JP2022064948A - 送信機および受信機並びに対応する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ通信にパイロットシーケンスを使用し、パイロットシーケンスの検出及び処理を単純化する送信機及び受信機並びに信号を送受信する方法を提供する。【解決手段】複数のパイロットシーケンスシンボルを含むパイロットシーケンスをそれぞれが含む信号を送信する送信機であって、信号発生器を含む。信号発生器は、複数のベースシーケンスシンボルを含むベースシーケンスからパイロットシーケンスを提供する。信号発生器は、（Ｒ－１）回連続して繰り返されるベースシーケンスシンボルからパイロットシーケンスシンボルを提供し、Ｒは２以上の自然数であり、ベースシーケンスは、パイロットシーケンスとパイロットシーケンスから形成される送信信号との相関が、可能な限り狭い主極大および／または可能な限り小さい第２極大を有する。【選択図】図６

Description

本発明は送信機および受信機並びに信号を送受信するための対応する方法に関する。

多くのデータ送信システムにおいて、パイロットシーケンス（トレーニングシーケンスまたは同期シーケンスとも呼ばれる）は、データストリームに挿入され、信号検出またはパラメータ推定のために送信される。これは、パイロットシーケンスが特定の間隔で散らばっている連続したデータストリームの送信と、それぞれのパケット（テレグラムとも呼ばれる）が通常１つのパイロットシーケンスのみを含むパケット指向の送信の両方とすることができる。パケットの先頭または中間にある場合、パイロットシーケンスは、プリアンブルまたはミッドアンブルとも呼ばれる。しかしながら、パイロットシーケンスは、２つ以上のサブシーケンスの形でパケット内に割り振ることもできる。

インターネット オブ シングス（ＩｏＴ）というキーワードの下の遠隔測定システム、センサーネットワークおよびアプリケーションにおいて、非同期パケット送信は、通常、パケット間の長い送信休止で発生する。

非同期パケット送信において、送信機と受信機は同期していない。つまり、受信機は個々のデータパケットの送信タイムスロットを知らない。パケットを逃さないために、受信待機時間の全体にわたって、パケットの存在について受信信号を継続的にチェックし、一定の精度でパケットの時間的位置を推定する必要がある。

この状況を悪化させると、伝送信号の実際の搬送周波数は、公称周波数から大幅に逸脱し、時間とともに変化する可能性がある。受信フィルターの中心周波数も公称周波数から逸脱する可能性がある。受信機の観点からは、送信信号の搬送周波数と受信フィルターの中心周波数の間の周波数差－以下、周波数オフセットと呼ぶ－が明白である。データ検出のために、瞬時周波数オフセットの推定、およびコヒーレント検波方法の場合の位相推定も必要である。

全体として、受信機は２つのトピックを連続して処理する必要がある。
１．検出：パケットの識別とその時間位置の少なくとも大まかな推定。必要な場合は、スペクトル位置も考慮する。
２．以下からなる同期
・時刻の同期：パケットの正確な時間位置の推定、
・周波数同期：周波数オフセットの推定と修正、および、
・位相同期：周波数補正が行われた後の位相の推定。

非同期システムを用いることにより、パイロットシーケンスを使用してテレグラムの検出を実行する必要がある。受信機は、センサーノードによってテレグラムが送信されたかどうかを受信信号で継続的に検索しなければならない。受信信号がノイズによるものなのか、送信信号によるものなのかに関する受信機の決定は、テレグラム検出、または、簡潔に検出と呼ばれる。この目的のために、送信されるデータには、通常、固定的に定義されたパイロットシンボルを持つパイロットシーケンス（英語の文献ではよく「マーカー」と呼ばれる）が先行する。

本発明の根底にある目的は、データ通信にパイロットシーケンスを使用し、パイロットシーケンスの検出および／または処理を単純化する送信機および受信機を提案することである。

この目的は送信機によって実現される。

送信機は、いくつかのパイロットシーケンスシンボルを含むパイロットシーケンスをそれぞれが含む信号を送信するように構成される。送信機は、信号発生器を含む。信号発生器は、ベースシーケンスシンボルを少なくとも１つ含むベースシーケンスからパイロットシーケンスを提供する。特に、信号発生器は、（Ｒ－１）回連続して繰り返されるベースシーケンスシンボルからパイロットシーケンスシンボルを提供し、Ｒは２以上の自然数である。

１つの構成では、信号発生器がいくつかのベースシーケンスシンボルを有するベースシーケンスからパイロットシーケンスを提供する。

したがって、送信機はパイロットシーケンスをそれぞれ含む信号を送信する。パイロットシーケンスはいくつかのパイロットシーケンスアイコンを有する。それにより、信号発生器は、少なくとも１つのベースシーケンスと、１つの構成では、いくつかのベースシーケンスシンボルとを有するベースシーケンスからはじまるそれぞれのパイロットシーケンスを備える。これは、例えば、格納されたパイロットシーケンスでのフォールバック、または、ベースシーケンスからパイロットシーケンスを生成することを含む。提供（プロビジョン）は、例えば、信号のシンボルを生成することを含み、マッピング、例えばＭＳＫに依存して送信される。

ベースシーケンスシンボルは、パイロットシーケンスにおいて、（Ｒ－１）回連続して繰り返され、ベースシーケンスシンボルはＲ倍になる。したがって、パイロットシーケンスにおいて、ベースシーケンスシンボルは（Ｒ－１）回連続して繰り返され、各ベースシーケンスシンボルはＲ倍になる。これは、受信機側において、Ｒ番目のシンボルごとにのみ記録され、検出のために評価されれば十分であることを意味する。これにより、パイロットシーケンスシンボルの数としてのパイロットシーケンスの所望の長さの合計をもたらし、同時に、受信信号の最初の評価の労力を削減する。これは、最適化されたパイロットシーケンスが、受信機側でサブサンプリングによって、コンピュータ的に最適化された検出に使用できることを意味する。

ベースシーケンスシンボルのシーケンスはＲ倍になり、それぞれの場合において（いくつかの構成では、おそらく別のシンボルにおいて）、１つの構成では、変調アルファベットでマッピングされる。１つの構成では、デジタル変調方法が使用される。１つの構成では、例えば、これは、バイナリ位相シフトキーイング（バイナリＰＳＫ、ＢＰＳＫ）である。例えば、バイナリ１が＋１にマッピングされ、バイナリ０が－１にマッピングされる。例えば、シンボル０１１０を有するベースシーケンスが指定されている場合、シンボル００１１１１００のシーケンスは単純な繰り返しになる。ＢＰＳＫの後に、これがシンボル［－１，－１，＋１，＋１，＋１，＋１，－１，－１］になる。

１つの構成では、信号発生器は、パイロットシーケンスにおいて、少なくとも１つのシンボルブロックを生成し、シンボルブロックは少なくとも１つのベースシーケンスシンボルおよびその（Ｒ－１）回の反復を含む。

１つの構成では、信号発生器は、いくつかのベースシーケンスシンボルを含むベースシ
ーケンスからパイロットシーケンスを提供し、ベースシーケンスシンボルおよびその反復をそれぞれ含むパイロットシーケンスにおいてシンボルブロックを提供する。さらに、信号発生器は、ベースシーケンスシンボルのシンボルブロックがベースシーケンス内のベースシーケンスシンボルの順序で互いに直後に続くようにパイロットシーケンスを提供する。この構成では、パイロットシーケンスにおいてＲ倍のベースシーケンスシンボルは、ベースシーケンスシンボルがベースシーケンス内に有するパイロットシーケンスの順序で生じるシンボルブロックと呼ばれる。さらに、シンボルブロックは互いに直後に続く。

１つの構成では、パイロットシーケンスは、Ｌ個のパイロットシーケンスシンボルを有することが提供され、Ｌは自然数である。したがって、ベースシーケンスシンボルの数は、ＬをＲで割った商に等しい。パイロットシーケンスは８シンボルの長さを有し、各ベースシーケンスシンボルが１回繰り返される場合、すなわちＲ＝２の場合、４個のベースシーケンスシンボルが必要である。

１つの構成では、各ベースシーケンスシンボルは１回繰り返される、すなわちＲ＝２である。

１つの構成は、パイロットシーケンスと、パイロットシーケンスから形成された送信信号との相関が、可能な限り狭い主極大および／または可能な限り小さい第２極大を有するように、ベースシーケンスが構成される。これは、ベースシーケンスの選択に関する。より正確には、この構成は、実際のパイロットシーケンスと、それによって形成され変調された（連続時間）信号との相関関係を記載し、送信機によって送信される。

１つの構成では、パイロットシーケンスが８個のパイロットシーケンスシンボルを含む場合、ベースシーケンスは、次の形のいずれか１つを有する。すなわち、００１０または１１０１または０１００または１０１１である。ここで、０と１はそれぞれバイナリベースシーケンスビットである。１つの構成では、ここおよび以下に示すシーケンスは、特に、実際にそれから生成される信号セクションへのバイナリシンボルのマッピングのタイプとして、最小シフトキーイング（ＭＳＫ）に関連する。代替的にまたは追加的に、ここおよび以下に示すシーケンスは、ＭＳＫやＧＭＳＫなどの他の線形または準線形変調方法に適用される。

説明されたビットは、それぞれの変調および／またはマッピングによって実際のシンボルに変換される。

１つの構成は、パイロットシーケンスが１２個のパイロットシーケンスシンボルを有する場合、ベースシーケンスは、次の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形の１つを有する。すなわち、０００１０１、００１０１１、００１１０１、０１０００１、１１１１０１０、１１０１００、１１００１０または１０１１１０である。ここで、０と１はそれぞれバイナリベースシーケンスビットである。ベースシーケンスを選択する場合、ビット反転とビット順序反転はシーケンスの相関特性を変更しないことが、一般的に知られている。

１つの構成では、信号発生器は、パイロットシーケンスにおいて、ベースシーケンスシンボルおよびその（Ｒ－１）回の反復を含む少なくとも１つのシンボルブロックを提供し、ベースシーケンスシンボルは位相因子を備える。この構成は、ベースシーケンスが１つのベースシーケンスシンボルのみを含む場合と、ベースシーケンスがいくつかのベースシーケンスシンボルを含む場合の両方に関係する。したがって、前述の構成において、ベースシーケンスシンボルは、パイロットシーケンスにおいて連続してＲ倍現れるが、位相因
子を備える。

１つの構成では、信号発生器は、複数のベースシーケンスシンボルを含むベースシーケンスからパイロットシーケンスを提供することを備える。パイロットシーケンスにおいて、この場合、信号発生器は、ベースシーケンスシンボルと、その（Ｒ－１）回の反復とをそれぞれ含むシンボルブロックを備え、したがって、それぞれのＲシンボルは長くなる。信号発生器は、シンボルブロック内でベースシーケンスシンボルのｉ番目毎の出現の位相因子がすべてのシンボルブロックについて同じになるように、ベースシーケンスシンボルに位相因子を提供する。ｉは１からＲまでの自然数であり、対応するシンボルブロック内のベースシーケンスシンボルの位置を示す。ｉ＝１のときのｉ番目の出現は、０回目の反復である。更なる説明は、以下の説明から明らかになる。１つの構成は、特に、繰り返されるシンボルに異なる位相因子を提供するように備える。

１つの構成では、位相因子は、変調アルファベットの構成要素である。変調アルファベットは、一般的に、アナログ処理および／または現在の信号伝送のためのデジタルシンボルの変換に使用される。

したがって、第１のベースシーケンスシンボルはすべてのシンボルブロックにおいて同じ位相因子を有し、それぞれの第２の－すなわち２番目の位置の－ベースシーケンスシンボルは、すべてのシンボルブロックにおいて同じ位相因子をそれぞれ有し、１つの構成において、それぞれの第１のベースシーケンスシンボルの位相因子とは異なる。したがって、すべてのベースシーケンスが考慮される場合、同じ位相因子のステップ幅は、ベースシーケンスシンボルの反復によって与えられる。

１つの構成は、位相因子がφ_rで示される位相と自然指数関数の指数として虚数ｊの積
から生じ、位相φ_rは０と２πまたは０と３６０°との間にある。

１つの構成は、パイロットシーケンスが８個のパイロットシーケンスシンボルを有する場合に、パイロットシーケンスは、次の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形の１つを有する。すなわち、０１０１１００１、１０１００１１０、１００１１０１０、０１１００１０１、００００１１００、１１１１００１１、００１１００００、１１００１１１１である。ここで、０と１はそれぞれバイナリパイロットシーケンスビットである。パイロットシーケンスでは、シンボルが所定の順序で送信される。

１つの構成では、パイロットシーケンスが１２個のパイロットシーケンスシンボルを有する場合に、パイロットシーケンスは、次の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形の１つを有する。すなわち、
００００００１１００１１、または１１１１１１００１１００、または
１１００１１００００００、または００１１００１１１１１１、または
０１０１０１１００１１０、または１０１０１００１１００１、または
０１１００１１０１０１０、または１００１１００１０１０１、または
００００１１００１１１１、または１１１１００１１００００、または
０１０１１００１１０１０、または１０１００１１００１０１、または
００００１１１１００１１、または１１１１００００１１００、または
１１００１１１１００００、または００１１００００１１１１、または
０１０１１０１００１１０、または１０１００１０１１００１、または
０１１００１０１１０１０、または１００１１０１００１０１、または
００１１００００００１１、または１１００１１１１１１００、または
１１００００００１１００、または００１１１１１１００１１、または
０１１００１０１０１１０、または１００１１０１０１００１、または
０１１０１０１００１１０、または１００１０１０１１００１である。

ここで、０と１はそれぞれバイナリパイロットシーケンスビットである。１つの構成では、上記のパイロットシーケンスはＭＳＫマッピングに関連している。

信号発生器は、パイロットシーケンスが少なくとも１つの補助シンボルを有するようにパイロットシーケンスを提供しなければならない。信号発生器は、パイロットシーケンスにおける少なくとも１つのシンボルブロックを提供し、ベースシーケンスのシンボルとその（Ｒ－１）回の反復を含む。信号発生器は、少なくとも１つの補助シンボルがシンボルのブロックを先行または後続するようにパイロットシーケンスを提供する。

１つの構成では、信号発生器は、パイロットシーケンスが、少なくとも１つの補助シンボルを有するようにパイロットシーケンスを提供する。この場合、信号発生器は、パイロットシーケンスにおいてシンボルブロックを提供し、ベースシーケンスシンボルとその反復をそれぞれ含む。さらに、信号発生器は、少なくとも１つの補助シンボルがシンボルブロックを先行または後続するパイロットシーケンスを提供する。１つの構成では、シンボルブロックは相互に直接続くため、シンボルブロック間に補助シンボルはなく、補助シンボルは後続または先行のみである。

１つの構成では、信号発生器は、パイロットシーケンスが、少なくとも２つの補助シンボルを有するようにパイロットシーケンスを提供するように備える。この場合、信号発生器は、少なくとも２つの補助シンボルの少なくとも１つの補助シンボルがシンボルブロックに先行し、少なくとも２つの補助シンボルの少なくとも１つの別の補助シンボルがシンボルブロックの後に続くようにパイロットシーケンスを提供する。したがって、パイロットシーケンスは、Ｒ倍のベースシーケンスシンボルによって形成されたコアと補助シンボルによる一種の取り囲みから構成される。

１つの構成は、少なくとも１つの補助シンボルまたは少なくとも２つの補助シンボルが、パイロットシーケンスとパイロットシーケンスから形成された送信信号との相関が可能な限り狭い主極大および／または可能な限り小さい第２極大を有するように構成される。したがって、補助シンボルの選択は、結果として生じるパイロットシーケンスを可能な限り識別および／または同期できるという事実に基づいている。

１つの構成では、パイロットシーケンスが８個のパイロットシーケンスシンボルを有する場合に、ベースシーケンスは００１の形を有し、次の形のいずれか１つを一緒に有する２つの補助ビットが存在する。すなわち、０１または１０または００または１１である。ここで、０と１はそれぞれバイナリベースシーケンスビットとバイナリ補助ビットである。すでに言及したほかのビットと同様に、補助ビットは対応するマッピングによって補助シンボルに変換される。同じことがベースシーケンスビットにも当てはまる。

上記の構成の補足または代替の形態は、パイロットシーケンスが、次の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形の１つを有する。すなわち、
００００１１０１、または１１１１００１０、または１０１１００００、または
０１００１１１１、または０１０１１０００、または１０１００１１１、または
０００１１０１０、または１１１００１０１、または０１００００１１、または
１０１１１１００、または１１００００１０、または００１１１１０１、または
０００１０１１０、または１１１０１００１、または０１１０１０００、または
１００１０１１１、または１００００１１０、または０１１１１００１、または
０１１００００１、または１００１１１１０、または１００１１１１０、または
００１０１１００、または１１０１００１１、または００１１０１００、または
１１００１０１１である。

ここで、０と１はバイナリパイロットシーケンスビットである。１つの構成では、上記のパイロットシーケンスはＭＳＫマッピングに関連している。

１つの構成では、パイロットシーケンスが１２個のパイロットシーケンスシンボルを有する場合、ベースシーケンスは０００１０の形を有し、２つの補助ビットは、次の形のいずれか１つが存在する。すなわち、
０１、または１０、または００、または１１である。ここで、０と１はそれぞれバイナリベースシーケンスビットとバイナリ補助ビットである。

上記の構成の補足または代替の形態は、パイロットシーケンスが、次の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形の１つを有する。すなわち、
１００００００１１００１、または０１１１１１１００１１０、または
１００１１００００００１、または０１１００１１１１１１０、または
００１０１０１１００１１、または１１０１０１００１１００、または
１１００１１０１０１００、または００１１００１０１０１１、または
００００００１１００１０、または１１１１１１００１１０１、または
０１００１１００００００、または１０１１００１１１１１１、または
０１０１０１１００１１１、または１０１０１００１１０００、または
１１１００１１０１０１０、または０００１１００１０１０１、または
０１００００００１１００、または１０１１１１１１００１１、または
００１１００００００１０、または１１００１１１１１１０１、または
０００１０１０１１００１、または１１１０１０１００１１０、または
１００１１０１０１０００、または０１１００１０１０１１１である。

ここで、０と１はそれぞれバイナリパイロットシーケンスビットである。１つの構成では、上記のパイロットシーケンスはＭＳＫマッピングに関連している。

さらに、本発明は、信号を送信するための方法によって目的を達成する。

この場合、方法は、少なくとも次のステップを含む。
・信号はそれぞれ、複数のパイロットシーケンスシンボルを含むパイロットシーケンスで送信される。
・パイロットシーケンスは、少なくとも１つのベースシーケンスシンボルを有するベースシーケンスから提供され、ベースシーケンスシンボルがパイロットシーケンスシンボルを少なくとも連続して繰り返し形成する。

送信機の上記の構成は、方法に対応する構成のステップによって実現でき、ここでは実施形態の繰り返しを省略する。

本発明は受信機によっても目的を達成する。

受信機は、少なくとも１つの信号を受信し、パイロットシーケンスに関して信号を評価するように構成される。１つの構成では、受信機は評価のために格納されるか、または一般的に知られている参照シーケンスにフォールバックする。

１つの構成では、既知の参照シーケンス－受信機にとって－は、送信のために送信機によって使用されるパイロットシーケンスに対応し、この参照シーケンスは受信機によって使用され、受信信号を含むパイロットシーケンスを評価する。

以下の構成はそれぞれ、評価または評価のための信号処理の特定の変形に関連する。したがって、特に、パイロットシーケンスに関する評価に使用される受信機の補助または補助構成要素が説明される。

１つの構成では、受信機は信号評価装置を含む。

信号評価装置は、受信信号が初期評価を受けるように構成される。これにより、第１のサンプリングレートで初期評価中に、信号評価装置は受信信号を少なくとも部分的にサンプリングする。代替的にまたは追加的に、信号評価装置は、受信信号のサンプルを処理するためにｉ番目毎のサンプルのみを使用する。ここで、ｉは自然数の２以上である。また、信号評価は、最初の評価中にパイロットシーケンスについての評価結果を生成する。

評価結果に応じて、信号評価装置は、受信信号に第２の評価を実行する。このため、信号評価装置は第２のサンプリングレートで第２の評価中に、信号評価装置は受信信号を少なくとも部分的にサンプリングする。代替的にまたは追加的に、信号評価装置は、受信信号のサンプルをさらに処理するために、第２の評価でｋ番目毎のサンプルのみを使用する。それにより、第２のサンプリングレートは、第１のサンプリングレートよりも大きいおよび／またはｋはｉより小さい自然数である。

したがって、信号評価装置は、それに応じてサンプリング中にサンプリングレートを設定するか、処理するサンプル数を減らすことにより、最初の評価でサブサンプリングを実行する。特に、上記の送信機からの信号がベースシーケンスに基づいてパイロットシーケンスで使用される場合、シンボルの反復よるサブサンプリングで十分である。

それ故に、最初の評価中に評価結果を既に生成することができ、パイロットシーケンスが検出されたか否かについての情報を提供する。１つの構成では、このケースの場合、第２の評価はより高いサンプリングレートを使用して実行される。１つの構成では、これにより、最初の評価の肯定的な評価結果を検証することができる。例えば、第２の評価において、ベースシーケンスの各シンボルが実際にＲ倍存在するかどうかを決定することができる。

１つの構成では、信号評価装置は、第１の評価において、受信信号から多数のシンボルから構成される縮小パイロットシーケンスを識別し、縮小パイロットシーケンスのシンボル数は、ベースシーケンスのシンボル数に等しいことが提供される。これにより、評価結果を生成するために、信号評価装置は、識別された縮小パイロットシーケンスと格納されたベースシーケンス（代替名は、参照ベースシーケンスである）とを比較する。第１のサンプリングレートがベースシーケンスシンボルの反復率に対応する場合、その結果、パイロットシーケンスを提供するために使用されるベースシーケンスと理想的に同じ縮小パイロットシーケンスとなる。このため、可能なベースシーケンスは、対応するデータメモリの構成に格納されることによって信号評価装置に利用できる。

１つの構成は、信号評価装置がサンプルの処理中の相関または格納されたベースシーケンスの相関の近似を決定する。それゆえに、格納されたベースシーケンスは、パイロットシーケンスを生成するために一般的に使用され、例えば、参照ベースシーケンスとも呼ばれる。

受信機のさらなる構成では、受信機は、処理装置を備える。この処理装置は、信号評価装置の代替として、または補足として存在してもよい。

処理装置は、部分的に重複する少なくとも２つのサブ領域に受信信号のパイロットシーケンを分割するように構成される。処理装置は、参照シーケンスのサブ領域でのパイロットシーケンスの少なくとも２つのサブ領域と相関し、それぞれが部分的な結果を生成する。最後に、処理装置は、部分的な結果から、受信信号のパイロットシーケンスに関する全体的な結果を生成する。

１つの構成では、参照シーケンスはデータメモリに格納される。

１つの構成では、処理装置は、全体的な結果を得るために、部分的な結果をインコヒーレントに加算することが提供される。

１つの構成によれば、処理装置は、シンボルが属するサブ領域の数に応じて、相関の前に少なくとも２つのサブ領域のシンボルを重み付けする。したがって、シンボルが重複領域に属する場合、重複していない領域に属している場合とは異なる重み付けがされる。

受信機のさらなる構成では、受信機は、変換装置を備える。この変換装置は、信号評価装置および／または処理装置に代替としてまたは補足として存在してもよい。

変換装置は、パイロットシーケンスの少なくとも２つのサブパケットまたはパイロットシーケンスの少なくとも２つのサブパイロットシーケンスのために別々にフーリエ変換を決定するように構成される。変換装置は決定されたフーリエ変換をインコヒーレントに加算し、加算結果を生成する。さらに、変換装置は、加算結果に基づいて評価結果を生成する。１つの構成では、評価結果は、参照シーケンスのアプリケーションに基づく。１つの構成では、評価結果は、パイロットシーケンスに関して、あるいは共通パイロットシーケンスに属する少なくとも２つのサブパイロットシーケンスに関して適用される。

構成に応じて、パイロットシーケンスは、サブパケットに分割されるまたはサブパイロットシーケンスの形で受信される。例えば、完全かつコヒーレントパイロットシーケンスは受信側の評価中に受信され、サブシーケンスに分割される。

１つの構成では、２つのサブパケットは２つの受信信号に属する。したがって、受信機は、それぞれが少なくとも１つのサブパケットが属する少なくとも２つの信号を受信する。

代替の構成では、２つのサブパケットは１つの受信信号に属する。

１つの構成によれば、フーリエ変換を決定する前に、変換装置は、サブパケットまたはサブシーケンスの開始または終了で変換されるサブパケットまたはサブシーケンスを０で埋める。

１つの構成は、フーリエ変換を決定した後、変換装置が変換されるサブパケットまたはサブシーケンスの最大値と最大値の隣接位置との間の補間を実行することを提供する。

代替の構成では、加算結果を生成した後の変換装置は、最大値と変換されたサブパケットまたは変換されたサブシーケンスの最大値の隣接位置との間の補間を実行するように提供される。

１つの構成によれば、変換装置は二次多項式で補間を実行する。

１つの構成では、変換装置は次の形式の多項式を有する補間を実行するように提供する。
ｙ（ｘ）＝ｙ₀－ｃ（ｘ－ｘ₀）²
ここで、任意のパラメータｙ₀、ｃおよびｘ₀は、隣接する最大値に基づいて決定される。パラメータは、最大値と隣接する位置とをそれぞれ通過するように選択される。

変換装置は、次の関数を有する補間曲線の最大値を決定する。

ここで、ｘ₀が多項式の最大の横軸値であり、ｙ（０）は最大値であり、ｙ（－１）と
ｙ（１）は隣接している。

１つの構成では、式ｙ（ｘ）＝ｙ₀－ｃ（ｘ－ｘ₀）²の二次多項式が補間関数として使
用される。

多項式の最大値の横軸の値ｘ₀は、例えば、改善された時間推定（サンプリング間隔Ｔ
／Ｎに正規化される）を示す。

多項式の最大値の横軸の値ｘ₀から、改良された周波数推定値を以下の式を使用して決
定することができる。

１つの構成によれば、インコヒーレント加算は、量または量の二乗の加算、または決定されたフーリエ変換の量の近似で構成される。量の近似は、例えば、実部の量と虚部の量との合計である。

１つの構成では、変換装置は、周波数および／または位相に関してパイロットシーケンスの評価するために、高速フーリエ変換または離散フーリエ変換を実行するように構成される。

さらに、本発明は、少なくとも１つの信号を受信する方法により目的を達成し、受信信号は、パイロットシーケンスに関して評価される。

受信機の上記の構成は、方法に対応する構成のステップによって実現でき、ここでは実施形態の繰り返しを省略する。

１つの構成では、この方法は以下のステップを含む。
・受信信号は最初の評価を受ける。
○受信信号が第１のサンプリングレートで少なくとも部分的にサンプリングされる
および／または
ｉ番目のサンプル値毎にのみ受信信号のサンプルをさらに処理するために使用される。
○パイロットシーケンスに関する評価結果が生成される。
○ここで、ｉは２以上の自然数である。
・評価結果に応じて、受信信号は２回目の評価を受ける。
○受信信号が第２のサンプリングレートで少なくとも部分的にサンプリングされる
および／または
受信信号のサンプルの別の処理にｋ番目のサンプル毎にのみ使用される。
○第２のサンプリングレートは第１のサンプリングレートよりも大きいおよび／またはｋはｉより小さい自然数である。

代替または補足の構成では、次のステップが提供される。
・信号のパイロットシーケンスは、部分的に重複する少なくとも２つの部分に分割される。
・少なくとも２つのサブ領域は参照シーケンスのサブ領域と相関しており、それぞれの場合に部分的な結果が生成される。
・全体的な結果はパイロットシーケンスに関する部分的な結果から生成される。

同様に代替または補足の構成では、方法は以下のステップを少なくとも含む。
・パイロットシーケンスの少なくとも２つのサブパケットまたは少なくとも２つのサブパイロットシーケンスの場合、フーリエ変換は個別に決定される。
・決定されたフーリエ変換はインコヒーレントに加算され、加算結果が生成される。
・加算結果に基づいておよび参照シーケンスに基づいて、パイロットシーケンスの評価結果が生成される。

さらに、本発明は、上記の構成のうちの１つによる少なくとも１つの送信機と、上記の構成のうちの１つによる少なくとも１つの受信機とを有する信号送信システムに関する。

最後に、本発明は、構成の１つによる上記の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムに関する。

詳細には、送信機、受信機、システムおよび対応する方法を設計および開発するためのさまざまな可能性がある。この目的のために一方で請求項を参照し、他方で図面と併せて以下の実施形態の説明を参照する。

図１は、パイロットシーケンスを検出するための相関法に関する信号処理の概略表現を示す。 図２は、バイナリシーケンス１００１０１１１の非周期的自動相関関数を示す。 図３は、ＭＳＫ変調を有するシーケンス１００１０１１１の時間継続相互相関関数を示す。 図４は、未知の周波数オフセットを有する信号処理の表現を示す。 図５は、いくつかの送信機および受信機を有するシステムの概略的な表現を示す。 図６は、パイロットシーケンスをベースシーケンスから生成することの視覚的な表現を示す。 図７は、８シンボルのパイロットシーケンスの長さについての整合フィルター受信機を有するＭＳＫ変調の相関関数の大きさの図を示す。 図８は、１２シンボルのパイロットシーケンスの長さについての整合フィルター受信機を有するＭＳＫ変調の相関関数の大きさの図を示す。 図９は、補助シンボルを有する８シンボルのパイロットシーケンスの長さについての整合フィルター受信機を有するＭＳＫ変調の相関関数の大きさの図を示す。 図１０は、補助シンボルを有する１２シンボルのパイロットシーケンスの長さについての整合フィルター受信機を有するＭＳＫ変調の相関関数の大きさの図を示す。 図１１は、パイロットシーケンスを重複のない２つのサブ領域に分割した概略図を示す。 図１２は、パイロットシーケンスを重複した２つのサブ領域に分割した概略図を示す。 図１３は、パイロットシーケンスを重複した３つのサブ領域に分割した概略図を示す。 図１４は、使用される変調の一例の概略図を示す。

以下では、データ通信のための非同期システムの問題を再度記載する。いずれの場合も、送信機はパイロットシーケンスを備えた信号を送信する。受信機は信号を受信し、パイロットシーケンスについて評価する。すなわち、受信機は、パイロットシーケンスを有するかどうか受信信号を調べる。このため、受信機は既知の参照シーケンスに部分的にフォールバックする。

サンプル受信信号は、通常、特定のオーバーサンプリングを有する受信機に存在する。受信機では、オーバーサンプリングされた信号の各タイムステップｋについて、受信信号の直前のタイムウィンドウに同期シーケンスが存在する確率が評価される。この目的のために、関数ｆ_NP（ｋ）が各タイムステップの受信信号のサンプルに適用され、その出力値が閾値と比較される。関数値が閾値を超える場合、パイロットシーケンスがこのポイントで送信されていると見なされる。この方法の理論的基礎は、いわゆる“検出理論”で扱われている（ネイマン－ピアソン検出器、［８］）。

これまで、相関法は検出の実際の実装で使用されており、受信信号がパイロットシーケンスと永続的に相関する。検出のために、相関結果の量を評価する。続いて、上述の閾値検出、または、最尤（ＭＬ）検出、または、両方の組み合わせが行われる。

使用するパイロットシーケンスの選択において、自己相関関数（ＡＣＦ）が、通常、決定に参考とされている。ＡＣＦの２次相関ピークが最小で、ＡＣＦがメインピークの両側で可能な限り急降下するシーケンスが選択される。これは、正確な同期時間を非常に正確に決定できる。さらに、低い２次相関ピークのために、これらの２次ピークの位置での誤検出の数が減少する。

ドイツ公開特許 １０ ２０１１ ０８２ ０９８において、バッテリー駆動の送信機の方法が記載されており、データパケットがいくつかのサブパケットに分割され、それぞれが全情報の一部のみを送信する（いわゆる“テレグラム分割”）。このようなサブパケットは“ホップ”と呼ばれる。いくつかの情報シンボルがホップで送信される。ホップは１つの周波数で送信される、または、いくつかの周波数に分散される（いわゆる“周波数ホッピング”）。ホップ間には、送信が行われない休止（ポーズ）がある。

１つの構成では、このようなホップは、以下に記載する送信機または受信機によって使用することができる。

受信機は、各テレグラムに存在するパイロットシーケンスに使用され、一般的な概要で説明されているトピックを実行する。すなわち、検出と同期を実行する。

パイロットシーケンスは、多数のＬ変調シンボル（パイロットシンボルまたはここではテキストパイロットシーケンスシンボルとも呼ばれる）で構成され、通常、テレグラムの先頭（プリアンブル）または中央（ミッドアンブル）で簡潔に送信される。代わりに、パイロットシーケンスは、データシンボル間で任意に分散させることもできる。パイロットシンボルをデータシンボルと同じ変調アルファベットから取得するのが一般的な方法である（たとえば、複数の位相－シフトキーイング、Ｍ－ＰＳＫ、またはＭ－ａｒｙ直交振幅変調、Ｍ－ＱＡＭ）。パイロットシンボルは、事前に受信者に知られているか、適切に格納されている。

テレグラム分割を使用する場合、すなわち、テレグラムをいくつかのサブパケット（フラグメントとも呼ばれる）に分割するとき、各フラグメントには独自のパイロットシーケンスが含まれる。そのため、個々のフラグメントには、通常、同じパイロットシーケンスが含まれる。

無線ベースのシステムの最新の受信機では、バンドパスフィルター処理後に受信信号をベースバンドにダウンミックスし、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用して時間的に等距離でサンプリングおよび量子化することが一般的である。各サンプル値は複素数値であり、実数部と虚数部で構成される。それにより、サンプリングは、少なくともシンボルクロックまたは通常その整数倍で行われる（オーバーサンプリング）。したがって、検出の目的の１つは、このサンプルシーケンスのパイロットシーケンスで信号セクションを検索することである。このため、以下に簡単に説明するさまざまな方法が知られている。

低周波数偏差の相関法

受信信号のサンプルシーケンスは、既知の参照シーケンスのシンボルのシーケンスと相関している。

時間ｋで相関値を決定するために、時間ｋにおけるサンプル値および先行するＬ－１個のサンプルがシンボル間隔で受信信号から取得される。Ｎ倍のオーバーサンプリングでは、Ｎ番目ごとのサンプルのみが取得される。

これらのＬ値には、パイロットシーケンスの共役複素数シンボルが乗算される。その後、その積が合計される。こうして得られた相関値の量に基づいて、Ｌ個のサンプルが完全なパイロットシーケンスを含むかどうかを決定する。したがって、相関値の量は決定変数とも呼ばれる。

サンプリング時間ｋにおける完全な信号処理の例を図１に示す。

通常、次の表記が使用される。
・括弧内の時間変数は常に時間的に連続である。例えば、ｒ（ｔ）は時間連続受信信号を示す。
・角括弧内の時間変数は常に時間離散であり、通常、サンプルの連続番号を表す。例えば、ｘ［ｋ］は、受信フィルターの後の（時間連続）信号ｘ（ｔ）のｋ番目の値を示す。

パイロットシーケンスが存在するかどうかを判断するために、２つの方法が本質的に知られており、これらは順々に使用される。すなわち、
１．最初に、閾値検出が、通常、実行される。決定変数｜ｄ［ｋ］｜が閾値ｄ_thrと比
較される。決定変数が上記の閾値を超えている場合、パイロットシーケンスは検出されていると見なされ、時間インデックスｋはシーケンスの最後のサンプルをマークする。したがって、パイロットシーケンスの一時的な位置の大まかな推定が既に可能である。これは、ｋ₀＝ｋが設定されているときの図１の場合である。負の場合、カウンターｋを増加す
る。すなわち、ｋはｋ＋１になる。
２．検出されたパイロットシーケンスから、必要に応じて、最初の検出からの時間の後、特定の時間ウィンドウ内で最大値の検出を実行することができる。この目的のために、決定変数の最大量を有するサンプルが、検出時間として使用される。時間ウィンドウは、通常、テレグラムの継続時間よりも短くなる。このステップにより、時間推定の精度が向上し、好ましくない相関特性を有するパイロットシーケンスで特に有利である。

パイロットシーケンスの選択
Ｍ個のシンボルを有するシンボルアルファベットには、Ｍ^Lの可能なパイロットシーケ
ンスが存在する。バイナリシンボルアルファベット（Ｍ＝２）とＬ＝８のパイロットシーケンス長で、合計２⁸＝２５６の可能なシーケンスが存在する。

相関法による検出では、パイロットシーケンスの非周期的自己相関関数（ＡＫＦ）の特性が最も重要である。数学的には、これは次の式によって定義される。

最大値はｉ＝０であり、すべてのシーケンスに対してＬである。パイロットシーケンスの検出のみを考慮する場合、すべてのシーケンスが等しく適している。

しかしながら、可能な限り正確な時間を推定するためには、ｉ≠０のすべてのＡＣＦ値の量が最大値に関して可能な限り小さいことが望ましい。これらの値は相関の２次ピークとも呼ばれる。

ＣＫＦは、相関の２次ピークがゼロである場合に理想的であると記載されている。残念ながら、理想的なＡＣＦを有するシーケンスはない。

現在、可能な限り最小の２次ピークを含むパイロットシーケンスを使用することが一般的である。長さ８のバイナリシーケンスの例は、１００１０１１１である。ビット０と１とがシンボル＋１と－１とにマッピングされている場合、図２のＡＣＦの結果となる。したがって、ＡＣＦ［ｉ］は、ｘ軸上のｉ上のｙ軸にプロットされる。２次ピークは、２の最大振幅を有する。

さらに、変調およびフィルタリングされた信号とパイロットシーケンスのＡＣＦとの間で時間連続相互相関関数（ＣＣＦ）を使用するのが一般的であり、時間離散ＡＣＦの代わりに、パイロットシーケンスを選択する。しかしながら、それらの形状はパイロットシーケンスのＡＣＦによって本質的に決まるが、変調インパルスと受信フィルターのインパルス応答にも依存する。

線形変調信号と線形変調信号で近似できる信号（例えば、最小位相キーイング、ＭＳＫ、または、ガウス最小位相キーイング、ＧＭＳＫなど）では、この相互相関関数が正規化された表現であることを示すことができる。すなわち、

である。
ここで、ｈ（ｔ）は受信フィルターのインパルス応答ｇ_r（ｔ）を有する変調インパル
スｇ（ｔ）の畳み込みの結果である。

正確なタイミング推定のために、主極大の前後で理想的なＣＣＦにできるだけ近いＣＣＦを有するシーケンスが好ましい。理想的なＣＣＦは、パイロットシーケンスの理論的に理想的なＡＣＦを有する上記の式となる。そのため、パルスｈ（ｔ）の形を有している。上記のシーケンス１００１０１１１は、この特性を満たす（図３を参照）。

図３においても、整合フィルターに関連するＭＳＫの理想的なＣＣＦは、点線として示される。正規化されたＣＣＦはＹ軸上に示される。時間オフセットｋはｘ軸上に示される。したがって、ＭＳＫ変調と整合フィルターとを使用したシーケンス１００１０１１１の時間連続ＣＣＦが示される。破線の曲線は関数ｈ（ｔ）である。

未知の周波数オフセットにおける検出方法：

上記の記載の相関法の欠点は、検出が非常に小さい周波数差（つまり、送信信号の搬送周波数と受信フィルターの中心周波数の間の小さな周波数差）に対してのみ信頼できることである。それ故に、更なる方法が以下で説明される。

ＦＦＴ法：

［９］において、大きい周波数のオフセットにも適した方法が記載されている。これは
、上記の方法の一般化として解釈される場合がある。本質的な機能を以下にまとめる。

図１の値ｘ［ｋ－ｌ］ａ^*［Ｌ－ｌ＋１］は、加算の前に、複素指数振動のサンプルで
乗算される。これは、周波数仮説と呼ばれる振動の異なる周波数に対して数回実行される。

それぞれの周波数仮説について、別々の決定変数｜ｄ［ｋ，ｉ］｜を取得し、ｋだけでなくインデックスｉにも依存する。ここで、ｉはｉ番目の周波数を指す。時間ステップｋで決定されたすべての決定変数｜ｄ［ｋ，ｉ］｜の最大値が選択される。関連する周波数インデックスはｉ₀［ｋ］で示される。

次に、最大値が閾値と比較される。最大値が上記の閾値を超える場合、パイロットシーケンスが検出され、ｉ₀［ｋ］インデックスに関連付けられた周波数を周波数オフセット
の大まかな推定値として使用できる。

等距離周波数仮説について、これはＬ値ｘ［ｋ］ａ^*［Ｌ－１］の離散フーリエ変換（
ＤＦＴ）に対応する。すなわち、ｘ［ｋ－Ｎ］ａ^*［Ｌ－２］からｘ［ｋ－（Ｌ－１）Ｎ
］ａ^*［０］までである。

Ｌが２のべき乗である場合、既知の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の形式でＤＦＴを特に効率的に実行できる。Ｌが２のべき乗でない場合、ＤＦＴの長さは次に高い２のべき乗に丸められ、対応する数のゼロがＬ値に追加されるので、ＦＦＴを適用できる。

検出の信頼性を高めるために、Ｌ ＦＦＴ入力値を任意の数の追加のゼロでさらに補完することができる。

この方法は図４に示されている。

方法は、シンボルレートのほぼ半分までの周波数オフセットに適している。

しかしながら、整合フィルター（いわゆる最適フィルター）を使用する場合、約３ｄＢのエネルギー損失が、周波数オフセット０．５で許容される。この損失を受信フィルターの帯域幅を広げることで（たとえば、１．２の係数で）大幅に減らすことができる。しかしながら、これは、低周波数オフセットでいくらかの損失が生じる（帯域幅の拡張が１．２の場合、損失は約０．８ｄＢである）。

ＦＦＴ法の欠点は、計算量が比較的多いことである。ＦＦＴのみにおいて、最良の場合（Ｌが２のべき乗でゼロが挿入されていない場合）、約５Ｌ（１＋ｌｄＬ）の浮動小数点演算（ＦＬＯＰｓ）がタイムステップｋ［１０］ごとに実行される。これは、低周波数オフセットでの相関法での加算に必要な２Ｌ ＦＬＯＰよりも大幅に多くなる。

ＦＦＴ法は、ネイマン‐ピアソンの基準［１１］の観点から理論的に最適と考えられている。

位相差の相関：

従来技術では、信号処理の労力が著しく少ない、未知の周波数オフセットにおける検出方法も説明されている。

サンプル値ｘ［ｋ］の代わりに、シンボル間隔の２つのサンプルの積ｘ^*［ｋ］ｘ［ｋ
－Ｎ］がいずれの場合にも使用され、共役複素値は最新の値からそれぞれ取得される。

したがって、図１に示すシーケンスでは、シンボルａ［ｌ］は積ａ^*［ｌ］ａ［ｌ－１
］に置き換えられる。合計は、Ｌ－１の値のみに拡張される。パイロットシーケンスが検出される場合、決定変数ｄ［ｋ］の位相値は推定周波数オフセットの大きさである。

欠点は、決定変数の信号対雑音の出力比がＦＦＴ法よりも小さいことである。そのため、パイロットシーケンスが検出されない可能性が高くなる。

図５は、システム５０を示し、現在２つの送信機１、１００から信号が送信され、３つの受信機１０、２０、３０によって受信される。信号はパイロットシーケンスで送信され、受信機１０、２０、３０は、それらが受信した信号のパイロットシーケンスを検出するように構成されている。この目的のために、受信機１０、２０、３０は参照シーケンスにそれぞれフォールバックする。

送信機１００は、パイロットシーケンスを有する信号を送信する従来技術に係る送信機である。特に、このような従来技術の信号を、示されている３つの受信機２０、３０のうちの２つによって受信し、最適に処理することができる。

他の送信機１は、パイロットシーケンスがベースシーケンスに基づく信号を送信する。このタイプのパイロットシーケンスを利用するために、参照番号１０で識別される受信機が特に構成されている。

送信機１は送信される信号を生成する信号発生器２を有し、その特性は、図６に関連して以下でそれぞれのパイロットシーケンスの提供に関して特に説明される。特に、シンボルの反復を伴うパイロットシーケンスがある。送信される信号は、例えば、それぞれのパイロットシーケンスだけでなく、データ、例えばセンサーに由来するもの、または、送信機の特性に関連したものなども含まれる。

図６は、一番上の行に８個のシンボルを有するパイロットシーケンス、すなわち長さＬについてＬ＝８のパイロットシーケンスを概略的に示す。このパイロットシーケンスは、いくつかのベースシーケンスシンボルを含むベースシーケンスから生成される。

パイロットシーケンスの生成は、ベースシーケンスシンボルが連続して数回繰り返されるように実行される。示されている例では、それぞれのベースシーケンスシンボルを１回繰り返す必要がある。代わりに、それぞれのベースシーケンスシンボルがパイロットシーケンスシンボルとして連続して２回現れるように定式化できる。（Ｒ－１）回の反復において、それぞれのベースシーケンスシンボルはＲ回存在する。ここでＲ＝２が適用される。

それ故に、８個のパイロットシーケンスシンボルを取得するために、４つのベースシーケンスシンボルが反復に必要である（Ｌ／Ｒ＝８／２＝４）。したがって、ベースシーケンスは、４の長さを有する。バイナリシーケンスシンボルは、例では次の順序、すなわち０１１０で与えられる。これらのベースシーケンスシンボルは、図６の３行目に入力されている。上記の表記法によると、シンボルは、ａ［０］＝０、ａ［１］＝１、ａ［２］＝１およびａ［３］＝０である。

ベースシーケンスシンボルを２倍にすると、下の行に示すように、パイロットシーケンスは００１１１１００になる。

１つの構成では、必要に応じて繰り返される個々のベースシーケンスシンボル－特にマッピングに従って、例えばＢＰＳＫ－は、位相因子が提供される。

８シンボルのパイロットシーケンスの長さで、以下のベースシーケンスは、評価を大幅に簡素化する有利な自己相関によって区別される。ベースシーケンスは以下である。

００１０、
１１０１、
０１００、
１０１１

これは、次の４つのシーケンスとなる。

００００１１００、
１１１１００１１、
００１１００００、
１１００１１１１

ベースシーケンスシンボルの反復から生じるシンボルブロック内の位相因子の順序が同じである位相因子が（いずれの場合にも例えば１８０°で）を追加される場合、次のパイロットシーケンスが後続の逆マッピング後の配置で取得される。

０１０１１００１、
１０１００１１０、
１００１１０１０、
０１１００１０１

中間ステップが複雑なシンボルを使用して以下に記載される。

次のベースシーケンスは、ベースシーケンスシンボルの反復を有するＬ＝１２のパイロットシーケンスの長さで有利である。

０００１０１、
００１０１１、
００１１０１、
０１０００１

特に次の有利なパイロットシーケンスは位相因子から生じる。

図７と同様に、図８は、４個のベースシーケンスの相関関数の大きさを示し、対応するベースシーケンスをいずれの場合にも図の隣に示す。いずれの場合にも完全相関の線ａがマークされており、部分相関の線ｂがＲ＝２でマークされている。点線はＭＳＫの基本パルスのＡＣＦである。

したがって、１つの構成では、次の特性を有するパイロットシーケンスが使用される。すなわち、
それぞれのＲ個のパイロットシンボルを含むパイロットシーケンスのサブシーケンス内に、１つの位相因子ｅ^jφを除いて同一であるシンボルがある。最初に繰り返されるシン
ボルの位相因子は、すべてのサブシーケンスで同じである。同様に、すべてのサブシーケンスなどの第２の反復でも同じである。１つの構成では、位相因子は反復ごとに異なり、別の構成では同一である。ここで、ＲはＬの約数である。変調アルファベットの一部である位相因子が優先される（直交位相シフトキーイング、ＱＰＳＫ、例えば、位相係数０°、９０°、１８０°、２７０°に対応する“１、ｊ、－１、－ｊ”を有する）

次に、１つの構成では、データは、位相因子を導入する前に変調アルファベットでマッピングされる。これは、例えば、ＢＰＳＫ（バイナリＰＳＫ）である。

図６の例では、ベースシンボルは［０、１、１、０］として定義され、ＢＰＳＫの後（すなわち、ａ０がａ－１になり、ａ１がａ＋１になるマッピングで）、シンボルは［－１、－１、＋１、＋１、＋１、＋１、－１、－１］と読み込まれる。

前述のシンボルの反復の位相因子、ここでは９０°、が挿入される場合、パイロットシーケンスは［－１、－ｊ、＋１、＋ｊ、＋１、＋ｊ、－１、－ｊ］になる。

このタイプのパイロットシーケンスは、サブサンプリング（図７から１０のそれぞれの線ｂを参照）を用いた検出の場合、繰り返しの長さＲにわたる時間不変を実現するという大きな利点を提供する。これにより、受信機での検出の計算労力が大幅に削減される。

パイロットシーケンスは、例えば、ベースシーケンス長さＬ／Ｒを選択し、各シンボルを（Ｒ－１）回繰り返すことによって構成することができる。１つの構成では、各サブシーケンスのｒ番目の反復（ｒ＝１、２、．．．、Ｒ－１）に位相因子が乗算され、φ_rは０から２πの間で任意に選択できる。

従来技術でこれまで使用されてきたパイロットシーケンスに対する利点は、信号処理労力を大幅に削減した方法を検出に使用できることである。

欠点は、シーケンスの選択が制限されることである。この場合、パイロットシーケンス全体のＡＣＦ特性は、すべてのシンボルを自由に選択した場合よりも最適性が低く設定される可能性がある。しかしながら、経験上、周波数、時間および位相の推定への影響は無視できることが示されている。

受信機側でのパイロットシーケンスの検出をさらに改善するために、信号発生器２（図５参照）の追加構成では、ベースシーケンスシンボルの反復のシンボルブロックによって先行するおよび／または後続する補助シンボルがパイロットシーケンスに提供される。これにより、シンボルが先行および／または追加されるシンボルの反復を伴うパイロットシーケンスが生成される。

１つの構成において、生成される長さＬのパイロットシーケンスの全体から長さＬ－１またはＬ－２のサブシーケンスが上記の特性を有することが提供される。要件は、シンボルブロックごとのベースシーケンスシンボルの数としてのＲがＬ－１またはＬ－２の約数であることである。

補助シンボルを有するパイロットシーケンスを構築するために、長さ（Ｌ－１）／Ｒおよび（Ｌ－２）／Ｒのベースシーケンスのシンボルは（Ｒ－１）回繰り返され、シンボル
はＲ回利用される。その後、補助シンボルまたはいくつか（少なくとも２つ）の補助シンボルが先行するまたは後続する。

１つの利点は、ボーダーシンボルまたは２つのボーダーシンボルを（補助シンボルの代替指定として）自由に選択できることにより、パイロットシーケンス全体のＡＣＦ特性を理想的な特性によりよく適合できることである。

欠点は、パイロットシーケンス全体に対するベースシーケンスの割合が低いことである。これは、受信機でサブサンプルされる場合（下記参照）に、信号対雑音比の損失が発生する。

したがって、ｘ個の補助シンボルが一般にパイロットシーケンスのＬ個のシンボルの合計長で使用される場合、長さ（Ｌ－ｘ）のサブシーケンスは、繰り返されるベースシーケンスシンボルから導出されるという特性を持つ。

以下の実施形態では、１１、００、０１または１０の形を有する２つの補助シンボルである。これにより、両方の補助シンボルがシンボルブロックに先行するか、両方の補助シンボルがシンボルブロックに後続するか、１つの補助シンボルが先行し、もう１つの補助シンボルが後続する。

補助シンボルにより、パイロットシーケンスの指定された長さに対してベースシーケンスのシンボルの数は、同時に減少する。

各ベースシーケンスシンボル（つまりＲ＝２）と２つの補助シンボルの１回の反復を有するＬ＝８のパイロットシーケンスの長さの場合、００１の形を有する３個のベースシーケンスシンボルが必要である。補助シンボル０１、１０、００および１１ならびに位相因子を有することで、以下の有利なパイロットシーケンスが生じ、補助シンボルは、シンボルブロックによって形成されたパイロットシーケンスの実際のコアからそれぞれ垂直線によって分離される。

図９は、相関関数のそれぞれの大きさを示し、対応するパイロットシーケンスを図の隣に示す。完全相関の線ａがマークされており、部分相関の線ｂがＲ＝２でマークされている。点線は、それぞれＭＳＫの基本パルスのＡＣＦである。

各ベースシーケンスシンボル（したがってＲ＝２）と２つの補助シンボルの１回の反復でＬ＝１２のパイロットシーケンスの長さを有する場合、０００１０（すなわち、ａ［０］＝ａ［１］＝ａ［２］＝０；ａ［３］＝１；ａ［４］＝０のベースシーケンスシンボルの場合）の形を有する５個のベースシーケンスシンボルが必要である。補助シンボル０１、１０、００および１１と位相因子を有することで、次のパイロットシーケンスが生成され、補助シンボルは、前述のように垂直線によってシンボルブロックから分離される。

図１０は、相関関数の大きさを示し、対応するパイロットシーケンスを図の隣に示す。完全相関の線ａがマークされており、部分相関の線ｂがＲ＝２でマークされている。点線は、ＭＳＫの基本パルスのＡＣＦである。

以下で、図５のシステム、特にそこに示される受信機１０、２０、３０について説明する。

説明した送信機１に適した図５の受信機１０は、内部データメモリ１２にアクセスする信号評価装置１１を有する。

信号評価装置１１は、最初に、受信信号の初期評価を実行する。例えば、送信機１がベースシーケンスのシンボルを単純に繰り返すことがわかっている場合、信号評価装置１１
は、受信信号の２つのポイント毎のみをサンプリングするか、２つのサンプル毎のみ評価するか、シンボルクロックの半分のみをサンプリングする（より高いサンプルレートでは、２つのサンプル毎に使用されるよりも少なくなる）。これにより、パイロットシーケンスが削減され、信号評価装置１１はデータメモリ１２に格納されたベースシーケンスと（相互相関の構成で）比較する。これにより、削減されたパイロットシーケンスがベースシーケンスと一致するかどうか、つまりパイロットシーケンスが存在するかどうかを示す評価結果が得られる。

肯定的な場合、信号評価装置１１は受信信号を更新し、ここでは特に第２の評価を施し、パイロットシーケンスが存在するかどうかを再びチェックする。このため、サンプリングレートが増加するか、より多くのサンプルが評価される。

全体として、パイロットシーケンスの連続検出の相関率の低下が生じる。

パイロットシーケンスの検出のための１つの構成では、以下の特徴を有する既知の方法（例えば、低周波数偏差を伴う相関法または未知の周波数オフセットでのＦＦＴ法）の修正が実行される。

相関は、サンプルシーケンスの各ＲＮ番目（Ｎはオーバーサンプリング係数、Ｒはベースシーケンスのシンボルの出現に等しい自然数、または反復数＋１に等しい自然数）のサンプルに対してのみ実行される。さらに、フィルター処理された受信信号のすべてのＲＮ番目の値のみが決定変数の計算に使用される。

相関の長さは、パイロットシーケンスに含まれるベースシーケンスの長さに短縮される。上記のパイロットシーケンスでは、相関がＬ／Ｒ値に低下する。補助シンボルを有するパイロットシーケンスの場合、（Ｌ－１）／Ｒまたは（Ｌ－２）／Ｒシンボルまたは一般にｘ個の補助シンボルの場合（Ｌ－ｘ）／Ｒシンボルに削減される。

利点は、Ｎ倍オーバーサンプリングを有する完全な相関と比較して信号処理労力が減少されることである。

従来技術で説明されている相関法（例えば、低周波数オフセットを伴う相関法）の場合、（実数値の浮動小数点演算で測定された）労力は約１／（ＮＲ²）の係数で削減される
。Ｎ＝２およびＲ＝２の場合、削減係数は、例えば、１／（２^*２²）＝１／８である。

従来技術で説明されているＦＦＴ法では、ベースシーケンスと相関して長さＬまたはＬ／ＲのＦＦＴを使用する場合、労力は係数１／（ＮＲ^２）^*｛１－５ｌｄ（Ｒ）／（９＋
５ｌｄ（Ｌ））｝によってほぼ削減される。Ｎ＝２、Ｒ＝２およびＬ＝８の場合、削減係数は、例えば１／１０である。

欠点は、決定変数の信号対雑音比（ＳＮＲ）の特定の損失を受け入れる必要があることであり、これはより少ないシンボル数と相関するためである。追加のシンボルのないシーケンスの損失は約１０ｌｏｇＲ ｄＢ、つまりＲ＝２で約３ｄＢである。この欠点は、対応する長い（正確にはＲ倍の長さ）パイロットシーケンスを使用することによって、またはいくつかのサブシーケンスを使用することによって補償できる。

完全なＮ倍オーバーサンプリングを有する完全なパイロットシーケンスに基づいて検出後の２番目のステップで、周波数オフセット、最適なサンプリング時間および位相の正確な推定を実行することをお勧めする。ここで、一般にＮ＝２で十分である。検出後のサンプル値にアクセスできるようにするために、１つの構成では、オーバーサンプリング係数
Ｎでサンプリングが検出フェーズ中にすでに必要である。その結果、ＡＤＣは毎秒Ｎ／Ｔ値のサンプリングレートで継続的にサンプリングする。検出フェーズ中、信号処理の労力が主に削減される。

図５の受信機２０は処理装置２１を有する。処理装置２１は、受信信号のパイロットシーケンスを、互いに部分的に重複する少なくとも２つのサブ領域に分割するように構成される。各サブ領域は、データメモリ２２に格納された参照シーケンスのサブ領域と相関している。部分的な結果は、受信信号のパイロットシーケンスに関する全体の結果に結合される。

したがって、この構成では、部分相関が拡張される。

［３］には、いくつかの（サブ）パイロットシーケンスを有するテレグラムの周波数オフセットの下での検出を改善する方法が説明されている。パイロットシーケンスはいくつかのサブ領域に分割され、各サブ領域は個別に相関している。パイロットシーケンスを個々のサブ領域またはサブシーケンスに細分することが図１１に示されている。

図１１において、Ｐで示されるパイロットシーケンスは、Ｄで示される２つのデータシーケンスの間に位置する。さらに評価するために、パイロットシーケンスを２つの個別のサブ領域Ｐ１とＰ２とに分割する。

しかしながら、この方法では、２つのサブ領域Ｐ１、Ｐ２の間にある情報の一部が破棄される。

検出機能を改善するために、重複領域が定義される。例えば、図１２では、図１１からの２つのパイロットシーケンス部分が重複して定義されている。これにより、２つのパイロットシーケンス部分の長さが長くなる。

しかしながら、両方の部分を拡張することによって、周波数オフセットに対する検出の影響を受けやすくなる。周波数オフセットと比較して一定のパフォーマンスを実現するには、パイロットシーケンス部分の長さを同じにする必要がある。

例えば、図１３では、これはパイロットシーケンスを２つ以上のサブ領域に分割することによって実現される。図示された構成では、３個のサブ領域Ｐ１、Ｐ２およびＰ３が存在する。

部分的な結果はインコヒーレントに追加されるため、周波数オフセットの影響は小さくなる。

さらなる構成では、部分的な相関関係を有する重複領域の正規化が実行される。

上記の構成は、［３］に記載された方法と比較して、ノイズに対する相関の性能を改善する。しかしながら、信号が送信されるチャネルで障害が発生した場合、重複領域によって悪影響が生じる。

重複領域内の各シンボルは相関で少なくとも２回使用されるが、重複領域外のシンボルは１回のみ使用される。これは、重複領域内のシンボルが、重複領域外のシンボルよりも高く重み付けされることを意味する。障害が重複する領域内に存在する場合、障害が重複する領域内に存在しない場合よりも影響が大きくなる。

この問題を回避するために、１つの構成では、重複領域内のシンボルが正規化によって、より弱く重み付けされるか、重複領域外のシンボルがより重く重み付けされる。それゆえに、重み付けは、シンボルが属するサブ領域の数に依存する。

重み係数は、選択したサブ領域の数と重複領域に依存する。

参照番号３０で示される受信機は、共通パイロットシーケンスの少なくとも２つのサブパイロットシーケンスまたはパイロットシーケンスの少なくとも２つのサブパケットに対してフーリエ変換を個別に決定する変換装置を有する。それにより、サブパケットが重複または分離される。

変換装置３１は、決定されたフーリエ変換をインコヒーレントに加算し、ここでデータメモリ３２に格納された参照シーケンスを使用して加算結果を生成する。加算結果により、パイロットシーケンスの評価結果を生成できる。

１つの構成では、これは、部分相関と組み合わせたＤＦＴ法による最適化された検出であり、したがって図４に示される方法の最適化である。

受信機の処理の基本原理を以下に説明する。

従来技術は、シンボルレートの＋－０．５倍の範囲の未知の周波数オフセットでパイロットシーケンスを検出するための少しの計算労力を使用することにより可能にするＦＦＴ法（ＤＦＴ法）を説明している。

ＤＦＴ法の欠点は、部分相関または分散同期シーケンスに適用できないことである。この問題は、アドレス指定された受信機３０によって回避される。

同期シーケンス全体でＤＦＴ（ＦＦＴ）の計算する代わりに、独立したＤＦＴまたはＦＦＴが部分相関のすべてのサブシーケンス（したがって、パイロットシーケンスのサブパケット）に対して計算される。検出の全体的な結果は、個別のＦＦＴまたはＤＦＴの周波数ラインの非コヒーレント加算によって生じる。非コヒーレント加算の例は、絶対加算、絶対二乗加算またはこの方法論の近似である。

利点は、ＦＦＴを使用することによって、「相関」がいくつかの周波数で並行して実行されることである。

ＦＦＴ（ＤＦＴ）操作を詳しく見ると、ＦＦＴは周波数シフトを（いくつかの異なるオフセットに並行して）実行していることがわかる。これらの周波数シフトされたラインは、合計によって加算される。この方法の検索範囲は＋－０．５のサンプルレート（シンボルレートに対応）である。

ＦＦＴの分解能が十分に正確でない場合、ＦＦＴ／ＤＦＴの入力データのゼロパディングが行われる。これにより、ＦＦＴ／ＤＦＴの周波数ラインの数が増える。ここで、ＦＦＴの開始時または終了時にゼロが設定されることに注意すべきである。

ゼロパディングの代替として、代替の構成では、最大位置と隣接位置との間の補間が実行される。

したがって、ＦＦＴ／ＤＦＴの非コヒーレント加算によって同期シーケンス間のコヒーレンスが不要になるため、従来のＦＦＴ法と比較して、同期シーケンスの分割も比較的簡
単に検出できるという利点がある。

実施形態で言及されるシーケンスは、以下の特性を有するマッピングの例としてのＭＳＫ変調に関連する。
MSK with precoding (matlab 'non-diff'):
- rotation -pi/2 each time step (== right == clockwise)
- rotating for data == 1: +pi/2 == left == counterclockwise
- for data == 0: -pi/2 == right == clockwise

図１４はＭＳＫ変調の図を示す。ここに示されているのは、プリコーディングを使用したＭＳＫの可能なコンスタレーションポイントである（ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）では非差分符号化ＭＳＫ（ｎｏｎ－ｄｉｆｆ ＭＳＫ）としても知られている）

したがって、送信されるシンボルは、４シンボルのグループに分けられ、最初のシンボルは時間Ｔ₀に送信される。それに応じて、コンスタレーションポイント＋１＋０ｊは、時間Ｔ₀でバイナリ０に選択され、コンスタレーションポイント－１＋０ｊはバイナリ１
に選択される。時間Ｔ₀＋ΔＴは、次のシンボルで選択される。したがって、コンスタレ
ーションポイントは、０＋１ｊ（バイナリ１）と０－１ｊ（バイナリ０）になる。次の２つの時点で、コンスタレーションポイントは同じ方法で計算される。４個のシンボルがコンスタレーションポイントにマッピングされた後、計算は時間Ｔ₀で再び開始する。

いくつかの態様がデバイスに関連して記載されてきたが、これらの態様は対応する方法の記述をも表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスの構成要素は対応する方法ステップまたは方法ステップの機能にも理解される。同様に、方法ステップに関連してまたは方法ステップとして記載された態様も、対応するデバイスの対応するブロックまたは詳細または機能の記述である。いくつかのまたはすべての方法ステップは、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータまたは電子回路のようなハードウェアデバイスによって（またはハードウェアデバイスを用いて）実行することができる。いくつかの実施形態において、最も重要な方法ステップの一部または複数は、このような装置によって実行することができる。

特定の実現要求に依存して、本発明の実施形態は、ハードウェアにおいて、または、ソフトウェアにおいて、または、少なくとも部分的にハードウェアにおいて、または、少なくとも部分的にソフトウェアにおいて、実施することができる。実施は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリなどのデジタル記憶媒体、ハードディスクもしくは他の磁気または光メモリを用いて実行することができ、それぞれの方法が実行するプログラム可能なコンピュータシステムに作用するまたは相互作用することができる電子的に読取可能な制御信号がそれ上に記憶される。それ故に、デジタル記憶媒体は、コンピュータ読取可能とすることができる。

本発明に係るいくつかの実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと作用することができる、電子的に読取可能な制御信号を含むデータキャリアを備える。

一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードによるコンピュータプログラム製品として実施することができ、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作するときに、プログラムコードが本発明の方法の１つを効果的に実行する。

プログラムコードも、例えば機械読取可能なキャリアに記憶することができる。

他の実施形態は、本願明細書に記載された方法のいずれか１つを実行するコンピュータプログラムを備え、コンピュータプログラムは機械読取可能な媒体に記憶される。言い換えれば、本発明の方法の一実施形態は、それ故に、コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するとき、本願明細書に記載された方法の１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

本発明の方法の更なる実施形態は、それ故に、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムが記録されたデータキャリア（またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ読取可能媒体）である。データキャリアまたはデジタル記憶媒体またはコンピュータ読取可能媒体は、通常は有形および／または不揮発性である。

本発明の方法の更なる実施形態は、それ故に、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、例えば、データ通信接続、例えばインターネットによって転送されるように構成することができる。

更なる実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つを実行するように構成されたまたは適合された処理手段、例えばコンピュータまたはプログラマブルロジックデバイスを備える。

別の実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。

本発明に係る更なる実施形態は、本願明細書に記載された方法の少なくとも１つを実行するコンピュータプログラムを、受信機に送信するように適応したデバイスまたはシステムを備える。送信は、例えば、電子的または光学的に行うことができる。例えば、受信機は、コンピュータ、モバイルデバイス、記憶装置、または、同様のデバイスとすることができる。例えば、デバイスまたはシステムは、コンピュータプログラムを受信機へ送信するファイルサーバを備えることができる。

いくつかの実施形態において、本願明細書に記載された方法のいくつかまたは全ての機能を実行するために、プログラマブルロジックデバイス（フィールドプログラマブルゲートアレイ、ＦＰＧＡなど）を用いることができる。いくつかの実施形態において、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本願明細書に記載された方法の１つを実行するために、マイクロプロセッサと相互作用することができる。一般に、いくつかの実施形態において、方法は、いかなるハードウェアデバイスによっても実行される。これは、コンピュータープロセッサ（ＣＰＵ）などの汎用ハードウェア、または、ＡＳＩＣなどのプロセス固有のハードウェア、または、ＡＲＭアーキテクチャなどのマイクロプロセッサとすることができる。

上記記載された実施形態は、単に本発明の原理に対して説明したものである。本願明細書に記載された構成および詳細の修正および変更は、他の当業者によって理解されることは言うまでもない。それ故に、本発明は、以下の特許請求の範囲の保護のスコープのみによって制限され、本願明細書の実施形態の記載および説明の方法によって表された特定の詳細によって制限されないことが意図される。

参考文献
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［５］G. Kilian, M. Breiling, H. H. Petkov, H. Lieske, F. Beer, J. Robert, and A. Heuberger, "Increasing Transmission Reliability for Telemetry Systems Using Telegram Splitting," IEEE Transactions on Communications, vol. 63, no. 3, pp. 949
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Receivers" Plenum Press, 1997, ISBN 0-306-45725-3
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［１１］Steven M. Kay: "Fundamentals of Statistical Signal Processing － Vol. 2:
Detection Theory", Prentice Hall, 1998, ISBN: 0－13－345711－7
［１２］Z. Y. Choi and Y. H. Lee, "Frame synchronization in the presence of frequency offset", IEEE Transactions on Communications, vol. 50, no. 7, pp. 1062－1065, 2002.

Claims (3)

1. 送信機（１）であって、
   前記送信機（１）は、いくつかのパイロットシーケンスシンボルを含む１つのパイロットシーケンスをそれぞれが含む信号を送信するように構成され、
   前記パイロットシーケンスは、
   ００００１１０１、または１１１１００１０、または１０１１００００、または
   ０１００１１１１、または０１０１１０００、または１０１００１１１、または
   ０００１１０１０、または１１１００１０１、または０１００００１１、または
   １０１１１１００、または１１００００１０、または００１１１１０１、または
   ０００１０１１０、または１１１０１００１、または０１１０１０００、または
   １００１０１１１、または１００００１１０、または０１１１１００１、または
   ０１１００００１、または１００１１１１０、または００１０１１００、または
   １１０１００１１、または００１１０１００、または１１００１０１１、
   の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形を含み、
   ここで、０と１はそれぞれバイナリパイロットシーケンスビットである、送信機（１）。
2. 信号を送信するための方法であって、
   前記信号はそれぞれ、複数のパイロットシーケンスシンボルを含むパイロットシーケンスで送信され、
   前記パイロットシーケンスは、
   ００００１１０１、または１１１１００１０、または１０１１００００、または
   ０１００１１１１、または０１０１１０００、または１０１００１１１、または
   ０００１１０１０、または１１１００１０１、または０１００００１１、または
   １０１１１１００、または１１００００１０、または００１１１１０１、または
   ０００１０１１０、または１１１０１００１、または０１１０１０００、または
   １００１０１１１、または１００００１１０、または０１１１１００１、または
   ０１１００００１、または１００１１１１０、または００１０１１００、または
   １１０１００１１、または００１１０１００、または１１００１０１１、
   の形のいずれか、またはこれらのビット順序を逆にすることによって得られる形を含み、
   ここで、０と１はそれぞれバイナリパイロットシーケンスビットである、方法。
3. 請求項２に記載の手順を実行するためのプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。

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