JP2994748B2 - 標本化タイムポイントの決定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は周期的同期化列を含んだ記号列を伝送する場
合の標本化（サンプリング）タイムポイントを決定する
方法に関する。この記号列はチャネル上をアナログ信号
として伝送されるため前記伝送中に劣化要因の影響を受
け易い。前記方法は − １個の記号の伝送時間間隔、すなわち、記号時間に
はすべての信号標本化タイムポイントが含まれており、
送信器と受信器に共通な同期化タイムポイントに関して
選択された周期的同期化タイムポイントの位置で、受信
した信号を標本化するステップ、および − 既知の同期化列および標本化した受信信号をつかっ
て、チャネルに対するインパルス応答を計算するための
チャネル相関を実行するステップ により構成される。

先行技術 ディジタル情報の無線伝送に於いては、最初に伝送さ
れた情報を受信器が識別できるようにするために解決さ
れねばならない多くの問題が発生する。送信器と受信器
の同期化がこれらの問題の一例である。本問題には各種
用途に対して多くの解決方法が提供されており、熟練技
術者には周知されている。他のひとつの問題は送信信号
が、たとえば雑音、フェージングおよびマルチパス伝搬
のような各種劣化要因の影響を受け易いことである。こ
の問題の難しさに対して多くの方法により取り組みが行
われてきた。これまでに、既知の同期化語を送信し、送
信器と受信器間の伝送チャネルに対するインパルス応答
を既知の同期化語をつかって計算することがよく知られ
ている。送信された未知の情報は受信器によりインパル
ス応答をつかって解釈され、複数の信号処理段階を経
て、たとえば音響信号に変換されることができる。信号
の過渡期間で経験される難解事のさらに端的な例は、送
信器周波数に遅れないように受信器周波数を制御するこ
とである。この難しさはよく知られており、受信器の周
波数の制御方法に関する多数の公知の方法が発見されて
いる。他方、特別の関心を少しも喚起したように見えな
い一つの問題に、前記ディジタル情報の伝送中に送信信
号の信号強度を最適に利用する事がある。この点につい
て、マルチパス伝搬の場合には、多数の相互に異なる受
信器タイムポイントに於いて送信信号が再度生起するこ
とに注意されなければならない。研究がなされているに
も関わらず、特許文書にもまたその他の論文にもこの問
題を取り扱った出版物は皆無であった。

発明の開示 本発明は受信器に必要な信号処理を簡単にする目的で
送信信号の信号強度を最適に利用するという構想に基づ
くものである。この最適化は送信記号を標本化するタイ
ムポイントを選択する事によって達成される。この選択
はチャネルインパルス応答の各部分のエネルギー内容の
比較に基づいている。

本発明の特徴的な機能は添付の請求の範囲の中で詳細
に述べられる。

図面の簡単な説明 本発明の代表的実施例が添付の図面を参照して以下に
記述される。

第１図は移動体電話方式の一部を示すブロック図であ
る。

第２図は情報の時分割伝送用のタイムスロットを示
す。

第３図は時分割タイムスロットによって送信される記
号列を示す。

第４図は記号値を表す複素数平面を示す。

第５図はチャネル推定値フィルタを示す。

第６図は伝送チャネルに対するインパルス応答の図で
ある。

発明を実施するための最良の形態 第１図は無線伝送方式の概略図である。たとえばチャ
ネルのコーディングのような送信すべき情報の信号処理
はユニット１に於いて実行され、この情報はディジタル
／アナログ変換器D/Aにディジタル情報の形式で送られ
る。変換器はアナログ信号を送信無線ユニットRA1に送
る。この送信ユニットは受信無線ユニットRA2にチャネ
ルを通して信号を送信する。受信ユニットは受信信号を
アナログ／ディジタル変換器A/Dに送り、ここで比較的
高周波で信号の標本化が行われる。標本化は信号標本化
タイムポイントの位置で規則的な間隔で行われ標本化タ
イムポイントの数は標本化された信号（Sn）を得る為に
一般にｎとされる。本技術の精通者には無線伝送方式に
ついてのこれまで述べた部分は公知である。同期化、チ
ャネル相関および信号（Sn）標本化は相関および同期化
回路KSに於いて以下にさらに詳細に説明されるとおり実
行される。標本化動作中に標本化タイムポイントを選択
する実際の方法を提供することが本発明の目的である。
標本化信号はつぎの信号処理のために回路KSから、図示
した実施例の場合等化器Ｖへ送られ、等化器は推定記号
Ｕをつくる。標本化タイムポイントを選択するための本
発明による独創的方法は等化器Ｖの中の改良された信号
処理を提供するものである。

前に述べた無線伝送方式はたとえば時分割移動体電話
方式の一部分を構成することができる。本方式の加入者
に対して第２図に示すようにタイムスロット1,……,Pが
規則的に割当られる。このタイムスロットでＴは時間を
示している。加入者の一人に対して番号Ｈのタイムスロ
ットが割り当てられ記号列（シークエンス）SS1,SS2,SS
3,……がこのタイムスロットに送信される。

各記号列は同期化列SYおよびデータ列Ｄにより構成さ
れ、これを一緒にして第３図でTOと示される一つのタイ
ムスロット長をとる。送信信号は、たとえば第４図に示
すようにQPSK変調により変調される事ができる。Ｉおよ
びＱで示す軸を有する複素数平面で、記号がとり得る４
個の値として各領域に２進数00、01、10および11の値が
つけられる。前述のQSPK変調の場合、一つの記号を送信
するのに必要な時間である記号時間Tsは２個の２進数を
送信する時間に等しい。チャネルに対する記号の送信中
に、たとえば第１図に示される２重信号路のように、マ
ルチパス伝搬のような各種の劣化要因が発生しやすい。
これらの劣化の要因は信号列から信号列へと頻繁に変化
する。データ列Ｄに含まれる送信情報の解釈を可能とす
るために周知の方法により各信号列に対してチャネルの
インパルス応答が決定される。このチャネルインパルス
応答の決定は同期化列の中で受信器内の既知の同期化列
SYと受信標本値Ｓ（ｎ）との相関をとることにより達成
される。相関は第５図に示されるようにフィルター内で
実行される。このフィルターは遅延ユニット２、フィル
ター係数（重み付け回路）３および加算器４を含んでい
る。フィルター係数（重み付け回路）は既知の同期化語
に対応してSY₀,……SY_K-1の値を持ち、その長さはＫ個
の記号標本化間隔である。標本化された受信同期化語Ｓ
（ｎ）は、ステップ方向に記号標本化間隔１個分だけの
遅延がかけられた信号Ｓ（ｎ−Ｎ）……Ｓ（ｎ−（Ｋ−
１）Ｎ）を連続して得るように遅延ユニット２に於いて
遅延がかけられる。遅延した信号はそれぞれ関連する係
数が乗じられて加算器４に於いて加算される。回路５に
於いて値Ｋにより除算された後、これらの値C²（ｎ−
（Ｋ−１）Ｎ）は無線ユニットRA1およびRA2間のチャネ
ルに対する標本化されたインパルス応答の中で得られ
る。

第６図は記号列SS1の中の同期化列に対して前に説明
した方法で得られる標本化されたインパルス応答を示
す。第６図で、Ｔは時間を示し、C²は一般にインパルス
応答の離散的相関値に対するエネルギーを示しており、
これらの値は信号標本化タイムポイントｎに於ける縦棒
で表される。インパルス応答は番号０からＬ−１＋Ｍ×
ＮのＬ＋Ｍ×Ｎ個の標本の長さを有する。図の中で、Ｎ
は各記号に対する信号標本化タイムポイントｎの数を示
し、図示の例ではＮは２に等しい。記号時間Tsにおける
等化器Ｖに対するチャネル推定値の長さはＭで示され、
図示の例ではＭは３に等しい。このチャネル推定値の長
さＭ×Tsはチャネルにより占有される時間的変動の大き
さによって決定される。このため等化器Ｖは最大Ｍ×Ts
の範囲の変動を等化する事ができる。文字Ｌは信号標本
化タイムポイントの数を表しており、この数のもとでは
インパルス応答がチャネルの伝送特性の大きくかつ急激
な変化をカバーするためには相関が必ず実行される必要
がある。

通常、Ｌをカバーする間隔は相関ウインドウと呼ばれ
る。第６図に示される標本にしたがえば、Ｌ＝11であり
インパルス応答の信号標本化タイムポイントｎには０か
ら16までの番号が付けられている。

本明細書の導入部で述べたとおり、信号Ｓ（ｎ）の標
本化は相関および同期化回路KSでおこなわれる。この標
本化は相互に隣あう２個の標本の間のひとつの記号時間
Tsの時間間隔を有する信号標本化タイムポイントの位置
で記号タイミングに合わせて実行される。インパルス応
答も記号タイミングに合わせてチャネル推定値に標本化
され、チャネル推定値の長さは前に説明したとおりＭ個
の記号時間Tsに選択される。本発明によれば、第６図に
示すインパルス応答から複数の相互に異なるチャネル推
定値を選択することが可能であり、この選択は以下の方
法により実行される。すなわち、インパルス応答の最初
の標本化はｎ＝０の信号標本化タイムポイントで開始す
る。標本化は記号標本化タイムポイントの中でｎ＝2,n
＝４およびｎ＝６までのひとつおきの標本化タイムポイ
ントで続いておこなわれる。この場合、図示の実施例に
よればＮ＝２並びにＭ＝３となる。このチャネル推定値
は第６図に於いて太く描かれた縦棒で示される。この方
法で長さＭ×Tsのチャネル推定値が得られ、その総エネ
ルギーE_ke（ｎ）は一般に次の関係により表される。

この関係はチャネル推定値エネルギーに対する比較値
となる。インパルス応答に対する次の標本化はｎ＝１の
ポイントで開始し、それに続いてエネルギーE_ke（ｎ）
新しい値がｎ＝Ｌ−１まで、図示の実施例ではｎ＝10ま
で計算される。この方法でＬ個の比較値E_ke（ｎ）が得
られ、この中のひとつがＥ′_ke（ｎ）と表記した最大値
を持つ。インパルス応答における記号標本化タイムポイ
ントによってこの最大エネルギーを持つチャネル推定値
が決まり、第６図ではクロス印がつけられて示される。
比較値Ｅ′_ke（ｎ）を持つチャネル推定値が選択され、
この選択されたチャネル推定値での最初の標本化タイム
ポイントが標本化タイムポイントとして選択される。第
６図に示す実施例の場合、標本化タイムポイントｎ＝８
が選択され、前記説明によればこれが記号列SS1に適用
される。

本発明によれば、標本化タイムポイントは以下に述べ
るもうひとつの別の方法で計算されることもできる。信
号標本化タイムポイントｎの中でインパルス応答が最大
振幅C² _max（ｎ）を持つ信号標本化タイムポイントが求
められ選択された標本化タイムポイントとなる。この標
本化タイムポイントでの比較値は簡単な関係で表され
る。すなわち、 Ｅ′_ｔ（ｎ）＝α×C² _max（ｎ） ここにαは定数である。第６図の例ではC² _max（ｎ）は
マルをつけて示されており、対応する標本化タイムポイ
ントはｎ＝９である。インパルス応答の中にだだ一個の
相関値C²（ｎ）がありこれが残る全ての相関値よりも大
きい場合は、標本化タイムポイントを選択するためのこ
の別法は有効である。

標本化タイムポイントを選択する前記ふたつの方法の
組み合わせもまた有効に利用できる。比較値Ｅ′
_ke（ｎ）および比較値Ｅ′_ｔ（ｎ）は前記のとおり計算
される。これらの最大値E_maxが選択され、これに対応す
る信号標本化タイムポイントn_maxが選択された標本化タ
イムポイントとなる。

例SS1のとおり信号列のひとつに対して標本化タイム
ポイントを選択する前記独創的方法は、たとえば等化器
における信号処理ステップを簡単にする利点がある。し
かし第一図に示されるような送信信号はフェージングの
影響を受けることが多い。すなわち、信号間の干渉によ
り短時間のあいだ信号強度が急激に低下する。同期化列
SYの処理時間中にフェージングが発生すれば、選択され
たチャネル推定値および選択された標本化タイムポイン
トは残りの記号列の代表とはなりえない。数ミリセカン
ドにわたって続く長い記号列を伝送する伝送方式ではこ
の弱点は特に顕著になる。この弱点は標本化タイムポイ
ントに対する推定値n_est（ｊ）を本発明のとおり反復し
て計算することにより除去される。最大エネルギー値、
たとえばＥ_max′、およびこれに対応する標本化タイム
ポイントn_maxは記号列SS1,SS2,SS3……に対して計算さ
れる。番号ｊの記号列に対して推定された標本化タイム
ポイントは次の関係に従って計算される。

n_est（ｊ）＝n_est（ｊ−１） ＋β（n_max−n_est（ｊ＋１）） この場合、n_est（ｊ−１）は先行する記号列から推定
された標本化タイムポイントである。すなわちn_maxは番
号ｊの記号列に属し、βは重み付け関数である。この重
み付け関数はE_maxが閾値より大であるかあるいは等しい
場合、その値がβ＝β０となるものと仮定することがで
き、他の場合はβは０に等しい。その他の平均値を形成
する事もできる。一般的に、推定された標本化タイムポ
イントn_est（ｊ）は２個の信号標本化タイムポイントｎ
の中間にあり、n_est（ｊ）に最も近い信号標本化タイム
ポイントが標本化タイムポイントとして選択される。

受信機の全タイムポイント、たとえば信号標本化タイ
ムポイントがフレームクロックの同期タイムポイントT
_syncに関して計算され、この同期タイムポイントは既知
の方法によって制御されることに注意される必要があ
る。

本発明は移動体無線電話方式に利用された実施例に関
して説明された。しかしながら、本発明は他の信号伝送
方式で周期的同期化列が伝送されればすぐにその伝送方
式にも適用されることが理解されるであろう。同期化列
間の間隔は可変長とすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−142730（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−9147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−129450（ＪＰ，Ａ) ・ＩＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌ．131，Ｎｏ．５，1984年８月, Ａ．Ｐ．Ｃｌａｒｋ ｅｔ ａｌ：”Ａ ｄａｐｔｉｖｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ｄ ｉｓｔｏｒｔｅｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｓ ｉｇｎａｌｓ”，ｐ．526〜536 ・Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ ｇ ２，1980年，Ａ．Ｐ．Ｃｌａｒｋ ｅｔ ａｌ：”Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｄ ｉｍｐ ｕｌｓｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａ ｃｈａｎｎｅｌ”ｐ．39−53 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 7/08 H04L 27/22

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周期的同期化列を含んだ記号列を伝送する
   場合の標本化タイムポイントを決定する方法であって、
   この記号列はチャネルに対してアナログ信号として伝送
   されるため前記伝送中に妨害要因の影響を受け易く、前
   記方法は − １個の記号の伝送時間間隔、すなわち、記号時間が
   信号をサンプリングするタイムポイントを全て含んでお
   り、送信器と受信器に共通な同期化タイムポイントに関
   連して選択される周期的同期化タイムポイントの位置
   で、受信信号をサンプリングするステップ、および − 既知の同期化列およびサンプリングした受信信号を
   つかって、チャネルに対するインパルス応答計算用のチ
   ャネル相関を実行するステップ、 により構成され、さらに − ひとつの同期化列（SY1）に対して最小１個のチャ
   ネル推定値を得るようなチャネルインパルス応答をサン
   プリングするステップであって、相互にひとつの記号時
   間（Ts）の距離を置いて離れた所望数のタイムポイン
   ト、すなわち、信号サンプリングタイムポイント（ｎ）
   のひとつに開始点を持つ所望数の記号サンプリングタイ
   ムポイントの位置で各チャネル推定値に対するサンプリ
   ングが実行されるステップ − 最小１個の記号サンプリング・タイムポイントにお
   けるインパルス応答のエネルギーに対応する最小１個の
   比較値（E_ke（ｎ）,E′_ｔ（ｎ）を計算するステップ、 − 比較値の最大値（Ｅ′_ke（ｎ）,E′_ｔ（ｎ）,
   E_max）を選択するステップ、および − 選択された比較値（Ｅ′_ke（ｎ）,E′_ｔ（ｎ）,E
   _max）に対応し前記同期化列に対するサンプリング・タ
   イムポイントとなる信号サンプリング・タイムポイント
   （n_max）のひとつを選択するステップ により構成されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、比較値
   （Ｅ′_ke（ｎ））が前記チャネル推定値のそれぞれに対
   する所望の記号サンプリング・タイムポイントの中のイ
   ンパルス応答の総エネルギーに対応し、比較値（Ｅ′_ke
   （ｎ））に対応する信号サンプリング・タイムポイント
   （ｎ）がチャネル推定値の最初の記号サンプリング・タ
   イムポイントと一致することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法であって、比較値
   （Ｅ′_ｔ（ｎ））のひとつが信号振幅タイムポイントの
   ひとつのインパルス応答のエネルギーに対応し、この信
   号振幅タイムポイントの全インパルス応答の中に最大振
   幅（C² _max（ｎ））があり、前記信号サンプリング・タ
   イムポイントが比較値に対応する信号サンプリング・タ
   イムポイント（ｎ）であることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】請求項１、２あるいは３のいずれにも記載
   の方法であって、 − 後続する受信同期化列（SY1,SY2……）に対するサ
   ンプリング・タイムポイント（n_max）を選択するステッ
   プ、および − 推定されたサンプリング・タイムポイント（n
   _est（ｊ））を得るために後続して選択されたサンプリ
   ング・タイムポイント（n_max）からひとつの平均値を繰
   り返して求めるステップ により構成される方法を特徴とする前記方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載の方法であって、最新の選
   択されたサンプリング・タイムポイント（n_max）により
   最新の入同期化列（ｊ）にたいする重み付け関数（β）
   をつかって前記平均値を形成し、最大比較値（E_max）が
   閾値（E0）より下の場合この重み付け関数の値を０とす
   ることを特徴とする前記方法。