JP3160517B2 - 同期装置 - Google Patents

同期装置

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JP3160517B2
JP3160517B2 JP35378295A JP35378295A JP3160517B2 JP 3160517 B2 JP3160517 B2 JP 3160517B2 JP 35378295 A JP35378295 A JP 35378295A JP 35378295 A JP35378295 A JP 35378295A JP 3160517 B2 JP3160517 B2 JP 3160517B2
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/042—Detectors therefor, e.g. correlators, state machines

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル通信用の
同期技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に示す従来の同期装置において、Ａ
／Ｄ変換器103は、受信信号の同相成分（図中のI-ch）
を量子化し、Ａ／Ｄ変換器104は、受信信号の直交成分
（図中のQ-ch）を量子化する。量子化された結果は、第
１のメモリ108に入力される。第１のメモリは、既知の
パタン数(K)個の受信信号を格納し、新しい受信信号は
最も古い受信信号を上書きする。第２のメモリ112は既
知のパタンの受信波形を格納している。
【０００３】相関器111では第１のメモリ108の受信信号
と第２のメモリ112の既知のシンボルとの相関値を算出
する。実際には式(１)と式(２)のように同相成分、直交
成分の相関値をそれぞれ求め、次に式(３)のように同相
成分と直交成分のパワを求める。ただし、下付きのＩは
同相成分、Ｑは直交成分を表す。これらの式はＤＳＰ等
の信号処理プロセッサのソフトウェアで簡単に実現でき
る。
【数式１】
【数式２】
【数式３】
【０００４】既知シンボルを用いる同期方式は、受信信
号内に既知のパタンがある場合は、相関値が大きくな
り、異なるパタンの場合は相関値が小さくなるという特
徴を用いている。
【０００５】しかし、偶然既知のパタンと似たシンボル
列が送信された場合、相関値は大きくなり、誤った時刻
での同期獲得の原因となる。そこで、偶然既知のパタン
と似たシンボル列が送信されることは連続で起こらない
として、現在の時刻から１フレーム前（既知のシンボル
の受信時間間隔をフレームと呼ぶ）、２フレーム前、・
・・・、M-1フレーム前の相関値の中から最小値を検出
して偶然生ずる大きな相関値を取り除く。Ｍは従来例の
ような最小値検出による誤検出抑圧のフレーム数を示
し、これを誤検出抑圧の深さと呼ぶ。そして、相関値と
閾値を比較してそれ以上の場合に既知のシンボルを検出
したと判定する。
【０００６】なお、フェージングによる相関値のパワの
変動を抑圧するために、相関値を受信信号のパワで規格
化する場合もあるが、従来例および以降説明する本発明
の実施の形態では規格化を行なわない構成を示してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の同
期装置においては、ビルや山等によって反射されて届く
受信波（これを遅延波と呼ぶ。それに対して直接受信さ
れる受信信号を所望波または先行波と呼ぶ）が存在する
場合、相関値は(ａ)から(ｄ)の状態を取る。 (ａ) 所望波のみが受信され相関のピークがはっきりと
現れる。 (ｂ) 遅延波のみが受信され相関のピークがはっきりと
現れる。 (ｃ) 所望波と遅延波が逆相で加算され、相関値のピー
クが小さくなる。 (ｄ) 所望波と遅延波が同相で加算され、所望波と遅延
波の受信時刻で小さな相関値のピークが現れる。
【０００８】このような遅延波がある場合に、最小値を
検出するという従来の誤検出抑圧技術を用いると、Ｍフ
レーム内に上記(ｃ)または(ｄ)により劣化されている状
態を取り出すことになるので同期の性能は悪くなる。
【０００９】本発明は、前記従来の問題を解決するもの
で、従来の技術の誤検出抑圧処理が遅延波存在下でも良
好に動作することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に本発明は、相関値を既知のシンボルの受信時間間隔
（フレーム）毎に格納し、従来例のように単純に最小値
を求めるのではなく、伝搬環境に合わせて任意の順番の
大きさの相関値を選択する手段を備える。相関値を格納
するフレーム数と順番の大きさは対象とするシステムに
より決定される。これにより、本発明では従来の技術の
誤検出抑圧処理が遅延波存在下でも良好に動作する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、Ａ／Ｄ変換した受信信号と既知のパタンとの相関処
理を行なって送信時に前記信号に挿入された既知のパタ
ンの受信時期を検出する同期装置において、受信信号と
既知のパタンとの相関を取って相関値を得る手段と、前
記相関値を既知のシンボルの受信時間間隔毎に格納する
手段と、前記格納された相関値の中から設定してある２
番目の大きさの相関値を選択する手段とを備え、偶然生
ずる既知のシンボル列とほぼ同じシンボル列による受信
誤検出を抑圧するようにするとともに、遅延波による性
能劣化を抑圧する。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、Ａ／Ｄ
変換した受信信号と既知のパタンとの相関処理を行なっ
て送信時に前記信号に挿入された既知のパタンの受信時
期を検出する同期装置において、受信信号と既知のパタ
ンとの相関を取って相関値を得る手段と、前記相関値を
既知のシンボルの受信時間間隔毎に格納する手段と、前
記格納された相関値の中から設定してある順番の大きさ
の相関値を選択する手段と、既知のシンボルの受信時刻
を検出するための閾値を格納する手段と、設定してある
順番の大きさを選択して得た前記相関値と前記閾値を比
較して前記相関値が閾値よりも大きい場合に既知のシン
ボルを検出したと判定する手段とを備え、誤った時刻で
の同期獲得の判定を防ぐようにするとともに、遅延波に
よる性能劣化を抑圧する。
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、Ａ／Ｄ
変換した受信信号と既知のパタンとの相関処理を行なっ
て送信時に前記信号に挿入された既知のパタンの受信時
期を検出する同期装置において、受信信号と既知のパタ
ンとの相関を取って相関値を得る手段と、前記相関値を
既知のシンボルの受信時間間隔毎に格納する手段と、前
記格納された相関値の中から設定してある順番の大きさ
の相関値を選択する手段と、既知のシンボルの受信時刻
を検出するための閾値を格納する手段と、設定してある
順番の大きさを選択して得た前記相関値と前記閾値を比
較して前記相関値が閾値よりも大きい場合に既知のシン
ボルを検出したと判定する手段と、前記既知のシンボル
を検出したと判定する手段からの制御信号に基づいて既
知のシンボル列の周期で動作するカウンタの値をあらか
じめ格納されていた値に設定する手段を備え、誤った時
刻での同期獲得判定を防ぐとともに、遅延波による性能
劣化を抑圧する。
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、Ａ／Ｄ
変換した受信信号と既知のパタンとの相関処理を行なっ
て送信時に前記信号に挿入された既知のパタンの受信時
期を検出する同期装置において、受信信号と既知のパタ
ンとの相関を取って相関値を得る手段と、前記相関値を
既知のシンボルの受信時間間隔毎に格納する手段と、前
記格納された相関値の中から設定してある順番の大きさ
の相関値を選択する手段と、既知のシンボルの受信時刻
を検出するための閾値を格納する手段と、設定してある
順番の大きさを選択して得た前記相関値と前記閾値を比
較して前記相関値が閾値よりも大きい場合に既知のシン
ボルを検出したと判定する手段と、既知のシンボルの受
信時刻を検出後は前記設定してある順番の大きさの相関
値を選択する手段を動作させないようにする手段とを備
え、同期獲得判定後の同期はずれ検出やタイミング補正
等の同期維持処理では受信誤検出抑圧を行なわないよう
にする。
【００１５】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。
【００１６】（第１の実施の形態）図１の同期装置は、
Ａ／Ｄ変換器３およびＡ／Ｄ変換器４、第１のメモリ８
と相関器11と第２のメモリ12とパワ検出回路17から構成
される相関回路と、第３のメモリ19とアドレス制御回路
20と順番選択回路23から構成される受信誤検出抑圧回路
から構成される。以下にそれぞれの動作を説明する。Ａ
／Ｄ変換器３は、受信信号の同相成分（図中のI-ch）を
量子化し、Ａ／Ｄ変換器4は、受信信号の直交成分（図
中のQ-ch）を量子化する。
【００１７】相関回路は従来例で示したとおりもので、
以下のような動作をする。量子化された結果はメモリ８
に入力される。第１のメモリ8は既知のパタン数(K)個の
受信信号を格納し、新しい受信信号は最も古い受信信号
を上書きする。第２のメモリ12は既知のパタンの受信波
形を格納している。相関器11では第１のメモリ８の受信
信号と第２のメモリ12の既知パタンとの相関値を算出す
る。実際には前記式(１)と前記式(２)のように同相成
分、直交成分の相関値をそれぞれ求め、次に前記式(３)
のように同相成分と直交成分のパワを求める。
【００１８】受信誤検出抑圧回路は、既知シンボル列の
複数周期分の相関値を格納する第３のメモリ19と、相関
値の格納位置と順番回路への出力を制御するアドレス制
御回路20と、既知シンボル列の複数周期分の相関値から
設定してある順番の大きさの相関値を取り出す順番選択
回路23から構成される。以下に動作を説明する。ただ
し、メモリのサイズは既知のシンボルの受信間隔をL*T
（Lは全体のシンボル数、TはＡ／Ｄ変換器のサンプリン
グ時間間隔）、順番選択を行なう深さをMとするとL*Mで
ある。
【００１９】本実施の形態として、既知のシンボルの受
信間隔をL*T（例ではL=10）、順番選択を行なう深さM
（例ではM=4）、取り出す順番をN(例ではN=2)とする。
【００２０】まず、時刻(iL+j)T (j＝0,1,...L-1)で相
関値x(iL+j)が受信誤検出抑圧回路に入力される。アド
レス制御回路20では第３のメモリ19に格納されているM*
L*T前の相関値である時刻((i-M)L+j)Tに入力された相関
値に上書きする。
【００２１】次に、アドレス制御回路20では、受信誤検
出抑圧の深さがM=4であるから第３のメモリ19の中から
時刻((i-l)L+j)T (l＝0,1,..,M-1)の相関値を取り出し
順番選択回路23に出力する。本実施の形態では、
【数式４】 を順番選択回路23に出力する。
【００２２】さらに、順番選択回路23では、前記相関値
列の中からあらかじめ設定してある順番Nの大きさの相
関値（本実施の形態ではN＝2、すなわち２番目の大きさ
の相関値）を取り出す。
【００２３】このようにして行なう受信誤検出抑圧処理
の結果を図２に示す。図２では、５サンプル目が既知の
シンボルが正しく検出される時刻で、この時刻で相関値
が最も大きくなる。
【００２４】図２(ａ)は（i）フレーム目の相関値を示
し既知のシンボルの受信時刻(５)が遅延波の影響で劣化
して相関値が小さくなっている。
【００２５】図２(ｂ)は（i-1）フレーム目の相関値を
示し、既知のシンボルの受信時刻(５)で相関値が大きく
なっている。さらに、時刻(８)で偶然既知のシンボルと
ほぼ同じシンボル列が含まれていて相関値が大きくなっ
ている。
【００２６】図２(ｃ)は（i-2）フレーム目の相関値を
示し、既知のシンボルの受信時刻(５)で相関値が大きく
なっている。さらに、時刻(７)で偶然既知のシンボルと
ほぼ同じシンボル列が含まれていて相関値が大きくなっ
ている。
【００２７】図２(ｄ)は（i-3）フレーム目の相関値を
示し、既知のシンボルの受信時刻(５)で相関値が大きく
なっている。さらに、時刻(２)で偶然既知のシンボルと
ほぼ同じシンボル列が含まれていて相関値が大きくなっ
ている。
【００２８】従来例の同期装置の最小値を検出する受信
誤検出抑圧方法では、図２(ｅ)のように（i）番目のフ
レームのように既知のシンボルの受信される時刻(５)の
相関値が遅延波やその他の原因で小さくなった場合は受
信誤検出抑圧の深さ分の時間（M*L*T）は同期獲得され
ない。
【００２９】しかし、本発明の受信誤検出抑圧回路を用
いることにより、図２(ｄ)のように（i）番目のフレー
ムのような遅延波による既知のシンボル列の劣化を抑
え、かつ、時刻(２)、時刻(７)、時刻(８)のように偶然
生ずる既知のシンボルとほぼ同じシンボル列による受信
誤検出を抑圧している。
【００３０】なお、本実施の形態では２番目の値を取り
出しているが、何番目の値を取り出すかと受信誤検出抑
圧の深さは受信環境によって調整する。
【００３１】（第２の実施の形態）請求項２の発明の構
成と動作を説明する。請求項２の同期装置は第１の実施
の形態の相関回路および受信誤検出抑圧回路と、既知の
シンボルが検出されたと判定するための閾値を格納する
ための第４のメモリ26と、相関値と閾値を比較して相関
値の方が大きい場合に同期獲得と判定する比較器25から
なる同期判定回路とから構成される。受信誤検出を抑圧
した相関値を示す図２(ｅ)と図３のブロック図を用いて
動作を説明する。
【００３２】相関回路の動作と受信誤検出抑圧回路の受
信誤検出を抑圧する機能の動作は第１の実施の形態で説
明した通りである。図２(ｅ)の時刻(０)では、受信誤検
出抑圧後の相関値24が比較器25に入力され、閾値27と比
較すると相関値27の方が小さいので同期獲得とは判定さ
れない。
【００３３】時刻(１)から時刻(４)までも同様に受信誤
検出抑圧後の相関値24が比較器25に入力され、閾値27と
比較すると相関値24の方が小さいので同期獲得とは判定
されない。時刻(５)では、受信誤検出抑圧後の相関値24
が比較器25に入力され、閾値27と比較すると相関値24の
方が大きいので同期獲得と判定される。
【００３４】このように、誤検出抑圧回路により既知の
シンボル列と偶然似たシンボル列を取り除き、誤った時
刻における同期獲得を防ぐ優れた同期装置を与えること
ができるとともに、遅延波による性能劣化を抑圧するこ
とができる。
【００３５】（第３の実施の形態）請求項３の発明の構
成と動作を説明する。請求項３の同期装置は第２の実施
の形態の相関回路、受信誤検出抑圧回路および同期獲得
判定回路と、既知のシンボル列が送信される周期を持つ
カウンタ31と、タイミングを発生させるためのデコーダ
35と、同期獲得時刻でのカウンタの値を格納する第５の
メモリ32からなる受信窓制御回路30とから構成される。
【００３６】受信窓制御回路30は、次回の既知のシンボ
ル列の受信時刻や、データの受信時刻を制御するために
動作する。そのためには前記時刻の制御を行なうために
カウンタ31の値を設定し直さなければならない。
【００３７】図４のブロック図および図５の送信信号の
フォーマットを用いて動作を説明する。図５の送信信号
のフォーマットは、本実施の形態では信号の数が10シン
ボルで２シンボルから５シンボルまでの４シンボルが既
知のシンボルであるとしている。なお、既知のシンボル
の位置は先頭でも最後でもよい。
【００３８】同期獲得判定までの動作は、第２の実施の
形態に示した通りである。相関回路では相関器11に既知
のシンボル列が全て入力されたときに相関値が最も大き
くなる。本実施の形態では、時刻(５)の信号が受信され
た時刻である。その時刻で第２の実施の形態に示したよ
うに同期獲得の判定が行なわれる。この時刻で比較器25
からの制御信号28によってカウンタ31の値を第５のメモ
リ32に格納されている既知のシンボル列の最後のシンボ
ルの受信時刻に設定する。本実施の形態では第５のメモ
リ32に時刻(５)が格納されていて、同期獲得判定ととも
にカウンタ31の値は時刻５に設定される。
【００３９】このようにして、受信誤検出抑圧回路によ
り既知のシンボル列と偶然似たシンボル列のために、誤
った時刻での同期獲得判定を防ぐとともに、遅延波によ
る性能劣化を抑圧し、受信時刻を制御することができる
優れた同期装置を与えることができる。
【００４０】（第４の実施の形態）請求項４の発明の構
成と動作を説明する。請求項４の同期装置は第３の実施
の形態の相関回路、受信誤検出抑圧回路、同期獲得判定
回路および受信時刻を制御する受信窓制御回路と、誤検
出抑圧機能を実施する／しないを切り替えるスイッチ37
とを備える。
【００４１】同期装置においては、同期獲得判定後、既
知のシンボル列が受信されるであろう時刻で相関回路及
び受信誤検出抑圧回路を動作させて、既知のシンボルを
検出して同期はずれ検出やタイミング補正等を行なう。
同期はずれ検出やタイミング補正等の同期維持処理では
既知のシンボルの受信時刻付近のみで動作するので偶然
既知のシンボル列と同じ信号が送られてくることはあり
えない。
【００４２】そのため、請求項１から請求項３の各発明
のような受信誤検出抑圧回路による受信誤検出抑圧機能
は必要ない。さらに、受信誤検出抑圧機能では第１の実
施の形態で示したとおり、遅延波があらかじめ設定して
いる順番の個数分以上あった場合相関値が受信誤検出抑
圧の深さ分連続で相関値が小さくなる可能性がある。こ
れは、受信誤検出抑圧機能の負の特性であり、同期獲得
判定後の同期はずれ検出やタイミング補正等の同期維持
処理では受信誤検出抑圧機能を実施しない方が良い。
【００４３】動作を図６を用いて説明する。相関回路、
受信誤検出抑圧回路、同期獲得判定回路、受信窓制御回
路は第１の実施の形態から第３の実施の形態までで示し
た通りである。同期獲得と判定されると同期獲得判定回
路の比較器25から制御信号28が出力される。この制御信
号28によって、第３の実施の形態で示したようにカウン
タ31の値が第５のメモリ32に格納されている値に設定さ
れる。同時に、スイッチ37を上に切り替えて受信誤検出
抑圧回路を実施しないようにする。同期が外れたり別の
周波数に移行したりして再度同期を獲得する場合はスイ
ッチ37を下に切り替えて受信誤検出抑圧回路を実施する
ようにする。
【００４４】このようにして、同期獲得判定後に受信誤
検出抑圧回路を切り替えて、受信誤検出抑圧機能を実施
しないようにすることによって遅延波などの影響が複数
フレームにわたって続かないようにする。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明は、第３のメモリと
アドレス制御回路と順番選択回路によって構成された受
信誤検出抑圧回路を設けることにより、偶然既知のシン
ボル列と似たシンボル列が受信された場合に誤って同期
獲得判定をしない同期装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における同期装置の
ブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における同期装置の
動作説明のための図、
【図３】本発明の第２の実施の形態における同期装置の
ブロック図、
【図４】本発明の第３の実施の形態における同期装置の
ブロック図、
【図５】本発明の第３の実施の形態における同期装置の
を説明するための送信信号フォーマット、
【図６】本発明の第４の実施の形態における同期装置の
ブロック図、
【図７】従来の同期装置のブロック図である。
【符号の説明】
3、 4、103、104 Ａ／Ｄ変換器 8、108 第１のメモリ 12、112 第２のメモリ 19、119 第３のメモリ 26 第４のメモリ 32 第５のメモリ 11、111 相関器 17、117 パワ検出回路 20、120 アドレス制御回路 23 順番選択回路 25 比較器 30 受信窓制御回路 31 カウンタ 35 デコーダ 37 スイッチ 123 最小値検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 27/22 H03L 7/095 H04L 7/027

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａ／Ｄ変換した受信信号と既知のパタン
    との相関処理を行なって送信時に前記信号に挿入された
    既知のパタンの受信時期を検出する同期装置において、
    受信信号と既知のパタンとの相関を取って相関値を得る
    手段と、前記相関値を既知のシンボルの受信時間間隔毎
    に格納する手段と、前記格納された相関値の中から設定
    してある２番目の大きさの相関値を選択する手段とを備
    え、偶然生ずる既知のシンボル列とほぼ同じシンボル列
    による受信誤検出を抑圧することを特徴とする同期装
    置。
  2. 【請求項２】 Ａ／Ｄ変換した受信信号と既知のパタン
    との相関処理を行なって送信時に前記信号に挿入された
    既知のパタンの受信時期を検出する同期装置において、
    受信信号と既知のパタンとの相関を取って相関値を得る
    手段と、前記相関値を既知のシンボルの受信時間間隔毎
    に格納する手段と、前記格納された相関値の中から設定
    してある順番の大きさの相関値を選択する手段と、既知
    のシンボルの受信時刻を検出するための閾値を格納する
    手段と、設定してある順番の大きさを選択して得た前記
    相関値と前記閾値を比較して前記相関値が閾値よりも大
    きい場合に既知のシンボルを検出したと判定する手段と
    を備え、誤った時刻での同期獲得の判定を防ぐようにし
    たことを特徴とする同期装置。
  3. 【請求項３】 Ａ／Ｄ変換した受信信号と既知のパタン
    との相関処理を行なって送信時に前記信号に挿入された
    既知のパタンの受信時期を検出する同期装置において、
    受信信号と既知のパタンとの相関を取って相関値を得る
    手段と、前記相関値を既知のシンボルの受信時間間隔毎
    に格納する手段と、前記格納された相関値の中から設定
    してある順番の大きさの相関値を選択する手段と、既知
    のシンボルの受信時刻を検出するための閾値を格納する
    手段と、設定してある順番の大きさを選択して得た前記
    相関値と前記閾値を比較して前記相関値が閾値よりも大
    きい場合に既知のシンボルを検出したと判定する手段
    と、前記既知のシンボルを検出したと判定する手段から
    の制御信号に基づいて既知のシンボル列の周期で動作す
    るカウンタの値をあらかじめ格納されていた値に設定す
    る手段を備え、誤った時刻での同期獲得判定を防ぐとと
    もに、受信時刻を制御するようにしたことを特徴とする
    同期装置。
  4. 【請求項４】 Ａ／Ｄ変換した受信信号と既知のパタン
    との相関処理を行なって送信時に前記信号に挿入された
    既知のパタンの受信時期を検出する同期装置において、
    受信信号と既知のパタンとの相関を取って相関値を得る
    手段と、前記相関値を既知のシンボルの受信時間間隔毎
    に格納する手段と、前記格納された相関値の中から設定
    してある順番の大きさの相関値を選択する手段と、既知
    のシンボルの受信時刻を検出するための閾値を格納する
    手段と、設定してある順番の大きさを選択して得た前記
    相関値と前記閾値を比較して前記相関値が閾値よりも大
    きい場合に既知のシンボルを検出したと判定する手段
    と、既知のシンボルの受信時刻を検出後は前記設定して
    ある順番の大きさの相関値を選択する手段を動作させな
    いようにする手段とを備え、同期獲得判定後の同期はず
    れ検出やタイミング補正等の同期維持処理では受信誤検
    出抑圧を行なわないようにしたことを特徴とする同期装
    置。
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