JP3447882B2 - 同期装置 - Google Patents
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Description
使用する同期装置に関する。
含まれる既知のシンボルから構成される既知のパタンと
受信機が持つ既知のパタンとの相関値を算出し、相関値
があるしきい値を越えた時に既知のパタンが検出された
と判定するものであり、例えば特開平7−250120
号公報に記載されている。
いる。図9において、101、102はA/D変換器、
103は相関回路、104はメモリ、105は相関器、
106はメモリ、107はパワ検出回路、108は受信
タイミング検出回路、109は比較器、110はメモリ
である。受信信号を同期検波して得られた同相成分I−
chと直交成分Q−chは、A/D変換器101、10
2で量子化されて、相関回路103のメモリ104に入
力される。メモリ104は、既知のパタンM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。メモリ106は、既知のパタンの受信波形を格
納しており、相関器105では、メモリ104の受信信
号とメモリ106に格納された受信機が持つ既知のパタ
ンとの相関値を算出する。実際には、式(1−1)と式
(1−2)のように、同相成分と直交成分の相関値をそ
れぞれ求め、次にパワ検出回路107で式(1−3)の
ように同相成分と直交成分のパワを求める。なお、以下
の各式において、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
ソフトウエアで簡単に実現することができる。
グ検出回路108の比較器109において、メモリ11
0に格納されたしきい値と比較され、相関値がしきい値
以上の場合に既知のシンボルが受信されたと判定する。
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、従来例および本発明の説明では規格化を行わな
い場合の構成を示している。
既知のシンボル列を含めて送信した場合、受信機が持つ
既知のシンボル列との相関を取ると、理想的状態では送
信機が既知のシンボル列を送信した時刻に相関が最も大
きくなる。しかしながら、単に相関値がある値を越えた
場合や、相関値のピークから最適なタイミングを検出し
ようとしても、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。)が存在する場合はうまく動
作するとは限らない。このような遅延波が存在する場合
の相関値は図10の(a)から(d)の状態を取る。
(a)は所望する受信波(これを先行波または所望波と
呼ぶ。)のみ存在するので、先行波に一致したタイミン
グを正確に求めることができる。(b)は遅延波のみ存
在するので、遅延波に一致したタイミングを正確に求め
ることができる。(c)は先行波と遅延波が逆相で加算
された場合であり、相関値が小さくなっているので、こ
の場合はしきい値を少し大きくすると検出されなくな
る。(d)は先行波と遅延波が同相で加算されている場
合であり、相関値が先行波と遅延波の受信時刻で両方と
もピークが検出されてしまうので、この場合は単にしき
い値との比較のみでは、遅延波のタイミングも検出され
てしまう。
るものであり、先行波と遅延波が同時に存在する場合で
も、先行波の受信時刻を正確に検出することのできる同
期装置を提供することを目的とする。
成するために、先行波と遅延波が両方とも受信されてい
る場合には、検出タイミングを先行波に合わせるように
したものであり、これにより、先行波と遅延波が同相で
加算された場合でも、先行波の受信時刻を正確に検出す
ることができる。
は、A/D変換した受信信号と既知のパタンとの相関処
理を行って送信時に送信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る相関手段と、得られた相関値
と予め定めたしきい値とを比較して、相関値がしきい値
よりも大きい場合に既知のシンボルが受信されたと判定
するとともに、既知のシンボルが受信された時はそれ以
降の既知のシンボルの検出を停止してその受信時刻を保
持する受信タイミング検出手段と、相関手段および受信
タイミング検出手段に受信時刻情報を送出する受信窓制
御手段とを備えた同期装置であり、先行波と遅延波が同
時に存在する場合でも、先行波の受信時刻を正確に検出
することができる。
記載の同期装置において、受信時刻のヒストグラムを作
成して、受信時刻の回数があるしきい値を越えた場合
に、受信機の再生した既知のパタンが受信される時刻と
実際に既知のパタンが受信される時刻との差が検出され
たと判定し、基準時間を送信機に対して合わせるため、
受信機の基準時間を作るタイマの長さを1回だけ増減さ
せて、タイミング補正値を出力するタイミング補正値検
出手段を備えたものであり、先行波の受信時刻のみを確
実に検出することができる。
態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第
1の実施の形態における同期装置の構成を示している。
図1において、1および2は受信信号を同期検波して得
られた同相成分と直交成分を量子化するA/D変換器で
ある。3は量子化によって得られた受信信号に含まれる
既知のシンボルパタンと受信機が持つ既知のパタンとの
相関値を算出する相関回路であり、メモリ4と相関器5
とメモリ6とパワ検出回路7により構成されている。8
は算出された相関値があるしきい値を越えた時に受信信
号の中に既知のパタンが検出されたと判定する受信タイ
ミング検出回路であり、スイッチ9と比較器10とメモ
リ11とラッチ回路12から構成されている。13はあ
る受信時刻だけ相関回路3と受信タイミング検出回路8
を動作させるとともに、受信タイミング検出回路8にカ
ウンタ値を送出する受信窓制御回路であり、カウンタ1
4とデコーダ15とから構成されている。
説明する。受信信号を同期検波して得られた同相成分I
−chと直交成分Q−chは、A/D変換器1、2で量
子化されて、相関回路3のメモリ4に入力される。メモ
リ4は、既知のパタンM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。メモリ6
は、既知のパタンの受信波形を格納しており、相関器5
では、メモリ4の受信信号とメモリ6に格納された受信
機が持つ既知のパタンとの相関値を算出する。実際に
は、前記した式(1−1)と式(1−2)から同相成分
と直交成分の相関値をそれぞれ求め、次にパワ検出回路
7で前記式(1−3)のように同相成分と直交成分のパ
ワを求める。
がカウンタ14に入力され、カウンタ14は入力された
クロックをインクリメントする。カウンタ14の周期は
既知のシンボルの受信間隔と同じ周期である。デコーダ
15は、カウンタ14の値が既知のシンボルが受信され
る時刻の値を取るときに、相関回路3と受信タイミング
検出回路8を動作させ、スイッチをオンする。
3で求められた相関値aを比較器10において、メモリ
11に格納されたしきい値と比較し、相関値aの方が大
きい場合に既知のシンボルが受信されたと判定してタイ
ミング補正制御信号bを出力し、この制御信号bにより
スイッチ9をオフにして、それ以降は既知のシンボルの
検出を停止する。ラッチ回路12は、制御信号bが入力
された時に受信窓制御回路13のカウンタ14のカウン
タ値cを取り込む。それ以降は、スイッチ9がオフにな
っているので、相関回路3から受信タイミング検出回路
8へ相関値aが入力されることがなく、ラッチ回路12
に取り込まれたカウンタ値cが受信時刻としてそのまま
出力される。
する場合の受信窓内の相関値を示し、先行波の受信時刻
t3と遅延波の受信時刻t8に相関値のピークがある。
一般に、検出された受信タイミングを利用して受信デー
タの等化処理を行う等化器などでは、先行波にタイミン
グを合わせた方が性能がよい。(b)は本実施の形態に
おける受信タイミング検出回路8の比較器10の出力で
あり、(a)のように時刻t3で相関値がしきい値を越
えるので、比較器10は制御信号bを“1”にする。こ
れ以降はスイッチ9がオフして相関値aが比較器10に
入力されないので、先行波のみの受信時刻を検出するこ
とができる。これに対して、前記した従来例において
は、(c)のように、先行波の受信時刻t3と遅延波の
受信時刻t8の両方で“1”が出力されるため、受信タ
イミングは先行波と遅延波の中間でロックしてしまい、
等化器に最悪のタイミングとなる。
ば、受信タイミング検出回路8に、既知のシンボルが受
信された時は、それ以降の既知のシンボルの検出を停止
するスイッチ9と、その時の受信時刻を保持するラッチ
回路12を備えているので、先行波と遅延波が同時に存
在する場合でも、先行波の受信時刻のみを確実に検出す
ることができる。
施の形態における同期装置の構成を示すものであり、図
1に示した第1の実施の形態にタイミング補正値検出回
路16を追加したものである。タイミング補正値検出回
路16は、ヒストグラム回路17と、比較器18と、受
信タイミングの度数のしきい値を格納するメモリ19
と、補正値検出回路20と、最適受信時刻を格納するメ
モリ21とから構成される。
び2と相関回路3と受信タイミング検出回路8の動作は
上記第1の実施の形態と同じなので、以下には本実施の
形態におけるタイミング補正値検出回路16とこれに関
連する受信窓制御回路13のタイミング補正の仕方につ
いて図4を参照して説明する。タイミング補正値検出回
路16のヒストグラム回路17は、受信タイミング検出
回路8のラッチ回路12の出力から受信タイミングの度
数を求める。前回までの受信タイミングのヒストグラム
が、図4の(a)に示すように、時刻t3が最大とする
と、今回の受信タイミングも時刻t3である時、ヒスト
グラム回路17は、前回までの度数に1を加える。次
に、比較器18では、その度数とメモリ19に格納され
ている度数のしきい値とを比較し、今回の度数がしきい
値を越えている時はタイミング制御信号dを出力する。
今回の時刻t3はしきい値を越えているので、制御信号
dが出力される。補正値検出回路20では、比較器18
からの制御信号dが出力された時にのみ、しきい値を越
えた受信時刻とメモリ21に格納されている最適受信時
刻とを比較して、同じ場合は、受信窓制御回路13のカ
ウンタ14の初期値を“0”に、小さい場合は、カウン
タ14の初期値を“−1”に、大きい場合は、カウンタ
14の初期値を“+1”にそれぞれするためのタイミン
グ補正値eを出力する。
が、クロックにより既知のシンボルの受信間隔の周期で
動作しているので、このカウンタ14を調整することに
より、受信時刻を前後に調整することができる。調整の
方法は、カウンタ14の周期毎に、初期値をタイミング
補正値検出回路16からのタイミング補正値eで更新す
る。例えば上記の例では、最適受信時刻がt3であるに
も拘らず、受信時刻がt4である場合は、タイミング補
正値eとして“−1”が出力され、これを受けてカウン
タ14の受信時刻が後方に1だけずれ、タイミング補正
値eが“0”の時は受信時刻は変わらず、タイミング補
正値eが“+1”の時は受信時刻が前方に1だけずれ
る。
受信時刻のヒストグラムを検出して、受信時刻の回数が
あるしきい値を越えた場合に受信時刻のずれを補正する
タイミング補正値検出回路16を備えているので、先行
波と遅延波が同時に存在する場合でも、先行波の受信時
刻を正確に検出することができる。
施の形態における同期装置の受信タイミング検出回路の
構成を示すものである。同期装置全体の構成は、図1に
示した第1の実施の形態と同じであり、その中の受信タ
イミング検出回路の構成のみが異なる。図5において、
31は受信タイミング検出回路の全体を示し、32はし
きい値を格納するメモリ、33はメモリ32のしきい値
と相関値aとを比較し、相関値aの方が大きい場合に制
御信号fとして“1”を出力し、小さい時は“0”を出
力する比較器、34は比較器33から制御信号fとして
“1”が出力されてからある一定の時間(タイマ値)だ
け最大値検出回路35を動作させるための制御信号gを
出力するタイマ、35は過去の相関値の最大値よりも今
回の相関値の方が大きい場合は1サンプル時間よりも短
い間だけ制御信号hとして“1”を出力し、最大値を今
回の値と入れ替える最大値検出回路、36は最大値検出
回路35からの制御信号hの立ち上がりで、受信窓制御
回路13からのカウンタ値cを保持するラッチ回路であ
る。
参照しながら説明する。図6において、(a)は相関値
aとしきい値、(b)は比較器33から出力される制御
信号fの値、(c)はタイマ34が保持する一定時間の
タイマ値、(d)はタイマ34から出力される制御信号
gの値、(e)は最大値検出回路35から出力される制
御信号hの値を示す。最大値検出回路35の前サンプル
までの最大値は、受信窓i(図1のデコーダ15の出
力)の立ち下がりで“0”に設定されている。
しきい値を越えないので、比較器33は制御信号fとし
て“0”を出力し、タイマ34のタイマ値が“0”なの
で、制御信号gも“0”で、最大値検出回路35は動作
しない。時刻t1では、相関値aはしきい値を越えるの
で、比較器は33は“1”を出力する。タイマ34が制
御信号fの立ち上がりでタイマ値を“4”にセットする
(本実施の形態では、受信窓iの幅は“4”とする)。
タイマ値が“0”でないので、制御信号gは“1”とな
り、最大値検出回路35は動作を開始し、前サンプルま
での相関値(受信窓iの立ち下がりでリセットされてい
るので“0”)と今回の相関値aを比較して、今回の方
が大きいので、1サンプル時間よりも短い間“1”を出
力し、最大値を入れ替える。ラッチ回路36では、制御
信号hの立ち上がりでカウンタ値cを取り込む。時刻t
2では、比較器33は“1”を出力し続ける。タイマ3
4は、タイマ値をデクリメントして“3”とする。タイ
マ値が“0”でないので、制御信号gは“1”が出力さ
れる。最大値検出回路35は、制御信号gが“1”なの
で動作し、前サンプルまでの相関値と現サンプルの相関
値とを比較して、今回の方が大きいので、1サンプル時
間より短い間“1”を出力し、最大値を入れ替える。ラ
ッチ回路36では、制御信号hの立ち上がりでカウンタ
値cを取り込む。時刻t3では、比較器33は“1”を
出力し続ける。タイマ34は、タイマ値をデクリメント
して“2”とする。タイマ値が“0”でないので、制御
信号gは“1”が出力される。最大値検出回路35は、
制御信号gが“1”なので動作し、前サンプルまでの相
関値と現サンプルの相関値とを比較して、今回の方が大
きいので、1サンプル時間より短い間“1”を出力し、
最大値を入れ替える。ラッチ回路36では、制御信号h
の立ち上がりでカウンタ値cを取り込む。時刻t4で
は、比較器33は“1”を出力し続け。タイマ34は、
タイマ値をデクリメントして“1”とする。タイマ値が
“0”でないので、制御信号gは“1”が出力される。
最大値検出回路35は、制御信号gが“1”なので動作
し、前サンプルまでの相関値と現サンプルの相関値とを
比較して、前回までの方が大きいので“0”を出力す
る。ラッチ回路36では、制御信号hが“0”なので動
作しない。時刻t5では、相関値aはしきい値を下回る
ので、比較器33は“0”を出力する。タイマ34は、
タイマ値をデクリメントして“0”とする。タイマ値
が”0”なので、制御信号gは“0”となり、最大値検
出回路35は動作しない。時刻t6からt10まではタ
イマ34からの制御信号gが“0”なので、最大値検出
回路35は動作せず、ラッチ回路36は、相関値が最大
の受信時刻を保持する。
受信タイミング検出回路31の最大値検出回路35が、
既知のシンボルが受信された時刻からタイマ34によっ
て指定されたある一定時間の間に、相関値が最大の受信
時刻を検出し、ラッチ回路36がその受信時刻を保持す
るので、先行波と遅延波が同時に存在する場合でも、先
行波の受信時刻を正確に検出することができる。
施の形態における同期装置の受信タイミング検出回路の
構成を示すものである。同期装置全体の構成は、図1に
示す第1の実施の形態と同じであり、その中の受信タイ
ミング検出回路の構成のみが異なる。図7において、4
1は受信タイミング検出回路の全体を示し、42はスイ
ッチ、43はしきい値を格納するメモリ、44はメモリ
43のしきい値と相関値aとを比較し、相関値aの方が
大きい場合に制御信号jとして“1”を出力し、小さい
時には”0”を出力する比較器、45は比較器44の制
御信号jの立ち上がりでカウンタ値cを取り込むラッチ
回路A、46は比較器44の制御信号jの立ち下がりで
カウンタ値cを取り込むラッチ回路B、47はラッチ回
路A45の出力とラッチ回路B46の出力との平均値を
求め、その値を既知シンボルの検出時刻とする平均回
路、48はスイッチ42のオン、オフを制御するスイッ
チ制御信号kを出力する窓制御回路であり、比較器44
から出力される制御信号jの立ち下がりで制御信号kを
“0”にしてスイッチ42をオフする。
参照しながら説明する。図8において、(a)は相関値
aとしきい値、(b)は比較器44からの出力制御信号
jの値、(c)は窓制御回路48からのスイッチ制御信
号kの値、(d)はラッチ回路A45から出力されるラ
ッチタイミング、(e)はラッチ回路A45の出力、
(f)はラッチ回路B46から出力されるラッチタイミ
ング、(g)はラッチ回路B46の出力を示す。以下、
各時刻での動作を示す。
“0”を出力する。 2.窓制御回路48は、受信窓iによってスイッチ制御
信号kを“1”に設定する。 3.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“1”であ
るからオンする。 4.ラッチ回路A45は、比較器44の立ち上がりを検
出しないので出力は不定である。 5.ラッチ回路B46は、比較器44の立ち下がりを検
出しないので出力は不定である。 6.平均回路47は、ラッチ回路A45とB46の出力
がともに不定なので不定である。
“1”を出力する。 2.窓制御回路48は、比較器44の出力jの立ち下が
りを検出しないのでスイッチ制御信号kは“1”のまま
である。 3.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“1”であ
るからオンしている。 4.ラッチ回路A45は、比較器44の立ち上がりを検
出してカウンタ値cを取り込み、“1”を出力する。 5.ラッチ回路B46は、比較器44の立ち下がりを検
出しないので出力は不定である。 6.平均回路47は、ラッチ回路A45の出力は“1”
であるが、ラッチ回路B46の出力が不定なので不定で
ある。
で“1”を出力する。 2.窓制御回路48は、比較器44の出力jの立ち下が
りを検出しないのでスイッチ制御信号kは“1”のまま
である。 3.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“1”であ
るからオンしている。 4.ラッチ回路A45は、“1”を出力し続ける。 5.ラッチ回路B46は、比較器44の立ち下がりを検
出しないので出力は不定である。 6.平均回路47は、ラッチ回路A45の出力は“1”
であるが、ラッチ回路B46の出力が不定なので不定で
ある。
“0”を出力する。 2.窓制御回路48は、比較器44の出力jの立ち下が
りを検出するのでスイッチ制御信号kを“0”にする。 3.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“0”であ
るからオフする。 4.ラッチ回路A45は、“1”を出力し続ける。 5.ラッチ回路B46は、比較器44の立ち下がりを検
出してカウンタ値cを取り込み、“5”を出力する。 6.平均回路47は、ラッチ回路A45の出力である
“1”と、ラッチ回路B46の出力である“5”との平
均を求め、“3”を出力する。
“0”を出力し続ける。 2.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“0”であ
るからオフしている。 3.比較器44は、相関値a(スイッチ42がオフして
いるので“0”)がしきい値を越えないので“0”を出
力する。 4.ラッチ回路A45は、“1”を出力し続ける。 5.ラッチ回路B46は、“5”を出力し続ける。 6.平均回路47は、“3”を出力し続ける。
“0”を出力し続ける。 2.スイッチ42は、スイッチ制御信号kが“0”であ
るからオフしている。 3.比較器44は、相関値a(スイッチ42がオフして
いるので“0”)がしきい値を越えないので“0”を出
力する。 4.ラッチ回路A45は、“1”を出力し続ける。 5.ラッチ回路B46は、“5”を出力し続ける。 6.平均回路47は、“3”を出力し続ける。
受信タイミング検出回路41のラッチ回路A45が、相
関値aが最初にしきい値を越えた第1の時刻を検出し、
ラッチ回路B46が、この第1の時刻から相関値aが最
初にしきい値を下回った第2の時刻を検出し、平均回路
47が、第1の時刻と第2の時刻との平均値を求め、そ
れを既知のシンボルの受信時刻とするので、先行波と遅
延波が同時に存在する場合でも、先行波の受信時刻を正
確に検出することができる。
実施の形態のような最大値検出を行っていないので、ハ
ードウエアで実現した場合の回路規模や、ソフトウエア
で実現した場合の演算ステップ数を削減することができ
る。また、相関値が最大値の受信時刻に対して対称の場
合は、第3の実施の形態と第4の実施の形態では同じ結
果が得られるので、実現が簡単な第4の実施の形態がよ
り好ましいと言える。さらに、相関値が最大値の受信時
刻に対して対称でない場合は、第4の実施の形態では既
知のシンボルの受信時刻(相関値が最大となる時刻)が
検出できないので、この場合は第3の実施の形態が好ま
しいと言える。
ように、先行波と遅延波が両方とも受信されている場合
には、検出タイミングを先行波に合わせるようにしたの
で、遅延波の影響を除去することができ、先行波と遅延
波が同時に存在する場合でも、先行波の受信時刻を正確
に検出することができる。
構成を示すブロック図
タイミング図
構成を示すブロック図
タイミング図
構成を示すブロック図
タイミング図
構成を示すブロック図
タイミング図
図
Claims (2)
- 【請求項1】 A/D変換した受信信号と既知のパタン
との相関処理を行って送信時に送信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る相関手段と、得ら
れた相関値と予め定めたしきい値とを比較して、相関値
がしきい値よりも大きい場合に既知のシンボルが受信さ
れたと判定するとともに、既知のシンボルが受信された
時はそれ以降の既知のシンボルの検出を停止してその受
信時刻を保持する受信タイミング検出手段と、前記相関
手段および受信タイミング検出手段に受信時刻情報を送
出する受信窓制御手段とを備えた同期装置。 - 【請求項2】 受信時刻のヒストグラムを作成して、受
信時刻の回数があるしきい値を越えた場合に、受信機の
再生した既知のパタンが受信される時刻と実際に既知の
パタンが受信される時刻との差が検出されたと判定し、
基準時間を送信機に対して合わせるため、受信機の基準
時間を作るタイマの長さを1回だけ増減させて、タイミ
ング補正値を出力するタイミング補正値検出手段を備え
た請求項1記載の同期装置。
Priority Applications (7)
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JP05064696A JP3447882B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 同期装置 |
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EP05018484A EP1598977A3 (en) | 1996-03-07 | 1997-03-06 | Synchronization equipment |
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