JP3539789B2

JP3539789B2 - シンボルタイミング再生回路

Info

Publication number: JP3539789B2
Application number: JP10231495A
Authority: JP
Inventors: 弘典小林
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JPH08298530A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、受信同期を取得するためにマルチサブキャリア直行変調信号の既知信号を検出した後シンボルタイミングを再生する回路に関し、ディジタルＭＣＡシステムのようなＭ１６ＱＡＭ（直交振幅変調）が使用される移動体通信での復調に用いる受信同期取得に好適であるが、それのみに限定されない。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、マルチサブキャリア直交変調信号のシンボルタイミングの再生に既知信号検出時の評価値を利用することが提案されているので、例として１６ＱＡＭを４つのサブキャリアに変調するＭ１６ＱＡＭをとりあげて、既知信号検出方法を説明する。
【０００３】
図１３はＭ１６ＱＡＭ通信規約の一例を説明する図である。図１３（ａ）はスロット構成を示している。各スロットの先頭には、既知信号である３つの同期シンボルＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３が付加される。それらの同期シンボル後には、データＧが伝送される。先頭の同期シンボルＦ_１のシンボル時刻においては、サブキャリア位相は０度、つまり、（１＋ｊ０）である。また、前記同期シンボルＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３のデータＧの伝送間隔はＴ_ｓである。図１３（ｂ）は、同期シンボルの一例を示している。ベクトルの先端に付されている括弧内（）の数字はサブキャリア番号である。本例においては前記同期シンボルＦ_１のサブキャリア順のベクトルをＳ_１１、Ｓ_１２、Ｓ_１３、Ｓ_１４とする。同様に、前記同期シンボルＦ_２、Ｆ_３ＮＯサブキャリア順のベクトルをＳ_２１、Ｓ_２２、Ｓ_２３、Ｓ_２４、Ｓ_３１、Ｓ_３２、Ｓ_３３、Ｓ_３４としまとめてＳ_ｉｋと記す。
【０００４】
図１４は従来のシンボルタイミング再生回路のマルチサブキャリア直交変調信号の既知信号検出方法を説明する図である。
マルチサブキャリア直交変調信号である送信信号１は、以下のように与えられる。
Σ_ｉｍ_ｉ（ｔ）・ＥＸＰ（ｊω_ｃ・ｔ）・ＥＸＰ（ｊω_ｓｉ・ｔ）
ここで、
ｍ_ｉ（ｔ）：ベースバンド信号（ｉ番目）
ω_ｃ：搬送波角周波数
ω_ｓｉ：サブキャリア角周波数（ｉ番目）
ｔ：時間
である。なお、Σ_ｉはｉについての総和、ＥＸＰ（ｘ）は自然対数の低ｅのｘ乗、ｊは虚数単位を意味する。
【０００５】
送信信号１は伝送路２を伝搬する途中でフェージングの影響を受けるため、受信信号３は、
Σ_ｉｆ_ｉ（ｔ）・ｍ_ｉ（ｔ）・ＥＸＰ（ｊω_ｃ・ｔ）・ＥＸＰ（ｊω_ｓｉ・ｔ）
で示される。ここで、
ｆ_ｉ（ｔ）：フェージング成分（ｉ番目のサブキャリアに対する）
である。
【０００６】
このような受信信号３に、
ＥＸＰ（ｊω_ｃ・ｔ’）
で示される回転複素ベクトル４を乗じると、その乗算結果６は、
Σ_ｉｆ_ｉ（ｔ）・ｍ_ｉ（ｔ）・ＥＸＰ（ｊω_ｓｉ・ｔ）・ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）
となる。ここで、前記回転複素ベクトル４は、前記送信信号１に同期していないので、
ΔＴ_ｃ＝ｔ−ｔ’
として、
ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）＝ＥＸＰ（ｊω_ｃ・ΔＴ_ｃ）
とした。この乗算結果６に、
ＥＸＰ（−ｊω_ｃ・ｔ”）
で示される回転複素ベクトル７を各サブキャリア毎に乗じ、それぞれベースバンドフィルタ９を通過させて所定帯域を濾過すると、その結果得られる分離信号１０は、
ｆ_ｉ（ｔ）・ｍ_ｉ（ｔ）・ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）・ＥＸＰ（ｊω_ｓｉ・ΔＴ）
となる。ここで、前記回転複素ベクトル７は、前記送信信号１には同期していないので、
ΔＴ＝ｔ−ｔ”
とした。なお、本明細書においては、前記回転複素ベクトル７をサブキャリア分離ローカルと記す。また、このようにして得られる分離信号１０を、サブキャリア分離信号と記す。
【０００７】
複素共役１１においては、前記サブキャリア分離用ローカル７の複素共役を発生することが行われる。この複素共役１１を前記サブキャリア分離信号１０に乗じると、この乗算手段１２の乗算結果１３は、
ｆ_ｉ（ｔ）・ｍ_ｉ（ｔ）・ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）・ＥＸＰ（ｊω_ｓｉ・ｔ）
で示される。この信号はサブキャリアに関する位相偏差を含まない。
【０００８】
一方、シンボル間隔時間Ｔｓの間をＭ倍にオーバーサンプリングするとして、受信したサンプルの番号がＮであって、番号Ｎのサンプルが同期シンボル１の時刻であると仮定すれば番号Ｎ＋Ｍのサンプルは同期シンボル２、番号Ｎ＋２×Ｍのサンプルは同期シンボル３の時刻である。
次に、乗算結果１３を除算手段１５において既知信号である同期シンボルベクトル１４の値Ｓ_ｉｋで割るが、番号Ｎのサンプルに関する除算には同期シンボルベクトルＳ_ｉ１、番号Ｎ＋Ｍのサンプルに関する除算には同期シンボルベクトルＳ_ｉ２、番号Ｎ＋２×Ｍのサンプルに関する除算には同期シンボルベクトル値Ｓ_ｉ３を使うと、Ｓ_ｉｋはｍ_ｉ（ｔ）であるから、除算結果１６は、
ｆ_ｉ・ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）・ＥＸＰ（ｊΨ_ｉｋ）
が得られる。
【０００９】
ここで、ｆ_ｉｋは、ｆ_ｉ１（ｔ）がｆ_ｉ（ｔ）であれば、ｆ_１２＝ｆ_ｉ（ｔ＋Ｔ_ｓ）、ｆ_ｉ３＝ｆ_ｉ（ｔ＋２×Ｔ_ｓ）で与えられるフェージング成分、Ψ_ｉｋはΨ_ｉ１がω_ｓｉ・ｔであれば、Ψ_ｉ２＝ω_ｓｉ・（ｔ＋Ｔ_ｓ）、Ψ_ｉ３＝ω_ｓｉ・（ｔ＋２×Ｔ_ｓ）で与えられるサブキャリア位相である。
ここで、同期シンボルＦ_１のシンボル時刻のサブキャリア位相は通信規約で０に規定されているので、同期シンボルＦ_２のシンボル時刻ではサブキャリア位相Ψ_ｉ２＝ω_ｓｉ・Ｔ_ｓ、同期シンボルＦ_３のシンボル時刻ではサブキャリア位相Ψ_ｉ３＝ω_ｓｉ・２×Ｔと既知である。したがって、サブキャリア位相生成部１７でサブキャリア位相ベクトルＥＸＰ（ｊΨ_ｉｋ）を生成し、除算結果１６をサブキャリア位相生成部１７の出力で除算手段１８で割ると、
ｆ_ｉ・ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）
が得られる。このように得られた判定信号２０はフェージング成分ｆ_ｉｋと位相回転成分ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）のみからなる。
【００１０】
図１５は複素平面上における直線等間隔を説明する図である。ところで、遅延分散によって各サブキャリア毎に異なった影響を与えるフェージング成分ｆ_ｉｋはキャリアの周波数に対してサブキャリアの周波数間隔が十分小さい場合に、図１５に示すように、複素平面上でおおよそ直線間隔になることがわかっている。
また、位相回転成分ＥＸＰ（ｊφ_ｃ）は各サブキャリアに等しくかかるので、ｆ_ｉｋの各サブキャリア間の相対位置関係を乱すものではないから、判定信号２０が前記仮定のように同期シンボル時刻のサンプルから演算された結果であれば、判定信号２０の各サブキャリアのベクトル値は直線等間隔関係になる。
【００１１】
ここで、直線等間隔関係は各サブキャリアのベクトル値の２次差分を評価値として評価することができる。より詳しく言えば、判定信号２０をηｉｋとすると、１次差分は、
Δ_１１＝η_２１−η_１１、Δ_２１＝η_３１−η_２１、Δ_３１＝η_４１−η_２１、
Δ_１２＝η_２２−η_１２、Δ_２２＝η_３２−η_２２、Δ_３２＝η_４２−η_３１、
Δ_１３＝η_２３−η_１３、Δ_２３＝η_３３−η_２３、Δ_３３＝η_４３−η_３３
となり、２次差分は、
Δ^２ _１１＝Δ_２１−Δ_１１、Δ^２ _２１＝Δ_３１−Δ_２１、
Δ^２ _１２＝Δ_２２−Δ_１２、Δ^２ _２２＝Δ_３２−Δ_２２、
Δ^２ _１３＝Δ_２３−Δ_１３、Δ^２ _２３＝Δ_３３−Δ_２３
であって、ベクトルの絶対値に対する相対値評価とするために、
ｅ_ＡＶ ^２＝ｅ_１ ^２＋ｅ_２ ^２＋ｅ_３ ^２
ここで、
ｅ_１ ^２＝（｜Δ^２ _１１｜^２＋｜Δ^２ _２１｜^２）／Ｄ_１
ｅ_２ ^２＝（｜Δ^２ _１２｜^２＋｜Δ^２ _２２｜^２）／Ｄ_２
ｅ_３ ^２＝（｜Δ^２ _１３｜^２＋｜Δ^２ _２３｜^２）／Ｄ_３
さらに、
Ｄ_１＝｜η_１１｜^２＋｜η_２１｜^２＋｜η_３１｜^２＋｜η_４１｜^２
Ｄ_２＝｜η_１２｜^２＋｜η_２２｜^２＋｜η_３２｜^２＋｜η_４２｜^２
Ｄ_３＝｜η_１３｜^２＋｜η_２３｜^２＋｜η_３３｜^２＋｜η_４３｜^２
とした値ｅ_ＡＶ ^２で直線等間隔性を評価する。
【００１２】
いま、各サブキャリア毎のフェージング成分が複素平面上で正確に直線等間隔関係にあるとすると、前記η_ｉｋの２次差分が０になることから、前記評価値ｅ_ＡＶ ^２も０になる。それらが直線等間隔関係からずれると、前記評価値ｅ_ＡＶ ^２は正値をとるようになる。
図１６は直線等間隔評価値ｅ_ＡＶ ^２の変化を説明する図である。ここで、前記サンプルＮの近傍のサンプルにおいてＮから離れる方向に前記評価値ｅ_ＡＶ ^２を各サンプルで求めると、受信した同期シンボルベクトル値とサブキャリア位相ベクトル値は所定値からはずれていくので、結果として図１６に示すように、前記評価値ｅ_ＡＶ ^２はＮを極少値とする谷を描いて変動する。
【００１３】
したがって、前記評価値ｅ_ＡＶ ^２が予め設定するしきい値α^２以下になった場合に同期シンボルであると判定することができる。
以上が既知信号検出方法の説明であるが、前記評価値ｅ_ＡＶ ^２の極少を与えるサンプルを以て同期シンボルタイミングであると判定できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シンボルタイミング再生回路では、雑音の影響によりシンボルタイミングに最も近いサンプル以外に前記直線等間隔評価値ｅ_ＡＶ ^２が小さくなる場合があり、タイミング検出精度が悪化するという問題がある。
図１７はシンボルタイミング付近の直線等間隔評価値ｅ_ＡＶ ^２の変化を計算機シミュレーションにより求めた図である。本図に示すように、縦軸はｅ_ＡＶ ^２を開平したｅ_ＡＶの値になっている。αは、前述のように、同期シンボル検出のためのしきい値であり、評価値ｅ_ＡＶがαの値より小さい時に同期シンボルが検出される。シンボルタイミングは評価値ｅ_ＡＶが最小になるサンプルが選択される。伝搬路による遅延分散は０μｓで、信号対雑音比のパラメータであるＥｂ／Ｎｏは１ｂｉｔ、１Ｈｚ当たりの雑音対信号比である。Ｅｂ／Ｎｏが大きい時（２０ｄＢ）には、評価値ｅ_ＡＶの最小サンプルが安定しているが、Ｅｂ／Ｎｏが小さい時（１０ｄＢ）には、サンプル真値に対する横軸方向のブレが大きくなる。
【００１５】
図１８は図１７と同じ条件でＥｂ／Ｎｏが小さい時（１０ｄＢ）のシンボルタイミングの真値からの偏差と評価値ｅ_ＡＶとの関係を計算シミュレーションによって求めた図である。本図に示すように、既知信号の検出率を犠牲にしてαを下げても、±１サンプルの偏差が生じやすい。このように、雑音の影響でシンボルタイミングの偏差が生じやすく、このタイミングを用いて復調した場合にビットエラー率（以下ＢＥＲと記す）が劣化するという欠点があった。
【００１６】
したがった、本発明は上記シンボルタイミングの偏差から生じるＢＥＲの劣化を防ぎ、シンボルタイミングの検出精度を高くすることでＢＥＲの劣化を防ぐことができるシンボルタイミング再生回路を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、次の構成を有するシンボルタイミング再生回路を提供する。すなわち、シンボルタイミングのサンプルを判定する手段として、従来技術では全サブキャリアのベクトル値から求めた直線等間隔評価値を用いているが、本発明では任意の複数のサブキャリア間のベクトル距離を用いる。
【００１８】
図１は第１の発明の構成を示す図である。本図に示す第１の発明においては従来技術であるところの、受信信号を各サブキャリアに分離し、既知信号ベクトルで除算する分離・逆変調部３０１と、分離・逆変調部３０１の出力信号を受けて既知信号のシンボルタイミング付近の基準サンプルを検出する既知信号検出部３０２を持つ。第１の発明においてはこれにサンプル選択部３０３を設けて既知信号検出部３０２によって検出された基準サンプルの前後のサンプルに対応する分離・逆変調部３０１の出力ベクトルを選択する。さらに、相対距離評価部３０４は選択された分離・逆変調部３０１の出力ベクトル値のサブキャリア間の相対距離を求める。判定部３０５では相対距離評価部３０４で求めた相対距離の最小となるサンプルをシンボルタイミングとする。
【００１９】
図２は第２の発明の構成を示す図である。本図に示す第２の発明においては、従来技術であるところの、受信信号を各サブキャリアに分離し、既知信号ベクトルで除算する分離・逆変調部３０１と、分離・逆変調部３０１の出力信号を受けて既知信号のシンボルタイミング付近の第１の基準サンプルを検出する既知信号検出部３０２を持つ。第２の発明においてはこれにカウンタ部３０６を設けて既知信号検出部３０２によって検出された第１の基準サンプルから複数の第２、第３およびそれ以上の基準サンプルを推測する。複数のサンプル選択部３０３は、既知信号検出部３０２とカウンタ部３０６によって検出された複数の基準サンプルとそれぞれの前方および後方のサンプルに対応する分離・逆変調部３０１の出力ベクトル値を選択する。さらに複数の相対距離評価部３０４は選択された分離・逆変調部３０１の出力ベクトル値の差をとってサブキャリア間のベクトル値の相対距離を求める。複数の判定部３０５では各基準サンプル毎に相対距離評価部３０４で求めた相対距離の最小となるサンプルを第１およびそれ以上のシンボルタイミングとする。最終的にシンボルタイミングは、第二判定部３０７で、複数の判定部３０５から出力される各基準サンプルに対する相対位置毎に多数決をとるか、平均値を求めることで求められる。
【００２０】
図３は第３の発明の構成を示す図である。本図に示す第３の発明においては従来技術であるところの、受信信号を各サブキャリアに分離し、既知信号ベクトルで除算する分離・逆変調部３０１と、分離・逆変調部３０１の出力信号を受けて既知信号のシンボルタイミング付近の第１の基準サンプルを検出する既知信号検出部３０２を持つ。第３の発明においてはこれにカウンタ部３０６を設けて既知信号検出部３０２によって検出れた第１の基準サンプルから第２およびそれ以上の基準サンプルを推測する。複数のサンプル選択部３０３は、既知信号検出部３０２とカウンタ部３０６によって検出された複数の基準サンプルとそれぞれの前方および後方のサンプルに対応する分離・逆変調部３０１の出力ベクトルを選択する。さらに複数の相対距離評価部３０４は選択された分離・逆変調部３０１の出力ベクトル値の差をとってサブキャリア間のベクトル値の相対距離を求める。加算部３０８では、相対距離評価３０４で求めた相対距離を各基準サンプルに対する相対位置毎に加算する。判定部３０５では加算部３０８で求めた相対距離の和の最小となるサンプルをシンボルタイミングとする。
【００２１】
図４は第４の発明の構成を示す図である。本図に示す第４の発明においては従来技術であるところの、受信信号を各サブキャリアに分離し、既知信号ベクトルで除算する分離・逆変調部３０１と、分離・逆変調部３０１の出力信号を受けて既知信号のシンボルタイミング付近の第１の基準サンプルを検出する既知信号検出部３０２を持つ。第４の発明においてはこれにカウンタ部３０６を設けて既知信号検出部３０２によって検出された第１の基準サンプルから第２およびそれ以上の基準サンプルを推測する。複数のサンプル選択部３０３は、既知信号検出部３０２とカウンタ部３０６によって検出された複数の基準サンプルとそれぞれの前方および後方のサンプルに対応する分離・逆変調部３０１の出力ベクトルを選択する。ベクトル加算部３０９では、サンプル選択部３０３で求めた出力ベクトル値の差を各基準サンプルに対する相対位置毎に加算する。相対距離評価部３０４はベクトル加算部３０９で加算されたベクトル値の相対距離を求める。判定部３０５では相対距離評価部３０４で求めた相対距離の和を最小となるサンプルをシンボルタイミングとする。
【００２２】
【作用】
従来の技術の説明と同様、Ｍ１６ＱＡＭを例に挙げて説明する。
図５は３個の既知シンボル（同期シンボル１、２、３）についてのサンプル毎のベクトル値の変化の計算シミュレーションによる観測例である。図５では伝搬路による遅延分散は０μｓで、信号対雑音比のパラメータであるＥｂ／Ｎｏ（１ｂｉｔ、１Ｈｚ当たりの雑音対信号比）は１０ｄＢである。シンボルタイミングの真値となるサンプルはＮｏ．３である。しかし、従来技術である全サブキャリアのベクトル値から求めた直線等間隔評価値の最小となるのはサンプルＮｏ．２である。以下、この事情について説明する。
【００２３】
図６は図５の同期シンボル２のサンプルＮｏ．２、３の位置関係を特徴的に描いたベクトル図である。本図において、Ｉ軸を実軸、Ｑ軸を虚軸とすると、各サンプル・各サブキャリアのベクトル値は、

である。これらの２次差分を計算すると、

であり、２次差分ベクトルの絶対値の２乗平均値は、サンプルＮｏ．２では０．５であって、サンプルＮｏ．３では約０．６３である。同期シンボル１と同期シンボル３でも同様の事情から、シンボルタイミングには絶対値の小さい方のサンプルＮｏ．２が選択される。
【００２４】
雑音がない場合にはサンプルＮｏ．３で４つのサブキャリアは全て同一点に収束するが、この場合は雑音の影響を受けて幾分はらついている。ばらつき方が２次差分をとった場合に大きくなる雑音条件があり、このようなシンボルタイミングのサンプル検出誤差が生じる。
したがって、本発明では、シンボルタイミングのサンプルの検出条件を、従来技術である既知信号検出に用いた２次差分の最小値から、任意のサブキャリア間の１次差分の最小値とすることによって、検出精度をあげるものである。１次差部分は図５の例の場合にベクトルの集中度と関連が不快ことは図５からも容易に想像ができる。
【００２５】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図７は第１の発明である図１のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。分離・逆変調部３０１で得られたサブキャリア分離・逆変調後のベクトルをη（Ｋ、ｉ）とする。Ｋはサンプル番号、ｉはサブキャリア番号である。ここで、既知信号検出部３０２でサブキャリア間の２次差分の最小値で検出された既知信号のシンボルタイミング付近のサンプル番号をｋとする。サンプル選択部３０３は、ここでは一例としてサブキャリア番号ｉ＝１、４を用いる。サンプル選択部３０３では、既知信号検出部３０２で検出されたサンプル番号ｋにしたがって、分離・逆変調部３０１の出力ベクトルηの中から、η（ｋ、１）、η（ｋ、４）とその前方のη（ｋ−１、１）、η（ｋ−１、４）および後方のη（ｋ＋１、１）、η（ｋ＋１、４）が選択される。相対距離評価部３０４では同一サンプル番号のサブキャリア間のベクトル差が、
ｄ（ｋ−１）＝｜η（ｋ−１、４）−η（ｋ−１、１）｜、
ｄ（ｋ）＝｜η（ｋ、４）−η（ｋ、１）｜、
ｄ（ｋ＋１）＝｜η（ｋ＋１、４）−η（ｋ＋１、１）｜
で求められる。判定部３０５では相対距離評価部３０４で求めた距離ｄ（ｋ−１）、ｄ（ｋ）、ｄ（ｋ＋１）のうち最小値を示すサンプル番号をｋ−１、ｋ、ｋ＋１から選択し、シンボルタイミングとする。
【００２６】
第１の発明の変形例としては、３個乃至４個のサブキャリアの間の距離平均をとる方法や、サンプルの範囲をｋ±Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の２Ｎ＋１個とすることなどが考えられる。
図８は第２の発明である図２のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。分離・逆変調部３０１で得られたサブキャリア分離・逆変調後のベクトルをη（Ｋ、ｉ）とする。Ｋはサンプル番号、ｉはサブキャリア番号である。ここで、既知信号検出部３０２でサブキャリア間の２次差分の最小値で検出された既知信号のシンボルタイミング付近のサンプル番号をｋ_１とする。図８は３個の既知シンボルによる多数決をとる一例である。
【００２７】
図９はＬシンボル毎に既知信号が挿入され１シンボルに付きＭ倍オーバーサンプリングする場合の例を示す図である。既知信号の挿入間隔をＭシンボル毎、サンプリング数を１シンボル当たりＬサンプルとすると、図９に示すように最初に既知信号が検出されたサンプル番号がｋ_１であれば、後方の次の既知信号のサンプル番号ｋ_２＝ｋ_１＋Ｍ×Ｌと推測でき、さらにその次の後方の既知信号のサンプル番号ｋ_３＝ｋ_１＋２×Ｍ×Ｌと推測される。カウンタ部３０６ではｋ_１からｋ_２とｋ_３を算出する。ここでは一例としてサブキャリア番号ｉ＝１、４を用いれば、サンプル選択部３０３−ｎ（ｎは１、２、３）では基準サンプルｋ_ｎを中心に分離・逆変調部３０１の出力ベクトルηの中から、η（ｋ_ｎ、１）、η（ｋ_ｎ、４）とその前方のη（ｋ_ｎ−１、１）、η（ｋ_ｎ−１、４）および後方のη（ｋ_ｎ＋１、１）、η（ｋ_ｎ＋１、４）が選択される。相対距離評価部３０４−ｎで同一サンプル番号のサブキャリア間のベクトル差が、
ｄ（ｋ_ｎ−１）＝｜η（ｋ_ｎ−１、４）−η（ｋ_ｎ−１、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ）＝｜η（ｋ_ｎ、４）−η（ｋ_ｎ、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ＋１）＝｜η（ｋ_ｎ＋１、４）−η（ｋ_ｎ＋１、１）｜
で求められる。判定部３０５−ｎでは相対距離評価部３０４−ｎで求めた距離ｄ（ｋ_ｎ−１）、ｄ（ｋ_ｎ）、ｄ（ｋ_ｎ＋１）のうち最小値を示すサンプル番号をｋ_ｎ−１、ｋ_ｎ、ｋ_ｎ＋１から選択し、シンボルタイミングの候補ｋ_ｎ’とする。第二判定部３０７では判定部３０５−ｎで得られたシンボルタイミング候補ｋ_１’、ｋ_２’、ｋ_３’の中から最も多いサンプル番号をサンプルタイミングとする。
【００２８】
図１０は第３の発明である図３のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。分離・逆変調部３０１で得られたサブキャリア分離・逆変調後のベクトルをη（Ｋ、ｉ）とする。Ｋはサンプル番号、ｉはサブキャリア番号である。ここで、既知信号検出部３０２でサブキャリア間の２次差分の最小値で検出された既知信号のシンボルタイミング付近のサンプル番号をｋ_１とする。
【００２９】
図１０は３個野既知シンボルによる距離を加算する一例である。既知信号の挿入間隔をＭシンボル毎、サンプリング数を１シンボル当たりＬサンプルとすると、図９に示すように最初に既知信号が検出されたサンプル番号がｋ_１であれば、後方の次の既知信号のサンプル番号ｋ_２はｋ_２＝ｋ_１＋Ｍ×Ｌと推測でき、さらにその次の後方の既知信号のサンプル番号ｋ_３はｋ_３＝ｋ_１＋２×Ｍ×Ｌで推測される。カウンタ部３０６ではｋ_１からｋ_２とｋ_３を算出する。ここでは一例としてサブキャリア番号ｉ＝１、４を用いれば、サンプル選択部３０３−ｎ（ｎは１、２、３）では基準サンプルｋ_ｎを中心に分離・逆変調部３０１の出力ベクトルηの中から、η（ｋ_ｎ、１）、η（ｋ_ｎ、４）とその前方のη（ｋ_ｎ−１、１）、η（ｋ_ｎ−１、４）および後方のη（ｋ_ｎ＋１、１）、η（ｋ_ｎ＋１、４）が選択される。相対距離評価部３０４−ｎでは同一サンプル番号のサブキャリア間のベクトル差が、
ｄ（ｋ_ｎ−１）＝｜η（ｋ_ｎ−１、４）−η（ｋ_ｎ−１、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ）＝｜η（ｋ_ｎ、４）−η（ｋ_ｎ、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ＋１）＝｜η（ｋ_ｎ＋１、４）−η（ｋ_ｎ＋１、１）｜
で求められる。加算部３０８では相対距離評価部３０４−ｎで得られた距離を基準サンプルに対する位置毎に、
ｄ’（ｋ−１）＝ｄ（ｋ_１−１）＋ｄ（ｋ_２−１）＋ｄ（ｋ_３−１）、
ｄ’（ｋ）＝ｄ（ｋ_１）＋ｄ（ｋ_２）＋ｄ（ｋ_３）、
ｄ’（ｋ＋１）＝ｄ（ｋ_１＋１）＋ｄ（ｋ_２＋１）＋ｄ（ｋ_３＋１）
で加算する。判定部３０５では加算部３０８で求めた距離ｄ’（ｋ−１）、ｄ’（ｋ）、ｄ’（ｋ＋１）のうち最小値を示すサンプル番号をｋ−１、ｋ、ｋ＋１から選択し、シンボルタイミングとする。
【００３０】
図１１は第４の発明である図４のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。分離・逆変調部３０１で得られたサブキャリア分離・逆変調後のベクトルをη（Ｋ、ｉ）とする。Ｋはサンプル番号、ｉはサブキャリア番号である。ここで、既知信号検出部３０２でサブキャリア間の２次差分の最小値で検出された既知信号のシンボルタイミング付近のサンプル番号をｋ_１とする。図１１は３個の既知シンボルによる距離を加算する一例である。既知信号の挿入間隔をＭシンボル毎、サンプリング数を１シンボル当たりＬサンプルとすると、図９に示すように最初に既知信号が検出されたサンプル番号がｋ_１であれば、後方の次の既知信号のサンプル番号ｋ_２はｋ_２＝ｋ_１＋Ｍ×Ｌと推測でき、さらにその次の後方の既知信号のサンプル番号ｋ_３はｋ_３＝ｋ_１＋２×Ｍ×Ｌで推測される。カウンタ部３０６ではｋ_１からｋ_２とｋ_３を算出する。ここでは一例としてサブキャリア番号ｉ＝１、４を用いれば、サンプル選択部３０３−ｎ（ｎは１、２、３）では基準サンプルｋ_ｎを中心に分離・逆変調部３０１の出力ベクトルηの中から、η（ｋ_ｎ、１）、η（ｋ_ｎ、４）とその前方のη（ｋ_ｎ−１、１）、η（ｋ_ｎ−１、４）および後方のη（ｋ_ｎ＋１、１）、η（ｋ_ｎ＋１、４）が選択される。ベクトル加算部３０９ではサンプル選択部３０３−ｎで得られたベクトル値をサブキャリアと基準サンプルに対する位置毎に、
η’（ｋ−１、１）＝η（ｋ１−１、１）＋η（ｋ２−１、１）＋η（ｋ３−１、１）、
η’（ｋ−１、４）＝η（ｋ１−１、４）＋η（ｋ２−１、４）＋η（ｋ３−１、４）、
η’（ｋ、１）＝η（ｋ１、１）＋η（ｋ２、１）＋η（ｋ３、１）、
η’（ｋ、４）＝η（ｋ１、４）＋η（ｋ２、４）＋η（ｋ３、４）、
η’（ｋ＋１、１）＝η（ｋ１＋１、１）＋η（ｋ２＋１、１）＋η（ｋ３＋１、１）、
η’（ｋ＋１、４）＝η（ｋ１＋１、４）＋η（ｋ２＋１、４）＋η（ｋ３＋１、４）
で加算する。相対距離評価部３０４では同一サンプル番号のサブキャリア間のベクトル差が、
ｄ（ｋ_ｎ−１）＝｜η’（ｋ_ｎ−１、４）−η’（ｋ_ｎ−１、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ）＝｜η’（ｋ_ｎ、４）−η’（ｋ_ｎ、１）｜、
ｄ（ｋ_ｎ＋１）＝｜η’（ｋ_ｎ＋１、４）−η’（ｋ_ｎ＋１、１）｜
で求められる。判定部３０５では相対距離評価部３０４で求めた距離ｄ（ｋ_ｎ−１）、ｄ（ｋ_ｎ）、ｄ（ｋ_ｎ＋１）のうち最小値を示すサンプル番号をｋ−１、ｋ、ｋ＋１から選択し、シンボルタイミングとする。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の第１の発明によれば、分離・逆変調部３０１、既知信号検出部３０２において既知シンボル付近のサンプルが２次差分条件によって検知される。検知されたサンプルはタイミング偏差を含んでいるので、検知されたサンプルが選択される。したがって、従来技術であるところの２次差分条件によるシンボルタイミング再生に比べて、タイミング偏差を小さくすることができる。
【００３２】
図１２は本発明により再生したシンボルタイミングの真値からの偏差と２次差分評価値ｅ_ＡＶとの関係を計算機シミュレーションで求めた図であるが、その条件は従来技術による同様の図である図１８と同じである。図１２に示すように、従来しきい値α以下でも±１サンプルの偏差が免れなかったものが、本発明によってしきい値α以下では偏差が認められなくなっている。
【００３３】
このように本発明によれば、特に信号対雑音比の小さい領域においてシンボルタイミング再生の偏差を少なくすることができ、このタイミングを用いて復調すれば、従来技術によって再生したタイミングによる復調に比べＢＥＲを低減するという優れた効果を得ることができる。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に比して複数の時間にわたる結果により判断するので、タイミングの瞬時値が時々刻々変化するような遅延分散を有するフェージングの影響を受けた受信信号からシンボルタイミングを再生する場合において、タイミング再生の偏差を少なくすることができ、ＢＥＲを低減できるという優れた特徴を有する。
【００３４】
請求項３、４の発明によれば、請求項２と同様に遅延分散を有するフェージングの影響を受けた受信信号からシンボルタイミングを再生する場合において、タイミング再生の偏差を少なくすることができるが、請求項２に比して演算量を少なくできるという優れた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の構成を示す図である。
【図２】第２の発明の構成を示す図である。
【図３】第３の発明の構成を示す図である。
【図４】第４の発明の構成を示す図である。
【図５】３個の既知シンボル（同期シンボル１、２、３）についてのサンプル毎のベクトル値の変化の計算シミュレーションによる観測例である。
【図６】図５の同期シンボル２のサンプルＮｏ．２、３の位置関係を特徴的に描いたベクトル図である。
【図７】第１の発明である図１のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。
【図８】第２の発明である図２のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。
【図９】Ｌシンボル毎に既知信号が挿入され１シンボルに付きＭ倍オーバーサンプリングする場合の例を示す図である。
【図１０】３個野既知シンボルによる距離を加算する一例である。
【図１１】第４の発明である図４のシンボルタイミング再生回路の実施例を示す図である。
【図１２】本発明により再生したシンボルタイミングの真値からの偏差と２次差分評価値ｅ_ＡＶとの関係を計算機シミュレーションで求めた図である。
【図１３】Ｍ１６ＱＡＭ通信規約の一例を説明する図である。
【図１４】従来のシンボルタイミング再生回路のマルチサブキャリア直交変調信号の既知信号検出方法を説明する図である。
【図１５】複素平面上における直線等間隔を説明する図である。
【図１６】直線等間隔評価値ｅ_ＡＶ ^２の変化を説明する図である。
【図１７】シンボルタイミング付近の直線等間隔評価値ｅ_ＡＶ ^２の変化を計算機シミュレーションにより求めた図である。
【図１８】図１７と同じ条件でＥｂ／Ｎｏが小さい時（１０ｄＢ）のシンボルタイミングの真値からの偏差と評価値ｅ_ＡＶとの関係を計算シミュレーションによって求めた図である。
【符号の説明】
３０１…分離・逆変調部
３０２…既知信号検出部
３０３…サンプル選択部
３０４…相対距離評価部
３０５…判定部
３０６…カウンタ部
３０７…第二判定部
３０８…加算部
３０９…ベクトル加算部

Claims

マルチサブキャリア直交変調信号のシンボルタイミング再生回路であって、
サブキャリア分離信号にサブキャリア分離用ローカルの複素共役ベクトルと既知信号の逆数とを乗じて乗算結果を求める分離・逆変換部（３０１）と、
前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果から既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを検出しこれを基準サンプルとする既知信号検出部（３０２）と、
２波以上のサブキャリアにおいて前記基準サンプルと前記基準サンプルの前方および後方のサンプルに対応する前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果を選択するサンプル選択部（３０３）と、
前記サンプル選択部（３０３）により選択された各サンプルにおいて、２波以上のサブキャリア間の前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果のベクトル値の相対距離を評価する相対距離評価部（３０４）と、
前記相対距離評価部（３０４）で評価された評価値が最小となるサンプルをシンボルタイミングとする判定部（３０５）とを備えたことを特徴とするシンボルタイミング再生回路。
マルチサブキャリア直交変調信号のシンボルタイミング再生回路であって、
サブキャリア分離信号にサブキャリア分離用ローカル複数共役ベクトルと既知信号の逆数とを乗じて乗算結果を求める分離・逆変調部（３０１）と、
前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果から既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを検出しこれを第１の基準サンプルとする既知信号検出部（３０２）と、
前記既知信号検出部（３０２）により最初に検出された第１の基準サンプルから複数の後方の既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを推測し、これを第２、第３およびそれ以上の基準サンプルとするカウンタ部（３０６）と、
２波以上のサブキャリアにおいて前記複数の基準サンプルと各基準サンプルに対しての前方および後方のサンプルに対応する前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果を選択する複数のサンプル選択部（３０３）と、
前記複数のサンプル選択部（３０３）により選択された前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果のベクトル値のサブキャリア間の相対距離を評価する複数の相対距離評価部（３０４）と、
前記複数の相対距離評価部（３０４）で評価された評価値が最小となるサンプルを複数のシンボルタイミング候補とする複数の判定部（３０５）と、
前記複数のシンボルタイミング候補から、各基準サンプルに対する相対位置毎の多数決か平均値、又はそれらの双方からシンボルタイミングを決定する第二判定部（３０７）とを備えたことを特徴とするシンボルタイミング再生回路。
マルチサブキャリア直交変調信号のシンボルタイミング再生回路であって、
サブキャリア分離信号にサブキャリア分離用ローカル複数共役ベクトルと既知信号の逆数とを乗じて乗算結果を求める分離・逆変調部（３０１）と、
前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果から既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを検出しこれを第１の基準サンプルとする既知信号検出部（３０２）と、
前記既知信号検出部（３０２）により最初に検出された第１の基準サンプルから１または複数の後方の既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを推測し、これを第２以上の基準サンプルとするカウンタ部（３０６）と、
２波以上のサブキャリアにおいて前記複数の基準サンプルと各基準サンプルに対しての前方および後方のサンプルに対応する前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果を選択する複数のサンプル選択部（３０３）と、
前記複数のサンプル選択部（３０３）により選択された前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果のベクトル値のサブキャリア間の相対距離を評価する複数の相対距離評価部（３０４）と、
前記複数の相対距離評価部（３０４）の評価値出力を各基準サンプルに対する相対位置毎に加算する加算部（３０８）と、
前記加算部（３０８）の出力値が最小となるサンプルをシンボルタイミングとする判定部（３０５）とを備えることを特徴とするシンボルタイミング再生回路。
マルチサブキャリア直交変調信号のシンボルタイミング再生回路であって、
サブキャリア分離信号にサブキャリア分離用ローカル複数共役ベクトルと既知信号の逆数とを乗じて乗算結果を求める分離・逆変調部（３０１）と、
前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果から既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを検出しこれを第１の基準サンプルとする既知信号検出部（３０２）と、
前記既知信号検出部（３０２）により最初に検出された第１の基準サンプルから１または複数の後方の既知信号のシンボルタイミング付近のサンプルを推測し、これを第２以上の基準サンプルとするカウンタ部（３０６）と、
２波以上のサブキャリアにおいて前記複数の基準サンプルと各基準サンプルに対しての前方および後方のサンプルに対応する前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果を選択する複数のサンプル選択部（３０３）と、
前記複数のサンプル選択部（３０３）により選択された前記分離・逆変調部（３０１）の乗算結果のベクトル値を各基準サンプルに対する相対位置毎に各サブキャリア毎に加算するベクトル加算部（３０９）と、
前記ベクトル加算部（３０９）の出力ベクトルの相対距離を評価する相対距離評価部（３０４）と、
前記相対距離評価部（３０４）の評価値が最小となるサンプルをシンボルタイミングとする判定部（３０５）とを備えることを特徴とするシンボルタイミング再生回路。