JP3577301B2

JP3577301B2 - バースト波検出装置

Info

Publication number: JP3577301B2
Application number: JP2001391536A
Authority: JP
Inventors: 忠白井; 年春小島; 明憲藤村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2003198494A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バースト波検出装置に係り、さらに詳しくは、無変調波及び交番パターン変調波からなるプリアンブル部を有するバースト波を受信する無線通信装置において使用されるバースト波検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、一般的なバースト波の概略構成を示した図である。バースト波は、まず最初にプリアンブル部が受信され、このプリアンブル部に引き続いて、ＵＷ（ＵｎｉｑｕｅＷｏｒｄ）パターン部、データ部の順で受信される。プリアンブル部は、無変調波からなるＣＷパターンと交番パターンとしてのＢＴＲ（ＢｉｔＴｉｍｉｎｇＲｅｃｏｐｖｅｒａｙ）パターンからなる。受信装置では、ＣＷパターン、ＢＴＲパターンの順に受信され、バースト波到来検出、初期位相推定、周波数偏差推定等に用いられる。また、ＵＷパターンは、バースト到来検出、位相不確定性除去等に用いられ、データ部には有効送信情報が含まれている。従来のバースト波検出装置は、バースト波の到来をＣＷパターンに基づいて検出し、その後の入力データを既知のＵＷパターンと比較してＵＷパターン検出を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＣＷパターンに基づいてバースト波の到来を検出した場合、バースト波のどの位置を検出したのかを正確に判別できない。このため、その後のすべての入力データについてＵＷパターンとの比較を行っているので、ＵＷパターンの誤検出確率が高くなるという問題があった。つまり、バースト波の推定検出位置のジッタにより、ＵＷパターンの位置を正確に知ることができないため、全てのパターンとＵＷパターンとを比較する必要があった。
【０００４】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、バースト波の到来検出時にバースト波検出位置を精度よく推定するバースト波検出装置を提供することを目的とする。また、バースト波検出位置の精度を向上させることにより、ＵＷアパーチャの幅を狭くし、ＵＷパターンの誤検出率を低減することができるバースト波検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるバースト波検出装置は、無変調波及び交番パターン変調波からなるプリアンブル部を有するバースト波を検出するバースト波検出装置であって、受信信号についてオーバーサンプリングを行う位相変換器と、各サンプリングデータについて１シンボルごとの差分を求める１シンボル差分出力器と、この差分データをベクトル変換するベクトル変換器と、１シンボルおきのベクトルデータに関する移動平均の絶対値が、所定の閾値を越える場合に第１の検出信号を出力する閾値検出部と、一連のベクトルデータに関する移動平均の絶対値が最小値になった場合に第２の検出信号を出力する最小値検出部と、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいて、バースト波の検出を行うバースト検出判定部とを備えて構成される。
【０００６】
請求項２に記載の本発明によるバースト波検出装置は、上記バースト検出判定部が、第１の検出信号が生成された後、最初に第２の検出信号が生成された場合に、バースト波の検出を行うように構成される。
【０００７】
請求項３に記載の本発明によるバースト波検出装置は、上記１シンボル差分出力器は、無変調波受信時における１シンボルごとの差分データが０°となるように、１シンボル間の位相差を除去する補正回路を備えて構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるバースト波検出装置の一構成例を示したブロック図である。図中の１は受信信号、２は位相変換器、３は１シンボル差分出力器、４はベクトル変換器、５はベクトル変換データ、６は振り分け回路、７は１シンボル差分信号、８はｎ系列の１シンボル差分信号、９は閾値検出部、１０は最小値検出部、１１は第１の検出信号、１２は第２の検出信号、１３はバースト検出判定部、１４はバースト検出信号を示している。
【０００９】
位相変換器２は、受信信号１をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器からなり、１シンボル期間ごとにｎ回のサンプリングを行う（ｎは２以上の自然数）。この様にしてオーバーサンプリングされた各データは、１シンボル差分出力器３へ出力される。なお、受信信号１は、ＰＳＫ変調信号を復調部（不図示）において復調することにより得られたバースト波の受信信号であり、受信信号はＩ（同相）成分及びＱ（直交）成分からなり、Ａ／Ｄ変換は、それぞれに対して行われる。また、受信信号は、図６と同様、ＣＷパターンとＢＴＲパターンからなるプリアンブル部、ＵＷパターン及びデータ部により構成されている。
【００１０】
１シンボル差分出力器３は、位相変換器２においてオーバーサンプリングされたデータに基づいて、１シンボル差分に相当する角度（シンボル間の位相差）を求めている。すなわち、現在の位相（あるサンプリングデータの位相）と１シンボル期間前の位相（ｎ個前のサンプリングデータの位相）とを比較する比較手段を備え、全てのサンプリングデータについて１シンボル期間前のデータとの位相の差分値を求め、１シンボル差分データとしてベクトル変換器４へ出力する。
【００１１】
また、１シンボル差分出力器３は、変調方式によるシンボル間の位相差を除去するための補正回路を備えている。例えば、ＱＰＳＫの場合は１シンボルごとにπ／４だけ位相を回転させてシンボル間の位相差を除去する。このため、プリアンブルの先頭の既知パターンである無変調波（ＣＷパターン）を受信している時には、１シンボル差分データが０°となり、１シンボル差分出力器３は、ベクトル変換器４に対し、１シンボル差分データとして０°を出力する。
【００１２】
ベクトル変換器４は、１シンボル差分に相当する角度をベクトル変換して、ベクトルデータ５を生成し、振り分け回路６へ出力する。すなわち、オーバーサンプリングされた各データについて求められたシンボル間の位相差が、ベクトル変換器４においてＸ，Ｙ座標データに変換される。
【００１３】
振り分け回路６は、１シンボル分に相当するｎ個のベクトルデータ５からなるデータ系列を生成する。位相変換器２においてｎ回オーバーサンプリングしている場合には、Ｘ，Ｙ座標データのそれぞれについてｎ個のデータ系列を生成すれば、シンボルごとのデータ系列が得られる。この様にして得られたｎ個のデータ系列のうちの１つのデータ（一組のＸ，Ｙ座標データ）が、閾値検出部９へ出力される。また、最小値検出部１０に対しては、ｎ個のデータ系列（ｎ組のＸ，Ｙ座標データ）が出力される。この様にして、閾値検出部９には、シンボルごとに１つのベクトルデータが出力され、最小値検出部１０には、一連のベクトルデータがデータ系列として出力される。
【００１４】
閾値検出部９は、振り分け回路６から１シンボル期間につき１つのベクトルデータ５が入力され、バースト波の仮検出信号を出力する。図２は、図１の閾値検出部９の一構成例を示したブロック図であり、閾値検出部９は、第１の移動平均フィルタ２０と、第１の絶対値演算回路２１と、閾値比較回路２２により構成される。
【００１５】
第１の移動平均フィルタ２０は、振り分け回路６から入力されるベクトルデータ５の移動平均を求め、第１の絶対値演算回路２１が、求められた平均ベクトルデータの絶対値（閾値検出用相関値）を算出する。閾値比較回路２２は、この閾値検出用相関値を予め定められた所定の閾値と比較して、その比較結果を出力している。この比較結果に基づいて、平均ベクトルデータの絶対値が所定の閾値を越えれば、バースト波が到来したと仮判定することができる。当該比較結果は、第１の検出信号１１としてバースト検出判定部１３へ出力される。
【００１６】
最小値検出部１０は、振り分け回路６から１シンボル期間につきｎ個のベクトルデータ５が入力され、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの境目を検出している。図３は、最小値検出部１０の一構成例を示したブロック図であり、最小値検出部１０は、第２の移動平均フィルタ２３と、第２の絶対値演算回路２４と、最小値検出回路２５により構成される。
【００１７】
第２の移動平均フィルタ２３は、振り分け回路６から入力されるベクトルデータ５の移動平均を求め、第２の絶対値演算回路２４が、求められた平均ベクトルデータの絶対値（最小値検出用相関値）を算出する。最小値検出回路２５は、この最小値検出用相関値が最小となる点を検出すると最小値検出信号を出力する。この最小値検出信号に基づいて、平均ベクトルの絶対値が最小となるＣＷパターンとＢＴＲパターンの境界を判別することができる。最小値検出回路２５の検出結果は、第２の検出信号１２としてバースト検出判定部１３へ出力される。
【００１８】
バースト検出判定部１３は、閾値検出部９からの第１の検出信号１１と、最小値検出部１０からの第２の検出信号１２に基づいて、バースト波の到来を検出する。図４は、閾値検出部９及び最小値検出部１０の動作の一例を示したタイミングチャートである。図中の（ａ）には受信信号が示され、（ｂ）には閾値検出部９で求められる閾値検出用相関値が示され、（ｃ）には、最小値検出部１０で求められる最小値検出用相関値が示されている。
【００１９】
変調方式がＰＳＫ方式の場合、１シンボル差分出力器３に補正回路を設けたことによって、無変調波であるＣＷパターンと交番パターンであるＢＴＲパターンでは、サンプリング位置がＢＴＲパターンのゼロクロス点でない限り、１シンボル差分のベクトルが示す方向が逆転する。このため、シンボルレートに対し２倍以上のオーバーサンプルを行い、移動平均フィルタを複数系統（２系統以上）設ければ、少なくとも１系統の移動平均フィルタ内に、ＣＷパターンとＢＴＲパターンが等しく入力されている時に、最小値検出用相関値が最小となる。
【００２０】
なお、最小値が検出された時点からフィルタ段数の半分に相当するサンプリング期間だけ遡った時点が、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの正確な境界位置となる。また、最小値検出の精度は、最小値検出部１０の移動平均フィルタ２３の段数に依存し，プリアンブル長自体には依存しない。
【００２１】
閾値検出部９の閾値は、閾値検出用相関値の最大値よりも小さいため、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの境界よりも早く検出される。このため、閾値検出用相関値が閾値を越えた後、最小値検出部１０において最小値検出用相関値が最小となれば、バースト波の到来を検出するとともに、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの境界を判別することができる。
【００２２】
バースト波検出部１３は、第１の検出信号１１が入力された後、第２の検出信号が入力された場合に、バースト波が到来したと判断し、バースト検出信号１４を出力する。つまり、バースト波検出部１３は、第１及び第２の検出信号１１，１２に基づいて、バースト波が到来したことを検出するだけでなく、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの境界を精度よく判別することができる。このため、ＵＷパターンを検出するための時間軸上のアパーチャ（窓）であるＵＷアパーチャの幅を短くすることができる。
【００２３】
図５は、ＵＷパターン期待値及び分散の一例を示した図であり、（ａ）には受信信号、（ｂ）には従来のバースト波検出装置の場合、（ｃ）には本発明によるバースト波検出装置の場合が示されている。また、図中の３０及び３１はバースト波検出位置、３２及び３３はＵＷパターンの検出位置を示しており、矢印は期待値（平均値）、横の矢印は分散を示している。バースト波の到来検出の分散を小さくすることによって、ＵＷアパーチャの検出位置の分散を狭くすることができる。つまり、バースト波検出判定部１３からのバースト波検出信号に基づいてＵＷパターンの位置を推定すれば、精度よく推定することができるので、従来のバースト波検出装置に比べて、より幅の狭いＵＷアパーチャを用いてＵＷパターンを検出することができる。この結果、ＵＷアパーチャの幅がＮシンボルからＭシンボルに短縮できれば、バースト波誤検出の確率は、Ｍ／Ｎ倍に低減することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、バースト波の到来を検出する際、ＣＷパターンとＢＴＲパターンの境界を検出することにより、バースト波検出位置の精度を向上させることができる。また、バースト波検出位置の精度を向上させることにより、ＵＷアパーチャの幅を狭くし、ＵＷパターンの誤検出率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバースト波検出装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の閾値検出部９の一構成例を示したブロック図である。
【図３】図１の最小値検出部１０の一構成例を示したブロック図である。
【図４】閾値検出部９及び最小値検出部１０の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図５】ＵＷパターン期待値及び分散の一例を示した図である。
【図６】一般的なバースト波の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１受信信号、２位相変換器、３シンボル差分出力器、
４ベクトル変換器、５ベクトルデータ、６振り分け回路、
９閾値検出部、１０最小値検出部、１１第１の検出信号、
１２第２の検出信号、１３バースト検出判定部、１３バースト波検出部
１４バースト検出信号、２０第１の移動平均フィルタ、
２１第１の絶対値演算回路、２２閾値比較回路、
２３第２の移動平均フィルタ、２４第２の絶対値演算回路、
２５最小値検出回路

Claims

無変調波及び交番パターン変調波からなるプリアンブル部を有するバースト波を検出するバースト波検出装置において、受信信号についてオーバーサンプリングを行う位相変換器と、各サンプリングデータについて１シンボルごとの差分を求める１シンボル差分出力器と、この差分データをベクトル変換するベクトル変換器と、１シンボル間隔のベクトルデータに関する移動平均の絶対値が、所定の閾値を越える場合に第１の検出信号を出力する閾値検出部と、一連のベクトルデータに関する移動平均の絶対値が最小値になった場合に第２の検出信号を出力する最小値検出部と、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいて、バースト波の検出を行うバースト検出判定部とを備えたことを特徴とするバースト波検出装置。
上記バースト検出判定部は、第１の検出信号が生成された後、最初に第２の検出信号が生成された場合に、バースト波の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のバースト波検出装置。
上記１シンボル差分出力器は、無変調波受信時における１シンボルごとの差分データが０°となるように、１シンボル間の位相差を除去する補正回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバースト波検出装置。