JP3657868B2 - タイミング検出装置およびタイミング検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル復調器で使用するタイミング検出装置に関するものであり、特に、符号間干渉下でも動作可能なタイミング検出装置およびそのタイミング検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のタイミング検出装置について説明する。たとえば、図１５は、Hideo SUZUKI他著：「MODEM and FEC LSIs for Highly Functional Compact Earth Station」（IEEE GLOBECOM 1987）に記載された従来のタイミング誤差検出回路（以降、従来のタイミング検出装置と呼ぶ）の構成を示す図である。図１５において、１は受信信号入力端子であり、２はタイミング誤差検出値出力端子であり、１０１は受信信号にシンボル周期の半分の遅延を与える第１の半周期遅延回路であり、１０２は受信信号にシンボル周期の半分の遅延を与える第２の半周期遅延回路であり、１０３は受け取った２つの信号間における極性の変化の有無を調べる極性検出回路であり、１０４はタイミングの進み遅れ情報を出力するタイミング誤差算出回路である。
【０００３】
ここで、上記従来のタイミング検出装置の動作について説明する。このタイミング検出装置では、まず、第１の半周期遅延回路１０１および第２の半周期遅延回路１０２が、受信信号に対してシンボル周期の半分の遅延を与える。
【０００４】
つぎに、２つの半周期遅延回路にて１シンボル周期分の遅延を与えられた受信信号と、遅延のない元の受信信号と、の２系統の信号を受け取った極性検出回路１０３では、２系統の信号間の時間差（１シンボル周期分）に判定データの極性変化がない場合に、タイミング誤差算出回路１０４におけるタイミング誤差検出操作を停止させるための指示を出力する。一方、判定データの極性変化がある場合は、遅延のない受信信号の判定データが負極性のときにだけ極性を反転させるための指示を出力し、判定データが正極性のときには極性を反転させるための指示を出力しない。
【０００５】
その後、タイミング誤差算出回路１０４では、動作停止指示の有無を確認し、動作停止指示がある場合、タイミング誤差検出値を出力しない。一方、動作停止指示がない場合は、極性反転指示を確認し、極性反転指示がない場合は半シンボル周期遅延させた受信信号をタイミング誤差検出値として出力し、極性反転指示がある場合は半シンボル周期遅延させた受信信号の極性を反転させ、反転後の信号をタイミング誤差検出値として出力する。
【０００６】
図１６は、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。この場合、ナイキスト点の想定値が本来のナイキスト点に対して進んでいるため、タイミング誤差検出値として正の値が出力される。
【０００７】
また、図１７は、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が負極性時の動作を示す図である。この場合、半シンボル周期遅延させた受信信号は負の値となるが、極性検出回路１０３から極性反転指示が出力されているため、図１６の場合と同様にタイミング誤差検出値として正の値が出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のタイミング検出装置においては、たとえば、符号間干渉により波形歪みが発生した場合に、以下に示すような問題があった。図１８は、符号間干渉により波形歪みが発生した条件で、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。このような場合、従来のタイミング検出装置では、図１６と同一の標本化タイミング誤差が存在するにもかかわらず、半周期遅延させた受信信号が負値となり、さらに、検出極性回路１０３から極性反転指示が出力されないため、誤ったタイミング誤差値が出力されてしまう、という問題があった。
【０００９】
このように、図１６および図１７のように、ナイキスト条件を満足する環境（波形歪みのない条件）においては、正しくタイミング誤差を検出できるが、図１８のように、伝送路がナイキスト条件を満足しないような場合には、すなわち、符号間干渉が存在するような環境においては、符号間干渉によって受信波形が歪んでしまい、標本化誤差検出値の精度が低下する、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、符号間干渉が存在するような環境においても、高い検出精度と分解能を確保することが可能なタイミング検出装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタイミング検出装置にあっては、先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出する構成とし、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段（後述する実施の形態のオーバーサンプル標本化器３に相当）と、標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配手段（受信系列出力回路４に相当）と、前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値と、を出力する複数の情報生成手段（信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎに相当）と、前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択手段（タイミング検出処理回路８に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置にあっては、先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出する構成とし、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段と、異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタ手段（受信フィルタ２１Ａ，２１Ｂに相当）と、前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配回路（受信系列出力回路４，４Ａに相当）と、前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する複数の情報生成手段（信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎ，２２，２３に相当）と、前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置にあっては、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値と、を出力する情報生成ステップと、前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置において、前記データ選択ステップにあっては、Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／２、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／２の３つに絞り込む第１のステップと、Ａ−ＴｓとＡ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／２精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／２とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／２の２つに絞り込む第２のステップと、Ａ、Ａ−Ｔｓ、Ａ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／２またはＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値を推定する第３のステップと、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかるタイミング検出方法にあっては、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタステップと、前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する情報生成ステップと、前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかるタイミング検出方法において、前記データ選択ステップにあっては、Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／４、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／４の３つに絞り込む第１のステップと、Ａ−Ｔｓ／２とＡ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／４精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／４とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／４の２つに絞り込む第２のステップと、Ａ、Ａ−Ｔｓ／２、Ａ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／４またはＡ＋Ｔｓ／４のメトリック累積値を推定する第３のステップと、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は受信信号入力端子であり、２はタイミング誤差検出値出力端子であり、３はオーバーサンプル標本化器であり、４は受信系列出力回路であり、５−１〜５−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、６−１〜６−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、７−１〜７−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、８はタイミング検出処理回路である。
【００１９】
また、図２は、上記各信頼度情報／タイミング検出回路の構成を示す図である。図２において、１１はブラインド等化器であり、１２はＵＷ（ユニークワード：同期語）検出回路であり、１３は平均化回路である。
【００２０】
また、図３は、オーバーサンプルの原理を示す図である。たとえば、図３は、８倍オーバーサンプルに対応し、１シンボル周期に８回標本化を行う例である。ここでは、標本化時刻を整数値で表現し、この標本化時刻が対応するオーバーサンプルタイミング番号を０から７で示している。すなわち、オーバーサンプルタイミング番号が１の系列は、時刻１のつぎに、時刻９のデータがシンボルデータとして出力される。また、等化器が２倍オーバーサンプリングに基づいて動作する場合、オーバーサンプルタイミング番号が１の系列は、時刻１のつぎに、時刻５のデータがオーバーサンプルデータとして出力される。以後、本発明における受信系列は、シンボルレートデータを用いて説明を行うが、オーバーサンプルデータも同様の概念で扱うことが可能である。
【００２１】
以下、上記のように構成されるタイミング検出装置の動作について説明する。まず、入力された受信信号は、オーバーサンプル標本化器３において、シンボルレート以上の速度で標本化される。つぎに、受信系列出力回路４では、オーバーサンプリング後の受信信号を複数の受信系列（たとえば、オーバーサンプルタイミング番号の異なった系列）に分配する。
【００２２】
その後、各信頼度情報作成／タイミング検出回路では、受け取った上記受信系列に基づいてＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。なお、信頼度情報とは、シンボル毎の信頼度ではなく、データ系列全体の信頼度を示すものとする。また、各タイミングに対して、推定伝送路メモリ長が異なる複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を配置することができる。また、上記推定伝送路メモリ長とは、遅延波の遅延量に相当する値である。最後に、タイミング検出処理回路８では、受け取った信頼度情報とＵＷ検出情報に基づいて、先行波タイミングをタイミング番号出力端子２から出力する。
【００２３】
ここで、上記信頼度情報作成／タイミング検出回路の動作について説明する。まず、ブラインド等化器１１では、上記受信系列を処理し、判定データ、および信頼度情報としてパスメトリック正規化値、それぞれを出力する。なお、本ブラインド等化器１１の詳細な動作については、久保他著：「状態毎伝送路推定による適応形最尤系列推定を用いたブラインド復調方式」（電子情報通信学会 信学技報 vol.RCS99-185,pp37−44,2000-01）に詳しく述べられている。
【００２４】
その後、ＵＷ検出回路１２では、受け取った判定データとＵＷとの相関を取ることで、判定データ中のＵＷ先頭位置をシンボルレート精度で検出し、その検出結果をＵＷ検出情報として出力する。また、平均化回路１３では、受け取ったパスメトリック値を入力系列長にわたって累積し、その累積結果をメトリック累積値として出力する。たとえば、図４は、メトリック累積値の分布の一例を示す図である。図４に示すように、受信信号のオーバーサンプル数を４としてＴｓの精度（８倍オーバーサンプル）で見た場合、伝送路メモリ長毎に、メトリック累積値が分布する。なお、このメトリック累積値は信頼度が高いほど小さくなる。
【００２５】
つぎに、上記タイミング検出処理回路８の動作について説明する。タイミング検出処理回路８では、まず、受け取ったすべての（推定伝送路メモリ長の候補数とオーバーサンプリング数の積）メトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値を選択する（伝送路メモリ長はこの選択により候補のなかから１つに決定される）。たとえば、最も信頼度の高いタイミングがタイミングＡであるとき、検出したいＴｓ／２精度の先行波のタイミングは、Ａ−Ｔｓ／２，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／２の３つのなかのいずれかである、と絞り込むことができる。
【００２６】
その後、タイミング検出処理回路８では、タイミングＡの前後Ｔｓにおけるメトリック累積値の大小比較を行う。たとえば、タイミングＡ−Ｔｓのメトリック累積値の方がタイミングＡ＋Ｔｓのメトリック累積値より小さい場合、Ｔｓ／２精度のタイミング候補を、タイミングＡ−Ｔｓ／２とタイミングＡの２つに絞り込むことができ、一方、タイミングＡ＋Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、タイミング候補を、タイミングＡとタイミングＡ＋Ｔｓ／２に絞り込むことができる。
【００２７】
しかしながら、ここでは、タイミングＡ−Ｔｓ／２（もしくはタイミングＡ＋Ｔｓ／２）に関するメトリック累積値がないので、このままでは、２つ残ったタイミングの候補から１つを選び出すことができない。そこで、本実施の形態においては、タイミングＡ，タイミングＡ−Ｔｓ，タイミングＡ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、タイミングＡ−Ｔｓ／２（もしくはＡ＋Ｔｓ／２）のメトリック累積値を推定する。図５は、補間処理によるメトリック累積値選択の一例を示す図である。
【００２８】
最後に、タイミング検出処理回路８では、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む。ここで、先行波のタイミングの判定方法を具体的に説明する。図６は、タイミング候補がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合を示す図である。たとえば、メトリック累積値が直線上に分布すると仮定すると、タイミングＡ−ＴｓとタイミングＡを通る直線（１）と、メトリックＡ＋Ｔｓを通りかつタイミング直線（１）と傾きの大きさが同じで符号が異なる直線（２）と、の交点を、メトリック累積値が最小になる点と考えることができる。しかしながら、このままでは、ＭＬ，ＭＲの値を知ることはできないので、たとえば、ＭＬとＭＲを近似して交点の位置を求めることとする。なお、図７は、近似したＭＬとＭＲを示す図である。
【００２９】
図８は、先行波のタイミングの判定方法を示す図である。図８に示すように、直線の交点がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２の境界にあり、さらに、図８のように、直線（１）と直線（２）との交点をメトリック累積値が最小になる点と考えた場合、ＭＬおよびＭＲは、
ＭＬ：ＭＲ＝ｘ：ｙ＝５：３ （１）
となり、この関係を用いると、
ＭＬ＋ＭＲ：ＭＬ−ＭＲ＝４：１ （２）
となる。
【００３０】
したがって、先行波のタイミングは、上記（１）式および（２）式の関係から、
・ＭＬ−ＭＲ＜（ＭＬ＋ＭＲ）／４のとき → タイミングＡ
・それ以外のとき → タイミングＡ＋Ｔｓ／２
と判定できる。ここでは、説明の便宜上、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合について説明したが、たとえば、タイミング候補がＡ−Ｔｓ／２とＡに絞り込まれた場合についても同様に判定可能である。
【００３１】
なお、各標本化タイミングに対して、複数の伝送路メモリ長を有するブライド等化器を用意したため、伝送路メモリ長の選択によっては、タイミングがシンボル単位でずれることがある。そこで、タイミング検出処理回路８では、最後に、各信頼度情報作成／タイミング検出回路から受け取ったＵＷ先頭位置情報に基づいて、このシンボル単位のずれを補正する。
【００３２】
また、補間処理を用いて先行波のタイミングを判定する方法としては、上記の手法に限定されるわけではなく、その他の手法を用いることとしてもよい。たとえば、図９および図１０は、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【００３３】
ここでは、まず、図９に示すように、２つのタイミング境界における直線（１）と直線（２）を求める。このとき、三角形の相似の関係より、図９中のｓ，ｔ，ｕの比は、
ｓ：ｔ：ｕ＝１：４：３ （３）
となる。ここで、タイミングＡ−Ｔｓ／２，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／２における累積メトリック値を各々ＭＡ，ＭＢ，ＭＣとすると、上記ｔは、
ｔ＝ＭＡ−ＭＢ （４）
となり、上記ｓは、
ｓ＝ｔ／４＝（ＭＡ−ＭＢ）／４ （５）
となり、上記ｕは、
ｕ＝ｓ×３＝３（ＭＡ−ＭＢ）／４ （６）
となる。
【００３４】
また、タイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２の境界において、直線（１）および直線（２）は、
となる。
【００３５】
したがって、先行波のタイミングは、上記（３）式および（８）式の関係から、
・直線（１）＜直線（２）のとき → タイミングＡ
・それ以外のとき → タイミングＡ＋Ｔｓ／２
と判定できる。ここでは、説明の便宜上、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合について説明したが、たとえば、タイミング候補がＡ−Ｔｓ／２とＡに絞り込まれた場合についても同様に判定可能である。また、上記図７および図８の場合と異なり、判定処理に伴う近似がないため、検出精度をより高めることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を準備しているので、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することができる。
【００３７】
また、本実施の形態においては、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、補間処理を用いて分解能をＴｓ／２に細かくする構成としたため、先行波のタイミングの検出精度を高めることができる。
【００３８】
実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明する。なお、以降の説明においては、前述の実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
前述の実施の形態１では、信頼度情報作成／タイミング検出回路の数をオーバーサンプル数と推定伝送路メモリ長の候補数の積とすることにより、符号間干渉下のタイミング検出の精度と分解能を高めていたが、本発明では、以下のように、たとえば、オーバーサンプル標本化器の後段に信号のサンプリングレートを高めるための受信フィルタを設けることで、タイミング検出の分解能をさらに高める構成とした。
【００４０】
図１１は、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態２の構成を示す図である。図１１において、２１Ａ，２１Ｂは受信フィルタであり、４，４Ａは受信系列出力回路であり、２２，２３は信頼度情報作成／タイミング検出回路である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
また、図１２は、上記各受信フィルタのインパルス応答を示す図である。受信フィルタ２１Ａおよび２１Ｂは、図１２に示すように、設計条件が同じで、かつインパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なるフィルタであり、両フィルタに同一標本化データを入力すると、片方のフィルタからＴｓ／２だけ遅れた信号が出力される。したがって、同じサンプリングレートの信号をこの２つのフィルタに入力した場合、すなわち、Ｔｓ周期でサンプリングした信号を２つのフィルタで処理した場合は、Ｔｓ／２周期でサンプリングした信号を得ることができる。
【００４２】
以下、上記のように構成されるタイミング検出装置の動作について説明する。まず、入力された受信信号は、オーバーサンプル標本化器３において、シンボルレート以上の速度に標本化される。つぎに、受信フィルタ２１Ａでは、サンプリング後の信号にフィルタをかけて第１の処理系列を生成する。また、受信フィルタ２１Ｂでは、サンプリング後の信号にフィルタをかけて第１の処理系列に対してＴｓ／２ずれた第２の処理系列を生成する。
【００４３】
その後、第１の処理系列を受け取った受信系列出力回路４では、オーバーサンプリング後の受信系列を複数の受信系列に分配する。そして、信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎでは、ＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。また、第２の処理系列を受け取った受信系列出力回路４Ａでは、受信フィルタ２１Ｂから出力されたオーバーサンプリング後の受信系列を、２つの受信系列に分配する。そして、信頼度情報作成／タイミング検出回路２２，２３では、上記信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎと同じ伝送路メモリ長、およびビタビアルゴリズムを用いて処理し、ＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。最後に、タイミング検出処理回路８では、受け取った信頼度情報をもとに、最も信頼度の高いタイミングと伝送路メモリ長の組み合わせが選ばれる。
【００４４】
つぎに、上記タイミング検出処理回路８の動作について説明する。図１３は、実施の形態２におけるメトリック累積値の分布の一例を示す図である。たとえば、オーバーサンプル数を４としてＴｓ／４分解能（１６倍オーバーサンプル）で見た場合、図１３のように、メトリック累積値が分布する。
【００４５】
タイミング検出処理回路８では、すべての（第１の処理系列と第２の処理系列における信頼度情報作成／タイミング検出回路の合計）のメトリック累積値のなかから最小のメトリック累積値を選択する。たとえば、図１４は、補間処理によるメトリック値推定の一例を示す図である。図１４のように、最も信頼度の高いタイミング、すなわち、メトリック累積値が最小のタイミング、がタイミングＡであるとき、検出したいＴｓ／４精度の先行波のタイミングは、Ａ−Ｔｓ／４，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／４の３つのなかのいずれかである、と絞り込むことができる。
【００４６】
その後、タイミング検出処理回路８では、Ａ±Ｔｓ／２のメトリック累積値の大小比較を行う。たとえば、タイミングＡ−Ｔｓ／２のメトリック累積値の方がＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値より小さい場合、Ｔｓ／４精度のタイミング候補を、Ａ−Ｔｓ／４とタイミングＡの２つに絞り込むことができ、一方、タイミングＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、タイミング候補を、タイミングＡとタイミングＡ＋Ｔｓ／４の２つに絞り込むことができる。
【００４７】
しかしながら、ここでは、タイミングＡ−Ｔｓ／４（もしくはタイミングＡ＋Ｔｓ／４）に関するメトリック累積値がないので、このままでは、２つ残ったタイミングの候補から１つ選び出すことができない。そこで、本実施の形態においては、図１４に示すように、タイミングＡ，タイミングＡ−Ｔｓ／２，タイミングＡ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、タイミングＡ−Ｔｓ／４（もしくはＡ＋Ｔｓ／４）におけるメトリック累積値を推定する。
【００４８】
最後に、タイミング検出処理回路８では、前述の実施の形態１と同様に、補間処理後のメトリック累積値を用いて、２つに絞り込んだタイミングの候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選び出す。なお、各標本化タイミングに対して、複数の伝送路メモリ長を有するブライド等化器を用意したため、伝送路メモリ長の選択によっては、タイミングがシンボル単位でずれることがある。そこで、タイミング検出処理回路８では、各信頼度情報作成／タイミング検出回路から受け取ったＵＷ先頭位置情報に基づいて、このシンボル単位のずれを補正する。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を準備しているので、符号間干渉下においても先行波タイミングを高い精度で推定することができる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、インパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なる受信フィルタの追加する構成とし、さらに、補間処理を用いて分解能をＴｓ／４に細かくする構成としたため、先行波のタイミングの検出精度を、実施の形態１よりもさらに高めることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の情報生成手段を備える構成としたため、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することが可能なタイミング検出装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、インパルス応答が互いに異なるフィルタ手段の追加する構成とし、さらに、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を備える構成としたため、符号間干渉下において、先行波タイミングをさらに高い精度で推定することが可能なタイミング検出装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５３】
つぎの発明によれば、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な情報生成ステップを含むこととしたため、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することができる、という効果を奏する。
【００５４】
つぎの発明によれば、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、補間処理を用いて分解能をＴｓ／２に細かくすることとしたため、先行波のタイミングの検出精度を高めることができる、という効果を奏する。
【００５５】
つぎの発明によれば、インパルス応答が互いに異なるフィルタステップと、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な情報生成ステップと、を含むこととしたため、符号間干渉下において、先行波タイミングをさらに高い精度で推定することができる、という効果を奏する。
【００５６】
つぎの発明によれば、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、インパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なるフィルタを追加し、補間処理を用いて分解能をＴｓ／４に細かくすることとしたため、先行波のタイミングの検出精度を、さらに高めることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 信頼度情報／タイミング検出回路の構成を示す図である
【図３】 オーバーサンプルの原理を示す図である。
【図４】 メトリック累積値の分布の一例を示す図である。
【図５】 補間処理によるメトリック累積値選択の一例を示す図である。
【図６】 タイミング候補がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合を示す図である。
【図７】 近似したＭＬとＭＲを示す図である。
【図８】 先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図９】 タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図１０】 タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図１１】 本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図１２】 各受信フィルタのインパルス応答を示す図である。
【図１３】 メトリック累積値の分布の一例を示す図である。
【図１４】 補間処理によるメトリック値推定の一例を示す図である。
【図１５】 従来のタイミング検出装置の構成を示す図である。
【図１６】 遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。
【図１７】 遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が負極性時の動作を示す図である。
【図１８】 問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 受信信号入力端子、２ タイミング誤差検出値出力端子、３ オーバーサンプル標本化器、４，４Ａ 受信系列出力回路、５−１〜５−ｎ，６−１〜６−ｎ，７−１〜７−ｎ 信頼度情報作成／タイミング検出回路、８ タイミング検出処理回路、１１ ブラインド等化器、１２ ＵＷ（ユニークワード）検出回路、１３ 平均化回路、２１Ａ，２１Ｂ 受信フィルタ、２２，２３ 信頼度情報作成／タイミング検出回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル復調器で使用するタイミング検出装置に関するものであり、特に、符号間干渉下でも動作可能なタイミング検出装置およびそのタイミング検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のタイミング検出装置について説明する。たとえば、図１５は、Hideo SUZUKI他著：「MODEM and FEC LSIs for Highly Functional Compact Earth Station」（IEEE GLOBECOM 1987）に記載された従来のタイミング誤差検出回路（以降、従来のタイミング検出装置と呼ぶ）の構成を示す図である。図１５において、１は受信信号入力端子であり、２はタイミング誤差検出値出力端子であり、１０１は受信信号にシンボル周期の半分の遅延を与える第１の半周期遅延回路であり、１０２は受信信号にシンボル周期の半分の遅延を与える第２の半周期遅延回路であり、１０３は受け取った２つの信号間における極性の変化の有無を調べる極性検出回路であり、１０４はタイミングの進み遅れ情報を出力するタイミング誤差算出回路である。
【０００３】
ここで、上記従来のタイミング検出装置の動作について説明する。このタイミング検出装置では、まず、第１の半周期遅延回路１０１および第２の半周期遅延回路１０２が、受信信号に対してシンボル周期の半分の遅延を与える。
【０００４】
つぎに、２つの半周期遅延回路にて１シンボル周期分の遅延を与えられた受信信号と、遅延のない元の受信信号と、の２系統の信号を受け取った極性検出回路１０３では、２系統の信号間の時間差（１シンボル周期分）に判定データの極性変化がない場合に、タイミング誤差算出回路１０４におけるタイミング誤差検出操作を停止させるための指示を出力する。一方、判定データの極性変化がある場合は、遅延のない受信信号の判定データが負極性のときにだけ極性を反転させるための指示を出力し、判定データが正極性のときには極性を反転させるための指示を出力しない。
【０００５】
その後、タイミング誤差算出回路１０４では、動作停止指示の有無を確認し、動作停止指示がある場合、タイミング誤差検出値を出力しない。一方、動作停止指示がない場合は、極性反転指示を確認し、極性反転指示がない場合は半シンボル周期遅延させた受信信号をタイミング誤差検出値として出力し、極性反転指示がある場合は半シンボル周期遅延させた受信信号の極性を反転させ、反転後の信号をタイミング誤差検出値として出力する。
【０００６】
図１６は、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。この場合、ナイキスト点の想定値が本来のナイキスト点に対して進んでいるため、タイミング誤差検出値として正の値が出力される。
【０００７】
また、図１７は、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が負極性時の動作を示す図である。この場合、半シンボル周期遅延させた受信信号は負の値となるが、極性検出回路１０３から極性反転指示が出力されているため、図１６の場合と同様にタイミング誤差検出値として正の値が出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のタイミング検出装置においては、たとえば、符号間干渉により波形歪みが発生した場合に、以下に示すような問題があった。図１８は、符号間干渉により波形歪みが発生した条件で、遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。このような場合、従来のタイミング検出装置では、図１６と同一の標本化タイミング誤差が存在するにもかかわらず、半周期遅延させた受信信号が負値となり、さらに、検出極性回路１０３から極性反転指示が出力されないため、誤ったタイミング誤差値が出力されてしまう、という問題があった。
【０００９】
このように、図１６および図１７のように、ナイキスト条件を満足する環境（波形歪みのない条件）においては、正しくタイミング誤差を検出できるが、図１８のように、伝送路がナイキスト条件を満足しないような場合には、すなわち、符号間干渉が存在するような環境においては、符号間干渉によって受信波形が歪んでしまい、標本化誤差検出値の精度が低下する、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、符号間干渉が存在するような環境においても、高い検出精度と分解能を確保することが可能なタイミング検出装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタイミング検出装置にあっては、先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出する構成とし、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段（後述する実施の形態のオーバーサンプル標本化器３に相当）と、標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配手段（受信系列出力回路４に相当）と、前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値と、を出力する複数の情報生成手段（信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎに相当）と、前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択手段（タイミング検出処理回路８に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置にあっては、先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出する構成とし、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段と、異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタ手段（受信フィルタ２１Ａ，２１Ｂに相当）と、前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配回路（受信系列出力回路４，４Ａに相当）と、前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する複数の情報生成手段（信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎ，２２，２３に相当）と、前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置にあっては、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値と、を出力する情報生成ステップと、前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかるタイミング検出装置において、前記データ選択ステップにあっては、Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／２、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／２の３つに絞り込む第１のステップと、Ａ−ＴｓとＡ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／２精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／２とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／２の２つに絞り込む第２のステップと、Ａ、Ａ−Ｔｓ、Ａ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／２またはＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値を推定する第３のステップと、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかるタイミング検出方法にあっては、受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタステップと、前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する情報生成ステップと、前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかるタイミング検出方法において、前記データ選択ステップにあっては、Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／４、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／４の３つに絞り込む第１のステップと、Ａ−Ｔｓ／２とＡ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／４精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／４とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／４の２つに絞り込む第２のステップと、Ａ、Ａ−Ｔｓ／２、Ａ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／４またはＡ＋Ｔｓ／４のメトリック累積値を推定する第３のステップと、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は受信信号入力端子であり、２はタイミング誤差検出値出力端子であり、３はオーバーサンプル標本化器であり、４は受信系列出力回路であり、５−１〜５−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、６−１〜６−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、７−１〜７−ｎは信頼度情報作成／タイミング検出回路であり、８はタイミング検出処理回路である。
【００１９】
また、図２は、上記各信頼度情報／タイミング検出回路の構成を示す図である。図２において、１１はブラインド等化器であり、１２はＵＷ（ユニークワード：同期語）検出回路であり、１３は平均化回路である。
【００２０】
また、図３は、オーバーサンプルの原理を示す図である。たとえば、図３は、８倍オーバーサンプルに対応し、１シンボル周期に８回標本化を行う例である。ここでは、標本化時刻を整数値で表現し、この標本化時刻が対応するオーバーサンプルタイミング番号を０から７で示している。すなわち、オーバーサンプルタイミング番号が１の系列は、時刻１のつぎに、時刻９のデータがシンボルデータとして出力される。また、等化器が２倍オーバーサンプリングに基づいて動作する場合、オーバーサンプルタイミング番号が１の系列は、時刻１のつぎに、時刻５のデータがオーバーサンプルデータとして出力される。以後、本発明における受信系列は、シンボルレートデータを用いて説明を行うが、オーバーサンプルデータも同様の概念で扱うことが可能である。
【００２１】
以下、上記のように構成されるタイミング検出装置の動作について説明する。まず、入力された受信信号は、オーバーサンプル標本化器３において、シンボルレート以上の速度で標本化される。つぎに、受信系列出力回路４では、オーバーサンプリング後の受信信号を複数の受信系列（たとえば、オーバーサンプルタイミング番号の異なった系列）に分配する。
【００２２】
その後、各信頼度情報作成／タイミング検出回路では、受け取った上記受信系列に基づいてＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。なお、信頼度情報とは、シンボル毎の信頼度ではなく、データ系列全体の信頼度を示すものとする。また、各タイミングに対して、推定伝送路メモリ長が異なる複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を配置することができる。また、上記推定伝送路メモリ長とは、遅延波の遅延量に相当する値である。最後に、タイミング検出処理回路８では、受け取った信頼度情報とＵＷ検出情報に基づいて、先行波タイミングをタイミング番号出力端子２から出力する。
【００２３】
ここで、上記信頼度情報作成／タイミング検出回路の動作について説明する。まず、ブラインド等化器１１では、上記受信系列を処理し、判定データ、および信頼度情報としてパスメトリック正規化値、それぞれを出力する。なお、本ブラインド等化器１１の詳細な動作については、久保他著：「状態毎伝送路推定による適応形最尤系列推定を用いたブラインド復調方式」（電子情報通信学会 信学技報 vol.RCS99-185,pp37−44,2000-01）に詳しく述べられている。
【００２４】
その後、ＵＷ検出回路１２では、受け取った判定データとＵＷとの相関を取ることで、判定データ中のＵＷ先頭位置をシンボルレート精度で検出し、その検出結果をＵＷ検出情報として出力する。また、平均化回路１３では、受け取ったパスメトリック値を入力系列長にわたって累積し、その累積結果をメトリック累積値として出力する。たとえば、図４は、メトリック累積値の分布の一例を示す図である。図４に示すように、受信信号のオーバーサンプル数を４としてＴｓの精度（８倍オーバーサンプル）で見た場合、伝送路メモリ長毎に、メトリック累積値が分布する。なお、このメトリック累積値は信頼度が高いほど小さくなる。
【００２５】
つぎに、上記タイミング検出処理回路８の動作について説明する。タイミング検出処理回路８では、まず、受け取ったすべての（推定伝送路メモリ長の候補数とオーバーサンプリング数の積）メトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値を選択する（伝送路メモリ長はこの選択により候補のなかから１つに決定される）。たとえば、最も信頼度の高いタイミングがタイミングＡであるとき、検出したいＴｓ／２精度の先行波のタイミングは、Ａ−Ｔｓ／２，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／２の３つのなかのいずれかである、と絞り込むことができる。
【００２６】
その後、タイミング検出処理回路８では、タイミングＡの前後Ｔｓにおけるメトリック累積値の大小比較を行う。たとえば、タイミングＡ−Ｔｓのメトリック累積値の方がタイミングＡ＋Ｔｓのメトリック累積値より小さい場合、Ｔｓ／２精度のタイミング候補を、タイミングＡ−Ｔｓ／２とタイミングＡの２つに絞り込むことができ、一方、タイミングＡ＋Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、タイミング候補を、タイミングＡとタイミングＡ＋Ｔｓ／２に絞り込むことができる。
【００２７】
しかしながら、ここでは、タイミングＡ−Ｔｓ／２（もしくはタイミングＡ＋Ｔｓ／２）に関するメトリック累積値がないので、このままでは、２つ残ったタイミングの候補から１つを選び出すことができない。そこで、本実施の形態においては、タイミングＡ，タイミングＡ−Ｔｓ，タイミングＡ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、タイミングＡ−Ｔｓ／２（もしくはＡ＋Ｔｓ／２）のメトリック累積値を推定する。図５は、補間処理によるメトリック累積値選択の一例を示す図である。
【００２８】
最後に、タイミング検出処理回路８では、補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む。ここで、先行波のタイミングの判定方法を具体的に説明する。図６は、タイミング候補がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合を示す図である。たとえば、メトリック累積値が直線上に分布すると仮定すると、タイミングＡ−ＴｓとタイミングＡを通る直線（１）と、メトリックＡ＋Ｔｓを通りかつタイミング直線（１）と傾きの大きさが同じで符号が異なる直線（２）と、の交点を、メトリック累積値が最小になる点と考えることができる。しかしながら、このままでは、ＭＬ，ＭＲの値を知ることはできないので、たとえば、ＭＬとＭＲを近似して交点の位置を求めることとする。なお、図７は、近似したＭＬとＭＲを示す図である。
【００２９】
図８は、先行波のタイミングの判定方法を示す図である。図８に示すように、直線の交点がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２の境界にあり、さらに、図８のように、直線（１）と直線（２）との交点をメトリック累積値が最小になる点と考えた場合、ＭＬおよびＭＲは、
ＭＬ：ＭＲ＝ｘ：ｙ＝５：３ （１）
となり、この関係を用いると、
ＭＬ＋ＭＲ：ＭＬ−ＭＲ＝４：１ （２）
となる。
【００３０】
したがって、先行波のタイミングは、上記（１）式および（２）式の関係から、
・ＭＬ−ＭＲ＜（ＭＬ＋ＭＲ）／４のとき → タイミングＡ
・それ以外のとき → タイミングＡ＋Ｔｓ／２
と判定できる。ここでは、説明の便宜上、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合について説明したが、たとえば、タイミング候補がＡ−Ｔｓ／２とＡに絞り込まれた場合についても同様に判定可能である。
【００３１】
なお、各標本化タイミングに対して、複数の伝送路メモリ長を有するブライド等化器を用意したため、伝送路メモリ長の選択によっては、タイミングがシンボル単位でずれることがある。そこで、タイミング検出処理回路８では、最後に、各信頼度情報作成／タイミング検出回路から受け取ったＵＷ先頭位置情報に基づいて、このシンボル単位のずれを補正する。
【００３２】
また、補間処理を用いて先行波のタイミングを判定する方法としては、上記の手法に限定されるわけではなく、その他の手法を用いることとしてもよい。たとえば、図９および図１０は、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【００３３】
ここでは、まず、図９に示すように、２つのタイミング境界における直線（１）と直線（２）を求める。このとき、三角形の相似の関係より、図９中のｓ，ｔ，ｕの比は、
ｓ：ｔ：ｕ＝１：４：３ （３）
となる。ここで、タイミングＡ−Ｔｓ／２，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／２における累積メトリック値を各々ＭＡ，ＭＢ，ＭＣとすると、上記ｔは、
ｔ＝ＭＡ−ＭＢ （４）
となり、上記ｓは、
ｓ＝ｔ／４＝（ＭＡ−ＭＢ）／４ （５）
となり、上記ｕは、
ｕ＝ｓ×３＝３（ＭＡ−ＭＢ）／４ （６）
となる。
【００３４】
また、タイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２の境界において、直線（１）および直線（２）は、
【００３５】
したがって、先行波のタイミングは、上記（３）式および（８）式の関係から、
・直線（１）＜直線（２）のとき → タイミングＡ
・それ以外のとき → タイミングＡ＋Ｔｓ／２
と判定できる。ここでは、説明の便宜上、タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合について説明したが、たとえば、タイミング候補がＡ−Ｔｓ／２とＡに絞り込まれた場合についても同様に判定可能である。また、上記図７および図８の場合と異なり、判定処理に伴う近似がないため、検出精度をより高めることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を準備しているので、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することができる。
【００３７】
また、本実施の形態においては、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、補間処理を用いて分解能をＴｓ／２に細かくする構成としたため、先行波のタイミングの検出精度を高めることができる。
【００３８】
実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明する。なお、以降の説明においては、前述の実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
前述の実施の形態１では、信頼度情報作成／タイミング検出回路の数をオーバーサンプル数と推定伝送路メモリ長の候補数の積とすることにより、符号間干渉下のタイミング検出の精度と分解能を高めていたが、本発明では、以下のように、たとえば、オーバーサンプル標本化器の後段に信号のサンプリングレートを高めるための受信フィルタを設けることで、タイミング検出の分解能をさらに高める構成とした。
【００４０】
図１１は、本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態２の構成を示す図である。図１１において、２１Ａ，２１Ｂは受信フィルタであり、４，４Ａは受信系列出力回路であり、２２，２３は信頼度情報作成／タイミング検出回路である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
また、図１２は、上記各受信フィルタのインパルス応答を示す図である。受信フィルタ２１Ａおよび２１Ｂは、図１２に示すように、設計条件が同じで、かつインパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なるフィルタであり、両フィルタに同一標本化データを入力すると、片方のフィルタからＴｓ／２だけ遅れた信号が出力される。したがって、同じサンプリングレートの信号をこの２つのフィルタに入力した場合、すなわち、Ｔｓ周期でサンプリングした信号を２つのフィルタで処理した場合は、Ｔｓ／２周期でサンプリングした信号を得ることができる。
【００４２】
以下、上記のように構成されるタイミング検出装置の動作について説明する。まず、入力された受信信号は、オーバーサンプル標本化器３において、シンボルレート以上の速度に標本化される。つぎに、受信フィルタ２１Ａでは、サンプリング後の信号にフィルタをかけて第１の処理系列を生成する。また、受信フィルタ２１Ｂでは、サンプリング後の信号にフィルタをかけて第１の処理系列に対してＴｓ／２ずれた第２の処理系列を生成する。
【００４３】
その後、第１の処理系列を受け取った受信系列出力回路４では、オーバーサンプリング後の受信系列を複数の受信系列に分配する。そして、信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎでは、ＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。また、第２の処理系列を受け取った受信系列出力回路４Ａでは、受信フィルタ２１Ｂから出力されたオーバーサンプリング後の受信系列を、２つの受信系列に分配する。そして、信頼度情報作成／タイミング検出回路２２，２３では、上記信頼度情報作成／タイミング検出回路５−１〜７−ｎと同じ伝送路メモリ長、およびビタビアルゴリズムを用いて処理し、ＵＷ検出情報と信頼度情報とを出力する。最後に、タイミング検出処理回路８では、受け取った信頼度情報をもとに、最も信頼度の高いタイミングと伝送路メモリ長の組み合わせが選ばれる。
【００４４】
つぎに、上記タイミング検出処理回路８の動作について説明する。図１３は、実施の形態２におけるメトリック累積値の分布の一例を示す図である。たとえば、オーバーサンプル数を４としてＴｓ／４分解能（１６倍オーバーサンプル）で見た場合、図１３のように、メトリック累積値が分布する。
【００４５】
タイミング検出処理回路８では、すべての（第１の処理系列と第２の処理系列における信頼度情報作成／タイミング検出回路の合計）のメトリック累積値のなかから最小のメトリック累積値を選択する。たとえば、図１４は、補間処理によるメトリック値推定の一例を示す図である。図１４のように、最も信頼度の高いタイミング、すなわち、メトリック累積値が最小のタイミング、がタイミングＡであるとき、検出したいＴｓ／４精度の先行波のタイミングは、Ａ−Ｔｓ／４，Ａ，Ａ＋Ｔｓ／４の３つのなかのいずれかである、と絞り込むことができる。
【００４６】
その後、タイミング検出処理回路８では、Ａ±Ｔｓ／２のメトリック累積値の大小比較を行う。たとえば、タイミングＡ−Ｔｓ／２のメトリック累積値の方がＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値より小さい場合、Ｔｓ／４精度のタイミング候補を、Ａ−Ｔｓ／４とタイミングＡの２つに絞り込むことができ、一方、タイミングＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、タイミング候補を、タイミングＡとタイミングＡ＋Ｔｓ／４の２つに絞り込むことができる。
【００４７】
しかしながら、ここでは、タイミングＡ−Ｔｓ／４（もしくはタイミングＡ＋Ｔｓ／４）に関するメトリック累積値がないので、このままでは、２つ残ったタイミングの候補から１つ選び出すことができない。そこで、本実施の形態においては、図１４に示すように、タイミングＡ，タイミングＡ−Ｔｓ／２，タイミングＡ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、タイミングＡ−Ｔｓ／４（もしくはＡ＋Ｔｓ／４）におけるメトリック累積値を推定する。
【００４８】
最後に、タイミング検出処理回路８では、前述の実施の形態１と同様に、補間処理後のメトリック累積値を用いて、２つに絞り込んだタイミングの候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選び出す。なお、各標本化タイミングに対して、複数の伝送路メモリ長を有するブライド等化器を用意したため、伝送路メモリ長の選択によっては、タイミングがシンボル単位でずれることがある。そこで、タイミング検出処理回路８では、各信頼度情報作成／タイミング検出回路から受け取ったＵＷ先頭位置情報に基づいて、このシンボル単位のずれを補正する。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を準備しているので、符号間干渉下においても先行波タイミングを高い精度で推定することができる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、インパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なる受信フィルタの追加する構成とし、さらに、補間処理を用いて分解能をＴｓ／４に細かくする構成としたため、先行波のタイミングの検出精度を、実施の形態１よりもさらに高めることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の情報生成手段を備える構成としたため、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することが可能なタイミング検出装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、インパルス応答が互いに異なるフィルタ手段の追加する構成とし、さらに、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な複数の信頼度情報作成／タイミング検出回路を備える構成としたため、符号間干渉下において、先行波タイミングをさらに高い精度で推定することが可能なタイミング検出装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５３】
つぎの発明によれば、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な情報生成ステップを含むこととしたため、符号間干渉下においても先行波のタイミングを高い精度で推定することができる、という効果を奏する。
【００５４】
つぎの発明によれば、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、補間処理を用いて分解能をＴｓ／２に細かくすることとしたため、先行波のタイミングの検出精度を高めることができる、という効果を奏する。
【００５５】
つぎの発明によれば、インパルス応答が互いに異なるフィルタステップと、推定伝送路メモリ長の候補数に対応可能な情報生成ステップと、を含むこととしたため、符号間干渉下において、先行波タイミングをさらに高い精度で推定することができる、という効果を奏する。
【００５６】
つぎの発明によれば、たとえば、Ｔｓの分解能であるメトリック累積値において、インパルス応答が互いにＴｓ／２だけ異なるフィルタを追加し、補間処理を用いて分解能をＴｓ／４に細かくすることとしたため、先行波のタイミングの検出精度を、さらに高めることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 信頼度情報／タイミング検出回路の構成を示す図である
【図３】 オーバーサンプルの原理を示す図である。
【図４】 メトリック累積値の分布の一例を示す図である。
【図５】 補間処理によるメトリック累積値選択の一例を示す図である。
【図６】 タイミング候補がタイミングＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合を示す図である。
【図７】 近似したＭＬとＭＲを示す図である。
【図８】 先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図９】 タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図１０】 タイミング候補がＡとＡ＋Ｔｓ／２に絞り込まれた場合の先行波のタイミングの判定方法を示す図である。
【図１１】 本発明にかかるタイミング検出装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図１２】 各受信フィルタのインパルス応答を示す図である。
【図１３】 メトリック累積値の分布の一例を示す図である。
【図１４】 補間処理によるメトリック値推定の一例を示す図である。
【図１５】 従来のタイミング検出装置の構成を示す図である。
【図１６】 遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が正極性時の動作を示す図である。
【図１７】 遅延のない受信信号の判定データと１シンボル周期遅延を与えられた受信信号の判定データとの間に極性変化があり、遅延のない受信信号が負極性時の動作を示す図である。
【図１８】 問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 受信信号入力端子、２ タイミング誤差検出値出力端子、３ オーバーサンプル標本化器、４，４Ａ 受信系列出力回路、５−１〜５−ｎ，６−１〜６−ｎ，７−１〜７−ｎ 信頼度情報作成／タイミング検出回路、８ タイミング検出処理回路、１１ ブラインド等化器、１２ ＵＷ（ユニークワード）検出回路、１３ 平均化回路、２１Ａ，２１Ｂ 受信フィルタ、２２，２３ 信頼度情報作成／タイミング検出回路。
Claims (6)
- 先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出するタイミング検出装置において、
受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段と、
標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配手段と、
前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック値を用いて計算したパスメトリック累積値と、を出力する複数の情報生成手段と、
前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択手段と、
を備えることを特徴とするタイミング検出装置。 - 先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出するタイミング検出装置において、
受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化手段と、
異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタ手段と、
前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配回路と、
前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する複数の情報生成手段と、
前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択手段と、
を備えることを特徴とするタイミング検出装置。 - 先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出するタイミング検出方法にあっては、
受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、
標本化後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、
前記各信号系列単位に複数の伝送路メモリ長を有するブラインド等化器を用意し、前記ブラインド等化器が出力する判定データを用いて検出したユニークワード検出結果と、前記ブラインド等化器が出力するデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック値を用いて計算したパスメトリック累積値と、を出力する情報生成ステップと、
前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択し、さらに、前記ユニークワード検出結果を用いて、前記選択により決定される伝送路メモリ長によって発生するシンボル単位のタイミングのずれを補正するデータ選択ステップと、
を含むことを特徴とするタイミング検出方法。 - 前記データ選択ステップにあっては、
Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、
先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／２、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／２の３つに絞り込む第１のステップと、
Ａ−ＴｓとＡ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／２精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／２とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓのメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／２の２つに絞り込む第２のステップと、
Ａ、Ａ−Ｔｓ、Ａ＋Ｔｓにおけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／２またはＡ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値を推定する第３のステップと、
補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のタイミング検出方法。 - 先行波（遅延波がない場合も含む）のタイミングを検出するタイミング検出方法において、
受信信号をシンボルレート以上の速度で標本化する標本化ステップと、
異なるタップ係数を保有し、標本化後の信号をフィルタリングする２種類のフィルタステップと、
前記フィルタリング処理後の信号を単一の信号系列または複数の標本化タイミングの異なる信号系列に分配する信号系列分配ステップと、
前記各信号系列単位に、ユニークワード検出結果とデータ系列全体の信頼度情報であるパスメトリック累積値とを出力する情報生成ステップと、
前記ユニークワード検出結果および前記パスメトリック累積値に基づいて、複数のタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして選択するデータ選択ステップと、
を含むことを特徴とするタイミング検出方法。 - 前記データ選択ステップにあっては、
Ｔｓ精度で受け取ったすべてのメトリック累積値のなかから最も信頼度の高いメトリック累積値のタイミングをＡとした場合、
先行波のタイミングをＡ−Ｔｓ／４、Ａ、Ａ＋Ｔｓ／４の３つに絞り込む第１のステップと、
Ａ−Ｔｓ／２とＡ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値の大小比較を行い、Ａ−Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、Ｔｓ／４精度のタイミング候補をＡ−Ｔｓ／４とＡの２つに絞り込み、一方、Ａ＋Ｔｓ／２のメトリック累積値の方が小さい場合、当該タイミング候補をＡとＡ＋Ｔｓ／４の２つに絞り込む第２のステップと、
Ａ、Ａ−Ｔｓ／２、Ａ＋Ｔｓ／２におけるメトリック累積値を用いて補間処理を行い、Ａ−Ｔｓ／４またはＡ＋Ｔｓ／４のメトリック累積値を推定する第３のステップと、
補間処理後のメトリック推定値を用いて、２つのタイミング候補のなかからいずれか１つを先行波のタイミングとして絞り込む第４のステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のタイミング検出方法。
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