JP3787998B2 - フレーム同期装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体伝送等で用いられる一定時間間隔で決められた構成の信号が送出されるような伝送形態をとるとき、その一定間隔の先頭位置を決めるため用いられるフレーム同期装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、フレーム同期方法は一般的に、フレームの決まった位置に参照用のシンボルを配置するなどして、この決まったシンボルの相関等を計算してフレーム間隔を検出する方法が知られている。
【0003】
図5に従来のフレーム同期装置の構成ブロック図を示す。500は受信入力、501は周波数変換手段、502は固定パタン検出手段、503は粗同期確立手段、504は参照信号検出手段、505は微調整手段、506は同期出力である。
【0004】
図5は、一定のフレーム間隔でデータを送出し、その中のある決まった位置に挿入されたシンボルで相関をとるなどして、その間隔を検出している。しかし、その際に当然何の情報も無く計算を始めることは無駄が多いので、あらかじめ粗く同期を確立しておいて、参照用シンボルを見つけた後、微調整用のシンボルで同期を確立するという手順がとられることが一般的である。
【0005】
また、その粗同期用の方法としては、繰り返しパタンで構成されるプリアンブルのような信号をフレームの先頭に挿入し、高速に引き込み動作を行ってから、参照用のシンボル(ユニークワード)で微調整を実行するというのが一般的である。
【0006】
受信機側は、その送出信号の構成に従って、プリアンブル検出手段と、引き続くユニークワード検出手段とで構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このフレーム同期装置においては、フレームの構成で最初にプリアンブルを挿入することが必要になってしまうため、その削減が要求されている。また、伝送路の変動に対して敏感すぎるということも課題となる。
【0008】
本発明は、プリアンブルを挿入する構成を不要とし、伝送路の変動にも対応可能なフレーム同期装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、フレーム同期用に無送信区間をそのフレームの先頭位置に挿入するような伝送システムに関して、受信信号を適当な中間周波数の信号に変換した後、周波数変換した信号の電力を検出し、決められたサンプリング点でサンプリングし、離散値化した後、複数のフレームにわたってフレームの位相に同期した加算装置で加算することでフレームの先頭位置を検出するように構成したものである。
【0010】
これにより、フレームの先頭に長期間にわたってプリアンブルを挿入すること無く、また伝送路の変動に対しても耐性のあるフレーム同期が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、送信側で一定期間ごとのフレームに無送信区間を設けるような送信形態をとる伝送システムであって、受信信号を予め設定された中間周波数の信号に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換を行った信号の電力を検出する電力検出手段と、前記信号の電力を離散値化する離散値化手段と、離散値化された信号の電力を複数の前記フレームにわたって記憶する記憶手段と、記憶された複数の前記フレームを同期した位相で加算する加算手段と、位相同期加算された信号の電力の最小値を検出する最小値検出手段と、を含むフレーム同期装置であり、伝送路環境での変動に起因する無信号区間への影響を加算による平均化という手段でうち消すという作用を有する。
【0012】
また、請求項2に記載の発明のように、前記離散値化手段が行う離散値化が、2値化である請求項1記載のフレーム同期装置であっても、同様な作用を呈する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、前記離散値化手段が行う離散値化が、多値離散化である請求項1記載のフレーム同期装置であり、多値の被判定信号を用いることで精度の向上を図り、伝送路変動に対するより一層の耐性を備えるという作用を有する。
【0014】
請求項4に記載の発明は、前記電力検出手段が、中間周波数による電力検出を行う請求項1から3のいずれかに記載のフレーム同期装置であり、伝送路環境での変動に起因する無信号区間への影響を加算による平均化という手段でうち消すという作用を有する。
【0015】
請求項5に記載の発明は、前記電力検出手段が、中間周波数の信号を直交復調し、基底帯域での複素振幅として検出する請求項1から3のいずれかに記載のフレーム同期装置であり、直交復調し、複素振幅として検出する際にデジタル化がなされるため、デジタル化されたデータに対して電力検出を行うことが可能となり、デジタル信号処理で実現が可能であるという作用を有する。
【0016】
また、請求項6に記載の発明のように、前記電力検出手段が、中間周波数の信号を基底帯域に直交復調する直交復調部と、前記直交復調した信号をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換部と、前記デジタルデータの複素振幅として電力を検出する電力検出部とを有する請求項5記載のフレーム同期装置であっても、同様の作用を呈する。
また、請求項7に記載の発明のように、前記加算手段は、記憶された複数の前記フレームを一定期間に同期して周回する周回カウンタで加算すべき位相を指定して加算するものである請求項1ないし5のいずれか記載のフレーム同期装置であり、不安定な受信信号から無信号区間を精度良く検出することができるという作用を有する。
【0017】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図4を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態におけるフレーム同期装置の構成ブロック図を示す。図1において、100は受信信号入力部、101は入力信号をあらかじめ設定された中間周波数に変換する周波数変換手段である周波数変換器、102は周波数変換を行った信号の電力を検出する電力検出手段である電力検出器、103は検出された電力を離散値化する離散値化手段である2値化装置であり、ある閾値で2値化する。104は離散値化された信号を複数のフレームにわたって記憶する記憶手段であるデータ記憶装置、105はある規則に従って記憶データを加算する加算手段である加算器、106は加算された信号の最小値を検出する最小値検出手段である最小値検出器、107は103の2値化のための閾値を設定する閾値設定器、108は105で加算する規則を決定するフレーム位置カウンタ、109はフレーム同期信号出力部である。
【0018】
以上のように構成されたフレーム同期装置について、図1及び図3を用いてその動作を説明する。図3は、送受信信号及び信号処理方法を示す概念図である。まず、送信器からの送信信号は、図3(a)の上段に示すように、ある一定の間隔で無送信区間の存在する伝送信号である。これが伝送路を通過して受信される時には、次段で示すように変動のある受信信号として観測される。
【0019】
図3(a)では、3フレーム分の波形を模式的に表している。その各フレームを見ると、変動はあるものの無信号区間はある程度認識可能であり、閾値を適当に設定すれば、各フレームとも無信号区間の判定は可能なはずである。しかし、実際の構成ではある程度の余裕を持たせて閾値を設計するのが一般的であるため、フレーム3のような信号の場合には判定できない結果となる可能性がある。そこで、数フレーム分(ここでは3)の波形をデータ記憶装置104に記憶しておき、受信側で適当に決めたフレーム位置で周回するフレーム位置カウンタ108の同サンプル位置で、加算器105により、図3(b)に示すような位相同期加算を行う。そうすると、図3(b)の最下段に示すように、余裕を持って判定が可能になる。この加算結果を最小値検出器106において判別すると、送信側に同期した位置に最小値が観測される。このときのフレーム位置カウンタ108の値を計算し、カウンタの初期オフセット値を決定すれば、送信信号に同期したフレーム先頭位置信号を検出することができる。
【0020】
以上のように本実施の形態によれば、受信信号の電力をサンプリングし、フレーム位相で同期加算する事により、不安定な受信信号から無信号区間を精度良く検出することができる。
【0021】
また、図2に示すように、電力検出後の離散値化を、2値化装置103における2値化の代わりに、203の多値離散値化装置により、2値以上のデータとしてサンプリングしてもよい。図3(c)に示すように、伝送路の環境がかなり過酷な場合、あるフレームにおいては単純に閾値を設定するだけでは、無信号区間が誤判定されてしまうことがある。このような場合、図2のように多値離散化することで、図3(c)の最下段のような信号が得られ、無信号区間を判定する制度が向上するため、その耐性をより一層向上することが可能となる。すなわち、電力を多値化することで、急激な伝送路の変動にも対応することができる。
【0022】
(実施の形態2)
図4は本実施の形態におけるフレーム同期装置の構成ブロック図を示す。図4において、300は周波数変換された信号を基底帯域に直交復調する直交復調部、301は直交復調した信号をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換部、302はデジタルデータの複素振幅として電力を検出する電力検出部、310は直交復調部301とデジタルデータ変換部301と電力検出部302とを有する複素電力検出手段である。その他の構成要素は、図1に示すものと同様である。図4が図1と異なる点は、電力の検出を中間周波数帯で行う代わりに、周波数変換された信号を直交変調部300で基底帯域に落としてから、デジタルデータに変換するデジタルデータ変換部301を通したあと、複素信号として電力検出部302で電力検出を行う点である。
【0023】
以上のように構成されたフレーム同期装置について、図4を用いてその動作を説明する。周波数変換器101で周波数変換された受信信号は、直交復調部300で複素基底帯域信号に変換される。そして、デジタルデータ変換部301でサンプリングされたあと電力検出部302で複素信号として電力検出され、実施の形態1と同様に、位相同期加算により、フレーム検出を行う。
【0024】
この構成における特徴は、デジタルデータとして演算を行うことで、この演算部をデジタル信号処理で実現することが可能となるということである。実施の形態1のように、電力の検出はいわゆるアナログ型の検波器等で実現するのが一般的であるので、この部分まではデジタル化できないことになるが、本実施の形態では、周波数変換した信号を複素基底帯域信号として処理することから、直交復調部ではデジタル処理を行うことができ、周波数変換後の処理はすべてデジタル化することが可能となる。
【0025】
以上のように本実施の形態によれば、電力の検出を直交復調後の基底帯域複素信号として処理できるので、直交復調以降の処理をデジタル信号処理とすることができる。
【0026】
なお、本実施の形態では、離散値化手段として図1の2値化装置103を用いたが、図2のように多値離散値化装置203を用いてサンプリングしてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、無送信区間をそのフレームの先頭位置に挿入するような伝送システムに関して、受信信号を適当な中間周波数の信号に変換した後、周波数変換した信号の電力を検出し、決められたサンプリング点でサンプリングして離散値化した後、複数のフレームにわたってフレームの位相に同期した加算手段により加算することで、プリアンブルを挿入すること無くフレームの先頭位置を検出することができ、伝送路の変動に対しても耐性を持つという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるフレーム同期装置の構成ブロック図
【図2】本発明の一実施の形態におけるフレーム同期装置の構成ブロック図
【図3】本発明の一実施の形態における送受信信号及び信号処理方法を示す概念図
【図4】本発明の一実施の形態におけるフレーム同期装置の構成ブロック図
【図5】従来のフレーム同期装置の構成ブロック図
【符号の説明】
100 受信信号入力部
101 周波数変換器
102 電力検出器
103 2値化装置
104 データ記憶装置
105 加算器
106 最小値検出器
107 閾値設定器
108 フレーム位置カウンタ
109 フレーム同期信号出力部
203 多値離散値化装置
301 直交復調部
302 デジタルデータ変換手段
310 複素電力検出手段

Claims (7)

  1. 送信側で一定期間ごとのフレームに無送信区間を設ける送信形態をとる伝送システムであって、
    受信信号を予め設定された中間周波数の信号に変換する周波数変換手段と、
    前記周波数変換を行った信号の電力を検出する電力検出手段と、
    前記信号の電力を離散値化する離散値化手段と、
    離散値化された信号の電力を複数の前記フレームにわたって記憶する記憶手段と、
    記憶された複数の前記フレームを同期した位相で加算する加算手段と、
    位相同期加算された信号の電力の最小値を検出する最小値検出手段と、
    を含むフレーム同期装置。
  2. 前記離散値化手段が行う離散値化が、2値化である請求項1記載のフレーム同期装置。
  3. 前記離散値化手段が行う離散値化が、多値離散化である請求項1記載のフレーム同期装置。
  4. 前記電力検出手段が、中間周波数による電力検出を行う請求項1から3のいずれかに記載のフレーム同期装置。
  5. 前記電力検出手段が、中間周波数の信号を直交復調し、基底帯域での複素振幅として検出する請求項1から3のいずれかに記載のフレーム同期装置。
  6. 前記電力検出手段が、中間周波数の信号を基底帯域に直交復調する直交復調部と、前記直交復調した信号をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換部と、前記デジタルデータの複素振幅として電力を検出する電力検出部とを有する請求項5記載のフレーム同期装置。
  7. 前記加算手段は、
    記憶された複数の前記フレームを一定期間に同期して周回する周回カウンタで加算すべき位相を指定して加算するものである
    請求項1ないし5のいずれか記載のフレーム同期装置。
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