JP3835800B2 - 受信フレームの同期方法、および、受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、繰り返しプリアンブル系列を用いて受信フレームの同期処理を行なう受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
装置間で通信を行なうにあたり、その両者の間でやり取りされる信号を正確に伝えるために互いにデータを処理するための同期が確保されている必要がある。同期を取るための方法は、通信の方式やプロトコルなどに応じてさまざまなものが採用されている。本発明では特にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式を対象として説明する。
【0003】
最初にFDM(Frequency Division Multiplexing:周波数分割多重)の場合を説明する。FDMによる通信方法は、比較的狭い帯域により比較的低速にデータを伝送するものである。通信にはこの狭帯域を周波数軸方向に複数構成(周波数分割多重)することで、全体として高速なデータ伝送を実現している。また低速な伝送とすることで、伝送誤りの発生を低減することができ、加えて建造物などで反射して起こるマルチパスの影響も緩和されるという効果がある。さらに周波数分割した狭帯域のそれぞれに直交性を持たせ、それぞれがオーバーラップすることを許すOFDM方式によれば、限られた周波数領域のより効率的な利用が可能となる。
【0004】
OFDM方式では通信装置の間でフレームの同期を確立するために、既知のデータ系列を複数回繰り返し配列した同期用シンボルが用いられる。この同期用シンボルは、データフレームの直前に配置されるため、一般にプリアンブルと呼ばれている。
【0005】
従来の受信装置のフレーム同期装置では、まず、受信信号から立ち上がりエッジを検出して同期用シンボル(プリアンブル)区間の先頭を見つける。この同期用シンボル区間を既知のデータ系列毎に分割する。分割された各データ系列と予め保持される既知のデータ系列との相関値を算出する。算出された各相関値を同期用シンボル分加算して、この加算結果がピーク値をとるタイミングを検出する。このタイミングをデータフレーム先頭を示す同期タイミングとし、この同期タイミングに基づいてFFT(高速フーリエ変換)の処理区間を設定する。(例えば、特許文献1参照)
【0006】
しかしながら、上記フレーム同期装置には以下のような問題がある。
まず、ノイズなどが混入していると、加算後のピーク値が不測のタイミングで発生してしまうことがある。また、受信強度の変動などの影響を受けた場合には、立ち上がりエッジの検出が正常に行なわれず、フレーム同期に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動してしまうことがある。
【0007】
このように、受信状況に応じて同期タイミングの検出精度が劣化して誤同期してしまうことがある。
【特許文献1】
特開2000−349733公報(図1、図4)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のようなフレーム同期位置の誤同期を排除し、正確にフレーム同期を確立することを可能とする受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信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】
本発明によれば、
データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
【0010】
前記フレーム位置検出ステップの結果と前記プリアンブル検出ステップの結果に基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出と、それに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップと
【0011】
を有することを特徴とする受信フレームの同期方法が提供される。
また、
データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームのフレームエッジ検出方法であって、
【0012】
受信信号の信号強度に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する受信信号レベル判定ステップと、
受信信号の信号強度の推移について微分し、該微分値の強弱に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する微分値レベル判定ステップと、
前記受信信号レベル判定ステップの結果と前記微分値レベル判定ステップの結果のうち、繰り返される該既知の信号が入力されたことを示す、少なくともどちらかの結果に基づいて、受信した信号の立ち上がりを判定するフレームエッジ判定ステップと
【0013】
を有することを特徴とする、フレームエッジ検出方法が提供される。
加えて、これらの方法を用いて構成される受信装置が提供される。
このことによりプリアンブルのフレームエッジの検出エラーや、同期処理に使用するプリアンブルの数が変動した場合であっても、正確にフレーム同期を確立することが可能な受信装置を構成できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明が適用されるOFDM方式による通信端末装置の受信系の構成を示すブロック図である。尚、本実施形態で扱う通信信号(OFDM伝送信号)は、バースト的に伝送される信号であり、データフレームの直前のプリアンブル期間に、既知のデータ系列を複数回繰り返す同期用シンボルが挿入されているものとする。また、以下の説明において、プリアンブルとデータフレームとを合わせて受信フレームと称する。
【0015】
図1において、アンテナ11で受けたOFDM伝送信号は、周波数変換部12でベースバンドに変換され、A/D(analog/digital)コンバータ13でデジタル化された後、FFT(高速フーリエ変換)処理部14に供給されると共に、本発明に係るフレーム同期装置15に供給される。
【0016】
フレーム同期装置15は、入力OFDM信号についてプリアンブルを構成する既知のデータ系列で相関検出を行うことでプリアンブル区間を検出し、この区間の終了時点からデータフレームの先頭の時点を特定して、その時点でフレーム同期信号を発生する。このフレーム同期信号はFFT処理部14に供給される。
【0017】
FFT処理部14は、フレーム同期信号に基づいて入力OFDM信号の有効シンボル区間を判別し、この区間の時間領域の信号を周波数領域の信号に変換してシンボルデータを復調する。このシンボルデータは誤り訂正・復号部16により誤り訂正、復号処理が施され、これによって元の通信データを得ることができる。
【0018】
以下、上記構成の受信系で用いられるフレーム同期装置の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図2に本発明の第1の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。図2中、受信信号入力端子201に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部202とフレームスタート検出処理部206に入力される。フレームエッジ検出部202は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部205に入力する。フレームスタート検出処理部206には各データフレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部203と、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部204、およびそれらの検出結果を用いてデータフレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部205を備えている。またフレームスタート検出部205は、フレームエッジ検出部202からの信号を元にフレーム位置検出部203、プリアンブル検出部204に対して処理の開始を指示する機能も備えている。
【0019】
次に各部の動作について詳しく説明する。
図3に図2に示すフレームエッジ検出部202の処理フローの一例を示す。フレームエッジ検出部202は与えられた信号について、受信信号レベル判定301と微分値レベル判定302を行なう。受信信号レベル判定301は与えられた信号の入力レベルが一定の強度を超えたときに入力があったと判断するものである。また微分値レベル判定302は入力信号のレベルそのものによる判断ではなく、入力信号の変化を検出する。入力信号が与えられたとき、そのレベルのいかんによらず信号強度の立ち上がりに注目してフレームの受信を判定するものである。フレームエッジ判定303は、受信信号レベル判定301と微分値レベル判定302の判定結果を元にフレームを受信したときのフレームエッジを判定する。
【0020】
図4に入力波形の一例を示し、フレームエッジ検出部202動作を説明する。図4(a)はフレームエッジ検出部202に与えられる受信信号強度の時間変化を示している。これを受けた微分値レベル判定302は受信信号強度の急峻な立ち上がる部分をフレームが到来したと判定し、図4(b)に示すような強度レベル信号を出力する。図4(b)では受信信号の立ち上がりの時間、信号を出力している。
【0021】
受信信号レベル判定301は、受信信号がある一定のレベルを超えたときにフレームの到来を判定する。この様子を図4(c)に示す。受信信号がある一定のレベルを超えた以降は、信号が与えられる限り信号を出力し続ける。
【0022】
そしてフレームエッジ判定303は、図4(b)と図4(c)の出力結果の少なくともどちらかを用いて到来したフレームのフレームエッジを判定する。
このように構成すると入力信号の強度によるだけでなく、フレームエッジ部分の信号の立ち上がりもフレームエッジ判定に使用できるようになり、より精度の高いフレームエッジ検出が可能となる。
【0023】
次に図1のフレーム位置検出部203について説明する。図5にフレーム位置検出部203のブロック図の一例を示す。信号入力端子501に与えられた信号はマッチトフィルタ502に入力される。これとは別に、マッチトフィルタ502にはプリアンブルデータ系列506が入力される。プリアンブルデータ系列506は、OFDMの通信でフレーム同期を確保するために使用される既知の信号を示している。マッチトフィルタ502は信号入力端子501に与えられた信号とプリアンブルデータ系列506との間の相関を取る。両信号の間で相関がある、つまり信号が同じものである場合にはマッチトフィルタ502は両信号の間に相関があるとして結果を出力する。この出力結果は虚部と実部を含んでいるため、それぞれの出力を二乗演算503および504によって二乗演算が施される。それらは加算器505によって加算されて出力端子507から出力される。このときの入力信号に対する出力結果の一例を図6に示す。図6(a)が入力信号、図6(b)が既知のプリアンブルデータ系列、図6(c)が出力結果である。入力信号と既知プリアンブルデータ系列が一致するときに、加算器出力として出力信号が得られる様子が示されている。このような特定信号との相関を計算し二乗和を取ることで、受信信号に周波数オフセットが加わっているような場合でもその出力の大きさを見ることで正確にフレーム位置の検出を行なうことができる。
【0024】
続いて図7に、図1におけるプリアンブル検出部204のブロック図の一例を示す。図7には信号入力端子701、遅延器702、マッチトフィルタ703、二乗加算器704および705、加算器706が示されている。信号入力端子701からの信号はマッチトフィルタ703に入力されると同時に、遅延器702によって既知プリアンブルのサンプル長Dだけ遅延され、同じマッチトフィルタ703に入力される。マッチトフィルタ703は入力信号と、この入力信号をDだけ遅延した信号との相関を取る。相関を取った後の結果は二乗加算704および705によって二乗演算が施され、加算器706で加算処理がされる。つまりこの時点ではマッチトフィルタ703の出力は、現在信号入力があり、かつサンプル長Dだけ以前に信号入力がある場合に得られることになる。この出力結果は前述のような相関がある期間、その相関の度合いに応じてDサンプル期間の平均値を出力する。この様子を図8に示した一例により説明する。図8(a)のような入力信号が与えられたとき、遅延器702の出力は図8(b)のようになる。これは入力信号がサンプルDで繰り返し発生しており、かつ遅延器702がサンプルDだけ受信信号を遅延しているためである。よってマッチトフィルタ703によって図8(a)と図8(b)との間で相関を取ると、結果的に図8(c)のような出力結果が得られる。
【0025】
サンプルD遅延したものと相関を計算し二乗和を取ることによって、受信信号に周波数オフセットが加わっているような場合においてもその出力結果の大きさから正確にプリアンブルの検出が行なえる。またプリアンブル系列が続く間、出力を一定に保つことによってプリアンブルの終期を見極めやすくなるという効果を得ることができる。
【0026】
次に図1のフレームスタート検出部205が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を説明する。図9は入力信号に対する各部の出力を示している。なお、図示する信号は各処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。図9中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル1シンボルのサンプル長を示す。図9(a)のように、10シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図2のフレームエッジ検出部202は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部205に出力する。これを受けたフレームスタート検出部205はプリアンブルの先頭5シンボルに相当するP1の間待機した後に、フレーム位置検出部203とプリアンブル検出部204にそれぞれの処理の開始を指示する。P1の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【0027】
P1後に動作を開始したフレーム位置検出部203は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図9(b)のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが5つあることから、ピークが5本示されている。同時にプリアンブル検出部204についても入力信号を処理し、図9(c)に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが5シンボルのため、結果的に3Dサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【0028】
フレームスタート検出部205は上記のような図9(b)と図9(c)の出力結果を受けて、プリアンブルSのDサンプル内の1シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート検出部205は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子207に出力する。
【0029】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【0030】
(第2の実施形態)
図10に、本発明の第2の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図10中、受信信号入力端子1001に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部1002とフレームスタート検出処理部1006に入力される。フレームエッジ検出部1002は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部1005に入力する。フレームスタート検出処理部1006には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部1003と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部1008、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部1004、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部1005を備えている。またフレームスタート検出部1005は、フレームエッジ検出部1002からの信号を元にフレーム位置検出部1003、プリアンブル検出部1004および移動平均部1008に対して処理の開始を指示する機能も備えている。
【0031】
第2の実施形態の例では、第1の実施形態の一例を示す図1にフレーム位置検出部1003の出力を移動平均処理する移動平均部1008がさらに付加されている。
次に図10のフレームスタート検出部1005が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図11を用いて説明する。図11は入力信号に対する各部の出力を示している。図11中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル1シンボルのサンプル長を示す。図11(a)のように、10シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図10のフレームエッジ検出部1002は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部1006に出力する。これを受けたフレームスタート検出部1006はプリアンブルの先頭5シンボルに相当するP1の間待機した後に、フレーム位置検出部1003と移動平均部1008とプリアンブル検出部1004にそれぞれの処理の開始を指示する。P1の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【0032】
P1後に動作を開始したフレーム位置検出部1003は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図11(b)のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが5つあることから、ピークが5本示されている。なお、図11に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【0033】
当該信号は移動平均部1008にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図11(c)に示す。図11(c)には、Wサンプル分の幅を持ったピークが5つ表されている。
【0034】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することができる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【0035】
同時にプリアンブル検出部1004についても入力信号を処理し、図11(d)に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが5シンボルのため、結果的に3Dサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【0036】
フレームスタート検出部1005は上記のような図11(b)、図11(c)および図11(d)の出力結果を受けて、プリアンブルSのDサンプル内の1シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート検出部1005は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子1007に出力する。
【0037】
図12に第2の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部1006の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する(ステップ1201)。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる(ステップ1202)。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ステップ1205へ入力されるとともに、移動平均処理(ステップ1203)され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号もまた、ステップ1205へ入力される。別途、ステップ1201で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算(ステップ1204)がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ1204の演算結果もまた、ステップ1205へ入力される。そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ(ステップ1205)は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【0038】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部1005の処理フローについて説明する。一例として本来10シンボルの繰り返しである1シンボルのサンプル長がDのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルSの個数は、最低でも4つ、最大でも6つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【0039】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図13と図14に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ4つの時と6つの時の例を示す。Sは受信プリアンブルの1シンボルであり、t0はフレームエッジ検出時刻である。なお、図11のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【0040】
図13の場合、10あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図13(a)および図13(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は4つとなる。図13(b)フレーム位置検出処理出力のピークが4本となることから、図13(c)移動平均出力のピークも4本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が4つとなることから、図13(d)プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が2Dとなる。
【0041】
図14は図13の時とは逆にプリアンブルS一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図14(a)および図14(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は6つとなる。よって図14(c)移動平均出力のピークも6本となり、図14(d)プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は4Dとなる。
【0042】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図10のフレームスタート検出部1005がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図15にその処理フローを示す。
【0043】
まず最初のフレームエッジを検出する(ステップ1501)。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、またフレーム位置検出を暫定的にフレームスタート位置とする暫定フレームスタート位置の検出の指示をする(ステップ1502)。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する(ステップ1503)。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。
【0044】
ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合(ステップ1504)、つまり図13に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用(ステップ1508)し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時(ステップ1505)は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する(ステップ1509)。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時(ステップ1506)は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき(ステップ1510)にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を(ステップ1511)、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ1509)する。
【0045】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき(ステップ1507)は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断(ステップ1512)し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置(ステップ1511)を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ1513)する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用(ステップ1513)され、処理が終了する。
【0046】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【0047】
(第3の実施形態)
図16に、本発明の第3の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図16中、受信信号入力端子1601に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部1602とフレームスタート検出処理部1611に入力される。フレームエッジ検出部1602は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部1610に入力する。フレームスタート検出処理部1611には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部1603と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部1604、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部1605、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部1610を備えている。またフレームスタート検出部1610は、フレームエッジ検出部1602からの信号を元にフレーム位置検出部1603、プリアンブル検出部1605および移動平均部1604に対して処理の開始を指示する機能も備えている。フレーム位置検出部1603の出力はフレームスタート検出部1610のピーク位置検出部1606に入力され、入力信号の信号のピーク位置を検出する。フレームスタート検出部1610のピーク値検出部1607は、移動平均部1604の出力とピーク位置検出部1606の結果を元に、移動平均部1604の出力信号の中からピーク値を検出する。別途プリアンブル検出部1605の出力もレベル判定部1608でレベル判定される。そしてピーク位置検出部1606とピーク値検出部1607およびレベル判定部1608のそれぞれの出力結果はフレームスタート位置決定部1609の入力となり、フレームのスタート位置を決定する。
【0048】
第3の実施形態の例では、第2の実施形態の一例を示す図10にピーク位置検出部1606とピーク値検出部1607とレベル判定部1608などがさらに付加されている。
【0049】
次に図16のフレームスタート検出部1610が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図17を用いて説明する。図17は入力信号に対する各部の出力を示している。図17中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル1シンボルのサンプル長を示す。図17(a)のように、10シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図16のフレームエッジ検出部1602は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部1610に出力する。これを受けたフレームスタート検出部1610はプリアンブルの先頭5シンボルに相当するP1の間待機した後に、フレーム位置検出部1603と移動平均部1604とプリアンブル検出部1605にそれぞれの処理の開始を指示する。P1の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【0050】
P1後に動作を開始したフレーム位置検出部1603は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図17(b)のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが5つあることから、ピークが5本示されている。なお、図17に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【0051】
当該信号は移動平均部1604にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図17(c)に示す。図17(c)には、Wサンプル分の幅を持ったピークが5つ表されている。
【0052】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することできる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【0053】
同時にプリアンブル検出部1605についても入力信号を処理し、図17(d)に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが5シンボルのため、結果的に3Dサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【0054】
ピーク位置検出部1606はフレーム位置検出部1603の出力結果がピークになるときに最大値の値を出力する。この様子を示したのが図17(e)である。そしてピーク値検出部1607は該ピーク位置検出部1606の出力のタイミング(=暫定フレームスタート位置)で移動平均部1604からの出力結果を検査する。このとき時刻t0+nD(n:整数)における移動平均部1604の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部1604の出力Qについて比較する。もしもP>TH1×Qが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図17(f)に示す。
【0055】
同様にプリアンブル検出部1605の出力もレベル判定部1608によってしきい値判定を受ける。図17(g)において、プリアンブル検出部1605の出力結果が最大の一定値に保たれる区間のXサンプル分の平均値をY、予め設定したしきい値係数をTH2、プリアンブル検出処理部1605の出力をZとする。フレームエッジ検出部1602のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部1605の出力が最大値で一定に保たれる区間のXサンプル分の平均値Yを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部1605の出力結果ZをTH2×Yと比較する。そしてZが減少し、Z<TH2×Yを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【0056】
フレームスタート位置決定部1609は上記のような図17(e)、図17(f)および図17(g)の出力結果を受けて、プリアンブルSのDサンプル内の1シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート位置決定部1609は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子1612に出力する。
【0057】
図18に第3の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部1611の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する(ステップ1801)。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる(ステップ1802)。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ピーク位置検出(ステップ1805)へ入力されるとともに、移動平均処理(ステップ1803)され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号はピーク値検出(ステップ1806)へ入力され、信号のピーク位置を強調される。ピーク位置検出(ステップ1805)に入力された信号は、検出された信号のピーク時刻における値を既述の方法によって検査されピークの有無を判定される。別途、ステップ1801で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算(ステップ1804)がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ1804の演算結果は、レベル判定(ステップ1807)へ入力され、既述した手法でレベル判定される。
【0058】
そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ(ステップ1808)は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【0059】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部1610の処理フローについて説明する。一例として本来10シンボルの繰り返しである1シンボルのサンプル長がDのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルSの個数は、最低でも4つ、最大でも6つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【0060】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図19と図20に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ4つの時と6つの時の例を示す。Sは受信プリアンブルの1シンボルであり、t0はフレームエッジ検出時刻である。なお、図11のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【0061】
図19の場合、10あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図19(a)および図19(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は4つとなる。図19(b)フレーム位置検出処理出力のピークが4本となることから、図19(c)移動平均出力のピークも4本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が4つとなることから、図19(d)プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が2Dとなる。
【0062】
図19(c)の出力結果はしきい値が判定される。このとき時刻t0+nD(n:整数)における移動平均部1604の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部1604の出力Qについて比較する。もしもP>TH1×Qが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図19(c)に示す。
【0063】
同様にプリアンブル検出部1605の出力もレベル判定部1608によってしきい値判定を受ける。図19(d)において、プリアンブル検出部1605の出力結果が最大の一定値に保たれる区間の2Dサンプル分の平均値をY、予め設定したしきい値係数をTH2、プリアンブル検出処理部1605の出力をZとする。フレームエッジ検出部1602のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部1605の出力が最大値で一定に保たれる区間の2Dサンプル分の平均値Yを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部1605の出力結果ZをTH2×Yと比較する。そしてZが減少し、Z<TH2×Yを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【0064】
図20は図19の時とは逆にプリアンブルS一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図20(a)および図20(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は6つとなる。よって図20(c)移動平均出力のピークも6本となり、図20(d)プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は4Dとなる。
【0065】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図16のフレームスタート検出部1611がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図21にその処理フローを示す。
【0066】
まず最初のフレームエッジを検出する(ステップ2101)。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、フレーム位置検出、ピーク値検出、レベル検出の指示をする(ステップ2102)。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する(ステップ2103)。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合(ステップ2104)、つまり図19に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用(ステップ2108)し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時(ステップ2105)は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する(ステップ2109)。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時(ステップ2106)は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき(ステップ2110)にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を(ステップ2111)、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ2109)する。
【0067】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき(ステップ2107)は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断(ステップ2112)し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置(ステップ2111)を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ2113)する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用(ステップ2113)され、処理が終了する。
【0068】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【0069】
(第4の実施形態)
図22に、本発明の第4の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図22中、受信信号入力端子2201に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部2202とフレームスタート検出処理部2212に入力される。フレームエッジ検出部2202は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部2211に入力する。フレームスタート検出処理部2212には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部2203と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部2204、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部2205、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部2211を備えている。またフレームスタート検出部2211は、フレームエッジ検出部2202からの信号を元にフレーム位置検出部2203、プリアンブル検出部2205および移動平均部2204に対して処理の開始を指示する機能も備えている。フレーム位置検出部2203の出力はフレームスタート検出部2211の遅延累積加算部2206を経てピーク位置検出部2209に入力され、入力信号の信号のピーク位置を検出する。フレームスタート検出部2211のピーク値検出部2207は、移動平均部2204の出力とピーク位置検出部2209の結果を元に、移動平均部2204の出力信号の中からピーク値を検出する。別途プリアンブル検出部2205の出力もレベル判定部2208でレベル判定される。そしてピーク位置検出部2209とピーク値検出部2207およびレベル判定部2208のそれぞれの出力結果はフレームスタート位置決定部2210の入力となり、フレームのスタート位置を決定する。
【0070】
第4の実施形態の例では、第3の実施形態の一例を示す図16にフレーム位置検出部2203の出力を累積する機能を持つ遅延累積加算部2206がさらに付加されている。
【0071】
次に図22のフレームスタート検出部2211が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図23を用いて説明する。図23は入力信号に対する各部の出力を示している。図23中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル1シンボルのサンプル長を示す。図23(a)のように、10シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図22のフレームエッジ検出部2202は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部2211に出力する。これを受けたフレームスタート検出部2211はプリアンブルの先頭5シンボルに相当するP1の間待機した後に、フレーム位置検出部2203と移動平均部2204とプリアンブル検出部2205にそれぞれの処理の開始を指示する。P1の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【0072】
P1後に動作を開始したフレーム位置検出部2203は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図23(b)のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが5つあることから、ピークが5本示されている。なお、図23に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【0073】
当該信号は移動平均部2204にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図23(c)に示す。図23(c)には、Wサンプル分の幅を持ったピークが5つ表されている。
【0074】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することできる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【0075】
同時にプリアンブル検出部2205についても入力信号を処理し、図23(d)に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが5シンボルのため、結果的に3Dサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【0076】
遅延累積加算部2206はフレーム位置検出部2203の出力を入力とし、サンプルD遅延させた自らの出力との累積を行なう。つまり間隔Dで入力が与えられつづけると、出力はその回数分重畳されてゆく。この様子を図23(e)に示す。
【0077】
ピーク位置検出部2209は該遅延累積加算部2206の出力を入力とし、サンプルDの間で入力がピークになるときだけ最大値の値を出力する。この様子を示したのが図23(f)である。そしてピーク値検出部2207は該ピーク位置検出部2209の出力のタイミング(=暫定フレームスタート位置)で移動平均部2204からの出力結果を検査する。このとき時刻t0+nD(n:整数)における移動平均部2204の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部2204の出力Qについて比較する。もしもP>TH1×Qが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図23(g)に示す。
【0078】
同様にプリアンブル検出部2205の出力もレベル判定部2208によってしきい値判定を受ける。図23(h)において、プリアンブル検出部2205の出力結果が最大の一定値に保たれる区間のXサンプル分の平均値をY、予め設定したしきい値係数をTH2、プリアンブル検出処理部2205の出力をZとする。フレームエッジ検出部2202のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部2205の出力が最大値で一定に保たれる区間のXサンプル分の平均値Yを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部2205の出力結果ZをTH2×Yと比較する。そしてZが減少し、Z<TH2×Yを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【0079】
フレームスタート位置決定部2210は上記のような図23(f)、図23(g)および図23(h)の出力結果を受けて、プリアンブルSのDサンプル内の1シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート位置決定部2210は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子2213に出力する。
【0080】
ここで図22に示す遅延累積加算部2206を設けることによる利点について図24を用いて説明する。図24ではフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボルが5つの場合を示している。暫定フレームスタート位置がt0+nDであるとき、サンプルD内でフレームエッジの検出がt0+5D+kの時刻に行なわれたとする。すると以降4つのシンボルのフレームエッジはそれぞれt0+6D+k、t0+7D+k、t0+8D+k、t0+9D+kとして現れるはずである。しかしながら図24に示すように、t0+7D+kに到来するはずのシンボルが何らかの理由により+1の時間ずれて検出される場合も考えられる。最終的なフレームスタート位置として採用するピークに、t0+7D+k+1を採用したとすると+1の分ずれた時刻を検出することとなってしまい、場合によってはプリアンブルに続くデータフレームの同期が正確に行なえないことがある。遅延累積加算部2203を用いて図24(b)の信号を処理した場合の出力の一例を図24(c)に示す。ここに示すように、t0+7D+k+1を除く本来のフレームスタート位置を示すt0+5D+k、t0+6D+k、t0+8D+kはそれぞれサンプルD毎に加算重畳され、より高い出力が得られる。このとき、ずれを生じているt0+7D+k+1の時の値によって生じているピークと本来のフレーム位置の値によって生じているピークとを比較し、より高いピークのもの(図24(c)では3Hの方)を選択すればよい。これにより、フレーム同期処理に利用するプリアンブルSのシンボルが時間的に前後する場合であっても、正確なフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【0081】
図25に第4の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部2212の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する(ステップ2501)。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる(ステップ2502)。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ピーク位置検出(ステップ2505)へ入力されるとともに、移動平均処理(ステップ2503)され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号はピーク値検出(ステップ2506)へ入力され、信号のピーク位置を強調される。さらに該信号から最後のプリアンブル系列の検出を行う(ステップ2509)。ピーク位置検出(ステップ2505)に入力された信号は、検出された信号のピーク時刻における値を既述の方法によって検査されピークの有無を判定される。さらに場合によってはサンプルDの間に出現するピークの中から少なくとも一番大きなピークを選択する(ステップ2508)。別途、ステップ2501で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算(ステップ2504)がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ2504の演算結果は、レベル判定(ステップ2507)へ入力され、既述した手法でレベル判定される。該判定結果を元に、出力が立ち下がる位置をプリアンブルの終わりとして検出する(ステップ2510)。
【0082】
そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ(ステップ2511)は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【0083】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部2211の処理フローについて説明する。一例として本来10シンボルの繰り返しである1シンボルのサンプル長がDのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルSの個数は、最低でも4つ、最大でも6つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【0084】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図26と図27に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ4つの時と6つの時の例を示す。Sは受信プリアンブルの1シンボルであり、t0はフレームエッジ検出時刻である。なお、図11のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【0085】
図26の場合、10あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図26(a)および図26(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は4つとなる。4つのピークはサンプルDの間隔で遅延累積加算され、図26(c)に示すように順次大きな信号となる。また図26(b)フレーム位置検出処理出力のピークが4本となることから、図26(d)移動平均出力のピークも4本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が4つとなることから、図26(e)プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が2Dとなる。
【0086】
図26(d)の出力結果はしきい値が判定される。このとき時刻t0+nD(n:整数)における移動平均部2204の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部2204の出力Qについて比較する。もしもP>TH1×Qが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図26(d)に示す。
【0087】
同様にプリアンブル検出部2505の出力もレベル判定部2208によってしきい値判定を受ける。図26(e)において、プリアンブル検出部2205の出力結果が最大の一定値に保たれる区間の2Dサンプル分の平均値をY、予め設定したしきい値係数をTH2、プリアンブル検出処理部2205の出力をZとする。フレームエッジ検出部2202のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部2205の出力が最大値で一定に保たれる区間の2Dサンプル分の平均値Yを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部2205の出力結果ZをTH2×Yと比較する。そしてZが減少し、Z<TH2×Yを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【0088】
図27は図26の時とは逆にプリアンブルS一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図27(a)および図27(b)に示すように、P1時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は6つとなる。よって図27(d)移動平均出力のピークも6本となり、図26(e)プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は4Dとなる。
【0089】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図22のフレームスタート検出部2211がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図28にその処理フローを示す。
【0090】
まず最初のフレームエッジを検出する(ステップ2801)。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、フレーム位置検出、ピーク値検出、レベル検出の指示をする(ステップ2802)。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する(ステップ2803)。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合(ステップ2804)、つまり図26に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用(ステップ2808)し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時(ステップ2805)は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する(ステップ2809)。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時(ステップ2806)は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき(ステップ2810)にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を(ステップ2811)、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ2809)する。
【0091】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき(ステップ2807)は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断(ステップ2812)し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置(ステップ2811)を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用(ステップ2813)する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用(ステップ2813)され、処理が終了する。
【0092】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【0093】
【発明の効果】
本発明は繰り返し信号のプリアンブルによるフレーム同期位置の誤検出を排除し、正確にフレーム同期を確立することを可能とする受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における通信端末装置の受信機部分の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態における受信機のフレームエッジ判定を行う方法の一例を示すフロー図である。
【図4】 フレームエッジ判定を行う際の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図5】 本発明の第1の実施形態における受信機のフレーム位置検出部のブロック図の一例を示す図である。
【図6】 フレーム位置検出部の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図7】 本発明の第1の実施形態における受信機のプリアンブル検出部のブロック図の一例を示す図である。
【図8】 プリアンブル検出部の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図9】 本発明の第1の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図10】 本発明の第2の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図11】 本発明の第2の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図12】 本発明の第2の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図13】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が4つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図14】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が6つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図15】 本発明の第2の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図16】 本発明の第3の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図17】 本発明の第3の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図18】 本発明の第3の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図19】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が4つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図20】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が6つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図21】 本発明の第3の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図22】 本発明の第4の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図23】 本発明の第4の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図24】 累積加算による暫定フレームスタート位置の決定方法を説明する図である。
【図25】 本発明の第4の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図26】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が4つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図27】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が6つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図28】 本発明の第4の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
202 フレームエッジ検出部
203 フレーム位置検出部
204 プリアンブル検出部
205 フレームスタート検出部
502 マッチトフィルタ
703 マッチトフィルタ
1008 移動平均部
1606 ピーク位置検出部
1607 ピーク値検出部
1608 レベル判定部
2206 遅延累積加算部
Claims (6)
- データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
前記フレーム位置検出ステップの結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理ステップと、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
前記フレーム位置検出ステップの結果と前記平均処理ステップの結果と前記プリアンブル検出ステップの結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップとを有することを特徴とする受信フレームの同期方法。 - データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
前記フレーム位置検出ステップの結果に基づき、該結果のピーク位置を検出するピーク位置検出ステップと、
前記フレーム位置検出ステップの結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理ステップと、
前記平均処理ステップの結果について、前記ピーク位置検出ステップの結果に基づくタイミングで所定のしきい値と比較しピーク位置の判定を行なうピーク値判定ステップと、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
前記プリアンブル検出ステップの結果について、所定のしきい値と比較するレベル判定ステップと、
前記ピーク位置検出ステップの結果と前記ピーク値判定ステップの結果と前記レベル判定ステップの結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップとを有することを特徴とする受信フレームの同期方法。 - 前記フレーム位置検出ステップと前記ピーク位置検出ステップとの間に、
第1の入力と、自らの出力結果に基づく結果を第2の入力とし、該第1の入力と該第2の入力を加算したものを入力とする加算ステップであって、
前記第1の入力は前記フレーム位置検出ステップの結果、前記第2の入力は自らの出力結果を時間間隔Dの間遅延させた結果である、累積加算ステップをさらに有することを特徴とする、請求項2に記載の受信フレームの同期方法。 - データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信装置であって、
受信フレームの受信信号の立ち上がりエッジを検出するフレームエッジ検出手段と、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出手段と、
前記フレーム位置検出手段の結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理手段と、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出手段と、
前記フレーム位置検出手段の結果と前記平均処理手段の結果と前記プリアンブル検出手段の結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出手段とを有することを特徴とする受信装置。 - データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信装置であって、
受信フレームの受信信号の立ち上がりエッジを検出するフレームエッジ検出手段と、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出手段と、
該フレーム位置検出手段の結果に基づき、該結果のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
前記フレーム位置検出手段の結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理手段と、
前記平均処理手段の結果について、前記ピーク位置検出手段の結果に基づくタイミングで所定のしきい値と比較しピーク位置の判定を行なうピーク値判定手段と、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出手段と、
該プリアンブル検出手段の結果について、所定のしきい値と比較するレベル判定手段と、
前記ピーク位置検出手段の結果と前記ピーク値判定手段の結果と及び前記レベル判定手段の結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出手段とを有することを特徴とする受信装置。 - 前記フレームエッジ検出手段は、
受信信号の信号強度に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する受信信号レベル判定手段と、
受信信号の信号強度の推移について微分し、該微分値の強弱に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する微分値レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段の出力と前記微分値レベル判定手段の出力のうち、繰り返される該既知の信号が入力されたことを示す、少なくともどちらかの結果に基づいて、受信した信号の立ち上がりを判定するフレームエッジ判定手段と
からなることを特徴とする、請求項4または請求項5のいずれかに記載の受信装置。
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