JP3921421B2 - 同期信号検出装置、同期信号検出方法、及び、プログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期信号の供給を検出するための装置、方法、及び、プログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル無線通信では、様々なデータをフレーム単位で送受信する。各フレームの所定位置には特定の信号配列パターンを有する同期信号(フレーム同期ワード)が挿入されている。
【0003】
受信機は、受信した信号(データ)の中から上記フレーム同期ワードを検出することにより同期を確立し、フレーム内のデータを取得する。
上記フレーム同期ワードの検出方法には、相関器を用いる方法がある。この場合、相関器は、受信したデータがフレーム同期ワードである場合に、出力がピークとなるように予め設定されている。
【0004】
相関器の出力レベルは、初めに、フレーム同期ワード以外のデータの供給を誤って検出するのを防止するために設定された閾値と比較される。そして、相関器の出力レベルが上記閾値を越えた場合に、相関器の出力レベルのピークを検出することによりフレーム同期ワードの供給を検出している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、相関器を用いる従来の方法では、フレーム同期ワードを検出できず、同期を確立できない場合がある。
【0006】
例えば、送信機における変調度が低いと、受信機に供給される信号のレベルが変動する。この場合、相関器の出力レベルが上記閾値よりも低くなって、フレーム同期ワードの供給を検出できなくなる場合がある。
【0007】
従って、本発明は、同期信号の供給を確実に検出するための同期信号検出装置、同期信号検出方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点にかかる同期信号検出装置は、
外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出装置であって、
前記外部信号のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段によってレベルが補正された前記外部信号が供給され、供給されたデータに応じたレベルを有し、供給されたデータが前記同期信号であるときにピークレベルを示す信号を出力するように設定された第1相関器と、
前記第1相関器の出力と所定の閾値とを比較し、比較結果に対応するレベルで且つ前記第1相関器に同期信号が供給されているときに所定レベルを示す第1信号を出力するような閾値が設定されている判別器と、を備える第1出力手段と、レベルが補正されていない前記外部信号が供給され、供給されたデータが同期信号である場合にピークレベルを示す第2信号を出力するように設定された第2相関器と、前記第1出力手段から出力される前記第1信号の信号レベル及び前記第2相関器が出力する前記第2信号のレベルに基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出手段と、から構成されることを特徴とする。
【0009】
前記第1出力手段は、前記外部信号に含まれるデータが前記同期信号である場合に所定の閾値よりも高いレベルを有する前記第1信号を出力し、前記同期検出手段は、前記第1信号のレベルが前記閾値を越えた場合に、前記第2信号を用いて前記同期信号の供給を検出してもよい。
【0010】
前記補正手段は、前記外部信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を特定する値特定手段と、前記値特定手段が特定した前記シンボル値に対応するレベルを有する信号を、レベルが補正された前記外部信号として出力する補正信号出力手段と、を備えてもよい。
【0011】
前記補正手段は、前記外部信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を特定する値特定手段と、前記値特定手段が特定した前記シンボル値を修正する値修正手段と、前記値修正手段が修正した前記シンボル値に対応するレベルを有する信号を、レベルが補正された前記外部信号として出力する補正信号出力手段と、を備えてもよい。
【0012】
本発明の第2の観点にかかる同期信号検出方法は、外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出方法であって、前記外部信号のレベルを補正する補正工程と、前記補正工程でレベルが補正された前記外部信号に含まれるデータと同期信号との相関に基づいて、供給されたデータが前記同期信号である場合に、ピークレベルの信号を出力する相関工程と、前記相関工程の出力信号のレベルが所定の閾値よりも高いレベルのときに所定レベルの第1信号を出力する第1出力工程と、レベルが補正されていない前記外部信号に含まれるデータと同期信号との相関に基づいたレベルの第2信号を出力する第2出力工程と、前記第1信号及び前記第2信号のレベル変化に基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出工程と、を備えることを特徴とする。
【0013】
本発明の第3の観点にかかるプログラムは、コンピュータを、外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出装置であって、前記外部信号のレベルを補正する補正手段と、前記補正手段によってレベルが補正された前記外部信号が供給され、供給されたデータと同期信号との相関度に応じたレベルの第1信号を出力する第1出力手段と、レベルが補正されていない前記外部信号が供給され、供給されたデータと前記同期信号との相関度に応じたレベルの第2信号を出力する第2出力手段と、前記第1信号のレベルと前記第2信号のレベルとに基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出手段と、から構成されることを特徴とする同期信号検出装置として機能させる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態にかかるフレーム同期ワード判定装置について図面を参照して説明する。
【0015】
本発明の実施の形態にかかるフレーム同期ワード判定装置は、図1に示すように、A/D変換器1と、IFフィルタ2と、検波器3と、I&Dフィルタ4と、FS検出器5と、データ取得器6と、デコーダ7と、D/A変換器8と、スピーカ9と、誤り訂正器10と、から構成され、受信機等に組み込まれて使用される。
【0016】
A/D変換器1は、外部から供給されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
IFフィルタ2は、バンドパスフィルタであり、A/D変換器1が変換したデジタル信号の内、処理に必要な帯域の信号を通過させ、処理に不要な帯域の信号を除去する。
【0017】
検波器3は、IFフィルタ2を通過した信号を復調し、I&Dフィルタ4に供給する。
I&Dフィルタ4は、積分放電フィルタであり、供給された信号に含まれる符号間干渉成分を除去する。
【0018】
FS検出器5は、I&Dフィルタ4から供給される信号に含まれる、特定の信号配列パターンを有するフレーム同期ワード(FS)の供給を検出する。そして、FS検出器5は、フレーム同期ワードが供給されたタイミング(シンボルタイミング)を表すタイミング信号をデータ取得器6に出力する。なお、FS検出器5の詳しい構成については後述する。
【0019】
データ取得器6は、FS検出器5から供給されるタイミング信号が表すタイミングに従って、フレーム内のデータ(具体的にはシンボルデータ)を順次取得する。そして、データ取得器6は、取得したデータの内、音声を表すボコーダデータをデコーダ7に出力し、ボコーダデータ以外のデータを誤り訂正器10に出力する。
【0020】
デコーダ7は、データ取得器6から供給されるボコーダデータをデコードし、D/A変換器8に供給する。
D/A変換器8は、デコーダ7から供給されるデータをアナログデータに変換し、スピーカ9に供給する。
【0021】
スピーカ9は、D/A変換器8から供給されるデータに従って、音声を出力する。
誤り訂正器10は、データ取得器6から供給されるデータに所定の誤り訂正処理を施し、図示しない外部機器に出力する。
【0022】
次に、FS検出器5の詳しい構成について説明する。
FS検出器5は、図2に示すように、シンボル判定器11と、第1相関器12と、判別器13と、第2相関器14と、ピーク検出器15と、AND回路16と、から構成される。
【0023】
I&Dフィルタ4からFS検出器5に供給される信号のレベルは、送信機における変調度の低下やノイズ等によって変動する場合がある。
シンボル判定器11は、I&Dフィルタ4から供給される信号のレベルを補正し、理論的なレベルと実質的に同一の理想的なレベルに変換する。
【0024】
具体的には、シンボル判定器11は、コンパレータ等から構成され、I&Dフィルタ4からの信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を判定する。例えば4値のシンボルデータが供給される場合、シンボル判定器11は、供給されたシンボルデータのシンボル値が±1,±3の何れであるかを判定する。そして、シンボル判定器11は、例えば図3に示すように、判定したシンボル値に対応するレベルを有する階段信号を第1相関器12に出力する。
【0025】
第1相関器12は、FIR(Finit Impulse Response)フィルタから構成され、シンボル判定器11から供給される信号に含まれるデータに応じたレベルの信号を判別器13に出力する。FIRフィルタの係数は、フレーム同期ワードが供給された場合に第1相関器12の出力がピークとなるように予め設定されている。これにより、第1相関器12の出力レベルは、フレーム同期ワードが供給された場合にピークとなる。
【0026】
しかし、第1相関器12に入力される信号は階段信号であるので、図4に示すように、第1相関器12の出力も階段的(デジタル的)となる。このため、フレーム同期ワードが供給されたタイミングを正確に求めることができない場合がある。
【0027】
一方、第1相関器12に入力される信号のレベルは、上記したように、シンボル判定器11によって理想的なレベルに変換されている。これにより、第1相関器12の出力レベルは、送信機における変調度の低下やノイズ等の影響を受けず安定する。
【0028】
判別器13は、第1相関器12から供給される信号を用いて、フレーム同期ワードが供給されたか否かを判別する。具体的には、判別器13は、コンパレータ等から構成され、供給された信号がフレーム同期ワードであるか否かを判別するための基準となる閾値が予め設定されている。
【0029】
判別器13は、第1相関器12の出力レベルが予め設定された閾値より大きいか否かを判別する。そして、判別器13は、出力レベルが閾値より大きくないと判別した場合、フレーム同期ワードは供給されていないと判別する。一方、出力レベルが閾値より大きいと判別した場合、判別器13は、フレーム同期ワードが供給されたと判別し、フレーム同期ワードが供給されたことを示す被供給信号をAND回路16に出力する。
【0030】
例えば、判別器13は、出力レベルが閾値より大きくないと判別した場合にローレベルの信号を出力し、出力レベルが閾値より大きいと判別した場合にハイレベルの信号を被供給信号として出力する。
【0031】
第2相関器14は、FIR(Finit Impulse Response)フィルタから構成され、I&Dフィルタ4から供給される信号に含まれるデータに応じたレベルの信号をピーク検出器15に出力する。FIRフィルタの係数は、フレーム同期ワードが供給された場合に第2相関器14の出力がピークとなるように予め設定されている。これにより、第2相関器14の出力レベルは、フレーム同期ワードが供給された場合にピークとなる。
【0032】
上記したように、I&Dフィルタ4からFS検出器5に供給される信号のレベルは、送信機における変調度の低下やノイズ等によって変動する場合がある。第2相関器14に入力される信号のレベルが変動すると、第2相関器14の出力レベルが低下する場合がある。
【0033】
しかし、第2相関器14に入力される信号はシンボル判定器11を介していないので、図4に示すように、第2相関器14の出力はアナログ的である。言い換えると、第2相関器14の出力レベルのピークは、フレーム同期ワードが供給されたタイミングを正確に表している。
【0034】
ピーク検出器15は、微分回路等を備え、第2相関器14の出力レベルのピークを検出する。出力レベルがピークとなるタイミングが、I&Dフィルタ4からフレーム同期ワードが供給されたタイミングである。ピーク検出器15は、ピークの検出タイミング、即ち、フレーム同期ワードが供給されたタイミングで、出力レベルのピークを検出したことを示す検出信号をAND回路16に出力する。
【0035】
例えば、ピーク検出器15は、出力レベルのピークを検出しない場合にローレベルの信号を出力し、出力レベルのピークを検出した場合にハイレベルの信号を検出信号として出力する。
【0036】
AND回路16は、判別器13からの被供給信号とピーク検出器15からの検出信号との論理積を取り、その結果をフレーム同期ワードの供給タイミングを表すタイミング信号としてデータ取得器6に出力する。
【0037】
例えば、AND回路16は、判別器13とピーク検出器15の両方からハイレベルの信号を供給された場合にハイレベルの信号を出力し、それ以外の場合はローレベルの信号を出力する。
【0038】
次に、本発明の実施の形態にかかるフレーム同期ワード判定装置の動作について説明する。
【0039】
フレーム同期ワード判定装置に電源が投入されると、外部から供給された信号は、A/D変換器1、IFフィルタ2、検波器3、及び、I&Dフィルタ4を介してFS検出器5のシンボル判定器11及び第2相関器14に供給される。
これにより、図5に示す供給判別処理、及び、図6に示すピーク検出処理が開始される。
【0040】
供給判別処理において、初めに、シンボル判定器11は、I&Dフィルタ4から供給される信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を特定する(ステップS101)。
【0041】
そして、シンボル判定器11は、特定したシンボル値に対応するレベルの階段信号を第1相関器12に出力する(ステップS102)。
第1相関器12は、電源の供給により状態がリセットされ、シンボル判定器11から供給される階段信号に含まれるデータに応じたレベルの信号を判別器13に出力する(ステップS103)。
【0042】
判別器13は、第1相関器12から供給される信号のレベルAと予め設定された閾値αとの差(A−α)を求める(ステップS104)。
そして、判別器13は、求めた差(A−α)がマイナスであるか否か、即ち、出力レベルAが閾値αより大きいか否かを判別する(ステップS105)。
【0043】
差がマイナスであると判別した場合(ステップS105;YES)、判別器13は、フレーム同期ワードが供給されていないと判別し、ローレベルの信号をAND回路16に出力し(ステップS106)、ステップS101にリターンする。
【0044】
一方、差がマイナスでないと判別した場合(ステップS105;NO)、判別器13は、フレーム同期ワードが供給されたと判別し、ハイレベルの信号を被供給信号としてAND回路16に出力し(ステップS107)、ステップS101にリターンする。
【0045】
ピーク検出処理においては、初めに、第2相関器14が、電源の供給により状態をリセットされ、I&Dフィルタ4から供給される信号に含まれるデータに応じたレベルの信号をピーク検出器15に出力する(ステップS201)。
【0046】
ピーク検出器15は、第2相関器14から供給される信号が有するレベルのピークを検出できない場合、ローレベルの信号をAND回路16に出力し(ステップS202)、ステップS201にリターンする。
【0047】
一方、ピーク検出器15は、第2相関器14から供給される信号が有するレベルのピークを検出した場合、ピークの検出タイミングで、ハイレベルの信号を検出信号としてAND回路16に出力し(ステップS203)、ステップS201にリターンする。
【0048】
AND回路16は、上記供給判別処理で判別器13から供給される被供給信号と上記ピーク検出処理でピーク検出器15から供給される検出信号との論理積を取り、その結果をフレーム同期ワードの供給タイミングを表すタイミング信号としてデータ取得器6に出力する。
【0049】
データ取得器6は、FS検出器5のAND回路16から供給されるタイミング信号が表すタイミングに従って、FS検出器5を介して供給される外部信号に含まれるデータ(シンボルデータ)を取得する。
【0050】
そして、データ取得器6は、取得したデータの内、音声を表すボコーダデータをデコーダ7に出力する。ボコーダデータは、デコーダ7によりデコードされ、D/A変換器8によってアナログデータに変換された後、スピーカ9を介して音声として出力される。
【0051】
また、データ取得器6は、取得したデータの内、ボコーダデータ以外のデータを誤り訂正器10に出力する。ボコーダデータ以外のデータは、誤り訂正器10によって所定の誤り訂正処理を施された後、図示せぬ外部機器に供給される。
【0052】
以上のように、フレーム同期ワードが供給されたか否かの判別とフレーム同期ワードが供給されたタイミングの検出とをそれぞれに適した別々の方法で行うので、外部から供給される信号のレベル変動などに関わらずフレーム同期ワードが供給されたことを正確なタイミングで確実に検出することができる。
【0053】
なお、シンボル判定器11が判定するシンボル値は、供給されるシンボルデータが理論的にとる値より大きくてもよい。具体的には、例えば4値のシンボルデータが供給される場合に、シンボル判定器11は6値(±1,±3,±5)の判定を行ってもよい。
【0054】
例えばQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)等の変調方式で変調された信号は、ノイズ等の影響によって位相が変化し、シンボルデータのシンボル値が変化する場合がある。例えば、位相が−3π/4から+5π/4に、又は、+3π/4から−5π/4に変化する場合がある。
【0055】
この場合、シンボル判定器11が4値の判定だけを行うと、シンボル値を正しく判定できず、第1相関器12の出力レベルが低下して、フレーム同期ワードの供給を判別できなくなる場合がある。
【0056】
従って、上記の場合、シンボル判定器11は、6値の判定を行い、シンボルデータのシンボル値を6値から4値に変換してもよい。例えば、シンボル値が+5であると判定した場合には、シンボル値を−3に変換し、シンボル値(−3)に対応するレベルの階段信号を出力してもよい。また、シンボル値が−5であると判定した場合には、シンボル値を+3に変換し、シンボル値(+3)に対応するレベルの階段信号を出力してもよい。
【0057】
以上のようなシンボル値の判定及び修正を行えば、図7に示すように、ノイズ等によってシンボル値(位相)が変化しても、正しいシンボル値に対応するレベルの階段信号が出力される。これにより、フレーム同期ワードの供給を確実に検出することができる。
【0058】
また、上記実施の形態で示したIFフィルタ2、検波器3、I&Dフィルタ4、FS検出器5、データ取得器6、デコーダ7、及び、誤り訂正器10は、複数の論理回路等から構成される専用のハードウェアだけでなく、マイクロプロセッサやDSP(Digital Signal Processor)等により実現することができる。
【0059】
また、本発明の装置は、専用の装置を用いる必要はなく、通常のコンピュータにより実現することができる。例えば、コンピュータに上記した各処理を実行させるためのプログラム及びデータを記録媒体(FD、CD−ROM、DVD、及び、半導体メモリ等)に記録して配布し、これをインストールしてOS上で実行することにより、この発明の装置を実現できる。また、上記プログラム及びデータは、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、コンピュータに、例えば搬送波に重畳してダウンロード等するものとしてもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、同期信号の供給を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかるフレーム同期ワード判定装置の構成図である。
【図2】図1のフレーム同期ワード判定装置を構成するFS検出器の構成図である。
【図3】図2のFS検出器を構成するシンボル判定器が出力する信号を示す図である。
【図4】図2のFS検出器を構成する第1相関器及び第2相関器が出力する信号を示す図である。
【図5】図1のフレーム同期ワード判定装置を構成するFS検出器が行う供給判別処理を示すフローチャートである。
【図6】図1のフレーム同期ワード判定装置を構成するFS検出器が行うピーク検出処理を示すフローチャートである。
【図7】信号の位相が変化した場合にシンボル判定器が出力する信号を示す図である。
【符号の説明】
1 A/D変換器
2 IFフィルタ
3 検波器
4 I&Dフィルタ
5 FS検出器
6 データ取得器
7 デコーダ
8 D/A変換器
9 スピーカ
10 誤り訂正器
11 シンボル判定器
12 第1相関器
13 判別器
14 第2相関器
15 ピーク検出器
16 AND回路
Claims (6)
- 外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出装置であって、
前記外部信号のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段によってレベルが補正された前記外部信号が供給され、供給されたデータに応じたレベルを有し、供給されたデータが前記同期信号であるときにピークレベルを示す信号を出力するように設定された第1相関器と、前記第1相関器の出力と所定の閾値とを比較し、比較結果に対応するレベルで且つ前記第1相関器に同期信号が供給されているときに所定レベルを示す第1信号を出力するような閾値が設定されている判別器と、を備える第1出力手段と、
レベルが補正されていない前記外部信号が供給され、供給されたデータが同期信号である場合にピークレベルを示す第2信号を出力するように設定された第2相関器と、
前記第1出力手段から出力される前記第1信号の信号レベル及び前記第2相関器が出力する前記第2信号のレベルに基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出手段と、
から構成されることを特徴とする同期信号検出装置。 - 前記第1出力手段は、前記外部信号に含まれるデータが前記同期信号である場合に所定の閾値よりも高いレベルを有する前記第1信号を出力し、
前記同期検出手段は、前記第1信号のレベルが前記閾値を越えた場合に、前記第2信号を用いて前記同期信号の供給を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の同期信号検出装置。 - 前記補正手段は、
前記外部信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を特定する値特定手段と、
前記値特定手段が特定した前記シンボル値に対応するレベルを有する信号を、レベルが補正された前記外部信号として出力する補正信号出力手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の同期信号検出装置。 - 前記補正手段は、
前記外部信号に含まれるシンボルデータのシンボル値を特定する値特定手段と、
前記値特定手段が特定した前記シンボル値を修正する値修正手段と、
前記値修正手段が修正した前記シンボル値に対応するレベルを有する信号を、レベルが補正された前記外部信号として出力する補正信号出力手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の同期信号検出装置。 - 外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出方法であって、
前記外部信号のレベルを補正する補正工程と、
前記補正工程でレベルが補正された前記外部信号に含まれるデータと同期信号との相関に基づいて、供給されたデータが前記同期信号である場合に、ピークレベルの信号を出力する相関工程と、前記相関工程の出力信号のレベルが所定の閾値よりも高いレベルのときに所定レベルの第1信号を出力する第1出力工程と、
レベルが補正されていない前記外部信号に含まれるデータと同期信号との相関に基づいたレベルの第2信号を出力する第2出力工程と、
前記第1信号及び前記第2信号のレベル変化に基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出工程と、
を備えることを特徴とする同期信号検出方法。 - コンピュータを、
外部から供給される外部信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出装置であって、
前記外部信号のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段によってレベルが補正された前記外部信号が供給され、供給されたデータと同期信号との相関度に応じたレベルの第1信号を出力する第1出力手段と、
レベルが補正されていない前記外部信号が供給され、供給されたデータと前記同期信号との相関度に応じたレベルの第2信号を出力する第2出力手段と、
前記第1信号のレベルと前記第2信号のレベルとに基づいて、前記同期信号の供給を検出する同期検出手段と、
から構成されることを特徴とする同期信号検出装置として機能させるためのプログラム。
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