JP4044110B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号処理技術に関し、特に無線信号の同期を判定する受信装置に関する。

無線通信システムにおいては、送信装置と受信装置とで用いている水晶等から発振される信号の不安定性により周波数オフセットが発生する。この発生した周波数オフセットの影響を低減するために、送信された信号に含まれる既知信号の位相の誤りを推定し、推定された位相の誤りだけ信号の位相をずらしていた。しかしながら、周波数オフセットがシンボルレートの±１／２Ｍ（Ｍは、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調における相数。）以上生じている場合には、正常な同期を確立せずに、正常な同期から±２π／Ｍ×シンボルレート／２πだけ周波数シフトした位置に同期状態が固定されてしまうといった、いわゆる擬似同期の状態に陥る場合がある。従来、この擬似同期の状態を脱却するために、誤り訂正を行なって、その結果で擬似同期か否かを判別していた。さらに、擬似同期と判別された場合は、擬似同期状態でなくなるまで、周波数シフトを繰り返していた。（たとえば、特許文献１参照）
特開平１１−３０８２８８号公報 （第１図）

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。すなわち、衛星通信システムのように、非常に受信電力の弱い信号を端末にて受信し、さらに、フェージング現象とドップラー現象の影響によって、搬送波再生ループにおける基準位相が不必要にシフトしてしまう状態、すなわち、位相スリップの状態に陥った場合、誤り訂正復号後の信頼度によって正確な判定を行なうには、時間が長くなるといった課題である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、擬似同期状態の脱却すること及び脱却に要する処理時間を低減できる受信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、一定の周期で既知信号が挿入された信号系列を入力する入力部と、入力部で入力された信号系列から搬送波を再生し、再生された搬送波にしたがって、信号系列を復調する復調部と、復調部で復調した信号系列に含まれる部分信号を周期と同じ周期で複数取得する部分信号取得部と、部分信号取得部で取得した部分信号間の相対的な位相差を計算することによって、既知信号が挿入された位置を推定する仮同期判定部と、復調部で復調した信号系列のうち、仮同期判定部で推定された位置に存在する部分信号と、当該部分信号に対応すべき既知信号との絶対的な位相差を積算することによって、復調部で再生された搬送波の周波数が正しいか否かを判定する擬似同期判定部と、を備える。

ここで、「信号系列を入力する入力部」とは、受信装置に入力された信号系列を伝達するための構成などを含み、たとえば、信号系列が記憶されたメモリなども含む。また、「既知信号」とは、予め定められた規則で配列された信号を含み、同一のシンボルにより構成されていてもよく、また、それぞれ異なるシンボルから構成されていてもよい。すなわち、受信側において既知な情報であればよい。また、「部分信号」とは、無線回線を通じて受信した信号系列のうち、既知信号に相当すべき部分を含む。いいかえると、部分信号は、受信時の既知信号をいう。また、「相対的な位相」とは、複数の位相間における位相差などを含み、たとえば、前後の既知信号の位相の差動を計算することによって得た差分などを含む。また、「絶対位相」とは、基準となる搬送波信号の位相に周波数オフセットが加味された位相などを含む。「再生された搬送波の周波数が正しいか否かを判定する」とは、正常に同期が捕捉できているか否かを判定すること、また、擬似同期状態か否かを判定することなどを含む。

この態様によると、相対的な位相差を用いて粗く同期を確立し、さらに、絶対的な位相差を用いて厳密な同期を確立させることによって、擬似同期状態の判定処理時間を低減できる。

仮同期判定部は、部分信号取得部で取得された複数の部分信号のうち、前後の部分信号の位相の差動をそれぞれ計算することによって、部分信号間の相対的な位相差を計算する差動計算部と、差動計算部によって計算されたそれぞれの位相差と、それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差との相関値を計算する相関計算部と、相関計算部で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より大きい場合に、部分信号を既知信号に対応する信号として取得するとともに、部分信号が存在する位置を既知信号が挿入された位置として判定する既知信号判定部と、を有してもよい。

ここで、「前後の部分信号」とは、信号系列のうち、前記周期と同じ長さだけ離れた位置に配置された２つの部分信号などを含む。また、「それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差」とは、部分信号の理想値である既知信号における前後の既知信号との位相差などを含む。「位相差と、それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差との相関値」とは、現実の位相差と理想の位相差との関連性を示す値などを含み、たとえば、現実の位相差と理想の位相差の差異などを含む。

この態様によると、部分信号間の位相の差動を計算することによって、位相スリップが生じた場合でも、正確に同期を捕捉することができる。

仮同期判定部は、相関計算部で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より小さい場合に、信号系列のうち複数の部分信号とは異なる部分信号を対象として、再度、差動計算部に差動を計算させてもよい。この態様によると、仮同期が確立されるまで所定の処理を繰り替えることによって、送信側において挿入された既知信号の位置を正確に捕捉することができる。

擬似同期判定部は、仮同期判定部において取得された複数の部分信号の位相差と、複数の部分信号のそれぞれに対応する既知信号の位相差をそれぞれ計測する第１計測部と、計測部で計測されたそれぞれの位相差の差異を計算し、その結果を合算する第２計測部と、第２計測部によって計測された合算値が正常同期に関する第１のしきい値より大きく、または、第１のしきい値より小さい第２のしきい値より位相差のほうが小さい場合、復調部で再生された搬送波の位相が正しいとして判定する一方、合算値が第１のしきい値より小さく、かつ、第２のしきい値より大きい場合、復調部で再生された搬送波の位相が誤っているとして判定する制御部と、を有してもよい。この態様によると、既知信号と部分信号の差異を計算することによって、擬似同期を短時間で正確に判定することができる。

擬似同期判定部において、復調部で再生された搬送波の位相が誤っているとして判定された場合、搬送波の周波数をシフトすることによって、搬送波の周波数を補正する周波数補正部とをさらに備えてもよい。ここで、「周波数を補正する」とは、搬送波の中心周波数をシフトすることなどを含む。この態様によると、位相を補正することによって、擬似同期状態を脱却することができる。

本発明の別の態様である受信方法は、一定の周期で既知信号が挿入された信号系列ら搬送波を再生し、再生された搬送波にしたがって、信号系列を復調するステップと、復調するステップで復調した信号系列に含まれる部分信号を周期と同じ周期で複数取得するステップと、取得するステップで取得した部分信号間の相対的な位相差を計算することによって、既知信号に対応すべき部分信号を取得するとともに、既知信号が挿入された位置を推定する仮同期判定ステップと、復調するステップで復調した信号系列のうち、仮同期判定部で推定された位置に存在する部分信号と、当該部分信号に対応すべき既知信号との絶対位相差を積算することによって、復調部で再生された搬送波の位相が正しいか否かを判定するステップと、を備える。この態様によると、相対的な位相差と絶対的な位相差の双方の指標をもちいることによって、擬似同期状態の判定処理時間を低減できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、擬似同期状態の脱却すること及び脱却に要する処理時間を低減できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、低ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）の無線信号を受信する端末装置に関する。一般的に、端末装置においては、Ｍ相ＰＳＫ方式で変調された信号を受信する際、周波数オフセットがシンボルレートの±１／２Ｍ以上生じている場合には、正常な同期を確保せずに、正常な同期から±２π／Ｍ×シンボルレート／２πだけ周波数シフトした位置に同期状態が固定されてしまうといった、いわゆる擬似同期の状態に陥る場合がある。さらに、フェージング現象とドップラー現象の影響によって搬送波再生ループにおける基準位相が不必要にシフトしてしまう位相スリップの状態に陥いる場合がある。このような場合、既知信号を同定して、正確同期を捕捉することが困難となる。

上述のような場合を想定し、本実施例に係る端末装置は、受信した無線信号の同期を捕捉するために、２段階に分けて同期処理を実行する。本発明に係る端末装置は、まず第１段階として、既知信号の相対的な位相差を用いて、位相スリップの影響を除去するとともに、無線信号系列における既知信号が挿入された位置を同定する。すなわち、既知信号のタイミング同期を捕捉する。つぎに、第２段階として、既知信号の絶対的な位相差を用いて、捕捉した同期が正常同期であるか擬似同期であるかを判定する。なお、本実施例においては、説明を簡易なものとするために、無線信号の変調方式をＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）と仮定して説明する。また、無線信号系列に含まれるすべての既知信号は同一のシンボルから構成されていると仮定する。詳細は後述する。

図１は、本発明の実施例にかかる端末装置２００の構成例を示す図である。端末装置２００は、アンテナ１と、ＲＦ部２と、直交検波部３と、信号処理部１００と、復号部６と、を含む。アンテナ１は、通信を実行している相手から送信された信号系列を受信する。ＲＦ部２は、アンテナ１で受信した信号系列に対し、フィルタなどを用いて、ＲＦ帯から中間周波数帯の信号に変換する処理を施す。直交検波部３は、ＲＦ部２で処理された信号系列に対し、中間周波数帯からベースバンド帯への周波数変換処理を施す。信号処理部１００は、詳細は後述するが、直交検波部３で処理された信号系列に対し、アナログ／デジタル変換、同期処理などを実行して、同期が捕捉された信号系列を復号部６に出力する。

復号部６は、信号処理部１００で同期が捕捉された信号系列のうち、既知信号を除く系列に対し、送信側にて実行された誤り訂正符号化処理に対応する復号処理が実行される。たとえば、送信側において、送信信号系列に対し、信号系列の順序を並び替えるインタリーブ処理が実行された場合、復号部６では、受信信号系列に対し、そのインタリーブ処理とは逆の並べ替え処理を実行するデインタリーブ処理が実行される。また、送信側において、信号系列に対し畳み込み符号化がなされた場合には、復号部６は、受信信号系列に対し、ビタビ復号を実行して、送信された信号を推定する。

図２は、図１の信号処理部１００の構成例を示す図である。信号処理部１００は、復調部２０と、部分信号取得部２２と、仮同期判定部２４と、擬似同期判定部２６と、周波数補正部２８と、バッファ４０とを含む。

ここで、信号処理部１００で処理する信号系列５０は、図３に示すような構成となっている。図３は、図２の信号処理部１００が受信する信号系列の構成例を示す図である。横軸は時間を表す。受信部１０は、図３に示す受信信号、すなわち、信号系列を受信する。この信号系列には、既知信号５２とデータ信号５４とが含まれている。既知信号５２は、周期Ｌごとにそれぞれ信号系列中に挿入されている。また、図３には、１つの既知信号５２は、複数のシンボルから構成されている場合を示したが、これにかぎらず、１つのシンボルから構成されていてもよい。なお、既知信号５２とデータ信号５４に含まれるシンボルの個数をＬとする。また、Ｌの整数倍で構成される信号系列をフレームと表現する。

また、信号処理部１００で受信する既知信号５２は、一般的に、伝送路において発生した連続誤り、もしくは、ＲＦ部２などにおいて発生した熱雑音により、送信された既知信号とは異なっている。したがって、以下においては、「既知信号５２」を「既知信号５２に相当する部分信号」、もしくは、単に、「部分信号」と表記して説明することとする。

図２に戻る。復調部２０は、信号系列５０から搬送波を再生し、再生された搬送波にしたがって、信号系列５０を復調する。具体的には、直交検波部３から入力された信号系列５０に対して、コスタスループなどを用いた同期検波を実行をして、搬送波を再生する。さらに、信号系列５０系列に対して、帯域制限処理、自動利得制御処理、直流オフセット補正、位相推定、などの処理を実行して、部分信号取得部２２に出力する。

ここで、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、搬送波を再生した後におけるＢＰＳＫ変調された信号系列のシンボル点配置（Ｓｙｍｂｏｌ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、図２の復調部２０から出力された信号系列の信号点配置の例を示す図である。図４（ａ）は、理想的な搬送波再生がされた場合の信号点配置を示す図である。図４（ｂ）は、周波数オフセットに起因した位相誤差θが残存した場合の信号点配置を示す図である。図４（ｃ）は、信号点ＡとＢが互いにπずれた場合の信号点配置を示す図である。いいかえると、周波数オフセットに起因した位相誤差θが±πの整数倍だけ再生した搬送波に残存していることを示している。

図４（ｂ）のような信号点配置になった場合であっても、復調部２０などを用いることによって、図４（ａ）の状態に訂正することができる。しかしながら、図４（ｃ）のような信号点配置になった場合、復調部２０自身では回復することができない。復号部６によって訂正する。なお、図４（ｃ）の状態を一般的に位相スリップ、または、サイクルスリップとよぶ。位相スリップは、基準位相が短時間の間に回転する現象であり、ＢＰＳＫ変調の場合は、１８０度の整数倍だけ回転する現象となる。すなわち、符号が反転を繰り返す状態となる。このような場合、誤り訂正復号を用いても正しく復号することができないため、後述の差動処理により救済する必要がある。

図２に戻る。部分信号取得部２２は、復調部２０で復調した信号系列５０に含まれる部分信号を周期と同じ周期で複数取得する。具体的には、１フレームにわたって信号系列を取得して、バッファ４０に書き込む。このとき、部分信号とともに、データ信号もバッファ４０に書き込まれる。部分信号取得部２２は、すべての信号系列をバッファ４０に書き込んだ後、書込が完了した旨を仮同期判定部２４に通知する。

ここで、部分信号取得部２２が信号系列を書き込むバッファ４０は、図５に示すよう構成をとる。図５は、図２のバッファ４０の構成例を示す図である。部分信号取得部２２は、バッファ４０に信号系列を書き込む際、バッファ４０の左上から右方向に書き込んでいく。また、部分信号取得部２２は、バッファ４０のある行の最後まで書き込んだ後、次の行に同じように書き込んでいく。また、復号部６は、後述する擬似同期判定部２６にて正常同期が獲得された旨の通知を受けた後に、バッファ４０から既知信号に対応する部分信号以外の信号系列を読み出す。復号部６は、バッファ４０から信号系列を読み出す際、バッファ４０の左上から下方向に読み出していく。また、部分信号取得部２２は、バッファ４０のある列を最後まで読み込んだ後、次の列を同じように読み込んでいく。このようにバッファ４０を用いることによって、効率的にデインタリーブ処理を実現することができる。

バッファ４０の１行のサイズを信号系列における既知信号の挿入周期と同じＬとすることによって、図５に示すように、既知信号５２を同一の列に位置させることができる。図５においては、フレーム同期がとれているものと仮定しているので、既知信号に相当する部分信号が列の先頭に現れている。フレーム同期がとれていないような場合、部分信号は、図５に示すように、先頭の列に存在することはないものの、同一の列に位置する点では変わらない。ここで、フレーム同期とは、仮同期判定部２４において部分信号の列の位置を判定することなどを含む。

なお、ここでは、説明を簡易なものとするために、図５のバッファ４０の構成例を二次元状に配置されているとして説明したが、実際のバッファ４０は、一次元的な構成でもよい。また、それぞれの行は、ポインタなどによりそれぞれ関連付けられていれば、物理的に離れているメモリに記憶されてもよい。

図２に戻る。仮同期判定部２４は、部分信号取得部２２で取得した部分信号間の相対的な位相差を計算することによって、既知信号に対応すべき部分信号を取得するとともに、既知信号が挿入された位置を推定し、その位置を同期位置として擬似同期判定部２６に通知する。具体的には、部分信号取得部２２によってバッファに書き込まれた信号系列のうち、部分信号がバッファ４０のどの列に存在するかを推定する。推定は、列ごとに前後の行との相対的な位相差を算出する。また、部分信号の理想値である既知信号の相対的な位相差を同様に算出する。さらに、両者の位相差の相関を部分信号ごとに求め合算する。さいごに、その合算した結果としきい値とを比較することで部分信号のタイミング同期が推定される。詳細は後述する。

擬似同期判定部２６は、仮同期判定部２４において判定した同期が擬似同期であるか正常同期であるかを判定する。判定は、バッファ４０内の信号系列５０のうち、仮同期判定部２４で推定された位置に存在する部分信号と、当該部分信号に対応すべき既知信号との絶対位相の差を積算することによって実行される。具体的には、バッファ４０内の行ごとに、部分信号の位相と既知信号の位相との差異を計算する。さらに、すべての行についての差異を合算し、その結果としきい値とを比較することで擬似同期であるか正常同期であるかを判定する。擬似同期であると判定された場合には、周波数補正部２８に対し、擬似同期である旨、および、補正すべき周波数オフセット量が通知される。一方、正常同期であると判定された場合には、その旨を復号部６に通知して、インタリーブ処理などの復号処理の実行を開始させる。

周波数補正部２８は、擬似同期判定部２６の通知にしたがって、搬送波の周波数を補正する。具体的には、補正する周波数の量に相当する周波数信号を発生し、復調部２０に出力する。復調部２０は、周波数補正部２８で生成された周波数信号を図示しないミキサなどの周波数変換部の一方に入力させることによって、搬送波の周波数を補正する。

バッファ４０は、部分信号取得部２２などによって書き込まれた信号系列を保持するメモリ空間である。また、バッファ４０は、仮同期判定部２４、擬似同期判定部２６によって部分信号の同期を判定する際に一時メモリとしても用いられる。バッファ４０は、書き込まれる対象ごとに、その書込にかかる開始アドレスが異なってもよい。また、バッファ４０は、単一のメモリから構成されていなくともよい。

図６は、図２の部分信号取得部２２の構成例を示す図である。部分信号取得部２２は、書込部６２と、信頼度取得部６４とを含む。書込部６２は、復調部２０で復調した信号系列をバッファ４０に書き込む。

信頼度取得部６４は、復調部２０で復調した信号系列に含まれる既知信号に相当する部分信号の信頼度をそれぞれ取得して、順次、バッファ４０に書き込む。ここで、信頼度とは、部分信号の確からしさを示す値を含み、たとえば、部分信号の軟判定値、部分信号と既知信号の相関を表す値などを含む。また、部分信号の位相の確からしさを示す値であってもよい。１つの部分信号が複数のシンボルから構成されている場合、部分信号に含まれる複数のシンボルの信頼度を合算することによって、部分信号の信頼度を取得してもよい。

図７は、図２の仮同期判定部２４の構成例を示す図である。仮同期判定部２４は、差動計算部３０と、相関計算部３２と、既知信号判定部３６とを含む。差動計算部３０は、部分信号取得部２２で取得された複数の部分信号のうち、前後の部分信号の位相の差動をそれぞれ計算することによって、部分信号間の相対的な位相差を計算する。位相θは、部分信号に含まれるシンボルのＩ成分とＱ成分を用いて、以下のように計算される。信号系列がＢＰＳＫで変調されており、また、雑音等が含まれていない場合、部分信号の位相θは、０もしくはπとなる。
θ ＝ ｔａｎ^−１（Ｑ／Ｉ） ・・・式（１）

ここで、「前後の部分信号の差動を計算する」とは、バッファ４０内におけるある部分信号の位相と、その部分信号の上の行、もしくは、下の行に存在する位相との差分を計算することなどをいう。

相関計算部３２は、差動計算部３０によって計算されたそれぞれの位相差と、それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差との相関値を計算する。「それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差」とは、それぞれの部分信号に対応する既知信号における、前後の既知信号との位相差などを含む。具体的には、バッファ４０におけるすべての行において、前後の行に存在する部分信号同士、または既知信号同士の位相差を計算する。さらに、計算されたすべての行における位相差を加算して相関値を求める。既知信号に対応する部分信号が全て同一のシンボル「０」で構成されている場合は、算出した位相θがそのまま相関値となる。具体例については後述する。

既知信号判定部３６は、相関計算部３２で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より大きい場合に、部分信号を既知信号に対応する信号として取得するとともに、部分信号が存在する位置を既知信号が挿入された位置として判定する。仮同期判定部２４は、相関計算部３２で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より小さい場合に、信号系列５０のうち複数の部分信号とは異なる部分信号を対象として、再度、差動計算部３０において差動を計算させる。ここで、「異なる部分信号」とは、バッファ４０内における他の列を含む。言い換えると、既知信号判定部３６によって判定された列が既知信号に対応すべき部分信号でなかった場合、他の列を対象として、その列が既知信号に対応すべき部分信号であるか否かを判定する。なお、既知信号に対応すべき部分信号が複数のシンボルから構成されている場合の「異なる部分信号」とは、すでに判定した部分信号の一部と、判定の対象となっていなかった信号とを含む。たとえば、１列目と２列目が部分信号ではないと判定された場合、次に判定の対象となる列は、２列目と３列目となる。このとき、はじめに判定を行なった２列目についての差動の結果を保持しておくことによって、２回目以降の処理を短縮できる。

図８は、図２の擬似同期判定部２６の構成例を示す図である。擬似同期判定部２６は、計測部３８と、制御部４２とを含む。計測部３８は、仮同期判定部２４において取得された複数の部分信号と、複数の部分信号のそれぞれに対応する既知信号との位相差をそれぞれ計測する。制御部４２は、計測部３８によって計測された結果、位相差が正常同期に関する第１のしきい値より大きく、または、第１のしきい値より小さい第２のしきい値より位相差のほうが小さい場合、復調部２０で再生された搬送波の位相が正しいとして判定する。一方、位相差が第１のしきい値より小さく、かつ、第２のしきい値より大きい場合、復調部２０で再生された搬送波の周波数が誤っている、すなわち、擬似同期として判定する。

一般的に、雑音等が存在しない場合、部分信号の位相は既知信号の位相と一致する。しかし、雑音等が発生する状況においては、部分信号と既知信号の位相は完全には一致しない。また、仮同期判定部２４において捕捉した同期が擬似同期である場合においては、両者の位相は顕著に相違する。したがって、両者の位相差を合算し、その結果が第１のしきい値と第２のしきい値の範囲内にある場合は、擬似同期であると判定することとしている。なお、第２のしきい値より大きい場合、符号反転処理によって解決できる。

たとえば、計測部で測定の対象となった部分信号の個数が８と仮定する。また、第１のしきい値を「３」、第２のしきい値を「６」と仮定する。このとき、８個の部分信号と、それぞれの部分信号に対応する既知信号との位相を比較した結果、２個異なっていたとする。この場合、第１のしきい値「３」より小さいので、正常同期と判定される。一方、５個異なっている場合、第１のしきい値「３」より大きく、第２のしきい値「６」より小さいため、擬似同期と判定される。また、９個異なっていた場合、第２のしきい値「６」より大きいので、すべての部分信号の符号を反転する処理がなされた上で正常同期とみなされる。

ここで、図９、図１０（ａ）〜（ｄ）を用いて、信号処理部１００の動作について説明する。図９は、図２の信号処理部１００の動作例を示すフローチャートである。まず、復調部２０は、直交検波部３から送られた信号系列に対し、搬送波再生処理などの復調処理を実行する（Ｓ１０）。つぎに、部分信号取得部２２は、信号系列をバッファ４０に書き込む（Ｓ１２）。つぎに、仮同期判定部２４は、バッファ４０内のある列について差動を計算する（Ｓ１４）。既知信号についても同様に差動を計算する。さらに、仮同期判定部２４は、計算した２つの差動の相関を計算する（Ｓ１６）。さらに、仮同期判定部２４は、差動を計算した列の個数だけ、相関結果を合算する（Ｓ１８）。さらに、仮同期判定部２４は、仮同期に関するしきい値と相関結果を比較して、差動を計算した列が既知信号に相当する部分信号であるか否か、すなわちフレーム同期を判定する（Ｓ２０）。

判定の結果、しきい値を超えていない場合（Ｓ２０のＮ）、仮同期判定部２４は、バッファ４０内の列をずらして（Ｓ２２）、再度、差動を計算する（Ｓ１４）処理を繰り返す。判定の結果、しきい値を超えている場合（Ｓ２０のＹ）、仮同期とみなせる。この場合、擬似同期判定部２６は、絶対位相差を算出する（Ｓ２４）。つぎに、擬似同期判定部２６は、絶対位相差の総和があるしきい値の範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２６）。範囲内にあると判定された場合、擬似同期と判定され（Ｓ２６のＮ）、擬似同期判定部２６は、周波数補正部２８に対し周波数補正を実行させる。範囲外にあると判定された場合は、正常同期と判定する（Ｓ２６のＹ）。なお、図９には図示してないが、正常同期が確立された後は、復号部６においてインタリーブ処理、ビタビ復号処理などの復号処理がなされる。

図１０（ａ）〜（ｄ）は、バッファ４０に記憶された部分信号の位相と差動結果の例を示す図である。ここで、部分信号は、ｘとｙの２シンボルより構成されていると仮定した。また、説明を簡易なものとするために、雑音等の成分がないものとして説明する。図１０（ａ）、（ｂ）においては、同一の行におけるｘとｙが同じシンボルにより構成されている既知信号を信号処理部１００が受信し、バッファ４０に格納した場合について示している。ここで、図１０（ａ）は正常同期の場合を示す図である。また、図１０（ｂ）は擬似同期の場合を示す図である。

まず、位相スリップの影響を除去するために、図１０（ａ）において、１行目から４行目までについてそれぞれ差動を計算する。ｘについて、１行目の「０」と２行目の「π」の差動を計算して、「１」となる。ここで、差動の計算は、一方の行の位相から他方の行の位相を減じた上で、πで割る。さらに、その結果の絶対値を計算することで求める。なお、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調されている場合は、π／２で割ればよい。

さらに、２行目の「π」と３行目の「π」の差動を計算すると、「０」となる。同様に３行目についても差動を計算する。その結果を順にならべると、｛１、０、１｝となる。ここで、部分信号に対応する既知信号を図１０（ａ）と同一であると仮定すると、既知信号における相対的な差動、すなわち相対的な位相差も｛１、０、１｝となる。双方の位相差は一致しているため、相関値は最大となる。なお、図１０（ａ）において、ｘとｙにおいて差動結果が同一となるのは、ｘとｙが等しいからである。

一方、図１０（ｂ）においても同様に差動を計算すると、ｘについて｛１、０、１｝、ｙについて｛１、０、１｝となる。そうすると、既知信号における差動結果と図１０（ｂ）における差動が等しくなっていることが分かる。したがってこの場合も相関値は最大となる。いいかえると、差動によっては、位相スリップの影響を受けないものの、擬似同期か否かが判定できない。

したがって、図１０（ａ）、図１０（ｂ）のそれぞれの部分信号と既知信号の絶対位相を用いて計算する。さらに、各図について得た８個の位相差を合算する。そうすると、図１０（ａ）に図示する部分信号については、既知信号と一致しているために、合算した結果は０となる。一方、図１０（ｂ）に図示する部分信号については、ｙの４つの位相｛π、０、０、π｝のそれぞれが、正常同期の場合の｛０、π、π、０｝とすべて異なっているため、合算した結果は４となる。ここで、第１のしきい値を３，第２のしきい値を６とした場合、図１０（ｂ）は、擬似同期であると判定される。このように、絶対的な位相差を用いることによって、擬似同期か否かを判定することができる。

図１０（ｃ）〜（ｄ）は、それぞれ異なったシンボルにより部分信号が構成されている、すなわち、同一の行におけるｘとｙが異なる場合を示している。ここで、図１０（ｃ）は正常同期の場合を示す図である。また、図１０（ｄ）を擬似同期の場合を示す図である。

まず、位相スリップの影響を除去するために、図１０（ｃ）において、１行目から４行目までについてそれぞれ差動を計算すると、ｘについて｛１、０、１｝、ｙについて｛０、１、０｝となる。ここで、部分信号に対応する既知信号を図１０（ｃ）と同一であると仮定すると、既知信号における相対的な差動、すなわち相対的な位相差もｘについて｛１、０、１｝、ｙについて｛０、１、０｝となる。

一方、図１０（ｄ）においても同様に差動を計算すると、ｘについて｛１、０、１｝、ｙについて｛０、１、０｝となる。そうすると、既知信号における差動結果と図１０（ｂ）における差動が等しくなっていることが分かる。いいかえると、差動によっては、位相スリップの影響を受けないものの、擬似同期か否かが判定できない。

したがって、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）のそれぞれの部分信号と既知信号の絶対位相を用いて計算する。さらに、各図について得た８個の位相差を合算する。そうすると、図１０（ｃ）に図示する部分信号については、既知信号と一致しているために、合算した結果は０となる。一方、図１０（ｄ）に図示する部分信号については、ｙの４つの位相｛π、π、０、０｝のそれぞれが、正常同期の場合の｛０、０、π、π｝とすべて異なっているため、合算した結果は４となる。ここで、第１のしきい値を３，第２のしきい値を６とした場合、図１０（ｄ）は、擬似同期であると判定される。このように、絶対的な位相差を用いることによって、擬似同期か否かを判定することができる。

本実施例によれば、擬似同期の判定に誤り訂正復号の結果を必要としないので、擬似同期状態の脱却に要する処理時間を低減できる。相対的な位相差と絶対的な位相差の双方の指標をもちいることによって、擬似同期状態の判定処理時間を低減できる。部分信号間の位相の差動を計算することによって、位相スリップが生じた場合でも、正確に同期を捕捉することができる。信号系列の中における、送信側において挿入された既知信号の位置を正確に捕捉することができる。既知信号と部分信号の差異を計算することによって、擬似同期を短時間で正確に判定することができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施例においては、一面のバッファ４０に信号系列を書き込むとして説明した。しかしながらこれにかぎらず、二面構成のバッファ４０を用いてもよい。また、差動処理において、バッファ４０に書き込まれた上下について実行するとして説明した。しかしながらこれにかぎらず、２つおき、３つおきの行との差動を実行してもよい。また、本実施例においては、送信された信号系列の変調方式は、ＢＰＳＫであるとして説明した。しかしながらこれにかぎらず、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどのＭ相ＰＳＫ（Ｍは２のべき乗）にかかる変調方式であってもよい。また、図１において、ＲＦ部２と直交検波部３は別個の回路として説明した。しかしながらこれにかぎらず、直交検波部３をＲＦ部２の内部に設け、ダイレクトコンバージョンを行なってもよい。このような構成をとった場合であっても、上述と同様の効果を得られることは言うまでもない。

本発明の実施例にかかる端末装置の構成例を示す図である。 図１の信号処理部の構成例を示す図である。 図２の信号処理部が受信する信号系列の構成例を示す図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、図２の復調部から出力された信号系列の信号点配置の例を示す図である。 図２のバッファの構成例を示す図である。 図２の部分信号取得部の構成例を示す図である。 図２の仮同期判定部の構成例を示す図である。 図２の擬似同期判定部の構成例を示す図である。 図２の信号処理部の動作例を示すフローチャートである。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、バッファに記憶された部分信号の位相と差動結果の例を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ、 ２ ＲＦ部、 ３ 直交検波部、 ６ 復号部、 ２０ 復調部、 ２２ 部分信号取得部、 ２４ 仮同期判定部、 ２６ 擬似同期判定部、 ２８ 周波数補正部、 ３０ 差動計算部、 ３２ 相関計算部、 ３６ 既知信号判定部、 ３８ 計測部、 ４０ バッファ、 ４２ 制御部、 ５０ 信号系列、 ５２ 既知信号、 ５４ データ信号、 ６２ 書込部、 ６４ 信頼度取得部、 １００ 信号処理部、 ２００ 端末装置。

Claims (5)

1. 一定の周期で既知信号が挿入された信号系列を入力する入力部と、
   前記入力部で入力された信号系列から搬送波を再生し、再生された搬送波にしたがって、前記信号系列を復調する復調部と、
   前記復調部で復調した信号系列に含まれる部分信号を前記周期と同じ周期で複数取得する部分信号取得部と、
   前記部分信号取得部で取得した部分信号間の相対的な位相差を計算することによって、前記既知信号が挿入された位置を推定する仮同期判定部と、
   前記復調部で復調した信号系列のうち、前記仮同期判定部で推定された位置に存在する部分信号と、当該部分信号に対応すべき既知信号との絶対的な位相差を積算することによって、前記復調部で再生された搬送波の周波数が正しいか否かを判定する擬似同期判定部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記仮同期判定部は、
   前記部分信号取得部で取得された複数の部分信号のうち、前後の部分信号の位相の差動をそれぞれ計算することによって、前記部分信号間の相対的な位相差を計算する差動計算部と、
   前記差動計算部によって計算されたそれぞれの位相差と、前記それぞれの位相差と対応すべき既知信号間の相対的な位相差との相関値を計算する相関計算部と、
   前記相関計算部で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より大きい場合に、前記部分信号を前記既知信号に対応する信号として取得するとともに、前記部分信号が存在する位置を前記既知信号が挿入された位置として判定する既知信号判定部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記仮同期判定部は、前記相関計算部で計算された相関値が仮同期に関するしきい値より小さい場合に、前記信号系列のうち前記複数の部分信号とは異なる部分信号を対象として、再度、差動計算部に差動を計算させることを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 前記擬似同期判定部は、
   前記仮同期判定部において取得された複数の部分信号の位相差と、前記複数の部分信号のそれぞれに対応する既知信号の位相差をそれぞれ計測する第１計測部と、
   前記計測部で計測されたそれぞれの位相差の差異を計算し、その結果を合算する第２計測部と、
   前記第２計測部によって計測された合算値が正常同期に関する第１のしきい値より大きく、または、前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値より前記位相差のほうが小さい場合、前記復調部で再生された搬送波の位相が正しいとして判定する一方、前記合算値が前記第１のしきい値より小さく、かつ、前記第２のしきい値より大きい場合、前記復調部で再生された搬送波の位相が誤っているとして判定する制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
5. 前記擬似同期判定部において、前記復調部で再生された搬送波の位相が誤っているとして判定された場合、前記搬送波の周波数をシフトすることによって、搬送波の周波数を補正する周波数補正部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。

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