JP4045198B2 - ユニークワードの判別方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ユニークワードの判別方法およびその装置に関し、たとえばインマルサット衛星により中継され、オフセットQPSK(OQPSK:Offset Quadrature Phase Shift Keying)変調された無線フレームを復調する復調装置に適用して好適なユニークワードの判別方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、通信機器において、ユニークワードは、同期確立の手段として多用されている。
【0003】
このユニークワードは、送信側と受信側とで同一に決められたデータパターンである。
【0004】
送信側でデータの先頭にユニークワードを付けて信号(フレームともいう。)として送ると、受信側では入力された信号(入力信号)と予め受信側に格納してあるリファレンスのユニークワードとの複素相関値を計算する。そして、この相関値のピークを検出することで、送信側との同期を短時間で確立し、キャリアを再生することで、信号に含まれる、たとえばPSKやQAM(Quadrature Amplitude Modulation)データを復調することができる。
【0005】
ところで、このユニークワードによる同期確立に際し、入力信号に周波数オフセットが存在している場合には、周波数オフセットにより相関出力が低下するため、そのままでは使用することができない。
【0006】
この問題を解決する技術が、ユニークワード検出器として公表されている(特許文献1参照)。このユニークワード検出器では、ユニークワードを含む入力信号を遅延検波し、周波数オフセットを除去した後、相関器によりリファレンスのユニークワードとの相関をとり、ピークを検出することで入力信号からユニークワードを検出している。
【0007】
なお、ユニークワードを検出した後にキャリアを再生する技術は、復調装置として公表されている(特許文献2参照)。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−167630号公報(図1、段落[0010]−[0012])
【特許文献2】
特許第3185716号公報(図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、たとえばインマルサット衛星を中継局として利用する通信機器において、所定の偶数のシンボル数からなる第1ユニークワードと、前半部分が前記第1ユニークワードと同符号であり後半部分が前記第1ユニークワードと逆符号とされている第2ユニークワードをそれぞれ別のユニークワードとして使用することが行われている。
【0010】
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2に係る従来技術を適用して、このような構成の第1および第2ユニークワードを判別するためには、相関器が2セット必要となり、コストが高くなるという問題が起こる。
【0011】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、1つの相関器により上記したような一定の関係にある一方のユニークワードと他方のユニークワードを検出し、その後にこれらを判別することを可能とするユニークワードの判別方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明のユニークワードの判別方法は、一方のユニークワードか、半分が前記一方のユニークワードと逆符号にされている他方のユニークワードか、が不明のユニークワードを判別するユニークワードの判別方法において、前記不明のユニークワードを前記一方または前記他方のユニークワードにより逆変調するステップと、逆変調された不明のユニークワードをFFT(Fast Fourier Transform)処理するステップと、FFT処理により検出されたスペクトルのピーク数から不明のユニークワードを判別するステップとを有することを特徴とする(請求項1記載の発明)。
【0013】
また、この発明のユニークワードの判別装置は、一方のユニークワードか、半分が前記一方のユニークワードと逆符号にされている他方のユニークワードか、が不明のユニークワードを判別するユニークワードの判別装置において、前記不明のユニークワードを前記一方または前記他方のユニークワードにより逆変調する逆変調器と、逆変調された不明のユニークワードをFFT処理するFFT処理器と、FFT処理により検出されたスペクトルのピーク数から不明のユニークワードを判別する判別器とを有することを特徴とする(請求項2記載の発明)。
【0014】
この発明のユニークワードの判別方法およびその装置によれば、不明のユニークワードをリファレンス信号である一方または他方のユニークワードで逆変調した後、FFT処理を行う。FFT処理によるスペクトル上に、不明のユニークワードと選択したリファレンス信号との関係により、1箇または2箇のピークが現れるので、不明のユニークワードを判別することができる。
【0015】
たとえば、逆変調する際のリファレンスとして使用したユニークワードが一方のユニークワードであって、不明のユニークワードが当該一方のユニークワードであったときに、不明のユニークワードは無変調化されるので、スペクトルが単一のピークとなる。その一方、不明のユニークワードが他方のユニークワードであったときに、その符号変化により無変調化信号が変調を受け、スペクトルには2箇のピークが現れる。この原理を利用して前記一方または前記他方のユニークワードの判別を行うことができる。
【0016】
なお、この発明のユニークワードの判別方法およびその装置で使用している一方のユニークワードは、この発明の実施形態で説明しているように、たとえば、インマルサット衛星を利用する通信における第1ユニークワードUW1あるいは第3ユニークワードUW3を含む概念であり、この発明の他方のユニークワードは、これら第1ユニークワードUW1に対応する第2ユニークワードUW2および第3ユニークワードUW3に対応する第4ユニークワードUW4を含む概念である。
【0017】
一方のユニークワードと他方のユニークワードは、符号数が同数であることが好ましい。また、一方のユニークワードに対し、他方のユニークワードの前半部または後半部が同符号であり、残りの半分が逆符号となっていることが好ましい。さらに、ユニークワードの符号数は、偶数であることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0019】
図1は、この実施形態のユニークワードの判別方法が適用されたユニークワード判別装置12を含むキャリア再生装置10の構成を示している。なお、このキャリア再生装置10は、たとえば、デジタル信号処理器、いわゆるDSPを用いて作成される。
【0020】
図1において、データ部の先頭に第1ユニークワード(一方のユニークワードとする。)UW1または第2ユニークワード(したがって、他方のユニークワードと考える。)UW2が挿入されたフレーム(不明のユニークワードが挿入されたフレーム)構成の入力信号Siが記憶手段であるバッファ14に格納される。
【0021】
この実施形態において、第1ユニークワードUW1は、42箇の偶数シンボル(符号)数のデータとされ、第2ユニークワードUW2は、21箇目のシンボルまで第1ユニークワードUW1と同符号となっており、22箇目のシンボルから42箇目のシンボルまで第1ユニークワードUW1と逆符号になっている42箇の偶数シンボル数の同じ長さのデータとされている。
【0022】
このような符号対は、遅延検波部16において、遅延検波をすると符号が反転した瞬間のシンボル以外は全て同じ符号となるので、1つの相関器18により両方のユニークワードUW(UW1とUW2)を検出することができ、計算量の多い相関器18の数が半分に減少し、コストを低減することができる。
【0023】
なお、この実施形態で説明する技術は、所定箇のシンボル数からなるユニークワードと、このユニークワードに対して半分の符号が逆符号となっているユニークワードとの符号対に限らず、原理上、一部分が逆符号となっているユニークワードの全てを判別する際に適用することができる。
【0024】
また、実際上、インマルサット衛星を中継器として使用する通信機器においては、上述した第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2の他、これらと同様な一定の関係を有する第3ユニークワードと第4ユニークワード、および独立の第5ユニークワードとから構成されているので、相関器18が3箇必要となるが、この実施形態では、発明の理解を容易化するために、第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2を例とし、1箇の相関器18のみで説明する。すなわち、同様の構成で、2箇の相関器18を用いることで、第3ユニークワードと第4ユニークワードを判別することができる。
【0025】
入力信号Siは、ここでは、ユニークワードが遅延検波できるフレーム構成のOQPSKのデジタル変調信号であるが、この発明は、ユニークワードが遅延検波できるフレーム構成を有する変調信号であれば、他のデジタル変調信号にも適用することができる。
【0026】
一方の遅延検波部16において、入力信号Siと1シンボル遅延した入力信号Siとを乗算して遅延検波後の復調信号を得、相関器18の一方の入力端子に送る。
【0027】
その一方、記憶手段である第1ユニークワードテーブル20から出力される第1ユニークワードUW1を遅延検波部22で同様に遅延検波し、遅延検波出力を相関器18の他方の入力端子に供給する。
【0028】
このとき、相関器18の出力に発生するピークをピーク検出部24により検出することで、逆変調を行うタイミングが抽出される。
【0029】
なお、周波数オフセットf0の信号を遅延検波部16において遅延検波すると、復調信号にはej・2π・fo・t0(t0は1シンボル分の時間)の位相回転が加わる。しかし、相関器18の中で複素相関出力の電力を計算することで、この位相回転は無視される。このため、遅延検波をすることで、実質的に周波数オフセットfoが除去されることとなる。
【0030】
次に、ユニークワード判別装置12の構成および動作について、図2の模式的な動作概念図をも参照して説明する。なお、この実施形態において、ユニークワード判別装置12は、第1ユニークワードテーブル20と、逆変調処理部26と、FFT処理部(FFT処理器)28と、ピーク数検出部30とから構成されている。
【0031】
まず、逆変調処理部26は、ピーク検出部24で得られた、逆変調を行うタイミングにより、第1ユニークワードテーブル20からリファレンス信号としての図2(c)に模式的に示す第1ユニークワードUW1を読み出すとともに、バッファ14から入力信号Siを読み出して、図2の(d)に示すように、逆変調処理を行う。
【0032】
この場合、入力信号Siに含まれる不明のユニークワードは、図2の(a)または図2の(b)に模式的に示す、第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2のいずれかである。
【0033】
これら第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2とは、時間軸上、中間の前半部(具体例としては21箇のシンボル)まで同符号で、中間から後の後半部(具体例としては21箇のシンボル)で符号が反転した逆符号となる関係を有している。
【0034】
このような関係、すなわち、第1ユニークワードUW1に対して第2ユニークワードUW2の半分が逆符号となっている一定の関係を有することで、第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2において、遅延検波後の信号が逆符号となる瞬間のシンボル以外は同一となり、相関器18で、遅延検波後の第1ユニークワードUW1を用いた場合と、遅延検波後の第2ユニークワードUW2を用いた場合において、ピーク検出部24で検出される逆変調を行うタイミングが同一タイミングとなる。したがって、相関器18で用いるリファレンスとしてのユニークワードUWは、第1ユニークワードUW1が格納された第1ユニークワードテーブル20に代替して第2ユニークワードUW2が格納された第2ユニークワードテーブル(不図示)を用いることもできる。
【0035】
逆変調処理部26により逆変調処理を行うと、それぞれ、無変調化された図2の(e)に示す第1ユニークワードUW1に対応する逆変調信号f(UW1)と、図2の(f)に示す第2ユニークワードUW2に対応する逆変調信号f(UW2)が得られる。
【0036】
ここで、図2の(e)に示す逆変調信号f(UW1)は、周波数オフセットfoの単一スペクトルの信号であり、図2の(f)に示す逆変調信号f(UW2)は、第2ユニークワードUW2の長さ(時間)を1周期とした周波数f1と周波数fo(周波数オフセット)の無変調波が掛け合わされた信号の周波数スペクトルは(fo−f1)・(fo+f1)となる。
【0037】
したがって、次に、図2の(g)に模式的に示すように、FFT処理部28によりFFTすることで、図2の(e)に示す第1ユニークワードUW1に対応する逆変調信号f(UW1)は、図2の(h)に示すスペクトルS(UW1)に変換され、図2の(f)に示す第2ユニークワードUW2に対応する逆変調信号f(UW2)は、図2の(i)に示すスペクトルS(UW2)に変換される。
【0038】
図2の(h)から分かるように、第1ユニークワードUW1に対応するスペクトルS(UW1)は、同一の符号の信号であることから周波数オフセットfoの周波数に1箇のピークを有するものとなる。
【0039】
また、図2の(i)から分かるように、第2ユニークワードUW2に対応するスペクトルS(UW2)は、第2ユニークワードUW2の長さ(第1ユニークワードUW1の長さと同じ)を1周期とした周波数f1と周波数foが掛け合わされた信号のスペクトル、つまり、fo−f1とfo+f1の2つのピークを有するものとなる。
【0040】
FFT処理部28の処理結果の周波数オフセットfoは、キャリア再生部32に供給され、スペクトルSは、ピーク数検出部30に供給される。なお、周波数オフセットfoは、ピークが1つであった場合には検出したピークの位置(周波数)からfoを求めることができるが、ピークが2つであった場合には、{(fo−f1)+(fo+f1)}/2の計算で周波数オフセットfoを求めることができる。
【0041】
ここで、ピーク数検出部30は、スペクトルS(UW)のピークの数から入力信号Siの不明であったユニークワードUWが、第1ユニークワードUW1か第2ユニークワードUW2かを判別する。ピーク数が1箇であれは、第1ユニークワードUW1であると判別でき、ピーク数が2箇であれば、第2ユニークワードUW2であると判別することができる。
【0042】
すなわち、ピーク数検出部30は、FFT処理により検出されたスペクトルSのピーク数から不明のユニークワードを判別する判別器として機能する。
【0043】
ユニークワードUWの判別過程について簡単に説明すれば、ユニークワードUWを判別する際、逆変調処理部26により、ユニークワードUWが挿入された入力信号Siを第1ユニークワードUW1により逆変調する。そして、逆変調信号f(UW)をFFT処理部28によりFFT処理する。さらに、ピーク数検出部30によりFFT処理後のスペクトルS(UW)のピーク数が1箇ならば第1ユニークワードUW1、2箇ならば第2ユニークワードUW2であると判別する。
【0044】
このようにして得られた判別結果が、第1ユニークワードUW1と第2ユニークワードUW2を格納するユニークワードテーブル34に供給されると、判明したユニークワードUW(UW1またはUW2)が逆変調処理部36の一方の入力端子に供給され、他方の入力端子に入力信号Siがバッファ14から読み出され供給されることで、逆変調処理部36の出力に、真の無変調化された入力信号Siが得られる。
【0045】
次に、キャリア再生部32では、真の無変調化された入力信号Siから周波数オフセットfoが除去されたキャリアが再生される。このキャリアはPSK(QAM)を復調するための複素空間での信号に対する基準位相を知るためのものであり、変調時に使用したキャリアと同一のキャリアとなる。
【0046】
このように上述した実施形態によれば、所定箇のシンボル数、たとえば42箇からなる第1ユニークワードUW1と、前半部分の21箇が第1ユニークワードUW1と同符号であり後半部分の21箇が第1ユニークワードUW1と逆符号とされた第2ユニークワードUW2とを判別する際に(もちろん、所定箇数のシンボル数からなる第1ユニークワードUW1と、前半部分が前記第1ユニークワードと逆符号であり後半部分が前記第1ユニークワードと同符号とされた第2ユニークワードとを判別する場合でも同様である)、逆変調処理部26により、不明のユニークワードUWが挿入された入力信号Siを第1ユニークワードUW1(上記の第1ユニークワードテーブル20に格納されているユニークワード)または第2ユニークワードUW2により逆変調する。次に、逆変調された不明のユニークワードを有する逆変調信号f(UW)をFFT処理部28によりFFT処理する。
【0047】
さらに、FFT処理により検出されたスペクトルS(UW)のピーク数からピーク数検出部30により不明のユニークワードUWを判別する。
【0048】
そして、ピーク数検出部30によりユニークワードUWを判別する際、第1ユニークワードUW1により逆変調したときのスペクトルS(UW)のピーク数が1箇である場合、第1ユニークワードUW1と判別し、2箇である場合、第2ユニークワードUW2であると判別する。
【0049】
その一方、第1ユニークワードテーブル20に代替して、第2ユニークワードUW2により逆変調したときのスペクトルS(UW)のピーク数が1箇である場合、第2ユニークワードUW2と判別し、2箇である場合、第1ユニークワードUW1であると判別する。
【0050】
このように判別することにより、周波数オフセットfoがあっても、ノイズの影響下であっても、高精度にユニークワードUWの判別を行うことができる。
【0051】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、相関器が1つであっても、一定の関係にある2つのユニークワードを判別することができるという効果が達成される。そして、周波数オフセットやノイズの影響下であっても、高精度にユニークワードの判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態が適用されたキャリア再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】ユニークワードの判別処理の動作説明に供される説明図である。
【符号の説明】
10…キャリア再生装置 12…ユニークワード判別装置
14…バッファ 16、22…遅延検波部
18…相関器 20…第1ユニークワードテーブル
24…ピーク検出部 26、36…逆変調処理部
28…FFT処理部(FFT処理器) 30…ピーク数検出部(判別器)
32…キャリア再生部 34…ユニークワードテーブル
Claims (2)
- 一方のユニークワードか、半分が前記一方のユニークワードと逆符号にされている他方のユニークワードか、が不明のユニークワードを判別するユニークワードの判別方法において、
前記不明のユニークワードを前記一方または前記他方のユニークワードにより逆変調するステップと、
逆変調された不明のユニークワードをFFT処理するステップと、
FFT処理により検出されたスペクトルのピーク数から不明のユニークワードを判別するステップと
を有することを特徴とするユニークワードの判別方法。 - 一方のユニークワードか、半分が前記一方のユニークワードと逆符号にされている他方のユニークワードか、が不明のユニークワードを判別するユニークワードの判別装置において、
前記不明のユニークワードを前記一方または前記他方のユニークワードにより逆変調する逆変調器と、
逆変調された不明のユニークワードをFFT処理するFFT処理器と、
FFT処理により検出されたスペクトルのピーク数から不明のユニークワードを判別する判別器と
を有することを特徴とするユニークワードの判別装置。
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