JP4197137B2

JP4197137B2 - 復調装置

Info

Publication number: JP4197137B2
Application number: JP2003141338A
Authority: JP
Inventors: 大祐奥野; 健秋山; 純柴田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004349757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、復調装置に関し、詳しくは、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）通信等のように受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロットを確立して受信信号の復調を行う復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話による通話を行う携帯電話サービスが増大されるにつれて周波数のより有効な利用が課題となっており、このための技術としてＴＤＭＡ通信システムがある。
【０００３】
このＴＤＭＡ通信システムは、１フレームが複数のタイムスロットに分割されており、加入者は、基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて無線信号を受信し、無線信号を送信することで、１つのチャネルを複数の加入者で共有するようになっている。
【０００４】
また、タイムスロットの先頭には、図４（ａ）に示すように、スロット識別用のユニークワード（以下、単にＵＷという）と呼ばれるフレーム同期信号が割り振られており、このＵＷは、自己相関特性および相互相関特性を有するように予め任意のパターンが設定されている。
【０００５】
すなわち、同一または類似するパターンでは大きな相関値が得られ、異なるパターンでは相関値が小さいように設定されている。したがって、それぞれの携帯電話は、基地局から割り当てられたタイムスロットのＵＷパターンと受信信号の相関性を取ることにより、図４（ｂ）に示すように、相関値のピーク位置Ｐが高い、すなわち、相関値が大きい箇所をＵＷと認識しこのＵＷに基づいてフレーム同期を行い、受信信号の復調を行うことができる。
【０００６】
従来のこの種の復調装置としては、例えば、図７に示すようなものがある。図７において、復調装置１は、基地局から送信される送信波がアンテナで受信された後、Ａ／Ｄ変換された受信信号が入力される同期手段２を備えている。この同期手段２は、予め設定されたＵＷパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段３と、相関値算出手段３によって算出された相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段４と、スロット単位で相関値を蓄積した段階で相関値のピーク位置を検出する相関値ピーク検出手段５と、予め設定された閾値Ａとピーク位置の相関値を比較し、ピーク位置が閾値Ａ以上であれば、ＵＷと判定する閾値Ａとの比較手段６とを備えている。
【０００７】
また、復調装置１は、閾値Ａとの比較手段６によってピーク位置が閾値Ａ未満と判定されたときに、受信信号のＵＷの再検出を行うために相関値蓄積手段４を初期化する処理を行う再同期手段７と、閾値Ａとの比較手段６によってピーク位置が閾値Ａ以上と判定されたときに、ＵＷの検出タイミングで波形生成手段や検波手段８に通知するタイミング処理手段９と、タイミング処理手段９で通知されたタイミングで遅延検波器や遅延検波器等により受信信号の検波を行う検波手段８とを備えており、検波手段８によって復調された受信信号が図示しない復号化手段によって復号化されるようになっている（以下、この技術を一般技術という）。
【０００８】
また、その他に、ＵＷの位置を検知してフレーム同期を行うようにしたものとしては、特許文献１に示すフレーム同期装置がある。この特許文献１に示すものは、複数の通信レートを有するＴＤＭＡ通信システムに用いられる受信機のフレーム同期装置において、第１のモードと第２のモードとを有し、第１のモードにおいては、所定の期間、受信機に割り当てられたタイムスロットのＵＷと受信信号中に含まれるＵＷとの間で第１の相関を取った後、第１の相関が第１の閾値を超えた位置を記録し、次いで、第１の閾値を超えた位置に関して、所定時間後に探索窓を設定する。
【０００９】
一方、第２のモードにおいては、前記探索窓の区間内で、新規に割り当てられたタイムスロットのＵＷと受信信号中に含まれるＵＷとの間で第２の相関を取った後、第２の相関が第２の閾値を超えたか否かを判定し、次いで、第２の相関が第２の閾値を超えている場合にフレーム同期が確立したものと判定するようになっている。このようにして、フレーム同期の誤検出が発生するのを防止することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２９８４９３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般技術の復調装置にあっては、フェージング変動等によりレベルが不安定な波を受信したり、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合に、相関値を正確に算出することができないことがある。
【００１２】
例えば、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合には、図５（ｃ）に示すように、閾値Ａ以上の相関値が連続して検知されるため、誤ってＵＷを検知したものと判断してしまう。このようにＵＷを誤って判断すると、例えば、携帯電話の消費電力が増大してしまうという不具合が発生してしまう。
【００１３】
具体的には、例えば、携帯電話は、図７に示す復調装置１を常にＯＮの状態にして信号を受信し、受信信号からＵＷの検知したときに、スピーカ、アンプ、液晶表示画面、ＣＰＵ等のシステム全体を駆動し、ＵＷの検出タイミングで受信信号を復号化して通話やメール受信等を行うようになっている。
【００１４】
このため、図５（ｃ）のように閾値Ａ以上の相関値が連続して検知され、誤ってＵＷを検知したものと判断してしまうと、その都度、携帯電話のシステム全体を駆動可能にする待機状態（通電状態）になってしまい、これが繰り返されると携帯電話の電力消費が多くなってしまう。
【００１５】
一方、特許文献１に示すものは、第１の閾値を超えた位置に関して所定時間後に探索窓を設定し、この探索窓の区間内でタイムスロットのＵＷと受信信号中に含まれるＵＷとの間で第２の相関を取って第２の相関が第２の閾値を超えたか否かを判定することで、ＵＷをより確実に検知するようにしているが、このようにした場合でも、フェージング変動等によりレベルが不安定な波を受信したり、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合に、閾値Ａ以上の波が連続して検知されてしまうため、ＵＷを誤って検知してしまった。したがって、ＵＷのピーク位置を閾値Ａ（特許文献１では第１の閾値と第２の閾値）と比較した場合には、ＵＷを誤検知してしまう。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値に基づいてＵＷの位置を正確に検知することができる復調装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の復調装置は、受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロット同期を確立して受信信号の復調を行う復調装置であって、前記タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段と、前記相関値算出手段で算出した相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段と、前記スロット単位の相関値の蓄積が終了したときに、前記相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、前記ピーク位置の値を予め設定された第１の閾値と比較し、前記ピーク位置の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記ピーク位置をユニークワードとして判定するユニークワード判定手段と、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値が設定され、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数を算出する相関値数算出手段と、前記相関値数算出手段で算出した前記第２の閾値よりも大きい相関値の数を予め設定された第３の閾値と比較し、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数が前記第３の閾値よりも少ない場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードとしてタイムスロット同期を確立する一方、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数が前記第３の閾値よりも多い場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せずに、前記算出手段によって再度前記ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する判定手段と、前記タイムスロット同期が確立された受信信号の検波を行う検波手段とを備えたものから構成される。
【００１８】
このような構成により、ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出したときに、正常でない相関値の数が第３の閾値以上あるときに、ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せず、正常でない相関値の数が第３の閾値未満であるときに、ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定するので、ＵＷの位置を正確に検知することができる。
【００１９】
また、本発明の移動携帯端末は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、ＵＷの位置を正確に検知することができるので、ＵＷを含んだ音声データや画像データを受信したときに、移動携帯端末のシステム全体を音声データや画像データを受信可能な待機状態（通電状態）にすることができ、移動携帯端末の消費電力が増大するのを防止することができる。
【００２０】
また、本発明の通信基地局は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、ＵＷの位置を正確に検知することができるので、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。
【００２１】
また、本発明の中継局は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図６は本発明に係る復調装置の一実施の形態を示す図である。
【００２３】
まず、構成を説明する。図１において、通信システムは通信基地局１１、中継局１２、携帯電話等の移動携帯端末１３を含んで構成されており、この通信基地局１１、中継局１２および移動携帯端末１３には図２に示す復号・符号化装置２１が設けられている。なお、図２に示す復号・符号化装置２１は携帯通信端末１３に設けられたものを示している。
【００２４】
復号・符号化装置２１は、通信基地局１１から直接、または通信基地局１１から中継局１２を介して送信される送信波をアンテナ２２を通して受信する無線受信手段２３と、無線受信手段２３で受信した信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段２３と、デジタル信号に変換された信号に対してタイムスロット同期を獲得して保持しながら復調信号を生成する復調装置２５と、復調装置２５によって復調された信号を復号化する復号化手段２６とを備え、携帯端末制御部３１に復号化された受信信号を送信するようになっている。
【００２５】
携帯端末制御部３１はスピーカ、アンプ、液晶表示画面、ＣＰＵの移動携帯端末１３のシステム全体を構成するものであり、復号化手段２６によって復号化された受信信号のＵＷの検出タイミングで音声データ（通話等）や画像データ（メール等）の再生を行う。
【００２６】
また、復号・符号化装置２１は、携帯端末制御部３１から送信される音声データや画像データを符号化する符号化手段２７と、符号化手段２７によって符号化された送信信号を復調装置２５から取得したタイムスロット同期で送信波形を生成する波形生成手段２８と、波形生成手段２８によって生成された送信波形をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段２９と、Ｄ／Ａ変換手段２９によってＤ／Ａ変換されたアナログ信号をパワーアンプ等によって規定値まで増幅してアンテナ２２から送信する無線送信手段３０とから構成されている。
【００２７】
図３は復調装置２５を示す図であり、復調装置２５は同期手段４１、誤同期判定手段４７および検波手段５１から構成されている。
同期手段４１は相関値算出手段４２と、相関値蓄積手段４３と、相関値ピーク検出手段（ピーク位置検出手段）４４と、閾値Ａとの比較手段４５とを備えている。
【００２８】
相関値算出手段４２は予め設定されたＵＷパターンとＡ／Ｄ変換機２４によってデジタル信号に変換された受信信号の相関値を算出するものであり、受信信号の各タイムスロットの先頭に配置されるＵＷ（図４（ａ）参照）とＵＷパターンの複素相関を取ることにより、ＵＷパターンと受信信号の相関を算出するようになっている。
【００２９】
すなわち、ＵＷパターンと同一または類似する信号（ＵＷ同士）間では大きな相関値が得られ、ＵＷパターンと異なる信号間（ＵＷと音声データや画像データ）では小さい相関値が得られるようになっている。
【００３０】
相関値蓄積手段４３は相関値算出手段４２で算出された相関値をスロット単位で蓄積するようになっている。また、相関値ピーク検出手段４４は１スロット分の相関値の蓄積が終了したときに、相関値のピーク位置を検出するようになっている（図４（ｂ）参照）。
【００３１】
閾値Ａとの比較手段４５はＵＷ判定手段を構成するものであり、ピーク位置を予め設定された閾値Ａ（第１の閾値）と比較し、相関値のピーク位置が閾値Ａよりも大きい場合には、ピーク位置をＵＷとして判定して誤同期判定手段４７に信号を送信し、相関値のピーク位置が閾値Ａよりも小さい場合には、再同期手段４６に信号を送信するようになっている。
【００３２】
誤同期判定手段４７は閾値Ｂ以上の相関値数算出手段（以下、単に相関値数算出手段という）４８と、閾値Ｃとの比較手段（判定手段）４９とを備えている。相関値数算出手段４８は、閾値Ａよりも低い相関値の閾値Ｂ（第２の閾値）に設定されており、相関値蓄積手段４３で蓄積された１スロット単位の相関値の中で閾値Ｂ以上の相関値の数を算出して加算するようになっている。
【００３３】
閾値Ｃとの比較手段４９は閾値Ｂ以上の相関値の数を閾値Ｃ（第３の閾値）と比較するようになっており、閾値Ｂ以上の相関値の数が閾値Ｃ以上のときには再同期手段４６に信号を送信し、閾値Ｂ以上の相関値の数を閾値Ｃ未満のときにはタイミング処理手段５０に信号を送信するようになっている。
【００３４】
再同期手段４６はＵＷの誤検知が発生したときに受信信号のＵＷの再検出を行うために相関値蓄積手段４３を初期化する処理を行い、Ａ／Ｄ変換手段２４によってデジタル信号に変換された受信信号を相関値算出手段４２に送信して新たに相関値を算出する処理を行うようになっている。
【００３５】
タイミング処理手段５０はＵＷを正常に検出したときに、ＵＷの位置に基づいてタイミングを取り、検波手段５１や波形生成手段２８に同期信号を送信する。
【００３６】
検波手段５１は遅延検波器や遅延等化器等から構成されており、タイミング処理手段５０から送信される信号に基づいてスロット同期を確立して復調データを作成する。
【００３７】
次に、図４乃至図６に基づいて受信信号の復調方法を説明する。
まず、相関値算出手段４２によってＡ／Ｄ変換手段２４でデジタル信号に変換された受信信号とＵＷパターンとの相関値を算出した後、相関値蓄積手段４３にスロット単位で相関値を蓄積し、相関値ピーク検出手段４４によって相関値のピーク位置を検出する。
【００３８】
相関値蓄積手段４２に蓄積された相関値は、ＵＷを含む受信信号（受信波）をグラフ化すると図４（ｂ）に示すようになり、相関値ピーク検出手段４４によってこの相関値のピーク位置を検索すると、ＵＷの位置で相関値のピーク値Ｐが検出される。
【００３９】
仮に、受信波にＵＷが存在しない場合には、ＵＷパターンと受信波の相関値を算出すると、図５（ａ）に示すように相関値が全体的に低くなる。したがって、図５（ｂ）に示すように、閾値Ａを設定し、閾値Ａ以上の相関値のピークが検出された場合には、閾値Ａとの比較手段４５はそこにＵＷが存在するものと判定し、誤同期判定手段４７を起動する。また、閾値Ａとの比較手段４５は相関値が閾値Ａ未満の場合には再同期手段４６に信号を送信して受信信号の再同期動作を行う。
【００４０】
誤同期判定手段４７は相関値数算出手段４８により、相関値蓄積手段４３に蓄積された１スロット単位の相関値の中から正常でない相関値の数を算出する。
【００４１】
ここで、正常でない相関値とは、図５（ｃ）に示すように相関値が閾値Ａ付近に集中して全体的に大きくなってしまうことである。これはフェージング変動等によるレベルが不安定な受信波や直流成分を含む妨害波を受信したりするとき等に生じてしまうものであり、この場合には閾値Ａよりも高い相関値が多数存在するため、閾値Ａを基準にして閾値Ａ以上のピーク位置があるものをＵＷと判定するとＵＷの誤判定となってしまう。
【００４２】
通常は、図５（ｂ）に示すように正常な受信波はＵＷ以外は相関値が低く、ＵＷは相関値が高いので、図５（ｃ）に示すように相関値が全体的に高いことはない。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、１スロット内に無相関の相関値が存在しているか否かを検索するために、図６に示すように相関値数算出手段４８により閾値Ａよりも低い閾値Ｂを設定してこの閾値Ｂよりも大きい相関値を算出して加算する。
【００４４】
そして、閾値Ｃとの比較手段４９により閾値Ｂ以上の相関値が閾値Ｃ以上であるか否かを判別し、閾値Ｂ以上の相関値が閾値Ｃ未満であれば、閾値Ａ以上のピーク位置をＵＷと正常に判断できたのもとしてそのタイミングをタイミング処理手段５０に送信し、また、閾値Ｂ以上の相関値が閾値Ｃ以上であれば、１スロット内の相関値の多くがＵＷと誤判定されたものとして再同期手段４６に信号を送信する。この結果、ＵＷの位置を正確に検知することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、復調装置２５に小さい回路構成からなる誤同期判定手段４７を設けたので、復調装置２５の回路規模が増大するのを防止することができるとともに、それに伴って電流が増加することがなく、復調装置２５を有する移動携帯端末１３の小型、省電力化が図ることができる。
【００４６】
また、ＵＷの位置を正確に検知することができるので、移動携帯端末１３によってＵＷを含んだ音声データや画像データを受信したときに、移動携帯端末１３のシステム全体を音声データや画像データを受信可能な待機状態（通電状態）にすることができ、移動携帯端末１３の消費電力が増大するのを防止することができる。
【００４７】
また、通信基地局１１や中継局１２に復調装置２５を設けたので、ＵＷの位置を正確に検知することができ、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。なお、通信基地局１１や中継局１２との間で信号の遣り取りを行うものに限らず、移動携帯端末１３同士で信号の遣り取りを行う場合にも上述したものと同様の種々の効果を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値に基づいてＵＷの位置を正確に検知することができる復調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施の形態の復調装置を備えた通信システムの構成図
【図２】本発明に係る一実施の形態の復調装置を備えた移動携帯端末の構成図
【図３】本発明に係る一実施の形態の復調装置の構成図
【図４】本発明に係る一実施の形態の復調装置を示す図
（ａ）フレーム信号を示す図
（ｂ）１スロット分の相関値を示す図
【図５】本発明に係る一実施の形態の復調装置を示す図
（ａ）１スロット分の無相関の受信波の相関値を示す図
（ｂ）ＵＷを含んだ１スロット分の受信波の相関値を示す図
（ｃ）異常信号を含んだ１スロット分の受信波の相関値を示す図
【図６】本発明に係る一実施の形態の復調装置における閾値ａを示す図
【図７】従来の復調装置の構成図
【符号の説明】
１１通信基地局
１２中継局
１３移動携帯端末
２１復号・符号化装置
２５復調装置
４２相関値算出手段
４３相関値蓄積手段
４４相関値ピーク検出手段（ピーク位置検出手段）
４５閾値Ａとの比較手段（ユニークワード判定手段）
４８閾値Ｂ以上の相関値数算出手段（相関値数算出手段）
４９閾値Ｃとの比較手段（判定手段）
５１検波手段

Claims

受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロット同期を確立して受信信号の復調を行う復調装置であって、
前記タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値算出手段で算出した相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段と、
前記スロット単位の相関値の蓄積が終了したときに、前記相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
前記ピーク位置の値を予め設定された第１の閾値と比較し、前記ピーク位置の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記ピーク位置をユニークワードとして判定するユニークワード判定手段と、
前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値が設定され、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数を算出する相関値数算出手段と、
前記相関値数算出手段で算出した前記第２の閾値よりも大きい相関値の数を予め設定された第３の閾値と比較し、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数が前記第３の閾値よりも少ない場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードとしてタイムスロット同期を確立する一方、前記第２の閾値よりも大きい相関値の数が前記第３の閾値よりも多い場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せずに、前記算出手段によって再度前記ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する判定手段と、
前記タイムスロット同期が確立された受信信号の検波を行う検波手段とを備えたことを特徴とする復調装置。
請求項１記載の復調装置を備えたことを特徴とする移動携帯端末。
請求項１記載の復調装置を備えたことを特徴とする通信基地局。
請求項１記載の復調装置を備え、移動携帯端末と基地局の間の通信を中継することを特徴とする中継局。