JP4246125B2 - 受信機 - Google Patents

Description

本発明は、信号を受信する受信機に関し、特に、受信信号の既知のパターンを用いてタイミング同期を行うに際して、受信信号のシンボル同期の精度を向上させた受信機に関する。

例えば、市町村デジタル同報通信システムなどのデジタル無線通信システムでは、受信機が受信する信号はフレームで分割され、更に、フレームはスロットで分割される。
このような無線通信システムでは、一例として、図３に示されるようなフレーム構成が用いられ、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるような各スロットの信号フォーマットが用いられ、図５に示されるようなシンボルマッピングが用いられる。
なお、図３〜図５については、後述する本発明の実施例で詳しく説明する。

シンボル同期やフレーム同期を取るための同期ワードは、チャネル種別により、７種類のパターンＳＷ１〜ＳＷ７のいずれかとなるが、これをＩＱ平面上にマッピングすると、そのシンボルは、例えば、図５に示される“０”と“Ａ”との対角の２点のみから成る。
このように、同期ワードのシンボルが対角の２点｛０、Ａ｝のみから成る場合には、同期ワードの前後のシンボルに同期ワードと同じ位相のシンボル（つまり、“０”又は“Ａ”）があると、例えば同期ワードのシンボルが最外角の４点｛０、２、８、Ａ｝から成る場合と比べて、相関のピーク位置に影響を与えやすくなる。

図４（ａ）〜（ｃ）に示される各物理チャネルのスロットに含まれる同期ワード（ＳＷ）の後ろには、チャネル種別（Ｃ）が１シンボル配置されている。このチャネル種別のシンボルは、チャネルの種別により、“０”、“２”、“８”、“Ａ”のいずれかの値を取り、例えば、制御チャネルの場合には“Ａ”を取り、空線又は同期バーストの場合には“０”を取る。

また、拡声放送では、図３に示されるフレーム構成において、親局が、スロット０で制御チャネルを送信し、スロット１とスロット２とスロット４とスロット５で通信チャネルを送信する。そして、子局では、これを受信する際に、特に、スロット０の制御チャネルの同期ワードで同期を取りながら受信する場合に、同期に用いる同期ワードの後ろのチャネル種別（Ｃ）が“Ａ”であって同期ワードが有するシンボルと同位相であるため、相関ピーク位置がチャネル種別の影響を受けて、シンボルタイミングに誤差が生じ、復調の誤り率特性が劣化する。

また、市町村デジタル同報通信システムなどのデジタル無線通信システムでは、ロールオフ率が０．２であるため、僅かなシンボルタイミングの誤差によりアイパターンの開きが悪くなり、更に、変調方式が信号の振幅と位相を用いる１６ＱＡＭであるため、シンボルタイミングの誤差によるビット誤り率特性の劣化が大きい。

特開２００３−１１５８２９号公報 特開２００２−１０１１４０号公報 特開２００２−１０１１３９号公報 特開２００２−１１１６４６号公報 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ８６、「市町村デジタル同報通信システム」、社団法人電波産業会

上述のように、市町村デジタル同報通信システムなどのデジタル無線通信システムでは、シンボル同期やフレーム同期を同期ワードの相関演算により行う場合に、同期ワードの前後のシンボルにより誤差が生じ、ビット誤り率特性が劣化するといった不具合があった。
特に、市町村デジタル同報通信システム（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ８６）のように、変調方式が１６ＱＡＭでありロールオフ率が０．２と小さいようなシステムでは、僅かなシンボル同期の誤差で、ビット誤り率特性が劣化するため、シンボル同期やフレーム同期の誤差を軽減する必要が大きかった。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、受信信号のシンボル同期の精度を向上させることができる受信機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る受信機では、次のようにして、受信信号に基づいてシンボル同期を行う。
すなわち、同期ワードパターン記憶手段が、複数のチャネル種別について、同期ワードのパターンを記憶する。ここで、複数のチャネル種別は、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別と、信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別を含む。
プリアンブルパターン記憶手段が、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別について、プリアンブルのパターンを記憶する。
相関値最大チャネル種別検出手段が、前記同期ワードパターン記憶手段に記憶されたそれぞれのチャネル種別毎の同期ワードのパターンと受信信号との最大相関値が最大となるチャネル種別を検出する。例えば、それぞれのチャネル種別毎に同期ワードのパターンと受信信号との相関値の最大値（最大相関値）を検出し、複数のチャネル種別の中で最大相関値が最大となるチャネル種別を検出する。
最大相関値位置情報検出手段が、前記プリアンブルパターン記憶手段に記憶されたプリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置に関する情報を検出する。例えば、プリアンブルのパターンと受信信号との相関値の最大値（最大相関値）を取得して、当該最大相関値が取得される信号位置に関する情報を検出する。
シンボル同期手段が、前記相関値最大チャネル種別検出手段により検出されたチャネル種別が信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別である場合に、前記最大相関値位置情報検出手段により検出された情報に基づいて、シンボル同期を行う。
従って、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別の信号を受信した場合に、当該受信信号に含まれるプリアンブルを用いてシンボル同期を行うことにより、受信信号のシンボル同期の精度を向上させることができる。

ここで、受信信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、プリアンブル（パターン）としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ＡＧＣプリアンブルや固定パターンを用いることができ、例えば、所定のシンボル列（複数のシンボルの並び）を用いることができる。
また、プリアンブル（パターン）としては、例えば、それぞれのチャネル種別について異なるパターンが用いられてもよく、或いは、２以上のチャネル種別について同一のパターンが用いられてもよい。
また、同期ワード（パターン）としては、種々なものが用いられてもよい。
また、同期ワード（パターン）としては、例えば、それぞれのチャネル種別について異なるパターンが用いられる。
また、パターンを記憶する手段としては、例えば、パターンを記憶するメモリや、パターンを設定するレジスタなどを用いて構成することができる。

また、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別としては、１以上のチャネル種別が用いられる。
また、信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別としては、１以上のチャネル種別が用いられる。
また、それぞれのチャネル種別毎の同期ワードのパターンと受信信号との最大相関値は、例えば、同期ワードのパターンと受信信号との相関値を演算する信号位置（タイミング）をずらして最大となる相関値（最大相関値）を決定することで取得される。当該最大相関値が最大となるチャネル種別の信号を受信したとみなす。

また、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置（タイミング）としては、例えば、プリアンブルのパターンと受信信号との相関値を演算する信号位置（タイミング）をずらして最大となる相関値（最大相関値）を決定し、当該最大相関値が取得された信号位置（タイミング）を検出することができる。
また、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置（タイミング）に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、シンボル同期を行うことができる情報が用いられる。

本発明に係る受信機では、一構成例として、次のような構成とした。
信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別として、制御用のチャネル或いは同期バースト用のチャネルの一方又は両方が用いられる。
信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別として、通信用のチャネルが用いられる。
前記最大相関値位置情報検出手段は、前記プリアンブルパターン記憶手段に記憶されたプリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置と所定の基準位置との差異に関する情報を検出する。
前記シンボル同期手段は、前記最大相関値位置情報検出手段により検出された差異に関する情報に基づいて、当該差異を補償するようにクロックを制御することで、シンボル同期を行う。
従って、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置と所定の基準位置との差異を補償するようにクロックを制御することにより、受信信号のシンボル同期を行うことができる。

ここで、制御用のチャネルとしては、種々なチャネルが用いられてもよい。
また、同期バースト用のチャネルとしては、種々なチャネルが用いられてもよい。
また、通信用のチャネルとしては、種々なチャネルが用いられてもよい。
また、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置（タイミング）に関する所定の基準位置（基準タイミング）としては、例えば、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得されるべき理想的な信号位置（タイミング）が用いられる。
また、所定の基準位置（基準タイミング）との差異に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、ランダムウォークフィルタ機能などにより平均化されて雑音による変動（差異）が除去されてもよい。
また、信号位置（タイミング）に関する差異を補償するように制御する態様としては、例えば、差異をゼロ（０）にするように制御する態様が用いられる。
また、クロックを制御する態様としては、例えば、クロックの周期（速度）を制御する態様などを用いることができる。

以上説明したように、本発明に係る受信機によると、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別と信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別を含む複数のチャネル種別についてそれぞれの同期ワードのパターンを記憶し、信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別についてプリアンブルのパターンを記憶し、それぞれのチャネル種別毎の同期ワードのパターンと受信信号との最大相関値が最大となるチャネル種別を検出し、当該検出したチャネル種別が信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別である場合には、プリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置に関する情報を検出した結果に基づいてシンボル同期を行うようにしたため、受信信号のシンボル同期の精度を向上させることができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
まず、図３〜図５を参照して、本実施例に係るデジタル無線通信システムである市町村デジタル同報通信システム（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ８６）で使用される通信の方式を説明する。
本例では、上位の親局となる統制局装置や基地局装置などから下位の子局受信機となる戸別受信機や携帯受信機などへの通信の方向を下りとし、逆に、下位の子局から上位の親局への通信の方向を上りとする。

本例の市町村デジタル同報通信システムでは、受信機が受信する信号はフレームで分割され、更に、フレームはスロットで分割される。
図３には、本例の市町村デジタル同報通信システム（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ８６）で使用されるフレームの構成例を示してある。
本例のフレーム構成では、１フレームの周期は８０ｍｓであり、１フレームは６個のスロットで等分割されており、フレーム内の各スロットの番号はフレームの先頭から順にスロット０、スロット１、スロット２、スロット３、スロット４、スロット５であるとする。本例では、通常の場合と同様に、スロット０及びスロット３には制御用物理チャネル（ＣＣＨ）が割り当てられ、スロット１とスロット２とスロット４とスロット５には通信用物理チャネル（ＴＣＨ）が割り当てられる。

制御用物理チャネル（ＣＣＨ）は、通信制御に用いられ、基本的には、スロット０が下りであり、スロット３が上りである。
通信用物理チャネル（ＴＣＨ）は、音声、ＦＡＸ、データ通信用のデータなどを伝送する。また、拡声放送を行う場合には、スロット１とスロット２とスロット４とスロット５が下りとして用いられる。また、連絡通話を行う場合には、基本的には、スロット１及びスロット２が下りとして用いられ、スロット４及びスロット５が上りとして用いられる。
また、通信用物理チャネル（ＴＣＨ）には高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）が割り当てられることがあり、高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）が割り当てられた場合には通信制御に用いられる。

図４（ａ）〜（ｃ）には、各スロットの信号フォーマットの一例を示してある。
図４（ａ）には、制御用物理チャネルのスロットの信号フォーマットの一例を示してある。
制御用物理チャネルのスロットは、先頭から順に、４シンボルのバースト過渡応答用ランプ時間部（Ｒ）と、６シンボルのＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、５８シンボルのＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）と、１０シンボルの同期ワード（ＳＷ）と、１シンボルのチャネル種別（Ｃ）と、５８シンボルの制御信号（ＣＡＣ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、６シンボルの制御信号（ＣＡＣ）と、５シンボルのガード時間部（Ｇ）を含んで構成されている。

図４（ｂ）には、通信用物理チャネルのスロットの信号フォーマットの一例を示してある。
通信用物理チャネルのスロットは、先頭から順に、４シンボルのバースト過渡応答用ランプ時間部（Ｒ）と、６シンボルのトラヒックチャネル（ＴＣＨ）又は高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、５８シンボルのトラヒックチャネル（ＴＣＨ）又は高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）と、１０シンボルの同期ワード（ＳＷ）と、１シンボルのチャネル種別（Ｃ）と、５８シンボルのトラヒックチャネル（ＴＣＨ）又は高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、６シンボルのトラヒックチャネル（ＴＣＨ）又は高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）と、５シンボルのガード時間部（Ｇ）を含んで構成されている。

図４（ｃ）には、同期バーストのスロットの信号フォーマットの一例を示してある。
同期バーストのスロットは、先頭から順に、４シンボルのバースト過渡応答用ランプ時間部（Ｒ）と、６シンボルの固定パターン（ＦＰ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、５８シンボルの固定パターン（ＦＰ）と、１０シンボルの同期ワード（ＳＷ）と、１シンボルのチャネル種別（Ｃ）と、５８シンボルのパラメータ部（ＰＰ）と、１シンボルのパイロットシンボル（Ｐ）と、６シンボルのパラメータ部（ＰＰ）と、５シンボルのガード時間部（Ｇ）を含んで構成されている。

図５には、ＩＱ平面における、本例で使用される１６ＱＡＭ（１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のシンボルマッピングの一例を示してある。
図５に示されるように、本例のシンボルマッピングでは、１６進数を用いて、“０”〜“Ｆ”のシンボルが用いられている。

ここで、図４（ａ）に示される制御用物理チャネルのスロットに含まれるＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）と、図４（ｃ）に示される同期バーストのスロットに含まれる固定パターン（ＦＰ）は、いずれも、図５に示されるシンボルマッピングにおいて、“２０Ａ８０００８０Ａ”の繰り返しパターンであり、本例では、これらをプリアンブルと呼ぶ。
また、図４（ａ）に示される制御用物理チャネルのスロットに含まれる制御信号としては、例えば、報知チャネル（ＢＣＣＨ）や、一斉呼出しチャネル（ＰＣＨ）や、個別セル用チャネル（ＳＣＣＨ）が用いられる。
また、パイロットシンボル（Ｐ）としては、図５に示されるシンボルマッピングにおいて、“Ａ”が用いられる。

受信機では、変調された受信信号からビット列を復調するためにシンボル同期を行う。更に、受信機では、復調した信号から、制御信号（ＣＡＣ）や、トラヒックチャネル（ＴＣＨ）や、高速付随制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）や、パラメータ部（ＰＰ）といった情報要素を抽出するために、これらの情報要素が何ビット目に位置するかを把握することができるように、フレーム同期を行う。
本例では、図４（ａ）〜（ｃ）に示される各物理チャネルのスロットには、共通して、スロットの中央に同期ワード（ＳＷ）が配置されており、受信機では、この同期ワードを用いて、シンボル同期やフレーム同期を行う。

本例では、同期ワードを用いてシンボル同期やフレーム同期を行う一般的な手法として、受信信号と同期ワードシンボルパターンとの相関演算を行って、そのピーク位置により同期を取る方法を用いる。
本例では、図５に示されるシンボルマッピングにおいて、下り制御用物理チャネル（スーパーフレームの先頭以外）の同期ワードＳＷ１として“０００Ａ０Ａ００Ａ０”が用いられており、上り制御用物理チャネルの同期ワードＳＷ２として“０００Ａ０ＡＡ００Ａ”が用いられており、下り通信用物理チャネルの同期ワードＳＷ３として“００Ａ０００ＡＡＡＡ”が用いられており、上り通信用物理チャネルの同期ワードＳＷ４として“００Ａ００００００Ａ”が用いられており、下り制御用物理チャネル（スーパーフレームの先頭）の同期ワードＳＷ５として“００Ａ０ＡＡＡＡＡ０”が用いられており、下り同期バーストの同期ワードＳＷ６として“００００ＡＡ０Ａ０Ａ”が用いられており、上り同期バーストの同期ワードＳＷ７として“００００ＡＡＡ０ＡＡ”が用いられている。
このように、同期ワードは、チャネル種別により、７種類のパターンＳＷ１〜ＳＷ７のいずれかとなる。

本発明の第１実施例に係る受信機を説明する。
図１には、本例の市町村デジタル同報通信システムの子局受信機の構成例を示してある。
本例の子局受信機は、入力端子Ａと、高周波（ＲＦ）部回路１と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２と、直交検波部３と、受信フィルタ４と、復調処理部５と、蓄積バッファ６と、５個の相関器Ｂ１〜Ｂ５と、５個の最大値検索部Ｃ１〜Ｃ５と、最大値選択部７と、減算器８と、スイッチ９と、ランダムウォークフィルタ部１０と、フレーム制御部１１と、クロック生成部１２を備えている。

本例では、初期の同期捕捉が完了した後における同期追従に適用する場合を示し、以下の動作例の説明では、初期の同期捕捉が完了しているとする。
入力端子Ａにはアンテナ（図示せず）が接続されており、受信信号が高周波部回路１に入力される。
高周波部回路１は、アンテナから入力される信号を例えば増幅器により増幅すると共に、当該入力信号について無線帯域の周波数からＡ／Ｄ変換器２でサンプリング可能な中間周波数へ周波数変換を行い、当該周波数変換後の信号を直交検波部３へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器２は、高周波部回路１から入力される信号をサンプリング及び量子化して、アナログからデジタルの信号へ変換し、直交検波部３へ出力する。
直交検波部３は、Ａ／Ｄ変換器３から入力される受信信号からベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）及び直交成分（Ｑ成分）を取り出し、受信フィルタ４へ出力する。
なお、図１では、直交検波部３からの出力信号としてはＩ成分とＱ成分が２つの信号線により出力されるが、図示を簡易化するために、１本の線で表している。

受信フィルタ４は、直交検波部３から入力される信号に対して不要周波数成分の除去と波形整形の処理を行い、当該処理後の信号を復調処理部５及び蓄積バッファ６へ出力する。
復調処理部５は、受信フィルタ４から入力される信号の符号判定等を行い、ビットデータを取り出す。
蓄積バッファ６は、受信フィルタ４から入力される信号について、少なくともタイミング同期を行うための信号を蓄積し、蓄積した信号のうちで必要な部分（同期ワード又はプリアンブル）の信号をそれぞれの相関器Ｂ１〜Ｂ５へ出力する。

以下に説明する、相関器Ｂ１〜Ｂ５、最大値検索部Ｃ１〜Ｃ５、最大値選択部７、減算器８、スイッチ９、ランダムウォークフィルタ部１０、フレーム制御部１１では、蓄積バッファ６に蓄積された信号を用いるため、１つのスロットに相当する時間である１３．３３ｍｓ（＝８０ｍｓ／６）に１回処理が行われる。
親局から送信される下りの信号では、同期ワードの種別は、制御用物理チャネル（スーパーフレーム先頭以外）の同期ワードＳＷ１、制御用物理チャネル（スーパーフレーム先頭）の同期ワードＳＷ５、同期バーストの同期ワードＳＷ６、通信用物理チャネルの同期ワードＳＷ３、の４種類となるため、これら４種類の同期ワードのパターンとの相関演算を行う相関器Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を設けてある。
また、本例では、ＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）或いは固定パターン（ＦＰ）であるプリアンブルのパターンとの相関演算を行う相関器Ｂ５を設けてある。

相関器Ｂ１は、蓄積バッファ６に蓄積された信号と同期ワード（のパターン）ＳＷ１との相関演算を行い、その結果を最大値検索部Ｃ１へ出力する。
同様に、相関器Ｂ２は、蓄積バッファ６に蓄積された信号と同期ワード（のパターン）ＳＷ５との相関演算を行い、その結果を最大値検索部Ｃ２へ出力する。
同様に、相関器Ｂ３は、蓄積バッファ６に蓄積された信号と同期ワード（のパターン）ＳＷ６との相関演算を行い、その結果を最大値検索部Ｃ３へ出力する。
同様に、相関器Ｂ４は、蓄積バッファ６に蓄積された信号と同期ワード（のパターン）ＳＷ３との相関演算を行い、その結果を最大値検索部Ｃ４へ出力する。

相関器Ｂ５は、蓄積バッファ６に蓄積された信号とプリアンブルパターンとの相関演算を行い、その結果を最大値検索部Ｃ５へ出力する。
本例では、相関器Ｂ５での相関演算としては、スロットの先頭から５シンボル目〜６９シンボル目にあるプリアンブル部の中央部分のプリアンブルパターンで相関演算することとし、これにより、プリアンブル部の前後のシンボルの影響を軽減させる。プリアンブル部の中央部分としては、例えば、スロットの先頭から３２シンボル目〜４１シンボル目の１０シンボルを用いる。
なお、各相関器Ｂ１〜Ｂ４で使用される同期ワードＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ３のパターンや、相関器Ｂ５で使用されるプリアンブルのパターンは、それぞれ設定されている。

同期ワードについてのそれぞれの最大値検索部Ｃ１〜Ｃ４は、それぞれの相関器Ｂ１〜Ｂ４から入力される相関演算結果の最大値を検索して最大値選択部７へ出力する。
最大値検索部Ｃ５は、相関器Ｂ５から入力される相関演算結果の最大値を検索して、当該検索した最大値の位置（例えば、スロット中での位置）を表す番号（最大値番号）を減算器８へ出力する。
減算器８は、最大値検索部Ｃ５から入力される最大値番号から基準値ｎを減算し、当該減算結果（タイミング誤差値）をスイッチ９の端子ｂへ出力する。
ここで、基準値ｎは、スロット内（或いは、フレーム内）におけるプリアンブルの基準位置を表す番号である。すなわち、減算器８からの出力値は、プリアンブル相関による受信信号のタイミング誤差値となる。

最大値選択部７は、各最大値検索部Ｃ１〜Ｃ４から入力される同期ワードパターン毎の相関最大値を比較して、相関器Ｂ１〜Ｂ３のいずれかからの相関最大値（つまり、スーパーフレーム先頭以外の制御用物理チャネルの同期ワードＳＷ１、スーパーフレーム先頭の制御用物理チャネルの同期ワードＳＷ５、同期バーストの同期ワードＳＷ６のいずれかの相関最大値）が最大である場合には、スイッチ９の端子ｂと端子ｃとを接続し、他の場合には、スイッチ９の端子ａと端子ｃとを接続するように、制御する。

スイッチ９の端子ａには、値“０”が入力される。
スイッチ９は、最大値選択部７により制御されるスイッチ切替状態に従って、端子ａに入力される値“０”又は減算器８から端子ｂに入力されるタイミング誤差値を選択して、端子ｃからランダムウォークフィルタ部１０へ出力する。
すると、ランダムウォークフィルタ部１０へは、プリアンブルを持つフレーム種別である制御チャネル或いは同期バーストの同期ワード種別（同期ワードＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６）のいずれかの同期ワードが検出された場合には、プリアンブル相関によるタイミング誤差値が入力され、また、プリアンブルを持たないフレーム種別である通信用物理チャネルの同期ワードＳＷ３が検出された場合には、値“０”が入力される。
ランダムウォークフィルタ部１０及びそれより後段におけるフレーム制御部１１での処理は、スイッチ９の端子ｂと端子ｃとが接続される場合にのみ動作する。

図２には、ランダムウォークフィルタ部１０の構成例を示してある。
本例のランダムウォークフィルタ部１０は、入力端子Ｄ１と出力端子Ｄ２との間に、判定器２１と、積算器２２と、判定器２３を備えている。
本例のランダムウォークフィルタ部１０の入力端子Ｄ１はスイッチ９の端子ｃと接続されており、出力端子Ｄ２はフレーム制御部１１の入力端子と接続されている。

ランダムウォークフィルタ部１０では、スイッチ９の端子ｃからのタイミング誤差値が入力端子Ｄ１を介して判定器２１へ入力される。
判定器２１は、入力されるタイミング誤差値の正負に応じて所定の値を積算器２２へ出力する。具体的には、判定器２１は、入力されるタイミング誤差値が負である場合（つまり、タイミング誤差値＜０である場合）には“−１”の値を積算器２２へ出力し、また、入力されるタイミング誤差値がゼロである場合（つまり、タイミング誤差値＝０である場合）には“０”の値を積算器２２へ出力し、また、入力されるタイミング誤差値が正である場合（つまり、タイミング誤差値＞０である場合）には“＋１”の値を積算器２２へ出力する。

積算器２２は、内部にレジスタを有しており、内部レジスタの初期値は０である。
そして、積算器２２は、判定器２１から入力される値と内部レジスタの値との和の値ｓを判定器２３へ出力し、この和の値ｓを内部レジスタに格納する。
また、積算器２２は、判定器２３からリセットするように制御された場合には、内部レジスタの値を０にリセットする。

判定器２３は、内部に比較値Ｗ（正の整数）が設定されており、積算器２２から入力される値ｓの絶対値｜ｓ｜を比較値Ｗと比較し、当該絶対値｜ｓ｜が比較値Ｗ以上（つまり、｜ｓ｜≧Ｗ）となった場合に、積算器２２の内部レジスタの値を０にリセットするように制御し、このとき、積算器２２から入力される値ｓがＷ以上（つまり、ｓ≧Ｗ）であれば“＋１”の値を出力端子Ｄ２を介してフレーム制御部１１へ出力し、積算器２２から入力される値ｓが−Ｗ以下（つまり、ｓ≦−Ｗ）であれば“−１”の値を出力端子Ｄ２を介してフレーム制御部１１へ出力する。
また、判定器２３は、積算器２２から入力される値ｓの絶対値｜ｓ｜が比較値Ｗより小さい場合（つまり、｜ｓ｜＜Ｗである場合）には、“０”の値を出力端子Ｄ２を介してフレーム制御部１１へ出力する。
このように、ランダムウォークフィルタ部１０は、入力値の符号を内部で積算するため、プリアンブルに関する相関のピーク位置が雑音によりランダムに変動した場合にはその変動が吸収されて、タイミングのずれのみを検出することができる。

フレーム制御部１１は、ランダムウォークフィルタ部１０から正の値を入力した場合には、クロック周期を長くするための信号（ＳＢＷ信号）をクロック生成部１２へ出力し、ランダムウォークフィルタ部１０から負の値を入力した場合には、クロック周期を短くする信号（ＳＦＷ信号）をクロック生成部１２へ出力する。
クロック生成部１２は、受信機動作用のクロック信号を生成して供給する。
クロック生成部１２は、フレーム制御部１１からＳＢＷ信号を入力した場合には、その直後だけクロック周期を長くして、クロック信号を遅らせる。
また、クロック生成部１２は、フレーム制御部１１からＳＦＷ信号を入力した場合には、その直後だけクロック周期を短くして、クロック信号を早める。

ここで、受信信号がクロックに対して遅れている場合には、相関のピークが後方に現れるため、ランダムウォークフィルタ部１０へ入力されるタイミング誤差値は正の値となり、クロックを遅らせるように制御されて、タイミング誤差値が０に近づくまで制御される。
一方、受信信号がクロックに対して進んでいる場合には、相関のピークが前方に現れるため、ランダムウォークフィルタ部１０へ入力されるタイミング誤差値は負の値となり、クロックを早めるように制御されて、タイミング誤差値が０に近づくまで制御される。
このようにして、タイミング誤差値が常に０に近づくようにクロックのタイミングを制御して、シンボル同期が行われる。

本例では、プリアンブルを持つチャネル種別である制御チャネル或いは同期バーストの同期ワードＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６の相関が、通信チャネルの同期ワードＳＷ３の相関より高く検出された場合に、プリアンブル相関でシンボル同期が行われる。
例えば、拡声放送中の受信信号では、１フレームに１回、スロット０で制御チャネルが受信されるため、このスロット０でプリアンブル相関によるシンボル同期が行われる。そして、このプリアンブル相関では、プリアンブル部信号の中央の信号を用いるため、前後のシンボルの影響が少ないことから、シンボル同期の誤差が軽減され、ビット誤り率特性の劣化が軽減される。

以上のように、本例の受信機（デジタル受信機）では、受信信号から、プリアンブルを持つチャネル種別の同期ワードパターンを検出した場合には、受信信号とプリアンブルパターンとの相関演算を行って、そのピーク位置に基づいてシンボル同期を行う。
また、本例の受信機では、受信信号と複数の同期ワードパターンとの相関演算をそれぞれ行い、最も相関の大きい同期ワードパターンを選択して、選択した同期ワードパターンがプリアンブルを持つチャネル種別の同期ワードパターンである場合には、受信信号とプリアンブルパターンとの相関演算を行って、そのピーク位置に基づいてシンボル同期を行う。
本例の受信機では、検出された同期ワードの種別が、プリアンブルを持つチャネル種別（本例では、制御チャネル或いは同期バースト）の同期ワード種別である場合には、プリアンブル区間の中央の連続する区間の信号と、プリアンブルパターンとの相関演算を行って、そのピーク位置によりシンボル同期を行う。

従って、本例の受信機では、プリアンブル区間の中央の連続するシンボル区間の信号をシンボル同期の相関演算に用いており、その前後のシンボルも同じプリアンブルの連続した信号パターンであるため、相関のピーク位置に誤差が生じにくく、シンボル同期に誤差が生じにくい。これにより、タイミングの誤差を軽減することができ、受信性能を向上させることができる。

なお、本例の受信機では、各チャネルの同期ワードのパターンを記憶する機能により同期ワードパターン記憶手段が構成されており、共通なプリアンブルのパターン（本例では、ＡＧＣプリアンブル及び固定パターンのパターン）を記憶する機能によりプリアンブルパターン記憶手段が構成されており、同期ワードに関する相関器Ｂ１〜Ｂ４と最大値検索部Ｃ１〜Ｃ４と最大値選択部７の機能により相関値最大チャネル種別検出手段が構成されており、プリアンブルに関する相関器Ｂ５と最大値検索部Ｃ５と減算器８（及び、本例では、ランダムウォークフィルタ部１０）の機能により最大相関値位置情報検出手段が構成されており、フレーム制御部１１やクロック生成部１２の機能によりシンボル同期手段が構成されている。

本発明の第２実施例に係る受信装置を説明する。
本例の受信装置は、上記第１実施例で示したような受信機の機能を有している。
そして、本例の受信装置は、子局側の装置として用いられて、親局側の装置から無線により送信された信号をアンテナにより受信して、受信した信号を図１及び図２に示されるような受信機の構成により処理して、シンボル同期やフレーム同期を行う。
このように、本例の受信装置では、上記第１実施例で示したようなシンボル同期機能を用いてタイミング同期を行うことにより、タイミングの誤差を軽減することができ、受信性能を向上させることができる。
なお、本例では、上記第１実施例で示したような受信機の機能を有した受信装置を示したが、例えば、このような受信機の機能と送信機の機能とを有した通信装置（送受信装置）を実施することもできる。

本発明の第３実施例に係る防災行政無線システムを説明する。
本例の防災行政無線システムは、上記第２実施例で示したような受信装置或いは通信装置を子局側の装置として含んでいる。
そして、本例の受信装置或いは通信装置は、子局側の装置として用いられて、親局側の装置から無線により送信された信号をアンテナにより受信して、受信した信号を図１及び図２に示されるような受信機の構成により処理して、シンボル同期やフレーム同期を行う。
このように、本例の防災行政無線システムでは、受信装置或いは通信装置において、上記第１実施例で示したようなシンボル同期機能を用いてタイミング同期を行うことにより、タイミングの誤差を軽減することができ、受信性能を向上させることができる。

ここで、本発明に係る受信機や受信装置や通信装置や無線通信システムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係る受信機や受信装置や通信装置や無線通信システムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の第１実施例に係る子局受信機の構成例を示す図である。 ランダムウォークフィルタ部の構成例を示す図である。 市町村デジタル同報通信システムのフレーム構成の一例を示す図である。 各スロットの信号フォーマットの一例を示す図である。 ＩＱ平面における１６ＱＡＭのシンボルマッピングの一例を示す図である。

符号の説明

１・・高周波部回路、 ２・・Ａ／Ｄ変換器、 ３・・直交検波部、 ４・・受信フィルタ、 ５・・復調処理部、 ６・・蓄積バッファ、 ７・・最大値選択部、 ８・・減算器、 ９・・スイッチ、 １０・・ランダムウォークフィルタ部、 １１・・フレーム制御部、 １２・・クロック生成部、 Ａ・・入力端子、 Ｂ１〜Ｂ５・・相関器、 Ｃ１〜Ｃ５・・最大値検索部、

Claims (2)

1. 受信信号に基づいてシンボル同期を行う受信機において、
   信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別と信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別を含む複数のチャネル種別について同期ワードのパターンを記憶する同期ワードパターン記憶手段と、
   信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別についてプリアンブルのパターンを記憶するプリアンブルパターン記憶手段と、
   前記同期ワードパターン記憶手段に記憶されたそれぞれのチャネル種別毎の同期ワードのパターンと受信信号との最大相関値が最大となるチャネル種別を検出する相関値最大チャネル種別検出手段と、
   前記プリアンブルパターン記憶手段に記憶されたプリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置に関する情報を検出する最大相関値位置情報検出手段と、
   前記相関値最大チャネル種別検出手段により検出されたチャネル種別が信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別である場合に、前記最大相関値位置情報検出手段により検出された情報に基づいてシンボル同期を行うシンボル同期手段と、
   を備えたことを特徴とする受信機。
2. 請求項１に記載の受信機において、
   信号中にプリアンブル及び同期ワードを有するチャネル種別として、制御用のチャネル或いは同期バースト用のチャネルの一方又は両方が用いられ、
   信号中にプリアンブルを有さずに同期ワードを有するチャネル種別として、通信用のチャネルが用いられ、
   前記最大相関値位置情報検出手段は、前記プリアンブルパターン記憶手段に記憶されたプリアンブルのパターンと受信信号との最大相関値が取得される信号位置と所定の基準位置との差異に関する情報を検出し、
   前記シンボル同期手段は、前記最大相関値位置情報検出手段により検出された差異に関する情報に基づいて当該差異を補償するようにクロックを制御することでシンボル同期を行う、
   ことを特徴とする受信機。

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