JP4448454B2 - Symbol synchronization circuit - Google Patents
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本発明は、一般に受信信号のシンボル同期回路に関し、詳しくはOFDM受信信号のシンボル同期回路に関する。 The present invention generally relates to a symbol synchronization circuit for a received signal, and more particularly to a symbol synchronization circuit for an OFDM received signal.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)伝送は、一定の周波数間隔で配置された互いに直交する多数の搬送波の各々をシンボル周波数でディジタル変調してデータを割り当てる。OFDMにおける変調及び復調は、送信側で複数のシンボルデータに対してIFFT処理を実行し、受信側で受信信号に対してFFT処理を実行することで実現される。この際、受信装置では、受信信号に対してFFT処理を適用するウィンドウタイミングを検出する必要がある。このためにOFDMシンボルのシンボルタイミングを高精度で検出することが要求される。 In OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) transmission, each of a plurality of orthogonal carriers arranged at fixed frequency intervals is digitally modulated with a symbol frequency and data is allocated. The modulation and demodulation in OFDM is realized by executing IFFT processing on a plurality of symbol data on the transmission side and executing FFT processing on the reception signal on the reception side. At this time, the receiving apparatus needs to detect the window timing for applying the FFT processing to the received signal. For this reason, it is required to detect the symbol timing of the OFDM symbol with high accuracy.
図1は、IEEE802.1aによるOFDM信号のプリアンブル部分のフォーマットを示す図である。図1に示されるように、フレームの先頭に10個の同一のショートトレイニングシンボルt1〜t10が所定の周期(16データサンプル長:以降シンボルサンプル間隔と呼ぶ)で設けられ、その後に32データサンプル長のガードインターバルGI2、64データサンプル長の同一のロングトレイニングシンボルT1及びT2が続く。前述のようにOFDMシンボルのシンボルタイミングを検出するためには、ショートトレイニングシンボル部分の終わりのタイミング、即ちt10の終わりのタイミングを検出すればよい。 FIG. 1 is a diagram showing a format of a preamble portion of an OFDM signal according to IEEE802.1a. As shown in FIG. 1, 10, identical short training symbols t 1 ~t 10 a predetermined period at the beginning of the frame: provided by (16 data samples long hereinafter called symbol sample interval), thereafter 32 data sample length of the guard interval GI2,64 data sample length of the same long training symbols T 1 and T 2 is followed. To detect the symbol timing of the OFDM symbols as described above, the timing of the end of the short training symbol portion, i.e. may be detected timing of the end of t 10.
図2は、従来のシンボルタイミング検出のための装置構成を示す図である。図2の構成は非特許文献1に開示されるものであり、シンボルタイミング検出部10、A/D変換器11、及び信号検出部12を含む。シンボルタイミング検出部10は、マッチドフィルタ13、自己相関電力算出部14、同期加算部15、移動平均部16、及びシンボルスタート検出部17を含む。受信したOFDM信号はA/D変換器11でA/D変換され、信号検出部12、マッチドフィルタ13、及び自己相関電力算出部14に供給される。マッチドフィルタ13は、ショートトレイニングシンボルと同一の信号波形を格納した既知信号記憶回路から供給される当該信号波形により、A/D変換器11から供給される信号に対してマッチドフィルタ処理を行う。これによりマッチドフィルタ13の出力は、ショートトレイニングシンボルの境界部でピークを持つ信号となる。この出力信号は同期加算部15でシンボルサンプル間隔で同期加算されると共に、別の経路において移動平均部16により移動平均が算出される。同期加算値と移動平均値とはそれぞれシンボルスタート検出部17に供給される。また自己相関電力算出部14は、A/D変換器11から供給される信号の自己相関電力を算出してシンボルスタート検出部17に供給する。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional apparatus configuration for symbol timing detection. The configuration in FIG. 2 is disclosed in Non-Patent
シンボルスタート検出部17は、同期加算値から暫定的なスタートポイントを決定し、自己相関電力と移動平均値とのレベル判定に基づいて、ショートトレイニングシンボル部分の終わりの位置を検出する。これによりOFDMシンボルのシンボルタイミングを高精度で検出することができる。
しかし図2に示す従来の構成では、同期加算、自己相関電力、及び移動平均値のレベル判定に用いる閾値は固定であるためにノイズに弱いという欠点がある。特にシングルパスでなくマルチパス構成の場合には、受信信号にマルチパス遅延波が重畳されて受信電力が大きく変動するために、固定の閾値を用いたシンボル同期検出の場合では精度がかなり劣化するという問題がある。無線通信の分野においてはマルチパス構成が当然のごとく要求されるために、何らかの対策を取らないと受信装置の性能が大幅に劣化してしまう。 However, the conventional configuration shown in FIG. 2 has a drawback that it is vulnerable to noise because the threshold values used for level determination of synchronous addition, autocorrelation power, and moving average value are fixed. In particular, in the case of a multipath configuration instead of a single path, the received power fluctuates greatly by superimposing a multipath delay wave on the received signal, so that accuracy is considerably degraded in the case of symbol synchronization detection using a fixed threshold. There is a problem. In the field of wireless communication, since a multipath configuration is naturally required, the performance of the receiving apparatus will be greatly degraded unless some measures are taken.
マルチパス環境において受信信号のレベルが変動する場合の対策として、受信信号電力値の大きさから同期シンボル群内のヌル区間を判定する際に、判定に用いる閾値を受信信号電力値の平均値に基づいて変化させる技術がある(特許文献1)。しかしこの技術は、信号電力値の閾値判定を開示するのみであり、他の信号に基づく同期検出については何ら示唆がない。即ち、ヌル区間判定時の信号電力値の閾値を自分自身である信号電力値に基づいて調整するのみであり、他の信号についての閾値判定については何ら示唆が無く、図1のようなOFDMフォーマットに適用できるものではない。 As a countermeasure when the level of the received signal fluctuates in a multipath environment, when determining the null section in the synchronization symbol group from the magnitude of the received signal power value, the threshold used for the determination is set to the average value of the received signal power value. There is a technique of changing based on (Patent Document 1). However, this technique only discloses threshold determination of the signal power value, and there is no suggestion about synchronization detection based on other signals. That is, the threshold value of the signal power value at the time of null section determination is only adjusted based on the signal power value of itself, and there is no suggestion about threshold determination for other signals, and the OFDM format as shown in FIG. It is not applicable to.
以上を鑑みて、本発明は、OFDMにおけるシンボル同期検出において複数の信号の閾値判定に高い精度を有するOFDMシンボル同期回路を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an OFDM symbol synchronization circuit having high accuracy in threshold determination of a plurality of signals in OFDM symbol synchronization detection.
本発明によるOFDM受信信号のシンボル同期回路は、受信信号の相互相関値を検出する相互相関検出処理部と、該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、該受信信号の自己相関電力を求める自己相関電力算出部と、該受信電力に応じた同期加算閾値を求める閾値算出部と、該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該自己相関電力が該受信電力に所定の係数を乗じた値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部を含むことを特徴とする。 An OFDM reception signal symbol synchronization circuit according to the present invention includes a cross-correlation detection processing unit that detects a cross-correlation value of a reception signal, a synchronous addition unit that synchronously adds the cross-correlation values at predetermined intervals, and a reception power of the reception signal A received power calculation unit that calculates the autocorrelation power of the received signal, a threshold calculation unit that calculates a synchronization addition threshold corresponding to the received power, and a peak value of the synchronously added value In response to the determination that the autocorrelation power is less than or equal to the value obtained by multiplying the received power by a predetermined coefficient at the timing, and the value obtained by the synchronization addition is greater than or equal to the synchronization addition threshold, the timing of the peak is used as the symbol timing. A symbol timing detection unit for detection is included.
また本発明の別の側面によれば、OFDM受信信号のシンボル同期回路は、受信信号の相互相関値を検出する相互相関検出処理部と、該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、該相互相関値の移動平均を求める移動平均部と、該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、該受信電力に応じた同期加算閾値及び移動平均閾値を求める閾値算出部と、該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該移動平均が該移動平均閾値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部を含むことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, a symbol synchronization circuit for an OFDM reception signal includes a cross-correlation detection processing unit that detects a cross-correlation value of the reception signal, and a synchronization addition unit that synchronously adds the cross-correlation value at a predetermined interval. A moving average unit for calculating a moving average of the cross-correlation values, a received power calculating unit for calculating the received power of the received signal, a threshold calculating unit for calculating a synchronization addition threshold and a moving average threshold according to the received power, The timing of the peak is symbolized in response to the determination that the moving average is less than or equal to the moving average threshold and the synchronized addition value is greater than or equal to the synchronization addition threshold at the timing of the peak of the synchronized addition value. A symbol timing detection unit that detects the timing is included.
本発明の少なくとも1つの実施例によれば、OFDMのシンボルタイミングを検出する際に、同期加算値の閾値判定と、移動平均値の閾値判定及び自己相関電力の閾値判定の少なくとも一方とにおいて、閾値を受信電力に応じて適宜変化させる。このように受信電力に応じて動的に調整される閾値を受信電力とは異なる信号のレベル判定に適用することで、マルチパスの影響等により雑音が存在し受信電力が変動するような場合であっても、高精度でシンボルタイミングを検出することが可能になる。 According to at least one embodiment of the present invention, when OFDM symbol timing is detected, a threshold value is determined in at least one of a threshold value determination of a synchronous addition value, a threshold value determination of a moving average value, and a threshold value determination of an autocorrelation power. Is appropriately changed according to the received power. By applying the threshold that is dynamically adjusted according to the received power in this way to the signal level determination different from the received power, the received power fluctuates due to the presence of noise due to multipath effects, etc. Even in such a case, it is possible to detect the symbol timing with high accuracy.
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3は、本発明によるシンボルタイミング検出のための装置構成の第1の実施例を示す図である。図3の構成は、シンボルタイミング検出部20、A/D変換器21、及び信号検出部22を含む。シンボルタイミング検出部20は、マッチドフィルタ23、電力化部24、同期加算部25、移動平均部26、シンボルスタート検出部27、遅延回路28、共役複素信号生成部29、複素乗算部30、積分器部31、電力化部32、相関判定部33、電力化部34、積分器部35、自乗演算部36、係数乗算部37、及び閾値テーブル38を含む。受信したOFDM信号はA/D変換器21でA/D変換され、信号検出部22、マッチドフィルタ23、遅延回路28、共役複素信号生成部29、複素乗算部30、電力化部34に供給される。信号検出部22は、供給された信号に基づいてパケット検出し、パケット着信を知らせる信号を送出する。
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of an apparatus configuration for symbol timing detection according to the present invention. The configuration in FIG. 3 includes a symbol
マッチドフィルタ23は、ショートトレイニングシンボルと同一の信号波形を格納した既知信号記憶回路から供給される当該信号波形により、A/D変換器21から供給される信号に対してマッチドフィルタ処理(相互相関検出処理)を行う。電力化部24は、マッチドフィルタ処理後の信号を電力化(包洛線の自乗)する。これにより電力化部24の出力は、ショートトレイニングシンボルの境界部で急峻に立ち上がるピークを持つ信号となる。この出力信号は同期加算部25でシンボルサンプル間隔で同期加算されると共に、別の経路において移動平均部26により移動平均が算出される。同期加算値と移動平均値とはそれぞれシンボルスタート検出部27に供給される。
The matched
遅延回路28は、A/D変換器21からの信号をシンボルサンプル間隔だけ遅延させる。共役複素信号生成部29は、この遅延された信号の複素共役信号を求め複素乗算部30に出力する。複素乗算部30は、遅延された複素共役信号とA/D変換器21からの遅延がない信号とを乗算し、自己相関信号を生成する。この自己相関信号は、積分器部31により所定の時間間隔だけ積分され、更に電力化部32により電力化される。これにより自己相関信号電力が求められる。
The
電力化部34は、A/D変換器21から供給される信号を電力化する。電力化された信号は、積分器部35により積分器部31と同一の区間だけ積分され、更に自乗演算部36により自乗される。受信信号は上記の自己相関電力の算出経路で2回自乗されているので、これにディメンジョンを合わせるために電力化部34による電力化の後に自乗演算部36により自乗している。これにより受信電力が求められる。
The
受信電力は、係数乗算部37により所定の係数β(0より大きく1より小さい)を乗算された後に、相関判定部33に供給される。相関判定部33は、電力化部32からの自己相関電力と係数βの掛けられた受信電力とを比較して、両者の大小関係を示す信号をシンボルスタート検出部27に供給する。また閾値テーブル38には、受信電力の各レベルに対応した同期加算閾値と移動平均閾値とをテーブル形式で格納している。この閾値テーブル38は、供給された受信電力に対応する同期加算閾値と移動平均閾値とをテーブルから読み出して、シンボルスタート検出部27に供給する。シンボルスタート検出部27は、同期加算部25から供給される同期加算値、移動平均部26から供給される移動平均値、相関判定部33から供給される自己相関電力判定値、閾値テーブル38から供給される同期加算閾値及び移動平均閾値に基づいて、ショートトレイニングシンボルシーケンスの終わりをシンボルタイミングとして検出する。
The reception power is supplied to the
図4は、シンボルスタート検出部27によるシンボルタイミング検出動作を示すフローチャートである。ステップS1で、シンボルスタート動作を開始する。ステップS2で、同期加算値がピークになったか否かを判断する。前述のように同期加算値は、ショートトレイニングシンボルの境界部で急峻に立ち上がるピークを持つ信号をシンボルサンプル間隔で同期加算したものであるので、急峻に立ち上がる波形のピーク値が時間と共に増大していく信号となる。このピーク値をステップS2において検出する。
FIG. 4 is a flowchart showing a symbol timing detection operation by the symbol
ステップS3で、ピーク位置の電力値により同期加算閾値と移動平均閾値とを閾値テーブルから決める。具体的には、閾値テーブル38からその時の受信電力値に応じた同期加算閾値と移動平均閾値とが供給されているので、ピーク位置のタイミングで供給された同期加算閾値と移動平均閾値とを用いればよい。 In step S3, a synchronous addition threshold value and a moving average threshold value are determined from the threshold value table based on the power value at the peak position. Specifically, since the synchronous addition threshold and the moving average threshold corresponding to the received power value at that time are supplied from the threshold table 38, the synchronous addition threshold and the moving average threshold supplied at the peak position timing can be used. That's fine.
ステップS4で、同期加算のピーク位置で電力値と自己相関値とを比較する。具体的には、相関判定部33からその時の自己相関電力とβ×受信電力との大小関係の判定結果が供給されているので、ピーク位置のタイミングで供給された判定結果を用いればよい。
In step S4, the power value and the autocorrelation value are compared at the peak position of the synchronous addition. Specifically, since the determination result of the magnitude relationship between the autocorrelation power at that time and β × received power is supplied from the
ステップS5で、同期加算値が求められた同期加算閾値以上、移動平均値が求められた移動平均閾値以下、且つ、自己相関電力がβ×受信電力より小さいという条件が満たされるか否かを判定する。これらの条件が全て満たされる場合には、上記ピーク位置がシンボルタイミングであると判断し、ステップS6でシンボルタイミング検出動作を完了する。上記条件が満たされない場合には、ステップS2に戻り同様の処理を繰り返す。 In step S5, it is determined whether or not the condition that the synchronous addition value is equal to or larger than the obtained synchronous addition threshold value, the moving average value is equal to or smaller than the obtained moving average threshold value, and the autocorrelation power is smaller than β × received power is satisfied. To do. If all of these conditions are satisfied, it is determined that the peak position is the symbol timing, and the symbol timing detection operation is completed in step S6. If the above condition is not satisfied, the process returns to step S2 and the same process is repeated.
以上のようにして、本発明の第1の実施例では、OFDMのシンボルタイミングを検出する際に、同期加算値の閾値判定、移動平均値の閾値判定、及び自己相関電力の閾値判定において、閾値を受信電力に応じて適宜変化させる。これによりマルチパスの影響等により雑音が存在し受信電力が変動するような場合であっても、高精度でシンボルタイミングを検出することが可能になる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, when detecting the OFDM symbol timing, the threshold value is determined in the threshold determination of the synchronous addition value, the threshold determination of the moving average value, and the threshold determination of the autocorrelation power. Is appropriately changed according to the received power. This makes it possible to detect the symbol timing with high accuracy even when there is noise due to the influence of multipath and the received power fluctuates.
図5は、閾値テーブルの一例を示す図である。図5に示されるように、閾値テーブルは受信電力値Pの各範囲に対応した同期加算閾値と移動平均閾値とを格納するものである。受信電力が大きくなるに従い、同期加算閾値と移動平均閾値とは大きくなるように構成されている。図5は一例であり、受信電力値Pの範囲の幅や各閾値の値は、実際のインプリメンテーション時の条件により適宜変更されてよい。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the threshold value table. As shown in FIG. 5, the threshold value table stores a synchronous addition threshold value and a moving average threshold value corresponding to each range of the received power value P. As the received power increases, the synchronization addition threshold value and the moving average threshold value are configured to increase. FIG. 5 is an example, and the range of the received power value P and the value of each threshold may be changed as appropriate according to the actual implementation conditions.
図6は、本発明によるシンボルタイミング検出装置の第1の実施例の変形例を示す図である。図6において、図3と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。 FIG. 6 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the symbol timing detection apparatus according to the present invention. In FIG. 6, the same components as those of FIG. 3 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.
図3に示す第1の実施例の構成では、同期加算値、移動平均値、及び自己相関電力値のそれぞれについて、受信電力に応じた閾値を設定してシンボルタイミング検出のための判定を行っていた。それに対して図6に示す変形例では、同期加算値及び移動平均値のみをシンボルタイミング検出のための判定に用いる。 In the configuration of the first embodiment shown in FIG. 3, for each of the synchronous addition value, the moving average value, and the autocorrelation power value, a threshold value corresponding to the reception power is set and a determination for symbol timing detection is performed. It was. On the other hand, in the modification shown in FIG. 6, only the synchronous addition value and the moving average value are used for the determination for detecting the symbol timing.
図6に示すシンボルタイミング検出部20Aは、図3のシンボルタイミング検出部20から遅延回路28、共役複素信号生成部29、複素乗算部30、積分器部31、電力化部32、相関判定部33、及び係数乗算部37を取り除いた構成となっている。シンボルスタート検出部27Aは、同期加算部25から供給される同期加算値、移動平均部26から供給される移動平均値、閾値テーブル38から供給される同期加算閾値及び移動平均閾値に基づいて、ショートトレイニングシンボルシーケンスの終わりをシンボルタイミングとして検出する。
The symbol
具体的には、図3の構成の場合と同様に、まず同期加算値がピークになったか否かを判断し、そのピーク位置のタイミングで供給された同期加算閾値と移動平均閾値とを求める。こうして求められた閾値に基づいて、同期加算値が同期加算閾値以上、且つ移動平均値が移動平均閾値以下という条件が満たされるか否かを判定する。これらの条件が全て満たされる場合に、上記ピーク位置がシンボルタイミングであると判断する。 Specifically, as in the case of the configuration of FIG. 3, it is first determined whether or not the synchronous addition value has reached a peak, and the synchronous addition threshold value and moving average threshold value supplied at the timing of the peak position are obtained. Based on the threshold value thus obtained, it is determined whether or not the condition that the synchronous addition value is equal to or greater than the synchronous addition threshold value and the moving average value is equal to or less than the moving average threshold value is satisfied. When all of these conditions are satisfied, it is determined that the peak position is the symbol timing.
以上のように、同期加算値、移動平均値、自己相関電力値の全てを用いることなく、例えば同期加算値及び移動平均値のみを用いてもシンボルタイミングを検出することが可能である。この場合に精度は落ちることになるが、回路構成が簡略化されるという利点がある。 As described above, it is possible to detect the symbol timing without using all of the synchronous addition value, the moving average value, and the autocorrelation power value, for example, using only the synchronous addition value and the moving average value. In this case, the accuracy is lowered, but there is an advantage that the circuit configuration is simplified.
図7は、本発明によるシンボルタイミング検出装置の第1の実施例の別の変形例を示す図である。図7において、図3と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。図7に示す変形例では、同期加算値及び自己相関電力値のみをシンボルタイミング検出のための判定に用いる。 FIG. 7 is a diagram showing another modification of the first embodiment of the symbol timing detection apparatus according to the present invention. In FIG. 7, the same components as those of FIG. 3 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted. In the modification shown in FIG. 7, only the synchronous addition value and autocorrelation power value are used for determination for symbol timing detection.
図7に示すシンボルタイミング検出部20Bは、図3のシンボルタイミング検出部20から移動平均部26を取り除いた構成となっている。シンボルスタート検出部27Bは、同期加算部25から供給される同期加算値、相関判定部33から供給される自己相関電力判定値、及び閾値テーブル38から供給される同期加算閾値に基づいて、ショートトレイニングシンボルシーケンスの終わりをシンボルタイミングとして検出する。
The symbol timing detection unit 20B shown in FIG. 7 is configured by removing the moving
具体的には、図3の構成の場合と同様に、まず同期加算値がピークになったか否かを判断し、そのピーク位置のタイミングで供給された同期加算閾値及び自己相関電力判定値を求める。これらに基づいて、同期加算値が同期加算閾値以上、且つ自己相関電力がβ×受信電力より小さいという条件が満たされるか否かを判定する。これらの条件が全て満たされる場合に、上記ピーク位置がシンボルタイミングであると判断する。 Specifically, as in the case of the configuration of FIG. 3, first, it is determined whether or not the synchronous addition value has reached a peak, and the synchronous addition threshold value and autocorrelation power determination value supplied at the timing of the peak position are obtained. . Based on these, it is determined whether or not the condition that the synchronous addition value is equal to or greater than the synchronous addition threshold and the autocorrelation power is smaller than β × received power is satisfied. When all of these conditions are satisfied, it is determined that the peak position is the symbol timing.
以上のように、同期加算値、移動平均値、自己相関電力値の全てを用いることなく、例えば同期加算値及び自己相関電力値のみを用いてもシンボルタイミングを検出することが可能である。この場合に精度は落ちることになるが、回路構成が簡略化されるという利点がある。 As described above, it is possible to detect the symbol timing without using all of the synchronous addition value, the moving average value, and the autocorrelation power value, for example, using only the synchronization addition value and the autocorrelation power value. In this case, the accuracy is lowered, but there is an advantage that the circuit configuration is simplified.
図8は、本発明によるシンボルタイミング検出のための装置構成の第2の実施例を示す図である。図8において、図3と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。図3に示す第1の実施例の構成において、信号検出部22はパケット検出してパケット検出信号を送出する。このパケット検出処理には、自己相関電力の閾値処理を使用される。そこで本発明の第2の実施例では、信号検出部(パケット検出部)の回路とシンボルタイミング検出部との回路を共有化することにより、回路規模の削減をはかる。
FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the device configuration for symbol timing detection according to the present invention. In FIG. 8, the same components as those of FIG. 3 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted. In the configuration of the first embodiment shown in FIG. 3, the
図8の構成において、シンボルタイミング検出部20Cは、マッチドフィルタ23、電力化部24、同期加算部25、移動平均部26、シンボルスタート検出部27、相関判定部33、係数乗算部37、及び閾値テーブル38を含む。図3のシンボルタイミング検出部20に含まれるが図8のシンボルタイミング検出部20Cには含まれない遅延回路28、共役複素信号生成部29、複素乗算部30、積分器部31、電力化部32、電力化部34、積分器部35、及び自乗演算部36は、信号検出部22に組み込まれている。信号検出部22は、これらの構成要素に加えて、係数乗算器41及び信号検出判定部42を含む。
In the configuration of FIG. 8, the symbol timing detection unit 20C includes a matched
信号検出判定部42は、第1の実施例と同様にして算出された自己相関電力を電力化部32から受け取る。また第1の実施例と同様にして算出された受信電力が、係数乗算器41により所定の係数αが乗ぜられた後に、信号検出判定部42に供給される。信号検出判定部42は、自己相関電力がα×受信電力以上である状態が所定の時間維持される場合にパケット検出されたと判定し、パケット検出信号を検出する。このパケット検出信号は、シンボルタイミング検出部20Cに供給されると共にAGC制御部43に供給される。AGC制御部43は、パケット検出信号と自乗演算部36から供給される受信電力とに基づいてAGC制御動作を実行する。
The signal detection determination unit 42 receives the autocorrelation power calculated in the same manner as in the first embodiment from the
シンボルタイミング検出部20Cのシンボルスタート検出部27におけるシンボルタイミング検出動作は、第1の実施例の場合と同様である。
The symbol timing detection operation in the symbol
このようにして第2の実施例においては、パケット検出をする信号検出部22とシンボルタイミングを検出するシンボルタイミング検出部20との間で回路を共有することにより、回路規模を削減すると共に消費電力を低減することができる。またAGC制御部についても同様の効果が得られる。
In this way, in the second embodiment, by sharing a circuit between the
図9は、本発明によるシンボルタイミング検出のための装置構成の第3の実施例を示す図である。図9において、図8と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。 FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the device configuration for symbol timing detection according to the present invention. 9, the same components as those of FIG. 8 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.
OFDMでは、広帯域キャリア周波数のオフセット推定において、自己相関値を使用する。そこで図9に示す第3の実施例では、第2の実施例の信号検出部22と広帯域キャリア周波数オフセット推定部とで、自己相関値を算出する回路部分を共有する。図9の構成において、広帯域キャリア周波数オフセット推定部は、バッファ51及び位相計算部52を含む。パケット検出後、AGC制御及びシンボルタイミング検出動作を起動すると同時に、信号検出部22の積分器部31から出力される自己相関値をバッファ51に供給する。シンボルタイミング検出動作によりシンボルスタートを検出した後、広帯域キャリア周波数オフセット推定部の位相計算部52を起動し、キャリア周波数オフセットを求める。
In OFDM, an autocorrelation value is used in offset estimation of a wideband carrier frequency. Therefore, in the third embodiment shown in FIG. 9, the
このようにして第3の実施例においては、パケット検出をする信号検出部22と広帯域キャリア周波数オフセット推定部との間で回路を共有することにより、回路規模を削減することができる。シンボルタイミング検出やAGC制御と並行して処理を進めることにより、広帯域キャリア周波数オフセット推定のレイテンシを減少させることができる。
In this manner, in the third embodiment, the circuit scale can be reduced by sharing the circuit between the
図10は、本発明によりシンボルタイミングを検出するシンボル同期回路を適用するOFDM送受信システムの構成を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an OFDM transmission / reception system to which a symbol synchronization circuit for detecting symbol timing is applied according to the present invention.
図10(a)に示されるように、送信側は、スクランブラ101、FEC(Forward Error Correction)符号化部102、パンクチャリング・インターリービング・マッピング部103、IFFT部104、GI追加部105、D/A変換器106により送信データを処理して送信信号を生成し、アンテナから無線信号を送信する。図10(b)に示す受信側では、アンテナにより受信された受信信号を、A/D変換器107、パケット検出部108、シンボル同期部109、キャリア周波数補正部110、FFTウィンドウ制御部111、FFT部112、チャネル推定部113、同期検波部114、残留キャリア周波数補正・位相ノイズ補正・サンプリング周波数補正部115、デマッピング・デインターリービング・デパンクチャリング部116、FEC復号部117、及びデスクランブラ118により処理して受信データを再生する。
As shown in FIG. 10A, the transmission side includes a
本発明によるシンボルタイミング検出部はシンボル同期部109に対応する。また信号検出部22はパケット検出部108に対応する。シンボル同期部109は、上記実施例で説明したようにシンボルタイミングを検出すると共に、広帯域キャリア周波数オフセットを算出する。キャリア周波数補正部110は、算出された広帯域キャリア周波数オフセットに基づいてキャリア周波数を補正する。FFTウィンドウ制御部111は、検出されたシンボルタイミングに基づいてFFT処理のウィンドウタイミングを制御する。FFT部112は、制御されたウィンドウタイミングでFFT処理を実行する。
The symbol timing detection unit according to the present invention corresponds to the
図11は、シミュレーションによる図2の従来技術と図3の本発明のシンボルタイミング検出処理との比較を示す図である。シミュレーション環境は、6つのマルチパスを想定し、各パスの平均電力は指数的に減衰するものとした。またデータレートは6Mbpsでありパケット長は1000バイトである。図2の従来技術のシミュレーションでは、上記シミュレーション環境で最適化した閾値として、自己相関電力の閾値0.03、同期加算の閾値0.06、及び移動平均の閾値0.01である。 FIG. 11 is a diagram showing a comparison between the prior art of FIG. 2 by simulation and the symbol timing detection processing of the present invention of FIG. The simulation environment is assumed to have six multipaths, and the average power of each path attenuates exponentially. The data rate is 6 Mbps and the packet length is 1000 bytes. In the prior art simulation of FIG. 2, the threshold values optimized in the simulation environment are the autocorrelation power threshold value 0.03, the synchronous addition threshold value 0.06, and the moving average threshold value 0.01.
図11の縦軸に示すのはパケットエラーレートPERであり、横軸に示すのは1ビットのエネルギー対AWGN(added white Gaussian noise)スベクトル密度の比率である。PERの値が小さいほうが受信エラーが少ないことを示す。IEEE802.11a規格では、AWGNの下で1000バイト中に対してPERが0.1であるという基準がある。マルチパスの場合には、特に基準は設けられていないが、PER=0.1が一応の目安と考えることができる。図11に示されるように、従来例の構成はマルチパスの環境においてノイズの多寡に関らずPER=0.1以上の水準を維持しているのに対して、本発明の構成はノイズが小さい場合、PERが0になることが可能である。 The vertical axis of FIG. 11 shows the packet error rate PER, and the horizontal axis shows the ratio of 1-bit energy to AWGN (added white Gaussian noise) vector density. A smaller PER value indicates fewer reception errors. In the IEEE802.11a standard, there is a standard that PER is 0.1 for every 1000 bytes under AWGN. In the case of multipath, there is no particular standard, but PER = 0.1 can be considered as a temporary guide. As shown in FIG. 11, the configuration of the conventional example maintains a level of PER = 0.1 or higher regardless of the amount of noise in a multipath environment, whereas the configuration of the present invention has noise. If small, PER can be zero.
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.
20 シンボルタイミング検出部
21 A/D変換器
22 信号検出部
23 マッチドフィルタ
24 電力化部
25 同期加算部
26 移動平均部
27 シンボルスタート検出部
28 遅延回路
29 共役複素信号生成部
30 複素乗算部
31 積分器部
32 電力化部
33 相関判定部
34 電力化部
35 積分器部
36 自乗演算部
37 係数乗算部
38 閾値テーブル
20 symbol timing detection unit 21 A /
Claims (8)
該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、
該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、
該受信信号の自己相関電力を求める自己相関電力算出部と、
該受信電力に応じた同期加算閾値を求める閾値算出部と、
該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該自己相関電力が該受信電力に所定の係数を乗じた値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部
を含むことを特徴とするOFDM受信信号のシンボル同期回路。 A cross-correlation detection processing unit for detecting a cross-correlation value of the received signal;
A synchronous adder for synchronously adding the cross-correlation values at predetermined intervals;
A received power calculation unit for calculating received power of the received signal;
An autocorrelation power calculator for obtaining autocorrelation power of the received signal;
A threshold value calculation unit for obtaining a synchronous addition threshold value according to the received power;
In response to determination that the autocorrelation power is equal to or less than a value obtained by multiplying the received power by a predetermined coefficient at the peak timing of the synchronous addition value, and that the synchronous addition value is equal to or greater than the synchronization addition threshold value. And a symbol timing detection unit for detecting the timing of the peak as a symbol timing.
該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、
該相互相関値の移動平均を求める移動平均部と、
該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、
該受信電力に応じた同期加算閾値及び移動平均閾値を求める閾値算出部と、
該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該移動平均が該移動平均閾値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部
を含むことを特徴とするOFDM受信信号のシンボル同期回路。 A cross-correlation detection processing unit for detecting a cross-correlation value of the received signal;
A synchronous adder for synchronously adding the cross-correlation values at predetermined intervals;
A moving average unit for obtaining a moving average of the cross-correlation values;
A received power calculation unit for calculating received power of the received signal;
A threshold value calculation unit for obtaining a synchronous addition threshold value and a moving average threshold value according to the received power;
In response to the determination that the moving average is less than or equal to the moving average threshold and the synchronized addition value is greater than or equal to the synchronous addition threshold at the timing of the peak of the synchronously added value, the timing of the peak is symbol timing A symbol synchronization circuit for an OFDM reception signal, comprising:
該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、
該相互相関値の移動平均を求める移動平均部と、
該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、
該受信信号の自己相関電力を求める自己相関電力算出部と、
該受信電力に応じた同期加算閾値及び移動平均閾値を求める閾値算出部と、
該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該自己相関電力が該受信電力に所定の係数を乗じた値以下であり且つ該移動平均が該移動平均閾値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部
を含むことを特徴とするOFDM受信信号のシンボル同期回路。 A cross-correlation detection processing unit for detecting a cross-correlation value of the received signal;
A synchronous adder for synchronously adding the cross-correlation values at predetermined intervals;
A moving average unit for obtaining a moving average of the cross-correlation values;
A received power calculation unit for calculating received power of the received signal;
An autocorrelation power calculator for obtaining autocorrelation power of the received signal;
A threshold value calculation unit for obtaining a synchronous addition threshold value and a moving average threshold value according to the received power;
At the timing of the peak of the synchronously added value, the autocorrelation power is less than or equal to a value obtained by multiplying the received power by a predetermined coefficient, the moving average is less than or equal to the moving average threshold, and the synchronously added value is A symbol synchronization circuit for an OFDM reception signal, comprising: a symbol timing detection unit that detects the timing of the peak as a symbol timing in response to a determination that the synchronization addition threshold value is exceeded.
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