JP4461061B2

JP4461061B2 - 同期信号検出装置、同期信号検出方法、同期信号検出プログラム及び記録媒体

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Publication number: JP4461061B2
Application number: JP2005160086A
Authority: JP
Inventors: 秀章塩澤
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006339859A

Description

本発明は、デジタル無線通信機等に好適な、同期信号検出装置および同期信号検出処理方法に関するものである。

デジタル無線通信では、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するが、送信機側で各フレームの所定位置、例えば、フレーム先頭に特定の信号配列パターンを有する同期信号（フレーム同期ワード：Frame Sync Word）を配置して送信し、受信機側では、検波出力信号中の上記フレーム同期ワードを検出することにより、同期を確立する。このようにデジタル無線通信では、受信側での同期確保がデータを復調する上で、重要不可欠である。
またデジタル無線通信機の同期信号検出に関係する機能ブロック構成として、例えば、特許文献１に開示されているように、周波数偏移変調方式（Frequency Shift Keying；ＦＳＫ）に使用するものとしては図１２に示すものが知られている。
この例に示す構成は、アナログ・デジタル変換機（Ａ／Ｄ変換器）５１、ＩＦフィルタ５２、検波器５３、Ｉ＆Ｄフィルタ５４、フレーム同期検出器（ＦＳ検出器）５５、データ取得器５６、デコーダ５７、Ｄ／Ａ変換器５８、スピーカ５９、誤り訂正器６０、等から構成されている。この中でフレーム同期に関係するＦＳ検出器５５は、Ｉ＆Ｄフィルタ５４から供給される信号に含まれる特定の信号配列パターンを有するフレーム同期ワード（ＦＳ）の供給を検出し、フレーム同期ワードが供給されたタイミング（シンボルタイミング）を表す信号をデータ取得器５６に出力するものである。
上記ＦＳ検出器５５において、上記フレーム同期ワード検出には、一般に各種の相関器が用いられる。相関器は、その通信系においてフレーム同期ワードと定められた特定の信号配列パターンからなる既知のフレーム同期ワード（データ）と、受信し検波した信号（Ａ／Ｄ変換してデジタル化したデータ、以下同様）と比較し、両者の信号配列パターンが一致したとき、出力信号のピーク値が得られるように構成されている。
しかし、相関器に供給される検波出力等に直流信号成分（ＤＣオフセット）が含まれると、送信されたとおりのデータ再生が困難となり、正しいフレーム同期ワードを検出できず、同期を確立できない場合が発生する。
即ち、デジタル通信では、他種々変調方式で異なるが伝達すべき情報を表すデジタル信号（ベースバンド信号）を、周波数偏移（ＦＳＫ）や位相偏移（ＰＳＫ）、信号のレベル変化（ＡＳＫ）等、搬送波信号の物理的偏移として送信し、受信側では、それらの物理的偏移量を直流信号のレベル変化として出力するものが多い。従って、データに関係のない直流成分が含まれると、送信された信号の真値が得られない場合がある。

従来、上述したような相関器に供給される信号中のＤＣオフセット成分を排除するために、例えば、図１３に示すようにＤＣ成分カット用の高域フィルタ（ＨＰＦ）を使用するものが知られている。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。この例は、ＡＰＣＯＰｒｏｊｅｃｔ２５に準拠したフレーム同期ワードが２４シンボルの場合に適用するもので、受信装置のうち相関器周辺の一部構成例を示したものである。この構成の特徴は、Ｉ＆Ｄフィルタ５４の後段に高域フィルタＨＰＦ６１を挿入し、この高域フィルタＨＰＦ６１を経てＡＰＣＯ処理部へ出力を導くと共に、上記高域フィルタＨＰＦ６１をバイパスするように、スイッチ６２と加算器６３とからなる直列回路を付加したところである。そして、フレーム同期相関器６４には、前記高域フィルタＨＰＦ６１出力の一部を分岐したものを供給し、このフレーム同期相関器６４の出力によって上記加算器６３を制御するように構成したものである。
この構成において、フレーム同期ワード検出に際して、初回の同期検出時に上記スイッチ６２を開状態にすれば、Ｉ＆Ｄフィルタ５４の出力が高域フィルタＨＰＦ６１を通過する。従って、ＤＣオフセット成分を除去した信号がフレーム同期相関器６４に導かれるので、ＤＣオフセットの影響を受けずに同期検出が可能となる。一旦、同期検出が確立すると、上記スイッチ６２を閉にして高域フィルタＨＰＦ６１をバイパスすると共に、フレーム同期相関器６４の出力に基づきオフセットを計算して加算器６３にフィードバックするものである。
特開２００４−０４０５８３公報

しかしながら、図１３に示すように、初回の同期検出の際に高域フィルタを挿入しＤＣ成分を除去した後に同期検出処理を行う方法では、ＤＣ成分の除去が完了するまで同期検出処理ができないので、オフセット量が大きい場合は、ＨＰＦ処理に多くの時間を要することになり、所定時間以内に処理が完了しない場合は、フレーム同期ワードの検出が不可能になることがあった。また、高域フィルタは除去すべき直流信号のみならず、低周波信号成分も含まれるので、信号波形の歪みや、データの劣化を招く虞があり、その後の信号処理に悪影響を与える可能性が指摘されていた。
本発明は、かかる課題に鑑み、ＨＰＦ等を使用することなく、受信すべき最初の同期信号を正確に検出し、且つデータ劣化を極力少なくして正確なフレーム同期検出が可能な同期信号検出装置および同期信号検出処理方法を提供することを目的としている。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、各フレームの所定位置に挿入されるフレーム同期ワードを検出する同期信号検出装置において、検波した信号と前記フレーム同期ワードとして予め定められた既知のフレーム同期ワードとの相関ピーク値を検出する相関ピーク値検出手段と、該相関ピーク値検出手段から出力される相関ピーク値と予め定めた第一のしきい値とを比較する相関ピーク値比較手段と、該相関ピーク値比較手段により比較した結果、前記相関ピーク値が前記第一のしきい値より大きい場合に前記検波信号に含まれるＤＣオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記ＤＣオフセット量を前記検波信号から減算処理してフレーム同期ワード補正信号を生成するＤＣオフセット補正手段と、前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知のフレーム同期ワードとのベクトル誤差を算出するベクトル誤差算出手段と、該ベクトル誤差と第二のしきい値とを比較し、その結果に基づいて同期確立の判定を行う同期確立判定手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、受信検波信号と既知のフレーム同期ワードとの相関値を求め、その結果得られるピーク値が予め定めた第一のしきい値より大きい場合に、そのワード列信号の検波出力に含まれるＤＣオフセット量を算出し、前記検波信号から算出したＤＣオフセット量を減算することによってフレーム同期ワード補正信号を生成する。その上で、前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知フレーム同期ワードとのベクトル誤差を求め、当該ベクトル誤差値を所定の第二のしきい値と比較し、ベクトル誤差が前記第二のしきい値より小さいときに、同期が確立したものと判定するようにしたものである。
請求項２は、請求項１記載の同期信号検出装置において、前記相関ピーク値検出手段は前記フレーム同期ワードとの積和演算相関を行い前記相関ピーク値を検出することを特徴とする。
本発明の積和演算相関処理は、従来のベクトル誤差演算による相関処理に比べて、処理対象信号中にＤＣオフセットが含まれた場合の相関ピーク値出力レベルに与える影響が小さいので、ＤＣオフセットの影響を軽減した相関値ピークの検出、即ちＦＳワードの検出が可能である。
請求項３は、請求項１又は２に記載の同期信号検出装置において、前記オフセット量算出手段は、前記フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めることを特徴とする。
各データは上述したようにＦＳＫの場合は周波数偏移量に応じたレベルを有するので、所定数のシンボルにわたって各シンボルのレベルを平均すればよい。

請求項４は、請求項１、２又は３に記載の同期信号検出装置において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出手段は、前記ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めることを特徴とする。
ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとして、Σ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根を求めるのが一般的である。
請求項５は、請求項１、２又は３に記載の同期信号検出装置において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出手段は、前記ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めることを特徴とする。
平方根の演算より処理ステップ数を少なくして処理速度を高めるために各要素の絶対値を求めるΣ｜ａ_m−ｂ_m｜なる演算を行って近似値を求めてもよい。
請求項６は、各フレームの所定位置に挿入されるフレーム同期ワードを検出する同期信号検出方法において、検波した信号と前記フレーム同期ワードとして予め定められた既知のフレーム同期ワードとを比較し相関ピーク値を検出する相関ピーク値検出ステップと、該相関ピーク値検出ステップにより出力される相関ピーク値と予め定めた第一のしきい値とを比較する相関ピーク値比較ステップと、該相関ピーク値比較ステップにより比較した結果、前記相関ピーク値が前記第一のしきい値より大きい場合に前記検波信号に含まれるＤＣオフセット量を算出するオフセット量算出ステップと、前記ＤＣオフセット量を前記検波信号から減算処理してフレーム同期ワード補正信号を生成するＤＣオフセット補正ステップと、前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知のフレーム同期ワードとのベクトル誤差を算出するベクトル誤差算出ステップと、該ベクトル誤差と第二のしきい値とを比較し、その結果に基づいて同期確立の判定を行う同期確立判定ステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明は請求項１と同様の作用効果を奏する。
請求項７は、請求項６記載の同期信号検出方法において、前記相関ピーク値検出ステップは前記フレーム同期ワードとの積和演算相関を行い前記相関ピーク値を検出することを特徴とする。
本発明は請求項２と同様の作用効果を奏する。

請求項８は、請求項６又は７に記載の同期信号検出方法において、前記オフセット量算出ステップは、前記フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めることを特徴とする。
本発明は請求項３と同様の作用効果を奏する。
請求項９は、請求項６、７又は８に記載の同期信号検出方法において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出ステップは、前記ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めることを特徴とする。
本発明は請求項４と同様の作用効果を奏する。
請求項１０は、請求項６、７又は８に記載の同期信号検出方法において、前記ベクトル誤差検出ステップは、前記ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めることを特徴とする。
本発明は請求項５と同様の作用効果を奏する。
請求項１１は、請求項６乃至１０の何れか一項に記載の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする。
請求項１２は、請求項１１に記載の同期信号検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録したことを特徴とする。

請求項１、６の発明によれば、積和演算相関処理によって、受信検波信号と既知のフレーム同期ワードとの相関をもとめることによって、フレーム同期ワードの候補を検出すると共にＤＣオフセット成分を計算し、この候補信号からＤＣオフセット成分を除去した上で、ベクトル誤差相関の判定を行う。積和演算相関処理は、検波信号中にＤＣオフセット成分が含まれていても、相関出力のピーク値への影響が小さいという利点があるので、相関出力のピーク検出に有利である。更に、フレーム同期ワード候補からＤＣオフセット量を除去した後に、既知のレーム同期ワード補正信号とベクトル誤差を算出して同期確認を行うので、積和演算相関処理においてノイズ等の混入による誤差の影響を補って、より正確な同期検出が可能となる。
また請求項２、７では、相関ピーク値検出手段はフレーム同期ワードとの積和演算相関を行い相関ピーク値を検出するので、相関出力のピーク値への影響を小さくすることができる。
また請求項３、８では、オフセット量算出手段は、フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めるので、演算が容易となり且つオフセット量の算出の誤差も少なくすることができる。
また請求項４、９では、ベクトル誤差検出手段は、ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めるので、一般的な方法によりベクトル誤差を正確に検出することができる。
また請求項５、１０では、ベクトル誤差検出手段は、ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めるので、平方根の演算より処理ステップ数を少なくして処理速度を高めることができる。
また請求項１１では、本発明の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また請求項１２では、同期信号検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の実施形態にかかるフレーム同期ワード判定装置を示すブロック図である。このフレーム同期ワード判定装置１００は、ＦＭ検波器１と、Ｉ＆Ｄフィルタ２と、減算器３と、フレーム同期相関器４とを備えて構成される。
この構成の特徴は、Ｉ＆Ｄフィルタ２の後段に減算器３とフレーム同期相関器４を配置し、減算器３の出力を図示しないＡＰＣＯ処理部へ導くと共に、出力の一部７をフレーム同期相関器４に供給するように構成した点であって、これにより、以下に詳述するようにフレーム同期相関器４の出力からＤＣオフセット補正信号５を出力することによって、Ｉ＆Ｄフィルタ２を介して減算器３に供給されるＦＭ検波器１の出力からＤＣオフセット量を除去するものである。
尚、正確にはＦＭ検波器１の出力はアナログ値であり、それをＡ／Ｄ変換してデジタルデータに復元した上で、既知のフレーム同期ワードデータと比較する等のデジタル処理を行うことになるが、以下、説明を簡略化するために、表現上アナログの検波信号と、検波後、Ａ／Ｄ変換して得たデジタルデータとの明確な区別は行わない。

図２は本発明の実施形態におけるフレーム同期相関器４の処理手順の概要を示す図である。ここに示す同期相関検出処理は、検波データ１０からデジタルデータに復元し、このデータから所要シンボル数（例えば２４シンボル）のデータを取り出し、既知のフレーム同期ワードとの相関値を求め（相関値検出手段）（符号１１）、そのピーク値を予め定めた第一のしきい値と比較する（相関ピーク値比較手段）（符号１２）。次に相関ピーク値比較手段の出力のピーク値が第一のしきい値より大きい場合には、該当する検波出力から取り出したシンボル列がフレーム同期ワード候補とし、検波出力信号に含まれるＤＣオフセット量を算出すると共に、前記検波信号から前記ＤＣオフセット量を減算してフレーム同期ワード補正信号を生成する（ＤＣオフセット補正手段）（符号１３）。更に、該前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知フレーム同期ワード（論理値）とのベクトル誤差を求め（ベクトル誤差算出手段）（符号１４）、その値が、第二のしきい値と比較し（同期確立判定手段）（符号１５）、ベクトル誤差が第二のしきい値より小さいとき、このときのフレーム同期ワードが目的とする２４シンボルのデータであるとして、同期判定を行う（同期確立判定手段）（符号１６）。

次に、信号波形図を参照しながら、具体的な処理手順の例を説明する。図３は変調方式が４値ＦＳＫ（Ｃ４ＦＭ）の場合の検波信号波形を示す図であり、ＤＣオフセット成分が含まれない理想的な検波出力波形の例を示したものである。なお、この波形図の縦軸の数値は、実際にはＦＳＫの場合は周波数偏移として、±１８００（Ｈｚ）、±６００（Ｈｚ）あるいは相関器出力に対応した数値となるが、便宜上、無名数１，２，３，４，・・を記入している。
図４は前記検波出力との相関を検出するために使用する既知フレーム同期ワードに対応するシンボル波形図であり、図中■印が各シンボルの値を示している。図４に示す例では、４値ＦＳＫであるが、±２の２値を取る場合を示しているこの図４に示したフレーム同期ワード信号が送信され、実際の無線通信路を経て受信機で検波された場合、図３に示すような理想的な信号波形が得られることは稀で、何等かの理由でＤＣオフセットが含まれることが多い。ＤＣオフセットが含まれると、例えば図６（ａ）に示すように、全体の信号波形が偏移軸（縦）方向にシフトしたものとなり、正確な同期検出の妨げになっていたことは上述したとおりである。

図５は、検波出力にＤＣオフセットが含まれる場合に対応するための本発明に係る処理方法及び装置の第一の実施形態を説明するためのフローチャートである。図５は図２の処理手順を更に具体的に示した図であり、図６は本発明の一実施例に基づいて同期検出する場合の波形の例を示す図である。図１、２及び適宜説明する図６乃至図１１を参照しながら、前記図６（ａ）に示すような信号を受信した場合を例として処理手順を詳細に説明する。
図５において、ＦＳ検出処理がスタートすると、先ず、図６（ａ）に示すような受信データ（検波データ）から図６（ｂ）に示すように２４シンボル分（ａ１〜ａ２４）を抜き出す（Ｓ１）。次に抜き出した２４シンボルのデータは、図６（ｃ）に示すフレーム同期ワードとして設定されている既知のフレーム同期ワード信号との積和演算相関値を求める（Ｓ２）。このように、先ず積和演算相関値を求める点が本発明の特徴の一つである。
積和演算相関処理としては、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとして、Σ（ａ_m×ｂ_m）なる演算を行えば良い。即ち、求める積和演算相関値は、
（ａ１＊ｂ１）＋（ａ２＊ｂ２）＋・・・＋（ａ２３＊ｂ２３）＋（ａ２４＊ｂ２４）
により求まる。積和演算相関処理はデータにＤＣオフセット成分が含まれていても、従来のベクトル誤差演算相関方式に比べて相関値として得られるピーク値への影響が小さい。そこで本発明では、先ず、積和演算相関出力を求めることによって、フレーム同期ワードの候補を特定するステップを設けたものである。このようにして得られた積和演算相関値からピーク値を検出し（Ｓ３）、ピーク値である場合は（Ｓ３でＹｅｓのルート）、予め設定した第一のしきい値（スレシホールド値）と比較し、得られたピーク値がしきい値より大きい（又は等しい）ことを判断する（Ｓ４）。図７は、積和演算相関処理の結果得られた信号波形の一例を示すものである。図７に示すように、得られたピーク値２１がしきい値２０より大きいときは（Ｓ４でＹｅｓのルート）、このときのシンボル列をフレーム同期ワード候補とみなし、当該シンボルデータに含まれるＤＣオフセット成分を算出する（Ｓ５）。各データは上述したようにＦＳＫの場合は周波数偏移量に応じたレベルを有するから、２４シンボルにわたって各シンボルのレベルを平均すればよい。尚、このとき、＋側に偏移したシンボルと、−側に偏移したシンボルとの数が一致する方が、より正確にオフセット量を検出できるので、両者の数がほぼ等しくなるように演算対象のシンボル数を決定する手段を含めてもよい。ここに示す例では、図８に示すように、＋側シンボル数１１（ａ１〜ａ１１）にあわせて−側シンボルを１１（ａ１２〜ａ２２）とし、合計２２シンボルとした。偏移が＋であるか−であるかは、検波出力の各シンボルに対応する信号の極性、若しくはゼロレベル値との比較等の手段によって判別可能である。また、仮に全てのシンボルについて平均値を求め、それから求めた仮のゼロレベルを基準として、＋、−の偏移を判定して、両者同数のシンボルを選択することも可能である。尚、フレーム同期ワードに＋と−の偏移を同数に設定するシステムでは、全シンボルについて平均を求めればよいことになる。
一方、ステップＳ３においてピーク値が得られない場合（Ｓ３でＮｏのルート）、及びステップＳ４において、得られたピーク値が第一のしきい値に満たない場合（Ｓ４でＮｏのルート）は、このときのシンボル列をフレーム同期ワードの候補とすることなく、ステップＳ１に戻り、受信検波したフレーム同期ワードシンボルをシフトした新たな２４シンボルについて、ステップＳ１乃至ステップＳ３、Ｓ４の処理を繰返す。

次に、ステップＳ５においてＤＣオフセット成分が求まると、検波出力からＤＣオフセット成分を除去する処理を行う。図９はこの様子を示す図であって、実線は受信データであり、■印はオフセット補正無しのシンボル値であり、●印はオフセット補正有りのシンボル値を示す。各シンボル値から各シンボルの平均値を減算することは、ＤＣオフセット分を縦軸方向にシフトすることに等しい。その結果、図９中に●印にて示すようにＤＣオフセット成分が除去されたものとなる。
図１０はＤＣオフセット成分が含まれる場合の検波信号（符号２３）と、既知のフレーム同期ワード信号（符号２２）との関係を説明した信号波形の模式図である。例えば、＋２〜−２の偏移レベルを持つ既知のフレーム同期ワードが＋１のＤＣオフセット成分を含んで検波された場合、同図中に実線２４の横軸と破線２５の横軸で示すように、両者のゼロレベル値が上下にシフトしたものとなることは上述したとおりである。
このようにしてＤＣオフセット成分が除去された検波出力信号は、次のステップにおいて既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差が求められる（Ｓ７）。

ベクトル誤差を計算する方法としては、前記積和演算相関処理と同じように、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとして、Σ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根を求めるのが一般的であるからそのようにしてもよいが、平方根の演算より処理ステップ数を少なくして処理速度を高めるために各要素の絶対値を求める、Σ｜ａ_m−ｂ_m｜なる演算を行って近似値を求めてもよい。後者の場合は、図１１に示すように、ＤＣオフセット補正を行った検波データのシンボル値である図１１（ａ）と、既知のフレーム同期ワードのシンボル値である図１１（ｂ）との引き算を行い、全てのシンボルデータに対する差分を累積すればよい。即ち、求めるベクトル誤差の近似式は、
｜ａ１’−ｂ１｜＋｜ａ２’−ｂ２｜＋・・・＋｜ａ２３’−ｂ２３｜＋｜ａ２４’−ｂ２４｜
により求まる。
フレーム同期ワード候補データが既知のフレーム同期ワードデータと一致するときは、理想的にはベクトル誤差がゼロとなるが、ジッタやその他の誤差で、僅かながら誤差成分が生じるので、これらを加味して、同期したか否かを判定する必要がある。
そこで、ステップＳ７においてベクトル誤差が求まると、この誤差が所定値より小さいか否かの判定を行うために、次のステップにおいて第二のしきい値と比較される（Ｓ８）。この第二のしきい値は詳述したように、理想的にはベクトル誤差がゼロとなるが、ジッタやその他の理由で生じる範囲であるか否かを判断するものであり、比較的小さな値に設定される。
ステップＳ８の判断の結果、ベクトル誤差レベルが第二のしきい値より小さいときは（Ｓ８でＹｅｓのルート）、フレーム同期ワード候補が真のフレーム同期ワードであると判断して、同期が成立した旨の信号を出力する（Ｓ９）。もし、この判定の結果、ベクトル誤差レベルが第二のしきい値より大きいときは（Ｓ８でＮｏのルート）、フレーム同期ワード候補が真のフレーム同期ワードではないものと判断して、ステップＳ１に戻り、受信検波したフレーム同期ワードをシフトした新たな２４シンボルについて、ステップＳ１乃至ステップＳ８の処理を繰返す。

本発明は、以上説明した実施形態のように、先ず、積和演算相関処理によって受信検波信号と既知のフレーム同期ワードとの相関を求めれば、積和演算相関処理が、検波信号中にＤＣオフセット成分が含まれていても、相関出力のピーク値への影響が小さいと云う利点を活かして、同期ワードの可能性があるシンボル列の検出が可能である。本来、積和演算相関処理のみによる同期検出も可能であるが、信号中にノイズが多く含まれる場合、同期検出の確度が低下する可能性があるので、本発明では更に、フレーム同期ワード候補からＤＣオフセット量を算出し、前記同期ワード候補信号からＤＣオフセット成分を除去した上で、ベクトル誤差相関の判定を行う。従って、前段の積和演算相関処理においてノイズ等の混入による誤差の影響で、誤って同期ワード候補と判定した場合は、ステップＳ８のベクトル誤差検出処理によってこれを補うことになるので、より正確な同期検出が可能となる。
以上、本発明の一例をＡＰＣＯ規格に基づいて説明したが、この例に限ることなく他のシステムへの適用や、種々変形が可能であることは云うまでもない。フレーム同期ワードの形式や、使用する相関器の方式に対応して、図５に示した処理手順を適宜変形すればよい。例えば、図５において、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ８の判定において条件を満たさない場合（各ステップにおいてＮｏ）には夫々、フレーム同期検出不可として、ステップＳ１０に移行して処理を終了する場合も考えられる。
例えば、ステップＳ３において、全ての２４シンボルについてのピーク値検出を、１シンボルずつシフトしながらピーク検出を行う処理が、１ステップで終了する場合はこのステップＳ３の判定においてＮｏのときは、ステップＳ１０に移行する。また、ステップＳ４、Ｓ８においても同様であり、夫々、システムの違いに対応して、処理手順を変形すれば種々適用可能である。

以上の通り本発明によれば、積和演算相関処理によって、受信検波信号と既知のフレーム同期ワードとの相関をもとめることによって、フレーム同期ワードの候補を検出すると共にＤＣオフセット成分を計算し、この候補信号からＤＣオフセット成分を除去した上で、ベクトル誤差相関の判定を行う。積和演算相関処理は、検波信号中にＤＣオフセット成分が含まれていても、相関出力のピーク値への影響が小さいという利点があるので、相関出力のピーク検出に有利である。
更に、フレーム同期ワード候補からＤＣオフセット量を除去した後に、既知のレーム同期ワード補正信号とベクトル誤差を算出して同期確認を行うので、積和演算相関処理においてノイズ等の混入による誤差の影響を補って、より正確な同期検出が可能となる。
また、相関器はフレーム同期ワードとの積和演算相関を行い相関ピーク値を検出するので、相関出力のピーク値への影響を小さくすることができる。
また、オフセット量算出手段は、フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めるので、演算が容易となり且つオフセット量の算出の誤差も少なくすることができる。
また、ベクトル誤差検出手段は、ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めるので、一般的な方法によりベクトル誤差を正確に検出することができる。
また、ベクトル誤差検出手段は、ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めることもできるので、平方根の演算より処理ステップ数を少なくして処理速度を高めることができる。
また、本発明の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また、同期信号検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態の同期信号検出装置を構成する各機能をそれぞれプログラム化し、あらかじめＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んでおき、コンピュータに搭載したＣＤ−ＲＯＭドライブのような媒体駆動装置にこのＣＤ−ＲＯＭ等を装着して、これらのプログラムをコンピュータのメモリあるいは記憶装置に格納し、それを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
なお、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
また、ロードしたプログラムを実行することにより上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等を介して接続されたサーバコンピュータの記憶装置にプログラムを格納しておき、インターネット等を通じて他のコンピュータに転送することもできる。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
なお、コンピュータでは、可搬型の記録媒体上のプログラム、または転送されてくるプログラムを、コンピュータに接続した記録媒体にインストールし、そのインストールされたプログラムを実行することによって上述した実施形態の機能が実現される。

本発明の一実施形態にかかるフレーム同期ワード検出装置の要部構成図である。本発明の一実施形態にかかるフレーム同期ワード検出手順を説明する図である。フレーム同期ワード信号の理想的波形の例を示す図である。フレーム同期ワード信号の理想的波形における各シンボル値の例を示す図である。本発明の一実施形態にかかるフレーム同期ワード検出手順を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態にかかるフレーム同期ワード検出手順を説明する信号波形図であって、（ａ）は検波データの波形図、（ｂ）は検波データから取り出した各シンボルのデータ値を示す図、（ｃ）は既知のフレーム同期ワード信号波形である。積和演算相関出力の一例を示す図である。ＤＣオフセット成分の算出に使用するシンボル値の例を示す図である。検波出力信号からＤＣオフセット成分を減算して補正する様子を説明する信号波形図である。偏移量＋１ＤＣオフセットを含んだフレーム同期ワード信号との既知フレーム同期ワードとを示す信号波形図である。（ａ）（ｂ）はＤＣオフセット成分を補正したデータと既知フレーム同期ワード値とのベクトル誤差を求める処理を説明する図である。デジタル無線通信機の同期信号検出に関係する機能ブロックの例を示すブロック構成図である。従来のデジタル無線通信機の一例を示すブロック構成図である。従来のフレーム同期相関器の処理例を示す図である。

符号の説明

１ＦＭ検波器、２Ｉ＆Ｄフィルタ、３減算器、４フレーム同期相関器、１００フレーム同期ワード判定装置

Claims

各フレームの所定位置に挿入されるフレーム同期ワードを検出する同期信号検出装置において、
検波した信号と前記フレーム同期ワードとして予め定められた既知のフレーム同期ワードとの相関ピーク値を検出する相関ピーク値検出手段と、
該相関ピーク値検出手段から出力される相関ピーク値と予め定めた第一のしきい値とを比較する相関ピーク値比較手段と、
該相関ピーク値比較手段により比較した結果、前記相関ピーク値が前記第一のしきい値より大きい場合に前記検波信号に含まれるＤＣオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
前記ＤＣオフセット量を前記検波信号から減算処理してフレーム同期ワード補正信号を生成するＤＣオフセット補正手段と、
前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知のフレーム同期ワードとのベクトル誤差を算出するベクトル誤差算出手段と、
該ベクトル誤差と第二のしきい値とを比較し、その結果に基づいて同期確立の判定を行う同期確立判定手段と、を備えたことを特徴とする同期信号検出装置。
請求項１記載の同期信号検出装置において、前記相関ピーク値検出手段は前記フレーム同期ワードとの積和演算相関を行い前記相関ピーク値を検出することを特徴とする同期信号検出装置。
請求項１又は２に記載の同期信号検出装置において、前記オフセット量算出手段は、前記フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めることを特徴とする同期信号検出装置。
請求項１、２又は３に記載の同期信号検出装置において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出手段は、前記ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めることを特徴とする同期信号検出装置。
請求項１、２又は３に記載の同期信号検出装置において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出手段は、前記ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めることを特徴とする同期信号検出装置。
各フレームの所定位置に挿入されるフレーム同期ワードを検出する同期信号検出方法において、
検波した信号と前記フレーム同期ワードとして予め定められた既知のフレーム同期ワードとの相関ピーク値を検出する相関ピーク値検出ステップと、
該相関ピーク値検出ステップにより出力される相関ピーク値と予め定めた第一のしきい値とを比較する相関ピーク値比較ステップと、
該相関ピーク値比較ステップにより比較した結果、前記相関ピーク値が前記第一のしきい値より大きい場合に前記検波信号に含まれるＤＣオフセット量を算出するオフセット量算出ステップと、
前記ＤＣオフセット量を前記検波信号から減算処理してフレーム同期ワード補正信号を生成するＤＣオフセット補正ステップと、
前記フレーム同期ワード補正信号と前記既知のフレーム同期ワードとのベクトル誤差を算出するベクトル誤差算出ステップと、
該ベクトル誤差と第二のしきい値とを比較し、その結果に基づいて同期確立の判定を行う同期確立判定ステップと、を備えたことを特徴とする同期信号検出方法。
請求項６記載の同期信号検出方法において、前記相関ピーク値検出ステップは前記フレーム同期ワードとの積和演算相関を行い前記相関ピーク値を検出することを特徴とする同期信号検出方法。
請求項６又は７に記載の同期信号検出方法において、前記オフセット量算出ステップは、前記フレーム同期ワードのシンボルのうち、所定数のシンボルに亘って当該シンボルが有する振幅値の平均値を求めることを特徴とする同期信号検出方法。
請求項６、７又は８に記載の同期信号検出方法において、ｍをシンボル数、ａを受信データ、ｂを既知のフレーム同期ワードデータとした場合、前記ベクトル誤差検出ステップは、前記ベクトル誤差をΣ（ａ_m−ｂ_m）²の平方根により求めることを特徴とする同期信号検出方法。
請求項６、７又は８に記載の同期信号検出方法において、前記ベクトル誤差検出ステップは、前記ベクトル誤差をΣ｜ａ_m−ｂ_m｜と近似して求めることを特徴とする同期信号検出方法。
請求項６乃至１０の何れか一項に記載の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする同期信号検出プログラム。
請求項１１に記載の同期信号検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録したことを特徴とする記録媒体。