JP4587516B2

JP4587516B2 - 受信装置及び同期方法

Info

Publication number: JP4587516B2
Application number: JP2000052296A
Authority: JP
Inventors: ボンケラルフ; ドレトーマス; コンシャックティノ
Original assignee: ソニーインターナショナル（ヨーロッパ）ゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: EP1032157B1; EP1717984B1; EP1675297A1; DE69932916T2; US7424079B2; CN1268007A; US20060269008A1; EP1032157A1; ATE468674T1; DE69932916D1; EP1675297B1; DE69942353D1; CN1157075C; KR20000062603A; US7154975B1; JP2000252971A; KR100671723B1; DE69942398D1; EP1717984A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル通信システムにおいて信号を受信する受信装置及び、受信装置において同期をとる同期方法に関し、詳しくは、時間及び周波数を正確に同期させるために相関回路を用いる受信装置及び同期方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル通信システムにおいては、送信側と受信側を同期させる必要がある。送信側と受信側は、例えば、デジタル通信システムにおける基地局と移動局であり、デジタル通信システムにおいては、送信される信号の時間及び周波数の同期は、移動局側で行われる。同期をとるには、特有のトレーニングシーケンス又は参照シンボルを送信側から受信側に送信することが知られている。参照シンボルは、送信データの中に挿入されており、周期的に受信側に送信され、周期的に同期が行われるようにしている。
【０００３】
従来の受信装置は、同期回路を備えており、この同期回路において同期が行われる。
【０００４】
この同期回路は、上述したように、受信したトレーニングシーケンス又は参照シンボルを用いて時間及び周波数を同期させる。従来の受信装置は、同期回路の同期情報を用いて、受信したデータ信号を復号するなどして、これにより映像又は音声情報を再生する。同期回路による同期は、通常、時間領域において行われる。
【０００５】
同期回路は、参照シンボル（又は参照シンボルの一部）と遅延された参照シンボル（又は参照シンボルの一部）とを時間領域で相関させ、参照シンボルを識別し、同期のためのタイミングを決定する。これにより、相関ピークが算出される。相関ピークは、参照シンボルの最後のサンプルの時点と、できる限り正確に一致する必要がある。
【０００６】
相関ピークを検出しやすくするために、参照シンボルは、複数の同期パターンからなっており、これらの同期パターンは、１つの参照シンボルの期間内に数回繰り返される。これらの同期パターンは、互いに等しい形をしているため、ここでは繰返しパターンと呼ぶことにする。１つの参照シンボルには、数個の繰返しパターンが含まれており、各繰返しパターンには、複数のサンプルが含まれている。各繰返しパターンには、それぞれ同数のサンプルが含まれている。なお、通信システムにおける多重伝送の環境では、シンボル同士の干渉をさけるために、参照シンボルと隣接するユーザデータシンボルとの間にガード区間（guard interval）を挿入してもよい。
【０００７】
従来の受信装置における受信された参照シンボルの時間領域における相関は、例えば、自己相関回路又は相互相関回路を用いて行われる。自己相関回路では、受信側で参照シンボルについての情報は必要ないが、相互相関回路では、受信側に受信される参照シンボルについての正確な情報が必要である。
【０００８】
図１３は、同期回路に含まれる従来の相互相関回路４０を示している。この相互相関回路４０は、１６サンプル長の相互相関ウィンドウにおいて、例えば、同期回路が受信する信号（以下、受信信号という。）ｙ（ｉ）を相互相関させる。すなわち、受信信号ｙ（ｉ）は、この信号が有するサンプル毎に、この相互相関ウィンドウ内の１６個のサンプルとの相互相関がとられる。相互相関ウィンドウの１６サンプル長は、参照シンボルの繰返しパターンが有する１６サンプル長と対応する。図１４に、それぞれが１６個のサンプルを有する９つの繰返しパターンを有する参照シンボルを示す。従来の受信装置には、受信される参照シンボルの構造についての正確な情報が挿入されている。従来の受信装置の同期回路には、予測される繰返しパターンの複素共役サンプルが記憶されており、受信信号との相互相関がとられる。
【０００９】
図１３に示す相互相関回路４０は、１６サンプル長の相互相関ウィンドウを有しており、直列接続された１５個の遅延器４１を有している。１番目の遅延器４１は、複素信号である受信信号ｙ（ｉ）を１サンプル分遅延させる。この処理は、因子Ｚ-1の乗算に相当する。２番目の遅延器４１は、１番目の遅延器４１から供給された信号を１サンプル分、再び遅延させる。３番目の遅延器４１から１５番目の遅延器４１も同様に動作する。また、相互相関回路４０は、１６個の乗算器４２及び１個の加算器４３とを有する。受信信号の１６個のサンプルが、相互相関ウィンドウの繰返しパターンが有する複素共役サンプルと相互相関をとるように、遅延器４１、乗算器４２及び加算器４３が配置される。この予測される繰返しパターンが有する複素共役サンプルは、例えば、受信装置の同期回路に記憶されており、各サンプルが読み出されて、乗算器４２に供給される。例えば、第１の受信信号のサンプルｙ（０）と、予測される繰返しパターンが有する第１の複素共役サンプルｙ^*（０）＝ｓ₀ ^*とを乗算する。続いて、第２の受信信号のサンプルｙ（１）と、ｙ^*（１）＝ｓ₁ ^*とを乗算する。その後、第３の受信信号のサンプル乃至第１６の受信信号のサンプルも、同様に行う。加算器４３は、乗算器４２から導き出されたこれらすべての計算結果を加算し、出力信号ｒ（ｉ）を算出する。加算器４３が算出した出力信号ｒ（ｉ）は、絶対値計算器４４に供給され、この絶対値計算器４４は、ｒ（ｉ）の絶対値を算出して、相互相関ピークを検出する。図１３に示す相互相関回路４０及び絶対値計算器４４は、例えば、従来の受信装置の同期回路に組み込まれている。
【００１０】
図１４は、図１３に示す相互相関回路４０及び絶対値計算器４４によって行われた相互相関ピークの検出の３個の異なる位相を示したものである。位相１では、相互相関回路４０の相互相関ウィンドウ４６は、受信したユーザデータの上に位置しており、これは、ユーザデータのみが繰返しパターンのサンプルと相互相関をとっていることを意味する。ユーザデータは、「？？？・・・」で示されている。すなわち、位相１では、相互相関ピークは検出されていない。位相２では、相互相関ウィンドウ４６は、参照シンボル４５の８番目の繰返しパターンＳ７とちょうど一致しており、このため、対応する相互相関ピークが検出される。位相３では、相互相関ウィンドウ４６は、再び、受信したユーザデータ「？？？・・・」の上に位置しており、このため、相互相関ピークは検出されていない。
【００１１】
図１４に示す参照シンボル４５は、９個の繰返しパターンＳ０、Ｓ１、・・・、Ｓ８を有しており、これらの繰返しパターンは互いに等しい波形をしている。各繰返しパターンは、例えば、１６個のサンプルを有しており、これら１６個のサンプルは、図１３における相互相関回路４０の相互相関ウィンドウの１６個のサンプルと対応している。なお、参照シンボル４５の繰返しパターンの数や、各繰返しパターンのサンプルの数は、実施の形態によって変更してもよい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、相互相関回路では、受信側に受信される参照シンボルについての正確な情報が必要である。すなわち、受信装置が時間及び周波数の同期に用いられる最後の相互相関ピークを認識するためには、受信装置には、繰返しパターンの構造及び数の正確な情報が必要である。相互相関ピークのうちの１つが正しく検出されないと、同期は失敗する。移動通信の環境では、マルチパス伝送によるフェージングによって、相互相関ピークの検出性能が低下するため、通信システムにおける従来の受信装置では、同期の性能は低くなる。
【００１３】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、デジタル通信システムにおいて信号を受信する受信装置及び、受信装置において同期をとる同期方法において精度の高い同期を実現することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る受信装置は、デジタル通信システムにおいて信号を受信する受信装置であって、一方が他方に対して位相が異なる少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信手段と、デジタル通信システムにおいて、受信した参照シンボルを用いて、受信装置において同期をとる同期手段とを備え、同期手段は、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させる相関手段を有する。
【００１５】
また、本発明に係る同期方法は、デジタル通信システムにおいて受信装置での同期をとる同期方法であって、一方が他方に対して位相が変移されている少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信ステップと、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させることによって、デジタル通信システムにおいて、受信した参照シンボルを用いて、受信装置において同期をとる同期ステップとを有する。
【００１６】
本発明に係る受信装置及び同期方法において、位相が変移されている繰返しパターンは、他方の繰返しパターンに対して１８０度位相が変移されている。
【００１７】
また、本発明に係る受信装置及び同期方法において、同期手段は、参照シンボルの中の２つの繰返しパターンの位相の変移の情報を用いて、２つの繰返しパターンのうちの後方の１つの位置を示す相関ピークを検出する。
【００１８】
本発明に係る受信装置及び同期方法の一実施の形態において、相関手段は、１つの繰返しパターンの長さに対応する長さの相関ウィンドウを有しており、相関手段からの出力信号は、相関ピークを検出する検出手段に供給される。例えば、用いられる参照シンボルの中の繰返しパターンの長さが１６サンプル長である場合、相関手段が１つの繰返しパターンと一致するように、相関ウィンドウの長さも１６サンプル長となるように設定される。また、本発明に係る受信装置及び同期方法の一実施の形態において、検出手段は、相関手段からの出力信号を１つの繰返しパターン分遅延させる遅延手段と、相関手段からの出力信号から遅延手段からの出力信号を減算する減算手段とを備える。更に、本発明に係る受信装置及び同期方法は、検出手段からの出力信号を平滑化する平均化手段を備える。相関手段は、相関手段に記憶されている、１つの繰返しパターンの長さに対応する長さの複素信号と、順次供給される、１つの繰返しパターン分の長さを有する各信号とを相関させ、検出手段は、これらの信号を比較する。すなわち、２つの繰返しパターンは順次相関をとられ、比較されて、これにより生じる対応する位相の変移の情報を用いて、相関ピークが検出される。
【００１９】
また、本発明に係る受信装置及び同期方法の他の形態において、相関手段は、２つの繰返しパターンの長さに対応する長さの相関ウィンドウを有しており、相関ピークの位置を検出する。また、本発明に係る受信装置及び同期方法の他の形態において、相関手段は、予測される繰返しパターンの正及び負の複素共役サンプルを用いて、相関ピークの位置を検出する。
【００２０】
また、本発明に係る受信装置及び同期方法の一実施の形態及び他の実施の形態において、相関手段又は検出手段からの出力信号は、ピーク閾値検出手段及びギャップ検出手段に供給され、ピーク閾値検出手段及びギャップ検出手段による検出結果に基づいて、相関手段又は検出手段によって検出された相関ピークが確認されるか否かが判定される。
【００２１】
更に、本発明に係る受信装置及び同期方法において、ピーク閾値検出手段は、相関手段又は検出手段からの出力信号が所定の相関ピークを上回るかどうかを検出し、ギャップ検出手段は、相関手段又は検出手段からの出力信号が検出された相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出する。また、本発明に係る受信装置及び同期方法において、相関手段又は検出手段からの出力信号は、ギャップ検出手段の前段に設けられる遅延手段において遅延される。更に、本発明に係る受信装置及び同期方法において、ギャップ検出手段は、更に、相関手段又は検出手段からの出力信号が所定のギャップ時間の間に所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る受信装置及び同期方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明を適用した受信装置の構造を示している。受信装置は、例えば、無線デジタル通信システムにおける移動局である。
【００２４】
図１に示す受信装置１は、例えば、無線デジタル通信システムにおける基地局である送信側から信号を受信するアンテナ２を備える。また、受信装置１は、アンテナ２から供給された無線周波数信号を基底域周波数信号にダウンコンバートする高周波（以下、ＨＦという。）回路３と、ＨＦ回路３から供給された信号を復調するＩＱ復調回路４と、ＩＱ復調回路４から供給された信号（以下、受信信号という。）に含まれる参照シンボルを用いて、時間及び周波数を同期させる同期回路５と、同期回路５から供給された信号を復号する復号回路６とを備える。
【００２５】
図１に示す受信装置１において、ＨＦ回路３は、アンテナ２から供給された無線周波数信号を基底域周波数信号にダウンコンバートし、ＩＱ復調回路４に供給する。ＩＱ復調回路４は、受信信号を復調し、同期回路５に供給する。同期回路５は、後述するように、図４に示す相互相関回路１６を有しており、相互相関回路１６が有する相互相関ウィンドウ１５において、受信信号に含まれる参照シンボルを相互相関させることによって、時間及び周波数を同期させる。復号回路６は、同期回路５から供給されたデータを復号して、これにより映像又は音声情報を再生する。
【００２６】
図２は、本発明を適用した受信装置及び同期方法に用いられる参照シンボルの一例を示す。図２に示す参照シンボル１４は、９個の繰返しパターンＳ０、Ｓ１、・・・、Ｓ８を有している。各繰返しパターンは、例えば、１６サンプルｓ₀、ｓ₁、・・・ｓ₁₅長を有している。この参照シンボル１４では、最後の繰返しパターンＳ８は、（−１）で乗算することにより、他の繰返しパターンに対して１８０度位相が変移されている。これにより、最後の繰返しパターンＳ８は、１６個のサンプル−ｓ₀、−ｓ₁、・・・−ｓ₁₅からなる。参照シンボル１４のすべての繰返しパターンは互いに等しい形をしており、最後の繰返しパターンＳ８は、１８０度位相が変移されている。なお、参照シンボル１４の繰返しパターンの数は、９個以上又は以下でもよいし、各繰返しパターンのサンプルの数は、１６個以上又は以下でもよい。
【００２７】
図３に、ユーザデータシーケンスに挿入された参照シンボルを示す。ユーザデータは、「？？？・・・」で示されている。図３には、後述する図４に示す相互相関回路１６が有する相互相関ウィンドウ１５における、最後の繰返しパターンＳ８の位相が１８０度変移されている参照シンボル１４を有する受信信号の相互相関の３個の異なる位相を示したものである。位相１では、相互相関回路１６が有する相互相関ウィンドウ１５においては、ユーザデータのみが相互相関をとっているため、相互相関ピークは検出されていない。位相２では、相互相関ウィンドウ１５は、参照シンボル１４の８番目の繰返しパターンＳ７とちょうど一致しており、このため、対応する相互相関ピークが検出される。８番目の繰返しパターンＳ７の相互相関ピークの相対位相は、“＋”で検出されている。一方、９番目の繰返しパターンＳ８は、８番目の繰返しパターンＳ７に対して１８０度位相が変移されているため、９番目の繰返しパターンＳ８において検出される相互相関ピークの相対位相は、８番目の繰返しパターンＳ７の位相に対して“−”の相対位相となっている。８番目の繰返しパターンＳ７の相対位相は“−”であるのに対して、１〜７番目の繰返しパターンＳ０、Ｓ１・・・Ｓ６の相対位相は、“＋”である。
【００２８】
図３の位相３では、相互相関ウィンドウ１５においては、ユーザデータのみが相互相関をとっているため、相互相関ピークは検出されていない。図２に示す参照シンボルでは、繰返しパターンのうちの１つが、その参照シンボルの中の他の繰返しパターンのうちの少なくとも１つに対して位相が反転されているという構造になっているため、この参照シンボル１４を用いると、図３からわかるように、相互相関ピークの情報とともに、相対位相の情報が得られる。この相対位相の情報によって、参照シンボルにおける最後の相互相関ピークの位置に関する情報が更に得られるため、より正確で信頼性のある同期情報が得られる。
【００２９】
図４は、本発明を適用した受信装置１における同期回路５において用いられる相互相関回路と検出器の一の実施の形態を示している。相互相関回路１６は、１５個の遅延器１７、１６個の乗算器１８及び、これらの乗算器１８からの計算結果を加算する１個の加算器を有する。相互相関ウィンドウ１６の１６サンプル長は、参照シンボル１０の繰返しパターンの例えば１６サンプル長に対応している。受信信号が有する１６個のサンプルは、受信装置１に記憶されている予測される繰返しパターンが有する複素共役サンプルと相互相関をとる。加算器から導き出された出力信号ｒ（ｉ）、すなわち、相互相関回路１６からの出力信号は、検出器１９に供給され、この検出器１９は、出力信号ｒ（ｉ）の絶対値及び相対位相を検出する。これにより、参照シンボル１４における最後の繰返しパターンＳ８の相互相関ピークの正確な位置が検出される。
【００３０】
図５は、検出器の他の例を示している。図５における相互相関回路１６は、図４における相互相関回路１６と等しい。図５に示す例では、検出器は、遅延器２０を有しており、この遅延器２０は、相互相関回路１６からの出力信号ｒ（ｉ）を例えば１６サンプル長の１つの繰返しパターン分遅延させる。この検出器はまた、減算器２１を有しており、この減算器２１は、相互相関回路１６からの出力信号ｒ（ｉ）から遅延器２０からの出力信号ｓ（ｉ）を減算する。減算器２１は、出力信号ｚ（ｉ）＝ｒ（ｉ）−ｓ（ｉ）を絶対値計算器２２に供給し、この絶対値計算器２２は、ｚ（ｉ）の絶対値を計算する。なお、ｙ（ｉ）、ｒ（ｉ）、ｓ（ｉ）及びｚ（ｉ）は、複素信号であるため、ｚ（ｉ）に絶対値及び位相の情報が含まれることになる。ｒ（ｉ）が、例えば図２に示す参照シンボル１４のＳ０乃至Ｓ７の部分のように、繰返しパターンの位相が変移されていない参照シンボルの部分にある場合、ｓ（ｉ）＝ｒ（ｉ−１６）＝ｒ（ｉ）・ｅ^jφ⇒ｚ1（ｉ）＝ｒ（ｉ）−ｓ（ｉ）＝ｒ（ｉ）（１−ｅ^jφ）となる。
【００３１】
一方、ｒ（ｉ）が、参照シンボル１４の位相が反転された繰返しパターンＳ８と一致する場合、ｓ（ｉ）＝ｒ（ｉ−１６）＝−ｒ（ｉ）・ｅ^jφ⇒ｚ2（ｉ）＝ｒ（ｉ）−ｓ（ｉ）＝ｒ（ｉ）（１＋ｅ^jφ）となる。したがって、ｒ（ｉ）が、位相が変移されている繰返しパターンＳ８と一致する場合、ｚ（ｉ）の絶対値は大きくなる。位相値φは、繰返しパターンＳ７とＳ８との間で起こる位相の変移とは関係ないが、送信側と受信側との間で生じる周波数オフセットによって得られる。送信側と受信側との間で生じる周波数オフセットの影響下での参照シンボルにおける位相の変移の検出範囲を考慮に入れると、ｚ1（ｉ）／ｚ2（ｉ）＝−ｊ・ｃｏｔ（φ／２）という計算結果が得られる。したがって、正確な検出のためには、φの絶対値はπより小さくなければならない。これにより、位相値φは、周波数オフセットと１つの繰返しパターンの持続時間Ｔ_pとの積で、φ＝２πｆ_offsetＴ_pとなる。
【００３２】
図６は、図５に示す検出器からの出力信号であるｚ（ｉ）の絶対値のシミュレーション結果を示している。この場合、参照シンボル１４は、それぞれが１６個のサンプルを有する９個の繰返しパターンを有しており、最後の繰返しパターンＳ８の位相は、他の繰返しパターンの位相に対して位相が反転されているため、相互相関ピークは、最後の繰返しパターンＳ８の中の最後のサンプルに対応する時点にあることが予測される。図６でわかるように、相互相関ピークはサンプル１４４のところにあり、これは、正確な値である。したがって、図４及び図５に示す相互相関回路１６及び検出器１９を用いることによって、相互相関ピークを正確に検出することができる。
【００３３】
図７は、相互相関回路１６と、図５の検出器の更に他の例とを示している。図７における相互相関回路１６と検出器の構造は、図５における相互相関回路１６と検出器の構造に対応するが、絶対値計算器２２からの出力信号は、平均化器２３に供給され、この平均化器２３は、絶対値計算器２２から出力されるｚ（ｉ）の絶対値を平滑化する。図７に示す相互相関回路１６と検出器の構造は、雑音やフェージングが激しい環境において特に有効である。平均化器２３は、例えば図２に示す１６個のサンプルからなる１つの繰返しパターンの長さに対応するフィルタの長さを有する移動平均フィルタであることが望ましい。図５及び図７に示す相互相関回路は、例えば、図１３に示す受信装置１の同期回路５において実現されてもよい。
【００３４】
図８は、図７に示す相互相関回路１６と検出器からの出力信号であるｚ（ｉ）の平均化された絶対値のシミュレーション結果を示している。サンプル１２８とサンプル１４４との間の遷移からわかるように、図２に示す反転された位相を有する最後の繰返しパターンに対応する時点で相互相関ピークが検出されている。
【００３５】
図９は、相互相関回路及び絶対値計算器の第２の実施の形態を示している。この相互相関回路２４は、図１に全体の構造が示されている本発明を適用した受信装置１における同期回路５において実現されてもよい。
【００３６】
相互相関回路２４は、基本的には、図４に示す相互相関回路１６や図１３に示す従来の相互相関回路４０と同じ構造をしているが、主な違いは、参照シンボルが図２に示す構造をしていると想定するとき、図９に示す相互相関回路２４は、３２個のサンプルを有する２つの繰返しパターン分の長さを持つ相互相関ウィンドウを有していることである。これにより、相互相関回路２４は、３１個の遅延器２５を有しており、この遅延器２５は、直列接続され、受信信号ｙ（ｉ）を１サンプル分遅延させる。また、相互相関回路２４は、３２個の乗算器２６を有しており、この乗算器２６は、受信信号ｙ（ｉ）の（遅延された）サンプルと、予測される繰返しパターンのサンプルの、受信側に記憶されている正及び負の複素共役サンプルとをそれぞれ乗算する。乗算器２６は、まず、相互相関回路２４に供給された第１の１６個のサンプルと、予測される繰返しパターンのサンプルの、受信側に記憶されている正の複素共役サンプルとをそれぞれ乗算する。例えば、相互相関回路２４に供給された第１のサンプルと、予測される繰返しパターンの第１の複素共役サンプルｓ₀ ^*とを乗算する。同様にして、相互相関回路２４に供給された残りのサンプルと、受信側に記憶されている残りの（正の）複素共役サンプルｓ₁ ^*乃至ｓ₁₅ ^*とをそれぞれ乗算する。次に、乗算器２６は、相互相関回路２４に供給された第２の１６個のサンプルと、予測される繰返しパターンのサンプルの、受信側に記憶されている負の複素共役サンプルとをそれぞれ乗算する。例えば、相互相関回路２４に供給された第１のサンプルと、予測される繰返しパターンの第１の複素共役サンプル−ｓ₀ ^*とを乗算する。同様にして、相互相関回路２４に供給された残りのサンプルと、受信側に記憶されている残りの負の複素共役サンプル−ｓ₁ ^*乃至−ｓ₁₅ ^*とをそれぞれ乗算する。なお、図２に示す参照シンボル１４が有する繰返しパターンＳ０、Ｓ１、・・・、Ｓ８がそれぞれ有するサンプルｓ₀、ｓ₁、・・・、ｓ₁₅は、それぞれ等しい。すなわち、図２における参照シンボル１４のすべての繰返しパターンＳ０、Ｓ１、・・・、Ｓ８は、最後の繰返しパターンＳ８の位相が反転されていることを除いて、等しい波形をしている。
【００３７】
加算器２７は、相互相関回路２４の中の乗算器２６からの計算結果を加算し、出力信号ｚ（ｉ）を出力する。加算器２７からの出力信号ｚ（ｉ）は、絶対値計算器２８に供給され、この絶対値計算器２８は、ｚ（ｉ）の絶対値を計算する。絶対値計算器２８からの出力信号によって、相互相関回路２４において相互相関をとった信号の絶対値及び位相に関する情報が得られる。
【００３８】
図１０は、図９に示す相互相関回路２４及び絶対値計算器２８からの出力信号のシミュレーション結果を示している。ここでは、図２に示す参照シンボル１４と似た参照シンボルを用いたが、それぞれが１６個のサンプルを有する６個の繰返しパターンを用いた。最後の繰返しパターンの位相は、その前にある他の繰返しパターンに対して、１８０度位相が変移されている。したがって、最後の繰返しパターンの中の最後のサンプルの位置は、サンプル９６の位置にあることが予測され、図１０に示すシミュレーション結果では、予測された位置にあることがわかる。図１０から明らかなように、相互相関回路２４において相互相関を行った２つの繰返しパターンが正確に重複するとき、出力信号は最大となる。
【００３９】
図１１は、図５に示す検出器における絶対値計算器２２、図７に示す検出器における平均化器２３又は図９に示す相互相関回路２４における絶対値計算器２８からの出力信号の信頼性及び精度を高めるための相互相関ピーク検出回路を示している。図１１に示す相互相関ピーク検出回路において、相互相関回路２４又は検出器１９からの各出力信号、すなわちｚ（ｉ）の絶対値は、ピーク閾値検出器２９及びギャップ検出器３０に供給される。ピーク閾値検出器２９は、ｚ（ｉ）の絶対値が所定の相互相関ピークの閾値を上回るかどうかを検出する。ギャップ検出器３０は、ｚ（ｉ）の絶対値が、検出された相互相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出する。図１０からわかるように、相互相関回路に供給された信号が、繰返しパターンの位相が互いに反転されていない参照シンボルの部分にある限り、ｚ（ｉ）の絶対値は、０又は０の近似値である。相互相関ピークの前にあるギャップが検出されるときのみ、検出された相互相関ピークが確認されるため、前段階での同期が確立される。
【００４０】
すなわち、相互相関ピークの前にあるギャップは、相互相関ピークの予測される位置の範囲を特定するのに用いることができる。ピーク閾値検出器２９によって、ｚ（ｉ）の絶対値が所定の相互相関ピークの閾値を上回るかどうかが検出され、ギャップ検出器３０によって、ｚ（ｉ）の絶対値が、検出された相互相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかが検出されるときのみ、相互相関ピークが確認される。相互相関ピークが確認された場合、ピーク閾値検出器２９及びギャップ検出器３０は、それぞれ、肯定の応答を、例えばＡＮＤゲート等の判定器３３に供給し、この判定器３３は、ピーク閾値検出器２９及びギャップ検出器３０の両方から肯定の応答が得られるときのみ、検出された相互相関ピークの位置を出力する。なお、ギャップ検出器３０の前段に、平均化器３１及び／又は遅延器３２を設けてもよい。平均化器３１は、ｚ（ｉ）の絶対値を平滑化する移動平均フィルタであってもよい。このフィルタの長さは参照シンボルの１つの繰返しパターンの長さに対応することが望ましい。遅延器３２は、平均化器３１からの出力信号を、参照シンボルの１つの繰返しパターン分遅延させることが望ましい。なお、実施の形態によって、平均化器３１及び遅延器３２を設けてもよいし、設けなくてもよい。
【００４１】
図１２は、図１１における相互相関ピーク検出回路の他の例を示している。図１２では、ｚ（ｉ）の絶対値は、図１１におけるピーク閾値検出器２９と同じピーク閾値検出器２９に供給される。図１２に示すギャップ検出器３４は、ｚ（ｉ）の絶対値が、検出された相互相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出するとともに、ｚ（ｉ）の絶対値が、所定のギャップ時間の間に所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出する。図１１におけるギャップ検出器３０は、検出された相互相関ピークの前のある１時点において検出動作を行うのに対して、図１２におけるギャップ検出器３４は、検出された相互相関ピークの前のある期間において検出動作を行う。図１１と同様に、例えばＡＮＤゲート等の判定器３３は、ピーク閾値検出器２９及びギャップ検出器３４からの出力信号が両方とも肯定の応答であるかどうかを判定するとともに、検出された相互相関ピークがこの場合において必要な相互相関ピークであると確認する。したがって、図１１及び図１２における相互相関ピーク検出回路を用いれば、前段階での同期の検出及び相互相関ピークの検出という複合した検出を行うことにより、検出の精度を高めることができるとともに、誤警報率を低くすることができる。検出された相互相関ピークの前にあるギャップの検出といった、前段階での同期をとることによって、予測される同期のためのピークの位置の範囲を検出することができるとともに、後に続く同期に必要な計算の量を減らすために何が必要かを検出することができる。
【００４２】
なお、図４、図５、図７、図９、図１１及び図１２に示す相互相関回路及び相互相関ピーク検出回路は、図１に示す受信装置１における同期回路５において実現してもよいが、本発明の請求範囲内で、他の受信装置において実現又は使用することもできる。
【００４３】
本発明に係る受信装置及び同期方法は、マルチパス伝送によるフェージングによって同期の精度が低下してしまう移動体間の通信環境における同期に特に有効である。本発明に係る受信装置及び同期方法は、１つの搬送波を用いる通信システムだけでなく、直交周波数多重分割（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、ＯＦＤＭ）システム等の複数の搬送波を用いる通信システムにおいても応用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る受信装置は、デジタル通信システムにおいて信号を受信する受信装置であって、一方が他方に対して位相が変移されている少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信手段と、デジタル通信システムにおいて、受信した参照シンボルを用いて、受信装置において同期をとる同期手段とを備え、同期手段は、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させる相関手段を有する。
【００４５】
また、本発明に係る同期方法は、デジタル通信システムにおいて受信装置での同期をとる同期方法であって、一方が他方に対して位相が変移されている少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信ステップと、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させることによって、デジタル通信システムにおいて、受信した参照シンボルを用いて、受信装置において同期をとる同期ステップとを有する。
【００４６】
本発明に係る受信装置及び同期方法によれば、互いにサンプル長が等しい、同期回路に供給される信号が有する参照シンボルが有するサンプルと、同期回路が有する相関ウィンドウのサンプルとの間において、精度の高い相関が行われる。また、本発明に係る受信装置及び同期方法によれば、少なくとも２つの繰返しパターンは、参照シンボルにおける最後の繰返しパターンであり、同期のために２つの繰返しパターンのみが必要であり、これら２つの繰返しパターンの位相が互いに変移される。これにより得られる相関ピーク及びその相関ピークの相対位相を用いることによって、同期の時点に関する正確な情報が得られるため、受信装置において、精度が高く信頼性のある同期を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した受信装置の構造を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した受信装置及び同期方法に用いられる参照シンボルの構造を示す図である。
【図３】図２における参照シンボルを用いた相互相関ピークの検出を示す図である。
【図４】図２における参照シンボルに基づいて相互相関ピーク及び各位相情報を検出する相互相関回路と検出器の第１の実施の形態を示す図である。
【図５】相互相関回路と、図４の検出器の他の例を示す図である。
【図６】図５に示す相互相関回路及び検出器のシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】相互相関回路と、図４の検出器の更に他の例とを示す図である。
【図８】図７に示す相互相関回路及び検出器のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】相互相関ピークを検出する相互相関回路及び絶対値計算器の第２の実施の形態を示す図である。
【図１０】図９に示す相互相関回路及び絶対値計算器のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】図５の絶対値計算器、図７の平均化器又は図９の絶対値計算器からの出力信号の信頼性及び精度を高めるための相互相関ピーク検出回路を示す図である。
【図１２】図１１における相互相関ピーク検出回路の他の例を示す図である。
【図１３】相互相関ピークを検出するための従来の相互相関回路及び絶対値計算器を示す図である。
【図１４】図１３における相互相関回路及び絶対値計算器による相互相関ピークの検出を示す図である。
【符号の説明】
１６相互相関回路、１７遅延器、１８乗算器、１９検出器

Claims

デジタル通信システムにおいて信号を受信する受信装置であって、一方が他方に対して位相が変移されている少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信手段と、上記デジタル通信システムにおいて、上記受信した参照シンボルを用いて、同期をとる同期手段とを備え、上記同期手段は、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、上記２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させる相関手段を有する受信装置。
上記少なくとも２つの繰返しパターンは、上記参照シンボルの中の最後の２つの繰返しパターンであることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
上記位相が変移されている繰返しパターンは、上記他方の繰返しパターンに対して１８０度位相が変移されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の受信装置。
上記同期手段は、上記参照シンボルの中の上記２つの繰返しパターンの位相の変移の情報を用いて、上記２つの繰返しパターンのうちの後方の１つの位置を示す相関ピークを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信装置。
上記相関手段は、１つの繰返しパターンの長さに対応する長さの相関ウィンドウを有しており、上記相関手段からの出力信号は、上記相関ピークを検出する検出手段に供給されることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
上記検出手段は、上記相関手段からの出力信号を１つの繰返しパターン分遅延させる遅延手段と、上記相関手段からの出力信号から上記遅延手段からの出力信号を減算する減算手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
上記検出手段からの出力信号を平滑化する平均化手段を備える請求項５乃至６のいずれか１項に記載の受信装置。
上記相関手段は、２つの繰返しパターンの長さに対応する長さの上記相関ウィンドウを有しており、上記相関ピークの位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
上記相関手段は、予測される繰返しパターンの正及び負の複素共役サンプルを用いて、上記相関ピークの位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の受信装置。
上記相関手段又は上記検出手段からの出力信号は、ピーク閾値検出手段及びギャップ検出手段に供給され、上記ピーク閾値検出手段及び上記ギャップ検出手段による検出結果に基づいて、上記相関手段又は上記検出手段によって検出された上記相関ピークが確認されるか否かを判定することを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の受信装置。
上記ピーク閾値検出手段は、上記相関手段又は上記検出手段からの出力信号が所定の相関ピークを上回るかどうかを検出し、上記ギャップ検出手段は、上記相関手段又は上記検出手段からの出力信号が上記検出された相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出することを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
上記相関手段又は上記検出手段からの出力信号は、上記ギャップ検出手段の前段に設けられる遅延手段において遅延されることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
上記ギャップ検出手段は、更に、上記相関手段又は上記検出手段からの出力信号が所定のギャップ時間の間に上記所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
デジタル通信システムにおいて受信装置での同期をとる同期方法であって、一方が他方に対して位相が変移されている少なくとも２つの繰返しパターンを有する参照シンボルを受信する受信ステップと、所定の長さを有する相関ウィンドウにおいて、上記２つの繰返しパターンのうちの少なくとも１つを相関させることによって、上記デジタル通信システムにおいて、上記受信した参照シンボルを用いて、上記受信装置において同期を行う同期ステップとを有する同期方法。
上記少なくとも２つの繰返しパターンは、上記参照シンボルの中の最後の２つの繰返しパターンであることを特徴とする請求項１４に記載の同期方法。
上記位相が変移されている繰返しパターンは、上記他方の繰返しパターンに対して１８０度位相が変移されていることを特徴とする請求項１４乃至１５のいずれか１項に記載の同期方法。
上記同期ステップでは、上記参照シンボルの中の上記２つの繰返しパターンの位相の変移の情報を用いて、上記２つの繰返しパターンのうちの後方の１つの位置を示す相関ピークを検出することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の同期方法。
相関ウィンドウの長さは、１つの繰返しパターンの長さに対応しており、上記相関ステップの後に、上記相関ピークを検出する検出ステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の同期方法。
上記検出ステップは、上記相関ステップの出力信号を１つの繰返しパターン分遅延させる遅延ステップと、上記相関ステップの出力信号から上記遅延ステップの出力信号を減算する減算ステップとを有することを特徴とする請求項１８に記載の同期方法。
上記検出ステップの出力信号を平滑化する平均化ステップを備える請求項１８乃至１９のいずれか１項に記載の同期方法。
上記相関ウィンドウの長さは、２つの繰返しパターンの長さに対応しており、上記相関ピークの位置を検出することを特徴とする請求項１７に記載の同期方法。
上記相関ステップでは、予測される繰返しパターンの正及び負の複素共役サンプルを用いて、上記相関ピークの位置を検出することを特徴とする請求項２１に記載の同期方法。
上記相関ステップ又は上記検出ステップの後に、ピーク閾値検出ステップ及びギャップ検出ステップを有し、上記ピーク閾値検出ステップ及び上記ギャップ検出ステップの検出結果に基づいて、上記相関ステップ又は上記検出ステップで検出された上記相関ピークが確認されるか否かを判定することを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の同期方法。
上記ピーク閾値検出ステップでは、上記相関ステップ又は上記検出ステップの出力信号が所定の相関ピークを上回るかどうかを検出し、上記ギャップ検出ステップでは、上記相関ステップ又は上記検出ステップの出力信号が上記検出された相関ピークの前にある所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出することを特徴とする請求項２３に記載の同期方法。
上記ギャップ検出ステップの前段に、上記相関ステップ又は上記検出ステップの出力信号を遅延させる遅延ステップを有する請求項２４に記載の同期方法。
上記ギャップ検出ステップでは、更に、上記相関ステップ又は上記検出ステップの出力信号が所定のギャップ時間の間に上記所定のギャップ閾値を下回ったかどうかを検出することを特徴とする請求項２４に記載の同期方法。