JP4967341B2

JP4967341B2 - フレーム同期検出装置、フレーム同期検出方法及びフレーム同期検出プログラム

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Publication number: JP4967341B2
Application number: JP2005380125A
Authority: JP
Inventors: 秀章塩澤
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007181137A

Description

本発明は、デジタル無線通信機等に好適な、フレーム同期検出装置およびフレーム同期検出方法、そのプログラム並びにそれを記録した記録媒体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フレーム同期ワード（フレーム同期ワード：Frame Sync Word、以下「ＦＳワード」）を配置して送信し、受信機側では、検波出力信号中の上記ＦＳワードを検出することにより、フレーム中に配列されているデータの復調を行う。このようにデジタル無線通信では、受信側でのＦＳワード検出がデータを復調する上で極めて重要不可欠である。
デジタル無線通信機のフレーム同期検出に関係する機能ブロック構成として、例えば、ＡＰＣＯＰ２５の規格に適合する無線機を例に説明する。ＡＰＣＯは４値ＦＳＫ変調方式（Frequency Shift Keying；ＦＳＫ）で、一つの周波数偏移（デビエーション：Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）の１シンボルで２ビットの組み合わせ“００”、“１０”、“０１”、“１１”の四つのうちのどれか一つを表すように決められている。

図８はこのようなＡＰＣＯＰ２５の規格に適合する無線機のフレーム同期検出に関連する部分のブロック図であり（特開２００４−４０２２２公報記載）、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）２１、ＩＦフィルタ２２、検波器２３、Ｉ＆Ｄフィルタ２４、フレーム同期検出器（ＦＳ検出器）２５、データ取得器２６、デコーダ２７、Ｄ／Ａ変換器２８、スピーカ２９、誤り訂正器３０、等を含んで構成されている。各部の機能については既によく知られているので説明を省略するが、この中で本発明に関連するＦＳ検出器２５は、供給される受信検波された信号に含まれるＦＳワードを検出すると共に、受信信号中のＦＳワードが供給されたタイミング（シンボルタイミング）を検出して、その出力をデータ取得器２６に供給するものである。

図９は、従来のＦＳ検出器２５における処理の一例を示す図である。ＦＳ検出器２５には、図８に示したように前記検波器２３によって送信側で搬送波信号に重畳された（変調された）情報信号を取り出し、更に、その信号に含まれるノイズ成分をＩ＆Ｄフィルタで除去された検波信号３１が供給される。この信号については後述するが、伝送すべきデジタル信号のビット値に振幅値が対応した信号波形である。例えばＡＰＣＯＰ２５の規格の４値ＦＳＫでは、検波信号３１を４値判定器３２において、夫々の振幅値が上述した四値のどの値に該当するかを判断して階段状のシンボル値波形３３を生成し、この信号を相関器３４に供給する。
相関器３４は、その通信系においてＦＳ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ＦＳ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、ピーク値が得られるように構成されている。即ち、相関器３４にはＦＳワードメモリ３５から既知のＦＳワードデータが与えられ、このＦＳワードデータと前記４値判定器３２から供給された階段状のシンボル値波形３３との相関関係が検出される。両者の相関関係が大きいほど大きなレベルの信号を発生し、両者が一致するとき最大値となる。供給される信号のサンプリング値毎に相関値を検出すると、ＦＳワード近傍の信号波形は、階段状の相関出力信号３６となるので、その最大値レベルを予め設定した閾値（しきい値）と比較し、最大値が閾値を越える場合、同期判定器３７では、そのときのＦＳワード候補検出のタイミングが同期タイミングであると判定する。

また、同時に、あるいは前記同期判定器３７において同期検出信号が出力されたとき、ベクトル誤差演算器３８において、前記検波信号３１と前記ＦＳワードメモリ３５のＦＳワード信号とのベクトル誤差を求める。ベクトル誤差は前記両信号のデータ値の一致度合いが大きいほど小さい値となり、フレーム同期タイミング近傍では、同図９の符号３９に示す最小レベルを含むベクトル誤差値波形のように表示される。この信号レベルの最小値をシンボルタイミング判定器４０において予め設定した閾値（しきい値）と比較し、前記最小値が閾値以下の場合、その最小値を検出したタイミングを同期タイミングと判断し、その旨の信号を出力する。ＦＳ検出判定器４１はこのタイミング信号と、前記同期判定器３７の出力信号とに基づいて、同期が成立したことを判断し、その旨の信号を発生する。
このような同期検出処理は、通信機等に電源を投入した際の最初の同期検出によって同期が確保された後にも、所定のタイミングで再同期検出を行うようになっており、従来は、上述した初回の同期検出手段と同様な方法で再同期検出を行っていた。
なお、以上の説明においては、各処理に関してアナログ処理的な説明を行ったが、実際には各信号は所要のサンプリング周波数でデジタル信号に変換された上で、ＤＳＰ（Digital Signal ProcessorあるいはProcessing；デジタル信号処理装置）等のデジタル処理用集積回路で演算処理するのが一般的であり、以下の説明においても同様である。
特開２００４−４０２２２公報

しかしながら、従来のＦＳワード検出装置や方法では、初回のＦＳワード検出と、一旦同期が確保された後の再同期検出とが同じ方法であったので、同期検出がなされているのも拘わらず、瞬間的なノイズ混入等によって再同期検出に失敗すれば、当然ながら継続して同期を維持することができないことになる。即ち、初回ＦＳワード検出では、誤った同期検出が行われないように比較的厳密に検出する必要があり、そのため上述したように検波した受信信号からＦＳワード候補シンボルを抜き出し、既知のＦＳワードデータとの相関値に基づいて同期ワードの検出を行い、更に、検波信号と既知のＦＳワードとのベクトル誤差の最小値になる同期タイミングを検出することによって同期検出を行っていた。そして従来は、初回同期検出処理によって一旦同期が成立した後の再同期検出においても、同様の同期検出を行っていたので、再同期においてもノイズ耐性が初回同期と同様に要求されていた。従って、一旦同期検出がなされていて、瞬間的なノイズ混入等によっては同期確保が損なわれない場合であっても、再同期検出処理においてたまたま瞬間的なノイズが混入した結果、同期検出に失敗して、同期継続ができなくなることがあった。

また、従来の各判定処理における閾値（しきい値）の設定は、一般的に装置の設計によって異なり、装置毎に実測値に基づいて設定されているのが現状であって、装置のメンテナンスが容易ではなかった。
本発明は、従来のフレーム同期検出装置やフレーム同期検出方法の問題点を解決するためになされたものであり、再同期時に不要な同期検出失敗を防止し、簡便な方法や構成によって、合理的な基準に基づく同期検出判断を行うことが可能なフレーム同期検出装置及びフレーム同期検出方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のフレーム同期検出装置は、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フレーム同期検出装置において、受信検波した信号から所定シンボル数のフレーム同期ワード候補データを取得する取得手段と、該フレーム同期ワード候補データと既知のフレーム同期ワードデータとを比較して両者のエラービット数を検出するエラービットカウント手段と、前記エラービット数と予め設定したエラービット閾値とを比較するエラービット比較手段と、前記受信検波した信号から取り出した所定シンボル数のフレーム同期ワード候補信号と既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差及び同期タイミングを求めるベクトル誤差演算手段と、該ベクトル誤差演算手段によって求めたベクトル誤差と予め設定したベクトル誤差閾値と比較するベクトル誤差比較手段と、前記同期タイミングの情報を供給されることにより、前記同期タイミングが反映されたクロック信号を生成するクロック発生手段と、前記フレーム同期ワードを最初に検出する初回同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記ベクトル誤差比較手段による比較結果と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断してフレーム同期を検出し、前記初回同期検出により同期を確保した後にフレーム同期ワードを検出する再同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記初回同期検出時に得られた同期タイミングが反映されたクロック信号と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断して、フレーム同期を検出する同期判断手段と、を備えたことを特徴とする。

また、エラービット閾値が、当該通信システムにおける誤り訂正能力によって誤り訂正可能なビット数以下としてもよい。

本発明のフレーム同期検出方法は、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フレーム同期検出方法において、受信検波した信号から所定シンボル数のフレーム同期ワード候補データを取得する処理と、該フレーム同期ワード候補データと既知のフレーム同期ワードデータとを比較して両者のエラービット数を検出するエラービットカウント処理と、前記エラービット数と予め設定したエラービット閾値とを比較するエラービット比較処理と、前記受信検波した信号から取り出した所定シンボル数のフレーム同期ワード候補信号と既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差及び同期タイミングを求めるベクトル誤差演算処理と、該ベクトル誤差演算処理によって求めたベクトル誤差と予め設定したベクトル誤差閾値と比較するベクトル誤差比較処理と、前記同期タイミングの情報が供給されることにより、前記同期タイミングが反映されたクロック信号を生成するクロック発生処理と、前記フレーム同期ワードを最初に検出する初回同期検出時には、前記エラービット比較処理による比較結果と、前記ベクトル誤差比較処理による比較結果と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断してフレーム同期を検出し、前記初回同期検出により同期を確保した後にフレーム同期ワードを検出する再同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記初回同期検出時に得られた同期タイミングが反映されたクロック信号と、に基づいて、前記フレーム同期ワードがフレーム同期ワードであるか否かを判断して、フレーム同期を検出する同期判断処理と、を含むことを特徴とする。

本発明のフレーム同期検出プログラムは、上記のフレーム同期検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明は以上のように構成し、または処理手順を構築したので、夫々以下のような効果が得られる。即ち、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フレーム同期検出装置において、受信検波した信号から所定シンボル数のフレーム同期ワード候補データを取得する取得手段と、該フレーム同期ワード候補データと既知のフレーム同期ワードデータとを比較して両者のエラービット数を検出するエラービットカウント手段と、前記エラービット数と予め設定したエラービット閾値とを比較するエラービット比較手段と、前記受信検波した信号から取り出した所定シンボル数のフレーム同期ワード候補信号と既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差及び同期タイミングを求めるベクトル誤差演算手段と、該ベクトル誤差演算手段によって求めたベクトル誤差と予め設定したベクトル誤差閾値と比較するベクトル誤差比較手段と、前記同期タイミングの情報を供給されることにより、前記同期タイミングが反映されたクロック信号を生成するクロック発生手段と、前記フレーム同期ワードを最初に検出する初回同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記ベクトル誤差比較手段による比較結果と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断してフレーム同期を検出し、前記初回同期検出により同期を確保した後にフレーム同期ワードを検出する再同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記初回同期検出時に得られた同期タイミングが反映されたクロック信号と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断して、フレーム同期を検出する同期判断手段と、を備えたので、簡単な構成によって同期検出が可能であり、閾値の設定によってノイズに強い同期検出が可能となる。また、相関器や相関処理を使用しないので、装置が簡単になり、処理負荷も軽減される効果もある。

また、前記エラービット閾値が、当該通信システムにおける誤り訂正能力によって誤り訂正可能なビット数以下に設定すれば、閾値の設定根拠が明確であり、メンテナンス等において容易に閾値の設定が可能となる。
また、上記フレーム同期検出装置を処理手順として実現できるようにしたので、夫々の処理をプログラム化することができ、ハードウエアのみならずＣＰＵ等を備えたコンピュータによって本発明を実施可能となり、本発明のフレーム同期検出装置と同様の効果を得ることができる。

また、フレーム同期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ので、本発明の同期ワード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。

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。また既に説明したものと同一部分ならびに同一事項には同一符号、番号を付し、重複する説明は省略する。
以下、本発明の実施形態にかかるフレーム同期ワード検出装置（以下ＦＳ検出装置）の一例を、上述したＡＰＣＯＰ２５規格に準じた無線通信機に適用する例について説明するが、それに先だって本発明の理解を助けるために、ＡＰＣＯＰ２５の変調方式について簡単に説明する。
ＡＰＣＯＰ２５は既に説明したように、４値ＦＳＫ変調方式を採用し、一つの周波数偏移（デビエーション：Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）値の１シンボルで２ビットの組み合わせ“００”、“１０”、“０１”、“１１”の四つのうちのどれか一つを表すように決められている。具体的な周波数偏移値としては、＋０．６ｋＨｚ、＋１．８ｋＨｚ、−１．８ｋＨｚ、−０．６ｋＨｚの四値である。

図１はＡＰＣＯ規格に準拠したＦＳワード（以下、ＡＰＣＯ規格という）の信号波形、即ち、前記検波器２３において理想的にＦＭ検波された場合の信号波形である。ＡＰＣＯ規格では、同期検出を容易にするため、４値ＦＳＫではあるが、ＦＳワードにおいては１．８ｋＨｚ、−１．８ｋＨｚの二つのみの２４個のシンボルから構成されている。送信側ではこのようなＦＳワードをフレームの先頭に配置し、その後に伝達すべき情報をデータビットとして誤り訂正ビットと共に送信し、受信側ではＦＳワードを検出することによってフレームの先頭を検出し、後続するデータビット等を判別して復調するものである。

図２は、受信側でシンボル値を判別する場合の信号振幅値とシンボル値との関係を示したもので、受信検波した信号振幅値から、図中■印により表示した、１．８ｋＨｚと−１．８ｋＨｚの二つの周波数偏移に該当するポイントを検出し、上述した２４個のＦＳワード配列パターンを検出する。このシンボル検出に際しては、周波数偏移０Ｈｚを基準として、周波数偏移が±１．２ｋＨｚのときの振幅値に対応する値を閾値として比較する。即ち、ＡＰＣＯにおいては、シンボルと閾値は６００Ｈｚの間隔となっている。
また、ＡＰＣＯ規格では、図２右に「シンボル値（ｂｉｔ）」として示すように夫々の四つの周波数偏移の一シンボルが２ビットを示すので、２４シンボルのＦＳワードで４８ビットとなる。
図３は、本発明の実施態様例のフレーム同期ワード検出装置（以下ＦＳワード検出装置）の一例を示すブロック図である。このＦＳワード検出装置１００は、上述したＡＰＣＯ規格に準じた無線通信機に適用する例について説明するが、本発明の実施はこれらの例に限定する必要はない。

図１に示すＦＳワード検出装置１００は、シンボル判定器１と、エラービット数カウンタ２と、エラービット数カウンタ２に４８ビットの既知のＦＳワードデータを供給する既知ＦＳワードメモリ３と、エラービット数比較器４と、該エラービット数比較器４に閾値を供給するエラービット閾値メモリ５と、前記エラービット数比較器５の出力に基づいて検出対象のＦＳワード候補ビット列が正しいＦＳワードであるか否かを判断するＦＳワード判定器６と、最終的な同期判定を行う同期判定器７と、前記Ｉ＆Ｄフィルタ２４から供給される検波信号のベクトル誤差を求めるベクトル誤差演算器８と、該ベクトル誤差演算器８に供給される検波信号をオン・オフする検波入力スイッチ９と、前記ベクトル誤差演算器８に既知のＦＳワード信号を供給する既知のＦＳワードメモリ１０と、前記ベクトル誤差演算器８の出力を予め設定した閾値と比較するベクトル誤差比較器１１と、このベクトル誤差比較器１１に閾値（しきい値）を供給するベクトル誤差閾値メモリ１２と、前記ベクトル誤差比較器１１の出力に基づいてフレーム同期タイミングを検出するシンボルタイミング判定器１３を備えている。更に、初回同期検出処理においては前記同期判定器７に、前記ＦＳワード判定器６からのＦＳワード検出信号と、前記シンボルタイミング判定器１３からのシンボルタイミング信号とが供給され、最終的な同期検出判断が行われ、また、再同期処理時には、前記シンボルタイミング判定器１３からのシンボルタイミング信号に代わって、図示を省略したクロック信号発生手段から同期信号に基づいて生成されたクロック信号が供給されるように構成されている。

なお、正確にはＦＭ検波器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を明確に区別することなく説明する。また、説明では機能ブロックの組み合わせとして表しているが、実際の実施に際しては後述する処理手順と同様に、ＤＳＰ等のデジタル処理用装置を使用してソフトウエア処理として実現できることは云うまでもない。

図４は、上述した図３の同期検出装置を用いて同期検出を行う場合の手順の例を示した模式図であり、（ａ）は初回同期検出における処理手順、（ｂ）は再同期検出における処理手順を示している。
先ず、シンボル判定器１にＩ＆Ｄフィルタ２４を介して受信検波信号３１が供給されると、２４個のＦＳワード候補シンボル列を検出し、更に、夫々のシンボル値に基づいて４８個のＦＳワード候補のデータを求める。得られた４８個のＦＳワード候補データはエラービット数カウンタ２において既知ＦＳワードビットメモリ３から供給される正しい既知のＦＳワードと比較され、両者の不一致ビット数がカウントされる。この処理をＦＳワード候補として一シンボルずつずらしたビット列について実行すると、ビットエラー数が少ないほどエラービット数カウント値は小さくなり、両者が完全一致した場合ゼロとなる。図中１４に示す波形は、同期近傍のエラービット数カウンタ出力であり、このエラービット数を予め設定したエラービット閾値（しきい値）と比較し、閾値以上である場合は、ＦＳワード候補データとして一シンボル分、若しくは所要サンプリングデータ分シフトしたデータを新たなＦＳワード候補データ列として同様の処理を繰り返す。

また、前記ＦＳワード判定器６における判定において、エラービット数が閾値以下であると判定された場合にはＦＳワード判定器６から同期信号が同期判定器７に出力され、更に、次のベクトル誤差検出処理を実行する。なお、次のベクトル誤差検出処理は、上述したビットエラー数検出処理と並列に実行する方が同期検出処理の迅速性の観点から好ましいが、例えばＤＳＰ等で時系列的に処理する場合は、エラービット数判定の結果ＦＳワード候補が真のＦＳワードであることが確認された後に、実行する方が処理負荷を軽減する上から好ましいであろう。

ベクトル誤差検出は、前記Ｉ＆Ｄフィルタ２４を介して供給される受信検波信号３１を、前記スイッチ９をオンしてベクトル誤差演算器８に導き、既知ＦＳワードメモリ１０から供給される信号に基づきベクトル誤差演算が実行される。ベクトル誤差演算は√［Σ（ａ_m−ｂ_m）²］≒Σ｜ａ_m−ｂ_m｜なる式に基づいて行う。即ち、ＦＳワード候補の２４のシンボルａｍ（ｍは１乃至２４）と既知ＦＳワードデータｂｍ（ｂｍ；ｍは１乃至２４）について両者の差を求め、全てのシンボルに対する差の絶対値の総和を計算する。この値は、両者の一致度合いに応じたものとなり、両者の一致度合いが大きいほど演算値は小さくなり、両者が完全に一致すると演算結果はゼロになる。実際にはＦＳワード候補のビット列を一ビットずつ、もしくは所要一サンプリング値ずつずらしながら同様の演算を行うと、同図４（ａ）１５に示すような信号波形が得られる。この演算における最小値は、前記エラービット数カウントにおいて最小値が得られるＦＳワード候補において得られることになるが、このベクトル誤差演算を、検波信号をオーバーサンプリングしてきめ細かいサンプリングデータに基づいて処理すれば、正確な同期タイミング情報が得られることになる。このようにして得られた同期タイミング情報は、図示を省略したクロック発生装置等にも供給され、正確な同期信号を生成して所要ブロックに供給される。なお、前記検波信号は、アナログ信号として供給される場合も、それをサンプリングしてデジタルデータに変換して供給される場合のいずれの場合であってもよい。

以上の処理が初回同期検出の際に実行されるが、一旦同期が確保されると、上述したように正確なクロック信号に前記同期タイミングが反映されたものとなるので、本発明では、その後の再同期検出においてクロック信号のタイミング情報を使用し、既に説明した初回同期検出において実行したエラービット数判定処理のみを行う。
この方法によれば、再同期検出においてベクトル誤差検出も相関処理も行わないので、単発的なノイズ等の混入によって同期維持が妨げられることがなく、無用の初回同期処理を繰り返す不都合を回避することが可能となる。しかも、装置としての構成も簡単にあり、処理自体も簡単なものになる。

図５は、以上説明した本発明の同期検出装置の処理をフローチャートとして示したものであり、図６は前記エラービット数カウント処理の具体例を示す図、図７はベクトル誤差演算処理の具体例を示す図である。以下、これらの図面を参照しながら、本発明の同期検出方法を説明するが、既に説明した部分と重複する説明は省略し、主としてベクトル演算における閾値設定の具体例について説明する。
図５において、フローがスタートすると、受信検波データから２４シンボルのＦＳワード候補データを取り出し（Ｓ１）、シンボル判定器１によって４値判定し４８ビットのデータ列に変換する（Ｓ２）。更に、上述したように４８ビットのＦＳワード候補データ列を既知のＦＳワードデータと比較してエラービット数をカウントし（Ｓ３）、カウント結果を閾値と比較する（Ｓ４）。この例では前記エラービット閾値メモリ５（図３）に記憶している値を９とするが、その根拠を説明する。ＡＰＣＯＰ２５では、ＦＳワードの次に配置されているＮＩＤ（Network Identifier）ワードにおいて約１７．５％の誤り訂正能力をもつように訂正ビットが設けられている。従って、ＦＳワード検出においてもこのレートまでエラーを許容しても不都合はないと考えられる。そこで、４８ビットの１７．５％である９ビットを閾値として設定し、この値以下のエラービット数の場合、ＦＳワード検出と判定し、９より多い場合はＦＳワードではないものと判断する。このような合理的根拠に基づいた閾値（しきい値）であればメンテナンス等においても容易に設定可能である。

図６はエラービット数カウントの具体例を示すもので、（ａ）は受信検波信号からＦＳワード候補として取り出した２４シンボルのデータ（■）であり、夫々のシンボルが２ビットを表すので、同図（ｃ）に示す４８ビットのＦＳワードデータが得られる。（ｂ）は理想的なＦＳワードの検波信号であり、同図（ｄ）に示すような４８ビットのデータ列となり、これは既知ＦＳワードデータとして閾値メモリ３に記憶されている。この両者を比較すると同図（ａ）に○で囲った第６シンボル、第７シンボル、第１８シンボル、第１９シンボルの四つのシンボルが僅かながら正規の位置からずれたものとなっている。従って、これをビット列に変換した同図（ｃ）の□部分が正規のビット値と異なっている。同図（ｅ）のように、両者を比較すると実際に異なるビット数は４個となり、閾値９より小さいので、このＦＳワード候補を正規のＦＳワードと判断する（図５、Ｓ４Ｙｅｓ）。この判定でＦＳワードが検出されると、次は受信検波データと既知のＦＳワードデータとのベクトル誤差を求める（Ｓ５）。図７は具体的な受信検波信号波形と既知のＦＳワードのシンボルを示す図であり、両者のシンボルデータａ１乃至ａ２４とｂ１乃至ｂ２４の夫々について、√［Σ（ａ_m−ｂ_m）²］（≒Σ｜ａ_m−ｂ_m｜）なる演算を行う。なお、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。ベクトル誤差検出については、従来からよく知られているので、詳細な説明は省略するが、ベクトル誤差の値を、シンボル候補をずらしながら演算し、前後の演算結果を比較しながら最小値となるタイミングを検出する（Ｓ６）。最小値となるタイミングが検出されると、そのときのベクトル誤差値を閾値と比較し（Ｓ７）、閾値より小さい場合は、そのタイミングをＦＳワード検出タイミングと判断する（Ｓ８）。なお、前記Ｓ４のエラービット数比較処理、Ｓ５のベクトル誤差の最小値判断、Ｓ７のベクトル誤差値の閾値（しきい値）との比較処理において、Ｎｏと判断された場合は、そのときのＦＳワード候補は真のＦＳワードではないと判断して、当該処理フローを終了する（Ｓ９）。

以上本発明の実施例について説明したが、種々変形が可能である。例えば、ベクトル誤差検出を４８ビットのデータに変換した後に実施したが、受信検波信号から検出した２４個のシンボル値情報について、それに該当する既知シンボル値情報と比較することも、閾値を半値にすることによって可能であろう。また、再同期検出処理においては、ベクトル誤差検出を行うことなく、エラービット検出とクロック信号とに基づいて同期検出を行ったが、本発明による初回同期処理も、従来の相関値処理に比較して処理負荷が軽減されるので、再同期検出において初回同期検出と同様にエラービット検出とベクトル誤差検出との両方を行っても、従来に比較して十分な効果が得られる。更には、通信状態に応じて、再同期検出処理を初期同期検出と同じようにしてもよい。即ち、ＳＮ比が一定レベル以下に低下したときには、再同期検出処理においても初回同期検出処理と同様に、エラービット検出とベクトル誤差検出との両方を行えば、より一層確実に同期検出ができる。

なお、従来技術として示した特開２００４−４０２２２公報にも、ビットエラー検出手段を同期検出に使用することが記載されているが、相関値処理を行う点等において、本発明と異なるものである。
また、本発明の同期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。更に、フレーム同期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、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。

ＡＰＣＯＰ２５に準拠したフレーム同期ワードの検波信号波形図である。ＡＰＣＯＰ２５に準拠したフレーム同期ワードの検波信号波形とシンボル値との関係を示す図である。本発明に係るフレーム同期ワード検出装置の一例を示すブロック図である。本発明のフレーム同期ワード検出装置を使用して処理する場合の一例を示す処理概要模式図であり、（ａ）は初回同期検出処理を示す図、（ｂ）は再同期検出処理を示す図である。本発明のフレーム同期ワード検出手順の一例を示すフローチャートである。本発明におけるビットエラー検出処理の具体例を説明する図であって、（ａ）は検波データの波形図、（ｂ）は既知のＦＳワードデータを示す図、（ｃ）は前記受信検波したＦＳワード候補のビット値を示す図、（ｄ）は既知のＦＳワードデータのビット値を示す図、（ｅ）は（ｃ）と（ｄ）を比較した結果を示す図である。ベクトル誤差演算処理の具体例を説明する図であり、受信検波したＦＳワード候補のシンボルデータを示す図と既知のＦＳワードのシンボルデータを示す図である。従来の無線通信機の同期検出に関連する部分のブロック図である。従来の同期検出処理を説明する処理概要模式図である。

符号の説明

１シンボル判定器、２エラービット数カウンタ、３既知ＦＳワードメモリ、４エラービット比較器、５エラービット閾メモリ、６ＦＳワード判定器、７同期判定器、８ベクトル誤差演算器、９スイッチ、１０既知ＦＳワードメモリ、１１ベクトル誤差比較器、１２ベクトル誤差閾値メモリ、１３シンボルタイミング判定器、１４エラービットカウンタ出力、１５ベクトル誤差出力、２１Ａ／Ｄ変換器、２２ＩＦフィルタ、２３検波器、２４Ｉ＆Ｄフィルタ、２５ＦＳワード検出器、２６データ取得器、２７デコーダ、２８Ｄ／Ａ変換器、２９スピーカ、３０誤り訂正器、３１受信検波信号、３２４値判定器、３３シンボル値波形、３４相関器、３５既知ＦＳワードメモリ、３６相関出力、３７同期判定器、３８ベクトル誤差演算器、３９ベクトル誤差信号波形、４０シンボルタイミング判定器、４１ＦＳワード検出判定器、１００フレーム同期検出器。

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フレーム同期検出装置において、
受信検波した信号から所定シンボル数のフレーム同期ワード候補データを取得する取得手段と、
該フレーム同期ワード候補データと既知のフレーム同期ワードデータとを比較して両者のエラービット数を検出するエラービットカウント手段と、
前記エラービット数と予め設定したエラービット閾値とを比較するエラービット比較手段と、
前記受信検波した信号から取り出した所定シンボル数のフレーム同期ワード候補信号と既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差及び同期タイミングを求めるベクトル誤差演算手段と、
該ベクトル誤差演算手段によって求めたベクトル誤差と予め設定したベクトル誤差閾値と比較するベクトル誤差比較手段と、
前記同期タイミングの情報を供給されることにより、前記同期タイミングが反映されたクロック信号を生成するクロック発生手段と、
前記フレーム同期ワードを最初に検出する初回同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記ベクトル誤差比較手段による比較結果と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断してフレーム同期を検出し、前記初回同期検出により同期を確保した後にフレーム同期ワードを検出する再同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記初回同期検出時に得られた同期タイミングが反映されたクロック信号と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断して、フレーム同期を検出する同期判断手段と、
を備えたことを特徴とするフレーム同期検出装置。
前記エラービット閾値が、当該通信システムにおける誤り訂正能力によって誤り訂正可能なビット数以下であることを特徴とする請求項１記載のフレーム同期検出装置。
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フレーム同期検出方法において、
受信検波した信号から所定シンボル数のフレーム同期ワード候補データを取得する処理と、
該フレーム同期ワード候補データと既知のフレーム同期ワードデータとを比較して両者のエラービット数を検出するエラービットカウント処理と、
前記エラービット数と予め設定したエラービット閾値とを比較するエラービット比較処理と、
前記受信検波した信号から取り出した所定シンボル数のフレーム同期ワード候補信号と既知のフレーム同期ワード信号とのベクトル誤差及び同期タイミングを求めるベクトル誤差演算処理と、
該ベクトル誤差演算処理によって求めたベクトル誤差と予め設定したベクトル誤差閾値と比較するベクトル誤差比較処理と、
前記同期タイミングの情報が供給されることにより、前記同期タイミングが反映されたクロック信号を生成するクロック発生処理と、
前記フレーム同期ワードを最初に検出する初回同期検出時には、前記エラービット比較処理による比較結果と、前記ベクトル誤差比較処理による比較結果と、に基づいて前記フレーム同期ワード候補がフレーム同期ワードであるか否かを判断してフレーム同期を検出し、前記初回同期検出により同期を確保した後にフレーム同期ワードを検出する再同期検出時には、前記エラービット比較手段による比較結果と、前記初回同期検出時に得られた同期タイミングが反映されたクロック信号と、に基づいて、前記フレーム同期ワードがフレーム同期ワードであるか否かを判断して、フレーム同期を検出する同期判断処理と、
を含むことを特徴とするフレーム同期検出方法。
前記エラービット閾値が、前記受信検波信号における誤り訂正能力によって誤り訂正可能なビット数に基づいて設定された値であることを特徴とする請求項３記載のフレーム同期検出方法。
請求項３又は４記載のフレーム同期検出方法をコンピュータに実行させるためのフレーム同期検出プログラム。