JP6204748B2

JP6204748B2 - 受信装置および受信方法

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Publication number: JP6204748B2
Application number: JP2013173043A
Authority: JP
Inventors: 裕也田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: JP2015041943A

Description

本発明は、受信装置および受信方法に関し、特には、受信装置において実行される同期位置推定処理の精度を向上する技術に関する。

従来、通信システムにおいて信号を送受信する際には、受信側で同期位置の推定処理を行い、送信側とのフレーム同期を確立している。例えば、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の移動体通信システムにおいて、基地局が、移動局から受信した受信信号と、予め記憶されている参照信号との相関演算を実行し、得られた相関値のピーク(最大)点を同期位置と推定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記のような同期位置推定処理では、参照信号としてユニークワード（ＵＷ）やプリアンブル（ＰＲ）等を使用し、受信信号をサンプル毎にずらしながら相関演算（スライディング相関ともいう。）を実行することで同期位置を推定して、それ以降の信号処理（復調）を実行している。

特開２００５−１７６１８４号公報

しかしながら、上記のような同期位置の推定に関して、信号レベルを最適化するための自動利得制御（Automatic Gain Control：以下、ＡＧＣ）等により、受信信号の振幅成分に歪みが生じた場合には、同期位置推定処理の精度が低下してしまう問題があった。特に、時々刻々と受信レベルが変動するフェージング環境下などで、ＡＧＣを実行すると、図４（ａ）に示すように、受信信号の振幅成分における先頭部分を中心に歪みが生じ易い。そして、このような受信信号の振幅成分の変動が瞬時的に生じた場合には、図４（ｂ）に示すように相関演算によるピーク点が本来の同期位置とは異なる位置に現れ、同期位置推定処理の精度が悪化してしまっていた。

それゆえ本発明は、受信信号の同期位置推定処理の精度を向上させることができる受信装置および受信方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の受信装置は、相手側通信装置から信号を受信し、
前記信号における位相成分と、参照信号における位相成分との第１の相関演算を実行し、該第１の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第１の処理と、
前記信号における位相成分と、参照信号とにおける位相成分とを抽出せずに第２の相関演算を実行し、該第２の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第２の処理と、を行う同期位置推定処理部を備え、
前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルである場合には前記第１の処理を実行し、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合には前記第２の処理を実行する。

また、本発明の受信装置にあっては、前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、さらに、現在のフレームよりもひとつ前のフレームにおける前記相手側通信装置との伝搬路の変動状態に基づいて、前記第１の処理または前記第２の処理の何れを実行するかを決定することが好ましい。

また、本発明の受信装置にあっては、前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、前記第２の処理を実行し、該第２の処理の実行結果に基づく現在のフレームにおいて推定された同期位置と、一つ前のフレームにおいて推定された同期位置との差に基づいて、さらに、該現在のフレームに対する前記第１の処理を実行するか否かを決定することが好ましい。

また、本発明の受信方法は、相手側通信装置から信号を受信し、
前記信号における位相成分と、参照信号における位相成分との第１の相関演算を実行し、該第１の相関演算の結果に基づいて、前記信号の同期位置の推定する第１の処理と、
前記信号における位相成分と、参照信号とにおける位相成分とを抽出せずに第２の相関演算を実行し、該第２の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第２の処理と、
前記受信した信号が非連続性の制御チャネルである場合には前記第１の処理を実行し、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合には前記第２の処理を実行する。

また、本発明の受信方法にあっては、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、さらに、現在のフレームよりもひとつ前のフレームにおける前記相手側通信装置との伝搬路の変動状態に基づいて、前記第１の処理または前記第２の処理の何れを実行するかを決定することが好ましい。

また、本発明の受信方法にあっては、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、前記第２の処理を実行し、該第２の処理の実行結果に基づく現在のフレームにおいて推定された同期位置と、一つ前のフレームにおいて推定された同期位置との差に基づいて、さらに、該現在のフレームに対する前記第１の処理を実行するか否かを決定することが好ましい。

本発明の受信装置および受信方法によれば、受信信号の同期位置推定処理の精度を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る受信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る受信装置の同期位置推定処理の概念図である。本発明の一実施形態に係る受信装置の処理を示すフローチャートである。（ａ）は、フェージング等に起因して受信信号の振幅成分に歪みが生じる様子を示したものであり、（ｂ）は、従来の相関演算による同期位置推定処理で、誤った同期位置を推定する様子を示した図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態では、受信装置１をＰＨＳの基地局としているが、これに限られず、本発明は信号を受信する通信装置、通信端末等に適用することができる。

本実施形態の受信装置１は、自動利得制御部２、および信号処理部３を含む。
信号処理部３は、受信信号位相成分抽出部５、参照信号生成部７、参照信号位相成分抽出部９、同期位置推定処理部１１、および復調処理部１３を備える。

自動利得制御部２は、アンテナを介して通信端末等から受信した信号を、最適な信号レベルとなるように制御し、レベル調整後の信号を信号処理部３に送る。信号処理部３に入力された受信信号は、受信信号位相成分抽出部５および同期位置推定処理部１１に送られる。

受信信号位相成分抽出部５は、自動利得制御部２で調整された受信信号から位相成分を抽出し、同期位置推定処理部１１に送る。

参照信号生成部７は、予め記憶された情報から、同期位置サーチ区間に応じた理想的な参照信号を生成し、参照信号位相成分抽出部９に送る。

参照信号位相成分抽出部９は、参照信号生成部７が生成した参照信号から位相成分を抽出し、同期位置推定処理部１１に送る。

同期位置推定処理部１１は、受信信号の位相成分と、参照信号の位相成分との相関演算を実行し、演算後の相関値がピークとなる位置を同期位置として決定する。そして、同期位置推定処理部１１は、同期が確立した受信信号（以下、同期確立信号という。）を復調処理部１３へ送る。

ここで、図２は、同期位置推定処理部１１で実行される同期位置の推定処理の概念図を示したものである。受信信号は、先頭から順に過渡応答用ランプタイム（ＲＡＭＰ）、プリアンブル（ＰＲ）、ユニークワード（ＵＷ）、情報部（ＤＡＴＡ）、ＣＲＣ、ＲＡＭＰで構成されている。この例では、受信信号の先頭側の所定区間を同期位置サーチ区間として、この同期位置サーチ区間の範囲内において、時間位置をずらしながら参照信号の位相成分との相関演算を行い、相関値が最大となる時間位置を同期位置と決定する。なお、同期位置サーチ区間としては、同期位置の推定精度を高めるため、振幅成分に情報を含まないＰＳＫ系変調を用いることが多い。そのため参照信号から位相成分を抽出する本発明の同期位置推定処理は有効である。

復調処理部１３は、同期位置推定処理部１１から送られる同期確立信号の復調処理を実行する。

本実施形態の受信装置１および受信方法によれば、受信信号および参照信号の位相成分をそれぞれ抽出して相関演算を行うことで、受信信号に振幅歪み（振幅変動）が生じ易いフェージング環境などにおいても、精度の高い同期位置の推定処理を実行することができる。その結果、同期が外れることによるエラーを防ぎ、受信装置１の接続率の向上を図ることができる。

ここで、本発明の受信装置１にあっては、受信信号および参照信号からそれぞれ位相成分を抽出せずに相関演算を実行する従来の方法と、位相成分を抽出して相関演算を実行する本実施形態の方法を、各種条件に応じて使い分けるようにすることも可能である。

例えば、受信装置１が、相手側通信装置との伝搬路の変動状態を示すフェージング速度が所定値以上である場合には位相成分を用いた同期位置の推定処理を実行し、所定値未満である場合には位相成分を抽出しない従来の同期位置の推定処理を実行するようにしてもよい。フェージング速度が大きいと、ＡＧＣによる応答遅延が大きくなり振幅歪みが生じ易くなるため、フェージング速度が所定値以上である場合に位相成分を抽出して相関演算を実行することで、同期位置の推定処理の精度を向上させることができる。

また、受信信号が、非連続性のチャネルである場合に位相成分を用いた相関演算を実行し、非連続性のチャネルでない場合には従来の相関演算を実行するように設定することも可能である。非連続的に受信する制御チャネル、同期バーストチャネル等は、単発で受信するためＡＧＣの追従速度が遅れ、応答遅延が発生し易いため、このような場合に位相成分を抽出して相関演算を実行することで、同期位置推定処理の精度を向上させることができる。

また、従来の同期位置推定処理により推定された現在のフレームの同期位置と、一つ前のフレームにおいて推定された同期位置との差（ずれ量）が所定値以上である場合に、再度、位相成分を抽出して相関演算を実行する同期位置の推定処理を実行するとすることも可能である。すなわち、従来の同期位置の推定処理で精度が確保されている場合には、無駄な処理を行わず、従来の方法で精度が低下してしまう場合に限り、位相成分を抽出する同期位置推定処理を実行して、精度を確保することができる。このようにすることで、同期位置の推定処理をより効率的に実行することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る受信装置で実行される同期推定処理について、図３に示すフローチャートにより例示説明する。なおここでは、上述した受信信号および参照信号からそれぞれ位相成分を抽出せずに相関演算を実行する従来の方法と、位相成分を抽出して相関演算を実行する本実施形態の方法を、各種条件に応じて使い分ける処理について説明する。

受信装置１は、アンテナを介して信号を受信すると（ステップＳ１１）、受信信号が非連続性チャネルか否かを判定する（ステップＳ１２）。受信信号が、制御チャネル等の非連続性チャネルである場合（ステップＳ１２のはい）、受信装置１は、位相成分の相関演算による同期位置の推定処理を実行し（ステップＳ１３）、処理が終了する。

受信信号が非連続性チャネルでない場合（ステップＳ１２のいいえ）、受信装置１は、一つ前のフレームの情報に基づいて、フェージング速度が予め設定された所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４で、フェージング速度が所定値以上であった場合（ステップＳ１４のはい）、受信装置１は、位相成分の相関演算による同期位置の推定処理を実行し（ステップＳ１５）、処理が終了する。

ステップＳ１４で、フェージング速度が所定値未満であった場合（ステップＳ１４のいいえ）、受信装置１は、位相成分を抽出しない従来方式の相関演算により同期位置の推定処理を実行する（ステップＳ１６）。
その後、受信装置１は、ステップＳ１６で推定された同期位置と、一つ前のフレームにおける同期位置との差が、予め設定された所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７で、現在のフレームで推定された同期位置と一つ前のフレームの同期位置との差が所定値以上であった場合（ステップＳ１７のはい）、受信装置１は、位相成分の相関演算による同期位置の推定処理を再度、実行し（ステップＳ１８）、処理が終了する。

ステップＳ１７で、現在のフレームで推定された同期位置と一つ前のフレームの同期位置との差が所定値未満であった場合（ステップＳ１７のいいえ）、受信装置１は、ステップＳ１６で実行した同期位置推定処理が正しいものと判断して、処理が終了する。

なお、図３に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１７の３つの判定ステップを備え、それぞれ非連続性チャネル、フェージング速度、同期位置の差に基づいて従来の方法又は本実施形態の方法を切り替えているが、これらのうちの一部を用いて切り替えてもよい。すなわち非連続性チャネル、フェージング速度、同期位置の差の一つのみに基づいて切り替えてもよく、例えばフェージング速度のみに基づき従来の方法又は本実施形態の方法を切り替えてもよい。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１受信装置
２自動利得制御部
３信号処理部
５受信信号位相成分抽出部
７参照信号生成部
９参照信号位相成分抽出部
１１同期位置推定処理部
１３復調処理部

Claims

相手側通信装置から信号を受信し、
前記信号における位相成分と、参照信号における位相成分との第１の相関演算を実行し、該第１の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第１の処理と、
前記信号における位相成分と、参照信号とにおける位相成分とを抽出せずに第２の相関演算を実行し、該第２の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第２の処理と、を行う同期位置推定処理部を備え、
前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルである場合には前記第１の処理を実行し、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合には前記第２の処理を実行する、受信装置。
前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、さらに、現在のフレームよりもひとつ前のフレームにおける前記相手側通信装置との伝搬路の変動状態に基づいて、前記第１の処理または前記第２の処理の何れを実行するかを決定する、請求項１に記載の受信装置。
前記同期位置推定処理部は、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、前記第２の処理を実行し、該第２の処理の実行結果に基づく現在のフレームにおいて推定された同期位置と、一つ前のフレームにおいて推定された同期位置との差に基づいて、さらに、該現在のフレームに対する前記第１の処理を実行するか否かを決定する、請求項１に記載の受信装置。
相手側通信装置から信号を受信し、
前記信号における位相成分と、参照信号における位相成分との第１の相関演算を実行し、該第１の相関演算の結果に基づいて、前記信号の同期位置の推定する第１の処理と、
前記信号における位相成分と、参照信号とにおける位相成分とを抽出せずに第２の相関演算を実行し、該第２の相関演算の結果に基づいて、該信号の同期位置を推定する第２の処理と、
前記受信した信号が非連続性の制御チャネルである場合には前記第１の処理を実行し、前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合には前記第２の処理を実行する、受信方法。
前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、さらに、現在のフレームよりもひとつ前のフレームにおける前記相手側通信装置との伝搬路の変動状態に基づいて、前記第１の処理または前記第２の処理の何れを実行するかを決定する、請求項４に記載の受信方法。
前記受信した信号が非連続性の制御チャネルでない場合、前記第２の処理を実行し、該第２の処理の実行結果に基づく現在のフレームにおいて推定された同期位置と、一つ前のフレームにおいて推定された同期位置との差に基づいて、さらに、該現在のフレームに対する前記第１の処理を実行するか否かを決定する、請求項４に記載の受信方法。