JP6643770B2 - Frequency offset estimation device and wireless communication device - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置に関し、より特定的には、搬送波再生のための周波数オフセットを検出する技術に関する。   The present invention relates to a wireless communication device, and more particularly, to a technology for detecting a frequency offset for carrier recovery.

無線通信装置では、送信装置側の周波数と受信装置側の周波数との間に偏差が存在し、この周波数偏差の影響でビット・エラー・レート(BER)特性が劣化することが知られている。そこで、受信側の復調装置では自動周波数制御(AFC: Automatic Frequency Controller)回路などにより送受信間の周波数偏差を除去している。また、同様に送受信間で位相誤差または位相ずれが存在し、復調装置ではキャリアリカバリ(CR:Carrier Recovery)回路などによりその位相誤差を除去している。   In a wireless communication device, it is known that there is a deviation between the frequency on the transmitting device side and the frequency on the receiving device side, and the bit error rate (BER) characteristic is deteriorated by the influence of the frequency deviation. Therefore, the receiving side demodulator removes the frequency deviation between transmission and reception by an automatic frequency control (AFC) circuit or the like. Similarly, there is a phase error or a phase shift between transmission and reception, and the demodulator removes the phase error by a carrier recovery (CR) circuit or the like.

AFC回路は、位相回転器、周波数弁別器、電圧制御発振器(局部発振器)からなるAFCループを構成し、ベースバンド帯域に周波数変換された受信変調信号から、周波数弁別回路が周波数偏差成分を求め、電圧制御発振器(VCO)が当該周波数偏差成分に対応する周波数を有するAFC基準信号を生成し、位相回転器がAFC基準信号を利用して受信変調信号から周波数偏差に対応する位相回転を行ってその周波数偏差成分を除去するものとされている。   The AFC circuit forms an AFC loop including a phase rotator, a frequency discriminator, and a voltage-controlled oscillator (local oscillator). The frequency discriminating circuit obtains a frequency deviation component from the received modulated signal that has been frequency-converted to the baseband band. A voltage controlled oscillator (VCO) generates an AFC reference signal having a frequency corresponding to the frequency deviation component, and a phase rotator performs a phase rotation corresponding to the frequency deviation from the received modulation signal using the AFC reference signal. It is assumed that the frequency deviation component is removed.

このようなAFC回路において、この回路の同期・非同期状態を検出し、非同期状態の時に自動的に同期確立することができる技術が、特許文献1に開示されている。   In such an AFC circuit, Patent Document 1 discloses a technique capable of detecting a synchronous / asynchronous state of the circuit and automatically establishing synchronization when the circuit is in an asynchronous state.

また、特許文献2には、衛星通信や移動体通信などの無線通信において、同期検波を実現する復調回路において、AFC回路およびCR回路を位相誤差が残留した状態で収束させ、この収束した状態で、位相不確定性除去回路により受信変調信号と既知パターンとの相関を取ることで残留する位相誤差を検出し、検出した位相誤差を補正するようにすることで、フィードバックループに対する調整パラメータを減らし、フィードバックループを簡素化する技術が開示されている。   Further, in Patent Document 2, in a wireless communication such as a satellite communication or a mobile communication, in a demodulation circuit for realizing synchronous detection, an AFC circuit and a CR circuit are made to converge in a state where a phase error remains. By detecting the residual phase error by correlating the received modulation signal with the known pattern by the phase uncertainty elimination circuit and correcting the detected phase error, the adjustment parameter for the feedback loop is reduced, A technique for simplifying a feedback loop is disclosed.

一方で、近年、無線通信システムの普及により、マイクロ波帯を中心として周波数資源の不足が顕在化しており、高い周波数利用効率を達成するための伝送技術が求められている。直交偏波多重技術は、アンテナから放射される電波の波面方向に着目し、互いに直交する波面をもつ独立した信号を同一周波数で伝送するものである。   On the other hand, in recent years, with the widespread use of wireless communication systems, shortages of frequency resources have become apparent mainly in the microwave band, and transmission technologies for achieving high frequency use efficiency have been demanded. The orthogonal polarization multiplexing technique focuses on the wavefront direction of a radio wave radiated from an antenna and transmits independent signals having mutually orthogonal wavefronts at the same frequency.

この直交偏波多重技術を適用すると、固定無線通信等で使用される直線偏波の場合、垂直(V)偏波と水平(H)偏波を用いたV,H偏波多重を実現できる。この場合、直交偏波多重技術を適用しない場合と比較して、周波数利用効率は2倍となる。V,H偏波多重信号は、例えば、2つの直線状放射素子を十字型に直交配置することにより送受信することができる。   When this orthogonal polarization multiplexing technology is applied, in the case of linear polarization used in fixed wireless communication or the like, V and H polarization multiplexing using vertical (V) polarization and horizontal (H) polarization can be realized. In this case, the frequency use efficiency is doubled as compared with the case where the orthogonal polarization multiplexing technique is not applied. The V and H polarization multiplexed signals can be transmitted and received by, for example, arranging two linear radiating elements orthogonally in a cross shape.

さらに、衛星通信では、必ずしも直交しない3以上の偏波に信号を多重して周波数利用効率を向上させる偏波多重方式が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この方式では、各偏波にビットを割り当て、合成前の各偏波成分を水平(H)・垂直(V)偏波のIQ平面上に写像した値を多重(合成)することで信号点を形成する。このとき、H/V各偏波上のシンボル間の最小ユークリッド距離が最大となるように、信号点配置の最適化を行っている。   Further, in satellite communication, a polarization multiplexing method is known in which a signal is multiplexed on three or more polarizations that are not always orthogonal to improve frequency use efficiency (for example, see Non-Patent Document 1). In this method, a bit is allocated to each polarization, and a signal point is multiplexed (combined) by mapping a value obtained by mapping each polarization component before combination on the horizontal (H) / vertical (V) polarization IQ plane. Form. At this time, signal point arrangement is optimized so that the minimum Euclidean distance between symbols on each H / V polarization is maximized.

このような衛星通信では、一般に、SN比が低い状態での受信を行うことになるため、送信側と受信側での周波数の誤差(周波数オフセット)を検出して、周波数偏差の除去(周波数再生処理)を行うための回路においては、このような状況でも高い正確性が要求される。このような要求に応えるために、非特許文献2では、送信信号中に挿入される所定パターンのユニークワードの相関により周波数オフセットを検出するにあたり、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Dを可変とした場合のビットエラーレート(BER)などを評価した結果が開示されている。   In such satellite communication, reception is generally performed in a state where the S / N ratio is low. Therefore, a frequency error (frequency offset) between the transmitting side and the receiving side is detected to remove the frequency deviation (frequency reproduction). In such a circuit, high accuracy is required even in such a situation. In order to respond to such a demand, Non-Patent Document 2 discloses a case where the interval D between pilot symbols of a unique word is variable when detecting a frequency offset by correlation of unique words of a predetermined pattern inserted into a transmission signal. The results of evaluation of the bit error rate (BER) of the above are disclosed.

特開2006−217054号JP-A-2006-217054 特開2009−267714号JP 2009-267714 A

夜船、ウェバー、矢野、伴、小林、”衛星通信における多偏波空間多重伝送技術の提案”、IEICE Technical Report、Vol. 112、No. 191、pp.1-5、Aug. 2012.Night Ship, Webber, Yano, Ban, Kobayashi, "Proposal of Multi-Polarization Spatial Multiplexing Technology in Satellite Communication", IEICE Technical Report, Vol. 112, No. 191, pp. 1-5, Aug. 2012. J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, ”Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013), 27-29th Nov. 2013.J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, “Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013), 27- 29th Nov. 2013.

一般には、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Dを大きくすれば、より少ないフレーム数(より短い捕捉期間)で、周波数オフセットを推定できるものの、この場合、評価できる周波数オフセットの範囲が狭くなってしまう。一方で、粗い周波数オフセットの検出には、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Dを小さくする必要がある。しかし、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Dを小さくすることは、周波数オフセットの推定に要するフレーム数の増大を招いてしまう。   Generally, if the interval D between the pilot symbols of the unique word is increased, the frequency offset can be estimated with a smaller number of frames (shorter acquisition period), but in this case, the range of the frequency offset that can be evaluated is narrowed. On the other hand, to detect a coarse frequency offset, it is necessary to reduce the interval D between the pilot symbols of the unique word. However, reducing the interval D between the pilot symbols of the unique word causes an increase in the number of frames required for estimating the frequency offset.

ここで、最大の許容できる間隔Dがどれほどであるかは、未知の周波数オフセットによって制限されている。このため、一般的な通信環境において、ユニークワードのシンボルの間隔Dをどのように設定するのが適切かを事前に知ることは、困難である。   Here, the maximum allowable interval D is limited by an unknown frequency offset. For this reason, in a general communication environment, it is difficult to know in advance how to set the interval D between the symbols of the unique word.

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、同期検波を実現する復調回路において、オフセットの推定のパフォーマンスを適応的に最適化し、周波数オフセットを正確に推定して、搬送波の捕捉を行うことが可能な周波数オフセット推定装置およびこれを用いる無線通信装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a demodulation circuit for realizing synchronous detection, which adaptively optimizes the performance of offset estimation and corrects frequency offset accurately. It is an object of the present invention to provide a frequency offset estimating apparatus capable of estimating and capturing a carrier, and a wireless communication apparatus using the same.

この発明の1つの局面に従うと、受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、相関器は、相関長を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、制御部は、i)所定のユニークワード間隔で送信された信号を、受信側において受信して、相関長を所定の値の組のうちで順次変更して誤り検出を実行し、ii)誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが所定以下となる範囲で、周波数オフセットの推定に使用する相関値を特定する。   According to one aspect of the present invention, there is provided a frequency offset estimating apparatus for estimating a frequency offset between a carrier frequency of a received signal and a local oscillation frequency, wherein each of the received signals includes a plurality of unique words. A plurality of frames, including an error detection code, comprising a correlator for calculating the correlation between the received signal and the unique word, the correlator can calculate the correlation with a variable correlation length, An offset calculator for integrating the calculated correlations over the number of frames of the set frame average size and calculating an estimated value of the frequency offset, and an error detection code for detecting a transmission error by using an error detection code. And a control unit for controlling the correlator, the offset calculation unit and the error detection unit, the control unit comprising: Receiving on the receiving side, and sequentially performing the error detection by sequentially changing the correlation length among a set of predetermined values. Ii) According to the result of the error detection, the transmission error is equal to or less than a predetermined value. The correlation value used for estimating the frequency offset is specified within the range of.

好ましくは、誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、制御部は、誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最大の相関長を特定する。 Preferably, the error detection code is provided over a plurality of frames, the error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, and calculates the error information, the control unit, based on the error information, The maximum correlation length is specified among the correlation lengths corresponding to the frame with the minimum transmission error.

好ましくは、誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、制御部は、誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最小の相関長を特定する。 Preferably, the error detection code is provided over a plurality of frames, the error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, and calculates the error information, the control unit, based on the error information, The minimum correlation length is specified from among the correlation lengths corresponding to the frame with the minimum transmission error.

好ましくは、周波数オフセットの算出に使用する相関値を格納するための記憶装置をさらに備え、制御部は、受信したフレーム平均サイズの数の各フレームについて、相関長を所定の値の組のうちで順次変更して算出した相関値を記憶装置に格納し、オフセット算出部は、記憶装置に格納された相関値に基づいて、周波数オフセットの推定値を算出する。   Preferably, the apparatus further includes a storage device for storing a correlation value used for calculating a frequency offset, wherein the control unit determines a correlation length of each of the number of received frames having the average size among a set of predetermined values. The correlation values calculated by sequentially changing the correlation values are stored in the storage device, and the offset calculation unit calculates the estimated value of the frequency offset based on the correlation values stored in the storage device.

この発明の他の局面に従うと、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、無線信号を受信して検波するための受信手段と、受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、搬送波周波数再生手段は、周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、周波数オフセット推定手段は、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、相関器は、相関長を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部とをさらに含み、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部をさらに備え、制御部は、i)所定のユニークワード間隔で送信された信号を、受信側において受信して、相関長を所定の値の組のうちで順次変更して誤り検出を実行し、ii)誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが所定以下となる範囲で、周波数オフセットの推定に使用する相関値を特定し、搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication apparatus for receiving a wireless signal including a plurality of frames each including a plurality of unique words and an error detection code, the wireless communication apparatus comprising: Receiving means for estimating a frequency offset between the carrier frequency of the received signal from the receiving means and the local oscillation frequency, and correcting the frequency error of the received signal based on the estimated frequency offset. Regenerating means, the carrier frequency reproducing means includes frequency offset estimating means for estimating a frequency offset, and the frequency offset estimating means includes a correlator for calculating a correlation between the received signal and a unique word. , The correlator can calculate the correlation with a variable correlation length, and calculate the calculated correlation with the set frame average size. Integrating over a number of frames, an offset calculation unit for calculating an estimated value of the frequency offset, and an error detection code, further including an error detection unit for detecting a transmission error, a correlator, an offset calculation unit and A control unit for controlling the error detection unit, the control unit i) receiving a signal transmitted at a predetermined unique word interval on a reception side and setting a correlation length in a set of predetermined values. The error detection is executed by sequentially changing the values. Ii) According to the result of the error detection, a correlation value used for estimating the frequency offset is specified within a range in which the transmission error is equal to or less than a predetermined value, and the correlation value is corrected by the carrier frequency recovery means. Decoding means for performing a decoding process on the decoded signal.

好ましくは、誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、制御部は、誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最大の相関長を特定する。 Preferably, the error detection code is provided over a plurality of frames, the error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, and calculates the error information, the control unit, based on the error information, The maximum correlation length is specified among the correlation lengths corresponding to the frame with the minimum transmission error.

好ましくは、誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、制御部は、誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最小の相関長を特定する。
Preferably, the error detection code is provided over a plurality of frames, the error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, and calculates the error information, the control unit, based on the error information, The minimum correlation length is specified from among the correlation lengths corresponding to the frame with the minimum transmission error.

好ましくは、周波数オフセットの算出に使用する相関値を格納するための記憶装置をさらに備え、制御部は、受信したフレーム平均サイズの数の各フレームについて、相関長を所定の値の組のうちで順次変更して算出した相関値を記憶装置に格納し、オフセット算出部は、記憶装置に格納された相関値に基づいて、周波数オフセットの推定値を算出する。   Preferably, the apparatus further includes a storage device for storing a correlation value used for calculating a frequency offset, wherein the control unit determines a correlation length of each of the number of received frames having the average size among a set of predetermined values. The correlation values calculated by sequentially changing the correlation values are stored in the storage device, and the offset calculation unit calculates the estimated value of the frequency offset based on the correlation values stored in the storage device.

本発明によれば、同期検波を実現する復調回路において、伝搬路状態に応じて最適な相関長Nを選択することで、適応的に周波数オフセットを正確に推定し、搬送波の捕捉を行うことが可能となる。   According to the present invention, in a demodulation circuit for realizing synchronous detection, by selecting an optimum correlation length N according to a propagation path state, it is possible to adaptively and accurately estimate a frequency offset and capture a carrier. It becomes possible.

本実施の形態の送信機1000の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram for describing a configuration of transmitter 1000 according to the present embodiment. 本実施の形態の受信機2000の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram for describing a configuration of receiver 2000 of the present embodiment. ユニークワードにおけるシンボルの配置を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the arrangement of symbols in a unique word. 搬送波周波数再生部207における周波数オフセット推定装置2070と、CRCデコード処理部216の構成を説明するための機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a configuration of a frequency offset estimating device 2070 in a carrier frequency reproducing unit 207 and a CRC decoding processing unit 216. 相関長Nと評価可能な最大周波数オフセットとの関係のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation result of a relationship between a correlation length N and a maximum frequency offset that can be evaluated. ユニークワード間隔Dおよび相関長Nでのユニークワードの異なる配置の例を示す図である。It is a figure showing an example of different arrangement of a unique word in unique word interval D and correlation length N. 異なるユニークワード間隔Dで配置されるユニークワードが送信信号のフレーム内に配置される態様を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a mode in which unique words arranged at different unique word intervals D are arranged in a frame of a transmission signal. 送信側から受信側に送信されるユニークワードおよびCRC符号の配置を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of unique words and CRC codes transmitted from a transmission side to a reception side. 適応的に相関長Nを変化させた場合の調整可能な最大周波数オフセットの評価を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the evaluation of the adjustable maximum frequency offset at the time of changing the correlation length N adaptively. ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとビットエラーレートBERとの関係のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a simulation result of a relationship between a bit energy to noise power density ratio Eb / No and a bit error rate BER. ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとビットエラーレートBERとの関係のシミュレーション結果を示す他の図である。FIG. 10 is another diagram showing a simulation result of a relationship between a bit energy-to-noise power density ratio Eb / No and a bit error rate BER. 適応的相関長の処理フローを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing flow of an adaptive correlation length. 受信フレーム数と残存する周波数オフセットとの関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the number of received frames and a remaining frequency offset. 記憶装置に格納される相関値の例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a correlation value stored in a storage device.

以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components and processing steps denoted by the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated unless necessary.

以下に説明するとおり、本実施の形態の無線通信システムは、偏波多重方式を採用するものである。   As described below, the wireless communication system of the present embodiment employs a polarization multiplexing system.

好ましくは、本実施の形態では、2つの偏波を用いて情報伝達を行うシステムにおける通信装置で、衛星通信のように送受信間に際立った障害物の無いシステム系で用いる状態が、より好適である。なお、送信機能のみの通信機には、本実施の形態の送信機能のみを、受信機能のみの通信機には、本実施の形態の受信機能のみを備える構成とすることが可能である。また、送受信機には、送受信機能を備える構成とすることも可能である。   Preferably, in the present embodiment, in a communication device in a system for transmitting information using two polarizations, a state used in a system having no obstruction between transmission and reception such as satellite communication is more preferable. is there. Note that a communication device having only the transmission function may have only the transmission function of the present embodiment, and a communication device having only the reception function may have only the reception function of the present embodiment. Further, the transceiver may be configured to have a transmission / reception function.

また、本実施の形態の無線通信システムは、2直交の偏波(現実的なレベルでの直交であり、交差偏波成分は0でなくともよい)を同時に情報伝送に利用する無線通信機が対象である。ただし、本実施の形態の送信機、受信機、送受信機において、以下に説明するような偏波多重通信の機能を一時停止させて、従来の通信方式での通信に切り替えることが可能なようにシステムを構成することも可能である。   Further, the wireless communication system of the present embodiment has a wireless communication device that simultaneously uses two orthogonal polarizations (orthogonal at a realistic level, and the cross polarization component need not be 0) for information transmission at the same time. The subject. However, in the transmitter, the receiver, and the transceiver of the present embodiment, the function of the polarization multiplexing communication as described below is temporarily stopped so that it is possible to switch to the communication using the conventional communication method. It is also possible to configure the system.

また、本実施の形態は、3以上の偏波に信号を多重する偏波多重方式に用いることも可能である。   Further, the present embodiment can also be used for a polarization multiplexing system that multiplexes a signal into three or more polarizations.

(送信機および受信機の構成)
図1は、本実施の形態の送信機1000の構成を説明するための機能ブロック図である。
(Configuration of transmitter and receiver)
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a transmitter 1000 according to the present embodiment.

図1を参照して、送信機1000は、送信するべきデジタルデータ信号(情報ビット)を受け、伝送誤りを捕捉するためにデータから計算されるチェックのためのCRC(Cyclic Redundancy Check)符号化を行うCRC符号化部100と、CRC符号化部100からの情報ビットに対して誤り訂正符号化処理を実行し、送信シンボルに変換する誤り訂正符号化処理部101を備える。なお、誤り訂正符号化処理だけでなく、「インターリーブ処理」などが実行されてもよい。   Referring to FIG. 1, a transmitter 1000 receives a digital data signal (information bits) to be transmitted, and performs CRC (Cyclic Redundancy Check) coding for a check calculated from the data in order to capture a transmission error. A CRC encoding unit 100 for performing error correction encoding processing on the information bits from the CRC encoding unit 100 and converting the information bits into transmission symbols. Note that not only the error correction coding process but also an “interleave process” or the like may be performed.

送信機1000は、さらに、送信されるシンボルをシリアル/パラレル変換(S/P変換)するS/P変換部102と、パラレル信号に変換された送信シンボルを、I/Qマッピングデータ記憶部106に保持された情報に基づいて、水平偏波(H偏波)および垂直偏波(V偏波)の各偏波成分について、信号空間ダイアグラム(コンステレーション)における信号点にマッピングするV/Hマッピング処理部104とを備える。   Transmitter 1000 further stores S / P conversion section 102 for performing serial / parallel conversion (S / P conversion) of the transmitted symbol and I / Q mapping data storage section 106 for the transmission symbol converted to the parallel signal. V / H mapping processing for mapping each polarization component of horizontal polarization (H polarization) and vertical polarization (V polarization) to a signal point in a signal space diagram (constellation) based on the held information. Unit 104.

ここで、I成分とは、直交変調の際の同相成分を意味し、Q成分とは、直交変調の際の直交位相成分のことを意味し、I/Qマッピングとは、I成分およびQ成分で張られる平面上に信号点を配置することを意味する。   Here, the I component means an in-phase component at the time of quadrature modulation, the Q component means a quadrature phase component at the time of quadrature modulation, and the I / Q mapping means an I component and a Q component. Means that signal points are arranged on a plane spanned by.

送信機1000は、さらに、V/Hマッピング処理部104からのV偏波についてのI/Q成分にユニークワードを挿入するためのユニークワード挿入部(以下、UW挿入部)107aと、V/Hマッピング処理部104からのH偏波についてのI/Q成分にユニークワードを挿入するためのUW挿入部107bとを備える。   The transmitter 1000 further includes a unique word insertion unit (hereinafter referred to as a UW insertion unit) 107a for inserting a unique word into the I / Q component of the V polarization from the V / H mapping processing unit 104, and a V / H. A UW insertion unit 107b for inserting a unique word into the I / Q component of the H polarization from the mapping processing unit 104.

送信機1000は、さらに、UW挿入部107aからのV偏波についてのI/Q成分を、対応する変調方式(たとえば、QPSK変調方式)で直交変調する直交変調部108aと、UW挿入部107bからのH偏波についてのI/Q成分を、対応する変調方式(たとえば、QPSK変調方式)で直交変調する直交変調部108bと、直交変調部108aの出力をデジタル・アナログ変換するためのD/A変換部110aと、直交変調部108bの出力をデジタル・アナログ変換するためのD/A変換部110bとを備える。   Transmitter 1000 further performs orthogonal modulation section 108a for orthogonally modulating the I / Q component of the V polarization from UW insertion section 107a using a corresponding modulation scheme (for example, QPSK modulation scheme) and UW insertion section 107b. A quadrature modulator 108b that quadrature-modulates the I / Q component of the H-polarization with a corresponding modulation scheme (for example, a QPSK modulation scheme), and a D / A for digital-to-analog conversion of the output of the quadrature modulator 108a. It includes a conversion unit 110a and a D / A conversion unit 110b for digital-to-analog conversion of the output of the quadrature modulation unit 108b.

D/A変換部110aの出力は、図示しない電力増幅器で増幅され、送信フィルタ処理部112aで不要な周波数成分を抑圧するためのフィルタ処理をされた後、垂直偏波アンテナ114aから送出される。また、D/A変換部110bの出力は、図示しない電力増幅器で増幅され、送信フィルタ処理部112bでフィルタ処理をされた後、水平偏波アンテナ114bから送出される。   The output of the D / A converter 110a is amplified by a power amplifier (not shown), filtered by a transmission filter processor 112a for suppressing unnecessary frequency components, and then transmitted from a vertically polarized antenna 114a. The output of the D / A converter 110b is amplified by a power amplifier (not shown), filtered by the transmission filter processor 112b, and then transmitted from the horizontal polarization antenna 114b.

UW挿入部107aおよび107bは、後に説明するように、予め送信側と受信側で既知であるユニークワードシンボルの間隔Dで、送信信号にユニークワードを挿入する。   As will be described later, UW insertion sections 107a and 107b insert a unique word into a transmission signal at an interval D between unique word symbols known in advance on the transmission side and the reception side.

なお、以下では、「ユニークワードのシンボル間隔」のことを単に「ユニークワード間隔」と呼ぶことにする。   In the following, the “unique word symbol interval” is simply referred to as “unique word interval”.

図2は、本実施の形態の受信機2000の構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram for describing a configuration of receiver 2000 according to the present embodiment.

図2を参照して、受信機2000は、垂直偏波アンテナ200aと水平偏波アンテナ200bと、垂直偏波アンテナ200aからの受信信号を図示しない低雑音増幅器が増幅した信号をフィルタ処理する受信フィルタ処理部202aと、水平偏波アンテナ200bからの受信信号を図示しない低雑音増幅器が増幅した信号をフィルタ処理する受信フィルタ処理部202bと、受信フィルタ処理部202aからの信号をアナログデジタル変換するためのアナログデジタル変換部(A/D変換部)204aと、受信フィルタ処理部202bからの信号をアナログデジタル変換するためのA/D変換部204bとを備える。   Referring to FIG. 2, receiver 2000 includes a vertical polarization antenna 200a, a horizontal polarization antenna 200b, and a reception filter that filters a signal amplified by a low noise amplifier (not shown) from a reception signal from vertical polarization antenna 200a. A processing unit 202a, a reception filter processing unit 202b that filters a signal amplified by a low-noise amplifier (not shown) from a reception signal from the horizontal polarization antenna 200b, and an analog-to-digital conversion of a signal from the reception filter processing unit 202a. An analog / digital conversion unit (A / D conversion unit) 204a and an A / D conversion unit 204b for converting a signal from the reception filter processing unit 202b to analog / digital conversion are provided.

受信機2000は、さらに、A/D変換部204aおよび204bからの信号をそれぞれ受けて、コンステレーション上におけるI/Q成分を分離する直交検波部206aおよび206bを備える。   Receiver 2000 further includes quadrature detectors 206a and 206b that receive signals from A / D converters 204a and 204b, respectively, and separate I / Q components on a constellation.

搬送波周波数再生部207は、直交検波部206aまたは直交検波部206bからの信号に対して、それぞれ、後に説明するように局部発振器との間の周波数オフセットの値の推定を実行し、推定された周波数オフセットにもとづいて、入力された信号を、上述したAFC回路などと同様の構成により、周波数誤差がゼロに近づいた状態にまで補正する。   The carrier frequency recovery unit 207 performs an estimation of a value of a frequency offset between the signal from the quadrature detection unit 206a and the quadrature detection unit 206b with respect to a local oscillator as described later, and Based on the offset, the input signal is corrected to a state where the frequency error approaches zero by the same configuration as the above-described AFC circuit or the like.

続いて、搬送波周波数再生部207において周波数誤差を補正された受信変調信号は、搬送波位相再生部208に入力される。搬送波周波数再生部207における周波数誤差の補正後も、周波数誤差が残留するため、受信シンボル点がゆっくりと回転し、特性の劣化を招く。そこで、搬送波位相再生部208において、残留した周波数誤差(位相誤差)の補正が行われる。搬送波位相再生部208は、補正後の受信変調信号における残留位相誤差をゼロに近づける。   Subsequently, the received modulated signal whose frequency error has been corrected by the carrier frequency reproduction unit 207 is input to the carrier phase reproduction unit 208. Even after the correction of the frequency error by the carrier frequency reproduction unit 207, the frequency error remains, so that the received symbol point rotates slowly, causing deterioration of characteristics. Thus, the carrier frequency reproduction unit 208 corrects the remaining frequency error (phase error). The carrier phase recovery unit 208 brings the residual phase error in the corrected received modulated signal closer to zero.

最尤判定処理部209は、I/Qマッピングデータ記憶部210からのマッピング情報に基づいて、搬送波位相再生部208からの信号に対して、信号空間ダイアグラム上の所定の信号点に対する尤度を算出し、MLD(Maximum Likelihood Detection)法による最尤復号を行う。MLD法では、受信信号に対し、送信アンテナから送信されうる送信信号のすべての組合せを用いてメトリックを算出する。そして、最小の距離を与える送信信号の組合せを選択する。   Maximum likelihood determination processing section 209 calculates the likelihood of a signal from carrier phase recovery section 208 with respect to a predetermined signal point on a signal space diagram, based on mapping information from I / Q mapping data storage section 210. Then, the maximum likelihood decoding by the MLD (Maximum Likelihood Detection) method is performed. In the MLD method, a metric is calculated for a received signal using all combinations of transmission signals that can be transmitted from a transmission antenna. Then, a combination of transmission signals that gives the minimum distance is selected.

なお、「信号点」とは、変調方式によりコンステレーション上に定義される基準となる位置のことをいい、「シンボル」とは、送信側で変調されて、基準クロックで伝送される情報の単位である「符号」を意味する。   The "signal point" refers to a reference position defined on a constellation by a modulation method, and the "symbol" is a unit of information that is modulated on a transmission side and transmitted by a reference clock. Means a “sign”.

最尤判定処理部209により算出された送信信号のビット情報は、パラレル/シリアル変換(P/S変換)を行うP/S変換部212を経て、誤り訂正復号処理部214により誤り訂正された後、受信データとして出力される。   The bit information of the transmission signal calculated by the maximum likelihood determination processing unit 209 passes through a P / S conversion unit 212 that performs parallel / serial conversion (P / S conversion), and is subjected to error correction by an error correction decoding processing unit 214. , And are output as reception data.

なお、送信機側の構成に従って、誤り訂正復号処理部214では、畳み込み復号やデインターリーブ処理が実行されてもよい。   Note that, according to the configuration on the transmitter side, convolutional decoding and deinterleave processing may be performed in the error correction decoding processing unit 214.

さらに、CRCデコード処理部216は、受信した信号に対してCRCデコード処理を実行し、現時点でのユニークワード間隔Dおよび相関長Nの組合せで伝送誤りが生じているか否かを検出して、搬送波周波数再生部207における周波数オフセットの推定処理を制御する。
(実施の形態1)
図3は、ユニークワードにおけるシンボルの配置を説明するための図である。
Further, the CRC decoding unit 216 performs a CRC decoding process on the received signal, detects whether or not a transmission error has occurred in the current combination of the unique word interval D and the correlation length N, The frequency offset estimating process in the frequency reproducing unit 207 is controlled.
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of symbols in a unique word.

図3では、シンボルは、BPSK変調されている。   In FIG. 3, the symbols are BPSK modulated.

図3(a)は、位相を推定する状況を説明するための図である。   FIG. 3A is a diagram for explaining a situation in which the phase is estimated.

受信信号は、以下のように表される。   The received signal is represented as follows.

ここで、znは、ノイズを表す。 Here, zn represents noise.

この時、推定される周波数は、以下のように表される。   At this time, the estimated frequency is expressed as follows.

図3(a)にも示されるように、ユニークワード位置(i−D)の位相推定値θi-Dハット(以下、文字Xの上に記号“^”が付された時には、「Xハット」と記載する)を基にユニークワード位置iの位相推定値θiハットを求める場合を考える。推定値θiハットには、加法性白色ガウスノイズΔeiが含まれる。このとき、図3(a)において、加法性白色ガウスノイズΔeiにより変動する領域は、ユニークワード位置iにおいて上下方向の矢印で示されている。図3(a)に示されるように、ノイズによる位相推定誤差は、ユニークワードの間隔Dが大きくなるほど、相対的に小さくなり、その影響が小さくなる。 As shown in FIG. 3A, the phase estimation value θ iD hat at the unique word position (i-D) (hereinafter, when the symbol “^” is added to the character X, “X hat” Let us consider a case in which the phase estimation value θ i hat of the unique word position i is obtained based on the following description). The estimated value θ i hat includes the additive white Gaussian noise Δe i . At this time, in FIG. 3A, an area that fluctuates due to the additive white Gaussian noise Δe i is indicated by an up-down arrow at the unique word position i. As shown in FIG. 3A, the phase estimation error due to noise becomes relatively smaller as the interval D between unique words becomes larger, and the influence thereof becomes smaller.

図3(b)は、ユニークワード間隔D=1のとき(ユニークワードが連続して配置されるとき)の横軸にシンボルの位置(シンボル番号)、縦軸にシンボルのPiを振幅とともに示す。ノイズ環境下で、オフセット範囲が大きな場合にも推定を可能とするものの、精度は低下する。   FIG. 3B shows the symbol position (symbol number) on the horizontal axis and the Pi of the symbol together with the amplitude on the vertical axis when the unique word interval D = 1 (when unique words are continuously arranged). In a noise environment, estimation is possible even when the offset range is large, but accuracy is reduced.

図3(c)は、ユニークワード間隔D=4のときの横軸にシンボルの位置(シンボル番号)、縦軸にシンボルのPiを振幅とともに示す。シンボルがフレームのより広い範囲にわたって分散されるため、より高い精度を得ることができるものの、推定できるオフセットの範囲は小さくなる。   FIG. 3C shows the symbol position (symbol number) on the horizontal axis and the Pi of the symbol along with the amplitude when the unique word interval D = 4. Since the symbols are spread over a wider range of the frame, higher accuracy can be obtained, but the range of the offset that can be estimated is smaller.

図3(b)および図3(c)とも、簡単のためにユニークワードシンボルが8個である場合を例示している。   FIGS. 3B and 3C illustrate a case where the number of unique word symbols is eight for simplicity.

図3(c)に示すように、ユニークワード間隔D=4の場合、ユニークワードシンボルの間にはデータシンボルが存在する。   As shown in FIG. 3C, when the unique word interval is D = 4, data symbols exist between the unique word symbols.

一方、ノイズ環境下では、あるユニークワードシンボルから次のユニークワードシンボルまでにおいて、ノイズ誤差が、位相の推定にのることになる。そこで、ユニークワード間隔Dが大きくなるほど、位相の推定に対するノイズ誤差の影響が小さくなり、周波数オフセットの推定精度は向上することになる。   On the other hand, in a noise environment, the noise error is included in the estimation of the phase from one unique word symbol to the next unique word symbol. Therefore, as the unique word interval D increases, the influence of the noise error on the phase estimation decreases, and the estimation accuracy of the frequency offset improves.

図4は、搬送波周波数再生部207における周波数オフセット推定装置2070と、CRCデコード処理部216の構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the configurations of the frequency offset estimating device 2070 in the carrier frequency reproducing unit 207 and the CRC decoding processing unit 216.

本実施の形態では、ユニークワード間隔Dは、送信側において予め大きな値として固定されているものとする。ここで、「大きな値」とは、要求される周波数オフセットの推定の精度に十分な値という意味であり、特に限定されないが、たとえば、D={8,16,32}の中のいずれかの値に設定される。受信側においては、以下に説明するように、ユニークワード間隔Dが固定されていることを前提に、相関長Nを適応的に変化させる。   In the present embodiment, it is assumed that the unique word interval D is fixed as a large value in advance on the transmitting side. Here, the “large value” means a value sufficient for the accuracy of the required frequency offset estimation, and is not particularly limited. For example, any one of D = {8, 16, 32} Set to value. The receiving side adaptively changes the correlation length N on the assumption that the unique word interval D is fixed, as described below.

周波数オフセットの推定にあたっては、修正L&R(MLR)アルゴリズムが、DVB−S2衛星受信機中の広く使用され、周知な周波数オフセット推定アルゴリズムとなっている。このような修正L&Rアルゴリズムは、ノイズ環境下での周波数評価特性を改善するために、Lフレームに関する平均相関を計算することに基づく。   In estimating the frequency offset, a modified L & R (MLR) algorithm is a widely used and well-known frequency offset estimation algorithm in DVB-S2 satellite receivers. Such a modified L & R algorithm is based on calculating the average correlation for L frames in order to improve the frequency estimation characteristics in a noisy environment.

修正L&Rアルゴリズムについては、以下の文献に開示がある。   The modified L & R algorithm is disclosed in the following literature.

公知文献1:E. Casini, R. De Gaudenzi, and A. Ginesi, ”DVB-S2 modem algorithms design and performance over typical satellite channels,” Proceedings of the Int. Journal of Sat. Commun. and Networking, pp. 281--318, June 2004.
公知文献2:M. Luise. and R, Reggiannini, ”Carrier frequency recovery in all-digital modems for burst-mode transmissions,” IEEE Trans. Commun., Vol. 43, No. 2/3/4, pp. 1169--1178, Feb-Apr. 1995.
さらに、本特許出願の発明者により、以下の文献において、UWシンボルの間の間隔Dが1以上となり得るように修正した方式(DMLR方式)が、以下の文献で提案されている。
Known Document 1: E. Casini, R. De Gaudenzi, and A. Ginesi, "DVB-S2 modem algorithms design and performance over typical satellite channels," Proceedings of the Int. Journal of Sat. Commun. And Networking, pp. 281 --318, June 2004.
Known Document 2: M. Luise. And R, Reggiannini, "Carrier frequency recovery in all-digital modems for burst-mode transmissions," IEEE Trans. Commun., Vol. 43, No. 2/3/4, pp. 1169 --1178, Feb-Apr. 1995.
Further, in the following document, the inventor of the present patent application proposes a method (DMLR method) modified so that the interval D between UW symbols can be 1 or more.

公知文献3:J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, ”Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013), 27-29th Nov. 2013.
ここで、周波数オフセット推定装置2070は、上述したような、「UWシンボルの間の間隔Dが1以上となり得るように修正した修正L&Rアルゴリズム」を実行するためのハードウェアである。したがって、周波数オフセットの推定については、公知文献3に詳しいので、以下では、その概略を説明する。
Known Document 3: J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, “Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013 ), 27-29th Nov. 2013.
Here, the frequency offset estimating device 2070 is hardware for executing the “modified L & R algorithm modified so that the interval D between UW symbols can be 1 or more” as described above. Therefore, the estimation of the frequency offset is detailed in the publicly known document 3, and the outline thereof will be described below.

周波数オフセット推定装置2070は、図示しない制御部の制御に従って、後に説明するように、直交検波部206aまたは206b(以下、総称するときは、直交検波部206)から入力された受信変調信号Zとメモリに保存したユニークワードUWとの相関を、以下の式に従って、相関長N(N:自然数)の相関器3020でとって、この相関値を、積算処理部3030で、移動平均サイズL(フレーム数で規定)だけ積算する。   The frequency offset estimating apparatus 2070 controls the reception modulation signal Z input from the quadrature detection unit 206a or 206b (hereinafter, collectively referred to as the quadrature detection unit 206) and the memory under the control of a control unit (not shown), as described later. Is calculated by a correlator 3020 having a correlation length N (N: natural number) in accordance with the following equation, and the correlation value is calculated by an integration processing unit 3030 by a moving average size L (frame number). ).

すなわち、積算処理部3030は、Lフレームにわたって相関値を積算し、オフセット算出部3040が、積算された相関値を、以下の式(3)(4)に従って、周波数オフセットfLR-Dハットに変換する。 That is, the integration processing unit 3030 integrates the correlation values over the L frames, and the offset calculation unit 3040 converts the integrated correlation values into a frequency offset f LR-D hat according to the following equations (3) and (4). I do.

ここで、lは現在のフレーム番号であり、mは遅延であり、Lpは、ユニークワードの長さであり、Nは相関長であり、Lは、フレーム平均サイズであり、Dはユニークワード間隔である。   Where l is the current frame number, m is the delay, Lp is the unique word length, N is the correlation length, L is the average frame size, and D is the unique word interval. It is.

また、z(k)は、l番目のフレームのk番目のシンボルと相関をとる既知のユニークワードのk番目のシンボルの共役との積を意味する。既知のユニークワードの共役との積をとることで、変調の影響を除去できる。z*(k)は、z(k)の複素共役である。 Z (k) means the product of the k-th symbol of the l-th frame and the conjugate of the k-th symbol of the known unique word correlated with the k-th symbol. By taking the product with the conjugate of a known unique word, the effects of modulation can be removed. z * (k) is the complex conjugate of z (k).

式(1)では、l番目のフレームについて、mだけずれたシンボル間の相関をとっていることに相当する。式(2)では、Lフレームにわたる相関値の積算をとっていることを意味する。   In the equation (1), the correlation between symbols shifted by m is obtained for the l-th frame. Equation (2) means that integration of correlation values over L frames is performed.

周波数オフセットfLR-Dハットは、テーブルなどにより複素数の周波数誤差情報に変換され、図示しない複素乗算器において、入力された受信変調信号と周波数誤差情報との複素乗算が行われ、周波数誤差を補正した受信変調信号が得られる。搬送波周波数再生部207では、上記の動作を繰り返すことにより、補正後の受信変調信号における残留周波数誤差をゼロに近づける。 The frequency offset f LR-D hat is converted into complex frequency error information by a table or the like, and a complex multiplier (not shown) performs complex multiplication of the input received modulation signal and the frequency error information to correct the frequency error. The obtained received modulated signal is obtained. The carrier frequency reproduction section 207 repeats the above operation to make the residual frequency error in the corrected received modulated signal close to zero.

一方、図示しない制御部の制御にしたがって、CRCデコード処理部216は動作し、デコード部2162は、誤り訂正復号処理部214からの受信信号に対して、CRCデコード処理を行い、CRCチェック部2164が、CRC符号により、伝送エラーの有無を判別する。相関長制御部2166は、現在のユニークワード間隔D、相関長Nおよびフレーム平均サイズLにおいて、エラーが生じたか否かを検出し、相関長Nを後に説明するフローに従って更新し、最適な相関長Nを決定する。なお、相関長制御部2166は、ルックアップテーブル(LUT)2168を参照することで、相関長Nを更新するものとする。   On the other hand, under the control of a control unit (not shown), the CRC decoding unit 216 operates, the decoding unit 2162 performs a CRC decoding process on the received signal from the error correction decoding unit 214, and the CRC checking unit 2164 , CRC code to determine whether there is a transmission error. The correlation length control unit 2166 detects whether or not an error has occurred in the current unique word interval D, the correlation length N, and the frame average size L, updates the correlation length N according to a flow described later, and determines the optimum correlation length. Determine N. Note that the correlation length control unit 2166 updates the correlation length N by referring to the look-up table (LUT) 2168.

また、同一の受信信号の組に対して、異なる相関長Nについての相関値を算出できることから、予め設定された相関長Nの組の要素ごとに同一の受信信号の組に対して相関値を算出して記憶装置に記憶しておくことで、相関長制御部2166は、このようにして記憶装置内に格納された相関値に基づいて、最適な相関長Nを決定する構成とすることができる。このような構成とすれば、Lフレームの信号が受信されて相関値の算出が行われた時点で、可能な相関長Nの組の各要素についての相関値の算出が終了していることとなり、最適な相関長Nを決定するのに要する時間を短縮することが可能となる。   Further, since a correlation value for a different correlation length N can be calculated for the same set of received signals, a correlation value is calculated for the same set of received signals for each element of the set of predetermined correlation lengths N. By calculating and storing in the storage device, the correlation length control unit 2166 may be configured to determine the optimum correlation length N based on the correlation value thus stored in the storage device. it can. With this configuration, at the time when the signal of the L frame is received and the correlation value is calculated, the calculation of the correlation value for each element of the set of possible correlation lengths N has been completed. , It is possible to reduce the time required to determine the optimum correlation length N.

なお、図4では、相関長制御部2166と、受信機2000全体の制御を行う制御部とが異なるものとして説明したが、これらは、1つの制御部として統合されていてもよい。   Although FIG. 4 illustrates that the correlation length control unit 2166 is different from the control unit that controls the entire receiver 2000, they may be integrated as one control unit.

このような構成とすることで、後により詳しく説明するように、送信側は、固定されたユニークワード間隔Dの信号を送信する。受信側では、初期フェーズにおいては、相関長Nのとり得る値の組として予め定められた組のうちから、特定の相関長Nを順次選択しながら、制御部の制御によるアルゴリズムにより、CRCチェックを行って、伝送エラーが所定の値以下となる範囲で、最適な相関長Nを特定する。   With this configuration, the transmitting side transmits a signal having a fixed unique word interval D, as will be described in more detail later. On the receiving side, in the initial phase, the CRC check is performed by an algorithm under the control of the control unit while sequentially selecting a specific correlation length N from a set predetermined as a set of possible values of the correlation length N. Then, the optimum correlation length N is specified in a range where the transmission error is equal to or less than a predetermined value.

なお、誤り検出符号としては、CRC符号に限定されず、他の誤り検出符号を使用してもよい。   Note that the error detection code is not limited to the CRC code, and another error detection code may be used.

図5は、相関長Nと評価可能な最大周波数オフセットとの関係のシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of the relationship between the correlation length N and the maximum frequency offset that can be evaluated.

すなわち、図5においては、ユニークワード間隔Dをパラメータとして、相関長Nに対する引込可能な最大周波数オフセットの変化を示している。   That is, FIG. 5 shows a change in the maximum frequency offset that can be pulled in with respect to the correlation length N using the unique word interval D as a parameter.

図5においては、ユニークワードのシンボル数は32であり、データ転送速度は10MBdとしてシミュレーションしている。   In FIG. 5, the simulation is performed on the assumption that the number of symbols of the unique word is 32 and the data transfer speed is 10 MBd.

上述したように、同じ相関長であれば、ユニークワード間隔Dが増加するほど、評価可能な最大周波数オフセットは減少する。   As described above, for the same correlation length, the maximum frequency offset that can be evaluated decreases as the unique word interval D increases.

一方で、ユニークワード間隔Dを固定した場合、相関長Nを減少させると、評価可能な最大オフセット周波数を増加させることができる。   On the other hand, when the unique word interval D is fixed, if the correlation length N is reduced, the maximum evaluable offset frequency can be increased.

したがって、送信側でユニークワード間隔Dを固定して送信している場合でも、受信側で、適応的に相関長Nを変化させれば、評価可能な最大周波数オフセットを可変とすることが可能である。   Therefore, even when the transmitting side is transmitting with the unique word interval D fixed, the maximum frequency offset that can be evaluated can be made variable by adaptively changing the correlation length N on the receiving side. is there.

図6は、ユニークワード間隔Dおよび相関長Nでのユニークワードの異なる配置の例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of different arrangement of unique words at the unique word interval D and the correlation length N.

また、図7は、異なるユニークワード間隔Dで配置されるユニークワードが送信信号のフレーム内に配置される態様を説明するための図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining an aspect in which unique words arranged at different unique word intervals D are arranged in a frame of a transmission signal.

図5においても、説明したとおり、評価可能な最大周波数オフセットは、ユニークワード間隔Dと相関長Nの2つのパラメータで決定される。   Also in FIG. 5, as described, the maximum frequency offset that can be evaluated is determined by two parameters of the unique word interval D and the correlation length N.

ここで、有効ユニークワード間隔D´を、D´=D・Nで定義すると、同一の有効ユニークワード間隔D´に対しては、評価可能な最大周波数オフセットも同一となる。   Here, if the effective unique word interval D ′ is defined by D ′ = D · N, the maximum frequency offset that can be evaluated is the same for the same effective unique word interval D ′.

図6においては、フレームの所定領域において分布して配置されるユニークワードシンボルを斜線で示す。ユニークワード(UW)シンボルインデックスとは、フレーム内で最初のユニークワードシンボルを起点として、あるユニークワードシンボルが何番目であるかを示す。   In FIG. 6, the unique word symbols distributed and arranged in a predetermined area of the frame are indicated by oblique lines. The unique word (UW) symbol index indicates the order of a certain unique word symbol starting from the first unique word symbol in a frame.

たとえば、図6(a)に示すような(D,N,D´)=(1,4,4)の場合と、図6(b)に示すような(D,N,D´)=(4,1,4)の場合とでは、有効ユニークワード間隔D´は、いずれも4となり、評価可能な最大周波数オフセットも同一となる。   For example, (D, N, D ') = (1,4,4) as shown in FIG. 6A and (D, N, D') = (D) as shown in FIG. 6B. In the case of (4, 1, 4), the effective unique word interval D 'is 4, and the maximum frequency offset that can be evaluated is the same.

ただし、オフセット評価のためには、いずれの2つのユニークワードの間隔も、対応する位相差が2π以下となるように設定される必要があり、ユニークワード間隔Dの値には上限がある。   However, for the purpose of offset evaluation, the interval between any two unique words needs to be set so that the corresponding phase difference is 2π or less, and the value of the unique word interval D has an upper limit.

次に、図7を参照して、図7上段に示すように、ユニークワード間隔D=1の場合、所定数の各フレームの先頭部分に、連続した所定数個のシンボル(ここでのシンボルの所定数個とは、たとえば、64)から成るユニークワードが配置された部分(以下、UW部)が設けられる。   Next, referring to FIG. 7, as shown in the upper part of FIG. 7, when the unique word interval D = 1, a predetermined number of consecutive symbols (the symbol The predetermined number includes, for example, a portion (hereinafter referred to as a UW portion) in which a unique word consisting of 64) is arranged.

一方、図7の下段に示すように、ユニークワード間隔Dが1を超える場合の配置では、各フレームの先頭部分から、所定のユニークワード間隔(図7下段では、たとえば、D=2〜64)で所定数個のシンボルのユニークワードが分散して配置されている。   On the other hand, as shown in the lower part of FIG. 7, in the arrangement where the unique word interval D exceeds 1, a predetermined unique word interval (for example, D = 2 to 64 in the lower part of FIG. 7) from the head of each frame. , Unique words of a predetermined number of symbols are dispersedly arranged.

なお、本実施の形態では、ユニークワード間隔Dについては所定の値の組のうちから送信側が選択して固定し、選択されたユニークワード間隔がデータ通信にも使用される。   In this embodiment, the transmitting side selects and fixes the unique word interval D from a set of predetermined values, and the selected unique word interval is also used for data communication.

なお、ここで、ユニークワードとして使用されるシンボル数は、必ずしも上記の値に限定されるものではない。   Here, the number of symbols used as the unique word is not necessarily limited to the above value.

なお、ここで、ユニークワード間隔D=n(n:自然数)とは、第i番目のシンボル(UWシンボルインデックス=i)がユニークワードであるときに、第(i+n)番目のシンボルもユニークワードであることを意味する。   Here, the unique word interval D = n (n: natural number) means that when the ith symbol (UW symbol index = i) is a unique word, the (i + n) th symbol is also a unique word. It means there is.

図8は、送信側から受信側に送信されるユニークワードおよびCRC符号の配置を説明するための図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the arrangement of unique words and CRC codes transmitted from the transmission side to the reception side.

図8(a)は、1つのフレームの中に分布されるユニークワードの配置を示し、図8(b)は、周波数オフセットの評価においてフレーム平均処理を行うフレーム数であるフレーム平均サイズのL個のフレームとそれに対応して設けられるCRC符号の配置の一例を示し、図8(c)は、CRC符号の配置の他の例を示す。   FIG. 8A shows an arrangement of unique words distributed in one frame, and FIG. 8B shows L frames having a frame average size, which is the number of frames to be subjected to frame averaging in frequency offset evaluation. 8 shows an example of the arrangement of the CRC code provided corresponding to the frame, and FIG. 8C shows another example of the arrangement of the CRC code.

なお、図8(b)または図8(c)のように、CRC符号等によって誤り検出を行う単位であるフレームの組をブロックと呼ぶことにする。本実施の形態では、同一ブロック内では、ユニークワード間隔Dは、一定であるものとする。   Note that, as shown in FIG. 8B or FIG. 8C, a set of frames that is a unit for performing error detection using a CRC code or the like is referred to as a block. In the present embodiment, it is assumed that the unique word interval D is constant within the same block.

図8(a)に示すように、ユニークワードは、指定された間隔Dで、1つのフレーム内に分布する。   As shown in FIG. 8A, the unique words are distributed in one frame at a designated interval D.

図8(b)に示すように、フレーム平均サイズであるL個(フレーム番号l=1〜L)の送信の直後に、たとえば、16ビットのCRCシンボルを配置する構成とすることが可能である。   As shown in FIG. 8 (b), it is possible to arrange, for example, a 16-bit CRC symbol immediately after transmission of L frames (frame numbers 1 = 1 to L), which is the average frame size. .

あるいは、図8(c)に示すように、フレーム平均サイズであるL個(フレーム番号l=1〜L)の送信の直後および、これに続くLN個(LN≧0)のフレーム毎に、たとえば、16ビットのCRCシンボルを配置する構成とすることも可能である。 Alternatively, as shown in FIG. 8 (c), immediately after the transmission of the L (frame number l = 1 to L) is the frame average size and the frame for each of the L N-number of subsequent (L N ≧ 0) For example, a configuration in which a 16-bit CRC symbol is arranged is also possible.

ただし、CRCシンボルの配置は、図8(b)や図8(c)に示されるような配置に限定されるものではなく、たとえば、各フレームに設けられていてもよく、より一般には、受信側で、所定のユニークワード間隔DのフレームをL個受信した後に伝送エラーをチェックできる位置に少なくとも1つ配置されていればよい。望ましくは、所定のユニークワード間隔DのフレームをL個受信した後に伝送エラーをチェックできる位置に(L+1)個配置されていればよい。(L+1)個のCRC符号が配置されている場合は、たとえば、これらの各CRC符号についての誤り検出結果を積算し、積算結果により誤りの有無を検出する構成とすることで、雑音の影響を低減できる。 However, the arrangement of the CRC symbols is not limited to the arrangement shown in FIGS. 8B and 8C, and may be, for example, provided in each frame. It is sufficient that at least one is arranged at a position where a transmission error can be checked after receiving L frames having a predetermined unique word interval D on the side. Desirably, (L N +1) positions may be arranged at positions where transmission errors can be checked after receiving L frames at a predetermined unique word interval D. When (L N +1) CRC codes are arranged, for example, the configuration is such that error detection results for each of these CRC codes are integrated, and the presence or absence of an error is detected based on the integrated results. The effect can be reduced.

したがって、たとえば、受信側で相関長Nを適応的に変化させるフローとして、以下のような手順とすることが可能である。   Therefore, for example, the following procedure can be used as a flow for adaptively changing the correlation length N on the receiving side.

i)図4に示した相関器によりフレーム平均サイズをLフレームとして平均相関を算出する。   i) The average correlation is calculated by using the correlator shown in FIG. 4 with the average frame size being L frames.

このとき、受信したフレーム数がL個未満であるときには、相関長Nをルックアップテーブル2168に格納された所定の値に設定する。このように相関長Nの初期値を設定することで、送信側で固定したユニークワード間隔Dに適した相関長Nで周波数オフセットを評価することができる。   At this time, when the number of received frames is less than L, the correlation length N is set to a predetermined value stored in the lookup table 2168. By setting the initial value of the correlation length N in this way, it is possible to evaluate the frequency offset with the correlation length N suitable for the unique word interval D fixed on the transmission side.

ii)受信したフレーム数がL個以上となった場合は、後に説明するフローにしがたって、CRC符号による誤り検出の結果に応じて、相関長Nの値を適応的に変化させる。   ii) When the number of received frames is L or more, the value of the correlation length N is adaptively changed according to the result of error detection by the CRC code according to the flow described later.

このとき、CRC符号が図8(c)のように配置されている場合は、CRC符号による誤り検出結果を、(L+1)個のCRC符号について(積算または平均)する処理を行うことにより、上述のとおり、雑音の影響を低減できる。 At this time, when the CRC codes are arranged as shown in FIG. 8C, by performing a process of integrating (averaging) the error detection results by the CRC codes for (L N +1) CRC codes. As described above, the effect of noise can be reduced.

図9は、適応的に相関長Nを変化させた場合の調整可能な最大周波数オフセットの評価を示す概念図である。   FIG. 9 is a conceptual diagram showing the evaluation of the adjustable maximum frequency offset when the correlation length N is changed adaptively.

図9(a)は、上述した従来の修正L&R(MLR)アルゴリズムによる最大周波数オフセットの評価を示し、図9(b)は、精度が高い状態での本実施の形態でのアルゴリズム(微調DMLRアルゴリズム)による最大周波数オフセットの評価を示し、図9(c)は、精度が低い状態での本実施の形態でのアルゴリズム(粗調DMLRアルゴリズム)による最大周波数オフセットの評価を示す。   FIG. 9A shows the evaluation of the maximum frequency offset by the above-mentioned conventional modified L & R (MLR) algorithm, and FIG. 9B shows the algorithm (fine-tuning DMLR algorithm) in the present embodiment in a state of high accuracy. 9) shows the evaluation of the maximum frequency offset by the algorithm (coarse DMLR algorithm) in the present embodiment in a state of low accuracy.

データ転送速度fsymは10MBdであるものとする。   It is assumed that the data transfer rate fsym is 10 MBd.

図9(a)に示すように、従来のMLRアルゴリズムでは、(D,N,D´)=(1,16,16)の場合に、最大周波数オフセットΔfmaxは、〜588kHzとなる。   As shown in FIG. 9A, in the conventional MLR algorithm, when (D, N, D ′) = (1, 16, 16), the maximum frequency offset Δfmax is 〜588 kHz.

これに対して、図9(b)に示すような微調DMLRアルゴリズムでは、たとえば、十分大きなユニークワード間隔Dとして64をとり、(D,N,D´)=(64,16,1024)とした場合に、最大周波数オフセットΔfmaxは、〜9.19kHzとなる。一方、図9(c)に示すように、粗調DMLRアルゴリズムとして、相関長Nを減少させ、D,N,D´)=(64,2,128)とした場合は、最大周波数オフセットΔfmaxは、〜52.1kHzまで拡大することができる。   On the other hand, in the fine-tuning DMLR algorithm as shown in FIG. 9B, for example, 64 is set as a sufficiently large unique word interval D, and (D, N, D ') = (64, 16, 1024). In this case, the maximum frequency offset Δfmax becomes 〜9.19 kHz. On the other hand, as shown in FIG. 9C, when the correlation length N is reduced and D, N, D ') = (64, 2, 128) as the coarse DMLR algorithm, the maximum frequency offset Δfmax is , To 52.1 kHz.

図10は、ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとビットエラーレートBERとの関係のシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of the relationship between the bit energy-to-noise power density ratio Eb / No and the bit error rate BER.

図10中では、パラメータとして、ユニークワード間隔Dと相関長Nを変化させた場合を示す。   FIG. 10 shows a case where the unique word interval D and the correlation length N are changed as parameters.

ユニークワードのシンボル数Nuw=32に対して、従来型MLRアルゴリズムで採用する相関長としては、Nuw/2=16としている。   For the number of unique word symbols Nuw = 32, the correlation length employed in the conventional MLR algorithm is Nuw / 2 = 16.

また、変調方式は、2つの各偏波について8PSKであり、周波数オフセットは、Δf=±2kHz、データ転送速度fsymは10MBdであり、フレーム平均サイズL=256であり、前方誤り訂正(FEC)は、行わないとの条件で、シミュレーションしている。   The modulation scheme is 8PSK for each of the two polarizations, the frequency offset is Δf = ± 2 kHz, the data transfer rate fsym is 10 MBd, the average frame size L = 256, and the forward error correction (FEC) is The simulation is performed under the condition that the simulation is not performed.

図10中では、以下の各アルゴリズムでの結果を対比して示している。   FIG. 10 shows the results of the following algorithms in comparison.

・従来型MLRアルゴリズム : (D,N,D´)=(1,16,16)
・DMLRアルゴリズム : (D,N,D´)=(2,16,32)
(D,N,D´)=(4,16,64)
(D,N,D´)=(32,16,512)
・適応的相関長アルゴリズム : (D,N,D´)=(32,8,256)
(D,N,D´)=(32,4,128)
(D,N,D´)=(32,4,128)の適応的相関長アルゴリズムは、(D,N,D´)=(32,16,512)のDMLRアルゴリズムと比較して、より大きな最大周波数オフセットに対応しつつ、同程度の精度を達成することができる。
-Conventional MLR algorithm: (D, N, D ') = (1, 16, 16)
DMLR algorithm: (D, N, D ') = (2,16,32)
(D, N, D ') = (4,16,64)
(D, N, D ') = (32, 16, 512)
-Adaptive correlation length algorithm: (D, N, D ') = (32, 8, 256)
(D, N, D ') = (32,4,128)
The adaptive correlation length algorithm of (D, N, D ') = (32,4,128) is larger than the DMLR algorithm of (D, N, D') = (32,16,512). Comparable accuracy can be achieved while supporting the maximum frequency offset.

図11は、ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとビットエラーレートBERとの関係のシミュレーション結果を示す他の図である。   FIG. 11 is another diagram showing a simulation result of the relationship between the bit energy to noise power density ratio Eb / No and the bit error rate BER.

シミュレーション条件は、図10の場合と同様である。   The simulation conditions are the same as in FIG.

ユニークワード間隔Dを16とすることで、相関長Nを16から1まで減少させた場合でも、BERに大きな劣化は見られない。言い換えると、D=16と設定しておくことで、受信側で、最大周波数オフセットを可変とするために、相関長Nを変化させることが可能であることを示している。   Even if the correlation length N is reduced from 16 to 1 by setting the unique word interval D to 16, no significant deterioration is observed in the BER. In other words, setting D = 16 indicates that the correlation length N can be changed on the receiving side to make the maximum frequency offset variable.

実際の通信では、このようなシミュレーションと実験により、事前に、その通信環境に適合するように、ユニークワード間隔Dおよび相関長Nの可変範囲を設定しておくことができ、これをルックアップテーブル2168に格納しておく構成とできる。   In actual communication, the variable ranges of the unique word interval D and the correlation length N can be set in advance by such simulations and experiments so as to be adapted to the communication environment. 2168.

図12は、適応的相関長の処理フローを説明するためのフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart for explaining the processing flow of the adaptive correlation length.

上述のとおり、本実施の形態では、ユニークワード間隔Dは送信側で固定した値で一定とし、受信側で、相関長Nを変化させて、最適な相関長Nを特定する。   As described above, in the present embodiment, the unique word interval D is fixed at a fixed value on the transmitting side, and the correlation length N is changed on the receiving side to specify the optimum correlation length N.

以下に説明するとおり、CRCチェックを利用することで、最大の相関長Nを特定する。ここで、CRC符号の配置としては、一例として、図8(c)に示すような構成であるものとする。   As described below, the maximum correlation length N is specified by using the CRC check. Here, it is assumed that the arrangement of the CRC codes is, for example, as shown in FIG. 8C.

図12を参照して、まず、初期化処理として、送信側は、ユニークワード間隔Dの値を所定の値に設定し、この値Dは、送信の全体にわたって一定に保持される。受信側でも、このユニークワード間隔Dは、既知であるものとする。ここでは、D=16とする(S100)。   Referring to FIG. 12, first, as initialization processing, the transmitting side sets the value of unique word interval D to a predetermined value, and this value D is kept constant throughout the entire transmission. It is assumed that the unique word interval D is also known on the receiving side. Here, D = 16 (S100).

さらに、初期化処理として、受信側において、事前に、相関長の可能な組合せNset={Nset(1),Nset(2),…,Nset(n)}を設定しているものとする(S100)。   Further, as initialization processing, it is assumed that a possible combination of correlation lengths Nset = {Nset (1), Nset (2),..., Nset (n)} is set in advance on the receiving side (S100). ).

ここでは、一例として、Nset={Nset(1),Nset(2),…,Nset(5)}={1,2,4,8,Nuw/2(=16)}とする。特に、限定されないが、以下に説明するように、Nsetの要素は、小さいものから順番に並んでいることが望ましい。以下では、Nsetの要素は、昇順にならんでいるものとする。   Here, as an example, Nset = {Nset (1), Nset (2),..., Nset (5)} = {1, 2, 4, 8, Nuw / 2 (= 16)}. Although not particularly limited, as described below, it is desirable that the elements of Nset are arranged in ascending order. In the following, it is assumed that the elements of Nset are arranged in ascending order.

Nは、テストされるNsetの要素の個数である。フレーム平均サイズLは、一例として、256であるものとする。図8(c)で示されるLNは、1であるものとする。したがって、1ブロックあたりに、CRC符号により、誤り検出をする回数Lcは、Lc=(LN+1)となる。さらに、処理中においてNsetの中の要素を指定するためのワーキング変数であるnを、n=0に初期化する。 N N is the number of elements of the Nset to be tested. The frame average size L is assumed to be 256, for example. LN shown in FIG. 8C is assumed to be 1. Therefore, the number of times Lc for performing error detection by the CRC code per block is Lc = (L N +1). Further, during processing, n, which is a working variable for designating an element in Nset, is initialized to n = 0.

さらに、図12を参照して、受信側で、ユニークワードの含まれる(L+LN)個のフレームを受信する(S102)。 Further, referring to FIG. 12, the receiving side receives (L + L N ) frames including the unique word (S102).

続いて、nの値を1だけインクリメントして、相関長Nとして、N=Nset(n)に設定する(S104)。   Next, the value of n is incremented by 1 and the correlation length N is set to N = Nset (n) (S104).

最初のL個のフレームとこれに引き続いて、合計LN個のフレームについて、それぞれCRCチェックを行う。CRCチェックをパスしない場合は、CRC(l)=1とし、パスする場合は、CRC(l)=0とする(S106)。 A CRC check is performed for the first L frames and subsequently for a total of L N frames. If the CRC check does not pass, CRC (l) = 1, and if it passes, CRC (l) = 0 (S106).

不良数インデックスFail(n)を以下の式で計算する(S108)。   The failure index Fail (n) is calculated by the following equation (S108).

次に、現在の変数nの値が、Nsetの中の要素の数NN以上であるかが判別され(S110)、NN未満であれば、処理は、ステップS104に復帰し、nの値が1だけインクリメントされ、相関長Nとして次の値が設定され(S104)、以降の処理が繰り返される。 Then, the current value of variable n, whether there are the number of elements N N or more in the Nset is discriminated (S110), is less than N N, process returns to step S104, the value of n Is incremented by 1, the next value is set as the correlation length N (S104), and the subsequent processing is repeated.

一方、ステップS110において、nがN以上であれば、不良数インデックスFail(n)が最小である相関長のうち、最大の相関長Nが、周波数オフセットの評価用の相関長として選択される(S112)。 On the other hand, in step S110, if n is equal to or more than N N , the maximum correlation length N among the correlation lengths having the minimum failure index Fail (n) is selected as the correlation length for evaluating the frequency offset. (S112).

すなわち、正確さを優先する場合、Nsetの中の要素のうち、2つ以上の要素で、不良数インデックスの値が同じときは、Nの大きさが最大なものを選択するのが望ましい。   That is, when priority is given to accuracy, it is desirable to select the element having the largest value of N when two or more elements among the elements in Nset have the same value of the defect number index.

ただし、評価可能な最大周波数オフセットの方を優先することとして、不良数インデックスFail(n)が最小である相関長のうち、最小の相関長Nが、周波数オフセットの評価用の相関長として選択される構成としてもよい。   However, by giving priority to the maximum frequency offset that can be evaluated, the minimum correlation length N is selected as the correlation length for evaluating the frequency offset among the correlation lengths having the minimum failure number index Fail (n). Alternatively, the configuration may be as follows.

なお、不良インデックスとしては、上述のように、Lc=(LN+1)回分の誤り検出の結果の積算値として定義している。これにより、雑音などの影響を軽減できるものの、誤りの状況を複数個のフレームについて統合して示す指標(誤り情報)としては、このようなものに限定されない。たとえば、Lcに対する誤りの検出されたフレーム数の割合を用いることとして、割合が所定値以下となるか否かを判断する等の方法を採用してもよい。 As described above, the failure index is defined as an integrated value of the results of error detection for Lc = ( LN + 1) times. As a result, the influence of noise or the like can be reduced, but the index (error information) indicating the error situation in a unified manner for a plurality of frames is not limited to this. For example, by using the ratio of the number of frames in which an error is detected to Lc, a method of determining whether or not the ratio is equal to or less than a predetermined value may be employed.

図13は、受信フレーム数と残存する周波数オフセットとの関係を示す図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the number of received frames and the remaining frequency offset.

図13においては、図12のフローチャートにおいて、相関長Nを、順次、小さい方から大きな値へと変えながらテストする場合を示している。   FIG. 13 shows a case where the test is performed while sequentially changing the correlation length N from a smaller value to a larger value in the flowchart of FIG.

ユニークワード間隔D=8、フレーム平均サイズL=64、ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/No=4.8dB、データ転送速度fsymは5MBdであり、初期の周波数オフセットΔf=64kHzであるものとする。   It is assumed that the unique word interval D = 8, the frame average size L = 64, the bit energy to noise power density ratio Eb / No = 4.8 dB, the data transfer rate fsym is 5 MBd, and the initial frequency offset Δf = 64 kHz. .

初期フェーズでは、図12のフローチャートにしたがって、N=1からN=8まで、相関長Nを、順次、大きくしていくにしたがって、残存周波数オフセットは、傾向として減少していく。しかしながら、相関長N=16となると、評価可能な最大周波数オフセットの値が小さくなりすぎ、残存周波数オフセットが急激に増加する。   In the initial phase, the remaining frequency offset tends to decrease as the correlation length N is sequentially increased from N = 1 to N = 8 according to the flowchart of FIG. However, when the correlation length N = 16, the value of the maximum frequency offset that can be evaluated becomes too small, and the residual frequency offset rapidly increases.

このため、N=1からN=8までの範囲で、不良数インデックスが最小の範囲で、たとえば、最大の相関長Nが、最適相関長NOPTとして選択され、以後、通信フェーズでの相関長として使用されることになる。 For this reason, in the range of N = 1 to N = 8, and in the range of the minimum defect index, for example, the maximum correlation length N is selected as the optimum correlation length N OPT , and thereafter, the correlation length in the communication phase Will be used as

初期の動作開始のフェーズで、Nの値を適応的に設定することで、以後の通信フェーズでも、安定した通信を行うことが可能となる。   By adaptively setting the value of N in the initial operation start phase, stable communication can be performed even in the subsequent communication phase.

(記憶装置への相関データの格納)
以下では、受信側において、相関長の最適値を評価している間に、図示しない記憶装置に、相関値を格納しておくことで、最適相関長が決定されると、直ちに、これに対応する相関値を算出可能とする構成について、説明する。
(Storing correlation data in storage device)
In the following, while the correlation value is stored in a storage device (not shown) during the evaluation of the optimum value of the correlation length on the receiving side, when the optimum correlation length is determined, the optimum value is immediately handled. A configuration that enables calculation of a correlation value to be calculated will be described.

すなわち、相関長Nの選択のための処理としては、図12に示した処理を実行すればよいものの、相関長Nが選択された後に、以下に説明するように、改めて、(L+LN)個のフレームを受信する必要は必ずしもない。そのような構成について、以下説明する。 That is, although the processing shown in FIG. 12 may be executed as the processing for selecting the correlation length N, after the correlation length N is selected, as described below, (L + L N ) Need not be received. Such a configuration will be described below.

図14は、記憶装置に格納される相関値の例を示す概念図である。   FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an example of a correlation value stored in the storage device.

図12のステップS102において、フレーム番号lを1ずつ増加しながら、フレームを順次受信して、フレームlからフレーム(l+L−1)までのLフレームについて、相関器3020において、相関長Nを変化させた値を図14に示すように、図4には図示しない記憶装置に格納しておく。このとき、格納するデータのサイズは、L行NN列の行列となる。 In step S102 of FIG. 12, while sequentially increasing the frame number l by one, the frames are sequentially received, and the correlation length N is changed by the correlator 3020 for the L frames from the frame l to the frame (l + L-1). The stored values are stored in a storage device not shown in FIG. 4, as shown in FIG. At this time, the size of the data to be stored is a matrix of L rows and NN columns.

ステップS112において、最適な相関長NOPTとが確定されれば、この相関長NOPTに対応する相関値を記憶装置から読出し、積算処理部3030において積算して、オフセット算出部3040が、周波数オフセットを算出する構成とすることが可能である。これにより、周波数オフセットの評価にあたり、l=1〜Lまでが、移動平均をとる対象となる。 If the optimum correlation length N OPT is determined in step S112, the correlation value corresponding to the correlation length N OPT is read from the storage device, integrated by the integration processing unit 3030, and the offset calculation unit 3040 outputs the frequency offset. Can be calculated. As a result, in the evaluation of the frequency offset, l = 1 to L are targets for taking a moving average.

以上説明したように、動作開始フェーズ中に、受信側で相関長の組のうちから、特定の相関長を選択しつつ、所定のフレーム数だけ送信し、受信側で、CRC符号のデコード処理により伝送エラーを評価して、伝送エラーの最小となる範囲で相関長を特定する。   As described above, during the operation start phase, a predetermined number of frames are transmitted while selecting a specific correlation length from the set of correlation lengths on the reception side, and the reception side performs decoding processing of the CRC code. The transmission error is evaluated, and the correlation length is specified in a range where the transmission error is minimized.

このとき、伝送エラー最小の相関長のうち最大のものを周波数オフセットの評価のための相関長として選択すれば、高い精度で、周波数オフセットを推定できる。   At this time, if the maximum correlation length among the minimum transmission error correlation lengths is selected as the correlation length for evaluating the frequency offset, the frequency offset can be estimated with high accuracy.

あるいは、伝送エラー最小の相関長のうち最小のものを周波数オフセットの評価のための相関長として選択すれば、評価可能な周波数オフセットの範囲を可能な限り広くとることが可能である。   Alternatively, if the smallest correlation length among the smallest transmission error correlation lengths is selected as the correlation length for evaluating the frequency offset, the range of the frequency offset that can be evaluated can be made as wide as possible.

上述した伝送エラーの最少となる相関長のうち、最大のものを選択するか、最小のものを選択するかは、使用する周波数帯、使用する変調方式、データ転送速度、想定される周波数オフセットの範囲などにより、事前に決定しておくものとする。   Of the correlation lengths that minimize the transmission error described above, the maximum or the minimum is selected depending on the frequency band to be used, the modulation method to be used, the data transfer speed, and the assumed frequency offset. It shall be determined in advance according to the range.

データ通信フェーズでは、このようにして特定された相関長でデータ受信を行うことで、受信側の搬送波周波数再生部での引込可能周波数の範囲を最大化する、ないし、周波数オフセットを高精度に推定することが可能となる。この場合、相関長は、伝送エラーが最小となるように選択されるので、より少ないフレーム数(より短い捕捉期間)で、周波数オフセットを推定できる。   In the data communication phase, data reception is performed with the correlation length specified in this manner, thereby maximizing the range of frequencies that can be pulled in the carrier frequency recovery unit on the receiving side, or estimating the frequency offset with high accuracy. It is possible to do. In this case, since the correlation length is selected so that the transmission error is minimized, the frequency offset can be estimated with a smaller number of frames (shorter acquisition period).

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is an exemplification of a configuration for specifically implementing the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and includes changes within the wording and equivalents of the claims. Is intended.

100 誤り訂正符号化処理部、102 S/P変換部、104 V/Hマッピング処理部、106,210 I/Qマッピングデータ記憶部、107a,107b UW挿入部、108a,108b 直交変調部、110a,110b D/A変換部、112a、112b 送信フィルタ処理部、114a,200a 垂直偏波アンテナ、114b,200b 水平偏波アンテナ、202a,202b 受信フィルタ処理部、204a,204b A/D変換部、206a,206b 直交検波部、207 搬送波周波数再生部、208 搬送波位相再生部、209 最尤判定処理部、212 P/S変換部、214 誤り訂正復号処理部、216 CRCデコード処理部、1000 送信機、2000 受信機。   100 error correction coding processing section, 102 S / P conversion section, 104 V / H mapping processing section, 106, 210 I / Q mapping data storage section, 107a, 107b UW insertion section, 108a, 108b quadrature modulation section, 110a, 110b D / A converter, 112a, 112b Transmission filter processor, 114a, 200a Vertical polarization antenna, 114b, 200b Horizontal polarization antenna, 202a, 202b Reception filter processor, 204a, 204b A / D converter, 206a, 206b Quadrature detection section, 207 Carrier frequency recovery section, 208 Carrier phase recovery section, 209 Maximum likelihood determination processing section, 212 P / S conversion section, 214 Error correction decoding processing section, 216 CRC decoding processing section, 1000 transmitter, 2000 reception Machine.

Claims (8)

受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、
前記受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、前記相関器は、相関長を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、前記制御部は、
i)所定のユニークワード間隔で送信された信号を、受信側において受信して、前記相関長を所定の値の組のうちで順次変更して誤り検出を実行し、
ii)前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが所定以下となる範囲で、周波数オフセットの推定に使用する相関値を特定する、周波数オフセット推定装置。
A frequency offset estimating device for estimating a frequency offset between a carrier frequency of a received signal and a local oscillation frequency,
The received signal includes a plurality of frames each having a plurality of unique words arranged therein, and an error detection code,
A correlator for calculating a correlation between the received signal and the unique word, wherein the correlator can calculate the correlation with a variable correlation length;
The calculated correlation is integrated over the number of frames of the set frame average size, an offset calculation unit for calculating an estimated value of the frequency offset,
An error detection unit for detecting a transmission error by the error detection code,
The correlator further includes a control unit for controlling the offset calculation unit and the error detection unit, the control unit,
i) receiving a signal transmitted at a predetermined unique word interval at a receiving side, and performing error detection by sequentially changing the correlation length among a set of predetermined values;
ii) A frequency offset estimating apparatus that specifies a correlation value used for estimating a frequency offset within a range in which a transmission error is equal to or less than a predetermined value in accordance with a result of the error detection.
前記誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、
前記誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、
前記制御部は、前記誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最大の相関長を特定する、請求項1記載の周波数オフセット推定装置。
The error detection code is provided over a plurality of frames,
The error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, calculates an error information,
The frequency offset estimating device according to claim 1, wherein the control unit specifies a maximum correlation length among correlation lengths corresponding to a frame with a minimum transmission error based on the error information.
前記誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、
前記誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、
前記制御部は、前記誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最小の相関長を特定する、請求項1記載の周波数オフセット推定装置。
The error detection code is provided over a plurality of frames,
The error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, calculates an error information,
The frequency offset estimating apparatus according to claim 1, wherein the control unit specifies a minimum correlation length among correlation lengths corresponding to a frame with a minimum transmission error based on the error information.
前記周波数オフセットの算出に使用する相関値を格納するための記憶装置をさらに備え、
前記制御部は、受信した前記フレーム平均サイズの数の各フレームについて、前記相関長を所定の値の組のうちで順次変更して算出した相関値を前記記憶装置に格納し、
前記オフセット算出部は、前記記憶装置に格納された前記相関値に基づいて、前記周波数オフセットの推定値を算出する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の周波数オフセット推定装置。
Further comprising a storage device for storing a correlation value used for calculating the frequency offset,
The control unit, for each frame of the number of the received frame average size, stored in the storage device a correlation value calculated by sequentially changing the correlation length among a predetermined value set,
The frequency offset estimating device according to claim 1, wherein the offset calculating unit calculates an estimated value of the frequency offset based on the correlation value stored in the storage device.
各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、
前記無線信号を受信して検波するための受信手段と、
前記受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、前記受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、
前記搬送波周波数再生手段は、前記周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、前記周波数オフセット推定手段は、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、前記相関器は、相関長を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部とをさらに含み、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部をさらに備え、前記制御部は、
i)所定のユニークワード間隔で送信された信号を、受信側において受信して、前記相関長を所定の値の組のうちで順次変更して誤り検出を実行し、
ii)前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが所定以下となる範囲で、周波数オフセットの推定に使用する相関値を特定し、
記搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備える、無線通信装置。
A plurality of frames each having a plurality of unique words, and a wireless communication device for receiving a wireless signal including an error detection code,
Receiving means for receiving and detecting the wireless signal,
Estimating a frequency offset between the carrier frequency of the received signal from the receiving means and the local oscillation frequency, based on the estimated frequency offset, a carrier frequency reproducing means for correcting the frequency error of the received signal. Prepare,
The carrier frequency reproduction means includes a frequency offset estimating means for estimating the frequency offset, the frequency offset estimating means,
A correlator for calculating a correlation between the received signal and the unique word, wherein the correlator can calculate the correlation with a variable correlation length,
The calculated correlation is integrated over the number of frames of the set frame average size, an offset calculation unit for calculating an estimated value of the frequency offset,
The error detection code further includes an error detection unit for detecting a transmission error,
The correlator further comprises a control unit for controlling the offset calculation unit and the error detection unit, the control unit,
i) receiving a signal transmitted at a predetermined unique word interval at a receiving side, and performing error detection by sequentially changing the correlation length among a set of predetermined values;
ii) Specifying a correlation value to be used for estimating a frequency offset within a range in which a transmission error is equal to or less than a predetermined value according to a result of the error detection;
Respect corrected signal in the previous SL carrier frequency reproducing means further comprises a decoding means for performing decoding processing, the wireless communication device.
前記誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、
前記誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、
前記制御部は、前記誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最大の相関長を特定する、請求項5記載の無線通信装置。
The error detection code is provided over a plurality of frames,
The error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, calculates an error information,
The wireless communication device according to claim 5, wherein the control unit specifies, based on the error information, a maximum correlation length among correlation lengths corresponding to a frame with a minimum transmission error.
前記誤り検出符号は、複数のフレームにわたって設けられ、
前記誤り検出部は、当該複数フレームについての誤り検出結果を総合して、誤り情報を算出し、
前記制御部は、前記誤り情報に基づいて、伝送誤りが最小となるフレームに対応する相関長のうち、最小の相関長を特定する、請求項5記載の無線通信装置。
The error detection code is provided over a plurality of frames,
The error detection unit, and integrating the error detection results for the plurality of frames, calculates an error information,
The wireless communication device according to claim 5, wherein the control unit specifies a minimum correlation length among correlation lengths corresponding to a frame with a minimum transmission error based on the error information.
前記周波数オフセットの算出に使用する相関値を格納するための記憶装置をさらに備え、
前記制御部は、受信した前記フレーム平均サイズの数の各フレームについて、前記相関長を所定の値の組のうちで順次変更して算出した相関値を前記記憶装置に格納し、
前記オフセット算出部は、前記記憶装置に格納された前記相関値に基づいて、前記周波数オフセットの推定値を算出する、請求項5〜7のいずれか1項に記載の無線通信装置。
Further comprising a storage device for storing a correlation value used for calculating the frequency offset,
The control unit, for each frame of the number of the received frame average size, stored in the storage device a correlation value calculated by sequentially changing the correlation length among a predetermined value set,
The wireless communication device according to claim 5, wherein the offset calculation unit calculates the estimated value of the frequency offset based on the correlation value stored in the storage device.
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