JP6975206B2 - Signal processing device and its synchronization signal detection method - Google Patents
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Description
本発明は、受信した信号を処理して信号中の情報を抽出する信号処理装置に関する。 The present invention relates to a signal processing device that processes a received signal and extracts information in the signal.
受信した信号を処理して信号中の情報を抽出する信号処理装置として、例えば、受信した信号から同期信号を検出する信号処理装置が知られている。 As a signal processing device that processes a received signal and extracts information in the signal, for example, a signal processing device that detects a synchronization signal from the received signal is known.
このような信号処理装置は、例えば、移動体通信システムの基地局の電波の伝播状態を測定する電波伝播測定装置などに組み込まれ、基地局の電波から同期信号を検出するようになっている。 Such a signal processing device is incorporated in, for example, a radio wave propagation measuring device for measuring a radio wave propagation state of a base station of a mobile communication system, and detects a synchronization signal from the radio wave of the base station.
特許文献1には、LTE(Long Term Evolution)やNR(New Radio technology)により通信可能な無線通信システムが記載されており、基地局の電波に含まれる同期信号について記載されている。
LTEの規格では、同期信号の周期は5msであったため、5ms分の全データを保持して同期信号を検出すればよかった。 According to the LTE standard, the period of the synchronization signal was 5ms, so it was sufficient to hold all the data for 5ms and detect the synchronization signal.
NRの同期信号であるNR−PSS(New Radio-Primary Synchronization Signals)は、同期信号の周期が最大で160msあり、その1周期の間のデータを保持しておくためには、少なくとも160ms分以上のデータを保持する必要がある。 NR-PSS (New Radio-Primary Synchronization Signals), which is a synchronization signal of NR, has a maximum synchronization signal cycle of 160 ms, and in order to retain data during that one cycle, it is at least 160 ms or more. You need to retain the data.
そこで、本発明は、同期信号を検出するために必要なデータ量を削減して、データ保持に使用するリソースを削減することができる信号処理装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a signal processing apparatus capable of reducing the amount of data required for detecting a synchronization signal and reducing the resources used for data retention.
本発明の信号処理装置は、受信した信号から同期信号を検出する信号処理装置であって、受信信号と前記同期信号の複数種類の理想のデータとを時分割でスライディング相関を行なってそれぞれの相関結果を出力する相関処理部と、それぞれの前記相関結果が所定の閾値以上となるポイントの前記相関結果とタイミング情報を相関結果記憶部に記憶させる閾値検出部とを備え、前記相関結果記憶部に記憶された前記相関結果と前記タイミング情報とに基づいて前記同期信号を検出するものである。 The signal processing device of the present invention is a signal processing device that detects a synchronization signal from a received signal, and performs sliding correlation between the received signal and a plurality of types of ideal data of the synchronization signal in a time-divided manner to correlate each other. a correlation processing section for outputting a result, each of the correlation result and a threshold detector to be stored in the correlation result memory unit of the correlation results and the timing information of points equal to or greater than a predetermined threshold value, the correlation result memory unit The synchronization signal is detected based on the stored correlation result and the timing information.
この構成により、受信信号と同期信号の複数種類の理想のデータとが時分割でスライディング相関され、それぞれの相関結果が所定の閾値以上となるポイントの相関結果とタイミング情報が記憶され、記憶された相関結果とタイミング情報とに基づいて同期信号が検出される。このため、同期信号の最大周期分の受信信号を記憶しておく必要がなく、同期信号を検出するために必要なデータ量を削減して、データ保持に使用するリソースを削減することができる。 With this configuration, a plurality of types of ideal data of the received signal and the synchronization signal are sliding-correlated by time division, and the correlation result and timing information of the point where the respective correlation results are equal to or higher than a predetermined threshold are stored and stored. The synchronization signal is detected based on the correlation result and the timing information. Therefore, it is not necessary to store the received signal for the maximum cycle of the synchronization signal, the amount of data required to detect the synchronization signal can be reduced, and the resources used for data retention can be reduced.
また、本発明の信号処理装置において、前記所定の閾値は、所定期間の前記相関結果の平均値とするものである。 Further, in the signal processing apparatus of the present invention, the predetermined threshold value is the average value of the correlation results for a predetermined period.
この構成により、所定期間の相関結果の平均値が所定の閾値にされる。このため、実際の受信信号に基づいて閾値が決定され、精度良く同期信号を検出することができる。 With this configuration, the average value of the correlation results for a predetermined period is set to a predetermined threshold value. Therefore, the threshold value is determined based on the actual received signal, and the synchronization signal can be detected with high accuracy.
また、本発明の信号処理装置において、受信信号のデータ転送速度に応じて受信信号のサンプリングレートをデシメートして前記相関処理部に出力するデシメータを備えるものである。 Further, the signal processing apparatus of the present invention includes a decimeter that decimates the sampling rate of the received signal according to the data transfer speed of the received signal and outputs it to the correlation processing unit.
この構成により、受信信号のデータ転送速度に応じて受信信号のサンプリングレートがデシメートされて相関処理部に出力される。このため、相関処理部のリソースを削減することができるとともに、処理負荷を軽減させることができる。 With this configuration, the sampling rate of the received signal is decimate according to the data transfer speed of the received signal and output to the correlation processing unit. Therefore, the resources of the correlation processing unit can be reduced, and the processing load can be reduced.
また、本発明の同期信号検出方法は、受信した信号から同期信号を検出する信号処理装置の同期信号検出方法であって、受信信号と前記同期信号の複数種類の理想のデータとを時分割でスライディング相関を行なってそれぞれの相関結果を出力するステップと、それぞれの前記相関結果が所定の閾値以上となるポイントの前記相関結果とタイミング情報を記憶するステップと、記憶された前記相関結果と前記タイミング情報とに基づいて前記同期信号を検出するステップと、を備えるものである。 Further, the synchronization signal detection method of the present invention is a synchronization signal detection method of a signal processing device that detects a synchronization signal from a received signal, and the received signal and a plurality of types of ideal data of the synchronization signal are time-divided. A step of performing sliding correlation and outputting each correlation result, a step of storing the correlation result and timing information at a point where each of the correlation results is equal to or higher than a predetermined threshold value, and a step of storing the stored correlation result and the timing. It comprises a step of detecting the synchronization signal based on the information.
この構成により、受信信号と同期信号の複数種類の理想のデータとが時分割でスライディング相関され、それぞれの相関結果が所定の閾値以上となるポイントの相関結果とタイミング情報が記憶され、記憶された相関結果とタイミング情報とに基づいて同期信号が検出される。このため、同期信号の最大周期分の受信信号を記憶しておく必要がなく、同期信号を検出するために必要なデータ量を削減して、データ保持に使用するリソースを削減することができる。 With this configuration, a plurality of types of ideal data of the received signal and the synchronization signal are sliding-correlated by time division, and the correlation result and timing information of the point where the respective correlation results are equal to or higher than a predetermined threshold are stored and stored. The synchronization signal is detected based on the correlation result and the timing information. Therefore, it is not necessary to store the received signal for the maximum cycle of the synchronization signal, the amount of data required to detect the synchronization signal can be reduced, and the resources used for data retention can be reduced.
本発明は、同期信号を検出するために必要なデータ量を削減して、データ保持に使用するリソースを削減することができる信号処理装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a signal processing apparatus capable of reducing the amount of data required for detecting a synchronization signal and reducing the resources used for data retention.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る信号処理装置について詳細に説明する。 Hereinafter, the signal processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1において、本発明の一実施形態に係る信号処理装置を搭載した電波伝播測定装置1は、信号処理装置としての無線信号処理部10と、無線信号測定部11と、ユーザインターフェース部12と、制御部13とを含んで構成されている。
In FIG. 1, a radio wave
無線信号処理部10は、アンテナ16を介して基地局2から受信した無線信号を、増幅や周波数変換などして無線信号測定部11に出力する。
The radio
無線信号測定部11は、無線信号処理部10と接続され、無線信号処理部10の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、SS−RSRP(Synchronization Signal-Reference Signal Received Power)、SS−SIR(Synchronization Signal-Signal to Interference Ratio)、SS−RSRQ(Synchronization Signal-Reference Signal Received Quality)、RSSI(Received Signal Strength Indicator)、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部13に出力するようになっている。制御部13は、無線信号測定部11からの測定結果を時刻情報などと関連付けてハードディスク等に記憶しておき、ユーザの要求によりユーザインターフェース部12に表示出力させたり、ログとしてファイルに出力したりするようになっている。
The radio
無線信号測定部11は、GPS(Global Positioning System)受信部14や内部クロック15からクロック信号を入力されるようになっている。無線信号測定部11は、GPS受信部14からのPPS(Pulse Per Second:1秒周期の信号)または内部クロック15からのクロック信号に基づいて無線信号の受信タイミングを測定するようになっている。なお、外部からGPS信号を入力するようにしてもよい。
The radio
ユーザインターフェース部12は、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部121と、測定のパラメータの設定画面や無線信号測定部11の測定結果などを表示する表示部122とを備えている。入力部121は、タッチパッドやキーボードやプッシュボタンやロータリーノブなどによって構成される。表示部122は、液晶表示装置などによって構成される。
The
制御部13は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、ハードディスク装置と、入出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
The
このコンピュータユニットのROM及びハードディスク装置には、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部13として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、CPUがROM及びハードディスク装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部13として機能する。なお、ハードディスク装置は、フラッシュメモリによるCF(Compact Flash)カード等であっても良い。
The ROM and the hard disk device of the computer unit store various control constants, various maps, and the like, as well as a program for causing the computer unit to function as the
制御部13の入出力ポートには、無線信号測定部11、ユーザインターフェース部12が接続され、制御部13と各部は信号の送受信をできるようになっている。
A wireless
なお、本実施形態において、無線信号測定部11は、各処理を実行するようにプログラミングされたDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサによって構成されている。また、無線信号処理部10は、通信モジュールによって構成されている。
In the present embodiment, the radio
このような電波伝播測定装置1において、制御部13は、例えば、表示部122に表示させた設定画面に対する入力部121への操作入力で設定された周波数の無線信号の測定を無線信号測定部11に行なわせる。
In such a radio wave propagation measuring
制御部13は、表示部122に表示させた設定画面により、測定する無線信号の中心周波数や周波数帯域幅や測定する信号数などを入力部121から入力させる。測定する無線信号の中心周波数は、複数設定可能になっている。
The
制御部13は、入力部121により入力された設定情報を無線信号測定部11に通知して、無線信号の測定を行わせる。
The
無線信号測定部11は、制御部13から設定情報を通知されると、通知された中心周波数や周波数帯域幅を無線信号処理部10に通知して、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信させる。
When the radio
無線信号処理部10は、無線信号測定部11から中心周波数や周波数帯域幅を通知されると、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信し、増幅や周波数変換などして無線信号測定部11に出力する。
When the radio
無線信号測定部11は、無線信号処理部10の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、SS−RSRP、SS−SIR、SS−RSRQ、RSSI、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部13に出力する。
The radio
制御部13は、無線信号測定部11の出力する測定結果に基づいて、入力部121の操作入力により選択された測定結果表示種別に応じて表示部122に表示させる画像を作成して表示部122に表示させる。
The
本実施形態において、NRの無線信号を測定する場合、無線信号処理部10は、同期信号であるNR−PSSを検出する。
In the present embodiment, when measuring the radio signal of NR, the radio
無線信号処理部10は、図2に示すような機能ブロックによりNR−PSSの検出を行なう。
The radio
図2において、無線信号処理部10は、デシメータ101と、FIFOメモリ102と、相関処理部としてのマッチドフィルタ103と、ROM104と、パワー計算部105と、閾値検出部106と、相関結果記憶部としてのBRAM(Block Random Access Memory)107とを含んで構成されている。
In FIG. 2, the radio
デシメータ101は、サンプリングレート30.72MHzの受信信号を、受信信号のサブキャリア間隔(SCS:SubCarrier Spacing)の条件に応じて、サンプリングレートを3.84MHzまたは7.68MHzにデシメートするフィルタである。
The
サブキャリア間隔が15kHzの場合は、3.84MHzのサンプリングレートにされ、サブキャリア間隔が30kHzの場合は、7.68MHzのサンプリングレートにされ、サブキャリア間隔が120kHzの場合は、そのままの30.72MHzのサンプリングレートで出力される。 If the subcarrier spacing is 15kHz, the sampling rate is 3.84MHz, if the subcarrier spacing is 30kHz, the sampling rate is 7.68MHz, and if the subcarrier spacing is 120kHz, the sampling rate is 30.72MHz. Is output with.
デシメータ101は、例えば、図3に示すように構成される。図3において、デシメータ101は、第1フィルタ201と、第2フィルタ202と、第3フィルタ203とを含んで構成されている。
The
第1フィルタ201、第2フィルタ202、第3フィルタ203は、それぞれ入力信号のサンプリングレートを2分の1にするフィルタである。
The
図3に示すように、サブキャリア間隔が15kHzの信号は、第1フィルタ201によりサンプリングレートが15.36MHzにされ、第2フィルタ202により更にサンプリングレートが7.68MHzにされ、第3フィルタ203によりサンプリングレートが3.84MHzにされて出力される。
As shown in FIG. 3, a signal having a subcarrier interval of 15 kHz has a sampling rate of 15.36 MHz by the
サブキャリア間隔が30kHzの信号は、第2フィルタ202によりサンプリングレートが15.36MHzにされ、第3フィルタ203によりサンプリングレートが7.68MHzにされて出力される。
サブキャリア間隔が120kHzの信号は、フィルタを通さず、そのまま出力される。
A signal having a subcarrier interval of 30 kHz is output with a sampling rate of 15.36 MHz by the
A signal with a subcarrier interval of 120 kHz is output as it is without passing through a filter.
図2において、FIFOメモリ102は、先入れ先出し(First-In First Out)のメモリである。FIFOメモリ102は、デシメータ101の出力する信号を一時的に記憶し、マッチドフィルタ103の入力周期に合わせてマッチドフィルタ103に出力する。
In FIG. 2, the
マッチドフィルタ103は、入力される信号とROM104に記憶された理想のNR−PSSの時間領域データとの相関をとり、相関結果を出力する。
The matched
ROM104には、3GPP(3rd Generation Partnership Project)による規格に規定されている3種類の理想のNR−PSSの時間領域データが記憶されている。ROM104には、例えば、図4に示すように、理想のNR−PSSの時間領域データが記憶されている。
The
図4において、ROM104には、256個のIQデータを3種類記憶している。IQデータは、それぞれ16ビット長のデータであり、1つのIQデータを記憶するのに32ビットを使用する。このため、32ビット×256×3=24576ビットの領域を使用する。
In FIG. 4, the
マッチドフィルタ103は、デシメートされたデータと、理想のNR−PSS3種類とを時分割でスライディング相関を行なって相関結果を出力する。
The matched
パワー計算部105は、マッチドフィルタ103の出力する相関結果から、サンプリングレートに依らずに比較可能な相関パワーを算出する。
The
閾値検出部106は、パワー計算部105が算出した相関パワーが予め設定された閾値以上となった場合に、相関結果とタイミング情報をBRAM107に記憶させる。閾値は、予め入力部121から入力させるようにしてもよいし、例えば、所定期間の相関をとり、その結果の相関パワーの平均値を閾値とするようにしてもよい。
The threshold
例えば、図5に示すような相関パワーの結果が得られた場合、相関パワーが閾値以上となるポイントn、n+1、m−1、m、m+1の相関結果とタイミング情報がBRAM107に記憶される。
For example, when the result of the correlation power as shown in FIG. 5 is obtained, the correlation result and the timing information of the points n, n + 1, m-1, m, and m + 1 at which the correlation power becomes equal to or higher than the threshold value are stored in the
図中Aで示したように、タイミングが連続しているポイントは、同じ相関ピークと判定する。また、図中B、Cで示した連続していないポイントは、最も高い相関パワーのポイントのタイミングを採用する。 As shown by A in the figure, points having continuous timings are determined to be the same correlation peak. Further, for the non-consecutive points indicated by B and C in the figure, the timing of the point having the highest correlation power is adopted.
図5の相関パワーの結果は、例えば、図6に示すように、相関結果とタイミング情報がBRAM107の1つのアドレスに記憶される。相関結果とタイミング情報は、9600個記憶できるようになっている。理想のNR−PSSに応じて9600個の相関結果とタイミング情報を記憶できるようになっている。
As for the result of the correlation power of FIG. 5, for example, as shown in FIG. 6, the correlation result and the timing information are stored in one address of the
図6において、アドレスがyのデータのように、相関結果とタイミング情報の両方にゼロが設定されているデータが有効データの終わりを示している。 In FIG. 6, data in which zero is set in both the correlation result and the timing information, such as the data whose address is y, indicates the end of valid data.
無線信号処理部10は、BRAM107に記憶された相関結果とタイミング情報からNR−PSSを検出する。
The radio
以上のように構成された本実施形態に係る信号処理装置によるNR−PSS検出処理の例について説明する。 An example of NR-PSS detection processing by the signal processing apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.
無線信号処理部10は、NR−PSS検出前に、相関パワーの閾値を判断するため、5ms区間の相関パワーの平均値を算出する。このとき、サブキャリア間隔を設定する。
The radio
無線信号処理部10は、算出した相関パワーの平均値を相関パワーの閾値として設定する。
The radio
無線信号処理部10は、30.72MHzのサンプリングレートの受信データをデシメータ101でデシメートする。
The radio
無線信号処理部10は、マッチドフィルタ103により、デシメートしたデータと、理想のNR−PSS3種類とを時分割でスライディング相関を行なわせる。
The radio
無線信号処理部10は、パワー計算部105により、順次相関パワーを計算させ、相関パワーが閾値以上となるポイントの相関結果とタイミング情報をBRAM107に記憶させる。
The radio
無線信号処理部10は、BRAM107に記憶された相関結果を読み出し、ピーク検出してNR−PSSを検出する。
The radio
このように、本実施形態では、受信信号と理想のNR−PSSの時間領域データとのスライディング相関を行ない、その相関結果が所定の閾値以上となるポイントの相関結果とタイミング情報をBRAM107に記憶し、BRAM107に記憶された相関結果からピーク検出してNR−PSSを検出する。
As described above, in the present embodiment, the sliding correlation is performed between the received signal and the time domain data of the ideal NR-PSS, and the correlation result and the timing information at the point where the correlation result becomes equal to or higher than a predetermined threshold value are stored in the
これにより、NR−PSSの最大周期分の受信信号を記憶しておく必要がなく、NR−PSSを検出するために必要なデータ量を削減して、データ保持に使用するリソースを削減することができる。 As a result, it is not necessary to store the received signal for the maximum cycle of NR-PSS, the amount of data required to detect NR-PSS can be reduced, and the resources used for data retention can be reduced. can.
また、所定期間の相関結果の平均値を所定の閾値とする。これにより、実際の受信信号に基づいて閾値を決定するので、精度良くNR−PSSを検出することができる。 Further, the average value of the correlation results for a predetermined period is set as a predetermined threshold value. As a result, the threshold value is determined based on the actual received signal, so that NR-PSS can be detected with high accuracy.
また、受信信号のサブキャリア間隔の条件に応じて、サンプリングレートをデシメートする。 In addition, the sampling rate is decimate according to the conditions of the subcarrier interval of the received signal.
これにより、マッチドフィルタ103のリソースを削減することができるとともに、処理負荷を軽減させることができる。
As a result, the resources of the matched
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1 電波伝播測定装置
10 無線信号処理部(信号処理装置)
101 デシメータ
102 FIFOメモリ
103 マッチドフィルタ(相関処理部)
104 ROM
105 パワー計算部
106 閾値検出部
107 BRAM(相関結果記憶部)
201 第1フィルタ
202 第2フィルタ
203 第3フィルタ
1 Radio wave
101
104 ROM
105
201
Claims (4)
受信信号と前記同期信号の複数種類の理想のデータとを時分割でスライディング相関を行なってそれぞれの相関結果を出力する相関処理部(103)と、
それぞれの前記相関結果が所定の閾値以上となるポイントの前記相関結果とタイミング情報を相関結果記憶部(107)に記憶させる閾値検出部(106)とを備え、
前記相関結果記憶部に記憶された前記相関結果と前記タイミング情報とに基づいて前記同期信号を検出する信号処理装置。 A signal processing device (10) that detects a synchronization signal from a received signal.
A correlation processing unit (103) that performs sliding correlation between the received signal and a plurality of types of ideal data of the synchronization signal in a time-division manner and outputs the respective correlation results.
A threshold value detection unit (106) for storing the correlation result and timing information at a point where each of the correlation results is equal to or higher than a predetermined threshold value in the correlation result storage unit (107) is provided.
A signal processing device that detects the synchronization signal based on the correlation result stored in the correlation result storage unit and the timing information.
受信信号と前記同期信号の複数種類の理想のデータとを時分割でスライディング相関を行なってそれぞれの相関結果を出力するステップと、
それぞれの前記相関結果が所定の閾値以上となるポイントの前記相関結果とタイミング情報を記憶するステップと、
記憶された前記相関結果と前記タイミング情報とに基づいて前記同期信号を検出するステップと、を備える同期信号検出方法。 It is a synchronization signal detection method of the signal processing device (10) that detects a synchronization signal from a received signal.
A step of performing a sliding correlation between the received signal and a plurality of types of ideal data of the synchronization signal in a time-division manner and outputting the respective correlation results.
A step of storing the correlation result and timing information at a point where each of the correlation results is equal to or higher than a predetermined threshold value.
A synchronization signal detection method comprising a step of detecting the synchronization signal based on the stored correlation result and the timing information.
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