JPH0370226A - フレーム同期検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はフレーム同期検出回路、更に詳しく言えば、通
信システム、特に、狭帯域変調に適したＧＭＳＫ変調に
よる時分割多重方式の陸上移動無線通信システムにおけ
るフレーム同期検出回路に関するものである。

［従来の技術］ 陸上移動無線通信システムでは、高速なディジタルデー
タを伝送する場合に、マルチパスフェージング現象があ
り、受信データの品質を劣化させている。マルチパスフ
ェージング現象の影響を除去する方式の一つとして、複
数本のアンテナからの信号を選択して合成するダイバー
シチ受借方式この方式を用いて放送波を受信する受信機
については、特開昭６４−４４６４６号公報に開示され
ている。この公知例ではアンテナからの信号の切り替え
については、切り替え雑音によりデータ信号に影響を与
えないために、読み取り中は切り替えを中止することに
より受信精度を上げている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この公知の方式を用いた受信機では、連続して
信号を受信する時間が長くなると、受信中のマルチパス
フェージングの影響により受信信号のレベルが低下して
もＩａＩ１３ｉシて受信しなければならなかった。この
ような受信信号のレベル低下が発生すると、計算機デー
タのようなディジタル情報を効率的に伝送する時分割多
重通信では、データ再生用のフレーム同期パターン信号
の受信が的確に検出されず、受信品質の劣化をまねくと
共に、アンテナからの受信信号を切り替える期間につい
ても限定されるという問題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用し
た。

まず、マルチパスフェージングによる受信信号のレベル
低下に対しては、複数本のアンテナで同時に受信された
受信信号のうち最大包絡線レベルの受信信号を求めた後
、さらに受信信号のレベル補正をする手段を設けた。ア
ンテナからの高周波信号を複素ベースバンド帯の信号に
周波数変換して同相信号（Ｉ）と直交信号（Ｑ）に分離
する。この分離した信号から各々の包絡線レベルを決定
する。包絡線レベルが最も大きい複素ベースバンド信号
を選択するためには、受信信号の各々の包絡線レベル（
＆　）を求める手段と、受信信号の包絡線レベルを比較
し包絡線レベルが最大の受信信号を検出する手段と、所
定の期間ごとにアンテナの受信信号を切り替える切り替
えタイミング生成手段と、切り替えタイミング生成手段
で指定された期間内で包絡線レベルが最大の受信信号の
回数を各アンテナに対応して計数する手段と、上記回数
を切り替えタイミング生成手段で指定された期間計数し
た後に計数結果が最も大きいアンテナからの受信信号お
よび包絡線レベルを選択する手段とから成る構成とする
。

次に包絡線レベルの補正に当っては、受信信号の同相信
号（Ｉ）と直交信号（Ｑ）の包絡線レベル（７７５１戸
）が一定になるように、受信した信号の中で最大の包絡
線レベルを有する受信信号（Ｉ、Ｑ）をそれぞれその信
号の包路線レベル（祈で欝Ｆ）で除算して、受信信号を
正規化するリミッタ回路で構成している。

フレーム同期パターンの特定については、正規化した受
信信号と特定のフレーム同期パターンに対応する複素信
号の複素相関係数を求める手段と、上記複素相関係数と
任意の相関レベルの比較手段を有して、上記複素相関係
数が上記相関レベルより大きいときに、その受信信号を
フレーム同期パターンと判断する構成としている。

アンテナからの受信信号の切り替えタイミングについて
は、フレーム同期パターンとその前後を受信受信してい
る場合には、受信信号の切り替えを禁止し、フレーム同
期パターンとその次のフレーム同期パターンの間、すな
わちフレームデータのデータ部分で受信信号を切り替え
る手段を有する構成とし、フレーム同期パターンに影響
を与えないようにしている。

［作用コ 本発明によれば、複素ベースバンド帯の受信信号中で包
絡線レベルが最も大きい複素ベースバンド信号を選択し
て、その選択した受信信号（同相信号（Ｉ）、直交信号
（Ｑ））をその受信信号の包絡線レベル（ψＩ　２　＋
　Ｑ　２　）で除算して正規化し、受信信号の包路線レ
ベルを所定の値にするリミッタ回路を設けたので、正規
化した受信信号と特定のフレーム同期パターンに対応す
る複素倍径との複素相関係数を求めて、その複素相関係
数が任意の相関レベルより大きいときに、その受信信号
をフレーム同期パターンと判断する場合に、アンテナの
切り替え期間よりも短かい周期で受信信号の包絡線レベ
ルが変動したり、落ちこんだりしたときでも受信信号の
包絡線レベルを所定の値に保てるので、正確にフレーム
同期パターンを検出することが可能になり、精度良くフ
レーム同期パターンを検出可能なフレーム同期回路が実
現できる。

さらに、複素ベースバンド帯の受信信号の中で包絡線レ
ベルが最も大きい複素ベースバンド信号を選択して切り
替えるタイミングを、データ受信期間で行うことにより
、アンテナがらの受信信号の切り替え時に生じる雑音を
除去でき、正確にフレーム同期パターンを検出すること
が可能となる。

ここで、データを復調する復調部はフレーム同期検出回
路と並列に配置されていて、復調部はフレーム同期検出
回路と並列に複数本のアンテナからの受信信号を受は取
り、複数個の受信信号に同時に重みづけをして合成する
方式でマルチパスフェージングを除去しており、フレー
ム同期検出回路でデータ受信期間中に受信信号を切り替
えても何ら復調部に影響を与えるものではない。

［実施例］ 第一図は本発明の構成によるフレーム同期検出回路の一
実施例の図である。本実施例では４種類の複素ベースバ
ンド帯の受信信号（以下、同相信号を■、直交信号をＱ
という）を扱うフレーム同期検出回路を示しているが受
信信号数は何種類でも良い。本発明のフレーム同期検出
回路は、包絡線レベルが最大の受信信号を検出し選択す
る最大値検出選択回路１．受信信号の包絡線レベルを所
定の値にするリミッタ回路２、特定のフレーム同期パタ
ーンに対応する複素信号６と受信信号の複素相関をとる
複素相関回路３、相関係数を求める相関係数演算回路４
、上記相関係数とフレーム同期しきい値レベル７を比較
するレベル比較回路５から構成される。

以下、上記フレーム同期検出回路の動作を説明する。複
素ベースバンド帯に周波数変換された４組の受信信号（
ＩＩ、Ｑｌ）、（Ｉ２、Ｑ２）。

（Ｉ３、Ｑ３）　、（Ｉ４、Ｑ４）は４つの包絡線レベ
ルの中から最大の包絡線レベルを持つ受信信号を検出し
選択する最大値検出選択回路１に入力される。最大値検
出選択回路ｌは４つの受信信号の中から最大包絡線レベ
ルを有する受信信号工、Ｑを選択し、最大包絡線レベル
を有する受信信号１、Ｑと最大包絡線レベルψｒ　２　
＋　ｏ　２を出力する。

リミッタ回路２は、受信信号工、Ｑを包絡線レベルＶ〒
２　＋　ｏ　２−で除算し、受信信号の包絡線レベルが
常に所定の値になる受信信号Ｉ’、Ｑ’　を出力する。

複素相関回路３は、あらかじめ受信装置で用意しである
フレーム同期パターンに対応する複素信号６と受信信号
Ｉ’　、Ｑ’　との複素相関をとる。相関係数演算回路
４は、複素相関出力ＩＲｌＱＲから相関係数ＩＦｌ”＋
ＱＲ”を求める。レベル比較回路５、は相関係数ＩＲ”
＋ＱＲ２とフレーム同期しきい値レベル７を比較し、相
関係数ＩＲ”＋ＱＲ２がフレーム同期しきい値レベル７
より大きい場合に受信信号をフレーム同期パターンとみ
なし、フレーム同期検出信号８を出力する。

次に、第２図は本発明によるフレーム同期検出回路を有
し、４本のアンテナを有するダイバーシチ受信装置の構
成図を示す。ダイバーシチ受信装置は、４つの受信アン
テナ１４−ｉ　（ｉ＝１．２，３゜４）、４つの周波数
変換回路１５−１．４つのＡ／Ｄ変換回路１６−ｉ、フ
レーム同期検出回路１０、データ復調部１７からなる。

高周波帯の受信信号上３は４つの受信アンテナ１４−１
で同時に受信され、周波数変換回路１５−１で複素ベー
スバンド帯の周波数に変換され、Ａ／Ｄ変換回路１６−
１でＡ／Ｄ変換され、４組の複素ディジタル信号（ＩＩ
、Ｑｌ）、（Ｉ２、Ｑ２）、（Ｉ３、Ｑ３）、（Ｉ４、
Ｑ４）となる。

これらの信号は同時にフレーム同期検出回路１０とデー
タ復調部１７に入力される。

フレーム同期検出回路１０は、包絡線レベルが最大の受
信信号を検出し選択する最大値検出選択回路１、受信信
号の包絡線レベルを所定の値にするリミッタ回路２、特
定のフレーム同期パターンに対応する複素信号６と受信
信号の複素相関をとる複素相関回路３、相関係数演算回
路４とレベル比較回路５の機能を有するＲＯＭ９からな
る。

以下、フレーム同期検出回路１０の動作を説明する。複
素ベースバンド帯に周波数変換された４組の受信信号（
ＩＩ、Ｑｌ）、（Ｉ２、Ｑ２）、（Ｉ３、Ｑ３）は、最
大値検出選択回路ｌに入力される６最大値検出選択回路
１は４つの受信信号の中から最大包絡線レベルを有する
受信信号上、Ｑを選択し、最大包絡線レベルを有する受
信信号上、Ｑと最大包絡線レベルＴ１１１戸を出力する
。

リミッタ回路２は、２つのＲＯＭで構成されている。Ｒ
ＯＭＩＩは、受信信号上を最大包絡線レベルｒＰ］郊Ｐ
で除算し、包絡線レベルが所定の値の受信信号工′を出
力する。ＲＯＭ１２は、受信信号Ｑを最大包絡線レベル Ｉ「弓玩戸で除算し、包絡線レベルが所定の値の受信信
号Ｑを出力する。複素相関回路３は、あらかじめ受信装
置で用意しであるフレーム同期パターンに対応する複素
信号６と、受信信号Ｉ’、Ｑ’の複素相関をとる。複素
相関出力ＩＲ，ＱＲは相関係数演算回路４とレベル比較
回路５の機能を有するＲＯＭ９に入力される。ＲＯＭ９
は相関係数工Ｒ”＋ＱＲ２の計算を行ない、相関係数Ｉ
Ｒ”＋ＱＲ”とフレーム同期しきい値レベル７を比較し
、相関係数ＩＲ”＋ＱＲ”がフレーム同期しきい値レベ
ル７より大きい場合に受信信号がフレーム同期パターン
であるとみなし、フレーム同期検出信号８を出力する。

データ復調部１７はフレーム同期検出信号８のタイミン
グで復調処理をはじめる。データ復調部エフは、４組の
受信信号（ＩＩ、Ｑｌ）、（１２、Ｑ２）、（Ｉ３．Ｑ
３）に重み付けをして台底してから、データの復調を行
なっている。

次に、１フレ一ム分のデータを受信したときの相関係数
ＩＲ２＋ＱＲ２の波形を第３図に示す。チャネルのフォ
ーマットはフレーム同期パターン２０、データ部分２１
からなり、このフォーマットのデータが繰返し連続に送
信部から送信されるものとする。これらのデータの中で
、フレーム同期パターン２０を受信したときの相関係数
Ｉ　Ｒ”　＋　Ｑ　Ｒ２が一番大きくなる。フレーム同
期パターン２０のピークレベル２２を検出する場合には
、他のデータのときの相関係数ＩＲ”＋ＱＲ２とフレー
ム同期パターン２０の相関係数Ｉ　Ｒ”　＋　Ｑ　Ｒ”
のピークレベル２２を比較し、その中間にフレーム同期
しきい値レベル７がなるようにＲＯＭ９に設定する。こ
の設定により、フレーム同期パターン２０を検出できる
。

次に、最大値検出選択回路１の一実施例を第４図に示し
説明する。最大値検出選択回路１は、各アンテナの受信
信号に対応する４個の包絡線レベル検出用ＲＯＭ３０，
３１，３２，３３．４個の包絡線レベルを比較するコン
パレータ３５．包絡線レベルが最大の受信信号を選択す
るセレクタ３４、最大包絡線レベルを選択するセレクタ
３６゜アンテナからの受信信号の切替タイミング生成回
路４２．各アンテナごとに、切替タイミング生成＠＠４
２から指定される所定の期間内で受信信号の包絡線レベ
ルが最大であった回数をカウントする加算回路３７，３
８，３９，４０．の４つの加算回路３７．３８，３９．
４０の中で値が最大のアンテナの受信信号を選択して切
り替える切替制御回路４１からなる。

以下、最大値検出選択回路ｌの動作を説明する。

ここでは、切替タイミング生成回路４２で指定される期
間包絡線レベルを監視し、その期間内で包絡線レベルの
大きい受信信号を有するアンテナを選択して５切り替え
る方式を取っている。

まず、包絡線レベル検出用ＲＯＭ３０は受信信号１１．
Ｑｌから包絡線レベル　１１”＋Ｑ１”を求める。包絡
線レベル検出用ＲＯＭ３１は受信信号Ｉ２．Ｑ２から包
絡線レベル　Ｉ２”＋Ｑ２”を求める。包絡線レベル検
出用ＲＯＭ３２は受信信号１３．Ｑ３から包絡線レベル
７ｐ−百７］コテ爾７を求める。包絡線レベル検出用Ｒ
ＯＭ３３は受信信号Ｉ４．Ｑ４から包絡線レベルＡ＝４
”＋０４”を求める。コンパレータ３５は４つの包絡線
レベルの中から最大レベルのものを選択する。コンパレ
ータ３５の出力ＥＮＢＩ、ＥＮＢ２．ＥＮＢ３゜ＥＮＢ
４は、それぞれ４つのアンテナの受信信号（ＩＩ、Ｑｌ
）、（Ｉ２、Ｑ２）、（Ｉ３、Ｑ３）（Ｉ４、Ｑ４）に
対応し、包絡線レベルが最大のアンテナの受信信号に対
応する信号線が１となり、他の３つのアンテナに対応す
る信号線がＯとなる。加算回路３７，３８，３９，４０
は、４つのアンテナの受信信号（１１，０１）、（Ｉ２
、Ｑ２）、（Ｉ３．Ｑ３）、（Ｉ４、Ｑ４）に対応し、
コンパレータ３５の出力信号が１になっている加算回路
に所定の値が加算される。切替タイミング生成回路４２
で指定される期間、受信信号の包絡線レベルの比較をし
、包絡線レベルが最大である受信信号に対応する加算回
路に所定値を加算する処理を行なう。切替タイミング生
成回路４２で指定された期間が過ぎると、切替制御回路
４１は、４つの加算回路の出力値ＡＤＤｌ、ＡＤＤ２、
ＡＤＤ３、ＡＤＤ４の中で最大の出力値の加算回路に対
応するアンテナの受信信号を選択するように制御信号Ｓ
ＥＬを出力する。セレクタ３４．３６はＳＥＬ信号に対
応したアンテナの受信信号Ｉ。

Ｑ及び包絡線レベルＩ”＋Ｑ２を選択して出力する。

また、切替制御回路４１は各切り替え周期のスタート時
に加算回路の値をＣＬＲ信号でクリアし、各周期ごとに
包絡線レベルの比較が行なわれるようにしている。

受信信号の切り替えタイミングについて説明する。フレ
ームデータは送信装置から繰返し送信される。受信装置
のフレーム同期検出回路１０は、フレーム同期パターン
をフレームデータごとに検出し、フレーム同期検出信号
８をフレームデータ受信の間隔で出力する。フレーム同
期検出信号８は所定の間隔で切替えタイミング生成回路
４２に入力される。切替えタイミング生成回路４２はフ
レーム同期検出信号８のタイミングを監視し、フレーム
同期パターンを受信している期間では、受信信号の切り
替えを禁止するように制御している。

すなわち、切替えタイミング生成回路４２は所定のフレ
ーム同期検出信号８と次のフレーム同期検出信号８の間
のフレームデータのデータ部分２工で受信信号の切り替
えを行なうように切り替えタイミング４３を出力してい
る。また、切替えタイミング生成回路４２は、切り替え
周期を任意に設定できる機能を有し、エフレームごとの
受信信号の切り替えや、複数個のフレームデータごとの
受信信号の切り替えを可能としている、 上記説明したフレーム同期検出回路は、複素ベースバン
ド帯の受信信号で複素相関を取っているが、中間周波数
帯でも適用が可能であり、周波数帯に限定されるもので
はない。

上記説明したフレーム同期検出回路は、１個又は複数個
のＬＳＩで実現することも可能であり、専用のハードウ
ェアで実現することに限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ダイバーシチ受信
方式を用いた受信装置において、アンテナからの受信信
号の包絡線レベルを所定の値にした受信信号と特定のフ
レーム同期パターンに対応する複素信号との複素相関を
取る機能と、フレームデータのデータ部でアンテナから
の受信信号を切り替える機能を有するフレーム同期検出
回路によって、マルチパスフェージングの影響を除去で
き、フレーム同期パターンの検出精度が良くなる。

その結果、受信信号の品質が高くなり、精度良く信号を
再生できるディジタル陸上移動無線通信システムを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフレーム同期検出回路の一実施例
の構成図、第２図は本発明によるフレーム同期検出回路
をもつダイパシチ受信装置の一実施の構成図、第３図は
フレーム同期パターンの複素相関係数と受信信号の関係
を示した図、第４図は本発明によるフレーム同期検出回
路に使用される最大値検出選択回路の一実施例の構成図
である。 替え制御回路、４２・・・切り替えタイミング生成回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無線通信システムの受信装置において、復調前の複
   素ベースバンド帯の受信信号と上記受信装置で持つ所定
   のフレーム同期パターンに対応する複素信号の複素相関
   係数と所定のしきい値レベルを比較して上記フレーム同
   期パターンを判定する手段を有することを特徴とするフ
   レーム同期検出回路。 ２、複数本のアンテナで受信された受信信号の中で最大
   の包絡線レベルの受信信号を選択する最大値検出選択手
   段と、選択された上記最大の包絡線レベルの受信信号を
   上記最大の包絡線レベルで除算し上記最大の包絡線レベ
   ルを持つ受信信号を正規化して包絡線レベルを所定の値
   にするリミッタ回路と、上記正規化した受信信号と特定
   のフレーム同期パターンに対応する複素信号の複素相関
   係数を求める手段と、上記複素相関係数と任意のしきい
   値レベルの比較手段を有し、上記複素相関係数が上記し
   きい値レベルより大きいときにその受信信号をフレーム
   同期パターンと判定するフレーム同期検出回路。 ３、請求項第２記載のフレーム同期検出回路において、
   上記最大値検出選択手段として、上記複数本のアンテナ
   で受信された複数の受信信号のそれぞれの包絡線レベル
   を比較して包絡線レベルが最大の受信信号を検出する手
   段と、所定の期間ごとにアンテナの受信信号を切り替え
   る切替タイミング生成手段と、上記切替タイミング生成
   手段で指定された期間内で包絡線レベルが最大の受信信
   号の回数を上記複数本のアンテナの各アンテナに対応し
   て計数する手段と、上記回数を上記切替タイミング生成
   手段で指定された期間計数した後に計数結果が最も大き
   いアンテナからの受信信号および包絡線レベルを選択す
   る手段とを有することを特徴とするフレーム同期検出回
   路。 ４、請求項第３記載のフレーム同期検出回路において、
   上記フレーム同期パターンを所定の間隔で繰返し検出す
   るときに、所定の上記フレーム同期パターンとその次の
   フレーム同期パターンの検出タイミングの中間で受信信
   号を切り替える手段を有することを特徴とするフレーム
   同期検出回路。