JPH04503143A - 標本化タイムポイントの決定方法 - 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】 標本化タイムポイントの決定方法 技術分野 本発明は周期的同期化列を含んだ記号列を伝送する場合の標本化（サンプリング ）タイムポイントを決定する方法に関する。この記号列はチャネル上をアナログ 信号として伝送されるため前記伝送中に劣化要因の影響を受け易い。前記方法は −ｉ個の記号の伝送時間間隔、すなわち、記号時間にはすべての信号標本化タイ ムポイントが含まれており、送信器と受信器に共通な同期化タイムポイントに関 して選択された周期的同期化タイムポイントの位置で、受信した信号を標本化す るステップ、および−既知の同期化列および標本化した受信信号をつかって、チ ャネルに対するインパルス応答を計算するためのチャネル相関を実行するステッ プ により構成される。

先行技術 ディジタル情報の無線伝送に於いては、最初に伝送された情報を受信器が識別で きるようにするために解決されねばならない多くの問題が発生する。送信器と受 信器の同期化がこれらの問題の一例である。本問題には各種用途に対して多くの 解決方法が提供されており、熟練技術者には周知されている。他のひとつの問題 は送信信号が、たとえば雑音、フェージングおよびマルチパス伝搬のような各種 劣化要因の影響を受け易いことである。この問題の難しさに対して多くの方法に より取り組みが行われてきた。これまでに、既知の同期化語を送信し、送信器と 受信器間の伝送チャネルに対するインパルス応答を既知の同期化語をつかって計 算することがよく知られている。送信された未知の情報は受信器によりインパル ス応答をつかって解釈され、複数の信号処理段階を経て、たとえば音響信号に変 換されることができる。信号の過渡期間で経験される難解率のさらに端的な例は 、送信器周波数に遅れないように受信器周波数を制御することである。この難し さはよく知られており、受信器の周波数の制御方法に関する多数の公知の方法が 発見されている。

他方、特別の関心を少しも喚起したようには見えない一つの問題に、前記ディジ タル情報の伝送中に送信信号の信号強度を最適に利用する事がある。この点につ いて、マルチパス伝搬の場合には、多数の相互に異なる受信器タイムポイントに 於いて送信信号が再度生起することに注意されなければならない。研究がなされ ているにも関わらず、特許文書にもまたその他の論文にもこの問題を取り扱った 出版物は皆無であった。

発明の開示 本発明は受信器に必要な信号処理を簡単にする目的で送信信号の信号強度を最適 に利用するという構想に基づくものである。この最適化は送信記号を標本化する タイムポイントを選択する事によって達成される。この選択はチャネルインパル ス応答の各部分のエネルギー内容の比較に基づいている。

本発明の特徴的な機能は添付の請求の範囲の中で詳細に述べられる。

図面の簡単な説明 本発明の代表的実施例が添付の図面を参照して以下に記述される。

第１図は移動体電話方式の一部を示すブロック図である。

第２図は情報の時分割伝送用のタイムスロットを示す。

第３図は時分割タイムスロットによって送信される記号列を示す。

第４図は記号値を表す複素数平面を示す。

第５図はチャネル推定値フィルタを示す。

第６図は伝送チャネルに対するインパルス応答の図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は無線伝送方式の概略図である。たとえばチャネルのコーディングのよう な送信すべき情報の信号処理はユニット１に於いて実行され、この情報はデイジ タル／アナログ変換器Ｄ／Ａにディジタル情報の形式で送られる。変換器はアナ ログ信号を送信無線ユニットＲＡＩに送る。この送信ユニットは受信無線ユニッ トＲＡ２にチャネルを通して信号を送信する。受信ユニットは受信信号をアナロ グ／ディジタル変換器Ａ／Ｄに送り、ここで比較的高周波で信号の標本化が行わ れる。標本化は信号標本化タイムポイントの位置で規則的な間隔で行われ標本化 タイムポイントの数は標本化された信号（Ｓｎ）を得る為に一般にｎとされる。

本技術の精通者には無線伝送方式についてのこれまで述べた部分は公知である。

同期化、チャネル相関および信号（Ｓ　ｎ）の標本化は相関および同期化回路Ｋ Ｓに於いて以下にさらに詳細に説明されるとおり実行される。標本化動作中に標 本化タイムポイントを選択する実際の方法を提供することが本発明の目的である 。標本化信号はつぎの信号処理のために回路ＫＳから、図示した実施例の場合等 止器Ｖへ送られ、等止器は推定記号Ｕをつくる。標本化タイムポイントを選択す るための本発明による独創的方法は等止器Ｖの中の改良された信号処理を提供す るものである。

前に述べた無線伝送方式はたとえば時分割移動体電話方式の一部分を構成するこ とができる。本方式の加入者に対して第２図に示すようにタイムスロットｌ、・ ・・・・・、Ｐが規則的に割当られる。このタイムスロットでＴは時間を示して いる。加入者の一人に対して番号Ｈのタイムスロットが割り当てられ記号列（シ ーフェンス）ＳＳＩ。

３８２、ＳＳ３．・・・−・・がこのタイムスロットに送信される。

各記号列は同期化列ＳＹおよびデータ列りにより構成され、これを−緒にして第 ３図でＴＯと示される一つのタイムスロット長をとる。送信信号は、たとえば第 ４図に示すようにＱＰＳＫ変調により変調される事ができる。

■およびＱで示す軸を有する複素数平面で、記号がとり得る４個の値として各領 域に２進数ｏｏ、ｏｔ、１０および１１の値がつけられる。前述のＱＳＰＫ変調 の場合、一つの記号を送信するのに必要な時間である記号時間Ｔｓは２個の２進 数を送信する時間に等しい。チャネルに対する記号の送信中に、たとえば第１図 に示される２重信号路のように、マルチパス伝搬のような各種の劣化要因が発生 しやすい。これらの劣化の要因は信号列から信号列へと頻繁に変化する。データ 列りに含まれる送信情報の解釈を可能とするために周知の方法により各信号列に 対してチャネルのインパルス応答が決定される。このチャネルインパルス応答の 決定は同期化列の中で受信器内の既知の同期化列ＳＹと受信標本値Ｓ　（ｎ）と の相関をとることにより達成される。相関は第５図に示されるようにフィルター 内で実行される。このフィルターは遅延ユニット２、フィルター係数（重み付は 回路）３および加算器４を含んでいる。フィルター係数（重み付は回路）は既知 の同期出語に対応してｓｙ、、・・・・・・ｓｙ、。

の値を持ち、その長さはに個の記号標本化間隔である。

標本化された受信同期化器Ｓ　（ｎ）は、ステップ方向に記号標本化間隔１個分 だけの遅延がかけられた信号５（ｎ−Ｎ）・・・・・・Ｓ　（ｎ　−（Ｋ−１） 　Ｎ）を連続して得るように遅延ユニット２に於いて遅延がかけられる。遅延し た信号はそれぞれ関連する係数が乗じられて加算器４に於いて加算される。回路 ５に於いて値Ｋにより除算された後、これらの値Ｃ”　（ｎ　−（Ｋ−１）Ｎ） は無線ユニッ）ＲＡＩおよびＲＡ２間のチャネルに対する標本化されたインパル ス応答の中で得られる。

第６図は記号列ＳＳＩの中の同期化列に対して前に説明した方法で得られる標本 化されたインパルス応答を示す。

第６図で、Ｔは時間を示し、Ｃ！は一般にインパルス応答の離散的相関値に対す るエネルギーを示しており、これらの値は信号標本化タイムポイントｎに於ける 縦棒で表される。インパルス応答は番号０からＬ−１＋ＭＸＮのＬ＋ＭＸＮ個の 標本の長さを有する。図の中で、Ｎは各記号に対する信号標本化タイムポイント ｎの数を示し、図示の例ではＮは２に等しい。記号時間Ｔｓにおける等止器Ｖに 対するチャネル推定値の長さはＭで示され、図示の例ではＭは３に等しい。この チャネル推定値の長さＭＸＴｓはチャネルにより占有される時間的変動の大きさ によって決定される。このため等止器Ｖは最大Ｍ×Ｔｓの範囲の変動を等化する 事ができる。文字りは信号標本化タイムポイントの数を表しており、この数のも とではインパルス応答がチャネルの伝送特性の大きくかつ急激な変化をカバーす るためには相関が必ず実行される必要がある。

通常、Ｌをカバーする間隔は相関ウィンドウと呼ばれる。

第６図に示される標本にしたがえば、Ｌ＝１１でありインパルス応答の信号標本 化タイムポイントｎには０から１６までの番号が付けられている。

本明細書の導入部で述べたとおり、信号Ｓ　（ｎ）の標本化は相関および同期化 回路ＫＳでおこなわれる。この標本化は相互に隣あう２個の標本の間のひとつの 記号時間Ｔｓの時間間隔を有する信号標本化タイムポイントの位置で記号タイミ ングに合わせて実行される。インパルス応答も記号タイミングに合わせてチャネ ル推定値に標本化され、チャネル推定値の長さは前に説明したとおりＭ個の記号 時間Ｔｓに選択される。本発明によれば、第６図に示すインパルス応答から複数 の相互に異なるチャネル推定値を選択することが可能であり、この選択は以下の 方法により実行される。すなわち、インパルス応答の最初の標本化はｎ＝０の信 号標本化タイムポイントで開始する。標本化は記号標本化タイムポイントの中で ｎ＝２、ｎ＝４およびｎ＝６までのひとつおきの標本化タイムポイントで続いて おこなわれる。この場合、図示の実施例によればＮ＝２並びにＭ＝３となる。こ のチャネル推定値は第６図に於いて太く描かれた縦棒で示される。

この方法で長さＭ　Ｘ　Ｔ　ｓのチャネル推定値が得られ、その総エネルギーＥ ｍ−（ｎ）は一般に次の関係により表されこの関係はチャネル推定値エネルギー に対する比較値となる。インパルス応答に対する次の標本化はｎ＝１のポイント で開始し、それに続いてエネルギーＥ　ｋ、（ｎ）の新しい値がｎ＝Ｌ−１まで 、図示の実施例ではｎ＝１０まで計算される。この方法でＬ個の比較値Ｅｍ−（ ｎ）が得られ、この中のひとつがＥ　’　＊　ｅ　（ｎ）と表記した最大値を持 つ。インパルス応答における記号標本化タイムポイントによってこの最大エネル ギーを持つチャネル推定値が決まり、第６図ではクロス印がつけられて示される 。比較値Ｅ’ｍ５（ｎ）を持つチャネル推定値が選択され、この選択されたチャ ネル推定値での最初の標本化タイムポイントが標本化タイムポイントとして選択 される。第６図に示す実施例の場合、標本化タイムポイントｎ＝８が選択され、 前記説明によればこれが記号列ＳＳＩに適用される。

本発明によれば、標本化タイムポイントは以下に述べるもうひとつの別の方法で 計算されることもできる。信号標本化タイムポイントｎの中でインパルス応答が 最大振幅Ｃ”−、、（ｎ）を持つ信号標本化タイムポイントがめられ選択された 標本化タイムポイントとなる。この標本化タイムポイントでの比較値は簡単な関 係で表される。

すなわち、 Ｅ’＋　（ｎ）　＝α×Ｃ”ｓ＋ａｍ　（ｎ）ここにαは定数である。第６図の 例ではＣ″、□（ｎ）はマルをつけて示されており、対応する標本化タイムポイ ントはｎ＝９である。インパルス応答の中にただ一個の相関値Ｃ”（ｎ）があり これが残る全ての相関値よりも大きい場合は、標本化タイムポイントを選択する ためのこの別法は有効である。

標本化タイムポイントを選択する前記ふたつの方法の組み合わせもまた有効に利 用できる。比較値Ｅ’ｍ５（ｎ）および比較値Ｅ’ｔ（ｏ）は前記のとおり計算 される。これらの最大値Ｅ１．！が選択され、これに対応する信号標本化タイム ポイントｎ１．８が選択された標本化タイムポイントとなる。

例ＳＳＩのとおり信号列のひとつに対して標本化タイムポイントを選択する前記 独創的方法は、たとえば等止器における信号処理ステップを簡単にする利点があ る。しかし第一図に示されるような送信信号はフェージングの影響を受けること が多い。すなわち、信号間の干渉により短時間のあいだ信号強度が急激に低下す る。同期化列ＳＹの処理時間中にフェージングが発生すれば、選択されたチャネ ル推定値および選択された標本化タイムポイントは残りの記号列の代表とはなり えない。数ミリセカンドにわたって続く長い記号列を伝送する伝送方式ではこの 弱点は特に顕著になる。この弱点は標本化タイムポイントに対する推定値ｎ、ｔ （ｊ）を本発明のとおり反復して計算することにより除去される。最大エネルギ ー値、たとえばＥ３．８・、およびこれに対応する標本化タイムポイントｎ、、 １は記号列ＳＳＩ、ＳＳ２．ＳＳ３・・・・・・に対して計算される。番号ｊの 記号列に対して推定された標本化タイムポイントは次の関係に従って計算される 。

ｎ　ｅｅｌ　（ｊ）　＝ｎ　−ａｔ　（ｊ−１）＋β（ｎ、ａ、　−ｎ、、、　 （ｊ−ｔ））この場合、ｎｅａｔ　（ｊ−１＞は先行する記号列から推定された 標本化タイムポイントである。すなわちｎ□８は番号ｊの記号列に属し、βは重 み付は関数である。この重み付は関数はＥ□８が閾値より大であるかあるいは等 しい場合、その値がβ＝β０となるものと仮定することができ、他の場合はβは Ｏに等しい。その他の平均値を形成する事もできる。一般的に、推定された標本 化タイムポイントｎ−ｓ＋（ｊ）は２個の信号標本化タイムポイントｎの中間に あり、ｎ−ｔ（Ｄに最も近い信号標本化タイムポイントが標本化タイムポイント として選択される。

受信機の全タイムポイント、たとえば信号標本化タイムポイントがフレームクロ ックの同期タイムポイントＴ８□３に関して計算され、この同期タイムポイント は既知の方法によって制御されることに注意される必要がある。

本発明は移動体無線電話方式に利用された実施例に関して説明された。しかしな がら、本発明は他の信号伝送方式で周期的同期化列が伝送されればすぐにその伝 送方式にも適用されることが理解されるであろう。同期化列間の間隔は可変長と することができる。

Ｆｉｇ、３ Ｆｊｇ、６ 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．周期的同期化列を含んだ記号列を伝送する場合の標本化タイムポイントを決 定する方法であって、この記号列はチャネルに対してアナログ信号として伝送さ れるため前記伝送中に妨害要因の影響を受け易く、前記方法は −１個の記号の伝送時間間隔、すなわち、記号時間が信号をサンプリングするタ イムポイントを全て含んでおり、送信器と受信器に共通な同期化タイムポイント に関連して選択される周期的同期化タイムポイントの位置で、受信信号をサンプ リングするステップ、および−既知の同期化列およびサンプリングした受信信号 をつかって、チャネルに対するインパルス応答計算用のチャネル相関を実行する ステップ、 により構成され、さらに −ひとつの同期化列（ＳＹ１）に対して最小１個のチャネル推定値を得るような チャネルインパルス応答をサンプリングするステップであって、相互にひとつの 記号時間（Ｔｓ）の距離を置いて離れた所望数のタイムポイント、すなわち、信 号サンプリングタイムポイント（ｎ）のひとつに開始点を持つ所望数の記号サン プリングタイムポイントの位置で各チャネル推定値に対するサンプリングが実行 されるステップ −最小１個の記号サンプリング・タイムポイントにおけるインパルス応答のエネ ルギーに対応する最小１個の比較値（Ｅｋｅ（ｎ），Ｅ′、（ｎ））を計算する ステップ、−比較値の最大値（Ｅ′ｋｅ（ｎ），Ｅ′、（ｎ），Ｅｍａｘ）を選 択するステップ、および −選択された比較値（Ｅ′ｋｅ（ｎ），Ｅ′、（ｎ），Ｅｍａｘ）に対応し前記 同期化列に対するサンプリング・タイムポイントとなる信号サンプリング・タイ ムポイント（ｎｍａｘ）のひとつを選択するステップにより構成されることを特 徴とする方法。
2. ２．請求項１に記載の方法であって、比較値（Ｅ′ｋｅ（ｎ））が前記チャネル 推定値のそれぞれに対する所望の記号サンプリング・タイムポイントの中のイン パルス応答の総エネルギーに対応し、比較値（Ｅ′ｋｅ（ｎ））に対応する信号 サンプリング・タイムポイント（ｎ）がチャネル推定値の最初の記号サンプリン グ・タイムポイントと一致することを特徴とする方法。
3. ３．請求項１に記載の方法であって、比較値（Ｅ′、（ｎ））のひとつが信号振 幅タイムポイントのひとつのインパルス応答のエネルギーに対応し、この信号振 幅タイムポイントの全インパルス応答の中に最大振幅（Ｃ２ｍａｘ（ｎ））があ り、前記信号サンプリング・タイムポイントが比較値に対応する信号サンプリン グ・タイムポイント（ｎ）であることを特徴とする方法。
4. ４．請求項１、２あるいは３のいずれにも記載の方法であって、 −後続する受信同期化死（ＳＹ１，ＳＹ２……）に対するサンプリング・タイム ポイント（ｎｍａｘ）を選択するステップ、および −推定されたサンプリング・タイムポイント（ｎ■■■（ｊ））を得るために後 続して選択されたサンプリング・タイムポイント（ｎｍａｘ）からひとつの平均 値を繰り返して求めるステップ により構成される方法を特徴とする前記方法。
5. ５．請求項４に記載の方法であって、最新の選択されたサンプリング・タイムポ イント（ｎｍａｘ）により最新の入同期化列（ｊ）にたいする重み付け関数（β ）をつかって前記平均値を形成し、最大比較値（Ｅｍａｘ）が閾値（ＥＯ）より 下の場合この重み付け関数の値を０とすることを特徴とする前記方法。