JPH09135234A - ダイレクトシーケンススペクトル拡散リンク用短バースト捕捉回路 - Google Patents
ダイレクトシーケンススペクトル拡散リンク用短バースト捕捉回路Info
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Abstract
ブルを評価してそのアンテナがプリアンブルに続くデー
タ信号を受信すべきかを判断するディジタルデータ無線
受信機及びその方法を提供する。 【解決手段】 受信機はプリアンブル中のシンボルブロ
ックの各シンボルに関して所望の周波数からの周波数オ
フセットを判断し、その周波数オフセットの差異を判断
し、シンボルブロックのシンボルの平均大きさを判断す
るものであって、その平均大きさの判断は周波数オフセ
ットの差異の判断と並行して行なわれてもよく、更にシ
ンボルブロックに関して差異と平均大きさとを評価して
そのプリアンブルが実際にノイズであるかを判断し、そ
のアンテナでの受信品質を評価する。2種アンテナ受信
システムでは、上記段階が、一のアンテナで受信された
シンボルブロックに対してまず実施され、次に他のアン
テナで受信された次のシンボルブロックに対して実施さ
れる。これによって、最良の受信状態を有するアンテナ
を選択するための、比較され得る二つの評価が提供され
る。
Description
線受信機に係り、特に種々のアンテナを有するディジタ
ルデータ無線受信機及びデータ信号プリアンブルが迅速
に評価されもって引き続くデータ信号を受信するのに最
も良いアンテナを判断する方法に関する。
各受信機が伝送時間、伝送の(既知の周波数からの)周
波数オフセット又は伝送モードを予め知ることなく迅速
にデータ伝送を捕捉することを要求されるノード疎結合
ネットワークとして動作する。典型的な伝送は、単一
(unique)ワードによって引き継がれ典型的には暗号化
された全1(all-ones)パターンよりなるプリアンブル
が先行するデータ信号を含む。無線受信機は、それに引
く続くデータ信号を復調しようとする前にこのプリアン
ブルを捕捉することが期待されている。たとえノイズの
多い環境であっても、プリアンブルを検出し捕捉する可
能性は高いことが望ましく、誤警報率(ノイズ捕捉宣
言)は低いことが望ましい。更に、受信機は、シンボル
(ここでは用語「シンボル」は、プリアンブルフォーマ
ット、例えばスペクトル拡散BPSKで使用される単位
のことを称する)毎に45°の位相回転を起こし得る搬
送波周波数オフセットを受け入れるように、及びノイズ
レベルの急な変化を受け入れるように十分にロバスト
(robust)であることが望まれている。
のアンテナを有することもあり、受信状態を改善するた
めにいくつかの種々のアンテナを有することもある。多
数のアンテナに接続された受信機は、それらの多数のア
ンテナのうちからプリアンブルに引き続くデータ信号を
受信するものを識別することが期待され、又、プリアン
ブルが設定された長さを有するため、受信機はアンテナ
の全てでプリアンブルを捕捉することを試み、プリアン
ブルの限られた時間内に最も良いアンテナを識別しなけ
ればならない。
と共に効果的に動作するのには動作速度が遅すぎ、たと
え単一のアンテナを有する場合であっても、ノイズの多
い環境であっても高い検出可能性を有し低い誤警報率を
有するように動作することが出来ない。例えば、典型的
は受信機は、搬送波のオフセット周波数を取り除くため
に位相ロックループによって捕捉された出力を使用する
シンボル長整合フィルタを使用する。捕捉は整合フィル
タからの相関ピークの振幅に基づいて宣言される。この
ようなアプローチの問題点は、位相ロックループはその
動作が遅く、その信号レベルがノイズレベルに近い場
合、ジッタの量が大きくなるということである。多アン
テナシステムにおけるこのような問題点を防止するた
め、それらのアンテナ用の並列処理パスを設ける方法が
知られているが、各処理パス毎の別個の位相ロックルー
プ回路に伴って費用と複雑さが加わることになる。
は多数のアンテナを使用した動作に適し、満足出来る検
出可能性と誤警報率とを維持出来るディジタルデータ無
線受信機及び方法を提供することであり、プリアンブル
内のシンボルブロック中のシンボルに関して周波数オフ
セット間の差異及びそのシンボルブロック中のシンボル
の平均大きさが判断され、それらの値が共にデータ伝送
の存在及びその品質を評価するのに使用されるディジタ
ルデータ無線受信機及び方法を提供することである。
かのシンボルブロック中のシンボルの周波数オフセット
の差異及び平均大きさが評価され、もって検出された信
号がノイズであるかデータ信号プリアンブルであるかの
評価の精度を向上させるディジタルデータ無線受信機及
び方法を提供することである。
信された、複数のシンボルを含むデータ信号プリアンブ
ルを評価し、もってそのアンテナがそのプリアンブルに
引く続くデータ信号を受信すべきかを判断する方法を含
み、その方法は: (a) アンテナで受信されたデータ信号プリアンブル
内のシンボルブロック中の各シンボル毎に所望の周波数
からの周波数オフセットを判断し; (b) シンボルブロック内の複数のシンボルに関して
上記の判断された周波数オフセットの差異を判断し; (c) シンボルブロック中のシンボルの平均大きさを
判断し、その平均大きさの判断は周波数オフセットの差
異の判断と並行して行なうものとし; (d) 上記のシンボルブロックに関する判断された差
異と判断された平均大きさとを評価し、もって受信され
たプリアンブルがノイズかを判断し、アンテナでの受信
品質を評価する各段階よりなる。
データ信号プリアンブルを評価し、もって二つのアンテ
ナの内の一つが引き続くデータ信号を受信するものとし
て選択される無線受信機を含み、プリアンブルは複数の
シンボルを含むものとし、上記受信機は:二つのアンテ
ナの内の一つで受信されたデータ信号プリアンブル内の
シンボルブロック中の各シンボル毎に所望の周波数から
の周波数オフセットを判断する手段と;シンボルブロッ
ク内の複数のシンボルに関して上記の判断された周波数
オフセットの差異を判断する手段と;シンボルブロック
中のシンボルの平均大きさを判断する手段と;上記のシ
ンボルブロックに関する判断された差異と判断された平
均大きさとを評価し、もって受信されたプリアンブルが
ノイズかを判断し、上記一つのアンテナでの受信品質を
評価する手段と;上記二つのアンテナに関する評価結果
を比較し、もって二つのアンテナの内のどちらが引き続
くデータ信号を受信するかを判断する手段とよりなる。
説明する。本発明の受信機及び方法の一実施例はアンテ
ナで受信されたデータ信号のプリアンブルを評価してそ
のアンテナがプリアンブルに続くデータ信号を受信すべ
きかを判断する。受信機はプリアンブル中のシンボルに
関して所望の周波数からの周波数オフセットを判断し、
その周波数オフセットの差異を判断し、そのシンボルの
平均大きさ(averagemagnitude)を判
断するものであって、その平均大きさの判断は周波数オ
フセットの差異の判断と並行して行なわれてもよく、更
にその差異と平均大きさを評価し、そのプリアンブルが
実際にノイズであるかを判断し、そのアンテナでの受信
品質を評価する。受信機はプリアンブルをシンボルブロ
ックに分割してもよく、捕捉が宣言されるまで上記段階
をブロック毎に繰り返してもよい。いくつかのブロック
から得られた評価結果は受信されたプリアンブルがノイ
ズかの判断精度を向上させるのに使用することが出来
る。
のブロックにグループ分けし得るシンボルストリームを
含む。この例では、伝送電力増幅器のランピング(ramp
ing)によって無視される二つのシンボルと共に、ブロ
ック毎に16シンボルを有する7ブロックと、それらの
ブロック間の12シンボル及び他の目的に使用される単
一(unique)ワードがある。
では、上記段階が、一のアンテナで受信されたシンボル
ブロックに対してまず実施され、次に他のアンテナで受
信された次のシンボルブロックに対して実施される。こ
れによって、最良の受信状態を有するアンテナを選択す
るための、比較され得る二つの評価が提供される。この
結果は、その比較が各アンテナから得られた連続する二
つのブロック(この実施例では、他のアンテナから得ら
れたブロックによって隔てられた、一のアンテナから得
られた連続するブロック)に基づいて行なわれる場合、
向上され得る。
ボルはブロック毎に処理する復調器10に供給される
(この信号は、それ以外のものであると証明されるまで
プリアンブルであると仮定され、より正確にはプリアン
ブルの可能性があるものであるが、ここではプリアンブ
ルと称される)。I及びQ成分がアナログディジタル変
換器12、14を介して相関器16、18に供給され、
もって(後述する)シンボル拡散シーケンスが取り出さ
れる。相関器16、18の出力は、変換器20で組み合
わされ、デカルト座標形式から極座標形式に変換され
る。変換器20から得られた位相ストリームは、大きさ
ストリームから得られたタイミングを使用してシンボル
レートにデシメート(decimate)される。ブロック内の
シンボルに関するフェーズエラーの差異が(後述する)
計算ブロック30で判断され、信号の存在及びその品質
(図2において信号品質1として示される))を判断す
るのに使用するために供給される。フェーズエラーの差
異は位相オフセットの変動性を示し、信号がノイズの場
合には高くなる。差異閾値は、既知の検出及び誤警報率
の確率に関する標準の統計的技術を使用して計算され得
る。差異の閾値の超過は、(既知の信頼水準で)その信
号がノイズであり、その信号が捕捉容認不可であること
を示す。
又、非コーヒーレント積分のために積分器32に供給さ
れる。シンボル毎に45°のオフセット周波数誘導位相
オフセットは同期的に組み合わされると実質的に結果を
劣化させるため、非コーヒーレント積分が使用される。
これによって従来技術における相関器の前でドップラシ
フト又は発振器オフセットに関して補正する必要性(及
びそのハードウェア)を省略出来る。積分出力はシンボ
ルタイミング及びビット同期振幅の判断のためにタイマ
34に供給される。ビット同期振幅は極座標におけるシ
ンボルの平均大きさであり、信号の存在及びその品質
(図2では信号品質2として示される)の判断のために
使用される信号振幅の尺度である。
均大きさ(信号品質2)との組み合わせは、受信信号が
データ信号のプリアンブルであるか及び個々のアンテナ
における受信信号の品質を判断するのに使用され得る。
周波数オフセットの差異は信号振幅に対して敏感でない
変動性の良い尺度であり、他方平均振幅は変動性に対し
て敏感でない信号レベルの良い尺度である。このように
これらの二つの尺度は独立であり、信号の存在及びその
品質の判断が正確であることの高度の保証を伴って使用
し得る。
るブロック内のシンボルの数に適する長さの加算器ツリ
ーを含む相関器16、18を示す。この実施例ではダイ
レクトシーケンス捕捉信号が各DBPSKシンボル上に
11の短チップ固定PN拡散パターンを有し、もってデ
ータ信号内のデータシンボルを捕捉するために短相関器
又は時間不変整合フィルタの使用を可能にする。相関器
は、圧縮されたパルスであり、その振幅が入力信号が如
何に強く所望の信号に整合しているか(即ちブロック内
のシンボル間の相関の度合い)を示す出力を供給する。
相関器に対する入力は、チップエッジ上のアナログディ
ジタルサンプリングによる損失を低減するために所定の
チップレートの二倍のレートでサンプリングすればよ
い。相関器は各サンプルを記憶するが、一個おきの入力
サンプルのみが各相関出力サンプルに使用され、もって
図3に示すごとく相関器加算器ツリーの半分を省ける。
このようにどの入力サンプルも落とされることなく、相
関器は、そうでない場合には必要とされる分の半分の数
の掛け算器を使用して実現される。相関器出力はチップ
毎に2回の入力レートでなされ、もって動作損失は最小
限であり且つハードウェアは大幅に省略出来る。図3は
必要に応じて直列シフトレジスタ内にアンドゲートを追
加することによって拡張可能は相関器の部分を示す。使
用されない加算器が一定の入力を有するため、電力消費
は最小限である。この回路は、PNコードビット又はチ
ップ毎に2サンプル、アナログディジタル変換器12、
14から相関器16、18に取り込まれる22サンプル
を有する11ビットPNコードの処理を示す。
オフセットを与える、シンボルからシンボルへの位相回
転を利用して行なう。プリアンブルはスクランブラによ
ってBPSK変調されると仮定され、もってデータは位
相回転測定が行なわれる前に取り出されなければならな
い。上述のごとく、相関器出力は極座標に変換される。
極座標形式のBPSKデータの取り出しは2の補数角度
データの最上桁ビットを取り出すことによって実現され
得る。残った角度は周波数項を得るためにその差が求め
られる(differenced )。この項はシンボル毎の位相増
加量の形式であり、そのためシンボル毎のチップ数とは
独立している。ここでこの例において16シンボルのブ
ロック内のシンボルに対してなされる測定の説明に戻
る。相関器で一つのシンボルを失った後、残った15個
はその差が求められ、14個の差が与えられる。シンボ
ル毎の位相増加量を得るため、16/14(又は1+1
/8)の乗算がなされ、もって16で割ること(ハード
ウェアでの実現が容易)が使用出来る。これはシフト及
び加算段階によってなされ、14で割るより容易であ
る。
てなされ得る。この差異を判断する一つの方法は、周波
数推定値を各推定値から差し引き、その結果を二乗し、
その二乗値を平均することである。しかしながら、これ
はデータを二回通過する必要があり、好ましい方法は標
準の統計的公式を差異(Var)に対して適用することで
ある:
ンボル毎の位相オフセットである。これは14で割ると
いうことが必要であるため、この公式をスケーリング
し:
加算とによって実行され得る1マイナス1/8ロジック
で実現され得る。上述の位相回転は、引き続いて受信す
るデータ信号の復調を補助する位相ロックループ32を
シードするのに使用され得る。一旦プリアンブルが受け
入れられ最良のアンテナが選択されると、捕捉が宣言さ
れる。既に実行され処理器23に記憶された測定は位相
ロックループ32の初期条件として使用され得る。周波
数オフセットは、プリアンブルの間、位相ロックループ
32が動作可能となる前、シンボルからシンボルへと位
相回転の平均をとることによって推定される。周波数オ
フセットは位相ロックを促進する初期条件として位相ロ
ックループ32に供給され、もって従来の位相ロックル
ープに増して時間を省くことが出来る。更に、一シンボ
ル絶対位相サンプルが処理器28から取り出され、数値
制御発振器(NCO)24の始動位相を設定するのに使
用される。一旦シードされると、NCO 24は動作可
能となり、進み/遅れフィルタ26に接続される。
レート及び復調器22におけるPSK復調の前に、周波
数オフセットに関して補正された位相にデシメートされ
る。復調器22からのフェーズエラーは、位相ロックを
達成し維持するために進み/遅れフィルタ26を介して
NCO24に供給される。ディジタルデータ無線受信機
及びその方法はアンテナで受信されたデータ信号プリア
ンブルを評価してそのアンテナがプリアンブルに引き続
くデータ信号を受信すべきかを判断する。受信機はプリ
アンブルのシンボルブロックの各シンボル毎に所望の周
波数からの周波数オフセットを判断し、周波数オフセッ
トの差異を判断し、シンボルブロックのシンボルの平均
大きさを判断し、ここで平均大きさの判断は周波数オフ
セットの差異の判断と並行して実行し得、更にシンボル
ブロックに関して差異と平均大きさとを評価してプリア
ンブルが実際にノイズかを判断し、そのアンテナでの受
信品質を評価する。2種アンテナ受信議システムでは、
上記の段階が、一のアンテナで受信されたシンボルブロ
ックに対してまず実施され、次に他のアンテナで受信さ
れた次のシンボルブロックに対して実施される。これに
よって、最良の受信状態を有するアンテナを選択するた
めの、比較され得る二つの評価が提供され得る。
信号に関するプリアンブルを示す図である。
復調器の一実施例のブロック図である。
ック図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 アンテナで受信されたプリアンブルを評
価し、もってそのアンテナがそのプリアンブルに引く続
くデータ信号を受信すべきかを判断する方法であって、
データ信号は複数のシンボルを含むものであり: (a) アンテナで受信されたデータ信号プリアンブル
内のシンボルブロック中の各シンボル毎に所望の周波数
からの周波数オフセットを判断し; (b) シンボルブロック内の複数のシンボルに関して
上記の判断された周波数オフセットの差異を判断し; (c) シンボルブロック中のシンボルの平均大きさを
判断し、その平均大きさの判断は周波数オフセットの差
異の判断と並行して行なうものとし; (d) 上記のシンボルブロックに関する判断された差
異と判断された平均大きさとを評価し、もって受信され
たプリアンブルがノイズかを判断し、アンテナでの受信
品質を評価する各段階よりなる方法。 - 【請求項2】 捕捉が宣言されるまで(a)乃至(d)
段階を繰り返し、更に複数のシンボルブロックに関して
判断された差異を評価して受信されたプリアンブルがノ
イズかの判断の精度を向上させる段階を含む請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 シンボルはまずI及びQ成分において一
対の相関器に供給され、各相関器はシンボルの拡散シー
ケンスを取り出し、相関器は所定のチップレートの二倍
のレートで各シンボルをサンプリングし、相関器の出力
信号はこれらのサンプルの一個おきのものに基づいてお
り、一対の相関器からの出力信号を組み合わせ組み合わ
された出力信号を極座標に変換する段階を有する請求項
1又は請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 シンボルブロックのシンボルに関する極
座標出力を非同期的に積分する段階を含む請求項3に記
載の方法。 - 【請求項5】 二つのアンテナで受信されたデータ信号
プリアンブルを評価しもって二つのアンテナの内の一つ
が引き続くデータ信号を受信するものとして選択され
得、プリアンブルは複数のシンボルを含むものとし: (a) 二つのアンテナの内の一つで受信されたデータ
信号プリアンブル内のシンボルブロック中の各シンボル
毎に所望の周波数からの周波数オフセットを判断し; (b) シンボルブロック内の複数のシンボルに関して
上記の判断された周波数オフセットの差異を判断し; (c) シンボルブロック中のシンボルの平均大きさを
判断し; (d) 上記のシンボルブロックに関する判断された差
異と判断された平均大きさとを評価し、もって受信され
たプリアンブルがノイズかを判断し、上記一つのアンテ
ナでの受信品質を評価し; (e) 二つのアンテナの内の他の一つで受信されたプ
リアンブルのシンボルブロックに関して(a)乃至
(d)段階を繰り返し; (f) 二つのアンテナに関する結果を比較して二つの
アンテナの内のどちらが引く続くデータ信号を受信する
かを判断する各段階よりなる方法。 - 【請求項6】 (e)段階の後に、捕捉が宣言されるま
で(a)乃至(e)段階を繰り返し、更に二つのアンテ
ナで受信された複数のシンボルブロックに関して判断さ
れた差異を評価して受信されたプリアンブルがノイズか
の判断の精度を向上させる段階を含む請求項5に記載の
方法。 - 【請求項7】 (a)乃至(d)段階を実行する単一の
受信機を設け、その受信機に二つのアンテナから交互に
連続してシンボルブロックを供給する段階を含み、段階
(c)は段階(a)及び(b)と並行して行なわれ、段
階(c)の前にシンボルブロックのシンボルが極座標に
変換される構成の請求項5又は請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 シンボルブロックはまずI及びQ成分に
おいて一対の相関器に供給され、各相関器はシンボルブ
ロックのシンボル間の相関を示す出力信号を供給し、相
関器は所定のチップレートの二倍のレートで各シンボル
をサンプリングして各サンプルを記憶し、相関器の出力
信号は記憶されたサンプルの一個おきのものに基づいて
おり、一対の相関器からの出力信号を組み合わせ組み合
わされた出力信号を極座標に変換する段階を有する請求
項5乃至7のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 シンボルブロックのシンボルに関する極
座標出力を非同期的に積分する段階を含む請求項8に記
載の方法。 - 【請求項10】 二つのアンテナで受信されたデータ信
号プリアンブルを評価し、もって二つのアンテナの内の
一つが引き続くデータ信号を受信するものとして選択さ
れる無線受信機であって、プリアンブルは複数のシンボ
ルを含むものとし:二つのアンテナの内の一つで受信さ
れたデータ信号プリアンブル内のシンボルブロック中の
各シンボル毎に所望の周波数からの周波数オフセットを
判断する手段と;シンボルブロック内の複数のシンボル
に関して上記の判断された周波数オフセットの差異を判
断する手段と;シンボルブロック中のシンボルの平均大
きさを判断する手段と;上記のシンボルブロックに関す
る判断された差異と判断された平均大きさとを評価し、
もって受信されたプリアンブルがノイズかを判断し、上
記一つのアンテナでの受信品質を評価する手段と;上記
二つのアンテナに関する評価結果を比較して二つのアン
テナの内のどちらが引き続くデータ信号を受信するかを
判断する手段とよりなる受信機。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US509587 | 1995-07-31 | ||
US08/509,587 US5883921A (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Short burst acquisition circuit and method for direct sequence spread spectrum links |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09135234A true JPH09135234A (ja) | 1997-05-20 |
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ID=24027285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8199465A Pending JPH09135234A (ja) | 1995-07-31 | 1996-07-29 | ダイレクトシーケンススペクトル拡散リンク用短バースト捕捉回路 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US5883921A (ja) |
EP (1) | EP0757451B1 (ja) |
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