TW202123660A

TW202123660A - 接收裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊系統

Info

Publication number: TW202123660A
Application number: TW109128583A
Authority: TW
Inventors: 大橋章範
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2021-06-16
Also published as: JPWO2021117118A1; WO2021117118A1; JP7004876B2

Abstract

接收裝置(20)，其特徵在於包括：前置碼抽出部(204)，從接收信號，抽出包含使用頻率線性增加的上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用頻率線性減少的下啁啾信號展頻的第2前置碼之前置碼；第1頻率偏移推斷部(213)，根據第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第1頻率偏移；第2頻率偏移推斷部(214)，根據第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第2頻率偏移；以及第3頻率偏移推斷部(215)，根據第1頻率偏移以及第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移。

Description

接收裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊系統

本發明係有關於使用啁啾信號實行展頻的調變方式之接收裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊系統。

近年來，在通訊領域中使用的調變方式中，具有把頻帶展開成比原信號更寬頻帶的實行展頻方式。例如，CSS(啁啾展頻)調變方式，係使用啁啾信號進行展頻的調變方式。CSS調變方式中，維持載波的振幅一定，在作為對象的頻帶內使頻率線性變化傳送。使用這樣的調變方式的通訊系統中，接收裝置，使用展頻中使用的啁啾(chirp)信號，透過實行逆展開處理，得到伴隨展開率的展開增益，可以改善接收精確度。

實行展頻的通訊系統中，頻率差距產生時，因為發生解調性能下降，要求高精確度推斷接收信號內包含的頻率偏移。通訊系統要求的通訊距離越長，接收裝置要求的頻率偏移的推斷精確度也變得越高。

專利文獻1中揭示，離散取樣使用啁啾(chirp)信號展頻的接收信號，對於取樣的離散信號，進行逆展開處理的接收裝置。此接收裝置，對逆展開後的信號，進行用以轉換成頻域的離散傅立葉轉換，頻域的信號中選擇1個具有能量峰值的離散傅立葉轉換輸出接腳，分析選擇的輸出接腳內容，決定接收哪個啁啾(chirp)碼。因為根據傳送接收的時序差距產生的頻率偏移與根據傳送接收間的頻率差距產生的頻率偏移同時發生，接收裝置，藉由選擇離散傅立葉轉換後具有能量峰值的輸出接腳，迴避2個頻率偏移的影響。 [先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利第5699142號公報

[發明所欲解決的課題]

但是，根據上述習知技術，為了提高頻率偏移的推斷精確度，必須增加離散傅立葉轉換的點數縮小輸出接腳的間隔，有處理量增大的問題。

本發明，因為有鑑於上述而形成，目的在於抑制處理量增大的同時，得到可提高頻率偏移的推斷精確度的接收裝置。 [用以解決課題的手段]

為了解決上述課題，達成目的，根據本發明的接收裝置，其特徵在於包括：前置碼抽出部，從接收信號，抽出包含使用頻率線性增加的上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用頻率線性減少的下啁啾信號展頻的第2前置碼之前置碼；第1頻率偏移推斷部，根據第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第1頻率偏移；第2頻率偏移推斷部，根據第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第2頻率偏移；以及第3頻率偏移推斷部，根據第1頻率偏移以及第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移。 [發明效果]

根據本發明的接收裝置，抑制處理量增大的同時，達到可提高頻率偏移的推斷精確度的效果。

以下，根據圖面，詳細說明本發明實施形態的接收裝置、控制電路、記憶媒體以及通訊系統。又，並非以此實施形態限定此發明。

實施形態1 圖1係顯示本發明實施形態1的通訊系統1的構成圖。通訊系統1，具有傳送裝置10以及接收裝置20。通訊系統1，傳送使用頻率線性變化的啁啾信號實行展頻產生的信號。傳送裝置10實行展頻時，透過接收裝置20實行逆展開處理，可以提高接收靈敏度。只要接收靈敏度改善，就可以加長通訊距離。

又，使用啁啾信號展頻的CSS調變方式，係在可實現低消耗電力且長距離無線通訊的無線通訊方式之針對LPWA(低功率廣域(Low-Power Wide-Area))的IoT(物聯網(Internet of Things))規格的LoRa中採用。IoT、M2M(機器對機器(Machine to Machine))的領域中，為了收集感應器資訊等的資料，要求低消耗電力且用以覆蓋廣範圍的長距離無線通訊。CSS調變方式，代替提高展開率與改善接收靈敏度，降低通訊速度，IoT、M2M等的領域中，與一般的通訊比較時，因為終端間傳送的資訊量小，對通訊速度的要求低。因此，CSS調變方式，可以說是適合IoT、M2M等領域的無線通訊方式。

傳送裝置10，使用啁啾信號實行展頻處理產生傳送信號，傳送產生的傳送信號至接收裝置20。接收裝置20，接收傳送裝置10傳送的傳送信號。接收裝置20從傳送裝置10接收的傳送信號稱作接收信號。接收裝置20，透過實行接收信號的逆展開處理及解調處理，從接收信號取出傳送資料。在此，接收裝置20，根據接收信號內包含的前置碼，推斷接收信號內包含的頻率偏移與傳送接收間的處理時序差距量。在此，所謂傳送接收間的處理時序差距，係指例如傳送裝置10在傳送信號中開始前置碼的展開處理部分以及接收裝置20在接收信號中開始前置碼的逆展開處理部分之間的差距。

圖2係顯示圖1所示的傳送裝置10的機能構成圖。傳送裝置10，具有調變部100、展開處理部101、前置碼產生部102、傳送濾波部103以及直交調變部104。

調變部100，調變傳送資料產生資料信號。調變部100，輸出產生的資料信號至展開處理部101。展開處理部101，使用啁啾信號，展頻處理資料信號。展開處理部101，輸出展頻處理的資料信號至傳送濾波部103。

前置碼產生部102，產生接收裝置20用以取得同步的已知信號即前置碼。前置碼產生部102，STBC(空時區塊編碼)編碼前置碼也可以。又，前置碼產生部102，使用上啁啾信號及下啁啾信號展頻處理產生的前置碼。上啁啾信號係頻率線性增加的信號，下啁啾信號係頻率線性減少的信號。以下，上啁啾信號的傾斜度稱作第1傾斜度C_up ，下啁啾信號的傾斜度稱作第2傾斜度C_dn 。前置碼產生部102，輸出展頻處理後的前置碼至傳送濾波部103。

前置碼產生部102，例如，使用以下數式(1)所示的2次相位CAZAC(等幅零自相關)系列的啁啾信號，可以實行展頻處理。在此，U係2次相位CAZAC(等幅零自相關)系列的係數，L_s 是展開長，P(t)是對時間t的2次多項式。又，U是整數。

[數1]

圖3，係顯示圖2所示的前置碼產生部102產生的前置碼第1構成例圖。圖3所示的前置碼，前半使用上啁啾信號展頻，後半使用下啁啾信號展頻。使用上啁啾信號展頻的前置碼稱作第1前置碼，使用下啁啾信號展頻的前置碼稱作第2前置碼。圖3所示的上啁啾信號，以第1傾斜度C_up 頻率線性增加。圖3所示的下啁啾信號，以第2傾斜度C_dn 頻率線性減少。第1傾斜度C_up ，與第2傾斜度C_dn 絕對值一致，正負反轉。即，|C_up |＝|C_dn |的關係成立。

圖4，係顯示圖2所示的前置碼產生部102產生的前置碼第2構成例圖。圖4所示的前置碼，與圖3所示的第1例相同，前半是第1前置碼，後半是第2前置碼。圖4所示的上啁啾信號的第1傾斜度C_up 的絕對值，是下啁啾信號的第2傾斜度C_dn 的絕對值的2倍。即，|C_up |＝2|C_dn |的關係成立。

又，圖3及圖4所示的第1傾斜度C_up 及第2傾斜度C_dn ，分別依從上述數式(1)的係數U。在此，關於係數U值，可以個別設定上啁啾信號及下啁啾信號，關於使用的值不特別限制。上啁啾信號及下啁啾信號的頻率，收納在頻寬B內。

透過展頻處理，可以降低消耗電力的同時，可以提高對電磁干擾的耐性。

回到圖2的說明。傳送濾波部103，以傳送濾波器過濾展開處理部101輸出的資料信號以及前置碼產生部102輸出的前置碼，輸出過濾後的信號至直交調變部104。

直交調變部104，位移過濾後的信號頻率至IF(中間頻率)頻率。直交調變部104，輸出頻率位移後的信號。直交調變部104輸出的信號，經由未圖示的傳送天線等作為傳送信號傳送。

圖5，係顯示圖1所示的接收裝置20的機能構成圖。接收裝置20，具有直交解調部201、接收過濾部202、初期採集部203、前置碼抽出部204、同步採集部205、資料抽出部206、資料逆展開處理部207、頻率偏移補正部208以及解調部209。

直交解調部201，位移接收信號的頻率至基頻帶信號的頻率。直交解調部201，輸出頻率位移後的接收信號至接收過濾部202。接收過濾部202，以接收過濾器過濾接收信號。接收過濾部202，分別輸出過濾後的接收信號至初期採集部203、前置碼抽出部204及資料抽出部206。

初期採集部203，對於過濾後的接收信號，利用匹配濾波器法，檢出實行逆調變的粗時序。初期採集部203，對前置碼抽出部204及資料抽出部206分別通知檢出的粗時序。

前置碼抽出部204，按照通知的粗時序，抽出接收信號內包含的前置碼。前置碼抽出部204，輸出抽出的前置碼至同步採集部205。

同步採集部205，根據前置碼抽出部204輸出的前置碼，求出表示頻率偏移及傳送接收間的處理時序差距量之時序差距量。同步採集部205，輸出求出的頻率偏移及時序差距量。同步採集部205求出的頻率偏移，包含根據前置碼內包含的第1前置碼推斷的第1頻率偏差、根據前置碼內包含的第2前置碼推斷的第2頻率偏差以及傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏差。同步採集部205，輸出第1頻率偏差及第2頻率偏差至頻率偏移補正部208。同步採集部205，交接第3頻率偏差及時序差距量至後段處理。

資料抽出部206，按照通知的粗時序，抽出接收信號內包含的資料信號。資料抽出部206，輸出抽出的資料信號至資料逆展開處理部207。

資料逆展開處理部207，使用傳送裝置10在展頻處理中使用的啁啾信號，實行資料信號的逆展開處理。資料逆展開處理部207，輸出逆展開處理後的資料信號至頻率偏移補正部208。

頻率偏移補正部208，使用同步採集部205推斷的第1頻率偏移及第2頻率偏移，補正逆展開處理後的資料信號內包含的頻率偏移。頻率偏移補正部208，輸出補正頻率偏移後的資料信號至解調部209。

解調部209，根據逆展開處理後且補正頻率偏移後的資料信號，解調資料。解調部209，輸出解調資料。

圖6，係顯示圖5所示的同步採集部205的詳細機能構成圖。同步採集部205，具有逆展開部210、逆調變部211、分類部212、第1頻率偏移推斷部213、第2頻率偏移推斷部214、第3頻率偏移推斷部215及時序推斷部216。

逆展開部210，實行前置碼抽出部204抽出的前置碼的逆展開處理。具體地，逆展開部210，將前置碼內包含的第1前置碼乘以展頻中使用的上啁啾信號的逆相位，將前置碼內包含的第2前置碼乘以展頻中使用的下啁啾信號的逆相位。逆展開部210，輸出逆展開處理後的前置碼至逆調變部211。

逆調變部211，實行前置碼的逆調變處理。傳送裝置10進行STBC編碼時，逆調變部211，實行前置碼的STBC解碼處理後，實行逆調變處理。逆調變部211，輸出逆調變處理後的前置碼至分類部212。

分類部212，當來自逆調變部211的輸出是第1前置碼時，分配給第1頻率偏移推斷部213，當來自逆調變部211的輸出是第2前置碼時，分配給第2頻率偏移推斷部214。

第1頻率偏移推斷部213，根據實行逆展開處理及逆調變處理後的第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第1頻率偏移至第3頻率偏移推斷部215、時序推斷部216及頻率偏移補正部208。

第2頻率偏移推斷部214，根據實行逆展開處理及逆調變處理後的第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第2頻率偏移至第3頻率偏移推斷部215、時序推斷部216及頻率偏移補正部208。

圖7，係顯示包含傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移之前置碼相位變化圖。圖7，顯示逆調變後的前置碼相位變化。在此，不產生時序差距引起的頻率偏移。圖7所示的前置碼，包含4區塊的第1前置碼以及4區塊的第2前置碼。在此，1區塊以N個符號構成，N是1以上的整數。根據啁啾信號的展頻處理，以區塊單位進行。前置碼內包含的頻率偏移只是第3頻率偏移時，如圖7所示相位變化成為線性。

圖8，係顯示包含時序差距引起的頻率偏移之前置碼相位變化圖。圖8，顯示逆調變後的前置碼相位變化。如圖8所示，發生時序差距時，以前置碼的區塊單位產生依照時序差距的頻率偏移。因此，將第3頻率偏移與起因於時序差距產生的頻率偏移合併的頻率偏移引起的相位變化，雖然在區塊單位中為線性，但區塊間不成線性。因此，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214分別只限定於區塊內的晶片推斷頻率偏移。

圖9，係顯示本發明實施形態1的第1頻率偏移推斷部213的構成圖。第1頻率偏移推斷部213，具有區塊內推斷部220，限定於展頻處理的處理單位即區塊內的晶片，以時間區域推斷頻率偏移。1個區塊，以1或複數符號構成。

圖10，係顯示本發明實施形態1的第2頻率偏移推斷部214的構成圖。第2頻率偏移推斷部214具有區塊內推斷部221，限定於區塊內的晶片，以時間區域推斷頻率偏移。

作為區塊內推斷部220、221使用的一頻率偏移推斷方法例，舉出使用多重開環形自動頻率控制裝置(AFC：自動頻率控制)的方法。使用多重開環形AFC的頻率偏移推斷方法，例如，揭示於「久保博嗣、村上圭司、藤野忠，用於M相PSK的多重開環形AFC、電子資訊通訊學會技術研究報告，SANE95–114、SAT95–92，1996年2月」。多重開環形自動頻率控制裝置，可以同時達成高頻偏移推斷精確度與廣覆蓋，利用以下2個步驟動作。

又，以下的說明中，附上帽子「^」的文字，記載「^」於其文字之後。

第1步驟，準備d個頻率偏移檢出器，利用D_i 晶片延遲檢波，檢出d個頻率偏移值Δθ_i ^的步驟。在此，i是1到d的整數，D₁ ﹤D₂ ﹤…﹤D_d 的關係成立。區塊內推斷部220、221，利用以下的數式(2)求出頻率偏移值Δθ_i ^。又，數式(2)內的R_{b, i} ，利用以下的數式(3)表示。

[數2]

[數3]

又，R_{b, i} 係第b區塊的D_i 晶片延遲檢波累積值，L_p 係啁啾信號且展頻前置碼的區塊數。又，L_s 係區塊長，S_{b, k} 係逆調變後前置碼的第b區塊中第k晶片的複數信號。又，x^＊，是x的共軛複數，arg(x)是共軛複數x的相位。從數式(2)及數式(3)起，頻率偏移值Δθ_i ^表示每單位晶片的相位變化量。

第2步驟，係從d個頻率偏移值Δθ_i ^，透過依次除去頻率不確定性，推斷頻率偏移Δω_i ^的步驟。區塊內推斷部220、221，利用以下的數式(4)推斷頻率偏移Δω_i ^。

[數4]

在此，mod(x, y)，係x根據y的餘數。區塊內推斷部220，以利用數式(4)依次求出的頻率偏移Δω_i ^的推斷值作為第1頻率偏移。又，區塊內推斷部221，以利用數式(4)依次求出的頻率偏移Δω_i ^的推斷值作為第2頻率偏移。

回到圖6的說明。第3頻率偏移推斷部215，根據第1頻率偏移及第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移即第3頻率偏移。具體地，第3頻率偏移推斷部215，利用以下數式(5)，可以求出第3頻率偏移的推斷值Δf_trx 。

[數5]

在此，Δω_{d, up} ^，係第1頻率偏移推斷部213推斷的第1頻率偏移，Δω_{d, dn} ^，係第2頻率偏移推斷部214推斷的第2頻率偏移，f_c 是片碼速率(chip rate)。第3頻率偏移推斷值Δf_trx 的單位是Hz。第3頻率偏移推斷部215，輸出第3頻率偏移推斷值Δf_trx 。第3頻率偏移推斷值Δf_trx ，因為是傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移推斷值，用於補正接收裝置20的源振時脈及傳送裝置10的源振時脈。

時序推斷部216，根據第1頻率偏移及第2頻率偏移，推斷表示傳送接收間的處理時序差距量的時序差距量。具體地，時序推斷部216，可以利用以下的數式(6)推斷時序差距量Δt。又，數式(6)中的Δω_{d, up, tim} ^用以下的數式(7)表示，Δω_{up, tim} 用以下的數式(8)表示。

[數6]

[數7]

[數8]

在此，Δω_{d, up, tim} ^，係由於上啁啾信號的時序差距產生的頻率偏移的推斷值，Δω_{up, tim} 係上啁啾信號中因1晶片的時序差距產生的頻率偏移值。又，A是啁啾系列的2次多項式P(t)中的2次項係數。

又，時序推斷部216，利用以下數式(9)，以下啁啾信號為基準，也可以推斷時序差距量Δt。又，數式(9)中的Δω_{d, dn, tim} ^用以下數式(10)表示，Δω_{dn, tim} 用以下數式(11)表示。

[數9]

[數10]

[數11]

在此，Δω_{d, dn, tim} ^，係由於下啁啾信號的時序差距產生的頻率偏移的推斷值，Δω_{dn, tim} 係下啁啾信號中因1晶片的時序差距產生的頻率偏移值。求出的時序差距量Δt的單位是晶片。推斷的時序差距量Δt，可以用於傳送時序的補正及接收時序的補正。又，時序差距量Δt，可以用於補正初期採集部203求出的粗時序的時序差距。

又，第1頻率偏移中，除了傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移之外，還附加時序差距量引起的頻率偏移以及與第1傾斜度C_up 成比例的頻率偏移。第2頻率偏移中，除了傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移之外，還附加時序差距量引起的頻率偏移以及與第2傾斜度C_dn 成比例的頻率偏移。時序推斷部216，利用這些關係，除了第1頻率偏移及第2頻率偏移之外，還透過使用第1傾斜度C_up 以及第2傾斜度C_dn ，推斷時序差距引起的頻率偏移，利用因1晶片時序差距產生的規定頻率偏移，透過除法，推斷時序差距量Δt。

如以上說明，本發明實施形態1的接收裝置20，接收包含使用上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用下啁啾信號展頻的第2前置碼之信號。接收裝置20，求出根據第1前置碼以時間區域推斷的頻率偏移即第1頻率偏移以及根據第2前置碼以時間區域推斷的頻率偏移即第2頻率偏移。於是，接收裝置20，利用第1頻率偏移及第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移即第3頻率偏移。以頻域推斷頻率偏移時，依從離散傅立葉轉換的點數的分解能限制雖然存在，但如上述以時間區域實行頻率偏移的推斷時，因為如同以頻域推斷時的分解能限制不存在，抑制處理量增大的同時，可以提高頻率偏移的推斷精確度。

又，接收裝置20，利用以時間區域推斷的第1頻率偏移及第2頻率偏移，可以推斷表示傳送接收間的處理時序差距量之時序差距量。因此，時序差距量的推斷精確度，依從頻率偏差的推斷精確度，也可以使時序差距量的推斷精確度提高。透過提高時序差距量的推斷精確度，可以降低起因於時序差距產生的頻率偏移殘留。

又，接收信號內包含的前置碼，圖3及圖4中，前置碼的前半包含第1前置碼，後半包含第2前置碼，但本實施形態不限定於此例。例如，前置碼的前半包含第2前置碼，後半包含第1前置碼也可以。或者，使用交互包含複數第1前置碼及第2前置碼的前置碼也可以。

實施形態2 圖11，係顯示本發明實施形態2的第1頻率偏移推斷部213的機能構成圖。圖12，係顯示本發明實施形態2的第2頻率偏移推斷部214的機能構成圖。本發明實施形態2中，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214的處理內容與實施形態1不同。接收裝置20全體的構成，因為與實施形態1相同，在此省略詳細的說明。

圖11所示的第1頻率偏移推斷部213，具有區塊內推斷部220及區塊間推斷部222。區塊內推斷部220，除了輸出推斷結果的頻率偏移至區塊間推斷部222以外，具有與圖9所示的區塊內推斷部220相同的機能。

區塊間推斷部222，利用區塊內推斷部220的推斷結果即頻率偏移，限定於區塊間的晶片推斷頻率偏移。區塊間推斷部222，以推斷結果的頻率偏移作為第1頻率偏移，分別輸出至第3頻率偏移推斷部215、時序推斷部216及頻率偏移補正部208。

圖12所示的第2頻率偏移推斷部214，具有區塊內推斷部221及區塊間推斷部223。區塊內推斷部221，除了輸出推斷結果的頻率偏移至區塊間推斷部223以外，具有與圖10所示的區塊內推斷部221相同的機能。

區塊間推斷部223，利用區塊內推斷部221的推斷結果即頻率偏移，限定於區塊間的晶片推斷頻率偏移。區塊間推斷部223，以推斷結果的頻率偏移作為第2頻率偏移，分別輸出至第3頻率偏移推斷部215、時序推斷部216及頻率偏移補正部208。

在此，詳細說明關於使用多重開環形AFC時的區塊間推斷部222、223的頻率偏移推斷方法。

如圖8所示，對於區塊內的晶片中相位變化成線性，區塊間的晶片中相位變化不成線性。在此，為了簡單，接收信號內包含的第1前置碼的複數區塊，是共同的區塊長，使用共同的上啁啾信號展頻。在此情況下，因為複數區塊間使用共同的啁啾信號，哪個區塊中時序差距量也都相同，時序差距引起的頻率偏移也都相同。因此，在各個複數區塊之中，使用相同順序的晶片施加延遲檢波時，取消時序差距引起的頻率偏移，只有傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移即第3頻率偏移殘留。

但是，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214，必須推斷包含傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移以及時序差距引起的頻率偏移兩方之頻率偏移。以下，考慮關於區塊間推斷部222、223的動作以及區塊間推斷部222、223用以推斷包含傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏移及時序差距引起的頻率偏移兩方之頻率偏移的條件。以下，考慮關於輸出構成區塊內推斷部220的多重開環形AFC的結果至構成區塊間推斷部222的多重開環形AFC的情況。

以下，記載關於構成區塊間推斷部222的多重開環形AFC的動作。又，在此省略詳細的說明，輸出構成區塊內推斷部221的多重開環形AFC的結果至構成區塊間推斷部223的多重開環形AFC的情況下，關於區塊間推斷部223也相同。

首先，第1步驟，準備g個頻率偏移檢出器，利用M_p (p=1, 2, …g)區塊延遲檢波，檢出g個頻率偏移值Δϕ_p ^的步驟。在此，M₁ ﹤M₂ ﹤…﹤Mg的關係成立。具體地，區塊間推斷部222，利用以下所示的數式(12)可以求出頻率偏移值Δϕ_p ^。又，數式(12)中的Q_{b, p} 是第b區塊的Mp區塊p延遲檢波累積值，以數式(13)表示。又，從數式(2)起，頻率偏移值Δϕ_p ^表示每單位晶片的相位變化量。

[數12]

[數13]

接著，第2步驟，係透過從g個頻率偏移值Δϕ_p ^依次除去頻率不確定性，推斷頻率偏移Δγ_p ^的步驟。具體地，區塊間推斷部222，利用以下所示的數式(14)，可以依次推斷頻率偏移Δγ_p ^。p係1到g的整數。

[數14]

此時，Δγ_o ^=Δω_d ^，以區塊內推斷部220的輸出為初期值。注視數式(14)中p=1的動作。首先，考慮如數式(15)置換Δω_d ^，如數式(16)置換Δϕ₁ ^。

[數15]

[數16]

Δα_trx ，係起因於傳送接收間的頻率差距的頻率偏差所引起的每1晶片的相位變化量，Δα_tim 係起因於時序差距的頻率偏差所引起的每1晶片的相位變化量，Δα_{c_error} 係區塊內推斷部220的推斷誤差，Δα_{1_error} 係區塊間推斷部222以第1步驟求出的Δϕ₁ ^的推斷誤差。

又，L，係根據M₁ 區塊的時間之間傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏差，相位旋轉0〜2π為止的次數，L是整數。

在此，Δt是時序差距量，假設信號以K倍過取樣(oversampling)動作時，單位是樣品。又，1樣品是1/K晶片。代入數式(15)及數式(16)至數式(14)時，可以得到以下所示的數式(17)。

[數17]

又，Δα_tim ，用以下所示的數式(18)表示。

[數18]

數式(17)中，如果mod內的Δα_tim 是2π/(M₁ L_s )的常數倍的話，因為mod內的Δα_tim 消失，對Δα_trx ＋Δα_tim 只更新推斷誤差。Δα_tim 用以成為2π/(M₁ L_s )的常數倍的條件，用以下的數式(19)表示。

[數19]

在此，Δt是整數，以|Δt|＝1作為時序推斷的最小單位。即，由於滿足數式(19)，因為數式(17)在mod內Δα_tim 消失，即使限定於區塊間的晶片實行多重開環形AFC，區塊間推斷部222也可以推斷包含傳送接收間的頻率差距引起的頻率偏差與時序差距引起的頻率偏差之頻率偏差Δα_trx ＋Δα_tim 。

p＝2以上的情況也與p＝1的情況相同，因為數式(14)中mod內的Δα_tim 消失，區塊間推斷部222可以推斷包含頻率差距引起的頻率偏差與時序差距引起的頻率偏差之頻率偏差Δα_trx ＋Δα_tim 。

第1頻率偏移推斷部213只具有區塊內推斷部220，沒有區塊間推斷部222時，因為只以區塊內的晶片施加延遲檢波，D_d 必須在L_s-1 以下。相對於此，構成區塊間推斷部222的多重開環形AFC在滿足數式(19)所示的條件的狀態下動作時，D_d 超過L_s-1 也可以。多重開環形AFC中，D_d 值越大頻率偏移的推斷精確度越提高。因此，由於使用滿足數式(19)的狀態下動作的多重開環形AFC構成區塊間推斷部222，比只使用區塊內推斷部220的情況可以更提高頻率偏差的推斷精確度。

又，所謂構成區塊間推斷部222的多重開環形AFC滿足數式(19)的情況，可以改變說法為「構成區塊間推斷部222的多重開環形AFC，係啁啾系列的係數、表示啁啾系列的2次多項式中的2次項係數以及多重開環形AFC在第1段算出相位差的2個晶片的區塊數差之積成為輸入多重開環形AFC的接收信號的過取樣數以上的情況」。

又，上述實施形態中，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214兩方具有區塊間推斷部222、223，但本實施形態不限於此例。只要第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214中至少其1具有區塊間推斷部222、223即可，例如，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214中一方具有區塊間推斷部222、223也可以。

如以上說明，根據本發明實施形態2，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214中至少其1，在區塊內推斷部220、221的後段具有區塊間推斷部222、223。透過使區塊間推斷部222、223滿足數式(19)動作，可以使用區塊間的晶片推斷頻率偏差，比只使用區塊內推斷部220、221，可以更高精確度推斷頻率偏移。

實施形態3 圖13係顯示本發明實施形態3的第1頻率偏移推斷部213的機能構成圖。圖14係顯示本發明實施形態3的第2頻率偏移推斷部214的機能構成圖。本發明的實施形態3中，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214的處理內容與實施形態1、2不同。接收裝置20全體的構成，因為與實施形態1相同，在此省略詳細說明。

第1頻率偏移推斷部213，具有晶片合成部230、區塊內推斷部220及區塊間推斷部223。晶片合成部230，配置在區塊內推斷部220前段，實行合成複數晶片的處理。晶片合成部230，輸出合成結果至區塊內推斷部220。

第2頻率偏移推斷部214，具有晶片合成部231、區塊內推斷部221及區塊間推斷部224。晶片合成部231，配置在區塊內推斷部221前段，實行合成複數晶片的處理。晶片合成部231，輸出合成結果至區塊內推斷部221。

以下，說明關於晶片合成部230的機能。關於晶片合成部231也與晶片合成部230相同。晶片合成部230，指定晶片數部分累積區塊內的晶片實行合成處理。介於信號間的頻率偏移引起的相位變化量，在合成的晶片數的期間夠小時，接近同相的狀態下可以合成。例如，對於6晶片的信號，3晶片的晶片合成後，2個合成晶片間施加延遲檢波時，成為以下所示的數式(20)。

[數20]

在此，為了簡單，振幅是1，頻率偏移引起的每1晶片的相位變化量是β，第k晶片的雜音為n_k 。k是1到6的整數。展開數式(20)時，只要相位變化量β夠小，實行15個雜音項的平均。

相對於此，不晶片合成的情況下，對於6晶片的信號在3晶片分離的2個晶片間施加延遲檢波時，成為以下所示的數式(21)。

[數21]

展開數式(21)時，實行9個雜音項的平均。即，透過實行晶片合成，容易得到雜音項的平均效果，藉此，可以提高頻率偏移的推斷精確度。

又，上述實施形態中，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214分別具有晶片合成部230、231，但本實施形態不限定於此例。只要第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214中至少其1具有晶片合成部230、231即可。

如以上說明，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214中至少其1具有晶片合成部230、231。晶片合成部230、231，指定晶片數部分累積區塊內的晶片實行合成處理，透過利用合成結果，可以提高頻率偏移的推斷精確度。

實施形態4 實施形態1中，如圖3、4所示，使用前半包含第1前置碼、後半包含第2前置碼之前置碼。實施形態4中，使用交互包含第1前置碼與第2前置碼的前置碼。

圖15，係顯示本發明實施形態4中使用的接收信號第1構成例圖。如圖15所示，接收信號包含交互包含第1前置碼與第2前置碼的前置碼以及資料。前置碼的前頭是第1前置碼。

圖16係顯示本發明實施形態4中使用的接收信號第2構成例圖。如圖16所示，接收信號包含交互包含第2前置碼與第1前置碼的前置碼以及資料。前置碼的前頭是第2前置碼。

由於交互配置第1前置碼與第2前置碼，第1頻率偏移推斷部213及第2頻率偏移推斷部214分別具有使用多重開環形AFC的區塊間推斷部223、224的情況下，可以增大對區塊間晶片的時間差M_p L_s 。因此，可以提高頻率偏移的推斷精確度。

例如，如圖15、16所示，使用交互包含複數第1前置碼與複數第2前置碼的前置碼構成的情況下，比起如圖3、4所示使用包含1個第1前置碼與1個第2前置碼的前置碼構成情況，可以使時間差M_p L_s 為2倍。

如以上說明，根據本發明實施形態4，由於使用以區塊單位交互配置複數第1前置碼與複數第2前置碼的前置碼，可以增大時間差M_p L_s 。因此，可以提高頻率偏移的推斷精確度。

接著，說明關於本發明實施形態1〜4的傳送裝置10以及接收裝置20的硬體構成。傳送裝置10以及接收裝置20的各機能部，以處理電路實現。這些處理電路，可以以專用硬體實現，也可以是使用CPU(中央處理單元)的控制電路。

上述處理電路，以專用硬體實現時，這些以圖17所示的處理電路90實現。圖17，係顯示用以實現本發明實施形態1〜4的傳送裝置10及接收裝置20的機能之專用硬體圖。處理電路90，係單一電路、複合電路、程式化處理器、並聯程式化處理器、ASIC(特殊應用積體電路)、FPGA(現場可編程閘陣列)或這些的組合。

上述處理電路，以使用CPU的控制電路實現的情況下，此控制電路例如是圖18所示構成的控制電路91。圖18，係顯示用以實現本發明實施形態1〜4的傳送裝置10及接收裝置20的機能之控制電路91的構成圖。如圖18所示，控制電路91，包括處理器92及記憶體93。處理器92，係CPU，也稱作處理裝置、演算裝置、微處理器、微電腦、DSP(數位信號處理器)等。記憶體93，例如是RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、快閃記憶體、EPROM(可拭除可編程ROM)、EEPROM(註冊商標)(電氣EPROM)等非揮發性或揮發性半導體、磁碟、軟碟、光碟、小型光碟、迷你光碟、DVD(數位多功能光碟)等。

上述處理電路以控制電路91實現時，透過處理器92讀出並實行記憶體93內記憶對應各構成要素的處理之程式實現。又，記憶體93，也可以用作處理器92實行各處理中的暫時記憶體。

又，控制電路91的處理器92實行的程式，經由通路提供也可以，以記憶媒體內記憶的狀態提供也可以。又，傳送裝置10以及接收裝置20的機能，組合專用硬體及使用CPU的控制電路實現也可以。

以上的實施形態中所示的構成，顯示本發明內容的一例，也可以組合其他眾所周知的技術，在不脫離本說明要旨的範圍內，也可以省略、變更構成的一部分。

1:通訊系統 10:傳送裝置 20:接收裝置 90:處理電路 91:控制電路 92:處理器 93:記憶體 100:調變部 101:展開處理部 102:前置碼產生部 103:傳送濾波部 104:直交調變部 201:直交解調部 202:接收過濾部 203:初期採集部 204:前置碼抽出部 205:同步採集部 206:資料抽出部 207:資料逆展開處理部 208:頻率偏移補正部 209:解調部 210:逆展開部 211:逆調變部 212:分類部 213:第1頻率偏移推斷部 214:第2頻率偏移推斷部 215:第3頻率偏移推斷部 216:時序推斷部 220,221:區塊內推斷部 222,223,224:區塊間推斷部 230,231:晶片合成部

[圖1] 係顯示本發明實施形態1的通訊系統構成圖； [圖2] 係顯示圖1所示的傳送裝置的機能構成圖； [圖3] 係顯示圖2所示的前置碼產生部產生的前置碼第1構成例圖； [圖4] 係顯示圖2所示的前置碼產生部產生的前置碼第2構成例圖； [圖5] 係顯示圖1所示的接收裝置機能構成圖； [圖6] 係顯示圖5所示的同步採集部的詳細機能構成圖； [圖7] 係顯示包含傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移之前置碼相位變化圖； [圖8] 係顯示包含時序差距引起的頻率偏移之前置碼相位變化圖； [圖9] 係顯示本發明實施形態1的第1頻率偏移推斷部構成圖； [圖10] 係顯示本發明實施形態1的第2頻率偏移推斷部構成圖； [圖11] 係顯示本發明實施形態2的第1頻率偏移推斷部機能構成圖； [圖12] 係顯示本發明實施形態2的第2頻率偏移推斷部機能構成圖； [圖13] 係顯示本發明實施形態3的第1頻率偏移推斷部機能構成圖； [圖14] 係顯示本發明實施形態3的第2頻率偏移推斷部機能構成圖； [圖15] 係顯示本發明實施形態4中使用的接收信號第1構成例圖； [圖16] 係顯示本發明實施形態4中使用的接收信號第2構成例圖； [圖17] 係顯示用以實現本發明實施形態1〜4的傳送裝置及接收裝置的機能之專用硬體圖；以及 [圖18] 係顯示用以實現本發明實施形態1〜4的傳送裝置及接收裝置的機能之控制電路構成圖。

205:同步採集部

210:逆展開部

211:逆調變部

212:分類部

213:第1頻率偏移推斷部

214:第2頻率偏移推斷部

215:第3頻率偏移推斷部

216:時序推斷部

Claims

一種接收裝置，其特徵在於包括：前置碼抽出部，從接收信號，抽出包含使用頻率線性增加的上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用頻率線性減少的下啁啾信號展頻的第2前置碼之前置碼；第1頻率偏移推斷部，根據上述第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第1頻率偏移；第2頻率偏移推斷部，根據上述第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移，輸出表示推斷值的第2頻率偏移；以及第3頻率偏移推斷部，根據上述第1頻率偏移以及上述第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移。
如請求項1之接收裝置，其特徵在於：更包括：時序推斷部，根據上述第1頻率偏移及上述第2頻率偏移，推斷表示傳送接收間的處理時序差距量之時序差距量。
如請求項1之接收裝置，其特徵在於：上述上啁啾信號，頻率以第1傾斜度線性增加；上述下啁啾信號，頻率以第2傾斜度線性減少；上述第3頻率偏移推斷部，除了上述第1頻率偏移及上述第2頻率偏移之外，還根據上述第1傾斜度以及上述第2傾斜度，推斷上述第3頻率偏移。
如請求項2之接收裝置，其特徵在於：上述上啁啾信號，頻率以第1傾斜度線性增加；上述下啁啾信號，頻率以第2傾斜度線性減少；上述第3頻率偏移推斷部，除了上述第1頻率偏移及上述第2頻率偏移之外，還根據上述第1傾斜度以及上述第2傾斜度，推斷上述第3頻率偏移。
如請求項2之接收裝置，其特徵在於：上述上啁啾信號的頻率以第1傾斜度線性增加；上述下啁啾信號的頻率以第2傾斜度線性減少；上述時序推斷部，除了上述第1頻率偏移及上述第2頻率偏移之外，還根據上述第1傾斜度以及上述第2傾斜度，推斷上述時序偏移量。
如請求項1～5中任一項之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部分別，以1或複數符號構成的1區塊作為展頻的處理單位時，具有以區塊內的晶片為對象推斷頻率偏移的區塊內推斷部。
如請求項6之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，具有：上述區塊內推斷部；以及區塊間推斷部，利用上述區塊內推斷部推斷的頻率偏移，以區塊內的晶片為對象推斷頻率偏移。
如請求項6之接收裝置，其特徵在於：上述區塊內推斷部，係使用多重開環形的自動頻率控制裝置構成。
如請求項7之接收裝置，其特徵在於：上述區塊內推斷部，係使用多重開環形的自動頻率控制裝置構成。
如請求項7之接收裝置，其特徵在於：上述區塊間推斷部，係使用多重開環形的自動頻率控制裝置構成。
如請求項10之接收裝置，其特徵在於：上述第1前置碼及上述第2前置碼中，一定振幅且相位差0以外的自相關值為0，使用利用係數及2次多項式表示的啁啾系列展頻；構成上述區塊間推斷部的自動頻率控制裝置，動作使上述啁啾系列的係數、上述2次多項式中的2次項的係數以及上述自動頻率控制裝置在第1段算出相位差的2個晶片的區塊數差的積成為輸入至上述自動頻率控制裝置的接收信號的過取樣數以上。
如請求項6之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項7之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項8之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項9之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項10之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項11之接收裝置，其特徵在於：上述第1頻率偏移推斷部及上述第2頻率偏移推斷部至少其一，更具有：晶片合成部，在上述區塊內推斷部前段，指定數部分累積區塊內的晶片，實行合成處理。
如請求項1～5中任一項之接收裝置，其特徵在於：上述前置碼，前半包含上述第1前置碼，後半包含上述第2前置碼。
如請求項1～5中任一項之接收裝置，其特徵在於：上述前置碼，前半包含上述第2前置碼，後半包含上述第1前置碼。
如請求項1～5中任一項之接收裝置，其特徵在於：上述前置碼，以展頻的處理單位即區塊單位，交互包含複數上述第1前置碼及複數上述第2前置碼的前置碼。
如請求項1～5中任一項之接收裝置，其特徵在於：更包括：逆展開部，實行上述第1前置碼及上述第2前置碼的逆展開處理；以及逆調變部，實行逆展開處理的上述第1前置碼及上述第2前置碼的逆調變處理。
如請求項21之接收裝置，其特徵在於：上述前置碼，在時空間區塊編碼後，展頻；上述逆調變部，在時空間區塊解碼後，實行逆調變處理。
一種控制電路，控制接收裝置，上述接收裝置接收包含使用頻率線性增加的上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用頻率線性減少的下啁啾信號展頻的第2前置碼之信號，其特徵在於：上述控制電路使接收裝置實行：根據上述第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移的步驟；根據上述第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移的步驟；以及按照根據上述第1前置碼推斷的第1頻率偏移以及根據上述第2前置碼推斷的第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移。
一種記憶媒體，記憶控制接收裝置的程式，上述接收裝置接收包含使用頻率線性增加的上啁啾信號展頻的第1前置碼以及使用頻率線性減少的下啁啾信號展頻的第2前置碼之信號，其特徵在於：上述程式使接收裝置實行：根據上述第1前置碼，以時間區域推斷頻率偏移的步驟；根據上述第2前置碼，以時間區域推斷頻率偏移的步驟；以及按照根據上述第1前置碼推斷的第1頻率偏移以及根據上述第2前置碼推斷的第2頻率偏移，推斷傳送接收間的頻率差距引起的第3頻率偏移。
一種通訊系統，其特徵在於包括：傳送裝置，傳送包含使用頻率線性增加的上啁啾信號及頻率線性減少的下啁啾信號展頻的前置碼之信號；以及如請求項1～21中任一項之接收裝置，接收上述傳送裝置傳送的信號。