CN1684456B

CN1684456B - 同步检测装置和同步检测方法

Info

Publication number: CN1684456B
Application number: CN2005100516976A
Authority: CN
Inventors: 后藤雅夫
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2005303691A; US7436906B2; CN1684456A; US20050226350A1

Abstract

本发明的课题是提供了可以减少由相关峰的检测遗漏引起的符号时序同步的错误检测，提高检测精度的同步检测装置和同步检测方法。符号时序同步检测电路14用相关运算电路30计算接收到的无线信息包信号28的相关值40，用峰检测电路32对该相关值40与所使用的阈值进行比较，根据阈值以上的相关值将检测信号44送至符号同步处理电路34，以使得在最初峰检测以后的规定的预测期间和除此以外的期间所使用的一个阈值不同的方式设定峰检测电路32的阈值，在规定的预测期间以外，以严格的条件的阈值来检测最初峰，根据该检测，预测下一个峰检测定时，借助于在预测定时不存在相关峰来判定同步检测位置，输出同步检测信号。

Description

同步检测装置和同步检测方法

技术领域

本发明涉及同步检测装置和同步检测方法，本发明的同步检测装置是特别涉及在采用正交频分多路(OFDM)调制方式的无线LAN(局域网)等脉冲串通信的解调装置中安装的符号时序同步检测电路的同步检测装置。另外，本发明的同步检测方法是涉及例如在OFDM解调装置的解调中使用的符号时序同步的检测方法的同步检测方法。

背景技术

无线LAN中的通信终端装置以将信号分割成信息包传送的信息包模式进行信号的发送和接收。用信息包模式时在信息包的开头部分设置了引导程序。引导程序用于频率同步和符号时序同步。

现对信息包模式进一步加以说明。无线LAN中的国际标准的IEEE(电气和电子工程师学会)802.11a中规定的OFDM的信息包包含引导程序信号、信号和数据。其中，引导程序中设置了包含短符号的短引导程序和包含长符号的长引导程序。在短引导程序中包含用于形成特定波形的10个短符号，短引导程序的作用在于确立OFDM中的频率同步、符号时序同步和载波频率同步等。这里，所谓频率同步系指对发送接收机所具备的振荡器的频率误差进行校正。另外，符号时序同步是通过检测OFDM符号时序进行同步。该同步用于OFDM脉冲串信号的解调处理。

在该短符号后配置了长符号。长符号用于作为信道推定的传播路径的推定，传播路径推定用于对每个副载波在传播路径中发生了失真的相位和振幅进行推定。

有一种根据这种格式的引导程序确立符号时序同步的方法。该方法是利用接收信号和已知的特定图形进行复相关运算，将得到的相关值与规定的阈值进行比较，由该比较检测相关峰。该相关峰的检测相当于对在短引导程序中包含的10个短符号分别进行检测。符号时序同步是检测短引导程序与长引导程序的边界位置作为同步定时，得到同步检测信号。用该方法时，为得到同步检测信号，从该相关峰检测起经过规定时间后再判断该方法是否检测出相关峰。当未检测出相关峰时，判定接收到的信息包移至长引导程序，由此确定边界位置，输出符号时序同步信号。符号时序同步以这样的工序确立。这里的规定时间例如对应于一个短引导程序的时间。

但是，由于该方法的判断是根据在期待的定时未能检测出相关峰来确立符号时序同步，所以期望在此前的短引导程序所具有的重复图形中的最后的图形，即第10个短符号处正确地检测出相关峰。如不能正确地检测出该相关峰，就不能以正确的时序确立符号时序同步。由通过上述的相关峰的检测计算出的相关值与规定的阈值的比较所求得的事实也可以知道，在该方法中，规定的阈值的设定对相关峰的正确检测是重要的。

考虑到这一重要性，可以认为若将规定的域值设定得低些，相关峰易被检测出来。但是据知，当如此将规定的域值设定得低时，得不到高精度的符号时序同步。该设定在同步检测中易受传播路径的噪声及多路径的影响。特别是后者的多路径传送，由于到来的延迟波的多重重叠，因而信号波形失真，检测困难。作为这些结果，该设定提高了在不正确的定时检测出相关峰的概率，降低了符号时序同步的精度。

专利文献1的OFDM解调装置，通过检测短符号、随着该检测分阶段地收窄检测窗、检测不超过规定的阈值的定时，来提高定时的检测精度。

另外，专利文献2的OFDM解调器在时序判断电路3中特别具备电平判断电路39、40和41，用电平判断电路39和40判断在各个输入信号超过阈值时在周期1T前和2T前是否存在引导程序信号，电平判断电路41检测当前的来自相关器的输出信号所示出的值与1T前的值相比是否以恒定比值以上的比例降低。条件判断电路43判定为在各电平判断电路39、40和41的判断全部为真时检测出引导程序的结束时间位置，从而提供高准确度的符号时序同步的检测。

这些文献虽然公开了借助于推敲检测中的时间条件来提高定时检测精度，但对基于信号电平的判断未作任何明示或暗示。

[专利文献1]特开2000-349736号公报

[专利文献2]特开2001-136149号公报

[非专利文献1]松江英明、守仓正博监修，《802.11高速无线LAN教科书》，IDG日本社，2003年3月28日出版，pp.180～183

发明内容

本发明的目的在于：提供可以消除这些现有技术的缺点，减少因相关峰的检测遗漏引起的符号时序同步的错误检测，从而提高检测精度的同步检测装置和同步检测方法。

为解决上述课题，本发明的同步检测装置的特征在于，包含：求得用所供给的复数表现的复基带信号和位于该复基带信号的开头处的、预先存储的图形信号的相关值的运算装置；将该相关值与多个阈值之中所使用的一个阈值进行比较，根据相关值比上述所使用的一个阈值大的相关值的检测，检测相关值的峰的峰检测装置；以及根据该相关值的峰检测预测下一个相关值的峰到来的定时，监视在该预测的定时的峰检测，由此检测依赖于图形信号的同步定时，输出同步检测信号的同步判断装置，该同步判断装置在从最初的相关峰检测至经过了规定时间的第1期间和除此之外的第2期间的各期间中将上述所使用的一个阈值设定成不同的值，在上述第2期间将阈值定为其条件比第1期间严格的阈值。

本发明的同步检测装置计算对用运算装置接收到的无线信息包信号的相关值，用峰检测装置对该计算出的相关值与所使用的阈值进行比较，根据该阈值以上的相关值作为相关峰的检测，将检测信号送至同步判断装置。同步判断装置以使第1期间和第2期间所使用的一个阈值不同的方式设定峰检测装置的阈值，根据在第2期间中的对应于严格的条件得到的峰检测，预测下一个峰检测定时，将在直至该预测的定时的第1期间中所设定的阈值与相关值进行比较，这样，一边待检测的相关峰易于检测，可以消除峰遗漏，一边又可以借助于在预测定时中不存在相关峰来判定同步检测位置，输出同步检测信号，据此可以消除峰的错误检测。

另外，为解决上述课题，本发明的同步检测方法的特征在于，包含：求出用所供给的复数表现的复基带信号和位于该复基带信号的开头处的、预先存储的图形信号的相关值的第1工序；设定第1阈值的第2工序；将相关值与第1阈值进行比较，检测所得到的相关值中的最初峰的第3工序；预测规定的时间经过位置作为随着最初峰检测的下一个相关值的峰周期性地到来的定时的第4工序；根据最初峰检测设定第2阈值的第5工序；根据峰检测来测量时间经过，根据该时间经过的测量在经过规定的时间后是否继续来判断同步检测，利用该测量的继续的判定作为同步检测，输出同步检测信号的第6工序；以及在经过规定的时间后，根据峰的检测继续第2阈值的设定，在除此以外的期间设定成第1阈值的第7工序。

在本发明的同步检测方法中，借助于求复基带信号的相关值，并与第1阈值进行比较以检测最初峰，根据该检测预测要到来的定时，利用第2阈值进行同步检测，在测量继续时作为同步检测，输出同步检测信号，在除此以外的期间设定成第1阈值，使得在检测出最初的峰之后相关峰易于检测，消除峰遗漏，据此可以消除峰的错误检测。

附图说明

图1是示出应用了本发明的同步检测装置的实施例中的OFDM解调装置的符号时序同步检测电路的概略结构的方框图。

图2是示出安装了图1的符号时序同步检测电路的OFDM解调装置的概略结构的方框图。

图3是说明基于图2的符号时序同步检测电路中的相关峰检测的符号时序同步检测的时序图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的同步检测装置的一个实施例。

本实施例是将本发明的同步检测装置应用于OFDM解调装置10的情形。对于与本发明无直接关系的部分省略其图示和说明。在以下的说明中，对信号用其显现出的连接线的参照号码来指示。

如图2所示，OFDM解调装置10包含频率误差校正电路12、符号时序检测电路14、保护间隔消除电路16、高速傅里叶变换(FFT)电路18、解调电路20和译码部22。

下述情况在图2中虽未示出，但OFDM解调装置10如非专利文献1所述那样，经天线接收无线信息包信号，对接收到的信息包信号进行低噪声放大。受到低噪声放大的接收的信息包信号借助于第1带通滤波器(BPF)的处理只有规定的频带通过。受到BPF处理的接收的信息包信号与OFDM解调装置10所处理的无线频率的振荡信号相乘。对经过了该乘法处理的接收的信息包信号再进行第2 BPF处理，使带宽受到限制。如此进行了带宽限制的接收的信息包信号在受到自动增益控制后以大致接近于载波的本地信号为基础进行正交检波，转换为模拟的用复数表现的基带信号。模拟复基带信号经A/D转换，成为数字复基带信号。数字复基带信号作为输入信号24供给频率误差校正电路12。

频率误差校正电路12具有校正对该装置10的载波频率的误差的功能，通过自动频率控制对发送侧与接收侧的无线频率之差进行校正。频率误差校正电路12借助于其功能确立载波频率的同步。频率误差校正电路12利用检测出的同步信号28对频率的误差进行微调。频率误差校正电路12将校正后的接收的信息包信号26输出至符号时序检测电路14和保护间隔消除电路16。

符号时序同步检测电路14具有根据接收的信息包信号26和预先存储的符号的图形信号对解调处理中的时序同步进行检测的功能。符号时序同步检测电路14将检测出的符号时序同步信号28供给频率误差校正电路12和保护间隔消除电路16。

下面进一步进行说明，符号时序同步检测电路14如图1所示，包含相关运算电路30、峰检测电路32和符号同步处理电路34。符号同步处理电路34具备计数器36和时序生成电路38。相关运算电路30具有对接收的信息包信号26与预先存储的符号，即短引导程序的图形信号的相关性进行运算的功能。该功能可以利用相互相关型匹配滤波器(matched filter)实现。匹配滤波器对每个样品将接收到的OFDM信号与各抽头系数相乘，并将相乘结果相加。相关运算电路30向峰检测电路32输出所得到的相关值40。

峰检测电路32有多个阈值，具有根据相关值40与多个阈值内所选择的阈值的比较结果对峰进行检测的功能。峰检测电路32根据由符号同步处理电路34供给的阈值选择信号42选择一个阈值。峰检测电路32每当检测出峰时向计数器36输出峰检测信号44。

另外，峰检测电路32中的阈值的设定不限于上述的设定，也可以对峰检测电路32设置一个寄存器，使符号同步处理电路34具有多个阈值，取代阈值选择信号42作为阈值供给信号，根据相关峰的检测次数供给阈值S_A、S_B中的某一个。

另外，将阈值S_A、S_B设定为借助于模拟得到的最佳值。在模拟时在各种接收条件下设定阈值S_A、S_B，从这些设定值的组合中求出可导出最佳符号时序同步的值。对OFDM解调装置设置了如此决定了的最佳值。

符号同步处理电路34具有根据所供给的峰检测信号44检测符号时序同步的功能。计数器36具有在根据所供给的峰检测信号44的输入而复位后进行总计的功能。计数器36例如在未图示的输入时钟的上升时总计，向时序生成电路38输出计数值46。

时序生成电路38具有判断定时检测条件、生成同步信号28的信号生成功能和选择阈值选择信号42的功能。信号生成功能由计数器36未被复位的状态，即计数值46在与所预测的定时相当的计数值以上的状态，判定相关峰未被检测出。另外，判断也可以将同所预测的定时相当的计数值与所供给的计数值46进行比较来进行。信号生成功能根据该判定，判定从短引导程序切换成长引导程序，输出同步信号28。选择功能对于所供给的相关峰的检测信号44进行计数，选择根据该计数值而输出的阈值选择信号42。即，向峰检测电路32供给阈值选择信号42使其利用计数值0和计数值1～10分别选择阈值S_A、S_B。

返回图2，保护间隔消除电路16具有根据所供给的符号时序同步信号28除掉接收的信息包信号26中所包含的保护间隔(GI)的功能。保护间隔消除电路16将除掉了GI的接收的信息包信号48输出至FFT电路18。

FFT电路18具有将时间区域的信息转换为频率区域的信息的功能。FFT电路18借助于此功能由所供给的接收的信息包信号46一并生成多载波(multi-carry)50，将其输出至解调电路20。

解调电路20具有根据所供给的多载波50依次进行信道推定、信道均衡、相位跟踪和副载波(sub-carry)解调的功能。信道推定功能推定在多路径环境下的传播路径上发生了失真的各副载波信号的相位和振幅。信道均衡功能利用所推定的传播路径失真进行均衡，向相位跟踪功能输出。相位跟踪功能正确地检测并校正随时闻旋转的稳定相位。副载波解调功能是从进行了相位校正的信号对副载波分别进行解调的功能。解调电路20将所得到的各副载波52输出至译码部22。

译码部22具有根据接收到的信号的相位和振幅利用中间值对I信道、Q信道的每一个判断信号成分，将接收的数据的排列还原，例如利用Vitavi算法对差错改正码进行译码的功能。译码后的信号作为接收数据54被交给高位的层。

下面说明OFDM解调装置10中的符号时序同步检测电路14的工作。对复运算电路30供给作为复基带信号的接收的信息包信号26。如图3(a)所示，在接收的信息包信号26中，引导程序具有短引导程序60和长引导程序62，数据区64接在其后。短引导程序60虽包含10个短符号S1～S10，但在图3(a)中示出了最后的3个：S8、S9和S10。接收的信息包信号26本来在长引导程序62的开头设置了GI，但在图(a)中省略了GI，只示出了2个长符号L1和L2。另外，还省略了在数据区64的开头的GI、SIGNAL区和GI。SIGNAL区是示出数据区的传送速度和数据量等的区域。

复运算电路30以接收的信息包信号26与预先存储的短引导程序的图形信号为基础对复相关进行运算，将逐次算出的相关值40输出至峰检测电路32。复运算电路30的运算可以得到例如图3(b)那样的结果。

对峰检测电路32设置了阈值S_A、S_B，根据所供给的阈值选择信号42设定2个之中的某一个。峰检测电路32对所供给的相关值40与所设定的阈值进行比较，当供给了阈值以上的相关值40时向计数器36输出相关峰的检测信号44。

计数器36随着相关峰检测信号44的供给而被复位至0，根据其后输入的时钟进行计数。计数器36向时序生成电路38输出计数值46。

这里，当假定传播路径的状态良好时，峰检测电路32与短引导程序中的符号的重复周期对应地检测出相关峰。由于符号的长度由格式规定，被周期性地供给，所以这意味着一旦检测出一个相关峰后即可预测下一个相关峰被检测出的定时。时序生成电路38利用这一点与生成定时的输出条件作比较，输出符号时序同步信号28。本实施例的时序生成电路38根据接受相关峰检测、计数器36的计数值不为0、计数值仍然继续增加的现象判定在前一个相关峰处从短引导程序60切换成长引导程序62，输出符号时序同步信号28。

另外，时序生成电路38具备未图示的峰计数器。峰计数器对来自峰检测电路32的所供给的检测信号44进行计数，根据符号时序同步信号28的输出进行复位。时序生成电路38具有未图示的信号生成功能部，根据所计数的值生成阈值选择信号42。更详细地说，信号生成功能部生成阈值选择信号42，使得从接收开始时未检测出相关峰起至检测出最初的相关峰止，即峰计数为0时选择阈值S_A，在与峰计数为1～10的所预测的定时和再一次预测定时相当的期间选择阈值S_B，以及在除此以外的进行峰计数的定时选择阈值S_A。这相当于：在比最初更严格的条件下检查相关峰的检测，一旦检测出来，就相信前面的利用阈值S_A的检查，在预测范围内以低的阈值S_B来检测相关峰，将重点放在检测的容易度方面。

图3(b)的情况是峰检测电路32根据阈值选择信号42接受阈值S_A的选择，在时刻T1检测出最初的相关峰。直至此后的时刻T2～T4从阈值选择信号42接受阈值S_B的选择。据此，由于在时刻T2以后的时刻T3检测出了相关峰，所以这时时序生成电路38判定时刻T2不是切换定时。由于在从时刻T3以后至时刻T4的期间未检测出相关峰，所以计数值呈现增加状态。据此，时序生成电路38判定时刻T3是同步定时，输出符号时序同步信号28。

由这一工作可知，一旦接收所接收到的无线信息包信号26后，符号时序同步检测电路14可以可靠地检测出符号时序同步。由于在该同步检测以后，符号时序同步检测电路14以检测出的符号时序进行同步，所以对各部只要提供同步时序即可。

与此相对照，在图3(c)中采取与迄今相同的方式只用阈值S_A判断切换定时。这时，由于在时刻T2检测出相关峰，所以知道时刻T1不是同步定时。但是，在因传播路径的状态而对短引导程序62的第10个符号的相关值比其他符号的低时，在时刻T3不能检测出相关峰。这表示有峰检测遗漏。因此，时序生成电路38错误地判定为时刻T2是同步定时，进行了错误的同步检测。

这里，如果应用本实施例，则由于时刻T3的相关值高于阈值S_B，所以能够正确地检测出相关峰。这样，即使传播路径的状态有些恶化，相关值降低，符号时序检测电路14也能利用峰检测电路32以高准确度检测出相关峰，正确地确立符号时序同步。

借助于如此工作，减少了由相关峰的检测遗漏导致的符号时序同步的错误检测，其结果是能够提高符号时序同步检测的精度。

借助于用如上方法构成，0FDM解调装置10的符号时序同步检测电路14用相关运算电路30计算对接收到的无线信息包信号26的相关值40，用峰检测电路32对该计算出的相关值40与所使用的阈值进行比较，根据该阈值以上的相关值作为相关峰的检测，将检测信号44送至符号同步处理电路34。符号同步处理电路34设定峰检测电路32的阈值，使得在最初的峰检测以后的规定的预测期间和除此以外的期间所使用的一个阈值不同，在规定的预测期间以外，将在严格的条件下设定的阈值与相关值进行比较，检测最初峰，根据该检测，预测下一个峰检测定时，在直至该预测的定时的规定期间，使阈值的设定不同，这样，一边待检测的相关峰易于检测，可以消除峰遗漏，一边又可以利用在预测定时不存在相关峰来判定同步检测位置，输出同步检测信号，消除峰的错误检测，据此提高符号时序同步检测的精度。

借助于符号同步处理电路34将在规定的预测期间以外即最初峰的检测中所使用的阈值设定成高于规定的预测期间的阈值的值，可以以最初的峰检测作为在要求高相关性的严格的条件下的峰检测，从而消除在规定的预测期间，即短引导程序60中的符号期间的峰检测遗漏。

另外，符号同步处理电路34包含计数器36和时序生成电路38，计数器36根据相关峰的检测使计数复位，并在该复位以后进行总计，时序生成电路38根据来自计数器36的计数值在所预测的定时是否增加来判断同步检测位置，输出同步检测信号，根据所供给的相关峰的次数判断规定的预测期间和规定的预测期间以外的期间中的某一个，设定与该判断结果对应的阈值。据此，可以创造易检测出相关峰的条件，并且可以从在所预测的位置的计数值继续增加的现象判定为意味着未能检测出相关峰的状况，以前一个峰位置作为同步检测位置进行输出，从而提供可靠的同步检测。

可以对峰检测电路32和符号同步处理电路34中的某一个设置多个阈值，符号同步处理电路34根据阈值的配置分别向峰检测电路32输出选择信号和供给信号中的某一种。

按照本发明的同步检测方法，借助于求出复基带信号的相关值，与阈值S_A进行比较，检测最初峰，根据该检测预测到来定时，用阈值S_B进行同步检测，以测量的继续作为同步检测，输出同步检测信号，在除此以外的期间设定成阈值S_A，使得在检测出最初的峰之后相关峰易于检测，消除峰遗漏，据此可以消除峰的错误检测。将阈值S_A设定得比阈值S_B大是理想的。

Claims

1.一种同步检测装置，用于同步检测无线信息包的开头部中包含短符号的短引导程序和包含长符号的长引导程序的边界，其特征在于：

包含：

运算装置，求得用所供给的复数表现的复基带信号和位于该复基带信号的开头处的、预先存储的短引导程序的图形信号的相关值；

峰检测装置，将该相关值与多个阈值之中所使用的一个阈值进行比较，根据上述相关值比上述所使用的一个阈值大的相关值的检测，检测相关值的峰；以及

同步判断装置，包含计数器和时序生成电路，根据该相关值的峰检测预测下一个相关值的峰到来的定时，监视在该预测的定时的上述峰检测，其中，

所述计数器根据所述相关峰的检测使计数复位，并在该复位以后进行总计，从最初的峰进入第1期间，

其中，所述第1期间为从最初的相关峰检测至经过了规定时间的期间，除此之外的期间为第2期间，

所述时序生成电路在第1期间内预测的定时未检测到峰的到来时，通过所述计数器使计数值继续增加，判定从短引导程序向长引导程序的进入而输出同步检测信号，

该同步判断装置将在第2期间所使用的阈值设定为比在第1期间所使用的阈值大的值。

2.如权利要求1所述的同步检测装置，其特征在于：

所述时序生成电路根据来自该计数器的计数值在上述所预测的定时继续增加来判断同步检测位置，输出上述同步检测信号，根据所供给的上述相关峰的次数判断是第1期间还是第2期间，并且设定与上述期间对应的阈值。

3.如权利要求1或2所述的同步检测装置，其特征在于：

对上述峰检测装置和上述同步判断装置中的某一个设置上述多个阈值，该同步判断装置根据上述阈值的配置分别向上述峰检测装置输出阈值选择信号和阈值供给信号中的某一种。

4.一种同步检测方法，用于同步检测无线信息包的开头部中包含短符号的短引导程序和包含长符号的长引导程序的边界，其特征在于：

包含如下步骤：

求出用所供给的复数表现的复基带信号和位于该复基带信号的开头处的、预先存储的短引导程序的图形信号的相关值；

设定第1阈值；

将上述相关值与第1阈值进行比较，检测上述所得到的相关值中的最初峰；

预测规定的时间经过位置作为随着最初峰检测的下一个相关值的峰周期性地到来的定时；

根据最初峰检测设定第2阈值；

从最初的峰进入第1期间，同步检测装置的同步判断装置中时序生成电路在第1期间内预测的定时未检测到峰的到来时，通过所述同步判断装置中的计数器使计数值继续增加，判定从短引导程序向长引导程序的进入而输出同步检测信号，其中，第1期间为从最初的相关峰检测至经过了规定时间的期间，除此之外的期间为第2期间，在第1期间使用第2阈值，在第2期间使用第1阈值，并设定为第1阈值比第2阈值大。