JP3107995B2

JP3107995B2 - 同期装置

Info

Publication number: JP3107995B2
Application number: JP07206231A
Authority: JP
Inventors: 友英記行; 松勝彦平
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 2000-11-13
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JPH0955727A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル無線通信にお
いて、受信機が送信機との間で同期をとるための同期装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無線通信を行う際、送信機と受信機の間
で同期をとる必要がある。そのため送信側では送信系列
のなかに既知のパタンを挿入しておき、受信側で相関を
とり、相関が高い時刻を既知のパタン受信時刻と判断す
ることにより、同期を獲得する。

【０００３】図５は従来の同期装置の構成を示し、５０
１は相関器、５０２は同期判定回路、５０３はメモリで
ある。また、５０４は受信波の直交成分であり、５０５
は受信波の同相成分である。

【０００４】図６は送信信号のフレームフォーマットを
示し、６０１はデータ、６０２は同期ワード、６０３は
データである。ここでは、同期をとるための既知のパタ
ンである同期ワード６０２は送信信号の中央に配置して
いる。シンボル長はＭシンボルとし、ここではＭ＝１０
である。通常、この既知のパターンを同期ワードの他に
同期シンボルと呼ぶこともある。

【０００５】メモリ５０３には、所望波の同期ワードｓ
ｗｌ₁、ｓｗｌ₂、・・・、ｓｗｌ _Mが保存される。ｓ
ｗｌ_Xはｘシンボル目の所望波の同期ワードの同相成分
と直交成分の組みで、ここでは複素数として表現され
る。

【０００６】図７は相関器５０１の構成例を示す。相関
器５０１は、Ａ／Ｄ変換された受信波の直交成分５０４
と同相成分５０５が同期ワード長だけ保存されるシフト
レジスタ７０１を有する。時刻Ｔにおいて、シフトレジ
スタ７０１は、時刻Ｔ−Ｎ＋１からＴまでのＮ個の受信
データｒ_T-N+1、ｒ_T-N+2、ｒ_Tを保存する。ｒ_Tは時
刻Ｔにおける受信波の直交成分５０４と同相成分５０５
の組みで、ここでは複素数として表現される。複素乗算
器７０２は、シフトレジスタ７０１の内容（受信した所
望波の同期ワード）とメモリ７０３の内容（メモリ５０
３から移した所望波の同期ワード）とを複素演算し、そ
の結果を加算器７０４に入力し、加算器７０４は相関値
ｓを出力する。

【０００７】

【数１】

【０００８】相関値ｓは、Ｍシンボル分の同期ワードの
波形と受信信号の波形がどれだけ似ているかを表し、波
形が似ていれば似ているほど１に近づき、完全に一致す
るとき１になる。逆に波形が似ていなければ似ていない
ほど０に近づく。受信波形との相関をとる処理により、
相関値が高い時刻であれば、同期ワードを受信している
と判断することができる。

【０００９】同期判定回路５０２では、相関器５０１の
出力を基に同期パルス受信時刻か否かを判定する。図８
に相関器５０１の出力波形を示し、横軸は時間で、１フ
レーム中の同期ワードの受信時刻を示す。ここでは、時
刻ｋＴで同期ワードが受信される時刻である。Ｔはサン
プリング間隔である。縦軸は相関値を表し、同期ワード
近傍では相関値が高くなっている。この後、相関値を累
積しない方法、する方法があるがここでは累積する方を
例に説明する。ノイズやフェージングの影響により、同
期ワード受信時刻以外でも相関値が高くなることがある
ため、しきい値ｔｈ１で判定し、ｔｈ１以上のときは
１、ｔｈ１より小さいときは０として、フレーム毎に累
積加算することにより、誤差を平均化してなくす。図９
は累積加算結果を示す。横軸は１フレーム中の時間を表
す。累積値がしきい値ｔｈ２を越えたとき、この時刻で
同期ワードが受信されたと判断する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が対象とするデ
ジタル無線通信においては、送信信号中に既知のパタン
を挿入して送信し、さらに所望信号を送信する基地局ま
たは移動局に隣接するセルにおいて、所望信号が同一の
周波数で、所望信号と異なる既知のパタンを挿入して送
信する場合には、干渉波が存在することになる。周波数
利用効率の観点からは、隣接したセルにおいても同一の
周波数が利用できることが望ましい。しかしながら、上
記従来の構成では、干渉波が存在する場合にその影響が
大きいときは、正しい同期を獲得するまでに時間が長く
かかるという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、異なる送信機から同じタイミング、同じ
周波数で信号を送信するとともに、それぞれ同期をとる
ために送信信号中に異なる既知のパタンを挿入して送信
する無線システムにおいて、干渉波が存在する場合で
も、受信側において同期を正しく高速に引き込むことの
できる同期装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、受信信号に対して所望波の既知のパタン
との相関をとる第１の相関手段と、受信信号に対して干
渉波の既知のパタンとの相関をとる第２の相関手段と、
第１および第２の相関手段からそれぞれ出力された相関
値から同期判定を行い、いずれか先に同期が検出された
場合に同期確立と判定する同期判定手段とを備えたもの
である。

【００１３】

【作用】本発明は、上記構成により、シンボルレートよ
りも高い周波数でサンプリングして、受信機にあらかじ
め格納されている既知のパタンとの相関をとった場合、
最適サンプリング点では相関が最も高くなることを利用
して、所望波と干渉波の両方のパタンで相関をとること
により、所望波と干渉波のいずれかがフェージングの影
響を受けていても、もう片方の波により相関をとること
ができ、同期獲得までの時間を短縮することができる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例における同期
装置の構成を示すものである。同じタイミング、同じ周
波数で信号を送信し、それぞれ同期をとるために送信信
号中に既知のパタンを挿入して送信する２つの異なる送
信機をＡとＢとし、送信機Ａが送信する信号を所望波、
送信機Ｂが送信する信号を干渉波とする。図１におい
て、１０１は送信機Ａからの同期ワードと相関をとる相
関器Ａであり、１０２は送信機Ａの同期ワードを保存す
るメモリＡである。１０３は送信機Ｂからの同期ワード
と相関をとる相関器Ｂであり、１０４は相関器Ｂからの
同期ワードを保存するメモリＢである。１０５は送信機
Ａの同期ワードとの相関値から同期判定を行うととも
に、送信機Ｂの同期ワードとの相関値から同期判定を行
い、先に同期が検出された方を同期確立と判定する同期
判定回路である。１０６は相関器１０１、１０３および
同期判定回路１０５を動作させる基準となるクロックパ
ルス、１０７は受信波の直交成分、１０８は受信波の同
相成分である。

【００１５】以上のように構成された同期装置におい
て、以下図１のブロック図および図６のフレームフォー
マット図を参照してその動作を説明する。本実施例にお
ける送信信号のフレームフォーマットは、図６に示す従
来例と同じものであり、同期をとるための既知のパタン
である同期ワード６０２を送信信号の中央に配置してい
るが、データ６０１の前方またはデータ６０３の後方で
も差し支えない。

【００１６】メモリ１０２とメモリ１０４には、それぞ
れ所望波と干渉波の同期ワード（ここではＭシンボルと
する）ｓｗ１₁、ｓｗ１₂、・・・、ｓｗ１_M、ｓｗ２
₁、ｓｗ２₂、・・・、ｓｗ２_Mが保存される。ｓｗ１
_X、ｓｗ２_Xは、それぞれｘシンボル目の所望波、干渉
波の同期ワードの同相成分と直交成分の組みで、ここで
は複素数として表現される。

【００１７】相関器１０１の構成は、図７に示す従来例
の相関器の構成と同じとする。相関器１０１は、Ａ／Ｄ
変換された受信波の直交成分と同相成分が同期ワード長
だけ保存するシフトレジスタ７０１を有する。このシフ
トレジスタ７０１は、相関器１０３と共有することが可
能である。時刻Ｔにおいて、シフトレジスタ７０１に
は、時刻Ｔ−Ｎ＋１からＴまでのＮ個の受信データｒ
_T-N+1、ｒ_T-N+2、ｒ_Tが保存されている。ｒ_Tは時刻
Ｔにおける受信信号の同相成分と直交成分の組みで、こ
こでは複素数として表現される。複素乗算器７０２は、
シフトレジスタ７０１の内容（受信した所望波の同期ワ
ード）とメモリ７０３の内容（メモリ１０２から移され
た所望波の同期ワード）とを複素演算し、その結果を加
算器７０４に入力し、加算器７０４は、相関値ｓ１を出
力する。

【００１８】

【数２】相関値ｓ１は、Ｍシンボル分の所望波の同期ワードの波
形と受信信号の波形がどれだけ似ているかを表し、波形
が似ていれば似ているほど１に近づき、完全に一致する
とき１になる。逆に波形が似ていなければ似ていないほ
ど０に近づく。受信波形との相関をとる処理により、相
関値が高い時刻であれば、同期ワードを受信していると
判断することができる。

【００１９】相関器１０３の構成も図７に示す従来例の
相関器と同じである。相関器１０３は、Ａ／Ｄ変換され
た受信波の直交成分と同相成分が同期ワード長だけ保存
するシフトレジスタ７０１を有する。このシフトレジス
タ７０１は、相関器１０１と共有することが可能であ
る。時刻Ｔにおいて、シフトレジスタ７０１には、時刻
Ｔ−Ｎ＋１からＴまでのＮ個の受信データｒ_T-N+1、ｒ
_T-N+2、ｒ_Tが保存されている。ｒ_Tは時刻Ｔにおける
受信信号の同相成分と直交成分の組みで、ここでは複素
数として表現される。複素乗算器７０２は、シフトレジ
スタ７０１の内容（受信した干渉波の同期ワード）とメ
モリ７０３の内容（メモリ１０４から移された干渉波の
同期ワード）とを複素演算し、その結果を加算器７０４
に入力し、加算器７０４は、相関値ｓ２を出力する。

【００２０】

【数３】

【００２１】同期判定回路１０５では、相関器１０１と
相関器１０３からの入力をもとに同期ワード受信時刻で
あるかどうかの判定を行う。例えば、相関器１０１また
は相関器１０３のどちらからでも早く高い相関値が得ら
れたときを同期ワード受信時刻と判断する。

【００２２】図２は本実施例における同期判定回路１０
５の構成を示している。図２において、２０１は論理和
回路、２０２はアドレスカウンタ、２０３はラッチ回
路、２０４は比較器である。

【００２３】次に、本実施例における同期判定回路の動
作について説明する。論理和回路２０１の入力には、相
関器１０１と相関器１０３からの入力が与えられ、アド
レスカウンタ２０２には、サンプリングクロックが与え
られる。ラッチ回路２０３は、論理和回路２０１の出力
が初めて１となったときのアドレスカウンタ２０２の値
が保存される。そして、比較器２０４は、アドレスカウ
ンタ２０２の値とラッチ回路２０３に保存された値とを
比較し、一致していれば１すなわち同期確立時刻と判定
し、一致していなければ０を出力する。

【００２４】このように、本実施例によれば、所望波の
同期ワードだけでなく干渉波の同期ワードでも相関をと
ることにより、より高速に同期の判定を行うことができ
る。

【００２５】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。上記第１の実施例における同期判定
回路では、フェージングやノイズの影響により、誤って
同期ワード受信時刻と判断されることがある。本実施例
では、これを累積加算することにより、ノイズやフェー
ジングの影響を平均化して消去するようにしたものであ
る。本実施例における同期装置の全体構成は、図１に示
した第１の実施例における同期装置の構成と同じであ
り、異なるのは同期判定回路の構成である。

【００２６】以下、実施例１と異なる同期判定回路につ
いてのみ説明する。図３は本実施例における同期判定回
路の構成を示すものであり、相関器１０１と相関器１０
３の出力をもとに同期ワード受信時刻か否かを判定し、
同期ワード受信時刻と判断されたとき１を、同期ワード
受信時刻でないと判断されたとき０を出力する。

【００２７】図３において、３０１はメモリＡ、３０２
はメモリＢ、３０３は加算器Ａ、３０４は加算器Ｂ、３
０５はしきい値判定回路Ａ、３０６はしきい値判定回路
Ｂ、３０７はアドレスカウンタ、３０８は論理和回路、
３０９はラッチ回路、３１０は比較器である。

【００２８】次に、本実施例における同期判定回路の動
作について説明する。メモリ３０１およびメモリ３０２
は、同期ワードが１フレーム周期の場合はフレーム周
期、同期ワードが１スロット毎のときはスロット周期中
のサンプル時間ごとの相関値の累積値を保存する。この
時、相関値を直接累積するか、図８のようにしきい値判
定して累積するか、ある一定値以下は０とみなしてリミ
ッタを介して累積するか等、様々な方法があるが、ここ
ではしきい値判定して累積する。加算器３０３は、メモ
リ３０１の値と新たに入力された相関器１０１からの入
力とを加算して再びメモリ３０１に保存するとともに、
しきい値判定回路３０５に出力する。加算器３０４は、
メモリ３０２の値と新たに入力された相関器１０３から
の入力とを加算して再びメモリ３０２に保存するととも
に、しきい値判定回路３０６に出力する。

【００２９】しきい値判定回路３０５およびしきい値判
定回路３０６は、累積加算値が図９のしきい値ｔｈ２以
上のとき１を出力、累積加算値が図９のしきい値ｔｈ２
より小さいとき０を出力する。

【００３０】アドレスカウンタ３０７は、サンプリング
クロックのタイミング毎に変化し、同期ワードが１フレ
ーム周期の場合はフレーム周期、同期ワードが１スロッ
ト毎のときはスロット周期毎にリセットされる。論理和
回路３０８は、しきい値判定回路３０５の値が１、かつ
しきい値判定回路３０６の値が１の時、１を出力し、し
きい値判定回路３０５の値が０、またはしきい値判定回
路３０６の値が０の時、０を出力する。ラッチ回路３０
９は、論理和回路３０８からの入力が初めて１となった
ときのアドレスカウンタの値を保存する。比較器３１０
は、現在時刻を表すアドレスカウンタ３０７の値と同期
ワード受信時刻と判断された時刻を保存したラッチ回路
３０９の出力とを比較し、一致していれば１、一致して
いなければ０を出力する。

【００３１】このように、本実施例によれば、所望波や
干渉波の相関値を累積加算することにより、速度はやや
遅くなるものの、ノイズやフェージングの影響が軽減さ
れ、正しい同期判定を行うことができる。

【００３２】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
ついて説明する。本実施例における同期装置の構成は図
１に示した第１の実施例における同期装置と同じであ
り、異なるのは同期判定回路の構成である。

【００３３】以下、実施例１と異なる同期判定回路につ
いて説明する。図４は本実施例における同期判定回路の
構成を示すものである。図４において、４０１はメモ
リ、４０２は論理和回路、４０３は加算器、４０４はし
きい値判定回路、４０５はアドレスカウンタ、４０６は
ラッチ回路、４０７は比較器である。

【００３４】次に、本実施例における同期判定回路の動
作について説明する。メモリ４０１は、同期ワードが１
フレーム周期の場合はフレーム周期、同期ワードが１ス
ロット毎のときはスロット周期中のサンプル時間ごとの
相関値しきい値判定結果の累積値を保存する。論理和回
路４０２は、相関器１０１からの入力または相関器１０
３からの入力のいずれかが１のとき１、相関器１０１か
らの入力が０または相関器１０２からの入力が０のと
き、０を出力する。加算器４０３は、メモリ４０１の値
と新たに入力された論理和回路４０２からの入力とを累
積加算して再びメモリ４０１に保存するとともに、しき
い値判定回路４０４に出力する。

【００３５】しきい値判定回路４０４は、累積加算値が
図９のしきい値ｔｈ２以上のとき１を出力、累積加算値
が図９のしきい値ｔｈ２より小さいとき０を出力する。
アドレスカウンタ４０５は、サンプリングクロックのタ
イミング毎に変化し、同期ワードが１フレーム周期の場
合はフレーム周期、同期ワードが１スロット毎のときは
スロット周期毎にリセットされる。ラッチ回路４０６
は、しきい値判定回路４０４からの入力が初めて１とな
るときのアドレスカウンタ４０５の値を保存する。比較
器４０７は、現在時刻を表すアドレスカウンタ４０５の
値と同期ワード受信時刻と判断された時刻を保存したラ
ッチ回路４０６の出力とを比較し、一致していれば１、
一致していなければ０を出力する。

【００３６】このように、本実施例によれば、所望波と
干渉波の同期ワードによる相関値を論理和として累積す
ることにより、実施例２と同様の効果をより小さな回路
で得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、受信信号に対して所望波の既知のパタンとの相関を
とる第１の相関手段と、受信信号に対して干渉波の既知
のパタンとの相関をとる第２の相関手段と、第１および
第２の相関手段からそれぞれ出力された相関値から同期
判定を行い、いずれか先に同期が検出された場合に同期
確立と判定する同期判定手段とを備えているので、所望
波と干渉波のいずれかがフェージングの影響を受けてい
ても、もう片方の波により相関を取ることにより、同期
獲得までの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例における同期装置のブロック
図

【図２】本発明の第１の実施例における同期判定回路の
ブロック図

【図３】本発明の第２の実施例における同期判定回路の
ブロック図

【図４】本発明の第３の実施例における同期判定回路の
ブロック図

【図５】従来例における同期装置のブロック図

【図６】伝送信号のフレームフォーマット図

【図７】相関器のブロック図

【図８】相関器の出力特性図

【図９】相関器出力の累積結果出力特性図

【符号の説明】

１０１相関器Ａ１０２メモリＡ１０３相関器Ｂ１０４メモリＢ１０５同期判定回路１０６クロックパルス１０７受信波の直交成分１０８受信波の同相成分２０１論理和回路２０２ラッチ回路２０３アドレスカウンタ２０４比較器３０１メモリＡ３０２メモリＢ３０３加算器Ａ３０４加算器Ｂ３０５しきい値判定回路Ａ３０６しきい値判定回路Ｂ３０７アドレスカウンタ３０８論理和回路３０９ラッチ回路３１０比較器４０１メモリ４０２論理和回路４０３加算器４０４しきい値判定回路４０５アドレスカウンタ４０６ラッチ回路４０７比較器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる送信機から同じタイミング、同じ
周波数で信号を送信するとともに、それぞれ同期をとる
ために送信信号中に異なる既知のパタンを挿入して送信
する無線システムにおいて、受信側の同期装置が、受信
信号に対して所望波の既知のパタンとの相関をとる第１
の相関手段と、受信信号に対して干渉波の既知のパタン
との相関をとる第２の相関手段と、第１および第２の相
関手段からそれぞれ出力された相関値から同期判定を行
い、いずれか先に同期が検出された場合に同期確立と判
定する同期判定手段とを備えた同期装置。
【請求項２】同期判定手段が、第１および第２の相関
手段からそれぞれ出力された相関値の論理和をとり、い
ずれか先に同期獲得ができた場合に同期確立時刻と判定
する手段を備えた請求項１記載の同期装置。
【請求項３】同期判定手段が、第１の相関手段から出
力された第１の相関値をフレームまたはスロット時間毎
に累積加算する第１の加算手段と、第２の相関手段から
出力された第２の相関値をフレームまたはスロット時間
毎に累積加算すろ第２の加算手段と、第１の相関値に対
してしきい値判定により同期獲得の判定を行う第１のし
きい値判定手段と、第２の相関値に対してしきい値判定
により同期獲得の判定を行う第２のしきい値判定手段
と、第１および第２のしきい値判定手段の出力の論理和
をとり、いずれか先に同期獲得ができた場合に同期確立
時刻と判定する手段を備えた請求項１記載の同期装置。
【請求項４】同期判定手段が、第１および第２の相関
手段からそれぞれ出力された相関値の論理和をフレーム
またはスロット時間毎に累積加算する手段と、累積加算
結果に対してしきい値判定により同期獲得の判定を行う
しきい値判定手段と、いずれか先に同期獲得ができた場
合に同期確立時刻と判定する手段とを備えた請求項１記
載の同期装置。