(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、
前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング出力信号を１／２シンボル周期遅延させる１／２シンボル遅延部と、
前記オフセットＱＰＳＫ変調信号における同期シンボルのＩ成分シンボルタイミング及びＱ成分シンボルタイミングに含まれるＩ成分不定値又はＱ成分不定値を、前記同期シンボルのＩタイミング及びＱタイミングにおける受信ベクトルの２つの信号から消去することにより、フェージングベクトルを算出して、送受信間ベクトル偏差を推定する送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差に基づいて評価値を演算する評価値演算部と、
前記評価値演算部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときに前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する同期タイミング再生装置。
【請求項２】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、
前記２つの信号の一方の信号ベクトルを（Ｒｉｉ＋ｊＲｉｑ）、他方の信号ベクトルを（Ｒｑｉ＋ｊＲｑｑ）としたときに、次の式を使用して、送受信間ベクトル偏差（Ｆｉ＋ｊＦｑ）を推定する請求項１に記載の同期タイミング再生装置。
【数１】
0003628207.tif 000005
【請求項３】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、
前記２つの信号の一方の信号ベクトルを（Ｒｉｉ＋ｊＲｉｑ）、他方の信号ベクトルを（Ｒｑｉ＋ｊＲｑｑ）としたときに、次の式を使用して送受信間ベクトル偏差（Ｆｉ’＋ｊＦｑ’）を推定する請求項１に記載の同期タイミング再生装置。
Ｆｉ’＝Ｓｇｎ（Ｒｉｉ＊Ｒｑｉ＋Ｒｉｑ＊Ｒｑｑ）＊（Ｒｉｑ＊Ｓｑ＋Ｒｑｉ＊Ｓｉ）
Ｆｑ’＝Ｓｇｎ（Ｒｉｉ＊Ｒｑｉ＋Ｒｉｑ＊Ｒｑｑ）＊（Ｒｑｑ＊Ｓｉ−Ｒｉｉ＊Ｓｑ）
ただし、Ｓｉは、同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑは、同期シンボルのＱ成分であり、
Ｓｇｎ（ｘ）＝  １．０  （ｘ＞０のとき）
−１．０  （ｘ＜０のとき）とする。
【請求項４】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、
前記２つの信号の一方の信号ベクトルを（Ｒｉｉ＋ｊＲｉｑ）、他方の信号ベクトルを（Ｒｑｉ＋ｊＲｑｑ）としたときに、次の式を使用して送受信間ベクトル偏差（Ｆｉ”＋ｊＦｑ”）を推定する請求項１に記載の同期タイミング再生装置。
Ｆｉ”＝Ｒｉｑ＊Ｓｑ＋Ｒｑｉ＊Ｓｉ
Ｆｑ”＝Ｒｑｑ＊Ｓｉ−Ｒｉｉ＊Ｓｑ
ただし、Ｓｉは、同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑは、同期シンボルのＱ成分である。
【請求項５】
前記評価値演算部が、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された２つの送受信間ベクトル偏差のなかの隣合う２つの偏差間の差の絶対値の合計を評価値とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項６】
前記評価値演算部が、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差の平均ベクトルを演算する平均ベクトル演算部と、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差と前記平均ベクトル演算部で演算された平均ベクトルとの差の２乗値の平均値を演算する２乗平均値演算部と、
前記２乗平均値演算部で演算された２乗平均値を前記平均ベクトル演算部で演算された平均ベクトルで正規化する正規化部と、から構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項７】
前記評価値演算部で演算された評価値が極値をとるフレームタイミングの直前および直後のサンプルタイミングの評価値に応じて位相制御指令を出力する位相検出部と、
前記位相検出部から出力された位相制御指令に応じて前記サンプリングクロック発生部で発生されたサンプリングクロックの位相を制御し、その出力が前記Ａ／Ｄ変換部および閾値判定部に導かれるクロック位相制御部と、をさらに含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項８】
サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、
前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力を１／２シンボル周期遅延させる直列接続された複数の１／２シンボル遅延部と、
前記１／２シンボル遅延部の出力信号に、該出力信号に応じた回転操作を施す回転操作部と、
前記回転操作部で回転操作の施された出力信号が１本の直線上に並ぶ度合いを評価する直線性評価部と、
前記直線性評価部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときに前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックが同期したと判定する閾値判定部と、を具備する同期タイミング再生装置。
【請求項９】
前記回転操作部が、
Ｉタイミングにおける送信値が“０”と仮定するときは前記１／２シンボル遅延部の出力信号に回転操作を施さず、
Ｉタイミングにおける送信値が“１”と仮定するときは前記１／２シンボル遅延部の出力信号をπラディアン回転し、
Ｑタイミングにおける送信値が“０”と仮定するときは前記１／２シンボル遅延部の出力信号を（−π／２）ラディアン回転し、
Ｑタイミングにおける送信値が“１”と仮定するときは前記１／２シンボル遅延部の出力信号を（π／２）ラディアン回転する、
ものである請求項８に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項１０】
前記直線性評価部が、
前記回転操作部で回転操作が施された出力信号の相関係数の２乗値である寄与率を評価値とする請求項８に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項１１】
前記直線性評価部で演算された評価値が極値をとるフレームタイミングの直前および直後のサンプルタイミングの評価値に応じて位相制御指令を出力する位相検出部と、
前記位相検出部から出力された位相制御指令に応じて前記サンプリングクロック発生部で発生されたサンプリングクロックの位相を制御し、その出力が前記Ａ／Ｄ変換部および閾値判定部に導かれるクロック位相制御部と、をさらに含む請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項１２】
サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、
前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング出力信号を１／２シンボル周期遅延させる１／２シンボル遅延部と、
前記オフセットＱＰＳＫ変調信号における同期シンボルのＩ成分シンボルタイミング及びＱ成分シンボルタイミングに含まれるＩ成分不定値又はＱ成分不定値を、前記同期シンボルのＩタイミング及びＱタイミングにおける受信ベクトルの複数の信号から消去することにより、フェージングベクトルを算出して、送受信間ベクトル偏差を推定する送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差に基づいて前記１／２シンボル遅延部から出される受信ベクトルの位相を送信ベクトルの位相に補正するベクトル復元部と、
前記ベクトル復元部で位相の補正された受信ベクトルに対して逆スタガ化操作を施す逆スタガ部と、
前記逆スタガ部で逆スタガ化操作が施された信号列を既知である同期シンボルのベクトル値で除算する逆変調部と、
前記逆変調部で除算された信号列に基づいて評価値を演算する評価値演算部と、
前記評価値演算部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときに前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する同期タイミング再生装置。
【請求項１３】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、
前記Ａ／Ｄ変換部および前記１／２シンボル遅延部の出力信号の中の連続する４つの信号（Ｒ１ｉ＋ｊＲ１ｑ）、（Ｒ２ｉ＋ｊＲ２ｑ）、（Ｒ３ｉ＋ｊＲ３ｑ）および（Ｒ４ｉ＋ｊＲ４ｑ）を使用して、次の式に基づいて、送受信間ベクトル偏差のＩ成分ＦｉおよびＱ成分Ｆｑを推定するものである請求項１２に記載の同期タイミング再生装置。
Ｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【請求項１４】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、前記Ａ／Ｄ変換部の出力および前記１／２シンボル遅延部の第１から３の出力を使用して、次の式（１）に基づいて、前部送受信間ベクトル偏差（Ｆｆｉ＋ｊＦｆｑ）を推定する前部送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記１／２シンボル遅延部の最後段を含む連続する４つの出力を使用して、次の式（２）に基づいて、後部送受信間ベクトル偏差（Ｆｒｉ＋ｊＦｒｑ）を推定する後部送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記前部送受信間ベクトル偏差推定部で推定された前部送受信間ベクトル偏差と、前記後部送受信間ベクトル偏差推定部で推定された後部送受信間ベクトル偏差とに基づいて前記１／２シンボル遅延部を構成する１／２シンボル遅延器に対応する送受信間ベクトル偏差を補間演算する送受信間ベクトル偏差補間部と、で構成される請求項１２に記載の同期タイミング再生装置。
式（１）
Ｆｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
式（２）
Ｆｒｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｒｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【請求項１５】
前記送受信間ベクトル偏差推定部が、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力および前記１／２シンボル遅延部の第１から３の出力を使用して、次の式（１）に基づいて、前部送受信間ベクトル偏差を推定する前部送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記１／２シンボル遅延部の最後段を含む連続する４つの出力を使用して、次の式（２）に基づいて、後部送受信間ベクトル偏差を推定する後部送受信間ベクトル偏差推定部と、
前記前部送受信間ベクトル偏差推定部で推定された前部送受信間ベクトル偏差と、前記後部送受信間ベクトル偏差推定部で推定された後部送受信間ベクトル偏差の相加平均値を送受信間ベクトル偏差とする送受信間ベクトル平均部と、で構成される請求項１２に記載の同期タイミング再生装置。
式（１）
Ｆｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
式（２）
Ｆｒｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｒｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【請求項１６】
サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、
前記サンプリングクロック発生部で発生させるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力を１／２シンボル周期遅延させる直列接続された複数の１／２シンボル遅延部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力および前記１／２シンボル遅延部の出力に基づいて同期タイミングが再生されたかを評価する評価値を算出する少くとも２つの同期評価部と、
前記少くとも２つの同期評価部の各々で算出された少くとも２つの評価値の中から最小の評価値を選択する最小値選択部と、
前記最小値選択部で選択された最小の評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときに前記サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する同期タイミング再生装置。
【請求項１７】
前記同期評価部が、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力および前記１／２シンボル遅延部を構成する１／２シンボル遅延器の最前段を含む連続する３段の出力を使用して算出される前部送受信間ベクトル偏差に基づいて同期タイミングが再生されたかを評価する評価値を算出する前部同期評価部と、
前記１／２シンボル遅延部を構成する１／２シンボル遅延器の最後段を含む連続する４段の出力を使用して算出される後部送受信間ベクトル偏差に基づいて同期タイミングが再生されたかを評価する評価値を算出する後部同期評価部と、で構成される請求項１６に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項１８】
前記評価値演算部が、
前記逆変調部から出力される逆変調ベクトルのなかの隣合う２つの逆変調ベクトル間の差の絶対値の合計値を評価値とする請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項１９】
前記評価値演算部が、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差の平均ベクトルを演算する平均ベクトル演算部と、
前記送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差と前記平均ベクトル演算部で演算された平均ベクトルとの差の２乗値の平均値を演算する２乗平均値演算部と、
前記２乗平均値演算部で演算された２乗平均値を前記平均ベクトル演算部で演算された平均ベクトルで正規化する正規化部と、から構成される請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の同期タイミング再生装置。
【請求項２０】
前記評価値演算部で演算された評価値が極値をとるフレームタイミングの直前および直後のサンプルタイミングの評価値に応じて位相制御指令を出力する位相検出部と、
前記位相検出部から出力された位相制御指令に応じて前記サンプリングクロック発生部で発生されたサンプリングクロックの位相を制御し、その出力が前記Ａ／Ｄ変換部および閾値判定部に導かれるクロック位相制御部と、をさらに含む請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の同期タイミング再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期タイミング再生装置に係わり、特にフレーム同期の検出時間を短縮することの可能な同期タイミング再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル通信システムの受信機に使用される復調装置においては、シンボル毎の送信タイミングを示すシンボル同期を検出するだけでなく、シンボル列の中からデータシンボルの開始位置を認識するために、フレーム同期を検出することが必要となる。
【０００３】
しかし、陸上通信においては、山岳あるいはビル壁面等の反射により、受信信号の振幅および位相が変動するフェージングの影響を受けるために、同期が外れ易いという課題がある。
この課題を解決するために、例えば、１フレーム中に含まれる同期シンボルの数が１０である場合に、受信機におけるビットエラー率（ＢＥＲ）を数％以下に維持するためには、一旦、フレーム同期が検出されても、その後、さらに同期シンボルを少なくとも５フレーム検出するまでは、フレーム同期確立とは判定しない、即ち、後方保護を少なくとも５段以上としなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同期シンボルを６フレーム分検出するには長時間を要し、通信を開始するまでに時間がかかることを回避できない。
フレーム同期確立時間を短縮するためには、１フレーム中に含まれる同期シンボルの数を増加すればよいが、１フレーム中に挿入可能なデータシンボル数は減少し伝送効率が低下する。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、１フレーム中に含まれる同期シンボルの数および後方保護段数を増加させずに同期検出時間を短縮することの可能な同期タイミング再生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る同期タイミング再生装置は、サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング出力信号を１／２シンボル周期遅延させる１／２シンボル遅延部と、前記オフセットＱＰＳＫ変調信号における同期シンボルのＩ成分シンボルタイミング及びＱ成分シンボルタイミングに含まれるＩ成分不定値又はＱ成分不定値を、前記同期シンボルのＩタイミング及びＱタイミングにおける受信ベクトルの２つの信号から消去することにより、フェージングベクトルを算出して、送受信間ベクトル偏差を推定する送受信間ベクトル偏差推定部と、送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差に基づいて評価値を演算する評価値演算部と、評価値演算部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときにサンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する。
【０００７】
第１の発明に係る同期タイミング再生装置にあっては、同期シンボルを含むオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングし、１／２シンボル遅延操作を所定回繰り返した後送受信間ベクトル偏差を推定し、このベクトル偏差間の偏差の２乗和あるいはベクトル偏差の平均値からのずれが閾値以下となったときに同期成立と判断する。
【０００８】
第２の発明に係る同期タイミング再生装置は、サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部の出力を１／２シンボル周期遅延させる直列接続された複数の１／２シンボル遅延部と、１／２シンボル遅延部の出力信号に出力信号に応じた回転操作を施す回転操作部と、回転操作部で回転操作の施された出力信号が１本の直線上に並ぶ度合いを評価する直線性評価部と、直線性評価部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときにサンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックが同期したと判定する閾値判定部と、を具備する。
【０００９】
第２の発明に係る同期タイミング再生装置にあっては、同期シンボルを含むオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングし、１／２シンボル遅延操作を所定回繰り返した後の受信ベクトルに回転操作を施し、この回転操作後の受信ベクトルが一直線上に並んだときに同期成立と判断する。
第３の発明に係る同期タイミング再生装置は、サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、サンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部のサンプリング出力信号を１／２シンボル周期遅延させる１／２シンボル遅延部と、前記オフセットＱＰＳＫ変調信号における同期シンボルのＩ成分シンボルタイミング及びＱ成分シンボルタイミングに含まれるＩ成分不定値又はＱ成分不定値を、前記同期シンボルのＩタイミング及びＱタイミングにおける受信ベクトルの複数の信号から消去することにより、フェージングベクトルを算出して、送受信間ベクトル偏差を推定する送受信間ベクトル偏差推定部と、送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差に基づいて１／２シンボル遅延部から出される受信ベクトルの位相を送信ベクトルの位相に補正するベクトル復元部と、ベクトル復元部で位相の補正された受信ベクトルに対して逆スタガ化操作を施す逆スタガ部と、逆スタガ部で逆スタガ化操作が施された信号列を既知である同期シンボルのベクトル値で除算する逆変調部と、逆変調部で除算された信号列に基づいて評価値を演算する評価値演算部と、評価値演算部で演算された評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときにサンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する。
【００１０】
第３の発明に係る同期タイミング再生装置にあっては、同期シンボルを含むオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングし、１／２シンボル遅延操作を所定回繰り返した後の受信ベクトルから送受信間ベクトル偏差を推定し送信ベクトルを復元し、さらに逆スタガ化操作を施したベクトルに基づき算出された評価値が所定閾値より小となったときを同期成立と判断する。
【００１１】
第４の発明に係る同期タイミング再生装置は、サンプリングクロックを発生する自走式サンプリングクロック発生部と、サンプリングクロック発生部で発生させるサンプリングクロックごとにオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部の出力を１／２シンボル周期遅延させる直列接続された複数の１／２シンボル遅延部と、Ａ／Ｄ変換部の出力および１／２シンボル遅延部の出力に基づいて同期タイミングが再生されたかを評価する評価値を算出する少くとも２つの同期評価部と、少くとも２つの同期評価部の各々で算出された少くとも２つの評価値の中から最小の評価値を選択する最小値選択部と、最小値選択部で選択された最小の評価値が予め定められた閾値以上または以下となったときにサンプリングクロック発生部で発生されるサンプリングクロックを同期点と判定する閾値判定部と、を具備する。
【００１２】
第４の発明に係る同期タイミング再生装置にあっては同期シンボルを含むオフセットＱＰＳＫ変調信号をサンプリングし、１／２シンボル遅延操作を所定回繰り返した後の受信ベクトルに基づいて同期が成立したかを表す評価値を少くとも２つ演算し、最小の評価値が所定の閾値以下となったときに同期成立と判断する。
【００１３】
第５の発明に係る同期タイミング再生装置は、評価値演算部または直線性評価部で演算された評価値が極値をとるフレームタイミングの直前および直後のサンプルタイミングの評価値に応じて位相制御指令を出力する位相検出部と、位相検出部から出力された位相制御指令に応じて前記サンプリングクロック発生部で発生されたサンプリングクロックの位相を制御しその出力がＡ／Ｄ変換部および閾値判定部に導かれるクロック位相制御部と、をさらに含む。
【００１４】
第５の発明に係る同期タイミング再生装置にあっては、評価値が極値をとるサンプルの前後のサンプルを考慮してサンプリングクロックの位相が制御される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、オフセットＱＰＳＫ受信機の基本機能線図であって、アンテナで受信された受信信号は、増幅器１１で増幅された後、直交復調部１２で被変調波からベースバンド信号を構成するＩ成分信号とＱ成分信号とに分離され、第１のＬＰＦ１３および第２のＬＰＦ１４を介してデコーダ１５に導かれる。
【００１６】
ディジタル変調信号の復調には、シンボル同期と、データシンボルの開始位置を決定するためのフレーム同期とが必要となるが、同期検出部１６では、シンボル同期およびフレーム同期検出が行われ、フレーム同期検出後に、デコーダ１５でデータシンボルからの出力データの再生が開始される。
そして、本発明に係る同期検出部１６は、同期シンボルＳ＝（Ｓｉ＋ｊＳｑ）が既知であるとともに、複数が連続して送信されるので、伝送路の状態が一定に維持されているときは、送信ベクトルと受信ベクトルとの間の偏差も一定に維持されることを利用している。
【００１７】
図２は、同期シンボルが第１象限に存在する場合の信号点配置図であるが、オフセットＱＰＳＫシステムにおいては、Ｉ成分シンボルタイミングとＱ成分シンボルタイミングとは、１／２シンボル周期ずれているため、Ｉ成分シンボルタイミングでは、Ｑ成分が、Ｑ成分シンボルタイミングでは、Ｉ成分が不定となる。
即ち、Ｉ成分シンボルタイミングにおけるＱ成分不定値をＵｑ、Ｑ成分シンボルタイミングにおけるＩ成分不定値をＵｉとすれば、Ｉタイミングにおける同期シンボルの送信ベクトルと、Ｑタイミングにおける同期シンボルの送信ベクトルは、次のように表される。
Ｉタイミング      Ｓｉ＋ｊＵｑ
Ｑタイミング      Ｕｉ＋ｊＳｑ
【００１８】
受信ベクトルは、送信ベクトルにフェージングベクトルＦ＝（Ｆｉ＋ｊＦｑ）を乗じたものとなるが、１／２シンボル周期では、フェージングベクトルの変化は無視できるものとすれば、Ｉタイミングにおける受信ベクトルＲｉ＝（Ｒｉｉ＋ｊＲｉｑ）およびＱタイミングにおける受信ベクトルＲｑ＝（Ｒｑｉ＋ｊＲｑｑ）は、次のように表される。
0003628207.tif 000002
【００１９】
よって、これらの受信ベクトルＲｉ、Ｒｑから、次に示す４つの式が成立する。
Ｒｉｉ＝Ｓｉ＊Ｆｉ−Ｕｑ＊Ｆｑ
Ｒｉｑ＝Ｓｉ＊Ｆｑ＋Ｕｑ＊Ｆｉ
Ｒｑｉ＝Ｕｉ＊Ｆｉ−Ｓｑ＊Ｆｑ
Ｒｑｑ＝Ｕｉ＊Ｆｑ＋Ｓｑ＊Ｆｉ
【００２０】
この４つの式から不定値ＵｉおよびＵｑを消去すると、フェージングベクトルＦ＝（Ｆｉ＋ｊＦｑ）は、次に示される式（１）のように、算出される。
【００２１】
【数２】
0003628207.tif 000003
【００２２】
従って、受信ベクトルをフェージングベクトルで除することにより、同期シンボルを推定することができる。
【００２３】
図３は、本発明に係る同期検出部１６の第１の実施態様の機能線図であって、第１、第２のＬＰＦ１３、１４の出力であるＩ成分およびＱ成分はＡ／Ｄ変換部１６１でサンプリングされ、マッチドフィルタ１６２に導かれる。
【００２４】
マッチドフィルタ１６２の出力は、１／２シンボル遅延部１６３において１／２シンボルずつ遅延される。そして、１／２シンボル遅延部１６３の出力は、送受信間ベクトル偏差推定部１６４に導かれる。そして、評価値演算部１６５において、送受信間ベクトル偏差推定部１６４で演算された送受信間ベクトル偏差に基づいて、評価値が演算される。
【００２５】
サンプリングクロック発生部１６６は、自走式クロック発生器であって、ここから発生されるクロックパルスに基づいて、Ａ／Ｄ変換部１６１においてＡ／Ｄ変換が行われるだけでなく、閾値判定部１６７において、評価値演算部１６５において演算された評価値と予め定められた閾値との比較が実行される。そして評価値が閾値より小となったとき、または大となったときに同期検出と判定する。
【００２６】
なお、１／２シンボル遅延部１６３、送受信間ベクトル偏差推定部１６４、評価値演算部１６５および閾値判定部１６７は、マイクロプロセッサまたはＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）で実行することが有利である。
【００２７】
図４は、マイクロプロセッサで実行される同期検出ルーチンのフローチャートであって、１つの受信入力サンプルのＩ、Ｑの組に対して１回ずつ実行される。
【００２８】
ステップ４１で１／２シンボル遅延ルーチンを、ステップ４２で送受信間ベクトル偏差推定ルーチンを、さらにステップ４３で評価値演算ルーチンを実行するが、各ルーチンの詳細は後述する。
ステップ４４で、評価値Ｔが予め定められた閾値Ｔｔｈ以下であるかを判定し、肯定判定された場合はステップ４５で同期成立を出力してこのルーチンを終了する。逆に、ステップ４４で否定判定された場合はステップ４６で同期非成立を出力してこのルーチンを終了する。
【００２９】
図５は、同期検出ルーチンのステップ４１で実行される１／２シンボル遅延ルーチンのフローチャートであって、Ｋは１シンボル期間にサンプルする回数を表し、偶数値とする。Ｍは遅延段階を表す。
ステップ４１ａでサンプル数を表すインデックスｋを初期値（Ｋ／２）＊Ｍに設定する。
【００３０】
ステップ４１ｂで以前の受信サンプル値を次のように１サンプルずつシフトする。
Ｒｋｉ（ｋ）  ←  Ｒｋｉ（ｋ−１）
Ｒｋｑ（ｋ）  ←  Ｒｋｑ（ｋ−１）
ステップ４１ｃでインデックスｋが１であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップ４１ｄでインデックスｋをデクリメントして、ステップ４１ｂに戻る。なお、ステップ４１ｃで肯定判定されたときはステップ４１ｅに移る。
【００３１】
ステップ４１ｅで、マッチドフィルタ１６２の出力である受信ベクトルＲ＝（Ｒｉ＋ｊＲｑ）を読み込み、ステップ４１ｆで、この受信ベクトルをＲｋｉ（Ｏ）＋ｊＲｋｑ（Ｏ）として記憶する。
ステップ４１ｇで遅延段数を表すインデックスｍを初期値「０」に設定する。
ステップ４１ｈで、１／２シンボル毎のサンプルを次のようにピックアップする。
Ｒｉ（ｍ）  ←  Ｒｋｉ｛（ｋ／２）＊ｍ｝
Ｒｑ（ｍ）  ←  Ｒｋｑ｛（ｋ／２）＊ｍ｝
【００３２】
ステップ４１ｉで、インデックスｍが最大値Ｍであるかを判定し、否定判定されたときは、ステップ４１ｊで、インデックスｍをインクリメントして、ステップ４１ｈに戻る。なお、ステップ４１ｉで、肯定判定されたときは、このルーチンを終了する。
【００３３】
図６は、同期検出ルーチンのステップ４２で実行される送受信間ベクトル偏差推定ルーチンのフローチャートであって、ステップ４２ａで、ベクトル偏差の演算数を表すインデックスｍを初期値「１」に設定する。
ステップ４２ｂで、インデックスｍが偶数であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップ４２ｃで、次式の置き換えを実行する。
Ｒｉｉ  ←  Ｒｉ（ｍ−１）
Ｒｉｑ  ←  Ｒｑ（ｍ−１）
Ｒｑｉ  ←  Ｒｉ（ｍ）
Ｒｑｑ  ←  Ｒｑ（ｍ）
【００３４】
なお、ステップ４２ｂで否定判定されたときは、ステップ４２ｄで、次式の置き換えを実行する。
Ｒｉｉ  ←  Ｒｉ（ｍ）
Ｒｉｑ  ←  Ｒｑ（ｍ）
Ｒｑｉ  ←  Ｒｉ（ｍ−１）
Ｒｑｑ  ←  Ｒｑ（ｍ−１）
【００３５】
ステップ４２ｅにおいて、次に示される式（２）を使用してＦｉおよびＦｑを算出する。
式（２）
Ｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【００３６】
ステップ４２ｆで、次式の置き換えを実行する。
Ｆｉ（ｍ）  ←  Ｆｉ
Ｆｑ（ｍ）  ←  Ｆｑ
【００３７】
ステップ４２ｆで、インデックスｍがＭであるかを判定し、否定判定されたときは、ステップ４２ｈで、インデックスｍをインクリメントして、ステップ４２ｂに戻る。なお、ステップ４２ｈで肯定判定されたときは、このルーチンを終了する。
【００３８】
図７は、同期検出ルーチンのステップ４３で実行される評価値演算ルーチンのフローチャートであって、ステップ４２ａで、ベクトル偏差の演算数を表すインデックスｍを初期値「１」に設定する。次に、ステップ４３ｂで、評価値Ｔを初期値「０」にリセットする。
ステップ４３ｃで、２つのフェージングベクトル間の偏差ΔＦを、次式により算出する。
ΔＦ  ←  ｛Ｆｉ（ｍ）＋ｊＦｑ（ｍ）｝                      −｛Ｆｉ（ｍ＋１）＋ｊＦｑ（ｍ＋１）｝
【００３９】
ステップ４３ｄで、偏差ΔＦの絶対値としてＺを算出し、ステップ４３ｅで、評価値ＴにＺを加算して、評価値を更新する。
ステップ４３ｆで、インデックスｍがＭ−１であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップ４３ｇでインデックスｍをインクリメントして、ステップ４３ｃに戻る。なお、ステップ４３ｆで肯定判定されたときは、このルーチンを終了する。
【００４０】
図８は、本発明に係る同期検出部１６の第２の実施態様の機能線図であって、図３と同一の参照番号は同一の要素を表す。
そして、第１の実施態様では、１つの１／２シンボル遅延部の出力と他の１／２シンボル遅延部の出力との組み合わせの全てについて送受信間ベクトル偏差を推定しているのに対して、第２の実施態様においては、１／２シンボル遅延部の入出力に基づいて送受信間ベクトル偏差を推定するように簡略化している。
【００４１】
即ち、マッチドフィルタ１６２の出力は、Ｍ段直列接続された１／２シンボル遅延部１６３１、１６３２・・・・１６３Ｍに供給される。なお、１／２シンボル遅延部の段数「Ｍ」は、１フレームに含まれる同期シンボル数を「Ｎ」としたときに、次式を満たすように定められる。
Ｍ＜２Ｎ−１
【００４２】
１／２シンボル遅延部１６３ｍの入力Ｒ（ｍ−１）＝｛Ｒｉ（ｍ−１）＋ｊＲｑ（ｍ−１）｝および出力Ｒ（ｍ）＝｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝は、送受信間ベクトル偏差推定部１６４ｍに印加され、送受信間ベクトル偏差Ｆ（ｍ）＝｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝を演算する。
即ち、インデックスｍが奇数の場合は、
Ｒｉｉ  ←  Ｒｉ（ｍ−１）
Ｒｉｑ  ←  Ｒｑ（ｍ−１）
Ｒｑｉ  ←  Ｒｉ（ｍ）
Ｒｑｑ  ←  Ｒｑ（ｍ）
インデックスｍが偶数の場合は、
Ｒｉｉ  ←  Ｒｉ（ｍ）
Ｒｉｑ  ←  Ｒｑ（ｍ）
Ｒｑｉ  ←  Ｒｉ（ｍ−１）
Ｒｑｑ  ←  Ｒｑ（ｍ−１）
とおいて、前出の式（２）により、Ｆｉ（ｍ）およびＦｑ（ｍ）を求める。
【００４３】
各送受信ベクトル偏差推定部１６４（ｍ）の出力｛Ｆｉ（ｍ）＋ｊＦｑ（ｍ）｝は、偏差演算部１６５（ｍ）に導かれ、隣合う２つの送受信ベクトル偏差推定部１６４ｍと１６４（ｍ＋１）から出力される隣合う２つの送受信間ベクトル偏差が算出される。
各偏差は絶対値演算部１６８ｍにおいて絶対値化され、加算部１６９において加算される。
【００４４】
サンプリングクロック発生部１６６は自走式クロック発生器であって、ここから発生されるクロックパルスに基づいて、Ａ／Ｄ変換部１６１においてＡ／Ｄ変換が実行されるだけでなく、閾値判定部１６７において、加算部１６９における加算結果と予め定められた閾値との比較が実行される。そして加算結果が閾値より小となったときに同期検出と判定する。
【００４５】
なお、この場合も１／２シンボル遅延部１６３ｍ、送受信間ベクトル偏差推定部１６４ｍ、偏差演算部１６５ｍ、絶対値演算部１６８ｍ、加算部１６９および閾値判定部１６７をマイクロプロセッサシステム１７０として構成することが有利である。
上記第１および第２の実施態様にあっては、送受信間ベクトル偏差の変化分に基づいて評価値を算出しているが、陸上移動体通信システムにおいて最大フェージング周波数が低い場合には、変化分よりも送受信間ベクトル偏差の集中度合いを評価値としたほうが確実に同期を検出することができる。
【００４６】
図９は、本発明に係る同期検出部１６の第３の実施態様の機能線図であって、送受信間ベクトル偏差の集中度合いに基づいて、評価値が算出される。なお、図３の第１の実施態様の機能線図および図８の第２の実施態様の機能線図とにおいて、同一の参照番号は同一の要素を示す。
即ち、送受信間ベクトル偏差推定部１６４ｍ（ｍ＝１，２・・・Ｍ）で推定された送受信間ベクトル偏差｛Ｆｉ（ｍ）＋ｊＦｑ（ｍ）｝は、平均ベクトル演算部９１に導かれ、Ｍ個のベクトルの平均値（Ｆｉａｖ＋ｊＦｑａｖ）が算出される。
【００４７】
偏差演算部９３ｍ（ｍ＝１，２・・・Ｍ）において、送受信間ベクトル偏差推定部ｍ（ｍ＝１，２・・・Ｍ）で推定された送受信間ベクトル偏差｛Ｆｉ（ｍ）＋ｊＦｑ（ｍ）｝と平均ベクトル演算部９１で演算された平均値（Ｆｉａｖ＋ｊＦｑａｖ）との偏差が演算され、この偏差は、偏差２乗部９３ｍ（ｍ＝１，２・・・Ｍ）で２乗され、偏差平均演算部９４においてこの偏差の２乗値の相加平均値Ｘが演算される。
【００４８】
平均ベクトル２乗部９３０において、平均値（Ｆｉａｖ＋ｊＦｑａｖ）の２乗値Ｙが演算され、除算部９５において、偏差の２乗値の相加平均値Ｘが平均値（Ｆｉａｖ＋ｊＦｑａｖ）の２乗値Ｙで除算されて、評価値Ｔが算出される。
送受信間ベクトル偏差の集中度合いに基づいて評価値を演算する場合にも、１つの１／２シンボル遅延部６３ｍの出力と他の１／２シンボル遅延部６３ｍ’の出力との組み合わせの全てに基づいて送受信間ベクトル偏差を算出すること、即ち、第１の実施態様を適用することも可能である。
【００４９】
即ち、第４の実施態様は、機能線図では図３に示す第１の実施態様と同一であり、評価値演算部１６５における処理内容だけが相違する。
図１０は、評価値演算部１６５で実行される第２の評価値演算ルーチンのフローチャートであって、ステップ４３Ａで、平均ベクトルの２乗値Ｙを算出し、ステップ４３Ｂで、送受信間ベクトル偏差の２乗値の相加平均値Ｘが演算される。各処理については後述する。ステップ４３Ｃにおいて、評価値Ｔを次式によって演算して、このルーチンを終了する。
Ｔ  ←  Ｘ／Ｙ
【００５０】
図１１は、第２の評価値演算ルーチンのステップ４３Ａで実行される平均ベクトル演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＡ１で、ベクトル偏差の演算数を表す２つのインデックスｍｉを「０」に、ｍｑを「１」に、それぞれ初期設定する。次に、ステップＡ２で、合計値Σを初期値「０」にリセットする。
【００５１】
ステップＡ３で、送受信間ベクトル偏差Ｆ（ｍｉ  ，ｍｑ）＝｛Ｆｉ（ｍｉ  ，ｍｑ）＋ｊＦｑ（ｍｉ  ，ｍｑ）｝の合計値を、次式によって更新する。
Σ  ←  Σ  ＋  Ｆ（ｍｉ  ，ｍｑ）
ステップＡ４で、インデックスｍｉが最大値Ｍ以上であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＡ５で、インデックスｍｉを「２」インクリメントして、ステップＡ３に戻る。
【００５２】
ステップＡ４で肯定判定されたときは、ステップＡ６で、インデックスｍｑが最大値Ｍ以上であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＡ７で、インデックスｍｑを「２」インクリメントして、ステップＡ３に戻る。
なお、ステップＡ６で肯定判定されたときは、ステップＡ８で送受信間ベクトル偏差の平均値Ａｖを、次式により演算する。
Ａｖ  ←  Σ／（２Ｍ）
【００５３】
最後に、ステップＡ９において、平均ベクトルの２乗値Ｙを次式により演算して、このルーチンを終了する。
Ｙ  ←  （Ａｖ）２
【００５４】
図１２は、第２の評価値演算ルーチンのステップ４３Ｂで実行される偏差２乗平均演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＢ１で、ベクトル偏差の演算数を表すインデックスｍｉを「０」に、ｍｑを「１」に、それぞれ初期設定する。次に、ステップＢ２で、合計値Σを初期値「０」にリセットする。
【００５５】
ステップＢ３で、送受信間ベクトル偏差と平均値Ａｖとの差ΔＦを、次式により算出する。
ΔＦ  ←  ｛Ｆ（ｍｉ  ，ｍｑ）−Ａｖ｝
ステップＢ４で、この差ΔＦの２乗値Ｚを算出し、ステップＢ５で、２乗値Ｚの合計値を次式により算出する。
Σ  ←  Σ  ＋  Ｚ
【００５６】
ステップＢ６で、インデックスｍｉが最大値Ｍ以上であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＢ７で、インデックスｍｉを「２」インクリメントして、ステップＢ３に戻る。
ステップＢ６で肯定判定されたときは、ステップＢ８で、インデックスｍｑが最大値Ｍ以上であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＢ９で、インデックスｍｑを「２」インクリメントして、ステップＢ３に戻る。
【００５７】
なお、ステップＢ８で肯定判定されたときは、ステップＢ１０で送受信間ベクトル偏差の２乗値の相加平均値Ｘを次式により演算して、このルーチンを終了する。
Ｘ  ←  Σ／（２Ｍ）
【００５８】
以上に説明した第１から第４の実施態様においては、送受信間ベクトル偏差を算出するために、前出の式（１）を使用しているが、該式（１）は複雑であり、演算量が多くなる。しかし、オフセットＱＰＳＫの復調にあっては、送受信間ベクトル偏差の位相情報だけで十分であり、振幅情報は不要である。
【００５９】
そこで、式（１）に代えて、次に示される式（３）を使用することにより、演算量を大幅に低減することが可能となる。
式（３）
Ｆｉ’＝Ｓｇｎ（Ｒｉｉ＊Ｒｑｉ＋Ｒｉｑ＊Ｒｑｑ）＊（Ｒｉｑ＊Ｓｑ＋Ｒｑｉ＊Ｓｉ）
Ｆｑ’＝Ｓｇｎ（Ｒｉｉ＊Ｒｑｉ＋Ｒｉｑ＊Ｒｑｑ）＊（Ｒｑｑ＊Ｓｑ−Ｒｉｉ＊Ｓｑ）
ただし、Ｓｉは、同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑは、同期シンボルのＱ成分、
Ｓｇｎ（ｘ）＝  １．０  （ｘ＞０のとき）
−１．０  （ｘ＜０のとき）、とする。
【００６０】
さらにパイロットシンボルを１．５以上挿入する場合には、式（３）をさらに簡略化した、次に示される式（４）を使用することにより、演算量を一層低減することが可能である。
式（４）
Ｆｉ’＝Ｒｉｑ＊Ｓｑ＋Ｒｑｉ＊Ｓｉ
Ｆｑ’＝Ｒｑｑ＊Ｓｉ−Ｒｉｉ＊Ｓｑ
【００６１】
また、特定の状況、即ち、次に示す条件が成立する状況にあっては、前出の式（１）の分母が零に近くなるため、送受信間ベクトル偏差の演算精度が低下するので、より精度の高い同期検出方法が要求される。
Ｒｉｑ＊Ｓｑ≒−Ｒｑｉ＊Ｓｉ
かつ
Ｒｑｑ＊Ｓｉ≒Ｒｉｉ＊Ｓｑ
【００６２】
図１３は、オフセットＱＰＳＫにおける同期シンボルのスタガ化前の信号空間線図の１例であって、同期シンボル（Ｉ，Ｑ）のビット値はそれぞれ、第１象限に（０，０）、第２象限に（０，１）、第３象限に（１，１）、第４象限に（１，０）が割り付けられている。
図１４は、スタガ化後のベクトル線図であって、（イ）はＩタイミングにおけるベクトル線図を、（ロ）はＱタイミングにおけるベクトル線図を表す。
【００６３】
即ち、Ｉタイミングにおいては、Ｉ成分が「０」であるときは点（Ａ＋ｊ０）を通りＱ軸に平行な直線となり、Ｉ成分が「１」であるときは点（−Ａ＋ｊ０）を通りＱ軸に平行な直線となる。
また、Ｑタイミングにおいては、Ｑ成分が「０」であるときは点（０＋ｊＡ）を通りＩ軸に平行な直線となり、Ｑ成分が「１」であるときは点（０−ｊＡ）を通りＩ軸に平行な直線となる。
【００６４】
よって、送受信条件が同期シンボルの送受信期間中で変化しなければ、最初に同期検出部に入力する信号を第１番目の同期シンボルのＩタイミングであると仮定して、１／２シンボル間隔毎に、以下の「送信値対応逆回転操作」を施す。
１．Ｉタイミングの送信ビット値が「０」であるときは受信ベクトルを回転しない。
２．Ｉタイミングの送信ビット値が「１」であるときは受信ベクトルをπ回転する。
３．Ｑタイミングの送信ビット値が「０」であるときは受信ベクトルを−π／２回転する。
４．Ｑタイミングの送信ビット値が「１」であるときは受信ベクトルをπ／２回転する。
【００６５】
送受信間にベクトル偏差がないときは、この操作を施した後のベクトル軌跡は点（Ａ＋ｊ０）を通りＱ軸に平行な直線となる。
従って、ある時点から１／２シンボル間隔毎に「送信値対応逆回転操作」を施し、その後のベクトル軌跡が一直線に並ぶ度合いを評価することにより、同期を検出することが可能となる。
【００６６】
図１５は、本発明に係る同期検出部１６の第５の実施態様の機能線図であって、マッチドフィルタ１６２の出力は１／２シンボル遅延部１６３ｍ（ｍ＝１，２・・・Ｍ）に導かれるが、この処理には、図５に示す１／２シンボル遅延ルーチンを適用することができる。
マッチドフィルタ１６２の出力および１／２シンボル遅延部１６３ｍの出力はベクトル回転操作部１５１ｍ（ｍ＝０，１，２・・・Ｍ）で「送信値対応逆回転操作」を施され、その出力は、直線性算出部１５２において直線性Ｌが算出される。
【００６７】
そして、閾値判定部１６９において、直線性Ｌが予め定められた閾値Ｌｔｈと比較され、閾値Ｌｔｈ以下、または閾値Ｌｔｈ以上となったときに、同期成立と判定する。
図１６は、各ベクトル回転操作部１５１ｍで実行されるベクトル回転操作ルーチンのフローチャートであって、ステップ１６ａで、Ｉタイミングであるかが判定される。
【００６８】
ステップ１６ａで肯定判定されたとき、即ち、Ｉタイミングであれば、ステップ１６ｂにおいて、同期シンボルとして規定されたＩのビット値が「０」であるかが判定される。そして肯定判定されたときは、Ｉ成分が「０」であるとして、受信ベクトルを回転することなく、このルーチンを終了する。逆に否定判定されたときは、Ｉのビット値が「１」であるとして、ステップ１６ｃで、受信ベクトルをπラジアン回転して、このルーチンを終了する。
【００６９】
ステップ１６ａで否定判定されたとき、即ち、Ｑタイミングであれば、ステップ１６ｄにおいて、同期シンボルとして規定されたＱのビット値が「０」であるかが判定される。そして肯定判定されたときは、Ｑのビット値が「０」であるとして、ステップ１６ｅで、受信ベクトルを−π／２ラジアン回転して、このルーチンを終了する。逆に否定判定されたときは、Ｑのビット値が「１」であるとして、ステップ１６ｆで、受信ベクトルをπ／２ラジアン回転して、このルーチンを終了する。
【００７０】
第５の実施態様においては、直線性算出部１５２における直線性評価方法は特に規定されないが、相関係数あるいは近似直線による近似度合いを評価値として使用することが可能である。
最初に相関係数を評価値として使用する場合について説明する。即ち、Ｍ個の受信ベクトルのＩ成分とＱ成分とが一直線上に乗るか否かをＩ成分とＱ成分との間の相関係数により評価する。
【００７１】
ここで相関係数ｒは、次に示す式（５）によって定義される。
【００７２】
【数３】
0003628207.tif 000004
【００７３】
そして、相関係数ｒは、−１以上、１以下の値となり、その絶対値が大きいほど、直線性は強い。
しかし、マイクロプロセッサによって処理するうえで開平処理は不利であり、相関係数ｒの２乗値である寄与率ｒ２を使用することが有利である。この場合、寄与率ｒ２は、０以上、１以下の値となり、１に近いほど直線性が強い。
【００７４】
図１７は、直線性評価値として寄与率ｒ２を使用する第６の実施態様において使用される直線性評価ルーチンのフローチャートであって、図１５に示す第５の実施態様の直線性評価部１５２で実行される。
ステップ１７ａで平均値演算処理を、ステップ１７ｂで分散演算処理を、さらにステップ１７ｃで寄与率演算処理を実行する。それぞれのステップの詳細を以下に述べる。
【００７５】
図１８は、寄与率演算ルーチンのステップ１７ａで実行される平均値演算ルーチンのフローチャートであって、ステップａ１で、初期処理を実行する。
ステップａ２で、ｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＩ成分をＲｉ（ｍ）に設定し、ステップａ３で、ｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＱ成分をＲｑ（ｍ）に設定する。
【００７６】
ステップａ４で、次式によりＩ成分およびＱ成分を積算する。
Σｉ  ←  Σｉ  ＋  Ｒｉ（ｍ）
Σｑ  ←  Σｑ  ＋  Ｒｑ（ｍ）
ステップａ５で、インデックスｍが最大値Ｍ以上となったかを判定し、否定判定されたときは、ステップａ６で、インデクッスｍをインクリメントして、ステップａ２に戻る。
【００７７】
ステップａ５で肯定判定されたとき、即ち、インデックスｍが最大値Ｍ以上となったときは、ステップａ７で、次式によりＩ成分およびＱ成分の平均値ＲｉａｖおよびＲｑａｖを算出して、このルーチンを終了する。
Ｒｉａｖ  ←  Σｉ／Ｍ
Ｒｑａｖ  ←  Σｑ／Ｍ
【００７８】
図１９は、寄与率演算ルーチンのステップ１７ｂで実行される分散演算ルーチンのフローチャートであって、ステップｂ１で、初期処理を実行する。
ステップｂ２で、次式によりｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＩ成分Ｒｉ（ｍ）、Ｑ成分Ｒｑ（ｍ）と平均値Ｒｉａｖ、Ｒｑａｖとの偏差ΔＩ、ΔＱを演算する。
ΔＩ  ←  Ｒｉ（ｍ）  −  Ｒｉａｖ
ΔＱ  ←  Ｒｑ（ｍ）  −  Ｒｑａｖ
【００７９】
ステップｂ３で、次式により分散を演算する。
Ｂｉ  ←  Ｂｉ  ＋  ΔＩ＊ΔＩ
Ｂｑ  ←  Ｂｑ  ＋  ΔＱ＊ΔＱ
Ｃｏｖ  ←  Ｃｏｖ  ＋  ΔＩ＊ΔＱ
ステップｂ４で、インデックスｍが最大値Ｍ以上となったかを判定し、否定判定されたときは、ステップｂ５で、インデクッスｍをインクリメントして、ステップｂ２に戻る。なお、ｂ４で肯定判定されたときは、このルーチンを直ちに終了する。
【００８０】
図２０は、寄与率評価ルーチンのステップ１７ｃで実行される寄与率演算ルーチンのフローチャートであって、ステップｃ１で、次式に基づき寄与率ｒ２を算出し、ステップｃ２で、寄与率ｒ２を出力して、このルーチンを終了する。
ｒ２  ←  Ｃｏｖ／（Ｂｉ＊Ｂｑ）
【００８１】
上記第６の実施態様において、Ｉ成分およびＱ成分の近似直線がＩ軸またはＱ軸と平行に近づくと、寄与率ｒ２が１に近づかなくなるので、同期を検出することが困難となる。
【００８２】
そこで、前述の送信値対応逆回転操作後の受信ベクトルをさらにπ／４ラディアン回転させ、その後に再度第２の寄与率Ｒ２を求め、寄与率ｒ２または第２の寄与率Ｒ２の大きい方を直線性の評価値とすることにより、確実に同期を検出することが可能となる。
【００８３】
図２１は、第２の寄与率も演算する第７の実施態様において、図１７の寄与率評価ルーチンのステップ１７ｂにおいて実行される第２の分散演算ルーチンのフローチャートであって、ステップｂ２１において初期処理を実行する。
【００８４】
ステップｂ２２で、次式により、ｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＩ成分Ｒｉ（ｍ）、Ｑ成分Ｒｑ（ｍ）と平均値Ｒｉａｖ、Ｒｑａｖとの偏差ΔＩ、ΔＱを演算する。
ΔＩ  ←  Ｒｉ（ｍ）  −  Ｒｉａｖ
ΔＱ  ←  Ｒｑ（ｍ）  −  Ｒｑａｖ
【００８５】
ステップｂ２３で、次式により、π／４ラジアン回転前の分散を演算する。
Ｂｉ１  ←  Ｂｉ１  ＋  ΔＩ＊ΔＩ
Ｂｑ１  ←  Ｂｑ１  ＋  ΔＱ＊ΔＱ
Ｃｏｖ１  ←  Ｃｏｖ１  ＋  ΔＩ＊ΔＱ
ステップｂ２４で、ベクトル（ΔＩ＋ｊΔＱ）をπ／４ラディアン回転し、回転後のＩ成分、Ｑ成分をΔＩ’、ΔＱ’とする。
【００８６】
ステップｂ２５で、次式により、π／４ラディアン回転後の分散を演算する。
Ｂｉ２  ←  Ｂｉ２  ＋  ΔＩ’＊ΔＩ’
Ｂｑ１  ←  Ｂｑ１  ＋  ΔＱ’＊ΔＱ’
Ｃｏｖ２  ←  Ｃｏｖ２  ＋  ΔＩ’＊ΔＱ’
【００８７】
ステップｂ２６で、インデックスｍが最大値Ｍ以上となったかを判定し、否定判定されたときは、ステップｂ２７で、インデックスｍをインクリメントして、ステップｂ２２に戻る。
ステップｂ２６で、肯定判定されたとき、即ちインデックスｍが最大値Ｍ以上となったときは、直接このルーチンを終了する。
【００８８】
図２２は、第２の寄与率も演算する第７の実施態様において、図１７の寄与率評価ルーチンのステップ１７ｃにおいて実行される第２の寄与率演算ルーチンのフローチャートである。
【００８９】
ステップｃ２１において、次式により、π／４ラジアン回転前の寄与率ｒ２を算出する。
ｒ２  ←  Ｃｏｖ１／（Ｂｉ１＊Ｂｑ１）
次に、ステップｃ２２において、次式により、π／４ラジアン回転後の第２の寄与率Ｒ２を算出する。
Ｒ２  ←  Ｃｏｖ２／（Ｂｉ２＊Ｂｑ２）
【００９０】
ステップｃ２３で、寄与率ｒ２が第２の寄与率Ｒ２より大であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップｃ２４において、評価値としてπ／４ラジアン回転前の寄与率ｒ２を出力して、このルーチンを終了する。
ステップｃ２３で否定判定されたときは、ステップｃ２５で、評価値としてπ／４ラジアン回転後の寄与率Ｒ２を出力して、このルーチンを終了する。
【００９１】
上記の第７の実施態様においては、寄与率を２回演算しなければならないため、演算量が増大する。そこで、Ｉ軸方向への分布幅とＱ軸方向への分布幅との比によってπ／４ラジアンの回転の要否を判定し、必要な場合だけπ／４ラジアンの回転を行うことにより、演算量を少なくすることができる。
図２３は、軸分布幅の定義図であって、受信ベクトルのＩ成分の最大値と最小値との差がＩ軸分布幅Ｈｉ、Ｑ成分の最大値と最小値との差がＱ軸分布幅Ｈｑとして定義される。
【００９２】
そして、Ｉ軸分布幅ＨｉとＱ軸分布幅Ｈｑの比ＨＲ＝Ｈｉ／Ｈｑが第１の所定値より大であるときは、近似直線はＩ軸とほぼ平行となり、また第２の所定値より小であるときは、近似直線はＱ軸とほぼ平行となる。
図２４は、第８の実施態様の直線性評価部１５２において実行される第２の直線性評価ルーチンのフローチャートであって、ステップ２４Ａで、平均値処理が実行される。なお、平均値処理は、図１８の平均値演算ルーチンによって実行される。
【００９３】
ステップ２４Ｂで分布幅演算処理を、ステップ２４Ｃで第３の分散演算処理を、そして、ステップ２４Ｄで、第３の寄与率演算処理を実行して、このルーチンを終了する。これらの各ステップの処理について、以下に述べる。
図２５は、第２の直線性評価ルーチンのステップ２４Ｂで実行される分布幅演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＢ１で初期処理を行う。
【００９４】
ステップＢ２で、次式により、ｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＩ成分Ｒｉ（ｍ）、Ｑ成分Ｒｑ（ｍ）と平均値Ｒｉａｖ、Ｒｑａｖとの偏差ΔＩ（ｍ）、ΔＱ（ｍ）を演算する。
ΔＩ（ｍ）  ←  Ｒｉ（ｍ）  −  Ｒｉａｖ
ΔＱ（ｍ）  ←  Ｒｑ（ｍ）  −  Ｒｑａｖ
【００９５】
ステップＢ３で、Ｉ成分偏差ΔＩ（ｍ）が最大値Ｉｍａｘ以上であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップＢ４で、最大値ＩｍａｘをΔＩ（ｍ）で置き換えて、ステップＢ５に進む。なお、ステップＢ３で否定判定されたときは、直接ステップＢ５に進む。
【００９６】
ステップＢ５で、Ｉ成分偏差ΔＩ（ｍ）が最小値Ｉｍｉｎ以下であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップＢ６で、最小値ＩｍｉｎをΔＩ（ｍ）で置き換えて、ステップＢ７に進む。なお、ステップＢ５で否定判定されたときは、直接ステップＢ７に進む。
ステップＢ７で、Ｑ成分偏差ΔＱ（ｍ）が最大値Ｑｍａｘ以上であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップＢ８で、最大値ＱｍａｘをΔＱ（ｍ）で置き換えて、ステップＢ９に進む。なお、ステップＢ７で否定判定されたときは、直接ステップＢ９に進む。
【００９７】
ステップＢ９で、Ｑ成分偏差ΔＱ（ｍ）が最小値Ｑｍｉｎ以下であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップＢ１０で、最小値ＱｍｉｎをΔＱ（ｍ）で置き換えて、ステップＢ１１に進む。なお、ステップＢ９で否定判定されたときは、直接ステップＢ１１に進む。
ステップＢ１１で、インデックスｍが最大値Ｍより大であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＢ１２で、インデックスｍをインクリメントして、ステップＢ２に戻る。
【００９８】
逆に、ステップＢ１１で肯定判定されたときは、ステップＢ１３で、Ｉ軸分布幅ＨｉおよびＱ軸分布幅Ｈｑを算出し、さらに、Ｉ軸分布幅ＨｉとＱ軸分布幅Ｈｑとの比ＨＲ＝Ｈｉ／Ｈｑを算出して、このルーチンを終了する。
【００９９】
図２６は、第２の直線性評価ルーチンのステップ２４Ｃで実行される第３の分散演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＣ１で初期処理を行う。
ステップＣ２で、比ＨＲ＝Ｈｉ／Ｈｑが第１の所定値〔例えば tan(3/8π）〕以上であるかを判定し、肯定判定されたときは、近似直線がＩ軸とほぼ平行であるとして、π／４回転操作を施すために、ステップＣ４に進む。
【０１００】
ステップＣ２で否定判定されたときは、ステップＣ３に進み、比ＨＲ＝Ｈｉ／Ｈｑが第２の所定値〔例えば、tan(1/8π）〕以下であるかを判定し、肯定判定されたときは、近似直線がＱ軸とほぼ平行であるとして、π／４回転操作を施すために、ステップＣ４に進む。
【０１０１】
なお、ステップＣ３で否定判定されたときは、近似直線はＩ軸およびＱ軸と平行ではないものとして、π／４回転操作を施さずに、直接ステップＣ８に進む。
ステップＣ４においてインデックスｍを初期値「１」に設定し、ステップＣ５で、ベクトル｛ΔＩ（ｍ）＋ｊＱ（ｍ）｝をπ／４回転し、そのＩ成分を改めてΔＩ（ｍ）に、Ｑ成分を改めてΔＱ（ｍ）に設定する。
【０１０２】
ステップＣ６で、インデックスｍが最大値Ｍより大であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＣ７で、インデックスｍをインクリメントして、ステップＣ５に戻る。逆に、ステップＣ６で肯定判定されたときは、ステップＣ８に進む。
【０１０３】
ステップＣ８において、再度インデックスｍを初期値「１」に設定し、ステップＣ９において、次式により、各分散を算出する。
Ｂｉ  ←  Ｂｉ  ＋  ΔＩ（ｍ）＊ΔＩ（ｍ）
Ｂｑ  ←  Ｂｑ  ＋  ΔＱ（ｍ）＊ΔＱ（ｍ）
Ｃｏｖ  ←  Ｃｏｖ  ＋  ΔＩ（ｍ）＊ΔＱ（ｍ）
ステップＣ１０で、インデックスｍが最大値Ｍより大であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＣ１１で、インデックスｍをインクリメントして、ステップＣ９に戻る。逆に、ステップＣ１０で肯定判定されたときは、このルーチンを終了する。
【０１０４】
第９の実施態様は、近似直線の近似度合いを使用して直線性を評価するものである。図２７は、近似度合い算出の説明図であって、（イ）に示すように近似直線と各受信ベクトルとの距離を直接演算すると演算量が多くなるため、近似直線がＩ軸となるような操作をした後、近似曲線（即ちＩ軸）と各受信ベクトルとの２乗誤差を評価値とする。即ち、以下のステップにより近似度合いを演算する。
１．受信ベクトル｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝の重心（Ｒｉａｖ  ，Ｒｑａｖ）を求める。
２．各受信ベクトル｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝を重心が原点と一致するように移動させる。
３．（ロ）に示すように、Ｉ軸を近似直線とするために、各受信ベクトル｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝を回転させる単位ベクトル（Ｉｔ＋ｊＱｔ）を算出する。
４．各受信ベクトル｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝に単位ベクトル（Ｉｔ＋ｊＱｔ）を乗算する。
５．（ハ）に示すように、回転操作後の各受信ベクトル｛Ｒｉ（ｍ）＋ｊＲｑ（ｍ）｝とＩ軸との距離の２乗和を算出する。
６．２乗和を正規化して直線性評価値とする。
【０１０５】
第９の実施態様の機能線図は、図１５に示す通りであるが、第５から８の実施態様とは、直線性評価部１５２における処理が異なる。
図２８は、第９の実施態様であり、直線性評価部１５２において実行される第３の直線性評価ルーチンのフローチャートであって、ステップ２８Ｐにおいて、図１８に示す平均値演算ルーチンによって平均値を演算する。
【０１０６】
次に、ステップ２８Ｑで回転単位ベクトル演算を、ステップ２８Ｒで評価値演算を実行して、このルーチンを終了するが、それぞれのステップの処理内容は、次に述べられる。
図２９は、第３の直線性評価ルーチンのステップ２８Ｑで実行される回転単位ベクトル演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＱ１で初期処理を行う。
【０１０７】
ステップＱ２で、次式により、ｍ番目の受信ベクトルの回転処理後のＩ成分Ｒｉ（ｍ）、Ｑ成分Ｒｑ（ｍ）と平均値Ｒｉａｖ、Ｒｑａｖとの偏差ΔＩ（ｍ）、ΔＱ（ｍ）を演算する。
ΔＩ（ｍ）  ←  Ｒｉ（ｍ）  −  Ｒｉａｖ
ΔＱ（ｍ）  ←  Ｒｑ（ｍ）  −  Ｒｑａｖ
【０１０８】
ステップＱ３で、偏差のＱ成分ΔＱ（ｍ）が正であるかを判定し、肯定判定されたときは、ステップＱ４で、次式により回転ベクトルを演算して、ステップＱ６に進む。
Ｉｕ  ←  Ｉｕ  ＋  ΔＩ（ｍ）
Ｑｕ  ←  Ｑｕ  −  ΔＱ（ｍ）
【０１０９】
ステップＱ３で否定判定されたときは、ステップＱ５で、次式により回転ベクトルを演算して、ステップＱ６に進む。
Ｉｕ  ←  Ｉｕ  −  ΔＩ（ｍ）
Ｑｕ  ←  Ｑｕ  ＋  ΔＱ（ｍ）
ステップＱ６で、インデックスｍが最大値Ｍより大であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＱ７で、インデックスｍをインクリメントして、ステップＱ２に戻る。
【０１１０】
逆に、ステップＱ６で肯定判定されたときは、ステップＱ８で、次式により絶対値Ａを求める。
Ａ  ←  ｛Ｉｕ２  ＋Ｑｕ２｝１／２
【０１１１】
最後に、ステップＱ９で、次式により回転ベクトルを正規化してこのルーチンを終了する。
Ｉｔ  ←  Ｉｕ／Ａ
Ｑｔ  ←  Ｑｕ／Ａ
【０１１２】
図３０は、第３の直線性評価ルーチンのステップ２８Ｒで実行される評価値演算ルーチンのフローチャートであって、ステップＲ１で初期処理を行う。
ステップＲ２において、次式に基づき積算値Ｔを演算する。
Ｔ  ←  Ｔ＋｛Ｉｔ＊ΔＱ（ｍ）＋Ｑｔ＊ΔＩ（ｍ）｝
【０１１３】
ステップＲ３で、インデックスｍが最大値Ｍより大であるかを判定し、否定判定されたときは、ステップＲ４で、インデックスｍをインクリメントして、ステップＲ２に戻る。
逆に、ステップＲ３で肯定判定されたときは、ステップＲ５で、積算値ＴをＭで除して改めて積算値Ｔとする。
Ｔ  ←  Ｔ／Ｍ
【０１１４】
さらに、ステップＲ６で、積算値Ｔを平均値で正規化する。
Ｔ  ←  Ｔ／｛Ｒｉａｖ２  ＋Ｒｑａｖ２｝
最後に、ステップＲ７で、積算値Ｔを評価値として出力して、このルーチンを終了する。
【０１１５】
上述した第１ないし第４の実施態様にあっては、２つの受信ベクトル間の偏差が小となった場合には、推定精度が低下することを回避することはできない。
さらに、上述した第６ないし第９の実施態様にあっては、結果的に受信ベクトルの４乗値を計算する必要があるが、計算精度を確保するために浮動小数点演算を行うと、マイクロプロセッサまたはＤＳＰが高価となることを回避できない。
【０１１６】
そこで、以下では、２つの受信ベクトル間の偏差が小であるときでも、固定小数点演算によって確実に同期タイミングを検出することの可能な同期タイミング再生装置を提供する。
図３１は、本発明に係る第１０の実施態様の機能線図であって、第１、第２のＬＰＦ１３、１４の出力であるＩ成分およびＱ成分はＡ／Ｄ変換部１６１でサンプリングされ、マッチドフィルタ１６２に導かれる。
【０１１７】
マッチドフィルタ１６２の出力は、１／２シンボル遅延部１６３において、１／２シンボルタイミングずつ遅延される。そして、１／２シンボル遅延部１６３の出力は送受信間ベクトル偏差推定部１６４に導かれ、送信ベクトルと受信ベクトルの間の偏差ベクトル、即ち、フェージングベクトルを推定する。
そして、ベクトル復元部３１１において、送受信間ベクトル偏差推定部１６４の出力であるフェージングベクトルを使用して、受信ベクトルの位相を送信ベクトルの位相に補正する。
【０１１８】
次に、逆スタガ化部３１２で受信ベクトルからパイロットシンボルを復元し、逆変調部３１３で復元されたパイロットシンボルを既知のパイロットシンボルで除算する。
さらに、逆変調部３１３の出力に基づいて評価値演算部１６５で評価値が演算され、閾値判定部１６７で閾値との比較がなされ、評価値が閾値より小（または大）となったときに同期検出と判定する。
【０１１９】
図３２は、マイクロプロセッサで実行される第２の同期検出ルーチンのフローチャートであって、ステップ３２１で、１／２シンボル遅延ルーチンを、ステップ３２２で送受信間ベクトル偏差推定ルーチンを、ステップ３２３でベクトル復元ルーチンを、ステップ３２４で逆スタガ化ルーチンを、ステップ３２５で逆変調ルーチンを、そして、ステップ３２６で評価値演算ルーチンを実行する。
【０１２０】
ステップ３２７で、ステップ３２６で算出された評価値Ｔが予め定められた閾値Ｔｔｈ以下であるかを判定し、肯定判定された場合は、ステップ３２８で、同期成立を出力して、このルーチンを終了する。逆に、ステップ３２７で否定判定された場合は、ステップ３２９で、同期非成立を出力して、このルーチンを終了する。
【０１２１】
図３３は、第１１の実施態様の機能線図であって、１／２シンボル遅延部１６３は、機能的には、例えば、１９個の１／２シンボル遅延器１６３１〜１６３１９が直列接続されて構成されるが、実際の処理は、図５に示す１／２シンボル遅延ルーチンにおいて実行される。
【０１２２】
送受信間ベクトル偏差推定部１６４は、１９個の１／２シンボル遅延器１６３１〜１６３１９の中から連続する４つの信号（例えば、ほぼ中央の４つの信号）を使用して、送受信間ベクトル偏差を推定する。
即ち、連続する４個の１／２シンボル遅延器（例えば、１６３８〜１６３１１）の出力である第１〜第４の受信ベクトルは、次のように表わされる。
第１の受信ベクトル：Ｒｉ１＋ｊＲｑ１
第２の受信ベクトル：Ｒｉ２＋ｊＲｑ２
第３の受信ベクトル：Ｒｉ３＋ｊＲｑ３
第４の受信ベクトル：Ｒｉ４＋ｊＲｑ４
【０１２３】
そして、次に示される式（６）によって、送受信間ベクトル偏差（Ｆｉ＋ｊＦｑ）を推定する。
式（６）
Ｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分、とする。
【０１２４】
送受信間ベクトル偏差推定部で推定された送受信間ベクトル偏差は、ベクトル復元部３１１を構成する１９個の乗算器３１１１〜３１１１９の一方の入力に導かれる。
各乗算器３１１１〜３１１１９の他の一方の入力には、各１／２シンボル遅延器１６３１〜１６３１９の出力信号およびマッチドフィルタ１６２の出力が導かれ、各１／２シンボル遅延器１６３１〜１６３１９の出力の位相を元に戻す。
【０１２５】
即ち、ベクトル復元部３１１を構成する各乗算器３１１ｉ（ｉ＝１、２…１９）の出力ベクトルを（Ｔｉｉ＋ｊＴｑｉ）とすると、次の式が成立する。
Ｔｉｊ＋ｊＴｑｉ＝（Ｒｉｊ＋ｊＲｑｉ）＊（Ｆｉ＋ｊＦｑ）
【０１２６】
次に、隣接する２つの乗算器の出力を一対として、逆スタガ化部３１２中の１つの逆スタガ化器に入力し、スタガ前の同期シンボルを再生する。この詳細を以下に述べる。
逆スタガ化部３１３の出力である逆スタガ化ベクトルは、逆変調部３１３に送られ、既知の同期シンボルベクトルで除算される。
そして、逆変調されたベクトルに基づいて評価値が演算されるが、詳細は後述する。
【０１２７】
図３４は、逆スタガ化部３１３で実行される逆スタガ化ルーチンのフローチャートであって、ステップ３４１で、Ｉタイミングにおける受信ベクトル（Ｔｉｉ＋ｊＴｑｉ）を取り込み、ステップ３４２で、Ｑタイミングにおける受信ベクトル（Ｔｉｉ＋１＋ｊＴｑｉ＋１）を取り込む。
そして、ステップ３４３で、Ｉタイミングにおける受信ベクトルのＩ成分ＴｉｉとＱタイミングにおける受信ベクトルのＱ成分Ｔｑｉ＋１とを合成し、逆スタガ化ベクトル（Ｔｉｉ＋ｊＴｑｉ＋１）を合成して、このルーチンを終了する。
【０１２８】
図３５は、本発明に係る同期タイミング再生装置の第１２の実施態様の機能線図であって、送受信間ベクトル偏差を１／２シンボル遅延部１６４の前部および後部で演算し、その間で補間を行うことにより、各逆スタガ化器３１２１〜３１２１０に対応した送受信間ベクトル偏差を求める。
即ち、前部送受信間ベクトル偏差推定部１６４１では、マッチドフィルタ１６２の出力および第１から第３の１／２シンボル遅延部１６３１〜１６３３の出力の合計４個の受信ベクトルを使用して、次に示される式（７）に基づき前部送受信間ベクトル偏差（Ｆｆｉ＋ｊＦｆｑ）を演算する。
式（７）
Ｆｆｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｆｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【０１２９】
また、後部送受信間ベクトル偏差推定部１６４２では、第１６〜第１９の１／２シンボル遅延部１６３１６〜１６３１９の出力である４個の受信ベクトルを使用して、次に示される式（８）に基づき、後部送受信間ベクトル偏差（Ｆｒｉ＋ｊＦｒｑ）を演算する。
式（８）
Ｆｒｉ＝{（Ｒｑ１＊Ｓｑ１＋Ｒｉ２＊Ｓｉ１）＋（Ｒｑ３＊Ｓｑ２＋Ｒｉ４＊Ｓｉ２）}／２
Ｆｒｑ＝{（Ｒｑ２＊Ｓｉ１−Ｒｉ１＊Ｓｑ１）＋（Ｒｑ４＊Ｓｉ２−Ｒｉ３＊Ｓｑ２）}／２
ただし、Ｓｉ１は、第１の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ１は、第１の同期シンボルのＱ成分、
Ｓｉ２は、第２の同期シンボルのＩ成分、
Ｓｑ２は、第２の同期シンボルのＱ成分である。
【０１３０】
図３６は、送受信間ベクトル偏差補間部１６４３で実行される送受信間偏差補間ルーチンのフローチャートであって、ステップ３６１で、後部送受信間ベクトル偏差のＩ成分Ｆｒｉと前部送受信間ベクトル偏差のＩ成分Ｆｆｉとの差を１／９倍した値ΔＦｉを求める。
【０１３１】
また、ステップ３６２で、後部送受信間ベクトルのＱ成分Ｆｒｑと前部送受信間ベクトルのＱ成分Ｆｆｑとの差を１／９倍した値ΔＦｑを求める。
ステップ３６３で、補間個数を表すインデックスｍを初期値「１」に設定する。そして、ステップ３６４で、補間値のＩ成分Ｆｉ（ｍ）を、次式により演算する。
Ｆｉ（ｍ）  ←  Ｆｆｉ＋（ｍ−１）＊ΔＦｆ
次に、ステップ３６５で、補間値のＱ成分Ｆｑ（ｍ）を次式により演算する。
Ｆｑｉ（ｍ）  ←  Ｆｆｑ＋（ｍ−１）＊ΔＦｑ
【０１３２】
ステップ３６６で、インデックスｍが最大値「１０」に到達したかを判定し、否定判定されたときは、ステップ３６７で、インデックスをインクリメントして、ステップ３６４に戻る。ステップ３６６で肯定判定されたときは、このルーチンを終了する。
【０１３３】
送受信間ベクトル補間部１６４３で算出された補間ベクトルは、ベクトル復元部３１１に伝送され、ベクトル復元に使用される。
図３７は、本発明に係る同期タイミング再生装置の第１３の実施態様の機能線図であって、送受信間ベクトル偏差補間部１６４３に代えて送受信間ベクトル偏差平均部１６４４が使用される。
【０１３４】
送受信間ベクトル偏差平均部１６４４では、ベクトル復元部３１１で使用するベクトル（Ｆｉ＋ｊＦｑ）を、次式により算出して、ベクトル復元部に伝送される。
Ｆｉ＝（Ｆｆｉ＋Ｆｒｉ）／２
Ｆｑ＝（Ｆｆｑ＋Ｆｒｑ）／２
【０１３５】
図３８は、本発明に係る同期タイミング再生装置の第１４の実施態様の機能線図であって、マッチドフィルタ１６２の出力は、２つに分岐され、第１の同期評価部３８１と第２の同期評価部３８２に導かれる。
第１の同期評価部３８１で算出された第１の評価値と第２の同期評価部３８２で算出された第２の評価値とは、最小値選択部３８３に導かれ、小さい方が評価値として選択される。
【０１３６】
そして、評価値が予め定められた閾値より小となったことが閾値判定部で判定された時のサンプリングクロックが同期タイミングと判断される。
図３９は、第１の同期評価部３８１の機能線図であって、図３１に示す第１０の実施形態における送受信間ベクトル偏差推定部がマッチドフィルタ出力および第１〜第３の１／２シンボル遅延器の出力に基づいて送受信間ベクトル偏差を推定する前部送受信間ベクトル偏差推定部で構成される。
【０１３７】
図４０は、第２の同期評価部３８２の機能線図であって、送受信間ベクトル偏差推定部が後部送受信間ベクトル偏差推定部で構成される。
なお、第１４の実施形態において、同期評価部は２個としたが、３個以上の同期評価部を設けることができることは明らかである。
図４１は、第１１ないし１４の実施態様で使用される評価値演算部の第１の実施態様の機能線図であって、評価値演算部１６５は、偏差演算器３５１１〜３５１９、２乗値演算器３５２１〜３５２９および相加平均値演算器３５３から構成される。
【０１３８】
即ち、逆変調部３１３を構成する１０個の逆変調器３５１１〜３５１１０の出力は９個の偏差演算器３５１１〜３５１９に供給され、隣合う逆変調ベクトルの間の偏差が演算される。
９個の偏差演算器３５１１〜３５１９の出力は２乗値演算器３５２１〜３５２９に供給され、偏差ベクトルの絶対値が演算される。
【０１３９】
偏差ベクトルの絶対値は相加平均演算器３５３に供給され、そこで、９個の偏差ベクトルの絶対値の相加平均値が演算され、評価値として出力される。
図４２は、評価値演算部の第２の実施態様の機能線図であって、評価演算部１６５は、ベクトル平均演算器３６１、偏差演算器３６２１〜３６２１０、２乗値演算器２６３０〜２６３１０、２乗平均値演算器２６４および除算器２６５から構成される。
【０１４０】
即ち、逆変調部３１３を構成する１０個の逆変調部３１３１〜３１３１０の出力は、ベクトル平均演算器３６１と偏差演算器３６２１〜３６２１０の一方の端子に供給される。そして、ベクトル平均演算部３６１において算出された平均ベクトルが偏差演算部３６２１〜３６２１０の他の一方の端子に供給される。
偏差演算部３６２１〜３６２１０で演算された逆変調ベクトルとその平均値との偏差の絶対値とが２乗値演算器３６３１〜３６３１０で算出され、２乗値の平均値が２乗平均値演算部２６４で算出される。また、平均ベクトルの絶対値がもう一つの２乗値演算器２６３０で算出される。
【０１４１】
２乗平均値演算部２６４で算出された２乗平均値は除算器２６５の分子側端子に、平均ベクトルの絶対値が除算器２６５の分母側端子に導かれる。そして除算器２６５の出力が評価値として出力される。
上述の第１から９の実施態様においては、同期タイミングの検出はサンプリング周期ごとにしか実行されないため、同期タイミング偏差を十分に小とすることはできない。また、シンボルタイミング再生用に生成されたクロックも送信側クロックと厳密には同期していないため、時間の経過とともに同期タイミング偏差は増加することとなる。
【０１４２】
そこで、評価値が最小となるフレームタイミングの前後のサンプルタイミングにおける評価値も考慮して、サンプリングクロックに位相を制御することにより、同期タイミングの検出精度を向上することが可能である。
図４３は、フレームタイミングの位相検出説明図であって、横軸はサンプリングクロックを、縦軸は評価値を示す。そして、評価値が最小となるサンプリングクロックをＰ、Ｐが検出されたフレームタイミングの直前のフレームタイミングを検出する時のサンプリングクロックを（Ｐ−１）、Ｐが検出されたフレームタイミングの直後のフレームタイミングを検出する時のサンプリングクロックを（Ｐ＋１）とする。
【０１４３】
（イ）は、評価値が極値となるサンプリングクロックＰが真値Ｐ０より遅れている場合であって、サンプリングクロックが（Ｐ−１）および（Ｐ＋１）であるときの評価値Ｖ（Ｐ−１）およびＶ（Ｐ＋１）は、次の関係を満たす。
Ｖ（Ｐ−１）＜Ｖ（Ｐ＋１）
（ロ）は、評価値が極値となるサンプリングクロックＰが真値Ｐ０より進んでいる場合であって、サンプリングクロックが（Ｐ−１）、（Ｐ＋１）であるときの評価値Ｖ（Ｐ−１）、Ｖ（Ｐ＋１）は、次の関係を満たす。
Ｖ（Ｐ−１）＞Ｖ（Ｐ＋１）
【０１４４】
図４４は、第１５の実施態様の機能線図であって、第２の実施態様と同一の参照番号は同一の要素を示す。そして、第２の実施態様に対して位相検出部３２１およびクロック位相制御部３２２が追加される。
そして、評価値演算部４３の出力は、閾値判定部１６９に入力されるとともに、位相検出部３２１にも入力される。
【０１４５】
サンプリングクロック発生部１６８で生成されたサンプリングクロックは、クロック位相制御部３２２を介してＡ／Ｄ変換部１６１と閾値判定部１６９に導かれる。そして、クロック位相制御部３２２において位相検出部３２１で検出される位相差に応じて、サンプリングクロックの位相が制御される。
即ち、位相検出部３２１は、評価値演算部４３において演算される評価値の中で評価値が極値をとるフレームタイミングの直前および直後のフレームタイミングにおける評価値Ｖ（Ｐ−１）およびＶ（Ｐ＋１）を記憶する。そして、
Ｖ（Ｐ−１）＜Ｖ（Ｐ＋１）
であれば、クロック位相制御部３２２に対し位相進め指令を出力する。逆に、
Ｖ（Ｐ−１）＞Ｖ（Ｐ＋１）
であれば、クロック位相制御部３２２に対し位相遅延指令を出力する。
【０１４６】
ただし、位相検出のたびにサンプリングクロックの位相を制御すると、過剰制御となるので、位相検出部３２１とクロック位相制御部３２２の間にランダムウォークフィルタなどの平滑フィルタを挿入することにより、位相制御を安定化することが可能である。
また、サンプリングクロックの位相制御は、フェージングあるいは雑音の影響を受けやすいので、評価値演算部４３において演算された評価値が予め定められた値を越えたときに、サンプリングクロックの位相制御を実行することにより、位相制御精度を向上することができる。
【０１４７】
図４５は、第１６の実施態様の機能線図であって、第５の実施態様に対して位相検出部３２１およびクロック位相制御部３２２を追加した場合である。
なお、第１０ないし第１５の実施態様に対しても、位相検出部３２１およびクロック位相制御部３２２を追加できることは明らかである。
【０１４８】
【発明の効果】
第１および第２の発明に係る同期タイミング再生装置によれば、オフセットＱＰＳＫ通信システムを陸上で使用した場合に、従来よりも１フレーム中の同期シンボル数を少なく、また、後方保護段数を少なくしても、確実かつ迅速にフレーム同期を検出することが可能となる。
【０１４９】
第３および第４の発明に係る同期タイミング再生装置によれば、固定小数点演算によっても、確実に同期タイミングを再生することが可能となる。
第５の発明に係る同期タイミング再生装置によれば、評価値が極値をとるフレームの前後のフレームの評価値をも考慮して、サンプリングクロックの位相を制御することにより、一層確実にフレーム同期を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オフセットＱＰＳＫ受信機の基本構成図である。
【図２】同期シンボルの信号点配置図である。
【図３】第１の実施態様の機能線図である。
【図４】同期検出ルーチンのフローチャートである。
【図５】１／２シンボル遅延ルーチンのフローチャートである。
【図６】送受信間ベクトル偏差推定ルーチンのフローチャートである。
【図７】評価値演算ルーチンのフローチャートである。
【図８】第２の実施態様の機能線図である。
【図９】第３の実施態様の機能線図である。
【図１０】第２の評価値演算ルーチンのフローチャートである。
【図１１】平均ベクトル演算ルーチンのフローチャートである。
【図１２】偏差２乗平均演算ルーチンのフローチャートである。
【図１３】スタガ化前の信号点配置図である。
【図１４】スタガ化後の信号点配置図である。
【図１５】第５の実施態様の機能線図である。
【図１６】ベクトル回転操作ルーチンのフローチャートである。
【図１７】直線性評価ルーチンのフローチャートである。
【図１８】平均値演算ルーチンのフローチャートである。
【図１９】分散演算ルーチンのフローチャートである。
【図２０】寄与率演算ルーチンのフローチャートである。
【図２１】第２の分散演算ルーチンのフローチャートである。
【図２２】第２の寄与率演算ルーチンのフローチャートである。
【図２３】軸分布幅の定義図である。
【図２４】第２の直線性評価ルーチンのフローチャートである。
【図２５】分布幅演算ルーチンのフローチャートである。
【図２６】第３の分散演算ルーチンのフローチャートである。
【図２７】近似度合い算出の説明図である。
【図２８】第３の直線性評価ルーチンのフローチャートである。
【図２９】回転単位ベクトル演算ルーチンのフローチャートである。
【図３０】第３の評価値演算ルーチンのフローチャートである。
【図３１】第１０の実施態様の機能線図である。
【図３２】第２の同期検出ルーチンのフローチャートである。
【図３３】第１１の実施態様の機能線図である。
【図３４】逆スタガ化ルーチンのフローチャートである。
【図３５】第１２の実施態様の機能線図である。
【図３６】送受信間ベクトル偏差補間ルーチンのフローチャートである。
【図３７】第１３の実施態様の機能線図である。
【図３８】第１４の実施態様の機能線図である。
【図３９】第１の同期評価部の機能線図である。
【図４０】第２の同期評価部の機能線図である。
【図４１】評価値演算部の第１の実施態様の機能線図である。
【図４２】評価値演算部の第２の実施態様の機能線図である。
【図４３】位相検出説明図である。
【図４４】第１５の実施態様の機能線図である。
【図４５】第１６の実施態様の機能線図である。
【符号の説明】
１６１…Ａ／Ｄ変換部
１６２…マッチドフィルタ
１６３…１／２シンボル遅延部
１６４…送受信間ベクトル偏差推定部
１６５…評価値演算部
１６６…サンプリングクロック発生部
１６７…閾値判定部
【図１】
0003628207.tif 000006
【図２】
0003628207.tif 000007
【図３】
0003628207.tif 000008
【図４】
0003628207.tif 000009
【図５】
0003628207.tif 000010
【図６】
0003628207.tif 000011
【図７】
0003628207.tif 000012
【図８】
0003628207.tif 000013
【図９】
0003628207.tif 000014
【図１０】
0003628207.tif 000015
【図１１】
0003628207.tif 000016
【図１２】
0003628207.tif 000017
【図１３】
0003628207.tif 000018
【図１４】
0003628207.tif 000019
【図１５】
0003628207.tif 000020
【図１６】
0003628207.tif 000021
【図１７】
0003628207.tif 000022
【図１８】
0003628207.tif 000023
【図１９】
0003628207.tif 000024
【図２０】
0003628207.tif 000025
【図２１】
0003628207.tif 000026
【図２２】
0003628207.tif 000027
【図２３】
0003628207.tif 000028
【図２４】
0003628207.tif 000029
【図２５】
0003628207.tif 000030
【図２６】
0003628207.tif 000031
【図２７】
0003628207.tif 000032
【図２８】
0003628207.tif 000033
【図２９】
0003628207.tif 000034
【図３０】
0003628207.tif 000035
【図３１】
0003628207.tif 000036
【図３２】
0003628207.tif 000037
【図３３】
0003628207.tif 000038
【図３４】
0003628207.tif 000039
【図３５】
0003628207.tif 000040
【図３６】
0003628207.tif 000041
【図３７】
0003628207.tif 000042
【図３８】
0003628207.tif 000043
【図３９】
0003628207.tif 000044
【図４０】
0003628207.tif 000045
【図４１】
0003628207.tif 000046
【図４２】
0003628207.tif 000047
【図４３】
0003628207.tif 000048
【図４４】
0003628207.tif 000049
【図４５】
0003628207.tif 000050