(57)【要約】【課題】ＨＰＦを使用することなく、ＤＣオフセットやデビエーション変動の影響を除去し、正確な同期信号検出を行い得る同期信号検出装置及び同期信号検出処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】検波信号からＤＣオフセット情報とデビエーション情報とを抽出し、その情報に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードを補正し、オフセット成分を含んだ状態の検波信号を相関処理することによって同期検出を行うことを可能にする。【選択図】図１
2008028961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知のリファレンス・フレーム同期ワードと検波信号のフレーム所定位置に挿入されるフレーム同期ワード候補との相関を検出する同期信号検出装置において、前記検波した信号からフレーム同期ワード候補として抽出した所定数のシンボルデータからＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方を抽出するオフセットデータ演算手段と、該抽出したＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方に基づいて前記リファレンス・フレーム同期ワードを補正してリファレンス・フレーム同期補正ワードを生成するリファレンス・フレーム同期ワード補正手段と、前記補正したリファレンス・フレーム同期補正ワードと検波信号から抽出したフレーム同期ワード候補との相関を検出するフレーム同期相関手段と、を備えたことを特徴とする同期信号検出装置。
【請求項２】
前記オフセットデータ演算手段が、前記フレーム同期ワード候補から最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段を備え、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正手段は前記最大値・最小値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値を検出する際の係数値を決定するシンボル係数設定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の同期信号検出装置。
【請求項３】
前記オフセットデータ演算手段が、前記フレーム同期ワード候補から各シンボル値の平均値を求める平均値検出手段を備え、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正手段は前記平均値に基づいて前記シンボル値を検出する際の係数値を決定するシンボル係数設定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の同期信号検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の同期信号検出装置において、前記リファレンス・フレーム同期ワードのシンボル係数設定手段が更に、前記各シンボル値の平均値の分散を求める分散値検出手段と、該分散値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する手段とを備えたことを特徴とする同期信号検出装置。
【請求項５】
既知のリファレンス・フレーム同期ワードと検波信号のフレーム所定位置に挿入されるフレーム同期ワード候補との相関を検出する同期信号検出方法において、前記検波した信号からフレーム同期ワード候補として抽出した所定数のシンボルデータからＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方を抽出するオフセットデータ演算処理と、該抽出したＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方に基づいて前記リファレンス・フレーム同期ワードを補正してリファレンス・フレーム同期補正ワードを生成するリファレンス・フレーム同期ワード補正処理と、前記補正したリファレンス・フレーム同期補正ワードと検波信号から抽出したフレーム同期ワード候補との相関を検出するフレーム同期相関処理と、を含むことを特徴とする同期信号検出方法。
【請求項６】
前記オフセットデータ演算処理が、前記フレーム同期ワード候補データから最大値と最小値を検出する最大・最小値検出処理とフレーム同期ワード候補から各シンボル値の平均値を求める平均値検出処理との一方又は両方を含み、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正処理は前記最大値・最小値と平均値の一方又は両方に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する処理を含むことを特徴とする請求項５記載の同期信号検出方法。
【請求項７】
前記オフセットデータ演算手段が、前記フレーム同期ワード候補データから各シンボル値の平均値を求める処理と、該各シンボル値平均値の分散値を求める分散値検出処理を含み、該分散値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する処理を含むことを特徴とする請求項５記載の同期信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル無線通信機等に好適な、同期信号検出装置および同期信号検出処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信では、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するが、送信機側で各フレームの所定位置、例えば、フレーム先頭に特定の信号配列パターンを有する同期信号（フレーム同期ワード：Frame Sync Word）を配置して送信し、受信機側では検波出力信号中のフレーム同期ワードを検出することにより同期を確立する。デジタル無線通信では、受信側での同期確保がデータを復調する上で重要不可欠である。
またデジタル無線通信機の同期信号検出に関係する機能ブロック構成として、例えば、周波数偏移変調方式（Frequency Shift Keying；ＦＳＫ）に使用するものとしては特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
図１１は上記特許文献に開示されたデジタル無線通信機のブロック図で、アナログ・デジタル変換機（Ａ／Ｄ変換器）２１、ＩＦフィルタ２２、検波器２３、積分放電フィルタ（Ｉ＆Ｄフィルタ）２４、フレーム同期検出器（ＦＳ検出器）２５、データ取得器２６、デコーダ２７、Ｄ／Ａ変換器２８、スピーカ２９、誤り訂正器３０、等から構成されている。
この中でフレーム同期に関係するＦＳ検出器２５は、積分放電フィルタ２４から供給される信号に含まれる特定の信号配列パターンを有するフレーム同期ワード（ＦＳ）の供給を検出し、フレーム同期ワードが供給されたタイミング（シンボルタイミング）を表す信号をデータ取得器２６に出力するものである。
【０００４】
ＦＳ検出器２５におけるフレーム同期ワード検出には、一般に各種の相関器が用いられる。相関器は、その通信系においてフレーム同期ワードと定められた特定の信号配列パターンからなる既知のフレーム同期ワードをリファレンス・フレーム同期ワード（データ）として、受信検波した信号データと比較し、両者の信号配列パターンが一致したとき、出力信号のピーク値が得られるように構成されている。なお、ＦＳ検出器２５における同期検出として、後述するようにフレーム同期ワード候補とリファレンス・フレーム同期ワードとの残差の自乗和が最小になるタイミングを検出することによって、同期判定をおこなう方法を利用することも可能である。
【０００５】
しかし、相関器に供給される検波出力等に直流信号成分（ＤＣオフセット）が含まれると、送信されたとおりのデータ再生が困難となり正しいフレーム同期ワードを検出できず同期を確立できない場合が発生する。
即ち、デジタル通信では、他種々変調方式で異なるが、伝達すべき情報を表すデジタル信号（ベースバンド信号）を、周波数偏移（ＦＳＫ）や位相偏移（ＰＳＫ）、信号のレベル変化（ＡＳＫ）等、搬送波信号の物理的偏移として送信し、受信側では、それらの物理的偏移量を直流信号のレベル変化として出力するものが多い。従って、検波して得られたデータに関係のない直流成分が含まれると、送信された信号の真値が得られない場合がある。ＤＣオフセットが含まれる原因としては、送信側の搬送波周波数と受信側の局部発振周波数との間の周波数関係のずれや、ＦＭ検波器の周波数特性の変動等、種々のものが考えられる。
【０００６】
従来、上述したような相関器に供給される信号中のＤＣオフセット成分を排除するために、例えば、図１２（ａ）に示すようにＤＣ成分を含む低い周波数成分をカットする高域フィルタ（ＨＰＦ）を使用するものが知られている。図１２（ａ）は、デジタル無線通信の受信装置のうち相関器周辺の一部構成例を示したものである。この構成の特徴として、積分放電フィルタ２４の後段に高域フィルタＨＰＦ３１を挿入し、この高域フィルタＨＰＦ３１の出力をデータ取得器２６へ導くと共に、高域フィルタＨＰＦ３１をバイパスするように、スイッチ３２と減算器３３とからなる直列回路を付加している。そして、フレーム同期相関器３４には、高域フィルタＨＰＦ３１出力を供給し、このフレーム同期相関器３４において算出したオフセット成分を受信検波信号から上記減算器３３によって減算消去するように構成したものである。
【０００７】
この構成においてフレーム同期ワード検出に際して、初回の同期検出時に上記スイッチ３２を開状態（オフ状態）にすれば、積分放電フィルタ３４の出力が高域フィルタＨＰＦ３１を通過する。従って、ＤＣオフセット成分を除去した信号がフレーム同期相関器３４に導かれ、内部に記憶された又は外部から供給されるリファレンス・フレーム同期ワードとの相関が検出されるので、ＤＣオフセットの影響を受けずに同期検出が可能となる。一旦、同期検出が確立すると、上記スイッチ３２を閉（オン状態）にして高域フィルタＨＰＦ３１をバイパスすると共に、同期確立後はフレーム同期相関器３４の出力に基づいてＤＣオフセット量の計算が可能となるので、計算して得られたオフセット量を減算器３３にフィードバックして、検波信号からオフセット成分を減算消去した上で相関器３４に導く。
【０００８】
図１２（ｂ）は上記フレーム同期相関器３４において行う処理の例を、ＡＰＣＯ  Ｐｒｏｊｅｃｔ２５（以下、ＡＰＣＯ  Ｐ２５と略称する）に準拠したフレーム同期ワードが２４シンボルである場合の処理機能ブロックの一例を示した図である。上述したようにＨＰＦ３１によりＤＣオフセットの影響を除去して同期を確立した後は、検波データについて二つの処理を行って同期判定を行う。即ち、検波データを二分岐し、一方は２４シンボル分のフレーム同期ワード候補データと理論値（リファレンス・フレーム同期ワード）との残差の自乗和を求め、この残差の自乗和が最小になるタイミングを検出する。また分岐した一方の信号ではＡＰＣＯ  Ｐ２５により決められている４値判定を行い、２４シンボル分のフレーム同期ワード候補データと理論値（リファレンス・フレーム同期ワード）との相関値を求め、そのピーク値と予め定めた閾値と比較する。これら二つの処理結果に基づいて、そのときのフレーム同期ワード候補データが正しいフレーム同期ワードであるか否かを判定する。なお、この同期検出手段として、従来のように相関ピーク値を検出する方法でもよく、更には、残差の自乗和との併用でも構わない。
【特許文献１】特開２００４−０４０５８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１２（ａ）に示すように、初回の同期検出の際に高域フィルタを挿入しＤＣ成分を除去した後に同期検出処理を行う方法では、ＤＣ成分の除去が完了するまで同期検出処理ができないので、オフセット量が大きい場合は高域フィルタリング処理に多くの時間を要することになり、所定時間以内に処理が完了しない場合はフレーム同期ワードの検出が不可能になることや、検波開始直後にフレーム同期ワードが受信された場合、同期検出を逸してしまい同期検出が遅延することがあった。
また、高域フィルタは除去すべき直流信号のみならず、低周波信号成分も含まれるので、信号波形の歪みやデータの劣化を招く虞があり、その後の信号処理に悪影響を与える可能性が指摘されていた。
【００１０】
また更には、送信側の周波数変調手段において、そのときどきの搬送波信号にデータを重畳する際の周波数偏移量（以下、デビエーションと称す）に変動があると、受信側のＦＭ検波器の出力の振幅値にも影響し、その後のシンボル値判定処理における誤判定や相関処理の誤検出に繋がる虞もあった。即ち、ＦＭ変調における被変調波（ＦＭ変調された信号）の瞬時周波数は、周知のとおり、ｆｍ＝ｆｃ＋Δｆ・ｃｏｓ（２πｆｓｔ）で表わされる。（なお、この式でｆｍは被変調波の周波数、ｆｃはキァリア周波数、Δｆｓは最大周波数偏移、ｆｓは検波信号の周波数、ｔは時間）。そして、送信側と受信側とでｆｃにΔφの差がある場合（受信側がｆｃ＝ｆｃ＋Δφとすれば）、受信側の検波信号はΔφ＋Δｆ・ｃｏｓ（２πｆｓｔ）に対応した信号が出力され、ΔφがＤＣオフセット成分、デビエーション変動はΔｆの変化として現れる。従って、ＤＣオフセット成分が含まれると、検波した信号波形全体がシフトするのに対し、デビエーションの変動が含まれると、検波後の信号波形の振幅値が変動し、最小値と最大値の振幅値（ｐ−ｐ）が変動することになり、各シンボル値の判断に影響を与えることがあった。
【００１１】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、ＨＰＦ等を使用することなく、受信すべき最初の同期信号を迅速正確に検出し、且つ、データ劣化を極力少なくし、又は、デビエーションの変動の影響を排除し、正確なフレーム同期検出が可能な同期信号検出装置及び同期信号検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１記載の同期信号検出装置は、既知のリファレンス・フレーム同期ワードと検波信号のフレーム所定位置に挿入されるフレーム同期ワード候補との相関を検出する同期信号検出装置において、前記検波した信号からフレーム同期ワード候補として抽出した所定数のシンボルデータからＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方を抽出するオフセットデータ演算手段と、該抽出したＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方に基づいて前記リファレンス・フレーム同期ワードを補正してリファレンス・フレーム同期補正ワードを生成するリファレンス・フレーム同期ワード補正手段と、前記補正したリファレンス・フレーム同期補正ワードと検波信号から抽出したフレーム同期ワード候補との相関を検出するフレーム同期相関手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の同期信号検出装置において、前記オフセットデータ演算手段が、フレーム同期ワード候補から最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段を備え、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正手段は前記最大値・最小値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値を検出する際の係数値を決定するシンボル係数設定手段を備えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１記載の同期信号検出装置において、前記オフセットデータ演算手段が、フレーム同期ワード候補から各シンボル値の平均値を求める平均値検出手段を備え、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正手段は前記平均値に基づいて前記シンボル値を検出する際の係数値を決定するシンボル係数設定手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の同期信号検出装置において、前記リファレンス・フレーム同期ワードのシンボル係数設定手段が更に、前記各シンボル値の平均値の分散を求める分散値検出手段と、該分散値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する手段とを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は同期信号検出方法に関するもので、既知のリファレンス・フレーム同期ワードと検波信号のフレーム所定位置に挿入されるフレーム同期ワード候補との相関を検出する同期信号検出方法において、前記検波した信号からフレーム同期ワード候補として抽出した所定数のシンボルデータからＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方を抽出するオフセットデータ演算処理と、該抽出したＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方に基づいて前記リファレンス・フレーム同期ワードを補正してリファレンス・フレーム同期補正ワードを生成するリファレンス・フレーム同期ワード補正処理と、前記補正したリファレンス・フレーム同期補正ワードと検波信号から抽出したフレーム同期ワード候補との相関を検出するフレーム同期相関処理と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の同期信号検出方法において、前記オフセットデータ演算処理が、前記フレーム同期ワード候補データから最大値と最小値を検出する最大・最小値検出処理とフレーム同期ワード候補から各シンボル値の平均値を求める平均値検出処理の一方又は両方を含み、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正処理は前記最大値・最小値と平均値の一方又は両方に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する処理を含むことを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項５記載の同期信号検出方法において、前記オフセットデータ演算手段が、前記フレーム同期ワード候補データから各シンボル値の平均値を求める処理と、該各シンボル値平均値の分散値を求める分散値検出処理を含み、該分散値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する処理を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上のように構成し制御するので夫々以下のような効果が得られる。即ち、請求項１記載の同期信号検出装置は、既知のリファレンス・フレーム同期ワードと検波信号のフレーム所定位置に挿入されるフレーム同期ワード候補との相関を検出する同期信号検出装置において、受信検波信号から選択したフレーム同期ワード候補のシンボルデータからＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方を抽出するオフセットデータ演算手段と、該抽出したＤＣオフセット情報とデビエーション情報とのいずれか一方又はその両方に基づいて前記リファレンス・フレーム同期ワードからＤＣオフセットを加味した新たなリファレンス・フレーム同期ワードを生成するリファレンス・フレーム同期ワード補正手段とを備え、補正したリファレンス・フレーム同期補正ワードと検波信号との相関を検出するように構成したので、オフセット成分の影響を排除する処理において従来の欠点の原因となっていたＨＰＦ等を使用する必要がなく、迅速にしかも正確に同期の検出が可能となる。また、受信検波信号からデビエーション情報を抽出し、その情報を加味してリファレンス・フレーム同期ワードを補正すれば、デビエーションの変動の影響を除去して正確な同期検出が可能となる。
【００１７】
請求項２記載の発明では、同期信号検出装置では、請求項１記載の同期信号検出装置において、オフセットデータ演算手段が、フレーム同期ワード候補から最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段を備え、リファレンス・フレーム同期ワード補正手段はこの最大値・最小値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値を検出する際のシンボル係数値を決定するように構成したので、比較的簡単な処理によって本発明の同期検出装置を実現する上で必要なオフセットデータ演算手段を構成することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１記載の同期信号検出装置において、前記オフセットデータ演算手段が、前記フレーム同期ワード候補から各シンボル値の平均値を求める平均値検出手段を備え、前記リファレンス・フレーム同期ワード補正手段は前記平均値に基づいて前記シンボル値を検出する際の係数値を決定するように構成したので、簡単な処理で本発明を実現でき、本発明の同期検出装置を実現する上で必要なオフセットデータ演算手段の機能をより一層向上することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の同期信号検出装置において、リファレンス・フレーム同期ワードのシンボル係数設定手段が更に、前記各シンボル値の平均値の分散を求める分散値検出手段と、該分散値に基づいてリファレンス・フレーム同期ワードのシンボル値係数を決定する手段を備えたので、更に、正確度を向上した同期検出装置を実現する上で効果がある。
請求項５乃至請求項７記載の発明では、上述した請求項１乃至請求項４記載の同期検出装置の各機能ブロックを、処理方法として表わしたので、本発明の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御して、請求項１乃至請求項４記載の同期検出装置と同様の効果を得ることができる。なお、それらのプログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録すれば、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明にかかる同期信号検出装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１１と同一ブロックには同一符号を付している。この例に示す同期信号検出装置１０は、例えば積分放電フィルタ２４とデータ取得器２６との間に挿入され、あるいは両者の中間の処理として実行する場合を示している。この同期信号検出装置は、積分放電フィルタ２４の出力を供給するフレーム同期相関器１と、その出力からＤＣオフセット情報とデビエーション情報のいずれか一方又はその両方を抽出するオフセット演算回路２と、この回路で演算した結果に基づいて既知のリファレンス・フレーム同期ワード（以下、Ｒ・ＦＳワード）を補正するリファレンス・フレーム同期ワード補正回路（以下、Ｒ・ＦＳワード補正回路）３と、それにＲ・ＦＳワードを供給するリファレンス・フレーム同期ワード記憶回路（以下、Ｒ・ＦＳワードメモリ）４とを備えたものである。
【００２０】
Ｒ・ＦＳワードメモリ４には、例えば、ＡＰＣＯ  Ｐ２５の例では、図２に示す信号波形で表わされるデータが記憶されている。これは、ＡＰＣＯ  Ｐ２５において定められているフレーム同期ワードであり、４値ＦＳＫ（Ｃ４ＦＭ）変調方式が採用され、図３に示すように４値（Ｆ０１、Ｆ００、Ｆ１０、Ｆ１１）のうちＦ０１、Ｆ１１の二つの値をとるシンボル値が２４個配列されたものである。
この理想的な波形データを既知のＲ・ＦＳワード（リファレンス・フレーム同期ワード）の理論値に、説明のために図４に示すようにａ１乃至ａ２４として割り振るものとする。既知のＲ・ＦＳワードは上述したＤＣオフセット成分やデビエーションの変動がない場合は、Ｆ０１（＝＋４８００）とＦ１１（＝−４８００）のように絶対値が等しく極性が逆の二値のみをとる。図４に示すグラフの縦軸は周波数偏移量に対応するもので、送信側の変調信号レベルの変動やＦＭ変調器の変調感度の変化等があり、又は受信側の局部発振器の発振周波数が送信側とずれた場合、受信検波後の信号波形では縦軸方向レベル（振幅値）が変化し、あるいはＤＣオフセット成分により信号波形の全体が上下にシフトし、正確なシンボル値検出が不可能となる。そこで本発明は、ＨＰＦを使用することなくＤＣオフセットやデビエーション変化の影響を除去するために図５に示すような処理を行った後、同期判定を行う。
【００２１】
図５は本発明にかかる同期信号検出装置並びに同期信号検出方法の一実施形態例を示す処理機能ブロック図であり、処理フローに模して説明したものである。この実施例では、図１に示したオフセットデータ演算回路２において、検波データからＤＣオフセット成分（情報）とデビエーション値（情報）を計算すると共に、これらのデータをＲ・ＦＳワード補正回路３に供給する（Ｓ１）。Ｒ・ＦＳワード補正回路３にはＲ・ＦＳワードメモリ４に記憶した理想的なＦＳワードに対応するデータａ１乃至ａ２４（Ｒ・ＦＳワード）が供給され、このＲ・ＦＳワードをオフセットデータ演算回路２から供給されるオフセットデータやデビエーションデータによって補正し、これらのオフセット成分等を加味した（反映した）新たなリファレンス・フレーム同期補正ワード（以下、Ｒ・ＦＳ補正ワード）を生成する（Ｓ２）。図１のフレーム同期相関器１では、オフセットデータやデビエーションデータによって補正されたＲ・ＦＳ補正ワードと受信検波した同期ワード候補データとの相関を求める（Ｓ３）。このとき、検波出力はＤＣオフセット成分やデビエーション変動成分を含んだ状態であり、フレーム同期相関器１では、相関値として得られたピーク値と予め設定した閾値とを比較して（Ｓ４）、閾値を越えている場合はＦＳワード候補を正規のフレーム同期ワードと判断して同期が成立したものとする（Ｓ５）。なお、Ｓ５の同期検出では、図１２（ｂ）に示したように、２４シンボル分のフレーム同期ワード候補データと理論値（Ｒ・ＦＳワード）との残差の自乗和を求め、この残差の自乗和が最小になるタイミングを検出するものであってもよく、更に、前者の相関ピーク値を使用する同期判断と併用してもよい。
【００２２】
図６は以上説明した処理を模した図であり、図６（ａ）は受信検波した信号波形で、理想的なＦＳワードと比べると明らかなように、縦軸の上方向に大きくシフトしており、この状態で従来と同じように理想的なＲ・ＦＳワードとの相関を求めても、正確な同期検出はできない。そこで、図３（ｂ）に示すようにＲ・ＦＳワードを算出したオフセット情報で補正した上で相関を求める。Ｒ・ＦＳワードを補正してＲ・ＦＳ補正ワードを生成する具体的方法については後述するが、図６（ｂ）のＲ・ＦＳ補正ワードは、Ｆ０１とＦ１１の値（以下、計数）が、加味したオフセット成分に応じて変更されたものとなっている。即ち、従来、ＨＰＦでＤＣオフセット成分を除去した上で、理想的なＲ・ＦＳワードと相関演算するか、あるいは検波信号からオフセット成分を減算していたが、本発明では、検波信号はそのままでＲ・ＦＳワードをオフセット成分で補正し、シンボル値を判断するためのＦ０１、Ｆ１１の計数値をオフセット値に応じて補正した上で両者の相関値を求める点が特徴である。
【００２３】
以下、Ｒ・ＦＳワードのシンボル値を判断するためのＦ０１、Ｆ１１の計数値をオフセット値に応じて補正する具体的な方法について説明する。図７は、受信検波信号の一例を示すもので、ＤＣオフセット成分を含んだものであり、以下、この信号をフレーム同期ワードの候補として処理する場合を説明する。
第一の方法として、ＦＳワード候補の最大値と最小値とからＲ・ＦＳ補正ワードを求める方法を説明する。先ず、図７（ａ）の検波信号波形データから最大値としてＭＡＸ（＝９２１０）、最小値としてＭＩＮ（＝−４０２５）を求める。更に、これらの値がそのままシンボル判断のための基準値Ｆ０１、Ｆ１１の係数になる訳ではないので、求めた最大値、最小値の絶対値から所定値を減算する。減算する所定値としては、例えば、１６００程度が適当であろう。この値は、図４に示したＲ・ＦＳワードの四つの係数Ｆ０１、Ｆ００、Ｆ１０、Ｆ１１の縦軸間隔の半分の値である。あるいは、図４に示す理想的なＲ・ＦＳワード信号波形における各シンボル値ａ１乃至ａ２４の値と、夫々のシンボル値近傍の波形の最大値又は最小値との差の平均を求めて、それを減算する値としても良いであろう。要は、シンボル値として判断する上で適当な数値となればよい。
【００２４】
そこで、ＭＡＸ（＝９２１０）、最小値ＭＩＮ（＝−４０２５）夫々から所定値１６００を減算して、Ｆ０１＝９２１０−１６００＝７６１０、Ｆ１１＝−４０２５＋１６００＝−２４２５を求め、これらの係数Ｆ０１（＝７６１０）、Ｆ１１（−２４２５）を係数とする図７（ｂ）に示すように新たなＲ・ＦＳワード（リファレンス・フレーム同期補正ワード）を生成し、受信検波した信号（図７）との相関値を計算する。このＲ・ＦＳ補正ワードはオフセット成分が加味されているので、図７（ａ）のオフセット成分を含んだ状態の受信検波信号と相関を求めても、正しい相関値が得られることが理解できよう。
【００２５】
第二の方法は、ＦＳワード候補の各シンボル値の平均を求めてＦ０１、Ｆ１１の係数値を決定する。
先ず、図８（ａ）に示すように受信検波した信号のＦＳワード候補から、この例に限る必要はないが、例えばａ１乃至ａ１６までの１６個のシンボル値を取り出す。２４個の全てのシンボルについての平均を求めても良いが、ａ２４のシンボル値が取得される以前に係数Ｆ０１、Ｆ１１が求まれば、ａ２４のシンボル値を取得後直ちに各シンボル値の判断が可能となり、処理の迅速性が確保される。処理の速度にもよるが、ａ２４のシンボル値が入力する前に係数Ｆ０１、Ｆ１１が算出できる範囲のシンボル数についての平均値を求めるのが好ましいであろう。
【００２６】
なお、上記処理の開始時点では、Ｆ０１、Ｆ１１の係数は決まっていないから、各シンボルのタイミングが明確ではないが、ＦＳワードの先頭シンボル位置ａ１を決めれば、それ以降のａ２乃至ａ１６はサンプリング間隔が予め知られているので、タイミングを特定することは可能であるので、図８（ａ）に示すようにａ１乃至ａ１６のポイント夫々の値を求めることができる。図８（ｂ）はそれらの値を示すリストである。この中からＦ０１の係数に関連するプラス側シンボル値と、Ｆ１１の係数値に関連するマイナス側のシンボル値の平均を計算する。図８（ｃ）は、その結果を示すもので、Ｆ０１に関連するシンボル値の平均値はＦ０１（ａｖｇ）＝６８７２、Ｆ１１に関連するシンボル値の平均Ｆ１１（ａｖｇ）−１９７７が求まるから、それらを係数とする新たなＲ・ＦＳワードを生成し、受信検波した信号（図８）との相関値を計算する。このＲ・ＦＳ補正ワードもオフセット成分が加味されているので、同様に相関値を求めれば正確に同期検出が可能であることが理解できるであろう。
【００２７】
第三の方法は、更に同期検出の精度を向上するためのもので、第二の方法で求めた平均値に基づくＦ０１、Ｆ１１の係数を中心として分散を求め、分散値が所定の閾値以下の場合に、求めたＦ０１、Ｆ１１を正式の係数として採用する。このように分散に基づいて判断すると、より一層係数の妥当性が判断できるので同期検出の精度が向上することになる。
図９は第三の方法を説明するためのフローチャートである。先ず、ＦＳワード候補の各シンボル値ａ１乃至ａ１６は上述した第二の方法において説明した図８（ａ）及び（ｂ）と同じようにして各値を求める（Ｓ１０）。更に同様にして各値のＦ０１に関連するものと、Ｆ１１に関連するものとに分けて平均値を求める（Ｓ１１）。平均値は、図８（ｃ）に示したものと同じである。第三の方法では更に、Ｆ０１、Ｆ１１の分散を求める点が特徴である。分散は、例えば次の式に基づいて行う（Ｓ１２）。
σ2＝｛Σ［Ｆ０１（ａｖｇ）−Ｆ０１ｉ］2＋Σ［Ｆ１１（ａｖｇ）−Ｆ１１ｊ］2｝／ｎ  （式１）
但し、ｉは１からｎ０１まで、ｊは１からｎ１１、Ｆ０１ｉ、Ｆ１１ｊは夫々、Ｆ０１及びＦ１１の候補、ｎは取り出した候補の総数、ｎ０１、ｎ１１はＦ０１、Ｆ１１の候補の個数。
【００２８】
（式１）に図９のステップ１１（Ｓ１１）に示した各数値を代入すると、４５６７１２となる。そこで、求めた分散値を予め設定した閾値と比較し、閾値より小さい場合、そのときのＲ・ＦＳ補正ワードのＦ０１、Ｆ１１が妥当な値として正式に採用するが、閾値より大きい場合は、そのときのＦＳワード候補が不適当なものであるものと判断し、その値を採用することなく所要サンプリングビットずらして新たに候補として選択したものについて同様の処理を行う。
【００２９】
なお、以上説明したＲ・ＦＳ補正ワードの生成処理は、同期検出を行う毎に実行してもよいが、一旦同期が成立すれば、急激にオフセット成分の変動が生じることが少ない場合は、処理時間を短縮するために例えば数十サンプルから数百サンプル間は、新たなＲ・ＦＳ補正ワードの生成処理を行うことなく同期検出を行ってもよい。あるいは数十サンプル毎に閾値との比較結果を監視しておき、閾値との差が一定値を越えた時点で新たなＲ・ＦＳ補正ワードの生成処理を行うことも効率的な運用を行う上で有用である。
また、求めた係数２値の差が許容範囲であるか否かを監視し、連続して許容値範囲内である場合は、新たなＲ・ＦＳ補正ワードの生成処理を行うことなく、同一係数を使用して同期検出を行っても良い。更に、求めた係数Ｆ０１、Ｆ１１の値を、それに近い代表値、例えば、得られた値が７４３８の場合はこれを７２００にし、得られた値が２５１２のときはこれを２４００にするように４００の整数倍の最寄りの値で代表して使用することにより、細かく変動する計数値を平準化することも効率的な運用を行う上で有効であろう。
【００３０】
また、送信側の変調器特性の変動や、受信側の検波器特性の変動等に起因して、検波出力のデビエーション（周波数偏移量）に比例する出力値が変動する場合は、検出信号波形の振幅値（信号レベル）の変動として現れるので、その変動が著しい場合は同期検出ができなくなる場合があり得る。そこで、本発明では、このようなデビエーションの変動成分を検出して、それらを上述した係数Ｆ０１、Ｆ１１に反映させて、Ｒ・ＦＳワードを補正することによって、それらの影響を除去することが可能である。このようなデビエーションの変動の検出は、検波波形の最大値と最小値の差を求めれば容易に検出可能であり、検出したデビエーションの変動分を係数Ｆ０１、Ｆ１１に反映させることは、以上の説明を参照すれば実現可能であろう。
【００３１】
図１０は、本発明にかかる具体的処理方法を示すフローチャートであり、ここでは、相関処理として残差の自乗和を使用する場合を説明している。
図１０において、ＦＳ検出処理がスタートすると、先ず、Ｒ・ＦＳワードの係数Ｆ０１、Ｆ１１が決定しているか否かを判断する（Ｓ２１）。それ以前の処理においてＲ・ＦＳワードの係数Ｆ０１、Ｆ１１が決定されている場合や、改めて生成する必要がない場合は（Ｓ２１  Ｙｅｓ）、受信検波データから２４シンボルの同期ワード候補を抜き出すと共に（Ｓ２２）、既に決定されているＲ・ＦＳ補正ワードと受信検波データとの相関を求める。この例では両者の残差の自乗和を求め（Ｓ２３）、その残差の自乗和の値が最小値であるか否かを判断し（Ｓ２４）、最小値である場合は（Ｓ２４  Ｙｅｓ）、更に、その最小値の残差自乗和の値が所定の閾値より小さい場合は（Ｓ２５  Ｙｅｓ）、そのときのフレーム同期ワード候補が正しいものであると判断して（Ｓ２６）、ＦＳ検出成立としてフローを終了する（Ｓ２７）。
【００３２】
一方、上記Ｓ２１の処理においてＲ・ＦＳワードの係数が未決定であるときは（Ｓ２１  Ｎｏ）、既に説明したように受信検波信号から抽出したフレーム同期ワード候補から例えば１６個のシンボルを抜き出し（Ｓ２８）、既に、図４乃至図９を用いて詳細に説明したように、ＦＳワード候補の最大値と最小値とからＲ・ＦＳ補正ワードを求める第一の方法、あるいは平均値からＲ・ＦＳ補正ワードを求める第二の方法、又は平均値に更に分散を加味する第三の方法等によってＲ・ＦＳ補正ワードを求める（Ｓ２４）。このようにして求めたＲ・ＦＳ補正ワードの２値の差が許容値の範囲であるか、即ち、理想的なＲ・ＦＳワードの二つの係数値Ｆ０１、Ｆ１１の差（４８００×２＝９６００）と比べて著しく相違していないことを確認し、許容範囲である場合は（Ｓ３０  Ｙｅｓ）、Ｒ・ＦＳ補正ワードの係数として正式に採用し（Ｓ３１）、図面左側のＳ２２の相関処理に移行する。上記Ｓ２４、Ｓ２５及びＳ３０の各判断処理においてＮｏのときは、そのとき選択したシンボル列は正しいフレーム同期ワード候補ではないと判断して（Ｓ３２）、処理を終了する（Ｓ２７）。
【００３３】
なお、上記Ｓ２３Ｓ２５において使用する残差の自乗和は、Σ（ａｉ−ｂｉ）2、なる計算で求めることができる。ａｉはＲ・ＦＳワードの理想値、ｂｉは実測値である。即ち、ｂｉは受信検波データからフレーム同期ワード候補として抽出した各シンボル値で、受信検波しＲ・ＦＳ補正ワードと比較し、夫々のシンボル値に相当する２値に変換したデータであり、ａｉはそれに相当する理想値の４値データである。つまり、図４に示すａ１乃至ａ２４夫々は“０１”“１１”２ビットの組み合わせに対応しているので、２４シンボルでは合計４８ビットのデータ列となる。
上記式Σ（ａｉ−ｂｉ）2は、理想値と受信検波データとの差の総和であるから、両者が完全に一致している場合総和はゼロとなり、一致しないビットが増えるに従って、残差の自乗和の値は大きくなる。そこで、ある閾値を設定しておき、求めた残差の自乗和の値が閾値以下の場合、同期検出ができたものと判断することによって同期検出を行うことができる（図１０  Ｓ２５）。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではなく、ＡＰＣＯ  Ｐ２５以外のフレーム同期ワードについても適宜必要な変形を行って実施することができ、相関処理についても如何なる方法を使用してもよい。また、同一出願人は、相関処理に関しても有用な発明を多数出願済みであるから、それらを併用すれば更に効率的な処理が可能である。
なお、上述した本発明の同期検出方法を、コンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができ、同期検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
【００３５】
上述した実施形態の同期信号検出装置を構成する各機能をそれぞれプログラム化し、あらかじめＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んでおき、コンピュータに搭載したＣＤ−ＲＯＭドライブのような媒体駆動装置にこのＣＤ−ＲＯＭ等を装着して、これらのプログラムをコンピュータのメモリあるいは記憶装置に格納し、それを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
【００３６】
なお、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
また、ロードしたプログラムを実行することにより上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００３７】
市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させ、あるいはインターネット等を介して接続されたサーバコンピュータの記憶装置にプログラムを格納しておき、インターネット等を通じて他のコンピュータに転送することもできる。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
なお、コンピュータでは、可搬型の記録媒体上のプログラム、または転送されてくるプログラムを、コンピュータに接続した記録媒体にインストールし、そのインストールされたプログラムを実行することによって上述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる同期信号検出装置の要部構成図である。
【図２】ＡＰＣＯ  Ｐ２５に準拠した理想的なフレーム同期ワードを示す図である。
【図３】ＡＰＣＯ  Ｐ２５に準拠した理想的なフレーム同期ワードのシンボル値を示す図である。
【図４】リファレンス・フレーム同期ワードの係数割り当てを説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる同期信号検出方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる同期信号検出方法を説明する図であって、（ａ）は受信検波データの波形図、（ｂ）は検波データから取り出したオフセット成分で係数補正をしたリファレンス・フレーム同期補正ワードを示す図である。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図であり、（ａ）は受信検波信号の最大値、最小値を示す図、（ｂ）は最大値・最小値に基づいて生成したリファレンス・フレーム同期補正ワードを示す図である。
【図８】本発明の第二の実施例を説明するための図であり、（ａ）は受信検波信号におけるシンボル位置の例を示す図、（ｂ）は取り出したシンボル値のリスト図、（ｃ）はシンボル値の平均に基づいて生成したリファレンス・フレーム同期ワードを示す図である。
【図９】本発明の第三の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の同期信号検出方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図１１】デジタル無線通信機の同期信号検出に関係する機能ブロックの例を示すブロック構成図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）はフレーム同期ワード検出装置の一例を説明するための機能ブロック図と処理フローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  フレーム同期相関器、２  オフセットデータ演算回路、３  リファレンス・フレーム同期ワード補正回路（Ｒ・ＦＳワード補正回路）、４  リファレンス・フレーム同期ワードメモリ（Ｒ・ＦＳワードメモリ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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