(57)【要約】      （修正有）【課題】安定に確度高く入力信号に含まれる既知のシンボル列を検出する装置を提供する。【解決手段】既知のシンボル列を含み得る信号を信号空間上で示す入力ベクトルと、前記既知のシンボル列を時系列の順に示す基準ベクトルとの内積もしくは前記内積の近似を前記時系列の順に個別に得る内積演算手段１１と、前記内積演算手段によって得られた内積もしくは近似毎の前記時系列順における電力の和と所定の閾値ｔｈとの大小関係として、前記信号に前記既知のシンボル列が含まれるか否かを判別する判別手段１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知のシンボル列を含み得る信号を信号空間上で示す入力ベクトルと、前記既知のシンボル列を時系列の順に示す基準ベクトルとの内積もしくは前記内積の近似を前記時系列の順に個別に得る内積演算手段と、
前記内積演算手段によって得られた内積もしくは近似毎の前記時系列順における電力の和と所定の閾値ｔｈとの大小関係として、前記信号に前記既知のシンボル列が含まれるか否かを判別する判別手段と
を備えたことを特徴とする信号検出装置。
【請求項２】
既知のシンボル列を含み得る信号を信号空間上で示す入力ベクトルと、前記既知のシンボル列を時系列の順に示す基準ベクトルとの内積もしくは前記内積の近似を前記時系列の順に個別に得る内積演算手段と、
前記内積演算手段によって得られた内積もしくは近似毎の前記時系列順における電力の和と所定の閾値ｔｈとの大小関係と、前記内積もしくは前記近似の電力と所定の閾値ＴＨとの大小関係との組み合わせとして、前記信号に前記既知のシンボル列が含まれるか否かを判別する判別手段と
を備えたことを特徴とする信号検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の信号検出装置において、
前記閾値ｔｈは、
前記時系列の順における前記内積もしくは前記近似の電力未満の値である
ことを特徴とする信号検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の信号検出装置において、
前記時系列の順における前記内積もしくは前記内積の近似の電力が所定の閾値ＴＨ′を上回る時点と、前記信号における前記既知のシンボル列の配置とに基づいて、前記既知のシンボル列が前記信号に含まれる期間を識別する期間識別手段を備えた
ことを特徴とする信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された信号に含まれる既知のシンボル列を検出する信号検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信系や伝送系の受信端では、伝送路を介して到来する所望の信号は、例えば、既知の占有帯域内で直交復調され、さらに、ＦＦＴ（Fast Fourie Transform ）等の周波数解析が施されることにより、実際に到来しあるいは受信されたか否かの判別が行われる。
【０００３】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１および特許文献２があった。
(1) 「多値ＱＡＭ方式を利用した通信システムでの信号フレーム内のパイロットシンボルを用いて同期をとるフレーム同期方法において、信号フレーム中にパイロットシンボルを２個以上割り当て、各パイロットシンボルは、振幅値が最大であり、かつ、Ｉ−Ｑ平面上での位相が異なる２種類以上のシンボルから成り、各パイロットシンボル間の内積演算結果を用いてパイロットシンボル位置を検出する」ことにより、「多値ＱＡＭ方式を用いた通信においてノイズの影響を受けにくく容易にフレーム同期を行う」点に特徴かあるフレーム同期方法および装置…特許文献１
【０００４】
(2) 「パイロットシンボルが挿入された信号フレームを多値ＱＡＭ方式により送信装置から受信装置へ送信する通信システムのフレーム同期判定装置において、１信号フレームをＮ個のシンボルから構成し、Ｎ個のシンボルのうち、パイロットシンボルをｎ個（ただし、ｎは２以上の自然数）配置し、ｎ個のパイロットシンボルのうち、少なくとも一組は異なるよう、且つｎ個のパイロットシンボルのうち、どの２個も信号点配置図中で位相差がπ/2にはならないように割り当て、受信装置は、入力シンボル間の内積の演算を行う内積演算手段と、該内積演算手段により演算された演算結果の移動平均を計算し記憶する移動平均計算記憶手段と、該移動平均計算記憶手段に設けられたＮ個の記憶手段と、該記憶手段に記憶されたＮ個の値をそれぞれ比較して、パイロットシンボルの位置を判定する比較判定手段とを備える」ことにより、「パイロットシンボルの検出を簡単な構成で高精度に行い、多値ＱＡＭ方式を利用した通信システムにおいてフレーム同期が確実にとる」点に特徴があるフレーム同期装置及びフレーム同期方法…特許文献２
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２１４５４号公報
【特許文献２】特開２００７−００６０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来例では、既述のＦＦＴそのものが積分演算であるために、入力された信号がパルス波やバースト波である場合には、十分な精度および速度による周波数分析の実現に必要な演算対象（該当する信号の瞬時値の列）が得られない可能性があった。
【０００７】
しかも、このようなＦＦＴでは、一般に、演算対象と周波数分解能との間に固有の制約がある。
【０００８】
したがって、既述の判別の対象となる信号は、特に、単発のパルス波、あるいは著しく短いバースト波として到来する場合には、受信端に到来して受信されたことの判別が可能であるとは限らなかった。
【０００９】
本発明は、入力される信号のレベル、その信号の生成に適用された変調方式、伝送方式、多元接続方式の如何にかかわらず、安定に確度高くその信号に含まれるシンボル列を検出できる信号検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明では、内積演算手段は、既知のシンボル列を含み得る信号を信号空間上で示す入力ベクトルと、前記既知のシンボル列を時系列の順に示す基準ベクトルとの内積もしくは前記内積の近似を前記時系列の順に個別に得る。判別手段は、前記内積演算手段によって得られた内積もしくは近似毎の前記時系列順における電力の和と所定の閾値ｔｈとの大小関係として、前記信号に前記既知のシンボル列が含まれるか否かを判別する。
【００１１】
上記内積または近似は、時系列の順における入力ベクトルと基準ベクトルとの間における振幅の格差と位相の格差とが少ないほど、これらのベクトルが等しい場合における値より小さな値とはなり難く、かつ上述した閾値ｔｈとの大小関係の判別の対象となる「電力の和」は、その内積または近似の振幅の二乗値に等しい。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、内積演算手段は、既知のシンボル列を含み得る信号を信号空間上で示す入力ベクトルと、前記既知のシンボル列を時系列の順に示す基準ベクトルとの内積もしくは前記内積の近似を前記時系列の順に個別に得る。判別手段は、前記内積演算手段によって得られた内積もしくは近似毎の前記時系列順における電力の和と所定の閾値ｔｈとの大小関係と、前記内積もしくは前記近似の電力と所定の閾値ＴＨとの大小関係との組み合わせとして、前記信号に前記既知のシンボル列が含まれるか否かを判別する。
【００１３】
既知のシンボル列の有無の判別は、上記閾値ＴＨとして設定されるレベル以上で入力された信号に限定される。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の信号検出装置において、前記閾値ｔｈは、前記時系列の順における前記内積もしくは前記内積の近似の電力未満の値である。
【００１５】
すなわち、既知のシンボル列の有無の判別に供される閾ｔｈは、そのシンボル列を含む信号のレベルの増減に応じて可変される。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の信号検出装置において、期間識別手段は、前記時系列の順における前記内積もしくは前記内積の近似の電力が所定の閾値ＴＨ′を上回る時点と、前記信号における前記既知のシンボル列の配置とに基づいて、前記既知のシンボル列が前記信号に含まれる期間を識別する。
【００１７】
すなわち、上記信号における既知のシンボル列の配置に柔軟に適応して、その既知のシンボル列が信号に含まれる期間が特定される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、積分演算である周波数分析が行われることなく、簡便な算術演算の下で、既知のシンボル列の有無の判別が実現される。
【００１９】
また、本発明では、レベルが過小な信号に対して「既知のシンボル列の有無の判別」が行われることに起因する資源の消費や応答性の回避が図られる。
【００２０】
さらに、本発明では、多様なレベルの信号に対する柔軟な適応が可能となる。
また、本発明では、既知のシンボル列の識別に基づく同期、伝送情報の抽出、通信制御の柔軟の実現が可能となる。
【００２１】
したがって、本発明が適用された通信系や伝送系では、構成の複雑化と応答性の低下とを伴うことなく、性能および信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態の動作を説明する図である。
【図３】本実施形態における相関・電力演算部の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、内積演算部１１の入力には、本実施形態にかかる受信端に到来した受信波が直交復調され、かつＡ／Ｄ変換されることによって生成された互いに直交するｉ信号とｑ信号とが入力される。その内積演算部１１が有する２つの出力は相関・電力演算部１２の対応する入力に接続され、この相関・電力演算部１２の出力には、後述する判別値Ｄおよび電力Ｐが出力される。
【００２４】
図２は、本実施形態の動作を説明する図である。
図３は、本実施形態における相関・電力演算部の動作フローチャートである。
以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００２５】
上記受信波は、図２(1) に示すように、既知の語を何らかのフィールドに含むパケット（またはフレーム）で変調された単発のパルス（または短いバースト波）として到来する。
【００２６】
このような受信波は、既述の直交復調およびＡ／Ｄ変換が施されることにより、シンボル単位のベクトルＸの列に変換される。このベクトルＸの振幅ａｘおよび位相θｘには、上記受信波の伝搬路の特性とその特性の変動とに起因して生じ、かつ変動し得る偏差を伴う。
【００２７】
内積演算部１１には、上記既知の語を示し、かつ互いに直交するベクトル（以下、「基準ベクトル」という。）Ｂの列（図２(2))が予め与えられる。
【００２８】
内積演算部１１は、上記ベクトルＸの列を時系列の順にシンボルレートで取り込み、何れのベクトルＸの列に含まれる個々のベクトルｘと、既述のベクトルＢの列に含まれるベクトルｂとの内積ｙ（下式(a) で示される。）を求める。なお、θは、図２の破線枠に示すベクトルｘとベクトルｂとの位相の差（＝θｘ−θｂ）である。
ｙ＝|ｘ|・|ｂ| cosθ  ・・・(a)
【００２９】
さらに、内積演算部１１は、上記内積ｙの互いに直交する成分ｙｉ、ｙｑの対として、その内積ｙを相関・電力演算部１２に順次引き渡す。
【００３０】
相関・電力演算部１２は、以下の処理を行う。
(1) 上記内積ｙの列Ｙ（既知の語を示すシンボルと同数のシンボルを含む。）毎に、下式(b)、(c)、(d) に示す算術演算を行うことにより、判定値Ｄ、電力Ｐおよび閾値ｔｈを求める（図３ステップＳ１）。ただし、ｋは、「１」未満の係数であって、予め定数として設定され、あるいは所望の通信制御の下で適宜更新されてもよい。
【００３１】
Ｄ＝(Σｙｉ)２＋(Σｙｑ)２  ・・・(b)
Ｐ＝Σ(ｙｉ２＋ｙｑ２)  ・・・(c)
ｔｈ＝ｋ・Ｐ  ・・・(d)
【００３２】
(2) 判定値Ｄと閾値ｔｈとを比較し（図３ステップＳ２）、前者が後者を上回る場合には、既述の既知の語を含むパケットまたはフレームが受信波として到来したことを識別し（図３ステップＳ３）、所定の通信制御やプロトコル制御を行うユニットや装置（図示されない。）にその識別の結果を通知する（図３ステップＳ４）。
【００３３】
ところで、既述の内積ｙの振幅は、上式(a) に示されるように、一般に、上記ベクトルｘ、ｂの間における振幅ａｘ，ａｂの格差と位相θｘ，θｂの格差とが少ないほど、これらのベクトルｘ、ｂが等しい場合における値より小さな値とはならない。
【００３４】
また、このような内積ｙの振幅の二乗値は、上式(b) に示すように、判定値Ｄに等しい。
さらに、既述の演算の過程では、受信波に含まれる成分の内、ベクトルＸの列に変換される主要な周波数成分以外の成分は、演算対象から除外される。
【００３５】
すなわち、本実施形態によれば、積分演算として実現される周波数分析が行われることなく、かつ既述の簡便な算術演算の下で、既知のシンボル列が受信波として到来したか否かの判別が実現される。
【００３６】
したがって、本実施形態によれば、既知のシンボル列で変調された受信波が単発のパルス波や短いバースト波として到来する場合であっても、その受信波が到来したことが安定かつ高速に確度高く検出される。
【００３７】
なお、本発明は、既知のシンボル列のみで変調されたパルス波やバースト波として到来する受信波にも、同様に適用可能である。
【００３８】
また、本発明は、既述の受信波の生成に適用された変調方式、多元接続方式の何れも、既知のシンボル列に含まれる全てのシンボルの信号点が既知の情報として与えられるならば、如何なるものであってもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態では、内積ｙは、既述の式(a) で示される算術演算に基づいて求められなくてもよく、「ベクトルｘ、ｂの振幅と位相との双方の格差が少ないほど、これらのベクトルｘ、ｂが等しい場合における値に比べて小さな値とはならない」との特性を所望の精度で有するならば、例えば、下式で示される近似の内積ｙ′、ｙ′′の何れで代替されてもよい。
【００４０】
ｙ′＝|ｘ|・|ｂ| ・(1−sinθ）
ｙ′′＝|ｘ|・|ｂ| ・cos(θ−π/2）
【００４１】
また、本実施形態では、既述のパルス波やバースト波について既知であるフォーマット（長さ、既知のシンボル列の配置および長さを含む）と、相関・電力演算部１２によって識別（図３ステップＳ３）が行われた時点とに基づいて、これらのパルス波やバスト波が受信された期間を特定する処理が併せて行われてもよい。。
【００４２】
さらに、本実施形態では、既述の直交復調は、準同期検波と同期検波との何れに基づいて行われてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、既述の内積ｙの値（またはその二乗値）が所定の閾値ＴＨを上回るときに限って、既知のシンボル列が受信波として到来したか否かの判別が行われることによって、このような閾ＴＨとして設定されるレベル以上の受信波のみがその判別の対象となってもよい。
【００４４】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１１  内積演算部
１２  相関・電力演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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