(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データの属性に応じて、上記送信データを少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置し、各データ領域において上記送信データを変調して送信シンボルを形成する送信データ処理手段、
上記第１のデータ領域に第１の同期信号を挿入する第１の同期信号生成手段と、
上記第２のデータ領域を少なくとも２つのサブ領域に分割し、各サブ領域毎に第２の同期信号を挿入する第２の同期信号生成手段と
を含む送信装置と、
受信信号に含まれる上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、
上記受信信号に含まれる上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段と
を含む受信装置と、を有し、
上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、実数部の信号に応じて生成される
通信システム。
【請求項２】
送信データの属性に応じて、上記送信データを少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置し、各データ領域において上記送信データを変調して送信シンボルを形成する送信データ処理手段、
上記第１のデータ領域に第１の同期信号を挿入する第１の同期信号生成手段と、
上記第２のデータ領域を少なくとも２つのサブ領域に分割し、各サブ領域毎に第２の同期信号を挿入する第２の同期信号生成手段と
を含む送信装置と、
受信信号に含まれる上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、
上記受信信号に含まれる上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段と
を含む受信装置と、を有し、
上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、虚数部の信号に応じて生成される
通信システム。
【請求項３】
送信データの属性に応じて、少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置された複数の送信データによって一つの伝送単位が形成され、それぞれの上記伝送単位に第１の同期信号が挿入され、上記第２のデータ領域において、複数の送信データからなる少なくとも２つのサブ領域それぞれに第２の同期信号が挿入される変調信号を受信する受信装置であって、
受信信号から上記第１の同期信号を検出する第１の同期検出手段と、
上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、
上記受信信号から上記第２の同期信号を検出する第２の同期検出手段と、
上記第２の同期検出手段によって検出された上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段と、を有し、
上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、実数部の信号に応じて生成される
受信装置。
【請求項４】
送信データの属性に応じて、少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置された複数の送信データによって一つの伝送単位が形成され、それぞれの上記伝送単位に第１の同期信号が挿入され、上記第２のデータ領域において、複数の送信データからなる少なくとも２つのサブ領域それぞれに第２の同期信号が挿入される変調信号を受信する受信装置であって、
受信信号から上記第１の同期信号を検出する第１の同期検出手段と、
上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、
上記受信信号から上記第２の同期信号を検出する第２の同期検出手段と、
上記第２の同期検出手段によって検出された上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段と、を有し、
上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、虚数部の信号に応じて生成される
受信装置。
【請求項５】
上記基準クロックをカウントし、上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号のタイミングに応じて、カウント値を制御するカウンタを有し、
上記第２の同期検出手段は、上記カウンタのカウント値に応じて、上記第２の同期信号を検出するタイミングを粗調整する
請求項３または４記載の受信装置。
【請求項６】
上記各伝送単位において、上記第２のデータ領域に続き、第３のデータ領域が設けられ、当該第３のデータ領域に第３の同期信号が挿入され、
上記第３の同期信号を検出する第３の同期検出手段と、
上記第３の同期検出手段によって検出された上記第３の同期信号に応じて、上記第３のデータ領域における復調のタイミングを制御する第２の復調タイミング制御手段と
を有する請求項３または４記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ変調信号を用いた通信システム及びその受信装置、特に、同期信号を検出し、それをもとに信号復調のタイミングを高精度に制御可能な受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ変調信号を用いてパケット通信を行う無線通信システム、例えば、ワイアレス・ホームネットワークにおいて、送信側では、複数の情報データで構成されているフレームをデータ伝送の単位として送信する。各フレームに、ＯＦＤＭ変調の単位であるシンボルが複数含まれている。各フレームのなかに、伝送対象である情報データ及び制御信号の他に、受信側において受信信号を復調するタイミングを制御するための同期信号が挿入されている。受信装置では、受信されたフレーム毎に設けられている同期信号に基づいて、復調タイミングを制御することによって、信号復調タイミングの最適化をはかる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の通信システムでは、同期信号は各情報単位、例えば、各フレーム毎に１種類しかなかったため、受信装置において復調タイミングを生成する場合に、参照可能な同期タイミングが一つしかなかった。これは受信情報単位、或いは検出した同期信号をもとに復調する情報単位が小さいときには有効である。しかし、復調する情報単位が大きいとき、即ち、１種類の同期信号をもとに全受信情報を復調する場合、送受信装置の間のクロック信号誤差が累積することによって、各復調情報単位において受信データの後部での復調精度が、受信データの先頭部での復調精度より悪化し、各復調情報単位の後部における復調データの誤り率が増大するという不利益がある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数種類の同期信号を用いてＯＦＤＭ変調信号を送信することによって、同期検出精度の向上及び復調タイミングの最適化を実現できる通信システム及びその受信装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の通信システムは、送信データの属性に応じて、上記送信データを少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置し、各データ領域において上記送信データを変調して送信シンボルを形成する送信データ処理手段、上記第１のデータ領域に第１の同期信号を挿入する第１の同期信号生成手段と、上記第２のデータ領域を少なくとも２つのサブ領域に分割し、各サブ領域毎に第２の同期信号を挿入する第２の同期信号生成手段とを含む送信装置と、受信信号から上記第１の同期信号を検出する第１の同期検出手段と、上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、上記受信信号から上記第２の同期信号を検出する第２の同期検出手段と、上記第２の同期検出手段によって検出された上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段とを含む受信装置と、を有し、上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、実数部または虚数部の信号に応じて生成される。
【０００６】
また、本発明の受信装置は、送信データの属性に応じて、少なくとも第１と第２の二つのデータ領域に配置された複数の送信データによって一つの伝送単位が形成され、上記各伝送単位に第１の同期信号が挿入され、上記第２のデータ領域において、複数の送信データからなる少なくとも２つのサブ領域それぞれに第２の同期信号が挿入される変調信号を受信する受信装置であって、受信信号から上記第１の同期信号を検出する第１の同期検出手段と、上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号に応じて、受信処理における基準クロック信号を生成する基準クロック生成手段と、上記受信信号から上記第２の同期信号を検出する第２の同期検出手段と、上記第２の同期検出手段によって検出された上記第２の同期信号に応じて、上記第２のデータ領域における各サブ領域の復調タイミングを制御する復調タイミング制御手段と、を有し、上記第１及び第２の同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、実数部の信号に応じて生成される。
【０００７】
また、本発明では、好適には、上記基準クロックをカウントし、上記第１の同期検出手段によって検出された上記第１の同期信号のタイミングに応じて、カウント値を制御するカウンタを有し、上記第２の同期検出手段は、上記カウンタのカウント値に応じて、上記第２の同期信号を検出するタイミングを粗調整する。
【０００８】
また、本発明では、好適には、上記第１及び第２の同期信号は、疑似乱数データ列、例えば、所定の符号長をもつＭ系列であり、上記第１の同期検出手段は、上記第１の同期信号と同じ疑似乱数データ列を用いて、上記受信信号との相互相関値を計算し、算出した上記相互相関値が予め設定されたしきい値との比較結果に応じて、上記第１の同期信号を検出し、上記第２の同期検出手段は、上記第２の同期信号と同じ疑似乱数データ列を用いて、上記受信信号との相互相関値を計算し、算出した上記相互相関値が予め設定されたしきい値との比較結果に応じて、上記第２の同期信号を検出する。
【０００９】
また、本発明では、好適には、上記同期信号は、所定の符号長をもつＭ系列、あるいはゴールド符号系列である。さらに、上記同期信号は、所定のデータ系列をＯＦＤＭ変調した変調信号に応じて生成され、または、当該ＯＦＤＭ変調した変調信号のうち、実数部若しくは虚数部の信号に応じて生成される。
【００１０】
また、本発明では、好適には、上記各伝送単位において、上記第２のデータ領域に続き、第３のデータ領域が設けられ、当該第３のデータ領域に第３の同期信号が挿入され、上記第３の同期信号を検出する第３の同期検出手段と、上記第３の同期検出手段によって検出された上記第３の同期信号に応じて、上記第３のデータ領域における復調のタイミングを制御する第２の復調タイミング制御手段とを有する。
【００１１】
また、本発明では、好適には、上記第３の同期信号は、上記第２の同期信号と同じ疑似乱数データ列によって構成されている。
【００１２】
さらに、本発明では、好適には、上記変調信号は、上記送信データをＯＦＤＭ変調された変調信号である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の通信システムを構成する送信装置及び受信装置の構成及び動作についてそれぞれ説明する。本発明の通信システムにおいて、送信装置によってＯＦＤＭ変調された送信データが、例えば、電波によって送信される。受信装置によって、受信された電波信号に基づき、ＯＦＤＭ復調し、送信データを再生する。送信装置によって、送信データを一定の長さをもつフレーム単位に区切って送信されるので、受信装置ではフレーム単位で受信データを復調して、送信データを再生する。
【００１４】
送信装置
図１は、本発明の通信システムを構成する送信装置のブロック図を示している。図示のように、この送信装置はフレーム同期信号生成回路１、制御情報生成回路２、パケット同期信号生成回路３、マッピング回路４−１，４−２、送信データ合成回路５、逆フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ）６、帯域制限フィルタ７、Ｄ／Ａコンバータ８、送信回路９及びアンテナ１０によって構成されている。
【００１５】
フレーム同期信号生成回路１は、フレーム毎にフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣを生成し、マッピング回路４−１に供給する。フレーム同期信号生成回路１は、所定のデータ系列を生成し、それを同期符号系列としてマッピング回路４−１に供給する。
受信装置では、フレーム毎に検出されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣに応じて、フレーム同期の引き込みを行い、フレーム同期を保持する。
制御情報生成回路２は、通信システム内の端末及び資源管理情報によって構成された制御情報ＣＮＴを生成し、マッピング回路４−１に供給する。
【００１６】
マッピング回路４−１は、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣ及び制御情報ＣＮＴに応じて、予め設定されたディジタル変調方式に基づき信号点の配置を行う。ここで、ディジタル変調方式は、通常のディジタル通信などに用いられている変調方式であり、例えば、ＱＰＳＫ，ＤＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭなどの何れかの変調方式または、これらの組み合わせである。マッピング回路４−１によって、制御情報が変調される。フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣ及び変調された制御情報によって、各フレームにおけるマネジメント領域が形成される。
【００１７】
パケット同期信号生成回路３は、フレーム内の予約領域において、複数のシンボルからなるスロット単位にパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣまたはＡ＿ＳＹＮＣの何れかを生成し、マッピング回路４−２に供給する。ここで、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣ及びＡ＿ＳＹＮＣは、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣと同じく、疑似乱数列、例えば、所定の符号長をもつＭ系列のデータによって構成される。なお、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣ、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣ及びＡ＿ＳＹＮＣはそれぞれ異なる符号配列をもつＭ系列のデータである。また、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣとＡ＿ＳＹＮＣは同じ符号配列をもつＭ系列であってもよい。
【００１８】
マッピング回路４−２は、パケット同期信号生成回路３によって生成されたパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣ、Ａ＿ＳＹＮＣ、送信データＳＤ１及びＳＤ２に応じて、予め設定されたディジタル変調方式に基づき信号点の配置を行う。送信データＳＤ１をスロット単位に区切り、各スロットの先頭に、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣに応じて生成されたパケット同期信号を挿入する。所定数のスロット、例えば、２〜３スロットによって、フレームの予約領域の送信データを形成する。さらに、マッピング回路４−２は、送信データＳＤ２の先頭に、パケット同期信号生成回路３によって生成されたパケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣに応じて生成されるパケット同期信号を挿入して、非予約領域の送信データを形成する。
【００１９】
送信データ合成回路５は、マネジメント領域、予約領域及び非予約領域のデータを所定の順序に結合して、１フレームの送信データを形成する。
逆フーリエ変換回路６が、送信データ合成回路５によって生成された送信データを逆フーリエ変換する。逆フーリエ変換によって、ＯＦＤＭ変調が実行され、マネジメント領域において、制御情報に応じたシンボルが形成され、予約領域及び非予約領域それぞれにおいて、送信データに応じたシンボルが形成される。
【００２０】
帯域制限フィルタ７は、逆フーリエ変換された信号の所定の帯域、例えば、高域の周波数成分を制限し、Ｄ／Ａコンバータ７に供給する。帯域制限フィルタ７の制限帯域幅は、例えば、送信回路９の通過帯域幅に応じて設定される。
帯域制限フィルタ７によって帯域制限が行われたＯＦＤＭ変調信号がＤ／Ａコンバータ８によってアナログ信号に変換され、さらに送信回路９によって高周波帯域（ＲＦ）に変調され、増幅されたあと、アンテナ１０を介して空中に放射される。
【００２１】
なお、上述した送信装置において、フレーム同期信号生成回路１によって生成されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣがＯＦＤＭ変調され、その変調信号が同期信号として送信される。この場合、ＯＦＤＭ変調信号の実数部または虚数部の何れかまたは実数部と虚数部両方を用いて、同期信号として送信することも可能である。
また、同期符号をＯＦＤＭ変調せずに、そのままＤ／Ａコンバータ８によってアナログ信号に変換し、同期信号として送信することもできる。図２は、このような送信装置の一構成例を示している。
【００２２】
図示のように、フレーム同期信号生成回路１ａによって生成されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、ＩＦＦＴ回路６の出力データとともに選択回路１２に入力される。当該選択回路１２は、何れかデータ系列を選択して帯域制限フィルタ７に出力する。例えば、フレームの先頭にフレーム同期シンボルを送信する場合に、選択回路１２は、フレーム同期信号生成回路１ａによって生成されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣを選択し、フレーム同期シンボルを送信した後、選択回路１２は、ＩＦＦＴ回路６によって出力される制御情報及びそれに続く送信データのＯＦＤＭ変調信号を選択して出力する。フレーム同期シンボルを送信する場合、フレーム同期信号生成回路１ａによって生成されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、帯域制限フィルタ７によって帯域が制限され、送信回路の通過帯域幅以内に制限される符号系列がＤ／Ａコンバータ８に供給される。
【００２３】
フレーム同期信号生成回路１ａによって生成されるフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、疑似乱数（ＰＮ）の符号系列、例えば、所定の符号長をもつＭ系列である。また、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、ゴールド符号系列によって構成することもできる。
【００２４】
図３は、上述した送信装置によって生成されるフレームの構造を示す図である。図示のように、各フレームは、それぞれマネジメント領域、予約領域及び非予約領域によって構成されている。
マネジメント領域の先頭には、フレーム同期シンボルが配置され、その後、例えば、通信システム内の端末及び資源管理情報によって形成された管理情報シンボルが続く。フレーム同期シンボルは、上述した送信装置におけるフレーム同期信号生成回路１によって生成されたフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣに応じて生成される。ここで、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、所定の符号長をもつ疑似乱数列、例えば、符号長１５のＭ系列によって構成される。
【００２５】
ＯＦＤＭ変調信号における各シンボルは、有効シンボル期間とガードインターバル期間によって構成されている。ガードインターバル期間は、伝送路のマルチパスの影響を軽減するための信号期間であり、有効シンボル期間の信号波形を巡回して繰り返したものである。本実施形態においては、例えば、各シンボルは７２ビットのデータからなり、その内、６４ビットのデータは、有効シンボル期間に対応し、８ビットのデータは、ガードインターバル期間に対応する。
【００２６】
フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣは、上述のように、符号長１５のＭ系列データであり、ＯＦＤＭ変調によって、同相成分のＩチャネルデータと直行成分のＱチャネルデータの２チャネルのデータがそれぞれ形成される。このため、マネジメント領域の先頭に配置されているフレーム同期シンボルには、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣのデータがＯＦＤＭ変調されたデータが含まれる。フレーム同期シンボルに続いて、制御情報ＣＮＴに応じて生成された制御情報シンボルが配置される。
【００２７】
予約領域は、複数のスロット、図３の例では、３つのスロットによって構成されている。各スロットは、ｍ（ｍは自然数、ｍ＞２）個のシンボルによって構成されている。各スロットの先頭に、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣに応じて生成された同期シンボルが配置されている。上述したように、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣは、フレーム同期信号と同じように、符号長１５のＭ系列によって構成れ、ただし、フレーム同期符号とは符号配列が異なる。各スロットの先頭に配置されている同期シンボルにおいて、７２ビットの内、１５ビットのパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣに応じて生成されたＩチャネルデータとＱチャネルデータが含まれる。各スロットにおいて、同期シンボルに続いて、送信データＳＤ１に応じて生成された送信データシンボルが配置される。
【００２８】
非予約領域の先頭において、パケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣに応じて生成された同期シンボルが配置され、それ以後は、送信データＳＤ２に応じて生成された送信データシンボルが続く。
【００２９】
上述したように、本実施形態の送信装置によって送信されたフレームにおいて、マネジメント領域の先頭にフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣに応じたフレーム同期シンボルが配置され、予約領域の各スロット毎に、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣに応じて生成したパケット同期シンボルが配置され、非予約領域の先頭にパケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣに応じて生成したパケット同期シンボルが配置されている。この配置に従って、受信装置は、フレーム同期シンボルに応じてフレーム同期信号を検出し、それに応じてフレーム同期を保持する。フレーム同期が安定した保持されている場合、予約領域の各スロットに配置されているパケット同期シンボルに応じて、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣを検出して、スロット毎に同期を確保し、さらに、検出されたパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣに応じて、予約領域の送信データを復調するタイミングを制御する。非予約領域において、その先頭に配置されているパケット同期シンボルに応じて、パケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣを検出して、検出したパケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣに応じて、当該非予約領域のデータ復調のタイミングを制御する。
以下、本発明の通信システムにおける受信装置の構成及び動作について、図面を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
【００３０】
受信装置
図４は本発明の通信システムを構成する受信装置の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態の受信装置は、アンテナ１０、プリアンプ２０、周波数変換器３０、ＰＬＬ回路４０、Ａ／Ｄコンバータ５０、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）６０、フーリエ変換回路（ＦＦＴ）７０、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）８０、復調器９０、制御回路１００、フレーム同期検出回路１１０、初期同期回路及びＤＬＬ（Delay Locked Loop ）回路１２０、フレームカウンタ１３０、パケット同期検出回路１４０及び復調タイミング制御回路１５０によって構成されている。
【００３１】
以下、本実施形態の受信装置の各部分回路について説明する。
アンテナ１０は、送信側によって送信されたＯＦＤＭ変調信号を受信し、受信信号をプリアンプ２０に出力する。
プリアンプ２０は、アンテナ１０によって受信した高周波のＯＦＤＭ変調信号を増幅し、周波数変換器３０に供給する。
周波数変換器３０は、ＰＬＬ回路４０によって生成されたローカル発振信号に応じて、受信信号の高周波のキャリアを中間周波数帯域またはベースバンドに変換する。
ＰＬＬ回路４０は、プリアンプ２０によって増幅された信号に基づき、送信側で用いられたクロック信号と同じ周波数をもち、位相が同相するローカル発振信号を生成し、周波数変換回路３０に供給する。
【００３２】
Ａ／Ｄコンバータ５０は、周波数変換器３０によってベースバンドに変換された受信信号をディジタル信号に変換し、フレーム同期検出回路１１０、パケット同期検出回路１４０及びＳ／Ｐ変換器６０にそれぞれ出力する。
Ｓ／Ｐ変換器６０は、Ａ／Ｄコンバータ５０から得られたシリアルの変換データをパラレルデータに変換し、フーリエ変換回路７０に供給する。
フーリエ変換回路７０は、復調タイミング制御回路１５０によって設定されたＦＦＴ窓において、Ｓ／Ｐ変換器６０から得られた変換データに対してフーリエ変換を行い、ＯＦＤＭ変調されたデータを復調する。
【００３３】
Ｐ／Ｓ変換器８０は、フーリエ変換回路７０によって復調されたパラレルのデータをシリアルデータに変換し、復調器９０に供給する。
復調器９０は、Ｐ／Ｓ変換器８０から順次入力された再生データに対して、送信装置のマッピング回路で用いられた変調方式に応じた復調処理を行い、もとの情報データを再生する。ここで、例えば、送信側においてＤＱＰＳＫ変調によって情報データをマッピングする場合、復調器９０は、ＤＱＰＳＫ復調処理を行う。
【００３４】
制御回路１００は、復調器９０によって復調されたマネジメント領域の情報データを受けて、それに応じて所定の信号処理または演算を行う。例えば、受信した制御信号に応じて受信装置の各部分回路に対して、制御信号を出力し、受信装置全体の動作を制御する。
【００３５】
フレーム同期検出回路１１０は、Ａ／Ｄコンバータ５０から得られた変換データに応じて、マッチドフィルタ処理によって、フレーム同期信号を検出する。
初期同期回路及びＤＬＬ回路１２０は、フレーム同期検出回路１１０によって検出したフレーム同期信号に応じて、初期同期信号を生成し、さらにＤＬＬ回路を用いてフレーム同期タイミングの引き込みを行う。
【００３６】
フレームカウンタ１３０は、ＤＬＬ回路によってフレーム同期信号を十分に引き込んだ状態においてフレーム同期検出信号をトリガーとして、カウントアップを行う。その後、フレーム同期信号は安定して検出される。検出されたフレーム同期信号に応じて、フレームカウンタ１３０のカウント値がリセットされる。
【００３７】
パケット同期検出回路１４０は、フレーム同期が安定して保持されている場合、予約領域において、各スロットに配置されているパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣを検出し、非予約領域において、送信される情報シンボルの先頭に配置されているパケット同期符号Ａ＿ＳＹＮＣを検出する。
復調タイミング制御回路１５０は、パケット同期検出回路１４０によって検出したパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣまたはＡ＿ＳＹＮＣに応じて、フーリエ変換回路７０におけるＦＦＴ変換処理のタイミングを制御する。即ち、復調タイミング制御回路１５０は、ＦＦＴ窓を生成する。上述したように、フーリエ変換回路７０は、ＦＦＴ窓が開いている間に、Ｓ／Ｐ変換器６０から供給されたデータに対してフーリエ変換を行う。このため、ＦＦＴ窓のタイミングが最適に制御されているか否かによって、受信情報の復調精度が左右される。
【００３８】
疑似乱数列、例えば、Ｍ系列は、自己相関関数に鋭いピーク値をもつ特徴を有する。このため、フレーム同期及びパケット同期の検出は、同期符号のＭ系列データと受信データとの相互相関値を算出して、受信データに同期符号が含まれたとき、当該同期符号の受信タイミングに応じて、算出された相互相関値にピークが現れる。当該ピーク値の有無に応じて、フレーム同期またはパケット同期の捕捉を実現でき、さらに、相互相関値にピークの出現タイミングに応じて、フレーム同期またはパケット同期を保持し、安定化できる。
【００３９】
図４に示す受信装置において、フレーム同期検出回路１１０及びパケット同期検出回路１４０によって、上述したフレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣ及びパケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣ，Ａ＿ＳＹＮＣと同様なＭ系列データを用いて、受信データとの相互相関値ＣＯＲＲを算出し、算出した相互相関値に応じて、同期信号が検出されたか否かを判断する。例えば、相互相関値ＣＯＲＲが予め設定したしきい値ＴＨを越えたとき、同期信号が検出されたと見なす。
【００４０】
図５〜８は、図４に示す受信装置における同期信号検出、フレーム同期保持、安定化、予約、非予約領域用パケット同期信号検出及び復調タイミング制御の手順を示すフローチャートである。以下、これらのフローチャート及び図４に示す構成図を参照しつつ、本発明の通信システムにおける受信装置の動作を説明する。なお、ここで、フレーム同期とは、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣを検出し、それに応じてフレーム同期を引き込み、フレーム同期を安定化させることを意味し、パケット同期とは、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣまたはＡ＿ＳＹＮＣを検出して、それに応じてパケット同期を保持し、安定化することを意味する。上述したように、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣとＡ＿ＳＹＮＣは同じＭ系列の符号であってもよい。即ち、予約領域と非予約領域において、同じパケット同期符号を用いることができる。
【００４１】
図５に示すように、同期信号検出は、フレーム同期処理（ステップＳ１）とパケット同期処理（ステップＳ２）の２つの処理によって構成されている。図６と図７は、それぞれステップＳ１とＳ２の処理を詳細に示している。
【００４２】
図６に示すように、フレーム同期処理において、まず、ステップＳ１１において、初期同期処理であるか否かを判断し、初期同期処理の場合、ステップＳ１２の処理が実行され、初期同期処理ではない場合、ステップＳ１４の処理が実行される。
ステップＳ１２において、初期同期信号捕捉処理が行われる。ここで、受信装置のフレーム同期検出回路１１０によって、フレーム同期符号Ｆ＿ＳＹＮＣと同じＭ系列データを用いて、受信データとの相互相関値ＣＯＲＲを計算する。相互相関値ＣＯＲＲが予め設定されたしきい値ＴＨを越えたとき、または、しきい値ＴＨを越えた相互相関値が複数得られた場合には、その中から最大の相互相関値を検出した時点で初期同期捕捉が成功したと見なす。
【００４３】
初期同期捕捉が成功した場合、初期同期回路及びＤＬＬ回路１２０によって、捕捉された初期同期信号を判断し、判断結果に応じて初期捕捉が再開されるか、またはフレーム同期の引き込みが行われる。
送信装置によって送信されたフレームは、一定の長さを有するので、フレーム同期信号がフレーム長を周期に、繰り返して送信される。このため、ステップＳ１３において、捕捉されたフレーム同期信号が周期性を有するか否かを判断し、周期性を有する場合、捕捉されたフレーム同期信号が正しいと判断し、ステップＳ１４の処理が実行される。一方、捕捉されたフレーム同期信号に周期性がない場合には、フレーム同期捕捉が誤りとして、ステップＳ１１に戻り、再度初期フレーム同期信号捕捉が行われる。
【００４４】
フレーム同期信号が正しく捕捉された場合、ステップＳ１４の処理が実行され、ＤＬＬ回路によって、フレーム同期の引き込みが行われる。ＤＬＬ回路において、捕捉されたフレーム同期信号のタイミングに応じて、遅延素子の遅延時間が制御され、それに応じて生成される基準クロック信号の周波数または位相が制御され、送信装置において用いられたクロック信号と同期の基準クロック信号が再生される。当該基準クロック信号が受信装置における時間の基準として、それぞれの部分回路に供給される。
【００４５】
フレーム同期引き込みと同時に、フレーム同期が安定するか否かが判断され、安定した場合、フレームカウンタがスタートする（ステップＳ１６）、安定していない場合、フレーム同期引き込みを継続して行われる。
【００４６】
上述したフレーム同期処理によって、フレーム同期が獲得できる。また、フレーム処理の結果、送信装置に使用されるクロック信号と同期の基準クロック信号が生成され、当該基準クロック信号によって、フレームカウンタがカウントする。各フレームにおいて、例えば、マネジメント領域に含まれている制御情報に応じて、マネジメント領域、予約領域及び非予約領域の長さを予め取得できるので、フレームカウンタのカウント値に基づいて、受信データがどの領域に属しているかを認識でき、これらの情報に基づき、パケット同期処理Ｓ２が行われ、受信信号の復調及びデータの再生が制御される。
【００４７】
図７は、パケット同期処理を示している。まず、受信データが予約領域に属しているか否かが判断され（ステップＳ２１）、予約領域に属している場合、ステップＳ２２の処理が実行され、予約領域に属していない場合、ステップＳ２６の処理が実行される。予約領域にある場合、ステップＳ２２において、フレームカウンタを参照して、パケット同期窓のタイミングが制御される。上述したように、予約領域において、複数のシンボルで構成されたスロット毎に同期シンボルが設けられる。マネジメント領域の情報データの中に、マネジメント領域のデータ長、要約領域における各スロットのシンボル数などの情報を示すデータが含まれている。このため、受信装置の制御回路１００は、受信されたマネジメント領域の情報データを復調することによって、要約領域における各スロット毎に設けられている同期シンボルの位置情報を知ることができる。この情報及びフレームカウンタ１３０のカウント値に応じて、予約領域における同期シンボルの出現するタイミングをほぼ予測できる。
【００４８】
通信路の伝送条件によって、同期シンボルが実際予測したタイミングよりずれることが起こりうる。例えば、通信路が無線で、送受信器内部の遅延、伝送路における伝播遅延などの影響によって、受信装置によってされる同期シンボルのタイミングが予測値より数クロック分、前後に揺らぐ現象が起こる。従って、フレームカウンタのカウント値を参照して予約領域における同期シンボルの検出タイミングを推定する場合、情報データより取得した同期シンボルのタイミングの前後数クロックの間、予約領域の同期シンボルをシーケンシャルに検出しなければならない。ここで、このシーケンシャル検出の間をパケット同期検出窓が開いていると定義する。
【００４９】
ステップＳ２３において、パケット同期検出窓が開いているか否かが判断され、パケット同期検出窓が開いている場合、次のステップＳ２４の処理が実行され、逆にパケット同期検出窓が開いていない場合、ステップＳ２２に戻り、フレームカウンタのカウント値を参照してパケット同期窓の設定が行われる。
このように、フレームカウンタのカウント値に応じて、予約領域の各スロットにおけるパケット同期信号のおよその出現タイミングを予測し、それに応じてパケット同期窓を開いてパケット同期信号を検出する処理は、パケット同期タイミングの粗調整という。パケット同期タイミングの粗調整によって、予約領域におけるパケット同期信号の出現タイミングにあわせてパケット同期窓が開かれ、当該パケット同期窓のなかにパケット同期タイミングを検出でき、それに応じて復調タイミングを高精度に制御できる。
【００５０】
ステップＳ２４において、復調タイミング制御が行われる。図８は、復調タイミング制御の処理手順を示している。
図８に示すように、まず、ステップＳ２０１において、現在指定されている領域にあるか否かが判断される。例えば、予約領域のパケット同期を行う場合、予約領域が終了し、非予約領域に入った場合、復調タイミング制御が終了する。指定された領域、ここでは、予約領域にあると判断された場合、ステップＳ２０２の処理が行われる。
【００５１】
ステップＳ２０２において、パケット同期信号が検出されたか否かが判断される。パケット同期信号が検出された場合、次のステップＳ２０３の処理が実行され、逆にパケット同期信号が検出されていない場合、ステップＳ２０１に戻る。パケット同期信号の検出は、受信装置にあるパケット同期信号検出回路１４０によって行われる。パケット同期信号検出回路１４０は、パケット同期符号Ｓ＿ＳＹＮＣまたはＡ＿ＳＹＮＣを用いて、Ａ／Ｄコンバータ５０から入力された受信データとの相互相関値ＣＯＲＲを計算する。算出した相互相関値ＣＯＲＲが予め設定されたしきい値ＴＨを越えた場合、パケット同期信号が検出されたと判断する。なお、同時にしきい値ＴＨを越えた相互相関値ＣＯＲＲが複数検出された場合、その中から最大の相互相関値を検出した時点で同期獲得と判断する。
【００５２】
パケット同期信号が検出した場合、ステップＳ２０３において、検出されたパケット同期信号のタイミング、即ち、相互相関値のピーク値が出現したタイミングに応じて、復調カウンタのカウント値ＤＣを調整する。復調カウンタのカウント値ＤＣに応じて、受信データをＯＦＤＭ復調するためのＦＦＴ処理の窓が設定される。即ち、復調カウンタのカウント値に応じて、ＦＦＴ窓を開くタイミングが制御される。このため、復調カウンタを高精度に制御することによって、ＯＦＤＭ復調の誤り率を低減できる。
【００５３】
次に、ステップＳ２０４において、復調カウンタのカウント値ＤＣに１を加算する。そして、ステップＳ２０５において、復調カウンタのカウント値ＤＣがデータブロックの先頭にあるか否かが判断され、当該判断の結果、カウント値ＤＣがデータブロックの先頭にある場合、ステップＳ２０６の処理が実行され、逆にカウント値ＤＣがデータブロックの先頭ではない場合、ステップＳ２０４に戻り、カウント値ＤＣに１が加算される。
【００５４】
ステップＳ２０６において、ブロック開始タイミング信号が発生される。そして、ステップＳ２０７において、さらに、復調カウンタのカウント値ＤＣに１が加算される。ステップＳ２０８において、加算されたカウント値ＤＣがＦＦＴ処理の開始タイミングに達したか否かが判断される。当該判断の結果、カウント値ＤＣがＦＦＴ処理の開始タイミングに達した場合、ステップＳ２０９の処理が実行され、ＦＦＴ処理の開始タイミングに達していない場合、ステップＳ２０７に戻り、復調カウンタのカウント値ＤＣに１が加算される。
【００５５】
ステップＳ２０９において、ＦＦＴ開始タイミング信号が発生される。ＦＦＴ開始タイミング信号がフーリエ変換回路７０に入力される。フーリエ変換回路７０は、ＦＦＴ開始タイミング信号に応じて、ＦＦＴ処理を開始する。即ち、ＦＦＴ開始タイミング信号によって、ＦＦＴ窓は開かれる。これに応じて、フーリエ変換回路７０は、所定のデータ長に対してＦＦＴ処理を行い、ＯＦＤＭ復調処理を行う。
【００５６】
ＦＦＴ開始タイミング信号が出力された後、指定領域が終了したか否かが判断される（ステップＳ２１０）。当該判断の結果、指定した領域が終了した場合、復調タイミング制御が終了し、一方、指定領域がまだ終了していない場合、ステップＳ２０１に戻り、次のパケット同期信号が検出され、それに応じて次回のＦＦＴ処理のタイミング制御が行われる。
【００５７】
上述した復調タイミング制御によって、予約領域におけるパケット同期処理が行われ、各スロット毎に挿入されているパケット同期信号が検出され、検出したパケット同期信号のタイミングに応じて復調カウンタが調整され、それに応じてＦＦＴ窓が開かれる。このため、予約領域において、スロット毎に挿入されているパケット同期信号に応じて、タイミング調整が行われ、復調タイミング、即ち、ＦＦＴ窓のタイミングを高精度に制御でき、ＯＦＤＭ復調におけるデータの誤り率を低く抑制することが可能である。
【００５８】
次に、非予約領域におけるタイミング制御について説明する。
図７に示すように、ステップＳ２４において、予約領域における復調タイミング制御が行われ、それに応じて予約領域の各伝送シンボルが復調され、情報データが再生される。
【００５９】
ステップＳ２５において、予約領域内にあるか否かが判断され、当該判断の結果、予約領域にある場合、ステップＳ２２に戻り、パケット同期窓の設定が行われる。一方、予約領域になく、即ち、予約領域が既に終了した場合、ステップＳ２６の処理が行われ、非予約領域における復調タイミングの制御が行われる。
【００６０】
ステップＳ２６における復調タイミング制御の処理は、上述した図８に示すタイミング処理と同じである。即ち、非予約領域において、各データブロックの先頭に設けられているパケット同期信号が検出され、検出したパケット同期信号のタイミングに応じて復調カウンタが調整され、復調カウンタのカウント値ＤＣに応じてＦＦＴ窓が開かれる。このため、非予約領域において、各データブロック毎に挿入されているパケット同期信号に応じて、タイミング調整が行われ、復調タイミング、即ち、ＦＦＴ窓のタイミングを高精度に制御でき、ＯＦＤＭ復調におけるデータの誤り率を低く抑制することが可能である。
【００６１】
そして、非予約領域が終了したか否かが判断され、当該判断の結果、非予約領域が終了した場合、パケット同期処理が完了する。一方、非予約領域が終了していない場合、ステップＳ２６に戻り、非予約領域において次のパケット同期信号が検出され、検出されたパケット同期信号のタイミングに応じて、次のデータブロックの復調処理が行われる。
【００６２】
上述したように、受信装置において、フレームカウンタのカウント値に応じて、予約領域において、パケット同期タイミングの粗調整が行われ、パケット同期窓においてスロットに設けられているパケット同期信号を高精度に検出できるので、予約領域において高精度の復調を実現できる。一方、非予約領域において、パケット同期信号の出現タイミングが予知できないので、パケット同期タイミングの粗調整を行わず、パケット同期信号を検出し、それに応じて復調タイミングが制御されるので、所望の復調精度で受信データを復調できる。
【００６３】
以上説明したように、本発明の通信システムにおいて、送信装置によってマネジメント領域、予約領域及び非予約領域からなる伝送フレームを送信単位として送信し、各フレームの先頭にフレーム同期信号を含むフレーム同期シンボルが配置され、予約領域の各スロット毎にパケット同期信号を含むパケット同期シンボルが配置され、非予約領域において送信シンボルの先頭にパケット同期信号を含むパケット同期シンボルが配置される。受信装置において、フレーム同期検出回路でフレーム同期信号を検出し、それに応じてフレーム同期を保持し、基準クロック信号生成し、フレームカウンタを制御する。パケット同期検出回路によって、フレームカウンタのカウント値に応じて予約領域の各スロット毎にあるパケット同期信号を検出し、それに応じて復調タイミング制御を行い、ＦＦＴ処理によってＯＦＤＭ復調し、受信データを再生し、非予約領域において、検出したパケット同期信号に応じて復調タイミング制御を行い、復調を行うので、予約領域においてパケット同期信号を高精度に検出でき、復調データの誤り率を低減できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の通信システム及びその受信装置によれば、フレーム同期信号に応じてフレーム同期を保持し、予約領域及び非予約領域において、受信情報単位、例えば、予約領域のスロット単位毎に設けられているパケット同期信号に応じて、復調タイミングを調整することができ、復調精度を向上でき、復調データの誤り率を低減できる。
また、フレーム同期信号に応じて制御されたフレームカウンタのカウント値及び既知の制御情報に基づき、予約領域において復調タイミングの粗調整を行った上、スロット毎に検出されたパケット同期信号に応じて復調タイミングを高精度に調整できる。また、非予約領域において、送信データブロックの先頭に設けられているパケット同期信号に応じて復調タイミングを調整できる。このため、異なる２種類以上の同期信号を用いることによって、フレーム同期を維持しながら、予約領域において復調タイミングを高精度に調整でき、復調データの誤り率を低減できる。
さらに、異なる２種類以上の同期信号を用いることによって、送受信装置の間にクロックずれが大きい場合において、復調タイミングの修正を受信情報単位毎に独立して行うことができ、復調精度の向上を実現でき、特に可変長の受信情報を復調する場合に、受信情報単位毎に復調タイミングを最適化させることができ、復調データの誤り率を低減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通信システムの送信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る通信システムの送信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図３】送信装置によって送信されるフレームの構成を示す図である。
【図４】本発明に係る通信システムの受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図５】フレーム同期信号及びパケット同期信号の検出手順を示すフローチャートである。
【図６】フレーム同期検出、保持及び安定化処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】予約及び非予約領域におけるパケット同期信号検出の手順を示すフローチャートである。
【図８】復調タイミング制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…フレーム同期信号生成回路、２…制御信号生成回路、３…パケット同期信号生成回路、４−１，４−２…マッピング回路、５…送信データ合成回路、６…逆フーリエ変換回路、７…帯域制限フィルタ、８…Ｄ／Ａコンバータ、９…送信回路、１０…アンテナ、１２…選択回路、２０…プリアンプ、３０…周波数変換器、４０…ＰＬＬ回路、５０…Ａ／Ｄコンバータ、６０…シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）、７０…フーリエ変換回路（ＦＦＴ）、８０…パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）、９０…復調器、１００…制御回路、１１０…フレーム同期検出回路、１２０…初期同期回路及びＤＬＬ回路、１３０…フレームカウンタ、１４０…パケット同期検出回路、１５０…復調タイミング制御回路。
【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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