(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側において２ｎシンボルからなるユニークワードを１シンボル毎に相互に切り替え送出されるｎシンボルからなる第１系統ユニークワードと第２系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、前記第１系統ユニークワードをπ／４シフトＱＰＳＫのコンステレーション上における相互に１８０度の位相差を有する１組のＢＰＳＫシンボル点にマッピングし、前記第２系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第１系統ユニークワードと４５度または−４５度の角度差で交差するＢＰＳＫシンボル点にマッピングするとともに、
受信側において受信ベースバンド信号のＩ相成分の過去２ｎシンボルの系列のうち１シンボルずつ交互にｎシンボル系列に２分した系列と前記第１系統ユニークワード，前記第２系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりＩ相側の相関値を求め、
受信ベースバンド信号のＱ相成分の過去２ｎシンボルの系列のうち１シンボルずつ交互にｎシンボル系列に２分した系列と前記第１系統ユニークワード，前記第２系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりＱ相側の相関値を求め、
前記Ｉ相側の相関値と前記Ｑ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力する
ことを特徴とするユニークワード検出方式。
【請求項２】
送信側において２ｎシンボルからなるユニークワードを１シンボル毎に相互に切り替え送出されるｎシンボルからなる第１系統ユニークワードと第２系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、前記第１系統ユニークワードをπ／４シフトＱＰＳＫのコンステレーション上における相互に１８０度の位相差を有する１組のＢＰＳＫシンボル点にマッピングし、前記第２系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第１系統ユニークワードと４５度または−４５度の角度差で交差するＢＰＳＫシンボル点にマッピングするとともに、
受信側においてＩ相成分およびＱ相成分それぞれの受信ベースバンド信号の極性符号を検出して１ビットのデータに変換し、
Ｉ相成分の過去２ｎビットの系列のうち１ビットずつ交互にｎビット系列に２分した系列と前記第１系統ユニークワード，前記第２系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してＩ相側の相関値を求め、
Ｑ相成分の過去２ｎビットの系列のうち１ビットずつ交互にｎビット系列に２分した系列と前記第１系統ユニークワード，前記第２系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してＱ相側の相関値を求め、
前記Ｉ相側の相関値と前記Ｑ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力する
ことを特徴とするユニークワード検出方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調方式としてπ／４シフトＱＰＳＫを用いるデジタル通信システムにおけるユニークワード検出方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタル通信におけるユニークワード検出回路の一構成例を図６に、受信系列と相関値の関係を図７に示す。ユニークワードの検出方法としては、図６に示すように、受信系列とユニークワードとの複素相関をとり相関値のピークを検出したものをユニークワードタイミング候補とする方法が一般的であり、確実な方法である。一般にユニークワードには相関特性の優れた系列（例えばＭ系列）を用いるので、ユニークワードの相関値はデータ部分の相関値と比べ明らかに大きい。従って、図７に示すように、相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミング候補とみなすことができる。
【０００３】
ここで、ユニークワードタイミングではなくユニークワードタイミング候補と記述しているのは、定常的な通信路においてはほとんどユニークワードタイミングはユニークワードタイミング候補に等しいが、移動通信などの過酷な環境においては伝送路変動の影響でユニークワードタイミング以外でも上記の相関値が大きくなったり、ユニークワードタイミングなのに相関値が大きくならなかったりすることもあり、両者は必ずしも一致しないからである。しかし、ユニークワードタイミング候補をもとに公知の同期保護技術などを適用すればユニークワードタイミングは容易に抽出できる。
【０００４】
しかしながら複素相関に要する回路は大規模なものである。例えば、ユニークワード候補として受信信号から切り出した複素系列をＲ＝ＲI ＋ｊＲQ 、検出するユニークワードをＵ＝ＵI ＋ｊＵQ とすると、複素相関値Ｃ＝ＣI ＋ｊＣQ は次式で表わされる。
【０００５】
【数１】
0003839569.tif 000002
但し、・は内積演算を示す。
【０００６】
さらに、相関値ＣＯＲは複素相関値の電力で表わされるので、次式の計算も必要である。
【０００７】
【数２】
ＣＯＲ＝ＣI2 ＋ＣQ2 ……（２）
【０００８】
図６に示すように、この２つの式の演算を行なう複素相関演算部１０１は、４個の内積演算回路（ＦＩＲフィルタ）１０２〜１０５と、２個の加算器１０６，１１０と、減算器１０７と、２個の乗算器１０８，１０９が必要になり、回路規模は非常に大きい。
【０００９】
次に、複素相関を図８に示すようなシンボル配置をとるＢＰＳＫ信号に対して行なう場合について説明する。この場合、ユニークワードはＩ成分とＱ成分が等しいので、ＵI ＝ＵQ ＝ＵIQとおけるので（１）式の計算は次式のように簡略なものとなる。
【００１０】
【数３】
0003839569.tif 000003
【００１１】
（３）式において、Ａ＝ＵIQ・ＲI 、Ｂ＝ＵIQ・ＲQ とおくと相関値電力ＣＯＲは次式のように表わせる。
【００１２】
【数４】
0003839569.tif 000004
【００１３】
この場合に必要となる回路は図９のようになり、複素相関演算部１２１は、２個の内積演算回路（ＦＩＲフィルタ）１２２，１２３と２個の乗算器１２４，１２５と１個の加算器１２６で構成することができるので、図６に示した方式の半分以下の回路規模ですむ。
【００１４】
このことを利用して、ＱＰＳＫや１６値ＱＡＭ等を用いたデジタル変調方式においても、ユニークワードだけＢＰＳＫを用いることによってユニークワード検出のための回路規模が縮小でき、しかも移動通信のような過酷な伝搬路状況においても充分な性能が得られることが知られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、π／４シフトＱＰＳＫは図１０に示すスペースダイヤグラム上で○印のポイントにマッピングされたシンボルの系列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと●印のポイントにマッピングされたシンボルの系列ａ，ｂ，ｃ，ｄとを交互に繰り返すので、ＢＰＳＫの２点のみを用いると上記の簡略化方式をそのまま採用することができないという問題がある。
【００１６】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、π／４シフトＱＰＳＫを用いたデジタル通信システムにおいてユニークワード検出回路の構成を簡略化することのできるユニークワード検出方式を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るユニークワード検出方式は、送信側において２ｎシンボルからなるユニークワードを１シンボル毎に相互に切り替え送出されるｎシンボルからなる第１系統ユニークワードと第２系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、第１系統ユニークワードをπ／４シフトＱＰＳＫのコンステレーション上における相互に１８０度の位相差を有する１組のＢＰＳＫシンボル点にマッピングし、第２系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第１系統ユニークワードと４５度または−４５度の角度差で交差するＢＰＳＫシンボル点にマッピングするとともに、受信側において受信ベースバンド信号のＩ相成分の過去２ｎシンボルの系列のうち１シンボルずつ交互にｎシンボル系列に２分した系列と第１系統ユニークワード，前記第２系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりＩ相側の相関値を求め、受信ベースバンド信号のＱ相成分の過去２ｎシンボルの系列のうち１シンボルずつ交互にｎシンボル系列に２分した系列と前記第１系統ユニークワード，第２系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりＱ相側の相関値を求め、Ｉ相側の相関値とＱ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力することを特徴とする。
【００１８】
この発明に係るユニークワード検出方式は、送信側において２ｎシンボルからなるユニークワードを１シンボル毎に相互に切り替え送出されるｎシンボルからなる第１系統ユニークワードと第２系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、前記第１系統ユニークワードをπ／４シフトＱＰＳＫのコンステレーション上における相互に１８０度の位相差を有する１組のＢＰＳＫシンボル点にマッピングし、前記第２系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第１系統ユニークワードと４５度または−４５度の角度差で交差するＢＰＳＫシンボル点にマッピングするとともに、受信側においてＩ相成分およびＱ相成分それぞれの受信ベースバンド信号の極性符号を検出して１ビットのデータに変換し、Ｉ相成分の過去２ｎビットの系列のうち１ビットずつ交互にｎビット系列に２分した系列と第１系統ユニークワード，第２系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してＩ相側の相関値を求め、Ｑ相成分の過去２ｎビットの系列のうち１ビットずつ交互にｎビット系列に２分した系列と第１系統ユニークワード，第２系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してＱ相側の相関値を求め、Ｉ相側の相関値とＱ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。本発明によるユニークワードの構成方法を図１に、本発明によるユニークワード検出回路の構成例を図２に、本発明によるユニークワード検出回路の他の構成例を図３に示す。
【００２０】
まず、送信側におけるユニークワードの構成方法を図１を参照に説明する。π／４シフトＱＰＳＫは、図１０に示したコンステレーション（データ点配置）上で○印のシンボル（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）にマッピングされたシンボル系列と●印のシンボル（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）にマッピングされたシンボル系列とを交互に繰り返す。従って、ｎシンボル（図１の例ではｎ＝４）からなる第１系統ユニークワードＵＷＡとｎシンボルからなる第２系統ユニークワードＵＷＢとの２つのＢＰＳＫ系列を交互に並べて２ｎシンボルからなるユニークワードＵＷを構成すれば（図８に示したスペースダイヤグラム上で、○印のシンボル（Ａ，Ｃ）に第１系統ユニークワードＵＷＡをマッピングし、●印のシンボル（ａ，ｃ）に第２系統ユニークワードＵＷＢをマッピングし、点線で示す軌跡ｘを通過するようにする。
【００２１】
例えば、ユニークワードＵＷが、第１系統ユニークワードＵＷＡ：１１００、第２系統ユニークワードＵＷＢ：１０１０で構成される場合、１を（Ａとａ）に割り当て、０を（Ｃとｃ）に割り当てると、ユニークワードＵＷは”ＡａＡｃＣａＣｃ”のようにマッピングされ、その軌跡は図１０で点線で示す軌跡ｘのように見えることになる。
【００２２】
実際の回路構成は従来と同様で、ユニークワードＵＷを上記のようなポイントにマッピングされるように与えるだけでよい。
【００２３】
次に、受信側での処理について説明する。図２はこの発明によるユニークワード検出回路のブロック構成図である。ユニークワードＵＷの長さは適用するデジタル通信システムによって様々で、一般に１０〜２０数シンボルで構成されるが、簡単のために以下の説明はユニークワードＵＷの長さが８シンボル（すなわちｎ＝４）の場合について記述する。
【００２４】
本発明では、受信側で直交検波して得られる受信ベースバンド信号のＩ相成分，Ｑ相成分のそれぞれをシンボルタイミングでサンプリングしたデータをユニークワード検出回路１の入力信号として、１シンボル毎にユニークワードを検出するための処理を行なう。
【００２５】
まず、Ｉ相成分の処理について説明する。ユニークワード候補としてシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号のＩ相成分の過去２ｎシンボルずつ切り出したものＲi （ｔ）：ｔ＝０，１，２，…，７を１シンボルずつ交互にｎシンボルに２分した（Ｒi（ｔ）：ｔ＝０，２，４，６），（Ｒi（ｔ）：ｔ＝１，３，５，７）と第１系統ユニークワードＵＷＡ，第２系統ユニークワードＵＷＢとの相関値をそれぞれ計算する。
【００２６】
２つのＢＰＳＫ系列ＵＷＡ，ＵＷＢで構成されるユニークワードＵＷ（Ｉ成分＝Ｑ成分）が次式で表わされるとき、
【数５】
ＵＷ＝［ＵＷＡ（０），ＵＷＢ（０），ＵＷＡ（１），ＵＷＢ（１），ＵＷＡ（２），ＵＷＡ（３），ＵＷＢ（３）］  ……（５）
但し、ＵＷＡ＝［ＵＷＡ（０），ＵＷＡ（１），ＵＷＡ（２），ＵＷＡ（３）］
ＵＷＢ＝［ＵＷＢ（０），ＵＷＢ（１），ＵＷＢ（２），ＵＷＢ（３）］
【００２７】
ある時点におけるＩ相成分の相関値ＣI は次式で表わされる。
【数６】
ＣI ＝（ＵＷＡ（０）Ｒi（０）＋ＵＷＡ（１）Ｒi（２）＋ＵＷＡ（２）Ｒi（４）＋ＵＷＡ（３）Ｒi（６））2 ＋（ＵＷＢ（０）Ｒi（１）＋ＵＷＢ（１）Ｒi（３）＋ＵＷＢ（２）Ｒi（５）＋ＵＷＢ（３）Ｒi（７））2 …（６）
【００２８】
この計算は２つのＦＩＲフィルタの出力を２乗して加算することに他ならない。図２に示したＩ相成分内積演算回路２にあてはめると、ＵＷＡレジスタ３の中身とＲｉ（ｔ）：ｔ＝０，２，４，６との乗累算が１つめのＦＩＲフィルタを構成し、その結果の２乗がＣIAである。一方、ＵＷＢレジスタ４の中身とＲi（ｔ）：ｔ＝１，３，５，７との乗累算が２つめのＦＩＲフィルタを構成し、その結果の２乗がＣIBである。つまり（６）式のはじめの２乗の項がＣIAに相当し、あとの２乗の項がＣIBに相当する。Ｉ相成分の相関値ＣI の求め方は以上である。
【００２９】
なお、図２に示したＩ相成分内積演算回路２は、ＵＷＡレジスタ３と、ＵＷＢレジスタ４と、直列接続された７個の遅延回路５ａ〜５ｇと、Ｒi（７）とＵＷＢ（３）との乗算を行なう乗算器６ａと、Ｒi（６）とＵＷＡ（３）との乗算を行なう乗算器６ｂと、Ｒi（５） とＵＷＢ（２）との乗算を行なう乗算器６ｃと、Ｒi（４）とＵＷＡ（２）との乗算を行なう乗算器６ｄと、Ｒi（５）とＵＷＢ（２）との乗算を行なう乗算器６ｃと、Ｒi（４）とＵＷＡ（２）との乗算を行なう乗算器６ｄと、Ｒi（３）とＵＷＢ（２）との乗算を行なう乗算器６ｅと、Ｒi（３）とＵＷＢ（１）との乗算を行なう乗算器６ｅと、Ｒi（２）とＵＷＡ（１）との乗算を行なう乗算器６ｆと、Ｒi（１）とＵＷＢ（０）との乗算を行なう乗算器６ｇと、Ｒi（０）とＵＷＡ（０）との乗算を行なう乗算器６ｈと、４個の乗算器６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈの各乗算結果を加算（累算）する加算器７ａと、他の４個の乗算器６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇの各乗算結果を加算（累算）する加算器７ｂと、加算器７ａの加算結果を２乗する乗算器８ａと、加算器７ｂの加算結果を２乗する乗算器８ｂと、各乗算器８ａ，８ｂの乗算結果を加算する加算器９とから構成している。
【００３０】
各遅延回路５ａ〜５ｇは１シンボル分の時間を遅延させる。各加算器６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈと加算器７ａとで前述の１つめのＦＩＲフィルタを構成している。各加算器６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇと加算器７ｂとで前述の２つめのＦＩＲフィルタを構成している。
【００３１】
同時にＱ相成分に対する処理は、Ｑ相成分内積演算回路１０においてＩ相成分と全く同様に行なわれ、次式に示すようにＱ相成分の相関値ＣQ が求められる。
【００３２】
【数７】
ＣQ ＝（ＵＷＡ（０）Ｒq（０）＋ＵＷＡ（１）Ｒq（２）＋ＵＷＡ（２）Ｒq（４）＋ＵＷＡ（３）Ｒq（６））2 ＋（ＵＷＢ（０）Ｒq（１）＋ＵＷＢ（１）Ｒq（３）＋ＵＷＢ（２）Ｒq（５）＋ＵＷＢ（３）Ｒq（７））2 …（７）
【００３３】
このようにして求められたＩ相成分の相関値ＣIとＱ相成分の相関値ＣQ とを加算器１１で加算した結果が相関値ＣIQとして相関値ピーク検出回路１２へ供給される。相関値ピーク検出回路１２では従来方式同様に相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミングとみなしユニークワードタイミング候補として出力する。
【００３４】
次に、上記方式をさらに簡略化した方式を図３を参照して説明する。図３に示す方式では、図２に示した方式における相関演算の演算語長を１ビットに制限することによって回路規模のさらなる縮小を図るものである。
【００３５】
図３に示すユニークワード検出回路２１は、Ｉ相側符号検出回路２２と、Ｉ相成分ＥＸＯＲ演算回路３０と、Ｑ相側符号検出回路２３と、Ｑ相成分ＥＸＯＲ演算回路４０と、加算器２４と、相関値ピーク検出回路２５とからなる。
【００３６】
Ｉ相成分ＥＸＯＲ演算回路３０は、ＵＷＡレジスタ３１と、ＵＷＢレジスタ３２と、７個の遅延回路３３ａ〜３３ｇと、８個の乗算器３４ａ〜３４ｈと、２個の１ビット相関演算回路３５，３６と、加算器３７とを備える。
【００３７】
まずシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号は０を中心に正負の値をとるものとする。このときシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号のＩＱ成分それぞれを符号検出回路２２，２３にて信号の極性符号に対応したデータ｛１，０｝の１ビットデータへ変換する。ここでは、負の信号のときは１、正の信号のときは０のように出力するものとするが、逆に規定しても全体の処理としては等化になるのでかまわない。
【００３８】
次に、各符号検出回路２２，２３から出力される１ビットデータの過去２ｎビットずつを切り出したユニークワード候補のＩ相成分（Ｒi（ｔ）：ｔ＝０，１，２，…，７）およびＱ相成分（Ｒq（ｔ）：ｔ＝０，１，２，…，７）との相関値をそれぞれ計算する。
【００３９】
図２に示した方式ではここで乗累算により相関値を計算するのだが、図３に示した方式では符号同士の乗算だけを行なえばよいので、乗算をＥＸＯＲ（排他的論理和）演算で置き換えることができる。ＥＸＯＲ演算と実数乗算の等価性を図４に示す。
【００４０】
まずユニークワード候補のＩ成分Ｒi（ｔ）：ｔ＝０，１，２，…，７に対する処理について説明する。過去２ｎビットからなるＲi（ｔ）：ｔ＝０，１，２，…，７を１シンボルずつ交互にｎシンボルに２分したうちのＲi（ｎ）：ｎ＝０，２，４，６のデータはＵＷＡレジスタ３１の中身とそれぞれのビットのＥＸＯＲをとり、その結果を一方の１ビット相関演算回路３５へ供給する。ｎシンボルに２分した残りのＲi（ｎ）：ｎ＝１，３，５，７のデータはＵＷＢレジスタ３２の中身とそれぞれのビットのＥＸＯＲをとり、その結果を他方の１ビット相関演算回路３６へ供給する。なお、ＵＷＡレジスタ３１とＵＷＢレジスタ３２の中身もそれぞれが｛０，１｝の１ビットのデータになっているものとする。
【００４１】
各１ビット相関演算回路３５，３６では、ＥＸＯＲ演算の結果が”１”の時は”−１”、”０”のときは”＋１”として、すべてのＥＸＯＲ演算結果を加算した後に絶対値をとる。この計算はＲＯＭなどを用いて構成すれば簡単である。例えば、図３の例の場合ならば、図５に示すような１ビット相関演算用テーブルを作成し、ＲＯＭなどの記憶装置に書き込んでおき、入力に応じた出力が得られるようにしておけばよい。以上の操作により、Ｉ成分の相関値ＣI が求められる。
【００４２】
前述のＩ相成分に対する処理と平行して、ユニークワード候補のＱ成分Ｒq （ｎ）：ｎ＝０，１，２，…，７に対する処理が行なわれる。Ｑ相成分ＥＸＯＲ演算回路４０においてＩ成分と全く同様な手順によりＱ成分の相関値ＣQ が求められる。
【００４３】
このようにして求められたＩ成分の相関値ＣI とＱ成分の相関値ＣQ を加算器２４で加算した結果が相関値ＣIQとして相関値ピーク検出回路２５へ供給される。相関値ピーク検出回路２５では、従来方式同様に相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミングとみなしユニークワード候補として出力する。
【００４４】
以上述べたように、図３に示す方式によれば乗算器なしでユニークワード検出が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るユニークワード検出方式を実施することにより回路規模の小さなユニークワード検出回路を実現することができる。
【００４６】
また、ユニークワード検出回路の演算語長を１ビットに制限することにより乗算器が全く不要になり一層回路規模の小さなユニークワード検出回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるユニークワードの構成方法の説明図である。
【図２】本発明によるユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図３】本発明による他のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図４】ＥＸＯＲと実数演算の等価性を示す説明図である。
【図５】１ビット相関演算用テーブルの一例を示す説明図である。
【図６】従来のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図７】受信系列と相関値の関係を示す説明図である。
【図８】ＢＰＳＫのスペースダイヤグラムである。
【図９】従来の他のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図１０】π／４シフトＱＰＳＫのスペースダイヤグラムである。
【符号の説明】
１，２１  ユニークワード検出回路
２  Ｉ相成分内積演算回路
１０  Ｑ相成分内積演算回路
１２，２５  相関値ピーク検出回路
２２  Ｉ相側符号検出回路
２３  Ｑ相側符号検出回路
３０  Ｉ相成分ＥＸＯＲ演算回路
４０  Ｑ相成分ＥＸＯＲ演算回路
【図１】
0003839569.tif 000005
【図２】
0003839569.tif 000006
【図３】
0003839569.tif 000007
【図４】
0003839569.tif 000008
【図５】
0003839569.tif 000009
【図６】
0003839569.tif 000010
【図７】
0003839569.tif 000011
【図８】
0003839569.tif 000012
【図９】
0003839569.tif 000013
【図１０】
0003839569.tif 000014