デジタル無線機、方法及びプログラム
【課題】ヘテロダイン型受信機１０において待ち受け期間中の電力を節約する。
【解決手段】今回の受信シンボルの値ａxを検出して（Ｓ５１）、受信信号における直近ｎ個のシンボルを受信順に並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を更新する（Ｓ５２）。直近受信シンボル列から奇数番のシンボルを選択し、Ｃo＝Σi=1n/2（ａ2i-1＊Ｓ2i-1）を計算する（Ｓ５３）。Ｃo＜閾値Ｋであるならば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードでないとして、処理を終了して、電力消費量を抑制する（Ｓ５４否）。Ｃo≧閾値Ｋであるならば、直近受信シンボル列から偶数番のシンボルを選択し、Ｃe＝Σi=1n/2（ａ2i＊Ｓ2i）を計算してから（Ｓ５５）、Ｃ＝Ｃo＋Ｃeを計算し（Ｓ５６）、Ｃ≧Ｋであれば（Ｓ５７）、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する（Ｓ５８）。
【解決手段】今回の受信シンボルの値ａxを検出して（Ｓ５１）、受信信号における直近ｎ個のシンボルを受信順に並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を更新する（Ｓ５２）。直近受信シンボル列から奇数番のシンボルを選択し、Ｃo＝Σi=1n/2（ａ2i-1＊Ｓ2i-1）を計算する（Ｓ５３）。Ｃo＜閾値Ｋであるならば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードでないとして、処理を終了して、電力消費量を抑制する（Ｓ５４否）。Ｃo≧閾値Ｋであるならば、直近受信シンボル列から偶数番のシンボルを選択し、Ｃe＝Σi=1n/2（ａ2i＊Ｓ2i）を計算してから（Ｓ５５）、Ｃ＝Ｃo＋Ｃeを計算し（Ｓ５６）、Ｃ≧Ｋであれば（Ｓ５７）、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する（Ｓ５８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム同期ワード付きの受信信号を受信するデジタル無線機、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
陸上業務用無線等の無線通信では近年、周波数の有効利用の観点から狭帯域化が進められ、それに伴った狭帯域デジタル無線通信機も開発されている。狭帯域化は従来のナロー（１２．５ｋＨｚ帯域）から、さらにベリーナロー（６．２５ｋＨｚ帯域）に進んでいる。一方、これまでのワイド（２５ｋＨｚ帯域）の運用もまだ残されており、１つの無線機でいくつかの帯域が使用できることが望まれている。
【０００３】
図７は従来のヘテロダイン型受信機１００の構成図である。ヘテロダイン型受信機１００において、本発明の後述の実施例としてのヘテロダイン型受信機１０（図１）の素子と同一の素子はヘテロダイン型受信機１０の該素子に付けた符号と同一の符号で指示して、説明は省略し、ヘテロダイン型受信機１００の主要点についてのみ説明する。ヘテロダイン型受信機１００において、ヘテロダイン型受信機１０との相違点はベースバンド処理部１０１の同期検出部１０２である。
【０００４】
ベースバンド処理部１０１の同期検出部１０２は、ベースバンドフィルタ３２からのベースバンド信号の中からフレーム同期ワードを検出する同期処理を実施する。同期検出部１０２に適用される具体的な同期検出方式は例えば特許文献１に開示されている。該特許文献１は第１及び第２の２つの同期検出方式を開示している。第１の同期検出方式（特許文献１の段落０００３の式（２））は、波形相関に基づくものであり、それによると、同期ワードのシンボル数をｎ、同期ワードのシンボル値をＳ1〜Ｓn、復調波の受信時点から直近、ｎ個のシンボルの値をａ1〜ａn（※ａ1〜ａnはシンボルを新たに受信するたびに更新される。）とすると、相関値Ｃは次の式１で求められる。実際には、相関値Ｃは、式１をサンプル数で除算して求める必要があるが、サンプル数は定数のためここでは省いている。また、下式において「＊」は掛け算を意味する。
【０００５】
Ｃ＝Σi=1n（ａi＊Ｓi）・・・式１
【０００６】
第２の同期検出方式（特許文献１の段落０００３の式（３））は、波形相関の代わりに、フレーム同期ワードと、受信波形から取り出したフレーム同期ワード候補の各シンボル値との誤差に基づき同期を検出する。具体的には次の式（２）を使用する。
Ｅ＝Σi=1n（ａi−Ｓi）2・・・式２
【０００７】
図８は所定の具体的波形に適用した従来の第１及び第２の同期検出方式の説明図である。図８ではシンボルタイミングをｔ1〜ｔ11とするとともに、同期ワードのシンボル数は説明の便宜上、４としている。また、同期ワードのシンボルを時間軸上、前から順番に番号１〜４を付けて、それらのシンボル値Ｓ1〜Ｓ4は、−３，＋１，−１，＋３であると仮定する。ｔ1〜ｔ4でのシンボル値ａ1〜ａ4（ａ1＝＋１，ａ2＝＋３，ａ3＝＋３，ａ4＝−１）に対し、ｔ4時点でのＣを式１により計算すると、（−３）×１＋１×３＋（−１）×３＋３×（−１）＝−６となる。同様にしてｔ11までの式１のＣを求めた場合、ｔ8の時点でＣが最大となり、ここが同期タイミングであることが分かる。また、式２のＥは、その最小点が同期タイミングとなり、同様にｔ8の時点で最小値０となっている。
【０００８】
両同期検出方式において、１フレーム分のデータを取得後、該フレームの最大値（Ｃの場合）又は最小値（Ｅの場合）の検出時点を同期タイミングとすると、同期タイミングの検出は、１フレーム分のデータを取得するのを待たなければならず、検出が遅れる。業務用無線機や警察・消防無線のようになるべくデータ遅延（音声遅延）を起こしたくない場合は、同期タイミングを即座に判定するため、ＣやＥを所定の閾値と対比させ、その閾値を超えた場合の最大値／最小値を同期タイミングとすることで、同期獲得までの時間を短くすることが通例となっている。
【０００９】
なお、相関値に対して閾値レベルを設定する手法は例えば特許文献２（その第１図のレベル比較回路に入力される「フレーム同期閾値」を参照）に説明されている。また、図８では、１シンボルを１サンプルとしているが、実際には、１シンボルを複数のサンプリング点でサンプルし、同期タイミングの検出精度を上げるように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１５０４７２号公報
【特許文献２】特開平３−７０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
相手側送信機が送信をしていない状態では、受信機は待ち受け状態となる。無線機の通常の使用では、待ち受け状態が時間的にも長く、また、山岳登山等での使用では、待ち受け時の消費電流が少ないことが特に重要となる。受信機は、いつ、相手が送信してくるかを予測できないため、常に受信をしてフレーム同期ワードをサーチし続けなければならない。このとき式１又は式２の積和演算を常に行うこととなる。特に同期ワードのシンボル数が多いシステムなどでは、この演算を行うことでの消費電流は無視できなくなる。
【００１２】
特許文献１，２は、相関値や閾値を使用した同期検出方式を開示するものの、相手機からの受信があった場合には、迅速な同期検出に対応しつつ、待ち受け期間の消費電力を抑える手立てについて一切言及していない。
【００１３】
本発明の目的は、相手機からの受信があった場合には、その同期タイミング検出に迅速に対応しつつ、待ち受け期間の消費電力を抑えるデジタル無線機、方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、相手機からの受信信号の待ち受け期間は、フレーム同期ワードのシンボルとの一致性を判断する判断対象としての直近受信シンボル列のシンボルを間引きし、直近受信シンボル列のシンボルの一部のみを判断対象とした部分一致性判断に留める。そして、フレーム同期ワードに対して直近受信シンボル列の部分一致性が認められたならば、直近受信シンボル列のシンボルの全部を判断対象とした全体一致性判断を行って、同期タイミングを検出する。
【００１５】
本発明のデジタル無線機は次のものを備える。
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出手段、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断手段、及び
部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出手段。
【００１６】
本発明のデジタル無線機制御方法は次のステップを備える。
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出ステップ、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断ステップ、及び
前記部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出ステップ。
【００１７】
本発明のプログラムは、本発明のデジタル無線機の各手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、相手機からの受信信号の待ち受け期間では、フレーム同期ワードのシンボルとの一致性を判断する判断対象としての直近受信シンボル列のシンボルを間引きし、直近受信シンボル列のシンボルの一部のみを判断対象とした部分一致性判断に留めるので、処理が軽減され、その分、消費電力を抑制できる。
【００１９】
本発明によれば、フレーム同期ワードに対して直近受信シンボル列の部分一致性が認められたならば、直近受信シンボル列のシンボルの全部を判断対象とした全体一致性判断を行うので、受信信号にフレーム同期ワードが含まれている場合には、遅滞なく同期タイミングを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ヘテロダイン型受信機の構成図である。
【図２】同期検出方法のフローチャートである。
【図３】同期検出のために計算する２種の相関値に対して設定する閾値のエラー許容レベルを示す図である。
【図４】同期検出のために計算する２種の誤差に対して設定する閾値のエラー許容レベルを示す図である。
【図５】デジタル無線機のブロック図である。
【図６】デジタル無線機制御方法のフローチャートである。
【図７】従来のヘテロダイン型受信機の構成図である。
【図８】所定の具体的波形に適用した従来の第１及び第２の同期検出方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１はヘテロダイン型受信機１０の構成図である。ＲＦ部１１は、高周波増幅器１２、ミキサー１３、局部発振器１４及び中間波増幅器１５を備える。
【００２２】
高周波増幅器１２は、アンテナ１６が捕捉した電波から生成されたＲＦ信号を増幅する。ミキサー１３は、高周波増幅器１２からのＲＦ信号と局部発振器１４からの局部発振信号と混合し、局部発振信号の周波数に対応する周波数のＲＦ信号を選択して、それを所定周波数の中間波（ＩＦ）信号へ変換し、中間波増幅器１５へ出力する。中間波増幅器１５は、中間波信号を増幅して、出力する。
【００２３】
復調器１９は、中間波信号を復調して、検波信号を生成し、帯域制限器２０は、該検波信号を帯域制限してから、Ａ／Ｄ変換器２１へ出力する。Ａ／Ｄ変換器２１は、アナログの検波信号をデジタル信号へ変換して、ベースバンド処理部２５へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器２１が出力する信号はなお変調が残る変調信号となっている。
【００２４】
ベースバンド処理部２５は、ミキサー３０、変調度調整部３１、ベースバンドフィルタ３２、奇数番同期検出器３３、偶数番同期検出器３４、クロック再生器３５及びデータ取得部３６を備える。
【００２５】
ミキサー３０は、Ａ／Ｄ変換器２１からのデジタル変調信号と変調度調整部３１からの変調度調整信号とを混合して、ベースバンド信号を生成する。該ベースバンド信号はベースバンドフィルタ３２を経て奇数番同期検出器３３へ送られる。奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４の詳細は後述する。クロック再生器３５はベースバンド信号からクロックを再生する。データ取得部３６は、クロック再生器３５からのクロックパルスに同期してベースバンド信号内の各シンボルを対応のデータへ変換する。データ取得部３６は、また、データのエラー訂正や、データからのフレーム構築も行う。フレームは、先頭にフレーム同期ワードを有するとともに、フレーム同期ワードに後ろに音声データ部を有する。
【００２６】
データ解析部４０はデータ取得部３６からのデータを解析する。音声デコーダ４１は、データ取得部３６からのデータをデコードして、デジタル音声信号を生成する。該デジタル音声信号は、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）及び増幅器（図示せず）を経てスピーカ（図示せず）へ送られ、スピーカにおいて音声に変換されて、出力される。
【００２７】
図２は同期検出方法５０のフローチャートである。同期検出方法５０を参照しつつ、ベースバンド処理部２５の奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４について詳説する。Ｓ５１〜Ｓ５４の処理は奇数番同期検出器３３において実施され、Ｓ５５〜Ｓ５８の処理は偶数番同期検出器３４において実施される。
【００２８】
ここで、受信信号に含まれるフレーム同期ワードのシンボル数をｎとする。ここでは、ｎは偶数を選択される。また、フレーム同期ワードの各シンボルの値を先頭から順番にＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnと定義する。一方、ベースバンドフィルタ３２が出力するベースバンド信号に対し、その直近のｎ個のシンボル（以下、「直近受信シンボル列」又は「受信シンボル列」という。）の値を受信順にａ1，ａ2，・・・，ａnと定義する。
【００２９】
同期検出方法５０は１シンボルが経過するごとに起動される。Ｓ５１では、今回の受信シンボルの値ａxを検出する。Ｓ５２では、直近受信シンボル列ａ1〜ａnを更新する。具体的には、直近受信シンボル列ａ1〜ａnがＲＡＭ等の記憶装置に格納されており、Ｓ５２では、ｉ＝２から１ずつ順番にｉ＝ｎまで、ａiをａi-1に代入する処理を繰り返し、最後にａxをａnに代入する。
【００３０】
ここで、次の式３，４，５を定義する。なお、「＊」は掛け算を意味する。なお、「o」及び「e」はそれぞれ奇数、偶数を意味する。
Ｃo＝Σi=1n/2（ａ2i-1＊Ｓ2i-1）・・・式３
Ｃe＝Σi=1n/2（ａ2i＊Ｓ2i）・・・式４
Ｃ＝Ｃo＋Ｃe・・・式５
【００３１】
Ｓ５３では、式３に基づきＣoを計算する。すなわち、Ｓ５３では、ａ1〜ａnから、受信順番が奇数番のもののみを対象にして、直近受信シンボル列及びフレーム同期ワードにおける同一順番同士のシンボルの値ａ2i-1とＳ2i-1との積を計算し、それらの合計Ｃoを計算する。
【００３２】
Ｓ５４では、Ｃo≧閾値Ｋ’であるか否かを判定し、判定が正であれば、Ｓ５５へ進み、否であれば、同期検出方法５０を直ちに終了する。前述したように、同期検出方法５０は１シンボルの時間が経過するごとに、実行されるので、同期検出方法５０は、Ｓ５４の判定が否であることにより直ちに終了しても、１シンボルの時間経過後、再起動される。後述のＳ５７の判定が否であることにより、同期検出方法５０が直ちに終了する場合も、同様である。
【００３３】
Ｓ５４における閾値Ｋ’と後述のＳ５７における閾値Ｋとの関係について説明する。後述のＳ５７における閾値Ｋは、従来のヘテロダイン型受信機１００が前述の式１（奇数番のシンボルだけでなく、全シンボルについての合計を計算する式）で計算したＣに対し、従来のヘテロダイン型受信機１００がＣと対比させてＳnのシンボルの受信タイミングを同期タイミングとする閾値をそのまま採用する。すなわち、従来のヘテロダイン型受信機１００では、Ｃ≧閾値ＫzとするＳnのシンボルの受信タイミングを同期タイミングとしている。これに対し、Ｓ５４における閾値Ｋ’はＫより小さい値となる。しかしながら、Ｋがフレーム同期ワードのｎ個のシンボルの内、例えば３個のエラーを許容する閾値に設定されているならば、Ｋ’も、奇数番のシンボルのみについて計算したＣoについての閾値であるにもかかわらず、同数（３個）のエラーを許容する値に設定される。奇数番のみについて計算する式３も、シンボルの検出値について式１と同数のエラーが生じる可能性があるからである。
【００３４】
図３はＣ，ＣoとＫ，Ｋ’との関係を示す図である。Ｃoは、ａ，Ｓについて同一奇数番号同士の積のみの和となるので、Ｃ（＝Ｃo＋Ｃe）より小さい値になる。閾値Ｋ，Ｋ’は理論的に同期ワードを完全に受信した時に生じるＣ，Ｃoの最高値からエラーとして許容できるレベル、下げたレベルとされ、許容レベル下げ分はＫ，Ｋ’共に等しくされる。Ｃoの許容レベルをＣの許容レベルと相違させると、Ｃo＋ＣeとしてのＣの許容レベルが本来の許容レベルからずれてしまうからである。
【００３５】
図２へ戻って、Ｓ５５〜Ｓ５８はＳ５４が正である場合のみ実行される。すなわち、Ｓ５５〜Ｓ５８の処理を受け持つ偶数番同期検出器３４は、待ち受け期間中、Ｓ５３がＣo＜閾値Ｋである限り、休止しており、休止中の消費電力が節約されるようになっている。偶数番同期検出器３４は、待ち受け期間において、Ｓ５４においてＣo≧閾値Ｋと判定されると、作動開始する。
【００３６】
Ｓ５５では、式４に基づき相関値Ｃeを計算する。すなわち、Ｓ５５は、ａ1〜ａnから、受信順番が偶数番のもののみを対象にして、直近受信シンボル列及びフレーム同期ワードにおける同一順番同士のシンボルの値ａ2iとＳ2iとの積を計算し、それらの合計Ｃeを計算する。
【００３７】
Ｓ５６では、さらに、式５に基づきＣを計算する。Ｓ５７では、Ｃと閾値Ｋとを対比し、Ｃ≧Ｋであれば、Ｓ５８へ進み、また、Ｃ＜Ｋであれば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、同期検出方法５０を直ちに終了する。同期検出方法５０の終了に伴い、偶数番同期検出器３４は作動休止状態になる。Ｓ５８では、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。偶数番同期検出器３４は、その作動中、ベースバンド信号をクロック再生器３５及びデータ取得部３６へ出力する。
【００３８】
図１の構成図では、奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４がそれぞれ前段及び後段に配置されているが、逆にして偶数番同期検出器３４及び奇数番同期検出器３３をそれぞれ前段及び後段に配置することもできる。その場合、前段の偶数番同期検出器３４は式５については計算せず、式４のみを計算し、後段の奇数番同期検出器３３は、式３及び式５を計算する。
【００３９】
奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４に代えて計算部Ａ１，Ａ２を装備することもできる。計算部Ａ１，Ａ２は前述の式３〜５に代えて次の式６〜８の計算を行う。式６〜８は式３〜５にそれぞれ対応している。式３，４と式６，７との相違点は、積の演算式「＊」が差の演算式「−」に変更され、かつ、式６，７では、差が自乗されていることである。なお、式６，７の差は、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとにおける同一順番のシンボルの値の相違量に対応する。差の絶対値が小さいほど、両者の一致性が高くなる。
Ｅo＝Σi=1n/2（ａ2i-1−Ｓ2i-1）2・・・式６
Ｅe＝Σi=1n/2（ａ2i−Ｓ2i）2・・・式７
Ｅ＝Ｅo＋Ｅe・・・式８
【００４０】
計算部Ａ１，Ａ２について、第１の配置例では、計算部Ａ１，Ａ２がそれぞれ前段及び後段の関係で配置される。そして、計算部Ａ１は式６からＥoを計算し、計算部Ａ２は式７，８からＥe，Ｅを計算する。
【００４１】
第１の配置例では、計算部Ａ１は、Ｅo≦閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ２を作動させ、また、Ｅo＞閾値Ｌであれば、計算部Ａ２の休止を維持したまま、今回の処理を終了する。計算部Ａ２の休止は消費電力節約の効果がある。計算部Ａ２は、前段の計算部Ａ１がＥo≦閾値Ｌであると判断したのに伴い、作動開始し、相違量Ｅe，Ｅを計算し、Ｅが≦Ｌであるか又は＞Ｌかを判定する。計算部Ａ２は、Ｅ≦Ｌと判定したならば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。計算部Ａ２がＥ＞Ｌと判定したならば、計算部Ａ２は、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、直ちに作動を休止する。
【００４２】
第２の配置例では、計算部Ａ２，Ａ１がそれぞれ前段及び後段の関係で配置される。そして、計算部計算部Ａ２は式７からＥeを計算し、Ａ１は式６，８からＥo，Ｅを計算する。
【００４３】
第２の配置例では、計算部Ａ２は、Ｅe≦閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ１を作動させ、また、Ｅe＞閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ１の休止を維持したまま、今回の処理を終了する。計算部Ａ１の休止は消費電力節約の効果がある。計算部Ａ１は、前段の計算部Ａ２がＥe≦閾値Ｌであると判断したのに伴い、作動し、相違量Ｅo，Ｅを計算し、Ｅが≦Ｌであるか又は＞Ｌであるかを判定する。計算部Ａ１は、Ｅ≦Ｌと判定したならば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。計算部Ａ１がＥ＞Ｌと判定したならば、計算部Ａ１は、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、直ちに作動を休止する。
【００４４】
図４はＥ，ＥoとＬとの関係を示す図である。前述の式６から分かるように、Ｅ，Ｅoでは、同一番号のａ2i-1及びＳ2i-1の差を算出しており、同期ワードを検出した場合には、共に最低値０になり、最低値に対するエラー許容レベルはＥ（＝Ｅo＋Ｅe）とＥoとで等しく設定される。
【００４５】
図５はデジタル無線機７０のブロック図である。デジタル無線機７０の一例はヘテロダイン型受信機１０である。デジタル無線機７０は、典型的にはバッテリ駆動の携帯型である。デジタル無線機７０はシンボル値検出手段７１、部分判断手段７２及びフレーム同期ワード検出手段７３を備える。
【００４６】
シンボル値検出手段７１は、フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出する。部分判断手段７２は、直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の部分一致性を判断する。フレーム同期ワード検出手段７３は、部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。
【００４７】
典型的には、部分一致性有りとは、選択したｍ個のシンボルの全部について、フレーム同期ワードにおいて同一順番のシンボルと値が一致することであるが、一部一致しない場合、すなわち多少一致しない場合も含めてよいとする。後述の全体一致性についても、一部のシンボルがフレーム同期ワードの対応のシンボルと不一致であっても全体一致性有りと判断することを可とする。
【００４８】
これにより、直近受信シンボル列の一部のシンボルについては処理対象から間引きして、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとの部分一致性判断を行って、部分一致性無しと判断した場合には、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。結果、処理の間引きに相当する分、デジタル無線機７０の消費電力を節約することができる。また、部分一致性有りと判断されれば、直ちに間引き無しの全体一致性判断が行われるので、同期タイミングを遅滞なく検出することができる。
【００４９】
なお、間引き率は、ヘテロダイン型受信機１０では、偶数番の間引きとして１／２となっているが、デジタル無線機７０では、１／２に限定することなく、１／２より小でも大でもかまわない。間引き率は、固定でなく、受信環境（例：時間帯、通信の込み具合）やデジタル無線機７０のバッテリ残量等に応じて制御するようになっていてもよい。
【００５０】
部分一致性判断は１段に限定せず、複数段とすることもできる。すなわち、ｎ＝ｍ1＋ｍ2＋ｍ3とし、第１の部分一致性判断では、選択したｍ1のシンボルについてのみを部分一致性判断の処理対象とし、第１の部分一致性が有りと判断されれば、次に、残りのシンボルの中から選択したｍ2のシンボルについてのみか、該ｍ2のシンボルにｍ1のシンボルを加えたｍ1＋ｍ2のシンボルかを第２の部分一致性判断の処理対象とし、第２の部分一致性が有りと判断されれば、最後に、全部のシンボルを処理対象とする全体一致性判断を行うようにしてもよい。
【００５１】
典型的には、フレーム同期ワード検出手段７３は、部分一致性有りとの判断に対して直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の全体一致性を調べ、全体一致性が有れば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する。
【００５２】
したがって、デジタル無線機７０は、常時は、部分一致性のみ調べて、電力節約しているにもかかわらず、受信信号にフレーム同期ワードが含まれる場合には、直ちに直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断することができる。
【００５３】
好ましくは、フレーム同期ワード検出手段７３は、一旦作動状態になると、部分判断手段７２からの部分一致性有りの信号が途絶えた後も、少なくとも１フレームの受信期間より大きい経過期間は作動状態を維持する。
【００５４】
典型的には、全体一致性判断式は、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第１の部分一致性判断式と、非選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第２の部分一致性判断式とから構成されている。部分一致性判断式が全体一致性判断式の部分となる結果、特別の部分一致性判断式を用意することを省略することができる。
【００５５】
全体一致性の有無を判断する判断式の具体例は、ヘテロダイン型受信機１０における式５，８である。第１の部分一致性判断式の具体例はヘテロダイン型受信機１０における式３，６である。第２の部分一致性判断式の具体例はヘテロダイン型受信機１０における式４，７である。
【００５６】
全体一致性判断式及び部分一致性判断式は、例えば直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとの相関関係を計算する式（例：式３〜５）や、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとにおける対応シンボル同士の相違度を相違度を計算する式（例：式６〜８）である。
【００５７】
好ましくは、フレーム同期ワード検出手段７３は、自身が第２の部分一致性判断式について計算して求めた計算値と、部分判断手段７２が第１の部分一致性判断式について計算して求めた計算値とを加算した加算値を全体一致性判断式の計算値とし、該加算値を所定の閾値と対比して、全体一致性を判断する。フレーム同期ワード検出手段７３は、第１の部分一致性判断式についての計算を省略できるので、処理時間を短縮することができる。
【００５８】
典型的には、選択シンボルは、直近受信シンボル列において先頭から奇数番目又は偶数番目に配置されているシンボルである。ヘテロダイン型受信機１０ではｎは偶数となっているが、デジタル無線機７０ではｎは奇数であってもよい。ｎが奇数である場合は、奇数番のシンボルの総数は偶数番のｎの総数より１、大きくなる。選択シンボルは、それらが直近受信シンボル列全体において等密度分布となるように、選択するのが好ましいが、これに限定する必要はない。直近受信シンボル列の先頭から連続ｍ個、末尾の連続ｍ個、又は直近受信シンボル列の中間の連続ｍ個を選択シンボルとしてもよい。
【００５９】
図６はデジタル無線機制御方法８０のフローチャートである。デジタル無線機制御方法８０はデジタル無線機７０に適用される。
【００６０】
Ｓ８１では、フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出する。Ｓ８２では、直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式について計算する。Ｓ８３では、Ｓ８２の計算値に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の部分一致性を判断する。そして、部分一致性無しと判断されれば、Ｓ８４へ進み、部分一致性有りと判断されれば、Ｓ８５へ進む。Ｓ８４では、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。
【００６１】
Ｓ８５では、直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式について計算する。Ｓ８６では、Ｓ８５の計算値に基づき、フレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の全体一致性を判断する。そして、全体一致性が有れば、Ｓ８７へ進み、無ければ、Ｓ８４へ進む。Ｓ８７では、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する。
【００６２】
Ｓ８１の処理はデジタル無線機７０（図５）のシンボル値検出手段７１の機能にそれぞれ対応している。Ｓ８２，Ｓ８３の処理はデジタル無線機７０の部分判断手段７２の機能に対応する。Ｓ８４〜Ｓ８７の機能はデジタル無線機７０のフレーム同期ワード検出手段７３の機能に対応する。シンボル値検出手段７１〜フレーム同期ワード検出手段７３の機能について述べた具体的態様はデジタル無線機制御方法８０において対応するステップの処理についての具体的態様としても適用可能である。
【００６３】
本発明を適用したプログラムは、コンピュータをデジタル無線機７０の各手段として機能させる。本発明を適用した別のプログラムは、デジタル無線機制御方法８０の各ステップをコンピュータに実行させる。
【００６４】
本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【符号の説明】
【００６５】
７０：デジタル無線機、７１：シンボル値検出手段、７２：部分判断手段、７３：フレーム同期ワード検出手段、８０：デジタル無線機制御方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム同期ワード付きの受信信号を受信するデジタル無線機、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
陸上業務用無線等の無線通信では近年、周波数の有効利用の観点から狭帯域化が進められ、それに伴った狭帯域デジタル無線通信機も開発されている。狭帯域化は従来のナロー（１２．５ｋＨｚ帯域）から、さらにベリーナロー（６．２５ｋＨｚ帯域）に進んでいる。一方、これまでのワイド（２５ｋＨｚ帯域）の運用もまだ残されており、１つの無線機でいくつかの帯域が使用できることが望まれている。
【０００３】
図７は従来のヘテロダイン型受信機１００の構成図である。ヘテロダイン型受信機１００において、本発明の後述の実施例としてのヘテロダイン型受信機１０（図１）の素子と同一の素子はヘテロダイン型受信機１０の該素子に付けた符号と同一の符号で指示して、説明は省略し、ヘテロダイン型受信機１００の主要点についてのみ説明する。ヘテロダイン型受信機１００において、ヘテロダイン型受信機１０との相違点はベースバンド処理部１０１の同期検出部１０２である。
【０００４】
ベースバンド処理部１０１の同期検出部１０２は、ベースバンドフィルタ３２からのベースバンド信号の中からフレーム同期ワードを検出する同期処理を実施する。同期検出部１０２に適用される具体的な同期検出方式は例えば特許文献１に開示されている。該特許文献１は第１及び第２の２つの同期検出方式を開示している。第１の同期検出方式（特許文献１の段落０００３の式（２））は、波形相関に基づくものであり、それによると、同期ワードのシンボル数をｎ、同期ワードのシンボル値をＳ1〜Ｓn、復調波の受信時点から直近、ｎ個のシンボルの値をａ1〜ａn（※ａ1〜ａnはシンボルを新たに受信するたびに更新される。）とすると、相関値Ｃは次の式１で求められる。実際には、相関値Ｃは、式１をサンプル数で除算して求める必要があるが、サンプル数は定数のためここでは省いている。また、下式において「＊」は掛け算を意味する。
【０００５】
Ｃ＝Σi=1n（ａi＊Ｓi）・・・式１
【０００６】
第２の同期検出方式（特許文献１の段落０００３の式（３））は、波形相関の代わりに、フレーム同期ワードと、受信波形から取り出したフレーム同期ワード候補の各シンボル値との誤差に基づき同期を検出する。具体的には次の式（２）を使用する。
Ｅ＝Σi=1n（ａi−Ｓi）2・・・式２
【０００７】
図８は所定の具体的波形に適用した従来の第１及び第２の同期検出方式の説明図である。図８ではシンボルタイミングをｔ1〜ｔ11とするとともに、同期ワードのシンボル数は説明の便宜上、４としている。また、同期ワードのシンボルを時間軸上、前から順番に番号１〜４を付けて、それらのシンボル値Ｓ1〜Ｓ4は、−３，＋１，−１，＋３であると仮定する。ｔ1〜ｔ4でのシンボル値ａ1〜ａ4（ａ1＝＋１，ａ2＝＋３，ａ3＝＋３，ａ4＝−１）に対し、ｔ4時点でのＣを式１により計算すると、（−３）×１＋１×３＋（−１）×３＋３×（−１）＝−６となる。同様にしてｔ11までの式１のＣを求めた場合、ｔ8の時点でＣが最大となり、ここが同期タイミングであることが分かる。また、式２のＥは、その最小点が同期タイミングとなり、同様にｔ8の時点で最小値０となっている。
【０００８】
両同期検出方式において、１フレーム分のデータを取得後、該フレームの最大値（Ｃの場合）又は最小値（Ｅの場合）の検出時点を同期タイミングとすると、同期タイミングの検出は、１フレーム分のデータを取得するのを待たなければならず、検出が遅れる。業務用無線機や警察・消防無線のようになるべくデータ遅延（音声遅延）を起こしたくない場合は、同期タイミングを即座に判定するため、ＣやＥを所定の閾値と対比させ、その閾値を超えた場合の最大値／最小値を同期タイミングとすることで、同期獲得までの時間を短くすることが通例となっている。
【０００９】
なお、相関値に対して閾値レベルを設定する手法は例えば特許文献２（その第１図のレベル比較回路に入力される「フレーム同期閾値」を参照）に説明されている。また、図８では、１シンボルを１サンプルとしているが、実際には、１シンボルを複数のサンプリング点でサンプルし、同期タイミングの検出精度を上げるように設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１５０４７２号公報
【特許文献２】特開平３−７０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
相手側送信機が送信をしていない状態では、受信機は待ち受け状態となる。無線機の通常の使用では、待ち受け状態が時間的にも長く、また、山岳登山等での使用では、待ち受け時の消費電流が少ないことが特に重要となる。受信機は、いつ、相手が送信してくるかを予測できないため、常に受信をしてフレーム同期ワードをサーチし続けなければならない。このとき式１又は式２の積和演算を常に行うこととなる。特に同期ワードのシンボル数が多いシステムなどでは、この演算を行うことでの消費電流は無視できなくなる。
【００１２】
特許文献１，２は、相関値や閾値を使用した同期検出方式を開示するものの、相手機からの受信があった場合には、迅速な同期検出に対応しつつ、待ち受け期間の消費電力を抑える手立てについて一切言及していない。
【００１３】
本発明の目的は、相手機からの受信があった場合には、その同期タイミング検出に迅速に対応しつつ、待ち受け期間の消費電力を抑えるデジタル無線機、方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、相手機からの受信信号の待ち受け期間は、フレーム同期ワードのシンボルとの一致性を判断する判断対象としての直近受信シンボル列のシンボルを間引きし、直近受信シンボル列のシンボルの一部のみを判断対象とした部分一致性判断に留める。そして、フレーム同期ワードに対して直近受信シンボル列の部分一致性が認められたならば、直近受信シンボル列のシンボルの全部を判断対象とした全体一致性判断を行って、同期タイミングを検出する。
【００１５】
本発明のデジタル無線機は次のものを備える。
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出手段、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断手段、及び
部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出手段。
【００１６】
本発明のデジタル無線機制御方法は次のステップを備える。
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出ステップ、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断ステップ、及び
前記部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出ステップ。
【００１７】
本発明のプログラムは、本発明のデジタル無線機の各手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、相手機からの受信信号の待ち受け期間では、フレーム同期ワードのシンボルとの一致性を判断する判断対象としての直近受信シンボル列のシンボルを間引きし、直近受信シンボル列のシンボルの一部のみを判断対象とした部分一致性判断に留めるので、処理が軽減され、その分、消費電力を抑制できる。
【００１９】
本発明によれば、フレーム同期ワードに対して直近受信シンボル列の部分一致性が認められたならば、直近受信シンボル列のシンボルの全部を判断対象とした全体一致性判断を行うので、受信信号にフレーム同期ワードが含まれている場合には、遅滞なく同期タイミングを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ヘテロダイン型受信機の構成図である。
【図２】同期検出方法のフローチャートである。
【図３】同期検出のために計算する２種の相関値に対して設定する閾値のエラー許容レベルを示す図である。
【図４】同期検出のために計算する２種の誤差に対して設定する閾値のエラー許容レベルを示す図である。
【図５】デジタル無線機のブロック図である。
【図６】デジタル無線機制御方法のフローチャートである。
【図７】従来のヘテロダイン型受信機の構成図である。
【図８】所定の具体的波形に適用した従来の第１及び第２の同期検出方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１はヘテロダイン型受信機１０の構成図である。ＲＦ部１１は、高周波増幅器１２、ミキサー１３、局部発振器１４及び中間波増幅器１５を備える。
【００２２】
高周波増幅器１２は、アンテナ１６が捕捉した電波から生成されたＲＦ信号を増幅する。ミキサー１３は、高周波増幅器１２からのＲＦ信号と局部発振器１４からの局部発振信号と混合し、局部発振信号の周波数に対応する周波数のＲＦ信号を選択して、それを所定周波数の中間波（ＩＦ）信号へ変換し、中間波増幅器１５へ出力する。中間波増幅器１５は、中間波信号を増幅して、出力する。
【００２３】
復調器１９は、中間波信号を復調して、検波信号を生成し、帯域制限器２０は、該検波信号を帯域制限してから、Ａ／Ｄ変換器２１へ出力する。Ａ／Ｄ変換器２１は、アナログの検波信号をデジタル信号へ変換して、ベースバンド処理部２５へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器２１が出力する信号はなお変調が残る変調信号となっている。
【００２４】
ベースバンド処理部２５は、ミキサー３０、変調度調整部３１、ベースバンドフィルタ３２、奇数番同期検出器３３、偶数番同期検出器３４、クロック再生器３５及びデータ取得部３６を備える。
【００２５】
ミキサー３０は、Ａ／Ｄ変換器２１からのデジタル変調信号と変調度調整部３１からの変調度調整信号とを混合して、ベースバンド信号を生成する。該ベースバンド信号はベースバンドフィルタ３２を経て奇数番同期検出器３３へ送られる。奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４の詳細は後述する。クロック再生器３５はベースバンド信号からクロックを再生する。データ取得部３６は、クロック再生器３５からのクロックパルスに同期してベースバンド信号内の各シンボルを対応のデータへ変換する。データ取得部３６は、また、データのエラー訂正や、データからのフレーム構築も行う。フレームは、先頭にフレーム同期ワードを有するとともに、フレーム同期ワードに後ろに音声データ部を有する。
【００２６】
データ解析部４０はデータ取得部３６からのデータを解析する。音声デコーダ４１は、データ取得部３６からのデータをデコードして、デジタル音声信号を生成する。該デジタル音声信号は、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）及び増幅器（図示せず）を経てスピーカ（図示せず）へ送られ、スピーカにおいて音声に変換されて、出力される。
【００２７】
図２は同期検出方法５０のフローチャートである。同期検出方法５０を参照しつつ、ベースバンド処理部２５の奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４について詳説する。Ｓ５１〜Ｓ５４の処理は奇数番同期検出器３３において実施され、Ｓ５５〜Ｓ５８の処理は偶数番同期検出器３４において実施される。
【００２８】
ここで、受信信号に含まれるフレーム同期ワードのシンボル数をｎとする。ここでは、ｎは偶数を選択される。また、フレーム同期ワードの各シンボルの値を先頭から順番にＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnと定義する。一方、ベースバンドフィルタ３２が出力するベースバンド信号に対し、その直近のｎ個のシンボル（以下、「直近受信シンボル列」又は「受信シンボル列」という。）の値を受信順にａ1，ａ2，・・・，ａnと定義する。
【００２９】
同期検出方法５０は１シンボルが経過するごとに起動される。Ｓ５１では、今回の受信シンボルの値ａxを検出する。Ｓ５２では、直近受信シンボル列ａ1〜ａnを更新する。具体的には、直近受信シンボル列ａ1〜ａnがＲＡＭ等の記憶装置に格納されており、Ｓ５２では、ｉ＝２から１ずつ順番にｉ＝ｎまで、ａiをａi-1に代入する処理を繰り返し、最後にａxをａnに代入する。
【００３０】
ここで、次の式３，４，５を定義する。なお、「＊」は掛け算を意味する。なお、「o」及び「e」はそれぞれ奇数、偶数を意味する。
Ｃo＝Σi=1n/2（ａ2i-1＊Ｓ2i-1）・・・式３
Ｃe＝Σi=1n/2（ａ2i＊Ｓ2i）・・・式４
Ｃ＝Ｃo＋Ｃe・・・式５
【００３１】
Ｓ５３では、式３に基づきＣoを計算する。すなわち、Ｓ５３では、ａ1〜ａnから、受信順番が奇数番のもののみを対象にして、直近受信シンボル列及びフレーム同期ワードにおける同一順番同士のシンボルの値ａ2i-1とＳ2i-1との積を計算し、それらの合計Ｃoを計算する。
【００３２】
Ｓ５４では、Ｃo≧閾値Ｋ’であるか否かを判定し、判定が正であれば、Ｓ５５へ進み、否であれば、同期検出方法５０を直ちに終了する。前述したように、同期検出方法５０は１シンボルの時間が経過するごとに、実行されるので、同期検出方法５０は、Ｓ５４の判定が否であることにより直ちに終了しても、１シンボルの時間経過後、再起動される。後述のＳ５７の判定が否であることにより、同期検出方法５０が直ちに終了する場合も、同様である。
【００３３】
Ｓ５４における閾値Ｋ’と後述のＳ５７における閾値Ｋとの関係について説明する。後述のＳ５７における閾値Ｋは、従来のヘテロダイン型受信機１００が前述の式１（奇数番のシンボルだけでなく、全シンボルについての合計を計算する式）で計算したＣに対し、従来のヘテロダイン型受信機１００がＣと対比させてＳnのシンボルの受信タイミングを同期タイミングとする閾値をそのまま採用する。すなわち、従来のヘテロダイン型受信機１００では、Ｃ≧閾値ＫzとするＳnのシンボルの受信タイミングを同期タイミングとしている。これに対し、Ｓ５４における閾値Ｋ’はＫより小さい値となる。しかしながら、Ｋがフレーム同期ワードのｎ個のシンボルの内、例えば３個のエラーを許容する閾値に設定されているならば、Ｋ’も、奇数番のシンボルのみについて計算したＣoについての閾値であるにもかかわらず、同数（３個）のエラーを許容する値に設定される。奇数番のみについて計算する式３も、シンボルの検出値について式１と同数のエラーが生じる可能性があるからである。
【００３４】
図３はＣ，ＣoとＫ，Ｋ’との関係を示す図である。Ｃoは、ａ，Ｓについて同一奇数番号同士の積のみの和となるので、Ｃ（＝Ｃo＋Ｃe）より小さい値になる。閾値Ｋ，Ｋ’は理論的に同期ワードを完全に受信した時に生じるＣ，Ｃoの最高値からエラーとして許容できるレベル、下げたレベルとされ、許容レベル下げ分はＫ，Ｋ’共に等しくされる。Ｃoの許容レベルをＣの許容レベルと相違させると、Ｃo＋ＣeとしてのＣの許容レベルが本来の許容レベルからずれてしまうからである。
【００３５】
図２へ戻って、Ｓ５５〜Ｓ５８はＳ５４が正である場合のみ実行される。すなわち、Ｓ５５〜Ｓ５８の処理を受け持つ偶数番同期検出器３４は、待ち受け期間中、Ｓ５３がＣo＜閾値Ｋである限り、休止しており、休止中の消費電力が節約されるようになっている。偶数番同期検出器３４は、待ち受け期間において、Ｓ５４においてＣo≧閾値Ｋと判定されると、作動開始する。
【００３６】
Ｓ５５では、式４に基づき相関値Ｃeを計算する。すなわち、Ｓ５５は、ａ1〜ａnから、受信順番が偶数番のもののみを対象にして、直近受信シンボル列及びフレーム同期ワードにおける同一順番同士のシンボルの値ａ2iとＳ2iとの積を計算し、それらの合計Ｃeを計算する。
【００３７】
Ｓ５６では、さらに、式５に基づきＣを計算する。Ｓ５７では、Ｃと閾値Ｋとを対比し、Ｃ≧Ｋであれば、Ｓ５８へ進み、また、Ｃ＜Ｋであれば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、同期検出方法５０を直ちに終了する。同期検出方法５０の終了に伴い、偶数番同期検出器３４は作動休止状態になる。Ｓ５８では、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。偶数番同期検出器３４は、その作動中、ベースバンド信号をクロック再生器３５及びデータ取得部３６へ出力する。
【００３８】
図１の構成図では、奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４がそれぞれ前段及び後段に配置されているが、逆にして偶数番同期検出器３４及び奇数番同期検出器３３をそれぞれ前段及び後段に配置することもできる。その場合、前段の偶数番同期検出器３４は式５については計算せず、式４のみを計算し、後段の奇数番同期検出器３３は、式３及び式５を計算する。
【００３９】
奇数番同期検出器３３及び偶数番同期検出器３４に代えて計算部Ａ１，Ａ２を装備することもできる。計算部Ａ１，Ａ２は前述の式３〜５に代えて次の式６〜８の計算を行う。式６〜８は式３〜５にそれぞれ対応している。式３，４と式６，７との相違点は、積の演算式「＊」が差の演算式「−」に変更され、かつ、式６，７では、差が自乗されていることである。なお、式６，７の差は、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとにおける同一順番のシンボルの値の相違量に対応する。差の絶対値が小さいほど、両者の一致性が高くなる。
Ｅo＝Σi=1n/2（ａ2i-1−Ｓ2i-1）2・・・式６
Ｅe＝Σi=1n/2（ａ2i−Ｓ2i）2・・・式７
Ｅ＝Ｅo＋Ｅe・・・式８
【００４０】
計算部Ａ１，Ａ２について、第１の配置例では、計算部Ａ１，Ａ２がそれぞれ前段及び後段の関係で配置される。そして、計算部Ａ１は式６からＥoを計算し、計算部Ａ２は式７，８からＥe，Ｅを計算する。
【００４１】
第１の配置例では、計算部Ａ１は、Ｅo≦閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ２を作動させ、また、Ｅo＞閾値Ｌであれば、計算部Ａ２の休止を維持したまま、今回の処理を終了する。計算部Ａ２の休止は消費電力節約の効果がある。計算部Ａ２は、前段の計算部Ａ１がＥo≦閾値Ｌであると判断したのに伴い、作動開始し、相違量Ｅe，Ｅを計算し、Ｅが≦Ｌであるか又は＞Ｌかを判定する。計算部Ａ２は、Ｅ≦Ｌと判定したならば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。計算部Ａ２がＥ＞Ｌと判定したならば、計算部Ａ２は、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、直ちに作動を休止する。
【００４２】
第２の配置例では、計算部Ａ２，Ａ１がそれぞれ前段及び後段の関係で配置される。そして、計算部計算部Ａ２は式７からＥeを計算し、Ａ１は式６，８からＥo，Ｅを計算する。
【００４３】
第２の配置例では、計算部Ａ２は、Ｅe≦閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ１を作動させ、また、Ｅe＞閾値Ｌであれば、次段の計算部Ａ１の休止を維持したまま、今回の処理を終了する。計算部Ａ１の休止は消費電力節約の効果がある。計算部Ａ１は、前段の計算部Ａ２がＥe≦閾値Ｌであると判断したのに伴い、作動し、相違量Ｅo，Ｅを計算し、Ｅが≦Ｌであるか又は＞Ｌであるかを判定する。計算部Ａ１は、Ｅ≦Ｌと判定したならば、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードであると判断し、ａxの受信タイミングを同期タイミングとする。計算部Ａ１がＥ＞Ｌと判定したならば、計算部Ａ１は、直近受信シンボル列がフレーム同期ワードではないと判断し、直ちに作動を休止する。
【００４４】
図４はＥ，ＥoとＬとの関係を示す図である。前述の式６から分かるように、Ｅ，Ｅoでは、同一番号のａ2i-1及びＳ2i-1の差を算出しており、同期ワードを検出した場合には、共に最低値０になり、最低値に対するエラー許容レベルはＥ（＝Ｅo＋Ｅe）とＥoとで等しく設定される。
【００４５】
図５はデジタル無線機７０のブロック図である。デジタル無線機７０の一例はヘテロダイン型受信機１０である。デジタル無線機７０は、典型的にはバッテリ駆動の携帯型である。デジタル無線機７０はシンボル値検出手段７１、部分判断手段７２及びフレーム同期ワード検出手段７３を備える。
【００４６】
シンボル値検出手段７１は、フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出する。部分判断手段７２は、直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の部分一致性を判断する。フレーム同期ワード検出手段７３は、部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。
【００４７】
典型的には、部分一致性有りとは、選択したｍ個のシンボルの全部について、フレーム同期ワードにおいて同一順番のシンボルと値が一致することであるが、一部一致しない場合、すなわち多少一致しない場合も含めてよいとする。後述の全体一致性についても、一部のシンボルがフレーム同期ワードの対応のシンボルと不一致であっても全体一致性有りと判断することを可とする。
【００４８】
これにより、直近受信シンボル列の一部のシンボルについては処理対象から間引きして、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとの部分一致性判断を行って、部分一致性無しと判断した場合には、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。結果、処理の間引きに相当する分、デジタル無線機７０の消費電力を節約することができる。また、部分一致性有りと判断されれば、直ちに間引き無しの全体一致性判断が行われるので、同期タイミングを遅滞なく検出することができる。
【００４９】
なお、間引き率は、ヘテロダイン型受信機１０では、偶数番の間引きとして１／２となっているが、デジタル無線機７０では、１／２に限定することなく、１／２より小でも大でもかまわない。間引き率は、固定でなく、受信環境（例：時間帯、通信の込み具合）やデジタル無線機７０のバッテリ残量等に応じて制御するようになっていてもよい。
【００５０】
部分一致性判断は１段に限定せず、複数段とすることもできる。すなわち、ｎ＝ｍ1＋ｍ2＋ｍ3とし、第１の部分一致性判断では、選択したｍ1のシンボルについてのみを部分一致性判断の処理対象とし、第１の部分一致性が有りと判断されれば、次に、残りのシンボルの中から選択したｍ2のシンボルについてのみか、該ｍ2のシンボルにｍ1のシンボルを加えたｍ1＋ｍ2のシンボルかを第２の部分一致性判断の処理対象とし、第２の部分一致性が有りと判断されれば、最後に、全部のシンボルを処理対象とする全体一致性判断を行うようにしてもよい。
【００５１】
典型的には、フレーム同期ワード検出手段７３は、部分一致性有りとの判断に対して直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の全体一致性を調べ、全体一致性が有れば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する。
【００５２】
したがって、デジタル無線機７０は、常時は、部分一致性のみ調べて、電力節約しているにもかかわらず、受信信号にフレーム同期ワードが含まれる場合には、直ちに直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断することができる。
【００５３】
好ましくは、フレーム同期ワード検出手段７３は、一旦作動状態になると、部分判断手段７２からの部分一致性有りの信号が途絶えた後も、少なくとも１フレームの受信期間より大きい経過期間は作動状態を維持する。
【００５４】
典型的には、全体一致性判断式は、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第１の部分一致性判断式と、非選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第２の部分一致性判断式とから構成されている。部分一致性判断式が全体一致性判断式の部分となる結果、特別の部分一致性判断式を用意することを省略することができる。
【００５５】
全体一致性の有無を判断する判断式の具体例は、ヘテロダイン型受信機１０における式５，８である。第１の部分一致性判断式の具体例はヘテロダイン型受信機１０における式３，６である。第２の部分一致性判断式の具体例はヘテロダイン型受信機１０における式４，７である。
【００５６】
全体一致性判断式及び部分一致性判断式は、例えば直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとの相関関係を計算する式（例：式３〜５）や、直近受信シンボル列とフレーム同期ワードとにおける対応シンボル同士の相違度を相違度を計算する式（例：式６〜８）である。
【００５７】
好ましくは、フレーム同期ワード検出手段７３は、自身が第２の部分一致性判断式について計算して求めた計算値と、部分判断手段７２が第１の部分一致性判断式について計算して求めた計算値とを加算した加算値を全体一致性判断式の計算値とし、該加算値を所定の閾値と対比して、全体一致性を判断する。フレーム同期ワード検出手段７３は、第１の部分一致性判断式についての計算を省略できるので、処理時間を短縮することができる。
【００５８】
典型的には、選択シンボルは、直近受信シンボル列において先頭から奇数番目又は偶数番目に配置されているシンボルである。ヘテロダイン型受信機１０ではｎは偶数となっているが、デジタル無線機７０ではｎは奇数であってもよい。ｎが奇数である場合は、奇数番のシンボルの総数は偶数番のｎの総数より１、大きくなる。選択シンボルは、それらが直近受信シンボル列全体において等密度分布となるように、選択するのが好ましいが、これに限定する必要はない。直近受信シンボル列の先頭から連続ｍ個、末尾の連続ｍ個、又は直近受信シンボル列の中間の連続ｍ個を選択シンボルとしてもよい。
【００５９】
図６はデジタル無線機制御方法８０のフローチャートである。デジタル無線機制御方法８０はデジタル無線機７０に適用される。
【００６０】
Ｓ８１では、フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出する。Ｓ８２では、直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式について計算する。Ｓ８３では、Ｓ８２の計算値に基づきフレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の部分一致性を判断する。そして、部分一致性無しと判断されれば、Ｓ８４へ進み、部分一致性有りと判断されれば、Ｓ８５へ進む。Ｓ８４では、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断する。
【００６１】
Ｓ８５では、直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式について計算する。Ｓ８６では、Ｓ８５の計算値に基づき、フレーム同期ワードに対する直近受信シンボル列の全体一致性を判断する。そして、全体一致性が有れば、Ｓ８７へ進み、無ければ、Ｓ８４へ進む。Ｓ８７では、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断する。
【００６２】
Ｓ８１の処理はデジタル無線機７０（図５）のシンボル値検出手段７１の機能にそれぞれ対応している。Ｓ８２，Ｓ８３の処理はデジタル無線機７０の部分判断手段７２の機能に対応する。Ｓ８４〜Ｓ８７の機能はデジタル無線機７０のフレーム同期ワード検出手段７３の機能に対応する。シンボル値検出手段７１〜フレーム同期ワード検出手段７３の機能について述べた具体的態様はデジタル無線機制御方法８０において対応するステップの処理についての具体的態様としても適用可能である。
【００６３】
本発明を適用したプログラムは、コンピュータをデジタル無線機７０の各手段として機能させる。本発明を適用した別のプログラムは、デジタル無線機制御方法８０の各ステップをコンピュータに実行させる。
【００６４】
本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【符号の説明】
【００６５】
７０：デジタル無線機、７１：シンボル値検出手段、７２：部分判断手段、７３：フレーム同期ワード検出手段、８０：デジタル無線機制御方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出手段、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断手段、及び
部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出手段、
を備えることを特徴とするデジタル無線機。
【請求項２】
前記フレーム同期ワード検出手段は、部分一致性有りとの判断に対して直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の全体一致性を調べ、全体一致性が有れば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断することを特徴とする請求項１記載のデジタル無線機。
【請求項３】
前記全体一致性判断式は、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第１の部分一致性判断式と、非選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第２の部分一致性判断式とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル無線機。
【請求項４】
前記フレーム同期ワード検出手段は、自身が前記第２の部分一致性判断式について計算して求めた計算値と、前記部分判断手段が前記第１の部分一致性判断式について計算して求めた計算値とを加算した加算値を前記全体一致性判断式の計算値とし、該加算値を所定の閾値と対比して、全体一致性を判断することを特徴とする請求項３記載のデジタル無線機。
【請求項５】
前記選択シンボルは、直近受信シンボル列において先頭から奇数番目又は偶数番目に配置されているシンボルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに１項に記載のデジタル無線機。
【請求項６】
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出ステップ、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断ステップ、及び
前記部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出ステップ、
を備えることを特徴とするデジタル無線機制御方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタル無線機の各手段としてコンピュータを機能させるプログラム。
【請求項１】
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出手段、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断手段、及び
部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出手段、
を備えることを特徴とするデジタル無線機。
【請求項２】
前記フレーム同期ワード検出手段は、部分一致性有りとの判断に対して直近受信シンボル列の全シンボルとフレーム同期ワードの全シンボルとにより定義される全体一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の全体一致性を調べ、全体一致性が有れば、直近受信シンボル列はフレーム同期ワードであると判断することを特徴とする請求項１記載のデジタル無線機。
【請求項３】
前記全体一致性判断式は、選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第１の部分一致性判断式と、非選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される第２の部分一致性判断式とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル無線機。
【請求項４】
前記フレーム同期ワード検出手段は、自身が前記第２の部分一致性判断式について計算して求めた計算値と、前記部分判断手段が前記第１の部分一致性判断式について計算して求めた計算値とを加算した加算値を前記全体一致性判断式の計算値とし、該加算値を所定の閾値と対比して、全体一致性を判断することを特徴とする請求項３記載のデジタル無線機。
【請求項５】
前記選択シンボルは、直近受信シンボル列において先頭から奇数番目又は偶数番目に配置されているシンボルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに１項に記載のデジタル無線機。
【請求項６】
フレーム同期ワードのシンボル数をｎとして、受信信号における直近ｎ個のシンボルを並べた直近受信シンボル列の各シンボル値を検出するシンボル値検出ステップ、
前記直近受信シンボル列からｍ個（ｍ＜ｎ）のシンボルを選択し選択シンボルとフレーム同期ワードの同一順番のシンボルとにより定義される部分一致性判断式に基づきフレーム同期ワードに対する前記直近受信シンボル列の部分一致性を判断する部分判断ステップ、及び
前記部分一致性無しとの判断に対して直近受信シンボル列はフレーム同期ワードではないと判断するフレーム同期ワード検出ステップ、
を備えることを特徴とするデジタル無線機制御方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタル無線機の各手段としてコンピュータを機能させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−４０８４７（Ｐ２０１１−４０８４７Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８４０９９（Ｐ２００９−１８４０９９）
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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