受信装置
【課題】ＣＮ比が低い環境下においても受信特性を向上したい。
【解決手段】ＵＷ相関部３２は、予めＵＷを保持しており、受信帯域制限フィルタ３０から出力された受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。シンボルデータ抽出部３４は、順次入力した相関値のピークをバーストタイミングとして検出する。変調成分除去部３６は、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルのうち、ＵＷが含まれた区間の系列から、ＵＷの成分を除去する。周波数オフセット補正部３８は、無変調化ＵＷシンボルを使用することによって、周波数オフセットを推定する。搬送波再生部４０は、周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルをもとに搬送波を再生する。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生した搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正した抽出シンボルを復調する。
【解決手段】ＵＷ相関部３２は、予めＵＷを保持しており、受信帯域制限フィルタ３０から出力された受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。シンボルデータ抽出部３４は、順次入力した相関値のピークをバーストタイミングとして検出する。変調成分除去部３６は、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルのうち、ＵＷが含まれた区間の系列から、ＵＷの成分を除去する。周波数オフセット補正部３８は、無変調化ＵＷシンボルを使用することによって、周波数オフセットを推定する。搬送波再生部４０は、周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルをもとに搬送波を再生する。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生した搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正した抽出シンボルを復調する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置に関し、特に受信信号を処理する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信の受信装置は、信号を受信すると、一般的に、受信した信号から、タイミングの検出、周波数オフセットの推定、搬送波再生等を実行する。また、受信装置は、検出したタイミングによるシンボルの特定、周波数オフセットの補正、再生した搬送波による復調等を実行することによって、受信した信号に含まれたデータを抽出する（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４５９２１号公報
【非特許文献１】山本平一、加藤修三、ＴＤＭＡ通信、日本、電子情報通信学会、平成元年４月、ｐ．７６−８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
受信装置における受信特性は、タイミングの検出精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度等によって決定される。また、ディジタル無線通信が衛星通信に適用される場合、受信装置において受信される信号のＣＮ比は、一般的に低く、雑音成分の大きい環境下において、タイミングの検出、周波数オフセットの推定、搬送波再生等が実行される。そのため、ＣＮ比の低い環境下においても、タイミングの検出精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度等が高いことが必要とされる。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＮ比が低い環境下においても受信特性を向上する受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットの信号を受信する受信装置であって、割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する第１の搬送波再生部と、割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する第２の搬送波再生部と、第２の搬送波再生部において再生される搬送波あるいは第１の搬送波再生部において再生される搬送波を受信のために選択する選択部と、を備える。
【０００６】
「搬送波を再生する」ことには、「搬送波に含まれた周波数オフセットを推定する」ことと、「搬送波に含まれた位相誤差を推定する」こととが含まれるが、ここでは、いずれか一方であってもよく、両方であってもよい。この態様によると、搬送波を再生するための期間を選択でき、柔軟な処理が実行可能であるので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。
【０００７】
無線伝送路の変化の程度を測定する測定部をさらに備えてもよい。選択部は、測定部において測定した変化の程度に応じて、選択を実行してもよい。この場合、測定した変化の程度に応じて、搬送波を再生するための期間を変更するので、変化の程度に適した処理を実行できる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＮ比が低い環境下においても受信特性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、基地局装置、衛星中継装置、端末装置にて構成される通信システムに関する。このような構成において、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの信号は、基地局装置から送信され、衛星中継装置を経由して、端末装置に受信される。一方、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの信号は、端末装置から送信され、衛星中継装置を経由して、基地局装置に受信される。受信特性を向上させるためには、シンボルタイミングの推定精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度を向上させる必要がある。一方、前述のような通信システムにおいては、受信信号の強度が一般的に小さいので、精度の向上は困難である。このような課題に対して、本実施例に係る基地局装置や端末装置の受信部（以下、「受信装置」という）は、以下の処理を実行する。
【００１１】
受信した信号は、前方部分に既知信号として、ユニークワード（ＵＷ）が含まれている。シンボルタイミングは、受信した信号とＵＷとの相関値に対して検出されたピークにもとづいて推定される。ここでは、受信した信号とＵＷとの相関値だけではなく、受信した信号と当該信号の遅延信号の差動値と、ＵＷとＵＷの遅延信号の差動値との相関値も導出する。さらに遅延量を変えながら、複数種類の相関値も導出される。受信装置は、これらの相関値を合成することによって、信号強度を増加させた後に、合成した相関値のピークを検出する。
【００１２】
また、周波数オフセットは、受信した信号と当該信号の遅延信号の差動値にもとづいて推定される。ここでは、遅延量を変えながら複数種類の差動値を導出し、それらを合成することによって、信号強度を増加させる。なお、受信装置は、合成する際の重み係数を調節する。
【００１３】
搬送波は、ループフィルタにて、受信した信号に含まれた位相誤差が小さくなるように推定される。ここでは、受信した信号を記憶し、受信した信号の順方向に沿って位相誤差の制御を実行する後に、受信した信号の逆方向に沿っても位相誤差の制御を実行する。このような処理によって、制御期間を長くでき、かつループフィルタの帯域幅を狭くできるので、位相誤差の推定精度が向上される。
【００１４】
以上の特徴に加えて、本実施例は、受信装置が端末装置に適用される場合に、端末装置の受信特性を向上させる。なお、受信装置は、基地局装置にも適用可能である。前述のバースト信号が複数連続することによってフレームが形成されており、このようなフレームが連続して配置されている。また、端末装置は、複数のバースト信号のうち、所定のバースト信号（以下、「対象バースト信号」という）を受信しなければならない。ここで、受信装置は、対象バースト信号のみにおいて搬送波を再生してもよいし、対象バースト信号以外のバースト信号を含むようなフレーム全体において搬送波を再生してもよい。後者では、搬送波再生のための観測期間が長くなるので、雑音の影響を低減できる。一方、伝送路特性の急激な変動が生じた場合、後者では、過去の伝送路特性が反映されるので追従できない。しかしながら、前者では、伝送路特性の急激な変動に追従可能であるが、雑音の影響の低減効果が小さい。そのため、本実施例に係る端末装置は、伝送路特性の変動の程度に応じて、搬送波再生期間を切りかえる。
【００１５】
本実施例の説明を明瞭にするために、ここでは、１．全体構成、２．タイミング検出、３．周波数オフセット補正、４．搬送波再生、５．動作、６．端末装置での処理の順に説明を行う。
【００１６】
１．全体構成
図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０、衛星中継装置１２、端末装置１４と総称される第１端末装置１４ａ、第２端末装置１４ｂを含む。
【００１７】
基地局装置１０と端末装置１４は、衛星中継装置１２を介して通信を実行する。前述のごとく、基地局装置１０から衛星中継装置１２を介して端末装置１４へ至る経路がＦｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋであり、端末装置１４から衛星中継装置１２を介して基地局装置１０へ至る経路がＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋである。なお、Ｆｏｒｗａｒｄ ＬｉｎｋとＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋとは、異なった周波数を使用しているので、通信システム１００では、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）が使用される。さらに、基地局装置１０と衛星中継装置１２との間の無線回線は、Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋと呼ばれ、衛星中継装置１２と端末装置１４との間の無線回線は、Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋと呼ばれている。また、両者には、異なる周波数が使用される。また、基地局装置１０は、複数の端末装置１４のそれぞれに対してタイムスロットを割り当てることによって、複数の端末装置１４との通信を実行する。
【００１８】
つまり、通信システム１００では、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が使用される。衛星中継装置１２は、基地局装置１０と端末装置１４との通信を中継する。つまり、衛星中継装置１２は、基地局装置１０から受信した信号に対して、増幅および周波数変換を実行した後に端末装置１４へ送信する。また、衛星中継装置１２は、端末装置１４から受信した信号に対して、増幅および周波数変換を実行した後に基地局装置１０へ送信する。このような通信システム１００において、無線伝送路の距離が長いので、基地局装置１０および端末装置１４において受信される信号の強度は小さくなる。
【００１９】
図２（ａ）−（ｄ）は、通信システム１００において使用されるフレームの構成を示す。図２（ａ）は、Ｆｏｒｗａｒｄ ＬｉｎｋおよびＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋでの複数のフレームの構成を示す。図示の「Ｆｒａｍｅ＃ｎ−１」、「Ｆｒａｍｅ＃ｎ」、「Ｆｒａｍｅ＃ｎ＋１」のごとく、複数のフレームが連続して配置されている。図２（ｂ）は、ひとつのフレームの構成を示す。図示の「Ｓｌｏｔ＃０」、「Ｓｌｏｔ＃１」、「Ｓｌｏｔ＃ｍ−１」のごとく、複数のタイムスロットが連続して配置されている。つまり、フレームは、複数のタイムスロットによって構成されている。
【００２０】
図２（ｃ）は、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの場合のスロット構成を示す。スロットの先頭部分に「ＵＷ」が配置され、それに続いて「情報データ」が配置される。図２（ｄ）は、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの場合のスロット構成を示す。スロットの先頭部分に「Ｇｕａｒｄ Ｔｉｍｅ」、「ＵＷ」が配置され、それらに続いて「情報データ」が配置されるバースト信号となる。つまり、タイミング同期や周波数同期用のためのプリアンブルが配置されない。なお、図示しないが、図２（ｃ）および（ｄ）の「情報データ」の領域には、「ＰＩＬＯＴ」シンボルが挿入される。「ＰＩＬＯＴ」シンボルは、固定シンボル周期あたりに１シンボル挿入される。
【００２１】
図３は、本発明の実施例に係る受信装置２０の構成を示す。受信装置２０は、ＲＦ部２２、ベースバンド部２４、制御部２６を含む。受信装置２０は、基地局装置１０および端末装置１４に備えられた受信機能の部分に相当する。
【００２２】
ＲＦ部２２は、アンテナを介して図示しない衛星中継装置１２にて中継された図示しない基地局装置１０からの送信信号を受信する。ここで、受信する信号のスロット構成は、図２（ｃ）あるいは（ｄ）に示されている。ＲＦ部２２は、受信した信号の周波数を無線周波数から中間周波数へ変換する。また、ＲＦ部２２は、中間周波数の信号に対して、直交検波を実行することによって、ベースバンドの信号を生成する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分とを含むので、ふたつの信号線によって示されるべきであるが、ここでは、図面を明瞭にするためにひとつの信号線によって示されるものとする。また、ＲＦ部２２は、ベースバンドの信号に対して、アナログ−デジタル変換を実行し、変換したデジタル信号をベースバンド部２４に出力する。以下では、説明の便宜上、変換されたデジタル信号も受信信号というものとする。
【００２３】
ベースバンド部２４は、ＲＦ部２２から受けつけた受信信号に対して、復調および復号を実行する。また、ベースバンド部２４は、復調および復号に付随した処理も実行する。以下では、付随した処理として、特に、タイミング検出、周波数オフセット補正、搬送波再生を後述する。また、端末装置１４における搬送波再生の処理も後述する。制御部２６は、受信装置２０におけるタイミング等を制御する。
【００２４】
図４は、ベースバンド部２４の構成を示す。ベースバンド部２４は、受信帯域制限フィルタ３０、ＵＷ相関部３２、シンボルデータ抽出部３４、変調成分除去部３６、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０、ＵＷ識別部４２、フレーム同期処理部４４、シンボル軟判定部４６、Ｔｕｒｂｏ復号部４８、デスクランブル部５０、ＣＲＣチェック部５４、ＣＮＲ測定部５８、復調部６０を含む。
【００２５】
受信帯域制限フィルタ３０には、図２（ｃ）および（ｄ）のごとく、一部の区間に既知信号としてのＵＷが含まれた信号が入力される。ここでは、受信帯域制限フィルタ３０は、低域通過特性を有しており、低域通過特性の遮断周波数よりも高い周波数の成分を低減する。ＵＷ相関部３２は、予めＵＷパターンを保持しており、受信帯域制限フィルタ３０から出力された受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。ＵＷ相関部３２は、例えば、マッチドフィルタの構成を有している。ＵＷ相関部３２は、相関処理によって導出した相関値を順次出力する。
【００２６】
シンボルデータ抽出部３４は、一方において、ＵＷ相関部３２から相関値を順次入力し、他方において、受信帯域制限フィルタ３０から出力された信号とを入力する。また、シンボルデータ抽出部３４は、順次入力した相関値のピークをスロットタイミングとして検出する。ここで、スロットタイミングとは、図２（ｃ）および（ｄ）に示されたＵＷの先頭タイミングに相当する。また、シンボルデータ抽出部３４は、検出したバーストタイミングをもとに、受信帯域制限フィルタ３０から出力された信号より、シンボルを抽出する。つまり、シンボルデータ抽出部３４は、ＵＷ相関部３２において導出した相関値をもとに検出したタイミングによって、ベースバンド部２４に入力した信号からシンボルを抽出する。
【００２７】
変調成分除去部３６は、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルであって、かつ受信信号のうち、ＵＷが含まれた区間の系列から、予め記憶されているＵＷパターンで逆変調することで、変調成分を除去する。つまり変調成分除去部３６は、受信信号のうちのＵＷの部分から変調成分を除去する。ここで、ＵＷは、π／４シフトＱＰＳＫによって変調されているものとする。そのため、変調成分除去部３６は、シンボルからπ／４シフトを除去した後に、ＱＰＳＫの変調成分を除去する。以上の処理によって、変調成分除去部３６から出力される信号は、位相誤差の成分に相当する。
【００２８】
周波数オフセット補正部３８は、変調成分除去部３６において無変調化されたＵＷシンボル（以下、「無変調化ＵＷシンボル」という）を使用することによって、周波数オフセットを推定する。なお、周波数オフセットの推定方法についての詳細は後述する。周波数オフセット補正部３８は、推定した周波数オフセットによって、変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを補正するとともに、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボル（以下、「抽出シンボル」という）を補正する。ここで、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルは、スロット内の全体を対象とする。周波数オフセット補正部３８は、補正した無変調化ＵＷシンボルを搬送波再生部４０に出力し、補正された抽出シンボルを復調部６０に出力する。
【００２９】
搬送波再生部４０は、周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルをもとに搬送波を再生する。なお、搬送波再生方法についての詳細は後述するが、搬送波再生部４０は、ループフィルタを含んだ構成となっている。また、搬送波再生部４０は、ＵＷの期間の終了後、ＰＩＬＯＴシンボルを使用しながら搬送波を再生する。搬送波再生部４０は、再生した搬送波を復調部６０に出力する。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生された搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正した抽出シンボルを復調する。復調には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。なお、復調部６０は、復調したシンボルをＵＷ識別部４２およびシンボル軟判定部４６に出力する。
【００３０】
ＵＷ識別部４２は、復調部６０からの復調されたシンボルから、受信信号中のＵＷの部分を識別する。フレーム同期処理部４４は、ＵＷ識別部４２においてＵＷの部分が識別された場合に、そのタイミングをフレーム同期タイミングとして、図示しない制御部２６に出力する。制御部２６は、フレーム同期タイミングを上位レイヤの処理に使用する。シンボル軟判定部４６は、復調部６０からの復調されたシンボルを軟判定し、Ｔｕｒｂｏ復号部４８は、軟判定されたシンボルを使って復号する。ここで、図示しない送信装置においてＴｕｒｂｏ符号化がなされているものとする。デスクランブル部５０は、復号されたシンボルをデスクランブルする。デスクランブル部５０は、デスクランブルの結果を図示しない制御部２６に出力する。
【００３１】
ＣＮＲ測定部５８は、シンボル軟判定部４６おいて軟判定されたシンボルをもとに、ＣＮＲを測定する。ＣＮＲ測定部５８は、測定したＣＮＲを図示しない制御部２６に出力する。ＣＲＣチェック部５４は、Ｔｕｒｂｏ復号部４８において復号されたシンボルに対して、ＣＲＣチェックを実行する。
【００３２】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３３】
２．タイミング検出
前述のごとく、ベースバンド部２４は、ＵＷ相関部３２において導出した相関値をもとに、シンボルデータ抽出部３４においてシンボルタイミングを検出する。このようなタイミング検出の精度の悪化要因は、ノイズおよび周波数オフセットによって、相関値に誤差が含まれることである。そのため、ここでは、周波数オフセットを伴う低Ｃ／Ｎの受信時のタイミング検出精度を向上させることを目的とする。
【００３４】
図５は、ＵＷ相関部３２の構成を示す。ＵＷ相関部３２は、ＣＮＲ測定部８０、周波数オフセット推定部８２、基本相関器８４と総称される第１基本相関器８４ａ、第２基本相関器８４ｂ、第Ｚ基本相関器８４ｚ、積算部８６、差動相関器８８と総称される第１差動相関器８８ａ、第２差動相関器８８ｂ、第Ｋ差動相関器８８ｋ、合成部９０を含む。
【００３５】
基本相関器８４は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、予め記憶したＵＷパターンとの相関処理を実行することによって、相関値を導出する。一般的に、相関処理は、ＵＷ全体に対して実行されており、タイミング検出は、相関値の最大値をしきい値と比較することによって実現される。しかしながら、本実施例では、ＵＷが含まれた区間を複数の部分区間に分割し、複数の部分区間のそれぞれに対応するように基本相関器８４が複数配置される。つまり、各基本相関器８４は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、対応した部分区間でのＵＷとの部分的な相関値を導出する。ここで、ＵＷのシンボル数が「Ｎ」である場合に、「Ｎ」シンボルを「Ｄ」個の部分区間に分割すると、分割された各部分区間の相関長は「Ｌ」シンボルになるとする。
【００３６】
積算部８６は、複数の基本相関器８４のそれぞれにおいて導出した部分的な相関値を積算することによって、相関値を導出する。一般的に相関器の構成のように相関長が長ければ、周波数オフセットの影響によって、相関長の間にわたって受信信号とＵＷシンボルとの乗算結果が位相回転し、位相回転による相関値の低下を招く。一方、本実施例の構成のように、ひとつの基本相関器８４における相関長を短くすることにより、相関長あたりの位相回転量を小さくすることができるので、相関長あたりの相関値の低下を抑えることができる。
【００３７】
差動相関器８８は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、当該受信信号を遅延させた信号との差動値（以下、「差動信号」という）を導出する。また、差動相関器８８は、ＵＷと、遅延させたＵＷとの差動値（以下、「差動ＵＷ」という）を予め保持する。ここで、差動信号と差動ＵＷとの遅延量は同一である。また、差動相関器８８は、差動信号と差動ＵＷとの相関値を導出する。ここで、図示のごとく、第１差動相関器８８ａから第Ｋ差動相関器８８ｋまで、差動相関器８８はＫ個備えられており、各差動相関器８８の遅延量は、互いに異なっている。例えば、第１差動相関器８８ａは、１シンボル遅延であるが、第２差動相関器８８ｂは、２シンボル遅延である。
【００３８】
つまり、第１差動相関器８８ａは、受信信号を１シンボル差動検波した後にシフトレジスタに逐次格納し、ＵＷを１シンボル差動検波した結果との相関処理を実行する。このように複数の差動相関器８８は、遅延量を変えながら、複数種類の相関値を導出する。このように、差動相関器８８による相関処理は、差動検波結果の積分を実行するので、周波数オフセットによる相関値の低下を抑制できる。
【００３９】
合成部９０は、差動相関器８８において導出した複数種類の相関値と、基本相関器８４および積算部８６において導出した相関値とを合成する。つまり、ＵＷ相関部３２は、複数の相関値を組み合わせることによって、信号強度を増加させる。その結果、受信信号のＣ／Ｎが低い場合であっても、相関値に含まれる誤差は低減される。また、合成部９０での相関値は、異なる相関特性の和として得られるので、相関ピーク位置以外で高い相関値を生じるような自己相関特性を有するＵＷシンボルパターンの場合であっても、相関ピーク位置以外での誤検出確率の抑制が可能になる。合成部９０は、合成した相関値を図示しないシンボルデータ抽出部３４に出力する。
【００４０】
周波数オフセット推定部８２は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号に対する周波数オフセットを推定する。周波数オフセットの推定には、公知の技術や、後述する技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、基本相関器８４は、周波数オフセット推定部８２において推定した周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さ、つまり相関処理の際の相関長を調節する。つまり、基本相関器８４は、推定された周波数オフセット量に応じた周波数オフセット耐性を与えるために、分割数Ｄを可変制御する。例えば、周波数オフセットの値が大きくなれば、分割数Ｄが大きくなり、周波数オフセットの値が小さくなれば、分割数Ｄが小さくなる。
【００４１】
ＣＮＲ測定部８０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号の強度を測定する。信号強度の測定には公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。合成部９０は、ＣＮＲ測定部８０において測定した強度の値に応じて、積算部８６と差動相関器８８からの相関値のうち、合成の対象とする相関値の数を調節する。例えば、測定した信号強度が大きければ、合成部９０は、積算部８６からの相関値のみを選択する。また、測定した信号強度が小さくなるほど、合成部９０は、合成の対象とすべき相関値の数を増加させる。
【００４２】
図６は、基本相関器８４の構成を示す。基本相関器８４は、受信信号遅延部１４０、乗算部１４２、ＵＷ保持部１４４、加算部１４６、変換部１４８を含む。ここで、ひとつのシンボルあたりのサンプル数、つまりサンプリングレートは「Ｍ」とされる。
【００４３】
受信信号遅延部１４０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号を遅延させるシフトレジスタである。前述のごとく、受信信号のサンプリングレートは「Ｍ」であるので、受信信号遅延部１４０は、サンプリングレート「Ｍ」に対応するように配置されている。ＵＷ保持部１４４は、対応した部分期間におけるＵＷの部分を記憶する。乗算部１４２は、受信信号遅延部１４０にて遅延されたシンボルと、ＵＷ保持部１４４に保持されたＵＷのシンボルとを複素乗算する。加算部１４６は、乗算結果を加算する。変換部１４８は、加算部１４６での加算結果の大きさを部分的な相関値として導出する具体的には、加算結果の同相成分の２乗値と、加算結果の直交成分の２乗値とが加算される。
【００４４】
図７は、第１差動相関器８８ａの構成を示す。第１差動相関器８８ａは、差動用遅延部１１０、ＵＷ遅延部１１２、乗算部１１４、乗算部１１６、受信信号遅延部１１８、差動ＵＷ保持部１２０、乗算部１２２、加算部１２４、変換部１２６を含む。なお、他の差動相関器８８は、差動信号や差動ＵＷを生成する際の遅延量が異なっているが、図７と同様の構成を有する。
【００４５】
差動用遅延部１１０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号を遅延させる。ここでは、Ｍサンプル遅延させる。なお、サンプリングレートは、シンボルレートよりも高速であるので、ひとつのシンボルに対応すべき複数のサンプルが差動用遅延部１１０にて遅延される。乗算部１１４は、差動用遅延部１１０において遅延された受信信号と、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号とを複素乗算する。その際、差動用遅延部１１０において遅延された受信信号に対して、複素共役演算がなされた後に乗算が実行されるので、乗算部１１４での乗算は、両者の差異を導出することに相当する。なお、ここでの差異が、前述の差動信号である。受信信号遅延部１１８は、乗算部１１４において導出した差動信号を遅延させる。ここで、受信信号遅延部１１８は、Ｍ（Ｎ−１）サンプルにわたって遅延を行う。
【００４６】
ＵＷ遅延部１１２は、ＵＷを１シンボル遅延させる。乗算部１１６は、ＵＷとＵＷ遅延部１１２において遅延されたＵＷとを複素乗算する。その際、ＵＷ遅延部１１２において遅延されたＵＷに対して、複素共役演算がなされた後に乗算が実行されるので、乗算部１１６での乗算は、両者の差異を導出することに相当する。なお、ここでの差異が、前述の差動ＵＷである。差動ＵＷ保持部１２０は、乗算部１１６において導出した差動ＵＷを遅延させる。ここで、差動ＵＷ保持部１２０は、Ｎ−１シンボルにわたって遅延を行う。乗算部１２２は、受信信号遅延部１１８にて遅延された差動信号と、差動ＵＷ保持部１２０に保持された差動ＵＷとを複素乗算する。加算部１２４は、乗算結果を加算する。変換部１２６は、加算部１２４での加算結果の大きさを部分的な相関値として導出する具体的には、加算結果の同相成分の２乗値と、加算結果の直交成分の２乗値とが加算される。
【００４７】
３．周波数オフセット補正
周波数オフセット補正部３８は、周波数オフセットを導出するが、一般的に受信信号のＣ／Ｎが低い場合、雑音の影響が大きくなるので、周波数オフセットの推定精度が低くなる。また、周波数オフセットの推定精度が低くなると、受信装置２０の受信特性が悪化する。そのため、ここでは、低Ｃ／Ｎ受信時の周波数オフセット推定性能の向上を目的とする。
【００４８】
図８は、周波数オフセット補正部３８の構成を示す。周波数オフセット補正部３８は、第１オフセット推定部２３０、第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６、ＣＮＲ測定部２００、ウエイト制御部２０２、合成部２０４、回転部２０６、乗算部２０８、乗算部２１０を含む。また、第１オフセット推定部２３０は、第１遅延部１６０、第１乗算部１６２、第１加算部１６４、第１変換部１６６、第１調節部１６８を含み、第２オフセット推定部２３２は、第２遅延部１７０、第２乗算部１７２、第２加算部１７４、第２変換部１７６、第２調節部１７８を含み、第ｊ＋１オフセット推定部２３４は、第ｊ＋１遅延部１８０、第ｊ＋１乗算部１８２、第ｊ＋１加算部１８４、第ｊ＋１変換部１８６、第ｊ＋１調節部１８８を含み、第Ｊオフセット推定部２３６は、第Ｊ遅延部１９０、第Ｊ乗算部１９２、第Ｊ加算部１９４、第Ｊ変換部１９６、第Ｊ調節部１９８を含む。
【００４９】
第１オフセット推定部２３０は、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを受けつける。第１遅延部１６０は、受けつけた無変調化ＵＷシンボルを１シンボル遅延する。第１乗算部１６２は、受けつけた無変調化ＵＷシンボルと、第１遅延部１６０において遅延した無変調化ＵＷシンボルとを複素乗算する。その際、遅延した無変調化ＵＷシンボルの複素共役演算が実行される。第１乗算部１６２での乗算によって、１シンボルにわたる位相差が導出される。第１加算部１６４は、位相差を加算する。なお、ここでの加算は、ベクトル加算であるので、位相差の平均値の導出に相当する。第１変換部１６６は、第１加算部１６４での加算結果を複素数値から位相値に変換する。第１調節部１６８は、第１変換部１６６において変換した位相値を１シンボルにわたる位相回転量に変換する。当該位相回転量が、周波数オフセット量に相当する。
【００５０】
第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６は、第１オフセット推定部２３０と同様の処理を実行する。しかしながら、第１オフセット推定部２３０における遅延量は、１シンボルであったのに対して、第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６のそれぞれにおける遅延量は、２シンボル、ｊ＋１シンボル、Ｊシンボルである。つまり、第１オフセット推定部２３０から第Ｊオフセット推定部２３６は、位相差を遅延量を変えながら複数種類導出する。
【００５１】
なお、「Ｊ」の値は、シンボルレートに対する最大周波数オフセット量と想定される値から適切に設定されるべきである。第２遅延部１７０、第ｊ＋１遅延部１８０、第Ｊ遅延部１９０は、第１遅延部１６０に相当し、第２乗算部１７２、第ｊ＋１乗算部１８２、第Ｊ乗算部１９２は、第１乗算部１６２に相当し、第２加算部１７４、第ｊ＋１加算部１８４、第Ｊ加算部１９４は、第１加算部１６４に相当し、第２変換部１７６、第ｊ＋１変換部１８６、第Ｊ変換部１９６は、第１変換部１６６に相当し、第２調節部１７８、第ｊ＋１調節部１８８、第Ｊ調節部１９８は、第１調節部１６８に相当する。
【００５２】
合成部２０４は、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６において導出した複数種類の周波数オフセット量を重みづけながら合成する。ここで、重みづけの際の重み係数は、後述するウエイト制御部２０２から受けつける。以上の処理によって、合成部２０４は、受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する。つまり、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６は、位相回転量を検出するためのシンボル間隔を複数種類設定しながら、複数種類の周波数オフセットを推定し、合成部２０４は、推定した複数種類の周波数オフセット量に重み係数を乗じて合成する。
【００５３】
以上の処理の結果、最終的な周波数オフセットが推定される。複数の周波数オフセットを合成することによって、最終的な周波数オフセットが導出される。位相回転量検出のための遅延時間が異なると、雑音によるランダム成分の振る舞いが異なるので、それぞれの推定精度が向上する。特に受信信号のＣ／Ｎが低い場合にはその効果が大きい。
【００５４】
ＣＮＲ測定部２００は、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルの強度を測定する。ここで、信号強度の測定には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、ＣＮＲ測定部２００と同様の機能を有する構成要素が、受信装置２０に含まれる場合、ＣＮＲ測定部２００は備えられなくてもよい。
【００５５】
ウエイト制御部２０２は、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６より出力された複数の周波数オフセットを重みづける際の重み係数を導出する。ここで、ウエイト制御部２０２は、次のふたつの処理結果の組合せによって重み係数を導出する。ひとつの目の処理のために、ウエイト制御部２０２は、合成部２０４において既に推定した周波数オフセット量を受けつける。また、ウエイト制御部２０２は、受けつけた周波数オフセット量に近い遅延量のオフセット補正部を特定する。さらに、ウエイト制御部２０２は、特定したオフセット補正部から出力される周波数オフセットに対して、重みづけの際の重み係数の大きさを大きくする。
【００５６】
ここで、既に推定した周波数オフセット量とは、例えば、前回のスロットのＵＷ部に対して推定された周波数オフセット量に相当する。なお、初回の受信スロットのように、既に推定した周波数オフセット量が存在しない場合、ウエイト制御部２０２は、すべての周波数オフセットに対する重み係数の大きさを等しくする。ふたつ目の処理として、ウエイト制御部２０２は、ＣＮＲ測定部２００において測定した強度に応じて、複数種類の周波数オフセットにわたる重み係数の大きさの分布を調節する。
【００５７】
例えば、ＣＮＲ測定部２００において測定したＣ／Ｎが大きければ、合成すべき周波数オフセットの数が少なくてもよいので、ウエイト制御部２０２は、ひとつの周波数オフセットに対する重み係数の大きさだけを大きくする。一方、ＣＮＲ測定部２００において測定したＣ／Ｎが小さければ、合成すべき周波数オフセットの数を大きくする必要があるので、ウエイト制御部２０２は、複数の周波数オフセットに対する重み係数の大きさを大きくする。
【００５８】
回転部２０６は、合成部２０４において導出した周波数オフセットに応じて位相回転する信号を生成する。なお、回転部２０６では、受信信号に含まれた周波数オフセットが打ち消されるように、つまり逆回転になるように信号が生成される。乗算部２０８は、回転部２０６において生成された信号によって、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを位相回転させる。当該位相回転が、周波数オフセットの補正に相当する。また、乗算部２１０は、回転部２０６において生成された信号によって、図示しないシンボルデータ抽出部３４からの抽出シンボルを位相回転させる。
【００５９】
４．搬送波再生
前述の図２（ｃ）−（ｄ）のごとく、プリアンブルが配置されないスロット構成なので、情報データ部の受信特性を悪化させないためには、搬送波再生において、ＵＷ部での搬送波位相推定に十分な精度が必要になる。しかしながら、これまでの搬送波再生では、入力されるデータに対して逐次的に位相誤差が検出され、その誤差に応じてＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が制御される。そのため、ある程度処理が進んだ時刻において、再生された搬送波の精度が高くなっているが、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの端末受信処理の開始時点である初回スロットにおいて、または、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの基地局受信処理における毎スロットのバースト信号先頭部分において、再生された搬送波の位相推定精度は高くない。ここでは、低Ｃ／Ｎ受信時の受信信号の先頭部分における搬送波再生の精度を向上させることを目的とする。
【００６０】
図９は、搬送波再生部４０の構成を示す。搬送波再生部４０は、記憶部２２０、乗算部２２２、変換部２２４、ループフィルタ２２６、ＮＣＯ２２８を含む。記憶部２２０は、図示しない周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルを受けつけ、それを記憶する。
【００６１】
乗算部２２２は、記憶部２２０に記憶された無変調化ＵＷシンボルと、ＮＣＯ２２８からの再生搬送波とを複素乗算する。ここで、ＮＣＯ２２８からの搬送波に対して、複素共役演算が乗算前になされる。乗算部２２２は、乗算結果を出力する。当該乗算結果が、搬送波に含まれる位相誤差に相当する。変換部２２４は、乗算部２２２から出力された乗算結果を複素数値から位相値に変換する。ループフィルタ２２６は、ＬＰＦの機能を有しており、変換部２２４からの信号を平滑化する役割を果たす。ループフィルタ２２６によって平滑化された位相誤差信号の大小に応じて、ＮＣＯ２２８の位相回転量が制御される。これは、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルに含まれる位相誤差を小さくするように制御することに相当する。ＮＣＯ２２８は、ループフィルタ２２６の制御にしたがって搬送波を再生し、出力する。
【００６２】
図示しない制御部２６は、搬送波再生時に、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用するように命令を出力する。ここで、順方向とは、図２（ｃ）−（ｄ）のスロット構成において、先頭部分から後方部分へ向かう方向であり、逆方向とは、順方向とは反対に向かう方向である。具体的に、制御部２６は、記憶部２２０に記憶された無変調化ＵＷシンボルを先頭から順方向に読み出していき、乗算部２２２に出力する。無変調化ＵＷシンボルの最後まで読み出すと、制御部２６は、無変調化ＵＷシンボルの最後から逆方向に読み出していく。以上の処理によって、搬送波を再生するために使用可能な無変調化ＵＷシンボルの長さが長くなる。
【００６３】
図１０は、搬送波再生部４０の動作概要を示す。縦軸が、再生された搬送波に含まれる位相誤差の量を示し、横軸が、無変調化ＵＷシンボルの系列に相当する。左側が無変調化ＵＷシンボルの先頭に近く、右側が無変調化ＵＷシンボルの最後部に近い。つまり、左から右に向かう方向が、順方向であり、右から左に向かう方向が、逆方向である。まず、順方向の処理によって、ＵＷの先頭時点での位相誤差θｅ０が、ＵＷの最終シンボルの時点においてθｅ１になったとする。次に、ＮＣＯ２２８の位相をθｅ１に保持したまま、残留周波数オフセット推定値も保持し、ＵＷの最終シンボルからＵＷの先頭の方向に、処理が実行される。この時間的に反復した搬送波再生処理を実行することによって、ＵＷの先頭部分の搬送波が推定される。
【００６４】
ここでは、搬送波再生処理について、別の動作内容も説明する。受信信号のＣ／Ｎが十分に高い場合には、前記処理を一度実行すれば、十分な精度の搬送波が再生される。しかしながら、受信信号のＣ／Ｎが低い場合、ループフィルタ２２６の帯域を十分に狭くしなければ、十分な推定精度を得られない。この場合に、十分な推定精度を得るには、予め決められたＵＷのシンボル数では不足することが考えられる。
【００６５】
ループフィルタ２２６の帯域が狭くなったことによるＵＷのシンボル数の不足は、反復処理の回数を増加させることによって補う。搬送波の位相が十分に推定できていない場合には、推定誤差に応じた位相誤差情報が得られるので、ループフィルタ２２６の帯域を十分に狭くして信頼性の高い位相誤差情報が抽出され、さらに反復処理を繰り返し行えば、低Ｃ／Ｎ時においてもＵＷの先頭における搬送波位相が高精度に推定される。つまり、制御部２６は、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を複数回繰り返し実行する。
【００６６】
図１１は、搬送波再生部４０の別の動作概要を示す。図１１は、図１０と同様に示されているが、反復処理が複数回数実行されている。また、反復処理の実行回数に応じて、位相誤差がθｅ０、θｅ１、θｅ２、θｅ３の順に段階的に小さくなっている。
【００６７】
５．動作
以上の構成による受信装置２０の動作を説明する。送信側から送信された信号が受信されると、ＵＷ相関部３２は、受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。その際、ＵＷ相関部３２は、基本相関器８４および積算部８６において相関値を導出するとともに、差動相関器８８においても相関値を導出し、それらを合成部９０において合成して最終的な相関値とする。なお、ＣＮＲ測定部８０および周波数オフセット推定部８２での処理結果をもとに、基本相関器８４での相関長および合成部９０での合成数が調節される。
【００６８】
シンボルデータ抽出部３４は、ＵＷ相関部３２から順次入力した相関値のピークをＵＷ先頭タイミングとして検出する。変調成分除去部３６は、ＵＷ先頭タイミングの検出後、ＵＷの変調成分を除去し、無変調化ＵＷシンボルを出力する。周波数オフセット補正部３８は、無変調化ＵＷシンボルをもとに周波数オフセットを導出する。その際、周波数オフセット補正部３８は、第１オフセット推定部２３０から第Ｊオフセット推定部２３６のそれぞれにおいて周波数オフセットを導出し、それらを合成部２０４において重みづけしながら合成することによって、周波数オフセット値を推定する。また、ＣＮＲ測定部２００とウエイト制御部２０２によって重み係数が設定される。さらに、周波数オフセット補正部３８は、推定した周波数オフセットによって、無変調化ＵＷシンボルおよび受信信号シンボルデータを補正する。
【００６９】
搬送波再生部４０は、無変調化ＵＷシンボルを記憶部２２０に記憶し、記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向と逆方向に使用することによって、ループフィルタ２２６、ＮＣＯ２２８に搬送波を再生させる。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生した搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正された受信信号を復調する。
【００７０】
６．端末装置での処理
通信システム１００は、ＴＤＭＡ通信を実行しており、図２（ｂ）に示されたように、複数の端末装置１４間においてタイムスロットを排他的に使用する。また、各端末装置１４は、基地局装置１０からの送信信号を連続して受信する。この性質を利用して、端末装置１４は、ループフィルタ２２６での処理期間を長くするために、割り当てられたタイムスロットと他のタイムスロットが含まれたフレーム全体のＵＷを使用して周波数オフセットを推定し、ループフィルタ２２６による搬送波再生処理を実行する。
【００７１】
このような場合には、ＮＣＯ２２８の周波数や位相が、タイムスロット間にわたって引き継がれる。また、ループフィルタ２２６の時定数は非常に大きな値に設定される。それら結果、フェージングや雑音等の影響により、搬送波の同期が外れた場合に、同期外れを検出する時間、もしくは再同期に要する期間が長くなってしまう。ここでは、ＴＤＭＡ通信におけるＦｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの受信性能の改善を目的とする。つまり、フレーム全体にわたった搬送波再生処理だけではなく、タイムスロットに限定した搬送波再生処理も実行することによって、フェージング等で同期が外れた場合に、同期外れの早期検出と再同期とが実現される。
【００７２】
受信装置２０は、これまでと同様に、図２（ａ）−（ｄ）のごとく、複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットを受信する。図３の制御部２６は、受信したスロット信号をもとに、無線伝送路の変化の程度を測定する。制御部２６は、無線伝送路の変化の程度として、ドップラー周波数を測定する。ドップラー周波数の測定には、公知の技術が使用されればよい。なお、無線伝送路の推定は、割り当てられていないタイムスロットにおいてなされてもよい。
【００７３】
搬送波再生部４０は、割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する。搬送波再生は、図９から図１１にて説明したとおりになされればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、搬送波再生部４０は、スロットの開始タイミングにおいて、搬送波を新たに推定する。なお、周波数オフセット補正部３８が、同様の処理を実行してもよい。つまり、ここでは、タイムスロットにて得られる周波数オフセット推定および搬送波位相推定結果のうち、割り当てられたタイムスロットにおいて得られる推定結果のみを搬送波再生部４０や周波数オフセット補正部３８の初期値に使用する。
【００７４】
そのため、ループフィルタ２２６は、ＮＣＯ２２８での過去の周波数、過去の位相情報を引き継がずに搬送波再生処理を実行する。その結果、同期外れの検出は、タイムスロットごとのＣＲＣを確認することによって、直ちに実行される。また、同期外れ影響は後続のタイムスロットには伝搬しないので、次に割り当てられたタイムスロットでの再同期が可能である。以下では、説明の便宜上、このような処理を「スロット処理」という。
【００７５】
また、搬送波再生部４０は、割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する。ここで、ループフィルタ２２６は、ＮＣＯ２２８での過去の周波数、位相情報を引き継ぎながら搬送波再生処理を実行する。以下では、説明の便宜上、このような処理を「フレーム処理」という。
【００７６】
制御部２６は、測定した変化の程度、例えば、ドップラー周波数に応じて、搬送波再生部４０における処理として、「スロット処理」あるいは「フレーム処理」を受信のために選択する。ここで、制御部２６は、しきい値を予め保持しており、しきい値とドップラー周波数とを比較する。例えば、ドップラー周波数がしきい値よりも大きければ、制御部２６は、「スロット処理」を選択し、ドップラー周波数がしきい値以下であれば、制御部２６は、「フレーム処理」を選択する。
【００７７】
本発明の実施例によれば、組合せを変えながら複数種類の相関値を導出し、導出した複数種類の相関値を合成して、最終的な相関値を生成するので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、相関長を短くした部分的な相関値を合成することによって、相関値を導出するので、相関値に対する周波数オフセットの影響を小さくできる。また、差動信号に対する相関値を導出するので、相関値に対する周波数オフセットの影響を小さくできる。また、周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さを調節するので、相関値に含まれる誤差を低減できる。
【００７８】
また、周波数オフセットの値が大きければ、部分区間の長さを短くするので、周波数オフセットの影響を小さくできる。また、周波数オフセットの値が小さければ、部分区間の長さを長くするので、より信頼性の高い相関結果が得られる。また、測定した強度の値に応じて、合成の対象とする相関値の数を調節するので、測定した強度の値において、相関値に含まれる誤差を低減できる。また、測定した強度の値が小さければ、合成の対象とする相関値の数を増加させるので、相関器出力の信頼性を向上できる。
【００７９】
また、遅延量を変えながら複数種類の位相差を導出し、導出した複数種類の位相差を合成することによって、周波数オフセットを推定するので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、複数種類の位相差を合成するので、信号強度を増加できる。また、既に推定した周波数オフセット量に近い遅延時間に対応した重み係数を大きくするので、確からしい周波数オフセットの重みづけを大きくできる。また、確からしい周波数オフセットの重みづけを大きくするので、重み係数の精度を向上できる。また、測定した強度に応じて、複数種類の位相差にわたる重み係数の大きさの分布を調節するので、測定した強度に適した重み係数を決定できる。また、測定した強度が小さければ、多くの位相差を使用するように重み係数を制御するので、信号強度を増加できる。
【００８０】
また、既知信号の変調成分を除去した系列を記憶した後に、当該系列を順方向および逆方向に使用しながら、位相誤差を小さくするための制御を実行するので、位相誤差を小さくするための制御の期間を長くでき、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、系列を順方向および逆方向に使用する処理を複数回繰り返すので、位相誤差を小さくするための制御の期間をさらに長くできる。また、搬送波を再生するための期間として、「フレーム処理」あるいは「スロット処理」を選択でき、柔軟な処理が実行可能であるので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、測定した変化の程度に応じて、搬送波を再生するための期間を変更するので、変化の程度に適した処理を実行できる。また、ドップラー周波数が大きければ、「スロット処理」を使用するので、同期が外れた場合でも再同期を容易に実行できる。また、ドップラー周波数が小さければ、「フレーム処理」を使用するので、処理期間を長くできる。
【００８１】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００８２】
本発明の実施例において、基本相関器８４は、周波数オフセット推定部８２において推定された周波数オフセットに応じて、分割数を変更するような制御を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、基本相関器８４は、受信処理の開始時点から経過した期間をもとに、分割数を変更してもよい。例えば、分割数が少なくなっていくような制御が実行される。通信システム１００における受信装置２０において、受信処理の開始直後から周波数同期処理が実行される場合、所定の期間が経過した後では、受信処理の開始時に比べて周波数オフセット量が小さくなることが予想される。周波数オフセット量が小さくなると、それに起因した位相回転量が小さくなるので、基本相関器８４は、受信処理開始直後よりも分割数を小さくする。本変形例によれば、自動的に分割数が変更されるので、処理を簡易にできる。
【００８３】
本発明の実施例において、搬送波再生部４０は、ループフィルタ２２６を使用することによって、位相誤差を小さくするための制御を実行しており、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、無変調化ＵＷシンボルを順方向および逆方向に使用した回数に応じて、ループフィルタ２２６の帯域を変更してもよい。例えば、搬送波再生部４０は、回数が多くなるにしたがって、ループフィルタ２２６の帯域を狭くするように制御する。また、ループフィルタ２２６の時定数は、（１）ＵＷ部での反復処理、（２）反復処理後のＵＷ部における順方向搬送波再生処理、（３）ＰＩＬＯＴシンボル部のそれぞれに対して切りかえられてもよい。本変形例によれば、無変調化ＵＷシンボルを順方向および逆方向に使用する処理の回数に応じて、ループフィルタの帯域を変更するので、位相誤差の収束の程度に適した帯域を使用できる。
【００８４】
本発明の実施例において、受信装置２０には、ＵＷ相関部３２、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０の組合せが備えられている。しかしながらこれに限らず例えば、ＵＷ相関部３２、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０のいずれかあるいは任意の組合せが、受信装置２０に備えられていてもよい。その場合、備えられていない部分に対して、公知の技術が使用されればよい。本変形例によれば、受信装置２０の構成の自由度を向上できる。
【００８５】
実施例に記載された発明の特徴は、次の項目によって規定されてもよい。
（項目４−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列のうち、既知信号が含まれた区間の系列から、既知信号の変調成分を除去する除去部と、
前記除去部において既知信号の変調成分を除去した系列を記憶する記憶部と、
前記記憶部において記憶した系列に含まれる位相誤差を小さくするように制御することによって、搬送波を再生する搬送波再生部と、
前記搬送波再生部において再生した搬送波によって、前記入力部において入力した受信信号の系列を復調する復調部とを備え、
前記搬送波再生部は、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用しながら、位相誤差を小さくするための制御を実行することを特徴とする受信装置。
【００８６】
（項目４−２）
前記搬送波再生部は、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を複数回繰り返し実行することを特徴とする（項目４−１）に記載の受信装置。
（項目４−３）
前記搬送波再生部は、ループフィルタを使用することによって、位相誤差を小さくするための制御を実行しており、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理の回数に応じて、ループフィルタの帯域を変更することを特徴とする（項目４−２）に記載の受信装置。
【００８７】
（項目２−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列と既知信号との相関処理を実行することによって、相関値を導出する第１の相関処理部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列と、当該系列を遅延させた系列との差動値と、既知信号と、遅延させた既知信号との差動値との相関処理を遅延量を変えながら実行することによって、別の相関値を複数種類導出する第２の相関処理部と、
前記第２の相関処理部において導出した複数種類の別の相関値と、前記第１の相関処理部において導出した相関値とを合成する合成部と、
前記合成部において合成した相関値をもとに検出したタイミングによって、前記入力部において入力した受信信号の系列を処理する処理部とを備え、
前記第１の相関処理部は、既知信号が含まれた区間を複数の部分区間に分割した場合に、複数の部分区間のそれぞれにおいて、受信信号の系列と、当該部分区間に対応した既知信号との部分的な相関値を導出した後に、導出した部分的な相関値を積算することによって、相関値を導出することを特徴とする受信装置。
【００８８】
（項目２−２）
前記入力部において入力した受信信号の系列に対する周波数オフセットを推定する推定部をさらに備え、
前記第１の相関処理部は、前記推定部において推定した周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さを調節することを特徴とする（項目２−１）に記載の受信装置。
（項目２−３）
前記入力部において入力した受信信号の系列の強度を測定する測定部をさらに備え、
前記合成部は、前記測定部において測定した強度の値に応じて、相関値と複数種類の別の相関値のうち、合成の対象とする相関値の数を調節することを特徴とする（項目２−１）または（項目２−２）に記載の受信装置。
【００８９】
（項目３−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列のうち、既知信号が含まれた区間の系列から、既知信号の変調成分を除去する除去部と、
前記除去部において既知信号の変調成分を除去した系列と、当該系列を遅延させた系列との位相差を遅延量を変えながら複数種類導出する導出部と、
前記導出部において導出した複数種類の位相差を重みづけながら合成することによって、前記入力部において入力した受信信号の系列に含まれた周波数オフセットを推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【００９０】
（項目３−２）
前記推定部は、既に推定した周波数オフセット量に近い遅延量の位相差に対して、重みづけの際の重み係数の大きさを大きくすることを特徴とする（項目３−１）に記載の受信装置。
（項目３−３）
前記入力部において入力した受信信号の系列の強度を測定する測定部をさらに備え、
前記推定部は、前記測定部において測定した強度に応じて、複数種類の位相差を重みづける際の複数種類の位相差にわたる重み係数の大きさの分布を調節することを特徴とする（項目３−１）または（項目３−２）に記載の受信装置。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、図１の通信システムにおいて使用されるフレームの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る受信装置の構成を示す図である。
【図４】図３のベースバンド部の構成を示す図である。
【図５】図４のＵＷ相関部の構成を示す図である。
【図６】図５の基本相関器の構成を示す図である。
【図７】図５の第１差動相関器の構成を示す図である。
【図８】図４の周波数オフセット補正部の構成を示す図である。
【図９】図４の搬送波再生部の構成を示す図である。
【図１０】図９の搬送波再生部の動作概要を示す図である。
【図１１】図９の搬送波再生部の別の動作概要を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 基地局装置、 １２ 衛星中継装置、 １４ 端末装置、 ２０ 受信装置、 ２２ ＲＦ部、 ２４ ベースバンド部、 ２６ 制御部、 ３０ 受信帯域制限フィルタ、 ３２ ＵＷ相関部、 ３４ シンボルデータ抽出部、 ３６ 変調成分除去部、 ３８ 周波数オフセット補正部、 ４０ 搬送波再生部、 ４２ ＵＷ識別部、 ４４ フレーム同期処理部、 ４６ シンボル軟判定部、 ４８ Ｔｕｒｂｏ復号部、 ５０ デスクランブル部、 ５４ ＣＲＣチェック部、 ５８ ＣＮＲ測定部、６０ 復調部、 １００ 通信システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置に関し、特に受信信号を処理する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信の受信装置は、信号を受信すると、一般的に、受信した信号から、タイミングの検出、周波数オフセットの推定、搬送波再生等を実行する。また、受信装置は、検出したタイミングによるシンボルの特定、周波数オフセットの補正、再生した搬送波による復調等を実行することによって、受信した信号に含まれたデータを抽出する（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４５９２１号公報
【非特許文献１】山本平一、加藤修三、ＴＤＭＡ通信、日本、電子情報通信学会、平成元年４月、ｐ．７６−８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
受信装置における受信特性は、タイミングの検出精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度等によって決定される。また、ディジタル無線通信が衛星通信に適用される場合、受信装置において受信される信号のＣＮ比は、一般的に低く、雑音成分の大きい環境下において、タイミングの検出、周波数オフセットの推定、搬送波再生等が実行される。そのため、ＣＮ比の低い環境下においても、タイミングの検出精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度等が高いことが必要とされる。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＮ比が低い環境下においても受信特性を向上する受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットの信号を受信する受信装置であって、割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する第１の搬送波再生部と、割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する第２の搬送波再生部と、第２の搬送波再生部において再生される搬送波あるいは第１の搬送波再生部において再生される搬送波を受信のために選択する選択部と、を備える。
【０００６】
「搬送波を再生する」ことには、「搬送波に含まれた周波数オフセットを推定する」ことと、「搬送波に含まれた位相誤差を推定する」こととが含まれるが、ここでは、いずれか一方であってもよく、両方であってもよい。この態様によると、搬送波を再生するための期間を選択でき、柔軟な処理が実行可能であるので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。
【０００７】
無線伝送路の変化の程度を測定する測定部をさらに備えてもよい。選択部は、測定部において測定した変化の程度に応じて、選択を実行してもよい。この場合、測定した変化の程度に応じて、搬送波を再生するための期間を変更するので、変化の程度に適した処理を実行できる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＮ比が低い環境下においても受信特性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、基地局装置、衛星中継装置、端末装置にて構成される通信システムに関する。このような構成において、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの信号は、基地局装置から送信され、衛星中継装置を経由して、端末装置に受信される。一方、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの信号は、端末装置から送信され、衛星中継装置を経由して、基地局装置に受信される。受信特性を向上させるためには、シンボルタイミングの推定精度、周波数オフセットの推定精度、搬送波の再生精度を向上させる必要がある。一方、前述のような通信システムにおいては、受信信号の強度が一般的に小さいので、精度の向上は困難である。このような課題に対して、本実施例に係る基地局装置や端末装置の受信部（以下、「受信装置」という）は、以下の処理を実行する。
【００１１】
受信した信号は、前方部分に既知信号として、ユニークワード（ＵＷ）が含まれている。シンボルタイミングは、受信した信号とＵＷとの相関値に対して検出されたピークにもとづいて推定される。ここでは、受信した信号とＵＷとの相関値だけではなく、受信した信号と当該信号の遅延信号の差動値と、ＵＷとＵＷの遅延信号の差動値との相関値も導出する。さらに遅延量を変えながら、複数種類の相関値も導出される。受信装置は、これらの相関値を合成することによって、信号強度を増加させた後に、合成した相関値のピークを検出する。
【００１２】
また、周波数オフセットは、受信した信号と当該信号の遅延信号の差動値にもとづいて推定される。ここでは、遅延量を変えながら複数種類の差動値を導出し、それらを合成することによって、信号強度を増加させる。なお、受信装置は、合成する際の重み係数を調節する。
【００１３】
搬送波は、ループフィルタにて、受信した信号に含まれた位相誤差が小さくなるように推定される。ここでは、受信した信号を記憶し、受信した信号の順方向に沿って位相誤差の制御を実行する後に、受信した信号の逆方向に沿っても位相誤差の制御を実行する。このような処理によって、制御期間を長くでき、かつループフィルタの帯域幅を狭くできるので、位相誤差の推定精度が向上される。
【００１４】
以上の特徴に加えて、本実施例は、受信装置が端末装置に適用される場合に、端末装置の受信特性を向上させる。なお、受信装置は、基地局装置にも適用可能である。前述のバースト信号が複数連続することによってフレームが形成されており、このようなフレームが連続して配置されている。また、端末装置は、複数のバースト信号のうち、所定のバースト信号（以下、「対象バースト信号」という）を受信しなければならない。ここで、受信装置は、対象バースト信号のみにおいて搬送波を再生してもよいし、対象バースト信号以外のバースト信号を含むようなフレーム全体において搬送波を再生してもよい。後者では、搬送波再生のための観測期間が長くなるので、雑音の影響を低減できる。一方、伝送路特性の急激な変動が生じた場合、後者では、過去の伝送路特性が反映されるので追従できない。しかしながら、前者では、伝送路特性の急激な変動に追従可能であるが、雑音の影響の低減効果が小さい。そのため、本実施例に係る端末装置は、伝送路特性の変動の程度に応じて、搬送波再生期間を切りかえる。
【００１５】
本実施例の説明を明瞭にするために、ここでは、１．全体構成、２．タイミング検出、３．周波数オフセット補正、４．搬送波再生、５．動作、６．端末装置での処理の順に説明を行う。
【００１６】
１．全体構成
図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０、衛星中継装置１２、端末装置１４と総称される第１端末装置１４ａ、第２端末装置１４ｂを含む。
【００１７】
基地局装置１０と端末装置１４は、衛星中継装置１２を介して通信を実行する。前述のごとく、基地局装置１０から衛星中継装置１２を介して端末装置１４へ至る経路がＦｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋであり、端末装置１４から衛星中継装置１２を介して基地局装置１０へ至る経路がＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋである。なお、Ｆｏｒｗａｒｄ ＬｉｎｋとＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋとは、異なった周波数を使用しているので、通信システム１００では、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）が使用される。さらに、基地局装置１０と衛星中継装置１２との間の無線回線は、Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋと呼ばれ、衛星中継装置１２と端末装置１４との間の無線回線は、Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋと呼ばれている。また、両者には、異なる周波数が使用される。また、基地局装置１０は、複数の端末装置１４のそれぞれに対してタイムスロットを割り当てることによって、複数の端末装置１４との通信を実行する。
【００１８】
つまり、通信システム１００では、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が使用される。衛星中継装置１２は、基地局装置１０と端末装置１４との通信を中継する。つまり、衛星中継装置１２は、基地局装置１０から受信した信号に対して、増幅および周波数変換を実行した後に端末装置１４へ送信する。また、衛星中継装置１２は、端末装置１４から受信した信号に対して、増幅および周波数変換を実行した後に基地局装置１０へ送信する。このような通信システム１００において、無線伝送路の距離が長いので、基地局装置１０および端末装置１４において受信される信号の強度は小さくなる。
【００１９】
図２（ａ）−（ｄ）は、通信システム１００において使用されるフレームの構成を示す。図２（ａ）は、Ｆｏｒｗａｒｄ ＬｉｎｋおよびＲｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋでの複数のフレームの構成を示す。図示の「Ｆｒａｍｅ＃ｎ−１」、「Ｆｒａｍｅ＃ｎ」、「Ｆｒａｍｅ＃ｎ＋１」のごとく、複数のフレームが連続して配置されている。図２（ｂ）は、ひとつのフレームの構成を示す。図示の「Ｓｌｏｔ＃０」、「Ｓｌｏｔ＃１」、「Ｓｌｏｔ＃ｍ−１」のごとく、複数のタイムスロットが連続して配置されている。つまり、フレームは、複数のタイムスロットによって構成されている。
【００２０】
図２（ｃ）は、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの場合のスロット構成を示す。スロットの先頭部分に「ＵＷ」が配置され、それに続いて「情報データ」が配置される。図２（ｄ）は、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの場合のスロット構成を示す。スロットの先頭部分に「Ｇｕａｒｄ Ｔｉｍｅ」、「ＵＷ」が配置され、それらに続いて「情報データ」が配置されるバースト信号となる。つまり、タイミング同期や周波数同期用のためのプリアンブルが配置されない。なお、図示しないが、図２（ｃ）および（ｄ）の「情報データ」の領域には、「ＰＩＬＯＴ」シンボルが挿入される。「ＰＩＬＯＴ」シンボルは、固定シンボル周期あたりに１シンボル挿入される。
【００２１】
図３は、本発明の実施例に係る受信装置２０の構成を示す。受信装置２０は、ＲＦ部２２、ベースバンド部２４、制御部２６を含む。受信装置２０は、基地局装置１０および端末装置１４に備えられた受信機能の部分に相当する。
【００２２】
ＲＦ部２２は、アンテナを介して図示しない衛星中継装置１２にて中継された図示しない基地局装置１０からの送信信号を受信する。ここで、受信する信号のスロット構成は、図２（ｃ）あるいは（ｄ）に示されている。ＲＦ部２２は、受信した信号の周波数を無線周波数から中間周波数へ変換する。また、ＲＦ部２２は、中間周波数の信号に対して、直交検波を実行することによって、ベースバンドの信号を生成する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分とを含むので、ふたつの信号線によって示されるべきであるが、ここでは、図面を明瞭にするためにひとつの信号線によって示されるものとする。また、ＲＦ部２２は、ベースバンドの信号に対して、アナログ−デジタル変換を実行し、変換したデジタル信号をベースバンド部２４に出力する。以下では、説明の便宜上、変換されたデジタル信号も受信信号というものとする。
【００２３】
ベースバンド部２４は、ＲＦ部２２から受けつけた受信信号に対して、復調および復号を実行する。また、ベースバンド部２４は、復調および復号に付随した処理も実行する。以下では、付随した処理として、特に、タイミング検出、周波数オフセット補正、搬送波再生を後述する。また、端末装置１４における搬送波再生の処理も後述する。制御部２６は、受信装置２０におけるタイミング等を制御する。
【００２４】
図４は、ベースバンド部２４の構成を示す。ベースバンド部２４は、受信帯域制限フィルタ３０、ＵＷ相関部３２、シンボルデータ抽出部３４、変調成分除去部３６、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０、ＵＷ識別部４２、フレーム同期処理部４４、シンボル軟判定部４６、Ｔｕｒｂｏ復号部４８、デスクランブル部５０、ＣＲＣチェック部５４、ＣＮＲ測定部５８、復調部６０を含む。
【００２５】
受信帯域制限フィルタ３０には、図２（ｃ）および（ｄ）のごとく、一部の区間に既知信号としてのＵＷが含まれた信号が入力される。ここでは、受信帯域制限フィルタ３０は、低域通過特性を有しており、低域通過特性の遮断周波数よりも高い周波数の成分を低減する。ＵＷ相関部３２は、予めＵＷパターンを保持しており、受信帯域制限フィルタ３０から出力された受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。ＵＷ相関部３２は、例えば、マッチドフィルタの構成を有している。ＵＷ相関部３２は、相関処理によって導出した相関値を順次出力する。
【００２６】
シンボルデータ抽出部３４は、一方において、ＵＷ相関部３２から相関値を順次入力し、他方において、受信帯域制限フィルタ３０から出力された信号とを入力する。また、シンボルデータ抽出部３４は、順次入力した相関値のピークをスロットタイミングとして検出する。ここで、スロットタイミングとは、図２（ｃ）および（ｄ）に示されたＵＷの先頭タイミングに相当する。また、シンボルデータ抽出部３４は、検出したバーストタイミングをもとに、受信帯域制限フィルタ３０から出力された信号より、シンボルを抽出する。つまり、シンボルデータ抽出部３４は、ＵＷ相関部３２において導出した相関値をもとに検出したタイミングによって、ベースバンド部２４に入力した信号からシンボルを抽出する。
【００２７】
変調成分除去部３６は、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルであって、かつ受信信号のうち、ＵＷが含まれた区間の系列から、予め記憶されているＵＷパターンで逆変調することで、変調成分を除去する。つまり変調成分除去部３６は、受信信号のうちのＵＷの部分から変調成分を除去する。ここで、ＵＷは、π／４シフトＱＰＳＫによって変調されているものとする。そのため、変調成分除去部３６は、シンボルからπ／４シフトを除去した後に、ＱＰＳＫの変調成分を除去する。以上の処理によって、変調成分除去部３６から出力される信号は、位相誤差の成分に相当する。
【００２８】
周波数オフセット補正部３８は、変調成分除去部３６において無変調化されたＵＷシンボル（以下、「無変調化ＵＷシンボル」という）を使用することによって、周波数オフセットを推定する。なお、周波数オフセットの推定方法についての詳細は後述する。周波数オフセット補正部３８は、推定した周波数オフセットによって、変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを補正するとともに、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボル（以下、「抽出シンボル」という）を補正する。ここで、シンボルデータ抽出部３４において抽出したシンボルは、スロット内の全体を対象とする。周波数オフセット補正部３８は、補正した無変調化ＵＷシンボルを搬送波再生部４０に出力し、補正された抽出シンボルを復調部６０に出力する。
【００２９】
搬送波再生部４０は、周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルをもとに搬送波を再生する。なお、搬送波再生方法についての詳細は後述するが、搬送波再生部４０は、ループフィルタを含んだ構成となっている。また、搬送波再生部４０は、ＵＷの期間の終了後、ＰＩＬＯＴシンボルを使用しながら搬送波を再生する。搬送波再生部４０は、再生した搬送波を復調部６０に出力する。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生された搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正した抽出シンボルを復調する。復調には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。なお、復調部６０は、復調したシンボルをＵＷ識別部４２およびシンボル軟判定部４６に出力する。
【００３０】
ＵＷ識別部４２は、復調部６０からの復調されたシンボルから、受信信号中のＵＷの部分を識別する。フレーム同期処理部４４は、ＵＷ識別部４２においてＵＷの部分が識別された場合に、そのタイミングをフレーム同期タイミングとして、図示しない制御部２６に出力する。制御部２６は、フレーム同期タイミングを上位レイヤの処理に使用する。シンボル軟判定部４６は、復調部６０からの復調されたシンボルを軟判定し、Ｔｕｒｂｏ復号部４８は、軟判定されたシンボルを使って復号する。ここで、図示しない送信装置においてＴｕｒｂｏ符号化がなされているものとする。デスクランブル部５０は、復号されたシンボルをデスクランブルする。デスクランブル部５０は、デスクランブルの結果を図示しない制御部２６に出力する。
【００３１】
ＣＮＲ測定部５８は、シンボル軟判定部４６おいて軟判定されたシンボルをもとに、ＣＮＲを測定する。ＣＮＲ測定部５８は、測定したＣＮＲを図示しない制御部２６に出力する。ＣＲＣチェック部５４は、Ｔｕｒｂｏ復号部４８において復号されたシンボルに対して、ＣＲＣチェックを実行する。
【００３２】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３３】
２．タイミング検出
前述のごとく、ベースバンド部２４は、ＵＷ相関部３２において導出した相関値をもとに、シンボルデータ抽出部３４においてシンボルタイミングを検出する。このようなタイミング検出の精度の悪化要因は、ノイズおよび周波数オフセットによって、相関値に誤差が含まれることである。そのため、ここでは、周波数オフセットを伴う低Ｃ／Ｎの受信時のタイミング検出精度を向上させることを目的とする。
【００３４】
図５は、ＵＷ相関部３２の構成を示す。ＵＷ相関部３２は、ＣＮＲ測定部８０、周波数オフセット推定部８２、基本相関器８４と総称される第１基本相関器８４ａ、第２基本相関器８４ｂ、第Ｚ基本相関器８４ｚ、積算部８６、差動相関器８８と総称される第１差動相関器８８ａ、第２差動相関器８８ｂ、第Ｋ差動相関器８８ｋ、合成部９０を含む。
【００３５】
基本相関器８４は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、予め記憶したＵＷパターンとの相関処理を実行することによって、相関値を導出する。一般的に、相関処理は、ＵＷ全体に対して実行されており、タイミング検出は、相関値の最大値をしきい値と比較することによって実現される。しかしながら、本実施例では、ＵＷが含まれた区間を複数の部分区間に分割し、複数の部分区間のそれぞれに対応するように基本相関器８４が複数配置される。つまり、各基本相関器８４は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、対応した部分区間でのＵＷとの部分的な相関値を導出する。ここで、ＵＷのシンボル数が「Ｎ」である場合に、「Ｎ」シンボルを「Ｄ」個の部分区間に分割すると、分割された各部分区間の相関長は「Ｌ」シンボルになるとする。
【００３６】
積算部８６は、複数の基本相関器８４のそれぞれにおいて導出した部分的な相関値を積算することによって、相関値を導出する。一般的に相関器の構成のように相関長が長ければ、周波数オフセットの影響によって、相関長の間にわたって受信信号とＵＷシンボルとの乗算結果が位相回転し、位相回転による相関値の低下を招く。一方、本実施例の構成のように、ひとつの基本相関器８４における相関長を短くすることにより、相関長あたりの位相回転量を小さくすることができるので、相関長あたりの相関値の低下を抑えることができる。
【００３７】
差動相関器８８は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号と、当該受信信号を遅延させた信号との差動値（以下、「差動信号」という）を導出する。また、差動相関器８８は、ＵＷと、遅延させたＵＷとの差動値（以下、「差動ＵＷ」という）を予め保持する。ここで、差動信号と差動ＵＷとの遅延量は同一である。また、差動相関器８８は、差動信号と差動ＵＷとの相関値を導出する。ここで、図示のごとく、第１差動相関器８８ａから第Ｋ差動相関器８８ｋまで、差動相関器８８はＫ個備えられており、各差動相関器８８の遅延量は、互いに異なっている。例えば、第１差動相関器８８ａは、１シンボル遅延であるが、第２差動相関器８８ｂは、２シンボル遅延である。
【００３８】
つまり、第１差動相関器８８ａは、受信信号を１シンボル差動検波した後にシフトレジスタに逐次格納し、ＵＷを１シンボル差動検波した結果との相関処理を実行する。このように複数の差動相関器８８は、遅延量を変えながら、複数種類の相関値を導出する。このように、差動相関器８８による相関処理は、差動検波結果の積分を実行するので、周波数オフセットによる相関値の低下を抑制できる。
【００３９】
合成部９０は、差動相関器８８において導出した複数種類の相関値と、基本相関器８４および積算部８６において導出した相関値とを合成する。つまり、ＵＷ相関部３２は、複数の相関値を組み合わせることによって、信号強度を増加させる。その結果、受信信号のＣ／Ｎが低い場合であっても、相関値に含まれる誤差は低減される。また、合成部９０での相関値は、異なる相関特性の和として得られるので、相関ピーク位置以外で高い相関値を生じるような自己相関特性を有するＵＷシンボルパターンの場合であっても、相関ピーク位置以外での誤検出確率の抑制が可能になる。合成部９０は、合成した相関値を図示しないシンボルデータ抽出部３４に出力する。
【００４０】
周波数オフセット推定部８２は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号に対する周波数オフセットを推定する。周波数オフセットの推定には、公知の技術や、後述する技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、基本相関器８４は、周波数オフセット推定部８２において推定した周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さ、つまり相関処理の際の相関長を調節する。つまり、基本相関器８４は、推定された周波数オフセット量に応じた周波数オフセット耐性を与えるために、分割数Ｄを可変制御する。例えば、周波数オフセットの値が大きくなれば、分割数Ｄが大きくなり、周波数オフセットの値が小さくなれば、分割数Ｄが小さくなる。
【００４１】
ＣＮＲ測定部８０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号の強度を測定する。信号強度の測定には公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。合成部９０は、ＣＮＲ測定部８０において測定した強度の値に応じて、積算部８６と差動相関器８８からの相関値のうち、合成の対象とする相関値の数を調節する。例えば、測定した信号強度が大きければ、合成部９０は、積算部８６からの相関値のみを選択する。また、測定した信号強度が小さくなるほど、合成部９０は、合成の対象とすべき相関値の数を増加させる。
【００４２】
図６は、基本相関器８４の構成を示す。基本相関器８４は、受信信号遅延部１４０、乗算部１４２、ＵＷ保持部１４４、加算部１４６、変換部１４８を含む。ここで、ひとつのシンボルあたりのサンプル数、つまりサンプリングレートは「Ｍ」とされる。
【００４３】
受信信号遅延部１４０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号を遅延させるシフトレジスタである。前述のごとく、受信信号のサンプリングレートは「Ｍ」であるので、受信信号遅延部１４０は、サンプリングレート「Ｍ」に対応するように配置されている。ＵＷ保持部１４４は、対応した部分期間におけるＵＷの部分を記憶する。乗算部１４２は、受信信号遅延部１４０にて遅延されたシンボルと、ＵＷ保持部１４４に保持されたＵＷのシンボルとを複素乗算する。加算部１４６は、乗算結果を加算する。変換部１４８は、加算部１４６での加算結果の大きさを部分的な相関値として導出する具体的には、加算結果の同相成分の２乗値と、加算結果の直交成分の２乗値とが加算される。
【００４４】
図７は、第１差動相関器８８ａの構成を示す。第１差動相関器８８ａは、差動用遅延部１１０、ＵＷ遅延部１１２、乗算部１１４、乗算部１１６、受信信号遅延部１１８、差動ＵＷ保持部１２０、乗算部１２２、加算部１２４、変換部１２６を含む。なお、他の差動相関器８８は、差動信号や差動ＵＷを生成する際の遅延量が異なっているが、図７と同様の構成を有する。
【００４５】
差動用遅延部１１０は、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号を遅延させる。ここでは、Ｍサンプル遅延させる。なお、サンプリングレートは、シンボルレートよりも高速であるので、ひとつのシンボルに対応すべき複数のサンプルが差動用遅延部１１０にて遅延される。乗算部１１４は、差動用遅延部１１０において遅延された受信信号と、図示しない受信帯域制限フィルタ３０からの受信信号とを複素乗算する。その際、差動用遅延部１１０において遅延された受信信号に対して、複素共役演算がなされた後に乗算が実行されるので、乗算部１１４での乗算は、両者の差異を導出することに相当する。なお、ここでの差異が、前述の差動信号である。受信信号遅延部１１８は、乗算部１１４において導出した差動信号を遅延させる。ここで、受信信号遅延部１１８は、Ｍ（Ｎ−１）サンプルにわたって遅延を行う。
【００４６】
ＵＷ遅延部１１２は、ＵＷを１シンボル遅延させる。乗算部１１６は、ＵＷとＵＷ遅延部１１２において遅延されたＵＷとを複素乗算する。その際、ＵＷ遅延部１１２において遅延されたＵＷに対して、複素共役演算がなされた後に乗算が実行されるので、乗算部１１６での乗算は、両者の差異を導出することに相当する。なお、ここでの差異が、前述の差動ＵＷである。差動ＵＷ保持部１２０は、乗算部１１６において導出した差動ＵＷを遅延させる。ここで、差動ＵＷ保持部１２０は、Ｎ−１シンボルにわたって遅延を行う。乗算部１２２は、受信信号遅延部１１８にて遅延された差動信号と、差動ＵＷ保持部１２０に保持された差動ＵＷとを複素乗算する。加算部１２４は、乗算結果を加算する。変換部１２６は、加算部１２４での加算結果の大きさを部分的な相関値として導出する具体的には、加算結果の同相成分の２乗値と、加算結果の直交成分の２乗値とが加算される。
【００４７】
３．周波数オフセット補正
周波数オフセット補正部３８は、周波数オフセットを導出するが、一般的に受信信号のＣ／Ｎが低い場合、雑音の影響が大きくなるので、周波数オフセットの推定精度が低くなる。また、周波数オフセットの推定精度が低くなると、受信装置２０の受信特性が悪化する。そのため、ここでは、低Ｃ／Ｎ受信時の周波数オフセット推定性能の向上を目的とする。
【００４８】
図８は、周波数オフセット補正部３８の構成を示す。周波数オフセット補正部３８は、第１オフセット推定部２３０、第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６、ＣＮＲ測定部２００、ウエイト制御部２０２、合成部２０４、回転部２０６、乗算部２０８、乗算部２１０を含む。また、第１オフセット推定部２３０は、第１遅延部１６０、第１乗算部１６２、第１加算部１６４、第１変換部１６６、第１調節部１６８を含み、第２オフセット推定部２３２は、第２遅延部１７０、第２乗算部１７２、第２加算部１７４、第２変換部１７６、第２調節部１７８を含み、第ｊ＋１オフセット推定部２３４は、第ｊ＋１遅延部１８０、第ｊ＋１乗算部１８２、第ｊ＋１加算部１８４、第ｊ＋１変換部１８６、第ｊ＋１調節部１８８を含み、第Ｊオフセット推定部２３６は、第Ｊ遅延部１９０、第Ｊ乗算部１９２、第Ｊ加算部１９４、第Ｊ変換部１９６、第Ｊ調節部１９８を含む。
【００４９】
第１オフセット推定部２３０は、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを受けつける。第１遅延部１６０は、受けつけた無変調化ＵＷシンボルを１シンボル遅延する。第１乗算部１６２は、受けつけた無変調化ＵＷシンボルと、第１遅延部１６０において遅延した無変調化ＵＷシンボルとを複素乗算する。その際、遅延した無変調化ＵＷシンボルの複素共役演算が実行される。第１乗算部１６２での乗算によって、１シンボルにわたる位相差が導出される。第１加算部１６４は、位相差を加算する。なお、ここでの加算は、ベクトル加算であるので、位相差の平均値の導出に相当する。第１変換部１６６は、第１加算部１６４での加算結果を複素数値から位相値に変換する。第１調節部１６８は、第１変換部１６６において変換した位相値を１シンボルにわたる位相回転量に変換する。当該位相回転量が、周波数オフセット量に相当する。
【００５０】
第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６は、第１オフセット推定部２３０と同様の処理を実行する。しかしながら、第１オフセット推定部２３０における遅延量は、１シンボルであったのに対して、第２オフセット推定部２３２、第ｊ＋１オフセット推定部２３４、第Ｊオフセット推定部２３６のそれぞれにおける遅延量は、２シンボル、ｊ＋１シンボル、Ｊシンボルである。つまり、第１オフセット推定部２３０から第Ｊオフセット推定部２３６は、位相差を遅延量を変えながら複数種類導出する。
【００５１】
なお、「Ｊ」の値は、シンボルレートに対する最大周波数オフセット量と想定される値から適切に設定されるべきである。第２遅延部１７０、第ｊ＋１遅延部１８０、第Ｊ遅延部１９０は、第１遅延部１６０に相当し、第２乗算部１７２、第ｊ＋１乗算部１８２、第Ｊ乗算部１９２は、第１乗算部１６２に相当し、第２加算部１７４、第ｊ＋１加算部１８４、第Ｊ加算部１９４は、第１加算部１６４に相当し、第２変換部１７６、第ｊ＋１変換部１８６、第Ｊ変換部１９６は、第１変換部１６６に相当し、第２調節部１７８、第ｊ＋１調節部１８８、第Ｊ調節部１９８は、第１調節部１６８に相当する。
【００５２】
合成部２０４は、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６において導出した複数種類の周波数オフセット量を重みづけながら合成する。ここで、重みづけの際の重み係数は、後述するウエイト制御部２０２から受けつける。以上の処理によって、合成部２０４は、受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する。つまり、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６は、位相回転量を検出するためのシンボル間隔を複数種類設定しながら、複数種類の周波数オフセットを推定し、合成部２０４は、推定した複数種類の周波数オフセット量に重み係数を乗じて合成する。
【００５３】
以上の処理の結果、最終的な周波数オフセットが推定される。複数の周波数オフセットを合成することによって、最終的な周波数オフセットが導出される。位相回転量検出のための遅延時間が異なると、雑音によるランダム成分の振る舞いが異なるので、それぞれの推定精度が向上する。特に受信信号のＣ／Ｎが低い場合にはその効果が大きい。
【００５４】
ＣＮＲ測定部２００は、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルの強度を測定する。ここで、信号強度の測定には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、ＣＮＲ測定部２００と同様の機能を有する構成要素が、受信装置２０に含まれる場合、ＣＮＲ測定部２００は備えられなくてもよい。
【００５５】
ウエイト制御部２０２は、第１オフセット推定部２３０から第Ｍオフセット推定部２３６より出力された複数の周波数オフセットを重みづける際の重み係数を導出する。ここで、ウエイト制御部２０２は、次のふたつの処理結果の組合せによって重み係数を導出する。ひとつの目の処理のために、ウエイト制御部２０２は、合成部２０４において既に推定した周波数オフセット量を受けつける。また、ウエイト制御部２０２は、受けつけた周波数オフセット量に近い遅延量のオフセット補正部を特定する。さらに、ウエイト制御部２０２は、特定したオフセット補正部から出力される周波数オフセットに対して、重みづけの際の重み係数の大きさを大きくする。
【００５６】
ここで、既に推定した周波数オフセット量とは、例えば、前回のスロットのＵＷ部に対して推定された周波数オフセット量に相当する。なお、初回の受信スロットのように、既に推定した周波数オフセット量が存在しない場合、ウエイト制御部２０２は、すべての周波数オフセットに対する重み係数の大きさを等しくする。ふたつ目の処理として、ウエイト制御部２０２は、ＣＮＲ測定部２００において測定した強度に応じて、複数種類の周波数オフセットにわたる重み係数の大きさの分布を調節する。
【００５７】
例えば、ＣＮＲ測定部２００において測定したＣ／Ｎが大きければ、合成すべき周波数オフセットの数が少なくてもよいので、ウエイト制御部２０２は、ひとつの周波数オフセットに対する重み係数の大きさだけを大きくする。一方、ＣＮＲ測定部２００において測定したＣ／Ｎが小さければ、合成すべき周波数オフセットの数を大きくする必要があるので、ウエイト制御部２０２は、複数の周波数オフセットに対する重み係数の大きさを大きくする。
【００５８】
回転部２０６は、合成部２０４において導出した周波数オフセットに応じて位相回転する信号を生成する。なお、回転部２０６では、受信信号に含まれた周波数オフセットが打ち消されるように、つまり逆回転になるように信号が生成される。乗算部２０８は、回転部２０６において生成された信号によって、図示しない変調成分除去部３６からの無変調化ＵＷシンボルを位相回転させる。当該位相回転が、周波数オフセットの補正に相当する。また、乗算部２１０は、回転部２０６において生成された信号によって、図示しないシンボルデータ抽出部３４からの抽出シンボルを位相回転させる。
【００５９】
４．搬送波再生
前述の図２（ｃ）−（ｄ）のごとく、プリアンブルが配置されないスロット構成なので、情報データ部の受信特性を悪化させないためには、搬送波再生において、ＵＷ部での搬送波位相推定に十分な精度が必要になる。しかしながら、これまでの搬送波再生では、入力されるデータに対して逐次的に位相誤差が検出され、その誤差に応じてＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が制御される。そのため、ある程度処理が進んだ時刻において、再生された搬送波の精度が高くなっているが、Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの端末受信処理の開始時点である初回スロットにおいて、または、Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｉｎｋの基地局受信処理における毎スロットのバースト信号先頭部分において、再生された搬送波の位相推定精度は高くない。ここでは、低Ｃ／Ｎ受信時の受信信号の先頭部分における搬送波再生の精度を向上させることを目的とする。
【００６０】
図９は、搬送波再生部４０の構成を示す。搬送波再生部４０は、記憶部２２０、乗算部２２２、変換部２２４、ループフィルタ２２６、ＮＣＯ２２８を含む。記憶部２２０は、図示しない周波数オフセット補正部３８において補正した無変調化ＵＷシンボルを受けつけ、それを記憶する。
【００６１】
乗算部２２２は、記憶部２２０に記憶された無変調化ＵＷシンボルと、ＮＣＯ２２８からの再生搬送波とを複素乗算する。ここで、ＮＣＯ２２８からの搬送波に対して、複素共役演算が乗算前になされる。乗算部２２２は、乗算結果を出力する。当該乗算結果が、搬送波に含まれる位相誤差に相当する。変換部２２４は、乗算部２２２から出力された乗算結果を複素数値から位相値に変換する。ループフィルタ２２６は、ＬＰＦの機能を有しており、変換部２２４からの信号を平滑化する役割を果たす。ループフィルタ２２６によって平滑化された位相誤差信号の大小に応じて、ＮＣＯ２２８の位相回転量が制御される。これは、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルに含まれる位相誤差を小さくするように制御することに相当する。ＮＣＯ２２８は、ループフィルタ２２６の制御にしたがって搬送波を再生し、出力する。
【００６２】
図示しない制御部２６は、搬送波再生時に、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用するように命令を出力する。ここで、順方向とは、図２（ｃ）−（ｄ）のスロット構成において、先頭部分から後方部分へ向かう方向であり、逆方向とは、順方向とは反対に向かう方向である。具体的に、制御部２６は、記憶部２２０に記憶された無変調化ＵＷシンボルを先頭から順方向に読み出していき、乗算部２２２に出力する。無変調化ＵＷシンボルの最後まで読み出すと、制御部２６は、無変調化ＵＷシンボルの最後から逆方向に読み出していく。以上の処理によって、搬送波を再生するために使用可能な無変調化ＵＷシンボルの長さが長くなる。
【００６３】
図１０は、搬送波再生部４０の動作概要を示す。縦軸が、再生された搬送波に含まれる位相誤差の量を示し、横軸が、無変調化ＵＷシンボルの系列に相当する。左側が無変調化ＵＷシンボルの先頭に近く、右側が無変調化ＵＷシンボルの最後部に近い。つまり、左から右に向かう方向が、順方向であり、右から左に向かう方向が、逆方向である。まず、順方向の処理によって、ＵＷの先頭時点での位相誤差θｅ０が、ＵＷの最終シンボルの時点においてθｅ１になったとする。次に、ＮＣＯ２２８の位相をθｅ１に保持したまま、残留周波数オフセット推定値も保持し、ＵＷの最終シンボルからＵＷの先頭の方向に、処理が実行される。この時間的に反復した搬送波再生処理を実行することによって、ＵＷの先頭部分の搬送波が推定される。
【００６４】
ここでは、搬送波再生処理について、別の動作内容も説明する。受信信号のＣ／Ｎが十分に高い場合には、前記処理を一度実行すれば、十分な精度の搬送波が再生される。しかしながら、受信信号のＣ／Ｎが低い場合、ループフィルタ２２６の帯域を十分に狭くしなければ、十分な推定精度を得られない。この場合に、十分な推定精度を得るには、予め決められたＵＷのシンボル数では不足することが考えられる。
【００６５】
ループフィルタ２２６の帯域が狭くなったことによるＵＷのシンボル数の不足は、反復処理の回数を増加させることによって補う。搬送波の位相が十分に推定できていない場合には、推定誤差に応じた位相誤差情報が得られるので、ループフィルタ２２６の帯域を十分に狭くして信頼性の高い位相誤差情報が抽出され、さらに反復処理を繰り返し行えば、低Ｃ／Ｎ時においてもＵＷの先頭における搬送波位相が高精度に推定される。つまり、制御部２６は、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を複数回繰り返し実行する。
【００６６】
図１１は、搬送波再生部４０の別の動作概要を示す。図１１は、図１０と同様に示されているが、反復処理が複数回数実行されている。また、反復処理の実行回数に応じて、位相誤差がθｅ０、θｅ１、θｅ２、θｅ３の順に段階的に小さくなっている。
【００６７】
５．動作
以上の構成による受信装置２０の動作を説明する。送信側から送信された信号が受信されると、ＵＷ相関部３２は、受信信号とＵＷとの相関処理を実行する。その際、ＵＷ相関部３２は、基本相関器８４および積算部８６において相関値を導出するとともに、差動相関器８８においても相関値を導出し、それらを合成部９０において合成して最終的な相関値とする。なお、ＣＮＲ測定部８０および周波数オフセット推定部８２での処理結果をもとに、基本相関器８４での相関長および合成部９０での合成数が調節される。
【００６８】
シンボルデータ抽出部３４は、ＵＷ相関部３２から順次入力した相関値のピークをＵＷ先頭タイミングとして検出する。変調成分除去部３６は、ＵＷ先頭タイミングの検出後、ＵＷの変調成分を除去し、無変調化ＵＷシンボルを出力する。周波数オフセット補正部３８は、無変調化ＵＷシンボルをもとに周波数オフセットを導出する。その際、周波数オフセット補正部３８は、第１オフセット推定部２３０から第Ｊオフセット推定部２３６のそれぞれにおいて周波数オフセットを導出し、それらを合成部２０４において重みづけしながら合成することによって、周波数オフセット値を推定する。また、ＣＮＲ測定部２００とウエイト制御部２０２によって重み係数が設定される。さらに、周波数オフセット補正部３８は、推定した周波数オフセットによって、無変調化ＵＷシンボルおよび受信信号シンボルデータを補正する。
【００６９】
搬送波再生部４０は、無変調化ＵＷシンボルを記憶部２２０に記憶し、記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向と逆方向に使用することによって、ループフィルタ２２６、ＮＣＯ２２８に搬送波を再生させる。復調部６０は、搬送波再生部４０において再生した搬送波によって、周波数オフセット補正部３８において補正された受信信号を復調する。
【００７０】
６．端末装置での処理
通信システム１００は、ＴＤＭＡ通信を実行しており、図２（ｂ）に示されたように、複数の端末装置１４間においてタイムスロットを排他的に使用する。また、各端末装置１４は、基地局装置１０からの送信信号を連続して受信する。この性質を利用して、端末装置１４は、ループフィルタ２２６での処理期間を長くするために、割り当てられたタイムスロットと他のタイムスロットが含まれたフレーム全体のＵＷを使用して周波数オフセットを推定し、ループフィルタ２２６による搬送波再生処理を実行する。
【００７１】
このような場合には、ＮＣＯ２２８の周波数や位相が、タイムスロット間にわたって引き継がれる。また、ループフィルタ２２６の時定数は非常に大きな値に設定される。それら結果、フェージングや雑音等の影響により、搬送波の同期が外れた場合に、同期外れを検出する時間、もしくは再同期に要する期間が長くなってしまう。ここでは、ＴＤＭＡ通信におけるＦｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋの受信性能の改善を目的とする。つまり、フレーム全体にわたった搬送波再生処理だけではなく、タイムスロットに限定した搬送波再生処理も実行することによって、フェージング等で同期が外れた場合に、同期外れの早期検出と再同期とが実現される。
【００７２】
受信装置２０は、これまでと同様に、図２（ａ）−（ｄ）のごとく、複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットを受信する。図３の制御部２６は、受信したスロット信号をもとに、無線伝送路の変化の程度を測定する。制御部２６は、無線伝送路の変化の程度として、ドップラー周波数を測定する。ドップラー周波数の測定には、公知の技術が使用されればよい。なお、無線伝送路の推定は、割り当てられていないタイムスロットにおいてなされてもよい。
【００７３】
搬送波再生部４０は、割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する。搬送波再生は、図９から図１１にて説明したとおりになされればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、搬送波再生部４０は、スロットの開始タイミングにおいて、搬送波を新たに推定する。なお、周波数オフセット補正部３８が、同様の処理を実行してもよい。つまり、ここでは、タイムスロットにて得られる周波数オフセット推定および搬送波位相推定結果のうち、割り当てられたタイムスロットにおいて得られる推定結果のみを搬送波再生部４０や周波数オフセット補正部３８の初期値に使用する。
【００７４】
そのため、ループフィルタ２２６は、ＮＣＯ２２８での過去の周波数、過去の位相情報を引き継がずに搬送波再生処理を実行する。その結果、同期外れの検出は、タイムスロットごとのＣＲＣを確認することによって、直ちに実行される。また、同期外れ影響は後続のタイムスロットには伝搬しないので、次に割り当てられたタイムスロットでの再同期が可能である。以下では、説明の便宜上、このような処理を「スロット処理」という。
【００７５】
また、搬送波再生部４０は、割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する。ここで、ループフィルタ２２６は、ＮＣＯ２２８での過去の周波数、位相情報を引き継ぎながら搬送波再生処理を実行する。以下では、説明の便宜上、このような処理を「フレーム処理」という。
【００７６】
制御部２６は、測定した変化の程度、例えば、ドップラー周波数に応じて、搬送波再生部４０における処理として、「スロット処理」あるいは「フレーム処理」を受信のために選択する。ここで、制御部２６は、しきい値を予め保持しており、しきい値とドップラー周波数とを比較する。例えば、ドップラー周波数がしきい値よりも大きければ、制御部２６は、「スロット処理」を選択し、ドップラー周波数がしきい値以下であれば、制御部２６は、「フレーム処理」を選択する。
【００７７】
本発明の実施例によれば、組合せを変えながら複数種類の相関値を導出し、導出した複数種類の相関値を合成して、最終的な相関値を生成するので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、相関長を短くした部分的な相関値を合成することによって、相関値を導出するので、相関値に対する周波数オフセットの影響を小さくできる。また、差動信号に対する相関値を導出するので、相関値に対する周波数オフセットの影響を小さくできる。また、周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さを調節するので、相関値に含まれる誤差を低減できる。
【００７８】
また、周波数オフセットの値が大きければ、部分区間の長さを短くするので、周波数オフセットの影響を小さくできる。また、周波数オフセットの値が小さければ、部分区間の長さを長くするので、より信頼性の高い相関結果が得られる。また、測定した強度の値に応じて、合成の対象とする相関値の数を調節するので、測定した強度の値において、相関値に含まれる誤差を低減できる。また、測定した強度の値が小さければ、合成の対象とする相関値の数を増加させるので、相関器出力の信頼性を向上できる。
【００７９】
また、遅延量を変えながら複数種類の位相差を導出し、導出した複数種類の位相差を合成することによって、周波数オフセットを推定するので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、複数種類の位相差を合成するので、信号強度を増加できる。また、既に推定した周波数オフセット量に近い遅延時間に対応した重み係数を大きくするので、確からしい周波数オフセットの重みづけを大きくできる。また、確からしい周波数オフセットの重みづけを大きくするので、重み係数の精度を向上できる。また、測定した強度に応じて、複数種類の位相差にわたる重み係数の大きさの分布を調節するので、測定した強度に適した重み係数を決定できる。また、測定した強度が小さければ、多くの位相差を使用するように重み係数を制御するので、信号強度を増加できる。
【００８０】
また、既知信号の変調成分を除去した系列を記憶した後に、当該系列を順方向および逆方向に使用しながら、位相誤差を小さくするための制御を実行するので、位相誤差を小さくするための制御の期間を長くでき、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、系列を順方向および逆方向に使用する処理を複数回繰り返すので、位相誤差を小さくするための制御の期間をさらに長くできる。また、搬送波を再生するための期間として、「フレーム処理」あるいは「スロット処理」を選択でき、柔軟な処理が実行可能であるので、低ＣＮ比環境下での受信特性を向上できる。また、測定した変化の程度に応じて、搬送波を再生するための期間を変更するので、変化の程度に適した処理を実行できる。また、ドップラー周波数が大きければ、「スロット処理」を使用するので、同期が外れた場合でも再同期を容易に実行できる。また、ドップラー周波数が小さければ、「フレーム処理」を使用するので、処理期間を長くできる。
【００８１】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００８２】
本発明の実施例において、基本相関器８４は、周波数オフセット推定部８２において推定された周波数オフセットに応じて、分割数を変更するような制御を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、基本相関器８４は、受信処理の開始時点から経過した期間をもとに、分割数を変更してもよい。例えば、分割数が少なくなっていくような制御が実行される。通信システム１００における受信装置２０において、受信処理の開始直後から周波数同期処理が実行される場合、所定の期間が経過した後では、受信処理の開始時に比べて周波数オフセット量が小さくなることが予想される。周波数オフセット量が小さくなると、それに起因した位相回転量が小さくなるので、基本相関器８４は、受信処理開始直後よりも分割数を小さくする。本変形例によれば、自動的に分割数が変更されるので、処理を簡易にできる。
【００８３】
本発明の実施例において、搬送波再生部４０は、ループフィルタ２２６を使用することによって、位相誤差を小さくするための制御を実行しており、記憶部２２０において記憶した無変調化ＵＷシンボルを順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、無変調化ＵＷシンボルを順方向および逆方向に使用した回数に応じて、ループフィルタ２２６の帯域を変更してもよい。例えば、搬送波再生部４０は、回数が多くなるにしたがって、ループフィルタ２２６の帯域を狭くするように制御する。また、ループフィルタ２２６の時定数は、（１）ＵＷ部での反復処理、（２）反復処理後のＵＷ部における順方向搬送波再生処理、（３）ＰＩＬＯＴシンボル部のそれぞれに対して切りかえられてもよい。本変形例によれば、無変調化ＵＷシンボルを順方向および逆方向に使用する処理の回数に応じて、ループフィルタの帯域を変更するので、位相誤差の収束の程度に適した帯域を使用できる。
【００８４】
本発明の実施例において、受信装置２０には、ＵＷ相関部３２、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０の組合せが備えられている。しかしながらこれに限らず例えば、ＵＷ相関部３２、周波数オフセット補正部３８、搬送波再生部４０のいずれかあるいは任意の組合せが、受信装置２０に備えられていてもよい。その場合、備えられていない部分に対して、公知の技術が使用されればよい。本変形例によれば、受信装置２０の構成の自由度を向上できる。
【００８５】
実施例に記載された発明の特徴は、次の項目によって規定されてもよい。
（項目４−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列のうち、既知信号が含まれた区間の系列から、既知信号の変調成分を除去する除去部と、
前記除去部において既知信号の変調成分を除去した系列を記憶する記憶部と、
前記記憶部において記憶した系列に含まれる位相誤差を小さくするように制御することによって、搬送波を再生する搬送波再生部と、
前記搬送波再生部において再生した搬送波によって、前記入力部において入力した受信信号の系列を復調する復調部とを備え、
前記搬送波再生部は、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用しながら、位相誤差を小さくするための制御を実行することを特徴とする受信装置。
【００８６】
（項目４−２）
前記搬送波再生部は、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理を複数回繰り返し実行することを特徴とする（項目４−１）に記載の受信装置。
（項目４−３）
前記搬送波再生部は、ループフィルタを使用することによって、位相誤差を小さくするための制御を実行しており、前記記憶部において記憶した系列を順方向に使用した後に、逆方向にも使用する処理の回数に応じて、ループフィルタの帯域を変更することを特徴とする（項目４−２）に記載の受信装置。
【００８７】
（項目２−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列と既知信号との相関処理を実行することによって、相関値を導出する第１の相関処理部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列と、当該系列を遅延させた系列との差動値と、既知信号と、遅延させた既知信号との差動値との相関処理を遅延量を変えながら実行することによって、別の相関値を複数種類導出する第２の相関処理部と、
前記第２の相関処理部において導出した複数種類の別の相関値と、前記第１の相関処理部において導出した相関値とを合成する合成部と、
前記合成部において合成した相関値をもとに検出したタイミングによって、前記入力部において入力した受信信号の系列を処理する処理部とを備え、
前記第１の相関処理部は、既知信号が含まれた区間を複数の部分区間に分割した場合に、複数の部分区間のそれぞれにおいて、受信信号の系列と、当該部分区間に対応した既知信号との部分的な相関値を導出した後に、導出した部分的な相関値を積算することによって、相関値を導出することを特徴とする受信装置。
【００８８】
（項目２−２）
前記入力部において入力した受信信号の系列に対する周波数オフセットを推定する推定部をさらに備え、
前記第１の相関処理部は、前記推定部において推定した周波数オフセットの値に応じて、部分区間の長さを調節することを特徴とする（項目２−１）に記載の受信装置。
（項目２−３）
前記入力部において入力した受信信号の系列の強度を測定する測定部をさらに備え、
前記合成部は、前記測定部において測定した強度の値に応じて、相関値と複数種類の別の相関値のうち、合成の対象とする相関値の数を調節することを特徴とする（項目２−１）または（項目２−２）に記載の受信装置。
【００８９】
（項目３−１）
一部の区間に既知信号が含まれた受信信号の系列を入力する入力部と、
前記入力部において入力した受信信号の系列のうち、既知信号が含まれた区間の系列から、既知信号の変調成分を除去する除去部と、
前記除去部において既知信号の変調成分を除去した系列と、当該系列を遅延させた系列との位相差を遅延量を変えながら複数種類導出する導出部と、
前記導出部において導出した複数種類の位相差を重みづけながら合成することによって、前記入力部において入力した受信信号の系列に含まれた周波数オフセットを推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【００９０】
（項目３−２）
前記推定部は、既に推定した周波数オフセット量に近い遅延量の位相差に対して、重みづけの際の重み係数の大きさを大きくすることを特徴とする（項目３−１）に記載の受信装置。
（項目３−３）
前記入力部において入力した受信信号の系列の強度を測定する測定部をさらに備え、
前記推定部は、前記測定部において測定した強度に応じて、複数種類の位相差を重みづける際の複数種類の位相差にわたる重み係数の大きさの分布を調節することを特徴とする（項目３−１）または（項目３−２）に記載の受信装置。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｄ）は、図１の通信システムにおいて使用されるフレームの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る受信装置の構成を示す図である。
【図４】図３のベースバンド部の構成を示す図である。
【図５】図４のＵＷ相関部の構成を示す図である。
【図６】図５の基本相関器の構成を示す図である。
【図７】図５の第１差動相関器の構成を示す図である。
【図８】図４の周波数オフセット補正部の構成を示す図である。
【図９】図４の搬送波再生部の構成を示す図である。
【図１０】図９の搬送波再生部の動作概要を示す図である。
【図１１】図９の搬送波再生部の別の動作概要を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 基地局装置、 １２ 衛星中継装置、 １４ 端末装置、 ２０ 受信装置、 ２２ ＲＦ部、 ２４ ベースバンド部、 ２６ 制御部、 ３０ 受信帯域制限フィルタ、 ３２ ＵＷ相関部、 ３４ シンボルデータ抽出部、 ３６ 変調成分除去部、 ３８ 周波数オフセット補正部、 ４０ 搬送波再生部、 ４２ ＵＷ識別部、 ４４ フレーム同期処理部、 ４６ シンボル軟判定部、 ４８ Ｔｕｒｂｏ復号部、 ５０ デスクランブル部、 ５４ ＣＲＣチェック部、 ５８ ＣＮＲ測定部、６０ 復調部、 １００ 通信システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットの信号を受信する受信装置であって、
割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する第１の搬送波再生部と、
割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する第２の搬送波再生部と、
前記第２の搬送波再生部において再生される搬送波あるいは前記第１の搬送波再生部において再生される搬送波を受信のために選択する選択部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
無線伝送路の変化の程度を測定する測定部をさらに備え、
前記選択部は、前記測定部において測定した変化の程度に応じて、選択を実行することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項１】
複数のタイムスロットによって形成されたフレームが連続しており、割り当てられたタイムスロットの信号を受信する受信装置であって、
割り当てられたタイムスロットにおいて、搬送波を再生する第１の搬送波再生部と、
割り当てられたタイムスロット以外も含むようなフレームにおいて、搬送波を再生する第２の搬送波再生部と、
前記第２の搬送波再生部において再生される搬送波あるいは前記第１の搬送波再生部において再生される搬送波を受信のために選択する選択部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
無線伝送路の変化の程度を測定する測定部をさらに備え、
前記選択部は、前記測定部において測定した変化の程度に応じて、選択を実行することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１８７５０４（Ｐ２００８−１８７５０４Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９８０５（Ｐ２００７−１９８０５）
【出願日】平成１９年１月３０日（２００７．１．３０）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３０日（２００７．１．３０）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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