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JP5942226B2 - Communication system, transmitter and receiver used therefor, and communication method - Google Patents

Communication system, transmitter and receiver used therefor, and communication method Download PDF

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JP5942226B2 JP2012249378A JP2012249378A JP5942226B2 JP 5942226 B2 JP5942226 B2 JP 5942226B2 JP 2012249378 A JP2012249378 A JP 2012249378A JP 2012249378 A JP2012249378 A JP 2012249378A JP 5942226 B2 JP5942226 B2 JP 5942226B2
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

本発明は、送信器から無線送信される信号を受信器により受信する通信システム、それに用いられる送信器と受信器、及び通信方法に関する。   The present invention relates to a communication system in which a signal transmitted by radio from a transmitter is received by a receiver, a transmitter and a receiver used therefor, and a communication method.

一般的な無線通信は、送信器と受信器が互いに異なるクロックで動作しているため、非同期通信となる。そのため、受信器は、送信器からのベースバンド信号をいずれのタイミングで受信しても対応可能なように、受信したベースバンド信号を1シンボルにつき複数のタイミングでサンプリングするオーバサンプリングをし、シンボルを検出できるタイミングを抽出する。この抽出処理は、シンボル同期処理と称される。また、通信の基本単位であるフレームを認識するのに、フレーム中のヘッダ又はデータ等の始まりを識別する必要がある。この識別処理は、フレーム同期処理と称される。   General wireless communication is asynchronous communication because the transmitter and the receiver operate with different clocks. Therefore, the receiver performs oversampling to sample the received baseband signal at a plurality of timings per symbol so as to be able to cope with reception of the baseband signal from the transmitter at any timing. Extract the timing that can be detected. This extraction process is referred to as a symbol synchronization process. In order to recognize a frame which is a basic unit of communication, it is necessary to identify the beginning of a header or data in the frame. This identification process is referred to as a frame synchronization process.

従来のシンボル同期確立の手法としては、ゼロクロス検出方法が広く知られている。このゼロクロス検出方法においては、ベースバンド信号の先頭に、1と0とを交互に繰り返すプリアンブル(101010…と続く信号)が配置されている。受信器において、このベースバンド信号はオーバサンプリングされ、プリアンブルの符号反転タイミング、すなわち、ゼロクロスのタイミングが読み取られる。そして、その読み取られたゼロクロスのタイミングに基づいて、シンボルの正確な検出が可能なサンプリングタイミングが求められ、そのサンプリングタイミングがシンボル同期タイミングに設定される。例えば、ゼロクロスと次のゼロクロスの中間に最も近いサンプリングタイミングがシンボル同期タイミングに設定される。   As a conventional technique for establishing symbol synchronization, a zero cross detection method is widely known. In this zero cross detection method, a preamble (a signal following 101010...) That repeats 1 and 0 alternately is arranged at the head of the baseband signal. At the receiver, the baseband signal is oversampled, and the sign inversion timing of the preamble, that is, the timing of zero crossing is read. Then, based on the read zero-cross timing, a sampling timing capable of accurately detecting the symbol is obtained, and the sampling timing is set as the symbol synchronization timing. For example, the sampling timing closest to the middle between the zero cross and the next zero cross is set as the symbol synchronization timing.

次に、シンボル同期の取れたベースバンド信号について、従来のフレーム同期を確立する手法を図37に示す。元々、シンボル同期確立処理において、ベースバンド信号をオーバサンプリングして得た値、すなわち、ベースバンド信号のサンプル値は量子化されているとする。従来のフレーム同期を確立する手法では、シンボル同期タイミングに設定されたサンプリングタイミングのサンプル値列について、上記のように量子化された値が、2値化閾値を基準に弁別され、2値に置き換えられる(S101)。そして、そのサンプル値列と、同じく2値である既知のユニークワードとの相関値が算出される(S102)。そして、その算出された相関値が予め設定された相関閾値以上であれば(S103でYes)、上記サンプル値列とユニークワードとが一致したと判断され、それらが一致したタイミングがフレーム同期タイミングに設定される。そのようにしてフレーム同期が確立される(S104)。   Next, FIG. 37 shows a conventional technique for establishing frame synchronization for a baseband signal with symbol synchronization. It is assumed that a value obtained by oversampling a baseband signal, that is, a sample value of the baseband signal is originally quantized in the symbol synchronization establishment process. In the conventional method of establishing frame synchronization, the value quantized as described above is discriminated based on the binarization threshold value and replaced with the binary value for the sample value sequence at the sampling timing set at the symbol synchronization timing. (S101). Then, a correlation value between the sample value string and a known unique word that is also binary is calculated (S102). If the calculated correlation value is greater than or equal to a preset correlation threshold value (Yes in S103), it is determined that the sample value sequence matches the unique word, and the timing at which they match is the frame synchronization timing. Is set. In this way, frame synchronization is established (S104).

ところで、無線通信システムにおいては、マルチパスフェージングに起因する受信信号のシンボル間干渉が課題の一つとして挙げられる。この干渉は、図38に示されるように、送信信号が、複数の異なる経路(マルチパス)を経て各々異なる遅延時間を持って受信アンテナに到来し、それらが受信アンテナで足し合わされることに因る。マルチパス環境では、送信アンテナから直接到来する直接波と障害物で反射された間接波とが受信アンテナに入力されたり、直接波が無く複数の経路を経た複数の間接波のみが受信アンテナに伝わったりする。   By the way, in a radio communication system, intersymbol interference of received signals caused by multipath fading is cited as one of the problems. As shown in FIG. 38, this interference is caused by the fact that the transmitted signal arrives at the receiving antenna through different paths (multipaths) with different delay times and is added to the receiving antenna. The In a multipath environment, direct waves coming directly from the transmitting antenna and indirect waves reflected by obstacles are input to the receiving antenna, or only indirect waves that do not have direct waves and pass through multiple paths are transmitted to the receiving antenna. Or

このような現象が生じた場合、受信信号波形が歪んでしまうことがある。受信信号波形は、信号の伝送速度が速いほど、歪み易い傾向にある。その理由について、図39を用いて説明する。同図に示されるように、信号の伝送速度が速いと、信号のシンボル長が短くなることから、シンボル長に対する上記遅延時間の相対的な比率は高くなる。そのため、例えば、異なる経路を経た2つ信号があり、一方の信号に対し、他方の信号がマルチパスフェージングに因り遅延し、信号のシンボル長が遅延時間に近い場合、一方の信号の1番目のシンボルと、他方の信号の0番目のシンボルとの重なり部分が長くなる。その結果、シンボル長に対する受信信号波形の歪みが相対的に大きくなってしまう。同図では、2つの信号だけを取り上げたが、実際には、遅延量の異なる多数のマルチパルス信号が足し合わされるので、上記の歪みはさらに大きくなり得る。このように歪みが大きくなると、上記のシンボル同期確立処理において、本来のゼロクロスのタイミングを検出できず、従って、安定したシンボル同期が得られないという問題が生じ、その結果、上述したフレーム同期確立処理の同期精度にも影響が及ぶことがある。   When such a phenomenon occurs, the received signal waveform may be distorted. The received signal waveform tends to be more easily distorted as the signal transmission speed is higher. The reason will be described with reference to FIG. As shown in the figure, when the signal transmission rate is high, the symbol length of the signal is shortened, so that the relative ratio of the delay time to the symbol length is high. Therefore, for example, when there are two signals that have passed through different paths, and the other signal is delayed due to multipath fading with respect to one signal and the symbol length of the signal is close to the delay time, the first signal of one signal The overlapping portion of the symbol and the 0th symbol of the other signal becomes longer. As a result, the distortion of the received signal waveform with respect to the symbol length becomes relatively large. In the figure, only two signals are taken up. However, in practice, a large number of multi-pulse signals having different delay amounts are added, so that the distortion can be further increased. When the distortion becomes large in this way, the above-described symbol synchronization establishment process cannot detect the original zero-cross timing, and therefore, there is a problem that stable symbol synchronization cannot be obtained. As a result, the above-described frame synchronization establishment process The synchronization accuracy may also be affected.

そこで、マルチパスフェージングの影響を解消する代表的な方策としては、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等のマルチキャリア伝送技術(例えば、特許文献1を参照)がある。これは、伝送する情報を分割して複数のキャリア(サブキャリア)で並列に送信し各キャリアの伝送速度を落とすことにより、通信速度を維持しつつもマルチパスフェージングの影響を低減することを可能にした技術である。この技術では、各キャリアの伝送速度を遅くすることによりシンボル長が長くされ、図40に示されるように、マルチパスフェージングに起因するシンボルあたりの遅延がシンボル長よりも相対的に十分に短くされる。従って、マルチパスフェージングの影響を受けたとしても、シンボル長に対する受信信号波形の歪みが相対的に小さくなり、従って、シンボル同期が確立し易くなり、結果として、フレーム同期も安定して確立することができる。   Therefore, as a typical measure for eliminating the influence of multipath fading, there is a multicarrier transmission technique such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (see, for example, Patent Document 1). It is possible to reduce the influence of multipath fading while maintaining the communication speed by dividing the information to be transmitted and transmitting in parallel on multiple carriers (subcarriers) and reducing the transmission speed of each carrier. Technology. In this technique, the symbol length is increased by reducing the transmission rate of each carrier, and the delay per symbol due to multipath fading is relatively sufficiently shorter than the symbol length as shown in FIG. . Therefore, even if it is affected by multipath fading, the distortion of the received signal waveform with respect to the symbol length is relatively small, so that symbol synchronization is easily established, and as a result, frame synchronization is also established stably. Can do.

特開2010−103900号公報JP 2010-103900 A

しかしながら、マルチキャリア伝送では、フーリエ逆変換及びフーリエ変換により周波数軸と時間軸とを変換して処理する複雑な構成が必要になる。そのため、マルチキャリア伝送技術を用いた通信システムでは、コストが高くなってしまい、また、回路規模が増大して回路の小型化が難しい、という欠点もある。   However, multicarrier transmission requires a complicated configuration in which the frequency axis and the time axis are converted and processed by inverse Fourier transform and Fourier transform. For this reason, the communication system using the multicarrier transmission technique has a drawback that the cost becomes high, and the circuit scale increases and it is difficult to downsize the circuit.

そこで、マルチキャリアの技術を用いずに、シングルキャリアによってマルチパスフェージングに因る波形歪みの影響を低減する方法として、伝送速度を低くする技法があるが、この技法では通信速度が遅くなってしまう。そのため、プリアンブルのみの伝送速度を、通信対象であるデータの伝送速度よりも低くする技法が考えられる。しかしながら、この技法では、プリアンブルから、データのシンボルを正確に検出可能なサンプリングタイミングを求めることは困難である。従って、正確なシンボル同期は難しく、フレーム同期の精度は低下してしまう。   Therefore, as a method for reducing the influence of waveform distortion caused by multipath fading by a single carrier without using the multicarrier technique, there is a technique for lowering the transmission speed, but this technique slows the communication speed. . Therefore, a technique is conceivable in which the transmission rate of only the preamble is made lower than the transmission rate of the data to be communicated. However, with this technique, it is difficult to obtain a sampling timing capable of accurately detecting a data symbol from the preamble. Therefore, accurate symbol synchronization is difficult, and frame synchronization accuracy is reduced.

本発明は、この問題を解決するためになされたものである。本発明は、マルチパスフェージング環境下においても、低コストでかつ小規模の回路により同期を高精度に確立できる通信システム、それに用いられる送信器と受信器、及び通信方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve this problem. An object of the present invention is to provide a communication system that can establish synchronization with high accuracy by a low-cost and small-scale circuit even in a multipath fading environment, a transmitter and a receiver used therefor, and a communication method. To do.

上記目的を達成するために本発明の通信システムは、
送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成部と
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成部と
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信部と、
を有する送信器と、
前記無線送信部により無線送信されたRF信号を受信しダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信部と
前記無線受信部により抽出されたベースバンド信号を、前記データの1シンボルを複数のサンプリングタイミングでサンプリングし、かつM(M:2以上の整数)ビットで量子化するオーバサンプリング部と、
前記オーバサンプリング部により量子化されたベースバンド信号を検波する検波部と
前記検波部により検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出部と
前記低速ビット列検出部による予測範囲内の前記ベースバンド信号のサンプル値列について、検波されたサンプル値を2値に置き換えることなく、そのままの値で用いて、前記サンプル値列と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立部と、
を有する受信器と、
を備えことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the communication system of the present invention provides:
A low-speed bit string generation unit that generates a first synchronization bit string having a transmission speed lower than that of data to be transmitted;
A bit string generation unit that generates a second synchronization bit string having the same transmission speed as the data;
Generating a baseband signal by framing and modulating the first synchronization bit string, the second synchronization bit string, and the data, up-converting the baseband signal to convert it to an RF signal, A wireless transmission unit for wirelessly transmitting an RF signal ;
A transmitter having
A wireless receiving unit that extracts a baseband signal by down-converting received RF signals wirelessly transmitted by the wireless transmission unit,
And: (integer of 2 or more M) oversampling unit for quantizing a bit, the baseband signal extracted by the radio reception section, the one symbol of the data is sampled at sampling timing of the multiple, and M
A detector for detecting the baseband signal quantized by the oversampling unit ;
Detecting the first synchronization bit string in the baseband signal detected by the detection unit, based on the detection result, to predict the range in which the second synchronization bit string in the baseband signal is present A low-speed bit string detector ,
The sample value sequence of the baseband signal within the prediction range by the low-speed bit sequence detection unit is stored in advance as the sample value sequence by using the detected sample value as it is without replacing it with a binary value . A synchronization establishment unit that calculates a correlation value with the known second synchronization bit string at each sampling timing , and establishes symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value ;
A receiver having
Characterized by comprising a.

前記同期確立部は、前記複数のサンプリングタイミングの前記相関値をそれぞれ算出する複数の相関値算出部を有し、前記複数の相関値算出部は、前記相関値の算出処理を並列的に実行することが好ましい。 The synchronization establishment unit includes a plurality of correlation value calculation units that respectively calculate the correlation values at the plurality of sampling timings, and the plurality of correlation value calculation units execute the correlation value calculation processing in parallel. It is preferable.

前記無線送信部は、前記第2の同期用ビット列を、前記サンプリングタイミングの数以上の回数、連続して送信し、前記同期確立部は、前記予測範囲内で、前記相関値を算出するサンプリングタイミングを、前記第2の同期用ビット列の長さ毎に順に切り替えるタイミング設定部を有することが好ましい。 The wireless transmission unit continuously transmits the second synchronization bit string a number of times equal to or greater than the number of sampling timings, and the synchronization establishing unit calculates sampling values within the prediction range. It is preferable to have a timing setting unit that sequentially switches each of the second synchronization bit strings for each length.

前記同期確立部は、前記サンプリングタイミング毎に前記相関値が最大値となり前記予測範囲内の最大値候補となるタイミングを検出し、それらのタイミング間隔を計測するタイミング間隔検出部をさらに有し、前記タイミング間隔検出部により計測されたタイミング間隔が規定範囲内でない場合、本来とは異なるタイミングで前記相関値が最大となったサンプリングタイミングの該最大値を前記予測範囲内の最大値候補から除外し、残った前記最大値候補の中で最も大きい最大値候補のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、その最大値が得られたタイミングをフレーム同期タイミングに設定することが好ましい。   The synchronization establishment unit further includes a timing interval detection unit that detects a timing at which the correlation value becomes the maximum value and becomes a maximum value candidate within the prediction range for each sampling timing, and measures the timing interval, When the timing interval measured by the timing interval detection unit is not within the specified range, the maximum value of the sampling timing at which the correlation value is maximized at a timing different from the original is excluded from the maximum value candidates within the prediction range, It is preferable that the sampling timing of the largest maximum value candidate among the remaining maximum value candidates is set as the symbol synchronization timing, and the timing at which the maximum value is obtained is set as the frame synchronization timing.

前記サンプリングタイミングの数をnとし、n=m×p(m、p:2以上の整数)とした場合、前記無線送信部は、前記第2の同期用ビット列を、m以上の回数、連続して送信し、前記同期確立部は、前記予測範囲内でp個のサンプリングタイミングの前記相関値をそれぞれ算出し該相関値の算出処理を並列的に実行するp個の相関値算出部と、前記p個の相関値算出部により前記相関値が算出されるサンプリングタイミングを、前記予測範囲内で前記第2の同期用ビット列の長さ毎に順に切り替えるタイミング設定部を有することが好ましい。   When the number of sampling timings is n and n = m × p (m, p: an integer equal to or greater than 2), the wireless transmission unit continuously transmits the second synchronization bit string a number of times equal to or greater than m. The synchronization establishing unit calculates p correlation values at p sampling timings within the prediction range, and executes the correlation value calculation processing in parallel; and It is preferable to include a timing setting unit that sequentially switches the sampling timing at which the correlation values are calculated by the p correlation value calculation units for each length of the second synchronization bit string within the prediction range.

前記同期確立部は、前記相関値が前記予測範囲内で最大となったサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が前記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することが好ましい。   The synchronization establishing unit sets a sampling timing at which the correlation value is maximum within the prediction range as a symbol synchronization timing, and sets a timing at which the correlation value is maximum within the prediction range as a frame synchronization timing. It is preferable.

前記同期確立部は、前記相関値が相関閾値以上であれば、その相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が相関閾値以上となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することが好ましい。   If the correlation value is equal to or greater than the correlation threshold, the synchronization establishment unit sets the sampling timing of the correlation value as the symbol synchronization timing, and sets the timing when the correlation value is equal to or greater than the correlation threshold as the frame synchronization timing. Is preferred.

前記同期確立部は、前記相関値が相関閾値以上であり、かつ前記予測範囲内で最大となったサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が相関閾値以上であって前記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することが好ましい。   The synchronization establishment unit sets a sampling timing at which the correlation value is equal to or greater than a correlation threshold and is maximized within the prediction range as a symbol synchronization timing, and the correlation value is equal to or greater than a correlation threshold and within the prediction range It is preferable to set the timing that becomes the maximum at the frame synchronization timing.

前記同期確立部は、前記相関値の算出処理において、前記サンプル値列と前記第2の同期用ビット列とについて、時系列順で互いに同じ順番のサンプル値とビットの値とを乗算し、それらの乗算結果を、1つのレジスタを用いて累積加算することが好ましい。   The synchronization establishment unit multiplies the sample value sequence and the second synchronization bit sequence by a sample value and a bit value in the same order in time series in the correlation value calculation process, Preferably, the multiplication results are cumulatively added using one register.

本発明の通信方法は、The communication method of the present invention includes:
送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成ステップと、A low-speed bit string generation step for generating a first synchronization bit string having a transmission speed lower than that of data to be transmitted;
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成ステップと、A bit string generation step of generating a second synchronization bit string having the same transmission speed as the data;
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信ステップと、Generating a baseband signal by framing and modulating the first synchronization bit string, the second synchronization bit string, and the data, up-converting the baseband signal to convert it to an RF signal, A wireless transmission step of wirelessly transmitting an RF signal;
を有する送信ステップと、A transmission step comprising:
前記無線送信ステップにより無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信ステップと、A radio reception step of extracting a baseband signal by receiving and down-converting the RF signal wirelessly transmitted in the radio transmission step;
前記無線受信ステップにより抽出されたベースバンド信号を前記データの1シンボルを複数のサンプリングタイミングでサンプリングし、かつM(M:2以上の整数)ビットで量子化するオーバサンプリングステップと、An oversampling step of sampling one symbol of the data at a plurality of sampling timings and quantizing the baseband signal extracted in the wireless reception step with M (M: integer of 2 or more) bits;
前記オーバサンプリングステップにより量子化されたベースバンド信号を検波する検波ステップと、A detection step of detecting the baseband signal quantized by the oversampling step;
前記検波ステップにより検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出ステップと、The first synchronization bit string in the baseband signal detected by the detection step is detected, and a range in which the second synchronization bit string exists in the baseband signal is predicted based on the detection result. A low-speed bit string detection step;
前記低速ビット列検出ステップによる予測範囲内の前記ベースバンド信号のサンプル値列について、検波されたサンプル値を2値に置き換えることなく、そのままの値で用いて、前記サンプル値列と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立ステップと、The sample value sequence of the baseband signal within the prediction range obtained by the low-speed bit sequence detection step is stored in advance as the sample value sequence by using the detected sample value as it is without replacing it with a binary value. A synchronization establishing step of calculating a correlation value with the known second synchronization bit string for each sampling timing, and establishing symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value;
を有する受信ステップと、A receiving step comprising:
を含むことを特徴とする。It is characterized by including.

本発明によれば、マルチパスフェージングによるシンボル間干渉の影響を受け難い第1の同期用ビット列に基づいて第2の同期用ビット列の存在する範囲が予測されるので、第2の同期用ビット列の検出の正確さが増す。従って、その予測範囲内の信号に基づいて同期を確立しようとすることで同期確立精度を向上できる。また、同期確立精度の向上に必要な処理は、OFDM方式等のマルチキャリア技術と比べて簡単で済み、その結果、回路規模を小さくすることができ、また、回路の低コスト化を図ることができる。しかも、予測範囲内の信号のサンプル値列について、サンプル値はそのままの値で用いられ、相関値が算出される。従って、マルチパスフェージングの影響により受信信号波形が歪んだとしても、従来のようにサンプル値を2値化してから相関値を算出する場合と比べ2値化時の丸め込みによる相関値の誤差が無くなる。そのため、その相関値に基づいてなされる同期確立の精度をさらに向上することができる。   According to the present invention, since the range in which the second synchronization bit string exists is predicted based on the first synchronization bit string that is not easily affected by inter-symbol interference due to multipath fading, the second synchronization bit string Increase detection accuracy. Therefore, the synchronization establishment accuracy can be improved by attempting to establish synchronization based on the signal within the prediction range. Further, the processing necessary for improving the synchronization establishment accuracy is simpler than multi-carrier technology such as OFDM, and as a result, the circuit scale can be reduced and the cost of the circuit can be reduced. it can. Moreover, for the sample value sequence of the signal within the prediction range, the sample value is used as it is, and the correlation value is calculated. Therefore, even if the received signal waveform is distorted due to the influence of multipath fading, the error of the correlation value due to rounding at the time of binarization is eliminated as compared with the conventional case where the correlation value is calculated after binarizing the sample value. . Therefore, it is possible to further improve the accuracy of establishing synchronization based on the correlation value.

本発明の一実施形態に係る通信システムのブロック図。1 is a block diagram of a communication system according to an embodiment of the present invention. 上記通信システムのベースバンド信号のフレーム構成図。The frame block diagram of the baseband signal of the said communication system. 上記通信システムの受信器によるユニークワード及びデータへのサンプリングタイミングを示す図。The figure which shows the sampling timing to the unique word and data by the receiver of the said communication system. 上記受信器による低速ユニークワード及びユニークワードへのサンプリングタイミングを示す図。The figure which shows the sampling timing to the low-speed unique word and unique word by the said receiver. 上記受信器の低速ユニークワード検出回路のブロック図。The block diagram of the low-speed unique word detection circuit of the said receiver. 上記受信器の同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the said receiver. 上記低速ユニークワード検出回路の相関値算出方法を示す図。The figure which shows the correlation value calculation method of the said low speed unique word detection circuit. 上記同期確立回路の相関値算出方法を示す図。The figure which shows the correlation value calculation method of the said synchronization establishment circuit. 上記通信システムの送信器におけるベースバンド信号の送信処理のフローチャート。The flowchart of the transmission process of the baseband signal in the transmitter of the said communication system. 上記受信器におけるベースバンド信号の受信処理のフローチャート。The flowchart of the reception process of the baseband signal in the said receiver. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記受信器における受信信号に対する相関値の変動を示す図。The figure which shows the fluctuation | variation of the correlation value with respect to the received signal in the said receiver. (a)乃至(d)は上記同期確立回路の相関値算出手法について説明するための図。(A) thru | or (d) is a figure for demonstrating the correlation value calculation method of the said synchronization establishment circuit. (a)乃至(d)は上記同期確立回路の相関値算出手法について説明するための別の図。(A) thru | or (d) is another figure for demonstrating the correlation value calculation method of the said synchronization establishment circuit. 上記実施形態の第1の変形例に係る通信システムの受信器における受信信号に対する相関値の変動を示す図。The figure which shows the fluctuation | variation of the correlation value with respect to the received signal in the receiver of the communication system which concerns on the 1st modification of the said embodiment. 本変形例の比較例に係る通信システムの受信器における受信信号に対する相関値の変動を示す図。The figure which shows the fluctuation | variation of the correlation value with respect to the received signal in the receiver of the communication system which concerns on the comparative example of this modification. 上記実施形態の第2の変形例に係る通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the communication system which concerns on the 2nd modification of the said embodiment. 上記同期確立回路における複数のサンプリングタイミングの相関値算出処理の概念図。The conceptual diagram of the correlation value calculation process of the some sampling timing in the said synchronization establishment circuit. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記実施形態の第3の変形例に係る通信システムのベースバンド信号のフレーム構成図。The frame block diagram of the baseband signal of the communication system which concerns on the 3rd modification of the said embodiment. 上記通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the said communication system. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記同期確立回路における相関値算出対象のサンプリングタイミングを順次切り替えたときにサンプリングタイミング毎に相関値が正しいタイミングで最大となった場合のタイミング間隔を示す図。The figure which shows a timing interval when the correlation value becomes the maximum at the right timing for every sampling timing, when the sampling timing of the correlation value calculation object in the said synchronization establishment circuit is switched sequentially. 上記同期確立回路における相関値算出対象のサンプリングタイミングを順次切り替えたときに相関値が誤ったタイミングで最大となった場合のタイミング間隔を示す図。The figure which shows a timing interval when a correlation value becomes the maximum at the wrong timing when the sampling timing of the correlation value calculation object in the said synchronization establishment circuit is switched sequentially. 上記実施形態の第4の変形例に係る通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the communication system which concerns on the 4th modification of the said embodiment. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記実施形態の第5の変形例に係る通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the communication system which concerns on the 5th modification of the said embodiment. 上記通信システムのベースバンド信号のフレーム構成図。The frame block diagram of the baseband signal of the said communication system. 上記実施形態の第6の変形例に係る通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the communication system which concerns on the 6th modification of the said embodiment. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記同期確立回路により同期が確立される場合の相関値変動を示す図。The figure which shows the correlation value fluctuation | variation in case synchronization is established by the said synchronization establishment circuit. 上記同期確立回路により同期が確立されない場合の相関値変動を示す図。The figure which shows the correlation value fluctuation | variation when a synchronization is not established by the said synchronization establishment circuit. 上記実施形態の第7の変形例に係る通信システムの同期確立回路のブロック図。The block diagram of the synchronization establishment circuit of the communication system which concerns on the 7th modification of the said embodiment. 上記同期確立回路におけるベースバンド信号への同期確立処理のフローチャート。The flowchart of the synchronization establishment process to the baseband signal in the said synchronization establishment circuit. 上記同期確立回路により同期が確立される場合の相関値変動を示す図。The figure which shows the correlation value fluctuation | variation in case synchronization is established by the said synchronization establishment circuit. 上記実施形態の第8の変形例の通信システムにおける相関値算出方法を説明するための図。The figure for demonstrating the correlation value calculation method in the communication system of the 8th modification of the said embodiment. 従来のフレーム同期処理のフローチャート。10 is a flowchart of conventional frame synchronization processing. マルチパスフェージングが通信に与える影響について説明するための図。The figure for demonstrating the influence which multipath fading has on communication. 伝送速度の速い信号がマルチパスに起因して遅延したときの受信器による受信信号を示す図。The figure which shows the received signal by the receiver when a signal with a high transmission rate is delayed due to multipath. 伝送速度の遅い信号がマルチパスに起因して遅延したときの受信器による受信信号を示す図。The figure which shows the received signal by the receiver when the signal with a slow transmission rate delays due to multipath.

図1は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す。その通信システム1は、無線方式で通信する送信器2と受信器3とにより構成される。送信器2は、送信対象のデータを変調してシンボル列を生成し、そのシンボル列で構成されるベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、そのRF信号を無線送信する。ベースバンド信号は、所定データ長のフレーム単位で伝送される。フレームのデータ長は、複数パターンあってもよい。受信器3は、送信器2から送信されたRF信号を受信し、その受信されたRF信号をダウンコンバートすることによりベースバンド信号を取得し、その取得したベースバンド信号を検波し、データを読み取る。   FIG. 1 shows a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system 1 includes a transmitter 2 and a receiver 3 that communicate in a wireless manner. The transmitter 2 modulates data to be transmitted to generate a symbol sequence, up-converts a baseband signal composed of the symbol sequence to convert it to an RF signal, and wirelessly transmits the RF signal. The baseband signal is transmitted in units of frames having a predetermined data length. The data length of the frame may be a plurality of patterns. The receiver 3 receives the RF signal transmitted from the transmitter 2, acquires a baseband signal by down-converting the received RF signal, detects the acquired baseband signal, and reads data. .

ところで、送信器2と受信器3との間の通信は無線式であることから、当初、受信器3は、送信器2から信号が送信されるタイミングを知得できておらず、非同期の状態にある。そのため、受信器3においてベースバンド信号からデータを読み取るためには、ベースバンド信号を検波するだけでなく、送信器2と受信器3との間でシンボル同期及びフレーム同期を確立する必要がある。   By the way, since the communication between the transmitter 2 and the receiver 3 is wireless, the receiver 3 does not know the timing at which a signal is transmitted from the transmitter 2 at first, and is in an asynchronous state. It is in. Therefore, in order for the receiver 3 to read data from the baseband signal, it is necessary not only to detect the baseband signal but also to establish symbol synchronization and frame synchronization between the transmitter 2 and the receiver 3.

そこで、本実施形態では、図2に示されるように、フレームF1の先頭に同期確立用の低速ユニークワードU1(第1の同期用ビット列)及びユニークワードU2(第2の同期用ビット列)が付加されている。低速ユニークワードU1は、伝送速度がデータD1よりも低くなるように設定され、ユニークワードU2は、伝送速度がデータD1と略同じとなるように設定されている。低速ユニークワードU1は、ユニークワードU2と比べると、伝送速度が低く、シンボル長が長い。送信器2は、低速ユニークワードU1、ユニークワードU2及び送信対象のデータD1をフレーム化して変調し、ベースバンド信号とする。低速ユニークワードU1及びユニークワードU2は、図示のように0と1とを交互に繰り返す信号に限定されない。受信器3は、ベースバンド信号を検波し、その検波したベースバンド信号中の低速ユニークワードU1を検出し、その検出結果に基づいて、ベースバンド信号中のユニークワードU2が存在する範囲を予測する。そして、受信器3は、その予測した範囲内に存在するベースバンド信号と予め記憶している既知のユニークワードU2との相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する。以下、単に同期と称する場合は、シンボル同期及びフレーム同期を総じて指すものとする。以下、図1の説明に戻るが、適宜、図2を再び参照する。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a low-speed unique word U1 (first synchronization bit string) and a unique word U2 (second synchronization bit string) for establishing synchronization are added to the head of the frame F1. Has been. The low speed unique word U1 is set so that the transmission speed is lower than that of the data D1, and the unique word U2 is set so that the transmission speed is substantially the same as that of the data D1. The low speed unique word U1 has a lower transmission rate and a longer symbol length than the unique word U2. The transmitter 2 converts the low-speed unique word U1, the unique word U2 and the transmission target data D1 into a frame and modulates it into a baseband signal. The low-speed unique word U1 and the unique word U2 are not limited to signals that alternately repeat 0 and 1 as illustrated. The receiver 3 detects the baseband signal, detects the low-speed unique word U1 in the detected baseband signal, and predicts the range where the unique word U2 in the baseband signal exists based on the detection result. . Then, the receiver 3 establishes symbol synchronization and frame synchronization based on a correlation value between a baseband signal existing within the predicted range and a known unique word U2 stored in advance. Hereinafter, when simply referred to as synchronization, symbol synchronization and frame synchronization are collectively indicated. Hereinafter, the description will return to FIG. 1, but FIG. 2 will be referred to again as appropriate.

送信器2は、低速ユニークワードU1を生成する低速ユニークワード生成回路21(低速ビット列生成部)と、ユニークワードU2を生成するユニークワード生成回路22(ビット列生成部)と、送信回路23(無線送信部)とを有する。低速ユニークワード生成回路21は、低速ユニークワードU1の伝送速度をデータD1の伝送速度の1/k(k:1よりも大きい数)に設定する。この設定により、低速ユニークワードU1のシンボル周波数はデータD1のシンボル周波数の1/k倍とされ、低速ユニークワードU1のシンボル長はデータD1のシンボル長のk倍とされる。シンボル周波数は、1秒間に伝送されるシンボルの数のことである。すなわち、伝送速度が低く設定されることにより、シンボル周波数が低くなり、一方、伝送速度が高く設定されることにより、シンボル周波数が高くなる。ユニークワード生成回路22は、ユニークワードU2の伝送速度をデータD1の伝送速度と略同じに設定するので、ユニークワードU2とデータD1との間でシンボル周波数及びシンボル長は互いに等しくなる。送信回路23は、低速ユニークワードU1、ユニークワードU2及びデータD1をフレーム化し、それらを変調することによりベースバンド信号を生成する。また、送信回路23は、そのベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、そのRF信号をアンテナ24から受信器3に無線送信する。   The transmitter 2 includes a low-speed unique word generation circuit 21 (low-speed bit string generation unit) that generates a low-speed unique word U1, a unique word generation circuit 22 (bit string generation unit) that generates a unique word U2, and a transmission circuit 23 (wireless transmission). Part). The low-speed unique word generation circuit 21 sets the transmission speed of the low-speed unique word U1 to 1 / k (a number larger than k: 1) of the transmission speed of the data D1. With this setting, the symbol frequency of the low-speed unique word U1 is 1 / k times the symbol frequency of the data D1, and the symbol length of the low-speed unique word U1 is k times the symbol length of the data D1. The symbol frequency is the number of symbols transmitted per second. That is, the symbol frequency is lowered by setting the transmission rate low, while the symbol frequency is raised by setting the transmission rate high. Since the unique word generation circuit 22 sets the transmission rate of the unique word U2 to be substantially the same as the transmission rate of the data D1, the symbol frequency and the symbol length are the same between the unique word U2 and the data D1. The transmission circuit 23 frames the low-speed unique word U1, the unique word U2, and the data D1 and modulates them to generate a baseband signal. The transmission circuit 23 up-converts the baseband signal to convert it to an RF signal, and wirelessly transmits the RF signal from the antenna 24 to the receiver 3.

受信器3は、送信回路23により無線送信されたRF信号を受信アンテナ30を介して受信してダウンコンバートし、ベースバンド信号を取得する受信回路31(無線受信部)を備える。また、受信器3は、受信回路31により取得されたベースバンド信号をAD変換するADコンバータ32(サンプリング部)を備える。さらに、受信器3は、ADコンバータ32を通過したベースバンド信号への同期を確立する同期回路33と、同期回路33により同期が確立されたベースバンド信号を処理する信号処理回路34とを備える。   The receiver 3 includes a reception circuit 31 (radio reception unit) that receives an RF signal wirelessly transmitted by the transmission circuit 23 via the reception antenna 30, down-converts, and acquires a baseband signal. In addition, the receiver 3 includes an AD converter 32 (sampling unit) that performs AD conversion on the baseband signal acquired by the receiving circuit 31. The receiver 3 further includes a synchronization circuit 33 that establishes synchronization with the baseband signal that has passed through the AD converter 32, and a signal processing circuit 34 that processes the baseband signal whose synchronization is established by the synchronization circuit 33.

ADコンバータ32は、ベースバンド信号をAD変換する際、ユニークワードU2及びデータD1のシンボル周波数よりも高いサンプリング周波数で、ベースバンド信号をオーバサンプリングする。そして、ADコンバータ32は、そのオーバサンプリングにより得られるベースバンド信号のサンプル値を、M(M:2以上の整数)ビットで量子化する。   When AD converting the baseband signal, the AD converter 32 oversamples the baseband signal at a sampling frequency higher than the symbol frequency of the unique word U2 and the data D1. Then, the AD converter 32 quantizes the sample value of the baseband signal obtained by the oversampling with M (M: integer greater than or equal to 2) bits.

ここで、ADコンバータ32のサンプリング処理について図3を参照して説明する。図3には、サンプリング対象がユニークワードU2である場合と、サンプリング対象がデータD1である場合を示す。これら2つの場合のサンプリング処理は共通する。ADコンバータ32は、ユニークワードU2及びデータD1の各々の1シンボルSbを複数のタイミングでサンプリング可能な複数のサンプリングタイミングでもって、ベースバンド信号B1全体をサンプリングする。詳しくは、ADコンバータ32は、ベースバンド信号B1の信号値を、1シンボルSbにつき、例えば4つのサンプリングタイミング(0)〜(3)でサンプリングする(4倍サンプリング)。それらのサンプリングタイミング(0)〜(3)は時間的に等間隔にずれており、4倍サンプリングの場合、その間隔はシンボルSbの周期の1/4であり、すなわち、ベースバンド信号B1がシンボルSbの周波数の4倍の周波数でサンプリングされる。1シンボルSbに対するサンプリングタイミングの数は、上記4つに限定されず、複数であればよい。本実施形態では、サンプリングタイミング(0)〜(3)の中から、シンボルSbの値を正確に捉え得るサンプリングタイミングが検出され、そのサンプリングタイミングがシンボル同期タイミングに設定され、それにより、シンボル同期が確立される。   Here, the sampling process of the AD converter 32 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a case where the sampling target is the unique word U2 and a case where the sampling target is the data D1. The sampling process in these two cases is common. The AD converter 32 samples the entire baseband signal B1 at a plurality of sampling timings at which one symbol Sb of each unique word U2 and data D1 can be sampled at a plurality of timings. Specifically, the AD converter 32 samples the signal value of the baseband signal B1 at, for example, four sampling timings (0) to (3) per symbol Sb (four times sampling). The sampling timings (0) to (3) are shifted at equal intervals in time. In the case of quadruple sampling, the interval is 1/4 of the period of the symbol Sb, that is, the baseband signal B1 is a symbol. Sampling is performed at a frequency four times the frequency of Sb. The number of sampling timings for one symbol Sb is not limited to the above four, and may be plural. In the present embodiment, a sampling timing that can accurately capture the value of the symbol Sb is detected from the sampling timings (0) to (3), and the sampling timing is set as the symbol synchronization timing. Established.

図4に示されるように、低速ユニークワードU1のシンボル長T1はデータD1及びユニークワードU2のシンボル長T2のk倍である。従って、上述した4倍サンプリング処理により、低速ユニークワードU1は、1シンボルにつき4×k個のサンプリングタイミングでサンプリングされる。なお、低速ユニークワードU1及びユニークワードU2は、図示されたビット数に限定されない。以下、図1の説明に戻る。   As shown in FIG. 4, the symbol length T1 of the low-speed unique word U1 is k times the symbol length T2 of the data D1 and the unique word U2. Therefore, the low-speed unique word U1 is sampled at 4 × k sampling timings per symbol by the above-described quadruple sampling processing. Note that the low-speed unique word U1 and the unique word U2 are not limited to the illustrated number of bits. Returning to the description of FIG.

同期回路33は、受信回路31により受信されたベースバンド信号を検波する検波回路35(検波部)と、検波回路35により検波されたベースバンド信号中の低速ユニークワードU1を検出する低速ユニークワード検出回路36(低速ビット列検出部)とを有する。検波回路35は、ADコンバータ32により量子化されたベースバンド信号のサンプル値列を遅延検波等により検波(復号)する。低速ユニークワード検出回路36は、低速ユニークワードU1の検出結果に基づいて、ベースバンド信号におけるユニークワードU2が存在する範囲を予測する。また、同期回路33は、低速ユニークワード検出回路36により予測された範囲内に存在するベースバンド信号と予め記憶している既知のユニークワードU2との相関値を算出する同期確立回路37(同期確立部)を有する。同期確立回路37は、その算出された相関値に基づいてシンボル同期及びフレーム同期を確立する。   The synchronization circuit 33 detects a baseband signal received by the receiving circuit 31 and a low-speed unique word detection that detects a low-speed unique word U1 in the baseband signal detected by the detection circuit 35. Circuit 36 (low-speed bit string detector). The detection circuit 35 detects (decodes) the sample value sequence of the baseband signal quantized by the AD converter 32 by delay detection or the like. The low speed unique word detection circuit 36 predicts a range where the unique word U2 exists in the baseband signal based on the detection result of the low speed unique word U1. The synchronization circuit 33 calculates a correlation value between a baseband signal existing within the range predicted by the low-speed unique word detection circuit 36 and a known unique word U2 stored in advance (synchronization establishment circuit 37 (synchronization establishment). Part). The synchronization establishment circuit 37 establishes symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value.

図5は、低速ユニークワード検出回路36の構成を示す。低速ユニークワード検出回路36は、ビット列抽出回路(以下、抽出回路という)36a、記憶回路36b、相関値算出回路(以下、算出回路という)36c、閾値設定回路36d、比較回路36e及び予測回路36fを有する。   FIG. 5 shows a configuration of the low-speed unique word detection circuit 36. The low-speed unique word detection circuit 36 includes a bit string extraction circuit (hereinafter referred to as an extraction circuit) 36a, a storage circuit 36b, a correlation value calculation circuit (hereinafter referred to as a calculation circuit) 36c, a threshold setting circuit 36d, a comparison circuit 36e, and a prediction circuit 36f. Have.

抽出回路36aは、検波回路35により検波されたサンプル値列から、4×k個のサンプリングタイミングのサンプル値列をサンプリングタイミング毎に抽出する。その抽出されるサンプル値列のサンプル値の数は、低速ユニークワードU1のビット数と同じ数に設定されている。記憶回路36bは、既知の低速ユニークワードU1のビット列を予め記憶している。   The extraction circuit 36a extracts a sample value sequence of 4 × k sampling timings from the sample value sequence detected by the detection circuit 35 at each sampling timing. The number of sample values in the sample value sequence to be extracted is set to the same number as the number of bits of the low-speed unique word U1. The storage circuit 36b stores a bit string of a known low-speed unique word U1 in advance.

算出回路36cは、抽出回路36aにより抽出されたサンプル値列と、記憶回路36bに予め記憶されている低速ユニークワードU1のビット列との相関値をサンプリングタイミング毎に算出する。算出回路36cは、抽出回路36aにより抽出されたサンプル値列と、記憶回路36bに記憶されている低速ユニークワードU1とにおいて、時系列順で同じ順番のサンプル値とビット値とを乗算し、それらの乗算結果の総和を算出し相関値とする。このとき、実際の演算においては、サンプル値列と低速ユニークワードU1との乗算に相当する信号処理が実行される。算出回路36cにより算出される相関値は、抽出回路36aにより抽出されるサンプル値列が低速ユニークワードU1のビット列に近づくほど、高くなる。記憶回路36bに予め記憶されている低速ユニークワードU1の各ビットの値は、0又は1の2値で構成される理想値である。この2値の0と1とは、それぞれ、算出回路36cにおける所定の信号処理にて、絶対値が同じで正負の符号が異なる2値、例えば−1と+1と同じ扱いになるように変換される。この変換処理のなされた値がビットの値として算出回路36cによる相関値算出処理に用いられる。   The calculation circuit 36c calculates a correlation value between the sample value sequence extracted by the extraction circuit 36a and the bit sequence of the low-speed unique word U1 stored in advance in the storage circuit 36b for each sampling timing. The calculation circuit 36c multiplies the sample value string extracted by the extraction circuit 36a and the low-speed unique word U1 stored in the storage circuit 36b by the sample value and the bit value in the same order in time series, The sum of the multiplication results is calculated as a correlation value. At this time, in the actual calculation, signal processing corresponding to multiplication of the sample value sequence and the low-speed unique word U1 is executed. The correlation value calculated by the calculation circuit 36c increases as the sample value string extracted by the extraction circuit 36a approaches the bit string of the low-speed unique word U1. The value of each bit of the low-speed unique word U1 stored in advance in the storage circuit 36b is an ideal value composed of binary values of 0 or 1. The binary values 0 and 1 are converted so as to be treated in the same way as binary values having the same absolute value but different signs, for example, -1 and +1, in predetermined signal processing in the calculation circuit 36c. The The value subjected to the conversion process is used as a bit value for the correlation value calculation process by the calculation circuit 36c.

閾値設定回路36dは、不図示の操作部又はインタフェース部からの入力に基づき、相関値の閾値を予め設定している。その設定された閾値(以下、第1設定閾値という)は、取り得る最大の相関値(理想相関値)の絶対値に1以下の係数、例えば0.7を乗じた値となるように信号処理で制御される。第1設定閾値をそのような値とする理由は、受信信号波形が歪んで相関値が小さくなったとしても、第1設定閾値は、低速ユニークワードU1の相関値とノイズの相関値との区別が可能なレベルであれば、理想相関値と完全に一致していなくてもよいからである。比較回路36eは、算出回路36cにより算出された相関値と第1設定閾値とをサンプリングタイミング毎に比較し、その算出された相関値が第1設定閾値以上であるか否かを判断する。比較回路36eにより、相関値が第1設定閾値以上であると判断されたとき、予測回路36fは、低速ユニークワードU1が検出されたと認識し、ベースバンド信号中のユニークワードU2が存在する範囲を予測する。   The threshold setting circuit 36d presets a correlation value threshold based on an input from an operation unit (not shown) or an interface unit. The set threshold value (hereinafter referred to as the first set threshold value) is a signal processing so that the absolute value of the maximum possible correlation value (ideal correlation value) is multiplied by a coefficient of 1 or less, for example, 0.7. It is controlled by. The reason why the first set threshold is set to such a value is that even if the received signal waveform is distorted and the correlation value becomes small, the first set threshold is distinguished between the correlation value of the low-speed unique word U1 and the correlation value of noise. This is because it is not necessary to completely match the ideal correlation value as long as it is possible. The comparison circuit 36e compares the correlation value calculated by the calculation circuit 36c with the first set threshold value at each sampling timing, and determines whether or not the calculated correlation value is greater than or equal to the first set threshold value. When the comparison circuit 36e determines that the correlation value is greater than or equal to the first set threshold, the prediction circuit 36f recognizes that the low-speed unique word U1 has been detected, and determines the range in which the unique word U2 in the baseband signal exists. Predict.

図6は、同期確立回路37の構成を示す。同期確立回路37は、ビット列抽出回路(以下、抽出回路という)37a、記憶回路37b、相関値算出回路(以下、算出回路という)37c、最大値抽出回路(以下、抽出回路という)37d、同期検出回路37e及び同期設定回路37fを有する。   FIG. 6 shows the configuration of the synchronization establishment circuit 37. The synchronization establishment circuit 37 includes a bit string extraction circuit (hereinafter referred to as extraction circuit) 37a, a storage circuit 37b, a correlation value calculation circuit (hereinafter referred to as calculation circuit) 37c, a maximum value extraction circuit (hereinafter referred to as extraction circuit) 37d, and synchronization detection. A circuit 37e and a synchronization setting circuit 37f are included.

抽出回路37aは、予測回路36fによる予測範囲内のベースバンド信号のサンプル値列から、各サンプリングタイミング(0)〜(3)のサンプル値列をサンプリングタイミング毎に抽出する。その抽出されるサンプル値列のサンプル値数は、ユニークワードU2のビット数と同じである。記憶回路37bは、既知のユニークワードU2を予め記憶している。   The extraction circuit 37a extracts a sample value sequence of each sampling timing (0) to (3) for each sampling timing from the sample value sequence of the baseband signal within the prediction range by the prediction circuit 36f. The number of sample values of the extracted sample value sequence is the same as the number of bits of the unique word U2. The storage circuit 37b stores a known unique word U2 in advance.

ところで、抽出回路37aにより抽出される各サンプリングタイミング(0)〜(3)のサンプル値列は、サンプリングタイミング毎に、ユニークワードU2を1シンボルにつき1回サンプリングして得たサンプル値列である。算出回路37cは、それらのサンプル値列と、記憶回路37bに予め記憶されているユニークワードU2のビット列との相関値をサンプリングタイミング毎に算出する。この算出処理において、算出回路37cは、上記サンプル値列とユニークワードU2とにおいて、時系列順で同じ順番のサンプル値とビット値とを乗算し、それらの乗算結果の総和を算出して相関値とする。このとき、実際の演算においては、上記サンプル値列とユニークワードU2との乗算に相当する信号処理が実行される。算出回路37cにより算出される相関値は、上記サンプル値列がユニークワードU2に近いほど、高くなる。記憶回路37bに予め記憶されているユニークワードU2の各ビットの値は、0又は1の2値で構成される理想値である。この2値の0と1とは、それぞれ、算出回路37cにおける所定の信号処理にて、絶対値が同じで正負の符号が異なる2値、例えば−1と+1と同じ扱いになるように変換される。この変換処理のなされた値がビットの値として算出回路37cによる相関値算出処理に用いられる。   By the way, the sample value sequence of each sampling timing (0) to (3) extracted by the extraction circuit 37a is a sample value sequence obtained by sampling the unique word U2 once per symbol for each sampling timing. The calculation circuit 37c calculates a correlation value between the sample value sequence and the bit sequence of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b at each sampling timing. In this calculation process, the calculation circuit 37c multiplies the sample value string and the unique word U2 by the sample value and the bit value in the same order in time series order, calculates the sum of the multiplication results, and calculates the correlation value. And At this time, in the actual calculation, signal processing corresponding to multiplication of the sample value string and the unique word U2 is executed. The correlation value calculated by the calculation circuit 37c becomes higher as the sample value string is closer to the unique word U2. The value of each bit of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b is an ideal value composed of binary values of 0 or 1. The binary values 0 and 1 are converted so as to be treated in the same manner as binary values having the same absolute value but different signs, for example, -1 and +1, in predetermined signal processing in the calculation circuit 37c. The The value subjected to the conversion process is used as a bit value for the correlation value calculation process by the calculation circuit 37c.

抽出回路37dは、算出回路37cにより算出された相関値のうち、予測回路36fによる予測範囲内で最大となった相関値を抽出する。同期検出回路37eは、抽出回路37dにより抽出された相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとして検出する。また、同期検出回路37eは、相関値が上記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する。   The extraction circuit 37d extracts the correlation value that is maximized within the prediction range of the prediction circuit 36f from the correlation values calculated by the calculation circuit 37c. The synchronization detection circuit 37e detects the sampling timing of the correlation value extracted by the extraction circuit 37d as the symbol synchronization timing. Further, the synchronization detection circuit 37e detects the timing at which the correlation value becomes the maximum within the prediction range as the frame synchronization timing.

同期設定回路37fは、同期検出回路37eによりシンボル同期タイミングとして検出されたサンプリングタイミングを、検波回路35により検波されたベースバンド信号のシンボル同期タイミングに設定する。また、同期設定回路37fは、同期検出回路37eによりフレーム同期タイミングとして検出されたタイミングを、検波回路35により検波されたベースバンド信号のフレーム同期タイミングに設定する。このようにして、同期設定回路37fは、算出回路37cにより算出された相関値に基づいてシンボル同期タイミング及びフレーム同期タイミングを設定し、同期を確立する。   The synchronization setting circuit 37f sets the sampling timing detected as the symbol synchronization timing by the synchronization detection circuit 37e to the symbol synchronization timing of the baseband signal detected by the detection circuit 35. The synchronization setting circuit 37f sets the timing detected as the frame synchronization timing by the synchronization detection circuit 37e to the frame synchronization timing of the baseband signal detected by the detection circuit 35. In this way, the synchronization setting circuit 37f sets the symbol synchronization timing and the frame synchronization timing based on the correlation value calculated by the calculation circuit 37c, and establishes synchronization.

同期設定回路37fは、同期確立後、シンボル同期タイミングの検波後の各サンプル値を、検波後のベースバンド信号の各シンボル値として抜き出し、出力する。例えば、サンプリングタイミング(0)〜(3)のうち、サンプリングタイミング(1)がシンボル同期タイミングに設定された場合、同期設定回路37fは、サンプリングタイミング(1)でサンプリングされる各サンプル値を、シンボル値として出力する。従って、同期設定回路37fから出力される信号は、検波後のベースバンド信号をシンボル周波数の1倍の周波数でサンプリングしたサンプル値列(ベースバンド信号を1倍サンプリングしたサンプル値列)となる。同期設定回路37fは、他のサンプリングタイミングのサンプル値列、すなわち、上記の例におけるサンプリングタイミング(0)、(2)、(3)のサンプル値列については出力しない。従って、同期設定回路37fの出力に対する後段の処理は、1つのサンプリングタイミングに対してのみでよくなり、処理負荷が軽減される。   After synchronization is established, the synchronization setting circuit 37f extracts and outputs each sample value after detection of the symbol synchronization timing as each symbol value of the baseband signal after detection. For example, when the sampling timing (1) is set to the symbol synchronization timing among the sampling timings (0) to (3), the synchronization setting circuit 37f uses each sample value sampled at the sampling timing (1) as a symbol. Output as a value. Therefore, the signal output from the synchronization setting circuit 37f is a sample value sequence obtained by sampling the baseband signal after detection at a frequency that is one time the symbol frequency (a sample value sequence obtained by sampling the baseband signal by one time). The synchronization setting circuit 37f does not output the sample value sequence of other sampling timings, that is, the sample value sequence of the sampling timings (0), (2), and (3) in the above example. Therefore, the subsequent processing for the output of the synchronization setting circuit 37f is only required for one sampling timing, and the processing load is reduced.

図7は、算出回路36cによる相関値の算出手法を示す。算出回路36cは、抽出回路36aにより抽出されたサンプル値列について、Mビットで量子化されているサンプル値を−1又は1の2値に置き換え、サンプル値列と低速ユニークワードU1との相関値を算出する。この算出処理においては、検波後のサンプル値を2値化により硬判定した結果が用いられる。本実施形態においては、上記算出処理で、回路規模縮小化のため硬判定を実施しているが、検波後のサンプル値を2値化せずにそのままの値で用いる軟判定であってもよい。低速ユニークワードU1は、図示のビット数に限定されない。   FIG. 7 shows a correlation value calculation method by the calculation circuit 36c. The calculation circuit 36c replaces the sample value quantized with M bits with the binary value of -1 or 1 for the sample value sequence extracted by the extraction circuit 36a, and correlates the sample value sequence with the low-speed unique word U1. Is calculated. In this calculation process, the result of hard decision by binarization of the sample value after detection is used. In the present embodiment, the hard decision is performed in the above calculation process to reduce the circuit scale, but it may be a soft decision that uses the sample value after detection as it is without being binarized. . The low speed unique word U1 is not limited to the number of bits shown.

図8は、算出回路37cによる相関値の算出手法を示す。算出回路37cは、抽出回路37aにより抽出されたサンプル値列について、Mビットで量子化されているサンプル値を−1又は1の2値に置き換えることなく、そのままの値で用いて、サンプル値列とユニークワードU2のビット列との相関値を算出する。この算出処理では、検波後のサンプル値を軟判定することにより量子化された検波後のサンプル値がそのまま用いられることから、そのサンプル値が2値のいずれであるかについての確かさがそのまま用いられる。ユニークワードU2は、図示のビット数に限定されない。   FIG. 8 shows a correlation value calculation method by the calculation circuit 37c. The calculation circuit 37 c uses the sample value sequence extracted by the extraction circuit 37 a as it is without replacing the sample value quantized with M bits with the binary value of −1 or 1, and uses the sample value sequence as it is. And the correlation value between the unique word U2 and the bit string. In this calculation process, since the sample value after detection quantized by soft-decision of the sample value after detection is used as it is, the certainty as to whether the sample value is binary is used as it is. It is done. The unique word U2 is not limited to the number of bits shown.

次に、通信システム1における通信処理について、図1及び図2に加えて、図9及び図10を参照して説明する。図9は、送信器2の各回路の連携による信号の送信ステップを示し、図10は、受信器3の各回路の連携による受信ステップを示す。   Next, communication processing in the communication system 1 will be described with reference to FIGS. 9 and 10 in addition to FIGS. 1 and 2. FIG. 9 shows a signal transmission step by cooperation of each circuit of the transmitter 2, and FIG. 10 shows a reception step by cooperation of each circuit of the receiver 3.

図9に示されるように、低速ユニークワード生成回路21は、低速ユニークワードU1を生成し(S11;低速ビット列生成ステップ)、ユニークワード生成回路22は、ユニークワードU2を生成する(S12;ビット列生成部)。その後、送信回路23は、低速ユニークワードU1、ユニークワードU2及びデータD1をフレーム化し、変調してベースバンド信号を生成する(S13;無線送信ステップ)。そして、送信回路23は、ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、そのRF信号を無線送信する(S14;無線送信ステップ)。その無線送信の際、低速ユニークワードU1、ユニークワードU2及びデータD1は、この順に送信される。   As shown in FIG. 9, the low speed unique word generation circuit 21 generates a low speed unique word U1 (S11; low speed bit string generation step), and the unique word generation circuit 22 generates a unique word U2 (S12; bit string generation). Part). Thereafter, the transmission circuit 23 frames the low-speed unique word U1, the unique word U2 and the data D1 and modulates them to generate a baseband signal (S13; wireless transmission step). Then, the transmission circuit 23 up-converts the baseband signal to convert it into an RF signal, and wirelessly transmits the RF signal (S14; wireless transmission step). During the wireless transmission, the low-speed unique word U1, the unique word U2, and the data D1 are transmitted in this order.

図10に示されるように、受信回路31は、RF信号を受信し、その受信したRF信号をダウンコンバートして、ベースバンド信号を取得し(S21;無線受信ステップ)、ADコンバータ32は、その取得されたベースバンド信号をAD変換する(S22)。検波回路35は、そのAD変換後のベースバンド信号を検波する(S23;検波ステップ)。そして、低速ユニークワード検出回路36が、S23で検波されたベースバンド信号中の低速ユニークワードU1を検出したとする(S24でYes)。そのとき、低速ユニークワード検出回路36は、その検出結果に基づいて、ベースバンド信号におけるユニークワードU2が存在する範囲を予測する(S25;低速ビット列検出ステップ)。同期確立回路37は、S25による予測範囲内に存在するベースバンド信号とユニークワードU2のビット列との相関値を算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期及びフレーム同期を確立する(S26;同期確立ステップ)。   As shown in FIG. 10, the reception circuit 31 receives an RF signal, down-converts the received RF signal to obtain a baseband signal (S21; wireless reception step), and the AD converter 32 The acquired baseband signal is AD converted (S22). The detection circuit 35 detects the baseband signal after AD conversion (S23; detection step). The low-speed unique word detection circuit 36 detects the low-speed unique word U1 in the baseband signal detected in S23 (Yes in S24). At that time, the low-speed unique word detection circuit 36 predicts a range where the unique word U2 exists in the baseband signal based on the detection result (S25; low-speed bit string detection step). The synchronization establishment circuit 37 calculates a correlation value between the baseband signal existing within the prediction range in S25 and the bit string of the unique word U2, and establishes symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value (S26). ; Synchronization establishment step).

次に、同期確立回路37の各回路の連携による同期確立処理について、図2、図3、図5及び図6に加えて、図11を参照して説明する。図11は、その同期確立処理の手順を示す。ここで、ユニークワードU2のビット数をNとする。   Next, synchronization establishment processing by cooperation of each circuit of the synchronization establishment circuit 37 will be described with reference to FIG. 11 in addition to FIG. 2, FIG. 3, FIG. 5 and FIG. FIG. 11 shows the procedure of the synchronization establishment process. Here, N is the number of bits of the unique word U2.

抽出回路37aは、予測回路36fによる予測範囲内のベースバンド信号のサンプル値列から、各サンプリングタイミング(0)〜(3)につき、Nビットのサンプル値列を順次抽出する(S31)。算出回路37cは、S31で抽出されたサンプル値列と、記憶回路37bに予め記憶されているユニークワードU2のビット列との相関値を算出する(S32)。相関値の算出はサンプリングタイミング毎に実行される。   The extraction circuit 37a sequentially extracts an N-bit sample value sequence for each sampling timing (0) to (3) from the sample value sequence of the baseband signal within the prediction range by the prediction circuit 36f (S31). The calculation circuit 37c calculates a correlation value between the sample value string extracted in S31 and the bit string of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b (S32). The correlation value is calculated at every sampling timing.

抽出回路37dは、S32で算出された相関値のうち、上記予測範囲内で最大となった相関値を抽出する(S33)。同期検出回路37eは、S33で抽出された相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとして検出する。また、同期検出回路37eは、相関値が上記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する(S34)。同期設定回路37fは、検波回路35による検波後のサンプル値列に対して、S34で検出されたシンボル同期タイミング及びフレーム同期タイミングを設定し、同期を確立する(S35;同期確立ステップ)。   The extraction circuit 37d extracts the correlation value that is maximized within the prediction range from the correlation values calculated in S32 (S33). The synchronization detection circuit 37e detects the sampling timing of the correlation value extracted in S33 as the symbol synchronization timing. Further, the synchronization detection circuit 37e detects the timing at which the correlation value becomes maximum within the prediction range as the frame synchronization timing (S34). The synchronization setting circuit 37f sets the symbol synchronization timing and the frame synchronization timing detected in S34 for the sample value sequence after detection by the detection circuit 35, and establishes synchronization (S35; synchronization establishment step).

本実施形態において、低速ユニークワードU1は、ユニークワードU2及びデータD1と比べて、伝送速度が遅く、シンボル長が長くなる。そのため、低速ユニークワードU1の受信信号波形がマルチパスフェージングに起因して歪んでしまったとしても、シンボル長に対する受信信号波形の歪みをユニークワードU2よりも相対的に小さくすることができる。従って、マルチパスフェージングによる低速ユニークワードU1への影響を少なくすることができる。その結果として、低速ユニークワードU1を正確に検出することができ、その検出に基づいて、ユニークワードU2が存在する範囲を予測することで、ユニークワードU2の検出の正確さが増す。従って、その予測範囲内のベースバンド信号と既知のユニークワードU2との相関値を基に同期を確立しようとすることで、図12に示すように予測範囲A1外で相関値が予測範囲A1内の最大値Cmaxと同じになっても、そのタイミングでの誤同期を防止できる。そのため、誤同期の確率を低減することができ、同期確立精度を向上させることができる。また、図12では、フレームF1受信中の誤同期が防止される例を示したが、その例と同様に、フレームF1を受信していないときの雑音等に起因する誤同期も防止できる。また、同期確立精度の向上に必要な処理は、OFDM方式等のマルチキャリア技術と比べて簡単で済み、その結果、回路規模を小さくすることができ、また、回路の低コスト化を図ることができる。なお、予測範囲A1は、ユニークワードU2全体が存在し得る範囲であるが、実際に相関値が最大となるは、ユニークワードU2を全て受信し終えたタイミングとなる。そのため、上記図12では、予測範囲A1を、ユニークワードU2の最後のシンボル付近に示す。 In the present embodiment, the low-speed unique word U1 has a lower transmission speed and a longer symbol length than the unique word U2 and the data D1. Therefore, even if the reception signal waveform of the low speed unique word U1 is distorted due to multipath fading, the distortion of the reception signal waveform with respect to the symbol length can be made relatively smaller than that of the unique word U2. Therefore, the influence on the low-speed unique word U1 due to multipath fading can be reduced. As a result, the low-speed unique word U1 can be accurately detected, and based on the detection, the range in which the unique word U2 exists is predicted, thereby increasing the accuracy of detecting the unique word U2. Therefore, by trying to establish synchronization based on the correlation value between the baseband signal in the prediction range and the known unique word U2, the correlation value is outside the prediction range A1 as shown in FIG. Even if it becomes the same as the maximum value C max of, it is possible to prevent erroneous synchronization at that timing. Therefore, the probability of erroneous synchronization can be reduced, and synchronization establishment accuracy can be improved. FIG. 12 shows an example in which erroneous synchronization during reception of the frame F1 is prevented. Similarly to the example, erroneous synchronization due to noise or the like when the frame F1 is not received can be prevented. Further, the processing necessary for improving the synchronization establishment accuracy is simpler than multi-carrier technology such as OFDM, and as a result, the circuit scale can be reduced and the cost of the circuit can be reduced. it can. The prediction range A1 is a range in which the entire unique word U2 can exist, but the maximum correlation value is actually the timing when all the unique words U2 have been received. Therefore, in FIG. 12, the prediction range A1 is shown near the last symbol of the unique word U2.

また、サンプリングタイミング(0)〜(3)のうち、いずれかのサンプリングタイミングの相関値が予測範囲A1内で最大になれば、そのサンプリングタイミングがシンボル同期タイミングに設定される。そして、その相関値が最大になったタイミングがフレーム同期タイミングに設定される。従って、シンボル同期もフレーム同期も同時に確立することができ、それらの同期確立に必要な時間を短縮することができ、処理を高速化することができる。また、シンボル同期を確立するのに、ベースバンド信号の先頭に、1と0とを交互に繰り返す信号を配置してゼロクロスを検出する必要がなくなる。従って、1と0とを交互に繰り返す信号が不要になると共に、ゼロクロス検出回路を設けなくて済む。また、ノイズの影響により相関値が減少した場合であっても、同期を確立することができる。   If the correlation value of any sampling timing among the sampling timings (0) to (3) becomes maximum within the prediction range A1, the sampling timing is set as the symbol synchronization timing. The timing at which the correlation value is maximized is set as the frame synchronization timing. Therefore, both symbol synchronization and frame synchronization can be established at the same time, the time required for establishing these synchronizations can be shortened, and the processing speed can be increased. Further, in order to establish symbol synchronization, it is not necessary to detect a zero cross by arranging a signal that repeats 1 and 0 alternately at the head of the baseband signal. Therefore, a signal that repeats 1 and 0 alternately becomes unnecessary and a zero-cross detection circuit is not required. Even if the correlation value decreases due to the influence of noise, synchronization can be established.

また、検波後のベースバンド信号のサンプル値列において、サンプル値はMビットで量子化されており、算出回路37cにより、2値化されずにそのままの値で用いられ、相関値が算出される。従って、マルチパスフェージングに起因して受信ベースバンド信号波形が歪んだとしても、量子化されたサンプル値を2値に変換してから相関値を算出する場合と比べ、2値化時の丸め込みによる相関値の誤差が無くなる。従って、相関値に基づいてなされる同期確立の精度向上を図ることができる。また、同期確立の精度向上に必要な処理は、OFDM方式等のマルチキャリア技術と比べて簡単で済み、従って、回路規模を小さくすることができ、また、回路の低コスト化を図ることができる。   Further, in the sample value sequence of the baseband signal after detection, the sample value is quantized with M bits and is used as it is without being binarized by the calculation circuit 37c to calculate the correlation value. . Therefore, even if the received baseband signal waveform is distorted due to multipath fading, it is based on rounding at the time of binarization compared to the case of calculating the correlation value after converting the quantized sample value to binary. Correlation value error is eliminated. Therefore, it is possible to improve the accuracy of establishing synchronization based on the correlation value. Further, the processing necessary for improving the accuracy of establishing synchronization is simpler than multi-carrier techniques such as OFDM, and therefore the circuit scale can be reduced and the cost of the circuit can be reduced. .

算出回路37cの算出手法による効果をさらに説明する。その算出手法の比較対象として、サンプル値を、閾値を0として1又は−1の2値に置き換え、いわゆる硬判定をしてから算出した相関値の例を2つ、図13(a)(b)に示す。これらの例において、ユニークワードU2のビット列は1、−1、1の3ビット構成とする。ユニークワードU2の各ビットの値及びビット数はこれに限定されない。以下、サンプル値を2値に置き換えて相関値を算出する方法を2値化算出手法と呼ぶこととする。   The effect of the calculation method of the calculation circuit 37c will be further described. As comparison targets of the calculation method, sample values are replaced with binary values of 1 or −1 with a threshold value of 0, and two examples of correlation values calculated after a so-called hard decision are shown in FIGS. ). In these examples, the bit string of the unique word U2 has a 3-bit configuration of 1, -1, 1, and so on. The value and the number of bits of each bit of the unique word U2 are not limited to this. Hereinafter, a method of calculating a correlation value by replacing a sample value with a binary value is referred to as a binarization calculation method.

図13(a)は、抽出されたサンプル値列が、受信信号中のユニークワードU2のサンプル値列であって、例えば0.8、−0.3、−0.1である場合を示す。この例において、サンプル値−0.1は、理想値が1であり、理想値と比べて符号が反転しているが、閾値との差は0.1だけである。しかしながら、サンプル値−0.1は、0を閾値とした−1又は1への2値化により−1に丸め込まれて、閾値との差は1と見なされる。その結果、抽出されたサンプル値列の相関値は1.0になる。   FIG. 13A shows a case where the extracted sample value sequence is a sample value sequence of the unique word U2 in the received signal and is, for example, 0.8, −0.3, and −0.1. In this example, the sample value −0.1 has an ideal value of 1 and the sign is inverted compared to the ideal value, but the difference from the threshold is only 0.1. However, the sample value -0.1 is rounded to -1 by binarization to -1 or 1 with 0 as the threshold, and the difference from the threshold is considered to be 1. As a result, the correlation value of the extracted sample value sequence is 1.0.

一方、図13(b)は、抽出されたサンプル値列が、受信信号中のユニークワードU2ではない他の信号のサンプル値列であって、例えば0.8、−0.3、−0.7である場合を示す。この場合の相関値も1.0になる。   On the other hand, FIG. 13B shows sample value sequences of other signals that are not the unique word U2 in the received signal, for example, 0.8, −0.3, −0. 7 is shown. The correlation value in this case is also 1.0.

これらの結果に示されるように、2値化算出手法では、ユニークワードU2を受信したときの相関値と、他の信号を受信したときの相関値との差が小さくなることがあり、上記の例が示す通り、時には0になる。従って、受信信号においてユニークワードU2と他の信号とを識別し難いことがあり、誤同期の生じる虞がある。   As shown in these results, in the binarization calculation method, the difference between the correlation value when the unique word U2 is received and the correlation value when another signal is received may be small. As the example shows, sometimes it is zero. Therefore, it may be difficult to distinguish the unique word U2 from other signals in the received signal, and there is a risk of erroneous synchronization.

これに対して、算出回路37cの算出手法では、図13(a)(b)と同じ条件であっても、図13(c)(d)に示されるように、相関値は、それぞれ、1.0、0.4となり、それぞれの場合の相関値の差が0.6になる。この結果に表されるように、本実施形態の演算手法では、ユニークワードU2を受信したときの相関値と、他の信号を受信したときの相関値との差が大きくなる。そのため、受信信号においてユニークワードU2と他の信号とを識別し易くなり、同期精度が高くなる。   On the other hand, in the calculation method of the calculation circuit 37c, even if the conditions are the same as those in FIGS. 13A and 13B, the correlation value is 1 as shown in FIGS. 0.0 and 0.4, and the difference between the correlation values in each case is 0.6. As shown in this result, in the calculation method of the present embodiment, the difference between the correlation value when the unique word U2 is received and the correlation value when other signals are received increases. Therefore, it is easy to distinguish the unique word U2 from other signals in the received signal, and the synchronization accuracy is increased.

ところで、2値化算出手法においては、図14(a)(b)に示されるように、サンプル値が例えば0.8、−0.3、0.1であっても、又は0.9、−0.9、0.9であっても、相関値は3.0になり、同じになる。相関値の第1設定閾値を例えば2.0とした場合、図14(a)(b)のサンプリングタイミングでは共に相関値が第1設定閾値以上となることから、いずれのサンプリングタイミングが良いかを判断できない。後者のサンプリングタイミングのサンプル値列の方がユニークワードU2に近いので、そのサンプル値列が抽出されたタイミングを同期タイミングに設定する方がより適切である。しかしながら、両者のサンプル値列の相関値が等しいので、それは難しい。   By the way, in the binarization calculation method, as shown in FIGS. 14A and 14B, even if the sample value is, for example, 0.8, −0.3, 0.1, or 0.9, Even if −0.9 and 0.9, the correlation value is 3.0, which is the same. When the first set threshold value of the correlation value is set to 2.0, for example, the correlation value is equal to or higher than the first set threshold value at the sampling timings in FIGS. 14A and 14B. I can't judge. Since the sample value sequence at the latter sampling timing is closer to the unique word U2, it is more appropriate to set the timing at which the sample value sequence is extracted as the synchronization timing. However, it is difficult because the correlation values of both sample value sequences are equal.

一方、本実施形態の演算手法においては、図14(c)(d)に示されるように、上記2例の場合の相関値はそれぞれ、1.2、2.7になり、いずれのサンプリングタイミングを選択すれば良いかを判断することができる。このように、本実施形態の演算手法では、サンプル値列に応じて、細かく相関値が算出されるので、その相関値に基づいて、より適切なタイミングを同期タイミングとして設定でき、従って、同期精度がさらに高くなる。   On the other hand, in the calculation method of this embodiment, as shown in FIGS. 14C and 14D, the correlation values in the above two examples are 1.2 and 2.7, respectively, and any sampling timing is obtained. Can be determined. As described above, in the calculation method of the present embodiment, the correlation value is calculated in detail according to the sample value string, and therefore, a more appropriate timing can be set as the synchronization timing based on the correlation value. Is even higher.

なお、上記の図14(a)(c)はそれぞれ、図13(a)(c)において−0.1のサンプル値が、代わりに、0.1であって、より理想値1に近かった場合を示している。図14(a)に示されるように、2値化算出手法の場合、サンプル値が0.2だけしか理想値に近づいていないにも係らず、相関値は、2.0(=3.0−1.0)も増える。一方、図14(c)に示されるように、本実施形態の演算手法の場合には、相関値が1.2になり、相関値の増加分は0.2(=1.2−1.0)にとどまる。   14 (a) and 14 (c), the sample value of −0.1 in FIGS. 13 (a) and 13 (c) is 0.1 instead, which is closer to the ideal value 1. Shows the case. As shown in FIG. 14A, in the case of the binarization calculation method, the correlation value is 2.0 (= 3.0) even though the sample value is only 0.2 close to the ideal value. -1.0) also increases. On the other hand, as shown in FIG. 14C, in the case of the calculation method of the present embodiment, the correlation value is 1.2, and the increase in the correlation value is 0.2 (= 1.2-1. Stay 0).

この2例を比べて分かるように、2値化算出手法では、サンプル値が閾値付近で少し変わるだけで、相関値が大幅に上昇することがあり、そのため、それほど適切でないタイミングが同期タイミングに設定されてしまい、同期精度が低下する虞がある。一方、本実施形態の演算手法では、サンプル値に応じて適正に相関値が算出されることから、より適切なタイミングを同期タイミングに設定することができ、同期精度がさらに向上する。   As can be seen by comparing these two examples, with the binarization calculation method, the correlation value may increase significantly even if the sample value changes slightly in the vicinity of the threshold value. Therefore, a timing that is not appropriate is set as the synchronization timing. The synchronization accuracy may be reduced. On the other hand, in the calculation method of the present embodiment, since the correlation value is appropriately calculated according to the sample value, a more appropriate timing can be set as the synchronization timing, and the synchronization accuracy is further improved.

次に、上記実施形態の各変形例について図面を参照して説明する。上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成について説明する際は、適宜、図1乃至図6を再び参照する。以下、上記実施形態と相違する構成及び処理についてのみ説明する。   Next, modifications of the above embodiment will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiment, and when the configuration is described, FIGS. Only the configuration and processing different from the above embodiment will be described below.

(第1の変形例)
図15は、第1の変形例に係る通信システムの受信器3による受信信号、及びその受信信号とユニークワードU2のビット列との相関値を示す。本変形例において、ユニークワードU2は、疑似ランダム信号、例えば15ビットのM系列により構成される。M系列のビット数はこれに限定されない。送信器2の送信回路23は、ユニークワードU2であるM系列を連続して繰り返し送信し、例えば3回続けて送信する。連続送信されるM系列は互いに同じ信号である。受信器3の受信回路31は、M系列を連続して3回受信する。受信器3の記憶回路37bは、送信回路23から送信されるM系列と同一のM系列全体又はその一部をユニークワードU2として予め記憶しており、算出回路37cは、そのM系列と、受信回路31による受信信号のサンプル値列との相関値を算出する。
(First modification)
FIG. 15 shows a received signal by the receiver 3 of the communication system according to the first modification, and a correlation value between the received signal and the bit string of the unique word U2. In this modification, the unique word U2 is configured by a pseudo-random signal, for example, a 15-bit M sequence. The number of bits of the M sequence is not limited to this. The transmission circuit 23 of the transmitter 2 continuously and repeatedly transmits the M sequence that is the unique word U2, for example, continuously three times. The M sequences that are continuously transmitted are the same signal. The receiving circuit 31 of the receiver 3 receives the M sequence three times in succession. The storage circuit 37b of the receiver 3 stores in advance the entire M sequence identical to the M sequence transmitted from the transmission circuit 23 or a part thereof as a unique word U2, and the calculation circuit 37c receives the M sequence, The correlation value with the sample value sequence of the received signal by the circuit 31 is calculated.

M系列は、1と0の2値で構成されており、0の数が1の数よりも1つだけ多い。この2値の0と1とは、それぞれ、算出回路37cにおける所定の信号処理にて、絶対値が同じで正負の符号が異なる2値、例えば−1と+1と同じ扱いになるように変換される。その変換後のM系列の各ビットの総和を求めると、その総和は−1になる。そして、M系列と、そのM系列を巡回シフトさせたM系列とについては、互いに同じ順のビット同士を乗算すると、その乗算により得られるビット列が、元のM系列をさらに巡回シフトさせたものと同じになるという特性がある。そのため、そのビット列の各ビットの総和も−1になる。   The M sequence is composed of binary values of 1 and 0, and the number of 0s is one more than the number of 1s. The binary values 0 and 1 are converted so as to be treated in the same manner as binary values having the same absolute value but different signs, for example, -1 and +1, in predetermined signal processing in the calculation circuit 37c. The When the sum of each bit of the M sequence after the conversion is obtained, the sum is -1. For the M sequence and the M sequence obtained by cyclically shifting the M sequence, when bits in the same order are multiplied, the bit string obtained by the multiplication is obtained by further cyclically shifting the original M sequence. There is a characteristic that it becomes the same. Therefore, the sum total of each bit of the bit string is also -1.

予測回路36fは、低速ユニークワードU1の検出時に、ベースバンド信号中の2つ目のM系列が存在する範囲を予測する。ここで、その予測範囲をA2とする。その予測範囲A2内のベースバンド信号の受信中、ベースバンド信号内のM系列が理想的な値のままであれば、2つ目のM系列の受信時に、ベースバンド信号とユニークワードU2とが一致し、M系列の上記特性により、相関値は15になる。一方、その受信時の前後では、相関値は、M系列とそのM系列を巡回シフトさせたものとをビット毎に乗算して得たビット列の各ビットの総和になることから、その相関値は−1になる。なお、予測範囲A2は、2つ目のM系列全体が存在し得る範囲であるが、実際に相関値が最大となるのは、そのM系列を全て受信し終えたタイミングであるので、上記図15では、予測範囲A2を、2つ目のM系列の最後のシンボル付近に示す。   The prediction circuit 36f predicts a range in which the second M sequence in the baseband signal exists when the low-speed unique word U1 is detected. Here, the prediction range is A2. During reception of the baseband signal within the prediction range A2, if the M sequence in the baseband signal remains an ideal value, the baseband signal and the unique word U2 are received during reception of the second M sequence. The correlation value is 15 due to the above characteristics of the M series. On the other hand, before and after the reception, the correlation value is the sum of each bit of the bit string obtained by multiplying the M sequence and the cyclically shifted version of the M sequence for each bit. -1. Note that the prediction range A2 is a range in which the entire second M-sequence can exist, but the fact that the correlation value is actually maximized is the timing when all the M-sequences have been received. 15, the prediction range A2 is indicated near the last symbol of the second M series.

ここで、本変形例の比較例を図16に示す。図16に示されるように、送信器がM系列を1回だけ送信し、その前後にはその他の信号を送信した場合、受信器によるM系列の受信タイミングA3での相関値は15になる。しかしながら、その受信時の前後では相関値が乱れ、M系列の受信時以外でも相関値が大きくなってしまう可能性がある。   Here, the comparative example of this modification is shown in FIG. As shown in FIG. 16, when the transmitter transmits the M sequence only once and transmits other signals before and after that, the correlation value at the M sequence reception timing A3 by the receiver is 15. However, the correlation value is disturbed before and after the reception, and there is a possibility that the correlation value becomes large even when the M sequence is not received.

このような例と比べて、本変形例では、受信器3がユニークワードU2(M系列)を受信したときの相関値と、その他の信号を受信したときの相関値(一致度)との差が確実に大きくなる。特に、受信器3が3つのユニークワードU2を連続して受信する場合に、2つ目のユニークワードU2を受信したときの相関値と、その前後の他の信号を受信したときの相関値との差が確実に大きくなる。従って、マルチパスフェージング又は雑音等に起因してその差が多少小さくなったとしても、ユニークワードU2の存在を予測する範囲を例えば2つ目のユニークワードU2が存在し得る範囲に限定することで、ユニークワードU2と他の信号とを確実に判別できる。そのため、同期精度の向上を図ることができる。   Compared to such an example, in the present modification, the difference between the correlation value when the receiver 3 receives the unique word U2 (M sequence) and the correlation value (degree of coincidence) when other signals are received. Will definitely grow. In particular, when the receiver 3 continuously receives three unique words U2, a correlation value when the second unique word U2 is received, and a correlation value when other signals before and after the second unique word U2 are received, The difference is surely increased. Therefore, even if the difference is somewhat reduced due to multipath fading or noise, the range in which the existence of the unique word U2 is predicted is limited to a range in which the second unique word U2 can exist, for example. The unique word U2 and other signals can be reliably discriminated. As a result, the synchronization accuracy can be improved.

(第2の変形例)
図17は、第2の変形例に係る通信システム1の同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、例えば4つのタイミング別相関値算出回路(以下、算出回路という)37gを有する。それらの算出回路37gは、予測回路36f(上記図5を参照)による予測範囲内で、複数のサンプリングタイミング、詳しくはサンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値をそれぞれ算出し、それらの相関値の算出処理を並列的に実行する。
(Second modification)
FIG. 17 shows a configuration of the synchronization establishment circuit 37 of the communication system 1 according to the second modification. The synchronization establishment circuit 37 includes, for example, four timing-specific correlation value calculation circuits (hereinafter referred to as calculation circuits) 37g. The calculation circuit 37g calculates correlation values of a plurality of sampling timings, specifically sampling timings (0) to (3), within the prediction range by the prediction circuit 36f (see FIG. 5 above), and correlates them. The value calculation process is executed in parallel.

算出回路37gは、それぞれ、サンプリングタイミング(0)〜(3)に対応付けられ、上記の抽出回路37a、記憶回路37b及び算出回路37cにより構成される。抽出回路37aは、レジスタ37hを有する。抽出回路37aは、それぞれ、予測回路36fによる予測範囲内から、サンプリングタイミング(0)〜(3)のうち、算出回路37gに対応付けられたサンプリングタイミングのサンプル値列だけを抽出し、レジスタ37hに格納する。記憶回路37bは、図示のように、各算出回路37gにそれぞれ設けられていてもよいし、1つの記憶回路37bをそれらの算出回路37gで共用されていてもよい。算出回路37cは、それぞれ、レジスタ37hに格納されたサンプル値列と、記憶回路37bに予め記憶されているユニークワードU2のビット列との相関値を算出する。   The calculation circuit 37g is associated with the sampling timings (0) to (3), and includes the extraction circuit 37a, the storage circuit 37b, and the calculation circuit 37c. The extraction circuit 37a has a register 37h. The extraction circuit 37a extracts only the sample value string of the sampling timing associated with the calculation circuit 37g from the sampling timings (0) to (3) from the prediction range of the prediction circuit 36f, and stores it in the register 37h. Store. As illustrated, the storage circuit 37b may be provided in each calculation circuit 37g, or one storage circuit 37b may be shared by these calculation circuits 37g. Each of the calculation circuits 37c calculates a correlation value between the sample value sequence stored in the register 37h and the bit sequence of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b.

本変形例における同期確立処理について図18及び図19を参照して説明する。図18は、その同期確立処理の一部を成す相関値算出処理を示す。同図では、各サンプリングタイミング(0)〜(3)に対応付けられた算出回路37gのレジスタ37hを、それぞれ、レジスタ(0)〜(3)として表記する。図19は、上記同期確立処理全体の手順を示す。その同期確立処理は、上記図11に示した同期確立処理において、S31、S32の処理をS41、S42の処理に変更したものである。   The synchronization establishment process in this modification is demonstrated with reference to FIG.18 and FIG.19. FIG. 18 shows a correlation value calculation process that forms part of the synchronization establishment process. In the figure, the register 37h of the calculation circuit 37g associated with each of the sampling timings (0) to (3) is represented as registers (0) to (3), respectively. FIG. 19 shows the overall procedure of the synchronization establishment process. The synchronization establishment process is obtained by changing the processes of S31 and S32 to the processes of S41 and S42 in the synchronization establishment process shown in FIG.

本変形例における同期確立処理では、4つの抽出回路37aが、予測回路36fによる予測範囲内から、各サンプリングタイミング(0)〜(3)のNビットのサンプル値列をサンプリングタイミング毎に並列的に順次抽出する。それらの抽出回路37aは、抽出した各サンプリングタイミング(0)〜(3)のサンプル値列をそれぞれレジスタ(0)〜(3)に格納する(図18の(a)、図19のS41)。4つの算出回路37cは、それら格納されたサンプリングタイミング(0)〜(3)のサンプル値と、記憶回路37bに記憶されているユニークワードU2のビット列との相関値をサンプリングタイミング毎に並列的に算出する(図18の(b)、図19のS42)。   In the synchronization establishment process in the present modification, the four extraction circuits 37a parallelly extract N-bit sample value sequences of the sampling timings (0) to (3) for each sampling timing from the prediction range by the prediction circuit 36f. Extract sequentially. The extraction circuits 37a store the extracted sample value sequences of the sampling timings (0) to (3) in the registers (0) to (3), respectively ((a) in FIG. 18 and S41 in FIG. 19). The four calculation circuits 37c, in parallel, store the correlation values between the stored sample values at the sampling timings (0) to (3) and the bit string of the unique word U2 stored in the storage circuit 37b for each sampling timing. It calculates ((b) of FIG. 18, S42 of FIG. 19).

本変形例においては、相関値算出処理がサンプリングタイミング毎に独立してなされるので、処理のアルゴリズムをシンプル化することができ、開発が容易になる。また、相関値算出処理がサンプリングタイミング毎に並列的になされるので、ユニークワードU2は1つで済み、また、全サンプリングタイミングの相関値算出に要する時間を短縮することができ、処理全体の高速化を図ることができる。   In this modification, the correlation value calculation process is performed independently for each sampling timing, so that the processing algorithm can be simplified and development is facilitated. Further, since the correlation value calculation processing is performed in parallel at each sampling timing, only one unique word U2 is required, and the time required for calculating correlation values at all sampling timings can be shortened. Can be achieved.

(第3の変形例)
図20は、第3の変形例の通信システム1におけるベースバンド信号のフレーム構成を示す。後述するが、本変形例では、受信器3の同期確立回路37が1ユニークワードU2の長さ毎に、相関値を算出するサンプリングタイミングを切り替える。そこで、同期確立回路37が全てのサンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値を算出できるようにするため、送信器2の送信回路23は、1フレームF1にサンプリングタイミング(0)〜(3)の数以上、ユニークワードU2を挿入する。1シンボルSbあたりのサンプリングタイミングの数をn(n:2以上の整数、本変形例では4)とすると、n個以上のユニークワードU2が1フレームF1に挿入される。送信器2は、それらのユニークワードU2を連続して送信する。
(Third Modification)
FIG. 20 shows a frame configuration of a baseband signal in the communication system 1 according to the third modification. As will be described later, in this modification, the synchronization establishment circuit 37 of the receiver 3 switches the sampling timing for calculating the correlation value for each length of one unique word U2. Therefore, in order to enable the synchronization establishment circuit 37 to calculate the correlation values of all sampling timings (0) to (3), the transmission circuit 23 of the transmitter 2 performs sampling timings (0) to (3) in one frame F1. ) And more unique words U2 are inserted. Assuming that the number of sampling timings per symbol Sb is n (n: an integer of 2 or more, 4 in this modification), n or more unique words U2 are inserted into one frame F1. The transmitter 2 continuously transmits these unique words U2.

本変形例でも、ユニークワードU2が上記第1の変形例と同様にM系列により構成され、M系列の特性を利用して同期精度の向上を図るため、n個のユニークワードU2の前後に1つずつユニークワードU2が追加される。その結果、送信回路23は、1フレームF1で、計(n+2)個(本変形例では6個)のユニークワードU2を連続して送信する。   Also in this modified example, the unique word U2 is composed of an M sequence as in the first modified example, and in order to improve the synchronization accuracy using the characteristics of the M sequence, 1 is placed before and after the n unique words U2. A unique word U2 is added one by one. As a result, the transmission circuit 23 continuously transmits a total of (n + 2) (six in this modification) unique word U2 in one frame F1.

図21は、本変形例における同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、上記図6に示した構成に、タイミング設定回路(以下、設定回路という)37i(タイミング設定部)を追加したものである。本変形例では、予測回路36f(上記図5を参照)が、低速ユニークワードU1の検出時に、ベースバンド信号の中で、上記6つのユニークワードU2のうち、2つ目から5つ目のユニークワードU2が存在する範囲を予測する。設定回路37iは、予測回路36fによる予測範囲A2(上記図20を参照)の中で、サンプリングタイミング(0)〜(3)のうち、抽出回路37aによりサンプル値を抽出するサンプリングタイミングを、1ユニークワードU2の長さ毎に順に切り替える。この長さは、1ユニークワードU2の送信に掛かる期間である。また、設定回路37iは、算出回路37cにより相関値を算出するサンプリングタイミングを上記長さ毎に切り替える。   FIG. 21 shows the configuration of the synchronization establishment circuit 37 in this modification. The synchronization establishment circuit 37 is obtained by adding a timing setting circuit (hereinafter referred to as a setting circuit) 37i (timing setting unit) to the configuration shown in FIG. In the present modification, the prediction circuit 36f (see FIG. 5) detects the second to fifth unique words among the six unique words U2 in the baseband signal when the low speed unique word U1 is detected. Predict the range in which the word U2 exists. The setting circuit 37i has one unique sampling timing for extracting the sample value by the extraction circuit 37a among the sampling timings (0) to (3) in the prediction range A2 (see FIG. 20 above) by the prediction circuit 36f. It switches in order for every length of the word U2. This length is a period required for transmission of one unique word U2. The setting circuit 37i switches the sampling timing for calculating the correlation value by the calculation circuit 37c for each length.

図22は、本変形例における同期確立処理の手順を示す。その同期確立処理は、上記図11に示した同期確立処理において、S31、S32の処理をS51〜S56の処理に変更したものである。   FIG. 22 shows the procedure of the synchronization establishment process in this modification. The synchronization establishment process is obtained by changing the processes of S31 and S32 to the processes of S51 to S56 in the synchronization establishment process shown in FIG.

設定回路37iは、サンプリングタイミングを変数iとし、i=0に設定する(S51)。抽出回路37aは、予測回路36fによる予測範囲A2の中で、サンプリングタイミング(i)のNビットのサンプル値列を、1シンボルSb分ずつ順次シフトして抽出する(S52)。算出回路37cは、その抽出したサンプリングタイミング(i)のサンプル値列と、記憶回路37bに予め記憶されたユニークワードU2のビット列との相関値を算出する(S53)。S52でのシフト量が1ユニークワードU2の長さに相当し(S54でYes)、かつ、変数iが2以下、すなわち(n−2)以下であれば(S55でYes)、設定回路37iは、変数iをインクリメントし(S56)、処理はS52に戻る。変数iが3、すなわち(n−1)になれば(S55でNo)、S33の処理に進む。   The setting circuit 37i sets the sampling timing as a variable i and sets i = 0 (S51). The extraction circuit 37a sequentially extracts and extracts an N-bit sample value sequence at the sampling timing (i) by one symbol Sb within the prediction range A2 by the prediction circuit 36f (S52). The calculation circuit 37c calculates a correlation value between the sample value sequence of the extracted sampling timing (i) and the bit sequence of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b (S53). If the shift amount in S52 corresponds to the length of one unique word U2 (Yes in S54) and the variable i is 2 or less, that is, (n-2) or less (Yes in S55), the setting circuit 37i The variable i is incremented (S56), and the process returns to S52. If the variable i is 3, that is, (n-1) (No in S55), the process proceeds to S33.

本変形例においては、サンプリングタイミング(0)〜(3)と同じ数だけ受信するユニークワードU2から、それぞれ、異なるサンプリングタイミング(0)〜(3)のサンプル値列を抽出することができる。従って、抽出されたサンプル値列から同期確立に必要な相関値を算出する算出回路37cは、サンプリングタイミングの数だけ設ける必要はなく、1つで済む。そのため、回路規模を小さくすることができ、また、製造コストの低減を図ることができる。   In this modification, sample value sequences having different sampling timings (0) to (3) can be extracted from the unique words U2 received in the same number as the sampling timings (0) to (3). Therefore, it is not necessary to provide as many calculation circuits 37c as the number of sampling timings to calculate correlation values necessary for establishing synchronization from the extracted sample value sequence. Therefore, the circuit scale can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

(第4の変形例)
図23に示すように、上記第3の変形例において、相関値算出対象のサンプリングタイミングを順次切り替えたとき、サンプリングタイミング(0)〜(3)の全てについて相関値が略正しいタイミングで最大になったとする。その場合、サンプリング(0)〜(3)における相関値が最大になるタイミングの間隔をそれぞれT、T、Tとすると、T≒T≒Tとなる。
(Fourth modification)
As shown in FIG. 23, in the third modified example, when the sampling timing of the correlation value calculation target is sequentially switched, the correlation value is maximized at substantially correct timing for all of the sampling timings (0) to (3). Suppose. In that case, sampling (0) to timing interval of the correlation value is maximized in (3), respectively T A, T B, when the T C, the T A ≒ T B ≒ T C .

一方、図24に示すように、例えばサンプリングタイミング(1)について相関値が誤ったタイミングで最大になった場合、T≠T≠Tとなる。ここで、仮にその相関値が予測回路36fによる予測範囲内でも最大であったとする。その場合、その相関値に基づいて誤ったタイミングで同期が確立されてしまう。第4の変形例は、そのような誤同期を防止可能な構成とされている。 On the other hand, as shown in FIG. 24, for example when it becomes maximum at the timing when the correlation value is incorrect for sampling timing (1), the T A ≠ T B ≠ T C . Here, it is assumed that the correlation value is maximum even within the prediction range by the prediction circuit 36f. In that case, synchronization is established at an incorrect timing based on the correlation value. The fourth modification is configured to prevent such erroneous synchronization.

図25は、第4の変形例に係る通信システム1の同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、上記図21に示した第3の変形例の構成に、タイミング間隔検出回路(以下、検出回路という)37j(タイミング間隔検出部)を追加した構成を有する。その検出回路37jは、各サンプリングタイミング(0)〜(3)について(サンプリングタイミング毎に)、相関値が最大値となり予測回路36fによる予測範囲内の最大値候補となるタイミングを検出し、それらのタイミング間隔を計測する。   FIG. 25 shows a configuration of the synchronization establishment circuit 37 of the communication system 1 according to the fourth modification. The synchronization establishment circuit 37 has a configuration in which a timing interval detection circuit (hereinafter referred to as a detection circuit) 37j (timing interval detection unit) is added to the configuration of the third modification shown in FIG. For each sampling timing (0) to (3) (for each sampling timing), the detection circuit 37j detects the timing at which the correlation value becomes the maximum value and becomes the maximum value candidate within the prediction range by the prediction circuit 36f. Measure the timing interval.

ここで、検出回路37jにより計測されたタイミング間隔が規定範囲内になかったとする。その場合、同期検出回路37eは、各サンプリングタイミング(0)〜(3)のうち、本来とは異なるタイミングで相関値が最大となったサンプリングタイミングの最大の相関値を上記予測範囲内の最大値候補から除外する。上記規定範囲には、タイミング間隔の上限値と下限値とが設定されている。ここで、除外対象の最大値の一検出例を説明する。例えば、上記図24に示す場合、T、Tが規定範囲に収まらず、Tが規定範囲に収まり、(T+T)/2≒Tとなる。そのため、Tの終点となってTの始点となるタイミングで得られた最大値、すなわち、サンプリングタイミング(1)の最大の相関値が除外対象に該当することを検出できる。除外対象の最大値は、上記検出方法に限定されず、タイミング間隔に基づいて検出できる。 Here, it is assumed that the timing interval measured by the detection circuit 37j is not within the specified range. In this case, the synchronization detection circuit 37e sets the maximum correlation value of the sampling timing at which the correlation value is maximized at a timing different from the original among the sampling timings (0) to (3) to the maximum value within the prediction range. Exclude from candidates. In the prescribed range, an upper limit value and a lower limit value of the timing interval are set. Here, a detection example of the maximum value to be excluded will be described. For example, in the case shown in FIG 24, T A, T B is not fit in the specified range, T c is fit into the specified range, the (T A + T B) / 2 ≒ T C. Therefore, the maximum value obtained at the start point and become timing T A T B is the end point of, i.e., it can be detected that the maximum correlation value of the sampling timing (1) corresponds to the excluded. The maximum value to be excluded is not limited to the above detection method, and can be detected based on the timing interval.

抽出回路37dは、残った最大値候補の中で最も大きい最大値候補を上記予測範囲内での最大値として抽出する。同期検出回路37eは、抽出回路37dにより抽出された最大値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとして検出し、その最大値が得られたタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する。   The extraction circuit 37d extracts the largest maximum value candidate among the remaining maximum value candidates as the maximum value within the prediction range. The synchronization detection circuit 37e detects the sampling timing of the maximum value extracted by the extraction circuit 37d as the symbol synchronization timing, and detects the timing at which the maximum value is obtained as the frame synchronization timing.

図26は、本変形例における同期確立処理の手順を示す。その同期確立処理は、上記図22に示した第3の変形例の同期確立処理において、S53とS55の処理の間にS61の処理を追加し、S55とS33の処理の間にS62〜S64の処理を追加したものである。S53の処理後、検出回路37jは、各サンプリングタイミング(0)〜(3)で相関値が最大値となり予測回路36fによる予測範囲内の最大値候補となったタイミングを検出し(S61)、それらのタイミング間隔を計測する(S62)。S62で計測されたタイミング間隔が規定範囲内でない場合(S63でYes)、抽出回路37dは、本来とは異なるタイミングで相関値が最大値となったサンプリングタイミング(0)〜(3)の最大値を上記予測範囲内の最大値候補から除外する。この最大値は、この最大値が得られたタイミングと他の最大値候補が得られたタイミングとの間隔が規定範囲外の最大値である(S64)。その後、S33の処理で、抽出回路37dは、残った最大値候補の中で最も大きい最大値候補を上記予測範囲内での最大値として抽出する。   FIG. 26 shows the procedure of the synchronization establishment process in this modification. The synchronization establishment process is the same as the synchronization establishment process of the third modification shown in FIG. 22 described above, except that the process of S61 is added between the processes of S53 and S55, and the processes of S62 to S64 are performed between the processes of S55 and S33. It is a process added. After the processing of S53, the detection circuit 37j detects the timing when the correlation value becomes the maximum value at each sampling timing (0) to (3) and becomes the maximum value candidate within the prediction range by the prediction circuit 36f (S61). Is measured (S62). When the timing interval measured in S62 is not within the specified range (Yes in S63), the extraction circuit 37d determines the maximum value of the sampling timings (0) to (3) at which the correlation value becomes the maximum at a timing different from the original. Are excluded from the maximum value candidates within the prediction range. This maximum value is the maximum value in which the interval between the timing at which this maximum value is obtained and the timing at which other maximum value candidates are obtained is outside the specified range (S64). Thereafter, in the process of S33, the extraction circuit 37d extracts the largest maximum value candidate among the remaining maximum value candidates as the maximum value within the prediction range.

本変形例において、相関値を算出するサンプリングタイミングを順次切り替えたとき、サンプリングタイミング(0)〜(3)のいずれかについて相関値が本来とは異なる誤ったタイミングで最大になったとする。そのような場合であっても、そのサンプリングタイミングがシンボル同期タイミングに設定される可能性を低くすることができ、その相関値が最大となったタイミングがフレーム同期タイミングに設定される確率を低減することができる。従って、誤同期の発生を抑制することができる。   In this modification, when the sampling timing for calculating the correlation value is sequentially switched, it is assumed that the correlation value becomes maximum at an erroneous timing different from the original for any of the sampling timings (0) to (3). Even in such a case, the possibility that the sampling timing is set as the symbol synchronization timing can be reduced, and the probability that the timing at which the correlation value is maximized is set as the frame synchronization timing is reduced. be able to. Therefore, the occurrence of erroneous synchronization can be suppressed.

(第5の変形例)
第5の変形例に係る通信システム1は、上記第2の変形例と上記第3の変形例とを組み合わせたような構成である。ここで、サンプリングタイミングの数n=m×p(m、p:2以上の整数)とする。
(Fifth modification)
The communication system 1 according to the fifth modification has a configuration in which the second modification and the third modification are combined. Here, the number of sampling timings is assumed to be n = m × p (m, p: an integer of 2 or more).

図27は、本変形例における同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、上記第2の変形例の算出回路37g(上記図17参照)と同様に構成された算出回路37gをp(本変形例では2)個と、上記第3の変形例の設定回路37i(上記図21を参照)と同様に構成された設定回路37iとを有する。p個の算出回路37gは、それぞれ、予測回路36f(上記図5を参照)による予測範囲内でp個のサンプリングタイミングの相関値を算出し、その相関値の算出処理を並列的に実行する。設定回路37iは、p個の相関値算出部により相関値が算出されるサンプリングタイミングを、上記予測範囲内でユニークワードU2の長さ毎に順に切り替える。   FIG. 27 shows a configuration of the synchronization establishment circuit 37 in this modification. The synchronization establishment circuit 37 includes p calculation circuits 37g configured in the same manner as the calculation circuit 37g of the second modification example (see FIG. 17), and the third modification example. And a setting circuit 37i configured in the same manner as the setting circuit 37i (see FIG. 21). Each of the p calculation circuits 37g calculates p correlation values at the sampling timing within the prediction range by the prediction circuit 36f (see FIG. 5 above), and executes the correlation value calculation processing in parallel. The setting circuit 37i sequentially switches the sampling timing at which the correlation values are calculated by the p correlation value calculation units for each length of the unique word U2 within the prediction range.

図28は、本変形例におけるベースバンド信号のフレーム構成を示す。本変形例では、上記の切替えが実行されることから、全てのサンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値を算出できるようにするため、送信器2の送信回路23は、1フレームF1にm(本変形例では2)個以上、ユニークワードU2を挿入する。送信回路23は、1フレームF1につき、ユニークワードU2を、m以上の回数、連続して送信する。   FIG. 28 shows a frame configuration of a baseband signal in this modification. In the present modification, since the above switching is performed, the transmission circuit 23 of the transmitter 2 is set to 1 frame F1 so that the correlation values of all the sampling timings (0) to (3) can be calculated. At least m (2 in this modification) unique words U2 are inserted. The transmission circuit 23 continuously transmits the unique word U2 for the number of times of m or more per frame F1.

本変形例では、ユニークワードU2が上記第1の変形例と同様にM系列により構成され、M系列の特性を利用して同期精度の向上を図るため、上記m個のユニークワードU2の前後に1つずつユニークワードU2が付加される。その結果、送信回路23は、1フレームF1で、計(m+2;本変形例では4)のユニークワードU2を連続して送信する。予測回路36fは、低速ユニークワードU1の検出時に、ベースバンド信号の中で、上記4つのユニークワードU2のうち、2つ目から(m+1;本変形例では3)個目のユニークワードU2が存在する範囲を予測する。   In the present modification, the unique word U2 is composed of an M sequence as in the first modification, and the synchronization accuracy is improved by utilizing the characteristics of the M sequence. A unique word U2 is added one by one. As a result, the transmission circuit 23 continuously transmits a total of (m + 2; 4 in the present modification) unique word U2 in one frame F1. When the low-speed unique word U1 is detected, the prediction circuit 36f includes the second unique word U2 from the second unique word U2 in the baseband signal (m + 1; 3 in this modification). Predict the range to be performed.

2つの算出回路37gのうち、一方の算出回路37gには、サンプリングタイミング(0)(2)が対応付けられ、他方の算出回路37gには、サンプリングタイミング(1)(3)が対応付けられている。算出回路37gの抽出回路37aは、それぞれ、算出回路37gに対応付けられた2つのサンプリングタイミングのうち、一方のサンプリングタイミングのサンプル値列だけを抽出し、レジスタ37hに格納する。算出回路37cは、それぞれ、レジスタ37hに格納されたサンプル値列と、記憶回路37bに予め記憶されているユニークワードU2のビット列との相関値を算出する。設定回路37iは、予測回路36fによる予測範囲A2の中で、抽出回路37aがサンプル値を抽出するサンプリングタイミングを、算出回路37gに対応付けられたサンプリングタイミングの中で、1ユニークワードU2の長さ毎に順に切り替える。そのようにして、設定回路37iは、算出回路37cにより相関値が算出されるサンプリングタイミングを上記長さ毎に切り替える。   Of the two calculation circuits 37g, one calculation circuit 37g is associated with sampling timings (0) and (2), and the other calculation circuit 37g is associated with sampling timings (1) and (3). Yes. The extraction circuit 37a of the calculation circuit 37g extracts only the sample value string at one sampling timing out of the two sampling timings associated with the calculation circuit 37g, and stores it in the register 37h. Each of the calculation circuits 37c calculates a correlation value between the sample value sequence stored in the register 37h and the bit sequence of the unique word U2 stored in advance in the storage circuit 37b. The setting circuit 37i sets the sampling timing at which the extraction circuit 37a extracts the sample value within the prediction range A2 by the prediction circuit 36f to the length of one unique word U2 within the sampling timing associated with the calculation circuit 37g. Switch in turn every time. As such, the setting circuit 37i switches the sampling timing at which the correlation value is calculated by the calculation circuit 37c for each of the lengths.

本変形例においては、上記第2の変形例による処理高速化の効果と、上記第3の変形例による小型化及び低コスト化の効果とを併せて得ることができる。   In this modification, it is possible to obtain both the effect of speeding up the processing according to the second modification and the effect of downsizing and cost reduction according to the third modification.

(第6の変形例)
図29は、第6の変形例に係る通信システムの同期確立回路37の構成を示す。その構成は、図6に示した構成において、抽出回路37dを閾値設定回路37k及び比較回路37lに変更した構成である。
(Sixth Modification)
FIG. 29 shows a configuration of the synchronization establishment circuit 37 of the communication system according to the sixth modification. The configuration is the same as the configuration shown in FIG. 6 except that the extraction circuit 37d is changed to a threshold setting circuit 37k and a comparison circuit 37l.

閾値設定回路37kは、不図示の操作部又はインタフェース部からの入力に基づき、相関値の閾値を予め設定している。その設定された閾値(以下、第2設定閾値という)は、取り得る最大の相関値(理想相関値)の絶対値に1以下の係数、例えば0.7を乗じた値となるように信号処理で制御される。第2設定閾値をそのような値とする理由は、受信信号波形が歪んで相関値が小さくなったとしても、第2設定閾値は、ユニークワードU2の相関値とノイズの相関値との区別が可能なレベルであれば、理想相関値と完全に一致していなくてもよいからである。   The threshold setting circuit 37k presets a correlation value threshold based on an input from an operation unit or an interface unit (not shown). Signal processing is performed so that the set threshold value (hereinafter referred to as the second set threshold value) is a value obtained by multiplying the absolute value of the maximum possible correlation value (ideal correlation value) by a coefficient of 1 or less, for example, 0.7. It is controlled by. The reason why the second set threshold is set to such a value is that even if the received signal waveform is distorted and the correlation value becomes small, the second set threshold can be distinguished from the correlation value of the unique word U2 and the correlation value of noise. This is because it is not necessary to completely match the ideal correlation value if possible.

比較回路37lは、予測回路36f(上記図5を参照)による予測範囲内で、第2設定閾値と、算出回路37cにより算出された各サンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値とをサンプリングタイミング毎に比較する。比較回路37lは、それら算出された相関値が第2設定閾値以上であるか否かを判断する。   The comparison circuit 37l samples the second set threshold value and the correlation values of the sampling timings (0) to (3) calculated by the calculation circuit 37c within the prediction range by the prediction circuit 36f (see FIG. 5 above). Compare at each timing. The comparison circuit 37l determines whether or not the calculated correlation value is equal to or greater than a second set threshold value.

ここで、算出回路37cにより算出された各サンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値のいずれかが、比較回路37lにより、第2設定閾値以上であると判断されたとする。そのとき、同期検出回路37eは、その相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとして検出し、その相関値が第2設定閾値以上と判断されたタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する。   Here, it is assumed that any one of the correlation values of the sampling timings (0) to (3) calculated by the calculation circuit 37c is determined by the comparison circuit 37l to be equal to or greater than the second set threshold value. At that time, the synchronization detection circuit 37e detects the sampling timing of the correlation value as the symbol synchronization timing, and detects the timing when the correlation value is determined to be equal to or higher than the second set threshold as the frame synchronization timing.

図30は、本変形例における同期確立処理の手順を示す。その同期確立処理は、図11に示した同期確立処理において、S33の処理をS71、S72の処理に変更したものである。比較回路37lは、予測回路36fによる予測範囲内で、S32の処理により算出された相関値と第2設定閾値とを比較し、その算出された相関値が第2設定閾値以上であるか否かをサンプリングタイミング毎に判断する(S71)。S32の処理により算出された相関値が第2設定閾値以上と判断されたとき(S72でYes)、S34の処理で、同期検出回路37eは、その相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとする。また、同期検出回路37eは、その相関値が第2設定閾値以上と判断されたタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する。S32の処理により算出された相関値が第2設定閾値未満と判断されたときには(S72でNo)、S31の処理に戻る。   FIG. 30 shows the procedure of the synchronization establishment process in this modification. The synchronization establishment process is obtained by changing the process of S33 to the processes of S71 and S72 in the synchronization establishment process shown in FIG. The comparison circuit 37l compares the correlation value calculated by the process of S32 with the second setting threshold within the prediction range by the prediction circuit 36f, and determines whether or not the calculated correlation value is equal to or greater than the second setting threshold. Is determined at every sampling timing (S71). When it is determined that the correlation value calculated by the process of S32 is greater than or equal to the second set threshold value (Yes in S72), in the process of S34, the synchronization detection circuit 37e sets the sampling timing of the correlation value as the symbol synchronization timing. Further, the synchronization detection circuit 37e detects the timing at which the correlation value is determined to be equal to or higher than the second setting threshold as the frame synchronization timing. When it is determined that the correlation value calculated by the process of S32 is less than the second set threshold (No in S72), the process returns to S31.

本変形例においては、図31に示されるように、算出された相関値が第2設定閾値Cth以上になるとき、同期が確立される。一方、図32に示されるように、受信レベルが低くなり、算出された相関値が第2設定閾値Cthよりも低く、誤同期が多少なりとも懸念される場合には、同期が確立されない。従って、誤同期を防止することができる。 In the present modification, as shown in FIG. 31, synchronization is established when the calculated correlation value is equal to or greater than the second set threshold Cth . On the other hand, as shown in FIG. 32, when the reception level is low, the calculated correlation value is lower than the second setting threshold Cth , and there is a concern about mis-synchronization, synchronization is not established. Therefore, erroneous synchronization can be prevented.

(第7の変形例)
図33は、第7の変形例に係る通信システムの同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、上記図29に示した第6の変形例の構成に、上記の抽出回路37dと、相関値抽出回路37mとを追加したものである。相関値抽出回路37mは、算出回路37cにより算出されたサンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値の中から、比較回路37lにより第2設定閾値以上と判定された相関値を抽出する。抽出回路37dは、相関値抽出回路37mにより抽出された相関値の中から、予測回路36f(上記図5を参照)による予測範囲内で最大の相関値を抽出する。
(Seventh Modification)
FIG. 33 shows a configuration of the synchronization establishment circuit 37 of the communication system according to the seventh modification. The synchronization establishment circuit 37 is obtained by adding the extraction circuit 37d and the correlation value extraction circuit 37m to the configuration of the sixth modification shown in FIG. The correlation value extraction circuit 37m extracts a correlation value determined by the comparison circuit 37l to be equal to or greater than the second set threshold value from the correlation values at the sampling timings (0) to (3) calculated by the calculation circuit 37c. The extraction circuit 37d extracts the maximum correlation value within the prediction range by the prediction circuit 36f (see FIG. 5 above) from the correlation values extracted by the correlation value extraction circuit 37m.

図34は、本変形例における同期確立処理の手順を示す。その同期確立処理は、上記図30に示した第6の変形例の同期確立処理において、S72の処理の後にS33の処理を戻し、それらの間にS81の処理を追加したものである。この同期確立処理において、相関値抽出回路37mは、サンプリングタイミング(0)〜(3)の相関値のうち、S72の処理で第2設定閾値以上と判定された相関値を抽出してメモリに一時的に記憶する(S81)。S33の処理で、抽出回路37dは、S81の処理により抽出された相関値のうち、予測回路36fによる予測範囲内で最大の相関値を抽出する。その後、S34の処理で、同期検出回路37eは、その抽出された最大の相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングとして検出する。また、同期検出回路37eは、その相関値が第2設定閾値以上と判断され、かつ上記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングとして検出する。   FIG. 34 shows the procedure of synchronization establishment processing in this modification. The synchronization establishment process is obtained by returning the process of S33 after the process of S72 and adding the process of S81 between them in the synchronization establishment process of the sixth modified example shown in FIG. In this synchronization establishment process, the correlation value extraction circuit 37m extracts the correlation value determined to be greater than or equal to the second set threshold value in the process of S72 from the correlation values at the sampling timings (0) to (3) and temporarily stores them in the memory. (S81). In the process of S33, the extraction circuit 37d extracts the maximum correlation value within the prediction range by the prediction circuit 36f from the correlation values extracted by the process of S81. Thereafter, in the process of S34, the synchronization detection circuit 37e detects the sampling timing of the extracted maximum correlation value as the symbol synchronization timing. In addition, the synchronization detection circuit 37e detects a timing at which the correlation value is determined to be equal to or greater than the second setting threshold and becomes the maximum within the prediction range as the frame synchronization timing.

本変形例では、図35に示すように、雑音又はマルチパスフェージング等に起因して相関値が予測範囲A1内で、かつ正規のタイミング以外で第2設定閾値Cthを超えたとしても(破線丸印)、その相関値が予測範囲A1内で最大でなければ、同期が確立されない。一方、相関値が正規のタイミングで第2設定閾値Cth以上になり、かつ予測範囲A1内で最大になったとき(実線丸印)、同期が確立される。従って、同期確立の精度を向上させることができる。 In this modified example, as shown in FIG. 35, even if the correlation value exceeds the second set threshold C th within the prediction range A1 and other than the normal timing due to noise or multipath fading (broken line) If the correlation value is not the maximum within the prediction range A1, synchronization is not established. On the other hand, when the correlation value becomes equal to or greater than the second set threshold value Cth at the regular timing and becomes maximum within the prediction range A1 (solid circle), synchronization is established. Therefore, the accuracy of establishment of synchronization can be improved.

(第8の変形例)
図36は、第8の変形例の通信システムにおける算出回路37cの相関値算出方法を示す。上記実施形態と同様に、算出回路37cは、検波回路35により検波されたサンプル値列とユニークワードU2とについて、時系列順で互いに同じ順番のサンプル値とビットの値とを乗算し、それらの乗算結果の総和を算出して相関値とする。ただし、算出回路37cは、その相関値の算出処理において、サンプル値とビットの値との乗算結果を、1つのレジスタを用いて累積加算する。具体的には、算出回路37cは、1番目同士の値の乗算結果を1つのレジスタに格納し、2番目同士の値の乗算結果については、それを、上記レジスタに格納された1番目の乗算結果に加算して、その加算結果を上記レジスタに格納する。算出回路37cは、このように、順に乗算結果を加算し、その加算結果を上記レジスタに格納する。ユニークワードU2は、図示されたビット数に限定されない。
(Eighth modification)
FIG. 36 shows a correlation value calculation method of the calculation circuit 37c in the communication system according to the eighth modification. Similarly to the above embodiment, the calculation circuit 37c multiplies the sample value sequence detected by the detection circuit 35 and the unique word U2 by the sample value and the bit value in the same order in time series order, The sum of the multiplication results is calculated and used as a correlation value. However, the calculation circuit 37c cumulatively adds the multiplication results of the sample value and the bit value in the correlation value calculation process using one register. Specifically, the calculation circuit 37c stores the multiplication result of the first values in one register, and the multiplication result of the second values is used as the first multiplication stored in the register. The result is added and the addition result is stored in the register. In this way, the calculation circuit 37c sequentially adds the multiplication results and stores the addition results in the register. The unique word U2 is not limited to the number of bits shown.

通常であれば、サンプル値列とユニークワードU2のビット列との相関値算出に用いられるレジスタがユニークワードU2のビット数以上必要になるが、本変形例においては、ユニークワードU2のビット数に関係なく、そのレジスタが1つで済む。そのため、算出回路37cの回路規模を縮小でき、また、低コスト化を図ることができる。   Normally, a register used for calculating a correlation value between the sample value sequence and the bit sequence of the unique word U2 is required to be equal to or greater than the number of bits of the unique word U2, but in this modification example, it is related to the number of bits of the unique word U2. There is only one register. Therefore, the circuit scale of the calculation circuit 37c can be reduced, and the cost can be reduced.

なお、本発明は、上記実施形態及び各変形例の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、上記各変形例のうちのいずれかの特徴的な構成を他のいずれかの構成と組み合わせてもよい。また、ADコンバータ32と同期回路33との間に、ベースバンド信号の成分だけを通過させ、ノイズ成分を除去するフィルタが設けられていても構わない。   In addition, this invention is not limited to the structure of the said embodiment and each modification, A various deformation | transformation is possible according to the intended purpose. For example, any characteristic configuration of the above-described modifications may be combined with any other configuration. In addition, a filter may be provided between the AD converter 32 and the synchronization circuit 33 to pass only the baseband signal component and remove the noise component.

1 通信システム
2 送信器
21 低速ビット列生成回路(低速ビット列生成部)
22 ビット列生成回路(ビット列生成部)
23 送信回路(無線送信部)
3 受信器
31 受信回路(無線受信部)
32 ADコンバータ(オーバサンプリング部)
35 検波回路(検波部)
36 低速ビット列検出回路(低速ビット列検出部)
37 同期確立回路(同期確立部)
37g タイミング別相関値算出回路(相関値算出部)
37i タイミング設定回路(タイミング設定部)
37j タイミング間隔検出回路(タイミング間隔検出部)
A1、A2 予測範囲
B1 ベースバンド信号
F1 フレーム
D1 データ
U1 低速ユニークワード(第1の同期用ビット列)
U2 ユニークワード(第2の同期用ビット列)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication system 2 Transmitter 21 Low speed bit stream generation circuit (low speed bit stream generation part)
22 Bit string generation circuit (bit string generation unit)
23 Transmitter circuit (wireless transmitter)
3 Receiver 31 Receiver circuit (wireless receiver)
32 AD converter (oversampling unit)
35 Detection circuit (detection part)
36 Low-speed bit string detection circuit (low-speed bit string detection unit)
37 Synchronization establishment circuit (synchronization establishment unit)
37g Correlation value calculation circuit for each timing (correlation value calculation unit)
37i Timing setting circuit (timing setting unit)
37j Timing interval detection circuit (timing interval detector)
A1, A2 Prediction range B1 Baseband signal F1 Frame D1 Data U1 Low-speed unique word (first synchronization bit string)
U2 unique word (second synchronization bit string)

Claims (10)

送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成部と
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成部と
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信部と、
を有する送信器と、
前記無線送信部により無線送信されたRF信号を受信しダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信部と
前記無線受信部により抽出されたベースバンド信号を、前記データの1シンボルを複数のサンプリングタイミングでサンプリングし、かつM(M:2以上の整数)ビットで量子化するオーバサンプリング部と、
前記オーバサンプリング部により量子化されたベースバンド信号を検波する検波部と
前記検波部により検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出部と
前記低速ビット列検出部による予測範囲内の前記ベースバンド信号のサンプル値列について、検波されたサンプル値を2値に置き換えることなく、そのままの値で用いて、前記サンプル値列と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立部と、
を有する受信器と、
を備えことを特徴とする通信システム。
A low-speed bit string generation unit that generates a first synchronization bit string having a transmission speed lower than that of data to be transmitted;
A bit string generation unit that generates a second synchronization bit string having the same transmission speed as the data;
The first synchronization bit sequence, the second synchronization bit sequence, and generates a baseband signal by modulating the data to frame the, into an RF signal by upconverting the baseband signal, the A wireless transmission unit for wirelessly transmitting an RF signal ;
A transmitter having
A wireless receiving unit that extracts a baseband signal by down-converting received RF signals wirelessly transmitted by the wireless transmission unit,
And: (integer of 2 or more M) oversampling unit for quantizing a bit, the baseband signal extracted by the radio reception section, the one symbol of the data is sampled at sampling timing of the multiple, and M
A detector for detecting the baseband signal quantized by the oversampling unit ;
Detecting the first synchronization bit string in the baseband signal detected by the detection unit, based on the detection result, to predict the range in which the second synchronization bit string in the baseband signal is present A low-speed bit string detector ,
The sample value sequence of the baseband signal within the prediction range by the low-speed bit sequence detection unit is stored in advance as the sample value sequence by using the detected sample value as it is without replacing it with a binary value . A synchronization establishment unit that calculates a correlation value with the known second synchronization bit string at each sampling timing , and establishes symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value ;
A receiver having
Communication system, comprising the.
前記同期確立部は、前記複数のサンプリングタイミングの前記相関値をそれぞれ算出する複数の相関値算出部を有し、
前記複数の相関値算出部は、前記相関値の算出処理を並列的に実行することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
The synchronization establishment unit includes a plurality of correlation value calculation units that respectively calculate the correlation values of the plurality of sampling timings,
The communication system according to claim 1, wherein the plurality of correlation value calculation units execute the correlation value calculation processing in parallel .
前記無線送信部は、前記第2の同期用ビット列を、前記サンプリングタイミングの数以上の回数、連続して送信し、
前記同期確立部は、前記予測範囲内で、前記相関値を算出するサンプリングタイミングを、前記第2の同期用ビット列の長さ毎に順に切り替えるタイミング設定部を有することを特徴とする請求項に記載の通信システム。
The wireless transmission unit continuously transmits the second synchronization bit string a number of times greater than or equal to the number of sampling timings,
The synchronization establishing unit is within the expected range, the sampling timing to calculate the correlation value, to claim 1, characterized in that it comprises the timing setting unit that switches in sequence for each length of the second synchronization bit sequence The communication system described.
前記同期確立部は、前記サンプリングタイミング毎に前記相関値が最大値となり前記予測範囲内の最大値候補となるタイミングを検出し、それらのタイミング間隔を計測するタイミング間隔検出部をさらに有し、
前記タイミング間隔検出部により計測されたタイミング間隔が規定範囲内でない場合、本来とは異なるタイミングで前記相関値が最大となったサンプリングタイミングの該最大値を前記予測範囲内の最大値候補から除外し、残った前記最大値候補の中で最も大きい最大値候補のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、その最大値が得られたタイミングをフレーム同期タイミングに設定することを特徴とする請求項に記載の通信システム。
The synchronization establishment unit further includes a timing interval detection unit that detects a timing at which the correlation value becomes the maximum value and becomes a maximum value candidate within the prediction range at each sampling timing, and measures the timing interval thereof,
When the timing interval measured by the timing interval detection unit is not within the specified range, the maximum value of the sampling timing at which the correlation value is maximized at a timing different from the original is excluded from the maximum value candidates within the prediction range. the sampling timing of the largest maximum value candidate among the remaining said maximum value candidate set to the symbol synchronization timing, in claim 3, characterized in that to set the timing at which the maximum value is obtained in the frame synchronization timing The communication system described.
前記サンプリングタイミングの数をnとし、n=m×p(m、p:2以上の整数)とした場合、
前記無線送信部は、前記第2の同期用ビット列を、m以上の回数、連続して送信し、
前記同期確立部は、前記予測範囲内でp個のサンプリングタイミングの前記相関値をそれぞれ算出し該相関値の算出処理を並列的に実行するp個の相関値算出部と、前記p個の相関値算出部により前記相関値が算出されるサンプリングタイミングを、前記予測範囲内で前記第2の同期用ビット列の長さ毎に順に切り替えるタイミング設定部を有することを特徴とする請求項に記載の通信システム。
When the number of sampling timings is n and n = m × p (m, p: an integer of 2 or more),
The wireless transmission unit continuously transmits the second synchronization bit string a number of times of m or more,
The synchronization establishment unit calculates p correlation values at the p sampling timings within the prediction range and executes the correlation value calculation processing in parallel, and the p correlations 2. The timing setting unit according to claim 1 , further comprising a timing setting unit that sequentially switches the sampling timing at which the correlation value is calculated by the value calculation unit for each length of the second synchronization bit string within the prediction range. Communications system.
前記同期確立部は、前記相関値が前記予測範囲内で最大となったサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が前記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3及び請求項5のいずれか一項に記載の通信システム。 The synchronization establishing unit sets a sampling timing at which the correlation value is maximum within the prediction range as a symbol synchronization timing, and sets a timing at which the correlation value is maximum within the prediction range as a frame synchronization timing. The communication system according to any one of claims 1 to 3 and claim 5 . 前記同期確立部は、前記相関値が相関閾値以上であれば、その相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が相関閾値以上となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することを特徴とする請求項乃至請求項のいずれか一項に記載の通信システム。 If the correlation value is equal to or greater than the correlation threshold, the synchronization establishment unit sets the sampling timing of the correlation value as the symbol synchronization timing, and sets the timing when the correlation value is equal to or greater than the correlation threshold as the frame synchronization timing. communication system according to any one of claims 1 to 5, characterized in. 前記同期確立部は、前記相関値が相関閾値以上であり、かつ前記予測範囲内で最大となったサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が相関閾値以上であって前記予測範囲内で最大となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することを特徴とする請求項乃至請求項のいずれか一項に記載の通信システム。 The synchronization establishment unit sets a sampling timing at which the correlation value is equal to or greater than a correlation threshold and is maximized within the prediction range as a symbol synchronization timing, and the correlation value is equal to or greater than a correlation threshold and within the prediction range communication system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for setting the timing of the maximum to the frame synchronization timing in. 前記同期確立部は、前記相関値の算出処理において、前記サンプル値列と前記第2の同期用ビット列とについて、時系列順で互いに同じ順番のサンプル値とビットの値とを乗算し、それらの乗算結果を、1つのレジスタを用いて累積加算することを特徴とする請求項乃至請求項のいずれか一項に記載の通信システム。 The synchronization establishment unit multiplies the sample value sequence and the second synchronization bit sequence by a sample value and a bit value in the same order in time series in the correlation value calculation process, a multiplication result, a communication system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that cumulative addition using one register. 送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成ステップと、A low-speed bit string generation step for generating a first synchronization bit string having a transmission speed lower than that of data to be transmitted;
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成ステップと、A bit string generation step of generating a second synchronization bit string having the same transmission speed as the data;
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信ステップと、Generating a baseband signal by framing and modulating the first synchronization bit string, the second synchronization bit string, and the data, up-converting the baseband signal to convert it to an RF signal, A wireless transmission step of wirelessly transmitting an RF signal;
を有する送信ステップと、A transmission step comprising:
前記無線送信ステップにより無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信ステップと、A radio reception step of extracting a baseband signal by receiving and down-converting the RF signal wirelessly transmitted in the radio transmission step;
前記無線受信ステップにより抽出されたベースバンド信号を前記データの1シンボルを複数のサンプリングタイミングでサンプリングし、かつM(M:2以上の整数)ビットで量子化するオーバサンプリングステップと、An oversampling step of sampling one symbol of the data at a plurality of sampling timings and quantizing the baseband signal extracted in the wireless reception step with M (M: integer of 2 or more) bits;
前記オーバサンプリングステップにより量子化されたベースバンド信号を検波する検波ステップと、A detection step of detecting the baseband signal quantized by the oversampling step;
前記検波ステップにより検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出ステップと、The first synchronization bit string in the baseband signal detected by the detection step is detected, and a range in which the second synchronization bit string exists in the baseband signal is predicted based on the detection result. A low-speed bit string detection step;
前記低速ビット列検出ステップによる予測範囲内の前記ベースバンド信号のサンプル値列について、検波されたサンプル値を2値に置き換えることなく、そのままの値で用いて、前記サンプル値列と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立ステップと、The sample value sequence of the baseband signal within the prediction range obtained by the low-speed bit sequence detection step is stored in advance as the sample value sequence by using the detected sample value as it is without replacing it with a binary value. A synchronization establishing step of calculating a correlation value with the known second synchronization bit string for each sampling timing, and establishing symbol synchronization and frame synchronization based on the calculated correlation value;
を有する受信ステップと、A receiving step comprising:
を含むことを特徴とする通信方法。A communication method comprising:
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