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1. (WO2006036009) 移動無線通信装置、無線通信装置及び通信処理方法
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明細書

移動無線通信装置、無線通信装置及び通信処理方法 技術分野

本発明は、移動無線通信装置、無線通信装置及び通信処理方法に 関する。

背景技術

制御チャネルや物理通信チャネル、及び直接通信チャネルといつ た無線チャネルを用いて無線通信を可能にする移動無線通信システ ムが知られている。 ここで、制御チャネルは、移動局における発呼 や着呼、その他の通信制御を行うために、基地局と移動局との間で 使用される無線チャネルである。 物理通信チャネルは、各移動局が 移動体通信ネッ トワークを介して他の移動局や固定端末(例えば固 定電話ゃネッ トワーク接続されたコンピュータ端末等)などと通話 やデータ通信を行うために、基地局と移動局との間で使用される無 線チャネルである。直接通信チャネルは、各移動局が基地局を介す ることなく、他の移動局との間で直接的に通話やデータ通信を行う ために使用される無線チャネルである。

こうした無線チャネルを用いたデジタル通信においては、 送信デ 一夕を所定のフレーム構造として伝送させることがある (例えば非 特許文献 1 ) 。第 9図は、狭帯域デジタル無線システムの標準規格 である ARIB STD- T61 として、社団法人電波産業会著「狭帯域デジ夕 ル通信方式 (S C P C/F DMA) 標準規格 AR I B S TD - T 6 1 1. 0版 第 2分冊」(平成 1 1年 5月 2 7 日、 p . 1 1 5— 1 1 7、 p . 1 7 1— 1 7 4) の第 2分冊 p . 1 1 5— 1 1 6にて規定されている制御チャネル.(物理制御チャネル) 、物理通 信チャネル.、直接通信チャネルのフレームフォーマツトを示してい る。

ここで、フレーム同期に用いられる同期ワードは、制御チャネル、 物理通信チャネル、 直接通信チャネルのいずれにおいても同一の長 さをもつことが多い。 第 9図に示す例では、同期ワードがいずれも 2 0ビットに固定されている。また、移動電話システムである P D C (Personal Digital Cellular) の標準規格となっている ARIB STD- 27でも、固定長の同期ワードが定められている。このように同 期ワードを同一の長さに統一することで、 デジタル信号処理におけ るフレーム同期の検出を各チャネルで共通化して、 処理を簡単化さ せることができ る。なお、例えば制御チャネルから物理通信チヤネ ルへと移行する ような場合や、直接通信チャネルを起動するような 場合には、同期性能を向上させるために、 同期用の特別なフレーム (同期バースト)が使用される。このときには、通常より長い(例 えば 3 2 ビットを有する)同期ワードが用いられる。

受信側の通信機器において同期ヮードを捕捉する方法としては、 様々なものが知 られている。例えば、受信側において既知である同 期ワードと、受信信号から復調したベースバンド信号波形などとの 相関値を所定の演算処理によつて特定することで同期ヮードを捕捉 する方法が、数多く使用されている。前述した ARIB STD- T61 の標準 規格では、 1 フレームを 4 0 m s e c (ミリ秒)として、 2 0ビッ トの同期ワード を 2回受信できた場合に、同期が確立したものと判 断している。このため、同期が確立されるまでには、 8 0m s e c の期間において 4 0 ビット分の同期ワードが使用されることになる。 なお、 P D C などのマイクロセルシステムでは、制御チャネルと 物理通信チャネルが同一の基地局によって提供されるとは限らない。 そのため、制御チャネルと物理通信チャネルとの間のタイミングを 常に一定に維持することは、 技術的に困難である。こうした事実が 一因ともなって、前述の標準規格では、 制御チャネルと物理通信チ ャネルとの間でのフレームタイミングについて、 特に定められてい ない。

また、物理通信チヤネレや直接通信チャネルを用いて無線通信を 行うときには、送信側と受信側との間において迅速に通信リンクを 確立することが要求される。 通信リンクの確立に遅延が発生した場 合には、例えば通話における頭切れなどが引き起こされるといった 問題が生じる。加えて、デジタル音声デ一夕を送受信する場合には、 情報量が膨大なものとなり、 制御チャネルに比べて物理通信チヤネ ルゃ直接通信チャネルにて伝送すべき情報量が増大することがある。 伝送効率の良好な変調方式としては、 Q P S K (Quadrature Phase Shift Keying) 変調方式力知られており、 P D Cや ARIB STD-T61 の標準規格に準拠した移動無線通信システムにて採用されている。 しかしながら、 Q P S K変調方式は、 1つの基地局で広いエリアを カパ一することが困難であることも知られている。

データ通信が行われる移動無線通信システムにおいては、 通信速 度を向上させるために、 占有周波数の広帯域化が進められている。 その一方で、音声通話が主な使用目的となる無線機器などでは、 周 波数の利用効率を向上させるために、 無線チャネルの狭帯域化が進 められている。狭帯域化?^なされた無線チャネルでは、必然的に情 報伝送速度 (容量)が低下する。そのため、同期ワードの長さ(ピ ット数)も短い(ビット欽が少ない)方が好ましい。しかしながら、 同期ワードを短縮するとフレーム同期の性能が悪化する。 特に、無 線チャネル上でのノイズが多い場合には、 正常に同期を確立できる 割合が低下し、誤同期の増加を引き起こすという問題がある。

米国の郊外などに設置された移動無線通信システムでは、 1つの 基地局で広いエリアをカバーできるようにするため、 基地局におけ る送信出力段に高出力の電力増幅器を使用することがある。 被変調 波信号の包絡線が非直線となる変調方式 (例えば Q AM; Quadraple Amplitude Modulation) では、電力増幅器の入出力特性における直 線性が維持できる部分のみを用いて増幅を行う必要があり、 電力増 幅器における電力効率が低下する 。そのため、被変調波信号の包絡 線が実質的な直線となる F M (Frequency Modulat ion)や P M (Phase Modulation) などの変調方式を用いることが好ましい。ただし、 F S K (Frequency Shift Keying) 変調方式は、 Q P S K変調方式を 用いた場合に比べて半分程度の伝送効率となってしまい、 情報転送 速度 (容量)が低下する。この場合にも、同期ワードの長さは短い 方が好ましい。 しかしながら、同期ワードを短縮すると、前述した 問題が生じることになる。

この発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、 同期ワードの 長さを短縮して同期の確立に要する時間を短縮することで迅速に通 信リンクを確立可能とし、且つ、精度が良好な同期検出を可能とす る移動無線通信装置などを提供することを目的とする。

発明の開示

上記目的を達成するために、この発明の第 1の観点に係る移動無 線通信装置は、所定の無線チヤネル上にて伝送される無線信号を受 信してベースバンド信号を復調する復調手段と、 前記復調手段によ

り復調されたべ一スバンド信号が表すシンポル系列から少なくとも 所定の同期ワードを検出してフレーム同期を獲得するフレーム同期 手段とを備え、前記フレーム同期手段は、前記復調手段により前記 無線チャネルのうちで基地局から提供される制御チャネル上にて伝 送される無線信号からベースバンド信号を復調したときに、 各フレ ームの先頭に所定のコードパターンからなる同期ヮ一ドが配置され る一方で各フレームの末尾には同期ワードとは異なるコ一ドパ夕一 ンからなるプレワ一ドを含んだボス トフィールドが配置された複数 のフレームから、 同期の状態が初期同期と再同期と同期維持のいず れであるかに応じて、 同期ワードのみを検 する第 1検出動作と、 同期ワード及びプレワ一ドの両方を検出する第 2検出動作のいずれ かを実行する、よう動作する。

前記フレーム同期手段は、好適には、前言己復調手段により前記制 御チャネル上にて伝送される無線信号からベースバンド信号を復調 したときには、同期の状態が初期同期と再同期のいずれかである場 合には前記第 1検出動作を実行して同期ワードを 1回検出できたと きに、また、同期の状態が同期維持である場合には前記第 2検出動 作を実行して同期ヮ一ド及びプレワードの 方を 1回検出できたと きに、フレーム同期を獲得できたと判定するよう動作する。

前記フレーム同期手段は、前記復調手段により前記無線チャネル のうちで基地局から提供される物理通信チャネル上にて伝送される 無線信号からベースパンド信号を復調した ときに、各フレームの先 頭に同期ヮードが配置された複数のフレームから、 同期ワードのみ を検出する第 1検出動作を実行することが望ましい。

前記フレーム同期手段は、前記復調手段により前記物理通信チヤ ネル上にて伝送される無線信号からベースバンド信号を復調したと きには、同期の状態が初期同期と同期維持のいずれかである場合に は同期ワードを 1回検出できたときに、また、同期の状態が再同期 である場合には同期ワードを複数回検出できたときに、 フレーム同 期を獲得できたと判定することが望ましい。

前記フレーム同期手段は、前記復調手段により前己無線チャネル のうちで他の移動局との間で直接通信チャネル上にて伝送される無 線信号からベースバンド信号を復調したときに、 送信開始時にはフ レームの先頭にプレワ一ドを含んだプリアンブルが配置される一方 で各フレームには同期ワードが配置された複数のフレームから、 同 期の状態が初期同期と再同期と同期維持のいずれであるかに応じて、 第 i検出動作と第 2検出動作のいずれかを実行することが望ましレ 。

前記フレーム同期手段は、前記復調手段により前記直接通信チヤ ネル上にて伝送される無線信号からベースバンド信号を復調したと きには、同期の状態が初期同期と再同期のいずれかである場合には 同期ヮ一ドを複数回検出できたとき、 あるいは同期ワード及びプレ ワードを 1回検出できたときに、また、同期の状態 s同期維持であ る場合には同期ワードを 1回検出できたときに、フレーム同期を獲 得できたと判定することが望ましい。

前記フレーム同期手段は、第 1検出動作を実行するときには、前 記復調手段により復調されたベースバンド信号が表すシンボル系列 と同期ワードとの相関値を、予め定められた第 1閾値と比較して、 第 1閾値を超えていると判定したときに、同期ワードを検出できた と判定し、第 2検出動作を実行するときには、前記復調手段により 復調されたベースバンド信号が表すシンポル系列と同期ヮードとの 相関値と、前記復調手段により復調されたベースバンド信号が表す シンボル系列とプレワードとの相関値との和を、 予め定められた第 2閾値と比較して、 第 2閾値を超えていると判定したときに、同期 ワード及びプレワードを検出できたと判定することが望ましい。 前記無線チャネルのうちで基地局から提供される制御チヤネル上 にて伝送されるフレームと物理通信チャネル上にて伝送される フレ ームは、互いに同一のタイミングで送信されていることが望ましレ。

この発明の第 2の観点に係る無線通信装置は、所定の無線チャネ ル上にて伝送される無線信号を送信する無線通信装置であって、,前 記無線チャネルのうちの制御チャネル上では、 連続して送信される 複数のフレームにおいて、各フレームの先頭に所定のコ一ドパター ンからなる同期ヮードが配置される一方で各フレームの末尾に は同 期ワードとは異なるコードパターンからなるプレワ一ドを含んだポ ストフィ一ルドが配置されたシンボル系列を伝送するための無線信 号を送信し、前記無線チャネルのうちの物理通信チャネル上では、 連続して送信される複数のフレームにおいて、 各フレームの先頭に 同期ヮードが配置されたシンポル系列を伝送するための無線信号を 送信し、前記制御チャネル上にて伝送されるフレームと物理通信チ ャネル上にて伝送されるフレームを、 互いに同一のタイミングで送 信する、よう動作する。

この発明の第 3の観点に係る通信処理方法は、所定の無線チヤネ ル上にて伝送される無線信号を送受信することにより、 基地^及び 他の移動局のいずれかとの間にて無線通信を行う移動無線通偉装置 による通信処理方法であって、無線信号を受信してベースバンド信 号を復調する復調ステツプと、前記復調ステツプにて復調し fこべ一 スパンド信号が表すシンポル系列から少なくとも所定の同期ヮード を検出してフレ一ム同期を獲得するフレーム同期ステップとを備え、 前記フレーム同期ステツプは、 前記復調ステツプにて前記無線チヤ ネルのうちで基地局から提供される制御チャネル上にて伝送される 無線信号からベ一スパンド信号を復調したときには、 各フレームの 先頭に所定のコードパターンからなる同期ヮードが配置される一方 で各フレームの末尾には同期ワードとは異なるコ一ドパターンから なるプレワ一ドを含んだボス トフィ一ルドが配置された複数のフレ —ムから、同期の状態が初期同期と再同期のいずれかである場合に は同期ワードのみを検出する第 1検出動作を実行して同期ワードを 1回検出できたときに、また、同期の状態が同期維持である場合に は同期ワード及びプレワ一ドの両方を検出する第 2検出動作を実行 して同期ワード及びプレワ一ドを 1回検出できたときに、フレーム 同期を獲得できたと判定し、 前記復調ステツプにて前記無線チヤネ ルのうちで基地局から提供される物理通信チャネル上にて伝送され る無線信号からベースバンド信号を復調したときには、 各フレーム の先頭に同期ヮ一ドが配置された複数のフレームから、 同期の状態 が初期同期と同期維持のいずれかである場合には同期ヮードを 1回 検出できたときに、また、同期の状態が再同期である場合には同期 ワードを複数回検出できたときに、 フレーム同期を獲得できたと判 定し、前記復調ステツプにて前記無線チャネルのうちで他の移動局 との間で直接通信チャネル上にて伝送される無線信号からベースバ ンド信号を復調したときには、 同期の状態が初期同期と再同期のい ずれかである場合には同期ヮ一ドを複数回検出できたとき、 あるい は同期ワード及びプレワ一ドを 1回検出できたときに、また、同期 の状態が同期維持である場合には同期ヮードを 1回検出できたとき に、フレーム同期を獲得できたと判定する、という一連の判定処理 を遂行する。

前記フレーム同期ステップは、第 1検出動作を実行するときには、 前記復調ステツプにて復調したベースバンド信号が表すシンボル系 列と同期ワードとの相関値を、予め定められた第 1閾値と比較して、 第 1閾値を超えていると判定したときに、 同期ワードを検出できた と判定し、第 2検出動作を実行するときには、前記復調ステップに て復調したベ一スパンド信号が表すシンボル系列と同期ヮ一ドとの 相関値と、前記復調ステップにて復調したベースバンド信号が表す シンポル系列とプレワードとの相関値との和を、 予め定められた第 2閾値と比較して、 第 2閾値を超えていると判定したときに、同期 ヮ一ド及びプレワ一ドを検出できたと判定することが望ましい。 前記無線チャネルのうちで基地局から提供される制御チャネル上 にて伝送されるフレームと物理通信チャネル上にて伝送されるフレ —ムは、互いに同一のタイミングで送信されていることが望ましい。 図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の実施の形態に係る移動無線通信システムの一 構成例を示す図である。

第 2図は、制御チャネル、物理通信チャネル、及び直接通信チヤ ネルのそれぞれにて伝送されるデジタルデータにおけるフレ一ム構 造の一例を示す図である。

第 3図は、同期検出回路の一構成例を示す図である。

第 4図は、無線通信制御装置の一構成例を示す図である。

第 5図は、移動無線通信装置において同期を獲得するための設定 例を示す図である。

第 6図は、同期を確立するために実行される演算処理の具体例を 説明するための図である。

第 7図は、同期ヮードのみを用いて同期を獲得する動作の具体例 を説明するための図である。

第 8図は、プレワ一ド及び同期ヮードの両方を用いて同期を獲得 する動作の具体例を説明するための図である。

第 9図は、従来におけるフレームフォーマツトの一例を示す図で ある。

発明の効果

本発明によれば、同期ヮードの短縮により迅速に通信リンクを確 立可能とし、且つ、精度が良好な同期検出を行うことができる。 発明を実施するための最良の形態

以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る移動無線 通信システム 1 0 0について詳細に説明する。この移動無線通信シ ステム 1 0 0は、例えば第 1図に示すように、複数の移動局として の移動無線通信装置 1 0 1 と、少なくとも 1つ(一般的には複数) の基地局としての無線通信制御装置 1 0 2とを含んでいる。第 1図 では、一例として、 2つの移動無線通信装置 1 0 1 と、 1つの無線 通信制御装置 1 0 2とが示されている。例えば、移動無線通信シス テム 1 0 0は、基地局としての無線通信制御装置 1 0 2が P D Cな どのマイクロセルシステムに比べて広いエリァをカバーする大ゾー ン方式の陸上移動無線通信

システムであればよい。

各移動無線通信装置 1 0 1は、基地局としての無線通信制御装置 1 0 2との間で無線周波数(RF;Radio Frequency) 信号を送受信す ることによって、他の移動無線通信装置 1 0 1や無線通信制御装置 1 0 2にネットワーク接続された他の通信端末装置などとの間にて、 音声通話 (会話)を可能にする。各移動無線通信装置 1 0 1 と無線 通信制御装置 1 0 2との間における無線通信では、制御チャネル 1 1 0や物理通信チャネル: ^ 1 1が使用される。また、各移動無線通 信装置 1 0 1は、直接通信チャネル 1 1 2を使用することで、基地 局を介することなく他の移動無線通信装置 1 0 1 との間で直接的に R F信号を送受信して、 音声通話などを行うこともできる。

制御チャネル 1 1 0、物理通信チャネル 1 1 1、及び直接通信チ ャネル 1 1 2などの無線チャネル上では、所定のデジタル変調方式 (例えば 4値 F S K [Frequency Shift Keying]) により変調された R F信号が送受信されることにより、所定のフレーム構造を有する デジタルデ一夕が伝送される。第 2図 .(A ) 〜(C ) は、制御チヤ ネル 1 1 0、物理通信チャネル 1 1 1、及び直接通信チャネル 1 1 2のそれぞれにて伝送されるデジタルデ一夕におけるフレーム構造 の一例を示す図である。

第 2図(A ) 及び(B ) に示すフレーム構造を有するデジタルデ 一夕は、基地局としての無線通信制御装置 1 0 2から各移動無線通 信装置 1 0 1に対して送信される。ここで、無線通信制御装置 1 0 2から送信されるデジタルデータにおけるフレーム長は 8 0 m s e c となっており、通信速度は 4 8 0 0 b p s となっているものとす る。第 2図(A ) に示すように、制御チャネル 1 1 0上では、フレ ームの先頭に、所定のコードパターンからなる 2 0ピットの同期ヮ ード S Wが配置され、末尾に 2 0'ビットのポストフィールド P Fが 配置されたフレーム構造のデジタルデータが伝送される。 この構成 では、 ARIB STD-T61の標準規格に比べて、通信速度が 1 / 2にな つており、 フレーム長が 2倍になっている一方で、同期ワード S W は 8 0 m s e cあたり 2 0 ビッ卜で半分になっている。

無線通信制御装置 1 0 2は、制御チャネル 1 1 0を用いて、第 2 図 (A ) に示すようなフレーム構造を有するデジタルデータを、複 数のフレームにわたり連続して送出する。 そのため、各フレームの 同期ワード S Wの前方には、 1つ前に送出されたフレームにおける ポストフィールド P Fが配置されることになる。

第 2図 (B ) に示すように、物理通信チャネル 1 1 1上では、フ レームの先頭に同期ワード S Wが配置される一方で、制御チャネル 1 1 0 とは異なりポストフィールド P Fが含まれていないフレーム 構造のデジタルデータが伝送される。 第 2図(C ) に示すように、 直接通信チャネル 1 1 2上では、送信開始時におけるフレームの先 頭に 2 0ビットのプリアンブル P Aが配置され、各フレームの先頭 に (送信開始時のフレームではプリアンブル P Aに後続して) 2 0 ビッ トの同期ワード S Wが配置されたフレーム構造のデジタルデー 夕が伝送される。

第 2図(A )に示すフレームに含まれるポストフィールド P Fと、 第 2図(C ) に示すフレームに含まれるプリアンブル P Aは、同一 のコードパターンからなるプレワ一ド P Wで構成されている。プレ ワード P Wは、例えば同期ワード S Wとは異なるコ^ "ドパターンと して予め定められたものであればよい。 一例として、ポストフィー ルド P Fと、プリアンブル P Aは、全てが同一のプレワ一ド P で 構成されていればよい。他の一例として、ポストフィールド P Fと プリアンブル P Aにおける後半の数ピットに、同一のコードである プレワ一ド P Wが含まれていてもよい。

各移動無線通信装置 1 0 1が基地局を介して通信を行うときには、 基地局である無線通信制御装置 1 0 2によって提供される制御チヤ ネル 1 1 0 から物理通信チャネル 1 1 1 を割り当てる F D M A ( Frequency Division Multiple Access) 方式力用いれる。その 一方で、複数(例えば 2つ)の移動無線通信装置 1 0 1が基地局を 介することなく直接的に通信を行うときには、 割当てのない S C P C ( Single Channel Per Carrier) 方式が用いられる。

各移動無線通信装置 1 0 1は、いずれも実質的に同一の構成を有 しており、例えば第 1図に示すように、ベースバンド信号処理部 1 と、送信処理部 2 と、アンテナ 3 と、受信処理部 4と、送受分離部 5 とを備えている。

ベースバンド信号処理部 1は、外部から送信デ一夕を入力してデ ジタル伝送用のベースバンド信号を生成したり、 受信処理部 4から のベースバンド信号を入力して受信データを取り出して外部へと出 力したりする。 ここで、ベースバンド信号処理部 1に入力される送 信データは、移動無線通信装置 1 0 1の外部から取り込まれたもの であってもよいし、 移動無線通信装置 1 0 1内の図示せぬデータ処 理部などによって生成されたものであってもよい。 例えば、移動無 線通信装置 1 0 1は、外部から取り込んだ音声や画像を示す情報デ 一夕を生成するデータ処理部などを備えていてもよい。

送信処理部 2は、ベースバンド信号処理部 1にて生成されたデジ タル伝送用のベースバンド信号に対応した送信用の無線信号を生成 するためのものである。 例えば、送信処理部 2は、デジタル伝送用 のベースバンド信号に応答して所定のデジタル変調 (例えば 4値 F S K [Frequency Shift Keying]変調)を行う。また、送信処理部 2 は、変調動作により生成された被変調波信号の周波数変換 (アップ コンバー卜) や電力増幅などを行った後、送受分離部 5を介してァ ンテナ 3に供給することで、移動無線通信装置 1 0 1から無線信号 を送出させる。

受信処理部 4は、アンテナ 3による受信信号に対して低雑音増幅 や周波数変換 (ダウンコンバート)などを行った後、所定のデジ夕 ル復調を行ってベースバンド信号を再生する。 受信処理部 4により 再生されたベースバンド信号は、 ベースバンド信号処理部 1に供給 される。送受分離部 5は、送信処理部 2の出力が受信処理部 4の側 へ回り込まないようにしたり、 受信処理部 4への入力が送信処理部 2の側へ回り込まないようにしたりするデュプレクサである。

上記の構成において、 ベースパンド信号処理部 1は、受信処理部 4からのべ一スパンド信号が入力される同期検出回路 1 0を備えて いる。第 3図は、同期検出回路 1 0の一構成例を示す図である。第 3図に示すように、同期検出回路 1 0は、サンプリング回路 1 1 と、 A Z D (Analog-to-Digital)変換器 1 2 と、フレームメモリ 1 3と、 同期ワード格納部 1 4と、プレワード格納部 1 5と、同期演算部 1 6 と、動作制御部 1 7 とを備えている。

サンプリング回路 1 1は、受信処理部 4から入力されたベースバ ンド信号を所定のサンプリングレートでサンプリングするためのも のである。例えば、サンプリング回路 1 1では、ベースパンド信号 によって伝送されるシンボルデ一夕列における 1シンボルを複数回 サンプリングできるように、 サンプリング周波数が予め設定されて

いればよい。 AZD変換器 1 2は、サンプリング回路 1 1にてサン プリ ングされたベースバンド信号をデジタルデ一夕に変換する。 A /D変換器 1 2にて生成されたデジタルデータは、 フレームメモリ 1 3 に格納される。フレームメモリ 1 3は、 AZD変換器 1 2にて 生成されたデジタルデータを、例えば F I F〇 (First In First Out) 方式によって一時的に格納する。

同期ワード格納部 1 4は、第 2図(A) 〜(C) に示すような制 御チャネル 1 1 0、物理通信チャネル 1 1 1、及び直接通信チヤネ ル 1 1 2の各フレームに含まれる同期ワード SWのコードパターン を すデ一夕を、 予め格納している。プレワード格納部 1 5は、第 2図 (A) に示す制御チャネル 1 1 0のフレームに含まれるポスト フィールド P Fと、第 2図(C) に示す直接通信チャネル 1 1 2の フレームに含まれるプリアンブル P Aにて用いられるプレワ一ド P Wのコードパターンを示すデ一夕を、 予め格納している。

同期演算部 1 6は、フレームメモリ 1 3に格納されたデジタルデ 一夕と、 同期ワード格納部 1 4に格納されているデータあるいはプ レワ一ド格納部 1 5に格納されているデータとに基づき、ビット同 期ゃフレーム同期を確立するための演算処理を実行する。 例えば、 同期演算部 1 6は、フレームメモリ 1 3に格納されたデジタルデ一 夕と、 同期ヮ一ド格納部 1 4に格納されているデータあるいはプレ ヮード格納部 1 5に格納されているデータとに基づく相関演算を実 行し、 演算の結果として得られた相関値が所定の閾値を超えている か否かを判定する。 そして、所定の閾値を超えて、且つ相関値が極 大値となるタイミングにて、所定の同期夕イミング信号を出力する。 同期演算部 1 6から出力された同期タイミング信号は、例えばべ一 スパンド信号処理部 1や、その他のデジタル信号処理回路などにて、 フレーム構造のデジタルデータを処理するために用いられる。

動作制御部 1 7は、移動無線通信装置 1 0 1 における通信状態や 動作状態などに ¾づき、 ベースバンド信号処理部 1 における各部位 の動作を制御する。 例えば、動作制御部 1 7は、同期演算部 1 6が 同期を確立するために実行する演算処理を、 同期ヮード格納部 1 4 に格納され广こデ一夕を用いた演算処理とするか、同期ヮード格納部 1 4及びプレワ一ド格納部 1 5の両方に格納されたデ一夕を用いた 演算処理とするかの切り替えを行う。

第 1図に す無線通信制御装置 1 0 2は、例えば第 4図に示すよ うに、制御チャネル用送信ユニッ ト 1 2 0と、複数の通信チャネル 用送信ュニヅ 卜 1 2 1— 1〜 1 2 1— n ( nは 2以上の整数)とを 備えている。 制御チャネル用送信ユニット 1 2 0は、制御チャネル 1 1 0を用いて、各移動無線通信装置 1 0 1 に対してデジタルデー タを伝送するための R F信号を送出する。各通信チャネル用送信ュ ニット 1 2 1 —:!〜 1 2 1— nは、物理通信チャネル 1 1 1を用い て、各移動無線通信装置 1 0 1に対してデジタルデータを伝送する ための R F信号を送出する。 制御チャネル用送信ュニット 1 2 0か ら各通信チャネル用送信ュニッ ト 1 2 1— 1〜 1 2 1— nに対して は、制御チャネル 1 1 0 と物理通信チャネル 1 1 1 とで送信される フレームの同期をとるためのフレームタイミング信号が送られる。 このフレームタイミング信号により、 制御チャネル 1 1 0のフレー ムと物理通信チャネル 1 1 1のフレームは、第 2図(A ) 及び(B ) にて点線で すように、同一のタイミングで送出されることになる。 以下に、この発明の実施の形態に係る移動無線通信システム 1 0

0において、移動無線通信装置 1 0 1が同期を獲得する動作を説明 する。 ここで、移動無線通信装置 1 0 1 における同期に関する動作 状態 (同期の状態)としては、ビット同期やフレーム同期を確立す るための初期同期状態と、 同期確立後にフレームタイミングを維持 するための同期維持状態と、 同期が一旦外れた後に再び同期を確立 するための再同期状態という、 3つの動作状態がある。各移動無線 通信装置 1 0 1では、同期検出回路 1 0が備える動作制御部 1 7に より、通信状態などに応じて同期に関する動作状態を特定し、 特定 した動作状態に応じて同期演算部 1 6の動作を制御する。

より詳細には、動作 ' 卸部 1 7は、特定した同期に関する同期状 態に応じて、同期ワード S Wのみを用いて同期を獲得するか、同期 ワード S Wとプレワード P Wの両方を用いて同期を獲得するかの判 定を行う。第 5図は、受信対象となる無線チャネルと、移動無線通 信装置 1 0 1における同期に関する動作状態、同期を獲得する方法、 及び同期が確立したと半 U定するための同期条件との対応関係を示す 囟である。

第 5図に示すように、制御チャネル 1 1 0が受信対象である場合 に、初期同期状態あるいは再同期状態であるときには、 プレワード P Wと同期ワード S Wの両方を用いて同期獲得を行う。 このときに は、実質的には同期ワード S Wとして長いコードパターンを用いて フレーム夕イミングを検出することと等価であることから、 同期の 精度は向上する。そこで、このときには、同期条件として、同期演 算部 1 6における演算結果が所定の閾値を 1回超えるだけで、プレ ワード P Wと同期ワード S Wの両方を 1回検出できたと判定して、 同期が確立したものとすればよい。 なお、同期条件は、移動無線通 信システム 1 0 0の仕様に応じて変更可能であり、従来に比べて確 実に少なくなるような設定となっていればよい。

制御チャネル 1 1 0が受信対象である場合に、同期維持状態であ るときには、既に移動無線通信装置 1 0 1の側にてフレーム同期の 獲得が完了している。従って、各フレームの同期ワード S Wが予め 定められたタイミングで受信できたことを確認するだけでよい。 そ こで、このときには、同期ワード S Wのみを用いて同期獲得を行い、 また、同期条件としても、演算結果が所定の閾値を 1回超えるだけ で、同期ワード S Wを検出できたと判定して、同期が維持されてい るとすればよい。

物理通信チャネル 1 1 1が受信対象である場合には、同期に関す る動作状態によらず、同期ヮ一ド S Wのみを用いて同期獲得を行う。 ここで、物理通信チャネル 1 1 1 のフレームには、第 2図(B ) に 示すようにプレワード P Wを含んだ部位が配置されていない。その 一方で、第 4図に示すように、制御チャネル用送信ユニット 1 2 0 から各通信チャネル用送信ュニッ ト 1 2 1 — 1〜 1 2 1 — nに対し てフレームタイミング信号が送られることで、 制御チャネル 1 1 0 のフレームと物理通信チヤネ レ 1 1 1のフレームが同一のタイミン グで送出されている。そのため、移動無線通信装置 1 0 1にて受信 対象が制御チャネル 1 1 0から物理通信チャネル 1 1 1へと移行す るときには、制御チャネル 1 1 0の受信時と同じフレームタイミン グにて物理通信チャネル 1 1 1 を受信するようにすれば、フレーム 同期は獲得できるようになっている。

物理通信チャネル 1 1 1が受信対象である場合の同期条件として は、初期同期状態あるいは同期維持状態であるときに、 同期演算部 1 6における演算結果が所定の閾値を 1 回超えるだけで、同期ヮー ド S Wを検出できたと判定して、同期が確立した (あるいは維持さ れている)とすればよい。その一方で、同期外れにより再同期を行 う再同期状態や、 グループ呼出時の後追い参入時には、同期精度が 悪くなることがある。そこで、このときには、同期条件として、演 算結果が所定の閾値を複数回 (例えば 2 回)連続で超えることで、 同期ワード S Wを複数回 (例えば 2回)検出できたと判定して、同 期が確立したとすればよい。再同期状態や後追い参入時には、 物理 通信チャネル 1 1 1を用いた通話が成立する限界に近い環境に移動 無線通信装置 1 0 1が存在する。このため、上記のように同期条件 を初期同期状態や同期維持状態に比べて厳しく したことにより同期 の確立に多少の遅延が発生したとしても、 大きな問題とはなりにく い。

直接通信チャネル 1 1 2が受信対象である場合には、送信開始時 のフレームの先頭に限ってプレワ一ド P Wを含んだプリアンブル P Aが配置されている。 そこで、同期を獲得する方法として、同期ヮ 一ド S Wのみを用いる方法と、プレワ一ド P W及び同期ヮード S W の両方を用いる方法のいずれも使用できるようにする。 そして、使 用した方法に応じて、同期条件を選択するようにすればよい。 具体 的には、プレワ一ド P W及び同期ヮード S Wの両方を用いたときに は、同期演算部 1 6における演算結果力所定の閾値を 1回超えるだ けで、プレワード P W及び同期ヮード S Wの両方を 1回検出できた と判定して、同期が確立したとすればよい。これに対して、同期ヮ 一ド S Wのみを用いたときには、演算結凍が所定の閾値を複数回(例 えば 2回)連続して超えることで、同網ワード S Wを複数回(例え ば 2回)検出できたと判定して、同期が確立したとすればよい。

次に、同期演算部 1 6にて同斯を確立するために実行される演算 処理の具体例について説明する。 ここで、同期ワード S Wのシンポ ル数を n、同期ワード S Wのデ一夕を S 1 〜 S n 、移動無線通信装 置 1 0 1にて復調されたベースバンド信号における受信時点から過 去に数シンポルまで遡ったサンプリングデ一夕を a i〜 a nとする。 この場合の相関値は数式 1のような演算によって得ることができる。 この相関値が最大となるタイミングに基づいてフ レーム同期を獲得 することができる。

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^ 数式 1

具体的な一例として、同期ワード S 1〜 S 4力 Sそれぞれ、一 3、 + 1、 _ 3、 + 3であるものとする。そして、移動無線通信装置 1 0 1にて復調されたベースバンド信号が第 6図に示すような波形を 有しているものとする。なお、第 6図に示す例では、 1 シンボルあ たり 1回のサンプリングが行われているものとする。

この場合、タイミング T 4〜T 1 1にて得られた相関値を、予め 定められた閾値と比較する。そして、閾値よりち大きな値となった 極大点に基づいて、フレーム同期を確立することができる。第 6図 に示す例では、タイミング Τ 8にて相関値が「 2 8」となって最大 であることから、同期ワード S Wの受信タイミングであると判定し て、フレーム同期を確立することができる。

また、移動無線通信装置 1 0 1にて復調され ベースパンド信号 における受信時点から過去に 2 0シンポルまで週ったサンプリング デ一タを a Q〜 a i 9とし、同期ワード格納部 1 4に格納された同期 ワード SWを S。〜S 9、プレワ一ド格納部 1 5に格納されたプレワ —ド PWを P Q〜P 9とする。同期判定用の閾値は、同期ワード SW のみを用いたときには T h 1 とし、プレワ一ド PW及び同期ヮード SWの両方を用いたときには T h 2とする。ここで、相関値はヮー ド長が長くなるほど大きくなる。そこで、 T h lく T h 2となるよ うに、予め設定を行っておく。

同期ヮード SWのみを用いて同期を獲得するときには、 同期演算 部 1 6が数式 2を用いた演算を実行することにより、サンプリング データ a 1 Q〜a 1 9と同期ワード SWを示すデータ S。〜S 9との相 関値 C 1を特定する。


数式 2

例えば、受信処理部 4によって第 7図(A) に示すようなベース バンド信号が復調された場合、矢印 a r 1で示される期間にてサン プリング回路 1 1 によってサンプリングされたデータが、サンプリ ングデータ a 1 Q〜a 1 9としてフレームメモリ 1 3へと順次に格納 される。同期ワード格納部 1 4には、第 7図(B) に示すような同 期ワード SWの波形に対応したコ一ドパターンを示すデータ S。〜 S 9が、予め格納されている。同期演算部 1 6は、フレームメモリ 1 3に格納されたサンプリングデータ a 。〜 a i 9と同期ワード格 納部 1 4に格納された同期ワード SWを示すデータ S。〜 S 9との 相関値 C 1を特定するための演算処理を実行する。なお、矢印 a r 1で示される期間は、 時間の経過とともに第 7図(A) で矢印 a r 2により示されるように、右方向(時間軸上で後方)へと移動して 行く。フレームメモリ 1 3には、サンプリングされたデータが F I F O方式で格納される。

. こうして同期演算部 1 6 にて特定された相関値 C 1 は、第 7図 (C) に示すように時間の経過に従って変動する。そして、相関値 C 1が閾値 T h 1を超えたタイミング T 2 1において、同期ワード SWを受信したと判定されることにより、 フレーム同期の確立が可 能になる。

プレワード P W及び同期ヮード S Wの両方を用いて同期を獲得す るときには、同期演算部 1 6が数式 2を用いた演算を実行すること により、サンプリングデータ a 1 Q〜 a 1 9と同期ワード SWを示す データ S Q〜S 9との相関値 C 1 を特定する。また、同期演算部 1 6 は、数式 3を用いた演算を実行することにより、サンプリングデー 夕 a。〜 a 9とプレワ一ド P Wを示すデ一夕 P Q〜P 9との相関値 C 2を特定する。


数式 3

例えば、受信処理部 4によって第 8図(A) に示すようなベ一ス バンド信号が復調された場合、 矢印 a r 3で示される期間にてサン プリング回路 1 1によってサンプリングされたデ一夕が、サンプリ ングデータ a。〜 a 1 9としてフレームメモリ 1 3へと順次に格納さ れる。なお、矢印 a r 3で示される期間は、時間の経過とともに第 8図 (A) で矢印 a r 4により示されるように、右方向(時間軸上 で後方)へと移動して行く。同期ヮード格納部 1 4には、第 8図(B) に示すような同期ヮ一ド SWの波形に対応したコードパターンを示 すデータ S。〜S 9が、予め格納されている。プレワ一ド格納部 1 5 には、第 8図(B) に示すようなプレワード PWの波形に対応した コードパターンを示すデータ P。〜 P 9が、予め格納されている。 同期演算部 1 6は、フレームメモリ 1 3に格納されたサンプリン グデータ a。〜 a 9とプレワ一ド格納部 1 5に格納されたプレワ一 ド PWを示すデータ P Q〜 P 9との相関値 C 2を特定するための演 算処理を実行する。 これとともに、同期演算部 1 6は、フレームメ モリ 1 3に格納されたサンプリングデ一夕 aェ。〜 a i 9と同期ヮ一 ド格納部 1 4に格納された同期ワード S Wを示すデータ S。〜 S 9 との相関値 C 1を特定するための演算処理を実行する。同期演算部 1 6にて特定された相関値 C 1は、第 8図(C) に示すように時間 の経過に従って変動する。 また、相関値 C 1 と相関値 C 2 との和 C 1 + C 2も、第 8図(D) に示すように時間の経過に従って変動す る。そして、 C 1 + C 2の値が閾値 T h 2を超えたタイミング T 2

2において、 同期ワード SWを受信したと判定することにより、フ レーム同期の確立が可能になる。

制御チャネル 1 1 0が受信対象である場合に、移動無線通信装置 1 0 1が同期を確立するための初期同期状態であるときには、プレ ワード P W及び同期ヮ一ド SWの両方を用いて同期を獲得する処理 のみを実行すればよい。そこで、第 8図(A) 〜(D) に例示した ようにして、相関値の和 C 1 + C 2の値が閾値 T h 2を超えた極大 点を同期ポイントとすることで、 同期を確立することができる。

また、直接通信チャネル 1 1 2が受信対象である場合に、移動無 線通信装置 1 0 1が初期同期状態であるときには、プレワード PW 及び同期ヮード S Wの両方を用いて同期を獲得する処理と、同期ヮ ―ド S Wだけを用いて同期を獲得する処理の両方が考慮されなけれ ばならない。 この場合でも、相関値 C 1 と閾値 T h 1 との比較、及 び相関値の和 C 1 + C 2と閾値 T h 2 との比較に基づいて同期ボイ ントを特定することができる。 このような簡単な計算により同期ポ イントを特定することで、 同期演算部 1 6による演算処理における 処理量が増大することを抑制できる。 なお、相関値 C 1が閾値 T h 1 を超えて極大値に達するとともに、相関値の和 C 1 + C 2が閾値 T h 2を超えて極大値に達したときには、 プレワ一ド P W及び同期 ワード S Wの両方を用いた同期の獲得における同期条件を優先的に 適用し、例えば閾値 T h 2を 1回超えただけで、同期が確立したと 判定すればよい。

無線チャネルの狭帯域化ゃ大ゾーンへの対応により、 同期ワード におけるワード長が短縮される場合がある。 本発明では、同期ヮ一 ドが 8 0 m s e cあたり 2 0ビットに低減された場合でも、移動無 線通信装置 1 0 1 における同期に関する動作状態に応じて、適宜プ レワ一ド P W及び同期ワード S Wの両方を用いたり、同期ワード S Wのみを用いて同期を獲得する。 これにより、同期ワードにおける ヮ一ド長が短縮された場合でも、精度が良好な同期検出が可能にな る。また、同期ワードにおけるワード長が短縮されることで、移動 無線通信装置 1 0 1 と無線通信制御装置 1 0 2との間や、複数の移 動無線通信装置 1 0 1の間において、迅速に通信リンクを確立する ことができる。

また、同期ワード S Wのみを用いて同期を確立あるいは維持する ときには、同期演算部 1 6にて相関値 C 1 と閾値 T h 1 とを比較す るための演算処理を実行することで、 処理量を低減して消費電力を 抑制することができる。 さらに、制御チャネル 1 1 0のフレームと 物理通信チャネル 1 1 1のフレームは同一のタイミングで送出され ており、物理通信チャネル 1 1 1のフレームにはプレワード P Wを 含んだ部位が配置されていない。 加えて、直接通信チャネル 1 1 2 のフレームには、 送信開始時に限ってプレワ一ド P Wを含んだプリ アンブル P Aが配置され、その後に送出されるフレームには、プリ アンブル P Aが配置されていない。これにより、情報伝送速度(容 量)による制約を受けやすい物理通信チャネル 1 1 1や直接通信チ ャネル 1 1 2において、制御用に伝送されるデ一夕量を削減するこ とができ、情報伝送速度による制約を緩和することができる。

なお、同期演算部 1 6は、同期を確立するために相関演算を実行 するものに限定されず、 任意の演算処理を実行して同期を確立でき るものであればよい。 例えば、予め定義された同期ワードと復調さ れたべ一スバンド信号のサンプリングデータとのユークリツ ド距離 を特定し、特定した距離の差を二乗して同期ヮードに対応する分量 だけ加算するようにしてもよい。

また、移動無線通信システム 1 0 0は、大ゾーン方式の陸上移動 無線通信システムに限定されず、 マイクロセルシステムであっても よい。さらに、変調方式は、 4値 F S K変調方式に限定されるもの ではなく、任意のデジタル多値変調方式であればよい。移動無線通 信装置 1 0 1 と無線通信制御装置 1 0 2との間での通信方式は、 F D M A方式に限定されるものではなく、 T D M A方式であってもそ のまま本発明を適用することができる。

産業上の利用可能性

同期ヮ一ドの長さを短縮して同期の確立に要する時間を短縮する ことで迅速に通信リンクを確立し、且つ、精度が良好な同期検出を することができる移動無線通信システムテを提供することが可能と なる。