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JP4973255B2 - Radio frame time synchronizer - Google Patents

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JP4973255B2
JP4973255B2 JP2007066384A JP2007066384A JP4973255B2 JP 4973255 B2 JP4973255 B2 JP 4973255B2 JP 2007066384 A JP2007066384 A JP 2007066384A JP 2007066384 A JP2007066384 A JP 2007066384A JP 4973255 B2 JP4973255 B2 JP 4973255B2
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

本発明は無線フレーム時間同期装置に関し、更に詳しくは回路の構成を簡略化した無線フレーム時間同期装置に関する。   The present invention relates to a radio frame time synchronization apparatus, and more particularly to a radio frame time synchronization apparatus with a simplified circuit configuration.

近年、膨大な数の無線信号が空中を飛び交っているが、各々の信号は混信してはならない。更に、信号電波として利用できる周波数は限られていて有限の資源なので、できるだけ有効に利用する必要がある。電波を有効利用する一つの手段として、多重化が挙げられる。ここで、多重とは一つの電波で複数の信号をやりとりする方法のことである。   In recent years, an enormous number of wireless signals are flying in the air, but each signal must not interfere. Furthermore, since the frequency that can be used as signal radio waves is limited and is a limited resource, it is necessary to use it as effectively as possible. Multiplexing is one method for effectively using radio waves. Here, multiplexing is a method of exchanging a plurality of signals with one radio wave.

多重化の代表例として周波数多重(FDM:Frequency Division Multiplexing)がある。FDMは、周波数軸上に複数の信号を並べる方式である。右チャネルと左チャネルの信号が一つの電波に乗って送られるFMステレオラジオ放送もFDMの一種である。   As a representative example of multiplexing, there is frequency division multiplexing (FDM: Frequency Division Multiplexing). FDM is a method of arranging a plurality of signals on a frequency axis. FM stereo radio broadcasting in which right channel and left channel signals are transmitted on one radio wave is also a kind of FDM.

OFDMは、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)と呼ばれ、原理的にはFDMのひとつと考えられる。通常のFDMとOFDMとの原理的な違いは、周波数の重ねかたにある。FDMでは各信号の持つスペクトルが重なると混信が発生するので、周波数間隔をある程度離す必要がある。これに対してOFDMは、一見するとスペクトルが重なるところまで多重化する各信号の周波数間隔を狭くしている。   OFDM is called Orthogonal Frequency Division Multiplexing and is considered to be one of FDMs in principle. The fundamental difference between normal FDM and OFDM lies in how the frequencies overlap. In FDM, interference occurs when the spectrum of each signal overlaps, so it is necessary to separate the frequency intervals to some extent. On the other hand, OFDM narrows the frequency interval of each signal multiplexed up to the point where the spectrum overlaps at first glance.

OFDM変調では、変調信号をパラレルデータにしてI−FFT(逆高速フーリエ変換)する。逆フーリエ変換は、周波数領域のデータを時間領域のデータに変換する。I−FFTに変調信号のデータを入れるということは1と0で構成される元データ(時系列データ)を、周波数軸上で元データと同じ形でスペクトラムが配置された信号(スペクトラム)と考え、これを時系列に変換する操作であると考えられる。   In OFDM modulation, the modulation signal is converted into parallel data and subjected to I-FFT (Inverse Fast Fourier Transform). The inverse Fourier transform converts frequency domain data into time domain data. Putting modulation signal data in the I-FFT means that the original data (time series data) composed of 1 and 0 is regarded as a signal (spectrum) in which the spectrum is arranged in the same form as the original data on the frequency axis. This is considered to be an operation for converting this into a time series.

OFDMを使用する無線通信システムでは、受信装置にて受信される信号に対して、無線フレームの時間同期をとることにより、高速フーリエ変換(FFT:First Fourier Transform)のウィンドウ位置を決めて、周波数領域での復調を正確に行なえるようにする。   In a radio communication system using OFDM, a time position of a radio frame is obtained with respect to a signal received by a receiving device, thereby determining a window position of a fast Fourier transform (FFT), and in a frequency domain. So that demodulation can be performed accurately.

例として図5に示すような無線フレームを考える。図の無線フレームでは、1無線フレーム(10ms周期)は、20サブフレームからなり、各サブフレーム先頭の1シンボルはパイロットチャネル(CH)で、その後に6シンボルの制御チャネル又はデータチャネルが続く、計7シンボルで構成されている。1シンボルは、GI(Guard Interval)長Mサンプルと、有効シンボル長Nサンプルから構成されている。   As an example, consider a radio frame as shown in FIG. In the illustrated radio frame, one radio frame (10 ms cycle) is composed of 20 subframes, and one symbol at the head of each subframe is a pilot channel (CH), followed by a control channel or data channel of 6 symbols. It consists of 7 symbols. One symbol includes a GI (Guard Interval) length M samples and an effective symbol length N samples.

また、スクランブリングコード長は、1無線フレーム(10ms)で、受信側にてスクランブリングコードが既知とした場合、送信パイロット信号のレプリカは、サブフレーム毎に異なることになる。次に無線フレームに対して時間同期をとる方法について説明する。図6は無線フレーム同期装置の従来構成例を示す図である。図に示すように、この装置は、シンボル先頭位置検出回路10と、無線フレーム先頭検出回路20と、FFTタイミング同期回路30の3段階から構成されている。   Further, when the scrambling code length is one radio frame (10 ms) and the scrambling code is known on the receiving side, the replica of the transmission pilot signal is different for each subframe. Next, a method for synchronizing time with respect to a radio frame will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional configuration example of a radio frame synchronization apparatus. As shown in the figure, this apparatus comprises three stages of a symbol head position detection circuit 10, a radio frame head detection circuit 20, and an FFT timing synchronization circuit 30.

シンボル先頭位置検出回路10において、11は受信データをNサンプルディレイさせるNサンプルディレイ、2は受信データとNサンプルディレイ1とを受けて相関を行なう相関器、3は該相関器2の出力を受けて同相加算する複数の同相加算器、4はこれら同相加算器3の複数の出力の中から、最大ピークを検出するピーク検出器である。ここで、相関器2の相関長はMサンプル、同相加算器3の相関幅はN+Mサンプルである。   In the symbol head position detection circuit 10, 11 is an N sample delay for delaying received data by N samples, 2 is a correlator that performs correlation by receiving received data and N sample delay 1, and 3 is an output of the correlator 2. A plurality of in-phase adders 4 for performing in-phase addition are peak detectors for detecting a maximum peak from a plurality of outputs of the in-phase adder 3. Here, the correlation length of the correlator 2 is M samples, and the correlation width of the in-phase adder 3 is N + M samples.

無線フレーム先頭検出回路20において、21は無線フレーム先頭のパイロットレプリカ、22は受信データとパイロットレプリカ21との相関をとる複数の相関器、23はこれら相関器22の出力を受けて同相加算を行なう複数の同相加算器、24はこれら同相加算器23の出力を受けて複数の出力の中から最大ピークを検出するピーク検出器である。   In the radio frame head detection circuit 20, 21 is a pilot replica at the head of the radio frame, 22 is a plurality of correlators that correlate received data and the pilot replica 21, and 23 receives the outputs of these correlators 22 and performs in-phase addition. A plurality of in-phase adders 24 are peak detectors that receive the output of the in-phase adder 23 and detect the maximum peak from the plurality of outputs.

FFTタイミング同期回路30において、31はサブフレーム先頭のパイロットレプリカ、32は受信データとパイロットレプリカ31の出力を、無線フレーム先頭情報を基に相関を行なう複数の相関器、33はこれら相関器32の出力を受けて同相加算する複数の同相加算器、34はこれら同相加算器33の出力を受けて、複数の出力の中から最大ピーク値を検出するピーク検出器である。相関器22の相関長はNサンプルであり、これら相関器22の相関幅は2Mサンプルである。このように構成された装置の動作を説明すると、以下の通りである。
(シンボル先頭の検出)
無線フレームに対して時間同期をとる方法について考える。先ずはじめにシンボル先頭を検出することを考える。各シンボルのGI部分のデータは、それぞれの有効シンボルデータの最後尾からGI長分のデータのコピーである(Cyclic Prefix)。これを利用して、Nサンプルディレイ1により有効シンボル長Nサンプル遅延させた受信データと、入力データをMサンプル長(GI長)にわたり相関器2で自己相関をとる。
In the FFT timing synchronization circuit 30, 31 is a pilot replica at the head of a subframe, 32 is a plurality of correlators that perform correlation based on received data and the output of the pilot replica 31, and 33 is a correlation of the correlators 32. A plurality of in-phase adders 34 that receive the output and perform in-phase addition are peak detectors 34 that receive the output of the in-phase adder 33 and detect the maximum peak value from the plurality of outputs. The correlation length of the correlator 22 is N samples, and the correlation width of these correlators 22 is 2M samples. The operation of the apparatus configured as described above will be described as follows.
(Detection of symbol head)
Consider a method of time synchronization for radio frames. First, consider detecting the beginning of a symbol. The data of the GI portion of each symbol is a copy of the data corresponding to the GI length from the end of each valid symbol data (Cyclic Prefix). Utilizing this, the correlator 2 auto-correlates the received data delayed by the effective symbol length N samples by the N sample delay 1 and the input data over the M sample length (GI length).

相関処理は、M+Nサンプル(シンボル長)幅の各サンプルを起点に行ない、それぞれのポイントの計M+N個の相関値を得る。同様の処理をサブフレーム内のシンボル区切りで行い、最初に求めたM+N個の起点から、M+Nサンプル周期にあたるサンプルについて同相加算器3で同相加算していく(シンボル間同相加算)。ピーク検出器4は、最終的に得られたM+N個の相関値のピーク検出を行い、最も相関値の高いサンプル位置をシンボルの先頭位置とする。   The correlation processing is performed starting from each sample having a width of M + N samples (symbol length), and a total of M + N correlation values of the respective points are obtained. A similar process is performed for each symbol in the subframe, and the in-phase adder 3 performs in-phase addition on the samples corresponding to the M + N sample period from the first obtained M + N starting points (inter-symbol in-phase addition). The peak detector 4 detects the peak of the M + N correlation values finally obtained, and sets the sample position with the highest correlation value as the head position of the symbol.

図7はシンボル先頭検出動作の説明図である。(a)は入力データ、(b)はNサンプル遅れた入力データ、(c)は相関ウインドウ幅、(d)は相関結果である。入力データ(a)とNサンプル遅れた入力データ(b)との相関を相関ウィンドウ幅M+Nを基にとる。その結果、(d)に示すような相関結果が得られる。この相関結果を、時間軸を横軸、相関値を縦軸としてプロットすると、図7の右に示すような相関結果が得られる。この相関値のスペクトラムの最大値(ピーク値)がシンボル先頭となる。
(無線フレームの先頭の検出)
次に、無線フレームの先頭を検出する方法について説明する。先に求めたシンボル先頭位置を中心に、2Mサンプルの相関幅で、相関器22が無線フレーム先頭の送信パイロット信号レプリカと受信信号の相関演算を行なう。ここでは、相関長はNサンプルとしている。これを1無線フレーム内の各シンボル先頭位置で行なうので、得られる相関値は2Mサンプル×7シンボル×20サブフレームとなる。これらを続く同相加算器23で同相加算する。そして、最終的に得られた2M×7×20個の相関値のピーク検出を行い、最も相関値の高いサンプル位置をピーク検出部24で検出して無線フレーム先頭位置とする。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the symbol head detection operation. (A) is input data, (b) is input data delayed by N samples, (c) is a correlation window width, and (d) is a correlation result. The correlation between the input data (a) and the input data (b) delayed by N samples is taken based on the correlation window width M + N. As a result, a correlation result as shown in (d) is obtained. When this correlation result is plotted with the time axis as the horizontal axis and the correlation value as the vertical axis, the correlation result as shown on the right of FIG. 7 is obtained. The maximum value (peak value) of the spectrum of this correlation value is the symbol head.
(Detection of start of radio frame)
Next, a method for detecting the start of a radio frame will be described. The correlator 22 performs a correlation operation between the transmission pilot signal replica at the head of the radio frame and the received signal with the correlation width of 2M samples centering on the symbol head position obtained previously. Here, the correlation length is N samples. Since this is performed at the head position of each symbol in one radio frame, the obtained correlation value is 2M samples × 7 symbols × 20 subframes. These are added in-phase by a subsequent in-phase adder 23. Then, the peak of the 2M × 7 × 20 correlation values finally obtained is detected, and the sample position with the highest correlation value is detected by the peak detection unit 24 and set as the radio frame head position.

図8は無線フレーム先頭検出動作の説明図である。入力データが図に示すように1無線フレーム(10ms)あるものとする。求めたシンボル先頭位置の相関幅を2Mとして、無線フレーム先頭パイロットレプリカとの相関をとる。このようにして相関をとったものを続く同相加算器23で2Mサンプル×7シンボル×20サブフレームの数の同相加算を行なう。この同相加算器23の出力を受けて、続くピーク検出器24は最大ピークを求めて無線フレーム先頭位置とする。
(タイミング同期の動作)
最後にFFTタイミング同期回路30の動作について説明する。タイミング同期回路30は、無線フレーム先頭検出よりも高精度にFFTウィンドウ位置を検出するためのものである。先に求めた無線フレーム先頭位置を起点として、相関器32でサブフレーム周期の各サンプル位置を中心とした2Mサンプルの相関幅で、受信信号とサブフレーム先頭の送信パイロット信号レプリカ(サブフレーム毎に異なる)の相関演算を行なう。この相関演算結果は、続く同相加算器33で各サブフレームの相関値を同相加算し、この同相加算器33での結果をピーク検出器34で受けて、ピーク検出した結果をFFTウィンドウの開始位置とする。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the radio frame head detection operation. Assume that there is one radio frame (10 ms) as shown in the figure. The correlation width of the obtained symbol head position is set to 2M, and correlation with the radio frame head pilot replica is taken. The in-phase adder 23 that continues the correlation in this way performs in-phase addition of the number of 2M samples × 7 symbols × 20 subframes. In response to the output of the in-phase adder 23, the subsequent peak detector 24 obtains the maximum peak and sets it as the radio frame head position.
(Operation of timing synchronization)
Finally, the operation of the FFT timing synchronization circuit 30 will be described. The timing synchronization circuit 30 is for detecting the FFT window position with higher accuracy than the detection of the head of the radio frame. The received signal and the transmission pilot signal replica at the beginning of the subframe (for each subframe) with a correlation width of 2M samples centered on each sample position of the subframe period by the correlator 32, starting from the radio frame head position obtained previously. (Different) correlation calculation. The correlation calculation result is obtained by in-phase addition of the correlation values of the respective subframes by the subsequent in-phase adder 33, the result of the in-phase adder 33 being received by the peak detector 34, and the peak detection result being the start position of the FFT window. And

図9はタイミング同期部の動作説明図である。無線フレーム先頭を基準に、入力データのパイロットシンボルと、送信パイロットレプリカとの相関を相関器32でとる。この相関器32の出力は、同相加算器33で同相加算される。これら同相加算器33の出力は、ピーク検出部34に入り、該ピーク検出部34でピークが検出される。このピーク値がFFTウィンドウの開始位置となる。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the timing synchronization unit. The correlator 32 takes a correlation between the pilot symbol of the input data and the transmission pilot replica with reference to the head of the radio frame. The output of the correlator 32 is in-phase added by the in-phase adder 33. The outputs of these in-phase adders 33 enter a peak detector 34, and the peak detector 34 detects the peak. This peak value is the starting position of the FFT window.

一連の動作を説明すると、初めにGI相関によるシンボル先頭位置を検出し、検出したシンボル先頭位置を基点として、無線フレーム先頭を検出する。その後、検出した無線フレームを起点として高精度タイミング同期回路30により正確なFFTウィンドウ位置を検出する。   A series of operations will be described. First, a symbol head position by GI correlation is detected, and a wireless frame head is detected using the detected symbol head position as a base point. Thereafter, an accurate FFT window position is detected by the high-accuracy timing synchronization circuit 30 with the detected radio frame as a starting point.

タイミング同期回路は、その後も動作し、FFTタイミング変動に対して高精度に追従する。また、GI相関→無線フレーム先頭検出回路も動作を継続し、タイミング同期回路30に通知している無線フレーム先頭位置を更新する。   The timing synchronization circuit continues to operate and follows the FFT timing variation with high accuracy. Also, the GI correlation → radio frame head detection circuit continues to operate, and updates the radio frame head position notified to the timing synchronization circuit 30.

従来のこの種の装置としては、受信信号の相互相関値を検出する相互相関検出処理部と、該相互相関値を所定間隔で同期加算する同期加算部と、該受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部と、該受信信号の自己相関電力を求める自己相関電力算出部と、該受信電力に応じた同期加算閾値を求める閾値算出部と、該同期加算された値のピークのタイミングにおいて該自己相関電力が該受信電力に所定の係数を乗じた値以下であり且つ該同期加算された値が該同期加算閾値以上であるとの判定に応じて該ピークのタイミングをシンボルタイミングとして検出するシンボルタイミング検出部から構成される技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   As a conventional apparatus of this type, a cross-correlation detection processing unit that detects a cross-correlation value of a received signal, a synchronous addition unit that synchronously adds the cross-correlation value at a predetermined interval, and a reception power of the received signal are calculated. A reception power calculation unit; an autocorrelation power calculation unit that calculates autocorrelation power of the received signal; a threshold calculation unit that calculates a synchronization addition threshold according to the reception power; and a peak timing of the value obtained by synchronization addition A symbol for detecting the timing of the peak as a symbol timing in response to the determination that the autocorrelation power is equal to or less than a value obtained by multiplying the received power by a predetermined coefficient and the value obtained by the synchronous addition is equal to or greater than the synchronous addition threshold A technique including a timing detection unit is known (see, for example, Patent Document 1).

また、同期シンボル発生器が発生させた信号とOFDM信号との相関を求める相関器と、求められた相関から相関量を演算する相関演算器と、演算された相関量をガード期間で積分する積分器と、積分された相関量からシンボルタイミングを判定するタイミング判定器と、判定されたシンボルタイミングからフーリエ変換の動作タイミングを出力するFFT窓発生器と、FFT窓発生器の出力信号に基づいて伝送シンボルから有効シンボル期間の信号を取り出す復調器とから構成される技術が知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2005−318512号公報(段落0014〜0023、図3、図4) 特開2001−69119号公報(段落0051〜0062、図1〜図7)
In addition, a correlator that calculates the correlation between the signal generated by the synchronization symbol generator and the OFDM signal, a correlation calculator that calculates the correlation amount from the calculated correlation, and an integration that integrates the calculated correlation amount in the guard period. A timing determiner that determines symbol timing from the integrated correlation amount, an FFT window generator that outputs an operation timing of Fourier transform from the determined symbol timing, and transmission based on an output signal of the FFT window generator A technique is known that includes a demodulator that extracts a signal of an effective symbol period from a symbol (see, for example, Patent Document 2).
JP 2005-318512 A (paragraphs 0014 to 0023, FIGS. 3 and 4) JP 2001-69119 A (paragraphs 0051 to 0062, FIGS. 1 to 7)

前述した従来のシステムでは、3段階に分けてタイミングの検出が行われており、各段階でそれぞれ相関器を使用している。相関器は乗算器で構成されているため、このような構成では回路規模が増大してしまうという問題があった。   In the conventional system described above, timing detection is performed in three stages, and a correlator is used at each stage. Since the correlator is configured by a multiplier, such a configuration has a problem that the circuit scale increases.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、回路規模を増大することのない無線フレーム時間同期装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a radio frame time synchronization apparatus that does not increase the circuit scale.

(1)請求項1記載の発明は、受信データを受けて相関演算を行なう相関演算部と、該相関演算部からの出力を受けてシンボル先頭情報を出力するシンボル先頭位置検出回路と、該相関演算部からの出力を受けて、前記シンボル先頭位置検出回路の出力を基に無線フレーム,サブフレーム先頭情報を出力するFFTタイミング同期回路と、前記相関演算部と接続され、無線フレーム先頭を検出する無線フレーム先頭検出回路と、を有して構成される無線フレーム時間同期装置において、前記FFTタイミング同期回路との衝突区間のデータのバッファリングを共通のメモリを使用して行なうことを特徴とする。
(2)請求項2記載の発明は、前記FFTタイミング同期回路の相関器の未使用区間にてGI相関を行なうことを特徴とする。
(3)請求項3記載の発明は、前記FFTタイミング同期回路の相関器の未使用区間と無線フレーム先頭検出における相関範囲外の区間を利用してGI相関を行なうことを特徴とする
(1) The invention according to claim 1 is a correlation calculation unit that receives a received data and performs a correlation calculation, a symbol head position detection circuit that receives an output from the correlation calculation unit and outputs symbol head information, and the correlation An output from the calculation unit is connected to the FFT timing synchronization circuit that outputs radio frame and subframe head information based on the output of the symbol head position detection circuit and the correlation calculation unit, and detects the radio frame head. A radio frame time synchronization apparatus configured to include a radio frame head detection circuit , wherein buffering of data in a collision section with the FFT timing synchronization circuit is performed using a common memory .
(2) The invention according to claim 2 is characterized in that GI correlation is performed in an unused section of a correlator of the FFT timing synchronization circuit.
(3) The invention described in claim 3 is characterized in that GI correlation is performed using an unused section of the correlator of the FFT timing synchronization circuit and a section outside the correlation range in the radio frame head detection .

(1)請求項1記載の発明によれば、無線フレーム先頭をシンボル先頭位置検出と、無線フレーム位置検出と、無線フレーム先頭の検出という3つの段階で構成された処理回路で使用される相関処理部を前記3つの段階で共通して使用するように構成することができ、回路規模を増大することのない無線フレーム時間同期装置を提供することができる。また、FFTタイミング同期回路との衝突区間のデータのバッファリングを共通のメモリを使用して行なうことにより、ハードウェアの低減を図ることができる。
(2)請求項2記載の発明によれば、FFTタイミング同期回路の相関器の未使用期間を利用してGI相関を行なうことで、処理を効率化することができる。
(3)請求項3記載の発明によれば、FFTタイミング同期回路の相関器の未使用期間と無線フレーム先頭検出における相関範囲外の区間を利用して相関を行なうことにより、処理の効率化を図ることができる
(1) According to the first aspect of the present invention, the correlation processing used in the processing circuit composed of three stages, ie, the symbol start position detection of the radio frame, the detection of the radio frame position, and the detection of the start of the radio frame. It is possible to provide a radio frame time synchronization apparatus that does not increase the circuit scale. Further, by buffering data in the collision section with the FFT timing synchronization circuit using a common memory, hardware can be reduced.
(2) According to the invention described in claim 2, the processing can be made more efficient by performing the GI correlation using the unused period of the correlator of the FFT timing synchronization circuit.
(3) According to the invention described in claim 3, the correlation is performed using the unused period of the correlator of the FFT timing synchronization circuit and the section outside the correlation range in the detection of the start of the radio frame, thereby improving the processing efficiency. Can be planned .

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態を示すブロック図である。図6と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、10´はシンボル先頭位置検出部、20´は無線フレーム先頭検出部、30´はFFTタイミング同期部である。これら回路は、その演算において、後述する相関演算部100を共通に使用するようになっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 10 'is a symbol head position detection unit, 20' is a radio frame head detection unit, and 30 'is an FFT timing synchronization unit. These circuits commonly use a correlation calculation unit 100 described later in the calculation.

シンボル先頭位置検出回路10´において、3は相関演算部100からの出力を受けて同相加算を行なう複数の同相加算器、4はこれら同相加算器3の出力を受けてピーク値を検出するピーク検出器である。該ピーク検出器4からシンボル先頭情報が出力される。   In the symbol head position detection circuit 10 ′, 3 is a plurality of in-phase adders that receive the output from the correlation calculation unit 100 and performs in-phase addition, and 4 is a peak detection that receives the output of the in-phase adder 3 and detects a peak value. It is a vessel. Symbol head information is output from the peak detector 4.

無線フレーム先頭検出回路20´において、23は相関演算部100の出力を受けて同相加算を行なう同相加算器、24はこれら複数の同相加算器23の出力を受けてピーク値を検出するピーク検出器である。FFTタイミング同期回路30´において、33は相関演算部100の出力を受けて同相加算を行なう同相加算器、34はこれら同相加算器33の出力を受けてピーク位置を検出するピーク検出器である。シンボル先頭位置検出回路10´からはシンボル先頭情報が出力され、無線フレーム先頭検出回路20´からは無線フレーム先頭情報が出力され、FFTタイミング同期回路30´からは無線フレーム、サブフレーム先頭情報が出力される。   In the radio frame head detection circuit 20 ′, reference numeral 23 denotes an in-phase adder that receives the output of the correlation calculation unit 100 and performs in-phase addition, and 24 denotes a peak detector that receives the outputs of the plurality of in-phase adders 23 and detects a peak value. It is. In the FFT timing synchronization circuit 30 ′, 33 is an in-phase adder that receives the output of the correlation calculation unit 100 and performs in-phase addition, and 34 is a peak detector that receives the output of the in-phase adder 33 and detects a peak position. Symbol head position detection circuit 10 'outputs symbol head information, radio frame head detection circuit 20' outputs radio frame head information, and FFT timing synchronization circuit 30 'outputs radio frame and subframe head information. Is done.

相関演算部100において、41は受信データを受けて格納するデータ格納用メモリ、1は該データ格納用メモリ41の出力を受けてNサンプル遅らせるNサンプルディレイ、42は無線フレーム先頭又はサブフレーム先頭のパイロットレプリカである。43は受信データ又はデータ格納用メモリ41からの出力の内の何れか一方をセレクトする第1のセレクタ、44はNサンプルディレイ1又はパイロットレプリカ42の出力を受けて何れか一方をセレクトする第2のセレクタである。これらセレクタ43,44は後述する相関処理制御部40からの制御信号を受けてその出力を切り替えるようになっている。   In the correlation calculation unit 100, 41 is a data storage memory that receives and stores received data, 1 is an N sample delay that receives the output of the data storage memory 41 and delays it by N samples, and 42 is the start of a radio frame or subframe. It is a pilot replica. 43 is a first selector that selects either one of the received data or the output from the data storage memory 41, and 44 is a second selector that receives either the N sample delay 1 or the pilot replica 42 and selects either one. Selector. These selectors 43 and 44 are adapted to switch their outputs in response to a control signal from a correlation processing control unit 40 described later.

45はこれら第1及び第2のセレクタの出力を受けて相関演算を行なう複数の相関器である。これら相関器45も、相関処理制御部40からの制御信号を受ける。46は相関器45による相関演算の途中で相関演算を中止する必要が生じた時にその中間結果を保持しておく待避部である。この相関演算の停止信号は、相関処理制御部40から指示される。相関演算の停止理由がなくなった場合には、相関処理制御部40からの指示により再度相関演算処理が行われる。47は複数の相関器45の出力を受けてその出力先を決定する出力選択部である。これら待避部46及び出力選択部47は、相関処理制御部40からの制御信号を受ける。   Reference numeral 45 denotes a plurality of correlators that receive the outputs of the first and second selectors and perform correlation calculations. These correlators 45 also receive control signals from the correlation processing control unit 40. Reference numeral 46 denotes a saving unit that holds an intermediate result when the correlation calculation needs to be canceled during the correlation calculation by the correlator 45. The correlation calculation stop signal is instructed by the correlation processing control unit 40. When there is no reason for stopping the correlation calculation, the correlation calculation process is performed again according to an instruction from the correlation processing control unit 40. An output selection unit 47 receives the outputs of the plurality of correlators 45 and determines the output destination. The saving unit 46 and the output selection unit 47 receive a control signal from the correlation processing control unit 40.

40は、前記したシンボル先頭位置検出回路10´の出力であるシンボル先頭情報及び無線フレーム先頭検出回路20´の出力である無線フレーム先頭情報を受けて前記した各種の制御信号を出力する相関処理制御部である。該相関処理制御部40としては、例えばマイクロコンピュータが用いられる。   40 is a correlation processing control for receiving the symbol head information output from the symbol head position detection circuit 10 'and the radio frame head information output from the radio frame head detection circuit 20' and outputting the various control signals described above. Part. As the correlation processing control unit 40, for example, a microcomputer is used.

図中のデータ格納用メモリ41で、衝突時のデータの格納を行なう。先に述べたようにGI相関時と無線フレーム先頭検出時で共用可能である。入力データとメモリに格納されたデータは、制御部からの指示により選択され、相関器に入力される。また、メモリデータは、自己相関用のNサンプルディレイ回路にも供給され、パイロットレプリカとの選択により相関器に入力される。制御部では、相関器への入力を切り替える時に、相関長の支持や手演算の途中結果の待避支持を行なう。相関長の演算が終了したら、結果の出力先を、シンボル先頭検出、無線フレーム先頭検出、タイミング同期から選択して出力する。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。   The data storage memory 41 in the figure stores data at the time of collision. As described above, it can be shared at the time of GI correlation and the detection of the start of a radio frame. The input data and the data stored in the memory are selected by an instruction from the control unit and input to the correlator. The memory data is also supplied to an N-sample delay circuit for autocorrelation, and is input to a correlator by selection with a pilot replica. When switching the input to the correlator, the control unit supports the correlation length and saves the intermediate result of the manual calculation. When the calculation of the correlation length is completed, the output destination of the result is selected and output from symbol head detection, radio frame head detection, and timing synchronization. The operation of the apparatus configured as described above will be described as follows.

図2はタイミング同期回路30´の相関器動作の説明図である。タイミング同期回路30´での相関処理は、1フレーム内のパイロットシンボル位置(検出した無線フレーム先頭を基準)でのみ相関処理を行なう。よって、図に示したように、1フレームのサンプル数(M+N)×7に対して、Nサンプル長の区間以外の区間では相関処理は行わない。従って、相関器が動作しない期間Tmは次式で表される。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the correlator operation of the timing synchronization circuit 30 '. The correlation processing in the timing synchronization circuit 30 'is performed only at the pilot symbol position in one frame (referenced to the detected radio frame head). Therefore, as shown in the figure, the correlation processing is not performed in the section other than the section of N sample length with respect to the number of samples (M + N) × 7 in one frame. Therefore, the period Tm during which the correlator does not operate is expressed by the following equation.

Tm=M(幅)×[(M+N)×7−N](長)サンプル間
となる。この間は、相関器45は動作していない。
次に、図2の相関処理を行なっていない区間でシンボル先頭検出のGI相関を行なうことを考える。GI相関は、Nサンプル遅延させた信号との自己相関であるので、相関幅がM+Nサンプルといっても、相関器自体は1つあればよい。従って、図3に示すようにタイミング同期処理の相関処理と衝突した部分のデータを一時データ格納用メモリ41にバッファリングし、タイミング同期の相関処理が終了後に開いている相関器(幅)を利用して相関演算を行なうことで、1フレーム内に処理することが可能である。図3はタイミング同期とシンボル先頭検出の相関器共用時動作を示す図である。
Tm = M (width) × [(M + N) × 7−N] (long) Between samples. During this time, the correlator 45 is not operating.
Next, it is considered that GI correlation for symbol head detection is performed in a section where the correlation processing of FIG. 2 is not performed. Since GI correlation is autocorrelation with a signal delayed by N samples, even if the correlation width is M + N samples, only one correlator is required. Therefore, as shown in FIG. 3, the data of the portion colliding with the correlation processing of the timing synchronization processing is buffered in the temporary data storage memory 41, and the correlator (width) opened after the timing synchronization correlation processing is completed is used. By performing the correlation calculation, it is possible to process within one frame. FIG. 3 is a diagram showing an operation when the correlator is shared for timing synchronization and symbol head detection.

図3はタイミング同期とシンボル先頭検出の相関器共用時動作を示す図である。パイロットシンボルと相関幅シンボルとの相関をとる。この時、データの衝突が発生した場合には、衝突区間のデータをデータ格納用メモリ41にバッファリングする。AはバッファリングしたデータのGI相関を示す。   FIG. 3 is a diagram showing an operation when the correlator is shared for timing synchronization and symbol head detection. The correlation between the pilot symbol and the correlation width symbol is taken. At this time, if a data collision occurs, the data in the collision section is buffered in the data storage memory 41. A shows the GI correlation of the buffered data.

同様に、無線フレーム先頭検出時のパイロット相関処理を行なうことを考える。衝突区間のデータをバッファリングするのはGI相関と同じであるが(バッファ用のメモリは共用可能)、無線フレーム先頭検出の場合は、相関幅分の相関器が必要となる。   Similarly, consider performing pilot correlation processing when detecting the start of a radio frame. Buffering the data in the collision section is the same as in GI correlation (the buffer memory can be shared), but in the case of radio frame head detection, a correlator corresponding to the correlation width is required.

ここで、無線フレーム先頭検出時の1シンボル分の相関処理を考えると、相関長をNシンボルとするならば、Mサンプル間は相関処理を行わないことになる。よって、1シンボルにつきMサンプルの計7Mサンプル≧Nサンプル(相関長)という条件が成り立つならば、1フレーム内に処理することが可能となる。   Here, considering the correlation processing for one symbol at the time of detecting the head of the radio frame, if the correlation length is N symbols, the correlation processing is not performed between M samples. Therefore, if the condition that a total of 7 M samples ≧ N samples (correlation length) of M samples per symbol is satisfied, it is possible to process within one frame.

図4はタイミング同期と無線フレーム先頭検出の相関器共用時動作を示す図である。衝突期間のデータをデータ格納用メモリ41にバッファリングする。そして、バッファリングしたデータのGI相関をとる。フレームの後半は、パイロット相関を行なっている。   FIG. 4 is a diagram showing an operation at the time of correlator sharing for timing synchronization and detection of a radio frame head. Data in the collision period is buffered in the data storage memory 41. Then, the GI correlation of the buffered data is taken. In the second half of the frame, pilot correlation is performed.

先の条件である7Mサンプル≧Nサンプル(相関長)を満たさない場合でも、無線フレーム先頭検出の精度、及び応答速度に問題がないとすれば、1無線フレームおきに処理を行なうこととして、2無線フレーム内に処理が完了すればいいことになる。   Even if the previous condition of 7M samples ≧ N samples (correlation length) is not satisfied, if there is no problem in the accuracy of radio frame head detection and response speed, processing is performed every other radio frame. It suffices if processing is completed within the radio frame.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、無線フレーム先頭をシンボル先頭位置検出と、無線フレーム位置検出と、無線フレーム先頭の検出という3つの段階で構成された構成された処理回路で使用される相関処理部を前記3つの段階で共通して使用するように構成することができ、回路規模を増大することのない無線フレーム時間同期装置を提供することができる。   As described above in detail, according to the present invention, the processing circuit configured by the three steps of detecting the start of the radio frame, detecting the position of the start of the symbol, detecting the position of the radio frame, and detecting the start of the radio frame. The correlation processing unit to be used can be configured to be used in common in the three stages, and a radio frame time synchronization apparatus that does not increase the circuit scale can be provided.

また、FFTタイミング同期回路の相関器の未使用期間を利用してGI相関を行なうことで、処理を効率化することができる。
また、FFTタイミング同期回路の相関器の未使用期間と無線フレーム先頭検出における相関範囲外の区間を利用して相関を行なうことにより、処理の効率化を図ることができる。
Further, the processing can be made more efficient by performing the GI correlation using the unused period of the correlator of the FFT timing synchronization circuit.
Further, by performing correlation using the unused period of the correlator of the FFT timing synchronization circuit and the section outside the correlation range in the radio frame head detection, it is possible to improve the processing efficiency.

更に、FFTタイミング同期回路との衝突区間のデータのバッファリングを共通のメモリを使用して行なうことにより、ハードウェアの低減を図ることができる。
このように、本発明によれば、タイミング同期処理で相関器が使用されていない区間を利用して、GI相関と、無線フレーム先頭検出用のパイロット相関を行なうことにより、相関器の共用化による回路規模削減を可能とすることができる。
Furthermore, hardware can be reduced by buffering data in the collision section with the FFT timing synchronization circuit using a common memory.
As described above, according to the present invention, the GI correlation and the pilot correlation for detecting the start of the radio frame are performed by using the section in which the correlator is not used in the timing synchronization process, so that the correlator is shared. The circuit scale can be reduced.

本発明一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one embodiment of this invention. タイミング同期回路の相関器動作の説明図である。It is explanatory drawing of the correlator operation | movement of a timing synchronization circuit. タイミング同期とシンボル先頭検出の相関器共用時動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of correlator sharing of a timing synchronization and a symbol head detection. タイミング同期と無線フレーム先頭検出の相関器共用動作を示す図である。It is a figure which shows the correlator shared operation | movement of a timing synchronization and a radio | wireless frame head detection. 無線フレームの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a radio | wireless frame. 無線フレーム同期装置の従来構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a conventional structure of a radio | wireless frame synchronizing apparatus. シンボル先頭検出動作の説明図である。It is explanatory drawing of a symbol head detection operation | movement. 無線フレーム先頭検出動作の説明図である。It is explanatory drawing of a radio | wireless frame head detection operation | movement. タイミング同期部の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a timing synchronizer.

符号の説明Explanation of symbols

1 Nサンプルディレイ
3 同相加算器
4 ピーク検出器
10´ シンボル先頭位置検出回路
20´ 無線フレーム先頭検出部
23 同相加算器
24 ピーク検出器
30´ FFTタイミング同期回路
33 同相加算器
34 ピーク検出器
40 相関処理制御部
41 データ格納用メモリ
42 パイロットレプリカ
43 セレクタ
44 セレクタ
45 相関器
46 待避メモリ
47 出力先頭選択部
1 N sample delay 3 In-phase adder 4 Peak detector 10 ′ Symbol head position detection circuit 20 ′ Radio frame head detector 23 In-phase adder 24 Peak detector 30 ′ FFT timing synchronization circuit 33 In-phase adder 34 Peak detector 40 Correlation Processing control unit 41 Data storage memory 42 Pilot replica 43 Selector 44 Selector 45 Correlator 46 Save memory 47 Output head selection unit

Claims (3)

受信データを受けて相関演算を行なう相関演算部と、
該相関演算部からの出力を受けてシンボル先頭情報を出力するシンボル先頭位置検出回路と、
該相関演算部からの出力を受けて、前記シンボル先頭位置検出回路の出力を基に無線フレーム,サブフレーム先頭情報を出力するFFTタイミング同期回路と、
前記相関演算部と接続され、無線フレーム先頭を検出する無線フレーム先頭検出回路と、
を有して構成される無線フレーム時間同期装置において、
前記FFTタイミング同期回路との衝突区間のデータのバッファリングを共通のメモリを使用して行なうことを特徴とする無線フレーム時間同期装置
A correlation calculation unit that receives the received data and performs a correlation calculation;
A symbol head position detection circuit that receives the output from the correlation calculation section and outputs symbol head information;
An FFT timing synchronization circuit that receives an output from the correlation calculation unit and outputs radio frame and subframe head information based on the output of the symbol head position detection circuit ;
A radio frame head detection circuit connected to the correlation calculation unit and detecting a radio frame head;
In a radio frame time synchronization apparatus configured with
A radio frame time synchronizer for buffering data of a collision section with the FFT timing synchronizer using a common memory .
前記FFTタイミング同期回路の相関器の未使用区間にてGI相関を行なうことを特徴とする請求項1記載の無線フレーム時間同期装置。   The radio frame time synchronization apparatus according to claim 1, wherein GI correlation is performed in an unused section of a correlator of the FFT timing synchronization circuit. 前記FFTタイミング同期回路の相関器の未使用区間と無線フレーム先頭検出における相関範囲外の区間を利用してGI相関を行なうことを特徴とする請求項1記載の無線フレーム時間同期装置。 2. The radio frame time synchronization apparatus according to claim 1, wherein GI correlation is performed using an unused section of the correlator of the FFT timing synchronization circuit and a section outside the correlation range in radio frame head detection.
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