JP5752575B2

JP5752575B2 - クロック周波数誤差検出装置

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Publication number: JP5752575B2
Application number: JP2011260753A
Authority: JP
Inventors: 多賀　昇; 昇多賀; 達久古川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2015-07-22
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Description

本発明は、放送及び通信分野における伝送データから再生したクロックのクロック周波数誤差を検出するクロック周波数誤差検出装置に関する。

放送及び通信分野においては、フレーム等の一定長のブロック単位でデータ伝送が行われる。受信装置は、伝送データ中にフレーム単位で格納されているフレーム同期信号等の識別子を検出し、これによりフレーム同期を確立して、フレーム単位での復調処理を行っている。

例えば、中国（中華人民共和国）地上デジタル放送規格のＤＴＭＢ（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast）においては、フレームは、フレームボディ（以下、ＦＢともいう）とフレームヘッダー（以下、ＦＨともいう）とによって構成されている。フレームボディには、変調されたソースストリームデータとシステム情報とが組み合わさった３７８０個のシンボルが格納されている。また、フレームヘッダーには、フレームを識別するための既知の擬似ランダムノイズ系列（以下、ＰＮ系列という）が格納されている。

フレームヘッダーのＰＮ系列は、ＬＦＳＲ（線形帰還シフトレジスタ）によって生成される。ＬＦＳＲは、周期性を有する既知のＰＮ系列を生成することができ、生成多項式で定義された生成系列ＰＮ２５５を循環拡張することで、既知のフレームヘッダーを得ている。フレームヘッダーが既知のＰＮ系列であることから、フレームヘッダーは、フレーム同期の検出に用いられるだけでなく、パイロット信号としても用いられて、伝送路応答推定等の復調処理に利用可能である。

ところで、このようなＤＴＭＢ放送規格の信号受信時にクロック周波数誤差を検出してクロック再生を行う手法として、パターンマッチングによる手法が考えられる。クロック周波数誤差が存在すると、パターンマッチングによって得た相関ピークの検出タイミングにずれが生じる。この相関ピークの検出タイミングのずれを検出することで、クロック周波数誤差を推定してクロック再生を可能にする。

しかしながら、ＬＦＳＲの初期値（フレーム番号）毎にＰＮ系列の位置が変化するので、スーパーフレーム同期が確立するまでは、相関ピークの検出タイミングのずれが、フレーム番号の相違によるものかクロック周波数誤差によるものかを区別することはできない。このため、クロック再生を行うためには、先にスーパーフレーム同期を確立させる必要がある。或いは、クロック周波数誤差の検出のために、スーパーフレーム単位で相関ピーク検出タイミングを平均する方法も考えられる。いずれにしても、クロック周波数誤差の検出には時間がかかり、結局クロック再生に長時間を要するという問題があった。

また、マルチパス妨害が存在するような場合には、マルチパス妨害によって生じた相関ピークがクロック周波数誤差の検出に使用されることがあり、クロック周波数誤差を誤検出してしまうことがあるという問題があった。

特開２０１０−２０６５１１号公報

本発明は、クロック周波数誤差の検出に要する時間を短縮することができるクロック周波数誤差検出装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るクロック周波数誤差検出装置は、１フレームが所定のシンボル数で構成された受信信号であって、各フレームに含まれるフレーム同期信号が他のフレームのフレーム同期信号を所定の法則を用いてシンボル単位でシフトさせて得られる部分を含む受信信号に含まれる複数種類のフレーム同期信号のうちの少なくとも１つに基づく同期系列を記憶する系列記憶部と、入力される前記受信信号と前記系列記憶部が記憶した同期系列とのパターンマッチングを行うパターンマッチング部と、クロック発生部で発生されたシンボル周期のクロックを周波数誤差信号に基づいて補正することで得られるシンボルクロックが与えられ、前記シンボルクロックをカウントアップしてカウント値をシンボル番号として出力するシンボルカウンタと、前記パターンマッチング部のパターンマッチング処理結果に基づいて前記各フレームのフレーム同期信号を検出し、検出タイミングにおける前記シンボル番号を出力するタイミング検出部と、前記タイミング検出部からの前記シンボル番号の変化を検出し、検出した変化と前記所定の法則とに基づいて、前記シンボル周期のクロックの周波数誤差を検出して前記周波数誤差信号を出力する周波数誤差検出部とを具備する。

本発明の第１の実施の形態に係るクロック周波数誤差検出装置を示すブロック図。ＤＴＭＢのフレームの構成を示す説明図。ＤＴＭＢのフレームヘッダーを生成するＬＦＳＲの具体的な回路構成を示す回路図。横軸にシンボル番号をとり縦軸に相関値をとってパターンマッチングの相関結果を示すグラフ。ＤＴＭＢの放送信号のフレームヘッダーのＰＮ系列の配置を説明するための説明図。横軸にフレーム番号をとり縦軸にシンボル番号をとって、同期検出シンボル番号とフレーム番号との関係を示す説明図。図１中の誤差検出部１５ａ，１５ｂ及び周波数誤差検出部１６の具体的な構成を示すブロック図。第１の実施の形態の動作を説明するための説明図。本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。横軸にシンボル番号をとり縦軸に相関値をとって、所定の１フレーム期間におけるパターンマッチングの相関結果を示すグラフ。横軸に時間をとり縦軸に検出シンボル番号をとって、タイミング検出の検出範囲を説明するための説明図。本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るクロック周波数誤差検出装置を示すブロック図である。本実施の形態はＤＴＭＢのクロック周波数誤差検出に適用した例である。

先ず、図２乃至図４を参照してＤＴＭＢの放送信号について説明する。図２はＤＴＭＢのフレームの構成を示し、図２（ａ）乃至（ｃ）は夫々ＦＨモード１〜ＦＨモード３を示している。

ＤＴＭＢは、ＦＨモード１〜ＦＨモード３の３つのモードを有しており、ＦＨモード１，ＦＨモード３は、フレームヘッダーのＰＮ系列が毎フレーム同一パターンではなく、フレーム単位で変化するパターンを有する。従って、これらのＦＨモード１，ＦＨモード３において、フレームヘッダーのＰＮ系列をパイロット信号として利用するためには、フレーム単位でフレームヘッダーのＰＮ系列を推定する必要がある。

図２に示すように、ＤＴＭＢの各フレームは、フレームヘッダー（ＦＨ）とフレームボディ（ＦＢ）によって構成される。フレームボディはいずれのモードにおいても、３７８０シンボル長に構成される。フレームヘッダーのシンボル長はモード毎に異なり、ＦＨモード１では４２０シンボル長、ＦＨモード２では５９５シンボル長、ＦＨモード３では９４５シンボル長である。

図３はＤＴＭＢのフレームヘッダーを生成するＬＦＳＲの具体的な回路構成を示す回路図である。ＬＦＳＲは、ＬＦＳＲに設定する初期値の相違によって、２５５種類のＰＮ系列を生成することができる。ＦＨモード１，ＦＨモード３においては、フレームヘッダーに採用されるＰＮ系列パターンは、ＬＦＳＲによって発生可能な２５５種類のＰＮ系列のうちの一部のＰＮ系列である。ＦＨモード１，ＦＨモード３では、各フレームヘッダーのＰＮ系列は、ＬＦＳＲの初期値に夫々対応し、各フレームに割り当てられたフレーム番号とＬＦＳＲの初期値との対応は、規格書において規定されている。

ＤＴＭＢでは、モードに応じた所定個数のフレームによって１スーパーフレームが定義される。１スーパーフレームの時間長は１２５ｍｓに固定されており、ＧＰＳ等の時間照合が必要なシステムでの利用が想定されている。フレーム番号を推定することによって、スーパーフレーム同期の確立が可能である。

図３（ａ）はＦＨモード１のフレームヘッダーを生成するＬＦＳＲの構成を示し、図３（ｂ）はＦＨモード３のフレームヘッダーを生成するＬＦＳＲの構成を示している。図３（ａ）に示すＬＦＳＲは、縦続接続された８個の遅延器Ｄ１〜Ｄ８及び３個の加算器によって構成されている。図３（ａ）のＬＦＳＲは、各遅延器Ｄ１〜Ｄ８に所定の初期値が与えられると、ＦＨモード１の所定のフレームのフレームヘッダーのＰＮ系列を生成することができる。同様に、図３（ｂ）に示すＬＦＳＲは、縦続接続された９個の遅延器Ｄ１〜Ｄ９及び３個の加算器によって構成されている。図３（ｂ）のＬＦＳＲは、各遅延器Ｄ１〜Ｄ９に所定の初期値が与えられると、ＦＨモード３の所定のフレームのフレームヘッダーのＰＮ系列を生成することができる。

図１の入力端子１０に入力される受信信号は、ＦＨモード１又はＦＨモード３のＤＴＭＢ放送信号である。この放送信号は、図示しないアンテナよって受信され、図示しないＡ／Ｄコンバータによってデジタル化されて得られたものである。受信信号はパターンマッチング部１１に供給される。

同期系列記憶部１３は、受信信号のフレームヘッダーに含まれるＰＮ系列の一部又は全部と同じパターン（以下、同期系列という）を記憶している。パターンマッチング部１１には、同期系列記憶部１３からの同期系列も与えられる。

また、シンボルカウンタ１２には、シンボルクロックが与えられている。シンボルカウンタ１２は、１フレームを構成するシンボル数でリセットされて、シンボルクロックをカウントアップして、カウント値（以下、シンボル番号という）をタイミング検出部１４に出力する。なお、図示しないクロック発生部は、後述する周波数誤差信号が入力され、シンボル周期で発生したクロックを周波数誤差信号に基づいて補正して、シンボルクロックを発生するようになっている。クロック発生部からのシンボルクロックがシンボルカウンタ１２に供給される。

パターンマッチング部１１は、受信信号の各シンボルが順次入力されて、所定シンボル長の受信信号と同期系列記憶部１３からの同期系列とのパターンマッチング処理を行い、受信信号と同期系列記憶部１３からの同期系列との相関結果をタイミング検出部１４に出力する。

なお、パターンマッチング部１１におけるパターンマッチング処理としては、種々の方法を採用することができ、例えばスライディング相関やマッチングフィルタ処理等が考えられる。例えば、パターンマッチング部１１からはインパルス形状の相関性を示す相関波形が出力される。

図４は横軸にシンボル番号をとり縦軸に相関値をとってパターンマッチングの相関結果を示すグラフである。図４に示すように、パターンマッチング部１１からは所定のシンボル数期間毎に、極めて相関値が高い相関結果が出力される。極めて高い相関値は、パターンマッチング部１１によるパターンマッチング処理において、受信信号に含まれるＰＮ系列の一部又は全部と同期系列記憶部１３からの同期系列との一致が検出されたタイミングにおいて得られる。

タイミング検出部１４は、１フレーム毎に、相関値が最大となる相関結果が得られたタイミングを検出し、検出したタイミングにおけるシンボルカウンタ１２からのシンボル番号を同期検出シンボル番号として誤差検出部１５ａ，１５ｂ及び検出範囲設定部１８ａ，１８ｂに出力するようになっている。

図５はＤＴＭＢの放送信号のフレームヘッダーのＰＮ系列の配置を説明するための説明図である。図５は例えばＦＨモード１におけるＰＮ系列を示しているがＦＨモード３においてもＰＮ系列は同様に配置される。図５において、フレーム番号０，１，…は、ＦＨモード１の１スーパーフレームを構成する１番目、２番目、…のフレームに対応する。図５においては、フレーム番号０のフレームヘッダーを構成する４２０シンボルのＰＮ系列が系列Ａであることを示している。そして、図５では、次のフレーム番号１のフレームにおいてフレーム番号０のフレームの系列Ａが１シンボルだけ前方にシフトしたシンボル番号１〜４１９がフレームヘッダー期間に含まれ、次のフレーム番号２のフレームにおいて、フレーム番号０のフレームの系列Ａが１シンボルだけ後方にシフトしたシンボル番号０〜４１８がフレームヘッダー期間に含まれることを示している。

同様に、図５は、次のフレーム番号３のフレームにおいては、フレーム番号０のフレームの系列Ａが２シンボル分だけ前方にシフトしたシンボル番号２〜４１９がフレームヘッダー期間に含まれ、次のフレーム番号４のフレームにおいては、フレーム番号０のフレームの系列Ａが２シンボル分だけ後方にシフトしたシンボル番号０〜４１７がフレームヘッダー期間に含まれることを示している。

以後同様に、ＤＴＭＢの放送信号のフレームヘッダーのＰＮ系列は、フレーム番号が１つ変化する毎にシフトする方向が変化すると共に、フレーム番号が２つ変化する毎に、シフト量が１シンボル分だけ増加又は減少する。即ち、各フレームのフレームヘッダーには、系列Ａの一部が含まれる。

同期系列記憶部１３はこの系列Ａに相当する同期系列を保持し、パターンマッチング部１１は、受信信号と系列Ａとを順次比較する。そして、タイミング検出部１４は、パターンマッチング部１１の出力から、順次入力される受信信号に含まれる系列Ａの検出タイミングを取得する。いずれのフレームにも系列Ａの一部が含まれていることから、フレーム毎相関値のピークが現れ、そのピーク位置は、図５の特性に応じてフレーム番号に対応するシンボル数だけシフトしたものとなる。

図６は横軸にフレーム番号をとり縦軸にシンボル番号をとって、同期検出シンボル番号とフレーム番号との関係を示している。図６はＦＨモード１において毎フレーム検出された同期検出シンボル番号を黒丸にて示している。ＰＮ系列の配置が図５の特性を有することから、図６に示すように、フレーム番号が１つ変化する毎に、同期検出シンボル番号は増減を繰返し、その増減量はフレーム番号０に近づくほど小さくなる。なお、同期検出シンボル番号を示す黒丸は、図６の実線上に現れるが、図６では、図面の簡略化のために、一部の黒丸のみを示している。

仮に、クロック同期がとれている場合には、シンボルカウンタ１２は、所定のシンボルタイミングで初期値にセットされ、受信信号が１シンボル分入力される毎にカウントアップし、以後１フレームのシンボル数毎にリセットされる。従って、シンボルカウンタ１２からのカウント値（シンボル番号）と１フレーム中の各シンボルの位置とは１対１に対応する。

しかしながら、クロック同期がとれていない場合には、図６の菱形の図形は、クロックの周波数誤差に応じて変形する。この場合でも、スーパーフレーム同期が確立している場合には、クロック周波数誤差は同期検出シンボル番号のずれとして検出されるので、クロック同期を簡単に確立することができる。しかし、スーパーフレーム同期が確立していない時点においては、クロック周波数ずれと検出シンボル番号のずれとを区別することができず、同期検出シンボル番号のずれからクロック周波数誤差を簡単に検出することはできない。

そこで、本実施の形態においては、誤差検出部１５ａ，１５ｂ及び周波数誤差検出部１６によって、スーパーフレーム同期の確立前にクロック周波数誤差を検出するようになっている。

図７は図１中の誤差検出部１５ａ，１５ｂ及び周波数誤差検出部１６の具体的な構成を示すブロック図である。

誤差検出部１５ａ，１５ｂには、毎フレーム検出される同期検出シンボル番号が入力される。誤差検出部１５ａ，１５ｂは、１フレーム毎に交互に動作する。例えば、誤差検出部１５ａはフレーム番号が偶数のフレーム（以下、偶数フレームという）時に動作し、誤差検出部１５ｂはフレーム番号が奇数のフレーム（以下、奇数フレームという）時に動作する。

誤差検出部１５ａのシンボル番号保持部２１ａは、入力された同期検出シンボル番号を２フレーム期間保持して、偶数フレームにおいて検出された同期検出シンボル番号を減算器２２ａに出力する。一方、誤差検出部１５ｂのシンボル番号保持部２１ｂは、入力された同期検出シンボル番号を２フレーム期間保持して、奇数フレームにおいて検出された同期検出シンボル番号を減算器２２ｂに出力する。

減算器２２ａは、誤差検出部１５ａに入力された同期検出シンボル番号からシンボル番号保持部２１ａが出力した同期検出シンボル番号を減算することで、偶数フレームに２フレーム期間前後して検出された同期検出シンボル番号同士の差分を求める。減算器２２ａの出力は保持回路２３ａを介して周波数誤差検出部１６の加算器２４に与えられる。

一方、減算器２２ｂは、誤差検出部１５ｂに入力された同期検出シンボル番号からシンボル番号保持部２１ｂが出力した同期検出シンボル番号を減算することで、奇数フレームに２フレーム期間前後して検出された同期検出シンボル番号同士の差分を求める。減算器２２ｂの出力は保持回路２３ｂを介して周波数誤差検出部１６の加算器２４に与えられる。

保持回路２３ａ，２３ｂは、夫々減算器２２ａ，２２ｂの出力を保持すると共に、同一タイミングで周波数誤差検出部１６の加算器２４に出力する。加算器２４は保持回路２３ａ，２３ｂの出力を加算して保持回路２５に与える。保持回路２５は、加算器２４の加算結果を保持した後、周波数誤差信号として出力端子１７に出力する。

このような構成においては、誤差検出部１５ａ，１５ｂは、夫々１フレームおきに入力される同期検出シンボル番号の変化を検出することになる。クロック同期が確立している場合には、図５に示すように、１フレームおきに検出される同期検出シンボル番号は、値が１つずつ増加するか又は１つずつ減少する。即ち、誤差検出部１５ａの出力と誤差検出部１５ｂの出力とは、大きさが同じで符号が異なる。従って、加算器２４の加算結果は０となる。

これに対し、クロック同期が確立しておらずクロック周波数誤差が存在する場合には、誤差検出部１５ａの出力と誤差検出部１５ｂの出力とは、大きさが異なる。減算器２２ａ，２２ｂの出力の和は、クロック周波数誤差を示すものであり、周波数誤差検出部１６が減算器２２ａ，２２ｂの出力を加算することで周波数誤差信号を求めることができる。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図８を参照して説明する。図８は誤差検出部１５ａ，１５ｂ及び周波数誤差検出部１６の作用を説明するための説明図である。図８は横軸に時間をとり縦軸にシンボル番号をとって、タイミング検出部１４によって検出された同期検出シンボル番号を示している。図８は実線Ａによってクロック同期がとれている場合の例を示し、破線Ｂによってクロック同期がとれていない場合の例を示している。なお、同期検出シンボル番号を示す黒丸は、図８の実線Ａ又は破線Ｂ上に現れるが、図８では、図面の簡略化のために、一部の黒丸のみを示している。

クロック同期が確立している場合には、同期検出シンボル番号を示す黒丸は、図８の実線Ａ上に現れる。図８の数字は、毎フレーム検出される同期検出シンボル番号の一例を示している。クロック同期が確立しておらずクロック周波数誤差が存在する場合には、同期検出シンボル番号を示す黒丸は、クロック周波数誤差に応じた線上、例えば、図８の破線Ｂ上に現れる。

受信信号はパターンマッチング部１１に与えられて、受信信号と系列Ａとが順次パターン比較される。タイミング検出部１４は、パターンマッチング部１１の出力から、順次入力される受信信号に含まれる系列Ａの検出タイミングを取得する。タイミング検出部１４は、パターンマッチング部１１の出力からフレーム毎に相関値のピークを検出して、検出タイミングのシンボル番号を同期検出シンボル番号として出力する。

誤差検出部１５ａ，１５ｂには、毎フレーム検出される同期検出シンボル番号が入力される。誤差検出部１５ａ，１５ｂは、１フレーム毎に交互に動作して、夫々１フレームおきに入力される同期検出シンボル番号の変化を検出する。

誤差検出部１５ａは、偶数フレームに検出された同期検出シンボル番号、例えば、図８の実線Ａ（破線Ｂ）の上側の２辺上に現れる同期検出シンボル番号の変化を検出し、誤差検出部１５ｂは、奇数フレームに検出された同期検出シンボル番号、例えば、図８の実線Ａ（破線Ｂ）の下側の２辺上に現れる同期検出シンボル番号の変化を検出する。

即ち、減算器２２ａは、誤差検出部１５ａに入力された同期検出シンボル番号からシンボル番号保持部２１ａが出力した同期検出シンボル番号を減算することで、偶数フレームに２フレーム期間前後して検出された同期検出シンボル番号同士の差分を求める。例えば図８の実線Ａの例において、シンボル番号保持部２１ａから同期検出シンボル番号（１０２）が出力されるタイミングで、誤差検出部１５ａに同期検出シンボル番号（１０３）が入力されるものとすると、減算器２２ａの出力は、１０３−１０２＝＋１となる。減算器２２ａの出力は保持回路２３ａを介して周波数誤差検出部１６の加算器２４に与えられる。

一方、減算器２２ｂは、誤差検出部１５ｂに入力された同期検出シンボル番号からシンボル番号保持部２１ｂが出力した同期検出シンボル番号を減算することで、奇数フレームに２フレーム期間前後して検出された同期検出シンボル番号同士の差分を求める。例えば図８の実線Ａの例において、シンボル番号保持部２１ｂから同期検出シンボル番号（１０１）が出力されるタイミングで、誤差検出部１５ｂに同期検出シンボル番号（１００）が入力されるものとすると、減算器２２ｂの出力は、１００−１０１＝−１となる。減算器２２ｂの出力は保持回路２３ｂを介して周波数誤差検出部１６の加算器２４に与えられる。

図８の実線Ａに示すように、クロック同期が確立している場合には、誤差検出部１５ａが検出する変化と誤差検出部１５ｂが検出する変化とは、大きさ（変化量）は同じで方向（変化方向）が異なる。従って、誤差検出部１５ａが検出する変化と誤差検出部１５ｂが検出する変化とを加算すると、加算結果は０となる。

これに対し、クロック同期が確立しておらずクロック周波数誤差が存在する場合、例えば、同期検出シンボル番号が図８の破線Ｂ上で検出される場合には、誤差検出部１５ａの出力と誤差検出部１５ｂの出力とは、大きさが異なる。即ち、減算器２２ａの出力は＋１とはならず、クロック周波数誤差に応じた値となる。また、減算器２２ｂの出力は−１とはならず、クロック周波数誤差に応じた値となる。減算器２２ａ，２２ｂの出力の和の絶対値は周波数誤差が大きいほど大きな値となる。即ち、この加算結果は周波数誤差に応じた値となる。加算器２４は保持回路２３ａ，２３ｂの出力を加算して保持回路２５に与える。保持回路２５は、加算器２４の加算結果を周波数誤差信号として出力する。

このように、本実施の形態においては、１フレームおきの同期検出シンボル番号の変化を検出してクロック周波数誤差を求めており、スーパーフレーム同期の確立前において短時間にクロック周波数誤差を求めてクロック同期を確立することができる。

（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図９において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態はタイミング検出部１４に代えてタイミング検出部３０を採用すると共に、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂ及び切換回路１９を付加した点が第１の実施の形態と異なる。

タイミング検出部１４は、パターンマッチング部１１によって求められた受信信号と系列Ａとの相関ピークの位置を、シンボル番号を基準に求める。ところが、マルチパス妨害が存在する場合には、フレーム内において、希望波による相関ピークの他にマルチパス妨害波による相関ピークが生じることがある。そして、マルチパス妨害波による相関ピークのレベルによっては、タイミング検出部１４が、マルチパス妨害波による相関ピーク位置において同期検出シンボル番号を検出してしまうことがある。希望波及び妨害波による相関ピークに基づく同期検出シンボル番号が混在すると、クロック周波数誤差を安定的に検出することができなくなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、同期検出シンボル番号の検出範囲を設定することで、例えば希望波の相関ピークのみに基づく同期検出シンボル番号を検出するようになっている。タイミング検出部３０は、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂによって設定された検出範囲において、相関値のピークを検出する。このように、タイミング検出部３０は、同期検出シンボル番号の検出範囲が検出範囲設定部１８ａ，１８ｂによって制限される点がタイミング検出部１４と異なる。

検出範囲設定部１８ａは偶数フレームに動作し、検出範囲設定部１８ｂは奇数フレームに動作する。検出範囲設定部１８ａ，１８ｂは、夫々２フレーム間隔で入力された同期検出シンボル番号から２フレーム後の検出範囲を設定するための検出範囲信号を出力する。切換回路１９は、偶数フレームにおいては検出範囲設定部１８ａからの検出範囲信号をタイミング検出部３０に与え、奇数フレームにおいては検出範囲設定部１８ｂからの検出範囲信号をタイミング検出部３０に与える。

例えば、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂは、検出範囲として、２フレーム間でのフレームヘッダーのＰＮ系列変動分である±１シンボルと所定のクロック周波数誤差による変動分を合わせた範囲を設定する。

従って、クロック周波数誤差検出開始直後の２フレームは例えばＦＨモード１では±５６シンボル以上の広範囲にパターンマッチング及びタイミング検出をしなければならないが、その後は上記のＰＮ系列変動分と所定のクロック周波数誤差による変動分を合わせた範囲でのみパターンマッチング及びタイミング検出を行えばよいので、演算量を削減することもできる。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は横軸にシンボル番号をとり縦軸に相関値をとって、所定の１フレーム期間におけるパターンマッチングの相関結果を示すグラフである。また、図１１は横軸に時間をとり縦軸に検出シンボル番号をとって、タイミング検出の検出範囲を説明するための説明図である。

受信信号はパターンマッチング部１１に与えられて、受信信号と系列Ａとが順次パターン比較されて相関が求められる。いま、所定のフレームにおいて、図１０に示す相関結果が得られるものとする。図１０においては、パターンマッチング部１１によって、所定の１フレーム期間において、希望波による相関ピークとマルチパス妨害波による相関ピークとが得られたことを示している。タイミング検出部３０は、２箇所の相関ピークのうちのいずれか一方の相関ピーク位置に対応する同期検出シンボル番号を出力する。

タイミング検出部３０からの同期検出シンボル番号は、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂに供給される。偶数フレームにおいては、タイミング検出部３０からの同期検出シンボル番号は検出範囲設定部１８ａに与えられ、奇数フレームにおいては、タイミング検出部３０からの同期検出シンボル番号は検出範囲設定部１８ｂに与えられる。

検出範囲設定部１８ａは、入力された同期検出シンボル番号を検出するためにタイミング検出が行われたフレームから２フレーム後の偶数フレームにおいて、タイミング検出を行う範囲を決定する。また、検出範囲設定部１８ｂは、入力された同期検出シンボル番号を検出するためにタイミング検出が行われたフレームから２フレーム後の奇数フレームにおいて、タイミング検出を行う範囲を決定する。

いま、例えば、タイミング検出部３０によって、所定の偶数フレームにおいて、図１０の希望波による相関ピーク位置であるシンボル番号Ｎｓ１の位置が同期検出シンボル番号として検出されたものとする。検出範囲設定部１８ａは、同期検出シンボル番号が入力されると、２フレーム後の偶数フレームにおいて、シンボル番号Ｎｓ１の前後の所定期間であるシンボル番号Ｎｓ１−Ｎｂ〜Ｎｓ１＋Ｎａの範囲を検出範囲として設定する。なお、Ｎｂ，Ｎａは同一の値であってもよく、２フレーム間でのフレームヘッダーのＰＮ系列変動分である１シンボルと所定のクロック周波数誤差による変動分を合わせた値よりも大きい値に設定する。

次の奇数フレームにおいては、タイミング検出部３０によって検出された同期検出シンボル番号は、検出範囲設定部１８ｂに与えられる。検出範囲設定部１８ｂは、同期検出シンボル番号が入力されると、２フレーム後の奇数フレームにおいて、入力された同期検出シンボル番号の前後の所定期間の範囲を検出範囲として設定する。なお、検出範囲設定部１８ｂが設定する範囲は、検出範囲設定部１８ａが設定する範囲と同じ期間長であってよい。

切換回路１９は、偶数フレームにおいては、検出範囲設定部１８ａの出力をタイミング検出部３０に与え、奇数フレームにおいては、検出範囲設定部１８ｂの出力をタイミング検出部３０に与える。これにより、以後、タイミング検出部３０は、偶数フレームにおいては検出範囲設定部１８ａが設定した検出範囲にのみタイミング検出を行い、奇数フレームにおいては検出範囲設定部１８ｂが設定した検出範囲にのみタイミング検出を行う。

図１０に示すように、図１０に示す偶数フレームの２フレーム後においては、ピークの検出範囲は、図１０の所定の偶数フレームの希望波による相関ピーク位置近傍に設定されており、マルチパス妨害波による相関ピーク位置はこの検出範囲に含まれないので、タイミング検出部３０によって、マルチパス妨害波による相関ピーク位置に基づく同期検出シンボル番号が検出されることはない。

以後同様の動作が繰り返され、タイミング検出部３０による検出範囲は、２フレーム前のピーク検出位置近傍の所定の検出範囲に制限される。例えば、図１０に示す偶数フレームの２フレーム後の同期検出シンボル番号がＮｓ２であるものとすると、更に２フレーム後の偶数フレームの検出範囲は、Ｎｓ２−Ｎｂ〜Ｎｓ２＋Ｎａに設定される。これにより、タイミング検出部３０からは、常に希望波に基づく相関ピーク位置に対応した同期検出シンボル番号のみが出力される。

なお、クロック周波数誤差検出開始直後において、マルチパス妨害波による相関ピーク位置に対応する同期検出シンボル番号が検出されることも考えられる。この場合には、以後、マルチパス妨害波による相関ピーク位置近傍に検出範囲が設定されることになり、タイミング検出部３０は、以後、マルチパス妨害波による相関ピーク位置に基づく同期検出シンボル番号のみを出力することになる。この場合でも、クロック周波数誤差を安定的に検出することが可能である。

このように本実施の形態においては、相関ピーク位置に対応する同期検出シンボル番号の前後の所定期間を、タイミング検出の検出範囲としており、マルチパス妨害の影響を受けることなくピーク位置を求めることができ、安定してクロック周波数誤差を検出することができる。

なお、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂによって検出範囲が設定された以降は、パターンマッチング部１１において、この検出範囲を含む所定の期間のみにおいてパターンマッチング処理を行うようにしてもよい。これにより、タイミング検出部３０だけでなく、パターンマッチング部１１においても、演算量を低減することが可能である。

（第３の実施の形態）
図１２は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図１２において図９と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、誤差検出部１５ａ，１５ｂに代えて誤差検出部３３ａ，３３ｂを採用し、周波数誤差検出部１６に代えて周波数誤差検出部３４を採用すると共に、２フレーム保持部３１及び相関検出部３２を付加した点が図９の第２の実施の形態と異なる。

第２の実施の形態においては、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂによって設定される検出範囲外に相関ピークが検出される場合であっても、検出範囲外の相関ピーク位置に対応した同期検出シンボル番号を検出しないようにすることで、マルチパス妨害による悪影響を受けないタイミング検出を可能にした。しかし、検出範囲内に、希望波及び妨害波による複数の相関ピークが存在する場合には、これらの相関ピークが混在してタイミング検出される可能性があり、周波数誤差を安定的に検出することができない虞がある。本実施の形態はこの場合でも、安定した周波数誤差検出を可能にするものである。

パターンマッチング部１１の出力は２フレーム保持部３１及び相関検出部３２に供給される。２フレーム保持部３１は、パターンマッチング部１１の出力を２フレーム期間保持し、２フレーム前のパターンマッチング出力を相関検出部３２に供給する。相関検出部３２は、パターンマッチング部１１の出力と２フレーム保持部３１の出力との相関演算を行い、相関演算結果をタイミング検出部３０に供給するようになっている。

なお、２フレーム保持部３１は、パターンマッチング部１１の出力のうち、検出範囲設定部１８ａ，１８ｂによって設定された検出範囲のパターンマッチング出力のみを記憶するようにしてもよい。これにより、検出範囲内の複数の相関ピークが２フレーム前後で一致したタイミングでピークを有する相関結果がタイミング検出部３０に供給されることになり、タイミング検出部３０において妨害波の影響を受けずに相関ピークタイミングの検出が可能となる。

周波数誤差検出部３４は、周波数誤差検出部１６と同様の構成を有しており、誤差検出部１５ａ，１５ｂの出力に基づいて周波数誤差信号を出力すると共に、検出した周波数誤差を所定の閾値と比較する。周波数誤差検出部３４は、周波数誤差が所定の閾値以下の場合には２フレーム保持部３１の記憶内容を保持し、周波数誤差が所定の閾値を超えた場合には２フレーム保持部３１の記憶内容を更新するための更新制御信号を発生するようになっている。更新制御信号は、２フレーム保持部３１及び誤差検出部３３ａ，３３ｂに供給される。

２フレーム保持部３１は、記憶内容を保持するための更新制御信号が入力されると記憶内容を保持し、更新するための更新制御信号が与えられるとパターンマッチング部１１の出力を取り込んで記憶内容を更新するようになっている。従って、相関検出部３２には、更新制御信号に応じて、２フレーム前後、４フレーム前後、６フレーム前後、…のパターンマッチング部１１の出力が入力されることになる。

また、誤差検出部３３ａ，３３ｂは、夫々誤差検出部１５ａ，１５ｂと同様の構成を有しており、誤差検出部３３ａは偶数フレームにおける同期検出シンボル番号の変化を検出し、誤差検出部３３ａは奇数フレームにおける同期検出シンボル番号の変化を検出する。誤差検出部３３ａ，３３ｂは、２フレーム保持部３１の記憶内容を更新するための更新制御信号が入力されると、同期検出シンボル番号の変化を２フレーム期間で検出し、記憶内容を保持するための更新制御信号が入力されると、同期検出シンボル番号の変化の検出期間を、２フレーム単位で大きくするようになっている。

このように構成された実施の形態においては、相関検出部３２には、先ず２フレーム前後のパターンマッチング部１１の出力が入力される。相関検出部３２は、２フレーム間でのパターンマッチング出力の相関演算を行って、相関値をタイミング検出部３０に出力する。

これにより、相関検出部３２からは、各フレームにおいて、パターンマッチング部１１の出力が２フレーム前後で一致したタイミングで１回だけピークを有する出力が得られる。例えば、パターンマッチング部１１から検出範囲内で複数の相関ピークを有する出力が出力された場合でも、検出範囲内において１回だけピークを有する相関結果がタイミング検出部３０に供給されることになる。

こうして、妨害波が検出範囲内外のいずれにおいて発生した場合でも、各フレームにおいて、希望波のみに基づく同期検出シンボル番号又は妨害波のみに基づく同期検出シンボル番号を得ることができ、安定的に周波数誤差を検出することができる。

ところで、周波数誤差検出部３３において検出される周波数誤差が比較的小さいことがある。この場合には、周波数誤差検出部３３は、２フレーム保持部３１に記憶内容を保持させるための更新制御信号を出力する。そうすると、２フレーム保持部３１は記憶内容を保持し、例えば４フレーム保持したパターンマッチング部１１の出力を相関検出部３２に出力する。この場合には、相関検出部３２は、４フレーム前後のパターンマッチング部１１の出力の相関を求めることになる。検出された周波数誤差が小さい場合には、更新制御信号によって、相関検出部３２は、４，６，８，…フレーム前後の相関を検出することになる。これにより、２フレーム前後では検出不能な小さい周波数誤差が検出可能となり、周波数誤差検出精度を向上させることができる。

なお、誤差検出部３３ａ，３３ｂは、更新制御信号に基づいて、相関検出部３２の相関検出に合わせて、同期検出シンボル番号の変化の検出期間を２フレーム単位で変化させる。これにより、相関検出部３２の相関検出に対応した周波数誤差の検出が可能である。

このように本実施の形態においては、上記各実施の形態と同様の効果が得られると共に、検出範囲内に希望波及び妨害波が混在する場合でも、安定的に周波数誤差の検出が可能である。また、周波数誤差検出精度を向上させることができるという効果も有する。

なお、上記各実施形態では、偶数フレーム用及び奇数フレーム用で、検出範囲設定部及び誤差検出部を夫々２系統設ける構成を示したが、１系統の検出範囲設定部及び誤差検出部を設けて、偶数フレームと奇数フレームとで時分割に処理させるようにしてもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１１…パターンマッチング部、１２…シンボルカウンタ、１３…同期系列記憶部、１４…タイミング検出部、１５ａ，１５ｂ…誤差検出部、１６…周波数誤差検出部。

Claims

１フレームが所定のシンボル数で構成された受信信号であって、各フレームに含まれるフレーム同期信号が他のフレームのフレーム同期信号を所定の法則を用いてシンボル単位でシフトさせて得られる部分を含む受信信号に含まれる複数種類のフレーム同期信号のうちの少なくとも１つに基づく同期系列を記憶する系列記憶部と、
入力される前記受信信号と前記系列記憶部が記憶した同期系列とのパターンマッチングを行うパターンマッチング部と、
クロック発生部で発生されたシンボル周期のクロックを周波数誤差信号に基づいて補正することで得られるシンボルクロックが与えられ、前記シンボルクロックをカウントアップしてカウント値をシンボル番号として出力するシンボルカウンタと、
前記パターンマッチング部のパターンマッチング処理結果に基づいて前記各フレームのフレーム同期信号を検出し、検出タイミングにおける前記シンボル番号を出力するタイミング検出部と、
前記タイミング検出部からの前記シンボル番号の変化を検出し、検出した変化と前記所定の法則とに基づいて、前記シンボル周期のクロックの周波数誤差を検出して前記周波数誤差信号を出力する周波数誤差検出部と
を具備したことを特徴とするクロック周波数誤差検出装置。
前記タイミング検出部が検出した前記シンボル番号を基準とした所定範囲を、前記タイミング検出部が前記フレーム同期信号を次に検出する検出範囲に設定する検出範囲設定部
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の周波数誤差検出装置。
１フレームが所定のシンボル数で構成された受信信号であって、各フレームに含まれるフレーム同期信号が他のフレームのフレーム同期信号を所定の法則を用いてシンボル単位でシフトさせて得られる部分を含む受信信号に含まれる複数種類のフレーム同期信号のうちの少なくとも１つに基づく同期系列を記憶する系列記憶部と、
入力される前記受信信号と前記系列記憶部が記憶した同期系列とのパターンマッチングを行うパターンマッチング部と、
前記パターンマッチング部の出力を記憶する記憶部と、
前記パターンマッチング部の出力と前記記憶部の出力との相関演算を行う相関演算部と、
クロック発生部で発生されたシンボル周期のクロックを周波数誤差信号に基づいて補正することで得られるシンボルクロックが与えられ、前記シンボルクロックをカウントアップしてカウント値をシンボル番号として出力するシンボルカウンタと、
前記相関演算部の相関結果に基づいて前記各フレームのフレーム同期信号を検出し、検出タイミングにおける前記シンボル番号を出力するタイミング検出部と、
前記タイミング検出部からの前記シンボル番号の変化を検出し、検出した変化と前記所定の法則とに基づいて、前記シンボル周期のクロックの周波数誤差を検出して前記周波数誤差信号を出力する周波数誤差検出部と
を具備したことを特徴とするクロック周波数誤差検出装置。
前記周波数誤差検出部は、
偶数フレームにおける前記タイミング検出部からの前記シンボル番号の変化分と奇数フレームにおける前記タイミング検出部からの前記シンボル番号の変化分とに基づいて前記周波数誤差を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のクロック周波数誤差検出装置。
前記検出範囲設定部は、
偶数フレームにおける前記タイミング検出部からの前記シンボル番号に基づいて第１の検出範囲を設定し、奇数フレームにおける前記タイミング検出部からの前記シンボル番号に基づいて第２の検出範囲を設定し、偶数フレーム時には前記第１の検出範囲を前記タイミング検出部に設定し、奇数フレーム時には前記第２の検出範囲を前記タイミング検出部に設定する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載のクロック周波数誤差検出装置。