专利名称：数据处理和接收及同步检测装置和方法及计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及执行对两个数据序列(data series)的相关位置的检测的数据 处理装置和方法、通过对由被添加到所接收分组中的已知序列构成的同步字执行相关 (correlation)运算来执行同步检测的接收装置和方法，同步检测装置和方法，以及计算机 程序。具体地，本发明涉及即使在频率特性大幅改变或者具有显著的非线性性的通信环境 中也可以通过少量运算来执行同步检测的数据处理装置和方法，接收装置和方法、同步检 测装置和方法以及计算机程序。
背景技术：
可应用于RFID的非接触通信方法可以是静电耦合类型、电磁感应类型、无线电波 通信类型等等。此外，根据传输距离，RFID系统可以被分类为三种类型紧密耦合型(等于 或小于0至2mm)、接近型(等于或小于0至IOcm)和附近型(等于或小于0至70cm)，这些 类型已经由诸如IS0/IEC15693、IS0/IEC14443、IS0/IEC15693等之类的国际标准进行了规 定。在其间，可以给出类型A、类型B和FeliCa(注册商标)作为基于IS0/IEC14443的接近 型IC卡标准。此外，由索尼公司和飞利浦公司开发的NFC(近场通信)主要是规定了可与类型A 和FliCa的相应IC卡通信的NFC通信设备(读写器)的规范，并且已于2003年12月作为 IS0/IEC IS 18092成为了国际标准。NFC通信方法继承了索尼公司的“FeliCa”和飞利浦 公司的“Mifare”(它们作为非接触型IC卡而广泛普及)，并且使用13. 56MHz的频带来通 过电磁感应方法进行大约IOcm的接近非接触型双向通信(NFC除了规定卡与读写器之间的 通信以外，还规定了读写器的有源类型通信)。相关技术中对非接触通信的主要使用是计费或个人认证，并且大约106Kbps至 424Kbps的通信速率足以用于非接触通信。为此，考虑到应用于诸如流传输等之类的多种 应用，在相关技术中为了在大约相同的接入时间中执行大量数据的交换，需要大幅加速的 通信速率。例如，在FeIica通信中，提供了是212Kbps倍数的424Kbps、848Kbps、1. 7Mbps、 3. 4Mbps等，并且目前主要使用212Kbps和424Kbps。然而，今后将考虑将通信速率进一步 增大至 848Kbps、1. 7Mbps,3. 4Mbps 等。然而，在大多数通信系统和存储系统中，采用了分组交换方法。其主要目的是通过 以小单位(称为分组)来处理数据从而避免对传输路径的占用，以便高效地共享通信线路， 并且能够高效地应对当通信路径的一部分中出现故障时将被替换的路径。在分组通信中，每当分组到达接收侧时，需要执行同步处理。通常，已知序列被包 括在分组的头部部分中，并且接收侧可以通过对已知序列执行相关处理来获取同步定时。图6图示出了在如上所述的NFC标准中规定的分组的物理层格式。如图所示，分组 由如下三部分构成“前序部分”、“同步(SYNC)部分”和“数据部分”。前序部分由6字节长 的“0”序列构成，并且同步部分由同步字构成，该同步字由两个字节的已知“0xB24D”序列 构成。此外，数据部分包括指示分组长度的一个字节的LEN、(LEN-I)个字节长度的数据主体(即，净荷)以及两个字节的CRC(循环冗余校验)码。这些部分都经过曼彻斯特编码。 在此情况中，在下行链路和上行链路中使用相同的分组格式。在接收侧，同步处理是非常重要的。根据如图6所示的格式，可在同步部分中检测 到同步定时，因此首先能够对后面的LEN和净荷的信息进行解码。即，如果未精确地执行同 步处理，则可能不能够接收整个分组。图7示意性地图示出了同步处理的功能配置。硬判决(hard decision)单元71 对每个时刻η处的接收样本执行硬判决，并且输出-1或+1的硬判决值。相关运算器72计 算由N个字长度构成的供参考的同步字序列与由时刻η之后的N个字构成的硬判决结果序 列之间的互相关性。然后，比较器73输出预定搜索窗口内互相关值超过阈值R的定时，作 为同步字的检测位置信息。如果假设同步字长度为N，供参考的同步字为IaiLai e {_1，+1}(其中，i是 至 N-I范围内的整数)，并且在时刻η接收到的样本为{yn}，通过对接收到的样本进行硬判决 而计算出的互相关值表示为如下式(1)。 其中，
供参考的同步字\yn yn e {- l,+l}.对时刻η时接收到的样本yn的硬判决值此外，图8以流程图的形式示出了这样的处理次序，用于基于具有长度N的同步参 考字与根据所接收样本的硬判决值序列计算出的同样具有长度N的所接收字之间的互相 关结果来执行同步字检测。首先，同步字的检测开始时刻η被指定为初始值η。(步骤Si)。然后，利用式⑴ 执行硬判决的互相关运算(步骤S2)，并且随后判断计算出的互相关值是否等于或大于预 定阈值R (步骤S3)。此时，在采用不对正极性或负极性进行管理的格式的诸如NFC之类的系统中，需 要将互相关值与阈值作为如图所示的绝对值进行比较。这里，如果互相关值尚未达到阈值R(步骤S3中的“否”)，则判定在时刻η处接收 到的样本的邻域中不存在同步字。在此情况中，递增同步字检测开始时刻η，并且随后处理 返回步骤S2(步骤S4)以继续互相关运算。另一方面，如果互相关值超过阈值R(步骤S3中的“是”)，则判定同步字已经到来。 在此情况中，同步字检测时刻η被输出(步骤S5)，并且随后相应的处理例程结束。在如图7和8所示的同步处理中，对接收到的字的-1或+1硬判决的差错率是很 重要的。如果硬判决单元中的硬判决值的差错率变大，则在互相关运算中必然出现差错，并 且因此，未检测到或错误地检测同步字的概率变大。在执行正规化(normalized)的互相关运算的情况中，图7的相关运算器或图8的 步骤S2中的互相关运算可以使用下面的式(2)来取代式(1) 在考虑到诸如相关运算器或同步检测器之类的设备(即，硬件配置)的情况中，式 (2)包括乘法运算、平方根运算和除法，因此，运算量增加到了这样的程度，即，它们变成了 增大硬件规模和功耗的主要原因。具体地，由于平方根运算和除法通常是利用单独的专用 表来实现的，因此，常常会总体上增大硬件规模。在硬判决值的差错率较大的情形中，需要对互相关运算进行正规化。在频率特 性(尤其是相位特性)大幅改变的系统中，硬判决值的差错率增大，因此，需要正规化互 相关运算。在包括无线LAN在内的许多无线通信系统中，正规化处理被用在同步字的互 相关运算中(例如，参见日本未实审专利申请公报No. 2008-158855、No. 2008-72214和 No. 58-176778)。这里，在NFC通信中，将考虑到在同步字检测期间正规化互相关运算的必要性。在NFC通信中，例如，使用了 13. 56MHz的载波频率，由线圈构成的发送/接收天线 作为一对变压器(transformer)操作，并且通过线圈的磁耦合来执行通信。通信距离大约 在Omm(紧密耦合)到数cm左右的范围内。作为变压器的特征，假设各个线圈以高Q下的 载波频率谐振。通过利用载波频率邻域中的谐振来放大信号，信号可被发送至远方。然而， 在利用两个谐振线圈进行通信的情况中，信道特性随着通信距离大幅改变。图9A和9B示出了在由线圈构成的天线之间的距离在0.5mm到IOOmm的范围内的 状态中，在数据发送和接收期间被发送的信号的频率特性(幅度特性和相位特性)。例如， 在天线之间的距离为50mm或IOOmm的情况中，出现了在13. 56MHz载波频率的邻域中具有 峰值的一个波峰。另一方面，在天线之间的距离为20mm、6mm或0. 5mm的情况中，谐振波峰 分开为两个。这被认为是由于两个紧挨的谐振线圈之间的互干扰引起的。结果，13. 56MHz 的载波频率变成了两个波峰之间的波谷。在相关技术中，信道特性随着通信距离的改变没有特别地成为一个问题。这是基 于所使用的传输速率没有这么快。例如，在FeliCa和NFC标准中，采用了具有212kbps的 传输速率的曼彻斯特码，因此最大重复波频率为212kHz (即，传输频带为士212kHz)。参考 图9A，如果通信距离很远，则接收天线电平就士212kHz的载波频率而言降低了大约1/2。然 而，在大多数通信距离中，在传输频带中具有几乎平坦的频率特性。因此，认为接收到的信 号未因信道的频率特性而显著失真，并且即使对接收到的信号执行{-1，+1}的硬判决，差 错率也被抑制为较低。然而，如果在NFC通信(如上所述)中提高传输速率，则基带信号频谱被扩宽所 提高的速率那么多，因此，在对所接收信号进行检测期间，需要与被提高的速率同样宽的频 率。因此，信道的频率特性的影响增大，结果是提高了所接收字的硬判决值的差错率，并且 这使得未检测到或错误地检测同步字的概率增大。总之，根据相关技术中的现有的较低速NFC通信，由于传输频带中的频率特性通 常是平坦的，因此，所接收字的硬判决值的差错率降低，因此，不必执行相关运算的正规化。相比而言，在高速通信的情况中，由于传输频带中的频率特性不是平坦的，因此，所接收字 的硬判决值的差错率增大，因此，未检测到或错误检测同步字的概率也增大。在频率特性(特别是相位特性)大幅改变的系统中，即使执行了如式(2)所示的 对互相关的正规化，也难以确定所有可通信范围中的适当的阈值R。这是因为难以估计在所 有通信距离中相移(phase shift)施加给相关值的影响。
发明内容
本发明的特征是提供可以通过对由添加到所接收分组中的已知序列构成的同步 字执行相关运算来精确地执行同步检测的优异的数据处理装置和方法、接收装置和方法、 同步检测装置和方法以及计算机程序。本发明的特征还在于提供了即使在频率特性大幅改变或具有显著非线性性的通 信环境中也可以通过少量运算来更精确地执行同步检测的优异的数据处理装置和方法、接 收装置和方法、同步检测装置和方法以及计算机程序。根据本发明的一个实施例，提供了一种数据处理装置，该装置包括第一相关运算 单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的第一输入序列和第二输入序列执行互相关 运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于第一输入序列计算阈值；第一比较单元，该第一 比较单元将由第一相关运算单元计算出的第一互相关值与由阈值运算单元计算出的阈值 相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由第一比较单元计算出的比较结果 来向第一输入序列设置用于检测第二输入序列的搜索窗口 ；硬判决单元，该硬判决单元对 第一输入序列执行二值化；第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化第一输 入序列计算出的第一输入硬判决值和第二输入序列执行互相关运算；以及检测位置确定单 元，该检测位置确定单元在搜索窗口内搜索由第二相关运算单元计算出的互相关值的最大 值，并且将最大值的检测时刻确定为第二输入序列的检测位置。在根据本发明实施例的数据处理装置中，第一相关运算单元对由输入信号的离散 样本的软判决(soft decision)值构成的第一输入序列和第二输入序列执行非正规化互相
关运算。在根据本发明实施例的数据处理装置中，阈值运算单元基于第一输入序列的幅度 绝对值的总和来计算阈值。在根据本发明实施例的数据处理装置中，第二相关运算单元对第一输入硬判决值 和第二输入序列执行非正规化互相关。在根据本发明实施例的数据处理装置中，第二输入序列是由具有两个已知值的元 素构成的参考字。根据本发明的另一实施例，提供了一种数据处理方法，该方法包括第一相关运算 步骤，用于对由离散样本构成的第一输入序列和第二输入序列执行互相关运算；阈值运算 步骤，用于基于第一输入序列计算阈值；第一比较步骤，用于将在第一相关运算步骤中计算 出的第一互相关值与在阈值运算步骤中计算出的阈值相比较；搜索窗口设置步骤，用于基 于在第一比较步骤中计算出的比较结果来向第一输入序列设置用于检测第二输入序列的 搜索窗口 ；硬判决步骤，用于对第一输入序列执行二值化；第二相关运算步骤，用于对通过 二值化第一输入序列而计算出的第一输入硬判决值和第二输入序列执行互相关运算；以及检测位置确定步骤，用于在搜索窗口内搜索在第二相关运算步骤中计算出的互相关值的最 大值，并且将最大值的检测时刻确定为第二输入序列的检测位置。根据本发明的另一实施例，提供了一种接收装置，该接收装置包括接收单元，该 接收单元接收被发送的数据；AD转换单元，该AD转换单元通过对所接收的模拟信号采样来 量化该模拟信号；第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由AD转换之后的离散样本构 成的接收序列以及由已知序列构成的同步字执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算 单元基于接收序列来计算阈值；第一比较单元，该第一比较单元将由第一相关运算单元计 算出的第一互相关值与由阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索 窗口设置单元基于由第一比较单元计算出的比较结果来向接收序列设置用于检测同步字 的搜索窗口 ；硬判决单元，该硬判决单元对接收序列执行二值化；第二相关运算单元，该第 二相关运算单元对通过二值化接收序列而计算出的第一接收硬判决值以及同步字执行互 相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在搜索窗口内搜索由第二相关运 算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为同步字的检测位置。根据本发明的另一实施例，提供了一种接收方法，该接收方法包括接收步骤，用 于接收被发送的数据；AD转换步骤，用于通过对所接收的模拟信号采样来量化该模拟信 号；第一相关运算步骤，用于对由AD转换之后的离散样本构成的接收序列以及由已知序列 构成的同步字执行互相关运算；阈值运算步骤，用于基于接收序列来计算阈值；第一比较 步骤，用于将在第一相关运算步骤中计算出的第一互相关值与在阈值运算步骤中计算出的 阈值相比较；搜索窗口设置步骤，用于基于在第一比较步骤中计算出的比较结果来向接收 序列设置用于检测同步字的搜索窗口 ；硬判决步骤，用于对接收序列执行二值化；第二相 关运算步骤，用于对通过二值化接收序列而计算出的第一接收硬判决值和同步字执行互相 关运算；以及检测位置确定步骤，用于在搜索窗口内搜索在第二相关运算步骤中计算出的 互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为同步字的检测位置。根据本发明的另一实施例，提供了一种同步检测装置，该装置包括第一相关运算 单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的接收序列和由已知序列构成的同步字执行 互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于接收序列计算阈值；第一比较单元，该第 一比较单元将由第一相关运算单元计算出的第一互相关值与由阈值运算单元计算出的阈 值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由第一比较单元计算出的比较结 果来向接收序列设置用于检测同步字的搜索窗口 ；硬判决单元，该硬判决单元对接收序列 执行二值化；第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化接收序列而计算出的 第一接收硬判决值以及同步字执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定 单元在搜索窗口内搜索由第二相关运算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的 检测时刻确定为同步字的检测位置。根据本发明的另一实施例，提供了一种同步检测方法，该同步检测方法包括第一 相关运算步骤，用于对由离散样本构成的接收序列以及由已知序列构成的同步字执行互相 关运算；阈值运算步骤，用于基于接收序列来计算阈值；第一比较步骤，用于将在第一相关 运算步骤中计算出的第一互相关值与在阈值运算步骤中计算出的阈值相比较；搜索窗口设 置步骤，用于基于在第一比较步骤中计算出的比较结果来向接收序列设置用于检测同步字 的搜索窗口 ；硬判决步骤，用于对接收序列执行二值化；第二相关运算步骤，用于对通过二值化接收序列而计算出的第一接收硬判决值以及同步字执行互相关运算；以及检测位置确 定步骤，用于在搜索窗口内搜索在第二相关运算步骤中计算出的互相关值的最大值，并且 将最大值的检测时刻确定为同步字的检测位置。根据本发明的又一实施例，提供了一种以计算机可读方式描述的计算机程序，该 计算机程序在计算机上运行用于执行对两个数据序列的相关位置的检测的处理，该计算机 程序促使计算机用作第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的第一 输入序列和第二输入序列执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于第一输入 序列计算阈值；第一比较单元，该第一比较单元将由第一相关运算单元计算出的第一互相 关值与由阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基 于由第一比较单元计算出的比较结果来向第一输入序列设置用于检测第二输入序列的搜 索窗口 ；硬判决单元，该硬判决单元对第一输入序列执行二值化；第二相关运算单元，该第 二相关运算单元对通过二值化第一输入序列计算出的第一输入硬判决值和第二输入序列 执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在搜索窗口内搜索由第二 相关运算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为第二输入序列 的检测位置。根据本发明又一实施例的计算机程序定义了以计算机可读方式描述的计算机程 序以在计算机上执行预定处理。换言之，通过将根据本发明实施例的计算机程序安装在计 算机中，协同操作在计算机上被执行，因此，可以计算与如上的数据处理装置的效果相同的 工作效果。根据本发明，可以提供能够通过对由添加到所接收分组中的已知序列构成的同步 字执行相关运算来精确地执行同步检测的优异的数据处理装置和方法、接收装置和方法、 同步检测装置和方法以及计算机程序。此外，根据本发明，可以提供即使在频率特性大幅改变或者具有显著的非线性性 的通信环境中也能够以少量运算更精确地执行同步检测的优异的数据处理装置和方法、接 收装置和方法、同步检测装置和方法以及计算机程序。根据本发明，根据接收软判决值计算非正规化互相关值，基于计算出的互相关值 与阈值的大小比较来确定互相关最大值搜索窗口，根据接收软判决值来计算非正规化互相 关值，并且计算出的值可被确定为同步字检测位置，在该位置上，相应的互相关值变为搜索 窗口中的最大值。因此，例如，即使在频率特性大幅改变或者具有显著的非线性性的通信环 境中，也可以以少量运算更精确地执行同步检测，并且还能够以少量运算执行精确的数据 接收。通过基于后面所述的本发明的实施例以及附图的详细描述将使得本发明的其它 特征和优点变得清楚。
图1是示意性地图示出可应用本发明的接收装置100的硬件配置示例的示图；图2是图示出用于在同步字检测器17中通过互相关检测同步字的处理次序的流 程图；图3是用于根据如图2所示的处理次序来检测同步字的同步字检测器17的内部的功能框图；图4是图示出用于通过互相关检测同步字的处理次序(修改示例)的流程图；图5是图示出用于通过互相关检测同步字的处理次序(修改示例)的流程图；图6是图示出在NFC标准中确定的分组的物理层格式的示图；图7是示意性地图示出同步处理的功能配置的示图；图8是图示出用于基于具有长度N的参考用同步字与根据所接收样本的硬判决值 序列计算出的同样具有长度N的所接收字之间的互相关结果来执行同步字检测的处理次 序的流程图；图9A是图示出在由线圈构成的天线之间的距离在0. 5mm到IOOmm的范围内的情 况中，在数据发送和接收期间被发送的信号的频率特性(即，幅度特性)的示图；以及图9B是图示出在由线圈构成的天线之间的距离在0. 5mm到IOOmm的范围内的情 况中，在数据发送和接收期间被发送的信号的频率特性(即，相位特性)的示图。
具体实施例方式下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。图1是示意性地示出可应用本发明的接收装置10的硬件配置示例的示图。如图 所示，接收装置10例如可应用于NFC通信系统，并且对基于如图6所示的格式的分组执行 接收处理。天线11例如是由缠绕的线圈构成的并且被安装来以高Q进行谐振。在天线11中 接收的信号被放大器12进行低噪声放大，并且对信号的检测和解调由检测器13执行，并且 不需要的低频分量由高通滤波器14去除。可变增益放大器15对接收到的信号的幅度执行增益调节，以使得接收到的信号 被聚集在下面的AD转换器16的动态范围中。然后，AD转换器16通过采样接收到的信号 来量化具有经适当调节的幅度的接收到的信号。AD转换器16的输出与尚未被硬判决为-1 或+1的接收软判决值相对应。这里，需要AD转换器16的输入信号满足采样定律，并且按 照需要，将低通滤波器(未示出)布置在AD转换器16的前一级中。同步字检测器17通过对从AD转换器16输出的接收软判决值执行互相关运算，来 检测被添加到所接收分组的头部部分中的同步字(即，SYNC部分)的定时。在本发明的实施例中，同步字检测器17根据接收软判决值来计算非正规化互相 关值，基于计算出的互相关值与阈值的大小比较来确定互相关最大值的搜索窗口，然后根 据接收硬判决值来计算非正规化互相关值，并且将计算出的值确定为同步字检测位置，在 该位置上，适当的相应互相关值变成搜索窗口内的最大值。然而，将在后面描述同步字检测 处理的细节。均衡器18对传输路径上出现的频率特性的改变，即包括在接收信号中的频率偏 移执行校正。如图9A所示，在频率特性大幅改变的系统中，应当明白，对接收信号的均衡处 理是重要的。例如，曼彻斯特码被应用在NFC通信中。解码器19对曼彻斯特码执行解码。图2以流程图的形式示出了用于在同步字检测器17中通过互相关来检测同步字 的处理次序。
首先，同步字的检测开始时刻η被指定为初始值η。(步骤Sll)。然后，作为检测同 步字的第一步，根据接收的软判决值来计算非正规化互相关值，并且基于计算出的互相关 值与阈值的大小比较来确定同步字检测开始时刻。在第一步中，具体地，根据下面的式(4)，对与从时刻η起的过去N个字的量相对 应的所接收样本的软判决值序列以及长度为N个字的同步字序列执行非正规化互相关运 算。此外，根据下面的式(3)，获取与从时刻η起的过去N个字的量相对应的所接收样本序 列(即，接收软判决值)的幅度绝对值的总和，并且通过将该总和乘以阈值系数R(其中， 0彡R彡1)来计算检测时刻η时的阈值Rn(步骤S12)。N是同步字(即，SYNC部分)(其与上面描述的相同)的字长。
_] Rn — 二 I凡-("-ι)+, I…(3) 用来计算阈值Rn的阈值系数R是控制同步字检测的性能的重要整数。注意，如果 R被设置为大于所需要的值，则未检测到同步字的概率增大，而如果R被设置为小于所需要 的值，则错误地检测同步字的概率增大。在阈值系数R被设为“1”并且同步字的元素{aj 对应于-1和+1两个值的情况中，检测时刻η时的非正规化互相关值Xn的绝对值的最大值 等于阈值Rn。然后，判断计算出的非正规化互相关值是否大于阈值Rn(步骤S13)。在诸如NFC之类的采用不对正极性或负极性进行管理的格式的系统中，需要在步 骤S13中将互相关值与阈值作为绝对值进行比较。例如，在仅检测到正极性同步字的情况 中，不需要通过接收到的软判决值来获得非正规化互相关值Xn的绝对值。此外，在仅检测 到负极性同步字的情况中，非正规化互相关值可以变为-χη。此外，在所示示例中，如果非正规化互相关值Xn变得等于阈值Rn，则在步骤S13中 的判断结果为真，但是，即使判断结果为假也不是一个大问题。然而，在前者和后者的情况 中，有可能阈值系数R的最优设置值不同。这里，如果互相关值尚未达到阈值Rn(步骤S13中的“否”)，则判定在时刻η时的 所接收样本的邻域中不存在同步字。在此情况中，递增同步字检测开始时刻η，并且随后，处 理返回步骤S12(步骤S14)以继续非正规化互相关运算。另一方面，如果非正规化互相关值超过阈值Rn(步骤S13中的“是”)，则判定同步 字到来的时刻临近。在此情况中，作为接下来的第二步，同步字检测位置的检测处理从同步 字检测开始时刻开始。在第二步中，首先，确定根据接收硬判决值计算出的非正规化互相关值的最大值 被设为初始值“0”，并且在第一步中确定的同步字检测开始时刻η被设为同步字检测位置 nl的初始值(步骤S15)。然后，在由步骤S16到S21构成的循环处理中，搜索同步字检测位置，在该位置上， 搜索窗口中的接收硬判决值和同步参考字的互相关值变为峰值。具体地，根据如上所述的 式(1)，对与从时刻η起的过去N个字的量相对应的接收硬判决值以及具有N个字长度的同 步字序列{aj执行非正规化互相关运算，并且将计算出的非正规化互相关值与直到现在为止的最大值进行大小比较(步骤S18)。如果计算出的值超过了最大值，则最大值被适当地 更新，并且检测时刻η被保存在变量j中作为同步字检测位置候选者(步骤S19)。以这种 方式，非正规化相关运算以及最大值和同步字检测位置的更新处理被重复执行与将时刻nl 当作检测开始时刻的搜索窗口 W相对应的次数(步骤S20和S21)。参考如上所述的式(1)，在同步字的元素IaJ对应于-1和+1两个值的情况中，由 于利用接收硬判决值的非正规化互相关运算是由对比特的乘法和加法运算构成的，因此， 运算处理量变得非常小。此外，当循环处理结束时，检测到互相关值的最大值时的同步字检测时刻j被输 出为同步字检测位置(步骤S22)，并且相应的处理例程结束。如上所述，非正规化互相关值是根据接收软判决值计算的，互相关最大值搜索窗 口是基于计算出的互相关值与阈值的大小比较来确定的，非正规化互相关值是根据接收硬 判决值计算的，并且计算出的值被确定为同步字检测位置，在该位置上，适当的相应互相关 值变为搜索窗口中的最大值。因此，例如，即使在频率特性大幅改变或者具有显著的非线性 性的通信环境中，也可以通过少量的运算来更精确地执行同步检测，并且此外，还可以以少 量的操作来进行精确的数据接收。图3是用于根据如图2所示的处理次序检测同步字的同步字检测器17的内部的 功能框图。阈值运算器31、第一相关运算器32和第一比较器33是执行第一步中的相应处理 的功能模块。阈值运算器31对应于步骤S12，并且根据如上所述的式(3)，获取与从时刻η起的 过去N个字的量相对应的所接收样本的软判决值序列的幅度绝对值的总和，并且通过将总 和乘以输入的阈值系数R来计算检测时刻η时的阈值Rn。此外，第一相关运算器32对应于步骤S12，并且根据如上所述的式(4)，对与从时 刻η起的过去N个字的量相对应的所接收样本的软判决值序列{yn}以及具有N个字的长 度的同步字序列{aj执行非正规化互相关运算。第一比较器33对应于步骤S13，并且将由第一相关运算器32计算出的非正规化互 相关运算的结果的绝对值与由阈值运算单元31计算出的检测时刻η处的阈值Rn进行大小 比较。此外，非正规化互相关值等于或大于阈值Rn时的时刻η变为同步字检测开始时刻， 即，确定搜索窗口的触发，并且比较结果被输出给后面的搜索窗口生成器34。搜索窗口生成器34、逻辑积运算单元(AND) 35、第一寄存器36、第二寄存器37、硬 判决单元38、第二相关运算器39以及第二比较器40是执行与第二步相对应的处理的功能 模块。 搜索窗口生成器34对应于步骤S15，并且在由第一比较器33判定非正规化互相关 值等于或大于阈值Rn的时刻η处，搜索窗口生成器34设置与搜索窗口的宽度W相对应的计 数器。此外，在相应时刻处，在第一步中确定的同步字检测开始时刻η被存储在第一寄存器 36中作为同步字检测位置nl的初始值，并且初始值“0”被存储在第二寄存器37中作为根 据接收硬判决值计算出的非正规化互相关值的最大值。 硬判决单元38通过每次以-1和+1之一来对所接收样本执行顺序硬判决，从而对 所接收样本执行二值化。
第二相关运算器39对应于步骤S17，并且根据如上所述的式(1)，对从硬判决单元 38输出的、与从时刻η起的过去N个字的量相对应的接收硬判决值以及从外面输入的具有 N个字长度的同步字序列IaJ执行非正规化互相关运算。第二比较器40对应于步骤S18，并且将在时刻η处由第二相关运算器39计算出的 非正规化互相关运算的结果与到现在为止的非正规化互相关值的最大值进行大小比较，从 而将比较结果输出给逻辑积运算单元35。当时刻η在搜索窗口内(即，n<nl+W有效的时段)时，搜索窗口生成器34连续 地输出逻辑值“1”，并且在时刻η经过了搜索窗口之后(即，η彡nl+W)，则输出逻辑值“0”。 另一方面，第二比较器40当在时刻η处新计算出的非正规化互相关值超过最大值时输出逻 辑值“ 1 ”。因此，当在搜索窗口中检测到非正规化互相关值的新的最大值时，逻辑积运算单 元35输出逻辑值“1”。此外，作为与步骤S19相对应的处理，第二寄存器37通过逻辑积输 出的触发来利用在时刻η处新计算出的非正规化互相关值来替换所存储的最大值。此外， 第一寄存器36通过逻辑值输出的触发来利用当前时刻η替换同步字检测位置nl。当非正规化互相关运算被重复执行了与作为检测开始时刻的时刻nl处的搜索窗 口 W相对应的次数之后，同步字检测位置j被存储在第一寄存器36中。当基于根据接收软 判决值计算出的非正规化互相关值与阈值的大小比较确定了互相关最大值搜索窗口之后， 根据接收硬判决值来计算非正规化互相关值，并且将其确定为相应互相关值变为搜索窗口 中的最大值的同步字检测位置。因此，同步字检测位置j变得更精确。例如，如图6所示， 分组或格式的同步部分的同步字可被精确地检测，并且因此，能够对诸如后面的LEN和净 荷之类的信息进行解码。在如图2和3所示的实施例中，接收软判决值的幅度绝对值的总和被获得，并且通 过接收软判决值来评估非正规化互相关值的阈值Rn被乘以参考电平R，以进一步考虑到接 收信号电平(即幅度)的变化。因此，即使在仅于第一步中搜索同步字检测位置的修改示 例中，与根据基于接收硬判决值的非正规化互相关值执行同步字检测的方法(参见图7和 图8)相比，也可以精确地检测同步字。图4以流程图的形式示出了经修改示例中的处理次序。首先，同步字的检测开始时刻η被指定为初始值η。(步骤S31)。然后，根据如上所述的式(4)，对与从时刻η起的过去N个字的量相对应的所接收 样本的软判决值序列以及具有N个字长度的同步字序列执行非正规化互相关运算。此外， 根据如上所述的式(3)，获取与从时刻η起的过去N个字的量相对应的接收样本序列(即， 接收软判决值)的幅度绝对值的总和，并且通过将总和乘以阈值系数R(其中，1) 来计算检测时刻η时的阈值Rn(步骤S32)。然后，判断计算出的非正规化互相关值是否大于或等于阈值Rn(步骤S33)。这里，如果互相关值尚未达到阈值Rn(步骤S33中的“否”)，则判定在时刻η时的 所接收样本的邻域中不存在同步字。在此情况中，递增同步字检测开始时刻η，并且随后，处 理返回步骤S32(步骤S34)以继续非正规化互相关运算。另一方面，如果非正规化互相关值超过阈值Rn(步骤S33中的“是”)，则相应时刻 η被输出作为同步字检测位置(步骤S35)，并且处理例程结束。此外，在图2和图3所示的实施例中，在第一步和第二步中的至少一者中，非正规化互相关运算被执行以减少运算量或电路规模。但是，如果无需考虑运算量或电路规模，则 即使在正规化互相关运算在第一步和第二步中的任一者中被执行的修改示例中，当在第一 步中确定搜索窗口之后，也可以在第二步中更精确地执行搜索窗口内的同步字检测。图5以流程图形式示出修改示例中的处理次序。首先，同步字的检测开始时刻η被指定为初始值η。(步骤S41)。然后，作为检测同 步字的第一步，根据接收软判决值来计算非正规化互相关值，并且基于计算出的值与阈值 的大小比较来确定同步字检测开始时刻。在第一步中，具体地，根据如上所述的式(2)，对与从时刻η起的过去N个字的量相 对应的所接收样本的硬判决值序列以及具有N个字长度的同步字序列执行正规化互相关 运算(步骤S42)。此时，利用如上所述的式(3)或其它等式，可以计算出检测时刻η处的阈 值Rn。然后，判断计算出的非正规化互相关值是否大于或等于阈值Rn(步骤S43)。这里，如果互相关值尚未达到阈值Rn(步骤S43中的“否”)，则判定在时刻η时的 所接收样本的邻域中不存在同步字。在此情况中，递增同步字检测开始时刻η，并且随后，处 理返回步骤S42 (步骤S44)以继续正规化互相关运算。另一方面，如果正规化互相关值超过阈值Rn(步骤S43中的“是”)，则判定同步字 到来的时刻临近。在此情况中，作为接下来的第二步，同步字检测位置的检测处理从同步字 检测开始时刻开始。在第二步中，首先，根据接收硬判决值计算出的正规化互相关值的最大值被设为 初始值“0”，并且在第一步中确定的同步字检测开始时刻η被设为同步字检测位置nl的初 始值(步骤S45)。然后，在由步骤S46到S51构成的循环处理中，搜索同步字检测位置，在该位置上， 搜索窗口中的接收硬判决值和同步参考字的互相关值变为峰值。具体地，根据如上所述的 式(2)，对与从时刻η起的过去N个字的量相对应的接收硬判决值以及具有N个字长度的 同步字序列{aj执行正规化互相关运算(步骤S47)，并且将计算出的正规化互相关值与直 到现在为止的最大值进行大小比较(步骤S48)。如果计算出的值超过最大值，则最大值被 适当地更新，并且检测时刻η被保存在变量j中作为同步字检测位置的候选者(步骤S49)。 正规化互相关运算以及最大值和同步字检测位置的更新处理被重复执行与将时刻nl当作 检测开始时刻的搜索窗口 W相对应的次数(步骤S50和S51)。然后，如果循环处理结束，则当检测到互相关值的最大值时的同步字检测时刻」 被输出作为同步字检测位置(步骤S52)，然后，相应的处理例程结束。本申请包含与2009年6月16日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-142961中公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、 子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内即可。
权利要求
一种数据处理装置，包括第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的第一输入序列和第二输入序列执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述第一输入序列计算阈值；第一比较单元，该第一比较单元将由所述第一相关运算单元计算出的第一互相关值与由所述阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由所述第一比较单元计算出的比较结果来向所述第一输入序列设置用于检测所述第二输入序列的搜索窗口；硬判决单元，该硬判决单元对所述第一输入序列执行二值化；第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化所述第一输入序列计算出的第一输入硬判决值和所述第二输入序列执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在所述搜索窗口内搜索由所述第二相关运算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述第二输入序列的检测位置。
2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述第一相关运算单元对由输入信号 的离散样本的软判决值构成的所述第一输入序列和所述第二输入序列执行非正规化互相关运算。
3.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述阈值运算单元基于所述第一输入 序列的幅度绝对值的总和来计算所述阈值。
4.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述第二相关运算单元对所述第一输 入硬判决值和所述第二输入序列执行非正规化互相关。
5.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述第二输入序列是由具有两个已知 值的元素构成的参考字。
6.一种数据处理方法，包括第一相关运算步骤，用于对由离散样本构成的第一输入序列和第二输入序列执行互相 关运算；阈值运算步骤，用于基于所述第一输入序列计算阈值；第一比较步骤，用于将在所述第一相关运算步骤中计算出的第一互相关值与在所述阈 值运算步骤中计算出的阈值相比较；搜索窗口设置步骤，用于基于在所述第一比较步骤中计算出的比较结果来向所述第一 输入序列设置用于检测所述第二输入序列的搜索窗口； 硬判决步骤，用于对所述第一输入序列执行二值化；第二相关运算步骤，用于对通过二值化所述第一输入序列而计算出的第一输入硬判决 值和所述第二输入序列执行互相关运算；以及检测位置确定步骤，用于在所述搜索窗口内搜索在所述第二相关运算步骤中计算出的 互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述第二输入序列的检测位置。
7.一种接收装置，包括接收单元，该接收单元接收被发送的数据；AD转换单元，该AD转换单元通过对所接收的模拟信号采样来量化该模拟信号；第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由AD转换之后的离散样本构成的接收序 列以及由已知序列构成的同步字执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述接收序列来计算阈值； 第一比较单元，该第一比较单元将由所述第一相关运算单元计算出的第一互相关值与 由所述阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由所述第一比较单元计算出的比较结果 来向所述接收序列设置用于检测所述同步字的搜索窗口； 硬判决单元，该硬判决单元对所述接收序列执行二值化；第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化所述接收序列而计算出的第一 接收硬判决值以及所述同步字执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在所述搜索窗口内搜索由所述第二相关运 算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述同步字的检测位置。
8.一种接收方法，包括接收步骤，用于接收被发送的数据；AD转换步骤，用于通过对所接收的模拟信号采样来量化该模拟信号； 第一相关运算步骤，用于对由AD转换之后的离散样本构成的接收序列以及由已知序 列构成的同步字执行互相关运算；阈值运算步骤，用于基于接收序列来计算阈值；第一比较步骤，用于将在所述第一相关运算步骤中计算出的第一互相关值与在所述阈 值运算步骤中计算出的阈值相比较；搜索窗口设置步骤，用于基于在所述第一比较步骤中计算出的比较结果来向所述接收 序列设置用于检测所述同步字的搜索窗口；硬判决步骤，用于对所述接收序列执行二值化；第二相关运算步骤，用于对通过二值化所述接收序列而计算出的第一接收硬判决值和 所述同步字执行互相关运算；以及检测位置确定步骤，用于在所述搜索窗口内搜索在所述第二相关运算步骤中计算出的 互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述同步字的检测位置。
9.一种同步检测装置，包括第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的接收序列和由已知序列 构成的同步字执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述接收序列计算阈值； 第一比较单元，该第一比较单元将由所述第一相关运算单元计算出的第一互相关值与 由所述阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由所述第一比较单元计算出的比较结果 来向所述接收序列设置用于检测所述同步字的搜索窗口； 硬判决单元，该硬判决单元对所述接收序列执行二值化；第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化所述接收序列而计算出的第一 接收硬判决值以及所述同步字执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在所述搜索窗口内搜索由所述第二相关运 算单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述同步字的检测位置。
10.一种同步检测方法，包括第一相关运算步骤，用于对由离散样本构成的接收序列以及由已知序列构成的同步字 执行互相关运算；阈值运算步骤，用于基于所述接收序列来计算阈值；第一比较步骤，用于将在所述第一相关运算步骤中计算出的第一互相关值与在所述阈 值运算步骤中计算出的阈值相比较；搜索窗口设置步骤，用于基于在所述第一比较步骤中计算出的比较结果来向所述接收 序列设置用于检测所述同步字的搜索窗口 ；硬判决步骤，用于对所述接收序列执行二值化；第二相关运算步骤，用于对通过二值化所述接收序列而计算出的第一接收硬判决值以 及所述同步字执行互相关运算；以及检测位置确定步骤，用于在所述搜索窗口内搜索在所述第二相关运算步骤中计算出的 互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述同步字的检测位置。
11.一种以计算机可读方式描述的计算机程序，该计算机程序在计算机上运行用于执 行对两个数据序列的相关位置的检测的处理，所述计算机程序促使计算机用作第一相关运算单元，该第一相关运算单元对由离散样本构成的第一输入序列和第二输 入序列执行互相关运算；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述第一输入序列计算阈值； 第一比较单元，该第一比较单元将由所述第一相关运算单元计算出的第一互相关值与 由所述阈值运算单元计算出的阈值相比较；搜索窗口设置单元，该搜索窗口设置单元基于由所述第一比较单元计算出的比较结果 来向所述第一输入序列设置用于检测所述第二输入序列的搜索窗口； 硬判决单元，该硬判决单元对所述第一输入序列执行二值化； 第二相关运算单元，该第二相关运算单元对通过二值化所述第一输入序列计算出的第 一输入硬判决值和所述第二输入序列执行互相关运算；以及检测位置确定单元，该检测位置确定单元在所述搜索窗口内搜索由所述第二相关运算 单元计算出的互相关值的最大值，并且将最大值的检测时刻确定为所述第二输入序列的检 测位置。
全文摘要
本发明公开了数据处理和接收及同步检测装置和方法及计算机程序。一种数据处理装置包括对第一输入序列和第二输入序列执行互相关运算的第一相关运算单元；基于第一输入序列来计算阈值的阈值运算单元；将第一互相关值与阈值相比较的第一比较单元；基于比较结果向第一输入序列设置用于检测第二输入序列的搜索窗口的搜索窗口设置单元；对第一输入序列执行二值化的硬判决单元；对第一输入硬判决值执行互相关运算的第二相关运算单元；以及在搜索窗口内搜索互相关值的最大值并确定最大值的检测时刻的检测位置确定单元。
文档编号H04L7/02GK101924628SQ20101020109
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年6月16日
发明者井野浩幸 申请人:索尼公司