(57)【要約】【課題】マルチパスフェージング環境下においても、簡易な構成により、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出する。【解決手段】受信装置１において、同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算手段（マッチドフィルタ１２１）と、自己相関計算手段の計算結果に基づいて、同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出手段（ピーク値位置検出部１２３１）と、マルチパスフェージングに起因して生ずるパルス波形の時間幅を検出する時間幅検出手段（遅延波分布幅検出部１２３２）と、ピークタイミング及び時間幅の双方が含まれるように、ガードインターバルを除去するガードインターバル除去手段（ガードインターバル除去回路１２４）と、を備える。【選択図】図５
2010028280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重方式により送信された無線信号を受信する受信装置において、
前記無線信号には、既知パターンの複数回繰り返しからなる同期用トレーニング信号と、マルチキャリア変調されたデータ信号にガードインターバルが付加された少なくとも一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれており、
前記同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算手段と、
前記自己相関計算手段の計算結果に基づいて、前記同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出手段と、
マルチパスフェージングに起因して生ずる前記パルス波形の時間幅を検出する時間幅検出手段と、
前記ピークタイミング及び前記時間幅の双方が含まれるように、前記ガードインターバルを除去するガードインターバル除去手段と、を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記ガードインターバル除去手段は、前記ピークタイミングよりも前記時間幅の分だけ時間的に前のタイミングを用いて、前記ガードインターバルを除去することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記ピークタイミング検出手段の検出結果と、前記時間幅検出手段の検出結果とが入力されるＯＲ回路を備え、
前記ガードインターバル除去手段は、前記ＯＲ回路の出力を用いて、前記ガードインターバルを除去することを特徴とする請求項１又は２記載の受信装置。
【請求項４】
既知パターンの複数回繰り返しからなる同期用トレーニング信号と、マルチキャリア変調されたデータ信号にガードインターバルが付加された少なくとも一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれた無線信号から、当該ガードインターバルを除去するガードインターバル除去方法において、
前記同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算ステップと、
前記自己相関計算ステップに基づいて、前記同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出ステップと、
マルチパスフェージングに起因して生ずる前記パルス波形の時間幅を検出する時間幅検出ステップと、
前記ピークタイミング及び前記時間幅の双方が含まれるように、前記ガードインターバルを除去するガードインターバル除去ステップと、を含むことを特徴とするガードインターバル除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重方式により送信された無線信号を受信して、この無線信号に含まれるガードインターバルを除去する受信装置及びガードインターバル除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信（特に第４世代の次世代移動体通信）の分野では、高速移動時においても１００Ｍｂｐｓ超のデータレートが要求されつつある。そのため、周波数選択性フェージング環境への適応性や周波数利用効率を向上させる観点から、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などのマルチキャリア伝送方式に関する応用研究が進められている。
【０００３】
ＯＦＤＭ伝送方式により送信装置から受信装置に送られる無線信号には、同期用トレーニング信号（同期用プリアンブル信号）と、一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれている。その他、必要に応じて伝搬路推定用トレーニング信号なども含まれる。ＯＦＤＭシンボルは、データ信号と、これに時間的に先行するガードインターバルとから構成される。ガードインターバルは、これに続くデータ信号の後端が重複して循環的に挿入されたものである。ガードインターバルの存在によって、マルチパス遅延波による遅延時間がガードインターバル長以下であれば、ＯＦＤＭシンボル間（シンボル間）の干渉を回避することができ、マルチパス耐性を向上させることができる。
【０００４】
ここで、受信装置において、ＯＦＤＭシンボルからデータ信号を取り出す際は、送信側にて付加した既知の繰り返しからなる同期用トレーニング信号の自己相関を計算し、得られた相関値列のピーク値のタイミングを利用するのが一般的である（例えば特許文献１参照）。具体的には、相関値列の複数のピーク値のうち、急激にレベルが低下したピーク値よりも時間的に１つ前のピーク値のタイミングを検出する（ピーク検出）。そして、このピーク値のタイミングを用いて、これに続くガードインターバルを除去し、ＯＦＤＭシンボルからデータ信号を取り出すことができる。
【特許文献１】特開２００３−８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ダイナミックに変動するマルチパスフェージング環境下では、ガードインターバルを除去する際、フェージングによる受信波の変動などを考慮しなければならない。例えば、１番早いパスを伝搬した無線信号の相関値（ピーク値）よりも、２番目に早いパスを伝搬した無線信号の相関値（ピーク値）の方が高い場合、相関値列のピーク値のタイミングを利用する従来技術だと、ガードインターバルを除去するタイミングを誤ってしまう可能性がある。すなわち、本来は、前者のタイミングを利用しなければならないのに、ピーク値のより高い方、すなわち後者のタイミングを利用してしまう可能性がある。その結果、ガードインターバルを除去する際にシンボル間の干渉が生じ、ビットエラーレート（ＢＥＲ：Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）の劣化を招来する。
【０００６】
この点、上述した特許文献１には、フェージングによる受信波の変動に応じて、有効シンボル区間の受信タイミングを調整する技術が開示されており、一番早いパスが瞬時消失（消失する程度に信号レベルが低下）したり、一番早いパスが極短時間の間に再度出現したりするなどの受信波の変動があったとき、ピーク値のタイミングを探索的に見つけることができるようになっている。しかし、特許文献１に係る受信装置では、シンボル間干渉判定部を設けたり、その判別結果に対応してスイッチを切り替え制御したりする必要があり、ハードウェア構成の複雑化を招く。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マルチパスフェージング環境下においても、簡易な構成により、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出する受信装置及びガードインターバル除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。
【０００９】
（１）  直交周波数分割多重方式により送信された無線信号を受信する受信装置において、前記無線信号には、既知パターンの複数回繰り返しからなる同期用トレーニング信号と、マルチキャリア変調されたデータ信号にガードインターバルが付加された少なくとも一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれており、前記同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算手段と、前記自己相関計算手段の計算結果に基づいて、前記同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出手段と、マルチパスフェージングに起因して生ずる前記パルス波形の時間幅を検出する時間幅検出手段と、前記ピークタイミング及び前記時間幅の双方が含まれるように、前記ガードインターバルを除去するガードインターバル除去手段と、を備えることを特徴とする受信装置。
【００１０】
本発明によれば、受信装置において、自己相関計算手段により、同期用トレーニング信号の自己相関が計算され、ピークタイミング検出手段により、同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングが検出され、時間幅検出手段により、そのパルス波形の時間幅も併せて検出され、ガードインターバル除去手段により、そのパルス波形のピークタイミングと時間幅が含まれるようにガードインターバルが除去される。したがって、マルチパスフェージング環境下において、ピークタイミングのみを利用してガードインターバルを除去する技術と比べて、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出することができる。
【００１１】
また、本発明に係る受信装置では、上述した特許文献１のようにシンボル間干渉判定部を設けたり、その判別結果に対応してスイッチを切り替え制御したりする必要はない。したがって、ハードウェア構成を複雑化させることなく、簡易な構成で、ガードインターバル除去タイミングを検出することができる。
【００１２】
（２）  前記ガードインターバル除去手段は、前記ピークタイミングよりも前記時間幅の分だけ時間的に前のタイミングを用いて、前記ガードインターバルを除去することを特徴とする受信装置。
【００１３】
本発明によれば、上述したガードインターバル除去手段によって、ピークタイミングよりも時間幅の分だけ時間的に前のタイミングを用いて、ガードインターバルを除去することとしたので、論理回路の回路規模を軽減することができる。すなわち、ピークタイミングよりも時間幅の分だけ時間的に前のタイミングを、時間的な余裕として予め固定しておくことによって、処理を簡易化することができる。その結果、論理回路の回路規模増大を防ぎつつ、簡易な構成で精度良くガードインターバル除去タイミングを検出することができる。
【００１４】
（３）  前記ピークタイミング検出手段の検出結果と、前記時間幅検出手段の検出結果とが入力されるＯＲ回路を備え、前記ガードインターバル除去手段は、前記ＯＲ回路の出力を用いて、前記ガードインターバルを除去することを特徴とする受信装置。
【００１５】
本発明によれば、受信装置に、ピークタイミング検出手段と時間幅検出手段の検出結果を入力とするＯＲ回路を設けることとしているので、より簡易な構成で、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出することができる。また、ロジックＩＣなどの集積回路によってハードウェア構成を具現化できれば、回路の設計自由度を高めることもできる。
【００１６】
（４）  既知パターンの複数回繰り返しからなる同期用トレーニング信号と、マルチキャリア変調されたデータ信号にガードインターバルが付加された少なくとも一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれた無線信号から、当該ガードインターバルを除去するガードインターバル除去方法において、前記同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算ステップと、前記自己相関計算ステップに基づいて、前記同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出ステップと、マルチパスフェージングに起因する前記パルス波形の時間幅を検出する時間幅検出ステップと、前記ピークタイミング及び前記時間幅の双方が含まれるように、前記ガードインターバルを除去するガードインターバル除去ステップと、を含むことを特徴とするガードインターバル除去方法。
【００１７】
本発明によれば、上に述べたのと同様、ハードウェア構成を複雑化させることなく、簡易な構成で、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、受信装置に、同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形の時間幅を検出する手段を設けることで、精度良くガードインターバル除去タイミングを検出することができる。また、スイッチの切り替え制御などは不要なので、ハードウェア構成の複雑化を防ぐことができる。さらに、簡易な構成により論理回路の回路規模増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る受信装置１を含む、ＯＦＤＭ無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図１では、送信アンテナ２５及び受信アンテナ１１をそれぞれ１個しか図示していないが、送信ダイバーシチ又は受信ダイバーシチを考慮して、複数設けられていてもよい。また、図１では、説明の便宜上、受信装置１の受信機能のみを図示しているが、もちろん送信機能を有していてもよい。さらに、受信装置１は、図１に示す構成に限定されず、他の電気的要素（例えば、伝搬路特性に基づくひずみを補償する等化器やバンドパスフィルタ、無線信号をダウンコンバートする周波数変換回路など）を含んでいてもよい。
【００２１】
図１に示すＯＦＤＭ無線通信システムは、受信装置１と送信装置２から構成されている。まず、送信装置２の構成から説明する。送信装置２は、１次変調部（１次変調で示す）２１と、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部（ＩＦＦＴで示す）２２と、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）挿入部（＋ＧＩで示す）２３と、同期用トレーニング信号発生回路２４と、送信アンテナ２５と、を有している。
【００２２】
１次変調部２１は、Ｉｎｐｕｔされるビット系列を所定の変調方式によってサブキャリアごとに変調する（いわゆるシンボルマッピングを行う）。所定の変調方式としては、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ），ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ），１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ），６４ＱＡＭ，２５６ＱＡＭなどが挙げられるが、その種類の如何を問わない。また、１次変調部２１は、サブキャリアごとに変調された複数の複素信号をＩＦＦＴ部１３に入力する。
【００２３】
ＩＦＦＴ部２２は、サブキャリアごとに変調された信号を複数の直交するサブキャリアで多重化し、マルチキャリア信号（データ信号）を生成する。そして、ＧＩ挿入部２３は、遅延波によるシンボル間干渉（Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減するために、データ信号の先頭にＧＩを付加し、ＯＦＤＭシンボルを生成する。このＧＩは、データ信号の後端が重複して循環的に挿入されたものである。なお、同期用トレーニング信号発生回路２４は、受信装置１においてデータ信号を適切に抽出するために、一以上のＯＦＤＭシンボルからなるＯＦＤＭフレームの先頭に同期用複数の繰り返しトレーニング信号を付加する回路である。その後、所定の無線処理（アップコンバートなど）を施して、送信アンテナ２５を介して無線信号を送信する。
【００２４】
このようにして、直交周波数分割多重方式により送信された無線信号が、送信装置２から受信装置１へと送信される。また、この無線信号には、上述したように、同期用トレーニング信号と、マルチキャリア変調されたデータ信号にＧＩ（ガードインターバル）が付加された少なくとも一以上のＯＦＤＭシンボルとが含まれている。以下、本発明の実施の形態に係る受信装置１について詳述する。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る受信装置１は、受信アンテナ１１と、ＧＩ除去部（−ＧＩで示す）１２と、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部（ＦＦＴで示す）１３と、１次復調部（１次復調で示す）１４と、を有している。ＧＩ除去部１２は、送信装置２においてＯＦＤＭシンボルに挿入されたＧＩを除去する。ＦＦＴ部１３は、ＧＩを除去した後の時間領域のデータ信号に対してＦＦＴを施して、周波数領域におけるサブキャリアごとの複素信号を出力する。１次復調部１４は、その複素信号を所定の復調方式で復調し、パラレルシリアル変換した後、一のデータストリーム出力（ビット系列）としてＯｕｔｐｕｔする。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態に係る受信装置１におけるＧＩ除去部１２の構成を示すブロック図である。なお、図２（ａ）では、同期用トレーニング信号の自己相関を計算する自己相関計算手段の一例として、マッチドフィルタ１２１を採用しているが、本発明はこれ以外の手段を用いて自己相関を計算してもよい。例えば、ＯＦＤＭシンボル自身の（巡回）自己相関を計算してもよい（すなわち、ＧＩがデータ信号の後端を循環的に挿入したものであることを利用してもよい）。ただ、図２（ａ）のようにマッチドフィルタ１２１を用いて自己相関を計算することで、ＯＦＤＭシンボル自身の自己相関を計算するよりも出力レベルを大きくすることができ、ひいては精度良く自己相関を計算することができる。
【００２７】
図２（ａ）において、ＧＩ除去部１２は、マッチドフィルタ１２１と、ディジタルフィルタ１２２と、シンボルタイミング検出回路（シンボルタイミング検出で示す）１２３と、ガードインターバル除去回路（ガードインターバル除去で示す）１２４と、を有しており、マッチドフィルタ１２１，ディジタルフィルタ１２２及びシンボルタイミング検出回路１２３によって、ＧＩを除去するタイミングが検出される。
【００２８】
マッチドフィルタ１２１は、上述のとおり同期用トレーニング信号の自己相関を計算する機能を有するが、具体的な回路構成としては、例えば図２（ｂ）に示すような回路が挙げられる。図２（ｂ）に示すマッチドフィルタ１２１は、複数の遅延器（τで示す）１２１ａを有しており、各遅延器１２１ａの前後から抽出されたデータに自己相関値に相当するｎタップの重み付け（同期用トレーニング信号のゲインに応じて予め定められた係数（０）〜係数（ｎ−１）をそれぞれ乗算する）がなされた後、それらが加算され、絶対値計算部（絶対値で示す）１２１ｂ及びレベル判定部（レベル判定で示す）１２１ｃを経て、パルス波形を出力する。その後、図２（ａ）に示すディジタルフィルタ１２２において、マッチドフィルタ１２１の出力に対して移動平均処理が施され、平均化された複数の自己相関を示すパルス波形が出力される（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
図３は、マッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２の機能を説明するための説明図である。図３（ａ）は、同期用トレーニング信号の一例を示し、図３（ｂ）は、ディジタルフィルタ１２２の出力例を示し、図３（ｃ）は、ガードインターバル除去回路１２４によって、図３（ｂ）に示す出力例からＧＩが除去されている様子を示す図である。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、同期用トレーニング信号は、ｎサンプルの既知パターンの複数回（図３ではＴｅ１〜Ｔｅ１０の１０回）繰り返しからなる信号である。図３（ａ）に示す同期用トレーニング信号がマッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２を通過すると、図３（ｂ）に示す複数の自己相関パルス波形が得られる。なお、本明細書における「パルス波形」は、所定の時間幅（時間的な広がり）をもつものを含む趣旨である。
【００３１】
図３（ｂ）では、ディジタルフィルタ１２２の出力であるため各パルス波形のゲイン（ピーク値）が次第に大きくなり、飽和した後、最後に急激に低下している（パルス波形Ｐ１→パルス波形Ｐ２）。そして、この急激にピーク値が低下したパルス波形Ｐ２の１個直前のパルス波形Ｐ１（最もピーク値の大きなパルス波形）のタイミングは、同期用トレーニング信号の最後を示すタイミングに相当し、かつ、ＧＩの最初を示すタイミングにも相当する。したがって、シンボルタイミング検出回路１２３（図２（ａ）参照）において、このパルス波形Ｐ１のタイミングを検出し、ガードインターバル除去回路１２４（図２（ａ）参照）において、このタイミングを用いてＧＩの除去を行うことによって、例えば図３（ｃ）に示す出力例が得られる。
【００３２】
ここで、本発明の実施の形態に係る受信装置１では、パルス波形Ｐ１のタイミングだけでなく、パルス波形Ｐ１の時間幅も使ってＧＩを除去することとしている。これにより、マルチパスフェージング環境下において複数の遅延波の時間分布に相当する時間幅を検出していることになり、正確にガードインターバル除去タイミングを検出することができる。このような作用効果について、パルス波形Ｐ１のタイミングのみを使ってＧＩを除去する技術と比較しつつ、図４を用いて詳述する。
【００３３】
図４は、マルチパスフェージング環境下において得られる受信波の遅延プロファイルとそれに相当するマッチドフィルタ＋ディジタルフィルタ出力の関係を説明するための説明図である。
【００３４】
まず、受信波に遅延波が含まれていない場合において、受信波の遅延プロファイルが図４（ａ−１）に示すもの（第１波Ｓ１のみ）と仮定すると、同期用トレーニング信号がマッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２を通過して得られる出力は、図４（ａ−２）に示すようになる。図３（ｂ）を用いて上述したように、パルス波形のゲイン（ピーク値）が飽和し（パルス波形のゲインが次第に大きくなる過程は省略している）、既知信号の繰り返し周期（上述したｎサンプルのＴｅ）でパルス波形が数回発生した後、最後に急激に低下している（パルス波形Ｐ１→パルス波形Ｐ２）。このとき、上述のとおり、最もピーク値の大きなパルス波形Ｐ１のタイミングが、ＧＩの最初を示すタイミングとなる。
【００３５】
次に、受信波に遅延波が１波含まれている場合において、受信波の遅延プロファイルが図４（ｂ−１）に示すもの（第１波Ｓ１及び第２波Ｓ２）と仮定すると、同期用トレーニング信号がマッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２を通過して得られる出力は、図４（ｂ−２）に示すようになる。図４（ｂ−２）では、第１波Ｓ１と第２波Ｓ２の影響により、既知信号の繰り返し周期で２個のパルス波形が数回発生した後（上述同様、パルス波形のゲインが次第に大きくなる過程は省略している）、最後に急激に低下している（パルス波形Ｐ１，Ｐ１’→パルス波形Ｐ２，Ｐ２’）。このとき、図４（ｂ−２）では、第１波Ｓ１に基づくパルス波形Ｐ１のゲイン（ピーク値）の方が、第２波Ｓ２に基づくパルス波形Ｐ１’のゲイン（ピーク値）よりも大きいため、パルス波形Ｐ１のタイミングがＧＩの最初を示すタイミングとなり、ＧＩの最初を示すタイミングを見誤ることなく、ガードインターバル除去回路１２４（図２（ａ）参照）で適切にＧＩを除去することができる。
【００３６】
ところが、受信波に遅延波が１波含まれている場合において、受信波の遅延プロファイルが図４（ｃ−１）に示すもの（第１波Ｓ１及び第２波Ｓ２）と仮定すると、同期用トレーニング信号がマッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２を通過して得られる出力は、図４（ｃ−２）に示すようになり、問題が生ずる。具体的に説明すると、図４（ｃ−２）では、第１波Ｓ１に基づくパルス波形Ｐ１のゲインの方が、第２波Ｓ２に基づくパルス波形Ｐ１’のゲインよりも小さいため、パルス波形Ｐ１’のタイミングがＧＩの最初を示すタイミングとなってしまい、ガードインターバル除去回路１２４（図２（ａ）参照）で適切にＧＩを除去することができない（本来、ＧＩの最初を示すタイミングは、パルス波形Ｐ１のタイミングである）。このように、１番早いパスを伝搬した無線信号（第１波Ｓ１）の相関値（ピーク値）よりも、２番目に早いパスを伝搬した無線信号（第１波Ｓ２）の相関値（ピーク値）の方が高い場合に、このような問題が生ずるのである。
【００３７】
なお、マルチパスフェージング環境下において得られる受信波を考えると、図４（ｄ−１）に示すような遅延プロファイル（第１波Ｓ１〜第４波Ｓ４）も考えられ、この場合も図４（ｃ−２）と同様に、第１波Ｓ１に基づくパルス波形Ｐ１のゲインの方が、第２波Ｓ２に基づくパルス波形Ｐ１’のゲインよりも小さいため、パルス波形Ｐ１’のタイミングがＧＩの最初を示すタイミングとなってしまい、ガードインターバル除去回路１２４（図２（ａ）参照）で適切にＧＩを除去することができない。
【００３８】
そこで、受信装置１では、パルス波形Ｐ１のタイミングだけでなく、パルス波形Ｐ１の時間幅も使ってＧＩを除去することとしている。図５は、ＧＩ除去部１２におけるシンボルタイミング検出回路１２３の構成を示すブロック図である。図６は、シンボルタイミング検出回路１２３の機能を説明するための説明図である。
【００３９】
まず、図５において、シンボルタイミング検出回路１２３は、ピーク値位置検出部１２３１と、遅延波分布幅検出部１２３２と、ＯＲ回路１２３３と、を有している。なお、図５では、３個の電気的要素から構成されることとしたが、例えば増幅器や各種フィルタなど、これら３個の電気的要素以外のものが含まれていてもよい。
【００４０】
ピーク値位置検出部１２３１は、Ｚ領域（離散群上でのラプラス変換領域）で１サンプルだけ遅延処理を施す遅延器１２３１ａと、同領域で２サンプルだけ遅延処理を施す遅延器１２３１ｂと、レベル比較器１２３１ｃと、を有している。このような構成にすることで、急激にピーク値が低下したパルス波形の１個（１組）直前のパルス波形であって、かつ、最もピーク値の大きなパルス波形のタイミングを検出することができる。例えば、図４（ｃ−２）でいえば、パルス波形Ｐ１’のタイミングを検出することができる。しかし、上述したように、これだけだとガードインターバル除去回路１２４（図２（ａ）参照）で適切にＧＩを除去することができない。
【００４１】
一方、遅延波分布幅検出部１２３２は、レベル比較器１２３２ａと、ホールド回路１２３２ｂと、を有している。レベル比較器１２３２ａには、ディジタルフィルタ１２２（図２参照）の出力と、パルス波形の時間幅を検出するために用いられる所定の閾値とが入力される。この所定の閾値は、如何なるレベルであってもよいが、あまりに高すぎるとゲインの小さなパルス波形の時間幅を検出できず、あまりに低すぎると雑音を拾ってしまうため、システム環境に応じて適切な値が選択されるものとする。レベル比較器１２３２ａによって、所定の閾値で切り出された信号は、ホールド回路１２３２ｂによって波高値が一時ホールドされる。これらレベル比較器１２３２ａ及びホールド回路１２３２ｂの機能について、図６を用いて詳述する。
【００４２】
図６は、レベル比較器１２３２ａ及びホールド回路１２３２ｂによって遅延波分布幅が生成される様子を説明するための説明図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｃ）は、それぞれ図３（ｂ）及び図３（ｃ）と同じである。また、図６（ｂ）及び図６（ｄ）は、それぞれ図６（ａ）及び図６（ｃ）の時間軸を拡大した様子を示している。
【００４３】
図６（ｂ）において、パルス波形Ｐ１は、ＧＩの最初を示すタイミングを示す波形であるが、時間軸を拡大してみると所定の時間幅（時間的な広がり）をもっていることが分かる。これは、受信波の干渉成分の検出時間幅に相当する。図６（ｄ）においても同様である。
【００４４】
図６（ｂ）に示すパルス波形Ｐ１を拡大すると、図６（ｅ）に示すようになり、このパルス波形Ｐ１がレベル比較器１２３２ａ及びホールド回路１２３２ｂを通過すると、所定の閾値に応じた出力が得られる。例えば、レベル比較器１２３２ａに入力される所定の閾値が図６（ｅ）に示すレベル１であれば、ホールド回路１２３２ｂの出力は図６（ｆ）左図に示すようになる。また、レベル比較器１２３２ａに入力される所定の閾値が図６（ｅ）に示すレベル２であれば、ホールド回路１２３２ｂの出力は図６（ｆ）中央図に示すようになる。レベル比較器１２３２ａに入力される所定の閾値が図６（ｅ）に示すレベル３であれば、ホールド回路１２３２ｂの出力は図６（ｆ）右図に示すようになる。なお、上述した所定の閾値は、（サンプル）ホールド回路１２３２ｂのスレッショールドレベルに相当している。また、上述したように、レベル１，２又は３のいずれが用いられるかは、システム環境に応じて選択されるものとする。
【００４５】
このように、ピーク値位置検出部１２３１においてピーク値の位置（タイミング）が検出され、遅延波分布幅検出部１２３２において遅延波分布幅（遅延波成分の検出時間幅）が検出されると、それらの検出結果はＯＲ回路１２３３（図５参照）に入力される。その結果、ガードインターバル除去回路１２４においてＧＩを除去するためのピークタイミングと時間幅の双方が得られることになる。
【００４６】
なお、ピーク値位置検出部１２３１は、マッチドフィルタ１２１及びディジタルフィルタ１２２の出力（計算結果）に基づいて、同期用トレーニング信号の後端を特定するために用いられるパルス波形のピークタイミングを検出するピークタイミング検出手段（ピークタイミング検出ステップ）の一例であって、遅延波分布幅検出部１２３２は、マルチパスフェージングに起因して生ずる複数の遅延波の時間幅に相当するパルス波形の時間幅を検出する時間幅検出手段（時間幅検出ステップ）の一例である。
【００４７】
次に、ガードインターバル除去回路１２４において、実際にＧＩが除去される様子を図７〜図１０を用いて説明する。なお、図７は、本実施形態に係るガードインターバル除去方法との比較のため、パルス波形のタイミングのみを使ってＧＩを除去する従来例を示している。また、図７〜図１０は、いずれもマルチパス環境を想定している。
【００４８】
図７は、従来のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。図８は、本実施形態に係るガードインターバル除去方法のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。図９は、本実施形態に係るガードインターバル除去方法の最適なＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、ＧＩ除去部１２に入力される信号は、繰り返し既知パターンである同期用トレーニング信号と、ＧＩと、データ信号と、から構成される。なお、同期用トレーニング信号については一部のみを図示し、ＧＩ及びデータ信号からなるＯＦＤＭシンボルについても１つのみを図示している（すなわち、実際は同期用トレーニング信号の後に複数のＯＦＤＭシンボルが続いている）。また、マルチパスフェージング分布として、第１波と第２波を考え、第１波と第２波との時間差は１５０ｎｓ（＝２００ｎｓ−５０ｎｓ）とする。
【００５０】
図７（ｂ）に示すように、従来のガードインターバル除去方法でも、第１波のゲインが第２波のゲインよりも大きい場合、すなわちパターン（１）のような遅延プロファイルの場合には、パルス波形のピークタイミングのみを検出し、ＧＩの先頭を適切に検出することができる（図４（ｂ−１）及び図４（ｂ−２）を用いて説明したのと同様である）。しかし、従来のガードインターバル除去方法だと、図７（ｃ）に示すように、第１波のゲインが第２波のゲインよりも小さい場合、すなわちパターン（２）のような遅延プロファイルの場合には、ＧＩの先頭を適切に検出することができない（図４（ｃ−１）及び図４（ｃ−２）を用いて説明したのと同様である）。この場合、ＧＩを除去する際に（図７（ｃ）中の斜線部分を取り去る際に）、データ信号の一部が除去されてしまい（図７（ｃ）中のＸ部分は、本来データ信号に相当する部分である）、結果として、各サブキャリアの直交性が崩れ、シンボル間の干渉が生じ、ビットエラーレートの劣化を招来することになる。なお、レーレーフェージング環境では、２つの遅延波の瞬時レベルは絶えず時間的に変動し、パターン（１）及びパターン（２）はほぼ等確率で発生することになる。
【００５１】
次に、図８に示すように、本実施形態に係るガードインターバル除去方法では、シンボルタイミング検出回路１２３におけるピーク値位置検出部１２３１の出力（ピークタイミング）と、シンボルタイミング検出回路１２３における遅延波分布幅検出部１２３２の出力（時間幅）の双方が含まれるように、ＧＩが除去される。
【００５２】
具体的には、図８（ａ）に示すように、受信波の遅延プロファイルがパターン（１）のような場合には、ピークタイミングから、予め定められたＧＩの時間幅分だけ除去すれば、データ信号の一部を誤って除去することはない。また、図８（ｂ）に示すように、受信波の遅延プロファイルがパターン（２）のような場合でも、ピークタイミングより時間的に前であって、かつ、干渉成分の検出時間幅（時間幅Ｗ）がＧＩ除去区間（図８中の斜線の区間）に入るように、ＧＩ除去タイミングが検出されるので、図８（ａ）と同様にデータ信号の一部を誤って除去することはない。干渉成分の時間幅ＷがＧＩ除去区間に入るように、ＧＩ除去タイミングが検出される様子を、図９を用いて詳述する。
【００５３】
図９（ａ）は、従来のＧＩ除去タイミングによって設定されるＧＩ除去区間（図９中の斜線の区間。以下、図９において同じ。）を示しており、図７（ｃ）を用いて上述したとおり、データ信号の一部を除去してしまうことになる。そこで、本実施形態に係るガードインターバル除去方法では、図９（ｂ）に示すように、除去タイミング（すなわちＧＩ除去区間）を時間的に前（図９（ｂ）でいえば左方）へ移動させ、パターン（２）の遅延プロファイルのときでも第１波がＧＩ除去区間に含まれるように（パターン（２）の遅延プロファイルにおける干渉成分の時間幅ＷａがＧＩ除去区間に含まれるように）、ＧＩ除去区間が設定される。或いは、図９（ｃ）に示すように、除去タイミング（すなわちＧＩ除去区間）を時間的にさらに前（図９（ｃ）でいえば左方）へ移動させ、パターン（１）の遅延プロファイルのときでも第２波がＧＩ除去区間に含まれるように（パターン（１）の遅延プロファイルにおける干渉成分の時間幅ＷｂがＧＩ除去区間に含まれるように）、ＧＩ除去区間が設定される。なお、図９（ｄ）に示すように、ＧＩ除去区間が８００ｎｓ（ＧＩの１個分に相当）時間的に前へ移動すると、ＧＩを適切に除去できなくなる（ＢＥＲが増大する）。
【００５４】
以上説明したように、図９によれば、適切なＧＩ除去タイミングの範囲は、図９（ｂ）に示すＧＩ除去区間の最後の位置から、図９（ｃ）に示すＧＩ除去区間の先頭の位置であることが分かる。一方、図９（ａ）及び図９（ｄ）では、マルチパスフェージングの全ての遅延波成分がＧＩ範囲内に収まることができないため、大きなシステム劣化を招くことになる。
【００５５】
図１０は、本発明の他の実施形態に係るガードインターバル除去方法のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【００５６】
図１０では、ガードインターバル除去回路１２４において、ピークタイミングよりも時間幅Ｗの分だけ時間的に前のタイミングを用いて、ＧＩを除去するようにしている。すなわち、干渉成分の時間幅をＷとしたとき、ピークタイミングよりも時間的にＷだけ前のタイミングを、ＧＩ除去タイミングとしている。受信波の遅延プロファイルがパターン（１）に示すものであれば、第１波に対応するピークタイミングよりも時間的にＷだけ前のタイミングがＧＩ除去タイミングになるし（図１０（ａ）参照）、受信波の遅延プロファイルがパターン（２）に示すものであれば、第２波に対応するピークタイミングよりも時間的にＷだけ前のタイミングがＧＩ除去タイミングになる（図１０（ｂ）参照）。このように、時間幅Ｗを時間的な余裕として予め固定しておくことによって、ＧＩ除去区間を移動させる必要がなくなり、図５に示す遅延波分布幅検出部は不要になり、簡易な回路構成でありながら適切にＧＩを除去することができる。
【００５７】
［実施例］
図１１は、本発明の実施例に係るガードインターバル除去方法をシミュレーションした際のシミュレーション諸元を示す図である。図１２は、本発明の実施例に係るガードインターバル除去方法をシミュレーションした際のシミュレーション結果を示す図である。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、ＯＦＤＭシンボル長は６４サンプル（＝３．２μｓ）とし、ガードインターバル長は１６サンプル（＝０．８μｓ）とし、サブキャリア数は５２波とし、１次変調方式は１６ＱＡＭとし、チャネル特性は２パス独立レーレー変動モデルを用い、同期用トレーニングとして１６サンプル×１０を用い、１パケットあたりのデータ長は６４ＯＦＤＭシンボルとした。なお、チャネル特性で用いた２パス独立レーレー変動モデルを、図１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）では、横軸が遅延時間（ｎｓ）であり、縦軸が平均電力（ｄＢ）であり、第１波と第２波とで１５０ｎｓだけ遅延していることが分かる。
【００５９】
シミュレーションの結果については、図１２に示す。図１２では、横軸がＧＩ除去タイミング（ｎｓ）であり、縦軸がＢＥＲ（対数目盛り）である。横軸のＧＩ除去タイミングとは、図９（ａ）で示したＧＩ除去区間の位置を０として、時間的に前へ（図９（ａ）で言えば左方へ）どのくらい移動させたかを意味している。
【００６０】
図１２によれば、ＧＩ除去区間を全く移動させない場合には（図９（ａ）のケース）、ＢＥＲは約０．２であるのに対し、ＧＩ除去区間を２００ｎｓ移動させた場合には（図９（ｂ）のケースとほぼ同じ）、ＢＥＲは約０．０１にまで改善されている。一方で、ＧＩ除去区間を７００ｎｓ移動させた場合には（図９（ｃ）のケースとほぼ同じ）、ＢＥＲは約０．０２であるのに対し、ＧＩ除去区間を８００ｎｓ移動させた場合には（図９（ｄ）のケースとほぼ同じ）、ＢＥＲは約０．４にまで悪化している。
【００６１】
このシミュレーション結果は、多少のシミュレーション誤差はあるものの、適切なＧＩ除去タイミングの範囲は、図９（ｂ）に示すＧＩ除去区間の最後の位置（図１２ではＧＩ除去区間を２００ｎｓ移動させた場合に相当）から、図９（ｃ）に示すＧＩ除去区間の先頭の位置（図１２ではＧＩ除去区間を７００ｎｓ移動させた場合に相当）であることを意味している（図１２中の点線枠参照）。すなわち、パルス波形のピークタイミングと時間幅の双方が含まれるようにＧＩを除去することによって、精度良くガードインターバルを除去できることが明らかになった。
【００６２】
［実施形態の主な効果］
以上説明したように、本実施形態に係る受信装置１及びガードインターバル除去方法によれば、受信装置１のＧＩ除去部１２において、ピーク値位置検出部１２３１によってピークタイミングを検出するだけでなく、遅延波分布幅検出部１２３２によってパルス波形の時間幅も検出し、ピークタイミングとパルス波形の双方が含まれるように、ＧＩを除去するようにしたので（図９（ｂ）及び図９（ｃ）参照）、マルチパスフェージング環境下においても、精度良くＧＩ除去タイミングを検出することができる（図１２に示すシミュレーション結果参照）。
【００６３】
また、本実施形態に係る受信装置１は、スイッチの切り替え制御などが不要であるから、ハードウェア構成を複雑化させることなく、簡易な構成でＧＩ除去タイミングを検出することができる。また、ピーク値位置検出部１２３１と遅延波分布幅検出部１２３２の検出結果を加算する手法としてＯＲ回路を採用することで、ロジックＩＣなどの集積回路を利用でき、ひいては回路の設計自由度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る受信装置及びガードインターバル除去方法は、簡易な構成で精度良く、ガードインターバル除去タイミングを検出できるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る受信装置を含む、ＯＦＤＭ無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る受信装置におけるＧＩ除去部の構成を示すブロック図である。
【図３】マッチドフィルタ及びディジタルフィルタの機能を説明するための説明図である。
【図４】マルチパスフェージング環境下において得られる受信波の遅延プロファイルを説明するための説明図である。
【図５】ＧＩ除去部におけるシンボルタイミング検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】シンボルタイミング検出回路の機能を説明するための説明図である。
【図７】従来のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【図８】本実施形態に係るガードインターバル除去方法のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【図９】本実施形態に係るガードインターバル除去方法の最適なＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るガードインターバル除去方法のＧＩ除去タイミングを説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施例に係るガードインターバル除去方法をシミュレーションした際のシミュレーション諸元を示す図である。
【図１２】本発明の実施例に係るガードインターバル除去方法をシミュレーションした際のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  受信装置
２  送信装置
１１  受信アンテナ
１２  ＧＩ除去部
１３  ＦＦＴ部
１４  １次復調部
１２１  マッチドフィルタ
１２２  ディジタルフィルタ
１２３  シンボルタイミング検出回路
１２４  ガードインターバル除去回路
１２３１  ピーク値位置検出部
１２３２  遅延波分布幅検出部
１２３３  ＯＲ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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