(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークにおいてデータパケットを伝送する方法であって、
（i）フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）パターンの候補として論理的な１及び０を含むビットシーケンスを選択することと、
（ii）１及び０の割合が所定の範囲に含まれるかを判定するために候補ＳＦＤパターンを評価することと、
（iii）前記候補ＳＦＤパターンにおける前記１及び０の割合が前記範囲に含まれない場合、前記候補ＳＦＤパターンとして選択された前記シーケンスを拒否し、候補ＳＦＤパターンとして新しいビットシーケンスを選択し且つステップ（ii）及び（iii）を繰り返すことと、
（iv）前記候補ＳＦＤパターンにおける前記１及び０の割合が前記範囲に含まれる場合、
−前記シーケンスの自己相関特性
−前記シーケンスとビットを反転した前記シーケンスの像との相互相関特性
−前記シーケンスと前記ネットワークを介して伝送されるパケットにおいて採用される同期パターンとの相互相関特性
という基準のうちの少なくとも１つに対して前記候補ＳＦＤパターンを評価することと、
（v）前記シーケンスが評価される各基準に対する所定の閾値を満たす場合、前記選択されたシーケンスを有効なＳＦＤパターンとして識別することと、
により前記ＳＦＤパターンを選択するステップと、
前記ネットワークを介して、各パケット内のヘッダ情報の開始を識別するための前記有効なＳＦＤパターンを含むパケットを伝送させるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定の範囲は３５％〜６５％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つのシーケンスがステップ（i）において選択され、ステップ（ii）〜（iv）は有効なＳＦＤの対を形成するシーケンスを識別するために各シーケンスに対して実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
ステップ（iv）は、
−有効なＳＦＤの対を形成する前記２つのシーケンスの相互相関特性
−一方のシーケンスとビットを反転した他方のシーケンスの像との相互相関特性
−ビットを反転した双方のシーケンスの像の相互相関特性
という基準を更に含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
ネットワークにおいてデータパケットを伝送する方法であって、
所定の範囲内の１及び０の割合と、
シーケンスの自己相関特性と、
前記シーケンスとビットを反転した前記シーケンスの像との相互相関特性と、
前記シーケンスと前記ネットワークを介して伝送されるパケットにおいて採用される同期パターンとの相互相関特性と、
を含むグループから選択される複数の基準に対してビットシーケンスを評価することにより取得されたフレーム開始デリミタをコンピュータ可読媒体から読み出すステップと、
前記複数の基準を満たすと評価されたフレーム開始デリミタを選択するステップと、
前記選択されたフレーム開始デリミタを、データパケットの同期ヘッダと前記データパケットのペイロードデータとの間に配置するように、前記データパケットに挿入するステップと、
前記ネットワークを介して前記挿入されたフレーム開始デリミタを有する前記データパケットを伝送させるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
伝送される前記データパケットの属性に従って、前記コンピュータ可読媒体に格納された複数のフレーム開始デリミタから前記フレーム開始デリミタを選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数のフレーム開始デリミタは、
前記複数のフレーム開始デリミタをそれぞれ形成する２つのシーケンスの相互相関特性、
一方のシーケンスとビットを反転した他方のシーケンスの像との相互相関特性、
ビットを反転した双方のシーケンスの像の相互相関特性、
という基準のうちの少なくとも１つに対して更に評価されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記選択されたフレーム開始デリミタは、前記データパケット内の、前記データパケットの前記同期ヘッダと前記データパケットの物理層ヘッダとの間に挿入され、前記物理層ヘッダは、前記ペイロードデータより前に配置され、かつ、前記データパケットの前記ペイロードデータを復調するための情報を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に無線デジタル通信システムに関し、特に、通信システムを介して伝送されるデータパケットのプリアンブル内のフレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無線デジタル通信システムは、受信機がデータを復調するために必要とする全ての情報を含むバーストで伝送されるようにデータを構成する。この情報のバーストは一般にパケットとして知られ、３つの主な構成要素、すなわち、同期ヘッダ、物理層（ＰＨＹ）ヘッダ及びペイロードを含む。同期ヘッダは、プリアンブル及びその後ろのフレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）を含む。プリアンブルは通常、受信機がビットタイミング及び周波数同期を取得できるようにするための例えば２値の１及び０の交互シーケンスである所定のパターンである。フレーム開始デリミタは、同期ヘッダの終了を信号伝送し且つＰＨＹヘッダの開始を示すタイミング時刻を確立する一意のビットシーケンスである。ＰＨＹヘッダは、受信機がメッセージデータを復調できるようにする情報を含む。ペイロードは、受信機に搬送されるデータを含む。
【０００３】
本発明は、特に、入力パケットの同期ヘッダ内のＳＦＤの確実な検出に関する。ＳＦＤを確実に検出する機能は、通信システムの全体的な性能に好ましい影響を及ぼすことができる。例えば検出基準が非常に厳しく、例えば検出するために僅かな誤りのみが許容されるか又は誤りが全く許容されない場合、無線通信システムに固有の雑音又はチャネル障害が存在する場合に完全に一致するものを取得できないため、パケットが失われる場合がある。その反対に、ある程度の誤りを許容するために検出閾値を低下すると、誤検出により実際のフレームの一部ではないビットを復号化しようとするため、処理リソースを浪費する結果となる。
【０００４】
一般に、受信信号内の検出されたビットは、例えば入力ビットとＳＦＤのコピーとを相関させることにより、既知のＳＦＤパターンに対して突き合わされる。所定の閾値を上回る相関ピークは、入力信号内のＳＦＤの検出を示す。相関の結果は、一致する点で明らかなピークを示すが全ての他の点に対して可能な限り小さいことが好ましい。従って、ビットシーケンスは誤検出につながるニアミスを回避するように選択される必要がある。
【０００５】
いくつかのネットワークにおいて、複数のＳＦＤパターンがネットワーク内で交換される異なる種類のパケットを区別するために採用されてもよい。例えばパケットのいくつかは、受信パケット内の誤りが識別され且つ訂正されるように順方向誤り訂正（ＦＥＣ）を用いて符号化されてもよい。他のパケットは、誤り訂正機能を用いずに非符号化形式で伝送されてもよい。受信機が受信中のパケットの種類を判定できるようにするために、異なるＳＦＤパターンが２つの異なる種類のパケットにそれぞれ割り当てられてもよい。そのような構成により付加される柔軟性によりネットワーク内でサポートされるアプリケーションの範囲は広がるが、この高度な柔軟性は全体的なシステム性能の低下と引き換えに得られるべきではない。例えば２つのＳＦＤは、検出処理中に一方のＳＦＤが他方のＳＦＤと混同されないように、それらの相互相関が非常に適切であるという特性を有する必要がある。
【０００６】
フェージング及び雑音等のチャネル障害が存在する場合の受信データの信頼性を向上するために順方向誤り訂正を採用するネットワークにおいて、システム要件を満たすために、異なるＦＥＣ機構がＰＨＹヘッダ及びペイロードに対してそれぞれ採用されてもよい。そのような構成において、ＰＨＹヘッダ及びペイロードのいずれも全体的なシステム性能を明らかに制限するものにならないことを保証するために、双方の機構の誤り耐性がほぼ均衡される必要がある。
【０００７】
ＰＨＹヘッダとペイロードの誤り耐性とのバランスをとる必要があるのと同様に、ＳＦＤ検出機能のバランスをとる必要がある。しかし、強力なＦＥＣ符号がＰＨＹヘッダ及びペイロードに使用される場合、そのような性能と一致する頑強なＳＦＤ検出方法を構成することは困難である。１つの方法は、信頼性を向上するためにＳＦＤの長さを増加することであるが、理論上の理由から、それにより戻り値が減少し、実用的でなくなる。更に、システム制約がＳＦＤの長さを制限する場合がある。
【０００８】
検出確率を向上する別の方法は、ピークが所望のＳＦＤと一致するものであると宣言される閾値を低下することである。しかし、この方法は誤ピークが一致するものであると宣言される結果となり、閾値の低下により得られると予想される利得を低減する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一態様によると、順方向誤り訂正は、柔軟性を提供し且つフレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）を見逃すことを減少するためにＳＦＤの検出と関連して使用される。入力信号内の候補ＳＦＤは通常より低い検出閾値を使用して識別され、対応するマーカはバッファに格納される。格納されたマーカ毎に、候補ＳＦＤに続く物理層ヘッダが誤り訂正技術を用いて復号化され、訂正不能誤りが存在するかを判定する。訂正不能誤りが存在する場合、候補は拒否され、次の候補が評価される。訂正不能誤りが存在しない場合、候補は有効なＳＦＤであると宣言され、残りの信号が復号化される。
【００１０】
本発明の別の態様によると、２つの検出閾値が誤り符号化パケット及び非符号化パケットの双方を許可するネットワークにおいて採用されてもよい。誤り訂正を用いて符号化されないパケットに対して、第１のＳＦＤパターンがＳＦＤの誤識別を最小限にするために高い（通常の）検出閾値と関連して採用されてもよい。符号化パケットに対して、雑音及び他の劣悪なネットワーク状態が存在する場合にＳＦＤを見逃すことを回避するために、第２のＳＦＤパターンは低い閾値を用いて検出されてもよい。
【００１１】
より高い性能を助長するＳＦＤパターンを選択する技術が更に開示される。種々の基準は、ＳＦＤパターン又は複数のＳＦＤパターンの集合におけるビットシーケンスを保証するため、一致する場合に識別可能なピークを提供するため、並びにパターンが入力信号内に存在しない場合に誤検出の可能性を相対的に低減するために採用される。
本発明の更に別の態様によると、ネットワークにおいてデータパケットを伝送する方法であって、（i）フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）パターンの候補として論理的な１及び０を含むビットシーケンスを選択することと、（ii）１及び０の割合が所定の範囲に含まれるかを判定するために候補ＳＦＤパターンを評価することと、（iii）前記候補ＳＦＤパターンにおける前記１及び０の割合が前記範囲に含まれない場合、前記候補ＳＦＤパターンとして選択された前記シーケンスを拒否し、候補ＳＦＤパターンとして新しいビットシーケンスを選択し且つステップ（ii）及び（iii）を繰り返すことと、（iv）前記候補ＳＦＤパターンにおける前記１及び０の割合が前記範囲に含まれる場合、前記シーケンスの自己相関特性、前記シーケンスとビットを反転した前記シーケンスの像との相互相関特性、前記シーケンスと前記ネットワークを介して伝送されるパケットにおいて採用される同期パターンとの相互相関特性、という基準のうちの少なくとも１つに対して前記候補ＳＦＤパターンを評価することと、（v）前記シーケンスが評価される各基準に対する所定の閾値を満たす場合、前記選択されたシーケンスを有効なＳＦＤパターンとして識別することと、により前記ＳＦＤパターンを選択するステップと、前記ネットワークを介して、各パケット内のヘッダ情報の開始を識別するための前記有効なＳＦＤパターンを含むパケットを伝送させるステップと、を備えることを特徴とする方法が提供される。また、本発明の更に別の態様によると、上記所定の範囲は３５％〜６５％である。
【００１２】
添付の図面に示す例示的な実施形態を参照して、本発明の上記の特徴及び利点、並びに他の特徴及び利点を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、データパケットの構成要素を示すブロック図である。
【図２】図２は、無線ネットワークにおける受信機の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＳＦＤパターンの一例に対する自己相関の結果を示す図である。
【図４】図４は、検出閾値に対する信号とＳＦＤパターンとの相互相関の例示的な結果を示す図である。
【図５Ａ】、
【図５Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂは、順方向誤り訂正技術を使用してタイミング時刻を識別する手順を示すフローチャートである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態に係る受信機のＳＦＤ検出器及びＰＨＲ復号器の部分を詳細に示す図である。
【図６】図６は、不十分な結果を示す一対のシーケンスに対する自己相関及び相互相関を示す図である。
【図７】図７は、十分な結果を示す一対のシーケンスに対する自己相関及び相互相関の尺度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の理解を容易にするために、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）の仕様に対するＩＥＥＥ８０２．１１の一連の規格に準拠する実施形態を参照して、例を以下に説明する。しかし、本発明が基づく原理はこの特定のアプリケーションに限定されないことが理解されるだろう。それらの原理は、伝送中のデータの開始を示すタイミング時刻を確立するためにフレーム開始デリミタ等の既定のビットパターンが採用されるどんな無線通信環境において実現されてもよい。
【００１５】
無線デジタル通信システムを介して伝送される例えばパケットであるメッセージの一般的な構成を図１に示す。パケット１０の最初のビットは、受信機がビットタイミング及び周波数同期を取得できるようにする同期ヘッダプリアンブル（ＳＨＲ）を含む。プリアンブルは、例えば２値の１及び０であるビットの交互シーケンスを含んでもよく、５６又は１２８ビットの長さを有してもよい。同期ヘッダのプリアンブルの後ろに、ＰＨＹヘッダの開始を示し且つバイトタイミングを確立するためのフレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）が存在する。ＰＨＹヘッダ（ＰＨＲ）は、受信機がメッセージデータを復調できるようにする例えばデータの転送速度及び長さである情報を提供する。パケットの残りの部分は、受信機に搬送されるデータを含むペイロードを構成する。
【００１６】
図２は、無線通信ネットワークにおける受信機の構成要素を示す論理ブロック図である。データパケットを含む入力信号は、データ信号が変調された搬送波信号からデータ信号を抽出する復調器２０に最初に提示される。抽出されたデータ信号は、多くの処理モジュールに提示される。第１のそのようなモジュールは同期検出器２２であり、これはＳＨＲプリアンブルの所定のビットシーケンスを探す。検出器が当該パターンを識別し且つそれとの同期をとると、ＳＦＤ検出器２４に信号を送出してパターンの周波数及びシンボルタイミング（又は位相）を通知する。実際は、この信号はＳＦＤ検出器に対するクロック信号として機能する。
【００１７】
同期検出器２２からクロック信号を受信すると、ＳＦＤ検出器２４はデータ信号の入力ビットとＳＦＤパターンの格納済みコピー２３とを比較する。検出器がデータ信号内のビットシーケンスとＳＦＤパターンとの間の一致を識別した場合、検出器はＰＨＹヘッダ復号器２６にデータ信号の処理を開始させるトリガ信号を送出する。このトリガ信号のタイミングは、ＰＨＲ復号器２６にデータ信号内のＰＨＹヘッダの開始を通知する。
【００１８】
ＰＨＲ復号器２６は、ＰＨＹヘッダからデータ転送速度及びペイロードの長さ等の情報を取得してデータ復号器２８に提供する。順方向誤り訂正が伝送プロトコルにおいて採用される場合、ＰＨＹヘッダから復号化された情報は、データ復号器２８に渡される前に例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）である誤り検査手順を最初に行われてもよい。
【００１９】
ＰＨＲ復号器により提供される情報は、データ復号器２８にデータパケット内のペイロードの開始を更に通知する。この情報に応答して、復号器２８はペイロードのビットを処理し、採用されてもよい何らかの順方向誤り訂正を適用する。その後、結果として得られたデータは、受信データの消費者を構成するエンドユーザ装置に提供される。
【００２０】
各検出器及び各復号器の機能は、ハードワイヤードロジック、あるいは磁気ディスク、光ディクス、フラッシュメモリ又は他の同様の持続性記憶装置等の適切なコンピュータ可読記憶媒体に格納されたプログラム命令を用いてプログラムされた１つ以上のプロセッサを用いて実現可能である。同様に、それらはハードウェア回路網及びソフトウェアプログラミングの組み合わせを用いて実現可能である。
【００２１】
一般に、ＰＨＲ復号器２６及びデータ復号器２８は、ＳＦＤが入力信号において検出されるまでアイドル状態を維持する。例えば誤検出であるＳＦＤの不適切な検出の結果、復号器が無駄に起動されることにより、不明瞭なビットシーケンスを復号化しようとして受信機のシステムリソースが浪費され且つ全体的なシステム性能の能率を低下することが理解される。
【００２２】
ＳＦＤは、長さｎの既定のビットシーケンスを含む。受信機のＳＦＤ検出器２４において、入力信号内のｎビットシーケンスはＳＦＤの格納済コピー２３とビット毎に比較される。一致度が所定の閾値を上回る場合、ＳＦＤの検出が示される。ＳＦＤのマッチングはスライディング相関器を使用して相互相関により実行される場合が多く、ＳＦＤの格納済コピーが入力信号内の新しいｎビットシーケンスの各々に対して突き合わされる。新しい受信ビット毎に、相関器は、例えばパターンの対応するビットと一致するシーケンス内のビットの比率である最新のｎビットシーケンスと格納済みパターンとの間の一致度を示す尺度を生成する。この尺度が閾値を上回る場合、ＳＦＤを見つけたと判定される。従って、適切な結果を達成するために、ＳＦＤを含むビットシーケンスは、高いピーク値が正しいタイミング時刻に存在し且つ全ての他の点に対して可能な限り小さくなるような自己相関特性を有する必要がある。この特性を示す２４ビットＳＦＤの一例は０ｘ８５ＦＣＢ３（１６進形式）である。このシーケンスの自己相関を図３に示す。要するに、自己相関は、同期がとられた後に入力シーケンスを時間シフトしてシフト毎にパターンのコピーと比較することにより得られる一致度を表す。図３からわかるように、自己相関は、タイムスロット４９において２０個の一致ビット（２４個中）という閾値を上回る強いピークを示し、全ての他のタイムスロットに対しては当該閾値を十分に下回る。従って、タイミング時刻がタイムスロット４９において開始することを確実に判定できる。
【００２３】
ＳＦＤの検出確率を向上する１つの方法は、ピークがタイミング時刻の開始であると宣言される閾値を低下することである。しかし、そのような方法により、タイミング時刻であると宣言される誤ピークの数が増加する場合もある。例示するために、図４は約１０個の一致ビットという閾値がＳＦＤを検出するために採用される相互相関の結果を示す。図からわかるように、相互相関はスライディング相関の終了付近で強いピークを示す。しかし、このピークの前に、閾値を上回る２つの他の誤ピークが現れる。これらの誤ピークのいずれかがタイミング時刻の開始であると宣言される場合、復号化信号は不明瞭なデータとなり、システム性能を低下する結果となる。
【００２４】
フェージング及び雑音等のチャネル障害が存在する場合のＰＨＲ及びペイロード内のデータの信頼性を向上するために、多くのシステムは順方向誤り訂正（ＦＥＣ）の種々の方法を採用する。そのようなシステムにおいて、ＳＦＤ検出機能はＦＥＣ機構の誤り耐性とのバランスをとる必要がある。
【００２５】
本発明の一態様によると、検出されたピークが本当のタイミング時刻に対応するかを検査するために、訂正不能誤りを検出するためのＦＥＣ符号化技術の機能が採用される。その結果、誤検出数の増加という悪影響を及ぼさずにより感度の高い検出を達成するために、検出閾値を大幅に低下できる。図５Ａ及び図５Ｂのフローチャート、並びに図５Ｃの回路を参照して、この手順を説明する。
【００２６】
図５Ａを参照すると、ステップ４０において、受信信号は同期パターンを検出するために同期検出器２２により継続的に監視される。入力信号の同期プリアンブルがステップ４２において識別され且つビット同期が確立されると、ステップ４４において、ＳＦＤ検出器２４が信号内のＳＦＤを探すために起動される。ステップ４６において、入力ビットが受信される度に、検出器内の相互相関器により生成された相関尺度ＸＣｏｒｒが所定の閾値Ｔｈと比較される。尺度が閾値を上回る場合、ステップ４８において、ＰＨＲが開始すると仮定される位置に対するオフセットが計算される。例えばＳＦＤが２４ビットの長さを有する場合、ＰＨＲは、格納済みＳＦＤと比較され且つ閾値を上回る相関ピークを生成した受信ビットシーケンスの直後の次のビットにおいて開始すると仮定される。オフセットは、例えば同期がとられた点である検出された入力ビットのシーケンス内の指定点から計算される。
【００２７】
ステップ４９において、計算されたオフセットはＰＨＲの候補としてバッファ２５に格納され、ステップ５０において、バッファがデータを含むことを示すためにバッファ空フラグＢＥが０に再設定される。更に、入力信号は信号メモリ２７に格納される。その後、ステップ４４に戻り、新しいビットを受信する度に更なるシーケンスの検査を続行し、オフセットがバッファ２５に同様に格納される更なる候補ＰＨＲを識別する。オフセットの代わりに、メモリ２７内の絶対アドレスロケーション等の候補ＰＨＲの開始を識別する他の何らかの形式のマーカが採用されてもよい。
【００２８】
図５Ｂを参照すると、ステップ５１において、フラグＢＥの状態はＰＨＲ復号器２６により監視される。バッファが少なくとも１つの候補オフセットを含むことを示す０にフラグが再設定されている場合、ステップ５２において、オフセットがバッファ２５から検索される。ステップ５３においてバッファがチェックされ、バッファが空である場合、ステップ５４においてフラグＢＥは１に設定される。バッファが少なくとも１つの更なる候補オフセットを含む場合、フラグは再設定された状態を維持する。ステップ５５において、検索されたオフセットから開始する候補ＰＨＲが信号メモリ２７から読み出され、誤りである可能性のあるＰＨＲのビットを訂正するためにＦＥＣ復号化手順が適用される。ステップ５６において、訂正不能誤りが候補ＰＨＲ内に存在したかが判定される。訂正不能誤りが候補ＰＨＲ内に存在した場合、検出されたピークは誤ピークであると宣言され、別の候補に対するマーカがバッファ内に存在するかを判定するためにステップ５１に戻る。マーカが存在する場合、新しい候補を評価するためにステップ５２〜５８を繰り返す。この時点で、メモリ２７に格納されている新しい候補に先行する例えば誤ピークに関連するビットである全ての信号ビットはメモリから消去されてもよい。
【００２９】
一実施形態において、ステップ５６で訂正不能誤りがＦＥＣ復号化手順により発見されない場合、ピークは有効なピークであると宣言され、ステップ６０において、ＰＨＲの仮定された開始を使用してペイロードの処理が続行される。別の実施形態において、更なる誤り検出機構として、パリティビットがＰＨＲ内に更に含まれてもよい。本実施形態において、ステップ５６でＦＥＣ復号化手順が訂正不能誤りを検出しない場合、ステップ５７において、パリティビットが処理される。ステップ５８において、ＦＥＣ復号化手順により検出されない場合のある他の何らかの種類の誤りが存在するかが判定される。そのような誤りが存在する場合、ピークは誤ピークであると宣言され、次の候補を処理するためにステップ５１に戻る。そのような誤りが存在しない場合、ステップ６０においてペイロードが処理される。
【００３０】
前述の実施形態において、ＰＨＲ復号器はＢＥフラグの状態を継続的に監視し、少なくとも１つのオフセットがバッファ２５に格納されていることをフラグが示す場合にＦＥＣ復号化手順を開始する。別の一実施形態において、バッファ２５にオフセットを格納する際、ＳＦＤ検出器はバッファが以前は空であったかを判定でき、例えばＢＥフラグが１から０に変更されるかを判定できる。その場合、ＳＦＤ検出器は、復号化手順を開始するためにＰＨＲ復号器にトリガ信号を送出してもよい。従って、ＰＨＲはＢＥフラグの状態を継続的に監視するのではなく、候補ＰＨＲが識別されるまで完全にアイドル状態を維持できる。
例１
１６進数で０ｘＦ３Ａ０と表される１６ビットのＳＦＤが選択された。ＰＨＲはペイロードの復調方法を示す１６ビットの情報を含む。ＢＣＨ（４０、１６）短縮誤り訂正符号がＰＨＲを符号化するために採用された。
【００３１】
付加的白色ガウス雑音、疑スタティックレイリーフェージングが存在する状態で前述のＳＦＤ及びＰＨＲを含むパケットが伝送されるネットワークの性能を測定するためにシミュレーションが考案された。結果は、ＳＦＤ検出及びその後の正確なＰＨＲ検出の組み合わせに対する感度が図５Ａ及び図５Ｂに示す手順を採用しなかった検出機構より約４〜６ｄＢ向上したことを示した。同時に、２つのパリティビットがヘッダ内で採用される場合、誤検出率は約１ｅ−３であった。第３のパリティビットを追加することにより、誤検出率は統計上有意ではない点まで減少した。
【００３２】
前述の技術の変形において、入力信号内の全ビットがＰＨＲの新しい候補の開始として処理されてもよい。そのような方法により、相関器及び格納済みＳＦＤパターンが不要になる。更に、図５Ｂの処理は、例えば１６ビットであるＰＨＲの既定の長さと数が等しい連続するビットシーケンスの各々に対して実行される。そのようなシーケンスの全てに対して、検索及び復号化ステップ５５が実行される。受信したシーケンスの殆どが訂正不能誤りになる可能性は高く、その場合、処理により、既定の長さの次のシーケンスを復号化するために入力信号内で１ビットシフトする。検査されたシーケンス内の全ての誤りが訂正可能である場合、当該シーケンスに対してステップ５７〜６０に進む。
【００３３】
いくつかのネットワークにおいて、複数のＳＦＤパターンがネットワークを介して伝送される異なる種類のデータパケットに割り当てられ且つそれらを区別するために使用されてもよい。例えば、１つのＳＦＤパターンは順方向誤り訂正を採用しないパケットに対して使用されてもよく、別のＳＦＤパターンは順方向誤り訂正を用いて符号化されるデータパケットに割り当てられてもよい。複数のＳＦＤパターンを使用することにより付加される柔軟性により、ネットワークにおいてサポートされるアプリケーションの範囲を広げることができる。しかし、この付加される柔軟性は、全体的なシステム性能の低下と引き換えに得られるべきではない。
【００３４】
本発明の別の特徴によると、異なる閾値が異なる種類のデータパケットを検出するために使用される多層ＳＦＤ検出方式が採用されてもよい。順方向誤り訂正を採用しない非符号化パケットの場合、受信パケット内のビットエラーが識別されないため、誤検出を阻止するために入力ビットと格納済みＳＦＤパターンとの間の高い相関度が採用されるのが好ましい。例えば、非符号化データパケットに割り当てられるＳＦＤパターンとの一致を識別するために、例えば１６ビットパターンの少なくとも１５ビットの一致という相対的に高い閾値が採用されてもよい。
【００３５】
それに対して、順方向誤り訂正を用いて符号化されるデータパケットの場合、低い相関度を許容できる。入力信号内のビットシーケンスが低い閾値を上回る相関尺度を生じる場合、ＰＨＲ復号器及びデータ復号器を起動する前に、当該シーケンスが符号化パケットに対するＳＦＤに実際に対応するかを誤り訂正機能により判定できる。換言すると、低い閾値を使用することにより適切なＳＦＤが入力信号において見逃される可能性は低下するが、これにより誤った一致の確率も増加する。しかし、符号化データパケットに割り当てられるＳＦＤパターンのみに対して低い閾値を採用することにより、重要なリソースを使用せずに誤った一致を排除できる。反対に、非符号化データパケットに割り当てられるＳＦＤパターンに対して、誤った一致の可能性を最小限にするために高い閾値が採用される。非符号化フレームの検出に採用される高い閾値は、例えば目標フレーム検出率、所望の誤検出率及びＳＦＤの長さに従って設定可能である。符号化フレームと関連して採用される低い閾値は、同様の要素及び使用される符号化方式の強度に基づいてもよい。
【００３６】
異なるＳＦＤの各々の検出は順次実行されてもよく、あるいは並行して実行されてもよい。例えば一実施形態において、入力信号は最初に、非符号化データパケットに割り当てられるＳＦＤを含むかを判定するために高い閾値を使用して処理されてもよい。一致するものが見つけられない場合、信号は、符号化データパケットに関連付けられるＳＦＤを含むかを判定するために低い閾値を使用して処理されてもよい。別の一実施形態において、２つのＳＦＤ検出器が並行動作してもよく、その場合、一方の検出器は高い閾値を使用して非符号化データパケットに関連付けられるＳＦＤパターンに一致するものを探し、他方の検出器は低い閾値を使用して符号化データパケットに割り当てられたＳＦＤパターンに一致するものが存在するかを判定する。
【００３７】
複数の一意のＳＦＤがネットワークにおいて採用される場合、一方のＳＦＤが他方のＳＦＤと容易に混同されないように、それらは適切な相互相関を示す必要がある。バーカー符号及びゴレイ符号は、特定のアプリケーションにおいて使用される場合に適切な自己相関特性を示すビットシーケンスの２つの例である。しかし、ＳＦＤに適用される場合、それらは一定の限界を有する。例えば最長のバーカーシーケンスは１３ビットである。これらの符号の自己相関特性は適切であるが、頑強な誤り訂正が存在するか又は特定のプリアンブルパターンが使用される場合、同期におけるそれらの性能は最適ではない。更に、ＳＦＤとしての使用に適用可能な符号の選択肢は多くない。
【００３８】
本発明の別の特徴によると、候補ＳＦＤは、最適なＳＦＤシーケンスを識別するための基準の集合に対して評価される。基準の例を以下に示す：
１．１及び０の数がほぼ等しいという点でバランスがとれている
２．適切な自己相関特性
３．適切な自己相関特性及び相互相関特性を有する少なくとも１つの直交シーケンス
４．同期シーケンスとの相関による悪影響を受けない性能
５．受信機がビットを反転した像を追跡する可能性に起因するそれ自体及びその直交シーケンスの逆像を拒否する機能を提供する。
【００３９】
本発明の本態様において、候補ＳＦＤパターンが生成され、基準に対して順次テストされる。個々のパターンは最初に、基準のうちの特定のいくつかに対してテストされてもよく、例えば１及び０の割合を判定して十分にバランスがとれているかを確認する。割合が４５〜５５％の範囲に含まれる等の所定の閾値を満たす場合、個々のパターンは別の基準に対する適切な性能尺度に対して評価される。パターンが基準うちの１つに対する閾値を満たさない場合、それは即座に拒否され、次の候補が評価される。ＳＦＤの対及び複数のＳＦＤの他のグループが同一の方法を用いて基準に対して同様に評価されてもよい。
【００４０】
第２の基準に対して、理想的な自己相関は、図３に関連して説明するように、正確に一致する点において高いピークを示し且つ全ての他の位置において相対的に低い結果を示す必要がある。候補ＳＦＤとしてのパターンの適性を評価するために、自己相関の結果は識別可能なメインピークを示す必要があり、全ての他のピークはメインピークの値の特定の比率以下である必要がある。例えば、メインピークと潜在的な誤検出とを区別できる閾値を確立するための充分なバッファゾーンを提供するために、比率は約８０％であってもよい。
【００４１】
第３の基準に対して、直交シーケンスはそれ自体で最初の２つの基準を満たす必要があり、２つのシーケンス（元の候補及び直交シーケンス）の相互相関は最大ピークが２つのシーケンスの各々の自己相関における最大ピークの所定の比率以下であるいう結果を示す必要がある。換言すると、２つのシーケンスＡ及びＢに対して、Ａ及びＢの相互相関における最大ピークは、Ａの自己相関における最大ピーク及びＢの自己相関における最大ピークの８０％（又は他の適切な比率）以下である必要がある。
【００４２】
同様に、第４の基準に対して、候補パターンと例えば１及び０の交互パターンである同期シーケンスとの相互相関は、シーケンスの自己相関における最大ピークの特定の比率より大きいピークを有してはいけない。
【００４３】
最後に、最後の基準に対して、シーケンス及びその逆像の相互関数のピークは自己相関における最大ピークの特定の比率より大きくてはならない。同様のことがシーケンス及び直交シーケンスの逆像の相互相関に対しても当てはまる必要がある。
【００４４】
ＳＦＤとしての使用に対するシーケンスの適性を評価する尺度の例に関する前述の説明において、自己相関及び相互相関における個々のピークはシーケンスの自己相関における最大ピークに対してテストされる。それに加えて又はその代わりに、自己相関又は相互相関全体の二乗平均平方根（ｒｍｓ）が同一の自己相関又は相互相関の最大ピークと比較されてもよい。ｒｍｓは最大ピークの値の約５０％以下であるのが好ましく、３０％未満であるのが更に好ましい。
【００４５】
基準を満たす適切なシーケンスが識別されると、それらは通信サーバのハードディスクドライブ、光ディスク又はフラッシュドライブ等のコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。シーケンスのうちの１つはそれから読み出され、伝送されるデータパケットに挿入されてもよい。コンピュータ可読媒体に格納されたシーケンスは、例えば誤り訂正符号化データパケット及び誤り訂正非符号化データパケット等である異なる種類のデータパケットにそれぞれ関連付けられてもよい。コンピュータ可読媒体から読み出される特定のシーケンスは、伝送されるデータパケットの符号化又は非符号化属性に従って選択される。
【００４６】
図６及び図７は、従来のシーケンスと前述の方法を使用して生成されたシーケンスとを比較するシミュレーション結果を示す。図６は、「ｓｆｄ  ａ」及び「ｓｆｄ  ｂ」でそれぞれ示す２４ビットの１６進シーケンス４１８Ｄ４１及びＢＥ８ＤＢＥを含む一対の候補ＳＦＤの評価を示す。
【００４７】
各ＳＦＤに対する第１のグラフを検討すると、自己相関性能は、ＳＦＤが入力プリアンブルに対して突き合わされる場合に相関器の出力の高い戻り値を示す。これらの高い戻り値は最大ピークの約５０％であるため、誤検出の確率が非常に高いことを示す。これらの高い戻り値は、各ＳＦＤの第２のグラフに示される逆像においても見られ、誤検出の更なる可能性を示す。最後の２つのグラフに示すｓｆｄ  ａとｓｆｄ  ｂとの間及びそれらの各像との間の相互相関特性の検査は低い性能を示す。
【００４８】
上述の基準の集合を満たすＳＦＤの対を以下に示す：
ｓｆｄ  ａ＝０ｘ８５ＦＣ８３
ｓｆｄ  ｂ＝０ｘＣ１８８Ｄ６
このＳＦＤの対の評価を図７に示す。これら２つのＳＦＤの各々に対する自己相関性能（第１のグラフ）の検査により、最悪の場合の戻り値が図６の例よりはるかに低いことがわかる。更に、これらの戻り値のｒｍｓはピーク値の９％にすぎない。第２のグラフに示す逆像に対する性能は同様に適切である。ｓｆｄ  ａとｓｆｄ  ｂとの間の相互相関特性の検査も非常に適切な性能を示す。
【００４９】
上述の例に加えて、上述の基準に対して適切な特性を示すと判定されたＳＦＤシーケンスの他の集合を以下に示す：
１．０２７４Ｅ６  １Ａ４Ｃ３Ｆ
２．０３４ＢＢ１  ６Ｅ１０Ｄ８  ９１Ｅ７２Ｆ
３．０３６Ｃ７２  ６７Ａ１１２
４．０１６ＢＢ１  ９１Ｅ７２Ｆ  Ｃ４Ｆ９Ａ７
５．８４６Ｆ８Ｄ  ４３ＥＤＢＣ
６．８４６９Ｆ９  ４３ＥＢ３７  ６Ｅ６５Ｆ２
７．８１１ＢＣＢ  １Ｅ４ＥＦ１
８．８４６９Ｆ９  ７２７ＢＥ１
９．８４９ＤＥ２  ＤＣＢＥ１９
１０．８５ＦＣＢ３  Ｃ１８８Ｄ６
【００５０】
上述の例は２つ以上のシーケンスを含む集合を含むが、選択基準は単体のＳＦＤとして使用可能な単一のシーケンスを識別するために更に使用可能であることが明らかとなるだろう。その場合、第１の基準、第２の基準及び第４の基準が使用される。
【００５１】
以下の疑似コードの例は、多くの基準を満たす長さＮＵＭＢＩＴＳの２つの相補ＳＦＤを見つけるための探索方法を説明する。
−以下の基準は、ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａの初期選択に使用される
MAX_SIDELOBE_INITIAL
MAX_SIDELOBE_RMS_INITIAL
−以下の基準は、ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂとの相互相関を含むＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂの最終選択に使用される
MAX_SIDELOBE_FINAL
MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
MAX_SIDELOBE_RMS_AVG
−以下の基準は、同様の数の１及び０が存在することを保証しようとする
TOO_MANY_1S_OR_0S
for SFD_candidate_a = 0 to 2^NUMBITS‐1
if SFD_candidate_a has TOO_MANY_1S_OR_0S
then break, and try a new SFD_candidate_a
−その後、ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａの自己相関特性が「オンチャネル」及び「像」に対してチェックされる
Compute cross correlation of SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_a
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_INITIAL
then break, and try a new SFD_candidate_a
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_INITIAL
then break, and try a new SFD_candidate_a
Compute cross correlation of negated SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_a to assess the risk of triggering on the image
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_INITIAL
then break, and try a new SFD_candidate_a
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_INITIAL
then break, and try a new SFD_candidate_a
−この時点で、ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａは適切であると考えられ、相補シーケンスを探す：
for SFD_candidate_b = 0 to 2^NUMBITS‐1
if SFD_candidate_b has TOO_MANY_1S_OR_0S
then break, and try a new SFD_candidate_b
−その後、ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂの自己相関特性が「オンチャネル」及び「像」に対してチェックされる
Compute cross correlation of SFD_candidate_b with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
Compute cross correlation of negated SFD_candidate_b with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b to assess the risk of triggering on the image
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
−ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂとＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａとの相互相関特性が「オンチャネル」及び「像」に対してチェックされる
Compute cross correlation of SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
Compute cross correlation of negated SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b to assess the risk of triggering on the image
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
−ＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａとＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂとの相互相関特性が「オンチャネル」及び「像」に対してチェックされる
Compute cross correlation of SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
Compute cross correlation of negated SFD_candidate_a with incoming signal containing preamble and SFD_candidate_b to assess the risk of triggering on the image
if any sidelobe peak is larger than MAX_SIDELOBE_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
if the rms of the sidelobes is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_FINAL
then break, and try a new SFD_candidate_b
Compute the average of the sidelobe rms’s for each section above
if the average rms is larger than MAX_SIDELOBE_RMS_AVG
then break, and try a new SFD_candidate_b
−この時点で、全ての基準が満たされている
Save the value of SFD_candidate_a and SFD_candidate_b
end
−次のＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｂを試す
end
−次のＳＦＤ＿ｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ａを試す
【００５２】
従って、以上の説明から、本発明が受信信号内のデータフレームの開始を検出する柔軟性のある方法を提供しつつ信頼性を維持することがわかる。順方向誤り訂正を使用することにより、システム性能に悪影響を及ぼす誤検出を増加させずにＳＦＤを見逃す可能性を低減するために、低い検出閾値を採用できる。更に、誤り訂正の有利な使用は、符号化パケット及び非符号化パケットの双方に対応するネットワークにおいて採用可能である。最適なＳＦＤシーケンスを選択するための基準の集合は、誤検出を減少することによる性能の向上を更に提供する。
【００５３】
本発明の基礎となる概念は本発明の意図又は不可欠な特徴から逸脱せずに他の特定の形態で実現可能であることが当業者には理解されるだろう。従って、上述の実施形態は、全ての点において例示的であり限定するものではないと見なされる。本発明の範囲は、上述の説明ではなく添付の特許請求の範囲により示され、その等価物の範囲内で行われる全ての変更は本発明に含まれることを意図する。
【図１】
0005886408.tif 000002
【図２】
0005886408.tif 000003
【図３】
0005886408.tif 000004
【図４】
0005886408.tif 000005
【図５Ａ】
0005886408.tif 000006
【図５Ｂ】
0005886408.tif 000007
【図５Ｃ】
0005886408.tif 000008
【図６】
0005886408.tif 000009
【図７】
0005886408.tif 000010