(57)【要約】【課題】ＣＰを用いずに受信信号の同期を取る。【解決手段】同期回路１は、送信信号のデータの一部からなる基準信号Ｐ［ｎ］に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットする時間軸オフセット部２と、時間軸をオフセットした受信信号Ｒ［ｎ］と基準信号Ｐ［ｎ］の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］として演算する第１の相関積分要素演算部３と、基準信号Ｐ［ｎ］の長さを複数分割した値だけ離れた位置における第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ＋（Ｎ／α）］の値と第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］として演算する第２の相関積分要素演算部４と、第２の相関積分要素演算部４にて演算された第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］を積分する積分部５と、積分部５にて積分した積分結果から最大値を検索する最大値検索部６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号のデータの一部からなる基準信号に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットする時間軸オフセット部（２）と、
前記時間軸をオフセットした受信信号と前記基準信号の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素（Ｃ１［ｎ］）として演算する第１の相関積分要素演算部（３）と、
前記基準信号の長さを複数分割した値だけ離れた位置における前記第１の相関積分要素の値と該第１の相関積分要素の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素（Ｃ２［ｎ］）として演算する第２の相関積分要素演算部（４）と、
前記第２の相関積分要素演算部にて演算された第２の相関積分要素を積分する積分部（５）と、
前記積分部にて積分した積分結果から最大値を検索する最大値検索部（６）とを備えたことを特徴とする同期回路。
【請求項２】
送信信号のデータの一部からなる基準信号に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットするステップと、
前記時間軸をオフセットした受信信号と前記基準信号の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素（Ｃ１［ｎ］）として演算するステップと、
前記基準信号の長さを複数分割した値だけ離れた位置における前記第１の相関積分要素の値と該第１の相関積分要素の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素（Ｃ２［ｎ］）として演算するステップと、
前記第２の相関積分要素を積分するステップと、
前記積分した積分結果から最大値を検索するステップとを含むことを特徴とする同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己相関性の無い信号を同期対象とする同期回路及び同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式は、時間周波数の面から、効率の良い変調方式であるが、無線端末の増加に伴い、周波数資源が枯渇される状況で、更なる周波数バンドの使用効率の向上が望まれている。マルチキャリア信号方式であるＯＦＤＭ信号の帯域外特性を改善すると、更なる帯域外部分のチャネルの有効利用が図られることから、次世代移動通信システムでは、フィルタードマルチキャリア方式の研究開発が進められている（例えば、非特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
このフィルタードマルチキャリア方式は、ＯＦＤＭ信号のようなマルチキャリア信号におけるサブキャリアに対してフィルタ処理を付加した方式である（例えば、非特許文献１参照。）。マルチキャリア信号の代表であるＯＦＤＭ信号には、ガード信号として、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）信号が用意され、信号の一部を複製して、主信号の前部に配置されて伝送される。このＣＰ信号と主信号の相関演算を施すと、この相関の最大値から信号配置の位置情報を明らかにできる、すなわち、同期信号としての役割を担うが、一方、信号伝送効率面では冗長な信号となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】５ＧＮＯＷ：Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ，Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ  ｆｏｒ  Ｆｕｔｕｒｅ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｆｅｂ．２０１４
【非特許文献２】Ｍ．Ｂｅｌｌａｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“ＦＢＭＣ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ：ａ  ｐｒｉｍｅｒ”，２０１０
【非特許文献３】Ｆｒａｎｋ  Ｓｃｈａｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ｃｏｎｔｅｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  ５Ｇ−ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ｓｈｏｒｔ  ｐａｃｋｅｔ  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｌａｔｅｎｃｙ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ”，Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２０１４  ＩＥＥＥ  ７９ｔｈ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、フィルタードマルチキャリア方式では、フィルタリングによる過渡応答により、ＣＰ相当のガード信号分が伸長されるため、ＣＰのようなガード信号が規定されていないのが通常である。このため、信号送信装置で発生されたフィルタードマルチキャリア通信方式の信号を評価する環境においては、同期を行うための新たな受信同期信号が必要となる。一方で、チャネルの有効利用のためには、付加する同期信号をできる限り少なくすることが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、フィルタードマルチキャリア通信方式の信号を評価する環境において、ＣＰを用いずに受信信号の同期を取ることができる同期回路及び同期方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された同期回路は、送信信号のデータの一部からなる基準信号に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットする時間軸オフセット部２と、
前記時間軸をオフセットした受信信号と前記基準信号の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］として演算する第１の相関積分要素演算部３と、
前記基準信号の長さを複数分割した値だけ離れた位置における前記第１の相関積分要素の値と該第１の相関積分要素の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］として演算する第２の相関積分要素演算部４と、
前記第２の相関積分要素演算部にて演算された第２の相関積分要素を積分する積分部５と、
前記積分部にて積分した積分結果から最大値を検索する最大値検索部６とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載された同期方法は、送信信号のデータの一部からなる基準信号に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットするステップと、
前記時間軸をオフセットした受信信号と前記基準信号の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］として演算するステップと、
前記基準信号の長さを複数分割した値だけ離れた位置における前記第１の相関積分要素の値と該第１の相関積分要素の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］として演算するステップと、
前記第２の相関積分要素を積分するステップと、
前記積分した積分結果から最大値を検索するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１変数（Δｔset ）を変化させて最大値探索を行い、受信信号と基準信号との相関演算により、ＣＰを用いずに受信信号の同期を取ることができ、受信信号が持つＳＴＯとＣＦＯの検出を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る同期回路のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る同期回路の第１の相関積分要素演算部に入力される受信信号Ｒ［ｎ］と基準信号Ｐ［ｎ］から演算される相関積分要素を説明するイメージ図である。
【図３】本発明における同期対象の受信信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本実施の形態の同期回路及び同期方法は、自己相関性の無い非同期信号（例えばＵＦ−ＯＦＤＭなどのＣＰを持たない信号）を同期対象の受信信号とし、この受信信号の変調解析を行うにあたって、受信信号と基準信号との相関演算によって受信信号が持つＳＴＯ（Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｏｆｆｓｅｔ：時間軸方向のオフセット）とＣＦＯ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｏｆｆｓｅｔ：周波数軸方向のオフセット）を検出し、ＣＰを用いずに受信信号の同期を取るものである。
【００１３】
尚、基準信号は、送信信号のデータの一部からなるパイロットシンボルであり、下記式（１）で表現され、予め同期回路に記憶される。具体的には、図３に示すように、送信信号が例えば７シンボル／スロットのフレーム構成の場合、所定のシンボル（例えば４番目のシンボル）のデータを基準信号とする。その際、データの傾斜部分がフィルタのインパルス応答に依存するため、この傾斜部分を含まない部分のデータ（図３の斜線部分）を基準信号とすれば、送信機が使用したフィルタを知らなくても同期が可能になる。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
図１に示すように、同期回路１は、時間軸オフセット部２、第１の相関積分要素演算部３、第２の相関積分要素演算部４、積分部５、最大値検索部６を備えて概略構成される。
【００１６】
時間軸オフセット部２は、オフセット時間Δｔset を可変とし、外部から送信される送信信号を受信したときに、この受信信号の時間軸をオフセット時間Δｔset だけずらし、このオフセットした受信信号Ｒ［ｎ］を第１の相関積分要素演算部３に出力する。具体的には、下記式（２）に示すオフセットした受信信号Ｒ［ｎ］を第１の相関積分要素演算部３に出力する。
【００１７】
【数２】
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【００１８】
第１の相関積分要素演算部３は、時間軸オフセット部２からのオフセットした受信信号Ｒ［ｎ］と基準信号Ｐ［ｎ］とを入力とし、下記式（３）から相関積分要素Ｃ１［ｎ］を演算し、演算した相関積分要素Ｃ１［ｎ］を第２の相関積分要素演算部４に出力する。
【００１９】
【数３】
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【００２０】
尚、理想ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX、θP ［ｎ］＝θR ［ｎ］）における相関積分要素Ｃ１［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ１［ｎ］は、Ｐｈａｓｅ１［ｎ］＝２π・ΔｆRX・ｎ…式（４）となる。
【００２１】
第２の相関積分要素演算部４は、第１の相関積分要素演算部３からの相関積分要素Ｃ１［ｎ］を入力とし、下記式（５）から相関積分要素Ｃ２［ｎ］を演算し、演算した相関積分要素Ｃ２［ｎ］を積分部５に出力する。
【００２２】
【数４】
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【００２３】
尚、理想ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX、θP ［ｎ］＝θR ［ｎ］）における相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ２［ｎ］は、Ｐｈａｓｅ２［ｎ］＝２π・ΔｆRX・（Ｎ／α）…式（６）となる。
【００２４】
また、αは、その値を小さく設定すれば相関積分要素の数が増加してノイズに強くなり、その値を大きく設定すれば周波数の引込み検出範囲が拡がるので、トレードオフに応じて値を適宜設定するのが好ましい。
【００２５】
積分部５は、第２の相関積分要素演算部４が出力する相関積分要素Ｃ２［ｎ］を積分する。
【００２６】
最大値検索部６は、積分部５にて積分した積分結果から最大値を検索し、最大値になるオフセット時間Δｔset ＝ΔｔRXをＳＴＯのタイミングとして検出する。その際、ＣＦＯ（ΔｆRX）は、ＳＴＯの検出ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX）における相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ２［ｎ］の値を用い、式（６）の関係から求めることができる。
【００２７】
そして、上記のように構成される同期回路１では、以下に示すステップ１〜５の手順に従って受信信号の同期を取っている。
【００２８】
（ステップ１）
予め記憶された送信信号のデータの一部からなる基準信号Ｐ［ｎ］に対して受信信号の時間軸を所定時間ずつオフセットする。
【００２９】
（ステップ２）
式（３）を用い、時間軸をオフセットした受信信号Ｒ［ｎ］と基準信号Ｐ［ｎ］の共役複素数とを乗算した値を第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］として演算する。
【００３０】
（ステップ３）
式（５）を用い、基準信号Ｐ［ｎ］の長さＮを複数（α）分割した値だけ離れた位置における第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ＋（Ｎ／α）］の値と第１の相関積分要素Ｃ１［ｎ］の共役複素数とを乗算した値を第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］として演算する。
【００３１】
（ステップ４）
ステップ３にて演算された第２の相関積分要素Ｃ２［ｎ］を積分する。
【００３２】
（ステップ５）
ステップ４にて積分した積分結果から最大値を検索し、最大値になるオフセット時間Δｔset ＝ΔｔRXをＳＴＯのタイミングとして検出する。また、ＳＴＯの検出ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX）における相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ２［ｎ］の値を用い、式（６）の関係からＣＦＯ（ΔｆRX）を求める。
【００３３】
ここで、図２は上記のように構成される同期回路１において、第１の相関積分要素演算部３に入力される受信信号Ｒ［ｎ］と基準信号Ｐ［ｎ］から演算される相関積分要素を説明するイメージ図である。
【００３４】
尚、図２は、式（２）におけるΔｔset を変えて、受信信号Ｒ［ｎ］の抽出位置を変えた状態を示している。また、基準信号Ｐ［ｎ］の長さＮの分割数α＝２とし、Ｐｈａｓｅ１［ｎ］は相関積分要素Ｃ１［ｎ］の位相成分、Ｐｈａｓｅ２［ｎ］は相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分をそれぞれ示している。
【００３５】
図２の例では、Δｔset ＝Δｔ2 が、積分結果が最大となるＳＴＯの検出ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX）を示している。
【００３６】
ここで、Δｔset ＝Δｔ2 における相関積分要素Ｃ１［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ１［ｎ］は、２π・ΔｆRX・ｎとなり、一定の傾きを示す。このため、相関積分要素Ｃ１［ｎ］はｎに依存する回転ベクトルになり、このままでは、後段の積分部５にて積分するベクトルの位相が回転し、最大値が現れにくい。特にベクトルの位相の回転量が大きいとき、理想ポイントの積分結果が最大になるとは限らない。また、ＣＦＯは、ＳＴＯを検出できれば、相関積分要素Ｃ１［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ１［ｎ］の傾きとして検出できるが、ＳＴＯの検出性能が悪いと、それに引きずられて正確な検出ができない。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、第２の相関積分要素演算部４にて基準信号の長さをα分割した値だけ離れた位置での位相差をとって同じ方向のベクトルにしている。すなわち、Δｔset ＝Δｔ2 における相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ２［ｎ］が２π・ΔｆRX・（Ｎ／α）となり、相関積分要素Ｃ２［ｎ］はｎに依存しない同方向ベクトルになる。これにより、後段の積分部５にて積分するベクトルが同方向となり、同方向のベクトル積分によって最大値が現れるため、この最大値の検索によってＳＴＯのタイミングの検出を可能にしている。また、ＳＴＯの検出性能が改善されるため、ＳＴＯの検出ポイント（Δｔset ＝ΔｔRX）における相関積分要素Ｃ２［ｎ］の位相成分Ｐｈａｓｅ２［ｎ］の値を用い、式（６）の関係からＣＦＯを正確に検出することができる。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、１変数であるΔｔset を変化させて最大値探索を行い、受信信号と基準信号との相関演算により、ＣＰを用いずに受信信号の同期を取ることができ、受信信号が持つＳＴＯとＣＦＯの検出を容易に行うことができる。
【００３９】
以上、本発明に係る同期回路及び同期方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１  同期回路
２  時間軸オフセット部
３  第１の相関積分要素演算部
４  第２の相関積分要素演算部
５  積分部
６  最大値検索部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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