(57)【要約】  本発明は、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおいて、フレーム単位で伝送されるデータのフレーム同期を検出するためのプリアンブル構成方法及びフレーム同期検出方法に関するものである。このフレーム同期検出方法では、フレームに含まれている複数個の繰り返されるＳシンボルと一つのＩＳシンボルとを備えた短プリアンブルの自己相関特性によってフレーム同期を検出する。上記フレーム同期の後、特定区間に設定されたウィンドウによる自己相関を行い、タイミングを推定する。本発明によれば、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおいて、パケット又はフレーム単位の送受信が行われる際、フレームの開始点を検出することにより、受信端において信号の信頼性の高い復調を可能とし、また、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステム全体の容量を増加させることができる。
2007520931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＬＡＮシステムにおける同期化及びチャンネル状態推定のためにダウンリンクフレームのプリアンブルを構成する方法において、
ａ）アップリンク及びダウンリンクバーストの前部分に、受信端において時間同期及び大略的周波数同期を得るために使用される短プリアンブル（Short Preamble）を配置する段階であって、
前記アップリンク及びダウンリンクバーストの前部分にＳシンボルを複数個反復して配置する段階、並びに、
前記Ｓシンボルの後にＩＳシンボルを配置する段階、
を含む前記短プリアンブル配置段階と、
ｂ）前記短プリアンブルの後、前記受信端において微細周波数オフセット推定とチャンネル推定とに使用される長プリアンブル（Long Preamble）を配置する段階であって、
前記短プリアンブルの後、長ＣＰ（Long Cyclic Prefix）を配置する段階、並びに、
前記長ＣＰの後、Ｌシンボルを複数個反復して配置する段階、
を含む前記長プリアンブル配置段階と、
を備えていることを特徴とするプリアンブル構成方法。
【請求項２】
前記ａ）段階において、
前記Ｓシンボルは、データシンボル周期内において１６回反復するように配置され、
前記ＩＳシンボルは、保護区間の長さを有し、前記Ｓシンボルと１８０度の位相差を有することを特徴とする請求項１に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項３】
【数１】
2007520931.tif 000027
は、２００個の副搬送波の中で１２個の副搬送波のみを使用するために発生する電力正規化値であり、
【数２】
2007520931.tif 000028
は、ｓを初期値にし、多項式
【数３】
2007520931.tif 000029
を有する次数４のｍ−シーケンス発生器において発生する数列の中の０を−１と置き換えた値であるとするとき、
前記短プリアンブルの周波数領域信号ＳＰｋは、次の関係式
【数４】
2007520931.tif 000030
に従うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項４】
前記短プリアンブルの時間領域信号は、前記周波数領域信号ＳＰｋを逆フーリエ変換した信号に前記ＩＳシンボルが追加されて構成されることを特徴とする請求項３に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項５】
前記ｂ）段階において、
前記Ｌシンボルは、各々データシンボル周期の長さを有し、二回反復するように配置され、
前記長ＣＰは、保護区間長さの二倍の長さを有することを特徴とする請求項１に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項６】
【数５】
2007520931.tif 000031
は、ｓを初期値にし、多項式
【数６】
2007520931.tif 000032
を有する次数８のｍ−シーケンス発生器において発生する数列の中の０を−１と置き換えた値であるとするとき、
前記長プリアンブルの周波数領域信号ＬＰｋは、次の関係式
【数７】
2007520931.tif 000033
に従うことを特徴とする請求項１又は５に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項７】
前記長プリアンブルの時間領域信号は、前記周波数領域信号ＬＰｋを逆フーリエ変換した信号を二回反復させた後、前記ＣＰ長さの二倍の長さを有するＣＰを挿入して構成されることを特徴とする請求項６に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項８】
前記プリアンブルのパラメータには、ＰＬＣＰプリアンブル区間、ＣＰ区間、短系列シーケンス区間及び長系列シーケンス区間が含まれることを特徴とする請求項１に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項９】
前記プリアンブルが６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域におけるプリアンブルである場合、前記ＰＬＣＰプリアンブル区間は６．８μｓであり、前記ＣＰ区間は０．１３３μｓであり、前記短系列シーケンス区間は２．２７μｓであり、前記長系列シーケンス区間は４．５３μｓであることを特徴とする請求項８に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項１０】
無線ＬＡＮシステムにおいてフレーム単位で伝送されるデータのフレーム同期を検出する方法であって、
前記フレームは、複数個の繰り返されるＳシンボルと一つのＩＳシンボルとを備えた短プリアンブルを含み、
ａ）周期的に繰り返される信号形態の前記短プリアンブルの自己相関特性によってフレーム同期を検出する段階と、
ｂ）前記検出されたフレーム同期の後、特定の区間に設定されたウィンドウによる自己相関を行い、タイミングを推定する段階と、
を備えていることを特徴とするフレーム同期検出方法。
【請求項１１】
前記ａ）段階において、前記フレーム同期検出のために、自己相関のウィンドウサイズと位相とを同時に利用することを特徴とする請求項１０に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１２】
前記ａ）段階は、
ｉ）前記短プリアンブル信号を自己相関遅延量の分だけ遅延させる段階と、
ｉｉ）前記遅延させられた信号の対になった複素数値を受信された信号と乗算して平均値を計算する段階と、
ｉｉｉ）前記ｉ）段階において遅延させられた信号を自乗して平均値を計算する段階と、
ｉｖ）前記ｉｉ）段階において計算された平均値と前記ｉｉｉ）段階において計算された平均値とに基づいて自己相関値を算出する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１３】
前記自己相関値
【数８】
2007520931.tif 000034
は、受信信号であり、
【数９】
2007520931.tif 000035
は、受信信号が
【数１０】
2007520931.tif 000036
サンプルだけ遅延させられて、対になった複素数にされた信号であるとするとき、
【数１１】
2007520931.tif 000037
は、次の関係式
【数１２】
2007520931.tif 000038
に従うことを特徴とする請求項１２に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１４】
前記ｉｉ）段階において、前記乗算された結果値は、所定のウィンドウサイズを有するシフトレジスタに保存されることを特徴とする請求項１３に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１５】
前記ｂ）段階において、前記設定されたウィンドウ区間の間、自己相関の最大ピークを探してタイミングを推定することを特徴とする請求項１２に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１６】
前記ｂ）段階において、前記ＩＳの代わりに前記ＣＰが挿入された場合、前記自己相関のウィンドウサイズは１６サンプル以内に設定され、前記フレーム同期の際の検出範囲は、前記プリアンブルの開始点を基準に±８サンプル以内であることを特徴とする請求項１０に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１７】
前記ａ）段階は、
前記ｉｖ）段階において算出される自己相関値を確認するために、
ｖ）前記短プリアンブル信号を、前記自己相関遅延量と特定確認遅延量とを加えた遅延量の分だけ遅延させる段階と、
ｖｉ）前記遅延させられた信号の対になった複素数値を前記受信された信号と乗算して平均値を計算する段階と、
ｖｉｉ）前記ｖ）段階において遅延させられた信号を自乗して平均値を計算する段階と、
ｖｉｉｉ）前記ｖｉ）段階において計算された平均値と前記ｖｉｉ）段階において計算された平均値とに基づいて、前記自己相関値を確認するための確認相関値を算出する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１８】
【数１３】
2007520931.tif 000039
は、受信信号が、前記自己相関遅延量
【数１４】
2007520931.tif 000040
と、前記特定確認遅延量
【数１５】
2007520931.tif 000041
とを加えたサンプルだけ遅延させられて対になった複素数にされた信号であるとすると、
前記確認相関値
【数１６】
2007520931.tif 000042
は、次の関係式
【数１７】
2007520931.tif 000043
に従うことを特徴とする請求項１７に記載のフレーム同期検出方法。
【請求項１９】
Ｎサンプルのウィンドウを有する自己相関器を利用してフレームの開始点を探し、推定時点において、Ｎサンプル区間の間、自己相関の最大ピークを探して、タイミング精度を±８サンプル区間内に高めることを特徴とする請求項１８に記載のフレーム同期検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮシステムのためのプリアンブル構成方法及びフレーム同期検出方法に係り、より具体的には、６０ＧＨｚの無線ＬＡＮシステムにおいて、フレーム単位で伝送されるデータのフレーム同期を検出するためのプリアンブル構成方法及びフレーム同期検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線ＬＡＮシステムにおいて、フレーム単位の送受信を行う場合、一般的に、フレームの開始部分は、受信端において予め知っている信号を送信するようになっている。このような信号を利用して、受信端では、復調のためにシンボルタイミングを検出するが、これは実際には、使用者のデータが開始される部分の開始点を検出する機能をいう。
【０００３】
このような開始点検出方法には、受信された信号の自己相関（auto-correlation）を利用する方法、及び、相互相関（cross-correlation）を利用する方法がある。
【０００４】
上記相互相関を使用する方法は、毎クロック周期ごとに計算しなければならない量が多く、搬送波周波数に誤差がある場合には性能低下が発生するという短所がある。反面、上記自己相関方法は計算量が少なく、実現が容易であるという長所がある。
【０００５】
一方、Ｖ．アルメナー（V. Almenar）らが２００１年ＩＥＥＥ紙の第２冊７６２乃至７６６ページに、“Synchronization Technique for HIPERLAN/2（HIPERLAN/2のための同期技術）”という名称で掲載した論文（非特許文献１）では、５ＧＨｚのＯＦＤＭ  ＷＬＡＮシステムにおいて、フレーム同期検出のために、自己相関の大きさと位相とを同時に利用することにより、５ＧＨｚのＯＦＤＭ  ＷＬＡＮシステムにおいて適用することを開示している。
【非特許文献１】“Synchronization Technique for HIPERLAN/2（HIPERLAN/2のための同期技術）”、Ｖ．アルメナー（V. Almenar）著、２００１年ＩＥＥＥ紙、第２冊７６２乃至７６６ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記先行論文に記載された技術は、現在の６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムにおいて考慮する搬送波周波数オフセットには適用することができないという問題点がある。
【０００７】
上記問題点を解決するための本発明の目的は、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムのための性能及び実現複雑度の面から効率的な無線ＬＡＮシステムのためのフレーム同期検出方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、フレームの送受信を仮定するシステムにおいて多く使用されている、周期的に繰り返されるプリアンブル信号の自己相関特性を利用して、実際の使用者のフレームの開始点を検出する無線ＬＡＮシステムのためのフレーム同期検出方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムのための二種類の物理階層プリアンブル、即ち、ダウンリンクプリアンブル及びアップリンクプリアンブルの構成方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明のさらに他の目的は、周期的に繰り返されるプリアンブルを利用し、自己相関技法を利用した方法を提示し、性能と実現の複雑度を簡素化する無線ＬＡＮシステムのためのプリアンブル構成方法及びフレーム同期検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一つの特徴によるプリアンブル構成方法は、
無線ＬＡＮシステムにおける同期化及びチャンネル状態推定のためにダウンリンクフレームのプリアンブルを構成する方法において、
ａ）アップリンク及びダウンリンクバーストの前部分に、受信端において時間同期及び大略的周波数同期を得るために使用される短プリアンブル（Short Preamble）を配置する段階であって、
上記アップリンク及びダウンリンクバーストの前部分にＳシンボルを複数個反復して配置する段階、並びに、
上記Ｓシンボルの後にＩＳシンボルを配置する段階、
を含む上記短プリアンブル配置段階と、
ｂ）上記短プリアンブルの後、上記受信端において微細周波数オフセット推定及びチャンネル推定に使用される長プリアンブル（Long Preamble）を配置する段階であって、
上記短プリアンブルの後、長ＣＰ（長周期的プリフィクス：Long Cyclic Prefix）を配置する段階、並びに、
上記長ＣＰの後に、Ｌシンボルを複数個反復して配置する段階、
を含む上記長プリアンブル配置段階と、
を備えている。
【００１２】
ここで、上記ａ）段階において、上記Ｓシンボルは、データシンボル周期内において１６回反復するように配置され、上記ＩＳシンボルは保護区間の長さを有し、上記Ｓシンボルと１８０度の位相差を有することを特徴とする。
【００１３】
また、上記ｂ）段階において、上記Ｌシンボルは、各々データシンボル周期の長さを有し、二回反復するように配置され、上記長ＣＰは、保護区間長さの二倍の長さを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の特徴によるフレーム同期検出方法は、
無線ＬＡＮシステムにおいてフレーム単位で伝送されるデータのフレームの同期を検出する方法であって、
上記フレームは、複数個の繰り返されるＳシンボルと一つのＩＳシンボルとを備えた短プリアンブルを含み、
ａ）上記周期的に繰り返される信号形態の短プリアンブルの自己相関特性によってフレーム同期を検出する段階と、
ｂ）上記検出されたフレーム同期の後、特定の区間に設定されたウィンドウによる自己相関を行い、タイミングを推定する段階と、
を備えている。
【００１５】
ここで、上記ａ）段階において、上記フレーム同期検出のために、自己相関のウィンドウサイズと位相とを同時に利用することを特徴とする。
【００１６】
また、上記ａ）段階は、
ｉ）上記短プリアンブル信号を自己相関遅延量の分だけ遅延させる段階と、
ｉｉ）上記遅延された信号の対になった複素数値を上記受信された信号と乗算して平均値を求める段階と、
ｉｉｉ）上記ｉ）段階において遅延させられた信号を自乗して平均値を求める段階と、
ｉｖ）上記ｉｉ）段階において計算された平均値と上記ｉｉｉ）段階において計算された平均値とに基づいて自己相関値を算出する段階と、
を備えていることを特徴とする。
【００１７】
また、上記ｉｉ）段階において、上記乗算された結果値は、所定のウィンドウサイズを有するシフトレジスタに保存されることを特徴とする。
【００１８】
また、上記ｂ）段階において、上記設定されたウィンドウ区間の間、自己相関の最大ピークを探し、タイミングを推定することを特徴とする。
【００１９】
また、上記ｉｖ）段階の後、擬似警報（ＦＡ）の確率を低くするために、別途の自己相関方式を含むシンボルタイミングを検出する確認過程をさらに一回経る段階をさらに備えていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る無線ＬＡＮシステムのためのプリアンブル構造及びフレーム同期検出方法について詳しく説明する。
【００２１】
通常、通信システムにおいては、フレーム単位のデータ伝送のために送信端では、先ず、受信端で予め知っている形態の信号を送信する。このような形態の信号は、通常、プリアンブル（Preamble）又は系列信号という。
【００２２】
本発明では、６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムのための二種類の物理階層プリアンブル、即ち、ダウンリンクプリアンブル及びアップリンクプリアンブル構造を実現し、また、本発明では、周期的に繰り返されるプリアンブル信号の自己相関特性を利用してフレームの開始点を検出する方法と、タイミングの精度を向上させるためのタイミング推定過程を含むフレーム同期検出方法とを実現する。
【００２３】
また、本発明は、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおいて、フレーム単位で伝送されるデータのフレーム同期を検出する方法を実現し、このとき、６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムのフレーム同期アルゴリズムは、自己相関の大きさ及び位相を同時に利用する方法を適用する。
【００２４】
本発明において、フレーム同期アルゴリズムを使用する理由は、６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムがＯＦＤＭ／ＴＤＤ方式であるからである。上記６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムにおいて考慮する搬送波周波数オフセット±５．１２を従来に類似したシステムであるＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用した同期アルゴリズムを適用する場合、位相の変化量は
【数１】
2007520931.tif 000003
になって、
【数２】
2007520931.tif 000004
を超えるようになる。従って、６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムにおいてアップリンク及びダウンリンクを区分し難くなる。また、アップリンクの短プリアンブルを考慮せずに事前補償（pre-compensation）技法を使用するのも同じ理由である。
【００２５】
上記６０ＧＨｚのＷＬＡＮシステムには、次の二種類の物理階層バースト（Burst）が存在する。これは、ダウンリンクバースト及びアップリンクバーストをいう。上位階層で入力されるＰＤＵ（Protocol Data Unit）系列は、同期化及びチャンネル状態推定等の目的のためのプリアンブルが添加されて、物理階層バーストに写像される。
【００２６】
図１は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）のためのダウンリンクＰＤＵ系列を示す図であって、プリアンブル１１及びペイロード（Payload）１２からなり、ダウンリンクＰＤＵ系列はダウンリンク物理階層バーストに写像され、このバーストは、複数の基底帯域ＯＦＤＭシンボルにプリアンブル１１を添加して形成される。
【００２７】
図２は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのためのダウンリンクプリアンブル構造を示す図であって、ダウンリンクプリアンブルはＴＰの長さを有し、ＴＳＰの長さを有する短プリアンブル２１と、ＴＬＰの長さを有する長プリアンブル２２とにより構成される。上記短プリアンブル２１は、受信端において時間同期及び大略的周波数同期を得るために使用される。
【００２８】
図３は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域における短（Short）プリアンブルの構造を示す図である。ＴＳＰの長さを有する時間領域の短プリアンブルは、データシンボル周期内において１６回繰り返されるＳシンボル３１、３２と、保護区間の長さを有し、Ｓシンボルと１８０度の位相差を有するＩＳシンボル３３とにより構成される。
【００２９】
上記短プリアンブルの周波数領域信号は、次の数式１の通りであり、このとき、時間領域信号は、周波数領域信号を逆フーリエ変換した信号にＩＳシンボルが追加されて構成される。
【数３】
2007520931.tif 000005
【００３０】
ここで、
【数４】
2007520931.tif 000006
は、２００個の副搬送波のなかで１２個の副搬送波のみを使用するために発生する電力正規化値であり、
【数５】
2007520931.tif 000007
は、ｓを初期値にし、多項式
【数６】
2007520931.tif 000008
を有する次数４のｍ−シーケンス発生器において発生する数列の中で０を−１と置き換えた値である。
【００３１】
図４は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域における長（Long）プリアンブルの構造を示す図である。上記ＴＬＰの長さを有する長プリアンブルは、受信端において微細周波数オフセット推定とチャンネル推定とに利用される。時間領域の長プリアンブルは、データシンボル周期の長さを有し、二回繰り返されるＬシンボル４２、４３と、保護区間長さの二倍の長さを有する長ＣＰ（long Cyclic Prefix）４１とにより構成される。
【００３２】
上記長プリアンブルの周波数領域信号は次の数式２の通りであり、このとき、時間領域信号は、周波数領域信号を逆フーリエ変換した信号を二回繰り返させた後、ＣＰ長さの二倍の長さで長ＣＰ４１を挿入して構成される。
【数７】
2007520931.tif 000009
【００３３】
ここで、
【数８】
2007520931.tif 000010
は、ｓを初期値にし、多項式
【数９】
2007520931.tif 000011
を有する次数８のｍ−シーケンス発生器において発生する数列の中で０を−１と置き換えた値である。
【００３４】
図５は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域においてプリアンブルのパラメータを示す図であって、アップリンクバーストはダウンリンクとは異なって周期的なアップリンクプリアンブルがないため、各ＷＴは、ダウンリンク副フレームのダウンリンクプリアンブルを利用して搬送波周波数を推定し、アップリンクの搬送波周波数の誤差を副搬送波間周波数差の１％以内に維持する。また、ダウンリンクのプリアンブルから推定されたＡＰの平均送信電力値より、適正アップリンクの送信電力を導く。つまり、ＡＰに到達するアップリンク信号は、搬送波周波数の復原と自動利得調整（ＡＧＣ）過程とが必要なく、搬送波周波数の誤差が充分に小さいので、シンボルタイミングの検出はＣＰを利用して推定する。
【００３５】
上記フレーム同期の機能は、フレームの開始点を探すと同時に以降の同期化過程、特に、微細シンボルタイミング推定過程が行われるように、大略的なタイミングを推定することである。上記フレーム同期アルゴリズムの性能分析基準を、タイミングの精度（Timing Accuracy）及び擬似警報（False Alarm：ＦＡ）確率の概念を一つに合わせ、検出失敗確率（Detection Failure Probability：ＤＦ）を追加して、２種類の基準に定義する。上記フレーム同期性能は、自己相関ウィンドウのサイズから影響を受ける。しかし、上記２種類の基準を用いる場合、ウィンドウのサイズが大きくなると、検出範囲がそれに相応して大きくならなければならないという制限がある。
【００３６】
図６は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの短プリアンブルにおけるＩＳシンボルの代わりにＣＰを挿入した場合のフレーム同期推定過程を示す図である。
【００３７】
図６に示されているように、Ｎ個のＳｍ（Ｓ１５、Ｓ１６）シンボルを使って微細シンボルタイミングを推定する場合、相互相関の遂行区間を１６サンプル以内にする。従って、フレーム同期の際のその検出範囲は、プリアンブルの開始点を基準に±８サンプル以内でなければならず、このとき、自己相関のウィンドウサイズを１６サンプル以上にすれば、タイミング精度による性能劣化、即ち、プリアンブル区間においてフレームの開始点は探すことができるが、検出範囲を満足できないために生ずるＦＡ（False Alarm）確率が増加する。
【００３８】
図７乃至図１０は、各々、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムでのフレーム同期遂行時のウィンドウのサイズ別の自己相関を示す図である。
【００３９】
図７乃至図１０を参照すると、ウィンドウのサイズが１６サンプル以下である場合、また、雑音の無い状況でさえ、一番目のピークと二番目のピークとの比が−６ｄＢ以下となり、フレーム同期がほとんど行われない。
【００４０】
このような問題点を解決するための方策には、検出範囲を拡大して、充分な自己相関ウィンドウのサイズを使用する方法を一番目に提示する（第１方法）。
【００４１】
このような充分な自己相関ウィンドウのサイズを使用する第１方法では、受信信号が自己相関遅延
【数１０】
2007520931.tif 000012
だけ遅延させられる。遅延させられた信号の対になった複素数値を受信された信号と乗算する。結果値は、ウィンドウサイズが
【数１１】
2007520931.tif 000013
であるシフトレジスタに保存され、貯蔵された値の平均値が計算される。このように平均された値を基準に、閾値（threshold value）の検出と最大値位置の検索とが行われ、この結果によってシンボルタイミングが推定される。
【００４２】
図１１は、本発明による自己相関方式を用いたシンボルタイミング検出方法を説明するための図であって、図１１及び数式３は、自己相関方式を用いたシンボルタイミング検出の過程を整理したものである。
【００４３】
先ず、受信信号
【数１２】
2007520931.tif 000014
と
【数１３】
2007520931.tif 000015
サンプル８１だけ遅延させられて対になった複素数化８２された信号
【数１４】
2007520931.tif 000016
の積８３は、移動平均（Moving Average）ブロック８４の入力値になる。また、
【数１５】
2007520931.tif 000017
サンプル８５だけ遅延させられた受信信号の大きさの自乗値８６もまた、移動平均ブロック８７に入力され平均値が計算８９されて、最終結果値
【数１６】
2007520931.tif 000018
を求めるために使用される。上記相関係数に相当する最終結果値
【数１７】
2007520931.tif 000019
は、次の数式３の通りに示すことができる。
【数１８】
2007520931.tif 000020
【００４４】
このとき、相関係数
【数１９】
2007520931.tif 000021
が閾値又は敷居値ＴＨＲより大きければ、所望の信号が受信されたと判断する。
【００４５】
図１２は、本発明によるＦＡの確率を低くするために、別途の自己相関方式を含んだシンボルタイミング検出過程を説明するための図である。
【００４６】
図１２に示されているように、ＦＡの確率を低くするために、確認過程をもう一回経るようにする。このとき、確認のための相関係数に相当する最終結果値
【数２０】
2007520931.tif 000022
は、次の数式４の通りに示すことができる。
【００４７】
図１３は、本発明による確認のための自己相関方式を含んだシンボルタイミング検出過程を示す図であって、確認のための自己相関方式を含んだシンボルタイミング検出過程を整理したものである。図１１と比較すると、確認のための自己相関方式のためのブロック１０１、１０５以外には、類似する方式でシンボルタイミング検出過程を経るので、詳細な説明は省略する。
【数２１】
2007520931.tif 000023
【００４８】
しかし、検出失敗確率（ＤＦ）と擬似警報確率（ＦＡ）とを低くするためには、ウィンドウサイズを充分に大きくしなければならない。そうすると、実現のための複雑度が非常に大きくなるので、上記第１方法のフレーム同期過程に、タイミングの精度を高めるためのタイミング推定過程を含ませる第２方法を提示する。例えば、第２方法では、Ｎサンプルのウィンドウを有する自己相関器を利用してフレームの開始点を探し、推定時点においてＮサンプル区間の間、自己相関の最大ピークを探して、タイミング精度を±８サンプル区間内に高める方法である。
【００４９】
図１４は、本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの短プリアンブルにおいてＣＰシンボルの代わりにＩＳを挿入した場合のフレーム同期推定過程を説明するための図であって、前述の第１方法のためのプリアンブル構造を示す。前述の短プリアンブルの最後のＣＰ長さの区間にＩＳシンボルを挿入し、Ｓ１６とＩＳシンボルとを利用して、相互相関を利用した微細シンボルタイミング推定を遂行する場合、遂行区間に制約を受けない。従って、検出範囲と自己相関のウィンドウサイズもまた、制約なく設定することができる。
【００５０】
但し、検出範囲
【数２２】
2007520931.tif 000024
が増加することによって相互相関の遂行区間
【数２３】
2007520931.tif 000025
も増加するので、相互相関器の計算量を考慮しなければならない。
【００５１】
図１５は、本発明によるフレーム同期過程において、タイミングの精度を高めるためにタイミング推定過程を含ませる方法を説明するための図であって、フレーム単位の無線データ通信のために周期的に繰り返される信号形態のプリアンブルを有するフレーム同期過程において、タイミングの精度を高めるためにタイミング推定過程を含ませる方法について示している。
【００５２】
このような自己相関の際に最大ピークを探すためには、自己相関の出力の鋭いピークを持たなければならない。これは、適切な位置にＩＳシンボルを挿入することによって得られる。例えば、６４サンプルのウィンドウサイズと１６サンプルのウィンドウとの間隔を考慮すれば、現在の短プリアンブルで６番目のＳシンボルをＩＳシンボルに変えなければならない。
【００５３】
このような方法は、同じ大きさの自己相関ウィンドウサイズを使用した場合、図５に示されているように、プリアンブル区間においてピークが低下する理由により、ＤＦが前述の第１方法に比較して高まり、タイミング精度による誤差によってＦＡもまた高まって、全体的なフレーム同期性能は低下する。反面、微細シンボルタイミング推定時に、相互相関器の計算量の面では利益がある。
【００５４】
前述の第１方法に対するシミュレーション環境は、チャンネルモデルはＡＷＧＮ、ＬＯＳ、ＮＬＯＳを考慮し、ＳＮＲは５ｄＢ及び１０ｄＢ、フレームサイズは２００シンボルであり、クリッピングはしていない。
【００５５】
図１６は、本発明による、フレーム同期性能と、微細シンボルタイミング推定時における計算量とを考慮したウィンドウサイズを決定するためのシミュレーション結果を示す図であって、このときの検出範囲は
【数２４】
2007520931.tif 000026
であり、ＮＬＯＳチャンネルを使用した。
【００５６】
図１７乃至図１９は、本発明によって、ウィンドウサイズを６４サンプルにし、検出範囲を６４（±３２）サンプルにした場合の、チャンネル別フレーム同期アルゴリズム性能結果を示す図である。ここで‘ＦＡＲ’は、ＦＡ確率を低減するための確認過程を含む場合であり、図１７乃至図１９は、上記タイミング精度を高める方法を利用したフレーム同期アルゴリズム、第２方法に対する性能を分析した。
【００５７】
図２０乃至図２２は、本発明によって、前述の第２方法に対する自己相関ウィンドウのサイズを６４サンプルにし、その検出範囲が各々１６、３２、６４である場合の、フレーム同期性能アルゴリズムに対する結果を示す図である。
【００５８】
図２３は、本発明による、ＳＮＲ５ｄＢ状況における、第１方法のアルゴリズムを用いた場合と、第２方法において検出範囲が１６である場合との性能を比較するテーブルを示す図である。
【００５９】
図２３では、ＳＮＲ５ｄＢの状況において、第１方法のアルゴリズムを用いた場合と、第２方法において検出範囲が１６である場合の性能を比較した。この場合、図２３に示されているように、ＤＦは同一であり、ＦＡは第２方法が高いということが分かる。しかし、微細シンボルタイミング推定時の計算量は、第２方法が４倍少なくなる。
【００６０】
図２４は、本発明による、ＳＮＲ５ｄＢの状況における、検出範囲を６４サンプルに同一に適用した場合のフレーム同期性能を比較するテーブルを示す図であって、図２４により、第２方法のＦＡがさらに低いことが確認できる。但し、この場合には、第１方法に検出範囲を広げるための方法が共に考慮されなければならない。
【００６１】
以上、本発明を説明したが、このような実施の形態は、本発明を限定しようとするものではなく、例示しようとするものである。この発明が、属する分野の熟練者には、上記の実施の形態に対する多様な変化や変更又は調節が可能であることは自明であるであろう。従って、本発明の保護範囲は、添付された請求範囲によってのみ限定されることであり、上記のような変形例や変更例又は調節例を総て含むものと解釈されなければならない。
【００６２】
本発明によれば、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおいて、パケット又はフレーム単位の送受信が行われる際にフレームの開始点を検出することにより、受信端での信号の信頼性の高い復調を可能にし、また、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステム全体の容量を高めることができる。
【００６３】
また、本発明によれば、６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステム実現の複雑度を減少させることにより、集積回路の製造による所要費用を節減させることができ、電力消耗に敏感な無線端末器に適用される場合、再充電の前までの動作時間を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）のためのダウンリンクＰＤＵ系列を示す図である。
【図２】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのためのダウンリンクプリアンブル構造を示す図である。
【図３】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域における短プリアンブルの構造を示す図である。
【図４】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域における長プリアンブルの構造を示す図である。
【図５】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮのための時間領域におけるプリアンブルのパラメータを示す図である。
【図６】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの短プリアンブルにおいてＩＳシンボルの代わりにＣＰ（cyclic prefix）を挿入した場合のフレーム同期推定過程を示す図である。
【図７】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおけるフレーム同期の遂行時のウィンドウのサイズ別自己相関を示す図である。
【図８】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおけるフレーム同期の遂行時のウィンドウのサイズ別自己相関を示す図である。
【図９】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおけるフレーム同期の遂行時のウィンドウのサイズ別自己相関を示す図である。
【図１０】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムにおけるフレーム同期の遂行時のウィンドウのサイズ別自己相関を示す図である。
【図１１】本発明による自己相関方式を用いたシンボルタイミング検出方法を説明するための図である。
【図１２】本発明による、ＦＡ（false alarm）の確率を低減するために別途の自己相関方式を含むシンボルタイミング検出過程を説明するための図である。
【図１３】本発明による、確認のための自己相関方式を含むシンボルタイミング検出過程を示す図である。
【図１４】本発明による６０ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの短プリアンブルにおいてＣＰシンボルの代わりにＩＳを挿入した場合のフレーム同期推定過程を説明するための図である。
【図１５】本発明によるフレーム同期過程においてタイミングの精度を高めるためにタイミング推定過程を含ませる方法を説明するための図である。
【図１６】本発明による、フレーム同期性能と、微細シンボルタイミングの推定時における計算量とを考慮したウィンドウサイズを決定するためのシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】本発明によって、ウィンドウサイズを６４サンプルにし、検出範囲を６４（±３２）サンプルにした場合における、チャンネル別フレーム同期アルゴリズム性能の結果を示す図である。
【図１８】本発明によって、ウィンドウサイズを６４サンプルにし、検出範囲を６４（±３２）サンプルにした場合における、チャンネル別フレーム同期アルゴリズム性能の結果を示す図である。
【図１９】本発明によって、ウィンドウサイズを６４サンプルにし、検出範囲を６４（±３２）サンプルにした場合における、チャンネル別フレーム同期アルゴリズム性能の結果を示す図である。
【図２０】本発明によって、タイミング推定過程を含ませる方法に対する自己相関ウィンドウのサイズを６４サンプルにし、その検出範囲を各々１６、３２、６４にした場合の、フレーム同期性能アルゴリズムに対する結果を示す図である。
【図２１】本発明によって、タイミング推定過程を含ませる方法に対する自己相関ウィンドウのサイズを６４サンプルにし、その検出範囲を各々１６、３２、６４にした場合の、フレーム同期性能アルゴリズムに対する結果を示す図である。
【図２２】本発明によって、タイミング推定過程を含ませる方法に対する自己相関ウィンドウのサイズを６４サンプルにし、その検出範囲を各々１６、３２、６４にした場合の、フレーム同期性能アルゴリズムに対する結果を示す図である。
【図２３】本発明による、ＳＮＲ５ｄＢの状況における、充分な自己相関ウィンドウサイズを使用する方法のアルゴリズムを用いた場合と、タイミング推定過程を含ませる方法において検出範囲が１６である場合との性能を比較するテーブルを示す図である。
【図２４】本発明による、ＳＮＲ５ｄＢの状況における、検出範囲を６４サンプルに同一に適用した場合のフレーム同期性能を比較するテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１  プリアンブル
１２  ペイロード
２１  短プリアンブル
２２  長プリアンブル
３１、３２  Ｓシンボル
３３  ＩＳシンボル
４１  長ＣＰ（ＬｏｎｇＣＰ）
４２、４３  Ｌシンボル
【図１】
2007520931.tif 000044
【図２】
2007520931.tif 000045
【図３】
2007520931.tif 000046
【図４】
2007520931.tif 000047
【図５】
2007520931.tif 000048
【図６】
2007520931.tif 000049
【図７】
2007520931.tif 000050
【図８】
2007520931.tif 000051
【図９】
2007520931.tif 000052
【図１０】
2007520931.tif 000053
【図１１】
2007520931.tif 000054
【図１２】
2007520931.tif 000055
【図１３】
2007520931.tif 000056
【図１４】
2007520931.tif 000057
【図１５】
2007520931.tif 000058
【図１６】
2007520931.tif 000059
【図１７】
2007520931.tif 000060
【図１８】
2007520931.tif 000061
【図１９】
2007520931.tif 000062
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2007520931.tif 000066
【図２４】
2007520931.tif 000067
【国際調査報告】
2007520931.tif 000068
2007520931.tif 000069