(57)【要約】【課題】信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができるフレーム同期装置を提供する。【解決手段】フレーム同期装置３０は、直交復調信号ｂに含まれる入力フレームと同じフォーマットを有する参照フレームの先頭側データ領域の各データと直交復調信号ｂの先頭側データ領域の各データとの間で先頭側相関値を算出する先頭側相関値算出部４２と、先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出する先頭側相関値積算部４４と、参照フレームの末尾側データ領域の各データと直交復調信号ｂの末尾側データ領域の各データとの間で末尾側相関値を算出する末尾側相関値算出部４３と、末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出する末尾側相関値積算部４５と、積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて入力フレームの先頭位置を検出する先頭位置検出部３４と、を備える。【選択図】図１
2019009729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知のフォーマットを有する入力信号（ｂ）に含まれる入力フレーム（６０）の先頭位置（６１）を検出するフレーム同期装置（３０）であって、
前記フォーマットを有する参照フレーム（５０）を記憶する参照フレーム記憶手段（４１）と、
前記入力信号に含まれるデータのうち基準とする基準データを定めて前記基準データを所定のデータ間隔で順次シフトする基準データシフト手段（３２）と、
前記参照フレームの先頭データから一の方向に所定データ長を有する第１の先頭側データ領域（５３）、前記参照フレームの末尾データから前記一の方向とは逆方向に前記所定データ長を有する第１の末尾側データ領域（５４）、前記入力信号の前記基準データから前記一の方向に所定データ長を有する第２の先頭側データ領域（６３）、及び、前記入力信号の前記基準データを基準として前記参照フレームのフレーム長だけ前記一の方向に離隔したデータから前記逆方向に前記所定データ長を有する第２の末尾側データ領域（６４）を設定するデータ領域設定手段（３１）と、
前記基準データシフト手段により前記基準データが定められるごとに前記第１の先頭側データ領域の各データと前記第２の先頭側データ領域の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する先頭側相関値算出手段（４２）と、
前記先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出する積算先頭側相関値算出手段（４４）と、
前記基準データシフト手段により前記基準データが定められるごとに前記第１の末尾側データ領域の各データと前記第２の末尾側データ領域の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する末尾側相関値算出手段（４３）と、
前記末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出する積算末尾側相関値算出手段（４５）と、
前記積算先頭側相関値と前記積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するフレーム先頭位置検出手段（３４）と、
を備えたことを特徴とするフレーム同期装置。
【請求項２】
前記基準データシフト手段は、第１のデータ間隔で前記基準データを順次シフトした後に、前記第１のデータ間隔よりも狭い第２のデータ間隔で前記基準データをシフトするものであり、
前記フレーム先頭位置検出手段は、前記第１のデータ間隔に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置が含まれる先頭位置領域を推定し、推定した前記先頭位置領域において前記第２のデータ間隔に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム同期装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のフレーム同期装置（３０）を備え、既知のフォーマットを有する入力フレーム（６０）を含む入力信号（ａ）を測定する測定装置（１０）であって、
入力した前記入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段（２１）と、
ダウンコンバートされた前記ベースバンド信号に含まれる前記入力フレームの先頭位置（６１）を前記フレーム同期装置が検出した検出信号（ｃ）に基づいて前記ベースバンド信号を復調して復調信号（ｄ）を出力する復調信号出力手段（１１）と、
出力された前記復調信号を測定する測定手段（１２）と、
を備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項４】
既知のフォーマットを有する入力信号（６０）に含まれる入力フレーム（６０）の先頭位置（６１）を検出するフレーム同期方法であって、
前記フォーマットを有する参照フレーム（５０）を記憶する参照フレーム記憶ステップ（Ｓ１１）と、
前記入力信号に含まれるデータのうち基準とする基準データを定めて前記基準データを所定のデータ間隔で順次シフトする基準データシフトステップ（Ｓ２２）と、
前記参照フレームの先頭データから一の方向に所定データ長を有する第１の先頭側データ領域（５３）、前記参照フレームの末尾データから前記一の方向とは逆方向に前記所定データ長を有する第１の末尾側データ領域（５４）、前記入力信号の前記基準データから前記一の方向に所定データ長を有する第２の先頭側データ領域（６３）、及び、前記入力信号の前記基準データを基準として前記参照フレームのフレーム長だけ前記一の方向に離隔したデータから前記逆方向に前記所定データ長を有する第２の末尾側データ領域（６４）を設定するデータ領域設定ステップ（Ｓ１２）と、
前記基準データシフトステップにおいて定められた前記基準データごとに前記第１の先頭側データ領域の各データと前記第２の先頭側データ領域の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する先頭側相関値算出ステップ（Ｓ１６）と、
前記先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出する積算先頭側相関値算出ステップ（Ｓ１７）と、
前記基準データシフトステップにおいて定められた前記基準データごとに前記第１の末尾側データ領域の各データと前記第２の末尾側データ領域の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する末尾側相関値算出ステップ（Ｓ１８）と、
前記末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出する積算末尾側相関値算出ステップ（Ｓ１９）と、
前記積算先頭側相関値と前記積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するフレーム先頭位置検出ステップ（Ｓ２３）と、
を含むことを特徴とするフレーム同期方法。
【請求項５】
請求項４に記載のフレーム同期方法を含み、既知のフォーマットを有する入力フレーム（６０）を含む入力信号（ａ）を測定する測定方法であって、
入力した前記入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバートステップ（Ｓ１３）と、
ダウンコンバートされた前記ベースバンド信号に含まれる前記入力フレームの先頭位置（６１）を前記フレーム同期装置が検出した検出信号（ｃ）に基づいて前記ベースバンド信号を復調して復調信号（ｄ）を出力する復調信号出力ステップ（Ｓ２４）と、
出力された前記復調信号を測定する測定ステップ（Ｓ２５）と、
を含むことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームの先頭位置を検出するフレーム同期装置及びそれを備えた測定装置並びにフレーム同期方法及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置は、受信するフレームと同一のフォーマットを有する参照フレームを予め用意し、受信信号のシンボルに対して参照フレームのシンボルを順次シフトさせて相関処理を行う、いわゆるスライディング相関処理を実行することにより相関ピークを求め、その相関ピークに基づいてフレームの先頭位置を検出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１１１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のスライディング相関処理では、信号品質が比較的悪い場合、例えば、信号対雑音比が比較的小さい場合や、周波数エラーが比較的大きい場合などでは、相関ピークのパワーが減少して相関ピークが不明瞭になり易く、フレーム先頭位置を正確に検出できないことがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができるフレーム同期装置及びそれを備えた測定装置並びにフレーム同期方法及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るフレーム同期装置は、既知のフォーマットを有する入力信号（ｂ）に含まれる入力フレーム（６０）の先頭位置（６１）を検出するフレーム同期装置（３０）であって、前記フォーマットを有する参照フレーム（５０）を記憶する参照フレーム記憶手段（４１）と、前記入力信号に含まれるデータのうち基準とする基準データを定めて前記基準データを所定のデータ間隔で順次シフトする基準データシフト手段（３２）と、前記参照フレームの先頭データから一の方向に所定データ長を有する第１の先頭側データ領域（５３）、前記参照フレームの末尾データから前記一の方向とは逆方向に前記所定データ長を有する第１の末尾側データ領域（５４）、前記入力信号の前記基準データから前記一の方向に所定データ長を有する第２の先頭側データ領域（６３）、及び、前記入力信号の前記基準データを基準として前記参照フレームのフレーム長だけ前記一の方向に離隔したデータから前記逆方向に前記所定データ長を有する第２の末尾側データ領域（６４）を設定するデータ領域設定手段（３１）と、前記基準データシフト手段により前記基準データが定められるごとに前記第１の先頭側データ領域の各データと前記第２の先頭側データ領域の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する先頭側相関値算出手段（４２）と、前記先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出する積算先頭側相関値算出手段（４４）と、前記基準データシフト手段により前記基準データが定められるごとに前記第１の末尾側データ領域の各データと前記第２の末尾側データ領域の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する末尾側相関値算出手段（４３）と、前記末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出する積算末尾側相関値算出手段（４５）と、前記積算先頭側相関値と前記積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するフレーム先頭位置検出手段（３４）と、を備えた構成を有している。
【０００７】
この構成により、本発明の請求項１に係るフレーム同期装置は、積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて入力フレームの先頭位置を検出する。ここで、本発明に係る積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積は、周波数エラーの影響を受けにくく、雑音に対する耐性も高い。したがって、本発明の請求項１に係るフレーム同期装置は、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係るフレーム同期装置は、前記基準データシフト手段は、第１のデータ間隔で前記基準データを順次シフトした後に、前記第１のデータ間隔よりも狭い第２のデータ間隔で前記基準データをシフトするものであり、前記フレーム先頭位置検出手段は、前記第１のデータ間隔に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置が含まれる先頭位置領域を推定し、推定した前記先頭位置領域において前記第２のデータ間隔に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するものである構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の請求項２に係るフレーム同期装置は、フレーム先頭位置の検出処理負荷を軽減しつつ、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る測定装置は、請求項１又は請求項２に記載のフレーム同期装置（３０）を備え、既知のフォーマットを有する入力フレーム（６０）を含む入力信号（ａ）を測定する測定装置（１０）であって、入力した前記入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段（２１）と、ダウンコンバートされた前記ベースバンド信号に含まれる前記入力フレームの先頭位置（６１）を前記フレーム同期装置が検出した検出信号（ｃ）に基づいて前記ベースバンド信号を復調して復調信号（ｄ）を出力する復調信号出力手段（１１）と、出力された前記復調信号を測定する測定手段（１２）と、を備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明の請求項３に係る測定装置は、フレーム同期装置を備えているので、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出して所定の測定を実施することができる。
【００１２】
本発明の請求項４に係るフレーム同期方法は、既知のフォーマットを有する入力信号（６０）に含まれる入力フレーム（６０）の先頭位置（６１）を検出するフレーム同期方法であって、前記フォーマットを有する参照フレーム（５０）を記憶する参照フレーム記憶ステップ（Ｓ１１）と、前記入力信号に含まれるデータのうち基準とする基準データを定めて前記基準データを所定のデータ間隔で順次シフトする基準データシフトステップ（Ｓ２２）と、前記参照フレームの先頭データから一の方向に所定データ長を有する第１の先頭側データ領域（５３）、前記参照フレームの末尾データから前記一の方向とは逆方向に前記所定データ長を有する第１の末尾側データ領域（５４）、前記入力信号の前記基準データから前記一の方向に所定データ長を有する第２の先頭側データ領域（６３）、及び、前記入力信号の前記基準データを基準として前記参照フレームのフレーム長だけ前記一の方向に離隔したデータから前記逆方向に前記所定データ長を有する第２の末尾側データ領域（６４）を設定するデータ領域設定ステップ（Ｓ１２）と、前記基準データシフトステップにおいて定められた前記基準データごとに前記第１の先頭側データ領域の各データと前記第２の先頭側データ領域の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する先頭側相関値算出ステップ（Ｓ１６）と、前記先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出する積算先頭側相関値算出ステップ（Ｓ１７）と、
前記基準データシフトステップにおいて定められた前記基準データごとに前記第１の末尾側データ領域の各データと前記第２の末尾側データ領域の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する末尾側相関値算出ステップ（Ｓ１８）と、前記末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出する積算末尾側相関値算出ステップ（Ｓ１９）と、前記積算先頭側相関値と前記積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて前記入力フレームの前記先頭位置を検出するフレーム先頭位置検出ステップ（Ｓ２３）と、を含む構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の請求項４に係るフレーム同期方法は、積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて入力フレームの先頭位置を検出する。ここで、本発明に係る積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積は、周波数エラーの影響を受けにくく、雑音に対する耐性も高い。したがって、本発明の請求項４に係るフレーム同期方法は、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る測定方法は、請求項４に記載のフレーム同期方法を含み、既知のフォーマットを有する入力フレーム（６０）を含む入力信号（ａ）を測定する測定方法であって、入力した前記入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバートステップ（Ｓ１３）と、ダウンコンバートされた前記ベースバンド信号に含まれる前記入力フレームの先頭位置（６１）を前記フレーム同期装置が検出した検出信号（ｃ）に基づいて前記ベースバンド信号を復調して復調信号（ｄ）を出力する復調信号出力ステップ（Ｓ２４）と、出力された前記復調信号を測定する測定ステップ（Ｓ２５）と、を含む構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の請求項５に係る測定方法は、フレーム同期方法を含んでいるので、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出して所定の測定を実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができるという効果を有するフレーム同期装置及びそれを備えた測定装置並びにフレーム同期方法及び測定方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る測定装置の一実施形態におけるブロック構成図である。
【図２】本発明に係るフレーム同期装置の一実施形態における機能説明図である。
【図３】従来のスライディング相関処理によるフレーム先頭位置検出結果を示す図である。
【図４】本発明に係るフレーム同期装置の一実施形態におけるフレーム先頭位置検出結果を示す図である。
【図５】シミュレーションによる周波数オフセット推定値について、従来のスライディング相関処理（破線）と本実施形態（実線）とを比較したグラフである。
【図６】本発明に係る測定装置の一実施形態におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明のフレーム同期装置を、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を出力する被測定装置（ＤＵＴ）を測定する測定装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１９】
まず、本発明に係る測定装置の一実施形態における構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態における測定装置１０は、受信部２０、フレーム同期装置３０、ＯＦＤＭ復調部１１、測定部１２、表示部１３を備え、ＤＵＴ１を測定するものである。ＤＵＴ１から入力する入力信号ａは、既知のフォーマットを有する入力フレームを含み、データシンボルの信号成分と、リファレンス信号成分とを有する。すなわち、測定装置１０は、ＤＵＴ１から入力するＯＦＤＭ信号（入力信号ａ）に含まれるフレームのフォーマットを予め把握しており、入力フレームにおけるリファレンス信号成分の位置は既知である。
【００２１】
受信部２０は、ダウンコンバータ２１、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）２２、直交復調部２３を備えている。
【００２２】
ダウンコンバータ２１は、ＤＵＴ１から入力した入力信号ａをベースバンドの信号に周波数変換し、ＡＤＣ２２に出力するようになっている。このダウンコンバータ２１は、ダウンコンバート手段の一例である。
【００２３】
ＡＤＣ２２は、ダウンコンバータ２１が周波数変換した信号をアナログ値からデジタル値に変換し、直交復調部２３に出力するようになっている。
【００２４】
直交復調部２３は、ＡＤＣ２２の出力信号をＩ（同相）信号成分及びＱ（直交）信号成分に直交復調し、直交復調した直交復調信号ｂをフレーム同期装置３０及びＯＦＤＭ復調部１１に出力するようになっている。
【００２５】
フレーム同期装置３０は、直交復調部２３から出力された直交復調信号ｂに含まれるフレームの先頭位置を検出し、検出したフレームの先頭位置を示す先頭位置検出信号ｃをＯＦＤＭ復調部１１に出力するようになっている。このフレーム同期装置３０の詳細な構成については後述する。なお、直交復調信号ｂは、フレーム同期装置３０の入力信号である。
【００２６】
ＯＦＤＭ復調部１１は、直交復調部２３から直交復調信号ｂと、フレーム同期装置３０から先頭位置検出信号ｃとを入力するようになっている。そして、ＯＦＤＭ復調部１１は、フレーム同期装置３０から入力する先頭位置検出信号ｃに基づいて、直交復調部２３からの直交復調信号ｂを復調して復調信号ｄを生成し、測定部１２に出力するようになっている。なお、ＯＦＤＭ復調部１１は、復調信号出力手段の一例である。
【００２７】
測定部１２は、ＯＦＤＭ復調部１１によって復調された復調信号ｄに対して、例えば、送信パワー、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）、コンスタレーション等を測定可能に構成されている。この測定部１２は、測定手段の一例である。
【００２８】
表示部１３は、測定部１２により得られた測定結果のデータやグラフ等を表示するようになっている。
【００２９】
次に、フレーム同期装置３０の構成について説明する。フレーム同期装置３０は、相関処理部４０、データ領域設定部３１、基準データシフト部３２、閾値記憶部３３、先頭位置検出部３４を備えている。
【００３０】
相関処理部４０は、参照フレーム記憶部４１、先頭側相関値算出部４２、末尾側相関値算出部４３、先頭側相関値積算部４４、末尾側相関値積算部４５を備えている。
【００３１】
参照フレーム記憶部４１は、ＤＵＴ１から入力する既知であるＯＦＤＭ信号のフォーマットを有するフレームであって、干渉や雑音の影響を受けていない理想的な信号を含む参照フレームを記憶するようになっている。この参照フレーム記憶部４１は、参照フレーム記憶手段の一例である。
【００３２】
先頭側相関値算出部４２は、基準データシフト部３２により直交復調信号ｂの基準データ（後述）が定められるごとに、参照フレーム５０の先頭側に設定された先頭側データ領域（第１の先頭側データ領域）の各データと、直交復調信号ｂの基準データを基準として先頭側に設定された先頭側データ領域（第２の先頭側データ領域）の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出するようになっている。この先頭側相関値算出部４２は、先頭側相関値算出手段の一例である。
【００３３】
末尾側相関値算出部４３は、基準データシフト部３２により直交復調信号ｂの基準データ（後述）が定められるごとに、参照フレーム５０の末尾側に設定された末尾側データ領域（第１の末尾側データ領域）の各データと、直交復調信号ｂの基準データを基準として末尾側に設定された末尾側データ領域（第２の末尾側データ領域）の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出するようになっている。この末尾側相関値算出部４３は、末尾側相関値算出手段の一例である。
【００３４】
先頭側相関値積算部４４は、先頭側相関値算出部４２が算出した先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値を算出するようになっている。この先頭側相関値積算部４４は、積算先頭側相関値算出手段の一例である。
【００３５】
末尾側相関値積算部４５は、末尾側相関値算出部４３が算出した末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値を算出するようになっている。この末尾側相関値積算部４５は、積算末尾側相関値算出手段の一例である。
【００３６】
データ領域設定部３１は、先頭側相関値算出部４２及び末尾側相関値算出部４３が相関演算を行うデータ領域を設定するようになっている。具体的には、データ領域設定部３１は、参照フレームの先頭側データ領域及び末尾側データ領域、直交復調信号ｂの先頭側データ領域及び末尾側データ領域を設定するものである。このデータ領域設定部３１は、データ領域設定手段の一例である。
【００３７】
基準データシフト部３２は、先頭側相関値算出部４２及び末尾側相関値算出部４３が、直交復調信号ｂに対して相関演算を行うために、直交復調信号ｂ内に基準データを定め、その基準データを所定のデータ間隔でシフトさせるようになっている。この基準データシフト部３２は、基準データシフト手段の一例である。
【００３８】
閾値記憶部３３は、直交復調信号ｂに含まれる入力フレームの先頭位置を検出するための先頭位置検出閾値を記憶するようになっている。閾値記憶部３３に記憶される先頭位置検出閾値は、例えば、実験やシミュレーションによって求められたものであり、振幅値（パワー）である。
【００３９】
先頭位置検出部３４は、積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積（振幅）を算出し、算出した複素共役積と、閾値記憶部３３に記憶された先頭位置検出閾値とを比較するようになっている。そして、先頭位置検出部３４は、算出した複素共役積が先頭位置検出閾値を越えた場合には、入力フレームの先頭位置を検出したことを示す先頭位置検出信号ｃをＯＦＤＭ復調部１１に出力するようになっている。すなわち、先頭位置検出部３４は、フレーム先頭位置検出手段の一例である。なお、複素共役積は、積算先頭側相関値及び積算末尾側相関値の一方を複素共役として他方と掛け算をした結果を示す。
【００４０】
次に、フレーム同期装置３０の機能について、図２を用いて具体的に説明する。
【００４１】
図２には、横軸を時間軸として参照フレーム５０及び直交復調信号ｂが示されている。まず、参照フレーム５０について説明する。参照フレーム５０は、先頭位置５１にある先頭シンボル（先頭データ）と、末尾位置５２にある末尾シンボル（末尾データ）とを含むＮ個のシンボルで構成されている。すなわち、参照フレーム５０のフレーム長はＮシンボルである。
【００４２】
また、参照フレーム５０は、先頭位置５１から末尾位置５２に向かう方向にデータ長が（Ｎ−Ｌ）個である先頭側データ領域５３と、末尾位置５２から先頭位置５１に向かう方向にデータ長が（Ｎ−Ｌ）個である末尾側データ領域５４と、を有する。すなわち、参照フレーム５０において、先頭側データ領域５３の末尾は（Ｎ−Ｌ−１）個目のシンボル、末尾側データ領域５４の先頭はＬ個目のシンボルである。なお、例えば、Ｎ＝２５６個、Ｌ＝６４個である。
【００４３】
次に、直交復調信号ｂについて説明する。直交復調信号ｂは、入力フレーム６０を含む。入力フレーム６０は、先頭位置６１及び末尾位置６２を有する。
【００４４】
入力フレーム６０の先頭位置６１を検出するため、基準データシフト部３２は、参照フレーム５０の先頭シンボルと比較する直交復調信号ｂの基準データの位置をシンボルＳ０、Ｓ１、Ｓ２・・・と順次シフトする。本実施例では、基準データシフト部３２は、基準データの位置を１シンボルずつシフトするものとする。
【００４５】
また、直交復調信号ｂにおいて、シンボルＳ０から参照フレーム５０のフレーム長と等しいフレーム長が設定されている。このフレーム長の末尾はシンボルＳ３である。
【００４６】
直交復調信号ｂには、シンボルＳ０を基準として、参照フレーム５０と同様に、シンボルＳ０から末尾位置６２に向かう方向にデータ長が（Ｎ−Ｌ）個である先頭側データ領域６３が設定されている。
【００４７】
一方、シンボルＳ０を基準として、参照フレーム５０と同様に、シンボルＳ３からシンボルＳ０に向かう方向のデータ長が（Ｎ−Ｌ）個である末尾側データ領域６４が設定されている。
【００４８】
先頭側相関値算出部４２は、基準データシフト部３２が直交復調信号ｂの基準データをシンボルＳ０、Ｓ１、Ｓ２・・・とシフトするごとに、参照フレーム５０の先頭側データ領域５３の各データと、直交復調信号ｂに設定された先頭側データ領域６３の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する。
【００４９】
末尾側相関値算出部４３は、基準データシフト部３２が直交復調信号ｂの基準データをシンボルＳ０、Ｓ１、Ｓ２・・・とシフトするごとに、参照フレーム５０の末尾側データ領域５４の各データと、直交復調信号ｂに設定された末尾側データ領域６４の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する。
【００５０】
先頭側相関値積算部４４は、先頭側相関値算出部４２が算出した先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値Ｒ１（ｋ）を算出する。ここで、ｋ＝０、１、・・・、（Ｎ−１）である。
【００５１】
末尾側相関値積算部４５は、末尾側相関値算出部４３が算出した末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値Ｒ２（ｋ）を算出する。
【００５２】
先頭位置検出部３４は、例えば、積算先頭側相関値Ｒ１（ｋ）の複素共役Ｒ１＊（ｋ）と、積算末尾側相関値Ｒ２（ｋ）とを掛け算して複素共役積を求め、求めた複素共役積の絶対値｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜と先頭位置検出閾値とを比較する。
【００５３】
そして、先頭位置検出部３４は、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜の値が先頭位置検出閾値を越えた場合には、そのときの直交復調信号ｂの基準データであるシンボルが入力フレーム６０の先頭位置６１と判断し、先頭位置検出信号ｃをＯＦＤＭ復調部１１に出力する。図２に示した例では、参照フレーム５０がＡで示す位置にある場合に、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜の値が先頭位置検出閾値を越えることとなる。
【００５４】
なお、先頭位置検出部３４は、絶対値｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜に代えて、｜Ｒ１（ｋ）・Ｒ２＊（ｋ）｜と先頭位置検出閾値とを比較する構成としてもよい。後者で比較する場合は、前者と比較する場合と比べて、振幅は同じで位相が逆になるが、先頭位置検出閾値は振幅であるので、入力フレーム６０の先頭位置６１の検出には支障はない。
【００５５】
次に、フレーム同期装置３０の機能について数式を用いて説明する。
【００５６】
図２に示した参照フレーム５０をｓ（ｋ）、ｔ０時に入力した直交復調信号ｂをｒ（ｋ）で表すと、ｒ（ｋ）は［数１］で示される。なお、Δｆは周波数エラー（周波数ずれ）、Ｔはサンプリング周期、ｋ＝０、１、・・・、Ｎ−１である。
【００５７】
【数１】
2019009729.tif 000003
ここで、ωｋは雑音（ノイズ）を示している。
【００５８】
雑音を考慮しない場合、直交復調信号ｂの先頭側データ領域６３のデータｒ１（ｋ'）は［数２］で示される。
【００５９】
【数２】
2019009729.tif 000004
ただし、ｋ'＝０，１，・・・、Ｎ−Ｌ−１
【００６０】
同様に、直交復調信号ｂの末尾側データ領域６４のデータｒ２（ｋ'）は［数３］で示される。
【００６１】
【数３】
2019009729.tif 000005
【００６２】
先頭側相関値算出部４２により、直交復調信号ｂの先頭側データ領域６３の各データ（ｒ１（ｋ'））と、参照フレーム５０の先頭側データ領域５３の各データ（ｓ１（ｋ'））の複素共役とを、１サンプルごとに乗算し、先頭側相関値を求める。具体的には、例えば、先頭側相関値算出部４２は、ｒ１（ｋ'）と、ｓ１（ｋ'）の複素共役ｓ１＊（ｋ'）とを掛け算し、先頭側相関値としてｒ１（ｋ'）・ｓ１＊（ｋ'）を求める。
【００６３】
これらの先頭側相関値を積算した積算先頭側相関値Ｒ１（ｋ）は［数４］で示され、先頭側相関値積算部４４によって算出される。
【００６４】
【数４】
2019009729.tif 000006
【００６５】
同様に、末尾側相関値算出部４３により、直交復調信号ｂの末尾側データ領域６４の各データ（ｒ２（ｋ'））と、参照フレーム５０の末尾側データ領域５４の各データ（ｓ２（ｋ'））の複素共役とを、１サンプルごとに乗算し、末尾側相関値を求める。具体的には、例えば、末尾側相関値算出部４３は、ｒ２（ｋ'）と、ｓ２（ｋ'）の複素共役ｓ２＊（ｋ'）とを掛け算し、末尾側相関値としてｒ１（ｋ'）・ｓ２＊（ｋ'）を求める。
【００６６】
これらの末尾側相関値を積算した積算末尾側相関値Ｒ２（ｋ）は［数５］で示され、末尾側相関値積算部４５によって算出される。
【００６７】
【数５】
2019009729.tif 000007
【００６８】
積算先頭側相関値Ｒ１（ｋ）の複素共役Ｒ１＊（ｋ）と、積算末尾側相関値Ｒ２（ｋ）とを掛け算すると、その複素共役積は［数６］で示される。この［数６］に示された演算は、先頭位置検出部３４によって実行される。
【００６９】
【数６】
2019009729.tif 000008
【００７０】
複素共役積であるＲ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）の絶対値｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜は［数７］で示される。この［数７］に示された演算は、先頭位置検出部３４によって実行される。
【００７１】
【数７】
2019009729.tif 000009
【００７２】
［数７］から明らかなように、複素共役積の絶対値｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜は、周波数の要素を含んでいないので、周波数エラーの影響を受けない。
【００７３】
したがって、本実施形態におけるフレーム同期装置３０は、周波数エラーの影響を受けない相関結果に基づいてフレームの先頭位置を検出する構成を有するので、周波数エラーが比較的大きい場合でも、従来のもののように、相関ピークのパワーが減少して相関ピークが不明瞭になることはない。
【００７４】
さらに、従来のスライディング相関処理では１フレーム分のＮ個について１回相関を行っていたのに対し、本実施形態におけるフレーム同期装置３０は、（Ｎ−Ｌ）個について先頭側及び末尾側で計２回の相関演算を行う構成となっている。そのため、雑音を加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）と仮定すると、雑音と入力信号とは相関がないので、平均化理論により、２回相関を行っている本実施形態の方が従来のものよりも雑音の耐性を向上させることができる。
【００７５】
したがって、本実施形態におけるフレーム同期装置３０は、信号対雑音比が比較的小さい場合や、周波数エラーが比較的大きい場合などのように、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【００７６】
次に、従来のスライディング相関処理と、本実施形態における相関処理とを比較し、フレーム同期装置３０の効果について図３〜図５を用いて説明する。
【００７７】
図３は、従来のスライディング相関処理によるフレーム先頭位置検出結果（１フレーム分）を示している。図４は、本実施形態におけるフレーム同期装置３０によるフレーム先頭位置検出結果（１フレーム分）を示している。横軸はサンプル数、縦軸は振幅（パワー）を示す。この相関結果は、信号対雑音比（ＳＮＲ）が１０ｄＢ、周波数エラーが周波数方向のサブキャリアの間隔（subcarrier spacing）の１／２の場合である。
【００７８】
図３に示すように、従来のスライディング相関処理においては、雑音のピークレベルが０．３〜０．４に対し、フレーム先頭位置を示すピークレベルは、０．６程度であって雑音レベルとの差異が比較的小さい。
【００７９】
これに対し、図４に示すように、本実施形態におけるフレーム同期装置３０においては、雑音のピークレベルが０．１〜０．２と従来よりも減少しており、フレーム先頭位置を示すピークレベルも０．８程度もあり、雑音レベルとの差異が比較的大きく得られている。
【００８０】
この結果は、前述したように、従来のスライディング相関処理では１フレーム分のＮ個について１回相関を行っていたのに対し、本実施形態では、（Ｎ−Ｌ）個について先頭側及び末尾側で計２回の相関演算を行う構成となっているから得られたものである。
【００８１】
一方、図５は、シミュレーションによる周波数オフセット推定値について、周波数方向のサブキャリアの間隔を７５ｋＨｚとした場合の、従来のスライディング相関処理（破線）と本実施形態（実線）とを比較したグラフの一例である。
【００８２】
図５に示すように、同期可能な周波数エラーの範囲は、従来のスライディング相関処理（破線）では±４５ｋＨｚ程度であったのに対し、本実施形態（実線）では±７０ｋＨｚ程度の範囲まで拡張されている。
【００８３】
次に、本実施形態における測定装置１０の動作について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるフレーム同期方法及び測定方法を説明するためのフローチャートである。
【００８４】
ユーザが操作部（図示省略）を操作することにより、参照フレーム５０が参照フレーム記憶部４１に、各相関領域のデータがデータ領域設定部３１に、先頭位置検出閾値が閾値記憶部３３にそれぞれ記憶される（ステップＳ１１）。
【００８５】
データ領域設定部３１は、相関を行う領域を示すデータを相関処理部４０に出力し、各データ領域を設定する（ステップＳ１２）。具体的には、データ領域設定部３１は、参照フレームの先頭側データ領域５３及び末尾側データ領域５４、直交復調信号ｂの先頭側データ領域６３及び末尾側データ領域６４を設定する。
【００８６】
ダウンコンバータ２１は、ＤＵＴ１から入力した入力信号ａをベースバンドの信号にダウンコンバートする（ステップＳ１３）。ダウンコンバートされた信号は、ＡＤＣ２２により、アナログ値からデジタル値に変換され、直交復調部２３に出力される。
【００８７】
直交復調部２３は、ＡＤＣ２２の出力信号をＩ信号成分及びＱ信号成分に直交復調し、直交復調した直交復調信号ｂをフレーム同期装置３０及びＯＦＤＭ復調部１１に出力する（ステップＳ１４）。
【００８８】
基準データシフト部３２は、先頭側相関値算出部４２及び末尾側相関値算出部４３が、直交復調信号ｂに対して相関演算を行うために、直交復調信号ｂ内に基準データを設定する（ステップＳ１５）。例えば、基準データシフト部３２は、図２に示した直交復調信号ｂ内のシンボルＳ０を基準データとして定める。
【００８９】
先頭側相関値算出部４２は、参照フレーム５０の先頭側データ領域５３の各データと、直交復調信号ｂの先頭側データ領域６３の各データとの間で相関演算を行って先頭側相関値を算出する（ステップＳ１６）。
【００９０】
先頭側相関値積算部４４は、前述の［数４］により、先頭側相関値算出部４２が算出した先頭側相関値を積算して積算先頭側相関値Ｒ１（ｋ）を算出する（ステップＳ１７）。
【００９１】
末尾側相関値算出部４３は、参照フレーム５０の末尾側データ領域５４の各データと、直交復調信号ｂの末尾側データ領域６４の各データとの間で相関演算を行って末尾側相関値を算出する（ステップＳ１８）。
【００９２】
末尾側相関値積算部４５は、前述の［数５］により、末尾側相関値算出部４３が算出した末尾側相関値を積算して積算末尾側相関値Ｒ２（ｋ）を算出する（ステップＳ１９）。
【００９３】
先頭位置検出部３４は、前述の［数７］により、複素共役積の絶対値｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜を求め、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜と先頭位置検出閾値とを比較する（ステップＳ２０）。
【００９４】
先頭位置検出部３４は、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜が先頭位置検出閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ２１）。
【００９５】
ステップＳ２１において、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜が先頭位置検出閾値を超えたと判断されなかった場合には、基準データシフト部３２は、基準データを１シンボルシフトし（ステップＳ２２）、ステップＳ１６の処理に戻る。例えば、基準データシフト部３２は、図２に示した直交復調信号ｂ内のシンボルＳ０からＳ１にシフトし、相関処理部４０は、シンボルＳ１を基準データとして新たな相関処理を実行する。
【００９６】
一方、ステップＳ２１において、｜Ｒ２（ｋ）・Ｒ１＊（ｋ）｜が先頭位置検出閾値を超えたと判断された場合には、先頭位置検出部３４は、先頭位置検出信号ｃをＯＦＤＭ復調部１１に出力する（ステップＳ２３）。
【００９７】
ＯＦＤＭ復調部１１は、先頭位置検出信号ｃに基づいて、直交復調部２３からの直交復調信号ｂを復調して復調信号ｄを生成し、測定部１２に出力する（ステップＳ２４）。
【００９８】
測定部１２は、ＯＦＤＭ復調部１１からの復調信号ｄに対し、所定の測定を行う（ステップＳ２５）。
【００９９】
以上のように、本実施形態におけるフレーム同期装置３０は、積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積に基づいて入力フレームの先頭位置を検出する構成を有する。前述したように、本実施形態における積算先頭側相関値と積算末尾側相関値との複素共役積は、周波数エラーの影響を受けにくく、雑音に対する耐性も高い。したがって、本実施形態におけるフレーム同期装置３０は、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【０１００】
また、本実施形態における測定装置１０は、フレーム同期装置３０を備えているので、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出して所定の測定を実施することができる。
【０１０１】
（変形例）
前述の実施形態では、基準データシフト部３２が基準データの位置を１シンボルずつシフトするものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。
【０１０２】
例えば、基準データシフト部３２が、基準データの位置を、第１のデータ間隔（データピッチ）でシフトし、先頭位置検出部３４が、フレームの概略の先頭位置領域を推定した後に、第１のデータ間隔よりも細かい第２のデータ間隔で概略の先頭位置領域をシフトする構成とすることもできる。
【０１０３】
具体的には、例えば、基準データシフト部３２が、まず、基準データの位置を８シンボルずつシフトし、先頭位置検出部３４が、フレームの概略の先頭位置領域を推定する。次に、基準データシフト部３２が、基準データの位置を１シンボルずつシフトし、先頭位置検出部３４が、フレーム先頭位置を正確に求める、という構成とする。
【０１０４】
この構成により、本実施形態における測定装置１０及びフレーム同期装置３０は、フレーム先頭位置の検出処理負荷を軽減しつつ、フレーム先頭位置を正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上のように、本発明に係るフレーム同期装置及びそれを備えた測定装置並びにフレーム同期方法及び測定方法は、信号品質が比較的悪い場合でも、フレーム先頭位置を正確に検出することができるという効果を有し、フレームの先頭位置を検出するフレーム同期装置及びそれを備えた測定装置並びにフレーム同期方法及び測定方法として有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ＤＵＴ
１０  測定装置
１１  ＯＦＤＭ復調部（復調信号出力手段）
１２  測定部（測定手段）
２１  ダウンコンバータ（ダウンコンバート手段）
３０  フレーム同期装置
３１  データ領域設定部（データ領域設定手段）
３２  基準データシフト部（基準データシフト手段）
３３  閾値記憶部
３４  先頭位置検出部（フレーム先頭位置検出手段）
４１  参照フレーム記憶部（参照フレーム記憶手段）
４２  先頭側相関値算出部（先頭側相関値算出手段）
４３  末尾側相関値算出部（末尾側相関値算出手段）
４４  先頭側相関値積算部（積算先頭側相関値算出手段）
４５  末尾側相関値積算部（積算末尾側相関値算出手段）
５０  参照フレーム
５１  参照フレームの先頭位置
５２  参照フレームの末尾位置
５３  参照フレームの先頭側データ領域
５４  参照フレームの末尾側データ領域
６０  入力フレーム
６１  直交復調信号の先頭位置
６２  直交復調信号の末尾位置
６３  直交復調信号の先頭側データ領域
６４  直交復調信号の末尾側データ領域
ａ  入力信号（測定装置の入力信号）
ｂ  直交復調信号（フレーム同期装置の入力信号）
ｃ  検出信号
ｄ  復調信号
【図１】
2019009729.tif 000010
【図２】
2019009729.tif 000011
【図３】
2019009729.tif 000012
【図４】
2019009729.tif 000013
【図５】
2019009729.tif 000014
【図６】
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