(57)【要約】  受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための装置は、受信シーケンス（１１２）と送信シーケンス（１１３）との相関関係から相関値シーケンス（１１４）を決定するように構成される相関手段（１０２）を備え、相関シーケンス（１１４）は、主最大点（２２２）を有するピーク形状と少なくとも１つのサイド極大点（１２４）とを含む。その装置は、一方側がサイド極大点（２２４）で、他方側がピーク形状で境界される区間内に位置する相関シーケンス（１１４）のポイント（２２６）を決定するように構成され、さらにそのポイント（２２６）に基づいて到着時間を決定するように構成される処理手段（１０４）をさらに備える。【選択図】図１
2008523749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための装置であって、
前記受信シーケンス（１１２）と送信シーケンス（１１３）との相関関係から相関シーケンス（１１４）を決定するように構成される相関手段（１０２）であって、前記相関シーケンスは主最大点（２２２）を有するピーク形状を含む、相関手段と、
前記主最大点に隣接する区間内に位置する前記相関シーケンスのポイント（２２６）を決定するように構成され、さらに前記ポイントに基づいて前記到着時間を決定するように構成される処理手段（１０４）とを備える、装置。
【請求項２】
前記区間は、一方側が前記主最大点（２２２）で境界され、前記主最大点は、前記ポイントが決定される前記区間の一部でない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ポイント（２２６）は、前記相関シーケンス（１１４）中の反転点、極値または最大勾配の点である、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
処理手段（１０４）は、前記相関シーケンス（１１４）の微分を決定するように構成され、前記ポイント（２２６）は、極値または前記微分のゼロ交差点である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、前記主最大点（２２２）を決定するように構成される検出手段を備える、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、前記主最大点の決定の結果として前記ポイントを決定するように構成される、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、選択ポイントを連続的に決定し、さらに、前記主最大点の決定に応じて、前記選択ポイントを前記区間内に位置するポイント（２２６）として決定するように構成される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
処理手段（１０４）は、前記相関シーケンス（１１４）を補間して補間相関シーケンスを提供するように構成される補間手段を含み、処理手段は、前記補間相関シーケンスから前記ポイント（２２６）を決定するように構成される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、前記ポイント（２２６）の決定に応じて、前記到着時間についての情報を有するトリガー信号（１１６）を提供するように構成される、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、前記区間中でポイント（２２６）が決定できない場合に、前記主最大点（２２２）に基づいて前記到着時間を決定するように構成される、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記相関シーケンスは、少なくとも１つのサイド極大点（１２４）を含み、
前記区間は、一方側が前記サイド極大点で、他方側が前記ピーク形状で境界される、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記ポイントは、前記主最大点より前に位置する、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための方法であって、
前記受信シーケンス（１１２）と送信シーケンス（１１３）との相関関係から相関シーケンス（１１４）を決定するステップであって、前記相関シーケンスは主最大点（２２２）を有するピーク形状を含む、ステップと、
前記主最大点に隣接する区間内に位置する前記相関シーケンスのポイント（２２６）を決定し、さらに前記ポイントに基づいて前記到着時間を決定するステップとを備える、方法。
【請求項１４】
コンピュータ上で実行されるときに、請求項１３に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための装置および方法に関し、特にデジタル伝送システムに採用可能な装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル伝送システムにおいて、受信機が送信機から送られてくるデジタル信号に同期できるように、送信機は受信機にとって既知のデジタル信号を送信する。送信されてきた信号の正確な到着時間（ＴＯＡ）を決定するのは、受信機のタスクである。
【０００３】
到着時間を決定するために、デジタル受信信号と既知のデジタル送信信号との間の相互相関が計算される。
【０００４】
図５は、受信信号と受信機に格納される送信信号との連続した相関関係から計算され、時間に沿ってプロットされた相関シーケンス４１４を示す。図５に示す相関シーケンス４１４の相関ピークは、格納された送信シーケンスと受信シーケンスとが一致していることを示す。相関シーケンス４１４から受信シーケンスの到着時間を決定するために、相関シーケンス４１４の相関度最大点が検出され、相関度最大点の位置から受信信号の到着時間が決定される。図５には２つの主最大点４２２、４２２’が示され、これらに対して受信シーケンスの到着時間を示すトリガー信号が１にセットされている。最大点４２２、４２２’の間にあるさらなる主最大点は、多重伝搬により生じたものなので、到着時間の計算には考慮されない。
【０００５】
相関度値の所定範囲内またはインデックス１の相関信号の所定範囲内の相関度最大点をそれぞれ検索する場合、その所定範囲内に存在するすべての相関度の最大点を決定することによって相関度最大点を決定することができる。連続する信号、すなわちサンプルのストリームについて相関度最大点を検索する場合、今しがた計算された相関度が、該当する極大点に相当するのかどうかを連続的に評価しなければならない。このような極大点を決定するために、固定された閾値を、評価される相関度がその閾値を上回る場合には相関度最大点が存在するとするルールと共に用いることがある。
【０００６】
相関シーケンスの主最大値による到着時間の決定は、変化する伝送チャンネルに適応の可能性がないので、柔軟性に欠け不正確である。さらに、相関シーケンスの主最大点は、多重伝搬についての影響を受けやすい。これは、後続パスが最大点に大きな影響を与え、その位置をシフトし、到着時間を乱すことを意味する。さらに、主最大点は、ノイズに弱い。したがって、相関度最大点が誤検出された場合、受信シーケンスの到着時間が相関度最大点から非常に不正確に決定されたり、到着時間が誤決定されたりすることがある。到着時間の誤決定の結果、送信機と受信機との間の同期が取れなかったり、受信シーケンスの正確な到着時間が決定できない不正確な同期化しか行われない場合、誤ったデータ伝送が生じたりすることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、到着時間の確実な決定を可能にする、受信シーケンスの到着時間を決定するための装置、方法およびコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の到着時間を決定するための装置、請求項１１に記載の受信シーケンスの到着時間を決定するための方法および請求項１２に記載の受信シーケンスの到着時間を決定するためのコンピュータプログラムによって達成される。
【０００９】
本発明は、受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための装置を提供し、その装置は、
受信シーケンスと送信シーケンスとの相関関係から相関シーケンスを決定するように構成される相関手段であって、その相関シーケンスは主最大点を有するピーク形状と少なくとも１つのサイド極大点とを含む、相関手段と、
一方側がサイド極大点で、他方側がピーク形状で境界される区間内に位置する相関シーケンスのポイントを決定するように構成され、さらにそのポイントに基づいて到着時間を決定するように構成される処理手段とを備える。
【００１０】
本発明は、受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための方法をさらに提供し、その方法は、
受信シーケンスと送信シーケンスとの相関関係から相関シーケンスを決定するステップであって、相関シーケンスは主最大点を有するピーク形状と少なくとも１つのサイド極大点とを含む、ステップと、
一方側がサイド極大点で、他方側がピーク形状で境界される区間内に位置する相関シーケンスのポイントを決定し、さらにそのポイントに基づいて到着時間を決定するステップとを備える。
【００１１】
本発明は、受信機において受信シーケンスの到着時間の決定を、相関シーケンスの主最大点に基づいて行うのではなく、主最大点の前後の区間内に位置するポイントに基づいて行う方が有利であるとの知見に基づいている。受信シーケンスは、受信機によって受信される信号の一部とすればよい。到着時間は、受信シーケンスが受信機内に到着した時間ポイント、または、受信シーケンスが受信機によって検出された時間ポイントを示す。到着時間は、たとえば、絶対時間情報とすることも、または、トリガー時間ポイントとすることもできる。そのポイントは、相関シーケンスの値とすることも、または、相関シーケンスの２つの相関値の間に配置されるポイントとすることもできる。
【００１２】
主最大点の前後の区間内のポイントの使用は、そのようなポイントが主最大点自体に比べて多重伝搬についての影響を受けにくいように有利である。これは、そのようなポイントに対しては最大点に対するよりも後続パスの影響が少ないことを意味する。さらに、主最大点の前後のポイントは、ノイズに対してより頑強である。これは、主最大点自体を用いるよりも主最大点の前後の区間中のポイントを用いる方が、より正確に到着時間を決定することができることを意味する。
【００１３】
１つの実施の形態によれば、その区間は、主最大点より時間的に前に配置される。すなわち、到着時間の決定のために、主最大点に関連する相関値より時間的に前に決定された相関値に対応するポイントだけが用いられる。これは、主最大点より前の多重伝搬の影響が、主最大点自体または後続する相関値に対する影響よりも小さいので、より確実に到着時間を決定できるという点において有利である。
【００１４】
１つの実施の形態によれば、そのポイントは、相関値シーケンス上の最大勾配の位置である反転点、または、相関値シーケンスの極値（たとえば最大点）である。ポイントを決定するために、相関シーケンスの一次および二次微分が決定でき、そのポイントを極値またはその微分のゼロ交差点とすることができる。
【００１５】
１つの実施の形態によれば、主最大点の決定後においてだけ、そのポイントが検索される。これは、到着ポイントが実際に決定されたときにだけポイントを計算するためのステップを実施すればよいという利点がある。少なくとも主最大点の存在によって、検索される受信シーケンスが受信された確率は高くなる。ここで、いくつかの反転点が存在することがあるが、すべてが有効とは限らないことに注意すべきである。
【００１６】
別の実施の形態によれば、到着時間を決定するための基準を満たす可能なポイントが相関シーケンスから連続的に決定される。相関最大点の決定の結果として、最後に決定されるポイントが、到着時間が決定されるポイントとして決定される。可能なポイントの連続的な決定には、主最大点が決定される前に既にポイントが決定されているので、到着時間を非常に迅速に決定できるという利点がある。
【００１７】
別の実施の形態によれば、到着時間を極めて正確に決定できるようにするために、相関シーケンスが補間される。
【００１８】
別の実施の形態によれば、可能な時間ポイントを決定することができない場合、相関シーケンスの主最大点に基づいて到着時間が決定される。これは、正確ではないにしても、一時的に行われるさらなる処理を用いて、少なくとも到着時間が決定されるという利点を有する。
【００１９】
以下に、本発明の好適な実施の形態が添付図面を参照してより詳細に説明されるが、これらの図面としては：
図１は、本発明の実施の形態による受信シーケンスの到着時間を決定するための装置の概略図を示し、
図２は、本発明の実施の形態による相関関係のグラフ図を示し、
図３ａは、本発明の実施の形態による補間手段の概略図を示し、
図３ｂは、図３ａで用いられるフィルタ係数の概観を示し、
図４は、本発明の実施の形態による到着時間を決定するための装置を有する受信機の概略図を示し、
図５は、従来技術による相関シーケンスのグラフ図を示す。
【００２０】
以下の本発明の好適な実施の形態の説明において、各種図面に図示された同様なエレメントに対しては、同様なまたは類似の番号を用い、これらエレメントの重複した説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態による受信シーケンスの到着時間を決定するための装置の概略図である。この装置は、相関手段１０２および処理手段１０４を備える。相関手段１０２は、受信シーケンス１１２を受信するように構成される。さらに、相関手段１０２は、送信シーケンス１１２を受信するように構成され、送信シーケンス１１３を格納するための記憶手段（図示せず）を含む。相関手段１０２は、受信シーケンス１１２と送信シーケンス１１３との間の相関関係を実行し、受信シーケンス１１２と伝送シーケンス１１３との相関関係から得られる相関シーケンス１１４を処理手段１０４に提供するように構成される。処理手段１０４は、相関シーケンス１１４の主最大点に隣接する区間内のポイントを決定し、さらにその受信シーケンス１１２の到着を定めるこのポイントに基づいて到着時間１１６を計算し提供するように構成される。この主最大点は、この区間の一部でなく、または、主最大点を表す相関値は、ポイントを決定する際に除外される。
【００２２】
この実施の形態によれば、受信シーケンスの到着時間を決定するための装置は、デジタル伝送システムの受信機中に配置される。受信シーケンス１１２は、送信機と受信機とを同期するために用いることができる。このために、送信機から送られ、受信機で受信シーケンス１１２として受信される送信シーケンス１１３は、その装置には既知のものである。送信機と受信機との間の搬送周波数オフセット、チャンネル定数ａおよび遅延Ｌを除いて、完全な伝送において、送信機が送信シーケンスｘ［ｋ］を送信したときに、受信機は、複素ベースバンド信号
2008523749.tif 000003
を受信する。相関手段１０２は、受信信号ｙ［ｋ］と送信機および受信機中に格納されている元の信号ｘ［ｋ］との相関を取る。受信信号ｙ［ｋ］と相関シーケンスｘ［ｋ］との間の相互相関は、
2008523749.tif 000004
のように定められる。
【００２３】
ここで、インデックスｌは、相関計算においてｙ［ｋ］がどれだけシフトされるかを示す。ｙ［ｋ］がシフトされ、ｙ［ｋ＋Ｌ］とｘ［ｋ］とが最適に一致すると、相関値として次の値
2008523749.tif 000005
が得られる。
【００２４】
この場合、相関シーケンス１１４は、ｒyx［Ｌ］が最大となる最大点を有する。図１において、受信シーケンス１１２は信号ｙに相当し、受信シーケンス１１３は信号ｘに相当し、相関シーケンス１１４は信号ｒに相当する。
【００２５】
処理手段１０４は、相関シーケンス１１４の値のコースから受信シーケンス１１２の到着を決定するように構成される。このために、処理手段１０４は、相関シーケンス１１４の主最大点を決定するように構成される。これは、閾値決定によって相関最大点を決定する、主最大点を決定するための手段（図示せず）を用いて行うことができる。これは、相関シーケンス１１４のある値が特定の閾値を超える場合に主最大点が存在することを意味する。
【００２６】
伝送システムによっては、主最大点を決定するための手段を、干渉効果の影響を被っている主最大点も検出するように構成することができる。この実施の形態によれば、相関度シーケンス１１４上で、検討されるウィンドウ中の主最大点より前の反転点が検索される。これは、具体的には、まず最初に主最大点が決定され、次に時間的に戻るステップが相関度カーブ１１４上で最初の反転点が検出されるまで行われる。反転点は、それに基づいて到着時間が決定されるポイントとして見なされる。反転点を検索するためには、相関度関数１１４の一次および二次微分が必要となる。相関度関数１１４の微分は、サンプル方式でしか存在しないので、微分は、近似的に、サンプル方式でしか計算できない。このように、反転点の位置は、初期的には、オーバーサンプリング・ラスタまたはサンプリング・ラスタにおいてしか検出できない。この微分を行うために、処理手段１０４は、相関シーケンス１１４の一次および二次微分を形成するための手段を含んでもよい。
【００２７】
主最大点より前に位置する反転点の決定の後に、トリガー信号が処理手段１０４によって提供される。そのトリガー信号は、受信シーケンス１１２の到着時間１１６を示す。到着時間１１６は、受信機の内部クロックに基づく時間情報であってもよい。到着時間が受信機の同期化のために用いられる場合、受信機が同期できるトリガー信号を提供するだけでも十分である。
【００２８】
あるいは、処理手段１０４は、相関シーケンス１１４上の反転点を連続的に決定するように構成されてもよい。さらに主最大点が相関シーケンス１１４中に決定された場合、最後に決定された反転点２２６が到着時間を決定するために用いられる。
【００２９】
図２は、相関シーケンス１１４のグラフ図を示す。図２に示す相関シーケンス１１４は、図５に示す相関シーケンスの一部である。特に、図２は、図５に示す相関シーケンスの中の最初の相関ピークを示す。相関シーケンス１１４は、図１に示す相関手段によって計算された複数の相関値を含む。これらの相関値の３つが、参照番号で表されている。相関値２２２は相関シーケンス１１４の主最大点を表し、相関値２２４は相関シーケンス１１４のサイド極大点を表し、相関値２２６は相関シーケンス１１４の反転点を表す。相関シーケンス１１４の相関値は、時間に沿ってプロットされている。相関手段１０２では、相関値２２４は、相関値２２６、２２２より時間的に前に計算されている。相関シーケンス１１４は、相関度シーケンス、すなわち、相関値の大きさが垂直方向にプロットされたものである。
【００３０】
相関シーケンス１１４は、主最大点２２２に向かうピーク形状を含む。ポイント２２４は、主最大点２２２より前の最初のサイド極大点である。サイド極大点２２４に続く相関値は、主最大点２２２より前の極小点である。反転点２２６とそれより前に位置する相関値との間で、相関シーケンスの勾配が最大となっている。図２から、主最大点２２２の後にも、反転点、最大勾配範囲、極小点およびサイド極大点が並んでいるのが分かる。
【００３１】
この実施の形態によれば、受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するために、主最大点２２２が用いられず、主最大点２２２の前後の区間内に配置されたポイントまたは相関値が用いられる。この実施の形態によれば、その区間は、一方側がサイド極大点２２４で他方側が主最大点２２２で境界されている。この区間内のどのポイントが到着時間の決定に最も適しているか、すなわち、時間軸上のどの位置が多重伝搬およびノイズについての影響を最も受け難いかは、用いられる送信シーケンスおよび伝送システムによる。たとえば、主最大点２２２より前の、最初のサイド極大値２２４、最初の極小値、最高勾配の区域（すなわち反転点）または最初の反転点は、到着時間を決定するための用いられてもよい。
【００３２】
この実施の形態において、反転点２２６が到着時間を決定するための適したポイントとして決定される。このために、相関度値シーケンス１１４上で、関連ウィンドウまたは区間内の主最大点より前の反転点が検索される。これは、まず最初に主最大点２２２が決定され、次に時間的に戻るステップが相関度カーブ１１４上で最初の反転点１１６が検出されるまで行われる。
【００３３】
反転点を検索するためには、相関度関数１１４の一次および二次微分が必要となる。この関数は、サンプル方式でしか存在しないので、すなわち相関シーケンス１１４は図２中の十字印で示された相関値だけから構成されているので、図１に示す処理手段１０４では、微分が近似的にサンプル方式でしか計算できない。このように、反転点の位置は、初期的にはサンプリング・ラスタ中でしか検出できない。
【００３４】
あるいは、その区間は、主最大点２２２の後に及んでもよい。
【００３５】
図１に示す受信シーケンス１１２および送信シーケンス１１３は複素数値を含む。到着時間の推定における精度の向上は、相関手段１０２で計算される複素相関値をアップサンプリングすることによって達成できる。これは、ゼロ挿入およびローパスフィリタリングによって達成することもできる。次に、アップサンプルされた複素相関値の大きさが計算され、さらなる処理に用いられる。
【００３６】
図３ａは、多相構造におけるアップサンプリング・フィルタとして、具体的に実現された形で相関シーケンスをアップサンプリングするための手段の実施の形態を示す。相関シーケンス３１４’は、入力としてアップサンプリング手段に提供され、アップサンプルされた相関シーケンスの形で出力３１４として出力される。図３ａに示すアップサンプリング・フィルタは、ブロック０−５−１、０−５−２および０−５−３と表され、並列に配置される３つのＦＩＲフィルタを含む。遅延手段０−５−４は、これらのＦＩＲフィルタと並列に接続される。ＦＩＲフィルタおよび遅延手段の入力端は、入力３１４’に接続される。ＦＩＲフィルタおよび遅延手段の出力端は、ＦＩＲフィルタおよび遅延手段の出力値からアップサンプルされた相関シーケンス３１４を決定する並直列コンバータ０−５−５に接続される。
【００３７】
図３ａに示すアップサンプリング・フィルタを用いて、到着時間を決定するために用いられる相関シーケンスの相関最大点またはポイントの位置決定をリファインするために可能性が提供される。このために、サンプルレートＢ＿ｃｌｏｃｋ＿１６で得られた相関信号３１４’は、（ｒ−１）個のゼロを挿入した後にローパスフィルタリングすることによって、Ｂ＿ｃｌｏｃｋ＿１６＊Ｒのサンプルクロックにもたらされる。ここで、Ｒはアップサンプリング・ファクタである。実施上の理由で、アップサンプリング・フィルタを除くか、別のオーバーサンプリング・ファクタを選択するか、または、フィルタ係数の数を低減することが有利である。この実施に形態においては、アップサンプリング・フィルタが選択される。このように、オーバーサンプリング・ファクタは、Ｒ＝４に設定される。
【００３８】
フィルタの実施については単純化が可能である。一方、多相実施も可能である。入力シーケンス３１４’は、４番目のデジット毎にだけゼロ以外の数字を有する。ＦＩＲフィルタが「タップ付き遅延線」構造であると見なされる場合、各出力値の計算にはＬ／Ｒ係数だけが用いられる。ここで、ＬはＦＩＲフィルタ長を表す。用いられる係数は、丁度Ｒ個の値を出力した後に、周期的に繰り返される。このように、そのようなＦＩＲフィルタについては、Ｌ／Ｒ長のＲ個の部分フィルタに分割することができる。そして、対応するフィルタ群からの出力を、正しい順序でより高いレートのデータストリームに多重化するだけでよい。
【００３９】
部分フィルタの対称性によって、さらなる単純化が得られる。ＦＩＲフィルタを実現することによって、部分フィルタ０−５−２を正規係数構造すなわちストレート長で軸対称にし、第４の部分フィルタを遅延エレメント０−５−４に低減する。
【００４０】
入力データストリーム３１４’は、４つのフィルタに、すなわち、第４の部分フィルタの低減の後、遅延エレメント０−５−４および３つのフィルタ０−５−１、０−５−２、０−５−３に並列に入力され、フィルタリングの後、４つの並列データストリームｎｅｔ３１、ｎｅｔ２８、ｎｅｔ２９、ｎｅｔ３８は、並直列コンバータを表すブロック０−５−５においてデータレートＢ＿ｃｌｏｃｋ＿４の直列データストリームに変換される。この入力の並列化によって、入力３１４’と出力３１４との間で、ポートレートの４倍化が達成される。
【００４１】
図３ｂは、図３ａに示すフィルタのフィルタ係数を示す。これから部分フィルタが生成される。第２の部分フィルタは、奇数長の軸対称構造を有するので、このフィルタは、さらに短縮可能で、すなわち、乗算の数を少なくとも半分にできる。
【００４２】
部分フィルタ４を占めるのはデジット６で１だけなので、このブロックは、遅延＝５の遅延エレメント０−５−４で置き換えることができる。これにより、入力は５エレメント分シフトされることになる。
【００４３】
図１に示す受信シーケンス１１２と送信シーケンス１１４との相関関係は、部分相関を用いて実行することができる。これは、受信シーケンスと送信シーケンスとの間に、相関値を無効にしかねないような周波数オフセットが存在する場合、特に有用である。
【００４４】
到着時間を高精度な方法で決定するための基準とするポイントの位置を決定するために、図１に示す処理手段１０４は、図２に示す相関シーケンス１１４のサンプルの間の補間を行うための補間手段をさらに含んでもよい。この補間については、たとえば、線形補間とすることができる。この補間は、相関シーケンス全体に対して行われてもよい。また、反転点に基づいて到着時間の決定を行う図２に記載した実施の形態において、反転点の前後の時間ポイントの間だけの補間を行ってもよい。この非常に精細に分解された反転点位置の推定から、最終的に高い精度で到着時間を決定することができる。
【００４５】
本発明の方法は、ＭＡＴＬＡＢ関数として実現することができる。１つの実施の形態によれば、ビーコンｂｅａｃｏｎｎｏが受信機で受信される。サブサンプル値の範囲中において、相関シーケンスの相関値ｃｏｒｒｖａｌｓの量における最初のピークが検索される。これらの相関値は、それらの大きさとしてではなく複素数値として送信される。この実施の形態のアルゴリズムは、相関度の微分に関し、８倍のオーバーサンプルを前後の相関器によって作動し、最初のピークの最大傾斜の時間ポイントまたは反転点を非常に正確に決定することができる。
【００４６】
この実施の形態によれば、到着時間が反転点から決定できない場合、最初のピークの位置が出力される。さらに、ｓｙｎｃ−ｌｏｓ−ＴＯＡデータセットが生成される。反転点の振幅に対して正規化される反転点での理想的なＴバースト自己相関の正規化一次微分が決定される。さらに、相関度関数のアップサンプリングが行われる。各々の値の後に７つのゼロをつなげることによって、ｃｏｒｒｖａｌｓのアップサンプルされたバージョンが生成される。これは、８番目毎の値が相関値となることを意味する。引き続くローパスフィルタリングにおいて、アップサンプルされた信号の全てのスペクトルイメージは除去される。ここで、補間フィルタは、サンプル・ラスタ中の相関値が補間されるだけで増幅されないように構成される。これは、係数１が正確に中央に配置され、それぞれの８デジットの距離にはゼロだけが配置されることを意味する。この実施の形態では、アップサンプルされた相関値の大きさだけが関心をひく。
【００４７】
このように、アップサンプルされた相関度の一次微分は、インデックスｉのサブサンプルとインデックスｉ＋１のサブサンプルとの間の微分、すなわち、実質的にはインデックスｉ＋０．５における微分を含む。二次微分が行われ、この微分では、インデックスがサブサンプルのインデックスと一致するように、ダミー値０が前に置かれる。ＴＯＡ決定すなわち到着時間の決定のために、反転点の位置が決定される。このために、主ピークが検索されるが、これが最初のパスである必要はない。最大振幅についての規定閾値ｔ＿ｐｅａｋｔｈｒｅｓｈに最初に達する最初のピークの近似位置が検索される。この実施の形態によれば、最初のパスは、主パスより１０＊ｌｏｇ１０（ｔ＿ｐｅａｋｔｈｒｅｓｈ）ｄＢ下の値を超えることはない。
【００４８】
自己相関の主リップルでなく左側のサイド・リップルが検出される場合、妥当ならば、最初のパスと主パスとの高低差を縮めることもできる。正確に主リップルを検出する必要がある場合、自己相関を観察することによって、安全を取ってサイド・リップルがｔ＿ｐｅａｋｔｈｒｅｓｈファクタ内に入らないようにして、どの位のファクタでサイド・リップルを最大点より低くするかを知ることができる。
【００４９】
相関度関数は、あらゆるピークより前に、反転点、すなわち最大一次微分を持つポイントを有する。続いて、反転点の左隣のインデックス、すなわち、正の二次微分を有する最後のエレメントが検索される。反転点の左隣のポイントのインデックスを決定した後、線形補間によって、反転点の正確な位置が計算される。到着時間を決定する場合に、フィルタの一連の処理時間が差し引かれる。反転点が検出されない場合、実際は到着時間は決定できないのだが、次のバーストに対してウィンドウが右方向に続いて行くように、最初のピークの位置がとられる。
【００５０】
さらに、理想的なカーブからの偏差の形で品質尺度が決定される。理想的なカーブからの偏差は、ノイズの多い一方向だけの受信に対してもそうであるが、主として、追従するパスが最初のパスに対してあまり弱くない場合のマルチパス受信に対する適切な品質尺度となる。このために、反転点の左右のアップサンプルされた相関度のインデックスが決定される。正に反転点においては相関度の線形補間が決定される。さらに、反転点の左右の微分点のインデックスが決定される。ここでは、一次微分のインデックスが、相関度のインデックスについて０．５シフトされていることが考慮される。正に反転点における微分の線形補間の後、反転点における正規化微分が決定される。このように、品質尺度は、理想的な正規化勾配に対する反転点における実際の正規化勾配の対数比となる。反転点が検出されなかった場合、アップサンプリングには意味がない。したがって、極度に劣悪な品質値が生成される。この実施では、最小の表現値が用いられる。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態による受信機への受信シーケンスの到着時間を決定するための装置を有する受信機のブロック図を示す。その装置は、相関手段１０２、処理手段１０４およびアップサンプリング手段３０１を備える。ミキサ４３０は、サンプルクロックＢ＿ｃｌｏｃｋ中の複素ベースバンドに変換された受信信号をフィルタ４３１に転送する。フィルタ４３１は、ミキサ４３０の下流に接続される。フィルタ４３１によって生成される受信信号は、図１に示す受信シーケンス１１２を含み、相関ブロック１０２において既知の信号シーケンスと相関がとられる。相関ブロック１０２は、連続的に相関度値を提供するように構成され、これらから、引き続き受信シーケンスの到着時間が決定される。次に、次のアップサンプル・ブロック３０１において、相関度値をアップサンプルすることができる。後続する処理手段１０４において、アップサンプルされた相関シーケンスの反転点が決定され、トリガー信号１１６の形で到着時間が出力される。
【００５２】
前述の実施に形態においては、デジタル通信システムが参照されてきたが、本発明のアプローチは、ある手段における任意のデータシーケンスの到着時間を決定するために用いることができる。受信シーケンスから、相互相関、自己相関または他の種の相関によって、相関シーケンスを決定することができ、そこから次に到着時間が決定される。
【００５３】
状況によっては、本発明の到着時間を決定するための方法は、ハードウェアまたはソフトウエアで実施することができる。この実施は、対応する方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する、電子的に読み取り可能な制御信号を有する、デジタル記憶媒体、特に、フロッピー（登録商標）ディスクまたはＣＤ上で実行することができる。そのため、本発明は、一般に、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに、機械で読み取り可能なキャリアに格納された本発明による方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品にも存在する。言い換えると、本発明は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、この方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムとして実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態による受信シーケンスの到着時間を決定するための装置の概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施の形態による相関関係のグラフ図を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施の形態による補間手段の概略図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａで用いられるフィルタ係数の概観を示す。
【図４】図４は、本発明の実施の形態による到着時間を決定するための装置を有する受信機の概略図を示す。
【図５】図５は、従来技術による相関シーケンスのグラフ図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月10日(2006.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
相関シーケンスの主最大値による到着時間の決定は、変化する伝送チャンネルに適応の可能性がないので、柔軟性に欠け不正確である。さらに、相関シーケンスの主最大点は、多重伝搬についての影響を受けやすい。これは、後続パスが最大点に大きな影響を与え、その位置をシフトし、到着時間を乱すことを意味する。さらに、主最大点は、ノイズに弱い。したがって、相関度最大点が誤検出された場合、受信シーケンスの到着時間が相関度最大点から非常に不正確に決定されたり、到着時間が誤決定されたりすることがある。到着時間の誤決定の結果、送信機と受信機との間の同期が取れなかったり、受信シーケンスの正確な到着時間が決定できない不正確な同期化しか行われない場合、誤ったデータ伝送が生じたりすることがある。
欧州特許出願公開第１０８９４５２Ａ１号によれば、到着時間が相互相関関数の主最大点から決定される。このために、相関最大点の実際の位置にできるだけ近くにある相関シーケンスの３つのサンプルが選択される。これらの３つの値から、相関最大点の実際の位置がサンプルの一部分として推定される。
欧州特許第０９３３８８２Ａ２号は、離散波形のピークを認識するための回路について説明している。このために、最大点を形成することができる近似関数が、時間離散値にわたって形成される。また、最大点は、近似関数の導関数のゼロ交差点を形成することによって決定される。
米国特許出願公開第２００３／０２１５０３５Ａ１号によれば、相関シーケンスの主最大点である相関パルスが、信号の到着時間を決定するために用いられる。多重伝送の効果を補償するために、最初にマルチパス信号の種類と強さとが決定され、次に、相関ファクタが主最大点の位置に加えられる。
米国特許出願公開第２００４／０２０３８７１Ａ１号によれば、相関値が到着時間を決定するために適しているかどうかが、事前予備推定手段によって見出される。相関カーブのエリアのサイズ最大相関値によって境界されると２つの直接隣接した相関値が推定に役立つ。
国際公開第０３／００１６９９Ａ１号は、到着時間のエラーの低減のために用いることができる、相関パルスの幅を計算しさらにそれから相関ファクタを計算することによって到着時間の計算におけるエラーを低減する方法ついて説明している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の到着時間を決定するための装置、請求項１０に記載の受信シーケンスの到着時間を決定するための方法および請求項１１に記載の受信シーケンスの到着時間を決定するためのコンピュータプログラムによって達成される。
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための装置であって、
前記受信シーケンス（１１２）と送信シーケンス（１１３）との相関関係から相関シーケンス（１１４）を決定するように構成される相関手段（１０２）であって、前記相関シーケンスは主最大点（２２２）を有するピーク形状を含む、相関手段と、
前記主最大点（２２２）を決定するように構成される決定手段と、
前記主最大点の決定の結果として、前記相関シーケンスのポイント（２２６）を決定するように構成される処理手段（１０４）であって、前記ポイントは、前記相関シーケンス（１１４）中の反転点、サイド最大点、極小点または最大勾配の点であり、かつ、前記主最大点に隣接する区間内に位置し、さらに、前記処理手段は、前記ポイントの位置から前記到着時間を決定するように構成される、処理手段とを備える、装置。
【請求項２】
前記区間は、一方側が前記主最大点（２２２）で境界され、前記主最大点は、前記ポイントが決定される前記区間の一部でない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は、前記相関シーケンス（１１４）から選択ポイントを連続的に決定するように構成され、選択ポイントは、前記相関シーケンス中の反転点、サイド最大点、極小点または最大勾配の点であり、さらに、前記装置は、前記主最大点の決定に応じて、その位置から前記到着時間が決定されるポイント（２２６）として選択ポイントを決定するように構成される、請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
処理手段（１０４）は、前記相関シーケンス（１１４）を補間して補間相関シーケンスを提供するように構成される補間手段を含み、処理手段は、前記補間相関シーケンスから前記ポイント（２２６）を決定するように構成される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、前記ポイント（２２６）の決定に応じて、前記到着時間についての情報を有するトリガー信号（１１６）を提供するように構成される、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、前記区間中でポイント（２２６）が決定できない場合に、前記主最大点（２２２）に基づいて前記到着時間を決定するように構成される、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記相関シーケンスは、少なくとも１つのサイド極大点（１２４）を含み、
前記区間は、一方側が前記サイド極大点で、他方側が前記主最大点で境界される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記ポイントは、前記主最大点より前に位置する、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
受信機において受信シーケンスの到着時間を決定するための方法であって、
前記受信シーケンス（１１２）と送信シーケンス（１１３）との相関関係から相関シーケンス（１１４）を決定するステップであって、前記相関シーケンスは主最大点（２２２）を有するピーク形状を含む、ステップと、
前記主最大点を決定するステップと、
前記主最大点の決定の結果として前記相関シーケンスのポイント（２２６）の位置を決定するステップであって、前記ポイントは、前記相関シーケンス（１１４）中の反転点、サイド最大点、極小点または最大勾配の点であり、かつ、前記主最大点に隣接する区間内に位置し、さらに、前記ポイントの位置から前記到着時間を決定するステップとを備える、方法。
【請求項１０】
コンピュータ上で実行されるときに、請求項９に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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