(57)【要約】  UWB信号のような受信信号を検出する方法（200）及びシステム（300）は、第１の帯域（210）を選択し、第１の帯域の信号の自己相関ピークを検索する（230）。自己相関ピークは閾値（250）と比較され、自己相関ピークが閾値を超過したときに、信号が検出されたと決定される。信号を検出したことに応じて、システム（300）及び方法（200）は、第２の帯域（260）を選択し、第２の帯域の信号の自己相関ピークを検索し（265）、第２の帯域の自己相関ピークから、信号の粗い周波数誤差（275）を決定する。信号の粗い周波数誤差が訂正され、信号のフレーム同期系列が検出され、同期を完了する。
2008532379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号との同期を取得する方法であって：
第１の帯域を選択し；
時間間隔Yで前記第１の帯域の前記信号を繰り返し自己相関し、複数の自己相関結果を生成し、最大値を有する前記自己相関結果の１つとして自己相関ピークを特定することを含み、前記第１の帯域の前記信号の自己相関ピークを検索し；
前記自己相関ピークと閾値とを比較し、前記自己相関ピークが前記閾値を超過したときに前記信号が検出されたことを決定することを有する方法。
【請求項２】
前記閾値は、前記信号の特性から決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閾値は固定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記信号を自己相関することは：
前記信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しい遅延Mだけ前記信号を遅延し；
前記信号と前記遅延信号とのうち第２のもので、前記信号と前記遅延信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、乗算結果を生成し；
Mに等しい第１のウィンドウで前記乗算結果を合計し、中間の自己相関結果を生成し、連続する中間の自己相関結果の間の遅延はMであり；
対応する重みでL-1の中間の自己相関結果を重み付け、前記重みは必ずしも同じでなく；
前記L-1の重み付けされた中間の自己相関結果を合計し、各自己相関結果を生成し、Lは、前記プリアンブル系列の前記時間ドメイン系列の長さに等しいことを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記信号を自己相関することは：
前記信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しい遅延Mだけ前記信号を遅延し；
前記信号とMだけ遅延した前記信号とのうち第２のもので、前記信号とMだけ遅延した前記信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、第１の乗算結果を生成し；
Mに等しい第１のウィンドウで前記第１の乗算結果を合計し、第１の中間の自己相関結果を生成し；
対応する重みでL-1の第１の中間の自己相関結果を重み付け、前記重みは必ずしも同じでなく；
前記L-1の第１の重み付けされた中間の自己相関結果を合計し、第１の部分自己相関結果を生成し、Lは、時間ドメインのプリアンブルの一部の系列の長さに等しく；
遅延2Mだけ前記信号を遅延し；
前記信号と2Mだけ遅延した前記信号とのうち第２のもので、前記信号と2Mだけ遅延した前記信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、第２の乗算結果を生成し；
Mに等しい前記第１のウィンドウで前記第２の乗算結果を合計し、第２の中間の自己相関結果を生成し；
対応する重みでL-2の第２の中間の自己相関結果を重み付け、前記重みは必ずしも同じでなく；
前記L-2の重み付けされた第２の中間の自己相関結果を合計し、第２の部分自己相関結果を生成し；
前記第１及び第２の部分自己相関結果を加算し、前記自己相関結果を生成することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記閾値は、前記時間間隔Yでの前記自己相関結果の全ての平均の関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
自己相関ピークが時間間隔4Y内で前記第１の帯域で検出されないことに応じて、
第２の帯域を選択し；
前記第２の帯域の前記信号の自己相関ピークを検索し；
前記自己相関ピークと前記閾値とを比較し、前記自己相関ピークが前記閾値を超過したときに前記信号が検出されたことを決定し；
前記信号を検出したことに応じて、第３の帯域を選択し；
前記第３の帯域の前記信号の自己相関ピークを検索し；
前記第３の帯域の前記自己相関ピークから前記信号の粗い周波数誤差を決定し；
前記信号の前記粗い周波数誤差を訂正し；
前記信号のフレーム同期系列を検出することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記信号を検出したことに応じて、
第２の帯域を選択し；
時間間隔Yで前記第２の帯域の前記信号を繰り返し自己相関し、複数の第２の自己相関結果を生成し、最大値を有する前記自己相関結果の１つとして前記第２の帯域の前記信号の自己相関ピークを特定することを含み、前記第２の帯域の前記信号の自己相関ピークを検索し；
前記第２の帯域の前記自己相関ピークから前記信号の粗い周波数誤差を決定し；
前記信号の前記粗い周波数誤差を訂正し；
前記信号のフレーム同期系列を検出することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の帯域の前記信号の自己相関ピークを検索することは：
時間間隔Yで前記信号を繰り返し自己相関し、複数の自己相関結果を生成し；
最大値を有する前記自己相関結果の１つとして前記自己相関ピークを特定することを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記信号の前記粗い周波数誤差は、
fΔ=angle(f(d))/(2*π*M*T)
として、前記第２の帯域の前記自己相関ピークf(d)から決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
f(d)は、
【数１】
2008532379.tif 000010
として決定され、
r(z)は前記受信信号のサンプルであり；
Mは前記信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列{a0,...,a15}の長さに等しく；
cl=ala(l+1)である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
受信信号を検出する装置であって：
前記受信信号を遅延するように適合された第１のMの長さの遅延であり、Mは送信信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しい第１のMの長さの遅延と、
前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第２のもので、前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、乗算結果を生成するように適合された乗算器と、
Mに等しい第１のウィンドウで前記乗算結果を合計し、中間の自己相関結果を生成するように適合された第１の合計回路と、
対応する重みでL-1の中間の自己相関結果を重み付け、前記L-1の重み付けされた中間の自己相関結果を合計し、自己相関結果を生成するように適合された第２の合計回路と
を有する相関器を有し；
第２のウィンドウで前記自己相関結果の自己相関ピークを決定し、前記自己相関ピークと閾値とを比較し、前記自己相関ピークが前記閾値を超過したときに前記受信信号を検出するように適合されたバースト検出器を有する装置。
【請求項１３】
前記バースト検出器は：
時間間隔Xで前記自己相関結果を平均化し、平均ピーク値Vを生成するように適合された移動ウィンドウ平均化器と；
前記時間間隔Xで最大の自己相関結果Pを検出するように適合されたピーク追跡器と；
P>V*k（ただしkは固定の定数）であるときに、前記受信信号が前記送信信号であると決定するように適合されたピーク検出器と；
を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記相関器は：
前記第１のMの長さの遅延からの前記遅延受信信号を遅延するように適合された第２のMの長さの遅延と；
前記受信信号と前記第２のMの長さの遅延により遅延した前記受信信号とのうち第２のもので、前記受信信号と前記第２のMの長さの遅延により遅延した前記受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、第２の乗算結果を生成するように適合された第２の乗算器と；
Mに等しい前記第１のウィンドウで前記第２の乗算結果を合計し、第２の中間の自己相関結果を生成するように適合された第３の合計回路と；
対応する重みでL-2の第２の中間の自己相関結果を重み付け、前記L-2の重み付けされた第２の中間の自己相関結果を合計し、前記自己相関結果を生成するように適合され、前記第２の合計回路は第１の部分自己相関結果を出力し、第４の合計回路は第２の部分自己相関結果を出力する第４の合計回路と；
前記第１及び第２の部分自己相関結果を加算し、前記自己相関結果を出力するように適合された第５の合計回路と；
を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
受信機を送信信号に同期させるシステムであって：
第１の帯域の受信信号を自己相関し、第１の自己相関結果を生成し、次に第２の帯域の前記受信信号を自己相関し、第２の自己相関結果を生成するように適合された相関器と；
前記第１の自己相関結果を受信し、前記受信信号が前記送信信号であるときを検出するように適合されたバースト検出器と；
受信機周波数を生成するように適合された前記受信機の周波数生成器と；
前記第２の自己相関結果を受信し、前記受信機周波数と前記送信信号の周波数との間の粗い周波数誤差を決定するように適合された周波数誤差検出器と；
前記粗い周波数誤差に応じて前記受信機周波数を調整し、前記受信機周波数を前記送信周波数にほぼ等しくする周波数訂正回路と；
前記送信信号のフレーム同期系列を検出するように適合されたフレーム同期検出器と；
を有するシステム。
【請求項１６】
前記相関器は：
前記受信信号を遅延するように適合されたMの長さの遅延であり、Mは前記送信信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しいMの長さの遅延と；
前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第２のもので、前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、乗算結果を生成するように適合された乗算器と；
Mに等しい第１のウィンドウで前記乗算結果を合計し、中間の自己相関結果を生成するように適合された第１の合計回路と；
対応する重みでL-1の中間の自己相関結果を重み付け、前記L-1の重み付けされた中間の自己相関結果を合計し、前記自己相関結果を生成するように適合された第２の合計回路と；
を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記相関器は：
前記受信信号を遅延するように適合された第１のMの長さの遅延であり、Mは前記送信信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しい第１のMの長さの遅延と；
前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第２のもので、前記受信信号と前記遅延受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、乗算結果を生成するように適合された第１の乗算器と；
Mに等しい第１のウィンドウで前記第１の乗算結果を合計し、第１の中間の自己相関結果を生成するように適合された第１の合計回路と；
対応する重みでL-1の第１の中間の自己相関結果を重み付け、前記L-1の重み付けされた第１の中間の自己相関結果を合計し、第１の部分自己相関結果を生成するように適合された第２の合計回路と；
前記第１のMの長さの遅延からの前記遅延受信信号を遅延するように適合された第２のMの長さの遅延と；
前記受信信号と前記第２のMの長さの遅延により遅延した前記受信信号とのうち第２のもので、前記受信信号と前記第２のMの長さの遅延により遅延した前記受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、第２の乗算結果を生成するように適合された第２の乗算器と；
Mに等しい前記第１のウィンドウで前記第２の乗算結果を合計し、第２の中間の自己相関結果を生成するように適合された第３の合計回路と；
対応する重みでL-2の第２の中間の自己相関結果を重み付け、前記L-2の重み付けされた第２の中間の自己相関結果を合計し、第２の部分自己相関結果を出力するように適合された第４の合計回路と；
前記第１及び第２の部分自己相関結果を加算し、前記第１の自己相関結果を出力するように適合された第５の合計回路と；
を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記バースト検出器は：
時間間隔Xで前記第１の自己相関結果を平均化し、平均ピーク値Vを生成するように適合された移動ウィンドウ平均化器と；
前記時間間隔Xで最大の自己相関結果Pを検出するように適合されたピーク追跡器と；
P>V*k（ただしkは固定の定数）であるときに、前記受信信号が前記送信信号であると決定するように適合されたピーク検出器と；
を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記周波数誤差検出器は、
fΔ=angle(f(d))/(2*π*M*T)
ただし、f(d)は前記第２の帯域の前記自己相関ピークである
として、前記受信機周波数と前記送信信号周波数との間の粗い周波数誤差を決定する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
【数２】
2008532379.tif 000011
であり、
r(z)は前記受信信号のサンプルであり；
Mは前記信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列{a0,...,a15}の長さに等しく；
cl=ala(l+1)である、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号受信の分野に関し、特に受信機を無線信号（特にマルチバンド直交周波数分割多重（OFDM：orthogonal  frequency  division  multiplex）信号）に同期させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
2002年2月14日に、米国FCC（Federal  Communication  Commission）は、ET  Docket  No.98-153のFirst  Report  and  Order(FCC  02-48)を採用し、無免許の超広帯域（UWB：ultra-wideband）無線送信機が特定の帯域（特に3.1〜10.6GHz）で動作することを許容した。これらのUWB無線送信機は、最小で500MHzの帯域を占有する信号を送信することにより動作する。FCCは、他の既存の無線サービスと干渉を回避するための標準を定めた。
【０００３】
FCCのアクションをきっかけとして、IEEE（Institute  of  Electrical  and  Electronic  Engineers）は、UWB割り当て及び技術を使用した無線パーソナルエリアネットワークのタスクグループ802.15.3aを作った。このタスクグループに対する提案の１つは、利用可能なスペクトルをそれぞれ528MHzの複数の帯域に分割することに基づき、送信機が帯域間で周波数ホッピングする。一例として、図１は、UWB動作の提案の帯域計画を示している。帯域1-3を有するグループAは、第１世代の装置を対象としている。他のグループは、次世代の装置により使用可能である。
【０００４】
各周波数帯域で、情報は直交周波数分割多重（OFDM：orthogonal  frequency  division  multiplex）フォーマットで送信される。より具体的には、各帯域は、4.125MHzの間隔を介して128の直交トーン又はサブキャリアを有し、528MHzを占有する。各データパケットは、プリアンブルとヘッダとデータ系列とを有する。マルチパス環境でサブキャリア間の直交性を維持するために、60.6nsecのサイクリックプレフィクスが使用される。
【０００５】
前記のように、UWB送信機は、利用可能帯域の間を周波数ホッピングする。従って、例えば、図２に示すように、UWB送信機は、まずチャネル1-3の間でホップ毎に１シンボルだけホッピングしてもよい。
【０００６】
一方で、プリアンブルは、時間ドメイン系列及び周波数ドメイン系列の系列を有する。時間ドメイン系列は、バースト検出と粗いタイミング誤差推定と粗い周波数誤差推定とに使用されることを目的とする。各帯域の時間ドメイン系列は以下により記述される。
(1)  [a0B,a1B,...,a15B]
ただし、Bは8の長さの拡散系列であり、A={a0,...,a15}は16の長さの系列である。双方の系列の値は、所定の地理的領域のピコネット毎に固有になるように計画される。以下の表２は、計画された各系列の値を示している。当然に、これは標準化が進むと共に変化し得る。全体的に、帯域毎に165の長さの時間ドメインのプリアンブル系列が構成され、前述の128の長さの系列と、プレフィックス（例えば、最後の32ビット又は単なるゼロの追加）と、小さいガード時間とを有する。
【０００７】
【表１】
2008532379.tif 000003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
典型的には、受信機は、更なる信号処理ステップが行われ得る前に、最初にプリアンブルを検出する必要がある。
【０００９】
従って、未知のタイミングで、超広帯域信号のような信号に受信機を同期させる方法及びシステムのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、信号との同期を取得する方法は、第１の帯域を選択し、時間間隔Yで第１の帯域の信号を繰り返し自己相関し、複数の自己相関結果を生成し、最大値を有する自己相関結果の１つとして自己相関ピークを特定することを含み、第１の帯域の信号の自己相関ピークを検索し、自己相関ピークと閾値とを比較し、自己相関ピークが閾値を超過したときに信号が検出されたことを決定することを有する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、受信信号を検出する装置は、受信信号を遅延するように適合された第１のMの長さの遅延であり、Mは送信信号の時間ドメインのプリアンブル系列の拡散系列の長さに等しい第１のMの長さの遅延と、受信信号と遅延受信信号とのうち第２のもので、受信信号と遅延受信信号とのうち第１のものの複素共役を乗算し、乗算結果を生成するように適合された乗算器と、Mに等しい第１のウィンドウで乗算結果を合計し、中間の自己相関結果を生成するように適合された第１の合計回路と、対応する重みでL-1の中間の自己相関結果を重み付け、L-1の重み付けされた中間の自己相関結果を合計し、自己相関結果を生成するように適合された第２の合計回路とを有する相関器を有し、第２のウィンドウで自己相関結果の自己相関ピークを決定し、自己相関ピークと閾値とを比較し、自己相関ピークが閾値を超過したときに受信信号を検出するように適合されたバースト検出器を有する。
【００１２】
本発明の更に他の態様では、受信機を送信信号に同期させるシステムは、第１の帯域の受信信号を自己相関し、第１の自己相関結果を生成し、次に第２の帯域の受信信号を自己相関し、第２の自己相関結果を生成するように適合された相関器と、第１の自己相関結果を受信し、受信信号が送信信号であるときを検出するように適合されたバースト検出器と、受信機周波数を生成するように適合された受信機の周波数生成器と、第２の自己相関結果を受信し、受信機周波数と送信信号の周波数との間の粗い周波数誤差を決定するように適合された周波数誤差検出器と、粗い周波数誤差に応じて受信機周波数を調整し、受信機周波数を送信周波数にほぼ等しくする周波数訂正回路と、送信信号のフレーム同期系列を検出するように適合されたフレーム同期検出器とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明する方法及びシステムの様々な原理及び特徴は、様々な通信システムに提供可能である。例示目的で、以下の例示的な実施例は、前述のような直交周波数多重分割（OFDM）超広帯域（UWB）システムに関して説明される。当然に、本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められ、以下に説明する特定の実施例により限定されない。
【００１４】
図３は、マルチバンド周波数ホッピングUWB送信機により送信されるUWB信号に受信機を同期させるシステム300の機能ブロック図を示している。システム300は、相関器310と、バースト検出器320と、タイミング及び周波数誤差計算並びにフレーム同期検出ブロック330と、粗周波数誤差訂正器340と、プレフィックス及びガード時間除去ブロック350と、ホッピング及びAGC制御ブロック360とを有する。有利には、システム300は、以下に説明する図２の処理200のような同期処理を実行してもよい。
【００１５】
UWB信号の存在を検出する相関器310により使用され得る１つの相関技術は、受信信号での遅延自己相関である。遅延相関は、遅延が１つの系列の長さに少なくとも等しい次の系列を相関する形式で構成される。従来の遅延相関関数f(m)は以下により表され得る。
【００１６】
【数３】
2008532379.tif 000004
ただし、r(n)は受信サンプルであり、Dは遅延であり、Jは相関ウィンドウである。遅延自己相関技術は、周波数及びタイミング誤差に対して極めてロバストである。
【００１７】
しかし、マルチバンドUWBシステムへの遅延相関の直接的な適用は、コスト及び性能に関して効率的ではない。
【００１８】
有利には、図３の相関器310は、自己相関構成での信号（例えば前記のUWB信号）のプリアンブルの階層的な性質を利用し得る。階層的遅延自己相関は以下により記述され得る。
【００１９】
【数４】
2008532379.tif 000005
ただし、LはAの長さであり、MはB（拡散系列）の長さである。表２に関して前述したUWBシステムでは、L=16及びM=8である。系列C={c0,...,cL-2}は、以下のようにA={a0,...,a15}から得られる。
(4)  cl=ala(l+1)
階層的相関器の背景の主な概念は、まず系列Bで相関を実行し（系列Bの逆拡散）、系列Aで相関を実行する。階層的遅延自己相関は、周波数／位相誤差に対するロバスト性の観点で従来の相関アルゴリズムの性能の利点を継承する。
【００２０】
図４は、図３の相関器310として使用され得る階層的相関器400の一実施例を示している。相関器400は、Mの長さの遅延410と、乗算器420と、第１の合計回路430と、第２の合計回路440とを有する。有利には、或る程度の性能劣化を犠牲にして、データパスは1ビットの入力データに基づいてもよい。
【００２１】
Mの長さの遅延410は、Mだけ受信信号rを遅延する。乗算器420は、遅延受信信号の複素共役で受信信号rを乗算し、乗算結果を生成する。代替として、乗算器は、遅延受信信号で受信信号の複素共役を乗算し、乗算結果を生成してもよい。
【００２２】
第１の合計回路430は、Mに等しい第１の移動平均ウィンドウで乗算器420の乗算結果を合計し、中間の自己相関結果を生成する。
【００２３】
第２の合計回路440は、第１の合計回路430から中間の自己相関結果を格納する遅延422を有する。遅延422は、それぞれMだけ間隔を介して(L-1)の中間の自己相関結果を出力する(L-1)の出力を有する。(L-1)の中間の自己相関結果のそれぞれは、式(4)からの適切な係数c1により重み付けられ、(L-1)の重み付けされた中間の自己相関結果が合計され、最終的な自己相関結果を生成する。
【００２４】
従って、相関器400は、前記の式(3)の自己相関関数を実行する。
【００２５】
図５は、1MHzの搬送周波数オフセットで、マルチパスチャネルで-6dBの入力信号対雑音比（SNR：signal-to-noise  ratio）について、図４の相関器のシミュレーション出力を示している。理解できるように、優れた相関ピークが得られる。このことは、正確なタイミング検出及び同期を容易にする。
【００２６】
有利には、式(3)を実装した相関器400の性能は、複数のレベルの階層的遅延相関器を使用することにより改善され得る。これらのマルチレベル階層的相関器は以下のように記述され得る。
【００２７】
【数５】
2008532379.tif 000006
ただし、
【００２８】
【数６】
2008532379.tif 000007
ただし、
(7)  c(l,i)=ala(l+1+i)
であり、Gは相関分岐の数であり、G≦L-1である。
【００２９】
受信信号の雑音成分が無相関であり、系列の長さが長いという仮定で、相関器の数をそれぞれ２倍にすることは、雑音の追加に対して約3dBの性能改善を提供する。相関器のマルチパス性能も、時間ダイバーシチの形式であるため改善される。
【００３０】
図６は、図３の相関器310として使用され得る階層的相関器600の他の実施例を示している。相関器600は、第１及び第２のMの長さの遅延610と、第１及び第２の乗算器620と、第１及び第３の合計回路630と、第２の合計回路640と、第４の合計回路645と、第５の合計回路650とを有する。
【００３１】
階層的相関器600は、第１の相関器602と、第２の相関器604と、合計回路650とを有するものとして考えられてもよい。第１の相関器602は、第１のMの長さの遅延610と、第１の乗算器620と、第１の合計回路630と、第２の合計回路640とを有する。この場合、第１の相関器602は図４の相関器400と同じである。一方、第２の相関器は、第２のMの長さの遅延610と、第２の乗算器620と、第３の合計回路630と、第４の合計回路645とを有する。
【００３２】
一般的に、相関器310は、それぞれの部分相関出力が一緒に合計されるGの個々の相関器を有してもよい（ただし、G≦L-1）。
【００３３】
再び図６を参照すると、第１のMの長さの遅延610は、Mだけ受信信号を遅延し、MはBに等しい。
【００３４】
第１の乗算器620は、遅延受信信号の複素共役で受信信号を乗算し、第１の乗算結果を生成する。代替として、第１の乗算器620は、遅延受信信号で受信信号の複素共役を乗算し、第１の乗算結果を生成してもよい。
【００３５】
第１の合計回路630は、Mに等しい第１のウィンドウで第１の乗算結果を合計し、第１の中間の自己相関結果を生成する。
【００３６】
第２の合計回路640は、それぞれMだけ間隔を介して式(7)からの適切な係数c(l,0)で重み付けされた(L-1)の第１の中間の自己相関結果を合計し、(L-1)の重み付けされた第１の中間の自己相関結果が合計され、第１の部分自己相関結果を生成する。
【００３７】
一方、第２のMの長さの遅延610は、第１のMの長さの遅延610から遅延受信信号を遅延する。
【００３８】
第２の乗算器620は、第２のMの長さの遅延だけ遅延した受信信号の複素共役で受信信号を乗算し、第２の乗算結果を生成する。代替として、第２の乗算器620は、第２のMの長さの遅延だけ遅延した受信信号で受信信号の複素共役を乗算し、第２の乗算結果を生成してもよい。
【００３９】
第３の合計回路630は、Mに等しい第１のウィンドウで第２の乗算結果を合計し、第２の中間の自己相関結果を生成する。
【００４０】
第４の合計回路645は、それぞれMだけ間隔を介して式(7)からの係数c(l,1)で重み付けされた(L-2)の第２の中間の自己相関結果を合計し、(L-2)の重み付けされた自己相関結果が合計され、第２の部分自己相関結果を生成する。
【００４１】
第５の合計回路650は、相関器602及び604からの第１及び第２の部分自己相関結果を合計し、自己相関結果を生成する。
【００４２】
前記の技術は、拡散系列Bを利用しない。その結果、系列の内容に左右されない。それにもかかわらず、相関で特定の値のBを使用することが必要な場合、階層的相関器は容易に以下のように変更され得る。
【００４３】
【数７】
2008532379.tif 000008
この方法を使用することは、プリアンブルの或る程度の少しの多ピコネットの隔離を提供し得る。それにもかかわらず、この性能は、周波数及び位相誤差について遅延相関器の性能ほど信頼性が高くない。
【００４４】
図７は、相関器700及びバースト検出器750のブロック図を示している。相関器700は、相関器400又は600でもよく、図３の相関器310として使用されてもよい。バースト検出器750は、図３のバースト検出器320として使用されてもよい。
【００４５】
バースト検出器750は、ピーク追跡器760と、ウィンドウ平均化ユニット770と、判定回路780とを有する。
【００４６】
ピーク追跡器760は、相関器700からの各自己相関結果と現在の相関ピークとを比較する。新しい相関結果が現在の相関ピークより大きい場合、新しい相関結果が現在の相関ピークとして格納される。そうでない場合、現在の相関ピークは変更されないままになる。
【００４７】
有利には、バースト検出器750は、相関雑音下限（correlation  noise  floor）に関して相関ピークの存在を検出する。このことは、平均相関出力と特定のウィンドウでの相関ピークとを比較することにより実現される。バースト検出ステップの間に、AGCは固定値に設定され、これは動作に影響を与えない。通常では、弱い信号を取得するために最大値に設定される。１つのバースト取得期間中に、ホッピングが中止する。相関器700の出力は、ウィンドウ平均化ユニット770を通過する。ロバスト性を改善するために、相関器の遅延ユニットは１つのシンボル期間に相当する。１つのシンボル期間の全体の間に、受信機のフロントエンドが１つの周波数（帯域）に同調される。有効な信号が帯域に存在する場合、相関器700の出力は次の１シンボル期間中に非常に小さくなる（相関雑音）。この理由は、この期間中にUWB送信機は異なるチャネルにホッピングしているからである。このため、受信機の入力は雑音のみになる。第１のバーストが検出されると、全帯域の次の検出についてAGC及び周波数ホッピングが可能になる。N+1のシンボル期間中にバーストが検出されない場合（Nは帯域の数）、図２に関して説明したように、周波数チューナは次の帯域に進まなければならない。有効な信号が存在する場合、この方式は、２つのシンボル期間（一方は実際の信号であり、他方は判定時間である）内にバースト検出を提供する。
【００４８】
有利には、特にウィンドウ平均化ユニット770は、移動ウィンドウで自己相関結果を平均化し、判定回路780に閾値Tcを出力する。有利には、移動ウィンドウのサイズ（例えば“X”）が相関器700の自己相関ウィンドウのサイズより大きい。図７の実施例によれば、判定回路780の閾値Tcは、移動ウィンドウでの全ての自己相関結果の平均Vの関数である。特に、閾値Tcは、特定の定数kでVを乗算することで生成されてもよい。有利には、ウィンドウ平均化ユニット770は低域通過フィルタでもよい。代替実施例では、閾値Tcは所定の固定値でもよい。
【００４９】
送信機と受信機との間の周波数誤差は、キャリア間干渉及び位相回転を生じる。前記のUWBシステムでは、搬送周波数誤差はキャリア間間隔に比べて小さい。例えば、40ppmの誤差及び5GHzの中間周波数で、周波数誤差は200kHzになる。これはキャリア間間隔の約4.8%である。このような周波数誤差は、キャリア間干渉のため、かなりの劣化を生じない。それにもかかわらず、位相回転のため、かなりの劣化を生じる。その結果、周波数誤差が補償されなければならない。周波数誤差の補償は粗い補償と細かい補償とに分割され得る。粗い周波数誤差はデジタルミキサを使用して補償される。細かい周波数誤差はFFTの後の位相回転器を使用して補償される。
【００５０】
中心周波数は単一の水晶から得られるため、全帯域で唯一の周波数誤差が必要になることを考えることを試みる。１つの中心の水晶が使用されても、全帯域の周波数誤差は同一ではない。一般的に、所定の帯域の周波数誤差はppm*N*Fcに等しい。ただし、ppmは水晶の100万分の1の誤差であり、Nは倍増率であり、Fcは水晶の周波数である。ppm及びFcは全帯域で同一であるが、Nは帯域毎に変化する。その結果、絶対周波数誤差は各帯域で同一にならない。
【００５１】
また、各帯域の周波数誤差を計算する際に前記の関係を使用することを試みる。しかし、各帯域の周波数誤差推定精度は、その帯域の信号のSNRに依存する。SNRはフェージングのため変化し得るため、他の帯域に対してある帯域の推定を使用することは、推定精度を劣化することを生じ得る。従って、一般的に全帯域で推定を別に（すなわち、各々に）保持することが好ましく、その１つの帯域からのみ推定された固有の周波数誤差推定を有する。
【００５２】
送信機と受信機との間の搬送周波数オフセットを推定する１つの方法は、差分検波を介することである。これは、前記の階層的遅延相関器と類似することになる。受信チャネルの相関ピークが時間インデックス“d”で生じることを仮定し、以下のように内部相関を定義する。
【００５３】
【数８】
2008532379.tif 000009
搬送周波数オフセットが以下により近似されることが、容易に分かる。
(10)  fΔ=angle(R(d,l))/(2*π*M*T)
ただし、Tはr(n)のサンプリングレートである。実際に、粗い時間推定の前記の簡単な式は有効データを利用しない。有効データを利用するために、粗い周波数誤差推定は、以下のように階層的相関出力の最大値に関係することが容易に分かる。
(11)  fΔ=angle(f(d))/(2*π*M*T)
ただし、f(d)は時間“d”で生じる自己相関ピークである。
【００５４】
図２は、外部の正確なタイミング及び搬送周波数同期信号又は制御を必要とせずに、マルチバンドUWB信号を検出して取得するロバスト同期処理200のフローチャートを示している。有利には、図２の方法は、図４及び６に関して前述した相関器で動作する。
【００５５】
第１のステップ210において、受信機は初期化され、帯域は帯域0に設定され、AGCは最大に設定され、相関出力カウンタはゼロに設定され、相関ピークはゼロに初期化される。
【００５６】
次のステップ220において、相関カウンタcntxのカウント値が最大値4Yと比較される。最大値4Yは、何らかの１つの帯域で得られる相関結果の最大数を表す。図２の実施例では、何らかの１つの帯域で検出される相関結果の最大数（4Y）は、{(時間ドメインのプリアンブル系列の長さ-1)*(帯域の数+1)}（例えば164*4）である。何らかの１つの帯域で得られる相関結果の最大数に到達していない場合、処理はステップ230に進む。そうでない場合、何らかの１つの帯域で得られる相関結果の最大数に到達した場合、ステップ225において、受信機は次の帯域に切り替え、全てのカウンタがリセットされ、処理はステップ230に進む。
【００５７】
ステップ230において、何らかの１つの帯域で得られる相関結果の最大数に到達していない場合、新しい相関が実行され、新しい相関結果xが現在の帯域の現在の相関ピークと比較される。新しい相関結果xが現在の相関ピークより大きい場合、新しい相関結果xが現在の相関ピークとして格納され、相関器の出力カウンタがゼロにリセットされる。そうでない場合、相関カウンタはインクリメントされ、現在の相関ピークが変更されないままになる。
【００５８】
ステップ240において、相関カウントが相関時間間隔Yと比較される。図２の実施例では、相関時間間隔Yは{時間ドメインのプリアンブル系列の長さ-1}（例えば164）である。相関カウントがY以下である場合、処理はステップ220に戻る。そうでない場合、処理はステップ250に進む。
【００５９】
ステップ250において、現在の相関ピークが相関閾値Tcと比較される。有利には、閾値Tcは、移動ウィンドウXでの全ての自己相関結果f(m)の移動平均Vの関数として決定されてもよい。以下に詳細に説明するように、相関結果は、簡単な低域通過フィルタを使用して実装され得るウィンドウ平均化ユニットを通過する。代替として、閾値Tcは所定の固定値でもよい。現在の相関ピークが閾値Tcを超過しない場合、真の相関ピークは特定されず、バーストも検出されない。その場合、処理はステップ225に戻る。そうでない場合、処理はステップ260に進む。
【００６０】
他方、相関ピークが閾値Tcを超過すると、真の相関ピークが特定され、バーストが検出される。その場合、ステップ260において、受信機は次の帯域に切り替えられ、全てのカウンタがリセットされ、AGCループが再開され、処理がステップ265に進む。
【００６１】
ステップ265において、新しい相関が実行され、新しい相関出力xが現在の帯域の現在の相関ピークと比較される。新しい相関出力xが現在の相関ピークより大きい場合、新しい相関出力xが現在の相関ピークとして格納され、相関器の出力カウンタがゼロにリセットされる。そうでない場合、相関カウンタはインクリメントされ、現在の相関ピークは変更されないままになる。
【００６２】
ステップ270において、相関カウントは相関時間間隔Y{時間ドメインのプリアンブル系列の長さ-1}（例えば164）と比較される。相関カウントがY以下である場合、処理はステップ265に戻る。そうでない場合、処理はステップ275に進む。
【００６３】
ステップ275において、ピーク相関値が記録され、以下に更に詳細に説明するように、周波数誤差を計算するために使用される。次に、このステップ及び前のステップからのバーストタイミング及び訂正された周波数を使用して、全ての３つの帯域でフレーム同期が検査される。
【００６４】
ステップ280において、全ての３つの帯域でフレーム同期が得られたか否かが検査される。フレーム同期が得られた場合、受信機の同期が実現され、処理はステップ285で終了する。
【００６５】
そうでない場合、フレーム同期が全ての３つの帯域で得られない場合、ステップ290において、フレーム同期を探す処理が合計で24シンボル期間について繰り返される。フレーム同期が24シンボル期間内に得られた場合、処理はステップ265に戻る。一方、フレーム同期が24シンボル期間内に得られない場合、処理はステップ210に戻り、最初からやり直す。
【００６６】
好ましい実施例がここに開示されているが、本発明の概念及び範囲内にある多数の変更が可能である。このような変更は、明細書、図面及び特許請求の範囲を検討した後に当業者に明らかになる。従って、特許請求の要旨及び範囲内を除いて、本発明は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】超広帯域（UWB）装置の動作の帯域計画
【図２】マルチバンドUWB信号を検出して取得する方法のフローチャート
【図３】マルチバンド周波数ホッピングにより送信されたUWB信号に受信機を同期させるシステムの機能ブロック図
【図４】階層的相関器の第１の実施例のブロック図
【図５】UWB信号の存在時での図４の階層的相関器のシミュレーション出力
【図６】階層的相関器の第２の実施例のブロック図
【図７】相関器及びバースト検出器のブロック図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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