(57)【要約】【課題】スライディング相互相関時の演算量を減らすこと。【解決手段】本発明によれば、サンプルを単位としてＫ（Ｋは１より大の自然数）等分された分割レプリカを、サンプルの時系列に並べ、「引き込み過程」にあるタイミング同期において、先頭の分割レプリカを無線フレームに対してのみ１サンプルずつずらしながら相互相関演算するスライディング相関処理を行う。そして、先頭の分割レプリカでパイロットシンボルの一部分を検出すると、以降の部分では分割レプリカとパイロットシンボルとが一致すると推定されるので、スライディング相関処理を行わず、相互相関ピークを検出した無線フレームの直後から順次分割レプリカとの相互相関演算を行い、相互相関ピークを検出していく。そして、パイロットシンボルの最後まで相互相関ピークを検出したならば、タイミング同期が確立する。【選択図】        図２
2008113369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期方法であって、
複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶工程と、
前記分割レプリカ記憶工程によって記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択工程と、
前記分割レプリカ選択工程によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出工程と、
前記相互相関値算出工程によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出工程と
を含んだことを特徴とするタイミング同期方法。
【請求項２】
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって第１に選択された第１分割レプリカと前記受信信号との間でのみスライディング相互相関演算を行い、
前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第１分割レプリカと前記受信信号の第１区間との間で相互相関のピークが検出されると、該第１分割レプリカに続く第２分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第２分割レプリカと、前記受信信号の第１区間の直後の第２区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする請求項１に記載のタイミング同期方法。
【請求項３】
前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって第ｉ（２≦ｉ≦Ｋ−１）分割レプリカと前記受信信号の第ｉ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該第ｉ分割レプリカに続く第（ｉ＋１）分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと、前記受信信号の第ｉ区間の直後の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする請求項２に記載のタイミング同期方法。
【請求項４】
前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出されなかった場合に、前記第１分割レプリカを再選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって再選択された前記第１分割レプリカと前記受信信号との間でスライディング相互相関演算を再び行うことを特徴とする請求項３に記載のタイミング同期方法。
【請求項５】
複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期装置であって、
複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶部と、
前記分割レプリカ記憶部に記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択部と、
前記分割レプリカ選択部によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
前記相互相関値算出部によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出部と
を備えたことを特徴とするタイミング同期装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期方法およびタイミング同期装置に関し、特に、タイミング同期を確立する過程におけるスライディング相互相関時の演算量を減らすタイミング同期方法およびタイミング同期装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信など、一般的なワイヤレス通信方式において、送信機と受信機とが通信を行うためには、受信機が送信機に対してタイミング同期およびキャリア周波数同期を確立する必要がある。受信機が送信機に対してタイミング同期を取ることによって、受信機は送信機から送信されたシンボルのタイミング（シンボルタイミング）を把握することが出来、シンボルの情報を認識することが可能となる。
【０００３】
タイミング同期およびキャリア周波数同期の処理過程には、それぞれ「引き込み過程」および「追従過程」がある。「引き込み過程」とは、シンボルタイミングあるいはキャリア周波数オフセット量が受信機側で全く分かっていない状態から、シンボルタイミングあるいは周波数オフセット量を検出して、タイミング同期を確立する処理過程のことである。「追従過程」とは、「引き込み過程」で確立した同期を、更に同期精度を高め、通信の間にわたって維持する処理過程のことである。
【０００４】
例えば、ワイヤレス通信方式がＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式である場合には、タイミング同期方式は、「自己相関方式」または「相互相関方式」が用いられることが一般的である。
【０００５】
「自己相関方式」は、次のようにしてタイミング同期を取る。ＯＦＤＭシンボルは伝送したいユーザデータを含む「有効シンボル」部分と、符合間干渉の影響を低減するために設けられたＧＩ（Guard Interval）とよばれる部分から成る。ＧＩは、「有効シンボル」の後方の一部をコピーしたものである。「自己相関方式」は、ＯＦＤＭシンボルに含まれるＧＩの繰り返し波形を利用して、自己相関を取得してタイミング同期を確立・維持する方式である。
【０００６】
しかし、受信波が遅延成分（遅延波）を含む場合に、「自己相関方式」では、遅延成分による干渉によって、自己相関の取得が困難である。このために、受信波が遅延成分を含む場合であっても同期の確立および維持を可能とするために、「相互相関方式」がより広く用いられる。
【０００７】
「相互相関方式」は、次のようにしてタイミング同期を取る。「無線フレーム」は複数の「情報シンボル」と「パイロットシンボル」により構成される。「情報シンボル」は、受信機が未知な情報を伝送するためのＯＦＤＭシンボルである。これに対して「パイロットシンボル」は、受信機が既知な情報を伝送するＯＦＤＭシンボルである。受信機が既知である情報を伝送することにより、受信機では伝搬路の波形歪推定を行うことが可能になるほか、「相互相関方式」によってタイミング同期を行うことが可能となる。
【０００８】
「相互相関方式」によるタイミングは、同期具体的には、受信機では予めこの「パイロットシンボル」の「有効シンボル」区間の波形をメモリ等に内蔵（これを「レプリカ」とよぶ）し、受信信号と「レプリカ」との相互相関を演算して、相互相関値がピークになるタイミングをフレーム同期タイミングとする。
【０００９】
ところで、近年のＯＦＤＭ変調方式では、サブキャリア数がどんどん多くなる傾向にある。これにより、「有効シンボル」のサンプル数が増大することとなる。さらに、タイミング同期が「引き込み過程」にあるときは、受信信号を１サンプルずつずらしながら相互相関演算を行っていく、スライディング相関処理を行う必要があり、この「引き込み過程」のタイミング同期処理の演算量が問題視されている。
【００１０】
そこで、例えば、非特許文献１には、既知情報の「有効シンボル」そのものを「レプリカ」として用いるのではなく、「有効シンボル」を硬判定したもの、つまり「有効シンボル」の符号のみを「レプリカ」として用いるタイミング同期方式が開示されている。これにより、相互相関演算時に、複素乗算の代わりに符号反転処理のみを行えばよくなるため、「引き込み過程」における演算量を大きく削減可能としている。
【００１１】
【非特許文献１】平  明徳、石津  文雄、三宅  真  著  「周波数選択性フェージング環境におけるOFDM通信システムのタイミング同期方式」  電子情報通信学会論文誌  Ｂ  Vol.J84-B No.7 pp.1255-1264  ２００１年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記非特許文献１に代表される従来技術は、「硬判定された参照信号のIch、Qchの時系列」が相関特性に優れたパターンであれば用いることの出来る方式である。このために、「硬判定された参照信号のIch、Qchの時系列」が相関特性に優れないパターンであるなどの、より一般的な「パイロットシンボル」を含むフレームの同期を確立することは困難であった。
【００１３】
本発明は、上記問題点（課題）を解消するためになされたものであって、「硬判定された参照信号のIch、Qchの時系列」が相関特性に優れていない場合、すなわち、任意の「パイロットシンボル」を含むフレームであっても、「引き込み過程」におけるスライディング相互相関時の演算量を減らすことを可能とするタイミング同期方法およびタイミング同期装置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】
【００１４】
上述した問題を解決し、目的を達成するため、本発明は、複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期方法であって、複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶工程と、前記分割レプリカ記憶工程によって記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択工程と、前記分割レプリカ選択工程によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出工程と、前記相互相関値算出工程によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出工程とを含んだことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって第１に選択された第１分割レプリカと前記受信信号との間でのみスライディング相互相関演算を行い、前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第１分割レプリカと前記受信信号の第１区間との間で相互相関のピークが検出されると、該第１分割レプリカに続く第２分割レプリカを選択し、前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第２分割レプリカと、前記受信信号の第１区間の直後の第２区間との間の相互相関値を算出し、前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって第ｉ（２≦ｉ≦Ｋ−１）分割レプリカと前記受信信号の第ｉ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該第ｉ分割レプリカに続く第（ｉ＋１）分割レプリカを選択し、前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと、前記受信信号の第ｉ区間の直後の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値を算出し、前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出されなかった場合に、前記第１分割レプリカを再選択し、前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって再選択された前記第１分割レプリカと前記受信信号との間でスライディング相互相関演算を再び行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期装置であって、複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶部と、前記分割レプリカ記憶部に記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択部と、前記分割レプリカ選択部によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出部と、前記相互相関値算出部によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、相互相関値を算出する際に、分割レプリカを使用するため、受信波に周波数オフセットがある場合であっても相互相関値が小さくなりにくいため、タイミング同期の確立をより容易に行い、またタイミング同期の誤同期を防止することが可能となるという効果を奏する。また、１つのパイロットシンボルを検知する間にＫ個の相互相関値を算出することとなり、Ｋ個の相互相関ベクトルを算出することとなることから、従来に比べてＫ倍のキャリア周波数オフセットを検出することが可能となるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明によれば、タイミング同期確立時のスライディング相関演算を分割されサンプル数が少ない第１分割レプリカのみ行い、第２分割レプリカは受信波の固定部分との間で相互相関値を計算するので、スライディング相互相関演算の計算量を抑制するという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明によれば、第２分割レプリカから第Ｋ分割レプリカまで、受信波の第２区間から第Ｋ区間までのそれぞれと相互相関値を計算し、相互相関のピークを検出するので、相互相関値を複数回計算し、いずれの相互相関値も所定閾値以上となるか否かを確認することによって、タイミング同期の誤同期を防止するという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明によれば、分割レプリカ２〜Ｋのうちで相関ピークを検出できなかったら、その時点でタイミング同期処理を分割レプリカ１からやり直すこととし、複数回の相互相関処理を行い得ることを保証することになるので、誤同期を防止する確率をより高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照し、本発明のタイミング同期方法およびタイミング同期装置に係る実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、本発明を、受信フレームのパイロットシンボルが１つであるＯＦＤＭ変調方式のタイミング同期に適用した場合を示すこととする。これは、ＯＦＤＭ変調方式が、サブキャリアが多いためで、本発明を適用することによって、タイミング同期を確立する際のスライディング相互相関演算の計算量を抑制することが可能であるからである。しかし、ＯＦＤＭ変調方式に限らず、受信フレームのパイロットシンボルが１つであって、相互相関方式でタイミング同期を確立する変調方式であれば、いずれであってもよい。本発明は、サブキャリアが多ければ多いほど効果的である。
【００２４】
なお、厳密には、タイミング同期だけでは情報を認識することは困難であり、受信機が送受信機間のキャリア周波数オフセットを補償（キャリア周波数同期）することにより、シンボルの情報および無線フレームの情報を認識することが可能となる。さらに、同期検波方式においてはキャリア位相同期を確立し、必要に応じて伝搬路上で発生するフェージングによる波形歪を補償することにより情報を認識することが可能になる。
【００２５】
先ず、実施例の説明に先立って、図１および２を参照して、従来のタイミング同期方法の問題点および本発明のタイミング同期方法の特徴を説明する。図１は、従来の引き込み過程におけるタイミング同期方法の問題点を説明するための説明図である。同図に示すように、従来は、「引き込み過程」にあるタイミング同期において、レプリカを無線フレームに対して１サンプルずつずらしながら相互相関演算するスライディング相関処理を行っていた。なお、この場合、無線フレームおよびレプリカは複数のサンプルからなり、レプリカを無線フレームに対して１サンプルずつずらしながら、各位置において相互相関値を算出し、相互相関値が所定閾値以上となった無線フレームの位置を、無線フレームを構成する有効シンボルの一種であるパイロットシンボルの位置とする。
【００２６】
しかし、この従来の方法によると、有効シンボルのサンプル数が多い場合に、相互相関演算の計算量が膨大になるという問題点があった。例えば、有効シンボルがＡ個のサンプル数からなるとすると、パイロットシンボルを検出するために行うスライディング相関処理の１回の相互相関値の算出において、Ａ回の複素乗算を行い、かつ（Ａ−１）回の複素加算を行わなければならない。Ａの値が膨大であれば、これらの計算に要する計算量は、当然に大きくなる。さらに、タイミング同期が同期確立の過程、すなわち「引き込み過程」にある場合には、スライディング相関処理をおこなうことから、これらに要する相互相関処理の計算量は、さらに膨大なものとなっていく。
【００２７】
このように、従来の方法であっては、タイミング同期が「引き込み過程」にある場合には、相互相関処理の計算量が膨大になり、タイミング同期の処理装置の負担を招き、迅速なタイミング同期の確立を妨げていた。
【００２８】
そこで、本発明は、図２の本発明の引き込み過程におけるタイミング同期方法の特徴を説明するための説明図に示すように、サンプルを単位としてＫ（Ｋは１より大の自然数）等分された分割レプリカを、サンプルの時系列に並べる。「引き込み過程」にあるタイミング同期において、先頭の分割レプリカを無線フレームに対してのみ１サンプルずつずらしながら相互相関演算するスライディング相関処理を行う。そして、先頭の分割レプリカでパイロットシンボルの一部分を検出すると、以降の部分では分割レプリカとパイロットシンボルとが一致すると推定されるので、スライディング相関処理を行わず、相互相関ピークを検出した無線フレームの直後から順次分割レプリカとの相互相関演算を行い、相互相関ピークを検出していく。そして、パイロットシンボルの最後まで相互相関ピークを検出したならば、タイミング同期が確立する。
【００２９】
この方法によると、有効シンボルのサンプル数が多い場合であっても、相互相関演算の計算量を抑制することが可能となる。例えば、有効シンボルがＡ個のサンプル数からなるとすると、このＡ個のサンプルをＫ等分（ただし、ＡがＫで割り切れるものとする）するので、分割レプリカのサンプル数はＡ／Ｋとなる。この場合、パイロットシンボルを検出するために行うスライディング相関処理の１回の相互相関値の算出において、Ａ／Ｋ回の複素乗算を行い、かつ（Ａ／Ｋ−１）回の複素加算を行うだけですむことになる。Ａの値が膨大であっても、Ｋの値を適切に定め、Ａ／Ｋの値が適切な値となるように調整することによって、これらの計算に要する計算量が抑制され、スライディング相関処理をおこなったとしても、これらに要する相互相関処理の計算量は、大きく抑制されることが期待できる。
【００３０】
このように、本発明の方法であれば、タイミング同期が「引き込み過程」にある場合にも、相互相関処理の計算量を抑制可能になり、タイミング同期の処理装置の負担を軽減し、迅速なタイミング同期の確立をはかることが可能となる。
【００３１】
なお、レプリカを分割レプリカへ分割する際に、Ｋ等分するとしたが、これに限らず、分割単位は、等分でなくてもよい。例えば、先頭の分割レプリカのサンプル数をより少なくし、先頭以外の分割レプリカのサンプル数をより多くすることによって、スライディング相関処理の処理負担および計算量の削減、相互相関演算の計算量の削減を図ることが可能となる。
【実施例】
【００３２】
以下に、図３〜９を参照して、本発明に係る実施例を説明する。先ず、ＯＦＤＭ変調方式で使用される無線フレームを構成するＯＦＤＭシンボルの概要を説明する。図３は、ＯＦＤＭ変調方式で使用される無線フレームを構成するＯＦＤＭシンボルの概要を示す図である。同図に示すように、ＯＦＤＭシンボルは、伝送したい情報を有する「有効シンボル」部分と、符合間干渉の影響を低減するために設けられたＧＩ(Guard Interval)と呼ばれる部分とから成る。ＧＩは，「有効シンボル」の後方の一部をコピーしたものである。なお、タイミング同期を取るための方法の一つである「自己相関方式」は、ＯＦＤＭシンボルに必ず含まれるこの繰り返し波形を利用して、自己相関を取得し同期を確立、維持する方式である。
【００３３】
次に、実施例に係る無線フレームの構成例を説明する。図４は、実施例に係る無線フレームの構成例を示す図である。同図に示すように、無線フレームは、１つのパイロットシンボルと９つの情報シンボルとから構成される。パイロットシンボルおよび情報シンボルは、ともにＯＦＤＭシンボルである。さらに、パイロットシンボルは、Ｎ（Ｎは自然数）個のサンプルから構成される。さらにこのＮ個のサンプルは、Ｋ（Ｋは１より大の自然数）個のグループに等分割可能で、各サンプルのグループは、Ｎ／Ｋ個のサンプルを有する、分割された分割パイロットシンボルを構成可能である。なお、ＮはＫで割り切れるものとする。
【００３４】
次に、実施例に係るレプリカの構成例を説明する。図５は、実施例に係るレプリカの構成例を示す図である。同図に示すように、レプリカは、パイロットシンボルと同様に、Ｎ（Ｎは自然数）個のサンプルから構成される。さらにこのＮ個のサンプルは、Ｋ（Ｋは１より大の自然数）個のグループに等分割可能で、各サンプルのグループは、Ｎ／Ｋ個のサンプルを有する、分割された分割レプリカを構成可能である。なお、ＮはＫで割り切れるものとする。
【００３５】
次に、実施例に係る引き込み用タイミング同期装置の構成について説明する。図６は、実施例に係る引き込み用タイミング同期装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、引き込み用タイミング同期装置１００は、制御部１０１と、レプリカ出力部１０２と、相互相関演算部１０３と、相関ピーク検出部１０４とを有する。
【００３６】
制御部１０１は、引き込み用タイミング同期装置１００全体の制御をつかさどるとともに、相関ピーク検出部１０４から受け渡された相関ピーク検出情報に基づいて、レプリカ出力部１０２（より具体的には、後述のセレクタ部１０２ｃ）に対して分割レプリカの再選択を指示する。また、全ての分割レプリカから相関ピークを検出したならば、タイミング同期が確立（「引き込み過程」の終了）したことを外部に対して出力する。
【００３７】
レプリカ出力部１０２は、分割レプリカ記憶部１０２ａと、分割レプリカ１記憶部１０２ｂ1と、分割レプリカ２記憶部１０２ｂ2と、・・・、分割レプリカＫ記憶部１０２ｂKと、セレクタ部１０２ｃとを有する。分割レプリカ記憶部１０２ａは、分割される以前のレプリカを記憶する記憶手段である。分割レプリカ１記憶部１０２ｂ1、分割レプリカ２記憶部１０２ｂ2、・・・、分割レプリカＫ記憶部１０２ｂKは、レプリカがＫ等分に分割された分割レプリカを記憶する記憶手段である。レプリカ記憶部１０２ａに記憶されるレプリカがＫ等分されて、そのサンプルの時系列順に、分割レプリカ１記憶部１０２ｂ1、分割レプリカ２記憶部１０２ｂ2、・・・、分割レプリカＫ記憶部１０２ｂKへと格納されることとなる。
【００３８】
セレクタ部１０２ｃは、制御部１０１に指示に従って、分割レプリカ１記憶部１０２ｂ1、分割レプリカ２記憶部１０２ｂ2、・・・、分割レプリカＫ記憶部１０２ｂKから一つの分割レプリカを選択し、相互相関演算部１０３へ受け渡す。
【００３９】
相互相関演算部１０３は、無線周波による受信信号を、セレクタ部１０２ｃによって選択された分割レプリカとの相互相関ベクトルを求め、この求められた相互相関ベクトルを、相関ピーク検出部１０４へ受け渡す。
【００４０】
相関ピーク検出部１０４は、相互相関演算部１０３から受け渡された受信信号と分割レプリカとの相互相関ベクトルの絶対値を算出して相互相関値とし、この相互相関値と所定閾値とを比較し、相互相関値が所定閾値以上であるか否かを判定することによって、相互相関値のピークを検出する。すなわち、相互相関値が所定閾値以上である場合に、相互相関値がピークであることとする。そして、相関ピーク時の相互相関ベクトルを外部へ出力する。
【００４１】
なお、相互相関値の系列内において値が最大となるものを求めることによって相互相関値のピークを検出することとしてもよい。しかし、相互相関値のピークとなる受信信号の系列のうち、前述の所定閾値を超えるものが１つだけであり、これ以外は該所定閾値を超えないように閾値を設定することによって、上記のように、所定閾値との比較結果のみに基づいて相互相関値のピークを検出することが可能となる。
【００４２】
次に、図６に示した引き込み用タイミング同期装置において実行される引き込み時タイミング同期処理について説明する。図７は、引き込み時タイミング同期処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、先ず、セレクタ部１０２ｃは、分割レプリカ１を選択する（ステップＳ１０１）。続いて、相互相関演算部１０３は、分割レプリカ１を用いて、スライディング処理を行いつつ相互相関ベクトルを計算し、相関ピーク検出部１０４は、該相互相関ベクトルの絶対値を算出してスライディング相互相関値を計算する（ステップＳ１０２）。
【００４３】
続いて、相関ピーク検出部１０４は、ステップＳ１０２で計算したスライディング相互相関値と所定閾値とを比較し、スライディング相互相関値が所定閾値以上となったと判定されたことにより相互相関ピークを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。相互相関ピークを検出したと判定された場合（ステップＳ１０３肯定）、ステップＳ１０４へ移り、相互相関ピークを検出したと判定されなかった場合（ステップＳ１０３否定）、ステップＳ１０１へ移る。
【００４４】
続いて、ステップＳ１０４では、セレクタ部１０２ｃは、分割レプリカ２を選択する。続いて、相互相関演算部１０３は、分割レプリカ２を用いて、分割レプリカ１の相関ピークタイミングからＮ／Ｋサンプル後の相互相関ベクトルを計算し、相関ピーク検出部１０４は、該相互相関ベクトルの絶対値を算出して相互相関値を計算する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
続いて、相関ピーク検出部１０４は、ステップＳ１０５で計算した相互相関値と所定閾値とを比較し、相互相関値が所定閾値以上となったと判定されたことにより相互相関ピークを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。相互相関ピークを検出したと判定された場合（ステップＳ１０６肯定）、ステップＳ１０７へ移り、相互相関ピークを検出したと判定されなかった場合（ステップＳ１０６否定）、ステップＳ１０１へ移る。以下、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理と同様の処理を、分割レプリカ３、分割レプリカ４、・・・、分割レプリカＫ−１について実行する。
【００４６】
そして、ステップＳ１０７では、セレクタ部１０２ｃは、分割レプリカＫを選択する。続いて、相互相関演算部１０３は、分割レプリカＫを用いて、分割レプリカ１の相関ピークタイミングからＮサンプル後の相互相関ベクトルを計算し、相関ピーク検出部１０４は、該相互相関ベクトルの絶対値を算出して相互相関値を計算する（ステップＳ１０８）。
【００４７】
続いて、相関ピーク検出部１０４は、ステップＳ１０８で計算した相互相関値と所定閾値とを比較し、相互相関値が所定閾値以上となったと判定されたことにより相互相関ピークを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。相互相関ピークを検出したと判定された場合（ステップＳ１０９肯定）、ステップＳ１１０へ移り、相互相関ピークを検出したと判定されなかった場合（ステップＳ１０９否定）、ステップＳ１０１へ移る。
【００４８】
ステップＳ１１０では、制御部１０１は、タイミング同期において「引き込み過程」が終了したことをタイミング同期情報として、例えば、有効シンボル位置情報を、後述の有効シンボル抽出装置２０４へ受け渡す。
【００４９】
次に、図６に示した引き込み用タイミング同期装置を含むＯＦＤＭ受信装置の構成について説明する。図８は、実施例に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、ＯＦＤＭ受信装置２００は、受信データメモリ２０１と、タイミング同期装置２０２と、キャリア周波数オフセット同期装置２０３と、有効シンボル抽出装置２０４と、有効シンボルデータメモリ２０５と、サブキャリア復調装置２０６とを有する。
【００５０】
受信データメモリ２０１は、受信データを一時記憶する。複素信号で表されるＯＦＤＭシンボルを３シンボル長格納可能な長さのメモリである。１つのＯＦＤＭシンボルは、Ｎサンプルの有効シンボルとＧサンプルのＧＩとを含むＬ（＝Ｎ＋Ｇ）サンプルからなる。また、受信データメモリ２０１は、アドレスが小さい方から受信データが書き込まれ、アドレスが大きくなるに従って、新しい受信データとなる。受信データメモリ２０１は、上位制御装置により制御され、受信データをメモリ内に格納する。
【００５１】
今ここで、受信データメモリに格納されている受信データを古い順に１シンボル長ごとに、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃと分けると、上位制御装置は、まず領域Ｂの受信データＬサンプルを領域Ａに転送し、その次に、領域Ｃの受信データＬサンプルを領域Ｂに転送し、最後に外部からの受信データＬサンプルを領域Ｃに転送する。タイミング同期装置２０２および有効シンボル抽出装置２０４は、この受信データメモリ２０１に一時記憶される受信データを読み出すこととなる。
【００５２】
タイミング同期装置２０２は、引き込み用タイミング同期装置１００と、追従用タイミング同期装置１２０とを有する。追従用タイミング同期装置１２０は、タイミング同期が「追従過程」にあるときの同期処理を行う装置である。なお、これら２つのタイミング同期装置は、図示しない上位のタイミング同期装置により切り替えられて用いられるが、分離した構成でなくともよく、一体であってもよい。タイミング同期装置２０２は、「引き込み過程」、「追従過程」に関わらず、相関ピークを検出したタイミングの相互相関ベクトルをキャリア周波数オフセット同期装置２０３へ受け渡す。また、基準発信器へタイミング同期情報を受け渡す。
【００５３】
なお、図示しない上位のタイミング同期装置は、タイミング同期状態が「引き込み過程」か「追従過程」かのいずれであるかをＯＦＤＭ受信装置全体に通知するとともに、「追従過程」において、有効シンボル抽出装置２０４に対して、受信データメモリ２０１の領域Ａ〜Ｃのどの部分に有効シンボルが含まれるかを示すため、有効シンボルの先頭アドレスを通知する。
【００５４】
引き込み用タイミング同期装置１００は、「引き込み過程」にあるときは、受信データメモリ２０１のアドレスＧ〜２Ｌ−１の受信データに対してスライディング相関処理を行い、Ｌ個の相互相関ベクトルを出力する。領域Ａのアドレス０〜Ｌ−Ｎ／Ｋの受信データと領域Ｃの受信データは、「引き込み過程」における相互相関演算には用いない。「引き込み過程」において、領域Ｂに相互相関ピークがあるときに相関ピークを検出するためである。
【００５５】
ただし、「引き込み過程」で検出した同期タイミングは、一般的にはどんどんずれていく。これは、送信機の基準発信器と受信機の基準発信器に偏差があるためで、送受信機のシンボル周期が微妙に異なるためである。よって、「追従過程」においては、より高精度にタイミング同期を行うため、領域Ａや領域Ｃの受信データも使用して相関ピーク検出を行う。但し、時間が立てば、領域Ａあるいは領域Ｃの端まで相関ピークタイミングがずれていく。
【００５６】
これを防ぐため、追従用タイミング同期装置１２０は、「追従過程」において、受信機の基準発信器の発信周波数を微調整する。繰り返し領域Ａで相関ピークを検出したら、送信機の基準発信器の発信周波数が受信機の発信周波数よりもわずかに速いと認識して、受信機の基準発信器の周波数をわずかに下げる。逆に、繰り返し領域Ｃで相関ピークを検出したら、送信機の基準発信器の発信周波数が受信機の基準発信器の発信周波数よりもわずかに遅いと認識して、受信機の基準発信器の発信周波数をわずかに上げる。このようにして、大体において領域Ｂにおいて相関ピークを検出するように制御する。
【００５７】
キャリア周波数オフセット同期装置２０３は、タイミング同期装置２０２から出力される相互相関ベクトルをもとにキャリア周波数オフセット量を検出し、「追従過程」時には、有効シンボルデータメモリ内のデータに対して位相回転処理を行い、有効シンボルデータのキャリア周波数オフセットを補償する。
【００５８】
有効シンボル抽出装置２０４は、タイミング同期装置２０２から通知された有効シンボルの先頭アドレスに基づいて受信データメモリ２０１から有効シンボルのＮサンプル部分を抽出し、この抽出された有効シンボルデータの部分を有効シンボルデータメモリ２０５へ受け渡す。
【００５９】
有効シンボルデータメモリ２０５は、複素信号で表されるＮサンプルの有効シンボルデータを格納するメモリである。さらに、この一時記憶するＮサンプルの有効シンボルデータをキャリア周波数オフセット同期装置２０３へ受け渡す。
【００６０】
サブキャリア復調装置２０６は、キャリア周波数オフセットを補償された有効シンボルデータに対してサブキャリア復調処理を行う。なお、サブキャリア復調装置は、伝搬路歪を補償する波形等価装置２０６ａと、キャリア位相を再生するキャリア位相同期装置２０６ｂとを含む。
【００６１】
次に、実施例に係るＯＦＤＭ受信装置における引き込み時タイミング同期処理について説明する。図９は、実施例に係るＯＦＤＭ受信装置における引き込み時タイミング同期処理を示すタイムチャートである。同図に示すように、先ず、ＯＦＤＭ受信装置２００全体の制御装置である上位制御装置３００は、引き込み用タイミング同期装置１００の制御部１０１へ、受信データ更新通知を送信する（ステップＳ１２１）。
【００６２】
続いて、制御部１０１は、レプリカ出力部１０２に対して、分割レプリカ１を出力するように指示する（ステップＳ１２２）。この指示に従って、レプリカ出力部１０２は、相互相関演算部１０３に対して、分割レプリカ１を出力する（ステップＳ１２３）。続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００の受信データメモリ２０１は、サンプル数がＬ＋Ｎ／Ｋの受信データを、相互相関演算部１０３へ出力する（ステップＳ１２４）。そして、相互相関演算部１０３は、サンプル数がＬの相互相関ベクトルを相関ピーク検出部１０４へ出力する（ステップＳ１２５）。ここで、相関ピーク検出部１０４は、相互相関ピークを検出しなかったので、制御部１０１に対して、“相互相関ピーク無し”を通知する（ステップＳ１２６）。
【００６３】
続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００全体の制御装置である上位制御装置３００は、引き込み用タイミング同期装置１００の制御部１０１へ、さらに受信データ更新通知を送信する（ステップＳ１２７）。
【００６４】
続いて、制御部１０１は、レプリカ出力部１０２に対して、分割レプリカ１を出力するように指示する（ステップＳ１２８）。この指示に従って、レプリカ出力部１０２は、相互相関演算部１０３に対して、分割レプリカ１を出力する（ステップＳ１２９）。続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００の受信データメモリ２０１は、サンプル数がＬ＋Ｎ／Ｋの受信データを、相互相関演算部１０３へ出力する（ステップＳ１３０）。そして、相互相関演算部１０３は、サンプル数がＬの相互相関ベクトルを相関ピーク検出部１０４へ出力する（ステップＳ１３１）。
【００６５】
そして、相関ピーク検出部１０４は、相互相関ピークを検出したので、制御部１０１に対して、“相互相関ピーク有り”を通知する（ステップＳ１３２）。続いて、相関ピーク検出部１０４は、キャリア周波数オフセット同期装置２０３に対して、相互相関がピークであった相互相関ベクトルを送信する（ステップＳ１３３）。このとき送信されるベクトルは、当然サンプル数１である。
【００６６】
このように、ステップＳ１２１〜ステップＳ１３３を経ることによって、分割レプリカ１によるスライディング相関処理で、一度目の「受信データ更新処理」では相関ピークを検出できなかったが、二度目の「受信データ更新処理」で相関ピークを検出できたことになる。
【００６７】
続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００全体の制御装置である上位制御装置３００は、引き込み用タイミング同期装置１００の制御部１０１へ、さらに受信データ更新通知を送信する（ステップＳ１３４）。
【００６８】
続いて、制御部１０１は、レプリカ出力部１０２に対して、分割レプリカ２を出力するように指示する（ステップＳ１３５）。この指示に従って、レプリカ出力部１０２は、相互相関演算部１０３に対して、分割レプリカ２を出力する（ステップＳ１３６）。続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００の受信データメモリ２０１は、サンプル数がＬ＝Ｎ／Ｋの受信データを、相互相関演算部１０３へ出力する（ステップＳ１３７）。
【００６９】
そして、相互相関演算部１０３は、サンプル数が１の相互相関ベクトルを相関ピーク検出部１０４へ出力する（ステップＳ１３８）。ここで、相関ピーク検出部１０４は、相互相関ピークを検出したので、制御部１０１に対して、相互相関ピーク有りを通知する（ステップＳ１３９）。続いて、相関ピーク検出部１０４は、キャリア周波数オフセット同期装置２０３に対して、相互相関がピークであった相互相関ベクトルを送信する（ステップＳ１４０）。このとき送信されるベクトルは、当然サンプル数１である。
【００７０】
引き続き、分割レプリカ３、分割レプリカ４、・・・、分割レプリカＫ−１について、ステップＳ１３４〜ステップＳ１４０の処理を繰り返す。そして、ＯＦＤＭ受信装置２００全体の制御装置である上位制御装置３００は、引き込み用タイミング同期装置１００の制御部１０１へ、さらに受信データ更新通知を送信する（ステップＳ１４１）。
【００７１】
続いて、制御部１０１は、レプリカ出力部１０２に対して、分割レプリカＫを出力するように指示する（ステップＳ１４２）。この指示に従って、レプリカ出力部１０２は、相互相関演算部１０３に対して、分割レプリカＫを出力する（ステップＳ１４３）。続いて、ＯＦＤＭ受信装置２００の受信データメモリ２０１は、サンプル数がＬ＝Ｎ／Ｋの受信データを、相互相関演算部１０３へ出力する（ステップＳ１４４）。
【００７２】
そして、相互相関演算部１０３は、サンプル数が１の相互相関ベクトルを相関ピーク検出部１０４へ出力する（ステップＳ１４５）。ここで、相関ピーク検出部１０４は、相互相関ピークを検出したので、制御部１０１に対して、相互相関ピーク有りを通知する（ステップＳ１４６）。続いて、相関ピーク検出部１０４は、キャリア周波数オフセット同期装置２０３に対して、相互相関がピークであった相互相関ベクトルを送信する（ステップＳ１４７）。このとき送信されるベクトルは、当然サンプル数１である。
【００７３】
引き続き、制御部１０１は、上位制御装置３００に対して、引き込み終了通知を送信し（ステップＳ１４８）、キャリア周波数オフセット同期装置２０３に対して引き込み終了通知を送信する（ステップＳ１４９）。
【００７４】
このように、ステップＳ１３４〜ステップＳ１４９の処理において、分割レプリカ２〜Ｋについて、相互相関のピークの評価はそれぞれの分割レプリカで１点ずつしか行わない。分割レプリカ１のタイミングを基準にして、Ｎ／Ｋサンプル間隔で相互相関を評価する。分割レプリカ２〜Ｋのうちで相関ピークを検出できなかったら、その時点でタイミング同期を分割レプリカ１からやり直すこととなる。このように、１回の相互相関演算によって相互創刊ピークが検出され、「タイミング同期が確立した」と見なされても、さらに相互相関演算を行うことによって相互相関ピークが無検出、すなわち、「タイミング同期が確立していない」と判定しうる機会を設け、タイミング誤同期を防止することが図られている。これを「後方保護処理」と呼ぶこととする。この後方保護処理を行うことによって、複数回の相互相関処理を行うことを保証するので、誤同期を防止する可能性をより高めることが可能となる。
【００７５】
次に、分割されたレプリカ（分割レプリカ）を使用する場合に、１つのパイロットシンボルで後方保護が可能となる効果について説明する。図１０は、分割されたレプリカを使用する場合に、１つのパイロットシンボルで後方保護が可能となる効果を説明するための説明図である。同図に示すように、受信信号の１つのパイロットシンボルは、Ｎ個のサンプルからなるが、このパイロットシンボルが、Ｋ個に分割されている。パイロットシンボルのサンプルは、予め順序付けられているが、分割によってもこのサンプルの順序が保たれるように、分割されたパイロットシンボルは順序付けられて並べられる。分割パイロットシンボルのサンプル数は、おのおのＮ／Ｋである。なお、ここで、ＮはＫで割り切れると仮定する。
【００７６】
また、同様に、レプリカもＮ個のサンプルからなり、このレプリカが、Ｋ個に分割されている。レプリカのサンプルは、予め順序付けられているが、分割によってもこのサンプルの順序が保たれるように、分割されたレプリカ（分割レプリカ）は順序付けられて並べられる。分割レプリカのサンプル数も、おのおのＮ／Ｋである。ここで、分割パイロットシンボルを、順序に従って分割パイロットシンボル１、分割パイロットシンボル２、・・・、分割パイロットシンボルＫとよび、分割レプリカを、順序に従って分割レプリカ１、分割レプリカ２、・・・、分割レプリカＫとよぶ。なお、ここでも、ＮはＫで割り切れると仮定する。
【００７７】
以下では、スライディング相関処理が、分割パイロットシンボル１から始められたと仮定する。この場合、先ず、（１）分割パイロットシンボル１と分割レプリカ１との相互相関値を計算することとなる。次に、（２）相互相関ピークを検出したため、（３）分割パイロットシンボル２と分割レプリカ２との相互相関値を計算する。そして、（４）相互相関ピークを検出する。この処理を分割パイロットシンボルＫ−１および分割レプリカＫ−１に至るまで続け、最後に、（２Ｋ−１）分割パイロットシンボルＫと分割レプリカＫとの相互相関値を計算し、（２Ｋ）相互相関ピークを検出し、タイミング同期が確立されることとなる。ただし、この（２）、（４）、・・・、（２Ｋ）のいずれかの段階で、相互相関ピークが検出されなかった場合には、受信信号のサンプルを１個後方へずらして、分割レプリカ１との相互相関値の計算から再度やり直すこととなる。
【００７８】
このように、分割パイロットシンボルと分割レプリカとの間で相互相関ピークを検出したとしても、さらにそれに続く分割パイロットシンボルと分割レプリカとの間で相互相関ピークを検出できなければ、タイミング同期の確立は失敗であるとし、タイミング同期を再度やり直すことによって、複数回の相互相関処理を行うことを保証することとなり、誤同期を防止する可能性をより高めることが可能となる。
【００７９】
次に、図１１−１〜図１４を参照して、受信信号の信号波の系列に対して、信号波のキャリア周波数オフセットが相互相関ピークに及ぼす影響について説明する。最初に、図１１−１〜図１２を参照して、受信信号の信号波の系列に対して、信号波のキャリア周波数オフセットがあった場合の相互相関ピークへ及ぼされる影響について説明する。
【００８０】
図１１−１は、受信波系列にキャリア周波数オフセットがない場合の受信波ベクトルの系列を示す図である。受信波は、IchおよびQchの２成分を有するベクトルとして表現できる。なお、２次元のベクトルは、複素数と等価である。図１１−１を参照すると、ここでは、受信波系列[Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5]は、全てIchが“1”、Qchが“0”、すなわち（1,0）のベクトルであり、各受信波間ではキャリア周波数オフセットは発生していない。
【００８１】
このとき、レプリカがＡi（１≦ｉ≦５）＝（1,0）とすると、これらのベクトルの複素共役Ｂi（１≦ｉ≦５）は、Ｂi＝（1,0）である。ここで、ＲiとＡiとの相互相関ベクトルXcorは、次式で定義される。なお、Xcorの絶対値|Xcor|を、相互相関値という。
【００８２】
【数１】
2008113369.tif 000003
【００８３】
ただし、Ｒi＊Ｂiは、ＲiとＢiとの複素乗算を表す。ＲiとＢiとの複素乗算は、Ｒi＝（a,b）、Ｂi＝（c,d）とすると、Ｒi＊Ｂi＝（ac-bd,ad+bc）で定義される。
【００８４】
上記を前提として、図１１−２に示すように、受信波系列[Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5]とレプリカ系列[Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4，Ａ5]との相互相関ベクトルを求めると、Xcor＝（1,0）、|Xcor|＝１となる。図１２に示すように、受信波系列にキャリア周波数オフセットがない場合には、相互相関値は比較大きくなるので、相互相関ピークを容易に検出することができる。
【００８５】
次に、図１３−１〜図１４を参照して、受信信号の信号波の系列に対して、信号波のキャリア周波数オフセットがあった場合の相互相関ピークへ及ぼされる影響について説明する。図１３−１は、受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合の受信波ベクトルの系列を示す図である。図１３−１を参照すると、ここでは、受信波系列[Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5]は、全て45度ずつのキャリア周波数オフセットが発生しており、Ｒ1＝（1,0）、Ｒ2＝（1/√2，1/√2）、Ｒ3＝（0,1）、Ｒ4＝（-1/√2，1/√2）、Ｒ5＝（-1,0）である。
【００８６】
このとき、図１３−２に示すように、受信波系列[Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5]とレプリカ系列[Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4，Ａ5]との相互相関ベクトルを求めると、Xcor＝（0,(1+√2)/5）となる。図１４に示すように、受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合には、キャリア周波数オフセットがない場合に比べて相互相関値は小さくなるので、相互相関ピークを検出することがより困難になる。
【００８７】
以上から、受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合は、キャリア周波数オフセットがない場合に比べ相互相関値が小さくなり、また、受信波系列のキャリア周波数オフセットがより大きい場合に、相互相関値がより小さくなることが分かる。これは、受信波のサンプルのベクトルの向きにばらつきが大きいほど、互いにベクトルの成分を打ち消しあうため、相互相関ベクトルの大きさが小さくなる。これは、「相互相関方式」によるタイミング同期においては、送受信機間のキャリア周波数オフセット量が大きくなるにつれて、相関ピークのレベル（大きさ）が小さくなるという周知の事実に一致する。
【００８８】
次に、分割されたパイロットシンボルを使用する場合に比較的大きな相互相関値が得られる効果を説明する。図１５は、分割されたパイロットシンボルを使用する場合に比較的大きな相互相関値が得られる効果を説明するための説明図である。同図に示すように、Ｎ個のサンプルからなるパイロットシンボルにおいて、直前のサンプルを基準として後続のサンプルにθ度ずつのキャリア周波数オフセットがあるとする。このとき、このパイロットシンボルを分割せずに１つのパイロットシンボルとして取り扱った場合には、先頭のサンプルに対して最大（Ｎ−１）θ度のキャリア周波数オフセットが発生することとなる。この状況の下で、パイロットシンボルとレプリカとの相互相関値を算出すると、キャリア周波数オフセットが影響して、相互相関ベクトルの大きさが小さくなり、相互相関値が小さくなる。よって、相互相関ピークの検出がより困難となる場合がある。
【００８９】
一方で、Ｎ／Ｋ個のサンプルからなる分割パイロットシンボルを考えると、直前のサンプルを基準として後続のサンプルにθ度ずつのキャリア周波数オフセットがあるが、先頭のサンプルに対して最大（Ｎ／Ｋ−１）θ度のキャリア周波数オフセットの発生に抑えられる。これは、明らかに（Ｎ−１）θ度よりも小さい。このように、分割パイロットシンボルと分割レプリカとの相互相関値を算出すると、キャリア周波数オフセットの影響をより抑制して、相互相関ベクトルの大きさが小さくなることを防ぎ、相互相関値が小さくなることを抑止する。よって、相互相関ピークの検出がより困難となることを防止することができる。すなわち、分割されたパイロットシンボル内では、キャリア周波数オフセットが小さくなり、比較的大きい相互相関ピークを得ることが可能となる。
【００９０】
次に、１フレーム内に複数のパイロットシンボルが配置されている場合のキャリア周波数オフセット検出に用いる相互相関値のピークについて説明する。図１６−１は、１フレーム内に２つのパイロットシンボルが配置されている場合のキャリア周波数オフセット検出に用いる２つの相互相関値のピークを示す図である。
【００９１】
同図に示すように、１フレーム内に２つの連続するパイロットシンボルを配置した場合に、キャリア周波数オフセットが検出可能となる。各パイロットシンボルにおける相関ピーク時の相互相関ベクトルXcor1、Xcor2に対して、二つのベクトルの相対位相回転量から送受信機間のキャリア周波数オフセット量を算出する。すなわち、時間軸の異なる２つの複素信号のベクトルについて、その相対位相回転量を算出し、単位時間ごとの位相回転量を求めることによりキャリア周波数オフセット量が検出可能である。この例の場合、送受信機間のキャリア周波数オフセット量は、パイロットシンボルの波長の半分の大きさまでの周波数オフセット量を検出することが可能である。
【００９２】
逆に言えば、パイロットシンボルの波長の半分を超えるキャリア周波数オフセット量がある場合、この方法ではキャリア周波数オフセット量を検出することは不可能である。なお、IEEE802.11aのように特別なプリアンブルを持つ無線フレームの場合は、プリアンブルにおいてパイロットシンボルの波長の半分を超えるキャリア周波数オフセットがある場合でも、その検出が可能となっている。
【００９３】
ただし、無線フレームに特別なプリアンブルを付加することは、情報の伝送効率の観点から望ましいことではない。そこで、図１６−２に示すように、分割されたパイロットシンボルを使用する場合に、相互相関ピークが複数得られることによって、より大きいキャリア周波数オフセットを検出可能となる。図１６−２は、分割されたパイロットシンボルを使用する場合に、相互相関ピークが複数得られることによって、より大きいキャリア周波数オフセットを検出可能となる効果を説明するための説明図である。
【００９４】
同図に示すように、相互相関によるタイミング同期方式を備え、且つ無線フレームに特別なプリアンブルを持たないＯＦＤＭ変調方式において、受信機でキャリア周波数オフセット量を検出する際、Ｋ個に分割されたパイロットシンボルにおける相関ピーク時の相互相関ベクトルを異なる時間軸でＫ個取得し、Ｋ個の相互相関ベクトルの相対位相回転量を算出することによりキャリア周波数オフセット量を検出する。
【００９５】
この場合に、１つのパイロットシンボル内に等間隔に並んだＫ個の相互相関ベクトルを検出し、かつ各相互相関ベクトル間の相対位相回転量は、パイロットシンボルを２つ連続して配置した場合における相互相関ベクトル間の相対位相回転量の１／Ｋである。すなわち、パイロットシンボルを２つ連続して配置した場合のＫ倍のキャリア周波数オフセット量を検出可能である。よって、サブキャリア数の多いＯＦＤＭ変調方式において、特別なプリアンブルを用いることなく、パイロットシンボルの波長の半分を超えるキャリア周波数オフセット量を検出可能である。
【００９６】
また、上記実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記実施例で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００９７】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
【００９８】
さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Init）（またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）などのマイクロ・コンピュータ）および当該ＣＰＵ（またはＭＰＵ、ＭＣＵなどのマイクロ・コンピュータ）にて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されてもよい。
【００９９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で、更に種々の異なる実施例で実施されてもよいものである。また、実施例に記載した効果は、これに限定されるものではない。
【０１００】
（付記１）複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期方法であって、
複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカをＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶工程と、
前記分割レプリカ記憶工程によって記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択工程と、
前記分割レプリカ選択工程によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出工程と、
前記相互相関値算出工程によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出工程と
を含んだことを特徴とするタイミング同期方法。
【０１０１】
（付記２）前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって第１に選択された第１分割レプリカと前記受信信号との間でのみスライディング相互相関演算を行い、
前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第１分割レプリカと前記受信信号の第１区間との間で相互相関のピークが検出されると、該第１分割レプリカに続く第２分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第２分割レプリカと、前記受信信号の第１区間の直後の第２区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記１に記載のタイミング同期方法。
【０１０２】
（付記３）前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって第ｉ（２≦ｉ≦Ｋ−１）分割レプリカと前記受信信号の第ｉ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該第ｉ分割レプリカに続く第（ｉ＋１）分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって選択された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと、前記受信信号の第ｉ区間の直後の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出工程は、前記相互相関値算出工程によって算出された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記２に記載のタイミング同期方法。
【０１０３】
（付記４）前記分割レプリカ選択工程は、前記相互相関ピーク検出工程によって前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出されなかった場合に、前記第１分割レプリカを再選択し、
前記相互相関値算出工程は、前記分割レプリカ選択工程によって再選択された前記第１分割レプリカと前記受信信号との間でスライディング相互相関演算を再び行うことを特徴とする付記３に記載のタイミング同期方法。
【０１０４】
（付記５）前記相互相関ピーク検出工程によって、前記第Ｋ分割レプリカと前記受信信号の第Ｋ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該受信信号との間でタイミング同期が確立されたことを外部へ通知するタイミング同期確立終了通知工程をさらに含んだことを特徴とする付記３または４に記載のタイミング同期方法。
【０１０５】
（付記６）複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期装置であって、
複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶部と、
前記分割レプリカ記憶部に記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択部と、
前記分割レプリカ選択部によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
前記相互相関値算出部によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出部と
を備えたことを特徴とするタイミング同期装置。
【０１０６】
（付記７）前記相互相関値算出部は、前記分割レプリカ選択部によって第１に選択された第１分割レプリカと前記受信信号との間でのみスライディング相互相関演算を行い、
前記分割レプリカ選択部は、前記相互相関ピーク検出部によって前記第１分割レプリカと前記受信信号の第１区間との間で相互相関のピークが検出されると、該第１分割レプリカに続く第２分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出部は、前記分割レプリカ選択部によって選択された前記第２分割レプリカと、前記受信信号の第１区間の直後の第２区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出部は、前記相互相関値算出部によって算出された前記第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記６に記載のタイミング同期装置。
【０１０７】
（付記８）前記分割レプリカ選択部は、前記相互相関ピーク検出部によって第ｉ（２≦ｉ≦Ｋ−１）分割レプリカと前記受信信号の第ｉ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該第ｉ分割レプリカに続く第（ｉ＋１）分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出部は、前記分割レプリカ選択部によって選択された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと、前記受信信号の第ｉ区間の直後の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出部は、前記相互相関値算出部によって算出された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記７に記載のタイミング同期装置。
【０１０８】
（付記９）前記分割レプリカ選択部は、前記相互相関ピーク検出部によって前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出されなかった場合に、前記第１分割レプリカを再選択し、
前記相互相関値算出部は、前記分割レプリカ選択部によって再選択された前記第１分割レプリカと前記受信信号との間でスライディング相互相関演算を再び行うことを特徴とする付記８に記載のタイミング同期装置。
【０１０９】
（付記１０）前記相互相関ピーク検出部によって、前記第Ｋ分割レプリカと前記受信信号の第Ｋ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該受信信号との間でタイミング同期が確立されたことを外部へ通知するタイミング同期確立終了通知部をさらに備えたことを特徴とする付記７または８に記載のタイミング同期装置。
【０１１０】
（付記１１）複数のサンプルからなる無線周波による受信信号との間でタイミング同期を確立するタイミング同期手順をタイミング同期装置の制御装置に実行させるタイミング同期プログラムであって、
複数の順序付けられたサンプルからなるパイロットシンボルのレプリカを該サンプル単位でＫ（Ｋは１より大の自然数）個に分割した分割レプリカを記憶する分割レプリカ記憶手順と、
前記分割レプリカ記憶手順によって記憶される分割レプリカから一つの分割レプリカを、前記サンプルの順序を保つ順序に従って選択する分割レプリカ選択手順と、
前記分割レプリカ選択手順によって選択された分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関値を算出する相互相関値算出手順と、
前記相互相関値算出手順によって算出された相互相関値と所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、当該分割レプリカと前記受信信号の所定区間部分との間の相互相関のピークを検出する相互相関ピーク検出手順と
を前記制御装置に実行させることを特徴とするタイミング同期プログラム。
【０１１１】
（付記１２）前記相互相関値算出手順は、前記分割レプリカ選択手順によって第１に選択された第１分割レプリカと前記受信信号との間でのみスライディング相互相関演算を行い、
前記分割レプリカ選択手順は、前記相互相関ピーク検出部によって前記第１分割レプリカと前記受信信号の第１区間との間で相互相関のピークが検出されると、該第１分割レプリカに続く第２分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出手順は、前記分割レプリカ選択手順によって選択された前記第２分割レプリカと、前記受信信号の第１区間の直後の第２区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出手順は、前記相互相関値算出手順によって算出された前記第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第２分割レプリカと前記受信信号の第２区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記１１に記載のタイミング同期プログラム。
【０１１２】
（付記１３）前記分割レプリカ選択手順は、前記相互相関ピーク検出工程によって第ｉ（２≦ｉ≦Ｋ−１）分割レプリカと前記受信信号の第ｉ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該第ｉ分割レプリカに続く第（ｉ＋１）分割レプリカを選択し、
前記相互相関値算出手順は、前記分割レプリカ選択手順によって選択された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと、前記受信信号の第ｉ区間の直後の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値を算出し、
前記相互相関ピーク検出手順は、前記相互相関値算出手順によって算出された前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関値と、前記所定閾値とを比較し、該相互相関値が該所定閾値以上であるか否かを判定することによって、該第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出することを特徴とする付記１１に記載のタイミング同期プログラム。
【０１１３】
（付記１４）前記分割レプリカ選択手順は、前記相互相関ピーク検出手順によって前記第（ｉ＋１）分割レプリカと前記受信信号の第（ｉ＋１）区間との間の相互相関のピークを検出されなかった場合に、前記第１分割レプリカを再選択し、
前記相互相関値算出手順は、前記分割レプリカ選択手順によって再選択された前記第１分割レプリカと前記受信信号との間でスライディング相互相関演算を再び行うことを特徴とする付記１３に記載のタイミング同期プログラム。
【０１１４】
（付記１５）前記相互相関ピーク検出手順によって、前記第Ｋ分割レプリカと前記受信信号の第Ｋ区間との間の相互相関のピークが検出されると、該受信信号との間でタイミング同期が確立されたことを外部へ通知するタイミング同期確立終了通知手順をさらに前記制御装置に実行させることを特徴とする付記１３または１４に記載のタイミング同期プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、任意の「パイロットシンボル」を含むフレームであっても、「引き込み過程」におけるスライディング相互相関時の演算量を減らすことを可能としたい場合に有用であり、特に、サブキャリア数の多いＯＦＤＭ変調方式においてタイミング同期の引き込み処理に係る計算量を減らしたい場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】従来の引き込み過程におけるタイミング同期方法の問題点を説明するための説明図である。
【図２】本発明の引き込み過程におけるタイミング同期方法の特徴を説明するための説明図である。
【図３】ＯＦＤＭ変調方式で使用される無線フレームを構成するＯＦＤＭシンボルの概要を示す図である。
【図４】実施例に係る無線フレームの構成例を示す図である。
【図５】実施例に係るレプリカの構成例を示す図である。
【図６】実施例に係る引き込み用タイミング同期装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】引き込み時タイミング同期処理手順を示すフローチャートである。
【図８】実施例に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施例に係るＯＦＤＭ受信装置における引き込み時タイミング同期処理を示すタイムチャートである。
【図１０】分割されたレプリカを使用する場合に、１つのパイロットシンボルで後方保護が可能となる効果を説明するための説明図である。
【図１１−１】受信波系列にキャリア周波数オフセットがない場合の受信波ベクトルの系列を示す図である。
【図１１−２】受信波系列にキャリア周波数オフセットがない場合の受信波ベクトルとレプリカとの相互相関ベクトルを説明するための説明図である。
【図１２】受信波系列にキャリア周波数オフセットがない場合の受信波ベクトルとレプリカとの相互相関値の状況を説明するための説明図である。
【図１３−１】受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合の受信波ベクトルの系列を示す図である。
【図１３−２】受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合の受信波ベクトルとレプリカとの相互相関ベクトルを説明するための説明図である。
【図１４】受信波系列にキャリア周波数オフセットがある場合の受信波ベクトルとレプリカとの相互相関値の状況を説明するための説明図である。
【図１５】分割されたパイロットシンボルを使用する場合に比較的大きな相互相関値が得られる効果を説明するための説明図である。
【図１６−１】１フレーム内に２つのパイロットシンボルが配置されている場合のキャリア周波数オフセット検出に用いる２つの相互相関値のピークを示す図である。
【図１６−２】分割されたパイロットシンボルを使用する場合に、相互相関ピークが複数得られることによって、より大きいキャリア周波数オフセットを検出可能となる効果を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００    引き込み用タイミング同期装置
１０１    制御部
１０２    レプリカ出力部
１０２ａ    レプリカ記憶部
１０２ｂ1    分割レプリカ１記憶部
１０２ｂ2    分割レプリカ２記憶部
１０２ｂK    分割レプリカＫ記憶部
１０２ｃ    セレクタ部
１０３    相互相関演算部
１０４    相関ピーク検出部
１２０    追従用タイミング同期装置
２００    ＯＦＤＭ受信装置
２０１    受信データメモリ
２０２    タイミング同期装置
２０３    キャリア周波数オフセット同期装置
２０４    有効シンボル抽出装置
２０５    有効シンボルデータメモリ
２０６    サブキャリア復調装置
２０６ａ    波形等価装置
２０６ｂ    キャリア位相同期装置
３００    上位制御装置
【図１】
2008113369.tif 000004
【図２】
2008113369.tif 000005
【図３】
2008113369.tif 000006
【図４】
2008113369.tif 000007
【図５】
2008113369.tif 000008
【図６】
2008113369.tif 000009
【図７】
2008113369.tif 000010
【図８】
2008113369.tif 000011
【図９】
2008113369.tif 000012
【図１０】
2008113369.tif 000013
【図１１−１】
2008113369.tif 000014
【図１１−２】
2008113369.tif 000015
【図１２】
2008113369.tif 000016
【図１３−１】
2008113369.tif 000017
【図１３−２】
2008113369.tif 000018
【図１４】
2008113369.tif 000019
【図１５】
2008113369.tif 000020
【図１６−１】
2008113369.tif 000021
【図１６−２】
2008113369.tif 000022