(57)【要約】【課題】過大信号の入力による信号値のオーバーフローを起こし難くすることができ、入力信号の定常的なオフセット成分に起因する誤差の補正が不要なパケット信号検出装置、周波数補正装置、受信装置、及びそれらの方法を提供する。【解決手段】直交検波後の複素受信信号Ｓ３は、差分信号生成部４において、１サンプル前の信号との差分信号Ｓ４に変換されて、パケット信号のプリアンブルを検出する処理や、周波数オフセットの補正値を算出する処理に用いられる。差分信号Ｓ４は複素受信信号Ｓ３に比べて信号レベルが小さいので、これらの処理を行うブロックにおける信号のビット長を短くすることができ、回路規模を縮小できる。また、複素受信信号Ｓ３に含まれる定常的なオフセット成分が差分信号Ｓ４においては相殺されるので、このオフセット成分に起因したパケット検出タイミングの誤差や周波数補正値の誤差を、特別な処理なしに解消できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を有するパケット信号を検出するパケット信号検出装置であって、
上記入力信号と、上記入力信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号と、当該差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させた信号との相関値を算出する相関算出手段と、
上記相関算出手段において算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段と
を有するパケット信号検出装置。
【請求項２】
上記差分信号生成手段において生成された差分信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段を有し、
上記前置き信号検出手段は、上記信号レベル測定手段において測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項１に記載のパケット信号検出装置。
【請求項３】
上記前置き信号検出手段は、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を出力する比較手段と、
上記比較手段から上記第１の信号が持続して出力される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を出力する検出信号出力手段とを含む、
請求項２に記載のパケット信号検出装置。
【請求項４】
上記比較手段は、上記算出された相関値が所定の制限値を超える場合、上記相関値の代わりに上記制限値を上記しきい値と比較する、
請求項３に記載のパケット信号検出装置。
【請求項５】
上記前置き信号検出手段は、上記比較手段から上記第１の信号が出力された場合、上記第１の信号を上記第３の時間より短い第４の時間だけ持続して出力し、上記検出信号出力手段に供給する信号持続手段を含む、
請求項３に記載のパケット信号検出装置。
【請求項６】
上記相関算出手段は、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号を上記第２の時間だけ遅延させる遅延手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号と上記遅延手段において遅延された差分信号とを乗算する乗算手段と、
上記乗算手段の乗算結果を所定の平均化期間に渡って平均化する平均化手段とを含む、
請求項１に記載のパケット信号検出装置。
【請求項７】
上記入力信号は、同相成分と直交成分とからなる複素信号であり、
上記乗算手段は、入力した一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と入力した他方の差分信号とを乗算し、
上記相関算出手段は、上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた上記相関値を出力する相関値出力手段を含む、
請求項６に記載のパケット信号検出装置。
【請求項８】
入力される信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を有するパケット信号を検出するパケット信号検出方法であって、
上記入力信号と、上記入力信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、
上記生成された差分信号と、当該差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させた信号との相関値を算出し、
上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出する
パケット信号検出方法。
【請求項９】
上記生成された差分信号の信号レベルを測定し、
上記前置き信号の検出において、上記測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項８に記載のパケット信号検出方法。
【請求項１０】
上記前置き信号の検出において、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を生成し、
上記第１の信号が持続して生成される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を生成する、
請求項９に記載のパケット信号検出方法。
【請求項１１】
同相成分と直交成分とからなる複素信号を入力し、当該入力複素信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を検出し、当該検出したパケット信号の周波数を補正する周波数補正装置であって、
上記入力複素信号と、上記入力複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させる遅延手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号と上記遅延手段において遅延された差分信号とを入力し、当該入力した一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と当該入力した他方の差分信号とを乗算する乗算手段と、
上記乗算手段の乗算結果を所定の平均化期間に渡って平均化する平均化手段と、
上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成する位相信号生成手段と、
上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を出力する相関値出力手段と、
上記相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力複素信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段と、
上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する周波数調節手段と
を有する周波数補正装置。
【請求項１２】
上記周波数調節手段は、
上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じた周波数を有する周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
上記周波数補正信号生成手段において生成された周波数補正信号と当該検出された前置き信号を先頭部に有するパケット信号とを乗算する周波数補正信号乗算手段とを含む、
請求項１１に記載の周波数補正装置。
【請求項１３】
上記周波数補正信号生成手段は、上記位相信号生成手段において生成された位相信号を所定の平均化期間に渡って平均化した信号に応じた周波数を有する上記周波数補正信号を生成する、
請求項１２に記載の周波数補正装置。
【請求項１４】
上記差分信号生成手段において生成された差分信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段を有し、
上記前置き信号検出手段は、上記信号レベル測定手段において測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項１１に記載の周波数補正装置。
【請求項１５】
上記前置き信号検出手段は、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を出力する比較手段と、
上記比較手段から上記第１の信号が持続して出力される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を出力する検出信号出力手段とを含む、
請求項１４に記載の周波数補正装置。
【請求項１６】
同相成分と直交成分とからなる複素信号を入力し、当該入力複素信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を検出し、当該検出したパケット信号の周波数を補正する周波数補正方法であって、
上記入力複素信号と、上記入力複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、
上記生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させ、
上記生成された差分信号および上記遅延された差分信号のうちの何れか一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と他方の差分信号とを乗算し、
上記乗算の結果を所定の平均化期間に渡って平均化し、
上記平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成し、
上記平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を算出し、
上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出し、
上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する、
周波数補正方法。
【請求項１７】
上記周波数の調節において、
上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じた周波数を有する周波数補正信号を生成し、
上記生成された周波数補正信号と当該検出された前置き信号を先頭部に有するパケット信号とを乗算する、
請求項１６に記載の周波数補正方法。
【請求項１８】
上記周波数補正信号の生成において、
上記生成された位相信号を所定の平均化期間に渡って平均化した信号に応じた周波数を有する上記周波数補正信号を生成する、
請求項１７に記載の周波数補正方法。
【請求項１９】
上記生成された差分信号の信号レベルを測定し、
上記前置き信号の検出において、上記測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項１６に記載の周波数補正方法。
【請求項２０】
上記前置き信号の検出において、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を生成し、
上記第１の信号が持続して生成される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を生成する、
請求項１９に記載の周波数補正方法。
【請求項２１】
所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を受信信号中から検出して復調する受信装置であって、
受信信号に対して直交検波を行い、同相成分と直交成分とからなる複素受信信号を生成する直交検波手段と、
上記生成された複素受信信号と、当該複素受信信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させる遅延手段と、
上記差分信号生成手段において生成された差分信号と上記遅延手段において遅延された差分信号とを入力し、当該入力した一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と当該入力した他方の差分信号とを乗算する乗算手段と、
上記乗算手段の乗算結果を所定の平均化期間に渡って平均化する平均化手段と、
上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成する位相信号生成手段と、
上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を出力する相関値出力手段と、
上記相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力複素信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段と、
上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する周波数調節手段と、
上記周波数調節手段において周波数調節が行われたパケット信号に対して所定の復調処理を行う復調処理手段と
を有する受信装置。
【請求項２２】
上記周波数調節手段は、
上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じた周波数を有する周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
上記周波数補正信号生成手段において生成された周波数補正信号と当該検出された前置き信号を先頭部に有するパケット信号とを乗算する周波数補正信号乗算手段とを含む、
請求項２１に記載の受信装置。
【請求項２３】
上記周波数補正信号生成手段は、上記位相信号生成手段において生成された位相信号を所定の平均化期間に渡って平均化した信号に応じた周波数を有する上記周波数補正信号を生成する、
請求項２２に記載の受信装置。
【請求項２４】
上記差分信号生成手段において生成された差分信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段を有し、
上記前置き信号検出手段は、上記信号レベル測定手段において測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項２１に記載の受信装置。
【請求項２５】
上記前置き信号検出手段は、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を出力する比較手段と、
上記比較手段から上記第１の信号が持続して出力される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を出力する検出信号出力手段とを含む、
請求項２４に記載の受信装置。
【請求項２６】
所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を受信信号中から検出して復調する受信方法であって、
受信信号に対して直交検波を行い、同相成分と直交成分とからなる複素受信信号を生成し、
上記生成された複素受信信号と、当該複素受信信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、
上記生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させ、
上記生成された差分信号および上記遅延された差分信号のうちの何れか一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と他方の差分信号とを乗算し、
上記乗算の結果を所定の平均化期間に渡って平均化し、
上記平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成し、
上記平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を算出し、
上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出し、
上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節し、
上記周波数調節が行われたパケット信号に対して所定の復調処理を行う、
受信方法。
【請求項２７】
上記周波数の調節において、
上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じた周波数を有する周波数補正信号を生成し、
上記生成された周波数補正信号と当該検出された前置き信号を先頭部に有するパケット信号とを乗算する、
請求項２６に記載の受信方法。
【請求項２８】
上記周波数補正信号の生成において、
上記生成された位相信号を所定の平均化期間に渡って平均化した信号に応じた周波数を有する上記周波数補正信号を生成する、
請求項２７に記載の受信方法。
【請求項２９】
上記生成された差分信号の信号レベルを測定し、
上記前置き信号の検出において、上記測定された信号レベルに応じて上記しきい値を設定する、
請求項２６に記載の受信方法。
【請求項３０】
上記前置き信号の検出において、
上記相関値と上記しきい値とを比較し、上記相関値が上記しきい値を超えた場合に第１の信号を生成し、
上記第１の信号が持続して生成される時間が第３の時間に達した場合に、上記前置き信号の検出を示す信号を生成する、
請求項２９に記載の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット信号検出装置とその方法、周波数補正装置とその方法、ならびに受信装置とその方法に係り、たとえば、プリアンブル信号の周期性を利用してパケット信号を検出するパケット信号検出装置とその方法、プリアンブル信号の周期性を利用してパケット信号の検出と周波数誤差の補正を行う周波数補正装置とその方法、ならびに、そのような周波数補正装置を含んだ受信装置とその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パケット信号を用いて複数の通信装置が無線通信を行う通信方式では、通常そのパケット信号の先頭部に既知のプリアンブル信号（前置き信号）が付加されており、受信側の通信装置では、このプリアンブル信号が受信信号の中から検出されたタイミングに同期して、パケット信号の受信処理が行われる。
【０００３】
図１０は、こうした通信方式の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて規定されている伝送データのパケット構造の概要を示す図である。
パケット信号の先頭にはショート・プリアンブルＰ１およびロング・プリアンブルＰ２とよばれるプリアンブル信号が付加されている。ショート・プリアンブルＰ１は、０．８μｓの周期で反復される１０個の既知信号（ショート・トレーニング・シンボル）で構成され、ロング・プリアンブルＰ２は、２個の既知信号（ロング・トレーニング・シンボル）で構成される。
【０００４】
ショート・プリアンブルＰ１およびロング・プリアンブルＰ２に続くパケット信号の主要部分は、任意の数のＯＦＤＭシンボル（ＳＬ１〜ＳＬｋ、ｋは１より大きい整数を示す）で構成される。ＯＦＤＭシンボルは、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式において変調処理や復調処理が行われる際の単位となる信号であり、たとえばＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定されている最低のデータ・レートにおいて、１ＯＦＤＭシンボルにより２４ビットのデータを伝送することができる。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の受信装置では、一般に、図１０のショート・プリアンブルＰ１を用いてパケット信号の検出処理が行われている。たとえば、受信信号と、これを０．８μｓだけ遅延させた信号との相関値が極大になるタイミングに基づいて受信信号中に含まれるショート・プリアンブルＰ１が検出される。ショート・プリアンブルＰ１の検出タイミングに応じて、これに続くロング・プリアンブルＰ２およびＯＦＤＭシンボル（ＳＬ１〜ＳＬｋ）の復調処理を行うタイミングが決定される。
【０００６】
同方式の受信装置では、パケット信号の検出処理と並行して、パケット信号の周波数オフセットを補正する処理も行われている。周波数オフセットは、受信装置において５ＧＨｚのＲＦ信号から数１０ＭＨｚのベース・バンド信号へ周波数変換が行われる際の変換誤差などに起因して生じる。この周波数オフセットの補正は、たとえば、検出されたショート・プリアンブルＰ１の受信信号とその０．８μｓの遅延信号との位相差に応じて、パケット信号の周波数を調節することにより行われる。
【０００７】
また、デジタル方式の復調処理を行う受信装置では、アナログの受信信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータにおいてデジタル信号に変換した後で復調処理が行われており、増幅処理を経てＡ／Ｄコンバータに入力される受信信号のレベルはそのダイナミック・レンジの範囲内に収まっている必要がある。ところが、無線ＬＡＮシステムなどのように多数の機器間で通信が行われる無線通信システムでは、各機器の送信出力や機器間の距離に応じて受信信号レベルが大きく異なるので、この信号がそのままＡ／Ｄコンバータに入力されると、ダイナミック・レンジが非常に広いものでない限り、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に歪みを生じてしまう可能性がある。そこで、通常このような受信装置には、受信信号レベルをＡ／Ｄコンバータのダイナミック・レンジ内に調節するための自動利得制御回路が搭載されている。
【０００８】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の受信装置では、たとえば上述したショート・プリアンブルＰ１が検出される前の受信待ち状態において受信信号の増幅利得が固定の値に設定されており、ショート・プリアンブルＰ１が検出された時点から自動利得制御回路によってこの増幅利得が制御されて、受信されたパケット信号のレベルがＡ／Ｄコンバータのダイナミック・レンジ内に収まるように調節される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した自動利得制御回路における増幅利得の制御では、ＯＦＤＭ変調信号のように変化周期が短くレベル変動の大きい信号に対して増幅利得が敏感に追従してしまうことがないように、応答速度が遅く設定されることが多いため、特にパケット信号のプリアンブル部分から増幅利得を最適値へ高速に収束させることは難しい。このため、プリアンブル部分の信号が扱われるプリアンブル検出処理や周波数補正処理では、過大なレベルの信号が受信された場合でも信号値がオーバーフローを起こして処理の精度が低下してしまわないように、処理される信号値の範囲が広く設定されている。このため、回路の大規模化や消費電力の増大といった不利益が生じる。
【００１０】
また、パケット検出処理や周波数オフセットの補正処理などにおいて処理される受信信号には、通常、定常的なオフセット成分が含まれているので、この定常的なオフセット成分が信号成分と一緒に処理されることによって、パケット信号の検出タイミングや周波数オフセットの補正値に定常的な誤差が含まれてしまう。そこで、一般には、このようなオフセット成分によって生じる誤差を解消するための処理が別途必要になるので、回路の大規模化や消費電力の増大といった不利益が生じる。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過大な信号が入力された場合でも信号値のオーバーフローを起こし難くすることができ、入力信号に含まれる定常的なオフセット成分により生じる誤差の補正が不要なパケット信号検出装置とその方法、周波数補正装置とその方法、ならびに受信装置とその方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点のパケット信号検出装置は、入力される信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を有するパケット信号を検出するパケット信号検出装置であって、上記入力信号と、上記入力信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、上記差分信号生成手段において生成された差分信号と、当該差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させた信号との相関値を算出する相関算出手段と、上記相関算出手段において算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段とを有する。
【００１３】
本発明の第１の観点に係るパケット信号検出装置によれば、差分信号生成手段において、入力信号と、その入力信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号が生成される。相関算出手段では、生成された差分信号と、前置き信号に含まれる一連の信号の反復周期に対応した第２の時間だけこの差分信号を遅延させた信号との相関値が算出される。前置き信号検出手段では、相関算出手段において算出された相関値と、所定のしきい値とが比較され、この比較結果に応じて、入力信号の中からパケット信号の前置き信号が検出される。
【００１４】
本発明の第２の観点のパケット信号検出方法は、入力される信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を有するパケット信号を検出するパケット信号検出方法であって、上記入力信号と、上記入力信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、上記生成された差分信号と、当該差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させた信号との相関値を算出し、上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出する。
【００１５】
本発明の第３の観点の周波数補正装置は、同相成分と直交成分とからなる複素信号を入力し、当該入力複素信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を検出し、当該検出したパケット信号の周波数を補正する周波数補正装置であって、上記入力複素信号と、上記入力複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、上記差分信号生成手段において生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させる遅延手段と、上記差分信号生成手段において生成された差分信号と上記遅延手段において遅延された差分信号とを入力し、当該入力した一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と当該入力した他方の差分信号とを乗算する乗算手段と、上記乗算手段の乗算結果を所定の平均化期間に渡って平均化する平均化手段と、上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成する位相信号生成手段と、上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を出力する相関値出力手段と、上記相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力複素信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段と、上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する周波数調節手段とを有する。
【００１６】
本発明の第３の観点の周波数補正装置によれば、差分信号生成手段において、入力複素信号と、この入力複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号が生成される。生成された差分信号は、遅延手段において、前置き信号に含まれる一連の信号の反復周期に対応した第２の時間だけ遅延される。乗算手段には、差分信号生成手段において生成された差分信号と、遅延手段において遅延された差分信号とが入力され、これらの入力された差分信号のうちの一方の差分信号が、その直交成分の正負を反転された共役差分信号に変換されて、他方の差分信号と乗算される。乗算手段の乗算結果は、平均化手段において所定の平均化期間に渡って平均化され、この平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号が位相信号生成手段において生成される。また、この平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値が相関値出力手段から出力される。前置き信号検出手段において、相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とが比較され、比較結果に応じて入力複素信号の中から前置き信号が検出される。周波数調節手段では、前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、この前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数が調節される。
【００１７】
本発明の第４の観点の周波数補正方法は、同相成分と直交成分とからなる複素信号を入力し、当該入力複素信号の中から、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を検出し、当該検出したパケット信号の周波数を補正する周波数補正方法であって、上記入力複素信号と、上記入力複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、上記生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させ、上記生成された差分信号および上記遅延された差分信号のうちの何れか一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と他方の差分信号とを乗算し、上記乗算の結果を所定の平均化期間に渡って平均化し、上記平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成し、上記平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を算出し、上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出し、上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する。
【００１８】
本発明の第５の観点の受信装置は、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を受信信号中から検出して復調する受信装置であって、受信信号に対して直交検波を行い、同相成分と直交成分とからなる複素受信信号を生成する直交検波手段と、上記生成された複素受信信号と、当該複素受信信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成する差分信号生成手段と、上記差分信号生成手段において生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させる遅延手段と、上記差分信号生成手段において生成された差分信号と上記遅延手段において遅延された差分信号とを入力し、当該入力した一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と当該入力した他方の差分信号とを乗算する乗算手段と、上記乗算手段の乗算結果を所定の平均化期間に渡って平均化する平均化手段と、上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成する位相信号生成手段と、上記平均化手段から平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を出力する相関値出力手段と、上記相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力複素信号の中から上記前置き信号を検出する前置き信号検出手段と、上記前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して上記位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する周波数調節手段と、上記周波数調節手段において周波数調節が行われたパケット信号に対して所定の復調処理を行う復調処理手段とを有する。
【００１９】
本発明の第５の観点の受信装置によれば、直交検波手段において、受信信号に対する直交検波が行われ、同相成分と直交成分とからなる複素受信信号が生成される。差分信号生成手段において、生成された複素複素信号と、この複素複素信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号が生成される。生成された差分信号は、遅延手段において、前置き信号に含まれる一連の信号の反復周期に対応した第２の時間だけ遅延される。乗算手段には、差分信号生成手段において生成された差分信号と、遅延手段において遅延された差分信号とが入力され、これらの入力された差分信号のうちの一方の差分信号が、その直交成分の正負を反転された共役差分信号に変換されて、他方の差分信号と乗算される。乗算手段の乗算結果は、平均化手段において所定の平均化期間に渡って平均化され、この平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号が位相信号生成手段において生成される。また、この平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値が相関値出力手段から出力される。前置き信号検出手段において、相関出力手段から出力された相関値と所定のしきい値とが比較され、比較結果に応じて入力複素信号の中から前置き信号が検出される。周波数調節手段では、前置き信号検出手段において検出された前置き信号に対応して位相信号生成手段において生成された位相信号に応じて、この前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数が調節される。周波数調節手段において周波数調節が行われたパケット信号は、復調処理手段において所定の復調処理により復調される。
【００２０】
本発明の第６の観点の受信方法は、所定の周期で反復される一連の信号を含んだ前置き信号を先頭部に有するパケット信号を受信信号中から検出して復調する受信方法であって、受信信号に対して直交検波を行い、同相成分と直交成分とからなる複素受信信号を生成し、上記生成された複素受信信号と、当該複素受信信号を第１の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号を生成し、上記生成された差分信号を上記所定の周期に対応した第２の時間だけ遅延させ、上記生成された差分信号および上記遅延された差分信号のうちの何れか一方の差分信号を、その直交成分の正負が反転された共役差分信号に変換し、当該共役差分信号と他方の差分信号とを乗算し、上記乗算の結果を所定の平均化期間に渡って平均化し、上記平均化の結果として出力される複素信号の位相に応じた位相信号を生成し、上記平均化の結果として出力される複素信号の信号レベルに応じた相関値を算出し、上記算出された相関値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて上記入力信号の中から上記前置き信号を検出し、上記検出された前置き信号に対応して生成された位相信号に応じて、当該前置き信号を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節し、上記周波数調節が行われたパケット信号に対して所定の復調処理を行う。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の受信装置に本発明が適用される場合を例として説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示す受信装置は、アンテナ１、ＲＦ信号処理部２、直交検波部３、差分信号生成部４、相関算出部５、信号レベル測定部６、第１プリアンブル検出部７、第２プリアンブル検出部８、位相信号生成部９、周波数調節部１０、ガード・インターバル除去部１１、フーリエ変換部１２、位相補正部１３、復調部１４、および復号化部１５を有する。
直交検波部３は、本発明の直交検波手段の一実施形態である。
差分信号生成部４は、本発明の差分信号生成手段の一実施形態である。
相関算出部５は、本発明の相関算出手段の一実施形態である。
信号レベル測定部６は、本発明の信号レベル測定手段の一実施形態である。
第１プリアンブル検出部７および第２プリアンブル検出部８を含むユニットは、本発明の前置き信号検出手段の一実施形態である。
位相信号生成部９は、本発明の位相信号生成手段の一実施形態である。
周波数調節部１０は、本発明の周波数調節手段の一実施形態である。
ガード・インターバル除去部１１、フーリエ変換部１２、位相補正部１３、復調部１４および復号化部１５を含むユニットは、本発明の復調処理手段の一実施形態である。
【００２２】
（ＲＦ信号処理部２）
ＲＦ信号処理部２は、アンテナ１から入力される受信信号Ｓｒを増幅し、これに周波数変換処理、帯域制限処理、Ａ／Ｄ変換処理を施して、デジタルの受信信号を出力する。
【００２３】
またＲＦ信号処理部２は、受信信号Ｓｒの増幅利得をその信号レベルに合わせて制御する処理も行う。たとえば、パケット信号の先頭を示すショート・プリアンブルＰ１（図１０）の検出を待っている受信待ち状態において、受信信号Ｓｒの増幅利得を固定値に設定し、第１プリアンブル検出部７においてショート・プリアンブルＰ１の先頭が検出された場合に、増幅利得を受信信号Ｓｒの信号レベルに合わせて制御する利得制御処理を開始する。パケット信号の復調が終了した場合や、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されなかった場合には、再び受信待ちの状態に戻って、増幅利得を固定値に設定する。
【００２４】
（直交検波部３）
直交検波部３は、ＲＦ信号処理部２において処理された受信信号に対し直交検波を行い、複素数データとしての受信信号Ｓ３（以降、複素受信信号と呼ぶ）を出力する。具体的には、ＲＦ処理部２から出力される受信信号と、所定の周波数のコサイン信号およびサイン信号とを乗算して、同相成分データおよび直交成分データのペアとしての複素受信信号Ｓ３を生成する。
【００２５】
（差分信号生成部４）
差分信号生成部４は、直交検波部３から出力される複素受信信号Ｓ３と、この複素受信信号Ｓ３を所定の時間だけ遅延させた信号との差に応じた差分信号Ｓ４を生成する。たとえば、ＲＦ信号処理部２におけるＡ／Ｄ変換の変換周期に応じた時間間隔（以降、サンプル時間と呼ぶ）で直交検波部３から順次出力される複素受信信号Ｓ３のデータ・ストリーム上において、隣接する２つのデータの差に応じた差分信号Ｓ４を生成する。
【００２６】
図２は、差分信号生成部４の構成の一例を示すブロック図である。
図２の例に示す差分信号生成部４は、遅延部４１、遅延部４３、引き算部４２および引き算部４４を有する。
複素受信信号Ｓ３の同相成分Ｓ３＿ｉと、これを遅延部４１において１サンプル時間だけ遅延させた信号との差が引き算部４２において演算され、差分信号Ｓ４の同相成分Ｓ４＿ｉとして出力される。
複素受信信号Ｓ３の直交成分Ｓ３＿ｑと、これを遅延部４３において１サンプル時間だけ遅延させた信号との差が引き算部４４において演算され、差分信号Ｓ４の直交成分Ｓ４＿ｑとして出力される。
【００２７】
（相関算出部５）
相関算出部５は、差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４と、ショート・プリアンブルＰ１に含まれるショート・トレーニング・シンボルの反復周期に対応した時間、すなわち０．８μｓだけこの差分信号Ｓ４を遅延させた信号との相関値Ｓ５ａを算出する。また、差分信号Ｓ４とその０．８μｓの遅延信号との相関を示す複素数の信号Ｓ５ｂも出力する。
【００２８】
図３は、サンプル時間が５０ｎｓｅｃの場合におけるプリアンブル中の各シンボルのサンプル数を図解した図である。
図３に示すように、ショート・プリアンブルＰ１に含まれる１０個のショート・トレーニング・シンボル（ＳＴ１〜ＳＴ１０）の長さはそれぞれ０．８μｓｅｃと定められているので、ショート・トレーニング・シンボル（ＳＴ１〜ＳＴ１０）のサンプル数はそれぞれ１６サンプルになり、ショート・プリアンブルＰ１全体で１６０サンプルになる。
また、ロング・プリアンブルＰ２に含まれるガード・インターバルＧＩの長さは１．６μｓｅｃ、ロング・トレーニング・シンボル（ＬＴ１、ＬＴ２）の長さはそれぞれ３．２μｓｅｃと定められているので、ガード・インターバルＧＩのサンプル数は３２サンプル、ロング・トレーニング・シンボル（ＬＴ１、ＬＴ２）のサンプル数はそれぞれ６４サンプルになり、ロング・プリアンブルＰ２全体で１６０サンプルになる。
【００２９】
したがって、サンプル時間が５０ｎｓｅｃの場合、相関算出部５は、差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４と、これを１６サンプル遅延させた信号との相関値Ｓ５を算出する。
【００３０】
図４は、相関算出部５の構成の一例を示すブロック図である。
図４の例に示す相関算出部５は、遅延部５１、共役変換部５２、乗算部５３、加算部５４、遅延部５５、引き算部５６、遅延部５７、乗算部５８、乗算部５９および加算部５１０を有する。
遅延部５１は、本発明の遅延手段の一実施形態である。
共役変換部５２および乗算部５３を含むユニットは、本発明の乗算手段の一実施形態である。
加算部５４、遅延部５５、引き算部５６および遅延部５７を含むユニットは、本発明の平均化手段の一実施形態である。
乗算部５８、乗算部５９および加算部５１０を含むユニットは、本発明の相関値出力手段の一実施形態である。
【００３１】
差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４は、遅延部５１において、ショート・トレーニング・シンボルの反復周期に対応した時間、すなわち０．８μｓだけ遅延される。サンプル時間がたとえば５０ｎｓｅｃであるとすると、差分信号Ｓ４は遅延部５１において１６サンプル遅延される。
【００３２】
この遅延信号は、遅延部共役変換部５２において、直交成分の正負が反転された共役差分信号Ｓ５２に変換される。すなわち、共役複素数に変換される。この共役差分信号Ｓ５２と差分信号Ｓ４とが乗算部５３において乗算されることにより、差分信号Ｓ４とその１６サンプル分の遅延信号との相関を示す複素数の信号Ｓ５３が生成される。
【００３３】
信号Ｓ５３は、加算部５４および引き算部５６の演算を経て遅延部５７において１サンプル遅延され、この遅延された信号Ｓ５ｂが加算部５４において次に入力される信号Ｓ５３と加算される。一方、引き算部５６には、遅延部５５において信号Ｓ５３を４８サンプル遅延させた信号が入力されており、この４８サンプル前の信号が加算部５４の加算結果から減算されて遅延部５７に供給される。これにより、遅延部５７から出力される信号Ｓ５ｂは、連続した４８サンプル分の信号Ｓ５３を積算した値となる。
【００３４】
信号Ｓ５ｂの同相成分Ｓ５ｂ＿ｉは、乗算部５８において２乗され、信号Ｓ５ｂの直交成分Ｓ５ｂ＿ｑは、乗算部５９において２乗される。両者の２乗値は加算部５１０において加算され、これにより相関値５１０が算出される。相関値５１０は、複素数である信号Ｓ５ｂの絶対値に応じた値を有している。
【００３５】
（信号レベル測定部６）
信号レベル測定部６は、差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４の信号レベルを測定し、測定結果を信号Ｓ６として出力する。たとえば、複素数としての差分信号Ｓ４の絶対値に応じた信号Ｓ６を測定結果として出力する。
【００３６】
図５は、信号レベル測定部６の構成の一例を示すブロック図である。
図５の例において、信号レベル測定部６は、乗算部６１、乗算部６２、加算部６３、加算部６４、引き算部６５、遅延部６６および遅延部６７を有する。
【００３７】
差分信号Ｓ４の同相成分Ｓ４＿ｉは、乗算部６１において２乗され、差分信号Ｓ４の直交成分Ｓ４＿ｑは、乗算部６２において２乗される。両者の２乗値は加算部６３において加算される。この加算結果の信号Ｓ６３は、複素数である差分信号Ｓ４の絶対値に応じた値を有している。
【００３８】
信号Ｓ６３は、加算部６４および引き算部６５の演算を経て遅延部６６において１サンプル遅延され、この遅延された信号Ｓ６が加算部６４において次に入力される信号Ｓ６３と加算される。一方、引き算部６５には、遅延部６７において信号Ｓ６３を３２サンプル遅延させた信号が入力されており、この３２サンプル前の信号が加算部６４の加算結果から減算されて遅延部６６に供給される。これにより、遅延部６６から出力される信号Ｓ６は、連続した３２サンプル分の信号Ｓ６３を積算した値となる。
【００３９】
（第１プリアンブル検出部７）
第１プリアンブル検出部７は、相関算出部５において算出された相関値Ｓ５ａと、信号レベル測定部６における測定結果の信号Ｓ６に応じて設定したしきい値とを比較し、この比較結果に応じて、複素受信信号Ｓ３の中からショート・プリアンブルＰ１が検出されたことを示す第１検出信号Ｓ７を生成する。
【００４０】
図６は、第１プリアンブル検出部７の構成の一例を示すブロック図である。
図６の例に示す第１プリアンブル検出部７は、定数出力部７１、比較部７２、選択部７３、定数出力部７４、乗算部７５、比較部７６、データ・バッファ部７７および論理和演算部７８を有する。
比較部７６は、本発明の比較手段の一実施形態である。
データ・バッファ部７７および論理和演算部７８を含むユニットは、本発明の信号持続手段の一実施形態である。
【００４１】
相関算出部５において算出された相関値Ｓ５ａは、選択部７３を介して比較部７６に入力される。また、信号レベル測定部６から出力される信号Ｓ６と、定数出力部７５から出力される定数値とが乗算部７５において乗算されることによってしきい値Ｓ７５が算出され、算出されたしきい値Ｓ７５が比較部７６に入力される。図６の例では、定数出力部７５の出力値として０．５（５０％）が設定されているので、比較部７６に入力されるしきい値Ｓ７５は、信号Ｓ６に対して５０％の大きさになる。
【００４２】
比較部７６では、選択部７３から出力される信号Ｓ７３としきい値Ｓ７５との比較が行われ、比較結果に応じた２値の信号Ｓ７６が出力される。信号Ｓ７６は、信号Ｓ７３がしきい値Ｓ７５より大きい場合に論理値‘１’となり、それ以外の場合に論理値‘０’となる。
【００４３】
データ・バッファ部７７では、連続した１０サンプル分の信号Ｓ７６が保持され、この保持された１０個の信号に対し論理和演算部７において論理和演算が行わる。データ・バッファ部７７に保持された１０個の信号の中に１つでも論理値‘１’の信号が含まれていると、論理和演算部７８の演算結果として出力される第１検出信号Ｓ７は論理値‘１’になるので、信号Ｓ７３が一度しきい値より大きくなると、少なくとも１０サンプル分の期間は論理値‘１’の第１検出信号Ｓ７が持続して出力される。
たとえば、信号Ｓ７６が論理値‘０’から論理値‘１’へ立ち上がる場合において、信号Ｓ７３がしきい値Ｓ７５の近傍で変動することにより信号Ｓ７６の値に変動が生じたとしても、この変動間隔が１０サンプル時間よりも短いものであれば、信号Ｓ７６が最初に論理値‘１’へ変化した時点より、第１検出信号Ｓ７の値は論理値‘１’のまま一定になり、信号Ｓ７６の変動は第１検出信号Ｓ７に現れない。このように、データ・バッファ部７７および論理和演算部７８を含むユニットは、第１検出信号Ｓ７の短い周期での変動を抑える離散フィルタとして機能する。この離散フィルタによって、第１検出信号Ｓ７の高周波の変動が低減され、ショート・プリアンブルＰ１の誤検出が防止される。
【００４４】
（第２プリアンブル検出部７）
第２プリアンブル検出部７は、第１プリアンブル検出部７から論理値‘１’の信号Ｓ７が持続して出力される時間が所定の時間、たとえば４８サンプル時間に達した場合に、複素受信信号Ｓ３の中からショート・プリアンブルＰ１が検出されたことを示す第２検出信号Ｓ８を出力する。第２検出信号Ｓ８に応じてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定され、受信装置によるパケット信号の処理が開始される。
【００４５】
図７は、第２プリアンブル検出部８の構成の一例を示すブロック図である。
図７の例に示す第２プリアンブル検出部８は、選択部８１、加算部８２、定数出力部８３、信号値制限部８４、遅延部８５、定数出力部８６、比較部８７、定数出力部８８、論理和演算部８９、論理積演算部８１０、遅延部８１１および初期化制御部８１２を有する。
【００４６】
第１プリアンブル検出部７から出力される信号Ｓ７が論理値‘０’の場合、選択部８１では定数出力部８６の出力値‘０’が選択される。選択された信号には、加算部８２において定数出力部８３の出力値‘１’が加算され、この加算結果が制限部８４においてたとえば値‘４８’以下に制限されて、信号Ｓ８４として出力される。したがってこの場合、信号Ｓ８４は値‘１’になる。
【００４７】
信号Ｓ７が論理値‘１’の場合、選択部８１では、信号値制限部８４の出力信号Ｓ８４を遅延部８５において１サンプル遅延させた信号Ｓ８５が選択される。選択された信号Ｓ８５には、加算部８２において定数出力部８３の出力値‘１’が加算され、この加算結果が制限部８４においてたとえば値‘４８’以下に制限されて、信号Ｓ８４として出力される。したがって、信号Ｓ７が論理値‘１’の間、加算部８２において値‘１’が信号Ｓ８５に繰り返し加算され続けるため、信号Ｓ８４の値は１サンプル時間ごとに値‘１’づつ増加し続ける。信号Ｓ８４の値は、値‘４８’に達したところで信号値制限部８４により値の増加が制限されて、一定値‘４８’に保たれる。
【００４８】
このように、選択部８１、加算部８２、定数出力部８３、信号値制限部８４、遅延部８５および定数出力部８６で構成されるユニットは、信号Ｓ７が論理値‘０’の場合に信号Ｓ８４を値‘１’に初期化し、信号Ｓ７が論理値‘１’の場合に信号Ｓ８４を１サンプル時間ごとに値‘１’ずつ増加させるカウンタとして機能する。
【００４９】
カウンタの出力信号Ｓ８４は、比較部８７に入力され、定数出力部８８の出力値‘４８’と比較される。信号Ｓ８４が値‘４８’に達していない場合、比較部８７からは論理値‘０’が出力され、信号Ｓ８４が値‘４８’に達している場合、比較部８７からは論理値‘１’が出力される。
【００５０】
論理和演算部８９では、比較部８７の出力信号Ｓ８７と、第２検出信号Ｓ８が遅延部８１１において１サンプル時間遅延された信号Ｓ８１１との論理和が演算され、その演算結果が信号Ｓ８９として論理積演算部８１０に入力される。論理積演算部８１０には、論理和演算部８９から出力される信号Ｓ８９と、初期化制御部８１２から出力される初期化信号Ｓ８１２とが入力され、その論理積の演算結果が第２検出信号Ｓ８として出力される。
【００５１】
第２検出信号Ｓ８が論理値‘０’、初期化信号Ｓ８１２が論理値‘１’の場合において、比較部８７の出力信号Ｓ８７が論理値‘１’になると、論理和演算部８９の出力信号Ｓ８９が論理値‘１’になり、論理積演算部８１０の出力信号である第２検出信号Ｓ８は論理値‘１’に変化する。これにより、遅延部８１１の出力信号Ｓ８１１が論理値‘１’に変化するため、信号Ｓ８７が論理値‘０’に変化した後も、第２検出信号Ｓ８は論理値‘１’のまま保持される。
【００５２】
論理値‘１’になった第２検出信号Ｓ８は、初期化制御部８１２において初期化信号Ｓ８１２が論理値‘０’に設定されることにより、論理値‘０’へ初期化される。初期化制御部８１２では、たとえばパケット信号の検出後から次のパケット信号の受信を待つ状態に入るまでの間に、初期化信号Ｓ８１２を一旦論理値‘０’に設定して再び論理値‘１’に戻す処理が行われる。これにより、パケット信号の受信待ち状態において、第２検出信号Ｓ８が論理値‘０’に初期化される。
【００５３】
このように、論理和演算部８９、論理積演算部８１０および遅延部８１１で構成されるユニットは、信号Ｓ８７が論理値‘１’へ変化した場合に、その出力信号である第２検出信号Ｓ８を論理値‘１’に変化させてこれを保持するラッチ回路として機能する。そしてこのラッチ回路は、初期化信号Ｓ８１２に論理値‘０’に設定されることにより出力信号（第２検出信号）Ｓ８を論理値‘０’に初期化する。
【００５４】
（位相信号生成部９）
位相信号生成部９は、乗算部５３の乗算結果の信号Ｓ５３が４８サンプル分積算された複素数の信号Ｓ５ｂの位相に応じて、位相信号Ｓ９を生成する。信号Ｓ５３の位相は、差分信号Ｓ４と、これが遅延部５１において１６サンプル遅延された信号Ｓ５１との位相差に相当し、信号Ｓ５ｂの位相は、この位相差が４８サンプル分に渡って平均化されたものに相当する。位相信号生成部９において生成される位相信号Ｓ９は、この位相差の平均値に応じた値を有する。
【００５５】
図８は、位相信号生成部９の構成の一例を示すブロック図である。
図８の例に示す位相信号生成部９は、絶対値演算部９１、絶対値演算部９２、テーブル記憶部９３、乗算部９４〜乗算部９８、定数出力部９９、定数出力部９１０、符号検出部９１１〜符号検出部９１３および加算部９１４を有する。
【００５６】
信号Ｓ５ｂの同相成分ｓ５ｂ＿ｉは、絶対値演算部９１において絶対値に変換され、テーブル記憶部９３に入力される。テーブル記憶部９３には、同相成分ｓ５ｂ＿ｉの各値に対応した逆数値が記憶されており、同相成分Ｓ５ｂ＿ｉの絶対値Ｓ９１が入力されると、テーブル記憶部９３からはその逆数値Ｓ９３が出力される。また、信号Ｓ５ｂの直交成分Ｓ５ｂ＿ｑは、絶対値演算部９２において絶対値Ｓ９２に変換され、逆数値Ｓ９３とともに乗算部９４に入力される。乗算部９４では、テーブル記憶部９３から出力される逆数値Ｓ９３と直交成分ｓ５ｂ＿ｑＳ９２の絶対値との乗算が行われ、乗算結果として信号Ｓ９４が出力される。
【００５７】
同相成分ｓ５ｂ＿ｉの値を符号Ｉ、直交成分ｓ５ｂ＿ｑの値を符号Ｑ、乗算部９４の出力信号Ｓ９４の値を符号｜ｘ｜で表すと、次式が成立する。
【００５８】
【数１】
｜ｘ｜＝｜Ｑ／Ｉ｜　・・・（１）
【００５９】
したがって、出力信号Ｓ９４の値｜ｘ｜は、信号Ｓ５ｂの位相θに対するタンジェント関数ｔａｎ（θ）の値ｘの絶対値に相当する。
【００６０】
信号Ｓ９４は、乗算部９５において定数出力部９９の出力値ａと乗算され、さらに加算部９１４において定数出力部９１０の出力値ｂと加算され、信号Ｓ９１４として乗算部９６に入力される。乗算部９６では、信号Ｓ９４と信号Ｓ９１４との乗算が行われ、乗算結果として信号Ｓ９６が出力される。信号Ｓ９６の値を符号｜ｙ｜で表すと、次式が成立する。
【００６１】
【数２】
｜ｙ｜＝ａ×｜ｘ｜２＋ｂ×｜ｘ｜　・・・（２）
【００６２】
また、符号検出部９１１および符号９１２において、同相成分ｓ５ｂ＿ｉおよび直交成分ｓ５ｂ＿ｑの正負の符号が検出され、正の場合に値‘１’、負の場合に値‘−１’の信号がそれぞれ検出結果として出力される。これらの符号の検出結果は、乗算部９８において互いに乗算され、その乗算結果の符号が符号検出部９１３において検出され、信号Ｓ９１３として出力される。
したがって、信号Ｓ９１３の値ｓｇｎは、タンジェント関数ｔａｎ（θ）の値ｘの符号を表しており、値ｘが正の場合に値‘１’、負の場合に値‘−１’となる。
【００６３】
乗算部９７において、信号Ｓ９６と信号Ｓ９１３との乗算が行われ、乗算結果として位相信号Ｓ９が出力される。位相信号Ｓ９の値を符号ｙで表すと、次式が成立する。
【００６４】
【数３】
ｙ＝ｓｇｎ×｜ｙ｜＝ｓｇｎ×｛ａ×｜ｘ｜２＋ｂ×｜ｘ｜｝　・・・（３）
【００６５】
式（３）に示すように、信号Ｓ９の値ｙは、タンジェント関数ｔａｎ（θ）の値ｘを変数とする２次関数で表される。位相θが０°付近の場合、タンジェント関数ｔａｎ（θ）の逆関数ａｒｃｔａｎ（ｘ）は、値ｘを変数とする２次関数で近似できることが知られており、定数ａおよび定数ｂは、この逆関数ａｒｃｔａｎ（ｘ）を近似する適切な値に設定されている。したがって、信号Ｓ９の値ｙは、信号Ｓ５ｂの位相θ（＝ａｒｃｔａｎ（ｘ））に近似した値となる。
【００６６】
（周波数調節部１０）
周波数調節部１０は、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたことを示す第２検出信号Ｓ８が出力された場合に、この検出が確定されたショート・プリアンブルＰ１に対応して位相信号生成部９において生成された位相信号Ｓ９に応じて、このショート・プリアンブルＰ１を先頭部に有するパケット信号の周波数を調節する。
【００６７】
図７に示す第１プリアンブル検出部７からショート・プリアンブルＰ１の検出を示す論理値‘１’の信号Ｓ７が４８サンプル時間以上連続して出力された場合、第２プリアンブル検出部８の第２検出信号Ｓ８は、ショート・プリアンブルＰ１の先頭から４つ目のショート・トレーニング・シンボルＳＴ４以降において論理値‘１’になる。この状態で、周波数調節部１０は、ショート・プリアンブルＰ１の後半のショート・トレーニング・シンボル、たとえば後半の３つのショート・トレーニング・シンボル（ＳＴ８〜ＳＴ１０）に対応して生成された４８サンプル分の位相信号Ｓ９の平均値あるいは積算値を求め、これに応じて、ショート・プリアンブルＰ１以降に続くパケット信号の周波数を補正する。
【００６８】
図９は、周波数調節部１０の構成の一例を示すブロック図である。
図９の例に示す周波数調節部１０は、加算部１０１、選択部１０２、遅延部１０３、定数出力部１０４、数値制御発振器１０５、乗算部１０６および制御部１０７を有する。
加算部１０１、選択部１０２、遅延部１０３、定数出力部１０４、数値制御発振器１０５および制御部１０７を含むユニットは、本発明の周波数補正信号生成手段の一実施形態である。
乗算部１０６は、本発明の周波数補正信号乗算手段の一実施形態である。
【００６９】
加算部１０１では、選択部１０２の出力信号を遅延部１０３で遅延させた信号が位相信号Ｓ９に加算され、その加算結果の信号Ｓ１０１が選択部１０３および数値制御発振器１０５に出力される。選択部１０２では、制御部１０７の制御信号Ｓ１０７に応じて、定数出力部１０４の値‘０’の出力信号または加算部１０１の出力信号Ｓ１０１が選択され、１サンプル時間の遅延部１０３に出力される。数値制御発振器１０５では、加算部１０１の出力信号Ｓ１０１に応じた周波数を有する正弦波信号Ｓ１０５が生成され、制御信号Ｓ１０７に応じて、この周波数制御が停止される。周波数制御の停止状態において、正弦波信号Ｓ１０５の周波数は一定に保持される。乗算部１０６では、数値制御発振器１０５から出力される正弦波信号Ｓ１０５と複素受信信号Ｓ３との乗算が行われ、乗算結果として信号Ｓ１０が出力される。
【００７０】
パケット信号の受信待ち期間において、選択部１０２は定数出力部１０４の出力信号を選択した状態に制御され、加算部１０１には値‘０’が入力される。このため、出力信号Ｓ１０１は信号Ｓ９と等しくなる。またこの期間において、数値制御発振器１０５は正弦波信号Ｓ１０５の周波数制御が停止された状態に制御される。
【００７１】
ショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたことを示す第２検出信号Ｓ８が出力されると、この検出されたショート・プリアンブルＰ１の特定の部分、たとえば後半の３つのショート・トレーニング・シンボル（ＳＴ８〜ＳＴ１０）の位相信号Ｓ９が入力される期間において、選択部１０２は加算部１０１の出力信号Ｓ１０１を選択した状態に制御される。これにより、加算部１０１の出力信号Ｓ１０１は、１サンプル時間ごとに位相信号Ｓ９が積算された値になる。またこの期間において、数値制御発振器１０５は、加算部１０１の出力信号Ｓ１０１に応じた周波数を有する正弦波信号Ｓ１０５を生成する状態に制御される。この期間が終了すると、数値制御発振器１０５は正弦波信号Ｓ１０５の周波数制御が停止された状態に制御され、正弦波信号Ｓ１０５の周波数は停止された時の周波数のまま一定に保持される。直交検波部３から出力される複素受信信号Ｓ３は、この正弦波信号Ｓ１０５と乗算部１０６において乗算されることにより周波数を調節され、複素受信信号Ｓ１０としてガード・インターバル除去部１１に出力される。
【００７２】
（ガード・インターバル除去部１１）
ガード・インターバル除去部１１は、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたタイミングに基づいて、周波数調節部１０から出力される複素受信信号Ｓ１０の中からＯＦＤＭシンボルを抽出し、抽出したＯＦＤＭシンボルに付加されたガード・インターバルを除去する。
【００７３】
（フーリエ変換部１２）
フーリエ変換部１２は、ガード・インターバル除去部１１においてガード・インターバルを除去されたＯＦＤＭシンボルに対しフーリエ変換を実行し、これを周波数領域のＯＦＤＭシンボルに変換する。たとえば、１ＯＦＤＭシンボルごとに５２本のサブキャリアに対応した５２個の複素数データ（以降、サブキャリア信号と呼ぶ）を出力する。
【００７４】
（位相補正部１３）
位相補正部１３は、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたタイミングに基づいて、ロング・プリアンブルＰ２に対応するＯＦＤＭシンボルを抽出する。そして、抽出したＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア信号と、ロング・プリアンブルＰ２の生成に用いられた既知のサブキャリア信号との差から、伝送路の状態をサブキャリアごとに推定する。この推定結果に基づいて、ロング・プリアンブルＰ２以降のＯＦＤＭシンボルに含まれる各サブキャリア信号の振幅および位相を補正する。
【００７５】
（復調部１４）
復調部１４は、送信側の通信装置においてＢＰＳＫ（ｂｉｎａｒｙ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）、１６値ＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）または６４値ＱＡＭの何れかの方式により変調された、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア信号を復調する。すなわち、変調方式に対応した信号点配置図上の信号点とサブキャリア信号とを対応付けることにより、複素数データとしてのサブキャリア信号を、信号点に対して決められた１〜６ビットのデータに変換する。１つのサブキャリア信号は、ＢＰＳＫでは１ビット、ＱＰＳＫでは２ビット、１６値ＱＡＭでは４ビット、６４値ＱＡＭでは６ビットのデータに変換される。
【００７６】
（復号化部１５）
復号化部１５は、復調部１４において復調されたデータに対して、送信側で行われたデータの並べ替え処理（インターリーブ処理）に対応した逆の並べ替え処理（デ・インターリーブ処理）を行い、さらに、送信側で行われた符号化率１／２、２／３、または３／４の畳み込み符号化処理に対応した復号化処理、たとえばビタビ復号化処理を行って、受信データＤｒを生成する。
【００７７】
次に、上述した構成を有する図１の受信装置の動作を説明する。
パケット信号の受信待ち状態において、アンテナ１に受信される信号Ｓｒは、ＲＦ信号処理部２において固定の増幅利得をもって増幅され、さらに周波数変換処理、帯域制限処理、Ａ／Ｄ変換処理が施され、デジタルの受信信号として直交検波部３に出力される。直交検波部３では、デジタル信号に変換された受信信号に対して直交検波が行われ、同相成分データおよび直交成分データのペアとしての複素受信信号Ｓ３が生成される。
【００７８】
生成された複素受信信号Ｓ３は、差分信号生成部４に入力される。差分信号生成部４では、直交検波部３から出力される複素受信信号Ｓ３と、この複素受信信号Ｓ３がたとえば１サンプル時間だけ遅延された信号との差に応じた差分信号Ｓ４が生成される。
【００７９】
生成された差分信号Ｓ４は、相関算出部５および信号レベル測定部６に入力される。
相関算出部５では、差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４が、遅延部５１においてショート・トレーニング・シンボルの反復周期０．８μｓに対応した１６サンプル時間だけ遅延され、共役変換部５２において直交成分の正負が反転され、さらに乗算部５３において元の差分信号Ｓ４と乗算される。この乗算結果として、差分信号Ｓ４とその０．８μｓの遅延信号との相関を示す複素数の信号Ｓ５３が生成される。生成された信号Ｓ５３は、たとえば４８サンプル時間に渡って積算され、積算結果が信号Ｓ５ｂとして出力される。また、信号Ｓ５ｂの絶対値に応じた値として、相関値Ｓ５ａが生成される。
信号レベル測定部６では、差分信号生成部４において生成された差分信号Ｓ４の信号レベルが測定され、測定結果が信号Ｓ６として出力される。たとえば、複素数としての差分信号Ｓ４の絶対値に応じた信号Ｓ６が３２サンプル時間に渡って積算された値として、信号Ｓ６が算出される。
【００８０】
相関算出部５において算出された相関値Ｓ５ａ、および信号レベル測定部６における測定結果の信号Ｓ６は、第１プリアンブル検出部７に入力される。第１プリアンブル検出部７では、相関値Ｓ５ａと、測定結果の信号Ｓ６に応じて設定されたしきい値、たとえば信号Ｓ６の５０％に設定されたしきい値とが比較され、この比較結果に応じて、複素受信信号Ｓ３の中からショート・プリアンブルＰ１が検出されたことを示す第１検出信号Ｓ７が生成される。たとえば、相関値Ｓ５ａがしきい値よりも大きくなった場合に、パケット信号の受信待ち状態において論理値‘０’に設定されていた第１検出信号Ｓ７の値が、ショート・プリアンブルＰ１の検出を示す論理値‘１’に変更される。
【００８１】
生成された第１検出信号Ｓ７は、第２プリアンブル検出部７に入力される。第２プリアンブル検出部７では、ショート・プリアンブルＰ１の検出を示す第１検出信号Ｓ７が第１プリアンブル検出部８より連続して出力される時間が測定され、これが所定の時間、たとえば４８サンプル時間に達した場合に、複素受信信号Ｓ３の中からショート・プリアンブルＰ１が検出されたことを示す第２検出信号Ｓ８が出力される。
たとえば、第１検出信号Ｓ７の値が、パケット信号の受信待ち状態を示す論理値‘０’から、ショート・プリアンブルＰ１の検出を示す論理値‘１’に変化した場合に、第２プリアンブル検出部７の内部のカウンタにおいて計数が開始される。そして、第１検出信号Ｓ７が、４８サンプル連続して論理値‘１’であった場合に、パケット信号の受信待ち状態において論理値‘０’に設定されていた第２検出信号Ｓ８の値が、ショート・プリアンブルＰ１の検出を示す論理値‘１’に変更される。
【００８２】
また、第１プリアンブル検出部７においてショート・プリアンブルＰ１の検出を示す第１検出された場合、ＲＦ信号処理部２において、受信信号Ｓｒの増幅利得をその信号レベルに合わせて制御する利得制御処理が開始される。利得制御処理の開始後、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されなかった場合は、再び受信待ちの状態に戻って、増幅利得が固定値に設定される。
【００８３】
位相信号生成部９では、信号Ｓ５ｂの位相に応じて位相信号Ｓ９が生成される。たとえば、信号Ｓ５ｂの直交成分をその同相成分で除した値（Ｑ／Ｉ）として、信号Ｓ５ｂの位相θに対するタンジェント関数ｔａｎ（θ）の値ｘが算出され、この値ｘを変数とする２次関数（ａｘ＾２＋ｂｘ）の値から、タンジェント関数ｔａｎ（θ）の逆関数ａｒｃｔａｎ（ｘ）の近似値が算出される。これにより、位相θの近似値に応じた位相信号Ｓ９が生成される。
【００８４】
周波数調節部１０では、ショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたことを示す第２検出信号Ｓ８が出力された場合に、この検出が確定されたショート・プリアンブルＰ１に対応して生成された位相信号Ｓ９に応じて、このショート・プリアンブルＰ１を先頭部に有するパケット信号の周波数が調節される。
たとえば、ショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたことを示す第２検出信号Ｓ８が出力された場合、検出されたショート・プリアンブルＰ１の後半３つのショート・トレーニング・シンボル（ＳＴ８〜ＳＴ１０）の位相信号Ｓ９が４８サンプル分積算され、この積算値に応じた周波数を有する正弦波信号が生成される。ショート・プリアンブルＰ１に続く残りのパケット信号の複素受信信号Ｓ３は、この生成された正弦波信号と乗算されることにより、周波数を調節される。
【００８５】
周波数調節部１０により周波数を調節された複素受信信号Ｓ１０は、ガート・インターバル除去部１１に入力される。ガード・インターバル除去部１１では、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたタイミングに基づいて、複素受信信号Ｓ１０の中からＯＦＤＭシンボルが抽出され、抽出されたＯＦＤＭシンボルに付加されたガード・インターバルが除去される。ガード・インターバルを除去されたＯＦＤＭシンボルは、フーリエ変換部１２において、周波数領域のＯＦＤＭシンボルに変換される。
【００８６】
位相補正部１３では、第２プリアンブル検出部８においてショート・プリアンブルＰ１の検出が確定されたタイミングに基づいて、フーリエ変換されたＯＦＤＭシンボルの中から、ロング・プリアンブルＰ２に対応するＯＦＤＭシンボルが抽出され、この抽出されたＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア信号と既知のサブキャリア信号との差から、伝送路の状態がサブキャリアごとに推定される。この推定結果に基づいて、ロング・プリアンブルＰ２以降のＯＦＤＭシンボルに含まれる各サブキャリア信号の振幅および位相が補正される。
【００８７】
位相補正部１３において振幅および位相が補正された各サブキャリア信号には、復調部１４において、送信側の通信装置で行われた変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６値ＱＡＭまたは６４値ＱＡＭ）に対応する復調処理が行われる。これにより、複素数データとしてのサブキャリア信号が、変調方式に対応した所定ビット長のデータに変換される。復調部１４において復調されたデータに対し、復号化部１５では、送信側で行われたインターリーブ処理に対応するデ・インターリーブ処理が行われ、さらに、送信側で行われた符号化率１／２、２／３、または３／４の畳み込み符号化処理に対応するビタビ復号化などの復号化処理が行われる。これにより、受信データＤｒが生成される。
【００８８】
パケット信号の検出が確定された後から次のパケット信号の受信を待つ状態に入るまでの間に、第２プリアンブル検出部８の第２検出信号Ｓ８は、パケット信号の受信待ち状態を示す値に初期化される。たとえば、ショート・プリアンブルＰ１の検出を示す論理値‘１’に設定された第２検出信号Ｓ８の値は、次のパケット信号の受信を待つ状態に入るまでの間に、パケット信号の受信待ち状態を示す論理値‘０’に初期化される。
【００８９】
以上説明したように、図１に示す受信装置によれば、複素受信信号Ｓ３の値をそのまま使って相関算出処理や信号レベル測定処理が行われるのではなく、差分信号生成部４において生成された複素受信信号Ｓ３の差分信号に対して、相関算出処理や信号レベル測定処理が行われる。差分値であることから、複素受信信号Ｓ３の信号レベルに比べて差分信号Ｓ４の信号レベルは小さくなり、相関算出部５や信号レベル測定部６、位相信号生成部９などにおいて差分信号Ｓ４の処理用に用意する信号のビット長を短くすることができる。これにより、回路の規模を縮小させることができるとともに、ビットの駆動に要する電力が削減されるので、回路の消費電力を低減させることができる。
【００９０】
また、差分信号生成部４において生成される差分信号Ｓ４では、複素受信信号Ｓ３に含まれる定常的なオフセット成分が相殺されるので、この定常的なオフセット成分に起因したパケット信号の検出誤差や周波数補正値の誤差の発生を防止することができる。また、これらの誤差成分を解消するための特別な処理が不要になるので、回路の規模を縮小させることができるとともに消費電力を低減させることができる。
【００９１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の受信装置を説明上の一具体例として挙げているが、本発明はこれに限定されない。プリアンブルを先頭部に有したパケット信号を受信する種々の通信方式の装置にも、本発明を適用することは可能である。
【００９２】
上述した実施形態において示した回路は、説明上の一具体例であり、同等な機能を有する他の回路でも本発明は実現可能である。
回路中において与えられている定数、たとえば、図４の相関算出部５における信号Ｓ５３の積算数や、図５の信号レベル測定部６における信号Ｓ６３の積算数などは、任意に変更可能である。
【００９３】
本発明に係る通信装置の各構成要素は、全てをハードウェアによって構成することも可能であるが、少なくともその一部を、プログラムに応じて処理を実行するＤＳＰなどの処理装置に置き換えて実現することも可能である。
【００９４】
本発明に係る受信装置は無線信号の受信装置に限定されない。ケーブル等を介して信号が伝送される有線の受信装置に対しても、本発明は適用可能である。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、過大な信号が入力された場合でも信号値のオーバーフローを起こし難くすることができる。また、入力信号に含まれた定常的なオフセット成分により生じるパケット信号の検出誤差や周波数オフセットの補正が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】差分信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】サンプル時間が５０ｎｓｅｃの場合におけるプリアンブル中の各シンボルのサンプル数を図解した図である。
【図４】相関算出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】信号レベル測定部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】第１プリアンブル検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】第２プリアンブル検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、位相信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図９は、周波数調節部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて規定されている伝送データのパケット構造の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…アンテナ、２…ＲＦ信号処理部、３…直交検波部、４…差分信号生成部、５…相関算出部、６…信号レベル測定部、７…第１プリアンブル検出部、８…第２プリアンブル検出部、９…位相信号生成部、１０…周波数調節部、１１…ガート・インターバル除去部、１２…フーリエ変換部、１３…位相補正部、１４…復調部、１５…復号化部、４１，４３，５１，５５，５７，６６，６７，８５，１０３，８１１…遅延部、５４，６３，６４，８２，１０１，５１０，９１４…加算部、４２，４４，５６，６５…引き算部、５３，５８，５９，６１，６２，７５，９４〜９８，１０６…乗算部、７１，７４，８３，８６，８８，９９，１０４，９１０…定数出力部、７２，７６，８７…比較部、７３，８１，１０２…選択部、７７…データ・バッファ部、７８，８９…論理和演算部、８１０…論理積演算部、８１２…初期化制御部、９１，９２…絶対値演算部、９１１〜９１３…符号検出部、１０７…制御部、１０５…数値制御発振器。
【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】
2004134997.tif 000009
【図８】
2004134997.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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