(57)【要約】  本発明は、信号（１）の周知のプリアンブル（２）を使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法及び装置（３００、４００）に関する。本発明の方法及び装置（３００、４００）において、電力正規化相互相関計測値（３）（ＰＮＣＣ計測値）は、信号電力（４）及びノイズフロア電力（５）に基づいて推定される。第１の実施形態によると、一方がＰＮＣＣ計測値（６）に基づき且つ他方が相互相関計測値（３）に基づく２つの相互相関関数（ＣＦ１及びＣＦ２）は、同期イベントが発生したかを判断するために使用され、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させるために使用されるタイミング同期インデックスは、時間インデックス及びＰＮＣＣ大きさ値の解析に基づいて判定される。第２の実施形態によると、ＰＮＣＣ計測値（６）に基づく相互相関関数（ＣＦ１）は、同期イベントが発生したかを判断するために使用され、タイミング同期インデックスは、クラスタ化方法を使用する時間インデックス及びＰＮＣＣ大きさ値の解析に基づいて判定される。
2010531572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号（１）の周知のプリアンブル（２）を使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法であり、前記プリアンブルが少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む方法であって、
前記信号（１）の入力サンプル及び前記プリアンブル（１）の前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するステップと、
前記推定された信号電力及び前記推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値を推定するステップと、
前記ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断し且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するステップと、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相互相関計測値の前記絶対値は、
2010531572.tif 000009
に従って推定され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記信号電力は、
2010531572.tif 000010
に従って推定され、MASは前記相互相関計測値の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ノイズフロア電力は、
2010531572.tif 000011
に従って推定され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値の前記絶対値の前記長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000012
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000013
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記判断ステップは、前記第１の同期基準及び前記相互相関計測値の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示すことに対応する第２の同期基準の双方が満足された時に前記時間同期イベントが発生したと判断することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
同期イベントが発生したと判断される度に、前記ＰＮＣＣ計測値の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加することを更に含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記判断ステップは、前記トレーニングシーケンスが期限切れになるまで実行されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記解析ステップにおいて、前記タイミング同期インデックスは、前記長期平均された相互相関計測値の事前定義済み時間間隔におけるタイミングポイントオフセットに更に基づき、前記時間間隔の開始は、前記同期イベントが発生した時の時間インデックスに対応することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記長期平均された相互相関計測値の最大値が前記時間間隔において発生した場合、前記タイミングポイントオフセットが判定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記タイミングポイントオフセットは、前記時間間隔の中間点であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記相互相関計測値は、事前定義済みのビット数であるｎビットに量子化される周波数粗調整入力信号サンプル及び事前定義済みのビット数であるｍビットに量子化される前記トレーニングシーケンスサンプルの拡張された周期的な第１の期間を使用して推定されることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記解析ステップは、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値を少なくとも１つのクラスタにグループ化することを更に含み、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数以下のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記解析ステップは、前記少なくとも１つのクラスタにおける少なくとも１つの時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用することを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記グループ化ステップは、クラスタ毎に最大のＰＮＣＣ大きさ値を判定し且つ前記クラスタ間の距離を判定することを更に含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記距離は、前記クラスタの開始又は終了の間で判定されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記距離は、前記クラスタの前記最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応する時間インデックスの間で判定されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記距離は、前記クラスタの各々の中間点の間で判定されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が単一のクラスタにグループ化される場合、前記単一のクラスタの最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応するか又は前記単一のクラスタの中間点に対応するか又は前記単一のクラスタの開始に対応する前記タイミング同期インデックスは、前記受信機におけるタイミングを同期させるために使用されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が２つ以上のクラスタにグループ化される場合、前記受信機を同期させるために使用される前記タイミング同期インデックスは、少なくとも前記トレーニングシーケンスの期間に対応する前記判定されたクラスタの距離に基づくことを特徴とする請求項１７乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が２つ以上のクラスタにグループ化される場合、前記受信機を同期させるために使用される前記タイミング同期インデックスは、少なくとも前記トレーニングシーケンスの期間＋／−所定の定数に対応する前記判定されたクラスタの距離に基づくことを特徴とする請求項１７乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
最大のＰＮＣＣ大きさ値の最大の総計を有する前記クラスタ間の距離は、前記タイミング同期インデックスを判定するために使用されることを特徴とする請求項２２又は２３記載の方法。
【請求項２５】
前記相互相関計測値は、前記信号の入力サンプル及び前記トレーニングシーケンスのサンプルを使用して推定されることを特徴とする請求項１乃至２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記タイミング同期インデックスは、前記トレーニングシーケンスの開始及び／又は前記信号のデータを判定するために使用されることを特徴とする請求項１乃至２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記信号は、直交周波数分割多重ＯＦＤＭマルチキャリア信号及び／又はシングルキャリア信号であることを特徴とする請求項１乃至２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
信号（１）の周知のプリアンブル（２）を使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる装置（３００、４００）であり、前記プリアンブル（２）が少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む装置（３００、４００）であって、
前記信号（１）の入力サンプル及び前記プリアンブル（２）の前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値（３）の絶対値を推定するように構成される相互相関器（３３０、４３０）と、
前記相互相関計測値（３）の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力（４）を推定するように構成される信号電力推定器（３４０、４４０）と、
前記相互相関計測値（３）の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力（５）を推定するように構成されるノイズフロア電力推定器（３５０、４５０）と、
前記推定された信号電力（４）及び前記推定されたノイズフロア電力（５）の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値（６）を推定する手段（３６０、４６０）と、
前記ＰＮＣＣ計測値（６）が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断するように構成され且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値（６）の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するように更に構成される判断手段（３７０、４７０）と、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値（６）の対応する大きさ値を解析するように構成される解析手段（３９０、４９０）と
を備えることを特徴とする装置（３００、４００）。
【請求項２９】
前記相互相関器（３３０、４３０）は、
2010531572.tif 000014
に従って前記相互相関計測値（３）の前記絶対値を推定するように構成され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項２８記載の装置（３００、４００）。
【請求項３０】
前記信号電力推定器（３４０、４４０）は、
2010531572.tif 000015
に従って前記信号電力（４）を推定するように構成され、MASは前記相互相関計測値（３）の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項２８又は２９に記載の装置（３００、４００）。
【請求項３１】
前記ノイズフロア電力推定器（３５０、４５０）は、
2010531572.tif 000016
に従って前記ノイズフロア電力（５）を推定するように構成され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値（３）の前記絶対値の前記長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項２８乃至３０の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項３２】
前記ＰＮＣＣ計測値（６）を推定する前記手段（３６０、４６０）は、
2010531572.tif 000017
に従って前記ＰＮＣＣ計測値（６）を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力（４）であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力（５）であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項２８乃至３１の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項３３】
前記ＰＮＣＣ計測値（６）を推定する前記手段（３６０、４６０）は、
2010531572.tif 000018
に従って前記ＰＮＣＣ計測値（６）を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力（４）であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力（５）であることを特徴とする請求項２８乃至３１の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項３４】
前記相互相関計測値（６）の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示す時期を検出するように構成されるピーク検出器（３８０）を更に具備することを特徴とする請求項２８乃至３３の何れか１項に記載の装置（３００）。
【請求項３５】
前記判断手段（３７０）は、前記ピーク検出器（３８０）が前記所定の時間ウィンドウ内でピークを示し且つ前記ＰＮＣＣ計測値（６）が前記閾値を超える場合に前記時間同期イベントが発生したと判断するように更に構成されることを特徴とする請求項３４記載の装置（３００）。
【請求項３６】
同期イベントが発生したと前記判断手段（３７０）が判断する度に、前記ＰＮＣＣ計測値（６）の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新するように更に構成されることを特徴とする請求項２８乃至３５の何れか１項に記載の装置（３００）。
【請求項３７】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加するように更に構成されることを特徴とする請求項３６記載の装置（３００）。
【請求項３８】
前記判断手段（３７０）は、前記トレーニングシーケンスが期限切れになるまで判断するように構成されることを特徴とする請求項２８乃至３７の何れか１項に記載の装置（３００）。
【請求項３９】
前記解析手段（３９０）の前記タイミング同期インデックスは、前記長期平均された相互相関計測値の事前定義済み時間間隔におけるタイミングポイントオフセットに更に基づき、前記時間間隔の開始は、前記同期イベントが発生した時の時間インデックスに対応することを特徴とする請求項２８乃至３８の何れか１項に記載の装置（３００）。
【請求項４０】
前記長期平均された相互相関計測値の最大値が前記時間間隔において発生した場合、前記タイミングポイントオフセットが判定されることを特徴とする請求項３９記載の装置（３００）。
【請求項４１】
前記タイミングポイントオフセットは、前記時間間隔の中間点であることを特徴とする請求項３９記載の装置（３００）。
【請求項４２】
前記装置（３００）は、事前定義済みのビット数であるｎビットに量子化される周波数粗調整入力信号サンプル及び事前定義済みのビット数であるｍビットに量子化される前記トレーニングシーケンスサンプルの拡張された周期的な第１の期間を使用して前記相互相関計測値（３）を推定するように構成されることを特徴とする請求項２８乃至４１の何れか１項に記載の装置（３００）。
【請求項４３】
前記解析手段（４９０）は、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値を少なくとも１つのクラスタにグループ化するように更に構成され、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項２８乃至３３の何れか１項に記載の装置（４００）。
【請求項４４】
前記解析手段（４９０）は、前記少なくとも１つのクラスタにおける少なくとも１つの時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用するように更に構成されることを特徴とする請求項４３記載の装置（４００）。
【請求項４５】
前記解析手段（４９０）は、クラスタ毎に最大のＰＮＣＣ大きさ値を判定し且つ前記クラスタ間の距離を判定するように更に構成されることを特徴とする請求項４３記載の装置（４００）。
【請求項４６】
前記距離は、前記クラスタの開始又は終了の間で判定されることを特徴とする請求項４５記載の装置（４００）。
【請求項４７】
前記距離は、前記クラスタの前記最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応する時間インデックスの間で判定されることを特徴とする請求項４５記載の装置（４００）。
【請求項４８】
前記距離は、前記クラスタの各々の中間点の間で判定されることを特徴とする請求項４５記載の装置（４００）。
【請求項４９】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が単一のクラスタにグループ化される場合、前記単一のクラスタの最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応するか又は前記単一のクラスタの中間点に対応するか又は前記単一のクラスタの開始に対応する前記タイミング同期インデックスは、前記受信機におけるタイミングを同期させるために使用されることを特徴とする請求項４３記載の装置（４００）。
【請求項５０】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が２つ以上のクラスタにグループ化される場合、前記受信機を同期させるために使用される前記タイミング同期インデックスは、少なくとも前記トレーニングシーケンスの期間に対応する前記判定されたクラスタの距離に基づくことを特徴とする請求項４５乃至４８の何れか１項に記載の装置（４００）。
【請求項５１】
前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値が２つ以上のクラスタにグループ化される場合、前記受信機を同期させるために使用される前記タイミング同期インデックスは、少なくとも前記トレーニングシーケンスの期間＋／−所定の定数に対応する前記判定されたクラスタの距離に基づくことを特徴とする請求項４５乃至４８の何れか１項に記載の装置。
【請求項５２】
最大のＰＮＣＣ大きさ値の最大の総計を有する前記クラスタ間の距離は、前記タイミング同期インデックスを判定するために使用されることを特徴とする請求項５０又は５１記載の装置（４００）。
【請求項５３】
前記相互相関計測値（３）は、前記信号（１）の入力サンプル及び前記プリアンブル（２）の前記トレーニングシーケンスのサンプルを使用して推定されることを特徴とする請求項２８乃至５２の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項５４】
前記タイミング同期インデックスは、前記トレーニングシーケンスの開始及び／又は前記信号（１）のデータを判定するために使用されることを特徴とする請求項２８乃至５３の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項５５】
前記信号は、直交周波数分割多重ＯＦＤＭマルチキャリア信号又はシングルキャリア信号であることを特徴とする請求項２８乃至５４の何れか１項に記載の装置（３００、４００）。
【請求項５６】
請求項２８乃至５５の何れか１項に記載の装置（３００）を含む通信単一入力単一出力ＳＩＳＯアンテナシステム。
【請求項５７】
請求項２８乃至５５の何れか１項に記載の装置（４００）を含む通信多入力多出力ＭＩＭＯアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、デジタル通信システムの分野に関し、特に、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線通信システム、無線通信システム及び光通信システム等のデジタル及びアナログ通信システムにおいて、受信機が受信した信号を正確に復調できるように、受信機のタイミング及び送信機のタイミングは適切に同期される必要がある。同期感度は、種々の通信システム間で異なる。不正確な同期の影響を受け易いものとして周知の通信システムの一例は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用するシステムである。
【０００３】
ＯＦＤＭは、無線又は有線通信チャネルを介するデータの効率的な送信を可能にする信号変調技術である。この技術は、チャネルを介して通信されるデータが一定の周波数の差により離間されるサブキャリアの振幅／位相関係に符号化されるというサブキャリア周波数の概念を採用する。
【０００４】
ＯＦＤＭは、従来のデータ通信方法に対していくつかの利点を有する。１つの利点は、スペクトル効率が高いことである。ＯＦＤＭにおいて、サブキャリアは互いに直交するため、それらのサブキャリアの間に保護周波数帯域は必要なく、ほぼ全体の帯域幅がデータ送信専用である。別の利点は、符号間干渉（ＩＳＩ）に対するロバスト性である。ＯＦＤＭシンボル間のいわゆるガードタイムは、ＩＳＩを除去するために使用される。ＯＦＤＭにおいて、シンボルの前に追加されたシンボルの最後の部分のコピー又はシンボルの後に追加されたシンボルのコピーであるサイクリックプレフィックスは、一般に、ＯＦＤＭシンボルの前に送信される。通常、時間ガードインターバルは、最長のチャネルの遅延スプレッドより長くなるように選択される。更に別の利点は、周波数選択性フェージングに対する耐性である。サブキャリア周波数の数が十分に大きくなるように選択される場合、マルチパス伝播により起こるフェージングは、全てのサブキャリア周波数に対して平坦であると考えられる。これにより、等化処理が簡略化される。
【０００５】
ＯＦＤＭは、それらの利点を有するが、いくつかの欠点も有する。最も重要な欠点の１つは、上述したように不正確な同期感度である。
【０００６】
例えばＯＦＤＭシステムにおけるタイミングの同期が達成されない場合、正確な時点でサイクリックプレフィックスを除去できず、その結果、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）復調器には不正確なＯＦＤＭシンボルが供給される。
【０００７】
従来技術において、タイミングの同期に対する多くの解決策が周知である。
【０００８】
米国特許第７，０３９，０００号公報で説明される方法において、非同期受信ＯＦＤＭ信号を調整するために使用される粗いインデックスは、ＯＦＤＭ信号のトレーニングシンボルシーケンスの前半をトレーニングシンボルシーケンスの後半と互いに関係付けることにより判定され、第１の相関関数が判定される。この第１の相関関数は所定の閾値と比較され、粗いインデックス（又は粗い時間見積り）を判定する。その後、粗調整されたＯＦＤＭ信号において、第１のトレーニングシンボルは、最後のトレーニングシンボルと互いに関係付けられ、第２の相関関数を与える。第２の相関関数は別の所定の閾値と更に比較され、詳細なインデックスを判定する。受信機が送信されたＯＦＤＭ信号と同期されるように、詳細なインデックスは粗調整されたＯＦＤＭ信号を調整するために使用される。
【０００９】
米国特許第５，７３２，１１３号公報で説明される方法において、タイミング及び周波数の同期を達成するために、２つの固有のトレーニングシンボルが使用される。固有のトレーニングシンボルのそれぞれの半分は、擬似ランダム（ＰＮ）シーンケンスを偶数周波数で送信することにより時間順で同一であり、その一方でゼロは奇数周波数において利用される。時間同期処理は、第１のトレーニングシンボルの自己相関（基準関数）に依存する。その後、その処理は基準関数を所定の閾値と比較することにより時間見積りを判定する。周波数の同期を達成するために、第２のトレーニングシンボルの第２の自己相関が使用される。
【００１０】
上述の従来技術において説明した方法の欠点は、それらの方法が自己相関又は相互相関又はその双方である単純な基準関数及び／又は相関関数に依存することであり、基準関数がある所定の１つの閾値（又は複数の閾値）を超える場合に同期が起こると考えられることである。基準関数のピークの場所がチャネルの遅延スプレッドにより大きく変動する可能性があるため、それにより、時間見積りの不確実性が増加し、同期の精度が低下する。
【００１１】
上述の従来の解決策に関する別の欠点は、基準関数が閾値を超えるのが早すぎるために誤った同期が起こる（誤り検出）可能性と関係がある。特に、これは高いノイズレベル及び深刻なマルチパス状態のために受信した信号の品質が低い場合である。その結果、時間見積りが誤っているため、ＯＦＤＭ信号全体が受信機により拒否される可能性がある。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法及び装置を提供することにより上記要求及び他の要求に対処する。
【００１３】
本発明の第１の態様によると、上記問題は、信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法を使用して解決される。プリアンブルは、少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む。本発明の方法によると、相互相関計測値の絶対値は、信号の入力サンプル及びプリアンブルのトレーニングシーケンスのサンプルに基づいて推定される。相互相関計測値の推定された絶対値の短期平均は、信号電力を推定するために更に使用され、相互相関計測値の絶対値の遅延長期平均はノイズフロア電力を推定するために使用される。その後、電力正規化相互相関（ＰＮＣＣ）計測値は、推定された電力信号及び推定されたノイズフロア電力の関数として推定される。本発明の方法によると、ＰＮＣＣ計測値は、少なくとも１つの時間同期イベントが発生したかを判断するために更に使用される。その判断は、満足される少なくとも１つの第１の同期基準に基づく。同期基準は、ＰＮＣＣ計測値が所定の閾値を超えることに対応する。同期イベントが発生する度に、ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスが格納される。ＰＮＣＣ計測値の格納された大きさ値及び対応する時間インデックスは、少なくとも１つの格納された時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して受信機におけるタイミングを送信機におけるタイミングに同期させるために更に解析される。
【００１４】
本発明の第２の態様によると、上記問題は、信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる装置を使用して解決される。プリアンブルは、少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む。本発明によると、装置は、信号の入力サンプル及び前記プリアンブルのトレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するように構成される相互相関器と、相互相関計測値の推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するように構成される信号電力推定器と、相互相関計測値の推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するように構成されるノイズフロア電力推定器と、推定された信号電力及び推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値（ＰＮＣＣ計測値）を推定する手段と、ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断するように構成され且つ同期イベントが発生する度にＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するように更に構成される判断手段と、少なくとも１つの格納された時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して受信機におけるタイミングを送信機におけるタイミングに同期させるために格納された時間インデックス及びＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するように構成される解析手段と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明において、タイミングを同期させる方法及び装置は、少なくとも１つの第１の基準関数を使用して時間同期イベントが発生する時期を判断し且つ時間インデックス及び推定された電力正規化相互相関計測値の対応する大きさ値を更に解析してタイミング同期インデックスを導出するため、同期の精度は向上し、誤り検出の可能性は減少する。
【００１６】
添付の図面を参照し且つ好適な実施形態を使用して、本発明について更に詳細に説明する。尚、以下の図面は例示するだけであり、図示され且つ説明される特定の実施形態において、添付の請求の範囲の範囲内で変更が行なわれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明が使用されてもよい一般的なＯＦＤＭ受信機モデルの一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明により使用されてもよいプリアンブルフィールドを含むＯＦＤＭ信号を示す例示的なタイミング図である。
【図３】図３は、本発明の第１の好適な実施形態に係る装置を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、時間同期イベントが本発明の第１の好適な実施形態に係る装置において発生する好適な例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１の好適な実施形態に係る装置の電力同期装置により実行される例示的な手順を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第１の好適な実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２の好適な実施形態に係る装置を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第２の好適な実施形態と共に使用されるクラスタ化方法の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の好適な実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第１の好適な実施形態に係る装置及び本発明の第２の好適な実施形態に係る装置を範囲に含む例示的な装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
データを通信するためのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を使用するシステム等のマルチキャリア通信システムに関連して、一般的な状況において本発明を説明する。一例として、本発明は、ＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）システム、ＩＥＥＥ８０２．１１（電気電子学会）システムＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）システム、ＡＤＳＬ（非対称デジタル加入者線）システム、ＬＴＥシステム又はＯＦＤＭに基づく任意の他のシステムに適用されてもよい。更に本発明は、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム等のシングルキャリアシステムに適用されてもよい。
【００１９】
図１は、本発明が使用されてもよい一般的なＯＦＤＭ受信機モデル１００を示すブロック図である。受信機アンテナ１０は、ＯＦＤＭ変調信号１を受信すると、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド２０に供給する。ＲＦフロントエンド２０において、ＯＦＤＭ信号１は、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３０に送出される前にフィルタリング及び増幅される。ＲＦフロントエンド２０は、アナログ利得制御及びＤＣ除去を実行してもよい。アナログ／デジタル変換の後、サンプリング及び量子化された受信信号は、デジタル自動利得制御（ＡＧＣ）ブロック４０により更に向上され、信号レベル及び直流（ＤＣ）オフセット除去アルゴリズムを更に調整して受信サンプルから一定のＤＣ成分を除去する。信号は、バースト検出器５０に渡され、バースト検出器５０は受信ＯＦＤＭ信号１中のフレーム（又はバースト）の存在を検出する。バースト検出器５０により検出される受信ＯＦＤＭ信号１中のフレームの存在は、例えばＷＬＡＮ ＩＥＥＥ８０２．１１ ＯＦＤＭ信号のショートトレーニングシーケンスに基づいてもよく、あるいはＷｉＭＡＸ ＯＦＤＭ信号又はＡＤＳＬ ＯＦＤＭ信号等における任意の繰返しトレーニングプリアンブルに基づいてもよい。図１に示すように、バースト検出器５０は、タイミング同期装置６０に接続される。ＯＦＤＭ復調器８０によりＯＦＤＭ変調を開始する前に時間同期処理が周波数同期装置７０により実行される周波数同期と共に達成され、その後ＯＦＤＭ復調器８０がＯＦＤＭ復調信号２を生成するために、一般にタイミング同期装置６０はバースト検出器５０からの成功したバーストエネルギー（又はバースト）検出イベントにより有効にされる。尚、バースト検出機能は、アンテナ、ＡＤＣ３０の前のアナログ受信機チェーン又はＡＤＣ３０の後に得られるデジタル信号から導出される信号を使用してアナログドメイン又はデジタルドメインにおいて実現され、バースト検出器５０は、タイミング同期装置６０に組み込まれてもよい。本発明の実施形態によると、タイミング同期処理は、少なくとも１つのトレーニングシーケンス（又は繰返しトレーニングシンボル）を含むプリアンブルを含む信号を受信することに基づいてもよい。
【００２０】
図２は、本発明の好適な実施形態に従って同期の目的で使用されてもよいＷＬＡＮ ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇフレーム構造のプリアンブルフィールド２００を示す。尚、本発明はＷＬＡＮシステムに限定されない。
【００２１】
図２に示すように、プリアンブルフィールド２００は、１０個のショートトレーニングシンボルから成るフィールド２０１を含む。このフィールド２０１は、ショートトレーニングシーケンス２０１とも呼ばれる。プリアンブルフィールド２００は、ガードインターバルＧＩ２が前に付加された２つのロングトレーニングシンボル２０２を更に含む。このフィールド２０２は、ロングトレーニングシーケンス２０２とも呼ばれる。プリアンブルフィールド２００の後には、信号フィールド２０３及び複数のデータフィールド２０４が続く。プリアンブルフィールド２００の合計の長さは１６μｓである。図２の垂直方向の破線の境界は、逆（離散）高速フーリエ変換の周期性のための繰返しを示す。
【００２２】
本発明の好適な実施形態に係る同期する方法及び装置がＯＦＤＭを使用するシステムを参照して以下に説明されるが、方法及び装置は、繰返しトレーニングシーケンス又は繰返しトレーニングシンボルを含む任意のプリアンブル構造を使用するシステムに更に適用可能であることが理解されるべきである。
【００２３】
上述のように、一般に時間同期は、バースト検出器５０からの成功したバースト検出イベントにより有効にされる。従って、同期は、バースト検出器５０によりオンにされ、同期が達成され且つロングトレーニングシーケンスが有効期限切れになった時（すなわち、バースト検出イベント以来、特定の数のサンプルが渡された時）、若しくは同期がある期間発生しなかった場合にオフにされる。後者の場合、タイミング同期装置６０は、「タイムアウト」イベントにフラグを立て、自身を初期状態に再設定する。「タイムアウト」イベントは、バースト検出器５０を再起動してもよく、バースト検出／タイミング同期の処理全体は、同期が達成されるまで繰り返される。尚、上記において、ショートトレーニングシーケンスはロングトレーニングシーケンスの代わりに使用されてもよい。
【００２４】
図３は、受信信号１の周知のプリアンブル２を使用して受信機（不図示）のタイミングを送信機（不図示）のタイミングに同期させるための本発明の第１の好適な実施形態に係る装置３００を示すブロック図である。図示するように、装置３００は、受信信号１の周波数粗調整され且つ量子化された入力サンプルx(i)に基づいて|C(i)|で示される相互相関計測値３の絶対値を推定するように構成される相互相関器３３０（ＣＣ）を含む。この第１の実施形態によると、入力サンプルx(i)は、粗い周波数推定値３１１によりブロック３１０において周波数粗調整され、ブロック３２０においてｎビットの数に量子化される。相互相関器３３０（ＣＣ）は、周波数粗調整され且つ量子化された入力サンプルx(i)を装置３００に対して演繹的に周知であってもよいプリアンブル２のトレーニングシーケンスの複素共役量子化サンプルy(i)と相互相関する。本発明によると、プリアンブルはｍビットに量子化され、i及びjは時間インデックスである。尚、量子化演算は複雑さを軽減するために実行される。
【００２５】
本発明の好適な一実施形態によると、相互相関計測値は、例えばガードインターバルを含むプリアンブルのロングトレーニングシーケンスの第１の期間に基づいて推定されてもよいが、ガードインターバルは省略されてもよい。本発明の別の好適な実施形態によると、相互相関計測値は、入力信号１及びｍビットの数に量子化される任意の事前定義済みトレーニングプリアンブル２に基づいて推定されてもよい。
【００２６】
本発明の好適な実施形態によると、相互相関計測値の絶対値|C(i)|は、以下の式により与えられる。
【００２７】
【数１】
2010531572.tif 000003
【００２８】
式中、C(i)は上記のように推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は周波数粗調整され且つｎビットに量子化される信号１の入力サンプルであり、y(j)はｍビットに量子化されるプリアンブル２のトレーニングシーケンスのサンプルである。この時、0＜L≦NTであり、NTはプリアンブルの長さである。*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスである。
【００２９】
図３に戻ると、相互相関器３３０（ＣＣ）の出力３、すなわち相互相関計測値の絶対値|C(i)|は、信号電力推定器３４０（ＳＰＥ）において信号電力４を推定するために更に使用される。信号電力推定器３４０は、相互相関器３３０（ＣＣ）の出力に対する短期平均（又は移動平均）を使用して信号電力４を推定する。以下においてPS(i)で示される信号電力４の推定値は、以下の式により与えられる。
【００３０】
【数２】
2010531572.tif 000004
【００３１】
式中、MASは相互相関計測値の絶対値|C(i)|の短期平均又は短期移動平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスである。
【００３２】
本発明の実施形態によると、装置３００は、相互相関器３３０（ＣＣ）の出力３（すなわち、|C(i)|）を入力として受信し且つ相互相関器３３０（ＣＣ）の出力３（すなわち、|C(i)|）に対する遅延長期平均（又は移動平均）を使用してノイズフロア電力５を推定するノイズフロア電力推定器３５０（ＮＦＰＥ）を更に含む。以下においてPNF(i)で示されるノイズフロア電力５の推定値は、以下の式により与えられる。
【００３３】
【数３】
2010531572.tif 000005
【００３４】
式中、MALは、短期平均（又は信号電力４）の少なくとも１つのピークを長期平均（又はノイズフロア電力５）の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される相互相関計測値の絶対値|C(i)|の長期平均（又は移動平均）であり、NLは平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスである。本発明の実施形態によると、ノイズフロア電力推定器３５０は、信号電力４を推定するために使用される平均の期間NS（式２を参照）より平均の長い期間NLを使用する。
【００３５】
図３に示すように、本発明の実施形態によると、装置３００は推定された信号電力４及びノイズフロア電力５の関数として電力正規化相互相関計測値（ＰＮＣＣ計測値）６を推定する手段３６０を更に含む。図３においてＰＮＣＣＥ（ＰＮＣＣ推定器の略語）と呼ばれる手段３６０は、信号電力（PS(i)）４の推定値及びノイズフロア電力（PNF(i)）５の推定値を入力として受信し、電力正規化相互相関計測値（ＰＮＣＣ計測値）６の推定値を生成する。
【００３６】
本発明の一実施形態によると、本発明によると電力正規化のためにレベルを感知できないＰＮＣＣ計測値６は、２つの対数計測値の差、すなわちlog信号電力とlog ノイズフロア電力との差として推定される。従って、本実施形態によると、手段３６０は、信号電力４を対数形式に変換する手段３６１（ＬＯＧ）と、ノイズフロア電力５を対数形式に変換する手段３６２（ＬＯＧ）とを含む。手段３６０（ＰＮＣＣＥ）は、log信号電力とlog ノイズフロア電力との差としてＰＮＣＣ計測値６を出力する結合器３６３を更に含む。本発明の一実施形態によると、ＰＮＣＣ計測値６は以下の式を使用して推定される。
【００３７】
【数４】
2010531572.tif 000006
【００３８】
式中、上述のように、PSは推定された信号電力４であり、PNFは推定されたノイズフロア電力５であり、logは任意の底の対数関数である。
【００３９】
本発明の別の実施形態によると、ＰＮＣＣ計測値６は、以下の式に従って信号電力（PS(i)）４をノイズフロア電力（PNF(i)）５で除算することにより推定されてもよい。
【００４０】
【数５】
2010531572.tif 000007
【００４１】
図３に示すように、装置３００は、少なくとも１つの第１の同期基準ＣＦ１が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生することを判断するように構成される判断手段３７０を更に含む。第１の同期基準ＣＦ１は、ＰＮＣＣ計測値６が閾値８を超えることに対応する。従って、図３に示すように、判断手段３７０は、ＰＮＣＣ計測値６の推定値を受信する比較器３７１（ＣＭＰ）を含んでもよい。比較器３７１において、その推定値は閾値８と比較される。ＰＮＣＣ計測値６が式４を使用して推定される場合、閾値８は、例えば通信チャネル及び信号対雑音比の範囲にわたるモンテカルロシミュレーションに基づいて経験的に選択されてもよい対数計測値である。尚、ＰＮＣＣ計測値６を推定するために式５が代わりに使用される場合、閾値８は例えばモンテカルロシミュレーションに基づくチャネルシミュレーションに基づいて選択されてもよい。しかし、後者の場合、閾値８は対数形式ではない。
【００４２】
従って、判断手段３７０は、比較器３７１（ＣＭＰ）においてＰＮＣＣ計測値６の推定値を閾値８と比較した時にＰＮＣＣ計測値６が閾値８を超える場合、第１の同期基準ＣＦ１が満足されると判断する。
【００４３】
本発明の第１の好適な実施形態によると、図３に示すように、装置３００は、相互相関計測値３の絶対値（すなわち、|C(i)|）を入力として受信し且つ|C(i)|が所定の又は与えられた時間ウィンドウ内でピーク７を示す時期を検出するように構成されるピーク検出器３８０（ＰＤ）を更に含む。換言すると、|C(i)|は、NP個のサンプル間隔の所定のウィンドウ内でその最大値が探索される。この第１の好適な実施形態によると、ピークは、その両側で１つ以上の隣接するサンプルより大きいサンプルになると考えられる。ピーク検出器３８０（ＰＤ）がi=0,1,...NP−1の時に|C(i)|のNP個の例の中でピークを検出する場合、本発明の第１の実施形態によると、第２の基準関数ＣＦ２（ピークを示す|C(i)|に対応する）が満足されたと宣言される。
【００４４】
本発明の第１の実施形態によると、判断手段３７０は、第１の基準関数ＣＦ１及び第２の基準関数ＣＦ２の双方が満足された場合にのみ時間同期イベントが発生すると宣言するように構成されるＡＮＤブロック３７２を更に含む。ここでも、ＰＮＣＣ計測値６が閾値８を超えた場合に第１の基準関数ＣＦ１が満足されたと考えられ、ピークが検出された場合に第２の基準関数ＣＦ２が満足されたと考えられる。ＣＦ１及びＣＦ２の双方が満足された場合、すなわちピーク検出器３８０（ＰＤ）が「true」を出力し且つそれと同時に比較器３７１（ＣＭＰ）が「true」を出力した場合、ＡＮＤブロック３７２は「true」又は「Sync Event」を出力する。
【００４５】
図４Ａは、時間同期イベントが発生する好適な例を示す。図示するように、比較器３７１（ＣＭＰ）はＰＮＣＣ計測値６を閾値と比較し、その一方で、ピーク検出器３８０（ＰＤ）は相互相関計測値の絶対値|C(i)|（又は、相互相関器３３０（ＣＣ）からの同様の出力３）の最大値（又はピーク）を探索する。
【００４６】
本発明の第１の好適な実施形態によると、同期イベントが発生する度に、閾値を超えるＰＮＣＣ計測値６の大きさ値及び対応する時間インデックス又はタイミングポイントは判断手段３７０のメモリに格納される。従って、同期処理は、第１の「Sync Event」が発生した直後に停止せず、トレーニングシーケンスが期限切れになるまで又はタイムアウトが起こるまで継続する。これは、誤り検出の可能性を最小限にする。尚、誤り検出が起こった場合、本発明の第１の実施形態に係る装置３００は、プリアンブル２が期限切れになったと認識されるまで実際の同期ポイント又はタイミング同期インデックスを探索し続ける。
【００４７】
本発明の第１の実施形態によると、ＰＮＣＣ計測値６の格納された大きさ値及び対応する時間インデックスは、比較器３７１（ＣＭＰ）から本明細書においてポストプロセッサとしても示される解析手段３９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）の同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）に更に供給される。解析手段３９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）は、格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用してタイミングを同期させるために、格納された時間インデックス及びＰＮＣＣ計測値６の対応する大きさ値を解析するように構成される。
【００４８】
本発明の第１の実施形態によると、同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）は、同期基準を満たすタイミングインデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ値を受信すると、閾値８を同期ポイント（すなわち、「Sync Event」が宣言されるポイント）に対応するＰＮＣＣ計測値６の大きさ値に調整する。従って、本発明の第１の実施形態によると、後続する同期イベントは、同期基準を満足するためにより大きい閾値８（ＰＮＣＣ閾値として示される）を満たす必要がある。これは、スプリアスの相互相関ピークにロックすることを回避し、その結果、同期の精度を向上し且つ誤り検出の可能性を減少するために実行される。本発明の第１の実施形態によると、同期イベントが発生する度に又は「Sync Event」が発生したと判断手段３７０が判断する度に、ＰＮＣＣ閾値は更新される。
【００４９】
本発明の第１の実施形態によると、同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）は、同期イベントが前回発生してから所定の数のサンプル（例えば、１６個のサンプル）が期限切れに成った後、トレーニングシーケンスが期限切れになるまで、現在の値の所定の数の倍数（例えば、５０％）だけＰＮＣＣ閾値８を増加するように更に構成される。尚、ＰＮＣＣ閾値８を増加するために使用される所定の数のサンプル及びパーセント値は設計選択であり、従って、本発明は上記所定の値に限定されない。
【００５０】
本発明の第１の実施形態によると、図３に戻ると、解析手段３９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）は、推定された絶対相互相関計測値|C(i)|の長期平均（又は移動平均）の時間間隔においてタイミングポイントオフセットを判定するためにノイズフロア電力推定器３５０（ＮＦＰＥ）に接続される電力同期装置３９２（ＰＷＲ．Ｓ）を更に含む。選択されたタイミングポイントは、復調されるＯＦＤＭシンボルの信号エネルギーを最大限にしようとする間隔（例えば、０〜１５）において「オフセット」タイミング値を表す。本発明の第１の実施形態に従って、このタイミングポイントオフセット（t1又はt2）を見つけるために電力同期装置３９２（ＰＷＲ．Ｓ）により実行される処理を以下に説明する。タイミングポイントオフセット（t1又はt2）を見つける処理は、図４Ｂと共に以下に説明する処理ステップを使用して更によく理解される。
【００５１】
１−ＰＮＣＣ閾値TPNCCに関する同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）から受信される情報に基づいて同期イベント（「Sync Event」）が発生するポイントSeを見つける。
【００５２】
２−「Sync Event」に対応する推定された絶対相互相関計測値|C|の長期平均PNFの時間間隔Tintervalの開始を判定する。時間間隔Tintervalの長さは例えば事前に決定されてもよく（例えば、１６個のサンプル）、Tintervalの開始は「Sync Event」に対応する時間インデックスである同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）の出力（３９１の出力は３９２に対する入力として使用される）に基づいて判定される。
【００５３】
３ａ−この時間間隔Tintervalの中間点としてタイミングポイントオフセットt1を判定するか、あるいは
３ｂ−PNFの最大値が得られる時間間隔Tintervalにおけるタイミングポイントオフセットt2を判定する。
【００５４】
本発明の第１の実施形態によると、上述の処理を使用して判定されるタイミングポイントオフセット（t1又はt2）は、タイミング同期インデックスtindexを判定するために使用される。タイミング同期インデックスtindexは、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させるために更に使用される。
【００５５】
本発明の第１の好適な実施形態によると、タイミング同期インデックスtindexは、タイミングポイントオフセット（t1又はt2）と同期フィルタ３９１（ＳＹＮＣ．Ｆ）に格納される１つ前の時間インデックスとの差をとることにより計算されてもよい。すなわち、
【００５６】
【数６】
2010531572.tif 000008
【００５７】
式中、タイミングポイントオフセットはt1又はt2であり、１つ前の時間インデックスは、同期フィルタ３９１に前回格納された時間インデックスである。
【００５８】
タイミング同期インデックスが判定される場合、ＯＦＤＭ復調器が受信信号を正確に復調できるように、信号１のデータ又はトレーニングシーケンスの開始が判定される。
【００５９】
図５を参照すると、信号１の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる本発明の上述の第１の実施形態に係る方法のフローチャートが示される。前記プリアンブルは、上述のように少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む。方法は以下のステップを含む。
【００６０】
（Ｓ１）信号（１）の入力サンプル及びプリアンブルのトレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値|C(i)|を推定するステップ。|C(i)|は、上記で提示された式（１）により与えられる。
【００６１】
（Ｓ２）|C(i)|の短期平均（又は移動平均）を使用して信号電力PS(i)を推定するステップ。PS(i)は、上記で提示された式（２）により与えられる。
【００６２】
（Ｓ３）|C(i)|の遅延長期平均（又は移動平均）を使用してノイズフロア電力PNF(i)を推定するステップ。PNF(i)は、上記で提示された式（３）により与えられる。
【００６３】
（Ｓ４）PS(i)PNF(i)の関数として電力正規化相互相関計測値PNCC(i)を推定するステップ。PNCC(i)は、上記で提示された式（４）又は式（５）により与えられる。
【００６４】
（Ｓ５）トレーニングシーケンスが期限切れになるまで、第１の相互相関計測値ＣＦ１及び第２の相互相関計測値ＣＦ２が同時に満足された場合に少なくとも１つの同期イベント「Sync Event」が発生したと判断するステップ。ＣＦ１は、PNCC(i)が所定の閾値レベルを超えた時に満足され、ＣＦ２は、|C(i)|が所定の時間ウィンドウ内でピークを示した時に満足される。
【００６５】
（Ｓ６）「Sync Event」が発生する度に、PNCC(i)の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納し、「Sync Event」が発生したと判断される度に、閾値をPNCC(i)の大きさ値で更新するステップ。
【００６６】
（Ｓ７）「Sync Event」が前回起こってから事前定義済みの数のサンプル又は所定の数のサンプルが期限切れになった場合、現在の値の所定の数の倍数だけ閾値を増加するステップ。
【００６７】
（Ｓ８）格納された時間インデックス及び更新された閾値に対応するPNF(i)の時間間隔におけるタイミングポイントオフセット（t1又はt2）に基づくタイミング同期インデックスtindexを使用して、受信機におけるタイミングを送信機におけるタイミングに同期させるために、格納された時間インデックス及びＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するステップ。本発明の一実施形態によると、タイミングポイントオフセットt1は、時間間隔の中間点として判定されてもよい。本発明の別の実施形態によると、タイミングポイントオフセットt2は、その時間間隔において最大エネルギーが発生する場合に判定されてもよい。
【００６８】
上述したように、|C(i)|は、所定のビット数であるｎビットに量子化された周波数粗調整入力信号サンプル及び所定のビット数であるｍビットに量子化されたトレーニングシーケンスサンプルの拡張された周期的な第１の期間を使用して推定される。本発明の一実施形態によると、相互相関計測値|C(i)|は、例えばプリアンブルのロングトレーニングシーケンスの第１の期間に基づいて推定されてもよいが、その第１の期間はガードインターバルを含むように拡張可能である。本発明の別の好適な実施形態によると、相互相関計測値|C(i)|は入力信号１及びｍビットの数に量子化された任意の事前定義済みトレーニングプリアンブルに基づいて推定されてもよい。
【００６９】
尚、入力信号サンプルの量子化及びトレーニングプリアンブルの量子化は、計算の複雑さを軽減するために実行される。
【００７０】
本発明によると、本発明の第１の実施形態に従って上述された装置３００及び方法は、例えばＯＦＤＭに基づく単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）通信アンテナシステム又は事前定義済みプリアンブルを使用するシングルキャリア通信システムにおいて実現されてもよい。従って、本発明はＯＦＤＭを使用するシステムに限定されない。更に装置３００は、Ｎ個のアンテナ（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，．．．，ＡＮＴＮ）から構成される多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信アンテナシステムにおいて実現されてもよい。しかし、装置３００がＭＩＭＯシステムにおいて実現される場合、Ｎ個の並列装置３００が使用されてもよい。１つのアンテナ毎に１つの装置３００である。
【００７１】
以下において、図６によると、受信信号１の周知のプリアンブル２を使用して受信機（不図示）のタイミングを送信機（不図示）のタイミングに同期させる装置４００を本発明の第２の実施形態に従って説明する。
【００７２】
図６に示すように、本実施形態によると、装置４００は、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）通信アンテナシステムにおいて使用するのに適するか、あるいは多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信アンテナシステム（図６において、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，．．．，ＡＮＴＮにより示される）において使用するのに適する。
【００７３】
本発明の第２の実施形態によると、装置４００は、上述の装置３００と同様に、受信信号１の入力サンプルx(j)に基づいて相互相関計測値３の絶対値|C(i)|を推定するように構成される相互相関器４３０（ＣＣ）を含む。
【００７４】
尚、装置４００がＭＩＭＯアンテナシステムにおいて実現される場合、最も低い信号対雑音比を有するアンテナ素子からの信号を使用する可能性を回避するために、同期の目的で使用されてもよい信号１は、各アンテナ素子（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，．．．ＡＮＴＮ）からの信号サンプルを合計して信号対雑音比を平均することにより判定されてもよい。あるいは、信号１は、最適な信号対雑音比を有するアンテナ素子からの信号となるように選択されてもよい。更に別の例は、最初に全てのアンテナ素子にわたる信号の合計を使用して粗い同期を判定することであり、その後同期は達成され、アンテナ素子毎の信号対雑音比は推定される。最適な信号対雑音比を有するアンテナからの信号は、同期の目的で使用される。
【００７５】
図６に戻ると、本発明の第２の実施形態に従って、信号１の入力サンプルx(i)は、ブロック４１０において粗い周波数推定値４１１により周波数粗調整され、ブロック４２０においてｎビットの数に量子化される（且つ相互相関器４３０（ＣＣ）に対する入力として使用される）。尚、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態の双方において、信号１の入力サンプルは、まず量子化され、その後周波数粗調整される。すなわち、本発明の第１の実施形態において、ブロック３２０は、ブロック３１０の前に配置されてもよく又はその逆であってもよい。第２の実施形態において、ブロック４２０はブロック４１０の前に配置されてもよく又はその逆であってもよい。図６に戻ると、相互相関器４３０（ＣＣ）は、装置４００に対して演繹的に周知であってもよいプリアンブル２のトレーニングシーケンスの複素共役量子化サンプルy(j)と入力サンプルx(i)とを相互相関する。本発明によると、プリアンブルはｍビットに量子化され、i及びjは時間インデックスである。上述のように、量子化の目的は、装置４００の計算の複雑さを軽減することである。
【００７６】
本発明の上述の第１の好適な実施形態と同様に、相互相関計測値|C(i)|は、例えばプリアンブルのロングトレーニングシーケンスの第１の期間に基づいて推定されてもよく、あるいは入力信号１及びｍビットの数に量子化される任意の事前定義済みトレーニングプリアンブル２に基づいて推定されてもよい。
【００７７】
第２の実施形態において、相互相関計測値|C(i)|は、上記で提示された式（１）を使用して推定される。
【００７８】
相互相関器４３０（ＣＣ）の出力３、すなわち相互相関計測値の絶対値|C(i)|は、先に提示された式（２）を使用して信号電力推定器４４０（ＳＰＥ）において信号電力４PS(i)を推定するために更に使用される。本発明の第２の好適な実施形態において、式（２）で与えられる平均の期間NSは、使用されるシステム及び通信チャネルの推定された遅延スプレッドに基づいて選択されてもよい。NSは、設計パラメータである。
【００７９】
図６に戻ると、装置４００は、相互相関器４３０（ＣＣ）の出力３（すなわち、|C(i)|）を入力として受信し且つ相互相関器４３０（ＣＣ）の出力３（すなわち、|C(i)|）に対する遅延長期平均（又は移動平均）を使用してノイズフロア電力５を推定するノイズフロア電力推定器４５０（ＮＦＰＡ）を更に含む。ノイズフロア電力５PNF(i)の推定値は、式（３）において上記で与えられた。
【００８０】
図６に示すように、本発明の実施形態によると、装置４００は、推定された信号電力４及びノイズフロア電力５の関数として電力正規化相互相関計測値（ＰＮＣＣ計測値）６を推定する手段４６０（ＰＮＣＣＥ）を更に含む。従って、本発明の上述の第１の実施形態と同様に、手段４６０（ＰＮＣＣＥ）は、信号電力の推定値（PS(i)）４及びノイズフロア電力５の推定値（PNF(i)）を入力として受信し、上述の式（４）又は上述の式（５）を使用してＰＮＣＣ計測値６の推定値を生成する。手段４６０（ＰＮＣＣＥ）は、本発明の上述の第１の好適な実施形態と同様に、対数ブロック４６１（ＬＯＧ）及び対数ブロック４６２（ＬＯＧ）、並びに結合器４６３を含む。
【００８１】
図６に示すように、装置４００は、少なくとも１つの第１の同期基準ＣＦ１が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベント「Sync Event」が発生したと判断するように構成される判断手段４７０を更に含む。第１の同期基準ＣＦ１は、ＰＮＣＣ計測値６が事前定義済み閾値９を超えることに対応する。従って、図６に示すように、判断手段４７０は、ＰＮＣＣ計測値６の推定値を受信する比較器４７１（ＣＭＰ）を含んでもよい。比較器４７１において、その推定値は閾値９と比較される。ＰＮＣＣ計測値６が式（４）を使用して推定される場合、閾値９は、例えば通信チャネル及び信号対雑音比の範囲にわたるモンテカルロシミュレーションに基づいて経験的に選択されてもよい対数計測値である。
【００８２】
尚、式（４）がＰＮＣＣ計測値６を判定するために対数変換及び減算を必要とする一方で、式（５）はより集中的な計算である除算を必要とするため、対数形式のＰＮＣＣ計測値６を判定するために式（４）を使用することにより、装置３００（第１の実施形態）及び装置４００（第２の実施形態）の計算の複雑さは式（５）が使用される場合より低くなる。
【００８３】
図６に戻ると、判断手段４７０は、比較器４７１においてＰＮＣＣ計測値６の推定値を閾値９と比較してＰＮＣＣ計測値６が閾値９を超えた時に第１の同期基準ＣＦ１が満足されたと判断する。
【００８４】
本発明の第２の実施形態によると、時間同期イベントが発生したと判断手段４７０が宣言した場合、すなわち基準関数ＣＦ１が満足された場合、ＰＮＣＣ計測値６の大きさ値及び対応する時間インデックス又はタイミングポイントは、判断手段４７０のメモリに格納される。本発明の上述の第１の好適な実施形態と同様に、同期処理は、第１の「sync event」が発生した直後に停止せず、トレーニングシーケンスが期限切れになるまで継続する。ここでも、これは誤り検出の可能性を最小限にする。
【００８５】
本発明の第２の実施形態によると、ＰＮＣＣ計測値６の格納された各大きさ値及び対応する時間インデックスは、比較器４７１（ＣＭＰ）から本明細書においてポストプロセッサとしても示される解析手段４９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）のクラスタ解析器４９１（ＣＡ）に更に供給される。解析手段４９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）は、格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスtindexを使用してタイミングを同期させるために、格納された時間インデックス及びＰＮＣＣ計測値６の対応する大きさ値を解析するように構成される。
【００８６】
本発明の第２の実施形態によると、解析手段４９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）のクラスタ解析器４９１（ＣＡ）は、以下に説明されるクラスタ化方法を使用して格納された時間インデックスを解析する。
【００８７】
解析手段４９０（ＡＮＡＬＹＳＥＲ）のクラスタ解析器４９１（ＣＡ）は、時間インデックスをクラスタにグループ化するように構成される。本発明の第２の好適な実施形態によると、クラスタは、格納されたＰＮＣＣ大きさ値及び時間インデックス間にＳ個のサンプリング間隔の距離を有する対応する格納された時間インデックスを含む。１つのクラスタは、Ｑ個以下のサンプリング間隔だけ離れた時間インデックスを含む。ここで、Ｑは自然数である。クラスタが判定されると、そのクラスタ中の最大のＰＮＣＣ大きさ値が計算されてもよい。新しいクラスタが識別される度に、この新しいクラスタと全ての先のクラスタとの間の距離が計算される。
【００８８】
本発明の好適な一実施形態によると、クラスタの距離は、各クラスタの開始又は終了の間で計算（又は判定）されてもよい。本発明の別の好適な実施形態によると、クラスタの距離は各クラスタの最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応する時間インデックスの間で計算（又は判定）されてもよい。本発明の更に別の好適な実施形態によると、クラスタの距離は各クラスタの中間の間で計算（又は判定）されてもよい。クラスタが見つけられない場合、タイミングの同期は失敗したと考えられ、バースト検出器が有効にされる。クラスタが１つだけ見つけられる場合、本発明の一実施形態によると、このクラスタ中の最大のＰＮＣＣ大きさ値に対応するタイミング同期インデックスは、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させるために使用される。あるいは、クラスタの中間点に対応するタイミングポイントがタイミング同期インデックスtindexとして使用されてもよく、あるいはクラスタの開始又は終了に対応するタイミングポイントがタイミング同期インデックスとして使用されてもよい。
【００８９】
本発明の別の実施形態によると、２つ以上のクラスタが見つけられる場合、受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させるために使用されるタイミング同期インデックスtindexは、トレーニングシーケンスの期間（又はトレーニングプリアンブルの期間）−／＋ある事前定義済みの定数に対応するクラスタの距離に基づいて判定される。タイミング同期インデックスtindexは、当該通信システムのチャネルの遅延スプレッドに基づいて判定されるか、あるいは当該通信システムの任意の他の特性に基づいてもよい。しかし、事前定義済み定数は、設計選択であるため省略されてもよい。
【００９０】
尚、トレーニングシーケンス（又はプリアンブル）の期間＋／−定数（オプション）に等しい同期基準を満足する２つ以上のクラスタの距離が存在する場合、最大のＰＮＣＣ大きさ値の最大の総計を有するクラスタ間の距離は、タイミング同期インデックスtindexを判定又は確立するために使用される。
【００９１】
図７は、３つのクラスタＣ１、Ｃ２、Ｃ３が判定された上述のクラスタ化方法の一例を示す。図７において、サンプリング間隔の所定の数Ｓが更に示される。Ｔ２１（= t2 − t1）は２つのクラスタＣ１及びＣ２の間の距離であると仮定する。ここで、t1はＣ１の最大のＰＮＣＣ大きさ値Ｐ１に対応するタイミングインデックスであり、t2はＣ２の最大のＰＮＣＣ大きさ値Ｐ２に対応するタイミングインデックスである。図６に示す事前定義済み閾値９に対応する閾値Ｔを図７に更に示す。更に、Ｔ３２（= t3 − t2）は、Ｃ３とＣ２との間の距離であると仮定する。ここで、t3はＣ３の最大のＰＮＣＣ大きさ値Ｐ３に対応するタイミングインデックスである。本発明の好適な実施形態によると、Ｐ２＋Ｐ３（又はＰ１＋Ｐ２）がＰ１＋Ｐ２（又はＰ２＋Ｐ３）より大きい場合、タイミング同期インデックスはＴ３２（又はＴ２１）として確立されてもよい。図７において、Ｔ３２がＰＮＣＣ大きさ値の最大の総計（Ｐ２＋Ｐ３）に対応するため、Ｔ３２は、タイミング同期インデックスtindexを確立するために使用されるクラスタの距離になるように選択されるべきであることが分かる。
【００９２】
図８を参照すると、信号１の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる本発明の上述の第２の好適な実施形態に係る方法のフローチャートが示される。前記プリアンブルは、上述のように少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む。方法は、以下のステップを含む。
【００９３】
（Ｓ１）信号（１）の入力サンプル及びプリアンブルのトレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値|C(i)|を推定するステップ。|C(i)|は、上記で提示された式（１）により与えられる。
【００９４】
（Ｓ２）|C(i)|の短期平均（又は移動平均）を使用して信号電力PS(i)を推定するステップ。PS(i)は、上記で提示された式（２）により与えられる。
【００９５】
（Ｓ３）|C(i)|の遅延長期平均（又は移動平均）を使用してノイズフロア電力PNF(i)を推定するステップ。PNF(i)は、上記で提示された式（３）により与えられる。
【００９６】
（Ｓ４）PS(i)PNF(i)の関数として電力正規化相互相関計測値PNCC(i)を推定するステップ。PNCC(i)は、上記で提示された式（４）又は式（５）により与えられる。
【００９７】
（Ｓ５）トレーニングシーケンスが期限切れになるまで、第１の相互相関計測値ＣＦ１が満足される場合、すなわちPNCC(i)が所定の閾値レベルを超える場合に少なくとも１つの同期イベント「Sync Event」が発生することを判断するステップ。
【００９８】
（Ｓ６）「Sync Event」が発生する度に、PNCC(i)の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納し、格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値を少なくとも１つのクラスタにグループ化することにより少なくとも１つのクラスタを構築し、クラスタ毎に最大のＰＮＣＣ大きさ値を判定し、クラスタ間の距離を更に判定／計算するステップ。尚、各クラスタにおける時間インデックスは、所定の数のサンプリング間隔だけ離れている。
【００９９】
（Ｓ７)受信機におけるタイミングを送信機におけるタイミングに同期させるために使用されるタイミング同期インデックスtindexを判定するために、上述のクラスタ化方法を使用して、計算された距離及びＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するステップ。タイミング同期インデックスtindexは、入力信号のデータ及び／又はトレーニングシーケンスの開始を判定するために使用される。
【０１００】
図９を参照すると、本発明の好適な一実施形態に係る装置５００が示される。装置５００は、図３及び図６の各々と共に上述された本発明の第１の好適な実施形態及び本発明の第２の好適な実施形態の双方を範囲に含む本発明の一般的な概念である。
【０１０１】
図９に示すように、装置５００は、少なくとも推定された信号電力及び推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値（ＰＮＣＣ）を推定する手段５１０を含む。信号電力及びノイズフロア電力は双方とも、入力信号１の入力サンプル（周波数粗調整及び量子化された）及びプリアンブルのトレーニングシーケンスサンプル（量子化された）に基づいて相互相関計測値の絶対値の推定値を使用して推定される。手段５１０は、相互相関器、電力信号推定器及びノイズフロア電力推定器を含む。装置５００は、推定されたＰＮＣＣ計測値が閾値を超えたことに対応して少なくとも１つの同期基準が満足された時に少なくとも１つの同期イベントが発生したと判断されるように構成され且つ同期イベントが発生する度にＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するように更に構成される判断手段５２０を更に含む。装置は、少なくとも１つの格納された時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスtindexを使用して受信機におけるタイミングを送信機のタイミングに同期させるために格納された時間インデックス及びＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析する解析（後処理）手段５３０を更に含む。
【０１０２】
尚、装置５００が本発明の第１の好適な実施形態に従ってタイミングを同期させるように構成される場合、装置５００の手段５１０は、相互相関計測値の推定された絶対値の少なくとも１つのピークが所定の時間ウィンドウ内で検出される場合である第２の基準関数が満足されるかを判定するためのピーク検出器を更に含む。そのような場合、判断手段５２０は、第１の同期基準及び第２の基準関数の双方が満足される場合に少なくとも１つの同期イベントが発生すると判断する。本発明の第１の好適な実施形態に関連して上述したように、解析手段５３０は、フィルタ同期装置及び電力同期装置を更に含んでもよい。電力同期装置は、図９（矢印が手段５１０及び解析手段５２０を接続する）に示すように手段５１０に接続される。フィルタ同期装置の機能及び電力同期装置の機能は、図３と共に上述された。
【０１０３】
更に、装置５００が本発明の第２の好適な実施形態に従ってタイミングを同期させるように構成される場合、装置５００の解析手段５３０は、図６と共に上述したようなクラスタ化方法に従ってタイミング同期インデックスtindexを判定するクラスタ解析器を更に含む。
【０１０４】
尚、本発明の実施形態に係る装置５００は、ＳＩＳＯ通信アンテナシステム及び／又はＭＩＭＯ通信アンテナシステムにおいて実現されるのに適する。更に本発明の種々の態様は、無線及び／又は有線通信方式の一部として採用されてもよい。
【０１０５】
本発明が多くの方法で実現可能であることは、当業者には理解される。装置は、デジタル回路によりハードウェアで実現可能であるか、あるいは信号処理回路においてソフトウェアとして実現可能である。更に、本発明の実施形態に係る装置５００の種々のブロックは、別個である必要はなく、単一のブロックに含まれてもよく且つ他の手段に更に接続されてもよい。
【０１０６】
いくつかの好適な実施形態に関して本発明を説明したが、明細書を読み且つ図面を参照することにより、本発明の代替例、変形例、変更例及び等価物が当業者には明らかになると考えられる。従って、以下の添付の請求の範囲は、本発明の範囲内となるようにそのような代替例、変形例、変更例及び等価物を含むことが意図される。
【図１】
2010531572.tif 000019
【図２】
2010531572.tif 000020
【図３】
2010531572.tif 000021
【図４Ａ】
2010531572.tif 000022
【図４Ｂ】
2010531572.tif 000023
【図５】
2010531572.tif 000024
【図６】
2010531572.tif 000025
【図７】
2010531572.tif 000026
【図８】
2010531572.tif 000027
【図９】
2010531572.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月10日(2010.2.10)
【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】
信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法であり、前記プリアンブルが少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む方法であって、
前記信号の入力サンプル及び前記プリアンブルの前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するステップと、
前記推定された信号電力及び前記推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値を推定するステップと、
前記ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断し且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するステップと、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相互相関計測値の前記絶対値は、
2010531572.tif 000029
に従って推定され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであり、
前記信号電力は、
2010531572.tif 000030
に従って推定され、MASは前記相互相関計測値の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであり、
前記ノイズフロア電力は、
2010531572.tif 000031
に従って推定され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値の前記絶対値の前記長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000032
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000033
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記判断ステップは、前記第１の同期基準及び前記相互相関計測値の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示すことに対応する第２の同期基準の双方が満足された時に前記時間同期イベントが発生したと判断することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
同期イベントが発生したと判断される度に、前記ＰＮＣＣ計測値の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加することを更に含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記解析ステップは、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値を少なくとも１つのクラスタにグループ化することを更に含み、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数以下のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記グループ化ステップは、クラスタ毎に最大のＰＮＣＣ大きさ値を判定し且つ前記クラスタ間の距離を判定することを更に含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる装置であり、前記プリアンブルが少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む装置であって、
前記信号の入力サンプル及び前記プリアンブルの前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するように構成される相互相関器と、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するように構成される信号電力推定器と、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するように構成されるノイズフロア電力推定器と、
前記推定された信号電力及び前記推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値を推定する手段と、
前記ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断するように構成され且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するように更に構成される判断手段と、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するように構成される解析手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記相互相関器は、
2010531572.tif 000034
に従って前記相互相関計測値の前記絶対値を推定するように構成され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであり、
前記信号電力推定器は、
2010531572.tif 000035
に従って前記信号電力を推定するように構成され、MASは前記相互相関計測値の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであり、
前記ノイズフロア電力推定器は、
2010531572.tif 000036
に従って前記ノイズフロア電力を推定するように構成され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値の前記絶対値の前記長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＰＮＣＣ計測値を推定する前記手段は、
2010531572.tif 000037
に従って前記ＰＮＣＣ計測値を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＰＮＣＣ計測値を推定する前記手段は、
2010531572.tif 000038
に従って前記ＰＮＣＣ計測値を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記相互相関計測値の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示す時期を検出するように構成されるピーク検出器を更に具備することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記判断手段は、前記ピーク検出器が前記所定の時間ウィンドウ内でピークを示し且つ前記ＰＮＣＣ計測値が前記閾値を超える場合に前記時間同期イベントが発生したと判断するように更に構成されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
同期イベントが発生したと前記判断手段が判断する度に、前記ＰＮＣＣ計測値の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新するように更に構成されることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加するように更に構成されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記解析手段は、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ大きさ計測値を少なくとも１つのクラスタにグループ化するように更に構成され、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【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】
信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる方法であり、前記プリアンブルが少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む方法であって、
前記信号の入力サンプル及び前記プリアンブルの前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するステップと、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するステップと、
前記推定された信号電力及び前記推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値を推定するステップと、
前記ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断し且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するステップと、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相互相関計測値の前記絶対値は、
2010531572.tif 000039
に従って推定され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであり、
前記信号電力は、
2010531572.tif 000040
に従って推定され、MASは前記相互相関計測値の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであり、
前記ノイズフロア電力は、
2010531572.tif 000041
に従って推定され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記遅延長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値の前記絶対値の前記遅延長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000042
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値は、
2010531572.tif 000043
に従って推定され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記判断するステップは、前記第１の同期基準及び前記相互相関計測値の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示すことに対応する第２の同期基準の双方が満足された時に前記時間同期イベントが発生したと判断することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
同期イベントが発生したと判断される度に、前記ＰＮＣＣ計測値の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新することを更に含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加することを更に含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記解析するステップは、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ計測値の大きさ値を少なくとも１つのクラスタにグループ化することを更に含み、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数以下のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記グループ化するステップは、クラスタ毎に最大のＰＮＣＣ計測値の大きさ値を判定し且つ前記クラスタ間の距離を判定することを更に含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
信号の周知のプリアンブルを使用して受信機のタイミングを送信機のタイミングに同期させる装置であり、前記プリアンブルが少なくとも１つのトレーニングシーケンスを含む装置であって、
前記信号の入力サンプル及び前記プリアンブルの前記トレーニングシーケンスのサンプルに基づいて相互相関計測値の絶対値を推定するように構成される相互相関器と、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の短期平均を使用して信号電力を推定するように構成される信号電力推定器と、
前記相互相関計測値の前記推定された絶対値の遅延長期平均を使用してノイズフロア電力を推定するように構成されるノイズフロア電力推定器と、
前記推定された信号電力及び前記推定されたノイズフロア電力の関数として電力正規化相互相関計測値であるＰＮＣＣ計測値を推定する手段と、
前記ＰＮＣＣ計測値が閾値を超えることに対応して少なくとも１つの第１の同期基準が満足された時に少なくとも１つの時間同期イベントが発生したと判断するように構成され且つ同期イベントが発生する度に前記ＰＮＣＣ計測値の大きさ値及び対応する時間インデックスを格納するように更に構成される判断手段と、
少なくとも前記格納された１つ／複数の時間インデックスに基づくタイミング同期インデックスを使用して前記受信機におけるタイミングを前記送信機におけるタイミングに同期させるために前記格納された時間インデックス及び前記ＰＮＣＣ計測値の対応する大きさ値を解析するように構成される解析手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記相互相関器は、
2010531572.tif 000044
に従って前記相互相関計測値の前記絶対値を推定するように構成され、C(i)は前記推定された相互相関計測値であり、x(i+j)は前記信号の入力サンプルであり、y(j)は前記トレーニングシーケンスのサンプルであり、0＜L≦NTであり、NTは前記プリアンブルの長さであり、*は複素共役演算子であり、|.|は絶対値演算子であり、i=0,1,...及びj=0,...,L−1は時間インデックスであり、
前記信号電力推定器は、
2010531572.tif 000045
に従って前記信号電力を推定するように構成され、MASは前記相互相関計測値の前記絶対値の前記短期平均であり、NSは平均の期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NS−1は時間インデックスであり、
前記ノイズフロア電力推定器は、
2010531572.tif 000046
に従って前記ノイズフロア電力を推定するように構成され、MALは、前記短期平均の少なくとも１つのピークを前記遅延長期平均の床関数に整合させるために遅延Ｄだけ遅延される前記相互相関計測値の前記絶対値の前記遅延長期平均であり、NLは前記平均の長い期間であり、i=0,1,...及びj=0,1,...NL−1は時間インデックスであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＰＮＣＣ計測値を推定する前記手段は、
2010531572.tif 000047
に従って前記ＰＮＣＣ計測値を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であり、logは任意の底の対数関数であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＰＮＣＣ計測値を推定する前記手段は、
2010531572.tif 000048
に従って前記ＰＮＣＣ計測値を判定するように構成され、PSは前記推定された信号電力であり、PNFは前記推定されたノイズフロア電力であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記相互相関計測値の前記絶対値が所定の時間ウィンドウ内でピークを示す時期を検出するように構成されるピーク検出器を更に具備することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記判断手段は、前記ピーク検出器が前記所定の時間ウィンドウ内でピークを示し且つ前記ＰＮＣＣ計測値が前記閾値を超える場合に前記時間同期イベントが発生したと判断するように更に構成されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
同期イベントが発生したと前記判断手段が判断する度に、前記ＰＮＣＣ計測値の前記大きさ値に対応するＰＮＣＣ閾値で前記閾値を更新するように更に構成されることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
同期イベントが前回発生してから所定数のサンプルが経過した場合に現在の閾値の事前定義済みの数の倍数だけ前記閾値を増加するように更に構成されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記解析手段は、前記格納された時間インデックス及び対応するＰＮＣＣ計測値の大きさ値を少なくとも１つのクラスタにグループ化するように更に構成され、前記少なくとも１つのクラスタの各々における時間インデックスは、所定の数のサンプリング間隔だけ離れていることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【国際調査報告】
2010531572.tif 000049
2010531572.tif 000050
2010531572.tif 000051
2010531572.tif 000052
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