(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミング同期方法であって、
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック関数を決定するステップと、
前記タイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を決定し、決定された第１パス信号の位置をタイミング同期位置とするステップと、
を含み、
前記プリアンブルは、長さが１つの直交周波数分割多重シンボルの長さであり、且つ、時間領域での構成が
【数１】
0005250336.tif 000102
であり、ここで、
【数２】
0005250336.tif 000103
は時間領域での任意のシンボルシーケンスであり、
【数３】
0005250336.tif 000104
は
【数４】
0005250336.tif 000105
を時間方向に反転させたシーケンスであり、
【数５】
0005250336.tif 000106
は共役複素数を表す
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
【数６】
0005250336.tif 000107
を用いて前記タイミングメトリック関数を決定し、ここで、
【数７】
0005250336.tif 000108
は受信されたプリアンブルの中心対称相関関数であり、
【数８】
0005250336.tif 000109
は受信されたプリアンブルの遅延相関関数であり、
【数９】
0005250336.tif 000110
は受信されたプリアンブルのパワー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】
【数１０】
0005250336.tif 000111
を用いて前記タイミングメトリック関数を決定し、ここで、
【数１１】
0005250336.tif 000112
は受信されたプリアンブルの中心対称相関関数であり、
【数１２】
0005250336.tif 000113
は受信されたプリアンブルの遅延相関関数であり、
【数１３】
0005250336.tif 000114
は受信されたプリアンブルのパワーであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数
【数１４】
0005250336.tif 000115
は、
【数１５】
0005250336.tif 000116
に基づいて決定され、ここで、
【数１６】
0005250336.tif 000117
は受信側により受信されたプリアンブルであり、
【数１７】
0005250336.tif 000118
はシンボルシーケンスの長さであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
受信されたプリアンブルの遅延相関関数
【数１８】
0005250336.tif 000119
は、
【数１９】
0005250336.tif 000120
に基づいて決定され、ここで、
【数２０】
0005250336.tif 000121
は受信側により受信されたプリアンブルであり、
【数２１】
0005250336.tif 000122
はシンボルシーケンスの長さであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項６】
受信されたプリアンブルのパワー
【数２２】
0005250336.tif 000123
は、
【数２３】
0005250336.tif 000124
に基づいて決定され、ここで、
【数２４】
0005250336.tif 000125
は受信側により受信されたプリアンブルであり、
【数２５】
0005250336.tif 000126
はシンボルシーケンスの長さであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第１パス信号の位置を決定するステップは、
タイミング同期閾値を設定するステップと、
タイミングメトリック関数における、前記タイミング同期閾値を超えた第１パルスの位置
【数２６】
0005250336.tif 000127
を決定するステップと、
前記第１パルスの位置
【数２７】
0005250336.tif 000128
に基づいて、２つの互いに重ならない領域を定義し、第１領域は
【数２８】
0005250336.tif 000129
であり、第２領域は
【数２９】
0005250336.tif 000130
であり、ここで、
【数３０】
0005250336.tif 000131
はゼロまたは負整数であり、
【数３１】
0005250336.tif 000132
は自然数であり、
【数３２】
0005250336.tif 000133
はシンボルシーケンスの長さであるステップと、
前記第１パス信号の位置として、前記第１領域および第２領域においてタイミングメトリック関数のメインローブの位置を決定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１領域および第２領域においてタイミングメトリック関数のメインローブの位置を決定するステップは、
タイミングメトリック関数の第１領域内の最大値と第２領域内の最大値とを比較し、
第１領域内の最大値が第２領域内の最大値より大きい場合、
【数３３】
0005250336.tif 000134
が所望の第１パス信号の位置となり、
第１領域内の最大値が第２領域内の最大値より小さい場合、
【数３４】
0005250336.tif 000135
が所望の第１パス信号の位置となる、
ことを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１領域および第２領域においてタイミングメトリック関数のメインローブの位置を決定するステップは、
第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和と、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和とをそれぞれ求め、２つの和の大きさを比較し、
第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和が、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和より大きい場合、
【数３５】
0005250336.tif 000136
が所望の第１パス信号の位置となり、
第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和が、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和より小さい場合、
【数３６】
0005250336.tif 000137
が所望の第１パス信号の位置となる、
ことを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
【数３７】
0005250336.tif 000138
に基づいて、前記タイミング同期閾値を設定し、ここで、
【数３８】
0005250336.tif 000139
は第ｎフレームの信号のタイミングメトリック関数の位置
【数３９】
0005250336.tif 000140
におけるタイミングメトリック値であり、
【数４０】
0005250336.tif 000141
は決定されたタイミング同期位置であり、
【数４１】
0005250336.tif 000142
は所定のタイミング同期閾値の最小値である、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
タイミング同期装置であって、
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック関数を決定するタイミングメトリックモジュールと、
前記タイミングメトリックモジュールにより生成されたタイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を探索し、それをタイミング同期位置とする閾値検出タイミング同期モジュールと、
を含み、
前記プリアンブルは、長さが１つの直交周波数分割多重シンボルの長さであり、且つ、時間領域での構成が
【数４２】
0005250336.tif 000143
であり、ここで、
【数４３】
0005250336.tif 000144
は時間領域での任意のシンボルシーケンスであり、
【数４４】
0005250336.tif 000145
は
【数４５】
0005250336.tif 000146
を時間方向に反転させたシーケンスであり、
【数４６】
0005250336.tif 000147
は共役複素数を表す
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記タイミングメトリックモジュールは、主に、
受信されたプリアンブルの遅延相関関数を決定する遅延相関手段と、
遅延相関手段から出力された遅延相関関数の絶対値または絶対値の二乗を算出する第１絶対値算出手段と、
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数を決定する中心対称相関手段と、
中心対称相関手段から出力された中心対称相関関数の絶対値または絶対値の二乗を算出する第２絶対値算出手段と、
前記第１絶対値算出手段から出力された遅延相関関数の絶対値または絶対値の二乗と、前記第２絶対値算出手段から出力された中心対称相関関数の絶対値または絶対値の二乗とを乗算する乗算手段と
受信されたプリアンブルの信号パワーまたは信号パワーの二乗を決定する信号パワー算出手段と、
前記乗算手段から出力された積を、信号パワー算出手段による出力で除算して、前記タイミングメトリック関数を得るタイミングメトリック手段と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記閾値検出タイミング同期モジュールは、
タイミングメトリック手段から出力されたタイミングメトリック関数に基づいて、タイミング同期閾値を決定するタイミング同期閾値決定手段と、
タイミング同期閾値決定手段により決定されたタイミング同期閾値を用いて、前記タイミングメトリック関数に基づいて、前記第１パス信号の位置を探索する第１パス信号探索手段と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
プリアンブルの生成方法であって、
１つの直交周波数分割多重シンボルの長さを
【数４７】
0005250336.tif 000148
とし、
【数４８】
0005250336.tif 000149
を満たすように、長さが
【数４９】
0005250336.tif 000150
であり、且つ、２つの離散位相
【数５０】
0005250336.tif 000151
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成するステップと、
前記シーケンスを偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、長さが 
【数５１】
0005250336.tif 000152
である周波数領域信号を得るステップと、
得られた周波数領域信号に対して、
【数５２】
0005250336.tif 000153
点の離散逆フーリエ変換を行うステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記長さが
【数５３】
0005250336.tif 000154
であり、且つ、２つの離散位相
【数５４】
0005250336.tif 000155
のみを有するシーケンスを生成するステップは、
長さが
【数５５】
0005250336.tif 000156
である実信号シーケンスを周波数領域で生成するステップと、
位相
【数５６】
0005250336.tif 000157
を選択し、前記実信号シーケンスにおける各シンボルの位相をそれぞれ
【数５７】
0005250336.tif 000158
回転するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記実信号シーケンスにおける各シンボルのパワーが等しいことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
プリアンブルの生成装置であって、
１つの直交周波数分割多重シンボルの長さを
【数５８】
0005250336.tif 000159
とし、
【数５９】
0005250336.tif 000160
を満たすように、長さが
【数６０】
0005250336.tif 000161
であり、且つ、２つの離散位相の
【数６１】
0005250336.tif 000162
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成するシーケンス生成モジュールと、
前記シーケンスを偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、
長さが
【数６２】
0005250336.tif 000163
である周波数領域信号を得るシーケンスマッピングモジュールと、
前記シーケンスマッピングモジュールから出力された周波数領域信号に対して、
【数６３】
0005250336.tif 000164
点の離散逆フーリエ変換を行い、得られた時間領域シーケンスをプリアンブルとして出力する離散逆フーリエ変換モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記シーケンス生成モジュールは、
長さが
【数６４】
0005250336.tif 000165
である実信号シーケンスを周波数領域で生成する実信号シーケンス生成手段と、
【数６５】
0005250336.tif 000166
を満たすように位相
【数６６】
0005250336.tif 000167
を選択し、実信号シーケンス生成手段により生成された実信号シーケンスにおける各シンボルの位相をそれぞれ
【数６７】
0005250336.tif 000168
回転する位相回転手段と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信技術に関し、特に直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムにおける、中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルに基づくタイミング同期方法およびその装置、並びにプリアンブルおよびその生成方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＯＦＤＭシステムの受信側で送信側からのデータを正確に復調するように、ＯＦＤＭシステムでは、送信側と受信側との間の確実なタイミング同期を実現しなければならない。また、ＯＦＤＭシステムがキャリアの周波数オフセットに非常に敏感であるため、キャリアの周波数オフセットに対して推定および訂正を正確に行うように、ＯＦＤＭシステムの受信側は正確かつ高効率のキャリアスペクトル推定方法を提供することも必要である。
【０００３】
現在、ＯＦＤＭシステムにおいて、送信側と受信側とのタイミング同期を実現するタイミング同期方法は主にプリアンブルを用いて実現されている。ここで、前記プリアンブルは、ＯＦＤＭシステムの送信側と受信側にとって既知のシンボルシーケンスである。シンボルシーケンスが既知である場合、受信側は、送信側からのプリアンブルを受信した後、受信されたプリアンブルを用いて、タイミング同期、並びにキャリア周波数オフセット推定および訂正などの処理を行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリアンブルに基づく従来のタイミング同期方法は２つに大別される。１つは、プリアンブルの遅延相関特性に基づくタイミング同期アルゴリズムである。このような同期アルゴリズムは計算複雑度が低くて、それにより、比較的正確なキャリア周波数オフセット推定性能を得ることができるが、正確な同期タイミング性能を得ることが困難である。もう１つは、プリアンブルの中心対称相関特性に基づくタイミング同期アルゴリズムである。このようなアルゴリズムは計算複雑度が高くて、それにより、比較的正確な同期タイミング性能を得ることができるが、正確な周波数オフセット推定性能を得ることが困難である。
【０００５】
従来のタイミング同期方法のいずれにも一定の欠陥が存在しているため、現段階で、ＯＦＤＭシステムにおいては、正確な同期タイミングと正確なキャリア周波数オフセット推定の両方を実現できるプリアンブル、並びにこのプリアンブルに基づくタイミング同期技術が必要となる。
【０００６】
本発明は、ＯＦＤＭシステムにおいて正確な同期タイミングおよび正確なキャリア周波数オフセット推定を実現するように、中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルに基づくタイミング同期方法並びにその装置を提供している。
【０００７】
また、本発明は、ＯＦＤＭシステムにおいて正確な同期タイミングおよび正確なキャリア周波数オフセット推定をサポートするように、中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルの生成方法並びにその装置を提供している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタイミング同期方法は、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック（ｔｉｍｉｎｇ  ｍｅｔｒｉｃ）関数を決定するステップと、前記タイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を決定し、決定された第１パス信号の位置をタイミング同期位置とするステップと、を含む。
【０００９】
本発明に係るタイミング同期装置であって、
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック関数を決定するタイミングメトリックモジュールと、
前記タイミングメトリックモジュールにより生成されたタイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を探索し、それをタイミング同期位置とする閾値検出タイミング同期モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【００１０】
本発明に係るプリアンブルの時間領域での構成が
【数１】
0005250336.tif 000002
であり、ここで、
【数２】
0005250336.tif 000003
は時間領域での任意のシンボルシーケンスであり、
【数３】
0005250336.tif 000004
は
【数４】
0005250336.tif 000005
を時間方向に反転させたシーケンスであり、
【数５】
0005250336.tif 000006
は共役複素数を表し、
【数６】
0005250336.tif 000007
である。前記プリアンブルは、長さが１つのＯＦＤＭシンボルの長さであり、シンボルのタイミング同期、システム周波数オフセット推定、チャネル状態情報推定および信号対雑音比推定を同時にサポートすることができる。
【００１１】
本発明に係るプリアンブルの生成方法は、１つの直交周波数分割多重シンボルの長さを
【数７】
0005250336.tif 000008
とし、
【数８】
0005250336.tif 000009
を満たすように、長さが
【数９】
0005250336.tif 000010
であり、且つ、２つの離散位相
【数１０】
0005250336.tif 000011
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成するステップと、前記シーケンスを偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、長さが
【数１１】
0005250336.tif 000012
である周波数領域信号を得るステップと、得られた周波数領域信号に対して、
【数１２】
0005250336.tif 000013
点の離散逆フーリエ変換を行うステップと、を含む。
【００１２】
本発明に係るプリアンブルの生成装置は、
１つの直交周波数分割多重シンボルの長さを
【数１３】
0005250336.tif 000014
とし、
【数１４】
0005250336.tif 000015
を満たすように、長さが
【数１５】
0005250336.tif 000016
であり、且つ、２つの離散位相
【数１６】
0005250336.tif 000017
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成するシーケンス生成モジュールと、
前記シーケンスを偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、長さが
【数１７】
0005250336.tif 000018
である周波数領域信号を得るシーケンスマッピングモジュールと、
前記シーケンスマッピングモジュールから出力された周波数領域信号に対して、
【数１８】
0005250336.tif 000019
点の離散逆フーリエ変換を行い、得られた時間領域シーケンスをプリアンブルとして出力する離散逆フーリエ変換モジュールと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るタイミング同期方法とその装置では、受信側により受信されたプリアンブルの中心対称相関特性および遅延相関特性が同時に利用されているため、サイドローブの干渉をより良く抑制し、タイミングメトリック関数における第１パス信号の位置を正確に探索する。これにより、良好な干渉抑制能力を有し、そのタイミング同期のタイミング正確度が従来のタイミング同期方法よりも著しく優れるようになった。
【００１４】
また、本発明によって生成されたプリアンブルは、周波数領域でパワーが等しい特性を有することができるため、正確なタイミング同期および周波数オフセット推定を同時にサポートするのみではなく、チャネル推定および信号対雑音比推定をより良くサポートすることができる。これにより、プリアンブルの利用効率が極めて向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするように、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明についてさらに詳しく説明する。
【００１６】
本発明の実施例は、中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルに基づくタイミング同期方法を示している。
【００１７】
本実施例において、前記中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルは、中心対称相関特性と遅延相関特性とを同時に有するいかなるプリアンブルであってもよい。例えば、図１に示すような構成を有するプリアンブルであってよい。このプリアンブルは、長さが１つのＯＦＤＭシンボルの長さ
【数１９】
0005250336.tif 000020
であり、
【数２０】
0005250336.tif 000021
の４つの部分からなる。ここで、
【数２１】
0005250336.tif 000022
は長さが
【数２２】
0005250336.tif 000023
である時間領域でのシンボルシーケンスを表し、
【数２３】
0005250336.tif 000024
はシーケンス
【数２４】
0005250336.tif 000025
を時間方向に反転させたシーケンスの共役シーケンスを表す。
【００１８】
本実施例に係るタイミング同期方法の具体的なプロセスについて、図２に示すように、ＯＦＤＭシステムの受信側は、送信側からのプリアンブルを受信した後、下記の処理を実行する。
【００１９】
ステップ２０１において、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック関数を決定する。
【００２０】
ステップ２０２において、前記タイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を決定し、それをタイミング同期位置とする。
【００２１】
ここで、上記ステップ２０１は具体的に下記のステップを含む。
【００２２】
ステップ２０１１において、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数を決定する。実際の応用では、次の数式１を用いて、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数を決定するようにしてよい。
【数２５】
0005250336.tif 000026
ここで、
【数２６】
0005250336.tif 000027
は受信側により受信されたプリアンブルである。
【００２３】
ステップ２０１２において、受信されたプリアンブルの遅延相関関数を決定する。実際の応用では、次の数式２を用いて、受信されたプリアンブルの遅延相関関数を決定するようにしてよい。
【数２７】
0005250336.tif 000028
ステップ２０１３において、受信されたプリアンブルのパワーを決定する。実際の応用では、次の数式３を用いて、受信されたプリアンブルのパワーを決定するようにしてよい。
【数２８】
0005250336.tif 000029
ステップ２０１４において、上記ステップで得られた、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数、遅延相関関数およびパワーに基づいて、前記タイミングメトリック関数を決定する。
【００２４】
上記ステップ２０１４において、次の数式４に基づいて前記タイミングメトリック関数を決定するようにしてよい。
【数２９】
0005250336.tif 000030
上記数式４からわかるように、本実施例においてタイミング同期過程で使用されたタイミングメトリック関数は、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数の絶対値に正比例し、受信されたプリアンブルの遅延相関関数の絶対値に正比例する。つまり、本発明に係るタイミング同期では、プリアンブルの中心対称相関特性および遅延相関特性が同時に利用されている。このようにして、隣接データ信号による干渉を抑制し、パルスのサイドローブの高さを低下させることができ、一方、タイミングメトリックの動的な変化範囲をさらに減少させることもできる。図３に具体的な例を示す。図３(ａ)は受信されたプリアンブルの中心対称相関関数の一例を示し、ここで、横軸がサンプリングポイントを表し、縦軸が中心対称相関関数の絶対値を表す。図３(ｂ)は受信されたプリアンブルの遅延相関関数の一例を示し、ここで、横軸がサンプリングポイントを表し、縦軸が遅延相関関数の絶対値を表す。図３(ｃ)は本実施例に係るタイミングメトリック関数を示し、ここで、横軸がサンプリングポイントを表し、縦軸がタイミングメトリック関数の値を表す。図３(ａ)、図３(ｂ)および図３(ｃ)からわかるように、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数と遅延相関関数とを乗算することによって、中心対称相関関数におけるサイドローブの振幅を有効に抑制することができ、特に信号対雑音比が小さい場合、受信側で前記タイミングメトリック関数におけるメインローブの位置をさらに容易かつ正確に決定することが可能になる。
【００２５】
説明すべきものとして、上記ステップ２０１４において、数式４の中心対称相関関数および遅延相関関数に対する絶対値演算を絶対値の二乗演算に変えてもかまわない。即ち、ステップ２０１４において、次の数式５を用いて前記タイミングメトリック関数を算出するようにしてもよい。
【数３０】
0005250336.tif 000031
また、マルチパスチャネル環境では、タイミング同期処理が、最も強いパス信号の位置ではなく、第１パス信号の位置にタイミングすることに取り組むため、本実施例のステップ２０２において、決定されるのは最も強いパス信号の位置ではなく、第１パス信号の位置である。
【００２６】
以下、本発明の実施例を挙げて上記ステップ２０２における第１パス信号位置の決定方法を詳しく説明する。
【００２７】
通常、簡単かつ実行可能な方法として、閾値に基づく検出方法がある。即ち、適切なタイミング同期閾値に基づいて、タイミングメトリック関数における、該タイミング同期閾値を超えた第１パルスの位置を探索する。ところが、該タイミングメトリック関数が２つのサイドローブを有しているため、前記タイミング同期閾値が比較的低い場合、タイミングメトリック関数の第１パス信号がそのサイドローブの位置にあると誤って決定されてしまう恐れがある。
【００２８】
サイドローブによるタイミングエラーという問題を解決するために、本発明の実施例は前記第１パス信号位置の決定方法を提供している。この方法は主に下記のステップを含む。
【００２９】
ステップ２０２１において、タイミング同期閾値を設定する。
【００３０】
ステップ２０２２において、タイミングメトリック関数における、前記タイミング同期閾値を超えた第１パルスの位置
【数３１】
0005250336.tif 000032
を探索する。
【００３１】
本ステップにおいて、タイミングメトリック関数が１つのメインローブのみを有すれば、
【数３２】
0005250336.tif 000033
が所望の第１パス信号の位置である。ところが、前記タイミングメトリック関数は、それぞれメインローブから左右へ各
【数３３】
0005250336.tif 000034
個のサンプリング時間の位置にある２つのサイドローブを有する。この場合、所望の探索結果として、前記第１パス信号の位置は必ず
【数３４】
0005250336.tif 000035
である。どのような適切な方法でこの２つの候補位置から正確な１つを選択するかが現在の問題となる。
【００３２】
理論上、サイドローブの高さはメインローブの約１／４である。同じ観察信号に基づいたため、サイドローブとメインローブは同一の方向へ変化する。そこで、サイドローブがメインローブより高いことは不可能である。これに従って、以下の処理を引き続き実行することができる。
【００３３】
ステップ２０２３において、前記第１パルスの位置
【数３５】
0005250336.tif 000036
に基づいて、２つの互いに重ならない領域を定義する。ここで、第１領域は
【数３６】
0005250336.tif 000037
であり、第２領域は
【数３７】
0005250336.tif 000038
である。
【００３４】
ここで、
【数３８】
0005250336.tif 000039
はゼロまたは負整数であり、第１パス信号に対して時間的に早い方向への探索の深さを表す。好ましくは、
【数３９】
0005250336.tif 000040
の値は数個程度のサンプリング時間である。本実施例において、
【数４０】
0005250336.tif 000041
を設定する主な目的はタイミング同期方法をよりロバストにするためである。
【数４１】
0005250336.tif 000042
は第１パス信号に対して時間的に遅い方向への探索の深さである。通常、
【数４２】
0005250336.tif 000043
の値は、チャネルの最大遅延時間より大きく、または、チャネルの最大遅延時間に近づくべきである。
【００３５】
ステップ２０２４において、タイミングメトリック関数の第１領域内の最大値と第２領域内の最大値とを比較する。第１領域内の最大値が第２領域内の最大値より大きい場合、第１パス信号の位置を
【数４３】
0005250336.tif 000044
に決定する。これに対して、第１領域内の最大値が第２領域内の最大値より小さい場合、第１パス信号の位置を
【数４４】
0005250336.tif 000045
に決定する。
【００３６】
ここからわかるように、上記ステップ２０２１〜２０２４に示された前記第１パス信号位置の決定方法によって、タイミングメトリック関数におけるメインローブの位置を正確に見つけることができる。これにより、サイドローブによるタイミングエラーの問題が有効に解決されている。
【００３７】
上記方法の変形として、上記ステップ２０２４を下記のステップ２０２４’に替えてもよい。
【００３８】
ステップ２０２４’において、第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和と、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和とをそれぞれ求めて、２つの和の大きさを比較する。第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和が、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和より大きい場合、第１パス信号の位置を
【数４５】
0005250336.tif 000046
に決定する。これに対して、第１領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和が、第２領域内の各サンプリング時間におけるタイミングメトリック関数値の和より小さい場合、第１パス信号の位置を
【数４６】
0005250336.tif 000047
に決定する。
【００３９】
上記ステップ２０２４と２０２４’に示された２つの技術案は実質上同じである。即ち、この２つの領域におけるタイミングメトリック関数の大きさを比較することによって、タイミングメトリックのメインローブが第１領域にあるか、それとも第２領域にあるかを決定する。もちろん、他の類似方法、例えば、この２つの領域におけるタイミングメトリック関数の平均値を比較するといった方法を採用してもよい。この点は、当業者には理解できる。
【００４０】
実際の応用において、適切なタイミング同期閾値を設定することが非常に重要である。好ましくは、タイミング同期閾値の大きさはチャネル環境（例えば、チャネルの信号対雑音比）の変化に伴って適応的に変化できるべきである。本実施例において、環境による全ての影響がタイミングメトリック関数そのものに反映されており、かつ、隣接する２つのフレームの信号時間内の通信環境が極めて強い相似性を有するため、タイミングメトリック関数に基づいてタイミング同期閾値を調整することが可能である。本実施例において、現在のフレームで決定されたタイミングメトリック関数を用いて、次のフレームのタイミング同期閾値を適応的に調整する。具体的な調整方法は次の数式６に示す通りである。
【数４７】
0005250336.tif 000048
ここで、
【数４８】
0005250336.tif 000049
は第ｎフレームの信号のタイミングメトリック関数の位置
【数４９】
0005250336.tif 000050
におけるタイミングメトリック値であり、
【数５０】
0005250336.tif 000051
は決定されたタイミング同期位置であり、
【数５１】
0005250336.tif 000052
は所定のタイミング同期閾値の最小値であり、
【数５２】
0005250336.tif 000053
の具体値はシミュレーション結果または実際に測定されたデータによって決定されてよい。
【００４１】
数式６からわかるように、本実施例において、タイミング同期閾値は、主に、１つ前のフレームのタイミングメトリック関数における第１パス信号の左側のサイドローブ値によって決定される。つまり、この方法で設定されたタイミング同期閾値は、ある程度でチャネル環境の変化に伴って適応的に変化する。しかし、チャネルのＳＮＲがとても低く、またはマルチパスの数がとても大きい場合、前記タイミングメトリック関数の絶対値は非常に小さくなる。従って、アルゴリズム性能のロバスト性を向上させるために、上記数式６では、さらに、タイミング同期閾値が所定のタイミング同期閾値の最小値
【数５３】
0005250336.tif 000054
以上でなければならないように制限されている。
【００４２】
上記タイミング同期方法において、タイミングメトリック関数が、受信された中心対称相関関数と遅延相関関数との絶対値または絶対値の二乗を乗算することよって得られたものであるため、中心対称相関関数におけるサイドローブの振幅が有効に抑制されることができる。一方、従来の閾値検出方法を改良することによって、本実施例ではタイミングメトリック関数における第１パス信号の位置を正確に決定することができる。これにより、正確なタイミング同期が実現される。
【００４３】
また、上記タイミング同期方法に対応して、本発明の実施例はタイミング同期装置を提供している。その内部構成は、図４に示すように、主に、
受信されたプリアンブルの中心対称相関関数および遅延相関関数に基づいて、受信されたプリアンブルのタイミングメトリック関数を決定するタイミングメトリックモジュールと、
前記タイミングメトリックモジュールで生成されたタイミングメトリック関数に基づいて第１パス信号の位置を探索し、それをタイミング同期位置とする閾値検出タイミング同期モジュールと、を含む。
【００４４】
具体的に、上記タイミングメトリックモジュールは、主に、上記数式２を用いて、受信されたプリアンブルの遅延相関関数を決定する遅延相関手段と、
遅延相関手段から出力された遅延相関関数の絶対値または絶対値の二乗を算出する第１絶対値算出手段と、
上記数式１を用いて、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数を決定する中心対称相関手段と、
中心対称相関手段から出力された中心対称相関関数の絶対値または絶対値の二乗を算出する第２絶対値算出手段と、
前記第１絶対値算出手段から出力された遅延相関関数の絶対値または絶対値の二乗と、前記第２絶対値算出手段から出力された中心対称相関関数の絶対値または絶対値の二乗とを乗算する乗算手段と、
上記数式３または５を用いて、受信されたプリアンブルのパワーを決定する信号パワー算出手段と、
前記乗算手段から出力された積を、信号パワー算出手段からの受信されたプリアンブルのパワーで除算して、前記タイミングメトリック関数を得るタイミングメトリック手段と、を含む。
【００４５】
上記閾値検出タイミング同期モジュールは、主に、
タイミングメトリック手段から出力されたタイミングメトリック関数に基づいて、タイミング同期閾値を決定するタイミング同期閾値決定手段と、
タイミング同期閾値決定手段により決定されたタイミング同期閾値を用いて、前記タイミングメトリック関数に基づいて、前記第１パス信号の位置を探索する第１パス信号探索手段と、を含む。
【００４６】
前記第１パス信号探索手段で前記第１パス信号を探索する具体的な方法は、前の実施例に係る方法を参照してよい。
【００４７】
上記の分析からわかるように、本実施例に係るタイミング同期装置は、タイミングメトリック関数における第１パス信号の位置を正確に探索し、正確なタイミング同期を実現することができる。
【００４８】
周波数オフセット推定を実現するために、本実施例に係るタイミング同期装置において、遅延相関手段から出力された信号および第１パス信号探索手段から出力されたタイミング同期位置に基づいて周波数オフセット推定を行う周波数オフセット推定モジュールをさらに含むようにしてもよい。周波数オフセット推定は、伝統的なＭｏｏｓｅアルゴリズムを採用してよい。
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の上記実施例に係るタイミング同期方法とその装置の性能をさらに詳しく説明する。図５(ａ)と図５(ｂ)はそれぞれ、閾値に直接基づいたタイミング同期方法の性能および本発明の実施例に係るタイミング同期方法の性能を示すグラフであり、その横座標は第１パス信号に対するタイミング偏差であり、縦座標はその対応確率である。図５(ａ)に示すように、従来、閾値に直接基づいてタイミング同期を行った場合、得られたタイミング同期結果は主に２つの領域に集中し、即ちメインローブ領域とメインローブ前のサイドローブ領域である。図５(ｂ)に示すように、本発明の実施例に係るタイミング同期方法を応用した場合、得られたタイミング同期結果はメインローブ領域のみに集中する。従って、比較により、本発明の実施例に係るタイミング同期方法で、サイドローブによるタイミングエラーの問題を有効に解決できることがわかる。
【００５０】
また、本発明の実施例はプリアンブルの生成方法を提供している。本実施例に係るプリアンブルの生成方法によって生成されたプリアンブルは、図１に示された構成を有する。本実施例に係るプリアンブルの生成方法の具体的なプロセスは、図６に示すように、主に以下のステップを含む。
【００５１】
ステップ６０１において、１つのＯＦＤＭシンボルの長さを
【数５４】
0005250336.tif 000055
とし、
【数５５】
0005250336.tif 000056
を満たすように、長さが
【数５６】
0005250336.tif 000057
であり、且つ、２つの離散位相
【数５７】
0005250336.tif 000058
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成する。
【００５２】
ステップ６０２において、前記シーケンスをＯＦＤＭシステムにおける偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、長さが
【数５８】
0005250336.tif 000059
である周波数領域信号を得る。
【００５３】
ＯＦＤＭシステムにおいて、信号伝送に使用不可の１つまたは複数のバーチャルサブキャリアがあり得るため、上記ステップ６０１において、生成されたシーケンスの長さ
【数５９】
0005250336.tif 000060
は、ＯＦＤＭシステムにおける信号伝送可能な偶数サブキャリアの数以下であり、即ち
【数６０】
0005250336.tif 000061
を満足すべきである。また、上記ステップ６０２において、
【数６１】
0005250336.tif 000062
個のシンボルを、バーチャルサブキャリアにマッピングせず、信号伝送可能な偶数サブキャリアの位置のみにマッピングするようにしてよい。このように周波数領域でプリアンブルを構成する方法によって、プリアンブルの構成がさらに柔軟性を有し、信号の選択および周波数領域信号のパワー制御をさらに柔軟に行うことができ、生成された時間領域プリアンブルがより良いピーク対平均電力比特性などを持つようになる。
【００５４】
ステップ６０３において、得られた周波数領域信号に対して
【数６２】
0005250336.tif 000063
点の離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行い、ＩＤＦＴ変換で得られた長さが
【数６３】
0005250336.tif 000064
である時間領域シーケンスが、本実施例によって生成されたプリアンブルである。
【００５５】
具体的に、上記ステップ６０１は以下のステップで実現されることができる。
【００５６】
ステップ６０１１において、長さが
【数６４】
0005250336.tif 000065
である実信号シーケンスを周波数領域で生成する。
【００５７】
ステップ６０１２において、
【数６５】
0005250336.tif 000066
を満たすように位相
【数６６】
0005250336.tif 000067
を選択し、前記実信号シーケンスにおける各シンボルの位相をそれぞれ
【数６７】
0005250336.tif 000068
回転する。上記位相回転処理を行った後、該シーケンスにおけるシンボルの位相は
【数６８】
0005250336.tif 000069
以外にあり得ない、ということが当業者にとって理解できる。
【００５８】
本実施例において、生成された周波数領域信号が偶数サブキャリアの位置のみで割り当てられ、かつ、奇数サブキャリアの位置でゼロとするため、該周波数領域シーケンスに対して
【数６９】
0005250336.tif 000070
点のＩＤＦＴ変換を行って得られた時間領域シーケンスは、前後同じの両部分を含む。即ち、本実施例に係る方法によって生成されたプリアンブルは遅延相関特性を有する。また、生成された周波数領域信号が２つの離散位相
【数７０】
0005250336.tif 000071
のみを有するため、該周波数領域シーケンスに対して
【数７１】
0005250336.tif 000072
点のＩＤＦＴ変換を行って得られた時間領域シーケンスは広義の中心対称構成を有し、かつ、その中心対称相関結果は固定位相
【数７２】
0005250336.tif 000073
を有する。即ち、本実施例に係る方法によって生成されたプリアンブルは中心対称相関特性も有する。その構成は図１に示す通りである。
【００５９】
前記プリアンブルの中心対称相関特性について、下記のように具体的に説明する。
【００６０】
長さが
【数７３】
0005250336.tif 000074
である実信号シーケンスを
【数７４】
0005250336.tif 000075
で表すとすれば、実信号シーケンスがその共役シーケンスと等しい特性に基づいて、
【数７５】
0005250336.tif 000076
が満たされる。ここで、
【数７６】
0005250336.tif 000077
は該実信号シーケンスの共役シーケンスを表す。
【数７７】
0005250336.tif 000078
【００６１】
とすれば、
【数７８】
0005250336.tif 000079
がある。
【００６２】
このとき、実信号シーケンスがその共役シーケンスと等しい特性に基づいて、
【数７９】
0005250336.tif 000080
を導出することができる。上記等式の両側に対して同時にＩＤＦＴ変換を行って、
【数８０】
0005250336.tif 000081
を得る。次に、上記等式の両側に対して、同時に
【数８１】
0005250336.tif 000082
を乗算して、
【数８２】
0005250336.tif 000083
を得ることができる。即ち、
【数８３】
0005250336.tif 000084
がある。ここで、
【数８４】
0005250336.tif 000085
は周波数領域シーケンス
【数８５】
0005250336.tif 000086
に対してＩＤＦＴ変換を行って得られた時間領域シーケンスである。
【００６３】
上記導出からわかるように、離散位相
【数８６】
0005250336.tif 000087
を有する周波数領域シーケンス
【数８７】
0005250336.tif 000088
にとって、
【数８８】
0005250336.tif 000089
に対してＩＤＦＴ変換を行って得られた時間領域シーケンス
【数８９】
0005250336.tif 000090
は広義の中心対称構成を有し、かつ、その中心対称相関結果は固定位相
【数９０】
0005250336.tif 000091
を有する。
【００６４】
本実施例において、周波数領域で生成されたシーケンスは、前記シーケンスにおける各シンボルのパワーが等しいという条件をさらに満たすようにしてもよい。このように、本実施例に係る方法によって生成されたプリアンブルは、チャネル推定や信号対雑音比推定などの他の機能をより良くサポートすることができる。これにより、プリアンブルの利用効率が極めて向上した。
【００６５】
また、上記プリアンブルの生成方法に対応して、本発明の実施例はプリアンブルの生成装置を提供している。この装置は、主に、
１つのＯＦＤＭシンボルの長さを
【数９１】
0005250336.tif 000092
とし、
【数９２】
0005250336.tif 000093
を満たすように、長さが
【数９３】
0005250336.tif 000094
であり、且つ、２つの離散位相
【数９４】
0005250336.tif 000095
のみを有するシーケンスを周波数領域で生成するシーケンス生成モジュールと、
前記シーケンスをＯＦＤＭシステムにおける偶数サブキャリアの位置にマッピングし、他の位置にゼロを埋めて、長さが
【数９５】
0005250336.tif 000096
である周波数領域信号を得るシーケンスマッピングモジュールと、
前記シーケンスマッピングモジュールから出力された周波数領域信号に対して、
【数９６】
0005250336.tif 000097
点のＩＤＦＴ変換を行って、得られた時間領域シーケンスをプリアンブルとして出力するＩＤＦＴ変換モジュールと、を含む。
【００６６】
具体的に、前記シーケンス生成モジュールは、
長さが
【数９７】
0005250336.tif 000098
である実信号シーケンスを周波数領域で生成する実信号シーケンス生成手段と、
【数９８】
0005250336.tif 000099
を満たすように位相
【数９９】
0005250336.tif 000100
を選択し、実信号シーケンス生成手段によって生成された実信号シーケンスにおける各シンボルの位相をそれぞれ
【数１００】
0005250336.tif 000101
回転する位相回転手段と、を含む。
【００６７】
また、生成されたプリアンブルがチャネル推定や信号対雑音比推定などの他の機能をより良くサポートするように、前記プリアンブルの生成装置は、
シーケンス生成モジュールとシーケンスマッピングモジュールとの間に接続され、生成されたシーケンスにおける各シンボルのパワーが等しくなるように、該シーケンスにおける各シンボルの振幅を調整する振幅調整手段をさらに含むようにしてもよい。
【００６８】
上記のように、上記プリアンブルの生成装置は、周波数領域でプリアンブルを構成するため、さらに大きな柔軟性を有する。また、本実施例に係るプリアンブルの生成装置によって生成されたプリアンブルは、周波数領域の各サブキャリアでのパワーが等しいため、チャネル推定や信号対雑音比推定などの他の機能を同時にサポートすることができる。これにより、プリアンブルの利用効率が極めて向上した。
【００６９】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改良などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例に係る中心対称相関特性および遅延相関特性を有するプリアンブルの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るタイミング同期方法のフロチャートである。
【図３】(a)は、受信されたプリアンブルの中心対称相関関数の一例を示すグラフであり、(b)は、受信されたプリアンブルの遅延相関関数の一例を示すグラフであり、(c)は、本実施例に係るタイミングメトリック関数を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例に係るタイミング同期装置の構成を示す図である。
【図５】(a)は、閾値に直接基づいて得られたタイミング性能を示すグラフであり、(b)は、本発明の実施例に係るタイミング同期方法の性能を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例に係るプリアンブルの生成方法のフロチャートである。
【図１】
0005250336.tif 000169
【図２】
0005250336.tif 000170
【図３】
0005250336.tif 000171
【図４】
0005250336.tif 000172
【図５】
0005250336.tif 000173
【図６】
0005250336.tif 000174