(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法において、
受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得、且つ前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得、
前記自己相関信号を検出し、一旦検出された前記自己相関信号が検出されなくなってから第１所定時間の間に、第１所定レベルを超える相互相関信号を検出し、該検出した相互相関信号に基づきシンボル同期タイミングを検出することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法。
【請求項２】
同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法において、
受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得、且つ前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得、
前記自己相関信号を検出し、前記自己相関信号が第２所定時間だけ継続して検出された時点から前記自己相関信号の終了時点までの間に、第２所定レベルを超える相互相関信号を検出し、該検出した相互相関信号に基づきシンボル同期タイミングを検出することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法。
【請求項３】
同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置において、
受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得る自己相関手段と、
前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得る相互相関手段と、
前記自己相関信号のレベルを第１しきい値と比較するレベル検出手段と、
該レベル検出手段において前記自己相関信号のレベルが前記第１しきい値を上回りその後に下回った時刻から第１所定時間だけ時間窓信号を出力する第１時間比較手段と、
該時間窓信号により前記相互相関信号を通過させるゲート手段と、
該ゲートを通過した前記相互相関信号の内の第１所定レベル以上の信号を検出するピーク検出手段とを具備し、
前記ピーク検出手段から得られる検出信号に基づきシンボル同期タイミング信号を得ることを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置。
【請求項４】
請求項３において
前記第１しきい値を、当初は低い値に設定し、前記自己相関信号が該低いしきい値を第３所定時間だけ上回ったとき前記自己相関信号のレベルに応じた高い値に再設定し、その後前記自己相関信号が該高い値のしきい値を下回った時刻から前記時間検出手段が前記第１所定時間だけ時間窓信号を出力するようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置。
【請求項５】
同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置において、
受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得る自己相関手段と、
前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得る相互相関手段と、
前記プリアンブル信号の自己相関信号のレベルを第１しきい値と比較する第１レベル検出手段と、
該第１レベル検出手段において前記自己相関信号のレベルが第１しきい値を上回った時刻から第２所定時間だけ検出信号を出力する第２時間検出手段と、
該第２時間検出手段からの検出信号と前記第１レベル検出手段からの検出信号を入力している期間だけ時間窓信号を出力する論理手段と、
該時間窓信号により前記プリアンブル信号の相互相関信号を通過させるゲート手段と、
該ゲート手段を通過した相互相関信号の内の第２しきい値以上の信号を検出する第２レベル検出手段とを具備し、
前記第２レベル検出手段から得られる検出信号に基づきシンボル同期タイミング信号を得ることを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置。
【請求項６】
請求項５において
前記第１しきい値を、当初は低い値に設定し、前記自己相関信号が該低いしきい値を第３所定時間だけ上回ったとき高い値に再設定し、
前記第２しきい値を前記相互相関信号のレベルに応じて設定したことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ受信装置において、受信したＯＦＤＭ信号からシンボル同期タイミングを検出するタイミング検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
IEEE802.11ａでのＯＦＤＭ信号のフォーマットは図３に示すように、フレームの先頭に0.8μsec周期の１０個のプリアンブル信号Ｓ０〜Ｓ９、次に0.8×２μsecのガードインターバルＧＴ２、次に3.2μsecのロングトレイニングシンボルＬ１と3.2μsecのロングトレイニングシンボルＬ２が続き、この後に0.8μsecのガードインターバルＧＴと3.2μsecのデータDataが交互に続く。
【０００３】
このようなフォーマットのＯＦＤＭ受信信号からデータDataを復調するには、従来ではその受信信号に基づいて基準時刻（シンボル同期タイミング）を求めてその復調が行われている。
【０００４】
このシンボル同期タイミングを得る手法として、ＯＦＤＭ受信信号のプリアンブルとそのＯＦＤＭ受信信号をプリアンブルの繰り返し１周期（0.8μsec）だけ遅延させたプリアンブルとを比較することにより自己相関信号を得て、その自己相関信号の値が予め決めたしきい値を一定時間以上継続して超えた後に、再度しきい値（このしきい値は最初のしきい値と異なることもある）以下に下がる時刻に基づきシンボル同期タイミングを求める方法がある。
【０００５】
また別に、予め受信装置のメモリ内にＯＦＤＭ受信信号のプリアンブル信号と同じプリアンブル信号を格納しておいて、その格納プリアンブルと受信プリアンブルとの相互相関を求め、最後に出力された相互相関信号の時刻に基づきシンボル同期タイミングを求める方法がある。
【０００６】
図４に、ノイズがない理想的な状態のときのＯＦＤＭ受信信号の自己相関信号Ａと相互相関信号Ｂの波形図を示す。ここでは、自己相関信号Ａはプリアンブルの開始時刻から最後の繰り返の１回前の時刻（前記遅延分）まで大きな一定の値が得られている。相互相関信号Ｂはプリアンブルの繰り返し回数だけ大きなピークが得られている。
【０００７】
この図４に示すような信号が得られるときは、相互相関信号Ｂだけを使用しても、非相関部分と相関ピークとの差が充分大きいため、最後の相関ピークＢ１を求め、シンボル同期タイミングを決めることができる。また、自己相関信号Ａだけを使用しても、適当なしきい値を決めておけば、自己相関信号Ａのレベルがしきい値以下に低下する時刻から最後の相関ピークＢ１を求め、シンボル同期タイミングを決めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際の受信信号はガウスノイズを受け、さらにマルチパスの影響を受けており、自己相関信号Ａや相互相関信号Ｂは例えば図５に示すような低ＣＮの波形となる。この図５は多重波レイリーフェージングを受け、遅延分散１００ｎsecとして、時間差をもって到来したとした例である。
【０００９】
このような場合、相互相関信号Ｂのピークレベルは図４の場合に比べて低くなる。これは、ノイズ及びレイリーフェージングを受けることにより、受信信号レベルが低下するためである。また、相互相関信号Ｂのピーク間のレベルが図４の場合よりも上がっているが、これはマルチパスによるものである。このような状況下では、しきい値が高いと正しい相互相関ピークをノイズとして判断してしまうし、低すぎるとノイズを相互相関ピークとして判断してしまう。
【００１０】
自己相関信号は、マルチパス雑音のある環境下でも、一定レベル以上の相関信号を出力する時間を持続するため、相関のない期間と間違えることは比較的少ない反面、プリアンブル周期の期間（0.8μsec）の時間だけかけて減衰するため、相関の無くなる時刻を正確に決めずらいという問題がある。
【００１１】
一方、相互相関信号は、鋭いピークをもつため、タイミングは正確に決めやすい反面、雑音によるピークを間違いやすいという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、受信状態が良好でない場合であっても、シンボル同期タイミングを正確に検出することができるようにしたＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法及び装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１発明は、同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法において、受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得、且つ前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得、前記自己相関信号を検出し、一旦検出された前記自己相関信号が検出されなくなってから第１所定時間の間に、第１所定レベルを超える相互相関信号を検出し、該検出した相互相関信号に基づきシンボル同期タイミングを検出するよう構成した。
【００１４】
第２の発明は、同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出方法において、受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得、且つ前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得、前記自己相関信号を検出し、前記自己相関信号が第２所定時間だけ継続して検出された時点から前記自己相関信号の終了時点までの間に、第２所定レベルを超える相互相関信号を検出し、該検出した相互相関信号に基づきシンボル同期タイミングを検出するよう構成した。
【００１５】
第３の発明は、同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置において、受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得る自己相関手段と、前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得る相互相関手段と、前記自己相関信号のレベルを第１しきい値と比較するレベル検出手段と、該レベル検出手段において前記自己相関信号のレベルが前記第１しきい値を上回りその後に下回った時刻から第１所定時間だけ時間窓信号を出力する第１時間比較手段と、該時間窓信号により前記相互相関信号を通過させるゲート手段と、該ゲートを通過した前記相互相関信号の内の第１所定レベル以上の信号を検出するピーク検出手段とを具備し、前記ピーク検出手段から得られる検出信号に基づきシンボル同期タイミング信号を得るよう構成した。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、前記第１しきい値を、当初は低い値に設定し、前記自己相関信号が該低いしきい値を第３所定時間だけ上回ったとき前記自己相関信号のレベルに応じた高い値に再設定し、その後前記自己相関信号が該高い値のしきい値を下回った時刻から前記時間検出手段が前記第１所定時間だけ時間窓信号を出力するよう構成した。
【００１７】
第５の発明は、同一信号が複数回繰り返されるプリアンブル信号を先頭にもったフレーム構造のＯＦＤＭ信号を受信して復調するＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置において、受信プリアンブル信号と該受信プリアンブル信号を前記繰り返しの１周期だけ遅延させたプリアンブル信号とから自己相関信号を得る自己相関手段と、前記受信プリアンブル信号と内部に保持したプリアンブル信号とから相互相関信号を得る相互相関手段と、前記プリアンブル信号の自己相関信号のレベルを第１しきい値と比較する第１レベル検出手段と、該第１レベル検出手段において前記自己相関信号のレベルが第１しきい値を上回った時刻から第２所定時間だけ検出信号を出力する第２時間検出手段と、該第２時間検出手段からの検出信号と前記第１レベル検出手段からの検出信号を入力している期間だけ時間窓信号を出力する論理手段と、該時間窓信号により前記プリアンブル信号の相互相関信号を通過させるゲート手段と、該ゲート手段を通過した相互相関信号の内の第２しきい値以上の信号を検出する第２レベル検出手段とを具備し、前記第２レベル検出手段から得られる検出信号に基づきシンボル同期タイミング信号を得るよう構成した。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、前記第１しきい値を、当初は低い値に設定し、前記自己相関信号が該低いしきい値を第３所定時間だけ上回ったとき高い値に再設定し、前記第２しきい値を前記相互相関信号のレベルに応じて設定しするよう構成した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明では、一旦検出した自己相関がその後無くなる時刻を求め、その後は相互相関の周期性からプリアンブルの繰り返し周期（例えば0.8μsec）以内に正し１個の相互相関ピークが有るはずである点を考慮し、この期間の時間窓を設定し、その時間窓内で相互相関のピークを検出して、シンボル同期タイミングを検出する。また、自己相関が検出され一定時間が継続した後からそれが検出されなくなるまでの期間の時間窓を設定し、その時間窓で相互相関のピークを検出して、シンボル同期タイミングを検出する。これらにより、劣悪な環境下においても、自己相関と相互相関をそれぞれ単独で検出して用いる場合よりも高精度でシンボル同期タイミングを検出できる。
【００２０】
また、自己相関信号のレベル検出のためのしきい値を可変とし、初期状態ではそのしきい値を低ＣＮであっても相関信号の検出落しがないように低く設定しておき、前半の自己相関信号の大きさが所定値以上のとき、その自己相関信号に応じたしきい値を再設定することにより、ノイズによって誤ったシンボル同期タイミング検出が行われることを回避する。
【００２１】
［第１実施の形態］
図１は本発明の第１実施の形態のＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置を示す図である。１はＯＦＤＭ受信信号が入力する入力端子、２はこの受信信号をプリアンブルの繰り返し１周期（0.8μsec）だけ遅延させる遅延器、３は受信プリアンブルと遅延器２から出力する遅延プリアンブルの相関（自己相関）を検出する自己相関器、４は自己相関器３で得られた自己相関信号のレベルを切替え可能なしきい値により検出するレベル比較器（第１レベル検出手段）である。
【００２２】
５はレベル比較器４がしきい値（第１しきい値）以上の入力信号を検出してその検出信号を出力するとその検出信号の継続時間を計測するカウンタ、６はカウンタ５で計測された時間が予め設定した基準時間（第３の所定時間）を超えると検出信号を自己相関器３に出力する第１時間比較器である。
【００２３】
７はレベル比較器４がしきい値以上の入力信号を検出した後にそれを検出なくなってその非検出信号を出力するとその非検出信号の継続時間を計測するカウンタ、８はカウンタ７の計測開始から予め設定した基準時間（第１の所定時間）を超えるまで検出信号（時間窓信号）を出力する時間比較器である。
【００２４】
９はＯＦＤＭ受信信号中のプリアンブルと同じプリアンブルを格納したＲＯＭ等のメモリ、１０はこのメモリ９から読み出した格納プリアンブルと受信プリアンブルとの相関（相互相関）を検出する相互相関器、１１は相互相関器１０で得られた相互相関信号を前記時間比較器８の検出信号（時間窓）により通過させるゲート、１２は相互相関ピーク値が所定レベル（第１の所定レベル）を超えるか否かを検出するピーク検出器である。
【００２５】
さて、ＯＦＤＭ受信信号のプリアンブルが入力すると、自己相関器３で自己相関が検出され、相互相関器１０で相互相関が検出される。検出された自己相関信号はレベル比較器４において初期設定のしきい値とレベルが比較され、自己相関信号がそのしきい値よりも大きいとき、それを示す検出信号がカウンタ５に出力し、その検出信号の継続時間が時間比較器６においてそこに設定された基準時間と比較される。この基準時間は図４，図５の波形図を例にとると、例えば４μsec程度の時間（プリアンブルが６回程度繰り返される時間）に設定される。
【００２６】
このようにして、時間比較器６において上記基準時間に達するまで自己相関信号の継続が検出されると、プリアンブルを受信したと判断して、それを自己相関器３に伝え、この自己相関器３によってレベル比較器４のしきい値がより高い値に再設定される。再設定されるしきい値は、自己相関信号のレベルに応じた値となり、そのレベルが大きいときはより大きく、小さいときは小さく（但し初期設定値より大きい）なる。以上によって、ＣＮが低く自己相関信号のレベルが相対的に低い場合でもこれが基準時間以上継続されるかぎり、これを検出することができる。
【００２７】
これによって、レベル比較器４ではより高いしきい値での自己相関信号の検出が継続して行われる。この後、いずれは自己相関信号は無くなる。そして、レベル比較器４で自己相関信号が検出されなくなり非検出信号が出力すると、その時点からカウンタ７が計測動作を開始し、このカウンタ７の計測時間が時間比較器８で設定した時間窓の時間を超えるまでの期間、ゲート１１が開く。レベル比較器４で自己相関信号が検出されなくなるタイミングは、図４の波形図では、最後から２個目の相互相関信号（6.4μsec）のパルスの終了時点であり、図５の波形図でも再設定のしきい値が自己相関信号のレベルに応じて適応的に設定されるので、同様なタイミングとなる。このようにして、時間窓の時間は、図４，図５の波形図では、6.4μsec〜7.2μsecの間のしきい値を下回った時刻から0.8μsecの期間となる。
【００２８】
このゲート１１には相互相関信号（パルス）が入力しており、時間窓の時間中に入力した相互相関信号（最後のパルス）がそこを通過してピーク検出器１２に入力し、そのピークタイミングがシンボル同期タイミングとして検出される。
【００２９】
［第２実施の形態］
図２は第２実施形態のＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置を示す図である。図１と同じものには同じ符号を付けている。１３は時間比較器であり、レベル比較器４から出力する検出信号（自己相関信号がしきい値より高いことを示す検出信号）のカウンタ５による継続時間が予め決めた基準時間（第２の所定時間）を超えると検出信号を出力する。１４はレベル比較器４から上記検出信号が出力し且つ時間比較器１３から上記検出信号が出力する期間だけ、時間窓信号をゲート１１に出力するアンド回路である。１５は相互相関信号のレベルによってしきい値（第２しきい値）が適応的に制御されるレベル比較器である。
【００３０】
ここでも、ＯＦＤＭ受信信号のプリアンブルが入力すると、自己相関器３で自己相関が検出され、相互相関器１０で相互相関が検出される。検出された自己相関信号はレベル比較器４において初期設定のしきい値とレベルが比較され、自己相関信号がそのしきい値よりも大きいときそれを示す検出信号がカウンタ５に出力し、その検出信号の継続時間が時間比較器６においてそこに設定された基準時間と比較される。
【００３１】
このようにして、時間比較器６において基準時間に達するまで自己相関信号の継続が検出されると、プリアンブルを受信したと判断して、それを自己相関器３と相互相関器１０に伝える。
【００３２】
自己相関器３ではレベル比較器４のしきい値をより高い値に自己相関信号のレベルに応じて適応的に再設定し、相互相関器１０ではレベル比較器１５のしきい値を相互相関信号のレベルに応じて適応的に設定する。以上によって、ＣＮが低く自己相関信号のレベルが相対的に低い場合でもこれが基準時間以上継続されるかぎり、これを検出することができる。
【００３３】
前記した時間比較器１３は、カウンタ５によりレベル比較器４の検出信号の継続を計測する時間がその時間比較器１３に設定した基準時間を超えると、アンド回路１４に検出信号を出す。このアンド回路１４にはレベル検出器４から前記検出信号が出力しているがいずれ非検出信号に切り替わる。
【００３４】
よって、アンド回路１４からは、レベル検出器４からの検出信号の出力の開始から前記時間比較器１３に設定された基準時間が経過してから、その検出信号が出力しなくなるまでの期間だけ、時間窓信号がゲート１１に送られる。
【００３５】
このため、レベル比較器１５には、その時間窓信号がゲート１１に入力している期間だけ、自己相関信号が入力し、そこでレベルが検出される。時間比較器１３に設定される基準時間を例えば４μsecとしたときは、図４，図５の波形図では、４μsec〜6.4μsecの期間ゲート１１が開くことになり、この間の１以上の相互相関信号が検出される。
【００３６】
よって、検出された１以上の相互相関信号の内の最後の相互相関信号をシンボル同期タイミングとして使用する。このとき、最終の相互相関信号ピークはゲート１１を通過できないので、図４，図５の波形図では、前記図１の場合よりも0.8μsecだけ前の相互相関信号が最後に検出される相互相関信号となる。なお、この最後の相互相関信号を検出する回路は図示しなかったが、相互相関信号は周期性があるので簡単に検出できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、一旦検出された自己相関が無くなった後の相互相関ピークを検出し、または一定時間自己相関が継続した後の相互相関ピークを検出するので、高精度にシンボル同期タイミングを検出できる。また、自己相関信号を検出するためのしきい値を可変とし、初期状態ではそのしきい値を低ＣＮであっても相関信号を落とさないように低く設定しておき、一定時間検出されると自己相関の前半の相関信号の大きさに応じて適応的にしきい値を再設定するようにしたので、ノイズによって誤ったシンボル同期タイミング検出が行われることが回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置の回路図である。
【図２】  本発明の第２実施形態のＯＦＤＭ受信装置のタイミング検出装置の回路図である。
【図３】  ＯＦＤＭ信号のフォーマットの説明図である。
【図４】  理想的な受信状態での相関特性図である。
【図５】  通常の受信状態での相関特性図である。
【符号の説明】
１：入力端子、２：遅延器、３：自己相関器、４：レベル比較器、５：カウンタ、６：時間比較器、７：カウンタ、８：時間比較器、９：メモリ、１０：相互相関器、１１：ゲート、１２：ピーク検出器、１３：時間比較器、１４：アンド回路、１５：レベル比較器
【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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