(57)【要約】無線通信システムにおいてタイミング情報を提供する方法および装置を提供する。タイミング情報は受信される送信信号から抽出される。本方法は送信信号の既知の信号部分に関するトレーニング信号を受信側で提供する工程、トレーニング信号をスケーリングする工程、スケーリングされたトレーニング信号を量子化する工程、受信される送信信号の１または複数部分をスケーリングされたトレーニング信号と相関をとり、１または複数の相関結果を得る工程、および相関結果に基づいてタイミング情報を決定する工程を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて、受信される送信信号に関するタイミング情報を提供するための方法であって、
前記送信信号の既知の信号部分に関するトレーニング信号を受信側で提供する工程、
前記トレーニング信号をスケーリングする工程、
前記スケーリングされたトレーニング信号を量子化する工程、
前記受信した送信信号の１または複数部分を、前記スケーリングされたトレーニング信号と相関をとり、１または複数の相関結果を得る工程、および
前記相関結果に基づいて、前記タイミング情報を決定する工程、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
更に、相関の複雑さを制御するためにスケーリング因子を変化させる工程を含む方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、
前記トレーニング信号が複素数のトレーニング値を含んでおり、また各々のトレーニング値の実部および虚部が一緒に量子化される方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
量子化の間に、前記トレーニング値が、純実数および純虚数値の予め決められた組にマッピングされる方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
純実数および純虚数値の予め決められた前記組が値零を含んでいる方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
値零にマッピングされるトレーニング値の個数を調節するために、前記スケーリング因子が可変である方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の１つに記載の方法であって、
前記提供されるタイミング情報が、同期の目的に最適なタイミングの瞬間である方法。
【請求項８】
請求項１ないし７の１つに記載の方法であって、
前記受信信号の前記１または複数部分が、前記スケーリングされたトレーニング信号と整合フィルタによって相関をとられる方法。
【請求項９】
請求項１ないし８の１つに記載の方法であって、
推定されるチャネル・インパルス応答の形で１または複数の相関結果が得られる方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
各々の可能なタイミングの瞬間について、前記受信される送信信号の対応する時間ウィンドウに含まれるチャネル・インパルス応答の信号電力が決まる方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記相関結果に基づいて前記タイミング情報を決定する前記工程が、前記最大信号電力を含む前記時間ウィンドウを決定する工程を含んでいる方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法であって、
前記最大信号電力に基づいて、偽アラーム検出が実行される方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記偽アラーム検出が、前記最大信号電力と信号電力閾値との比較を含んでいる方法。
【請求項１４】
コンピュータ・プログラム・プロダクトであって、コンピュータ・システム上で動作するときに、請求項１ないし１３の１つの工程を実行するためのプログラム・コード部分を含むコンピュータ・プログラム・プロダクト。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム・プロダクトであって、コンピュータが読み出し可能な記録媒体上に記憶されているコンピュータ・プログラム・プロダクト。
【請求項１６】
送信信号を受信するための、無線通信システムの受信機（１０）であって、
前記送信信号の既知の信号部分に関するトレーニング信号を提供するためのユニット（１２）、
前記トレーニング信号をスケーリングするためのユニット（１４）、
前記スケーリングされたトレーニング信号を量子化するためのユニット（１６）、
前記受信される送信信号の１または複数部分を、前記スケーリングされたトレーニング信号と相関をとり、１または複数の相関結果を得るためのユニット（２０）、および
前記相関結果に基づいて、タイミング情報を決定するためのユニット（２２）、
を含む受信機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の受信機であって、
前記トレーニング信号が複素数のトレーニング値を含んでおり、また前記スケーリングされたトレーニング信号を量子化するための前記ユニット（１６）が、各々のトレーニング値の実部および虚部を一緒に量子化するようになった受信機。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の受信機であって、
更に、前記受信される送信信号の時間ウィンドウに含まれる最大信号電力に基づいて、偽アラーム信号を検出するためのユニット（２４）を含む受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムにおいてタイミング情報を提供するための方法および装置に関するものであって、更に詳細には、受信側で既知の信号部分を有する送信信号に基づいて行う効率的なタイミング同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイミング情報の提供は無線通信で本質的に重要な問題であり、それによって分散したシステム部品間の同期が確保される。ほとんどあらゆる無線通信システムで、タイミング情報は送信信号を受信側で解析することによって得られる。
【０００３】
以下において、入力信号からタイミング情報を抽出するやり方について、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に従って動作する無線通信システムを例にとって説明する。
【０００４】
ＯＦＤＭは多重搬送波変調方式であり、特に、移動通信システムや銅線を介した高速の有線通信用の典型的なチャネルのような高度な周波数選択性送信チャネルに適している。高度な周波数選択性チャネルの特徴は、サンプル間隔１個分よりも本質的に長いインパルス応答である。従って、デジタルのベースバンド・ドメインで受信される各サンプルは、いくつかの送信サンプルにそれぞれ対応するチャネル係数を重み付けして重畳したものである。このことは、高度な周波数選択性チャネルがサンプル間干渉を受けることを意味する。
【０００５】
シンボル間干渉に対抗するＯＦＤＭの原理はチャネル帯域幅全体を本質的にそれより小さい部分すなわちサブチャネルに分割することである。送信すべきサンプル・シーケンスは１つのＯＦＤＭシンボルに組み合わされ、それらのサブチャネルを通して並列的に送信される。こうすることにより、１つのＯＦＤＭシンボルがサブチャネルすべてを並列的に利用することになる。ＯＦＤＭに従えば、送信されるサブチャネル信号は互いに直交する。
【０００６】
１つのＯＦＤＭシンボルの期間はサンプル間隔よりもずっと長いため、シンボル間干渉は大幅に削減できる。
【０００７】
シンボル間干渉を更に削減するために、引き続いて送信されるはずの２つのＯＦＤＭシンボル間にガード区間（ｇｕａｒｄ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）を導入することが一般に行なわれる。もしガード区間の長さがチャネルのインパルス応答の長さを超えれば、シンボル間干渉は残らない。更に、もしガード区間が反復信号部分、例えば、巡回プリフィックス（ｃｙｃｌｉｅ  ｐｒｅｆｉｘ）で構成されれば、周波数ドメインで、周波数選択性チャネルの非常に簡単な等化が可能である。
【０００８】
しかし、ガード区間を導入すれば送信のオーバーヘッドが増えるので、通常は、ガード区間の長さはシンボル間干渉が完全に打ち消されるようには選べない。むしろ、典型的なチャネルの主要な寄与はガード区間に吸収されるが、シンボル間干渉が残存するのもやむをえないとされる。
【０００９】
ＯＦＤＭ受信機は副搬送波の復調を行なう前に同期を実行しなければならない。同期における仕事はシンボル間干渉の効果を最小化するために最適なタイミングを見つけることである。従って、同期を目的とする最適なタイミングの瞬間を見出すことを可能にするタイミング情報が提供される必要がある。
【００１０】
当業界ではいくつかの同期法が知られている。それらの方法の多くは、送信信号中の反復信号部分（ｒｅｐｅａｔｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｏｒｔｉｏｎｓ）を活用するものである。通常は、反復信号部分は、いわゆる反復プリアンブル（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｐｒｅａｍｂｌｅ）の予め決まった位置にある。反復プリアンブルに基づくＯＦＤＭシステムの同期の例が、１９９７年にフェニックスで開催されたＶＴＣ  ’９７で発表されたＭ．Ｓｐｅｔｈ，Ｆ．Ｃｌａｓｓｅｎ，およびＨ．Ｍｅｙｒによる論文“周波数選択性フェージング・チャネルでのＯＦＤＭシステムのフレーム同期（Ｆｒａｍｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｉｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆａｄｉｎｇ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ）”に述べられている。
【００１１】
ＯＦＤＭ受信機では、受信されるサンプル・ストリームは反復信号部分を認識するように処理される。同期目的の反復プリアンブルを検出する基準が、１９９８年にボストンで開催されたＰＩＭＲＣ  ’９８で発表されたＳ．Ｍｕｌｌｅｒ−Ｗｅｉｎｆｕｒｔｎｅｒによる論文“ＯＦＤＭのフレーム粗同期のための基準最適化：比較（Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｍａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｔｒｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｃｏａｒｓｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ＯＦＤＭ：  Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ）”にいくつか例示的に述べられている。それらの基準は反復信号部分の巡回的な性質のみを活用しているが、それらの実際の中身は活用していない。
【００１２】
反復信号構造の内容を実際に活用する同期法は、Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅから２０００年に発行された、Ｒ．  ｖａｎ  Ｎｅｅ，  Ｒ．  Ｐｒａｓａｄ著の本“無線マルチメディア通信用のＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）”で知ることができる。この同期法によれば、整合フィルタ方式を追求することによって、マルチパス環境でのＯＦＤＭ用の最適なタイミング同期が達成される。整合フィルタリングでは、送信信号部分から導出される特別なＯＦＤＭトレーニング信号を用いるが、それに関するデータ内容は受信機にとって既知である。整合フィルタでは、受信される送信信号は既知のＯＦＤＭトレーニング信号と関連付けられる。その結果得られる整合フィルタからの出力信号には複数の相関ピークが含まれ、それらからタイミング情報および周波数オフセット情報の両方が導出できる。
【００１３】
整合フィルタリングで使用されるフィルタのタップ値は、既知のＯＦＤＭトレーニング信号に含まれるトレーニング値から得られる。第１のやり方に従えば、フィルタのタップ値は送信されるトレーニング値に等しい。第２のやり方に従えば、フィルタのタップ値は量子化によってトレーニング値から導出される。量子化することにより、相関操作時に必要な乗算を加算に簡略化することができるため、整合フィルタの全体的な複雑さを減ずることができる。
【００１４】
量子化により、トレーニング値の実部および虚部の各々は別々に、｛−１，０，１｝の組から最も近い整数にマッピングされる。このように、量子化は実部および虚部に対して個別に実行される。このことは、量子化の後で、フィルタのタップ値も各々実部と虚部とを含むのが普通になることを意味する。これによって、相関操作当たり４回の加算になる。量子化された値の結果の組に含まれる零の数は、トレーニング信号に含まれる個別的トレーニング値に依存して決まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
効率的および柔軟なやり方でタイミング情報を導出できる、受信される送信信号に関するタイミング情報を提供するための方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、この要望に応えて、受信される送信信号に関するタイミング情報を提供する方法を提案するが、本方法は、送信信号の既知の信号部分に関するトレーニング信号を受信側で提供すること、トレーニング信号をスケーリングすること、スケーリングされたトレーニング信号を量子化すること、受信される送信信号の１または複数部分とスケーリングされたトレーニング信号との相関をとり、１または複数の相関結果を得ること、および相関結果に基づいてタイミング情報を決定することの工程を含む。好ましくは、提供されるタイミング情報は同期目的に最適なタイミングの瞬間である。このタイミングの瞬間は、例えば、干渉電力を最小化することに関して最適化できる。
【００１７】
送信信号のトレーニング信号導出のベースとなる信号部分は送信信号中で繰り返すことができる、すなわち、送信信号は巡回構造を含むことができる。送信信号中のそのような反復信号部分は相関性能を向上させよう。好ましくは、トレーニング信号は送信信号の反復プリアンブルから推定される。
【００１８】
トレーニング信号のスケーリングによる利点は、量子化の結果を制御できることと、後続の相関の複雑さに影響を及ぼすことである。組み込む必要のある相関容量は、零等の特別な値にマッピングされる実部および虚部を含む量子化されたトレーニング値の数に依存するため、相関の複雑さは調節できるようになる。例えば、零の数が多いことは相関の複雑さが低いことを意味する。このように、スケーリングによって高性能の相関（少ない零）と複雑さの低い相関（多い零）との間で柔軟なトレード・オフができる。
【００１９】
スケーリング因子は固定あるいは可変のどちらでもよい。スケーリング因子が小さいほど、量子化されたトレーニング信号中に含まれる零は多くなり、逆にスケーリング因子が大きければ、ゼロは少なくなる。
【００２０】
好適な実施の形態に従えば、それはスケーリング操作に加えて実行するか、あるいはそれとは独立に実行することができるが、トレーニング信号に含まれる各トレーニング値の実部および虚部は個別的に量子化されず、一緒に量子化される。例えば、各トレーニング値は量子化の間に純実数および純虚数の予め決められた組に対してマッピングされる。このことによって、相関操作を乗算当たり２回の実数加算に減らすことができる。
【００２１】
好ましくは、量子化のために｛０，±１，±ｊ｝の組が用いられる。先に述べたように、値零を含む純実数および純虚数の予め決められた組が有利なのは、スケーリング因子を適切に選んで相関の複雑さを調節したい場合である。
【００２２】
個々の相関操作は、整合フィルタによって実行される畳み込みでよい。フィルタの複雑さが先に述べた相関の複雑さに対応し、またフィルタのタップ値が量子化されたトレーニング値に等しい。もちろん、整合フィルタとは異なるその他の相関技術を適用することも可能である。
【００２３】
相関操作によって得られる相関値は、推定されたインパルス応答の形をしていることが好ましい。量子化の工程に起因して、相関によって得られるチャネルのインパルス応答は近似的チャネル・インパルス応答とみなすことができる。
【００２４】
推定されるチャネル・インパルス応答に基づいて、同期目的に最適なタイミングの瞬間が推定できる。好ましくは、最適なタイミングの瞬間の推定には、可能なタイミングの瞬間の各々に関するチャネル・インパルス応答の信号電力を決定する工程が含まれる。一例として、受信信号中を移動する個別的時間ウィンドウに含まれる信号電力を解析して、最大の信号電力を含む時間ウィンドウを決定することができる。
【００２５】
本発明の別の実施の形態に従えば、それは上で概略を述べたスケーリング方式とは独立しているが、偽アラーム検出が組み込まれている。偽アラーム検出はタイミング情報の決定に付随する副産物になるように構成できる。好ましくは、偽アラーム検出は、タイミング同期中に得られる中間結果である最大信号電力に基づいて実行される。
【００２６】
偽アラーム検出によって、タイミング情報が既に決まっているか、あるいは今もタイミング情報を決める必要があるか、あるいは間違っているかのチェックができる。中間結果に基づく偽アラーム検出の実行は、計算能力やハードウエアの複雑さに関してほとんど何も追加することなしで偽アラーム検出方式を組み込むことを可能にする。更に、中間結果の活用は、偽アラームの早期検出を可能とするため、電力消費の観点から有利である。
【００２７】
偽アラーム検出方式には最大信号電力を信号電力閾値と比較する工程が含まれよう。この閾値はトレーニング信号の電力に基づいて決められ、また偽アラームに関しては十分高い検出確率を保ちながら、正しいタイミング情報を放棄する割合を零に近づけるように選ばれることが好ましい。
【００２８】
本発明は、本方法を実行するためのプログラム・コード部分を含むコンピュータ・プログラム・プロダクトとして、あるいはハードウエア的な解決法として組み込まれよう。コンピュータ・プログラム・プロダクト実施の場合には、そのコンピュータ・プログラム・プロダクトはコンピュータが読み取り可能な記録媒体上に記憶されることが好ましい。
【００２９】
ハードウエア的解決法は専用のユニットを有する受信機の形に実現されよう。各ユニットは本方法の個別工程の１または複数のものを実行する。
【００３０】
本発明のこれ以外の態様および特徴については、図面を参照しながら以下の本発明の好適な実施の形態についての詳細な説明を読むことによって明らかになろう。
【実施例】
【００３１】
以下では、タイプ２の高性能無線ＬＡＮ（Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２）の無線通信システムを例にとって、本発明について説明する。Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２の物理層はＯＦＤＭに基づいており、巡回プリフィックスの形をしたガード区間を含む。しかし、理解されるように、本発明はタイミングを目的として利用可能な専用の信号部分を備えるその他のＯＦＤＭ送信システムや、同等の特徴を備える非ＯＦＤＭの送信システムにも適用できる。特に、本発明はＩＥＥＥ（米国）やＭＭＡＣ（日本）で標準となっているその他の無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）に適用できる。
【００３２】
Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２は短距離の高速データ通信システムであり、例えば、インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを輸送するためにＷＬＡＮシステムなどで使用されよう。しかし、Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２はまた、例えば、ユニバーサル移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）へのインタフェースを備えることにより、公衆アクセス・システムのほかに、無線非同期転送モード（ＡＴＭ）システムとしても機能することができる。
【００３３】
Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２はパケット交換式のセルラー・システムである。Ｈｙｐｅｒｌａｎ／２では５種類の物理バースト（トランスポート・チャネル）が定義されており、各物理バーストに先行して、捕捉、同期、チャネル推定等のためのＯＦＤＭトレーニング情報を含むプリアンブル部がある。
【００３４】
Ｈｙｐｅｒｌａｎ／２では、異なる物理バーストに関するプリアンブル部は異なる。しかし、各プリアンブル部には専用のプリアンブル・パートが存在して、それは３つのＯＦＤＭシンボル、Ｃ３２、Ｃ６４、そしてもう１つのＣ６４で構成され、それらが各タイプのプリアンブル中に現れる。この専用プリアンブル・パーツが図１に示されている。長いシンボルＣ６４はそれぞれ、６４個のサンプル（ＮC64＝６４）を含み、同一である。短いシンボルＣ３２は、Ｃ６４シンボルの最後の３２個のサンプル（ＮC32＝３２）のコピーであり、巡回プリフィックスとして見ることができる。各物理バーストはプリアンブル部に加えてペイロード部を含み、ペイロード部の中のデータ搬送ＯＦＤＭシンボルは、各々１６サンプルを含む分離された巡回プリフィックスＣＰを含んでいる（ＮCP＝１６）。従って、プリアンブル部に含まれるシンボルＣ３２は、ＣＰシンボルに対して拡張された巡回プリフィックスと見ることができる。
【００３５】
以下では、受信される送信信号に関するタイミング情報を提供する本発明に従う方法の実施の形態について、上で概略を説明したＨｉｐｅｒｌａｎ／２を例にとって詳細に説明する。
【００３６】
高精度なタイミング同期に含まれるプリアンブル・サンプルの位置が図２および３に例示されている。図２は１つの送信信号の１つのプリアンブルの一部を示す。既に図１に関して説明したように、プリアンブルは１つのＣ３２シンボルと、それに続く２つのＣ６４シンボルとを含む。図２に示されたプリアンブル部は反復信号部分＜ｃ＞を含むが、これが第１のＣ６４シンボルに対応する。反復信号部分すなわちＣ６４シンボルの標準化された内容に基づいて、＜ｃ＞にトレーニング・サンプルとして含まれる複素数値のサンプルｃ［．］を用いてトレーニング信号が導出される。
【００３７】
図３は、図２に示すものと同じ送信信号のプリアンブル部に対応する受信信号のプリアンブル部を示す。受信プリアンブルの斜線で塗りつぶした部分は、トレーニング信号と相関をとられる受信信号の１または複数部分の位置を示している。値ｋS（負の値を有する）およびｋEは検索ウィンドウの位置を記述する。この位置は、チャネル・インパルス応答の形状の違いのほかに、初期のタイミング精度に依存する。斜線で塗りつぶした部分と異なる受信プリアンブルの部分ももちろん相関目的のためには考慮に入れる必要がある。
【００３８】
ここで、本発明に従う受信機の実施の形態について図４を参照しながら説明する。
【００３９】
図４の受信機１０は、送信信号の反復信号部分＜ｃ＞の既知の内容に関連するトレーニング信号を提供するためのユニット１２、前記トレーニング信号をスケーリングするためのユニット１４、前記スケーリングされたトレーニング信号を量子化するためのユニット１６、および前記量子化されたトレーニング信号を記憶するための読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１８の形のデータベースを含む。受信機１０は更に、受信信号の１または複数部分を前記スケーリングされたトレーニング信号と相関をとり、１または複数の相関結果を得るためのユニット２０、前記相関結果に基づいてタイミング情報を決めるためのユニット２２、および偽アラームを検出するためのユニット２４を含む。
【００４０】
受信機１０は次のように動作する。最初に、トレーニング信号に対応する反復信号部分＜ｃ＞が前処理されることによって効率的な整合フィルタリングを可能とし、前処理されたデータがＲＯＭ１８に記憶される。次に、相関ユニット２０中において、前処理されたデータを用いて整合フィルタリングが実行され、決定ユニット２２中で最適なタイミングの瞬間ｋC64が決まる。同時に、検出ユニット２４では偽アラーム検出が実行される。
【００４１】
反復信号部分＜ｃ＞すなわちトレーニング信号は、トレーニング値を構成する複素数値のサンプルｃ［．］のシーケンスを含む。相関ユニット２０は本質的に整合フィルタであるから、トレーニング値は（未処理の）整合フィルタのタップ値とも呼ばれる。
【００４２】
最初に、メモリや何らか種類のインタフェースでよいユニット１２によって整合フィルタのタップ値ｃ［．］が提供される。整合フィルタのタップ値ｃ［．］はまずスケーリング・ユニット１４でスケーリングされる。スケーリングの間に、整合フィルタのタップ値ｃ［．］は個々に取り上げられて、予め決められるか、あるいは動的に選ばれるスケーリング因子でスケーリングされる。
【００４３】
スケーリング因子は、量子化ユニット１６中で後に実行される量子化操作で生成される零要素の数を制御するように選ばれる。例えば、スケール因子が小さければ、零の数は多い。このように、相関あるいはフィルタの複雑さを調節できる。
【００４４】
スケーリングの後、スケーリングされた整合フィルタのタップ値ｃ［．］は量子化ユニット１６で個々に量子化を実行される。量子化ユニットは各々のスケーリングされた複素数タップ値ｃ［．］を取り上げて、それを予め決められた組｛０，±１，±ｊ｝のうちから選ばれた量子化値にマッピングする。この組は純実数および純虚数値のみを含む。各々のスケーリングされたタップ値ｃ［．］を組｛０，±１，±ｊ｝にマッピングすることによって、スケーリングされたタップ値ｃ［．］のシーケンス＜ｃ＞は量子化されたタップ値ｃ5［．］の五次元（ｐｅｎｔｅｎａｒｙ）のシーケンス＜ｃ5＞に変換される。これにより、相関ユニット２０中で行なわれる整合フィルタリングの間に通常は必要とされる複素数乗算が、簡単な符号操作あるいは実数部と虚数部との交換で置き換えられるか、あるいはまたスケーリングされたタップ値ｃ［．］が値ｃ5［ｋ］＝０にマッピングされる場合には完全に破棄される。
【００４５】
量子化は、スケーリングされたタップ値ｃ［．］を、スケーリングされたタップ値ｃ［．］に対して最も小さいユークリッド距離あるいは平方誤差を有する組｛０，±１，±ｊ｝のこの要素上にマッピングすることによって実行できる。
【００４６】
量子化の後、量子化されたタップあるいはトレーニング値ｃ5［．］はＲＯＭ１８に記憶される。これまでに述べた前処理を実際のタイミング手順の前に実行してもよい。これは、Ｃ６４シンボルの内容が標準化されていて、受信側で先験的に分かっているためである。
【００４７】
実際のタイミング手順の最初の工程は、相関ユニット２０中で整合フィルタリングを実行することである。この目的のために、量子化された五次元のトレーニング信号＜ｃ5＞はパラメータｋS、ｋEとともに、ＲＯＭ１８から相関ユニット２０に読み込まれる。相関ユニット２０では、次式に従って整合フィルタリングが実行される。
【００４８】
【数１】
2004534478.tif 000003
【００４９】
ここでＣ［ｋ］は推定されたチャネル・インパルス応答を示し、ｃ5*は五次元トレーニング信号＜ｃ5＞に含まれる量子化タップ値の複素共役を示し、ｒDは受信信号に含まれるサンプル値を示し、ｋは特定の瞬間を示す。
【００５０】
推定されるチャネル・インパルス応答Ｃ［ｋ」は、相関結果あるいは１回の相関操作による整合フィルタ出力を構成する。全部で（ｋE＋ＮCP）−ｋS個の相関またはフィルタリング操作が実行される。各相関操作の間に、受信信号サンプルｒd［ｋ］，ｒD［ｋ＋１］，．．．ｒD［ｋ＋ＮC64−１］を含む受信信号の一部が、タップ値ｃ5［０］，ｃ5［１］，．．．ｃ5［ＮC64−１］のシーケンスに対応する処理されたトレーニング信号＜ｃ5＞と関連付けられる。
【００５１】
上述のように、複雑さに関しては効率的にチャネル・インパルス応答Ｃ［ｋ］が得られたので、残る部分は、チャネル・インパルス応答Ｃ［ｋ］から最良の可能なタイミング瞬間を導出することである。Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅから２０００年に発行された、Ｒ．  ｖａｎ  Ｎｅｅ，  Ｒ．  Ｐｒａｓａｄ著の本“無線マルチメディア通信用のＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）”に示されているように、タイミング問題に対する解は、図３に示す斜線で塗りつぶした部分で、その中に含まれるチャネル・インパルス応答Ｃ［ｋ］のエネルギーが最大になる長さＮＣＰ＋１のウィンドウの位置を見出すことである。この処理は検出ユニット２２で実行される。
【００５２】
検出ユニット２２では、長さＮCP＋１を有する特定のウィンドウの各々に含まれるエネルギーＥwin［ｋ］は次式で計算される。
【００５３】
【数２】
2004534478.tif 000004
【００５４】
図２に示した最初のＣ６４シンボルの先頭に対応する推定タイミングの瞬間ｋC64は次式で与えられる。
【００５５】
【数３】
2004534478.tif 000005
【００５６】
最適なタイミングの瞬間ｋC64に対する最大のウィンドウ・エネルギーＥwin,maxは次のように定義できる。
【００５７】
【数４】
2004534478.tif 000006
【００５８】
Ｅwin,maxの値は、偽アラーム検出が実行される検出ユニット２４へ出力される。偽アラーム検出の目標は、受信信号の現在処理されている部分が本当に送信プリアンブルによるものかどうか、あるいは初期の捕捉またはタイミング情報が失敗したかどうかを検出することである。偽アラーム検出は、整合フィルタリングまたは相関の後に現れるエネルギーは、偽アラームの場合と比べて“正しいアラーム”の場合に顕著に大きいという事実に基づいている。
【００５９】
簡単のために、以下でいくつかの仮定を行なう。
−長さＮC64＝６４の理想的なトレーニング信号＜Ｃideal＞を使用する
−＜Ｃideal＞は理想的な自己相関特性、すなわち、１つのピークとそれ以外は零を有するはずである
−＜Ｃideal＞は受信機と同時に送信機でも使用される
−受信されるサンプル・ストリーム＜ｒD＞の電力密度スペクトルは白色である
−雑音の重畳はない（ｎｏ  ｎｏｉｓｅ  ｉｓ  ｉｍｐｏｓｅｄ）
−１タップ・チャネル（ｏｎｅ−ｔａｐ  ｃｈａｎｎｅｌ）を考える
【００６０】
正しいアラームの場合をまず考える。同期が理想的で、自動利得制御（ＡＧＣ）も理想的な場合は、相関要素は＜Ｃideal＞の要素の絶対値（ｍａｇｎｉｔｕｄｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）の２乗を提供するが、これは平均的にトレーニング信号Ｐc,idealの平均電力に等しい。従って、相関ピークの振幅は＜Ｃideal＞の長さ、すなわち、ＮC64＝６４にＰc,idealを乗じたものに等しくなる。相関後のエネルギー・ウィンドウには正確に１つのピークとそれ以外は零が含まれる。このことから、正しいアラームに関するウィンドウ・エネルギーは次式のようになる。
【００６１】
【数５】
2004534478.tif 000007
【００６２】
偽アラームの場合には、受信されるサンプル・シーケンス＜ｒD＞と送信される＜Ｃideal＞との相関はない。あらゆる相関結果は次式の形となる。
【００６３】
【数６】
2004534478.tif 000008
【００６４】
偽アラームの場合の平均ウィンドウ・エネルギーを決定するためには、Ｃの絶対値の２乗の期待値が必要である。それは次式のようになる。
【００６５】
【数７】
2004534478.tif 000009
【００６６】
ここで、＜Ｃideal＞および＜ｒD＞は白色シーケンスであるという仮定がなされている。次式から明らかなように、
【００６７】
【数８】
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【００６８】
エネルギー・ウィンドウ中の各要素は平均電力Ｅ｛｜Ｃ｜2｝を有する。従って、偽アラームに関する平均ウィンドウ・エネルギーは次式のようになる。
【００６９】
【数９】
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【００７０】
もちろん、この推論は上で示した仮定のもとでのみ成立するものであり、またエネルギー計算に基づく偽アラーム検出の原理に限定される。実際の受信では、雑音、理想的ではないトレーニング信号、およびマルチパス伝搬のような障害を考慮しなければならない。受信機におけるトレーニング信号＜ｃ5＞の平均電力は、受信されるサンプル・ストリーム中のそれとは、ＡＧＣの設定に依存して異なる可能性がある。従って、偽アラーム検出に関する関連エネルギー項は次式のように書くべきである。
【００７１】
【数１０】
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【００７２】
これらのエネルギー項に基づき、正しいアラームが破棄される可能性は少ないが、それでも尚、偽アラーム検出率は十分高いようにウィンドウ・エネルギーに関する閾値エネルギー（Ｅthreshold）を定義することができる。
【００７３】
上で説明したタイミングおよび量子化の原理は、ガード区間中で信号電力を最大化する場合に限定されないことは理解されよう。ガード区間長とは異なるサイズを有するウィンドウでエネルギーを最大化する何らかの受信機アルゴリズムも思いつかれよう。更に、いくつかの異なるタイミング戦略を結合して異なるタイミングの瞬間を得ることも可能で、それらの瞬間は、事後処理のアルゴリズムに依存するその他の基準によって選別されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】反復プリアンブルの一部分の模式図。
【図２】送信された反復プリアンブルの模式図。
【図３】トレーニング信号と相関をとられる信号部分を有する受信プリアンブルの模式図。
【図４】本発明に従う受信機の模式図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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