(57)【要約】      （修正有）【課題】相関手法のみでは実現することが難しい環境下で無線周波数信号の予め定められた同期（トレーニング）シーケンスを確実に認識する手法を実現する。【解決手段】ドップラ・フェージング無線周波数チャンネルで受信された無線周波数信号のシーケンスと相関を取るステップと、相関されたシーケンスの副シーケンスの累積された電力レベルが予め定められた電力レベル閾値を超えた際に受信信号の予め定められたシーケンスを検出するステップとで基準シーケンスを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドップラ・フェージング無線周波数チャンネル上で受信され、無線周波数信号の予め定められたシーケンスを認識する装置であって、
基準シーケンスの要素と、ドップラ・フェージング無線周波数チャンネルで受信され、無線周波数信号のそれぞれの要素との相関を取ることにより相関されたシーケンスを与える複数の乗算器と、
相関されたシーケンスの副集合の周波数領域表現の累積レベルが予め定められた電力閾値を超えた際に、受信信号の予め定められたシーケンスを検出する比較器を含む前記装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、更に、相関されたシーケンスを複数の副シーケンスに分割する制御装置を含む、前記装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、更に、各々の相関された副シーケンスの周波数領域表現を相関時点で決定するＦＦＴプロセッサを含む前記装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、更に、決定された周波数領域表現を合算する加算器、比較器が予め定められたシーケンスを検出する度にリセットされるタイマ、およびタイマの内容を予め定められた検出閾値と比較する手段とを含み、制御装置が更にタイマの内容が予め定められた検出閾値を超えた際に、基準信号の複数の副シーケンスを更に副分割する前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、無線周波数通信システムに関わり、更に詳細には予め定められたシーケンスの検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレーニングまたは同期シーケンスを無線周波数送信で使用することは知られている。その様なシーケンスは、典型的には、情報が繰り返しフレームで伝送される送信システムで用いられる。繰り返しフレーム内で使用される際に、そのシーケンスは、通常、その繰り返しフレームの境界を同定するために使用される。
【０００３】
シーケンスの検出は、典型的には、そのシーケンスを基準シーケンスと相関を取ることで実施されている。複数ビットの１つのストリームが受信される度に、ビットのシーケンスが１つずつ基準シーケンスと比較される。各々の新たなビットが受信されると、先に受信されているビットが１つずつシフト・レジスタに先送りされる。シフト・レジスタの各々の位置と基準シーケンスの対応するビットとの論理的なＡＮＤが取られる。相関バッファの各々の位置と基準シーケンスとの間に一致が生じると、シーケンスの相関および検出を示す出力が提示される。
【０００４】
フレーム内の繰り返し構造の検出手段を提供することに加えて、相関シーケンスは、送信チャネルの歪みを測定するためにも使用される。この場合、ビットは、予め定められた強度と位相を有するシンボルで置き換えられている。シンボルが送信チャネルを通して伝搬すると、そのチャネルの特性によって、送信されたシンボルの強度および位相が変化する。送信されたシーケンスの元の強度および位相を知ることにより、無線周波数受信機は、送信チャネルによる変化を計算し、そのシーケンスと一緒に送信された情報ストリームを訂正できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トレーニングおよび同期シーケンスを使用することは、比較的、効果的であるが、検出が困難な環境も存在する。例えば、自動車内のラジオ受信機は信号の多重伝搬による周波数および位相のオフセットを被る。位相シフトが１８０度に達した場合、シーケンスの相関は、不可能である。無線送信では、トレーニングおよび相関シーケンスが重要なため、シーケンスを検出するための更に優れた方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ドップラ・フェージング無線周波数チャネル上で受信され、無線周波数信号の予め定められたシーケンスを認識する方法および装置が提供されている。この方法は、基準シーケンスをドップラ・フェージング無線周波数チャンネルで受信された無線周波数信号の要素のシーケンスと相関を取り、相関されたシーケンス結果の累積電力レベルが予め定められた電力レベル閾値を超えた際に、受信信号内の予め定められたシーケンスを検出するステップを含む。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の図示された実施例に基づく無線周波数（ｒｆ）トランシーバ・システム１０を示す。図示されるように、トランシーバ・システム１０は、任意の適切なｒｆ変調技術（例えば、広帯域符号分割多元接続（WCDMA）の下で、超高速マルチメディア・サービス（例えば、フルモーション・ビデオ、インターネット接続、テレビ会議など）を支援して、繰り返しフレーム構造を使用する。
【０００８】
トランシーバ・システム１０のトランスミッタ１２は、データ信号ｘ（ｔ）の情報要素を直接、シーケンス拡散スペクトル技術を用いて変調する。この場合、データ速度Ｒの入力信号ｘ（ｔ）にはチップ速度Ｒｐの拡散符号ｇ（ｔ）が乗算器１６で乗算される。その結果として得られる拡散スペクトル信号２０は、トランスミッタ１２のアンテナ１８を通して送信され、受信機１４のアンテナ２２で受信される。
【０００９】
受信機１４で、拡散スペクトル信号２０には再び、チップ速度Ｒｐの拡散符号ｇ（ｔ）が乗算器２４で乗算され、元の信号に加えて、その信号に対して送信チャンネルにより伝えられた歪みが復元される。復元された信号プラス歪みは、フィルタ２６によってフィルタ処理され、復号器３０で復号される。
【００１０】
信号ｘ（ｎ）を復号するために、相関器２８を用いて信号ｘ（ｔ）に配置されている予め定められたデータ・シーケンス（例えば、トレーニングまたは同期シーケンス）ｒ（ｎ）を検出する。同期またはトレーニング・シーケンスを検出すると、相関器２８は、同期信号３２を復号器３０に対して、信号ｘ（ｔ）の繰り返しフレームの特定の特徴を識別する手段として提供する。
【００１１】
図２は、図１の相関器２８のブロック図１００である。相関器２８は、信号ｘ（ｔ）の１つの部分ｘ（ｎ）の予め定められた基準シーケンスｒ（ｎ）を識別するように機能する。しかしながら、基準シーケンスと信号シーケンスの対応する要素（例えば、ｒ（１）とｘ（１）、ｒ（２）とｘ（２）等）との間が完全に一致することは、なかなか起こりそうもないことに注意する。その理由は、アンテナ１８、２２との間の送信チャンネルは、通常、信号要素ｘ（０）−ｘ（ｎ−１）で変化するからである。ｘ（ｔ）が複素値信号要素（例えば、シンボル）の場合、チャンネルは、しばしば、このシンボルを減衰させたり、および／または位相の回転を行ったりする。加えて、減衰および位相の回転は、しばしば短時間で生じ、基準シーケンス検出中の任意の時点でしばしば変化しうる。
【００１２】
位相の回転により引き起こされる周波数オフセットは、相関のみに基づく従来技術による同期努力を著しく損ねてきた。加えて、周波数オフセットの影響を受けていないシーケンス部分を検出する全ての努力も、同様に不首尾となる。これは、ダイナミック・レンジが制限されていることと、雑音レベルがその部分の限られた長さによって支配されているためである。
【００１３】
一般的に相関は、次の式で定められる処理により実施される、
CORR=sum(x(n)*conj(r(n)))
ここで、ｎ＝０からＮ−１である。しかしながら、ＣＯＲＲを直接計算し、未知の変化する位相オフセットの影響を受けた信頼性のない結果を受け入れる代わりに、シーケンスを区分けし、各々の区分けされた部分の電力レベルを計算することで、更に著しく信頼性の高い結果が得られることが見出された。計算された電力レベルは、次に合計され、予め定められた閾値と比較して予め定められたシーケンスを信頼性高く検出するために使用される。
【００１４】
例えば、シーケンスｒ（ｎ）は、各々、Ｍサンプルのｋ個の区分に分割できる。各々の区分の相関値は、次の式で記述され、ｎ＝０からＭ−１の信号要素ｘ（ｔ）に対して
R(k)=sum(x(k*M+n)*conj(r(k*M+n))
【００１５】
次に、パワースペクトル（Ｗ）がＲシーケンスに対して、次の式, W=PSD(R)に基づきパワースペクトル分散（ＰＳＤ）として計算される。この計算を実施する効果的な方法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて行うことである。
【００１６】
この場合、同期は、パワースペクトルのピークに基づいて検出される。検出は、閾値に基づき行われる。
【００１７】
Ｍの選び方およびサイズを変更することにより、システム１０の使用者は、シーケンスの選択性および感度とドップラ・シフトの量との間を調整することが可能である。Ｍの選び方およびサイズは、性能、メモリ使用量および処理能力との間のバランスを提供する。
【００１８】
図１は、相関器２８の非常に簡単な例を表す。相関器２８の更に実際的な例が図２に示されている。図２に示されるように、入力信号ｘ（ｔ）は、シフト・レジスタ１０２で受信される。各々新たな信号要素が左側から受信されると、最も古い信号要素が右側から捨てられる。
【００１９】
シフト・レジスタ１０２の内部で、ｘの値は、シーケンスｒのそれぞれの要素と順番に乗算される。例えば、ｘの第１の値（すなわち、ｘ（０））にｒの第１の値の複素共役（すなわち、＊ｒ（０））が乗算器１０４で乗算され、相関値ｃ（０）が与えられる。同様に、ｘの第２の値（すなわち、ｘ（１））にｒの第２の値の複素共役（すなわち、＊ｒ（１））が乗算され、ｘの第３の値（すなわち、ｘ（２））にｒの第３の値の複素共役（すなわち、＊ｒ（２））が乗算され、ｘの第ｎ−１値（すなわち、ｘ（ｎ−２））にｒの第ｎ−１値の複素共役（すなわち、＊ｒ（ｎ−２））が乗算され、ｘの第ｎ値（すなわち、ｘ（ｎ−１））にｒの第ｎ値の複素共役（すなわち、＊ｒ（ｎ−１））が乗算され、それぞれ相関値ｃ（０），ｃ（１）．．．ｃ（ｎ−２），ｃ（ｎ−１）が得られる。
【００２０】
ルータ１１４は、相関されたシーケンスの値ｃ（ｎ）をＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０に、制御装置（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ））１２６の制御の下に回送する。ルータ１１４は、通信処理装置であって、これは、相関されたシーケンスｃ（ｎ）の全てまたは一部を選択された１つまたは複数のＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０に、適切なフォーマット（例えば、信号、パケット・フォーマットなど）で配信する。
【００２１】
相関された値ｃ（ｎ）は、ＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０で、相関された値ｃ（ｎ）の対応する周波数領域表現に変換される。ＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０からの周波数領域表現は、次に、調整され合算されて値Ｒを与える。これらの表現の調整は、ＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０で、補助処理として実施される。精密な調整方法は、取り扱われる個別の要求およびチャンネル状況に依存する。調整方法は、何らの修正も行わない出来るだけ簡単な通過処理として、また各々のＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０で最適化された重み／遅延／位相シフトを行う適応手法を用いた複雑なものとすることも可能である。
【００２２】
値Ｒは、次に予め定められた閾値１３０と比較器１２４で比較される。値Ｒが閾値１３０を超えると、同期パルス３２が復号器３０に伝送される。
【００２３】
一般的に、相関結果ｃ（ｎ）は、制御装置１２６により任意の個数の区分に分割される。例えば、シーケンスｃ（ｎ）が半分に分割されると仮定すると、相関されたサンプルの半分（すなわち、ｃ（０），ｃ（２）からｃ（２Ｎ−２））がルータ１１４によりＦＦＴプロセッサ１１６に送られ、相関された値の半分（すなわち、ｃ（１），ｃ（３）からｃ（２Ｎ−１））がルータ１１４によりＦＦＴプロセッサ１１８に送られる。分割方法は、上記の偶数／奇数方法に限定されるものではなく、代わってサンプルの最初の半分が第１のＦＦＴプロセッサ１１６で受信され、第２の半分が第２のＦＦＴプロセッサ１１８で受信されるような時間で分割する形式を取ることも可能である。
【００２４】
第１のＦＦＴプロセッサ１１６において、第１の周波数スペクトルが相関された値（すなわち、ｃ（０）からｃ（２Ｎ−２））を偶数／奇数例のサンプルとして用いて計算され、第２のＦＦＴプロセッサ１１８において、第２の周波数スペクトルが相関された値（すなわち、ｃ（１）からｃ（２Ｎ−１））をサンプルとして用いて計算される。第１および第２のＦＦＴプロセッサ１１６，１１８からの結果は、加算器１２２で、この例の線形結合を介して合算される。
【００２５】
等価パワースペクトルは、加算器１２２で組み合わされたＦＦＴ結果から得られる。等価パワースペクトル値は、比較器１２４で閾値１３０と比較される。等価パワースペクトルのピークが閾値を超えると、同期パルスが復号器３０に送られる。
【００２６】
相関器１００は、送信チャネルに存在する歪みに基づき、ダイナミックに動作する。例えば、制御装置１２６には、タイマ１３２が具備されており、これは同期パルスが復号器３０に送られる度にリセットされる。タイマ１３２の時間値は、比較器１３４の予め定められた検出閾値と比較される。検出閾値は、繰り返しフレーム（または、その倍数または分数）の時間に等しい時間値である。相関器１００が繰り返しフレームよりも長い時間シーケンスの検出（および同期パルス３２の発行）を行わない場合、制御装置１２６は、シーケンスｒ（ｎ）の更に後続の区分の処理に進む。例えば、制御装置１２６は、シーケンスｒ（ｎ）を半分に分割することから始める。同期パルス３２が１フレームより長い時間検出されなかった場合、制御装置１２６は、シーケンスｒ（ｎ）を４つの等しい部分にＦＦＴプロセッサ１１６，１１８，１２０を用いて分割する。
【００２７】
予め定められたシーケンスを検出する相関器の特定の実施例を図示を目的として説明してきたが、この方法を用いて本発明の代替方法を考えることが可能である。本発明の複数の実施例およびその種々の特徴の様々な変形および変更を行うことは、当業者には明らかであり、本発明の様々な代替実施例が記述された特定の実施例により制限されるものでないことは理解される。従って、本発明の全ての考えられる代替実施例および任意の並びに全ての変更、変形または等価物は、ここに開示され特許請求がなされている基本的な原理の精神および範囲に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の図示された実施例に基づくトランシーバ１０を示す。
【図２】図２は、図１のシステムで使用される相関器を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１０  トランシーバ・システム
１２  トランスミッタ
１４  受信機
１６、２４  乗算器
１８、２２  アンテナ
２０  拡散スペクトル信号
２６  フィルタ
２８  相関器
３０  復号器
３２  同期パルス
１００  相関器
１０２  シフト・レジスタ
１１４  ルータ
１１６，１１８，１２０  ＦＦＴプロセッサ
１２２  加算器
１２４  比較器
１２６  制御装置（ＣＰＵ）
１３０  閾値
１３２  タイマ
１３４  比較器
【図１】
2007288789.tif 000003
【図２】
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