(57)【要約】【課題】通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を通信する通信方式に関し、同期制御を簡易に行えるようにする技術を提案する。【解決手段】スロット分割部１により、ＬＴＥ上り信号の受信データを分割し、相関演算部２及び相関パワー算出部４により、前記分割によって得られる各スロットデータについて、基準データ保持部３に保持されている基準データとの相関（パワー）を算出し、ピーク位置検出部５により、前記検出した相関がピークとなる相関ピーク位置を検出し、ピーク位置比較部６及びスロット位置特定部８により、前記検出した各々の相関ピーク位置を理論ピーク位置保持部７に保持されている理論上の相関ピーク位置と比較して、各スロットデータの通信フレームにおけるスロット位置を特定し、同期調整部９により、前記特定したスロット位置に従って同期制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を通信する通信方式において、
信号の受信装置が、
受信した信号中の複数のスロットについて、前記既知データのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データとの相関ピーク位置を検出し、
前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定する、
ことを特徴とする通信方式。
【請求項２】
請求項１に記載の通信方式において、
前記受信装置は、受信した信号中の間欠的な複数のスロットについて相関ピーク位置を検出し、当該検出した相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定する、
ことを特徴とする通信方式。
【請求項３】
通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を受信する受信装置において、
前記既知データのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データを保持する基準データ保持手段と、
前記通信フレーム中の各スロットと前記基準データとの理論上の相関ピーク位置のデータを保持する理論ピーク位置保持手段と、
受信した信号中の複数のスロットについて、前記基準データとの相関ピーク位置を検出する相関ピーク位置検出手段と、
前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定するスロット位置特定手段と、
を備えたことを特徴とする受信装置。
【請求項４】
通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なるリファレンスシグナルが含められたＬＴＥ上り信号を受信する基地局装置において、
前記リファレンスシグナルのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データを保持する基準データ保持手段と、
前記通信フレーム中の各スロットと前記基準データとの理論上の相関ピーク位置のデータを保持する理論ピーク位置保持手段と、
受信したＬＴＥ上り信号中の複数のスロットについて、前記基準データとの相関ピーク位置を検出する相関ピーク位置検出手段と、
前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定するスロット位置特定手段と、
前記特定したスロット位置に従って同期調整を行う同期調整手段と、
を備えたことを特徴とする基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を通信する通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話におけるデータ通信に用いられる通信方式の一つに、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）と呼ばれる通信方式がある。
図６には、ＬＴＥにおける上り信号のフレーム構成を示してある。
ＬＴＥ上り信号は、１フレームあたり１０ｍｓのフレーム長を有する。各フレームには、０．５ｍｓのスロット長を有する２０個（＃０〜＃１９）のスロットが含まれる。各スロットには、０．０６７ｍｓのシンボル長を有する７個（＃０〜＃６）のシンボルが含まれ、各シンボルの前方に、ガードインターバルと同じように機能するサイクリックプリフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）が配置される。また、各スロット中の＃３のシンボルにおける所定の周波数帯域には、リファレンスシグナル（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）と呼ばれる既知データがマッピングされており、このリファレンスシグナルを用いてＬＴＥ上り信号のフレーム同期が行われる。
【０００３】
ここで、ＬＴＥ上り信号に対する従来方式のフレーム同期手法について説明する。
図７には、従来方式のフレーム同期手法の処理フローを示してある。なお、リファレンスシグナルは、スロットに応じて予め定められたものが用いられる。また、リファレンスシグナルの理論値が、周波数領域上のデータ形式で予め用意されているものとする。
ＬＴＥ上り信号を受信した基地局装置は、受信したＬＴＥ上り信号のデータについて、所定幅の区間単位でＦＦＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実施して周波数領域上のデータ形式に変換し、当該変換により得られたＦＦＴデータ（周波数データ）をリファレンスシグナルの理論値と比較して、そのＦＦＴ区間がリファレンスシグナルを含むシンボル区間に該当するかを判定する。これらの処理を、図８に例示するように、ＦＦＴ区間をずらしながら繰り返し、リファレンスシグナルを含むシンボル区間の特定を行う（ステップＳ２１，Ｓ２２）。
その後、特定したシンボル区間を参考にＦＦＴを行って、スロット毎にリファレンスシグナルを求め、各スロットのリファレンスシグナルを元にフレーム同期を行う（ステップＳ２３）。
【０００４】
図９には、従来方式のフレーム同期手法におけるＦＦＴデータ例を示してある。
図９では、リファレンスシグナルの理論値、及び、ＦＦＴ区間１〜３の各区間についてそれぞれ得られたＦＦＴデータを、ＩＱ平面上にプロットして示してある。各区間のＦＦＴデータとリファレンスシグナルの理論値との相関を見ると、ＦＦＴ区間２のＦＦＴデータとの相関が最も高いことから、ＦＦＴ区間２がリファレンスシグナルを含むシンボル区間であると特定される。
【０００５】
無線通信システムにおける同期制御に関しては、これまでに種々の発明が提案されている。例えば、特許文献１には、セルラ通信システムにおいて動作しうる無線電話機のような受信機を送信機と同期させる同期方法や装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５０８８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来方式では、同期制御に際して、リファレンスシグナルを含むシンボル区間を特定するために、ＦＦＴや、これにより得られたＦＦＴデータをリファレンスシグナルの理論値と比較する処理などを頻繁に行わなければならない。このため、受信装置には、短時間で大量の処理を行う能力が必要であり、同期制御に係る回路規模が大きくなってしまう等の懸念があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて為されたものであり、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を通信する通信方式に関し、同期制御を簡易に行えるようにする技術を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を通信する通信方式において、信号の受信装置が、受信した信号中の複数のスロットについて、前記既知データのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データとの相関ピーク位置を検出し、前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定するように構成した。
【００１０】
すなわち、従来方式では、同期制御に際して、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換して周波数領域上で処理していたところ、本発明では、周波数領域への変換を行わずに時間領域上で処理するようにした。従って、同期制御の回路を簡潔な構成にすることができ、受信装置（基地局装置など）の回路規模を抑えて開発することが可能になる。
【００１１】
ここで、上記本発明に係る通信方式において、前記受信装置は、受信した信号中の間欠的な複数のスロットについて相関ピーク位置を検出し、当該検出した相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定する構成としてもよい。
このような構成によれば、相関ピーク位置の検出やスロット位置の特定に係る処理時間を効率的に確保することができる。
【００１２】
上記本発明に係る通信方式は、以下のような装置を用いて実現できる。
すなわち、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を受信する受信装置において、前記既知データのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データを保持する基準データ保持手段と、前記通信フレーム中の各スロットと前記基準データとの理論上の相関ピーク位置のデータを保持する理論ピーク位置保持手段と、受信した信号中の複数のスロットについて、前記基準データとの相関ピーク位置を検出する相関ピーク位置検出手段と、前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定するスロット位置特定手段と、を備えた受信装置を用いる。
【００１３】
より具体的には、例えば、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なるリファレンスシグナルが含められたＬＴＥ上り信号を受信する基地局装置において、前記リファレンスシグナルのうちの１つを時間領域上のデータ形式とした基準データを保持する基準データ保持手段と、前記通信フレーム中の各スロットと前記基準データとの理論上の相関ピーク位置のデータを保持する理論ピーク位置保持手段と、受信したＬＴＥ上り信号中の複数のスロットについて、前記基準データとの相関ピーク位置を検出する相関ピーク位置検出手段と、前記複数のスロットについて検出したそれぞれの相関ピーク位置を前記理論上の相関ピーク位置と比較して、これらスロットの前記通信フレームにおけるスロット位置を特定するスロット位置特定手段と、前記特定したスロット位置に従って同期調整を行う同期調整手段と、を備えた基地局装置を用いる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号についての同期制御に際して、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換して周波数領域上で処理する必要がなく、時間領域上で処理することができるようになる。このため、例えば、同期制御の回路を簡潔にすることができ、受信装置（基地局装置など）の回路規模を抑えて開発することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る基地局装置の機能ブロックの例を示す図である。
【図２】本例の基地局装置による同期制御に係る処理フローの例を示す図である。
【図３】リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）に関する相関の例を示す図である。
【図４】受信データについて検出された相関ピーク位置の例を示す図である。
【図５】理論上の相関ピーク位置と受信データについて検出された相関ピーク位置とを比較した例を示す図である。
【図６】ＬＴＥ上り信号のフレーム構成を示す図である。
【図７】従来方式のフレーム同期手法の処理フローを示す図である。
【図８】従来方式のフレーム同期手法におけるＦＦＴ区間の推移を示す図である。
【図９】従来方式のフレーム同期手法におけるＦＦＴデータ例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、ＬＴＥ上り信号の受信装置として動作する基地局装置の機能ブロックの例を示してある。
本例の基地局装置の説明に先立ち、ＬＴＥ上り信号の通信フレーム中の各スロットに含められるリファレンスシグナルについて説明しておく。
【００１７】
ＬＴＥ上り信号において、通信フレーム中の各スロットに含められる各々のリファレンスシグナルは、周波数領域上での位相だけが異なるデータ、すなわち、時間領域上での時間位置だけが異なるデータとなっている。したがって、或るリファレンスシグナルの位相（時間位置）をずらすことで、他のリファレンスシグナルを得ることができる。
【００１８】
ここで、リファレンスシグナルの理論値を時間領域上で表した時間データを、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）とする。なお、ｎｓは、スロット番号（＃０〜＃１９）を表す。
また、リファレンスシグナルの理論値を周波数領域上で表した周波数データを、ｒｕ，ｖ（α）（ｎ）とすると、周波数データｒｕ，ｖ（α）（ｎ）は以下の式で表される。
【数１】
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なお、ＭｓｃＲＳは、リファレンスシグナルの周波数領域上のデータ数を表す。
また、ＮＺＣＲＳ、ｑは、予め与えられた固定値である。
また、ｎｃｓは、スロット番号に応じて変化するパラメータである。
【００１９】
このリファレンスシグナルの周波数データｒｕ，ｖ（α）（ｎ）を周波数軸上にプロットしてＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＦＦＴ）を行うことで、リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）を得ることができる。リファレンスシグナルの周波数データｒｕ，ｖ（α）（ｎ）は、スロットに応じて（上式中のｎｃｓが変化することにより）異なるため、リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）もスロットに応じて異なる。
【００２０】
リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）について、図３を参照して更に説明する。図３（ａ）〜（ｃ）のグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は相関（パワー）を表す。また、図３（ａ）のグラフはｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）の自己相関の例であり、図３（ｂ）のグラフはｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）とｒｓ＿ｔｉｍｅ（１）との相関の例であり、図３（ｃ）のグラフはｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）とｒｓ＿ｔｉｍｅ（２）との相関の例である。
このように、リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）は、自己相関がある（図３（ａ）参照）。また、各ｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）は、他のｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ’）との間で、自己相関とは異なるタイミングに相関が生じる（図３（ｂ）及び（ｃ）参照）。
なお、リファレンスシグナルの時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）は、ユーザデータなど、リファレンスシグナル以外のデータとの間には相関がない。
【００２１】
このため、或るリファレンスシグナルの時間データ（例えば、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０））と、ＬＴＥ上り信号の受信データをスロット単位に分割したデータとの相関を求めると、スロット毎に異なるタイミング（時間位置）でピークが検出されることになる。
そこで、本例の基地局装置では、上記のようなリファレンスシグナルの特性を利用して、基地局装置における同期制御の簡易化を図る。
【００２２】
本例の基地局装置は、図１に示すように、同期制御に関わる機能部として、スロット分割部１、相関演算部２、基準データ保持部３、相関パワー算出部４、ピーク位置検出部５、ピーク位置比較部６、理論ピーク位置保持部７、スロット位置特定部８、同期調整部９を有する。
【００２３】
スロット分割部１は、子局装置から無線送信されたＬＴＥ上り信号を受信すると、ＬＴＥ上り信号の受信データをスロット周期（本例では、０．５ｍｓ）の単位に分割してスロットデータを得る。
相関演算部２は、スロット分割部１により得られたスロットデータ毎に、基準データ保持部３に予め保持されている基準データとの相関演算を行う。基準データとしては、或る１つのリファレンスシグナルの時間データ（本例では、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０））が用いられる。なお、本例では、スロットデータの全ての値と基準データの全ての値について相関演算を行っているが、値を間欠的に間引いて簡略的な相関演算を行うようにしてもよい。
相関パワー算出部４は、スロットデータ毎に、相関演算部２による演算結果に基づいて相関値（パワー）を算出する。本例の相関パワー算出部４では、相関演算部２から「Ｉ＋ｊＱ」（ｊは虚数単位）の形式で出力される演算結果に基づき、（Ｉ２＋Ｑ２）を相関値として算出する。
ピーク位置検出部５は、スロットデータ毎に、相関パワー算出部４により算出された相関値に基づいて、相関値がピークとなる位置（相関ピーク位置）を検出する。
【００２４】
ピーク位置比較部６は、相関演算部２、相関パワー算出部４、ピーク位置検出部５による処理が１フレーム分実行された後に、ピーク位置検出部５によりスロットデータ毎に検出された各々の相関ピーク位置を、理論ピーク位置保持部７に予め保持されている理論上の相関ピーク位置と比較する。理論上の相関ピーク位置は、ＬＴＥ上り信号の通信フレーム中のスロット毎に予め定められており、本例のピーク位置比較部６では、１フレーム単位で比較する。
スロット位置特定部８は、ピーク位置比較部６による比較結果に基づいて、スロット分割部１により得られた各スロットデータが、ＬＴＥ上り信号の通信フレーム中のいずれのスロット位置（スロット番号）に該当するかを特定する。
同期調整部９は、スロット位置特定部８により特定されたスロット位置に従って、同期調整（ＬＴＥ上り信号のフレーム同期）を行う。
【００２５】
本例の基地局装置による同期制御に係る処理について、図２に例示する処理フローを参照して説明する。
まず、事前処理として、リファレンスシグナルの理論値の時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）を生成し、基準データ保持部３に記憶させておく（ステップＳ１）。なお、リファレンスシグナルの理論値の時間データｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）を生成する処理は、基地局装置の運用前に実施されていればよく、基地局装置で実施する必要はない。
【００２６】
基地局装置は、ＬＴＥ上り信号を受信すると、スロット分割部１により、受信したＬＴＥ上り信号のデータをスロット周期（本例では、０．５ｍｓ）の単位に分割する（ステップＳ２）。
次に、基地局装置は、相関演算部２及び相関パワー算出部４により、基準データ保持部３に予め保持されている基準データ（本例では、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０））と、分割により得られた各スロットデータとの相関（パワー）を算出し（ステップＳ３）、ピーク位置検出部５により、スロットデータ毎に相関ピーク位置を検出する（ステップＳ４）。
図４には、受信データについて検出された相関ピーク位置の例を示してある。図４のグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は相関（パワー）を表す。また、Ｐ１は、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）と或るスロットデータの相関の例であり、Ｐ２は、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）と他のスロットデータの相関の例であり、Ｐ３は、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）と更に他のスロットデータの相関の例である。このように、スロットデータに応じて相関ピーク位置が変化する。
【００２７】
基地局装置は、相関ピーク位置の検出を１フレーム分実行した後に、ピーク位置比較部６及びスロット位置特定部８により、理論ピーク位置保持部７に予め保持されている理論上の相関ピーク位置と、スロットデータ毎に検出された相関ピーク位置とを比較して、これらが合致するかを判定し、各スロットデータがＬＴＥ上り信号の通信フレーム中のいずれのスロット位置に該当するかを特定する（ステップＳ５）。
その後、基地局装置は、同期調整部９により、特定されたスロット位置に従って、同期調整（ＬＴＥ上り信号のフレーム同期）を行う。
【００２８】
すなわち、本例の基地局装置では、ＬＴＥ上り信号の受信データを分割して得られる各スロットデータについて、基準データとの相関ピーク位置をそれぞれ検出し、当該検出した各々の相関ピーク位置を理論上の相関ピーク位置と比較して、各スロットデータの通信フレームにおけるスロット位置を特定し、当該特定したスロット位置に従って同期制御を行う。
これらの処理は、全て時間領域上で行うようにしており、同期制御に際してＦＦＴ等の処理を行う必要がないため、簡潔な回路で実現することができ、回路規模を小さくすることができる。また、小さい回路でＬＴＥ上り信号の解析が可能なため、基地局装置の回路規模を抑えて開発することが可能である。
【００２９】
図５には、理論ピーク位置保持部７に予め保持されている理論上の相関ピーク位置と、受信データについて検出された相関ピーク位置とを比較した例を示してある。図５の上段は、理論上の相関ピーク位置をスロット番号（ｎｓ）毎に示してあり、図５の下段は、受信データについて検出された相関ピーク位置をスロットデータ（受信タイミング）毎に示してある。この場合、理論上の相関ピーク位置と重なり合うようなスロットのタイミングを探すと、受信データにおける２スロット目が理論上の０スロット目（通信フレームの先頭）に合致することが分かる。なお、相関ピーク位置の比較において、厳密に合致することを要件とする必要は無く、実用上において有効な程度の誤差の範囲で合致すればよい。
【００３０】
なお、本例では、基準データとしてｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）を用いて相関を求めているが、ｒｓ＿ｔｉｍｅ（０）以外のｒｓ＿ｔｉｍｅ（ｎｓ）を用いてもよい。その場合は、理論上の相関ピーク位置が変わるため、使用する基準データに応じた理論上の相関ピーク位置を理論ピーク位置保持部７に設定しておけばよい。
【００３１】
ここで、ＬＴＥ上り信号において、通信フレーム中の各スロットに含めるリファレンスシグナルは、全スロットで異なるわけではなく、複数のスロットで同じリファレンスシグナルが用いられ得る。このため、受信データ中の或るスロットデータについて検出した相関ピーク位置は、複数のスロットにおける理論上の相関ピーク位置に合致する場合がある。従って、１つのスロットデータについて相関ピーク位置を比較するだけでは、当該スロットデータが通信フレーム中のいずれのスロット位置に該当するかを特定することはできない。そこで、本発明では、複数のスロットデータについて検出したそれぞれの相関ピーク位置のパターンを、理論上の相関ピーク位置のパターンと比較することで、各スロットデータが通信フレーム中のいずれのスロット位置に該当するかを特定する。
【００３２】
なお、本例のピーク位置比較部６では、１フレーム分の全スロットデータについてパターンを比較する構成としているが、ＬＴＥ上り信号パターンによっては、少なくとも半分以上のスロットデータについてパターンを比較すれば足りる場合がある。この場合、例えば、間欠的な複数のスロットデータ（例えば、１つ飛ばしのスロットデータ）についてパターンを比較する構成とすれば、各スロットデータの相関ピーク位置の検出に係る処理時間を効率的に確保することができる。
【００３３】
ここで、本例では、基準データ保持部３の機能により基準データ保持手段が構成されており、理論ピーク位置保持部７の機能により理論ピーク位置保持手段が構成されており、スロット分割部１、相関演算部２、相関パワー算出部４、ピーク位置検出部５の機能により相関ピーク位置検出手段が構成されており、ピーク位置比較部６、スロット位置特定部８の機能によりスロット位置特定手段が構成されており、同期調整部９の機能により同期調整手段が構成されている。
【００３４】
なお、本例では、ＬＴＥ上り信号を用いる場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は、通信フレーム中の各スロットに位相だけが異なる既知データが含められた信号を用いる種々の通信方式に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：スロット分割部、  ２：相関演算部、  ３：基準データ保持部、  ４：相関パワー算出部、  ５：ピーク位置検出部、  ６：ピーク位置比較部、  ７：理論ピーク位置保持部、  ８：スロット位置特定部、  ９：同期調整部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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