JP2001136149A - 無線パケット通信用ｏｆｄｍ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 波形歪が大きい場合や送受信機間のキャリア
周波数に誤差がある場合でも、ＯＦＤＭ通信における受
信タイミングを正確に検出する。 【解決手段】 同期用プリアンブルのショートプリアン
ブルの到来を相関器１により検出する。相関器１の出力
を複素フィルタ７に入力しショートプリアンブルを分離
する。さらにスカラフィルタ９を用いてショートプリア
ンブル信号を積分した結果でシンボルタイミングの検出
を行う。検出のためのレベル判定は相関器１の出力がシ
ョートプリアンブルの周期Ｔで複数回しきい値を越え、
かつ最後のショートプリアンブルの検出から時刻Ｔ後の
レベルが所定割合低下していることを条件とする。受信
機のキャリア周波数の補正は、ショートプリアンブルの
受信中は各ショートプリアンブル毎に行い、ショートプ
リアンブルの受信終了後は最後に受信したショートプリ
アンブルに基づいて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直交マルチキャリア
変調を用いて無線パケット通信を行う受信機に利用す
る。特に、送受信機間のキャリア周波数誤差が大きい場
合やマルチパス伝搬や熱雑音の存在下における受信タイ
ミング検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】直交マルチキャリア変調方式は高速の伝
送情報を互いに直交条件を満たす複数のサブキャリアに
分割して伝送する方式である。直交マルチキャリア変調
方式はＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multi
plexing)方式と呼ばれることも多く、高速（逆）フーリ
エ変換回路（ＩＦＦＴ，ＦＦＴ）を用いて一括変復調を
行うことができる。ＯＦＤＭ方式は各ＯＦＤＭシンボル
にシンボル波形を循環的に延長したガードインターバル
と呼ばれる期間を設けることによりマルチパス遅延波に
よる遅延時間がガードインターバル以下ならばシンボル
間干渉を回避することができ、高速伝送時の耐マルチパ
ス特性が非常に優れている。

【０００３】この優れた耐マルチパス特性のため、ＯＦ
ＤＭ方式を適用した無線コンピュータネットワーク通信
（無線ＬＡＮ）システムの実現が期待されている。コン
ピュータネットワーク通信では伝送信号のデータ長が不
定長であり、到来タイミングが不定期なパケット信号を
扱うシステムが多く、このようなパケット信号の無線伝
送を行うためには受信シンボルのタイミングなどの同期
処理を受信パケット毎に独立に行うバースト受信処理が
必要となる。

【０００４】ＯＦＤＭ変調方式を用いた無線ＬＡＮの技
術標準としてＩＥＥＥ８０２．１１ａがあり、２０Ｍｂ
ｉｔ／ｓ以上の高速伝送を実現することが可能である。

【０００５】ＯＦＤＭ方式のパケットの構成は図１１Ａ
に示すごとく、同期用プリアンブルと、チャネル推定用
プリアンブルに続いて、ＯＦＤＭ信号ＯＦＤＭ１、ＯＦ
ＤＭ２、ＯＦＤＭ３・・・がもうけられる。チャネル推
定用プリアンブルと各ＯＦＤＭ信号は、データとこれに
先行するガードインターバル（ＧＩ２，ＧＩ）とから構
成される。ガードインターバルには、これに続くデータ
の後端が重複して循環的に挿入されている。同期用プリ
アンブルはショートプリアンブルと呼ばれる既知のデー
タパターンの繰り返し（例ではｔ１〜ｔ１０の１０個の
ショートプリアンブルの繰り返し）である。チャネル推
定用プリアンブルは既知のデータパターン（Ｔ１，Ｔ
２）の繰り返しとガードインターバルＧＩ２を有し、サ
ブキャリアの復調（同期検波のためのチャネル復調）の
ために用いられる。各ＯＦＤＭ信号は伝送データの伝送
のために用いられるが、少なくともひとつのＯＦＤＭ信
号（例えばＯＦＤＭ１）は後続のＯＦＤＭ信号の属性
（変調方式、伝送速度、パケットの長さ等）を表示す
る。

【０００６】同期用プリアンブル（ｔ１〜ｔ１０）は、
受信機のキャリア周波数を送信機のキャリア周波数と一
致させること、及び受信機の動作タイミングを与えるた
めに用いられる。

【０００７】本発明は同期プリアンブルの位置（ｔ１０
の後端）を正確に検出する技術を提供するものである。
同期用プリアンブルの検出された位置を用いて、受信機
のキャリア周波数を送信機のキャリア周波数と一致さ
せ、各ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去した
後フーリエ変換を行い、次に同期検波により各サブキャ
リアを復調する。

【０００８】図１１Ｂに従来のバーストＯＦＤＭ復調器
の回路構成の例を示す。受信信号Ｒは図１１Ａの構成の
無線パケット信号である。受信信号Ｒが入力される相関
器３０１は受信信号の先頭に付加された同期用プリアン
ブル信号の既知パターン（ショートプリアンブル）波形
を係数とする相関器であり、同期用プリアンブル信号の
既知パターンが入力された場合に相関出力信号Ｂは大き
な振幅となる。

【０００９】したがって、同期用プリアンブル受信時に
は相関出力信号Ｂは既知パターン信号の繰り返し周期で
大きな振幅値となり、その他の信号が入力された場合に
は相関出力信号Ｂの振幅値は小さい。次に相関出力信号
Ｂはタイミング判定手段３０３に入力される。タイミン
グ判定手段３０３は相関出力信号Ｂがしきい値を越えた
場合にプリアンブル信号の存在を検出し、同期用プリア
ンブル信号の繰り返し周期後に相関出力信号Ｂがしきい
値より低下することにより同期用プリアンブル信号の終
了タイミングを検出して受信パケット信号のシンボルタ
イミング信号Ｄを得る。なお、受信信号Ｒ及び相関器３
０１の出力は複素数であるので、タイミング判定回路３
０３に入力する前に実数に変換するものとする。

【００１０】従来のタイミング判定回路３０３は図示の
ごとく、相関出力Ｂに接続する遅延量Ｔ（＝ｔ１＝ｔ２
＝・・・＝ｔ１０）の遅延回路３７と、その出力に接続
される第１のレベル判定回路３９と、相関出力Ｂに接続
する第２のレベル判定回路４０と、２つのレベル判定回
路の出力に結合し、第１のレベル判定回路３９が相関出
力が所定のしきい値より高いことを検出し第２のレベル
判定回路４０が相関出力が所定のしきい値より低いこと
を検出したときにシンボルタイミング信号Ｄを発生する
条件判定回路４３とを有する。

【００１１】すなわち、上記の相関器３０１とタイミン
グ判定手段３０３によりタイミング検出手段１０Ａを構
成している。シンボルタイミング信号Ｄは周波数誤差補
正手段２０とガードインターバル除去回路４に入力さ
れ、周波数誤差補正手段２０はシンボルタイミング信号
Ｄにより受信信号Ｒの繰り返し信号である同期用プリア
ンブル信号の到来時間位置を知り、繰り返し波形間の位
相回転を検出することにより、送受信機間のキャリア周
波数誤差を求め、キャリア周波数誤差の補正を行う。

【００１２】キャリア周波数補正後の受信信号である周
波数誤差補正手段の出力信号Ａはガードインターバル除
去回路４に入力され、ガードインターバル除去回路４は
シンボルタイミング信号Ｄにしたがい、周波数誤差補正
手段の出力信号ＡのＯＦＤＭからガードインターバルＧ
Ｉを除去する操作を行う。

【００１３】ガードインターバル除去回路４により得ら
れたＯＦＤＭシンボル信号Ｅはフーリエ変換手段５によ
り各サブキャリアのサブキャリアベクトル信号Ｆに分波
される。サブキャリアベクトル信号Ｆは次にサブキャリ
ア復調回路６に入力され、サブキャリア復調回路６は各
サブキャリア信号の復調（同期検波）を行い、検波出力
Ｇを得る。さらに、符号識別を行うことにより１又は０
の受信データＧ２が得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】無線伝送の受信信号に
は受信増幅器により生じる熱雑音や不要波の干渉入力な
どの雑音や干渉信号が加わる。また、伝搬路は直接波や
壁などからの反射波など複数の到来波が合成されたマル
チパス伝搬路となる。ＯＦＤＭ方式を用いることによ
り、このようなマルチパス伝搬路においても高品質の伝
送を行うことができるが、無線パケット伝送を行う場合
には受信シンボルタイミング検出などの同期処理を受信
パケット毎に独立に行うバースト受信処理が必要であ
り、ＯＦＤＭ方式の優れた耐マルチパス特性を活かすた
めにはこの同期処理を高精度に行う必要がある。また、
無線パケット信号の同期処理のためのプリアンブル信号
はできるだけ短いことが望ましく、短いプリアンブル信
号を用いて高速に同期処理を行うことが要求される。

【００１５】従来のバーストＯＦＤＭ復調器ではシンボ
ルタイミング検出を行うためにプリアンブル信号の受信
を検出する相関器を備え、その出力信号からプリアンブ
ル信号の存在する位置を検出するタイミング判定回路に
よりシンボルタイミングを検出している。しかし、雑音
の大きい場合やマルチパス伝搬による遅延波が多数重畳
して波形が歪んでいる場合には正確なシンボルタイミン
グの検出が困難であり、シンボルタイミングの不検出率
や誤検出率が大きいという問題点がある。

【００１６】又、従来は検出されたシンボルタイミング
を利用して受信機のキャリア周波数誤差を補正してい
る。従って送受信機間のキャリア周波数誤差が大きい場
合には、相関器にて得られる相関出力が低下してしま
い、やはりマルチパス伝搬時や雑音の大きい場合にシン
ボルタイミングの検出が困難である。

【００１７】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、送受信機間のキャリア周波数誤差が大きい場
合やマルチパス伝搬や熱雑音の存在下でも受信タイミン
グを高確度に検出し、安定な受信処理を行うことができ
るＯＦＤＭ受信装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の特徴は、既知パターン波形によるショートプ
リアンブル信号の複数回の繰り返し信号である同期用プ
リアンブル信号と、それに続いて、マルチキャリア変調
したデータ信号にガードインターバルを付加した少なく
ともひとつのＯＦＤＭ信号を有する無線パケット信号を
受信し、前記同期用プリアンブル信号を用いて送受信機
間のキャリア周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段
と、前記同期用プリアンブル信号から基準タイミングを
検出するタイミング検出手段と、検出された基準タイミ
ングを用いてＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除
去するガードインターバル除去手段と、ＯＦＤＭ信号か
らガードインターバルを除去したデータ信号をフーリエ
変換してサブキャリアの受信ベクトルを提供するフーリ
エ変換手段と、該フーリエ変換により得られるサブキャ
リアの受信ベクトルを復調するサブキャリア復調手段
と、復調されたサブキャリアにより伝送された符号を識
別する符号識別手段とを有する無線パケット通信用ＯＦ
ＤＭ受信装置において、前記タイミング検出手段は、前
記ショートプリアンブル信号と既知パターンとの相関値
をベクトル信号の形で出力する相関器と、該相関器の出
力をフィルタ処理してノイズを除去すると共にスカラ信
号に変換して出力する相関出力フィルタ手段と、前記シ
ョートプリアンブル信号に対応する相関出力フィルタ手
段の出力レベルを所定のレベルと比較して同期用プリア
ンブル信号の終了時を示す基準タイミングを決定するタ
イミング判定手段とを有する無線パケット通信用ＯＦＤ
Ｍ受信装置にある。

【００１９】好ましくは、前記相関出力フィルタ手段は
インパルスレスポンス特性がショートプリアンブル波形
の繰り返し周期毎に存在する複素フィルタと、その複素
数出力をスカラ信号に変換するスカラ変換手段と、変換
されたスカラ信号を所定時間積分するスカラフィルタと
を含む。

【００２０】好ましくは、前記タイミング判定手段は、
前記相関器の出力信号がショートプリアンブルの繰り返
し周期毎に複数回しきい値を越えることを検出する第一
の手段と、該検出の後、前記繰り返し周期経過後に前記
相関器の出力信号が繰り返し周期１周期前の値と比べ一
定割合以上低下したことを検出する第二の手段とを有す
る。

【００２１】好ましくは、前記周波数誤差補正手段は、
ショートプリアンブル信号の受信毎に、ショートプリア
ンブル信号の繰り返し周期間の送受信機の間のキャリア
周波数誤差補正を行う手段と、あらかじめ定められるシ
ョートプリアンブル信号に対応するキャリア周波数誤差
を保持する保持手段と、同期用プリアンブル信号の終了
後ＯＦＤＭ信号を受信するときには前記保持手段の内容
に従って周波数誤差補正を行う手段を有する。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の第一実施例の構成を図１
を参照して説明する。

【００２３】本発明によるＯＦＤＭ復調器は、図１に示
すように、既知パターン波形の複数回繰り返し信号であ
る同期用プリアンブル信号をデータ信号の変調信号に付
加した無線パケット信号Ｒを受信し、受信機の搬送波周
波数の誤差を補正する周波数誤差補正回路２０と、受信
信号の同期用プリアンブル信号を検出してシンボルタイ
ミングを決定するシンボルタイミング検出回路１０と、
このシンボルタイミング検出回路１０により得られたシ
ンボルタイミングＤにしたがってガードインターバルを
除去してＯＦＤＭシンボル波形を抽出するガードインタ
ーバル除去回路４と、このガードインターバル除去回路
４によって得られたＯＦＤＭシンボル波形をフーリエ変
換してサブキャリア毎の受信ベクトルに変換するフーリ
エ変換回路５と、このフーリエ変換回路５により得られ
たサブキャリア毎の受信ベクトルを同期検波により復調
するサブキャリア復調回路６と、復調された信号の符号
を識別する符号識別回路２２とを有する。

【００２４】シンボルタイミング検出回路１０は、受信
信号と同期用プリアンブル信号（ショートプリアンブ
ル）を形成する既知パターン波形との相関値を出力する
相関器１と、プリアンブル波形受信時に既知パターン波
形の繰返し周期で出力される相関器１の出力信号を抽出
する相関出力フィルタ回路２と、相関出力フィルタ回路
２の出力信号を入力しプリアンブル信号の終了タイミン
グを検出することによりシンボルタイミングを決定する
タイミング判定回路３とを備える。

【００２５】相関出力フィルタ回路２は、インパルスレ
スポンス特性がプリアンブル波形の繰り返し周期毎に存
在する複素フィルタ７と、その複素数出力をスカラ信号
に変換するスカラ変換回路８と、変換されたスカラ信号
を所定時間積分するスカラフィルタ９とを含む。

【００２６】図１に示す受信信号Ｒは既知パターン波形
の複数回繰り返し信号である同期用プリアンブル信号を
データ信号の変調信号の先頭に付加した無線パケット信
号（図１１Ａ）である。受信信号Ｒは搬送波周波数誤差
の補正後、相関器１に入力される。相関器１は受信信号
の先頭に付加された同期用プリアンブル信号の既知パタ
ーン波形を係数とする相関器であり、同期用プリアンブ
ル信号の既知パターンが入力された場合に相関出力信号
Ｂは大きな振幅値を得る。したがって、同期用プリアン
ブル受信時には相関出力信号Ｂは既知パターン信号の繰
り返し周期で大きな振幅値となり、その他の信号が入力
された場合には相関出力信号Ｂの振幅値は小さい。

【００２７】次に相関出力信号Ｂは相関出力フィルタ回
路２に入力される。相関出力フィルタ回路２は同期用プ
リアンブル信号受信時に相関出力信号Ｂとして得られる
繰り返し信号を抽出し、熱雑音や干渉波などによる雑音
成分を低減する。信号対雑音電力比が高められた相関出
力フィルタ回路２の出力信号Ｃはタイミング判定回路３
に入力され、タイミング判定回路３は相関出力フィルタ
回路２の出力信号Ｃがしきい値を越える場合にプリアン
ブル信号の存在を検出し、その後、相関出力フィルタ回
路２の出力信号Ｃの低下を検出することによりプリアン
ブル信号の終了位置を判定し、シンボルタイミング信号
Ｄを生成する。

【００２８】すなわち、上記の相関器１と相関出力フィ
ルタ回路２およびタイミング判定回路３によりシンボル
タイミング検出回路１０を構成している。シンボルタイ
ミング信号Ｄはガードインターバル除去回路４に入力さ
れ、ガードインターバル除去回路４は受信信号Ｒを周波
数誤差補正した信号ＡをＯＦＤＭシンボル単位のＯＦＤ
Ｍシンボル信号Ｅに切り出して出力する。ここで、ＯＦ
ＤＭ信号は先頭のガードインターバルＧＩにＯＦＤＭシ
ンボルの循環拡張信号を付加しているが、ガードインタ
ーバル除去回路４はこのガードインターバルＧＩを除去
する。ガードインターバル除去回路４により得られたＯ
ＦＤＭシンボル信号Ｅはフーリエ変換回路５により各サ
ブキャリアのサブキャリアベクトル信号Ｆに分波され
る。サブキャリアベクトル信号Ｆは次にサブキャリア復
調回路６に入力され、サブキャリア復調回路６は各サブ
キャリア信号の同期検波を行い、復調データＧを得、さ
らに符号識別回路２２により符号識別を行い識別データ
Ｇ２を得る。

【００２９】複素フィルタ７は実数成分と虚数成分を有
し、各々は例えば１次のＩＩＲフィルタで構成される。
ＩＩＲフィルタは帰還路を有し、帰還信号に遅延量Ｔの
遅延回路１１を設けることにより期間Ｔ毎の信号をフィ
ルタ処理することができる。例えば、定数乗算器１２の
定数αが０．５の場合の複素フィルタのインパルスレス
ポンスは図２に示すように長いレスポンスを有する。こ
こで、遅延量Ｔは同期用プリアンブル信号（ショートプ
リアンブル）の繰り返し周期（＝ｔ１＝ｔ２＝・・・＝
ｔ１０）と等しくする。このとき、同期用プリアンブル
信号受信時に周期Ｔ毎に出力される相関器出力信号は同
期用プリアンブル信号期間内で伝搬位相の変動はないと
見なすことができるので、複素フィルタを用いて繰り返
し出力される相関器出力信号を合成し、信号電力を高め
ることができる。一方、受信信号に加わった雑音はプリ
アンブル信号とは無相関であるため、フィルタを挿入す
ることにより相関器出力信号の雑音電力を低減すること
ができる。特に相関器出力信号に現れる雑音成分の位相
は一様分布するため、複素フィルタを用いることにより
高い雑音低減効果が得られる。

【００３０】無線通信システムの受信信号はマルチパス
伝搬による複数の到来波が合成された信号となる。ＯＦ
ＤＭ変調方式を用いるシステムではＯＦＤＭ方式の耐マ
ルチパス特性を活かすため、シンボルタイミング検出回
路もレベルの高いマルチパス遅延波が多数存在する伝搬
路で高精度のタイミング検出を行う必要がある。マルチ
パス伝搬路の時間応答特性の一例を図３に示す。Ｒｅは
実数部、Ｉｍは虚数部を示す。屋内通信を考えた場合に
は、統計的に遅延時間の短い信号はレベルが大きく、遅
延時間が大きくなるにつれレベルが小さくなる場合が多
い。また、各遅延時間の受信レベルは複数の伝搬路の合
成であることからレイリー分布によるモデル化が可能で
あり、位相は一様分布となる。

【００３１】上記のようなマルチパス伝搬路により受信
信号は時間的に分散したマルチパス波の合成信号とな
り、その信号位相は一様分布する。単一到来波のみの場
合には同期用プリアンブル信号受信時の相関出力信号は
同期用プリアンブル信号の繰り返し周期に従いインパル
ス波形が繰り返す信号となるが、マルチパス伝搬路を通
過した受信信号による同期用プリアンブル信号受信時の
相関出力信号はマルチパス伝搬路のインパルス応答が繰
り返された信号となる。このように時間的に分散したプ
リアンブル信号の相関出力信号を遅延分散した時間の範
囲で積分することにより、相関出力信号の信号対雑音電
力比を向上することが可能である。ここで、時間的に分
散したマルチパス波形の位相は各々独立であるので、こ
の積分操作は相関出力複素信号をスカラ信号に変換して
から行う必要がある。すなわち、スカラ変換回路８によ
り複素フィルタ出力信号Ｈを相関スカラ信号Ｉに変換
し、次に相関スカラ信号Ｉをスカラフィルタ９により積
分処理し、相関出力フィルタ回路出力信号Ｃを得てい
る。

【００３２】シンボルタイミング検出回路１０の動作モ
デルを図４に示す。図４（ａ）に示すように、無線パケ
ット信号は既知パターン信号(ショートプリアンブル)の
１０回の繰り返しからなる同期用プリアンブル信号を有
する。同期用プリアンブル信号の既知パターン繰り返し
周期はＴである。この信号が受信された場合には、相関
器出力には図４（ｂ）に示すように同期用プリアンブル
信号の既知のパターンを検出して繰り返し周期毎にイン
パルス状の波形が出力される。ただし、図４（ｂ）はマ
ルチパス遅延波が存在しない場合の図である。

【００３３】次に相関器出力信号は複素フィルタ７に入
力され図４（ｃ）に示すような複素フィルタ出力信号を
得る。図４（ｃ）の複素フィルタ出力信号は図２に示し
たインパルス応答特性をもつ場合を示している。複素フ
ィルタ出力信号はスカラ信号に変換後、スカラフィルタ
９に入力され、図４（ｄ）に示すスカラフィルタ出力信
号を得る。図４（ｄ）は繰り返し周期Ｔのほぼ半分の時
間長の移動平均フィルタをスカラフィルタに用いた場合
の例である。その後、スカラフィルタ出力信号は相関出
力フィルタ回路出力信号としてタイミング判定回路３に
入力され、タイミング判定回路３では例えばスカラフィ
ルタ出力信号が図４（ｄ）に示したタイミングａでしき
い値を上回った後、時間Ｔ後のタイミングｂでは値が低
下することなどを判定してタイミングａをプリアンブル
信号終了位置として検出し、図４（ｅ)のシンボルタイ
ミングを生成する。

【００３４】以上のように複数回繰り返される相関出力
は繰り返し周期毎の位相がそろっているので、雑音低減
効果の大きい複素フィルタを用いてフィルタ処理を行
い、マルチパス伝搬により生じる到来時間が分散した遅
延波の信号を積分して合成するためには到来時間の位相
値に相関が無いため、スカラ信号に変換後スカラフィル
タによるフィルタ処理を行う。このように信号の特徴を
考慮した適切なフィルタ処理を行うことによりタイミン
グ判定に用いる相関器出力信号の信号対雑音電力比を効
果的に高めることができる。

【００３５】図５に相関出力フィルタ回路２の修飾例を
示す。図５に示す相関出力フィルタ回路２は図１に示し
た相関出力フィルタ回路２からスカラフィルタ９を省略
した構成である。

【００３６】図６に相関出力フィルタ回路２の別の修飾
例を示す。図６に示す相関出力フィルタ回路２は図１に
示した相関出力フィルタ回路２の複素フィルタ７を省略
した構成である。図５及び図６の構成は簡易な構成であ
るが、従来に比べてシンボルタイミングを正確に検出す
ることができる。

【００３７】次にタイミング判定回路３について説明す
る。図１は同期用プリアンブル信号の存在を同期用プリ
アンブル信号の既知パターン２周期に亘り検出を行う場
合の構成例である。実際には同期用プリアンブル信号が
１０個存在するので、それらの最後の２個を検出するこ
とになる。相関出力フィルタの出力信号Ｃは遅延回路３
７を介してレベル判定回路４０に入力され、さらに遅延
回路３８を介してレベル判定回路３９に入力される。遅
延回路３７及び３８の遅延量Ｔは同期用プリアンブル信
号の既知パターン信号（ショートプリアンブル）の繰り
返し周期に等しい。したがって、レベル判定回路３９に
は２Ｔ時間過去の相関器出力信号が入力し、レベル判定
回路４０にはＴ時間過去の相関器出力信号が入力され
る。すなわち、レベル判定回路３９および４０はそれぞ
れ入力信号がしきい値を越える場合にプリアンブル信号
がＴおよび２Ｔ時間過去に存在したことを検出する。さ
らに、相関出力フィルタ回路の出力信号Ｃは除算回路４
２にも入力される。除算回路４２は相関出力フィルタの
出力信号Ｃを遅延回路３７の出力信号すなわちＴ時間過
去の相関器出力信号で除算する。除算回路出力信号は次
にレベル判定回路４１に入力されて、レベル判定回路４
１は現在の相関器出力信号値がＴ時間過去の相関器出力
信号に比べて一定割合以上低下した場合を検出する。一
定割合の低下とは例えば６０〜８０％の低下、好ましく
は７０％の低下をいう。レベル判定回路３９、４０、４
１の出力信号は条件判定回路４３に入力され、条件判定
回路４３は２Ｔ時間およびＴ時間過去の相関器出力信号
がしきい値を越えプリアンブル信号の存在を示してお
り、かつ現在の相関器出力信号値がＴ時間過去の相関器
出力信号値より一定割合以上低下してプリアンブル信号
の終了を示した場合を判定し、プリアンブル終了時間位
置を検出することができる。

【００３８】図７にタイミング判定回路３の修飾例３Ｂ
を示す。

【００３９】このタイミング判定回路３Ｂは、入力され
た相関出力フィルタ回路の出力信号が繰り返し周期毎に
複数回第一のしきい値（レベル判定回路３９および４
０）を越えることによりプリアンブル信号の存在を検出
しさらに繰り返し周期経過後に前記相関器出力信号が第
二のしきい値（レベル判定回路４１）以下となることに
よりプリアンブル信号の終了タイミング位置を検出する
手段としての条件判定回路４３Ｂを含むところにある。

【００４０】図７のタイミング判定回路３Ｂの特徴はタ
イミング判定回路３Ｂにおいてプリアンブル信号の終了
位置を相関出力フィルタ回路の出力信号がしきい値以下
となることにより検出する点である。図７は同期用プリ
アンブル信号の存在を同期用プリアンブル信号の既知パ
ターン２周期に亘り検出を行う場合の構成例を示す。相
関出力フィルタの出力信号Ｃは遅延回路３７を介してレ
ベル判定回路４０に入力され、さらに遅延回路３８を介
してレベル判定回路３９に入力される。遅延回路３７お
よび３８の遅延量Ｔは同期用プリアンブル信号の既知パ
ターン信号の繰り返し周期に等しい。したがって、レベ
ル判定回路３９には２Ｔ時間過去の相関器出力信号が入
力し、レベル判定回路４０にはＴ時間過去の相関器出力
信号が入力される。レベル判定回路３９および４０はそ
れぞれ入力信号がしきい値を越える場合にプリアンブル
信号がＴおよび２Ｔ時間過去に存在したことを検出す
る。相関出力フィルタの出力信号はさらにレベル判定回
路４１に入力されて、レベル判定回路４１は現在の相関
出力フィルタ出力信号値がしきい値以下であり同期用プ
リアンブル信号が存在しないことを検出する。

【００４１】図７の実施例では除算回路が省略されるの
で構成が簡単となる。

【００４２】図８はタイミング判定回路の別の修飾例３
Ｃを示す。

【００４３】図８の実施例では、第一の既知パターンを
有する同期用プリアンブル信号の送信に続き、第二の既
知パターンを有するプリアンブル信号の送信を行うもの
とする。例えば図１１Ａの最後のショートプリアンブル
ｔ１０のパターンは他のショートプリアンブルｔ１〜ｔ
９のパターンとは相違させてｔ１０を第二の既知パター
ンとしてもよく、さらに、チャネル推定用プリアンブル
を第二の既知パターンとしてもよい。第一の既知パター
ンと第二の既知パターンとはパターンが異なるため、こ
れらを区別することができる。相関器３２は第二の既知
パターンを検出する相関器である。

【００４４】このタイミング判定回路３Ｃは、入力され
た相関器出力信号が第一のプリアンブル信号の繰り返し
周期毎に複数回第一のしきい値（レベル判定回路３９，
４０，４１）を越えることにより同期用プリアンブル信
号の存在を検出しさらに第一の同期用プリアンブル信号
の繰り返し周期経過後に相関器出力信号が繰り返し周期
１周期前の値と比べ一定割合以上低下することと相関器
２の出力信号が第二のしきい値（レベル判定回路４４）
を越えることにより第一のプリアンブル信号の終了タイ
ミング位置を検出する手段としての条件判定回路４３Ｃ
を含む。

【００４５】相関器出力信号Ｃは遅延回路３７を介して
レベル判定回路４０に入力され、さらに遅延回路３８を
介してレベル判定回路３９に入力される。遅延回路３７
および３８の遅延量Ｔは同期用プリアンブル信号の既知
パターン信号の繰り返し周期に等しい。

【００４６】したがって、レベル判定回路３９には２Ｔ
時間過去の相関器出力信号が入力し、レベル判定回路４
０にはＴ時間過去の相関器出力信号が入力される。レベ
ル判定回路３９および４０はそれぞれ入力信号がしきい
値を越える場合に同期用プリアンブル信号がＴおよび２
Ｔ時間過去に存在したことを検出する。さらに、相関器
出力信号Ｃは除算回路４２にも入力される。除算回路４
２は相関器出力信号Ｃを遅延回路３７の出力信号すなわ
ちＴ時間過去の相関器出力信号で除算する。除算回路出
力信号は次にレベル判定回路４１に入力されて、レベル
判定回路４１は現在の相関器出力信号値がＴ時間過去の
相関器出力信号に比べて一定割合以上低下した場合を検
出する。

【００４７】同時に周波数誤差補正回路２０の出力信号
Ａは第二の相関器３２に入力される。相関器３２は第一
のプリアンブル信号終了後に引き続き送信される第二の
プリアンブル信号の既知パターンとの相関を検出する相
関器である。相関器３２の出力信号はレベル判定回路４
４に入力され、レベル判定回路４４はしきい値との比較
を行い第二のプリアンブル信号の到来を検出する。レベ
ル判定回路３９、４０、４１、４４の出力信号は条件判
定回路４３に入力され、条件判定回路４３は２Ｔ時間お
よびＴ時間過去の相関器出力信号がしきい値を越え第一
のプリアンブル信号の存在を示しており、かつ現在の相
関器出力信号値がＴ時間過去の相関器出力信号に比べて
一定割合以上低下していることに加え、第一のプリアン
ブル信号に続く第二のプリアンブル信号の到来を検出す
ることにより第一のプリアンブル信号の終了時間位置を
検出することができる。

【００４８】図９はタイミング判定回路の別の修飾例３
Ｄを示す。

【００４９】図９の実施例も図８の実施例と同様に、第
一の既知パターンを有する同期用プリアンブル信号の送
信に続き、第二の既知パターンを有するプリアンブル信
号の送信を行うものとする。第一の既知パターンと第二
の既知パターンとはパターンが異なるため、これらを区
別することができる。相関器３２は第２の既知パターン
を検出する相関器である。

【００５０】このタイミング判定回路３Ｄは、入力され
た前記相関器出力信号が第一のプリアンブル信号の繰り
返し周期毎に複数回第一のしきい値（レベル判定回路３
９および４０）を越えることによりプリアンブル信号の
存在を検出しさらに第一のプリアンブル信号の繰り返し
周期経過後に前記相関器出力信号が第二のしきい値（レ
ベル判定回路４１）以下となることと相関器３２の出力
信号が第三のしきい値（レベル判定回路４４）を越える
ことにより第一のプリアンブル信号の終了タイミング位
置を検出する手段としての条件判定回路４３Ｄを含む。

【００５１】図９の実施例が図８の実施例と異なる点
は、第一のプリアンブル信号の終了位置検出のため相関
器出力信号がしきい値より低下することを用いる点であ
る。相関器出力信号Ｃは遅延回路３７を介してレベル判
定回路４０に入力され、さらに遅延回路３８を介してレ
ベル判定回路３９に入力される。遅延回路３７および３
８の遅延量Ｔはプリアンブル信号の既知パターン信号の
繰り返し周期に等しい。従って、レベル判定回路３９に
は２Ｔ時間過去の相関器出力信号が入力し、レベル判定
回路４０にはＴ時間過去の相関器出力信号が入力され
る。

【００５２】レベル判定回路３９および４０はそれぞれ
入力信号がしきい値を越える場合にプリアンブル信号が
Ｔおよび２Ｔ時間過去に存在したことを検出する。相関
器出力信号Ｃはレベル判定回路４１に入力されて、レベ
ル判定回路４１は現在の相関器出力信号値がしきい値以
下でありプリアンブル信号が存在しないことを検出す
る。

【００５３】同時に周波数誤差補正回路２０の出力信号
Ａは相関器３２に入力される。相関器３２は第二のプリ
アンブル信号の既知パターンとの相関を検出する相関器
である。相関器３２の出力信号はレベル判定回路４４に
入力され、レベル判定回路４４はしきい値との比較を行
い第一のプリアンブル信号に続く第二のプリアンブル信
号の到来を検出する。

【００５４】レベル判定回路３９、４０、４１、４４の
出力信号は条件判定回路４３に入力され、条件判定回路
４３は２Ｔ時間およびＴ時間過去の相関器出力信号がし
きい値を越え第一のプリアンブル信号の存在を示してお
り、かつ現在の相関器出力信号値がしきい値を下回るこ
とを検出することに加え、第一のプリアンブル信号に続
く第二のプリアンブル信号の到来を検出することにより
プリアンブル信号の終了時間位置を検出することができ
る。

【００５５】図９の実施例では図８の実施例における除
算回路４２が省略されるので回路構成が簡単となる。

【００５６】図１０は、図１の周波数誤差補正回路２０
のブロック図を示す。

【００５７】周波数誤差補正手段２０は、同期用プリア
ンブル信号受信時には同期用プリアンブル信号繰り返し
波形周期間の送受信機間のキャリア周波数誤差補正を連
続的に行いタイミング判定回路３が同期用プリアンブル
信号終了位置を検出後データ信号を受信するときにはパ
ケット信号受信終了後まで前記同期用プリアンブル信号
によるキャリア周波数誤差検出値に基づくキャリア周波
数誤差補正を引き続き行う。

【００５８】周波数誤差補正回路２０は、図１０に示す
ように、受信信号をショートプリアンブルの期間に等し
い一定時間（Ｔ）遅延する遅延回路２０１と、受信信号
Ｒと遅延回路２０１の出力信号を入力し共役複素乗算す
る複素乗算器２０２と、この複素乗算器２０２の出力信
号を移動平均する移動平均回路２０３と、この移動平均
回路２０３の出力信号の位相値を算出する逆正接回路２
０４と、この逆正接回路２０４の出力信号を入力し入力
信号をそのまま出力する場合とある時点の入力信号を保
持して出力する場合とを切り替える制御入力端子を備え
た保持回路２０５と、この保持回路２０５の出力信号を
積分しキャリア周波数誤差による位相回転の補正値を生
成する位相補正値演算回路２０６と、前記受信信号と位
相補正値演算回路２０６の出力信号を複素乗算し受信信
号のキャリア周波数誤差を補正する補正回路２０７とを
含む。図１に示すタイミング判定回路３は、保持回路２
０５の制御入力端子に切替制御入力を与えるが、このと
き、同期用プリアンブル信号の到来を待つ期間またはプ
リアンブル信号を受信している期間には保持回路２０５
に入力信号である逆正接回路２０４の出力信号をそのま
ま出力させ同期用プリアンブル信号の受信が終了しデー
タを受信している期間中には保持回路２０５が保持した
同期用プリアンブル受信時の逆正接回路２０４の出力信
号の値を出力させる。

【００５９】図１に示す入力信号Ｒは、図１０に示す複
素乗算器２０２と遅延回路２０１および補正回路２０７
に入力される。遅延回路２０１は既知パターンの繰り返
し信号である同期用プリアンブル信号の繰り返し周期と
等しい遅延時間を持つ。遅延回路２０１の出力信号２Ｂ
は複素乗算器２０２に入力され、複素乗算器２０２は入
力された受信信号Ｒと遅延回路出力信号２Ｂとの共役複
素乗算を行う。

【００６０】複素乗算器出力信号２Ｃは移動平均回路２
０３に入力され、複素乗算器２０２により得られたキャ
リア周波数誤差による位相回転ベクトルを移動平均す
る。移動平均回路出力信号２Ｄは逆正接回路２０４に入
力され、逆正接回路２０４は移動平均回路出力信号２Ｄ
の複素ベクトル値を位相値に変換する。キャリア周波数
誤差により生じたプリアンブル信号繰り返し信号周期間
の位相回転量である逆正接回路出力信号２Ｅは次に保持
回路２０５に入力される。保持回路２０５は入力された
逆正接回路出力信号２Ｅをそのまま出力するか、ある時
間の入力信号を保持して出力するかを切り替える制御入
力端子を備える。

【００６１】この制御入力端子にはタイミング判定回路
３により得られた制御信号が入力され、同期用プリアン
ブル信号の受信を行っている場合には保持回路２０５は
入力信号をそのまま出力し、プリアンブル信号が終わり
データ信号の受信を行っている場合には同期用プリアン
ブル信号受信時に得られたキャリア周波数誤差検出値で
ある逆正接回路出力信号２Ｅを保持して出力する。

【００６２】続いて保持回路出力信号２Ｆは位相補正値
演算回路２０６に入力される。位相補正値演算回路２０
６の入力信号はキャリア周波数誤差によりプリアンブル
信号の繰り返し信号周期に生じる位相回転量であるの
で、位相補正値演算回路２０６はこれを受信信号の１ク
ロックあたりの位相回転に変換し、さらに受信信号のキ
ャリア周波数誤差による位相回転を補正するよう逆回転
の位相回転を積分操作により生成する。

【００６３】位相補正値演算回路出力信号２Ｇは次に補
正回路２０７に入力され、補正回路２０７は入力された
受信信号Ｒに補正回路２０７の出力信号に基づき位相回
転を与え、受信信号Ｒのキャリア周波数誤差を補正して
出力する。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同期用プリアンブル信号のタイミングを高確度に検出す
ることにより、熱雑音などによる波形歪が大きい場合や
マルチパス伝搬による波形歪が大きい場合でも高確度の
シンボルタイミング検出を可能とする。

【００６５】さらに、キャリア周波数補正された信号か
ら受信タイミングを検出するので、送受信機間のキャリ
ア周波数誤差が大きい場合やマルチパス伝搬や熱雑音の
存在下でも受信タイミングを高確度に検出し、安定な受
信処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバーストＯＦＤＭ復調器のブロッ
ク図である。

【図２】定数乗算器の定数αが０．５の場合の複素フィ
ルタのインパルスレスポンスを示す図である。

【図３】マルチパス伝搬路の時間応答特性の一例を示す
図である。

【図４】シンボルタイミング検出回路の動作モデルを示
す図である。

【図５】相関出力フィルタ回路２の修飾例のブロック図
である。

【図６】相関出力フィルタ回路２の別の修飾例のブロッ
ク図である。

【図７】タイミング判定回路３の修飾例３Ｂのブロック
図である。

【図８】タイミング判定回路３の別の修飾例３Ｃのブロ
ック図である。

【図９】タイミング判定回路３の更に別の修飾例３Ｄの
ブロック図である。

【図１０】周波数誤差補正回路２０のブロック図であ
る。

【図１１Ａ】ＯＦＤＭパケットの構成例である。

【図１１Ｂ】従来のバーストＯＦＤＭ復調器のブロック
図である。

【符号の説明】

１ 相関器 ２ 相関出力フィルタ回路 ３ タイミング判定回路 ４ ガードインターバル除去回路 ５ フーリエ変換回路 ６ サブキャリア復調回路 ７ 複素フィルタ ８ スカラ変換回路 ９ スカラフィルタ １０ シンボルタイミング検出回路 １１ 遅延回路 １２ 定数乗算器 １３ａ、１３ｂ 加算器 ２０ 周波数誤差補正回路 ２２ 符号識別回路 ３７、３８ 遅延回路 ３９、４０、４１、４４ レベル判定回路 ４３ 条件判定回路 ２０１ 遅延回路 ２０２ 複素乗算器 ２０３ 移動平均回路 ２０４ 逆正接回路 ２０５ 保持回路 ２０６ 位相補正値演算回路 ２０７ 補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 智明 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 守倉 正博 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD13 DD18 DD19 DD33 DD42 DD43 5K033 AA02 AA05 CA17 CB15 DA17 DB09 DB11 DB12 5K047 AA02 AA03 BB01 CC01 HH15 HH53 MM13 MM24 MM33 MM35 MM36

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既知パターン波形によるショートプリア
   ンブル信号の複数回の繰り返し信号である同期用プリア
   ンブル信号と、それに続いて、マルチキャリア変調した
   データ信号にガードインターバルを付加した少なくとも
   ひとつのＯＦＤＭ信号を有する無線パケット信号を受信
   し、前記同期用プリアンブル信号を用いて送受信機間の
   キャリア周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、 前記同期用プリアンブル信号から基準タイミングを検出
   するタイミング検出手段と、 検出された基準タイミングを用いてＯＦＤＭ信号からガ
   ードインターバルを除去するガードインターバル除去手
   段と、 ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去したデータ
   信号をフーリエ変換してサブキャリアの受信ベクトルを
   提供するフーリエ変換手段と、 該フーリエ変換により得られるサブキャリアの受信ベク
   トルを復調するサブキャリア復調手段と、 復調されたサブキャリアにより伝送された符号を識別す
   る符号識別手段とを有する無線パケット通信用ＯＦＤＭ
   受信装置において、 前記タイミング検出手段は、 前記ショートプリアンブル信号と既知パターンとの相関
   値をベクトル信号の形で出力する相関器と、 該相関器の出力をフィルタ処理してノイズを除去すると
   共にスカラ信号に変換して出力する相関出力フィルタ手
   段と、 前記ショートプリアンブル信号に対応する相関出力フィ
   ルタ手段の出力レベルを所定のレベルと比較して同期用
   プリアンブル信号の終了時を示す基準タイミングを決定
   するタイミング判定手段とを有することを特徴とする無
   線パケット通信用ＯＦＤＭ受信装置。
2. 【請求項２】 前記相関出力フィルタ手段はインパルス
   レスポンス特性がショートプリアンブル波形の繰り返し
   周期毎に存在する複素フィルタと、その複素数出力をス
   カラ信号に変換するスカラ変換手段と、変換されたスカ
   ラ信号を所定時間積分するスカラフィルタとを含むこと
   を特徴とする請求項１記載の無線パケット通信用ＯＦＤ
   Ｍ受信装置。
3. 【請求項３】 前記相関出力フィルタ手段は、インパル
   スレスポンス特性がショートプリアンブル波形の繰り返
   し周期毎に存在する複素フィルタと、その複素数出力を
   スカラ信号に変換するスカラ変換手段とを含むことを特
   徴とする請求項１記載の無線パケット通信用ＯＦＤＭ受
   信装置。
4. 【請求項４】 前記相関出力フィルタ手段は、前記相関
   器出力信号をスカラ信号に変換するスカラ変換手段と、
   変換されたスカラ信号を所定時間積分するスカラフィル
   タとを含むことを特徴とする請求項１記載の無線パケッ
   ト通信用ＯＦＤＭ受信装置。
5. 【請求項５】 前記タイミング判定手段は、前記相関器
   の出力信号がショートプリアンブルの繰り返し周期毎に
   複数回しきい値を越えることを検出する第一の手段と、
   該検出の後、前記繰り返し周期経過後に前記相関器の出
   力信号が繰り返し周期１周期前の値と比べ一定割合以上
   低下したことを検出する第二の手段とを有することを特
   徴とする請求項１記載の無線パケット通信用ＯＦＤＭ受
   信装置。
6. 【請求項６】 前記タイミング判定手段は、前記相関器
   の出力信号がショートプリアンブルの繰り返し周期毎に
   複数回第一のしきい値を越えることを検出する手段と、
   該検出の後、前記繰り返し周期経過後に前記相関器の出
   力信号が第二のしきい値以下となることを検出する手段
   を含むことを特徴とする請求項１記載の無線パケット通
   信用ＯＦＤＭ受信装置。
7. 【請求項７】 前記タイミング判定手段は、前記相関器
   の出力信号が第一のショートプリアンブル信号の繰り返
   し周期毎に複数回第一のしきい値を越えることを検出す
   る第一の検出手段と、該検出の後、さらに第一のショー
   トプリアンブル信号の繰り返し周期経過後に前記相関器
   の出力信号が繰り返し周期１周期前の値と比べ一定割合
   以上低下することを検出する第二の検出手段と、第二の
   プリアンブル信号を検出する第二の相関器の出力信号が
   第二のしきい値を越えることを検出する第三の検出手段
   と、前記第二の検出手段と前記第三の検出手段が同時に
   検出したことを判定する手段とを有する、請求項１記載
   の無線パケット通信用ＯＦＤＭ受信装置。
8. 【請求項８】 前記タイミング判定手段は、前記相関器
   の出力信号が第一のショートプリアンブル信号の繰り返
   し周期毎に複数回第一のしきい値を越えることを検出す
   る第一の検出手段と、該検出の後、さらに第一のショー
   トプリアンブル信号の繰り返し周期経過後に前記相関器
   の出力信号が第二のしきい値以下となることを検出する
   第二の検出手段と、第二のプリアンブル信号を検出する
   第二の相関器の出力信号が第三のしきい値を越えること
   を検出する第三の検出手段と、 前記第二の検出手段と前記第三の検出手段が同時に検出
   したことを判定する手段とを有する、請求項１記載の無
   線パケット通信用ＯＦＤＭ受信装置。
9. 【請求項９】 前記周波数誤差補正手段は、ショートプ
   リアンブル信号の受信毎に、ショートプリアンブル信号
   の繰り返し周期間の送受信機の間のキャリア周波数誤差
   補正を行う手段と、あらかじめ定められるショートプリ
   アンブル信号に対応するキャリア周波数誤差を保持する
   保持手段と、同期用プリアンブル信号の終了後ＯＦＤＭ
   信号を受信するときには前記保持手段の内容に従って周
   波数誤差補正を行う手段を有し、 該周波数補正手段により周波数補正された信号が前記タ
   イミング検出手段に印加されることを特徴とする、請求
   項１記載の無線通信用ＯＦＤＭ受信装置。
10. 【請求項１０】 前記周波数誤差補正手段は、受信信号
    を一定時間遅延する遅延回路と、前記受信信号と前記遅
    延回路の出力信号を入力し共役複素乗算する複素乗算器
    と、この複素乗算器の出力信号を移動平均する移動平均
    回路と、この移動平均回路の出力信号の位相値を算出す
    る逆正接回路と、この逆正接回路の出力信号を入力し入
    力信号をそのまま出力する場合とある時点の入力信号を
    保持して出力する場合とを切り替える制御入力端子を備
    えた保持回路と、この保持回路の出力信号を積分しキャ
    リア周波数誤差による位相回転の補正値を生成する位相
    補正値演算回路と、前記受信信号と前記位相補正値演算
    回路の出力信号を複素乗算し受信信号のキャリア周波数
    誤差を補正する補正回路とを含み、 前記タイミング検出手段は、前記保持回路の制御入力端
    子に切替制御入力を与える手段を含み、 この切替制御入力を与える手段は、同期用プリアンブル
    信号の到来を待つ期間および同期用プリアンブル信号を
    受信している期間には前記保持回路に前記逆正接回路の
    出力信号をそのまま出力させ、同期用プリアンブル信号
    の受信が終了しＯＦＤＭ信号を受信している期間中には
    前記保持回路が保持したあらかじめ定められるショート
    プリアンブルの受信時の前記逆正接回路の出力信号の値
    を出力させる手段を備えた請求項９記載の無線パケット
    通信用ＯＦＤＭ受信装置。
11. 【請求項１１】 前記タイミング検出手段の入力は前記
    周波数誤差補正手段の出力により与えられることを特徴
    とする請求項１記載の無線パケット通信用ＯＦＤＭ受信
    装置。