JP2003218848A - 先行波検出装置、無線受信装置及び受信信号同期方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確に先行波の位置を検出することで、
正確に同期捕捉や同期追跡を行うこと。 【解決手段】 相関値算出部１６で受信信号と既知信号
の相関値を求める。次に微分回路２２により相関値を微
分し、最大変化量検出回路２３により微分値が急激に増
加している位置を検出し、先行波検出回路２４によりそ
の位置関係に基づいて先行波を検出する。この結果、マ
ルチパスが存在する環境下やフェージング環境下で通信
を行った場合でも受信時に正確に先行波の位置を検出で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は先行波検出装置、無
線受信装置及び受信信号同期方法に関し、特に受信信号
と既知信号との相関値に基づいて同期補足や同期追跡を
行う場合に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信では、送信側装置および受信
側装置のいずれか一方または両者が移動することが多い
ため、送信側装置により送信信号が送信された時点から
この送信信号が受信側装置に受信されるまでの時間（す
なわち伝搬遅延時間）は、常に変化する。そこで、受信
側装置は、受信信号を用いて受信タイミングの捕捉（す
なわち同期捕捉）を行うとともに、受信タイミングの修
正（すなわち同期追跡）を行う必要がある。

【０００３】従来の移動体通信における同期方法とし
て、特開平１１−８８４５５号公報に開示されている方
法がある。この従来の同期方法について、図１３及び図
１４を参照して説明する。図１３は、従来の同期方法を
示すフロー図である。図１４は、従来の同期方法におけ
る相互相関値の様子を示す模式図である。

【０００４】受信側装置において、まずステップ（以下
「ＳＴ」という。）１では、受信信号とユニークワード
信号（既知信号）とを用いて、相互相関値が算出され
る。なお、送信側装置は、このユニークワード信号を含
む送信信号を送信している。ここでは図１４に示すよう
な相互相関値が算出される。ステップＳＴ２では、算出
された相互相関値における最大値Ｆ１が記憶される。ス
テップＳＴ３では、最大値Ｆ１に係数ＴＨが乗算される
ことにより、しきい値Ｆ０が算出される。

【０００５】ステップＳＴ４〜ＳＴ７では、各サンプル
点（ｉ）における相互相関値としきい値Ｆ０とが比較さ
れることにより、しきい値Ｆ０を越える相互相関値の位
置が検出される。図１４に示す相互相関値においては、
最初にしきい値を超える相互相関値の位置としてａ点が
検出される。最終的に、位置ｉとしてａ点の位置が記憶
されるとともに、位置ｉにおける相互相関値Ａが記憶さ
れる。

【０００６】ステップＳＴ８では、位置ｉから１サンプ
ル後方の位置、すなわち、位置（ｉ＋１）における相互
相関値Ｂが求められる。ステップＳＴ９では、記憶され
た相互相関値Ａと相互相関値Ｂとの比較がなされる。位
置（ｉ＋１）における相互相関値Ｂが相互相関値Ａより
も大きい場合には、ステップＳＴ１０において、位置ｉ
が位置（ｉ＋１）に更新されるとともに、更新された位
置ｉにおける相互相関値Ａが、相互相関値Ｂに更新され
る。逆に、位置（ｉ＋１）における相互相関値Ｂが相互
相関値Ａ以下である場合には、ステップＳＴ１１におい
て、相互相関値における最初のピークの位置を検出した
として、現時点における位置ｉが次フレームにおける同
期点（同期時刻）とされる。図１４に示す相互相関値に
おいては、位置Ｐ２が相互相関値における最初のピーク
位置として検出される。この位置Ｐ２が次フレームにお
ける同期点となるように、受信タイミングが修正され
る。

【０００７】このような同期方法により、受信側装置
は、送信側装置により送信された送信信号に対して、同
期捕捉および同期追跡を行っている。この同期結果は例
えば等化器で用いられるので、受信信号の同期補足及び
同期追跡の精度や速度が受信品質を向上させる上で重要
な要素となる。

【０００８】例えば、一般的な無線受信装置では、受信
信号を等化器を用いて等化することにより、マルチパス
環境下において生じる遅延波による符号間干渉を抑制す
るようになっている。等化器により符号間干渉を除去し
て元の信号を復元するには、直接波及び遅延波の情報が
等化器のタップに入力される必要がある。そのため等化
器の性能を十分に引き出すためには等化器に入力される
受信信号の切り出しタイミングを規定する同期位置が重
要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の同期方法においては、算出された相互相関値としき
い値との比較結果を用いて同期点（同期時刻）を検出し
ているので、回線品質によっては同期点を正確に検出す
ることが困難となる問題がある。

【００１０】具体的には、上述した従来の同期方法で
は、フェージングなどの影響により相関値の最大値が極
端に大きな値を生じた場合、また先行波の相関ピーク値
が急激に低い値となった場合に不都合が生じる。つま
り、従来の同期方法では、閾値Ｆ０を相関値の最大値を
用いて設定するため、先行波のピーク値がＦ０以下とな
ってしまい、このような場合には遅延波の位置を先行波
位置として検出することになり、正確な先行波位置を検
出できないといった欠点があった。

【００１１】またマルチパス等の影響によっては、受信
側装置により算出された相互相関値において、先行波に
対応する相互相関値が現れる位置にずれが生ずることが
ある。具体例について図１５を参照して説明する。マル
チパスが存在しない場合に、先行波に対応する相互相関
値は例えばｃ１点において最大となるとする（すなわ
ち、ｃ１点が同期点となるように受信タイミングを修正
すれば、先行波を確実に受信できるとする）。マルチパ
スが存在する場合には、先行波に対応する相互相関値
は、ｃ１点において最大とならずに、ｃ１点よりも後方
のｃ２点において最大となることがある。このように先
行波に対応する相互相関値が最大となる位置がずれるこ
とは、遅延波の影響に起因する。図１５に示す場合に
は、従来の同期方法によれば、同期時刻としてｃ１点で
はなくｃ２点が検出される。

【００１２】以上のように、上記従来の同期方法におい
ては、回線品質の影響により同期点を正確に検出するこ
とができないこと、すなわち、同期ずれが生ずることが
ある。この結果、正確に同期捕捉および同期追跡を行う
ことが困難となる。

【００１３】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、正確に先行波の位置を検出し得る先行波検出装
置を提供すると共に、正確に同期捕捉、同期追跡を行う
ことができる無線受信装置および受信信号同期方法を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明は以下の構成を採る。

【００１５】（１）本発明の先行波検出装置は、受信信
号と既知信号との相関値を算出する相関値算出手段と、
相関値算出手段により得られた相関値を微分する微分手
段と、微分手段により得られた微分値に基づいて、相関
値が急激に増加している位置を検出する相関増加位置検
出手段と、相関増加位置検出手段により検出された相関
増加位置の位置関係に基づいて先行波を検出する先行波
検出手段とを具備する構成を採る。

【００１６】この構成によれば、相関値の急激な増加位
置とその位置関係から先行波の位置を検出しているの
で、例えば相関値レベルのしきい値判定により先行波位
置を検出する場合と比較して、マルチパスが存在する環
境下やフェージング環境下でも正確に先行波の位置を検
出できる。この結果、この先行波の位置を例えば同期処
理等に用いれば高精度の同期処理を行うことができるよ
うになる。

【００１７】（２）また本発明の先行波検出装置は、複
数フレームの受信信号についての相関値を平均化する平
均化手段をさらに具備し、微分手段は、当該平均化手段
により平均化された相関値を微分する構成を採る。

【００１８】この構成によれば、例えば相関値に瞬間的
なノイズ成分が重畳されている場合に、平均化手段によ
ってノイズ成分を抑圧できるので、ノイズ成分を先行波
として誤検出することを回避することができる。

【００１９】（３）また本発明の先行波検出装置は、先
行波検出手段により検出された先行波位置を記憶する記
憶手段と、記憶手段に記憶された先行波位置と先行波検
出手段から出力される先行波位置との位置関係を比較
し、先行波検出手段から出力された先行波位置が記憶手
段に記憶された先行波位置に対して時間的に正方向に移
動しているとき、記憶手段に記憶された先行波位置を先
行波と判定する先行波判定手段とを、さらに具備する構
成を採る。

【００２０】この構成によれば、フェージングなどの影
響により先行波の相関ピーク値が急激に低い値を生じた
としても、誤って遅延波の位置を検出することなく、正
確な先行波位置を検出できる。また、次区間の変化量を
算出して一時的に記憶し比較することで、雑音やフェー
ジングによる急激なレベル変動による先行波位置検出誤
りを防ぐことができる。

【００２１】（４）また本発明の無線受信装置は、受信
信号と既知信号との相関値を算出する相関値算出手段
と、相関値算出手段により得られた相関値を微分する微
分手段と、微分手段により得られた微分値に基づいて、
相関値が急激に増加している位置を検出する相関増加位
置検出手段と、相関増加位置検出手段により検出された
相関増加位置の位置関係に基づいて先行波を検出する先
行波検出手段と、検出された先行波の位置を同期点とし
て受信信号に対する同期処理を行う同期処理復調手段と
を具備する構成を採る。

【００２２】この構成によれば、先行波検出手段により
マルチパスが存在する環境下やフェージング環境下でも
正確に検出された先行波位置を同期点とし、同期捕捉や
同期追跡といった同期処理を行って受信信号を復調する
ので、品質の良い復調信号を得ることができる。

【００２３】（５）また本発明の無線受信装置は、複数
のアンテナと、各アンテナにより受信した各受信信号に
ついての相関値を算出する複数の相関値算出手段と、複
数の相関値算出手段により得られた複数の相関値のうち
最も伝搬路劣化の少ない相関値を選択する選択手段と
を、さらに具備し、微分手段、相関増加位置検出手段及
び先行波検出手段は、選択手段により選択された相関値
を用いて先行波検出処理を行う構成を採る。

【００２４】この構成によれば、複数のアンテナから受
信した受信信号から複数の相関値を算出し、これらの相
関値のうち最も伝搬路劣化の少ない相関値を選択し、選
択した相関値を用いて微分による先行波検出を行うの
で、一段と正確な先行波検出を行うことができる。

【００２５】（６）また本発明の無線受信装置は、複数
の相関値算出手段により得られた複数の相関値について
それぞれフレーム期間内における最大相関値を検出する
最大相関値検出手段と、最大相関値検出手段により得ら
れた相関値のうち時間的に最も先行する最大相関値を検
出する先行相関値検出手段とを、さらに具備し、選択手
段は、先行相関値検出手段により検出された相関値に対
応する相関値算出手段からの相関値を最も伝搬路劣化の
少ない相関値として選択する構成を採る。

【００２６】この構成によれば、相関値の最大値が最も
先行しているアンテナブランチ信号は遅延波等の影響が
最小のアンテナブランチ信号である可能性が高いので、
先行相関値検出手段により複数の相関値のうち時間的に
最も先行する最大相関値を検出し、選択手段によりこの
最大相関値が得られたブランチを最も伝搬路劣化の少な
い相関値として選択する。この結果、伝搬路劣化の最も
少ないブランチを的確に選択して、先行波を正確に検出
できる。

【００２７】（７）また本発明の無線受信装置は、複数
のアンテナと、各アンテナにより受信した各受信信号に
ついての相関値を算出する複数の相関値算出手段と、複
数の相関値算出手段により得られた複数の相関値を合成
する合成手段とを、さらに具備し、微分手段、相関増加
位置検出手段及び先行波検出手段は、合成手段により合
成された相関値を用いて先行波検出処理を行う構成を採
る。

【００２８】この構成によれば、合成手段により相関値
に対する空間方向の平均化が行われるので、相関値にお
ける空間方向のノイズを抑圧でき、この分だけ一段と正
確な先行波検出処理を行うことができる。

【００２９】（８）また本発明の同期追跡装置は、
（１）に記載の先行波検出装置による比較的大まかな処
理により求めた先行波検出結果に基づいて所定時間幅の
ウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、ウィンド
ウ設定手段により設定したウィンドウ内の相関値を用い
て（１）に記載の先行波検出装置による比較的詳細な処
理により求めた先行波検出結果とウィンドウの中心位置
とのずれを検出するずれ検出手段と、ウィンドウの中心
が先行波検出結果から所定回数連続して一方の時間方向
にずれた場合に、ウィンドウの位置をずれと反対方向に
移動させると共にウィンドウの中心位置を同期点として
出力する同期追跡手段とを具備する構成を採る。

【００３０】この構成によれば、大まかな先行波検出処
理を行ってウィンドウを設定し、次に設定したウィンド
ウ内のみで詳細な先行波検出処理を行っているので、高
精度の先行波検出処理を高速で行うことができる。加え
て、ずれ検出手段によりウィンドウ中心位置と先行波検
出結果とのずれを検出し、同期追跡手段によりウィンド
ウ中心位置が先行波検出結果に対して連続して同じ方向
にずれているときに初めて同期点を移動させるようにし
たので、先行波検出結果にノイズ等の影響による揺らぎ
が生じた場合でも、良好に同期追跡を行うことができ
る。

【００３１】（９）さらに本発明の受信信号同期方法
は、受信信号と既知信号との相関値を算出し、相関値を
所定間隔毎に微分することにより微分相関値を求め、微
分相関値に基づいて相関値が急激に増加している位置を
検出し、当該検出位置に基づいて受信信号の同期点を検
出し、当該同期点を用いて受信信号の同期処理を行うよ
うにする。

【００３２】この方法によれば、相関値の急激な増加位
置とその位置関係から先行波の位置を検出しているの
で、例えば相関値レベルのしきい値判定により先行波位
置を検出する場合と比較して、マルチパスが存在する環
境下やフェージング環境下でも正確に先行波の位置を検
出できる。この結果、この先行波の位置を例えば同期処
理等に用いれば高精度の同期処理を行うことができるよ
うになる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の骨子は、受信信号と既知
信号の相関値を微分し、微分値が急激に増加している位
置を検出し、その位置関係に基づいて先行波を検出する
ことである。

【００３４】以下、本発明の実施形態について図面を参
照して詳細に説明する。

【００３５】（実施の形態１）図１において、１０は全
体として本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の構
成を示す。無線受信装置１０は、例えば携帯電話等の無
線端末や無線基地局に設けられている。無線受信装置１
０は、アンテナＡＮ１によって受信した受信信号を無線
受信部（ＲＦ部）１１に入力する。ＲＦ部１１は受信信
号に対して増幅および周波数変換等の無線受信処理を施
すことにより受信ＲＦ信号を形成する。

【００３６】受信ＲＦ信号は直交検波器１２および受信
帯域を制限するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３Ａ、１
３Ｂに順次入力されることにより、受信信号のＩ信号お
よびＱ信号が抽出される。抽出されたＩ信号およびＱ信
号はアナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１４Ａ、１
４Ｂによりサンプリングされ、ディジタル化された受信
Ｉ信号および受信Ｑ信号がメモリ１５に蓄積される。

【００３７】メモリ１５に蓄積された受信Ｉ信号および
受信Ｑ信号は相関値算出部１６にて予め記憶されている
ユニークワード信号との相関値が算出される。算出され
た相関値は先行波検出部２０に送出される。先行波検出
部２０は相関値に基づいて受信信号の先行波の位置を検
出し、これを次フレームにおける同期時刻と決定する。

【００３８】この同期時刻はメモリ１５に送出される。
メモリ１５はこの同期時刻で次フレームの受信信号の格
納を開始する。そして格納した受信信号を等化部１７に
送出し、等化部１７により等化処理された受信信号は受
信ビットストリームとして出力される。このような処理
は順次受信される受信信号におけるフレーム単位で行わ
れ、これにより受信信号の同期捕捉及び同期追跡が行わ
れるようになっている。

【００３９】この実施の形態の先行波検出部２０は、相
関値算出部１６により求められた相関値を平均化回路２
１に入力する。ここで相関値を時間方向に見ると、平均
化回路２１には例えば図２に示すような遅延プロファイ
ルが入力されることになる。平均化回路２１は１フレー
ム期間に相当する遅延プロファイルを複数フレーム分平
均化することにより平均化された遅延プロファイルを形
成する。これにより遅延プロファイルのノイズ成分を除
去することができる。

【００４０】平均化された遅延プロファイルは微分回路
２２に入力される。微分回路２２は相関値を微分するこ
とにより受信レベル（相関値）の変化量を微分値として
算出し、その結果を最大変化量検出回路２３に送出す
る。最大変化量検出回路２３は、一定区間毎に微分値が
最大となっており、かつその最大微分値が所定の閾値以
上となっている位置ｔ０、ｔ１、ｔ２を検出する。これ
により相関値が急激に増加している位置ｔ０、ｔ１、ｔ
２が検出される。

【００４１】先行波検出回路２４は最大変化量検出回路
２３により検出された位置ｔ０、ｔ１、ｔ２の中から時
間的に最も先行している位置ｔ０を検出し、その位置ｔ
０から先行波の位置の検出を開始する。実際には位置ｔ
０から相関値レベルの上昇を監視し、相関値レベルのピ
ーク点ｔａを先行波位置とする。そして先行波検出回路
２４はこの位置ｔａを同期時刻として出力する。これに
より微分により検出された位置ｔ０と実際の同期位置ｔ
ａとの間のずれ量が修正される。

【００４２】以上の構成において、先行波検出部２０は
先ず平均化回路２１により相関値算出部１６で算出され
た相関値を平均化することにより相関値のノイズ成分を
抑圧する。これにより先行波の誤検出を未然に防止でき
る。特に先行波検出部２０では、微分演算により先行波
を検出するようにしているので、鋭い立ち上がりをみせ
るノイズがあった場合には誤検出の大きな要因となるこ
とを考えると、平均化処理は誤検出防止に非常に有効と
なる。

【００４３】平均化された相関値は微分回路２２により
微分された後、最大変化量検出回路２３に入力される。
ここで先行波検出部２０に、図２に示すような相関値が
入力された場合を考える。最大変化量検出回路２３で
は、一定区間Ｔで微分値が最大でかつ微分値が所定の閾
値以上である時点ｔ０、ｔ１およびｔ２が検出される。
検出された時点ｔ０、ｔ１およびｔ２は先行波検出回路
２４に送出され、先行波検出回路２４では時点ｔ０、ｔ
１およびｔ２のうち時間的に最も先行する時点ｔ０を先
行波の検出開始位置として、先行波位置ｔａを検出す
る。

【００４４】またこの実施の形態の先行波検出部２０で
は、例えばフェージングなどの影響により、図３に示す
ように、先行波の受信レベル（相関値）のピーク値が極
端に低い値となった場合でも、その微分値は受信レベル
の影響を受けないので、誤って遅延波の位置を先行波と
して検出することなく、先行波の位置（同期点ｔａ）を
正確に検出することができる。

【００４５】以上の構成によれば、受信信号と既知信号
の相関値を微分し、微分値が急激に増加している位置を
検出し、その位置関係に基づいて先行波を検出したこと
により、マルチパス存在する環境下やフェージング環境
下でも正確に先行波の位置を検出できる。また微分によ
る変化量を用いることで、少ない演算量で先行波位置
（同期点）を検出することができる。

【００４６】かくしてこの実施の形態の先行波検出部２
０を用いることにより、正確に同期捕捉、同期追跡を行
うことができる無線受信装置１０を実現できる。

【００４７】なおこの実施の形態では、先行波検出回路
２４によって、最大変化量検出回路２３により検出され
た位置ｔ０、ｔ１、ｔ２の中から時間的に最も先行して
いる位置ｔ０を検出し、その位置ｔ０から先行波の位置
の検出を開始し、相関値レベルのピーク点ｔａを先行波
位置とした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、位置ｔ０を先行波位置として検出するようにしても
よい。このようにすれば、実際の先行波位置ｔａとは若
干ずれた位置ｔ０が先行波位置として検出されることに
なるが、受信信号がマルチパス等の影響を受けている場
合に有効となる。

【００４８】例えば、図４に示すように、マルチパスに
より、図４（ａ）に示すような理想的相関値が得られ
ず、図４（ｂ）に示すような相関値が得られた場合で
も、微分値に基づいて先行波の位置を検出しているので
正確な先行波の位置（時点ｃ１）を検出することができ
る。因みに、従来のように単に相関値レベルをしきい値
判定することで先行波の位置を検出すると、誤った先行
波位置（時点ｃ２）が検出されてしまう。

【００４９】（実施の形態２）図１との対応部分に同一
符号を付して示す図５において、３０は全体として実施
の形態２の無線受信装置の構成を示す。無線受信装置３
０は先行波検出部４０の構成が異なることを除いて、実
施の形態１の無線受信装置１０と同様の構成でなる。

【００５０】先行波検出部４０は微分回路２２により求
めた微分相関値を最大変化量検出回路２３に送出する。
最大変化量検出部２３は、実施の形態１で述べたように
一定区間毎に微分相関値が最大となっており、かつその
値が所定の閾値以上となっている位置（時点）を検出す
る。

【００５１】最大変化量検出部２３により検出された検
出位置は正負判定回路４２および最大変化位置記憶回路
４１に送出される。正負判定回路４２は、最大変化量検
出回路２３から入力される現区間の最大変化量検出位置
と、最大変化位置記憶回路４１から入力される前区間の
最大変化量検出位置とを比較し、最大変化量検出回路２
３から入力された最大変化量検出位置が最大変化位置記
憶回路４１から入力された最大変化量検出位置に対して
時間的に正方向か負方向かを判定する。

【００５２】変化位置検出回路４３は、正負判定回路４
２からの判定結果に基づいて、当該判定結果が正方向を
示すものであった場合に、最大変化位置記憶回路４１に
記憶されている最大変化量検出位置を先行波による相関
値の変化位置であると見なす。これにより先行波検出部
４０では、相関値にフェージングやノイズの影響があっ
た場合でも先行波位置を的確に検出することができる。

【００５３】先行波検出回路４４は、変化位置検出回路
４３から入力した変化位置と平均化回路２１から入力し
た相関値とを用いて先行波位置を検出する。具体的に
は、変化位置検出回路４３から図２の位置ｔ０、ｔ１、
ｔ２が入力されることになり、先ず位置ｔ０、ｔ１、ｔ
２のうち時間的に先行している位置ｔ０を先行波の立ち
上がり位置として検出し、その位置ｔ０から先行波の位
置の検出を開始する。実際には位置ｔ０から相関値レベ
ルの上昇を監視し、相関値レベルのピーク点ｔａを先行
波位置とする。

【００５４】この結果、雑音やフェージングによる急激
なレベル変動による先行波位置の検出誤りを防ぐことが
できる。またフェージングなどの影響により、先行波の
相関ピーク値が急激に低い値を生じたとしても、誤って
遅延波の位置を検出することなく、正確な先行波位置を
検出できる。

【００５５】以上の構成によれば、実施の形態１の構成
に加えて、先行波の立ち上がり位置として検出した微分
値の経時的な移動を検出し、先行波の誤検出を未然に回
避して、一段と正確な先行波検出を行うことができる。

【００５６】（実施の形態３）図６に、実施の形態３に
よる先行波検出装置の構成を示す。先行波検出装置５０
は、実施の形態１で説明した先行波検出部２０を有す
る。先行波検出装置５０は複数のアンテナブランチを有
する（この実施の形態の場合、３つのアンテナブランチ
を有する）。

【００５７】ここで図６は、先行波を検出する部分のみ
に着目した図であり、受信信号を復調する部分の構成は
省略している。先行波検出装置５０は、各アンテナＡＮ
１〜ＡＮ３に対応した相関値算出部５１Ａ〜５１Ｃ及び
最大値検出部５２Ａ〜５２Ｃを有する。相関値算出部５
１Ａ〜５１ＣはそれぞれアンテナＡＮ１〜ＡＮ３により
得られた受信信号とユニークワードとの相関値を求め、
求めた相関値を最大値検出部５２Ａ〜５２Ｃに送出す
る。最大値検出部５２Ａ〜５２Ｃは各相関値算出部５１
Ａ〜５１Ｃにより得られた相関値の最大値を検出し、こ
れを選択部５３に送出する。

【００５８】選択部５３は、複数の受信信号の中で最も
伝搬劣化の少ないブランチとして、３つの最大相関値の
中で相関値の時刻が最も先頭に位置しているブランチを
選択し、選択したブランチの相関値を続く先行波検出部
２０に選択的に送出する。具体的には、選択部５３は、
各アンテナブランチ信号を基に得られた相関波形が、図
６の相関波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で示すようなものであっ
た場合には、相関波形ｗ２のように最大相関値が最も先
行しているアンテナブランチ信号を選択する。

【００５９】先行波検出部２０は、選択されたブランチ
の相関値を用いて、実施の形態１で説明したのと同様の
先行波検出処理を行うことにより先行波位置を検出す
る。そして検出した先行波位置（同期点）を、図示しな
い等化器等の同期処理部に送出する。

【００６０】以上の構成において、先行波検出装置５０
は、複数のアンテナブランチ信号の中から先行波検出に
最も適しているアンテナブランチ信号を用いて先行波の
検出を行うようにしているので、実施の形態１と比較し
て、ダイバーシチ効果により一段と正確な先行波検出を
行うことができる。

【００６１】この実施の形態の場合には、３つのアンテ
ナブランチ信号から得られた３つの最大相関値の比較
し、最大相関値が時間的に最も先行しているアンテナブ
ランチ信号を用いて先行波を検出する。ここで相関値の
最大値が最も先行しているアンテナブランチ信号は、遅
延波等の影響が最小のアンテナブランチ信号であるとい
うことができる。このようにこの実施の形態の先行波検
出装置５０では、遅延波等の影響の最も少ない、すなわ
ち伝搬劣化の最も少ないアンテナブランチ信号を用いて
先行波を検出するので、先行波を正確に検出できる。

【００６２】以上の構成によれば、実施の形態１の構成
に加えて、複数のアンテナブランチの中から最も伝搬劣
化の少ないブランチを選択し、このブランチを用いて先
行波を検出したことにより、実施の形態１と比較して一
段と正確な先行波検出を行うことができる。

【００６３】なおこの実施の形態では、選択部５３によ
って、複数のアンテナブランチ信号のうち最大相関値が
最も先行しているアンテナブランチ信号を選択する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば相関
値が最も大きいアンテナブランチ信号を選択するように
してもよく、要は伝搬劣化の最も少ないと考えられるア
ンテナブランチ信号を選択すればよい。

【００６４】またこの実施の形態では、先行波検出部と
して実施の形態１で述べた先行波検出部２０（図１）を
適用した場合について述べたが、これに換えて実施の形
態２で述べた先行波検出部４０（図５）を適用するよう
にしてもよい。

【００６５】（実施の形態４）図６との対応部分に同一
符号を付して示す図７は、実施の形態４による先行波検
出装置６０の構成を示す。先行波検出装置６０は、相関
値算出部５１Ａ〜５１Ｂにより得られた各アンテナブラ
ンチ信号の相関値を合成部６１により合成するようにな
っている。そして合成後の相関値を先行波検出部２０に
送出する。これにより先行波検出装置６０においては、
実施の形態１と比較して、一段と正確な先行波検出処理
を行うことができるようになっている。

【００６６】具体的には、複数ブランチの相関値を合成
（等利得合成）していることにより、受信信号の空間方
向での平均効果が得られるので、フェージングやノイズ
等の悪影響を抑制できる。つまり、この実施の形態の先
行波検出装置６０では、先行波検出部２０の平均化回路
２１により相関値に対する時間方向の平均化を行うのに
加えて、合成部６１により相関値に対する空間方向の平
均化を行うようになっているので、実施の形態１に比べ
てノイズ抑圧効果が優れており、この分だけ正確な先行
波検出処理を行うことができる。

【００６７】また合成部６１で平均化処理を行っている
ので、平均化回路２１での平均化処理を少なくすること
も可能となり、この分の平均化回路２１での平均化処理
時間を少なくできるので、高速に先行波位置を検出する
ことも可能となる。

【００６８】（実施の形態５）図１との対応部分に同一
符号を付して示す図８において、７０は全体として実施
の形態５の無線受信装置の構成を示す。無線受信装置７
０は、先行波検出部８０による検出範囲を限定すること
により、実施の形態１〜実施の形態４の効果に加えて、
同期点の検出（すなわち同期捕捉）及び同期点の追従
（すなわち同期追跡）を一段と高精度かつ高速で行うこ
とができるようになっている。

【００６９】無線受信装置７０は、相関値算出部１６に
より得た相関値を先行波検出部８０と共に初期同期時刻
検出部９０にも送出する。初期同期時刻検出部９０は相
関値に基づき初期同期時刻Ｓ１を求める。この実施の形
態の場合、初期同期時刻検出部９０は、フェージングに
よるレベル変動、ノイズや遅延波がない回線状態で受信
した受信信号から得られた理想的相関値を用いて初期同
期時刻Ｓ１を検出する。この初期同期時刻Ｓ１は例えば
従来方式のように相関値レベルをしきい値判定すること
により検出するようにしてもよい。初期同期時刻検出部
９０は検出した初期同期時刻Ｓ１を同期追跡部９１に送
出する。

【００７０】同期追跡部９１は、初期同期時刻Ｓ１を基
準にして、先行波検出部８０による先行波検出範囲を限
定し、この検出範囲内で高精度の同期捕捉及び同期追跡
処理を行うようになっている。このため同期追跡部９１
は先行波検出部８０に範囲限定信号Ｓ２を送出する。

【００７１】先行波検出部８０は範囲限定信号Ｓ２で示
される範囲内でのみ高精度の先行波検出処理を行い、こ
れにより得た先行波検出結果である同期時刻信号Ｓ３を
同期追跡部９１に送出する。同期追跡部９１は先行波検
出部８０から同期時刻信号Ｓ３を入力すると、この同期
時刻信号Ｓ３を用いて同期追従した推定同期時刻を求
め、この時刻を推定同期時刻信号Ｓ５としてメモリ１５
に送出する。また同期追跡部９１は、同期追従すること
により得た推定同期時刻を中心とした新たな検出範囲を
設定し、これを範囲限定信号Ｓ２として先行波検出部８
０に送出する。

【００７２】このようにこの実施の形態の無線受信装置
７０においては、同期追跡部９１によって先行波検出部
８０の検出範囲を限定するようにしたことにより、先行
波検出部８０は限られた範囲内のみで検出処理を行えば
よくなり、高精度の同期時刻を高速で検出することがで
きるようになる。また同期追跡部９１は、先行波検出部
８０により検出された同期時刻に応じて先行波検出部８
０の検出範囲を移動させるようにしたことにより、同期
はずれを未然に回避させることができる。

【００７３】図９に、同期追跡部９１の構成を示す。同
期追跡部９１は初期同期時刻検出部９０により得られた
初期同期時刻信号Ｓ１をウィンドウ設定部１００に入力
する。ウィンドウ設定部１００は所定時間幅のウィンド
ウを設定し、設定ウィンドウ情報をウィンドウ移動部１
０１を介してはずれ判定部１０２に送出する。

【００７４】はずれ判定部１０２は先行波検出部８０か
らの同期時刻Ｓ３を入力し、ウィンドウが同期時刻Ｓ３
を収容しているか否かを判定し、判定結果信号Ｓ４をカ
ウンタ１０３及びずれ算出部１０５に送出する。具体的
には、判定結果信号Ｓ４として、ウィンドウが同期時刻
を含んでいるか否か、また同期時刻を含んでいない場合
にはウィンドウがどちら方向にはずれているかを示す信
号を出力する。

【００７５】カウンタ１０３はウィンドウが同期時刻か
らはずれた回数をはずれた方向毎にカウントし、カウン
ト値が所定値以上になったときにウィンドウ移動部１０
１にウィンドウの移動を指示する制御信号を送出する。
これによりウィンドウ移動部１０１は、例えばウィンド
ウが同期時刻から時間の早い方向に所定回数以上ずれた
場合には、ウィンドウを時間の遅い方向に移動させる。
このようにウィンドウが同期時刻から所定回数以上はず
れたときに初めてウィンドウを移動させるようにしたこ
とにより、ノイズ等の影響による誤ったウィンドウの移
動を防止することができる。

【００７６】同期追跡部９１は、はずれ判定部１０２に
よってウィンドウが同期時刻を含んでいることを示す判
定結果を得ると、このことを示す判定結果信号Ｓ４を先
行波検出部８０及びずれ算出部１０５に送出する。先行
波検出部８０はウィンドウが同期時刻を含んでいること
を示す判定結果信号Ｓ４を受け取ると、この時点以降の
検出モードを切り換える。

【００７７】つまり、先行波検出部８０は、ウィンドウ
が同期時刻からはずれていることを示す判定結果信号Ｓ
４が入力されている間は粗い検出処理を行い、これに対
してウィンドウが同期時刻を含んでいることを示す判定
結果信号Ｓ４が得られた後は細かい検出処理を行う。先
行波検出部８０は、粗い検出処理時には、例えば５シン
ボルおきといった粗い間隔で相関値の微分値を求めて上
述した先行波検出処理を行うのに対して、細かい検出処
理時には、例えば１シンボル毎に相関値の微分値を求め
て先行波検出処理を行うようになっている。

【００７８】ずれ算出部１０５は、ウィンドウ内に同期
時刻が含まれていることを示す判定結果信号Ｓ４を受け
取った後に動作を開始する。ずれ算出部１０５は、ウィ
ンドウ移動部１０４からの範囲限定信号Ｓ２と先行波検
出部８０からの詳細な検出同期時刻Ｓ３とを入力し、ウ
ィンドウ中心（以下、このウィンドウの中心の時刻を推
定同期時刻と呼ぶ）の検出同期時刻Ｓ３からのずれ量を
算出し、このずれ量をずれ判定部１０６に送出する。

【００７９】ずれ判定部１０６は、推定同期時刻が先行
波検出部８０からの検出同期時刻Ｓ３と等しいか否か、
また等しくない場合にはどちらの方向にずれているかを
示す判定信号を出力する。カウンタ１０７は推定同期時
刻について、ずれている方向毎に、連続してずれた回数
をカウントし、カウント値が所定値以上になったときに
ウィンドウ移動部１０４にウィンドウの移動を指示する
制御信号を送出する。

【００８０】これによりウィンドウ移動部１０４は、例
えば推定同期時刻が検出同期時刻に対して時間の早い方
向に連続して所定回数以上ずれた場合には、ウィンドウ
（すなわち推定同期時刻）を時間の遅い方向に移動させ
る。このように同期時刻に対して推定時刻が連続して同
じ方向にずれたときに初めてウィンドウ（推定同期時
刻）を移動させるようにしたことにより、ノイズ等の影
響によるウィンドウ（推定同期時刻）の揺らぎを防止す
ることができる。

【００８１】この結果、同期追跡部９１においては、先
行波検出部８０により得られた検出同期時刻がノイズ等
により揺らいだ場合でも、これらの影響の無い推定同期
時刻Ｓ５を形成し得るようになっている。

【００８２】次に図１０のフローチャート、図１１及び
図１２の模式図を用いて無線受信装置７０の同期捕捉及
び同期追跡処理動作について説明する。先ず、ステップ
ＳＴ１１で同期追跡部９１のウィンドウ設定部１００が
初期同期時刻検出部９０により検出された初期同期時刻
を基準にウィンドウを設定する。以下ではこのウィンド
ウの中心が推定同期時刻となる。この様子を図１１
（ａ）に示す。

【００８３】続くステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１４
において、同期追跡部９１のはずれ判定部１０２が、ウ
ィンドウが先行波検出部８０により検出された粗い同期
時刻からはずれているか、またはずれている場合にはど
ちらの方向にはずれているかを検出する。そしてウィン
ドウが検出同期時刻よりも遅い方向にはずれている場合
にはステップＳＴ１２で肯定結果が得られステップＳＴ
１５でカウンタ１０３のカウント値がインクリメントさ
れる。一方ウィンドウが検出同期時刻よりも早い方向に
ずれている場合にはステップＳＴ１４で肯定結果が得ら
れステップＳＴ１７でカウンタ１０３のカウント値がイ
ンクリメントされる。

【００８４】カウンタ１０３のカウント値が所定値以上
になると、ステップＳＴ１５からステップＳＴ１６又は
ステップＳＴ１７からステップＳＴ１８に移り、ウィン
ドウ移動部１０１によりウィンドウ（推定同期時刻）が
移動される。図１１（ｂ）にその様子を示す。図１１
（ｂ）は、ウィンドウ（推定同期時刻）が先行波検出部
８０により検出された同期時刻に対して時間の遅い方向
に所定回数以上はずれたために、ウィンドウを時間の早
い方向（Ｘ方向）に移動させた場合を示す。

【００８５】同期追跡部９１はステップＳＴ１３で肯定
結果が得られた場合、又はステップＳＴ１６、ステップ
ＳＴ１８におけるウィンドウ移動処理を終了した場合に
ステップＳＴ１９に移る。なおステップＳＴ１９以降
は、先行波検出部８０がウィンドウ内の相関値のみを用
いて詳細な同期時刻を検出する。

【００８６】ステップＳＴ１９では、同期追跡部９１の
ずれ算出部１０５が、推定同期時刻（すなわちウィンド
ウの中心時刻）の、先行波検出部８０により検出された
同期時刻に対するずれを検出する。続くステップＳＴ２
０〜ステップＳＴ２２では、推定同期時刻のずれている
方向が検出される。

【００８７】そして推定同期時刻が検出同期時刻に対し
て時間の早いほうにずれていた場合には、ステップＳＴ
２０で肯定結果が得られ、続くステップＳＴ２３でカウ
ンタ１０７のカウント値がインクリメントされる。ステ
ップＳＴ２４ではステップＳＴ２３で所定回数分だけ連
続してカウンタ１０７の値がインクリメントされたと
き、ウィンドウ移動部１０４が推定同期時刻（すなわち
ウィンドウ）を時間の遅い方向に移動させる。

【００８８】これに対して推定同期時刻が検出同期時刻
に対して遅いほうにずれていた場合には、ステップＳＴ
２２で肯定結果が得られ、続くステップＳＴ２５でカウ
ンタ１０７のカウント値がインクリメントされる。ステ
ップＳＴ２６ではステップＳＴ２５で所定回数分だけ連
続してカウンタ１０７の値がインクリメントされたと
き、ウィンドウ移動部１０４が推定同期時刻（すなわち
ウィンドウ）を時間の早い方向に移動させる。

【００８９】同期追跡部９１はステップＳＴ２４又はス
テップＳＴ２６によるウィンドウ移動処理を終了すると
再びステップＳＴ１９に戻る。また同期追跡部９１はス
テップＳＴ２１で推定同期時刻と検出同期時刻のずれが
ないと判断された場合、つまりウィンドウの中心が検出
同期時刻に一致していると判断された場合には、推定同
期時刻（ウィンドウ）を移動させずにステップＳＴ１９
に戻る。

【００９０】図１２を用いてステップＳＴ１９からステ
ップＳＴ２６までの処理を具体的に説明する。図１２
（ａ）に示すように、推定同期時刻が検出同期時刻（図
中では先行波の位置として示す）に対してＹ２方向（時
間の遅い方向）に連続してずれていた場合には、ステッ
プＳＴ２２−ステップＳＴ２５−ステップＳＴ２６の処
理を行うことにより、推定同期時刻（ウィンドウ）をＹ
１方向（時間の早い方向）にずらす。この結果図１２
（ｂ）に示すように、推定同期時刻と検出時刻が一致す
るようになる。

【００９１】これに対して図１２（ｃ）に示すように、
推定同期時刻が検出同期時刻（に対してＹ１方向（時間
の早い方向）に連続してずれていた場合には、ステップ
ＳＴ２０−ステップＳＴ２３−ステップＳＴ２４の処理
を行うことにより、推定同期時刻（ウィンドウ）をＹ２
方向（時間の遅い方向）にずらす。この結果図１２
（ｂ）に示すように、推定同期時刻と検出時刻が一致す
るようになる。

【００９２】かくしてこの実施の形態の無線受信装置に
おいては、先行波検出部８０による検出同期時刻に何ら
かの影響により揺らぎが生じた場合でも、同期追跡部９
１による同期追跡処理により、揺らぎのない良好な推定
同期時刻Ｓ５を得ることができる。

【００９３】以上の構成によれば、第１段階の処理とし
て先行波検出部８０により大まかな同期時刻の検出処理
を行うことでウィンドウを設定し、次に第２段階の処理
として先行波検出部８０により当該ウィンドウ内の相関
値のみを用いて詳細な同期時刻の検出処理を行い、この
詳細な同期時刻を用いて同期追跡処理を行って最終的な
同期時刻（推定同期時刻）を求めるようにしたことによ
り、高精度の同期追跡を高速で行うことができるように
なる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信信号と既知信号の相関値を微分し、微分値が急激に
増加している位置を検出し、その位置関係に基づいて先
行波を検出することにより、正確に先行波の位置を検出
することができ、この先行波位置を用いて正確に同期捕
捉、同期追跡等の同期処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の構
成を示すブロック図

【図２】相関値の遅延プロファイルを示す信号波形図

【図３】相関値の遅延プロファイルを示す信号波形図

【図４】理想的な相関値とマルチパス環境下での相関値
とを示す信号波形図

【図５】実施の形態２に係る無線受信装置の構成を示す
ブロック図

【図６】実施の形態３に係る先行波検出装置の構成を示
すブロック図

【図７】実施の形態４に係る先行波検出装置の構成を示
すブロック図

【図８】実施の形態５に係る無線受信装置の構成を示す
ブロック図

【図９】同期追跡部の構成を示すブロック図

【図１０】実施の形態５の動作の説明に供するフローチ
ャート

【図１１】実施の形態５の動作の説明に供する図

【図１２】実施の形態５の動作の説明に供する図

【図１３】従来の同期点検出処理の説明に供するフロー
チャート

【図１４】従来の同期点検出処理の説明に供する信号波
形図

【図１５】従来の同期点検出処理の説明に供する信号波
形図

【符号の説明】

１０、３０、７０ 無線受信装置 ２０、４０、８０ 先行波検出部 ２１ 平均化回路 ２２ 微分回路 ２３ 最大変化量検出回路 ２４、４４ 先行波検出回路 ４１ 最大変化位置記憶回路 ４２ 正負判定回路 ４３ 変化位置検出回路 ５０、６０ 先行波検出装置 ５３ 選択部 ６１ 合成部 ９０ 初期同期時刻検出部 ９１ 同期追跡部 Ｓ１ 初期同期時刻 Ｓ２ 範囲限定信号 Ｓ３ 同期時刻 Ｓ４ 判定結果信号 Ｓ５ 推定同期時刻

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 充 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5K004 AA08 JB01 JG01 JH00 5K028 AA01 BB04 FF14 HH03 MM17 NN01 NN08 5K047 AA01 BB01 CC02 EE04 HH01 HH15 HH21 HH43 MM38 MM62

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号と既知信号との相関値を算出す
   る相関値算出手段と、前記相関値算出手段により得られ
   た相関値を微分する微分手段と、前記微分手段により得
   られた微分値に基づいて、前記相関値が急激に増加して
   いる位置を検出する相関増加位置検出手段と、前記相関
   増加位置検出手段により検出された相関増加位置の位置
   関係に基づいて先行波を検出する先行波検出手段とを具
   備することを特徴とする先行波検出装置。
2. 【請求項２】 複数フレームの受信信号についての前記
   相関値を平均化する平均化手段をさらに具備し、前記微
   分手段は、当該平均化手段により平均化された相関値を
   微分することを特徴とする請求項１に記載の先行波検出
   装置。
3. 【請求項３】 前記先行波検出手段により検出された先
   行波位置を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
   れた先行波位置と前記先行波検出手段から出力される先
   行波位置との位置関係を比較し、前記先行波検出手段か
   ら出力された先行波位置が前記記憶手段に記憶された先
   行波位置に対して時間的に正方向に移動しているとき、
   前記記憶手段により記憶された先行波位置の結果を先行
   波と判定する先行波判定手段とを、さらに具備すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の先行波検出
   装置。
4. 【請求項４】 受信信号と既知信号との相関値を算出す
   る相関値算出手段と、前記相関値算出手段により得られ
   た相関値を微分する微分手段と、前記微分手段により得
   られた微分値に基づいて、前記相関値が急激に増加して
   いる位置を検出する相関増加位置検出手段と、前記相関
   増加位置検出手段により検出された相関増加位置の位置
   関係に基づいて先行波を検出する先行波検出手段と、検
   出された先行波の位置を同期点として前記受信信号に対
   する同期処理を行う同期処理復調手段とを具備すること
   を特徴とする無線受信装置。
5. 【請求項５】 複数のアンテナと、前記各アンテナによ
   り受信した各受信信号についての相関値を算出する複数
   の相関値算出手段と、前記複数の相関値算出手段により
   得られた複数の相関値のうち最も伝搬路劣化の少ない相
   関値を選択する選択手段とを、さらに具備し、前記微分
   手段、前記相関増加位置検出手段及び前記先行波検出手
   段は、前記選択手段により選択された相関値を用いて先
   行波検出処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の
   無線受信装置。
6. 【請求項６】 前記複数の相関値算出手段により得られ
   た複数の相関値についてそれぞれフレーム期間内におけ
   る最大相関値を検出する最大相関値検出手段と、前記最
   大相関値検出手段により得られた相関値のうち時間的に
   最も先行する最大相関値を検出する先行相関値検出手段
   とを、さらに具備し、前記選択手段は、前記先行相関値
   検出手段により検出された相関値に対応する相関値算出
   手段からの相関値を最も伝搬路劣化の少ない相関値とし
   て選択することを特徴とする請求項５に記載の無線受信
   装置。
7. 【請求項７】 複数のアンテナと、前記各アンテナによ
   り受信した各受信信号についての相関値を算出する複数
   の相関値算出手段と、前記複数の相関値算出手段により
   得られた複数の相関値を合成する合成手段とを、さらに
   具備し、前記微分手段、前記相関増加位置検出手段及び
   前記先行波検出手段は、前記合成手段により合成された
   相関値を用いて先行波検出処理を行うことを特徴とする
   請求項４に記載の無線受信装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の先行波検出装置による
   比較的大まかな処理により求めた先行波検出結果に基づ
   いて所定時間幅のウィンドウを設定するウィンドウ設定
   手段と、前記ウィンドウ設定手段により設定したウィン
   ドウ内の相関値を用いて請求項１に記載の先行波検出装
   置による比較的詳細な処理により求めた先行波検出結果
   と前記ウィンドウの中心位置とのずれを検出するずれ検
   出手段と、前記ウィンドウの中心が前記先行波検出結果
   から所定回数連続して一方の時間方向にずれた場合に、
   前記ウィンドウの位置をずれと反対方向に移動させると
   共に前記ウィンドウの中心位置を同期点として出力する
   同期追跡手段とを具備することを特徴とする同期追跡装
   置。
9. 【請求項９】 受信信号と既知信号との相関値を算出
   し、前記相関値を所定間隔毎に微分することにより微分
   相関値を求め、前記微分相関値に基づいて前記相関値が
   急激に増加している位置を検出し、当該検出位置に基づ
   いて受信信号の同期点を検出し、当該同期点を用いて受
   信信号の同期処理を行うことを特徴とする受信信号同期
   方法。