JP2008271539A - ブロードバンド無線通信システムにおけるフレーム同期装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行技術のフレーム同期装置及び方法にある上記の欠陥や欠点を除去するための、ブロードバンド無線通信システムにおけるフレーム同期装置及び方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、ブロードバンド無線通信システムにおけるフレーム同期装置及び方法に関する。移動局のフレーム同期装置において、時間変化位相回転補償部は、隣接する信号サンプル間の共役乗算により受信信号が担う時間変化位相回転を除去する。次に、処理された信号を遅延相関部に入力し、連続する２つのフレーム間の複数の相関を計算する。ローカルパワー計算部は、遅延相関値を中心とする複数のシンボルの平均パワーを求める。規格化部は、遅延相関値を、それに対応するローカル平均パワーで規格化する。最大値検出部は、規格化された相関値から最大値を選択し、フレーム同期とタイミング信号をトリガーする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡに基づき通信システム中の移動局におけるフレーム同期装置及び方法に関し、より具体的には、時分割多重ベースのＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ通信システム中の移動局におけるフレーム同期装置及び方法に関する。

フレーム同期は、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ通信システムにおけるパケットデータ伝送で非常に重要である。ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡベースの通信システム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｄ／ｅシステム）では、フレーム同期装置がフレームの開始時点（beginning instant）の検出を担っている。フレームの開始時点を検出できると、プリアンブルシンボル及びそれに続くシンボルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールに入力して、固定シンボル長に応じてさらに処理をすることができる。一方、ほとんどの受信器は、移動局（ＭＳ）と基地局（ＢＳ）の間のキャリア周波数オフセット（ＣＦＯ）を補正するために、自動周波数補正（ＡＦＣ）部を必要としている。ＡＦＣ部は、電圧制御発信器（ＶＣＯ）や数値制御発信器（ＮＣＯ）を調節することにより実現できる。以下に説明するように、ＣＦＯを調節すると、フレーム同期の性能に影響がでてくる。

図１は、ＴＤＤ−ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムの典型的なフレーム構成を示す図である。このフレームは、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレームとアップリンク（ＵＬ）サブフレームを含んでいる。受送信遷移ギャップ（ＲＴＧ）は、ＵＬサブフレームをＤＬサブフレームから分離し、送受信ギャップ（ＴＴＧ）は、ＤＬサブフレームをＵＬサブフレームから分離している。フレームの最初のシンボルは、「プリアンブル（preamble）」と呼ばれるトレーニングシンボルであり、そのフレームの開始の印である。プリアンブルシンボルはすべてのフレームで送信され、そのパワーは通常のデータシンボルのパワーより数デシベル高くなっている。共通のシンボルと、プリアンブルシンボルのパワーブースト（power boosting）特性により、フレーム同期が実現される。

図２は、プリアンブルシンボルに基づく従来のフレーム同期装置を示す図である。

図２に示したように、隣接する２つのフレームは、遅延相関部２０２で相互相関され、求められた相関ピークがプリアンブルシンボルの開始位置に対応する。しかし、ＡＦＣ部を周波数に合わせると、プリアンブルシンボルの相関値に影響がある。

前のフレームの受信信号をｒ（ｎ−Ｎ_frame）とする。ここで、ｎは時間領域サンプルのシーケンス番号であり、Ｎ_frameは１フレーム期間中のサンプル数である。規格化した周波数オフセットを

とする。ここで、Δｆはサブキャリアスペーシングであり、

はＭＳとＢＳの間のＣＦＯである。この受信信号は式（１）でモデル化できる。

ここで、ｒ′（ｎ）は送信器から周波数オフセット無しで受信した信号であり、Ｎ_ｆｆｔはＯＦＤＭ信号のＦＦＴウィンドウサイズである。

周波数オフセット推定部２０６で推定された周波数オフセットが

であるとすると、ＡＦＣ部はカレントフレーム（current frame）が来る前に動作する。すなわち、周波数オフセットが周波数オフセット補償部２０１において補償される。残余周波数オフセットは次の通りである：

これは、２つのフレーム管の周波数オフセットの差である。カレントフレームの受信信号は、式（３）でモデル化できる。

２つのフレームの相互相関は、次の式（４）で与えられる：

ここで、ｎは出力相関値に対応する時間領域サンプルのランニングインデックス（running index）であり、ｋはＯＦＤＭシンボルの相関計算のためのサンプルのインデックスであり、相関ウィンドウの長さは１シンボル、すなわちＮ_ｓｙｍである。

連続する２つのフレーム間のＣＦＯの差異を考えなければ、受信するプリアンブルシンボルは類似しているので、相関ピークは常にプリアンブルシンボルの始めにある。しかし、式（４）の各項には、ＣＦＯの差異により入った時間変化する位相回転

がある。ｋが変わると位相回転が変化する。プリアンブルシンボルが相関ウィンドウに入ると、同相に近い和（near in-phase summation）がベクトル和になる。プリアンブルシンボルの相関ピークは、特にＣＦＯが大きいときは、特に顕著ではない。従って、この場合にはフレームの始めを探すのは困難である。すなわち、タイミングを間違うことがおそらく多くなるであろう。

この問題は、フレームタイミング期間中にＡＦＣ調節を停止することにより解決できる。しかし、タイミング同期装置からのフィードバック制御回路が追加的に必要となり、長い同期時間が費やされる。

一方、ＴＤＤ−ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステム中のＲＴＧとＴＴＧは、従来の方法では間違ったフレーム検出を行う可能性が高い。従来の方法では、相関値Ｐ_１（ｎ）は、通常、チャネルフェーディングの影響を除去するため、対応するシンボルパワーＰ_２（ｎ）により規格化される。カレントシンボルのパワーが、パワー計算部２０３において、次の式を用いて計算される：

Ｐ_１（ｎ）は規格化部２０４においてＰ_２（ｎ）で規格化される、すなわち：

規格化パワーＰ_２（ｎ）は、ＲＴＧ／ＴＴＧ内またはその周辺では非常に小さい。この時までに、ＵＬ／ＤＬサブフレームの終了端末（ending terminal）または開始端末（beginning terminal）において、相関部２０２は、相関計算をするために、終了シンボルの複数のサンプルをＲＴＧまたはＴＴＧと組み合わせて１つのＯＦＤＭシンボルとする。複数の残余サンプルが密接に相関していることはよくある。それゆえ、Ｐ_１（ｎ）とＰ_２（ｎ）の差は非常に小さく、その結果、ＲＴＧ／ＴＴＧの周辺における規格化されたε（ｎ）がプリアンブルシンボルの規格化された相関値より大きいことが多い。この現象はＲＴＧ期間に最も顕著である。隣接するユーザが信号を送信するとき、移動局が受信するＵＬのパワーは、ＤＬのパワーよりも数１０デシベル高いからである。

同じ理由で、データ送信が予定されていないフレームのヌルシンボル（null symbols）において、または送信パワーがブースト（boosted）または低くされたフレームのシンボルの周辺において、間違った相関ピークが生じやすい。

本発明を、上記の問題に鑑みて提案する。本発明は、先行技術のフレーム同期装置及び方法にある上記の欠陥や欠点を除去するための、ブロードバンド無線通信システムにおけるフレーム同期装置及び方法の提供に関する。

本発明の一目的は、高速かつ信頼性が高いフレーム検出装置及び方法を提供することである。

本発明の他の一目的は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムにおけるダウンリンク同期を実施するのに必要な時間を短縮する装置及び方法を提供することである。

本発明のさらに別の一目的は、同一フレームにおける時間同期と周波数同期の両方を実現できる装置と方法を提供することである。

本発明のさらに別の一目的は、ＲＴＧ及びＴＴＧにより生じる間違ったフレーム検出を無くすことである。

本発明のさらに別の一目的は、ヌルシンボル（null symbols）やフレーム中の送信パワーの変化により生じる間違ったフレーム検出を無くすことである。

本発明の一態様により、ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期装置が提供される。該装置は、入力が各受信ブランチに対応する信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは時間領域における信号サンプルのランニングインデックスを示す正の整数）であり、ＣＦＯによる前記信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転を除去するように機能し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）からＤ_ｍ（ｎ）を出力する、ｍ個の時間変動位相回転補償部と、前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）と相関させる遅延相関部と、遅延相関に対応し、その周りにある複数のシンボルの平均パワーを計算するローカルパワー計算部と、ローカルパワー計算部が計算したローカル平均パワーを用いて、遅延相関部が計算した遅延相関値を規格化する規格化部と、１フレーム期間にわたる規格化された遅延相関値から最大値を検出する最大値検出部とを有する。

上記のフレーム同期装置により、時間変化位相回転補償部は、ＡＦＣ後に、キャリア周波数オフセット（ＣＦＯ）による受信信号サンプルが担う時間変化位相回転を除去する。さらに、より具体的には、ローカルパワー計算部が検出するパワーは、遅延相関時の周りの複数のシンボルの平均パワーである。これは、ＲＴＧやＴＴＧ、またはヌルシンボルの周りで相関を取る時に、信号のパワーが比較的弱いという問題を補償するためである。

ｍを１とすると、フレーム同期装置は、単一の受信ブランチを有する受信器のためのフレーム同期装置、すなわちＳＩＳＯシステムのフレーム同期装置となる。ｍが２以上のとき、このフレーム同期装置は、ＳＩＭＯシステムやＭＩＭＯシステムに好適である。

本発明の他の態様により、ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期方法が提供される。該方法は、ｍ個の信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは信号サンプルのシーケンス番号を示す正の整数）に対応して、キャリア周波数オフセットによる信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転をそれぞれ除去し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）からＤ_ｍ（ｎ）を出力する段階と、前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄ_ｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）と相関させる段階と、対応する遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算する段階と、ローカルパワー計算段階において計算したローカル平均パワーを用いて、遅延相関段階において計算した遅延相関値を規格化する段階と、１フレーム期間にわたる規格化された遅延相関値から最大値を検出する段階とを有する。

このフレーム同期方法は、ｍを１とすると、ＳＩＳＯシステムに適用可能である。ｍが２以上のとき、このフレーム同期方法は、ＳＩＭＯシステムやＭＩＭＯシステムの受信器に適用可能である。

本発明の上記そのその他の目的、特徴、利点は、添付した図面を参照して詳細な説明を読めば明らかになるであろう。

本発明は、ＴＤＤ−ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムにおける、ロバスト（robust）なフレームタイミング装置及び方法の提供に関する。

本発明は、さらに、フレーム同期に必要な時間の短縮、及びフレーム同期プロセス中のＡＦＣ動作の自由化に関する。

各フレームの始めに共通のトレーニングシンボルを有するＯＦＤＭシステムに関して、以下に説明する。しかし、ここに説明する実施形態は、ＯＦＤＭＡシステムにも適用可能であることは、本技術分野の当業者には言うまでもない。さらに、特に断らなければ、以下の式で使う符号や記号は、ここまでに使った符号や記号と同じ意味である。

図３は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおけるＳＩＳＯ受信器のフレーム同期装置を示すブロック図である。

図３に示したように、フレーム同期装置は次の構成要素を有する：信号ｒ（ｎ）を受け取り、ＣＦＯによる信号ｒ（ｎ）の時間変化位相回転を除去し、時間変化位相回転補償を施した信号サンプルＤ（ｎ）を出力する時間変化位相回転補償部３０１と；入力信号Ｄ（ｎ）を１フレーム遅延させた信号Ｄ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）と相関して、遅延相関値Ｐ_１（ｎ）を出力する遅延相関部３０２と；遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算し、遅延相関に対応するローカル平均パワー値を出力するローカルパワー計算部３０３と；遅延相関のローカル平均パワー値Ｐ_２（ｎ）を用いて遅延相関値Ｐ_１（ｎ）を規格化する規格化部３０４と；１フレーム期間にわたる規格化された遅延相関から最大値を検出する最大値検出部３０５。

連続する２つのフレームの間における周波数オフセットの差による間違ったフレームタイミングを避けるために、時間変化位相回転補償部３０１を利用して、位相回転を無くす。

図４は、時間変化位相回転補償部３０１の構成を示す図である。時間変化位相回転補償部３０１において、入力されるサンプルｒ（ｎ）は、共役化して、レジスタに格納された前のサンプルｒ（ｎ−１）と乗算される。これは、式（７）に従って２つのサンプルの角を引くことと同じである。

ここで、δｆ_１はカレントフレームの規格化した周波数オフセットであり、Ｄ′（ｎ）は周波数オフセットがない信号サンプルを示す。

式（７）では、追加的位相回転は一定であり、Ｄ（ｎ）のｎが変わっても変化しない。これは、信号の前のフレームについても言え、この差分処理の後、

ここで、δｆ_２は前のフレームの規格化された周波数オフセットである。このように、各サンプルが担う時間変化位相回転は相殺される。新しい差分受信シーケンス（differential receiving sequence）において、各サンプルは、図５に示したように、１つのフレーム期間中、一定の位相回転を有する。

差分信号Ｄ（ｎ）は受信信号として取られ、時間領域の相関を遅延相関部３０２で計算する。

図６は、遅延相関部３０２の構成を示す図である。入力サンプルＤ（ｎ）は、遅延相関部３０２において、１フレーム遅延されたサンプルＤ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）と相関される。相関ウィンドウの長さはＯＦＤＭシンボルの長さＮ_ｓｙｍである。式（４）の遅延相関計算とは異なり、式（９）の和は、半分遅延したシンボルと半分進めたシンボルのサンプルで行う。式（９）において、ＣＦＯによる位相回転は、絶対値を計算（modulus calculation）することにより、さらに無くすことができる。結果として、フレーム同期装置の相関はＡＦＣの動作に無関係である。これにより、ＡＦＣは、フレームタイミングへの影響を考慮せずに、自由に動作できる。

ここで、ｎは出力相関値に対応する時間領域サンプルのランニングインデックス（running index）であり、ｋはＯＦＤＭシンボルの相関計算のためのサンプルのインデックスである。

ＲＴＧ／ＴＴＧ期間全体における間違ったフレーム検出を無くすために、図７に示した構成のローカルパワー計算部３０３を使用する。図２に示したパワー計算部２０３とは異なり、時点ｋの周りのγ個のシンボルの平均パワーを次の式（１０）で計算する。ここで、γは正の整数である：

精度と信頼性の両方を考慮すると、γ＝３が最適な選択であることに留意すべきである。

規格化部３０４において、式（１１）により、ローカル平均パワーＰ_２（ｎ）を用いて、遅延相関値Ｐ_１（ｎ）を規格化する：

規格化されたパワーは、１つのシンボルのパワーではなく、γ個（例えば、３、４個）のシンボルの平均パワーなので、ＲＴＧまたはＴＴＧ期間内の異常な相関ピークが無くなる。

ＤＬ／ＵＬにおけるヌルシンボル（null symbols）を考慮すると、遅延相関部とローカルパワー計算部の両方を対称的な構成として設計する。相関ウィンドウは、ローカルパワー計算ウィンドウの中心にあり、パワーブースト（power boosting）やサイレント送信（silent transmission）によるパワーの急変をバランスさせる。

最大値検出部３０５において、１フレーム期間の相関値出力から最大相関値を選択する。すなわち:

タイミング時点ｔ_{ｆｒａｍｅ}は、プリアンブルシンボルの中心に対応し、フレームタイミングクロックとして、シンボル長の半分だけシフトできる。同時に、このタイミング信号に基づき周波数オフセットを推定でき、補償のためにＡＦＣにフィードバックされる。それゆえ、時間同期とフレーム同期の両方を同一フレームで実現できる。

本発明による上記の方法は、さらに、ＭＩＭＯシステムやＳＩＭＯシステムにおける移動局装置等の複数Ｒｘブランチを有する受信器に拡張できる。相関出力を各Ｒｘブランチに結合するために、選択結合法（selective combining method）や最大比率結合法（maximum ratio combining method）（ＭＲＣ）を使用できる。

図８は、本発明の実施形態による２つのＲｘブランチを有する受信器のフレーム同期装置を示すブロック図である。これではＭＲＣ結合法が用いられている。

図８に示したフレーム同期装置は、時間変化位相回転補償部８０１、８０２と、遅延相関部８０３と、ローカルパワー計算部８０４と、規格化部８０５と、最大値検出部８０６とを有する。時間変化位相回転補償部８０１、８０２と、規格化部８０５と、最大値検出部８０６とは、構成と機能の点で、図３に示した時間変化位相回転補償部３０１、３０２と、規格化部３０４と、最大値検出部３０５と同じなので、詳細な説明は省略する。

受信信号に各Ｒｘブランチの時間変化位相回転補償部８０１、８０２により共役乗算（conjugate multiplication）をした後、式（１３）と式（１４）により、遅延相関値Ｐ_１（ｎ）とローカルパワー値Ｐ_２（ｎ）を、遅延相関部８０３とローカルパワー計算部８０４において計算する。

ここで、ｍは受信器のアンテナ数であり、例えば図８に示した実施形態ではｍ＝２である。

留意すべき点として、本発明の範囲には、請求項に記載したフレーム同期方法を実行するコンピュータプログラムと、かかるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体とがさらに含まれる。ここで、記録媒体には、フレキシブルディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク（ＭＯ）、その他のコンピュータが読み取り可能な媒体が含まれる。

本発明を例示して示すために好ましい実施形態のみを上記の通り説明したが、当業者には、特許請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱せずに、ここに開示した内容に応じて様々な修正や変形をすることは容易である。上記の実施形態の説明は単なる例であり、特許請求の範囲に記載した発明またはその均等の範囲を限定するものと考えてはならない。

一部の実施形態を整理すると以下の通りである。
（付記１） ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期装置であって、
信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは信号サンプルのランニングインデックスを示す正の整数）を受け取り、ＣＦＯによる前記信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転を除去し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を出力する、ｍ個の時間変動位相回転補償部と、
前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄ_ｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）（Ｎ_{ｆｒａｍｅ}は１フレーム期間中のサンプル数）と相関させる遅延相関部と、
対応する遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算するローカルパワー計算部と、
前記遅延相関部からの遅延相関出力を、前記ローカルパワー計算部からの関連するローカル平均パワー出力で規格化する規格化部と、
１フレーム期間にわたる規格化された遅延相関から最大値を検出する最大値検出部とを有するフレーム同期装置。
（付記２） 前記時間変化位相回転補償部は、次式

により、連続する２つのサンプルｒ_ｉ（ｎ）とｒ_ｉ（ｎ−１）を共役乗算することにより、時間変化位相回転を除去する、付記１に記載のフレーム同期装置。
（付記３） 前記遅延相関部は、次式

により、入力フレームの、バッファに記憶された前のフレームとの差分相関を計算し、ここで、Ｎ_ｓｙｍは相関ウィンドウの長さを表し、ｋは信号サンプルのシーケンス番号を表す正の整数である、付記２に記載のフレーム同期装置。
（付記４） 相関ウィンドウの長さは１シンボルの長さである、付記３に記載のフレーム同期装置。
（付記５） 前記相関ウィンドウは中心ウィンドウであり、入来サンプルは計算される遅延相関を中心とする、付記３に記載のフレーム同期装置。
（付記６） 前記ローカルパワー計算部は、次式

により、対応する遅延相関を中心とするγ個のシンボルの平均パワーを計算し、ここで、γは正の整数である、付記３に記載のフレーム同期装置。
（付記７） γ＝３が前記ローカルパワー計算部の最適パラメータである、付記６に記載のフレーム同期装置。
（付記８） 前記規格化部は、次式

により、遅延相関を対応するローカルパワーで規格化する、付記６に記載のフレーム同期装置。
（付記９） 前記最大値検出部は、次式

により、１フレーム期間にわたる遅延相関から最大値を検出し、ここで、ｔ_{ｆｒａｍｅ}は検出された前記最大値に対応する時間である、付記８に記載のフレーム同期装置。
（付記１０） ｍ＝１である、付記１乃至９いずれか一項に記載のフレーム同期装置。
（付記１１） ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期方法であって、
ｍ個の信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは信号サンプルのシーケンス番号を示す正の整数）を受け取り、ＣＦＯによる前記信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転を除去し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）からＤ_ｍ（ｎ）を出力する、時間変動位相回転補償段階と、
前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄ_ｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）（Ｎ_{ｆｒａｍｅ}は１フレーム期間中のサンプル数）と相関させる遅延相関段階と、
対応する遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算するローカルパワー計算段階と、
前記遅延相関段階における遅延相関出力を、前記ローカルパワー計算段階における関連するローカル平均パワー出力で規格化する規格化段階と、
１フレーム期間にわたる規格化された遅延相関から最大値を検出する最大値検出段階とを有するフレーム同期方法。
（付記１２） 前記時間変化位相回転補償段階において、次式

により、連続する２つのサンプルｒ_ｉ（ｎ）とｒ_ｉ（ｎ−１）を共役乗算することにより、時間変化位相回転を除去する、付記１１に記載のフレーム同期方法。
（付記１３） 前記遅延相関段階において、次式

により、入力フレームの、バッファに記憶された前のフレームとの差分相関を計算し、
ここで、Ｎ_ｓｙｍは相関ウィンドウの長さを表し、ｋは信号サンプルのシーケンス番号を表す正の整数である、付記１２に記載のフレーム同期方法。
（付記１４） 相関ウィンドウの長さは１シンボルの長さである、付記１３に記載のフレーム同期方法。
（付記１５） 前記相関ウィンドウは中心ウィンドウであり、入来サンプルは計算される遅延相関を中心とする、付記１３に記載のフレーム同期方法。
（付記１６） 前記ローカルパワー計算段階において、次式

により、対応する遅延相関を中心とするγ個のシンボルの平均パワーを計算し、ここで、γは正の整数である、付記１３に記載のフレーム同期方法。
（付記１７） γ＝３が前記ローカルパワーを計算するための最適パラメータである、付記１６に記載のフレーム同期方法。
（付記１８） 前記規格化段階において、次式

により、遅延相関を対応するローカルパワーで規格化する、付記１６に記載のフレーム同期方法。
（付記１９） 前記最大値検出段階において、次式

により、１フレーム期間にわたる遅延相関から最大値を検出し、ここで、ｔ_{ｆｒａｍｅ}は検出された前記最大値に対応する時間である、付記１８に記載のフレーム同期方法。
（付記２０） ｍ＝１である、付記１１乃至１９いずれか一項に記載のフレーム同期方法。

ＴＤＤ−ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ通信システムのフレーム構成を示す図である。 ＯＦＤＭ通信システムの従来のフレーム同期装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおける移動局のフレーム同期装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおける移動局のフレーム同期装置の時間変化位相回転補償部の構成を示す図である。 時間変化位相回転補償部の効果を示す図である。 本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおけるフレーム同期装置の遅延相関部の構成を示す図である。 本発明の実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおけるフレーム同期装置のローカルパワー計算部の構成を示す図である。 本発明の実施形態によるＯＦＤＭ通信システムにおける２つの受信ブランチを有する移動局のフレーム同期装置の構成を示す図である。

Claims (20)

1. ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期装置であって、
   信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは信号サンプルのランニングインデックスを示す正の整数）を受け取り、ＣＦＯによる前記信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転を除去し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を出力する、ｍ個の時間変動位相回転補償部と、
   前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄ_ｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）（Ｎ_{ｆｒａｍｅ}は１フレーム期間中のサンプル数）と相関させる遅延相関部と、
   対応する遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算するローカルパワー計算部と、
   前記遅延相関部からの遅延相関出力を、前記ローカルパワー計算部からの関連するローカル平均パワー出力で規格化する規格化部と、
   １フレーム期間にわたる規格化された遅延相関から最大値を検出する最大値検出部とを有するフレーム同期装置。
2. 前記時間変化位相回転補償部は、次式
   

   

   により、連続する２つのサンプルｒ_ｉ（ｎ）とｒ_ｉ（ｎ−１）を共役乗算することにより、時間変化位相回転を除去する、請求項１に記載のフレーム同期装置。
3. 前記遅延相関部は、次式
   

   

   により、入力フレームの、バッファに記憶された前のフレームとの差分相関を計算し、ここで、Ｎ_ｓｙｍは相関ウィンドウの長さを表し、ｋは信号サンプルのシーケンス番号を表す正の整数である、請求項２に記載のフレーム同期装置。
4. 相関ウィンドウの長さは１シンボルの長さである、請求項３に記載のフレーム同期装置。
5. 前記相関ウィンドウは中心ウィンドウであり、入来サンプルは計算される遅延相関を中心とする、請求項３に記載のフレーム同期装置。
6. 前記ローカルパワー計算部は、次式
   

   

   により、対応する遅延相関を中心とするγ個のシンボルの平均パワーを計算し、ここで、γは正の整数である、請求項３に記載のフレーム同期装置。
7. γ＝３が前記ローカルパワー計算部の最適パラメータである、請求項６に記載のフレーム同期装置。
8. 前記規格化部は、次式
   

   

   により、遅延相関を対応するローカルパワーで規格化する、請求項６に記載のフレーム同期装置。
9. 前記最大値検出部は、次式
   

   

   により、１フレーム期間にわたる遅延相関から最大値を検出し、ここで、ｔ_{ｆｒａｍｅ}は検出された前記最大値に対応する時間である、請求項８に記載のフレーム同期装置。
10. ｍ＝１である、請求項１乃至９いずれか一項に記載のフレーム同期装置。
11. ｍ個（ｍは正の整数）のＲｘブランチを有する受信器と組み合わせて使用できる、ブロードバンド無線通信システムのフレーム同期方法であって、
    ｍ個の信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）（ｎは信号サンプルのシーケンス番号を示す正の整数）を受け取り、ＣＦＯによる前記信号サンプルｒ_１（ｎ）乃至ｒ_ｍ（ｎ）が担う時間変化位相回転を除去し、時間変化位相回転の無い信号サンプルＤ_１（ｎ）からＤ_ｍ（ｎ）を出力する、時間変動位相回転補償段階と、
    前記信号サンプルＤ_１（ｎ）乃至Ｄ_ｍ（ｎ）を、１フレーム遅延された信号サンプルＤ_１（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）乃至Ｄ_ｍ（ｎ−Ｎ_{ｆｒａｍｅ}）（Ｎ_{ｆｒａｍｅ}は１フレーム期間中のサンプル数）と相関させる遅延相関段階と、
    対応する遅延相関の周りの複数のシンボルの平均パワーを計算するローカルパワー計算段階と、
    前記遅延相関段階における遅延相関出力を、前記ローカルパワー計算段階における関連するローカル平均パワー出力で規格化する規格化段階と、
    １フレーム期間にわたる規格化された遅延相関から最大値を検出する最大値検出段階とを有するフレーム同期方法。
12. 前記時間変化位相回転補償段階において、次式
    

    

    により、連続する２つのサンプルｒ_ｉ（ｎ）とｒ_ｉ（ｎ−１）を共役乗算することにより、時間変化位相回転を除去する、請求項１１に記載のフレーム同期方法。
13. 前記遅延相関段階において、次式
    

    

    により、入力フレームの、バッファに記憶された前のフレームとの差分相関を計算し、
    ここで、Ｎ_ｓｙｍは相関ウィンドウの長さを表し、ｋは信号サンプルのシーケンス番号を表す正の整数である、請求項１２に記載のフレーム同期方法。
14. 相関ウィンドウの長さは１シンボルの長さである、請求項１３に記載のフレーム同期方法。
15. 前記相関ウィンドウは中心ウィンドウであり、入来サンプルは計算される遅延相関を中心とする、請求項１３に記載のフレーム同期方法。
16. 前記ローカルパワー計算段階において、次式
    

    

    により、対応する遅延相関を中心とするγ個のシンボルの平均パワーを計算し、ここで、γは正の整数である、請求項１３に記載のフレーム同期方法。
17. γ＝３が前記ローカルパワーを計算するための最適パラメータである、請求項１６に記載のフレーム同期方法。
18. 前記規格化段階において、次式
    

    

    により、遅延相関を対応するローカルパワーで規格化する、請求項１６に記載のフレーム同期方法。
19. 前記最大値検出段階において、次式
    

    

    により、１フレーム期間にわたる遅延相関から最大値を検出し、ここで、ｔ_{ｆｒａｍｅ}は検出された前記最大値に対応する時間である、請求項１８に記載のフレーム同期方法。
20. ｍ＝１である、請求項１１乃至１９いずれか一項に記載のフレーム同期方法。

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