JP2009225075A

JP2009225075A - フレーム先頭位置検出装置及びそれを用いたデジタル変調信号解析装置

Info

Publication number: JP2009225075A
Application number: JP2008066977A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Honda; 良彦本田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP4995757B2

Abstract

【課題】
規格の同期信号のみに頼らず、かつ伝送フォーマットの同期信号のみに頼らず、同期を確立できる技術を提供する。
【解決手段】
参照信号生成手段５は、予め、定義されている同期信号と同じ等価同期信号と、フレーム前半もしくは後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号と同じ等価基準信号とを生成する。同期時間位置検出手段６は、少なくとも１フレーム期間に相当する期間の復調データと等価同期信号との相関をとって該復調データに同期信号が存在する２つの時間位置を検出する。識別判定手段７は、その２つの時間位置の周辺における基準信号を含む復調データと等価基準信号との相関を求めて相関が高い時間位置における復調データを基に、前記２つの時間位置を前記フレームの前記前半と前記後半とに識別する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、３ＧＰＰ（ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）から提案されている無線デジタル通信システムにおいて、所定の伝送フォーマットで構成されるフレーム列を含んだ無線信号を受けて、そのフレーム個別の先頭データを特定するフレーム先頭位置検出装置及びそれを用いたデジタル変調信号解析装置に関する。

無線デジタル通信の技術として、現在、普及している第３世代のシステムから、第３．５世代、第３．９世代、第４世代等、と各システムが展開されつつある。これらの技術、及びサービスの展開に伴い、これらの無線デジタル通信システム（以下、「システム」と言う。）の無線信号の変調解析技術が要求されている。

例えば、３．９世代のシステムは、日本の一部では、３．９ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）とも呼ばれ、ＯＦＤＭ技術（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を使って１００Ｍｂｐｓの通信速度での通信を実現する計画が進行しており、そのサービス開始時期に近づきつつある。そして、このようなシステムで使用されるデバイス、ＲＦモジュール等の評価を行うための変調信号解析が要求されている。

デジタル信号における変調信号解析には、変調信号の品質の評価、或いは上記のようにデバイス等を経由した変調信号を解析することによりデバイス等を評価するのに用いられる。変調信号を解析する技術としては、変調信号の特徴的性質の変化を評価する技術（特許文献１を参照）、及び理想的な信号との対比で評価する（特許文献２、３、４）等の技術がある。特許文献１から４の技術では、変調信号のフレームを構成する伝送データのフォーマットが異なるにしても、時系列的に連続して送られてくるフレームと同期して、シンボルデータ等を抽出して、解析している。

３ＧＰＰＴＳ３６．２１１ＶＯ８．０．０（２００７−０９）ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ；ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ；ＥｖｏｌｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓ（Ｅ−ＵＴＲＡ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（Ｒｅｌｅａｓｅ８）特開２００５−２１７９６３号公報特開平１１−１９６０２４号公報特開２００７−５３４９４号公報特開２００４−９６２６４号公報

一般には、上記のように変調信号を解析するには、無線信号から復調してその復調データ（理想的な変復調されていれば、変調信号はこの復調データと実質同一）で解析するが、繰り返し伝送されてくるフレームの時系列に配列されたデータのどのデータを解析するか特定する必要があるため、復調データのフレームに同期する、あるいは復調データから解析に必要なタイミングを検出する等の技術（ここでは、大きな概念として、「同期」として扱う。）が必要になる。

一方で、３．９ＬＴＥシステムについては、３ＧＰＰで規格制定（非特許文献１を参照）を行っている。しかし、その規格には未だ一部流動的な要素があること、曖昧な表現部分があること等がある。同期の仕方についても不確かな部分があるものの、既に業界から、変調信号の解析装置の要求がある。

一般には、無線通信システムにおいて、ダウンリンク（ＤｏｗｎＬｉｎｋ：無線端末から基地局向けの信号経路）やアップリンク（ＵｐＬｉｎｋ：基地局側から無線端末向けの信号経路）を形成して通信を行う際に、送信タイミングを合わせることが必要になる。その送信タイミングをあわせるための、他の経路やチャンネルは用意されていないから、受信した無線信号を復調して送信タイミングを自ら推定している。３．９ＬＴＥシステムのフレームのデータフォーマットにもそのような送信タイミングを図るための同期用信号が含まれている

３．９ＬＴＥシステムの変調信号に用いられるフレームのデータフォーマットを図４に示す。図４（Ａ）は、１フレームを構成するサブフレームの配置を示す。１フレームの横方向が時間軸でもあり、その時間軸方向に２ｎ（ここでは、＝１０）個のサブフレームが配置されている。縦軸はブロックを特定する番号である。サブフレームの０から４番目までの前半の中の１つ、図４（Ａ）ではＲＢ番号「０」―サブフレーム番号「０」に、及び、サブフレームの５から９番目までの後半の中の１つ、図４（Ａ）ではＲＢ番号「０」−サブフレーム番号「５」に、それぞれ同期信号（ＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌ）が含まれている。

さらに、そのＲＢ番号「０」−サブフレーム番号「０」の詳細データ構造を示すのが図４（Ｂ）である。図４（Ｂ）の例によれば、サブフレームは、時間軸方向にｍ＝１４個の列に、かつ縦軸のサブキャリア周波数軸に沿ってｋ＝１３個の行に、配列されたシンボルデータで構成されている。そしてそれらのシンボルデータ中のシンボル番号「５」と「６」には、同期信号（以下、「前半の同期信号」と言う。）が含まれている。サブフレーム番号５のサブフレームのシンボル番号「５」と「６」（１フレーム中を通し番号で表現すると「７５」と「７６」）にも同様に同期信号（以下、「後半の同期信号」と言う。）が含まれている。そして、前半の同期信号の情報内容と後半の同期信号の情報内容とは、双方とも全く同一である。しかし、その他のサブフレーム番号のサブフレームには、この同期信号が無い。同期信号には、第１同期信号Ｐ−ＳＳ（ＰｒｉｍａｒｙＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌ）と第２同期信号Ｓ−ＳＳ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌ）とが含まれている。運用されるであろう３．９ＬＴＥでは、ダウンリンク側にある無線端末が、第１同期信号Ｐ−ＳＳにより基地局の送信タイミングを知ることができ、第２同期信号Ｓ−ＳＳにより同期を確定するために用いるものと考えられる。

また、図４（Ｂ）のサブフレームには、■印で示される基準信号ＲＳが点在して、つまり周波数軸・時間軸ともに隣り合う基準信号とは間欠的な位置に配置されている。基準信号ＲＳは、無線端末側の受信装置が復調する際の基準信号として使用されるもので、パイロットチャンネル信号に相当する。基準信号ＲＳは、１フレーム周期の信号とされている。

このような技術環境にあって、次のような課題があった。（１）被測定対象がアンプ等のような物理層レベルの評価にあたっては、顧客から完全に規格に準拠することなく、つまり実運用外の信号条件で測定・評価が求められることがあるため、必ずしも上記サブキャリア内の第１同期信号及び第２同期信号だけで同期すれば良いものではない。（２）上記説明のように規格（非特許文献１）そのものが策定段階であるため、推測に基づく同期処理を行った結果、不明瞭な情報が乗る信号と、顧客に解釈されるので、使用することができない。

そこで、解決にあたって次の点を考慮し、着眼した。（ａ）サブフレーム内の同期信号以外の信号も考慮する。（ｂ）同期信号は既知であるからそれを基に、前半と後半の双方の同期信号を検出して２つの同期信号の時間位置を推定する。（ｃ）連続したフレーム列の中で検出された２つ同期信号の時間位置は、「前半の時間位置」「後半の時間位置」の順序で検出されるか、「後半の時間位置」「前半の時間位置」の順序で検出されるか不明であるので、フレームの先頭位置を特定できない。一方、基準信号ＲＳは、１フレームで１周期であるから、１フレームに同じ情報内容の基準信号が繰り返すことはなく、かつ既知の信号であるので、上記（ｂ）で検出された２つ時間位置の近傍のそれぞれの基準信号ＲＳの内容を調べて「前半の時間位置」「後半の時間位置」とを識別する。そうすれば前半の時間位置は、１フレームの先頭のサブフレーム位置であるから、フレームの先頭位置を特定できる。

なお、本発明において、フレームの先頭位置を特定することと、フレームの終了位置を特定すること、フレームの固定された位置にあるデータを特定すること、フレームと同一のタイミングを取得すること、或いはフレームと同期をとること、等は、特定、取得、同期等の技術的手法を異にするにして、結果的に「フレームのいずれかのデータの時間位置を知る」ことでは同義である。

本発明の目的は、規格の同期信号のみに頼らず、かつ伝送フォーマットを利用して、同期を確立できる技術を提供する。

本発明の目的を達成するため、請求項１の発明は、無線通信システムのダウンリンクに用いられる変調信号の１フレームが、複数のシンボルデータを時系列的に配したサブフレームの複数２ｎ個を時系列的に配して構成され、かつ該１フレーム中の前半のｎ個と、後半のｎ個のそれぞれのサブフレーム群の１サブフレームには既知の同期信号が含まれているとともに、各サブフレームには、１フレーム単位の周期を有する既知の基準信号を構成するシンボルデータが点在して配置されており、このような変調信号で変調された無線信号を受けて前記フレームの先頭を検出するフレーム先頭位置検出装置であって、
前記無線信号を復調して得られた復調データを時系列的に記憶する記憶手段（４）と、
予め、前記無線システムで用いられる前記同期信号と同じ等価同期信号と、前記の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号及び後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号の内少なくとも一方と同じ等価基準信号と、を生成する参照信号生成手段（５）と、
少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データを前記記憶手段から読み出して、該復調データと前記等価同期信号との相関をとって、該復調データに同期信号が存在する２つの時間位置を検出する同期時間位置検出手段（６）と、
前記２つの時間位置の周辺における基準信号を含む前記復調データを読み出して、それぞれの復調データと前記前半又は後半のいずれかの一方の等価基準信号との相関を求めて、相関が高い方の時間位置における復調データを基に、前記２つの時間位置を前記フレームの前記前半と前記後半とに識別する識別判定手段（７）と、を備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記参照信号生成手段は、前記無線システムが複数種類の前記同期信号のいずれか一つを適用されている場合は、その複数種類の同期信号と同じ複数種類の前記等価同期信号を生成し、
前記同期時間位置検出手段は、該複数種類の等価同期信号を切り替えて、前記少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データと相関をとって、前記同期信号の時間位置を検出する構成とした。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記シンボルデータはサブキャリアで構成されており、前記記憶手段と前記同期時間位置検出手段との間に、前記同期信号を含むシンボルデータを構成するサブキャリアを選択的に通過させるフィルタを有し、前記前記同期時間位置検出手段が前記記憶手段から読み出した、前記少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データは、前記フィルタを経由したものである構成とした。

請求項４の発明は、無線通信システムのダウンリンクに用いられる変調信号の１フレームが、複数ｋ個のサブキャリアでなる複数ｍ個のシンボルデータを時系列的に配したサブフレームの複数２ｎ個を時系列的に配して構成され、かつ該１フレーム中の前半のｎ個と、後半のｎ個のそれぞれのサブフレーム群の１サブフレームには既知の同期信号が含まれているとともに、各サブフレームには、１フレーム単位の周期を有する既知の基準信号を構成するシンボルデータが点在して配置されており、このような変調信号で変調された無線信号を受けて復調してデジタルの復調データを出力する受信部（１００）と、該復調データの前記フレームの先頭位置に基づいて対象とする前記シンボルデータを解析する解析部（３００）とを有するデジタル変調信号解析装置であって、
前記無線信号を復調して得られた復調データを時系列的に記憶する記憶手段（４）と、
予め、前記無線システムで用いられる前記同期信号と同じ等価同期信号と、前記の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部及び後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部の内、少なくとも一方と同じ等価基準信号とを、生成する参照信号生成手段（５）と、
少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データを前記記憶手段から読み出して、該復調データと前記等価同期信号との相関をとって、該復調データに同期信号が存在する２つの時間位置を検出する同期時間位置検出手段（６）、
前記２つの時間位置に周辺における基準信号を含む前記復調データを読み出して、それぞれの復調データと前記前半又は後半のいずれかの一方の等価基準信号との相関を求めて、相関が高い方の時間位置における復調データを基に、前記２つの時間位置を前記フレームの前記前半と前記後半とに識別する識別判定手段（７）と、を備え、
前記解析部は、該識別判定手段の識別結果を受けて、前記対象とするシンボルデータを前記記憶手段から読み出して解析する構成とした。

本発明によれば、同期時間位置検出手段により、１フレーム相当期間における２つの同期信号の時間位置を検出し、識別判定手段で、検出された２つの同期信号の時間位置について、いずれが１フレーム中の前半の時間位置であり、いずれが後半の時間位置であるか識別できる構成なので、伝送データのデータフォーマット中の同期信号だけに頼らずに、フレームの先頭を検出すること、或いはフレーム位置を特定すること、或いはフレームについてのタイミングを取得することができた。

本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るデジタル変調信号解析装置についての実施形態の機能構成を示す図である。図１は、フレーム先頭位置検出部の機能構成も含む。図２は、相関パワーの演算結果の例を示す図である。図３は、１フレーム中の前半の同期信号の近傍の基準信号の時間領域波形と、後半の同期信号の近傍の時間領域波形を示す図である。図４は、３．９ＬＴＥシステムにおける変調信号のフレームのデータフォーマットを示す図である。図４については、既に「解決する課題」の欄で説明している。本実施形態はこのデータフォーマットを利用している。

図１の受信部１００は、周波数変換手段１，Ａ／Ｄ変換手段２、及び直交復調手段３で構成される。この受信部１００は、例えば、無線システムとして３．９ＬＴＥシステムの基地局（不図示）から送られてくる、図４に係るフレームのデータフォーマットの変調信号で変調された搬送波でなる無線信号を受けて、周波数変換手段１により無線信号の周波数を中間周波数の信号に変換する。Ａ／Ｄ変換手段２は中間周波数の信号をデジタルデータに変換する。そして、直交復調手段３は、ＩとＱの互い直交するデータに分離して、復調する。そして、デジタルの復調データを受信の時間経過（受信タイミング）に対応させて記憶手段４に記憶させる。

復調データは、いわば変調信号と同様のフレームのデータフォーマットであり、そのフォーマットの時間位置の順に記憶されるが、フレームは次から次と到来して記憶される。実際にはＩ，Ｑの各データ毎に記憶されるが、以下この発明では、纏めて復調データと言う。この記憶された復調データそのままでは、時間連続して送られてくるので伝送フレームの先頭位置が特定されないまま時間順に記憶されている。このフレームの先頭位置を検出するのが、次に説明する、フレーム先頭位置検出部２００（フレーム先頭位置検出装置）である。

図１の参照信号生成手段５は、等価同期信号源５ａと等価基準信号源５ｂとを有する。等価同期信号源５ａは、無線システムとしての３．９ＬＴＥシステムで用いられる図４の同期信号と同じ等価同期信号を生成する。その同期信号を上記の第１同期信号Ｐ−ＳＳとする。第１同期信号Ｐ−ＳＳは既知であり、非特許文献１の「６．１１．１ＰｒｉｍａｒｙＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌ」で定義されている。それによれば、第１同期信号Ｐ−ＳＳの生成式は、次の式（１）で示される。
ｄ_ｕ（ｎ）＝ｅ^{−Ｊπｕ（ｎ＋１）／６３} （ｎ＝０，１，・・・，３０）
＝ｅ^{−Ｊπｕ（ｎ＋１）（ｎ＋２）／６３} （ｎ＝３１，３２，・・・，６２）
ただし、ｎ：周波数を表す定数で全部で６３ある。
ｕ：第１同期信号Ｐ−ＳＳを識別する符号で、
この場合、ｕ＝２５，ｕ＝２９、ｕ＝３４の３つがある。

したがって、等価同期信号源５ａは、等価同期信号として信号ｄ_２５、ｄ_２９、ｄ_３４の３パターンに基づく第１同期信号Ｐ―ＳＳを生成する。この第１同期信号Ｐ−ＳＳのコンスタレーションを図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）はいわばＩ−Ｑデータの変動であるが、この信号の位相は在る点に収束することなく変動する。振幅は１固定となる特徴を有する。

等価同期信号源５ａは、信号ｄ_２５、ｄ_２９、ｄ_３４の３パターンのそれぞれについて周波数軸上にマッピングして、逆ＦＦＴ処理することにより、インパルス応答波形を得る。このインパルス応答波形の例が、図３（Ｂ）である。そしてその３つインパルス応答波形Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を同期位置検出用の等価同期信号として同期時間位置検出手段６へ送る。

等価基準信号源５ｂは、３．９ＬＴＥシステムで用いられる図４のデータフォーマット上にあって、その前半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号及び後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号の内、少なくとも一方と同じ等価基準信号を生成する。つまり、既に上記したように、前半の同期信号とは、図４（Ａ）で１フレームを構成する１０個のサブフレーム内、０から４番目までの前半の中のサブフレームの１つであって、図４（Ａ）ではＲＢ番号「０」−サブフレーム番号「０」が相当する。そして、その近傍に点在する基準信号の一部とは、例えば、シンボル番号「７」に含まれる基準信号である（シンボル番号「４」に含まれる基準信号であっても良い）。したがって、その近傍に点在する基準信号の一部を含む信号とは、例えば、シンボル番号「４」を表す信号である。後半の同期信号とは、サブフレームの５から９番目までの後半の中の１つであって、図４（Ａ）ではＲＢ番号「０」−サブフレーム番号「５」が相当する。そして、その近傍に点在する基準信号の一部とは、例えば、シンボル番号「７」（フレーム内の通し番号では「７７」）に含まれる基準信号である（シンボル番号「４」（通し番号で「７４」）に含まれる基準信号であっても良い）。そして、その近傍に点在する基準信号の一部を含む信号とは、例えば、シンボル番号「７７」を表す信号である。以下、シンボル番号については、フレーム内の通し番号で説明する。

同一フレーム内のシンボル番号「７」と「７７」に含まれる基準信号は異なった波形としており、いずれも非特許文献１に定義されている。したがって、シンボル番号「７」と「７７」のそれぞれを表す信号も異なった波形となる。等価基準信号源５ｂは、非特許文献１に基づくシンボル番号「７」を表す信号とシンボル番号「７７」を表す信号のそれぞれに相当するインパルス応答波形を記憶してそれぞれを等価基準信号「７」、等価基準信号「７７」として識別判定手段７へ送る。実際は、シンボル番号「７」と「７７」のいずれか１つの等価基準信号があれば目的を達成することができるが、ここでは双方を生成する例で説明する。

図１の同期時間位置検出手段６は、記憶手段４から少なくとも１フレーム分の時間間隔に相当する復調データを取得し、それと等価同期信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を受けて、次の相関パワーＰ_ｐｓｓを演算で求める。

相関パワーＰ_ｐｓｓ＝［復調データにおける波形］×［等価同期信号のインパルス波形］
ただし、この相関パワーＰ_ｐｓｓ演算は、等価同期信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のインパルス応答波形の３つのパターンについて行う。そして、各パターンについての相関パワーＰ_ｐｓｓ演算において、１フレーム分の時間間隔にある復調データのその時間位置をずらしながら（スライディングさせながら）演算する。そして、等価同期信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の各パターンの演算毎に相関パワーＰ_ｐｓｓの最大値ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ１）、ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ２）、ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ３）とその時間位置を求める。さらにその中から最大となる最大値ＴｏｔａｌＭＡＸＰ_ｐｓｓとその時間位置を求める。なお、ここでの各最大値と称する値は、所定の閾値以上の値であって、最大値ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ１）、ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ２）、ＭＡＸＰ_ｐｓｓ（Ｄ３）の中には、２つの最大値を含む場合、１つの最大値を含む場合、最大値が含まれない場合がある。最大値ＴｏｔａｌＭＡＸＰ_ｐｓｓには２つの最大値が含まれてくる。したがって、同期時間位置検出手段６は、１フレームに含まれる第１同期信号Ｐ−ＳＳの２つの時間位置として、最大値ＴｏｔａｌＭＡＸＰ_ｐｓｓの現れる２つの時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２を求めて識別判定手段７へ送る。

等価同期信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の３つパターンについての相関パワーＰ_ｐｓｓの結果を合わせプロットした例が図２である。図２で、演算結果は、横軸が時間、縦軸が相関パワーＰ_ｐｓｓとする座標上にプロットされている。図２では、２つの時間位置に相関パワーＰ_ｐｓｓの最大値（図２の２本の線）が認められるが、これが最大値ＴｏｔａｌＭＡＸＰ_ｐｓｓであるところの２つの最大値である。図２の２本の線の横軸の時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２が前半と後半の第１同期信号Ｐ―ＳＳの時間位置を示す。ただし、この段階では、つまり図２では、いずれが前半の第１同期信号Ｐ−ＳＳか、後半の第１同期信号Ｐ−ＳＳかは特定できない。しかしながら、１フレーム分の時間内の第１同期信号Ｐ−ＳＳの時間位置であるから、前半のものと後半のものが含まれていることは確実である。

また、上記の相関パワーＰ_ｐｓｓの演算、及び各最大値の演算は、１フレーム分の時間内に前半と後半の２つの同期時間位置が特定できた時点で終了させて良く、必ずしも全部の演算（３つのパターンについて、復調データを全時間に亘ってずらして演算）を行う必要はない。

さらに図１において、記憶手段４と同期時間位置検出手段６との間に、第１同期信号Ｐ−ＳＳ以外のデータ、つまり同期時間位置検出に不要なデータを除外し必要な復調データを選択的に利用するためのフィルタ８を追加することにより、同期時間位置検出手段６による相関パワーＰ_ｐｓｓの演算結果がＳ／Ｎ良く得られる。フィルタ８は、図４（Ｂ）のように多くのサブキャリアの周波数成分があるが、その中から図４（Ｃ）に示すよう第１同期信号Ｐ−ＳＳが含まれるサブキャリアの周波数信号を選択する、言い換えれば第１同期信号Ｐ−ＳＳの周波数帯域以外の周波数帯域を除外する帯域フィルタで構成することができる。或いは周波数軸上での帯域フィルタと併用もしくは時間軸上でのローパスフィルタで構成することができる。

識別判定手段７は、相関算出手段７ａ及び識別手段７ｂを有する。そして、同期時間位置検出手段６が検出した、第１の同期信号Ｐ―ＳＳの２つの時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２を受けて、その２つの時間位置の周辺における基準信号を含む前記復調データを記憶手段４から読み出して、それぞれの復調データと前記前半又は後半のいずれかの一方の等価基準信号との相関を求めて、相関が高い方の時間位置における復調データを基に、２つの時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２をフレームの前半と後半とに識別する。

識別判定手段７は、同期時間位置検出手段６から受けた時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２は、シンボル番号「５」「６」と、シンボル番号「７５」「７６」と推定されるので、その２つの時間位置の周辺における基準信号を含む復調データとは、シンボル番号「７」を表す復調データ、及びシンボル番号「７７」を表す復調データである。シンボル番号「５」「６」と「７」との時間位置の差Δｔ、シンボル番号「７５」「７６」と「７７」との時間位置の差Δｔは同じであって、非特許文献１の定義から既知であるから、記憶手段４から時間位置Ｔ_ｐ１＋Δｔ１、Ｔ_ｐ２＋Δｔ１に在る復調データを読み出すことにより、シンボル番号「７」とシンボル番号「７７」のそれぞれを表す２つのシンボル番号の復調データ［Ｔ_ｐ１＋Δｔにおける復調データ］、［Ｔ_ｐ２＋Δｔにおける復調データ］を読み出すことができる。ただし、この段階では、時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２がフレームの前半のものか後半のものか不明であるから、読み出した２つのシンボル番号の復調データをシンボル番号「７」とシンボル番号「７７」とには識別できていない。

相関算出手段７ａは、読み出した［Ｔ_ｐ１＋Δｔにおける復調データ］、［Ｔ_ｐ２＋Δｔにおける復調データ］と、等価基準信号源５ｂから受ける［シンボル番号「７」の等価基準信号］、［シンボル番号「７７」の等価基準信号］と、の各波形を比較して何れと一致するかを調べる。その一例として、次の相関演算を行ってその相関値Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４の値を求めて一致する波形同士（組み合わせ）を探る。
Ｌ_１＝［Ｔ_ｐ１＋Δｔにおける復調データ］×［シンボル番号「７」の等価基準信号］
Ｌ_２＝［Ｔ_ｐ２＋Δｔにおける復調データ］×［シンボル番号「７」の等価基準信号］
Ｌ_３＝［Ｔ_ｐ１＋Δｔにおける復調データ］×［シンボル番号「７７」の等価基準信号］
Ｌ_４＝［Ｔ_ｐ２＋Δｔにおける復調データ］×［シンボル番号「７７」の等価基準信号］

識別手段７ｂは、相関算出手段７ａが上記の演算した結果である相関値を受けて、相関値Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４により、一致する（類似する）波形同士を特定することで、時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２がフレームの前半のものか後半のものかを識別する。一致する波形同士か否かの判断は、例えば、予め一致する場合の相関値の範囲を閾値範囲として求めておいて、上記演算の結果がその閾値範囲に入ったものを一致すると判断する。そして、例えば、上記演算の結果、相関値Ｌ_２、Ｌ_３の２つが閾値範囲に入った場合は、時間位置Ｔ_ｐ１がフレームの後半のもので、時間位置Ｔ_ｐ２がフレームの前半のものと判断する。相関値Ｌ_１、Ｌ_４の２つが閾値範囲に入った場合は、時間位置Ｔ_ｐ１がフレームの前半のもので、時間位置Ｔ_ｐ２がフレームの後半のものと判断する。

なお、相関値Ｌ_１、Ｌ_２だけ求めて、その結果により、例えば時間位置Ｔ_ｐ１がフレーム前半のものと識別できれば、相関値Ｌ_３、Ｌ_４を求めなくとも他方の時間位置Ｔ_ｐ２は後半のものと特定できる。したがって、相関演算は相関値Ｌ_１、Ｌ_２を求める演算、又は相関値Ｌ_３、Ｌ_４を求める演算のいずれかにより、時間位置Ｔ_ｐ１、Ｔ_ｐ２の識別が可能である。つまり、等価基準信号は［シンボル番号「７」の等価基準信号］、［シンボル番号「７７」の等価基準信号］の何れか一方があれば、他方が無くても識別できる。

識別手段７ｂは、時間位置Ｔ_ｐ１がフレームの後半のもので、時間位置Ｔ_ｐ２がフレームの前半のものと判断したとき、或いは時間位置Ｔ_ｐ１がフレームの前半のもので、時間位置Ｔ_ｐ２がフレームの後半のものと判断したときは、図４におけるデータフォーマットに基づいて（非特許文献１の定義に基づいて）シンボル番号「０」の時間位置を特定することにより、フレームの先頭の時間位置を特定する。

周波数補正部５００は、受信時の周波数ズレがあると復調データの周波数成分の（復調データのフレームの周期に）誤差がでるので、記憶手段４に記憶された復調データから周波数ズレを求めて、それを補正するものである。上記フレーム先頭位置検出部２００における、フレームの先頭の時間位置を特定するには、この周期性を補正された復調データに基づいて補正された復調データを用いることが好ましい。

解析部３００は、周波数補正された復調データから、上記の識別判定手段７で特定されたフレームの先頭の時間位置を基準として解析対象のシンボルデータ等のデータを読み出して解析する。例えば、シンボルデータを理想的なシンボルデータと比較して評価するデータ読み出して、例えば、パイロットキャリア信号の位相変化を解析する。或いは、シンボルデータを理想的なデータとベクトル的に比較して評価する。

表示部４００は、解析部３００が解析した結果を所望フォーマットで表示する。例えば、シンボルデータのベクトル動きをＩ―Ｑ座標上に表示する。

上記構成において、フレーム先頭位置検出部２００は、記憶手段４を構成するメモリ、及び上記説明したその他の機能構成（ブロック）を表したプログラムを記憶するメモリ及びそのプログラムを実行するＣＰＵで構成することができる。

本発明によれば、上記のように、３．９ＬＴＥシステムのような新たなシステムであっても、フレームの先頭位置を把握でき、かつデータフォーマットの同期信号のみに頼らず先頭位置を把握できる構成なので、その後、行う変調信号解析においても、正確な時間位置に基づいた解析が可能である。

本発明の実施形態の機能構成を示す図である。相関パワーの結果を示す図である。１フレーム中の前半の同期信号の近傍の基準信号の時間領域波形と、後半の同期信号の近傍の時間領域波形を示す図である。３．９ＬＴＥシステムにおける伝送フレームのデータフォーマットを説明するための図である。

符号の説明

１周波数変換手段、２Ａ／Ｄ変換手段、３直交復調手段、４記憶手段、
５参照信号生成手段、５ａ等価同期信号源、５ｂ等価基準信号源、
６同期時間位置検出手段、７識別判定手段、７ａ相関算出手段、
７ｂ識別手段、
１００受信部、２００フレーム先頭位置検出部、３００解析部、
４００表示部、５００周波数補正部

Claims

無線通信システムのダウンリンクに用いられる変調信号の１フレームが、複数のシンボルデータを時系列的に配したサブフレームの複数２ｎ個を時系列的に配して構成され、かつ該１フレーム中の前半のｎ個と、後半のｎ個のそれぞれのサブフレーム群の１サブフレームには既知の同期信号が含まれているとともに、各サブフレームには、１フレーム単位の周期を有する既知の基準信号を構成するシンボルデータが点在して配置されており、このような変調信号で変調された無線信号を受けて前記フレームの先頭を検出するフレーム先頭位置検出装置であって、
前記無線信号を復調して得られた復調データを時系列的に記憶する記憶手段（４）と、
予め、前記無線システムで用いられる前記同期信号と同じ等価同期信号と、前記の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号及び後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部を含む信号の内少なくとも一方と同じ等価基準信号と、を生成する参照信号生成手段（５）と、
少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データを前記記憶手段から読み出して、該復調データと前記等価同期信号との相関をとって、該復調データに同期信号が存在する２つの時間位置を検出する同期時間位置検出手段（６）と、
前記２つの時間位置の周辺における基準信号を含む前記復調データを読み出して、それぞれの復調データと前記前半又は後半のいずれかの一方の等価基準信号との相関を求めて、相関が高い方の時間位置における復調データを基に、前記２つの時間位置を前記フレームの前記前半と前記後半とに識別する識別判定手段（７）と、を備えたフレーム先頭位置検出装置。
前記参照信号生成手段は、前記無線システムが複数種類の前記同期信号のいずれか一つを適用されている場合は、その複数種類の同期信号と同じ複数種類の前記等価同期信号を生成し、
前記同期時間位置検出手段は、該複数種類の等価同期信号を切り替えて、前記少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データと相関をとって、前記同期信号の時間位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のフレーム先頭位置検出装置。
前記シンボルデータはサブキャリアで構成されており、
前記記憶手段と前記同期時間位置検出手段との間に、前記同期信号を含むシンボルデータを構成するサブキャリアを選択的に通過させるフィルタを有し、前記前記同期時間位置検出手段が前記記憶手段から読み出した、前記少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データは、前記フィルタを経由したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレーム先頭位置検出装置。
無線通信システムのダウンリンクに用いられる変調信号の１フレームが、複数ｋ個のサブキャリアでなる複数ｍ個のシンボルデータを時系列的に配したサブフレームの複数２ｎ個を時系列的に配して構成され、かつ該１フレーム中の前半のｎ個と、後半のｎ個のそれぞれのサブフレーム群の１サブフレームには既知の同期信号が含まれているとともに、各サブフレームには、１フレーム単位の周期を有する既知の基準信号を構成するシンボルデータが点在して配置されており、このような変調信号で変調された無線信号を受けて復調してデジタルの復調データを出力する受信部（１００）と、該復調データの前記フレームの先頭位置に基づいて対象とする前記シンボルデータを解析する解析部（３００）とを有するデジタル変調信号解析装置であって、
前記無線信号を復調して得られた復調データを時系列的に記憶する記憶手段（４）と、
予め、前記無線システムで用いられる前記同期信号と同じ等価同期信号と、前記の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部及び後半の同期信号に近傍に点在する基準信号の一部の内、少なくとも一方と同じ等価基準信号とを、生成する参照信号生成手段（５）と、
少なくとも前記１フレーム期間に相当する期間の前記復調データを前記記憶手段から読み出して、該復調データと前記等価同期信号との相関をとって、該復調データに同期信号が存在する２つの時間位置を検出する同期時間位置検出手段（６）、
前記２つの時間位置に周辺における基準信号を含む前記復調データを読み出して、それぞれの復調データと前記前半又は後半のいずれかの一方の等価基準信号との相関を求めて、相関が高い方の時間位置における復調データを基に、前記２つの時間位置を前記フレームの前記前半と前記後半とに識別する識別判定手段（７）と、を備え、
前記解析部は、該識別判定手段の識別結果を受けて、前記対象とするシンボルデータを前記記憶手段から読み出して解析するデジタル変調信号解析装置。