JP2009267512A - 受信タイミング検出方法および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遅延プロファイルの歪みを低減し、受信タイミングを精度よく検出することのできる受信タイミング検出方法を得ること。
【解決手段】周波数領域信号で遅延プロファイルを求め、受信タイミングを検出する受信タイミング検出方法であって、遅延プロファイルの電力が最大となる位置をピーク位置として求めるステップと、周波数領域信号を時間領域に変換する際に生じる誤差成分であるsinc成分を、ピーク位置と所定の周波数情報に基づいて計算するステップと、sinc成分を遅延プロファイルから減算するステップと、減算結果に基づいて受信タイミングを検出するステップと、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信において受信信号の遅延プロファイルを検出して受信タイミングを検出する受信タイミング検出方法および通信装置に関する。

無線通信用の受信機では受信信号の受信タイミングを検出する処理が行われる。この処理のために、送信側では予め決められた既知のパターンを送信する。たとえば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を採用している無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、データ送信の直前にプリアンブルと呼ばれる既知データを送信する。

受信タイミングの検出方法は、大別すると、時間領域で検出する方法と、周波数領域で検出する方法の２種類の方法がある。時間領域で検出する方法では、受信機が信号波形と同等な波形を用意し、その波形と受信信号との相関を取る相関処理を行う。この処理は、一般に、ディジタルマッチドフィルタと呼ばれる相関器により実現される。また、相関処理の出力は、受信信号の受信タイミングを表す信号となる。この信号は遅延プロファイルと呼ばれる。

周波数領域で検出する方法では、時間領域の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）により一旦周波数領域の信号に変換し、データ変調パターンを取り除く処理などを行った後に、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）により時間波形に戻す。以上のような処理によって遅延プロファイルを生成し、受信信号の受信タイミングを検出することができる（たとえば、下記特許文献１および下記特許文献２参照）。ＯＦＤＭでは、受信機がデータ復調用としてＦＦＴ機能を備えていることから、装置の小型化のために周波数領域で検出する方法が採用されるケースがある。

特開２００４−２６６８１４号公報 特開２００７−１４２６０３号公報

一方、周波数領域で遅延プロファイルを検出する場合、遅延プロファイルにはsinc成分が混入して（sinc関数が畳み込まれて）誤差が生じ、遅延プロファイルが歪む。この現象は、信号帯域幅とＦＦＴ帯域幅が異なるために生じる現象であり、ＯＦＤＭ通信システムでは必ず生じる。たとえば、ＯＦＤＭを採用する無線ＬＡＮ（IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.11a）では、ＦＦＴ帯域幅＝２０ＭＨｚ，信号帯域幅≒１６ＭＨｚと両者の周波数が異なるため、遅延プロファイルはsinc成分の混入による誤差のために歪む。

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に記載の技術では、周波数領域で遅延プロファイルを作成しているが、sinc成分の混入による誤差の除去処理を行っていない。このため、遅延プロファイルに歪みが生じる、という問題があった。また、遅延プロファイルに歪みが生じるため、信号の受信タイミングを正確に検出することができない、という問題があった。特に、ＯＦＤＭでは、最もレベルの高い受信信号（主波）より時間的に早いタイミングで到来する信号（先行波）が存在すると受信特性が大きく劣化する。したがって、先行波の受信タイミングをできるだけ正確に検出することが受信特性の向上に有効である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数領域で遅延プロファイルを検出する際に、遅延プロファイルの歪みを低減し、受信タイミングを精度よく検出することのできる受信タイミング検出方法および通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号を周波数領域に変換した周波数領域信号に基づいて遅延プロファイルを求め、遅延プロファイルに基づいて受信タイミングを検出する受信タイミング検出方法であって、遅延プロファイルの各点の電力を算出し、前記電力が最大となる位置をピーク位置として求めるピーク検出ステップと、前記周波数領域信号を時間領域に変換する際にsinc関数が畳み込まれることによって生じる誤差成分であるsinc成分を前記ピーク位置と所定の周波数情報に基づいて計算するsinc成分生成ステップと、前記sinc成分を遅延プロファイルから減算する減算ステップと、前記減算結果に基づいて受信タイミングを検出する受信タイミング検出ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、周波数領域で遅延プロファイルを検出する際に、sinc成分を算出し、算出した結果に基づいて遅延プロファイルからsinc成分による誤差を除去するようにしたので、遅延プロファイルの歪みを低減し、受信タイミングを精度よく検出することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる受信タイミング検出方法および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信装置は、受信信号を周波数領域に変換するＦＦＴ部１と、伝送路の振幅および位相特性を抽出する伝送路推定部２と、周波数領域の信号を時間領域に変換するＩＦＦＴ部３と、遅延プロファイルを格納するためのプロファイル記憶部４と、sinc成分の除去処理の繰り返しループの終了判定を行うループ判定部５と、遅延プロファイルのピーク位置の振幅および位相を検出するピーク検出部６と、sinc成分を生成するsinc生成部７と、遅延プロファイルからsinc成分を除去する減算処理部８と、遅延プロファイルの大きさをしきい値と比較して先行波位置を検出するしきい値判定部９と、を備える。

また、本実施の形態の受信タイミング検出方法を実現する構成部である受信タイミング検出部１０は、ＩＦＦＴ部３と、プロファイル記憶部４と、ループ判定部５と、ピーク検出部６と、sinc生成部７と、減算処理部８と、しきい値判定部９とで構成される。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、ＦＦＴ部１は、受信信号をＦＦＴ処理によって周波数領域に変換する。このＦＦＴ処理の対象とする受信信号は、既知のプリアンブル信号である。図２は、本実施の形態の受信信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。本実施の形態では、ＯＦＤＭ方式を採用することとし、図２は、時間領域のＯＦＤＭ信号を表している。図２に示すように、受信信号は、データとデータの直前に配置されたプリアンブル信号とを含むこととする。

つぎに、伝送路推定部２は、ＦＦＴ部１で周波数領域に変換された受信信号に対して所定の伝送路推定処理を行う。この伝送路推定処理は、プリアンブルに後続するデータ部分を同期検波するために必要となる一般的な処理であり、その出力は、伝送路の振幅および位相特性を周波数領域で表した信号（以下、伝送路推定信号という）となる。したがって、伝送路推定信号を時間領域に戻せば、信号がどのくらい遅延して受信されているかが分かることになる。

ＩＦＦＴ部３は、伝送路推定信号を周波数領域から時間領域へ変換し、プロファイル記憶部４へ格納する。変換後の出力は、振幅と位相を持つ複素の信号（遅延プロファイル）である。

つぎに、ループ判定部５は、sinc成分の除去処理の繰り返しループの終了条件を満たしているか否かを判定する。本実施の形態では、プロファイル記憶部４に格納された遅延プロファイルに対して後述のsinc成分の除去処理を所定の回数繰り返して実施する。ループ終了条件としては、たとえば、受信信号ごとに遅延プロファイルが格納された回数をカウントし、そのカウント値が所定の繰り返し回数を超えているか否かを終了条件とする。

ループ判定部５が繰り返しループの終了条件を満たしていないと判定した場合は、ピーク検出部６の処理にすすみ、繰り返しループの終了条件を満たしていると判定した場合は、しきい値判定部９の処理にすすむ。

ピーク検出部６は、プロファイル記憶部４に格納された遅延プロファイル（複素の信号）を読み出して、電力に変換し、変換した電力が最大となる位置をピーク位置として検出する。また、ピーク検出部６は、ピーク位置に対応する遅延プロファイル（複素の信号）に基づいて振幅および位相を求める。なお、ここでは、ピーク検出部６が、複素の信号を電力に変換するようにしたが、これに限らず、他の構成要素が複素の信号を電力に変換するようにしてもよい。

図３は、電力に変換された遅延プロファイルの一例を示す図である。図３の主波Ｋ１は、最も受信電力が大きい信号であり、先行波Ｋ２は主波Ｋ１より早く到来する信号であり、遅延波Ｋ３は主波Ｋ１より遅延して到来する信号である。このように、遅延プロファイルには、一般に複数の波が含まれるが、ピーク検出部６は、電力値の最大値となる位置を検出するため、ピーク位置は主波の受信タイミングである。また、ピーク検出部６が求める振幅および位相は主波の振幅および位相となる。

つぎに、sinc生成部７は、ピーク検出部６が求めた振幅および位相に基づいて主波のsinc成分を計算する。以下、本実施の形態のsinc成分の計算方法について述べる。矩形の信号をフーリエ変換するとsinc関数と呼ばれる関数となる。図４は、sinc関数の概念を示す図である。図４の左側に示すような周波数空間で矩形の形状となる信号をフーリエ変換すると図４の右側に示すようなsinc関数となる。遅延プロファイルには、このようなsinc関数が畳み込まれている。したがって、たとえば、本来ピーク位置だけに主波の電力が生じる場合でも、ピーク位置以外の位置にも主波の影響がでることになり、遅延プロファイルに歪みが生じる。本実施の形態では、ある信号にsinc関数が畳み込まれた信号をsinc成分と呼ぶこととする。

図５は、ＦＦＴ帯域幅と信号帯域幅の一例を示す図である。図５に示すように、ＦＦＴ帯域Ｗには、信号帯域Ｂと不使用帯域Ｎが含まれる。この場合のsinc成分は、ＦＦＴ帯域幅をＷとし、信号帯域幅をＢとするとき、以下の式（１）に基づいて計算することができる。

なお、上記式（１）では、信号の中心周波数＝０を仮定しており、また、連続波形ｈ（ｔ）（ｔは時間）を、離散時間ｎ（ｎはサンプル番号）で表している。

また、信号帯域内に不使用帯域が存在する場合もある。図６は、信号帯域内に不使用帯域が存在する場合のＦＦＴ帯域幅と信号帯域幅の一例を示す図である。図６の例では、信号帯域幅Ｂのなかに不使用帯域Ｎが存在し、不使用帯域Ｎの左右に帯域幅Ｂ１と帯域幅Ｂ２が存在する。このような例で、時間領域の信号を求める場合、帯域幅Ｂ１と帯域幅Ｂ２の２つの信号について、それぞれ時間領域の信号を計算して、それらの時間領域の信号の和をとればよい。この際、各信号の中心周波数（図６の例では、中心周波数ｆ１，ｆ２）に応じて時間領域の信号に回転項を乗じる。したがって、Ｍを信号帯域中の帯域幅の個数とし、帯域幅Ｂ_kをｋ番目の帯域幅とし、ｆ_kをＢ_kの中心周波数とするとき、sinc成分は以下の式（２）に基づいて計算することができる。ｆ_kとＢ_kは、既知とし周波数情報としてsinc生成部７に入力されるとする。なお、周波数情報は、通信装置の汎用の記憶部等に記憶しておきsinc生成部７が読み出すようにしてもよいし、また、周波数情報としてsinc生成部７が保持するようにしてもよい。

sinc生成部７は、上記の式（２）に基づいてsinc成分を計算する。図７は、sinc生成部７の構成例を示す図である。図７に示すように、sinc生成部７は、sinc関数計算部１１と正規化部１２で構成される。sinc関数計算部１１は、上述の式（２）に基づいてsinc関数を計算する。このとき、ピーク検出部６から出力されたピーク位置を上記式（２）のｎ＝０の位置として計算する。したがって、計算されたsinc関数は、ピーク位置を最大値としピーク位置の両側に広がる形状となる。そして、sinc生成部７は、計算されたsinc関数のうちピーク位置に対応する値のみを“０”にしたsinc成分を生成する。すなわち、sinc成分は、ピーク位置は“０”となりピーク位置以外は上記式（２）のsinc関数の値となる。

また、上記式（２）では、振幅の最大値（ｎ＝０の振幅）がＭになるよう規格化されている。したがって、主波のsinc成分を求めるためには、実際の受信信号の振幅に基づいて調整する必要がある。正規化部１２は、この調整を行う。すなわち、正規化部１２は、上記式（２）に基づいて計算されたsinc関数の振幅の最大値（ｎ＝０の振幅）が、ピーク検出部６から出力された振幅に一致するよう、式（２）のsinc成分を定数倍する。以上の処理により、主波に対するsinc成分を求めることができる。

また、sinc生成部７のsinc関数の計算にＩＦＦＴ処理を用いるようにしてもよい。図８は、ＩＦＦＴ処理を用いる場合のsinc生成部７の構成例を示す図である。図８の例では、sinc生成部７は、ＩＦＦＴ部１３と正規化部１４で構成される。ＩＦＦＴ部１３では、式（２）を用いずに、周波数空間で、sinc成分に対応する矩形信号（式（２）をＦＦＴ処理した信号）を生成し、その矩形信号をＩＦＦＴ処理することにより、sinc成分を計算する。ＦＦＴ処理（ＩＦＦＴ処理を含む）は、ＯＦＤＭ通信装置に必須の処理であるから、時間的に余裕があり装置内のＦＦＴ処理機能を流用できる通信装置であれば、ＩＦＦＴ部１３としてそのＦＦＴ処理機能を用いることにより構成を簡略化することができる。

ＩＦＦＴ部１３は、たとえば、図５，図６に示すような矩形信号を生成する。実際には、受信信号が存在する周波数に対応する値を“１”とし、その他の周波数に対応する値を“０”とすればよい。そして、ＩＦＦＴ部１３は、このようにして生成した矩形信号にＩＦＦＴ処理を行い、sinc成分を求める。正規化部１４の処理は正規化部１２の処理と同様である。

sinc生成部７がsinc成分を求めた後に、減算処理部８は、プロファイル記憶部４に格納された遅延プロファイルから、sinc生成部７が求めたsinc成分を減算する。以上の処理により、遅延プロファイルから主波に対するsinc成分が除去できる。そして、減算処理部８は、プロファイル記憶部４に格納されている値を減算結果（主波に対するsinc成分の除去された遅延プロファイル）に更新する（プロファイル記憶部４の格納されている遅延プロファイルを減算結果に入れ替える）。

受信信号は、図３に示すように、先行波，遅延波を含むマルチパス波であるため、上記のピーク検出部６の処理およびsinc生成部７の処理を、全てのマルチパス波に対して実施する。すなわち、まず、上述のように主波に対するsinc成分を除去した後に、ピーク検出部６は、更新された遅延プロファイル（主波に対するsinc成分の除去された遅延プロファイル）のうち、主波以外（初回のピーク検出部６の処理によってピーク位置として検出された位置以外の値）の最大値を検出してピーク位置とし、ピーク位置の振幅および位相を求め、sinc生成部７は、その振幅および位相に基づいてsinc成分を計算する。そして、sinc生成部７は、主波の場合と同様に振幅を調整して、調整後のsinc成分をプロファイル記憶部４に格納されている遅延プロファイルから減算して、プロファイル記憶部４に格納されている遅延プロファイルを減算結果に更新する。

以上のようにピーク検出部６の処理およびsinc生成部７の処理をマルチパスの数だけ繰り返し行う。この繰り返しのループの終了判定はループ判定部５が行う。なお、ピーク検出部６は、前回の繰り返しまでに検出されたピーク位置を全て記憶しておき、それらの位置以外の電力の最大値を検出する。したがって、初回のピーク検出部６の処理では、主波の到来位置が検出され、２回目のピーク検出部６の処理ではマルチパスのうち２番目に大きい波の到来位置が検出され、以降順次、繰り返しごとに３番目，４番目，…に大きい波の到来位置が検出されることになる。

図９は、ループ判定処理部５の構成例を示す図である。ループ判定部５は、ループ回数カウント部１５と規定回数判定部１６とスイッチ１７とで構成される。ループ判定処理部５は、所定のループの回数だけsinc成分の除去処理をループさせる。たとえば、想定されるマルチパス数が３波であるなら、若干のマージンを入れて、ループの回数を５回に設定し、遅延プロファイルの更新を５回行うように制御する。

具体的には、ループ回数カウント部１５は、ループの回数（たとえば、遅延プロファイルの書き込みを行った回数）をカウントする。そして、規定回数判定部１６が、カウントされたループの回数が、設定されたループ回数に満たない場合には、スイッチ１７をＡ側にして、ピーク検出部６の処理を実行する。そして、規定回数判定部１６は、カウントされたループの回数が設定されたループ回数になったと判定した場合には、スイッチ１７をＢ側にして、遅延プロファイルをしきい値判定部９に送出する。

しきい値判定部９は、sinc成分の除去された遅延プロファイルに基づいて、先行波の位置を検出する。具体的には、まず、しきい値判定部９は、sinc成分除去前の遅延プロファイルの電力の最大値（主波の電力）を基準として、それより小さな値をしきい値として設定する。どの程度小さな値に設定するかは、通信環境などを考慮してシステム毎に調整すればよい。主波より時間的に前に存在し、しきい値を超える信号の中で、時間的に最も早く到達する信号を先行波として検出して、その位置を先行波の受信タイミングとして出力する。

つづいて、本実施の形態の受信タイミングの検出方法を実際に適用した結果を示す。図１０は、受信タイミングの検出方法を適用する伝送路のモデルを示す図である。図１０に示すように、このモデルでは、主波Ｋ４の位置を“０”サンプルとし、主波Ｋ４の電力を０ｄＢとして、先行波Ｋ５の位置を”−２０”サンプルとし、先行波Ｋ５の電力を−１０ｄＢとする。

図１１は、従来方式の先行波の受信タイミングの検出結果の一例を示す図である。図１２は、本実施の形態の受信タイミング検出方法による先行波の受信タイミングの検出結果の一例を示す図である。図１１および図１２の例では、図１０に示した伝送路モデルを仮定し、先行波の受信タイミングを求めた。なお、しきい値判定部９が用いるしきい値Ｓは主波から２０ｄＢ小さな値に設定している。

図１３は、従来方式の受信タイミング検出方法を実現するための通信装置の構成例を示す図である。図１１の検出結果は、従来方式としては、図１３に示すような構成例を仮定している。図１３では、図１と同様の機能を有する構成要素は、図１と同一の番号を付している。図１３に示すように、従来方式では、ＩＦＦＴ後の遅延プロファイル（sinc成分の除去を行っていない遅延プロファイル）を用いて、しきい値判定部９の処理を行っている。

図１１、図１２では、位置Ｐ１，Ｐ４は正しい主波の位置を示し、位置Ｐ２，Ｐ５は正しい先行波の位置を示し、位置Ｐ３は従来方式で検出した先行波の位置を示し、位置Ｐ６は本実施の形態の受信タイミング検出方法で検出した先行波の位置を示している。図１１に示すように、従来方式では、先行波の受信タイムミングの検出位置である位置Ｐ３は“−３０”サンプル付近となり、真の位置Ｐ２の“−２０”サンプルに対して“１０”サンプルの誤差が生じている。これに対し、図１２に示すように、本実施の形態の受信タイミング検出方法では、Ｐ６とＰ５は一致し、正しく先行波の位置は正しい“−２０”サンプルとなる。

なお、本実施の形態では、しきい値判定部９がしきい値を用いて受信タイミング（この例では先行波の位置）を求めるようにしたが、受信タイミングを求める方法は、これに限らず、本実施の形態のsinc成分の除去処理後の遅延プロファイルを用いて受信タイミングを求める方法であればどのような方法を用いてもよい。

このように、本実施の形態では、遅延プロファイルに対してsinc成分の除去処理を行い、sinc成分除去後の遅延プロファイルに基づいて先行波の受信タイミングを求めるようにした。このため、遅延プロファイルの歪みが低減でき、先行波の受信タイミングを精度良く検出することができる。

実施の形態２．
図１４は、本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置のループ判定部５ａの実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置の構成は、実施の形態１のループ判定部５をループ判定部５ａに替える以外は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態のループ判定部５ａ以外の処理は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。

本実施の形態のループ判定部５ａは、主波（希望波）に対する相対電力（Ｄ／Ｕ比）を求めるＤ（Desired Wave）／Ｕ（Undesired Wave）測定部１８と、Ｄ／Ｕ比を所定のしきい値と比較するＤ／Ｕ比較部１９と、スイッチ１７と、で構成される。スイッチ１７は、実施の形態１のスイッチ１７と同様である。

実施の形態１のループ判定部５は、あらかじめ設定されたループの回数だけsinc成分の除去処理を繰り返すようにループの回数を行うように制御していた。この方法は、あらかじめマルチパス数が予想できる場合に適している。これに対し、本実施の形態のループ判定部５ａは、ループの回数をあらかじめ設定せずに受信信号に基づいてループの終了を判定するため、マルチパス数が予想できない場合に適している。

主波に対して十分小さなマルチパス波であれば、そのマルチパス波のsinc成分が受信性能に与える影響が小さい。したがって、本実施の形態では、ある程度の大きさのマルチパス波に対してのみsinc除去を行う。本実施の形態では、電力の大きいマルチパス波から順にsinc成分の除去処理を行っているので、sinc成分の除去処理の対象となるマルチパス波の電力がある程度の大きさより小さくなった場合にループを終了することになる。

つづいて、本実施の形態のループ終了判定の動作について説明する。まず、Ｄ／Ｕ測定部１８は、プロファイル記憶部４に格納された遅延プロファイルについて、主波に対する各信号のＤ／Ｕ比を求める。Ｄ／Ｕ比は、主波の電力を各信号の電力で除することによって求めることができる。主波の電力は、ピーク検出部６が求めた電力の最大値を用いればよいが、初回のループでは、ピーク検出部６の処理が未了であり電力の最大値は不定となる。このため、初回については、Ｄ／Ｕ測定部１８が電力の最大値を求めて、その最大値を主波の電力として用いればよい。また、初回は必ずsinc成分の除去処理を行うこととし、初回については、Ｄ／Ｕ測定部１８の処理およびＤ／Ｕ比較部１９の処理を行わずに、Ｄ／Ｕ比較部１９がスイッチをＡ側に設定してsinc成分の除去処理に進むようにしてもよい。

Ｄ／Ｕ比較部１９は、Ｄ／Ｕ比を所定のしきい値と比較し、Ｄ／Ｕ比がしきい値より小さい場合（主波に対するマルチパス波の比率が所定の値より大きい場合）に、スイッチ１７をＡ側に設定してsinc成分の除去処理に進むようにする。また、Ｄ／Ｕ比がしきい値以上の場合にスイッチ１７をＢ側に設定して遅延プロファイルをしきい値判定部９に送出する。なお、Ｄ／Ｕ比較部１９は、すでにsinc成分の除去処理が行われている波については除いてＤ／Ｕ比の比較を行う。すなわち、ピーク検出部６でピーク位置と検出された位置以外の信号点についてＤ／Ｕ比の比較を行う。

なお、本実施の形態では、Ｄ／Ｕ比を用いて、主波に対するマルチパス波の比率が所定の値より大きいか否かを、Ｄ／Ｕ比がしきい値より小さいか否かによって判定するようにしたが、Ｄ／Ｕ比の代わりに各信号を主波の電力で除して相対電力を求めるようにしてもよい。この場合、その相対電力が所定の値より大きい場合に、sinc成分の除去処理に進むようにし、所定の値より小さい場合にしきい値判定部９に遅延プロファイルを送出する。

なお、本実施の形態では、ループ回数をあらかじめ設定しないため、処理時間が予測できない。したがって、処理時間の制約がある場合には、あらかじめ最大ループ数を設定しておき、最大ループ数になった場合には、処理を終了するようにすればよい。

このように、本実施の形態では、Ｄ／Ｕ測定部１８がＤ／Ｕ比を求め、Ｄ／Ｕ比較部１９がＤ／Ｕ比がしきい値より小さいか否かを判定し、しきい値より小さい場合にはsinc成分の除去処理を行い、Ｄ／Ｕ比がしきい値以上となった場合にsinc成分の除去処理のループを終了して先行波の検出処理に進むようにした。このため、マルチパス波の数が不明の場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図１５は、本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置の実施の形態３の構成例を示す図である。図１５に示すように、本実施の形態の通信装置は、ＦＦＴ部１と、伝送路推定部２と、受信タイミング検出部１０と、検波部２０と、タイミング制御部３０と、で構成される。本実施の形態のＦＦＴ部１，伝送路推定部２，受信タイミング検出部１０は、それぞれ実施の形態１のＦＦＴ部１，伝送路推定部２，受信タイミング検出部１０と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。

検波部２０は、ＦＦＴ部１の出力（受信信号を周波数領域に変換した信号）を同期検波し復調データとして出力する検波器である。タイミング制御部３０は、ＦＦＴ部１の動作タイミングを制御するタイミング制御器である。なお、タイミング制御部３０は、ＦＦＴ部１以外の構成要素の動作タイミングも制御するが、図では省略している。

ＯＦＤＭでは、時間領域の受信信号の所定数のサンプルを１処理単位としてＦＦＴを行う。この１処理単位の始点の位置は先行波の位置である。先行波の位置の算出誤差があると、ＦＦＴ処理の処理開始タイミング（１処理単位の始点）に誤差が生じ、復調データの特性が劣化する。

本実施の形態では、受信タイミング検出部１０が実施の形態１で述べたsinc成分の除去処理を行った後の遅延プロファイルを用いて先行波の位置を検出し、タイミング制御部３０に入力する。そして、タイミング制御部３０は、受信タイミング検出部１０から出力された先行波の位置に基づいてＦＦＴ部１の動作タイミングを制御する。

なお、本実施の形態では、実施の形態１のタイミング制御部１０を用いるようにしたが、これに限らず、受信タイミング検出部１０のループ判定部５を実施の形態２のループ判定部５ａに替え、実施の形態２の受信タイミング検出方法を実行するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、sinc成分を除去した遅延プロファイルを用いて先行波の位置を検出し、検出した位置に基づいてＦＦＴの動作タイミングを制御するようにした。このため、従来に比べ受信特性を向上させることができる。

なお、タイミング制御部３０が、受信タイミング検出部１０の出力を、所定の時間分だけ平均化するようにしてもよい。この場合、タイミング制御部３０は、平均化した先行波の検出位置を使用して、ＦＦＴ部１の動作タイミングを制御する。このため、雑音などにより先行波の検出位置が揺らいでも、正しくＦＦＴ部１の動作タイミングを得ることができ、より受信特性を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる受信タイミング検出方法および通信装置は、無線通信システムに有用であり、特に、ＯＦＤＭ方式を採用する無線通信システムに適している。

本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。 本実施の形態の受信信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。 電力に変換された遅延プロファイルの一例を示す図である。 sinc関数の概念を示す図である。 ＦＦＴ帯域幅と信号帯域幅の一例を示す図である。 信号帯域内に不使用帯域が存在する場合のＦＦＴ帯域幅と信号帯域幅の一例を示す図である。 sinc生成部の構成例を示す図である。 ＩＦＦＴ処理を用いる場合のsinc生成部の構成例を示す図である。 ループ判定処理部の構成例を示す図である。 受信タイミングの検出方法を適用する伝送路のモデルを示す図である。 従来方式の先行波の受信タイミングの検出結果の一例を示す図である。 実施の形態１の受信タイミング検出方法による先行波の受信タイミングの検出結果の一例を示す図である。 従来方式の受信タイミング検出方法を実現するための通信装置の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置のループ判定部の実施の形態２の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信タイミング検出方法を実現する通信装置の実施の形態３の構成例を示す図である。

符号の説明

１ ＦＦＴ部
２ 伝送路推定部
３ ＩＦＦＴ部
４ プロファイル記憶部
５，５ａ ループ判定部
６ ピーク検出部
７ sinc生成部
８ 減算処理部
９ しきい値判定部
１０ 受信タイミング検出部
１１ sinc関数計算部
１２，１４ 正規化部
１３ ＩＦＦＴ部
１５ ループ回数カウント部
１６ 規定回数判定部
１７ スイッチ
１８ Ｄ／Ｕ測定部
１９ Ｄ／Ｕ比較部
２０ 検波部
３０ タイミング制御部

Claims (11)

1. 受信信号を周波数領域に変換した周波数領域信号に基づいて遅延プロファイルを求め、遅延プロファイルに基づいて受信タイミングを検出する受信タイミング検出方法であって、
   遅延プロファイルの各点の電力を算出し、前記電力が最大となる位置をピーク位置として求めるピーク検出ステップと、
   前記周波数領域信号を時間領域に変換する際にsinc関数が畳み込まれることによって生じる誤差成分であるsinc成分を前記ピーク位置と所定の周波数情報に基づいて計算するsinc成分生成ステップと、
   前記sinc成分を遅延プロファイルから減算する減算ステップと、
   前記減算結果に基づいて受信タイミングを検出する受信タイミング検出ステップと、
   を含むことを特徴とする受信タイミング検出方法。
2. 前記周波数情報に受信信号の使用帯域幅を含むことを特徴とする請求項１に記載の受信タイミング検出方法。
3. 前記sinc成分生成ステップでは、前記sinc成分を、前記使用帯域幅を含む所定の計算式で算出することを特徴とする請求項２に記載の受信タイミング検出方法。
4. 前記sinc成分生成ステップでは、前記sinc成分を、前記使用帯域幅を周波数領域で表した矩形関数を逆高速フーリエ変換することにより算出することを特徴とする請求項２に記載の受信タイミング検出方法。
5. 前記ピーク検出ステップで検出されたピーク位置を記憶するピーク位置記憶ステップと、
   前記遅延プロファイルを前記減算ステップの減算結果に書き換えることにより遅延プロファイルを更新する遅延プロファイル更新ステップと、
   をさらに含み、
   前記ピーク検出ステップでは、前記ピーク位置記憶ステップで記憶したピーク位置を除いて前記電力が最大となる位置をピーク位置として求め、
   前記ピーク検出ステップ、前記ピーク位置記憶ステップ、前記sinc成分生成ステップ、前記減算ステップおよび前記遅延プロファイル更新ステップを１組とするsinc成分除去処理を繰り返した後に前記受信タイミング検出ステップを実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の受信タイミング検出方法。
6. 前記sinc成分除去処理の繰り返しの回数をあらかじめ定めた回数とすることを特徴とする請求項５に記載の受信タイミング検出方法。
7. 初回の繰り返し処理で前記ピーク検出ステップが検出したピーク位置の電力を最大値として記憶する最大値記憶ステップと、
   前記ピーク位置記憶ステップで記憶したピーク位置を除いて、遅延プロファイルの各点の前記最大値に対する電力比を求める電力比率算出ステップと、
   をさらに含み、
   前記電力比が所定のしきい値より小さい場合に、前記sinc成分除去処理の繰り返しを終了することを特徴とする請求項５に記載の受信タイミング検出方法。
8. 前記成分除去処理の繰り返しの回数をあらかじめ定めた最大回数とし、
   遅延プロファイルの電力の最大値を求め、前記最大値に対する各点の電力が所定の比率より小さい場合に、前記sinc成分除去処理の繰り返しを終了することを特徴とする請求項５に記載の受信タイミング検出方法。
9. 受信信号を周波数領域に変換した周波数領域信号に基づいて遅延プロファイルを求め、遅延プロファイルに基づいて受信タイミングを検出する通信装置であって、
   遅延プロファイルの各点の電力を算出し、前記電力が最大となる位置をピーク位置として求めるピーク検出手段と、
   前記周波数領域信号を時間領域に変換する際にsinc関数が畳み込まれることによって生じる誤差成分であるsinc成分を前記ピーク位置と所定の周波数情報に基づいて計算するsinc成分生成手段と、
   前記sinc成分を遅延プロファイルから減算する減算手段と、
   前記減算結果に基づいて受信タイミングを検出する受信タイミング検出手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
10. 前記受信タイミング検出手段が検出した受信タイミングに基づいて受信信号の高速フーリエ変換処理の動作タイミングを制御することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
11. 前記受信タイミング検出手段が検出した受信タイミングを所定の時間分平均化し、前記平均化した受信タイミングに基づいて高速フーリエ変換処理の動作タイミングを制御することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。

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