JP3497484B2

JP3497484B2 - フレーム同期装置およびフレーム同期方法

Info

Publication number: JP3497484B2
Application number: JP2001117304A
Authority: JP
Inventors: 美法森田; 貞樹二木; 充上杉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: CN1822537A; JP2002314520A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体装置に関
し、特に、相関法を用いて同期捕捉および同期追跡を行
う同期装置および同期方法に関する。

【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
なわち伝播遅延時間）は、常に変化する。そこで、受信
側装置は、受信信号を用いて送信側装置における送信タ
イミングを検出し、検出した送信タイミングに基づい
て、同期をとる必要がある。具体的には、受信側装置
は、受信信号を用いて検出した送信タイミングに基づい
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１１および
図１２を参照して説明する。図１１は、従来の同期方法
を示すフロー図である。図１２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、まず工程（以下「Ｓ
Ｔ」という。）１１では、送信側装置により送信された
送信信号についての受信信号と、ユニークワード信号と
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１２に示すような相互相関値が算出さ
れる。ＳＴ１２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。ＳＴ１３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】ＳＴ１４〜ＳＴ１７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１２に示す相互相関値においては、最
初にしきい値を越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】ＳＴ１８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。ＳＴ１９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、ＳＴ２０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、ＳＴ２１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
１２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。

【０００８】

【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。

【０００９】すなわち、まず第１に、回線品質によって
は、受信側装置において、送信側装置により送信された
送信信号についての先行波（主波）のレベルが、この送
信信号についての遅延波のレベルに比べて急激に落ち込
むことがある。具体的には、図１３に示すように、回線
品質によっては、先行波に対応する相互相関値２１のレ
ベルが、第１遅延波に対応する相互相関値２２〜第３遅
延波に対応する相互相関値２４のレベルよりも、急激に
落ち込むことがある。この場合には、正確な同期位置に
対応するａ₁点における相互相関値は、しきい値を下回
ることになる。この結果、上述した従来の同期方法を用
いると、同期時刻としてａ₁点ではなくａ₂点が誤って検
出される。

【００１０】第２に、回線品質によっては、受信側装置
において、送信側装置により送信された送信信号につい
ての先行波のレベルが、この送信信号についての遅延波
のレベルに比べて急激に落ち込むだけでなく、この先行
波と遅延波とが時間的に密接して受信されることがあ
る。具体的には、図１４に示すように、回線品質によっ
ては、先行波に対応する相互相関値３１のレベルが、第
１遅延波に対応する相互相関値３２〜第４遅延波に対応
する相互相関値３５のレベルよりも、急激に落ち込むと
ともに、先行波に対応する相互相関値３１と第１遅延波
に対応する相互相関値３２とが時間的に密接することが
ある。

【００１１】上述したように、従来の同期方法によれ
ば、しきい値を越えたｂ₁点における相互相関値を記憶
しておき、この相互相関値とｂ₁点から１サンプル後方
のｂ₂点における相互相関値とを比較し、ｂ₂点における
相互相関値が小さいときにのみ、ｂ₁点が同期時刻とし
て検出される。ところが、図１４においては、正確な同
期時刻に対応するｂ₁点における相互相関値は、ｂ₂点に
おける相互相関値よりも小さくなっている。この結果、
上述した従来の同期方法を用いると、同期時刻としてｂ
₁点ではなくｂ₃点が誤って検出される。

【００１２】第３に、回線品質によっては、より詳細に
は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ｃ ₁
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。

【００１３】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。

【００１４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、正確に同期捕捉および同期追跡を行うフレーム
同期装置およびフレーム同期方法を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のフレーム同期装
置は、受信信号に対して既知信号を用いて相関値を算出
する相関値算出手段と、所定のずらし時間だけ時間軸上
でずらされた理想相関値と所定の倍率が乗算された前記
相関値との間における二乗誤差を算出する二乗誤差算出
手段と、算出された二乗誤差が最小である際の理想相関
値に対応するずらし時間を同期時刻として検出する検出
手段と、を具備する構成を採る。

【００１６】この構成によれば、正確に同期捕捉および
同期追跡を行うことが可能なフレーム同期装置を提供す
ることができる。

【００１７】本発明のフレーム同期装置は、相関値算出
手段が、各ブランチについての受信信号を用いて各ブラ
ンチについての相関値を算出し、二乗誤差算出手段は、
前記各ブランチについての相関値のうち、最大相関値に
対応する時刻が最も先頭に位置している相関値のみを用
いて、二乗誤差を算出する構成を採る。

【００１８】この構成によれば、フェージング等の影響
により先行波が落ち込んだブランチについての相関値を
用いることなく、同期時刻を検出することができる。こ
れにより、同期捕捉および同期追跡の精度をさらに向上
させることができる。

【００１９】本発明のフレーム同期装置は、相関値算出
手段が、各ブランチについての受信信号を用いて各ブラ
ンチについての相関値を算出し、二乗誤差算出手段は、
前記各ブランチについての相関値を加算した結果を用い
て、二乗誤差を算出する構成を採る。

【００２０】この構成によれば、相関値に対する平均化
に必要な時間を削減することができるので、より高速な
同期捕捉および同期追跡を行うことが可能となる。

【００２１】本発明の通信端末装置は、上記いずれかの
フレーム同期装置を備えた構成を採る。本発明の基地局
装置は、上記いずれかのフレーム同期装置を備えた構成
を採る。

【００２２】これらの構成によれば、正確に同期捕捉お
よび同期追跡を行うことが可能となるので、良好な通信
を行う通信端末装置および基地局装置を提供することが
できる。

【００２３】本発明のフレーム同期方法は、受信信号に
対して既知信号を用いて相関値を算出する相関値算出工
程と、所定のずらし時間だけ時間軸上でずらされた理想
相関値と所定の倍率が乗算された前記相関値との間にお
ける二乗誤差を算出する二乗誤差算出工程と、算出され
た二乗誤差が最小である際の理想相関値に対応するずら
し時間を同期時刻として検出する検出工程と、を具備す
る。

【００２４】この方法によれば、正確に同期捕捉および
同期追跡を行うことが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の骨子は、所定のずらし時
間だけ時間軸上でずらされた理想相関値と所定の倍率が
乗算された前記相関値との間における二乗誤差を算出
し、算出された二乗誤差が最小である際の理想相関値に
対応するずらし時間を同期時刻として検出することであ
る。

【００２６】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して詳細に説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１にかか
るフレーム同期装置の構成を示すブロック図である。図
１において、平均化部１０１には相関値が入力されてい
る。この相関値は、送信側装置により送信された送信信
号についての受信信号と、この受信信号に送信側装置に
より挿入された既知信号（既知の同期ワード）と、を用
いて算出される。

【００２７】この平均化部１０１は、算出された相関値
に対して移動平均を行う。この移動平均は、相関値のレ
ベルがフェージングにより急激に変動することを吸収す
る目的で行われる。移動平均は、例えば、算出された相
関値の各時間における相関値に忘却係数λを乗算した値
と、前回までの平均値に（１−λ）を乗算した値とを加
算することにより、実現可能である。なお、忘却係数λ
を大きくとれば、移動平均がなされた相関値を長区間変
動に対応させることができ、逆に、忘却係数λを小さく
とれば、移動平均がなされた相関値を短区間変動に対応
させることができる。倍率乗算部１０２は、移動平均が
なされた相関値に対して、所定の倍率を乗算する。所定
の倍率が乗算された相関値は、二乗誤差検出部１０５に
出力される。

【００２８】理想相関値生成部１０３は、フェージング
変動によるレベル変動、雑音や遅延波がない回線状態に
おける受信信号に対して既知信号を用いて相関値を算出
し、算出した相関値を理想相関値として時間移動部１０
４に出力する。時間移動部１０４は、理想相関値を時間
軸上において移動させ、時間軸上において移動させた理
想相関値を二乗誤差検出部１０５に出力する。

【００２９】二乗誤差検出部１０５は、倍率乗算部１０
２からの相関値と、時間移動部１０４からの理想相関値
との間における二乗誤差を検出する。検出された二乗誤
差は最小誤差検出部１０６に出力される。最小誤差検出
部１０６は、二乗誤差検出部１０５に検出された二乗誤
差における最小値すなわち最小二乗誤差を検出する。移
動時間検出部１０７は、最小誤差検出部１０６により検
出された最小二乗誤差を用いて同期時刻を検出する。

【００３０】次に、上記構成を有するフレーム同期装置
によりなされる動作の概要について、図２を参照して説
明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかるフレー
ム同期装置によりなされるフレーム同期の様子を概念的
に示す模式図である。

【００３１】まず、フェージング変動によるレベル変
動、雑音や遅延波がない回線状態における受信信号に対
して、既知信号を用いて理想相関値２０１が算出され
る。次に、送信側装置により送信された送信信号につい
ての受信信号と、この受信信号に含まれた既知信号と同
一の既知信号とを用いて、相関値が算出される。この
後、算出された相関値に対して移動平均がなされる。こ
れにより、移動平均がなされた相関値２０３が得られ
る。

【００３２】算出された理想相関値２０１および移動平
均がなされた相関値２０３を用い、次に示す手順に従っ
て、相関値２０３における先行波に対応する位置が検出
され、同期時刻が検出される。すなわち、まず、理想相
関値２０１における立ち上がり部分の範囲が設定され
る。具体的には、理想相関値２０１の大きさが略零とな
る部分２０１−１から理想相関値２０１の大きさが最大
となる部分２０１−２までが、理想相関値２０１におけ
る立ち上がり部分として設定される。この時点では、理
想相関値２０１における部分２０１−１に対応する時間
はｔ１であり、理想相関値２０１における部分２０１−
２に対応する時間はｔ２である。すなわち、理想相関値
２０１の立ち上がり部分に対応する時間的な範囲はｔ１
からｔ２となる。

【００３３】第１ステップでは、理想相関値２０１にお
ける立ち上がり部分に対応する時間的な範囲について、
理想相関値２０１と移動平均がなされた相関値（以下単
に「相関値」という。）２０３との間における二乗誤差
が算出される。具体的には、理想相関値２０１における
時間ｔ１から時間ｔ２までの相関値と、相関値２０３に
おける時間ｔ１から時間ｔ２までの相関値との間におけ
る二乗誤差が算出される。算出された二乗誤差が予め設
定された最小値よりも小さい場合には、算出された二乗
誤差が新たな最小値として設定される。この設定時に
は、現時点において時間軸上で理想相関値２０１がずら
されている時間（ずらし時間）が、現時点における同期
時刻として設定される。なお、理想相関値２０１を時間
軸上でずらすことについては後述する。

【００３４】第２ステップでは、相関値２０３に倍率
（ここでは倍率Ｎ）が乗算される。これにより、相関値
２０４が得られる。さらに、理想相関値２０１の立ち上
がり部分に対応する時間的な範囲について、理想相関値
２０１と相関値２０４との間における二乗誤差が算出さ
れる。この後、算出された二乗誤差が設定されている最
小値よりも小さい場合には、算出された二乗誤差が新た
な最小値として設定される。この設定時には、第１ステ
ップと同様に、現時点において時間軸上で理想相関値２
０１がずらされている時間（ずらし時間）が、現時点に
おける同期時刻として設定される。

【００３５】第３ステップでは、相関値２０３に乗算さ
れる倍率が増加され、相関値２０３にこの倍率（ここで
は倍率Ｎ２）が乗算される。さらに、第２ステップと同
様に、理想相関値２０１の立ち上がり部分に対応する時
間的な範囲について、理想相関値２０１と倍率Ｎ２が乗
算された相関値２０３（図示せず）との間における二乗
誤差が算出される。この後、第２ステップと同様の動作
がなされる。第２ステップと同様の動作がなされた後、
相関値２０３に乗算される倍率が最大倍率Ｍとなるまで
順次増加されて、上述したものと同様の動作がなされ
る。

【００３６】第４ステップでは、理想相関値２０１が時
間軸上において微小時間Ｔ１（すなわち微小時間Ｔ１に
対応する間隔）だけ図中右方向にずらされる。この時点
では、理想相関値２０１をずらした時間（すなわちずら
し時間）はＴ１となる。この後、上述した第１ステップ
〜第３ステップにおける動作が同様になされる。

【００３７】第５ステップでは、ずらし時間がＴとなる
まで、理想相関値２０１が時間軸上において上記微小時
間だけ順次図中右方向にずらされ（すなわち、ずらし時
間はＴ１×２、Ｔ１×３というように増加していく）、
上述した第１ステップ〜第３ステップにおける動作が同
様になされる。

【００３８】なお、図２には、時間軸上においてずらさ
れた理想相関値の一例として、理想相関値２０２が示さ
れている。ここで、理想相関値２０２の大きさが略零と
なる部分２０２−１から理想相関値２０２の大きさが最
大となる部分２０２−２までが、理想相関値２０２にお
ける立ち上がり部分として設定される。この時点では、
理想相関値２０２における部分２０２−１に対応する時
間はｔ３であり、理想相関値２０２における部分２０２
−２に対応する時間はｔ４である。すなわち、理想相関
値２０２の立ち上がり部分に対応する時間的な範囲はｔ
３からｔ４となる。

【００３９】この理想相関値２０２を例にとれば、第１
ステップでは、理想相関値２０２における時間ｔ３から
時間ｔ４までの相関値と、相関値２０３における時間ｔ
３から時間ｔ４までの相関値との間における二乗誤差が
算出される。上述したように、算出された二乗誤差が設
定されている最小値よりも小さい場合には、算出された
二乗誤差が新たな最小値として設定される。この設定時
には、現時点において時間軸上で理想相関値２０２がず
らされている時間（ずらし時間）が、現時点における同
期時刻として設定される。同様に、第２ステップでは、
相関値２０３に倍率（ここでは倍率Ｎ）が乗算される。
これにより、相関値２０４が得られる。さらに、理想相
関値２０２の立ち上がり部分に対応する時間的な範囲に
ついて、理想相関値２０２と相関値２０４との間におけ
る二乗誤差が算出される。この後、算出された二乗誤差
が設定されている最小値よりも小さい場合には、算出さ
れた二乗誤差が新たな最小値として設定される。この設
定時には、第１ステップと同様に、現時点において時間
軸上で理想相関値２０１がずらされている時間が、現時
点における同期時刻として設定される。

【００４０】同様に、第３ステップでは、相関値２０３
に乗算される倍率が増加され、相関値２０３にこの倍率
（ここでは倍率Ｎ２）が乗算される。さらに、第２ステ
ップと同様に、理想相関値２０２の立ち上がり部分に対
応する時間的な範囲について、理想相関値２０２と倍率
Ｎ２が乗算された相関値２０３（図示せず）との間にお
ける二乗誤差が算出される。この後、第２ステップと同
様の動作がなされる。第２ステップと同様の動作がなさ
れた後、相関値２０３に乗算される倍率が最大倍率Ｍと
なるまで順次増加されて、上述したものと同様の動作が
なされる。

【００４１】以上のような第１ステップ〜第５ステップ
における動作が完了した際に設定されている同期時刻
が、最終的な同期時刻として検出される。具体的には、
例えば、第５ステップにおける動作が完了した際に、仮
に、理想相関値２０２と倍率Ｘ（Ｎ≦Ｘ≦Ｍ）が乗算さ
れた相関値２０３との間における二乗誤差が最小値とし
て設定されていた場合には、ｔ４が同期時刻として検出
される。この場合、倍率Ｘが乗算された相関値２０３に
おける時間ｔ３〜時間ｔ４対応する部分が、理想相関値
２０２の立ち上がり部分に最も合致していることから、
相関値２０３において、時間ｔ４に対応する部分に先行
波が位置していることが明らかとなる。以上、本実施の
形態にかかるフレーム同期装置によりなされる動作の概
要について説明した。

【００４２】次に、上記構成を有するフレーム同期装置
によりなされる動作について、図３を参照して説明す
る。図３は、本発明の実施の形態１にかかるフレーム同
期装置によりなされるフレーム同期の動作を示すフロー
図である。

【００４３】まず、ＳＴ３０１では、送信側装置により
送信された送信信号についての受信信号に対して既知信
号を用いて相関値が算出される。ＳＴ３０２では、ＳＴ
３０１で算出された相関値に対して移動平均が行われ
る。ＳＴ３０３では、最小二乗誤差を検出するために、
ＭＩＮの初期値（例えば、１.０ｅ＋２０等）が設定さ
れる。

【００４４】ＳＴ３０４では、理想相関値が時間軸上に
おいて所定時間だけずらされる。この所定時間を、例え
ば、第１回目のループでは０とし、第２回目以降のルー
プでは微小時間Ｔ１としてもよい。ＳＴ３０５では、相
関値に乗算される倍率Ｎの初期値が設定される。ＳＴ３
０６では、相関値に倍率Ｎが乗算される。ＳＴ３０７で
は、理想相関値と倍率Ｎが乗算された相関値との間にお
ける二乗誤差が算出される。

【００４５】ＳＴ３０８では、ＳＴ３０７で算出された
二乗誤差とＭＩＮとの比較がなされる。二乗誤差の大き
さがＭＩＮよりも小さい場合には、ＭＩＮの値がこの二
乗誤差に更新され（ＳＴ３０９）、理想相関値が時間軸
上でずらされている時間（すなわちずらし時間）が現時
点での同期時刻として格納され（ＳＴ３１０）、以後の
処理はＳＴ３１１に移行する。逆に、ＳＴ３０８で二乗
誤差の大きさがＭＩＮ以上である場合には、以後の処理
はＳＴ３１１に移行する。

【００４６】ＳＴ３１１では、倍率Ｎと最大倍率Ｍとの
比較がなされる。倍率Ｎの大きさが最大倍率Ｍ以下であ
る場合には、現時点の倍率Ｎの大きさが相関値における
先行波の落ち込みレベルを満たす倍率の範囲内にあると
の認識のもと、倍率Ｎが増加され（ＳＴ３１２）、以後
の処理は上述したＳＴ３０６に移行する。逆に倍率Ｎの
大きさが最大倍率Ｍより大きい場合には、現時点の倍率
Ｎの大きさが相関値における先行波の落ち込みレベルを
満たす倍率の範囲外にあるとの認識のもと、以後の処理
はＳＴ３１３に移行する。

【００４７】ＳＴ３１３では、現時点におけるずらし時
間とＴとの比較がなされる。現時点でのずらし時間の大
きさがＴ以下である場合には、現時点でのずらし時間が
検出ウィンドウの範囲内にあるとの認識のもと、以後の
処理は上述したＳＴ３０４に移行する。逆に、現時点で
のずらし時間の大きさがＴより大きい場合には、現時点
でのずらし時間が検出ウィンドウの範囲外にあるとの認
識のもと、以後の処理はＳＴ３１４に移行する。ＳＴ３
１４では、現時点で格納されているずらし時間が最終的
な同期時刻として検出される。以上、本実施の形態にか
かるフレーム同期装置によりなされる動作について説明
した。

【００４８】以上のように、本実施の形態では、所定時
間だけ時間軸上でずらした理想相関値と、所定の倍率を
乗算した相関値との間における二乗誤差が、上記理想相
関値の立ち上がり部分に対応する時間的な範囲について
算出される。さらに、所定の倍率を乗算した相関値との
間の二乗誤差が最小である理想相関値に対応するずらし
時間が、最終的な同期時刻として検出される。

【００４９】したがって、まず第１に、回線品質によっ
て、送信側装置により送信された送信信号についての先
行波（主波）のレベルが、この送信信号についての遅延
波のレベルに比べて急激に落ち込むことがあったとして
も、相関値における先行波の正確な位置を検出すること
ができる。第２に、回線品質によって、送信側装置によ
り送信された送信信号についての先行波のレベルが、こ
の送信信号についての遅延波のレベルに比べて急激に落
ち込むだけでなく、この先行波と遅延波とが時間的に密
接して受信されることがあったとしても、相関値におけ
る先行波の正確な位置を検出することができる。第３
に、回線品質によって、より詳細にはマルチパス等の影
響によって、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ったとしても、相関値における
先行波の正確な位置を検出することができる。この結
果、本実施の形態によれば、正確に同期捕捉および同期
追跡を行うことが可能となる。

【００５０】なお、本発明者らは、上述したフレーム同
期方法以外に、上述した問題点を解決する別の方法も発
明している。すなわち、別の方法では、まず、上述した
同期方法と同様に、所定時間だけ時間軸上でずらした理
想相関値と、所定の倍率を乗算した相関値との間におけ
る二乗誤差が、上記理想相関値の立ち上がり部分に対応
する時間的な範囲について算出される。さらに、理想相
関値との間における二乗誤差が最小となる相関値に乗算
されている倍率が検出される。この後、この検出された
倍率が乗算された相関値において、最初に所定のしきい
値を超えた時刻が最終的な同期時刻として検出される。
この別の方法によっても、従来方式に比べて正確な同期
捕捉および同期追跡を行うことができる。

【００５１】ところが、この別の方法を採用した場合に
は、しきい値の設け方によって、検出される同期時刻に
多少のずれが生ずることがある。具体例について図４
（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。図４
（ａ）および図４（ｂ）は、しきい値の設け方により検
出される同期時刻にずれが生ずる様子を示す模式図であ
る。相関値は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すよう
に、１／ＸＭＨｚにより表現される各点が集まって形成
されている。したがって、しきい値をどのように設ける
かによって、検出される同期時刻にずれが生ずることに
なる。具体的には、図４（ａ）に示すように、しきい値
Ａを用いた場合には、最初にしきい値Ａを超えた７番目
の点に対応する時刻が最終的な同期時刻として検出され
る。これに対して、図４（ｂ）に示すように、しきい値
Ｂを用いた場合には、最初にしきい値を超えた８番目の
点に対応する時刻が最終的な同期時刻として検出され
る。

【００５２】一方、本実施の形態によれば、上述したよ
うにしきい値を用いることなく同期時刻を検出してい
る。すなわち、しきい値に依存することなく正確に同期
時刻を検出することができる。加えて、本実施の形態に
よれば、検出した倍率を再度相関値に乗算するというよ
うな処理を行う必要がないので、必要となる演算量を削
減することもできる。

【００５３】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１において、複数ブランチについての相関値を用
いて同期時刻を検出する場合について、図５を参照して
説明する。図５は、本発明の実施の形態２にかかるフレ
ーム同期装置により得られる各ブランチについての相関
値の様子を示す模式図である。なお、図５には、複数ブ
ランチとして３ブランチを用いた場合の様子が示されて
いる。

【００５４】図５において、相関値５０１は、ブランチ
１についての受信信号と、この受信信号に挿入された既
知信号と、を用いて算出された相関値である。同様に、
相関値５０２（相関値５０３）は、ブランチ２（ブラン
チ３）についての受信信号と、この受信信号に挿入され
た既知信号と、を用いて算出された相関値である。

【００５５】まず、ブランチ１についての相関値５０１
〜ブランチ３についての相関値５０３のそれぞれにおい
て大きさが最大となる相関値（最大相関値）が検出され
た後、最大相関値に対応する時刻が検出される。具体的
には、ブランチ１についての相関値５０１では、最大相
関値５０１−１が検出されるとともに、この最大相関値
５０１−１に対応する時刻Ａが検出される。同様に、ブ
ランチ２（ブランチ３）についての相関値５０２（相関
値５０３）では、最大相関値５０２−１（最大相関値５
０３−１）が検出されるとともに、この最大相関値５０
２−１（最大相関値５０３−１）に対応する時刻Ｂ（時
刻Ｃ）が検出される。

【００５６】次に、検出された各ブランチについての最
大相関値のうち、最も時間的に先頭に位置している最大
相関値が検出される。ここでは、最大相関値５０２−１
が検出される。この後、検出された最大相関値に対応す
るブランチについての相関値を用いて、実施の形態１で
説明したフレーム同期がなされる。ここでは、最大相関
値５０２−１に対応するブランチについての相関値、す
なわち、ブランチ２についての相関値５０２を用いて、
上述したフレーム同期がなされる。

【００５７】次いで、本実施の形態にかかるフレーム同
期を実現するためのフレーム同期装置の構成について、
さらに図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施
の形態２にかかるフレーム同期装置の構成を示すブロッ
ク図である。なお、図６におおける実施の形態１（図
１）と同様の構成については、図１におけるものと同一
の符号を付して、詳しい説明を省略する。

【００５８】相関値算出部６０２−１は、アンテナ６０
１−１により受信された信号（ブランチ１についての受
信信号）に対して既知信号を用いて、ブランチ１につい
ての相関値を算出する。相関値算出部６０２−２は、ア
ンテナ６０１−２により受信された信号（ブランチ２に
ついての受信信号）に対して既知信号を用いて、ブラン
チ２についての相関値を算出する。同様に、相関値算出
部６０２−３は、アンテナ６０１−３により受信された
信号（ブランチ３についての受信信号）に対して既知信
号を用いて、ブランチ３についての相関値を算出する。

【００５９】最大値検出部６０３−１は、ブランチ１に
ついての相関値における最大相関値を検出するととも
に、検出した最大相関値に対応する時刻を検出する。こ
の最大値検出部６０３−１は、ブランチ１についての相
関値および検出した時刻を選択部６０４に出力する。同
様に、最大値検出部６０３−２（６０３−３）は、ブラ
ンチ２（ブランチ３）についての相関値における最大相
関値を検出するとともに、検出した最大相関値に対応す
る時刻を検出する。この最大値検出部６０３−２（６０
３−３）は、ブランチ２（ブランチ３）についての相関
値および検出した時刻を選択部６０４に出力する。

【００６０】選択部６０４は、まず、最大値検出部６０
３−１〜６０３−３からの各時刻のうち、大きさが最も
小さい時刻を検出する。さらに、選択部６０４は、最大
値検出部６０３−１〜６０３−３からの各相関値のう
ち、検出された時刻に対応する相関値を平均化部１０１
に出力する。

【００６１】別言すれば、選択部６０４は、各ブランチ
についての最大相関値のうち、最も時間的に先頭に位置
している最大相関値を検出し、検出した最大相関値に対
応するブランチについての相関値を平均化部１０１に出
力する。平均化部１０１〜移動時間検出部１０７の構成
については、実施の形態１で説明したものと同様である
ので、詳しい説明を省略する。

【００６２】以上のように、本実施の形態では、複数ブ
ランチについての相関値のうち、最大相関値が最も時間
的に先頭に位置している相関値を検出し、検出した相関
値のみを用いて同期時刻を検出している。この結果、フ
ェージング等の影響により先行波が落ち込んだブランチ
についての相関値を用いることなく、同期時刻を検出す
ることができる。これにより、実施の形態１に比べて、
同期捕捉および同期追跡の精度を向上させることができ
る。

【００６３】（実施の形態３）本実施の形態では、実施
の形態１において、複数ブランチについての相関値を加
算した結果を用いて同期時刻を検出する場合について、
先に用いた図５を参照して説明する。なお、ここでは、
複数ブランチとして３ブランチを用いた場合を例にとり
説明する。

【００６４】本実施の形態では、ブランチ１についての
相関値５０１〜ブランチ３についての相関値５０３を加
算した結果を用いて、実施の形態１で説明したフレーム
同期がなされる。これにより、相関値に対する平均化に
必要な時間を削減することができるので、実施の形態１
および実施の形態２に比べて、より高速な同期捕捉およ
び同期追跡を行うことが可能となる。

【００６５】次いで、本実施の形態にかかるフレーム同
期を実現するためのフレーム同期装置の構成について、
さらに図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施
の形態３にかかるフレーム同期装置の構成を示すブロッ
ク図である。なお、図７における実施の形態１（図１）
および実施の形態２（図６）と同様の構成については、
それぞれ図１および図６におけるものと同一の符号を付
して、詳しい説明を省略する。加算部７０１は、ブラン
チ１についての相関値〜ブランチ３についての相関値を
加算した結果を、新たな相関値として平均化部１０１に
出力する。

【００６６】以上のように、本実施の形態では、複数ブ
ランチについての相関値を加算した結果を用いて、同期
時刻を検出している。この結果、相関値に対する平均化
に必要な時間を削減することができるので、実施の形態
１および実施の形態２に比べて、より高速な同期捕捉お
よび同期追跡を行うことが可能となる。

【００６７】（実施の形態４）本実施の形態では、実施
の形態１〜実施の形態３において、高速にかつ正確に同
期時刻を検出する場合について説明する。本実施の形態
では、実施の形態１〜実施の形態３により検出された先
行波の位置を用いて、推定同期時刻をずらす。ここで、
推定同期時刻とは、従来方式を用いて初期同期により事
前に推定された同期時刻である。具体例について、図８
および図９を参照して説明する。

【００６８】図８は、本発明の実施の形態４にかかるフ
レーム同期装置によりフレーム同期の様子（第１例）を
示す模式図である。図９は、本発明の実施の形態４にか
かるフレーム同期装置によりフレーム同期の様子（第２
例）を示す模式図である。

【００６９】図８（ｂ）を参照するに、検出された先行
波の位置が推定同期時刻に対して大幅（例えば、１シン
ボルに対応する時刻以上）にずれていた場合には、推定
同期時刻はずれている方向（図中Ｘ方向）にずらされ
る。

【００７０】一方、図８（ａ）を参照するに、検出され
た先行波の位置が推定同期時刻（図９（ｂ））に対して
わずかに（例えば、１シンボルに対応する時刻以内）に
ずれていた場合には、推定同期時刻のずれている方向が
検出される。具体的には、図９（ａ）に示すような場合
には、推定同期時刻が先行波の位置に対してＹ２方向に
ずれていることが検出され、図９（ｃ）に示すような場
合には、推定同期時刻が先行波の位置に対してＹ１方向
にずれていることが検出される。

【００７１】さらに、推定同期時刻がずれていることが
検出される度に、この推定同期時刻がずれている方向に
対応するカウンタが増加される。すなわち、図９（ａ）
の場合には、Ｙ２方向に対応するカウンタが増加され、
図９（ｃ）の場合には、Ｙ１方向に対応するカウンタが
増加される。

【００７２】この後、上記カウンタが一定の値を超えた
場合には、推定同期時刻は、上記カウンタに対応する方
向と逆の方向に微小時間（例えば１サンプルに対応する
時間）だけずらされる。例えば、Ｙ２（Ｙ１）方向に対
応するカウンタが一定の値を超えた場合には、推定同期
時刻はＹ１（Ｙ２）方向に微小時間だけずらされる。

【００７３】以後、推定同期時刻と先行波の位置との間
のずれが零になるまで、上述した処理が継続して行われ
る。これにより、同期ずれが大幅に生じていても高速に
同期追跡を行うことができるとともに、同期ずれがわず
かに生じていても高精度に同期追跡を行うことができ
る。

【００７４】次いで、本実施の形態にかかるフレーム同
期を実現するためのフレーム同期装置の構成について、
さらに図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の
実施の形態４にかかるフレーム同期装置の構成を示すブ
ロック図である。図１０には、実施の形態１を用いて先
行波の位置を検出する場合の例が示されているが、実際
には実施の形態２または実施の形態３を用いて先行波の
位置を検出することも可能である。なお、図１０におけ
る実施の形態１（図１）と同様の構成については、図１
におけるものと同一の符号を付して、詳しい説明を省略
する。

【００７５】推定同期時刻検出部１００１は、初期同期
により同期時刻を検出し、この同期時刻を推定同期時刻
として比較部１００２およびずらし部１００５に出力す
る。比較部１００２は、移動時間検出部１０７により検
出された同期時刻（すなわち先行波の位置）と、推定同
期時刻検出部１００１からの推定同期時刻とを比較す
る。この比較部１００２は、先行波の位置と推定同期時
刻との間にずれが生じている場合には、ずれが生じてい
る旨を示すずれ情報をずれ方向検出部１００３に出力す
る。先行波の位置と推定同期時刻との間にずれが生じて
いない場合には、この推定同期時刻が最終的な同期時刻
として検出される。

【００７６】ずれ方向検出部１００３は、比較部１００
２からずれ情報を受け取った場合には、推定同期時刻が
先行波の位置に対してどの方向にずれているかを検出
し、検出の結果をカウント部１００４に出力する。カウ
ント部１００４は、推定同期時刻がずれている方向に対
応するカウンタ（例えば、図９ではＹ１方向に対応する
カウンタおよびＹ２方向に対応するカウンタ）を増加さ
せ、このカウンタの値をずらし部１００５に出力する。

【００７７】ずらし部１００５は、カウンタの値が一定
の値を超えた場合には、このカウンタに対応する方向と
逆の方向に、推定同期時刻を微小時間だけずらす。この
ように微小時間だけずらされた推定同期時刻が最終的な
同期時刻として検出される。

【００７８】本発明にかかるフレーム同期装置は、ディ
ジタル移動体通信システムにおける通信端末装置（移動
局装置）や基地局装置に搭載することが可能なものであ
る。これにより、正確に同期捕捉および同期追跡を行う
ことが可能となるので、良好な通信を行う通信端末装置
および基地局装置を提供することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定のずらし時間だけ時間軸上でずらされた理想相関値
と所定の倍率が乗算された前記相関値との間における二
乗誤差を算出し、算出された二乗誤差が最小である際の
理想相関値に対応するずらし時間を同期時刻として検出
するので、正確に同期捕捉および同期追跡を行うフレー
ム同期装置およびフレーム同期方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかるフレーム同期装
置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１にかかるフレーム同期装
置によりなされるフレーム同期の様子を概念的に示す模
式図

【図３】本発明の実施の形態１にかかるフレーム同期装
置によりなされるフレーム同期の動作を示すフロー図

【図４】しきい値の設け方により検出される同期時刻に
ずれが生ずる様子を示す模式図

【図５】本発明の実施の形態２にかかるフレーム同期装
置により得られる各ブランチについての相関値の様子を
示す模式図

【図６】本発明の実施の形態２にかかるフレーム同期装
置の構成を示すブロック図

【図７】本発明の実施の形態３にかかるフレーム同期装
置の構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施の形態４にかかるフレーム同期装
置によりフレーム同期の様子（第１例）を示す模式図

【図９】本発明の実施の形態４にかかるフレーム同期装
置によりフレーム同期の様子（第２例）を示す模式図

【図１０】本発明の実施の形態４にかかるフレーム同期
装置の構成を示すブロック図

【図１１】従来の同期方法を示すフロー図

【図１２】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

【図１３】従来の同期方法における第１の問題の様子を
示す模式図

【図１４】従来の同期方法における第２の問題の様子を
示す模式図

【図１５】従来の同期方法における第３の問題の様子を
示す模式図

【符号の説明】

１０１平均化部１０２倍率乗算部１０３理想相関値生成部１０４時間移動部１０５二乗誤差検出部１０６最小誤差検出部１０７移動時間検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開2001−267966（ＪＰ，Ａ) 特開平７−87075（ＪＰ，Ａ) 特開平11−112489（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 7/08 H04B 7/26 H04Q 7/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号に対して既知信号を用いて相関
値を算出する相関値算出手段と、所定のずらし時間だけ
時間軸上でずらされた理想相関値と所定の倍率が乗算さ
れた前記相関値との間における二乗誤差を算出する二乗
誤差算出手段と、算出された二乗誤差が最小である際の
理想相関値に対応するずらし時間を同期時刻として検出
する検出手段と、を具備することを特徴とするフレーム
同期装置。
【請求項２】相関値算出手段は、各ブランチについて
の受信信号を用いて各ブランチについての相関値を算出
し、二乗誤差算出手段は、前記各ブランチについての相
関値のうち、最大相関値に対応する時刻が最も先頭に位
置している相関値のみを用いて、二乗誤差を算出するこ
とを特徴とする請求項１に記載のフレーム同期装置。
【請求項３】相関値算出手段は、各ブランチについて
の受信信号を用いて各ブランチについての相関値を算出
し、二乗誤差算出手段は、前記各ブランチについての相
関値を加算した結果を用いて、二乗誤差を算出すること
を特徴とする請求項１に記載のフレーム同期装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
のフレーム同期装置を備えたことを特徴とする通信端末
装置。
【請求項５】請求項１から請求項３のいずれかに記載
のフレーム同期装置を備えたことを特徴とする基地局装
置。
【請求項６】受信信号に対して既知信号を用いて相関
値を算出する相関値算出工程と、所定のずらし時間だけ
時間軸上でずらされた理想相関値と所定の倍率が乗算さ
れた前記相関値との間における二乗誤差を算出する二乗
誤差算出工程と、算出された二乗誤差が最小である際の
理想相関値に対応するずらし時間を同期時刻として検出
する検出工程と、を具備することを特徴とするフレーム
同期方法。