JP3697125B2 - Ｏｆｄｍ通信装置およびｏｆｄｍ通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の通信装置に関し、特に、受信信号と既知信号との相関をとることにより同期引き込みを行う通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＯＦＤＭ方式の通信装置（以下「ＯＦＤＭ通信装置」という。）では、一般に、送信側において同期獲得用信号を送信信号に挿入し、受信側において、上記同期獲得用信号を用いてシンボル同期獲得（すなわちＦＦＴ処理の開始タイミングの検出）を行う。現在、図１０に示すように、送信側において、同期獲得用信号を挿入した送信信号を４ｎ（ｎ＝１，２，３，…）番目のサブキャリアのみに配置し、受信側において、このサブキャリアにより伝送された信号における同期獲得用信号を用いて、シンボル同期獲得を行うことが検討されている。
【０００３】
４ｎ（ｎ＝１，２，３，…）番目のサブキャリアのみに、同期獲得用信号を含む送信信号を配置した場合のＯＦＤＭ信号は、図１１に示すように、送信信号を全サブキャリアに配置した場合の通常のＯＦＤＭ信号に比べて、周期が１／４となる。これにより、受信側における周波数オフセットの検出範囲を４倍にすることが可能となる。
【０００４】
以下、上記従来のＯＦＤＭ通信装置について、ＯＦＤＭ信号の周期を通常のＯＦＤＭ信号の周期の１／４とした場合を例にとり、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、従来のＯＦＤＭ通信装置において用いられるフレームフォーマットを示す模式図である。
【０００５】
図１２を参照するに、フレームフォーマットは、主に、ＡＧＣシンボルと同期用シンボルとパイロットシンボルとから構成される。パイロットシンボルの後には、データが挿入される。なお、ここでは、ＡＧＣシンボルとして５個のＡＧＣ用信号１１〜１５を用い、同期引き込み用として５個の同期用信号１６〜２０を用いるものとし、各ＡＧＣ用信号および各同期用信号のサンプル数が１６であるものとする。パイロットシンボルは、ＧＩ（ガード区間）２１とＣ（パイロットシンボル）２２とＣ（パイロットシンボル）２３とを含む。
【０００６】
図１３は、従来のＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図である。図１３を参照するに、図１２に示したフォーマットに従って通信相手により送信された信号は、図１３に示すＯＦＤＭ通信装置により受信される。受信された信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器３１によりディジタル信号に変換された後、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部３２および相関器３３に送られる。
【０００７】
ＦＦＴ部３２は、後述するタイミング生成部３６からのタイミング信号に基づいて、ディジタル信号に変換された受信信号に対するＦＦＴ（フーリエ変換）処理を行うことにより、各サブキャリアにより伝送された信号を取り出す。
【０００８】
一方、相関器３３は、既知信号と受信信号とを用いて相関値を算出する。この既知信号は、図１２に示した同期用信号（Ｂ１６）１個をＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理した信号である。
【０００９】
絶対値検出部３４は、相関器３３により算出された相関値の絶対値を求める。最大値検出部３５は、絶対値検出部３４により求められた絶対値を用いて、相関器３３により算出された相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出する。タイミング生成部３６は、最大値検出部３５により検出されたタイミングに基づいて、ＦＦＴ部３２によるＦＦＴ処理の開始タイミングを設定し、ＦＦＴ部３２に対してタイミング信号を出力する。
【００１０】
このように、最大値検出部３５が、相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出することにより、ＦＦＴ処理を開始するためのタイミングを検出すること（すなわちシンボル同期を確立すること）が可能となる。
【００１１】
次に、最大値検出部３５によるタイミング検出方法について、さらに図１４を参照して説明する。図１４は、従来のＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部３５による最大値検出手順を示すフロー図である。
【００１２】
まず、工程（以下「ＳＴ」という。）１１では、積算結果すなわち相関器３３により算出された相関値の絶対値と、しきい値（相関結果に対するしきい値）との比較がなされる。積算結果がしきい値よりも大きい場合には、処理はＳＴ１２に移行し、逆に、積算結果がしきい値以下である場合には、処理はＳＴ１４に移行する。
【００１３】
ＳＴ１２では、ＳＴ１１で用いられるしきい値が更新される。すなわち、しきい値を上回ったタイミングにおける積算結果が新たなしきい値とされる。この後、ＳＴ１３においてカウンタのカウント値がリセットされた後、処理はＳＴ１５に移行する。
【００１４】
一方、ＳＴ１４では、カウンタのカウント値がインクリメントされた後、処理がＳＴ１５に移行する。ＳＴ１５では、アパーチャ情報がＬであるか否かの判定がなされる。ここで、アパーチャ情報とは、シンボル同期確立を行う範囲を決定する情報であり、受信信号のレベルから決定される情報である。アパーチャ情報がＬであるということは、シンボル同期確立を行う時間が終了したことに相当する。
【００１５】
なお、ここでは、アパーチャ情報は、シンボル同期確立を行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定するものとする。すなわち、正しい同期タイミングは、同期用信号２０とガード区間２１との境界点であり、シンボル同期確立を行う期間は、同期用信号１９と同期用信号２０との境界点から、同期用信号２０とガード区間２１との境界点をサンプル数１６だけ図中右方向にずらした地点である。
【００１６】
ＳＴ１５において、アパーチャ情報がＬでない場合には、処理はＳＴ１７に移行し、アパーチャ情報がＬである場合には、処理はＳＴ１６に移行する。ＳＴ１７では、カウンタのカウント値とカウンタ用しきい値との比較がなされる。カウント値がカウンタ用しきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ１１に移行し、カウント値がカウンタ用しきい値より大きい場合には、処理はＳＴ１６に移行する。
【００１７】
ＳＴ１６では、最後に積算結果がしきい値を上回ったタイミングが、シンボルタイミングとされる。このように、カウンタのカウント値（積算結果がしきい値以下である回数）がカウンタ用しきい値を上回った場合、または、アパーチャ情報により設定されたシンボル同期を行う期間が終了した場合には、最後に積算結果がしきい値を上回ったタイミングがシンボルタイミングとされて、シンボル同期が確立される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＯＦＤＭ通信装置においては、以下に述べるような問題がある。すなわち、上記従来のＯＦＤＭ通信装置においては、シンボル同期確立を行った期間において、相関結果の絶対値が最も大きい時点がシンボルタイミングとして検出される。このため、アパーチャ情報により同期引き込みを行う期間が上述したように設定された場合には、図１５に示すように、ある一定の大きさを有する相関ピークとして、同期用信号１９と同期用信号２０との境界点に相関ピーク４２が生じ、同期用信号２０とガード区間２１との境界点に相関ピーク４１が生ずる。
【００１９】
正しい同期タイミングは、上述したように、同期用信号２０とガード区間２１との境界点であるので、相関ピーク４１が最大値として検出される必要がある。ところが、相関ピーク４２は相関ピーク４１と略同じ大きさとなる可能性があるため、相関ピーク４２が最大値として検出されることがある。この場合には、シンボルタイミングが、誤って同期用信号１９と同期用信号２０との境界点に設定されるため、タイミング誤差が発生することになる。この結果、受信信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより得られる復調信号の誤り率特性が劣化することになる。
【００２０】
一方、アパーチャ情報により、同期引き込みを行う期間をより長く確保するように設定した場合、すなわち、例えば、同期引き込みを開始する時点を、同期用信号１６と同期用信号１７との境界点に設定した場合（同期引き込み処理に５個の同期用信号を用いた場合）には、ある一定の大きさを有する相関ピークがさらに多く生ずることになるので、相関ピーク４２が最大値として検出される可能性がさらに低下することになる。これにより、タイミング誤差が発生する確率がさらに高くなるので、復調信号の誤り率特性がさらに劣化しやすくなる。
【００２１】
以上のように、上記従来のＯＦＤＭ装置においては、タイミング誤差が発生する確率が高いために、復調信号の誤り率特性が劣化する。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、タイミング誤差の発生確率を低減させることにより、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のＯＦＤＭ通信装置は、複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値を算出する算出手段と、前記相関値における複数のピーク値の中から、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出する検出手段と、検出されたピーク値が発生するタイミングを、前記受信信号に対するＦＦＴ処理の開始タイミングとして設定する設定手段と、を具備する構成を採る。
【００２４】
本発明のＯＦＤＭ通信装置は、上記構成において、前記検出手段が、相関値が第１しきい値を上回る場合はその相関値により第１しきい値を更新し、相関値が更新後の第１しきい値より小さい第２しきい値を下回った後、第２しきい値より大きい第３しきい値を上回る場合は第１しきい値を初期値に戻す処理を前記既知信号区間の終端を含む区間において繰り返し、その区間が終了したときの第１しきい値を前記ピーク値として検出する構成を採る。
【００２５】
これらの構成によれば、相関ピークが複数発生する場合においても、正確な同期タイミングを検出することができる。したがって、復調信号の誤り率特性の劣化を抑えることができる。
【００２６】
本発明の通信端末装置は、上記いずれかのＯＦＤＭ通信装置を備えた構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を備えることにより、良好な通信を実現する通信端末装置を提供することができる。
【００２８】
本発明の基地局装置は、上記いずれかのＯＦＤＭ通信装置を備えた構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を備えることにより、良好な通信を実現する基地局装置を提供することができる。
【００３０】
本発明のＯＦＤＭ通信方法は、複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値における複数のピーク値のうち、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出し、この検出したピーク値が発生するタイミングで前記受信信号に対するＦＦＴ処理を開始するようにした。
【００３１】
この方法によれば、相関結果において相関ピークが複数発生する場合においても、正確な同期タイミングを検出することができる。これにより、タイミング誤差の発生確率を低減させることができるので、復調信号の誤り率特性の劣化を防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明者は、相関値が相関ピークに到達するまでには、相関値は、相関ピークに到達後、一度小さい値となった後、さらに、大きい値となる傾向があることに着目し、相関値が、相関ピークに到達後、上記傾向に移行した場合には、その後に到達する相関ピークを正しい相関ピーク候補とする処理を繰り返すことにより、同期引き込み処理が終了した時点における相関ピーク候補が正しい相関ピークとなることを見出し本発明をするに至った。
【００３４】
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）
図１は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置により用いられる単位フレームフォーマットの一例を示す模式図である。図１を参照するに、フレームフォーマットは、主に、ＡＧＣシンボルと同期用シンボルとパイロットシンボルとから構成される。なお、ここでは、ＡＧＣシンボルとして５個のＡＧＣ用信号１０１〜１０５を用い、同期引き込み用として５個の同期用信号１０６〜１１０を用いるものとし、各ＡＧＣ用信号および各同期用信号のサンプル数が１６であるものとする。なお、パイロットシンボルは、ＧＩ（ガード区間）１１１とＣ（パイロットシンボル）１１２とＣ（パイロットシンボル）１１３とを含む。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態においては、ＯＦＤＭ信号の周期を通常のＯＦＤＭ信号の周期の１／４とした場合について説明するが、本発明は、ＯＦＤＭ信号の周期を適宜変更した場合についても適用可能なものである。
【００３６】
図２を参照するに、図１に示したフォーマットに従って通信相手により送信された信号は、図２に示すＯＦＤＭ通信装置により受信される。受信された信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器２０１によりディジタル信号に変換された後、ＦＦＴ部２０２および相関器２０３に送られる。
【００３７】
ＦＦＴ部２０２は、後述するタイミング生成部２０６からのタイミング信号に基づいて、ディジタル信号に変換された受信信号に対するＦＦＴ処理を行うことにより、各サブキャリアにより伝送された信号を取り出す。
【００３８】
一方、相関器２０３は、既知信号と受信信号と用いて相関値を算出し、算出した相関値を絶対値検出部２０４に出力する。この既知信号は、図１に示した同期用信号（Ｂ１６）１個をＩＦＦＴ処理した信号である。また、相関器２０３は、Ａ／Ｄ変換器２０１からの受信信号を用いて、受信信号の受信レベルを検出し、検出した受信レベルを後述する最大値検出部２０５に出力する。なお、相関器２０３の具体的な構成については後述する。絶対値検出部２０５は、相関器２０３により算出された相関値の絶対値を求める。
【００３９】
最大値検出部２０５は、まず、相関器２０３からの受信レベルを用いて、アパーチャ情報を生成する。このアパーチャ情報は、シンボル同期確立（同期引き込み処理）を行う期間を設定するものである。なお、本実施の形態においては、アパーチャ情報により、同期引き込みを行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定した場合について説明する。すなわち、正しい同期タイミングは、同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点であり、シンボル同期確立を行う期間は、同期用信号１０９と同期用信号１１０との境界点から、同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点をサンプル数１６だけ図中右方向にずらした地点である。なお、アパーチャ情報により同期引き込みを行う期間を適宜変更しても良い。
【００４０】
さらに、最大値検出部２０５は、絶対値検出部２０４により求められた絶対値を用いて、上述のようにアパーチャ情報により設定された期間において、相関器２０３により算出された相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出する。なお、最大値検出部２０５の具体的な構成については後述する。
【００４１】
タイミング生成部２０６は、最大値検出部２０５により検出されたタイミングに基づいて、ＦＦＴ部２０２によるＦＦＴ処理の開始タイミングを設定し、ＦＦＴ部２０２に対してタイミング信号を出力する。このように、最大値検出部２０５が、相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出することにより、シンボル同期を確立することが可能となる。
【００４２】
次いで、相関器２０３の具体的な構成について、さらに図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における相関器の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図３において、Ａ／Ｄ変換器２０１によりディジタル信号に変換された受信信号（以下「Ａ／Ｄ出力信号」という。）は、遅延器３０１ａ15および乗算器３０２ａ16に出力される。
【００４４】
遅延器３０１ａ15は、Ａ／Ｄ出力信号を単位シンボルだけ遅延させる。乗算器３０２ａ16は、上述した既知信号における第１６シンボルと、Ａ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ15に出力する。乗算器３０２ａ15は、上述した既知信号における第１５シンボルと、遅延器３０１ａ15により遅延されたＡ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ15に出力する。加算器３０３ａ15は、乗算器３０２ａ16からの乗算結果と乗算器３０２ａ15からの乗算結果とを加算する。
【００４５】
同様に、遅延器３０１ａ1は、遅延器３０１ａ2により遅延されたＡ／Ｄ出力信号を単位シンボルだけ遅延させる。乗算器３０２ａ1は、上述した既知信号における第１シンボルと、遅延器３０１ａ1により遅延されたＡ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ1に出力する。加算器３０３ａ1は、加算器３０３ａ2と乗算器３０２ａ1からの乗算結果とを加算し、加算結果を相関出力として、図２に示した絶対値検出部２０４に出力する。以上が、相関器２０３の具体的な構成である。
【００４６】
次いで、最大値検出部２０５の具体的な構成について、さらに図４および図５を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図４において、絶対値検出部２０４から送られた相関結果の絶対値すなわち積算結果は、減算器４０１、スイッチ４０４および再処理部４０６に送られる。減算器４０１は、積算結果とメモリ４０２に格納された第１しきい値との減算を行い、減算結果を判定部４０３に出力する。なお、再処理部４０６の具体的な構成については後述する。
【００４８】
判定部４０３は、減算器４０１からの減算結果に基づいて、スイッチ４０４およびカウンタ４０５を制御する。すなわち、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値より大きい場合には、積算結果をメモリ４０２に出力するようにスイッチ４０４を制御するとともに、カウント値をリセットするようにカウンタ４０５を制御する。逆に、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値以下である場合には、積算結果をメモリ４０２に出力しないようにスイッチ４０４を制御するとともに、カウント値をインクリメントするようにスイッチ４０５を制御する。
【００４９】
また、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値より大きい場合には、後述する再処理部４０６に対して、積算結果が第１しきい値を超えた旨を示す信号を出力する。
【００５０】
スイッチ４０４は、上述したような判定部４０３の制御により、メモリ４０２への積算結果の出力を実行または中断を行う。また、スイッチ４０４は、後述する再処理部４０６からリセット情報が送られた場合には、メモリ４０２に対してリセット情報を出力する。
【００５１】
メモリ４０２は、第１しきい値として初期値を記憶しており、スイッチ４０４を介して積算結果が送られた場合には、この積算結果を新たな第１しきい値として記憶し、スイッチ４０４を介してリセット情報が送られた場合には、初期値を新たな第１しきい値として記憶する。このメモリ４０２は、記憶した第１しきい値を減算器４０１に出力する。
【００５２】
カウンタ４０５は、上述したような判定部４０３の制御により、カウント値のリセットまたはインクリメントを行い、カウント値を減算器４０７に出力する。また、カウンタ４０５は、後述する再処理部４０６からリセット情報が送られた場合には、カウント値をリセットする。
【００５３】
減算器４０７は、カウンタ４０５からのカウント値と、カウンタ用しきい値との減算を行い、減算結果を判定部４０８に出力する。判定部４０８は、減算器４０７による減算結果の判定を行い、判定結果を論理和演算部４１０に出力する。すなわち、判定部４０８は、カウンタ４０５のカウント値がカウンタ用しきい値を上回った場合には、論理和演算部４１０に対して「１」を出力し、カウンタ４０５のカウント値がカウンタ用しきい値以下である場合には、論理和演算部４１０に対して「０」を出力する。
【００５４】
一方、アパーチャ生成部４０９は、相関器２０３からの受信レベルを用いて、上述したようなアパーチャ情報を生成し、生成したアパーチャ情報を論理和演算部４１０に対して出力する。すなわち、アパーチャ生成部４０９は、論理和演算部４１０に対して、同期引き込み期間中には「０」を出力し、同期引き込み期間が終了した場合には「１」を出力する。
【００５５】
論理和演算部４１０は、判定部４０８からの判定結果とアパーチャ生成部４０９からのアパーチャ情報との論理和を演算し、演算結果が「１」である場合にのみ、同期確立信号を上述したタイミング生成部２０６に出力する。すなわち、論理和演算部４１０は、同期引き込み期間が終了した場合、または、積算結果が第１しきい値以下である回数がカウンタ用しきい値を上回った場合にのみ、この同期引き込み処理において、積算結果が最大となったタイミングをタイミング生成部２０６に出力する。
【００５６】
次いで、再処理部４０６の具体的な構成について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５内の再処理部４０６の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図５において、カウンタ５０７は、上述した判定部４０３より、積算結果が第１しきい値を超えた旨を示す信号が送られた場合にはカウント値をインクリメントし、また、後述する判定部５０６よりリセット情報が送られた場合にはカウント値をリセットする。このカウンタ５０７は、カウント値を大小比較部５０８に出力する。
【００５８】
大小比較部５０８は、カウンタ５０７のカウント値について大小比較を行い、比較結果に基づいてスイッチ５０１を制御する。すなわち、大小比較部５０８は、カウンタ５０７のカウント値が１以上である場合（積算結果が第１しきい値を上回っている場合（すなわち第１しきい値が更新された場合））には、スイッチ５０１を閉じるように制御し、逆に、カウンタ５０７のカウント値が１未満である場合（積算結果が第１しきい値以下である場合（すなわち第１しきい値が更新されない場合））には、スイッチ５０１を開くように制御する。
【００５９】
スイッチ５０１は、初期状態においては、開いた状態にある。このスイッチ５０１は、大小比較部５０８の制御により、相関結果の絶対値（積算結果）の減算器５０２およびスイッチ５０４に対する出力を実行する。減算器５０２は、積算結果と第２しきい値との減算を行い、減算結果を判定部５０３に出力する。なお、第２しきい値については後述する。
【００６０】
判定部５０３は、減算器５０２による減算結果に基づいて、スイッチ５０４を制御する。すなわち、判定部５０３は、一度積算結果が第２しきい値より小さくなった場合には、スイッチ５０４を閉じるように制御する。
【００６１】
スイッチ５０４には、スイッチ５０１を介して積算結果が入力される。このスイッチ５０４は、初期状態においては、開いた状態にある。このスイッチ５０４は、判定部５０３の制御により、積算結果の減算器５０５に対する出力を実行する。
【００６２】
減算器５０５は、スイッチ５０４を介して送られた積算結果と第３しきい値との減算を行い、減算結果を判定部５０６に出力する。なお、第３しきい値については後述する。
【００６３】
判定部５０６は、減算器５０５の減算結果に基づいてリセット情報の出力を実行する。すなわち、判定部５０６は、積算結果が第３しきい値を上回った場合には、リセット情報をカウンタ４０５、スイッチ４０４、カウンタ５０７に対して出力する。また、判定部５０６によりリセット情報が出力されると、スイッチ５０１およびスイッチ５０４は初期状態に戻される。
【００６４】
ここで、積算結果が第３しきい値を上回った状態（すなわち、リセット情報が出力された状態）とは、積算結果が、第１しきい値を上回った後、第２しきい値を下回り、第３しきい値を上回った状態に相当する。
【００６５】
次いで、最大値検出部２０５によるタイミング検出方法について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５による最大値検出手順を示すフロー図である。
【００６６】
図７を参照するに、まず、ＳＴ７０１では、積算結果すなわち相関器２０３により算出された相関値の絶対値と、第１しきい値との比較がなされる。積算結果が第１しきい値よりも大きい場合には、処理はＳＴ７０２に移行し、逆に、積算結果が第１しきい値以下である場合には、処理はＳＴ７０４に移行する。
【００６７】
ＳＴ７０２では、ＳＴ７０１で用いられる第１しきい値が更新される。すなわち、第１しきい値を上回ったタイミングにおける積算結果が新たな第１しきい値とされる。この後、ＳＴ７０３においてカウンタ４０５のカウント値がリセットされた後、処理はＳＴ７０５に移行する。
【００６８】
一方、ＳＴ７０４では、カウンタ４０５のカウント値がインクリメントされた後、処理がＳＴ７０５に移行する。
【００６９】
ＳＴ７０５では、アパーチャ情報がＬであるか否かの判定がなされる。アパーチャ情報がＬであるということは、シンボル同期確立を行う時間が終了したことに相当する。
【００７０】
ＳＴ７０５において、アパーチャ情報がＬでない場合には、処理はＳＴ７０７に移行し、アパーチャ情報がＬである場合には、処理はＳＴ７０６に移行する。ＳＴ７０７では、第１しきい値が更新されたか否かの判定がなされる。第１しきい値が更新された場合、すなわち、積算結果が第１しきい値を上回った場合には、処理はＳＴ７０８に移行し、第１しきい値が更新されていない場合、すなわち、積算結果が第１しきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ７０１に戻る。
【００７１】
ＳＴ７０８では、最大値検出部２０５内の再処理部４０６により再処理がなされる。なお、再処理部４０６による再処理の手順については後述する。再処理部４０６による再処理後、処理はＳＴ７０９に移行する。
【００７２】
ＳＴ７０９では、カウンタ４０５のカウント値とカウンタ用しきい値との比較がなされる。カウント値がしきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ７０１に戻り、カウント値がしきい値より大きい場合には、処理はＳＴ７０６に移行する。
【００７３】
ＳＴ７０６では、最後に積算結果が第１しきい値を上回ったタイミングが、シンボルタイミングとされる。このように、カウンタ４０５のカウント値（積算結果が第１しきい値以下である回数）がカウンタ用しきい値を上回った場合、または、アパーチャ情報により設定されたシンボル同期を行う期間が終了した場合には、最後に積算結果が第１しきい値を上回ったタイミングがシンボルタイミングとされて、シンボル同期が確立される。
【００７４】
次いで、再処理部４０６による再処理の手順について、図６および図８を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移の一例を示す模式図である。図８は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５内の再処理部４０６による再処理手順を示すフロー図である。
【００７５】
図６を参照するに、相関特性は次のような傾向を有することが明らかである。すなわち、積算結果は、同期用信号１０９と同期用信号１１０との境界点において相関ピーク６０２が生じた後には、一度小さな値となり、その後再度大きな値となる。この後、正しい同期タイミングである同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点において、相関ピーク６０１が生ずる。従来では、同期タイミングとして、誤って相関ピーク６０２が生じたタイミングが検出される可能性がある。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、積算結果が、第１しきい値を上回った後、第２しきい値を下回り、さらに第３しきい値を上回った後には、正しい相関ピークが現れることに着目する。すなわち、積算結果が上記のように推移した場合には、それまでに更新されてきた第１しきい値を初期値にリセットする。これにより、正しい相関ピーク６０１の大きさが第１しきい値とされるので、相関ピーク６０１の発生した時点が正しい同期タイミングとして検出することができる。
【００７７】
第２しきい値および第３しきい値は、様々な条件に応じて適宜変更することが可能なものであるが、図６から明らかなように、第３しきい値＞第２しきい値となるように設定されることは言うまでもない。
【００７８】
以上のような処理を実現するための手順は、図８に示すフロー図により表現できる。まず、ＳＴ８０１では、積算結果と第２しきい値との比較がなされる。積算結果が第２しきい値より小さい場合には、処理はＳＴ８０２に移行する。逆に、積算結果が第２しきい値以上である場合には、処理はＳＴ８０３に移行する。
【００７９】
ＳＴ８０２では、フラグ１が「Ｈ」に設定された後、処理はＳＴ８０４に移行する。ＳＴ８０３では、フラグ１が「Ｌ」に設定された後、処理はＳＴ８０４に移行する。
【００８０】
ＳＴ８０４では、フラグ１が「Ｈ」であるか「Ｌ」であるかの判定がなされる。フラグ１が「Ｈ」である場合、すなわち、積算結果が第２しきい値より小さくなったことがある場合には、処理はＳＴ８０５に移行する。逆に、フラグ１が「Ｌ」である場合、すなわち、積算結果が第２しきい値より小さくなったことがない場合には、再処理は終了する。
【００８１】
ＳＴ８０５では、積算結果と第３しきい値との比較がなされる。すなわち、積算結果が第３しきい値より大きい場合には、処理はＳＴ８０６に移行し、逆に、積算結果が第３しきい値以下である場合には、処理は終了する。
【００８２】
ＳＴ８０６では、カウンタ（カウンタ４０５（図４）およびカウンタ５０７（図５））のリセットがなされ、第１しきい値が初期値に戻され、さらに、上述したように、スイッチ５０１およびスイッチ５０４（図５）は、初期状態に戻される。この後、再処理は終了する。
【００８３】
再処理終了後は、以後の処理は、上述したＳＴ７０９（図７参照）に移行する。
以上のような最大値検出部２０５の最大値検出手順によれば、第１しきい値は次に述べるように推移する。図６を参照するに、積算結果が相関ピーク６０２に達した状態では、第１しきい値は相関ピーク６０２の大きさに設定される。この状態では、第１しきい値が更新された状態であるので、再処理が実行される。
【００８４】
再処理が実行され続ける一方で、積算結果は、第２しきい値を下回った後、第３しきい値を上回る。積算結果が第３しきい値を上回った状態で、再処理により第１しきい値は初期値に戻される。これにより、相関ピーク６０２が発生したタイミングが誤って正しいタイミングとして検出されることがなくなる。
【００８５】
この後、積算結果が大きくなる度に第１しきい値は更新されるので、相関ピーク６０１の大きさが最終的な第１しきい値となる。これにより、相関ピーク６０１が発生したタイミングが正しいシンボルタイミングとして検出される。したがって、タイミング誤差が発生する確率が低くなるので、復調信号の誤り率特性が劣化する可能性が低くなる。
【００８６】
次いで、本実施の形態における復調信号の誤り率特性について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における誤り率特性の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。図９において、復調信号の雑音電力密度（図中「ＮＯ」）と復調信号の１ビット当りの平均符号エネルギー（図中「Ｅｂ」）との比、に対する復調信号のＰＥＲ（パケット誤り率）が、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置（提案方式）および従来方式のＯＦＤＭ通信装置のそれぞれについて示されている。
【００８７】
なお、計算機シミュレーションの条件は、下記の通りである。
パケットサイズ：５４ｂｙｔｅ，変調方式：１６ＱＡＭ，復調方式：同期検波，最大ドップラー周波数：５０Ｈｚ，伝搬モデル：１８波レイリーフェージングモデル，遅延分散：１５０ｎｓ，誤り訂正：ビタビ復号（符号化率：９／１６，拘束長：７）
図９から明らかなように、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置におけるパケット誤り率は、従来方式と比較すると、１桁以上改善されている。
【００８８】
このように、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置によれば、相関結果の最大値を検出する際には、第１しきい値が更新された状態において相関結果が第２しきい値を下回った後第３しきい値を上回ったときには、第１しきい値を初期値に戻している。これにより、大きな相関ピークが複数発生した場合においても、正しい同期タイミングに発生する相関ピークを最大値として検出することができるので、タイミング誤差が発生する確率を低減させることができる。したがって、復調信号の誤り率特性の劣化を抑えることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、同期引き込みを行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定した場合について説明したが、本発明は、同期引き込みを行う期間をさらに広く設定した場合についても適用可能なものである。例えば、図６を参照するに、同期引き込みを開始する時点を、同期用信号１０５と同期用信号１０６との境界点に設定した場合（同期引き込み処理に５個の同期用信号を用いた場合）においては、ある一定の大きさを有する相関ピークは、相関ピーク６０１を含めて５個発生するが、最終的な第１しきい値は、相関ピーク６０１の大きさに設定される。
【００９０】
また、本実施の形態においては、同期用シンボルにおける同期用信号の数を５と設定した場合について説明したが、本発明は、同期用シンボルにおける同期用信号の数を２つ以上に設定するという条件を満たす限り、同期用信号の数を適宜増減させた場合についても適用可能なものである。
【００９１】
上記実施の形態において説明したＯＦＤＭ通信装置は、ディジタル移動体通信システムにおける通信端末装置や基地局装置に搭載可能なものである。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、相関結果に対するしきい値（第１しきい値）が更新された後、相関結果が、第２しきい値を下回った後、第３しきい値を上回った場合には、第１しきい値を初期値に戻す処理を繰り返し、同期引き込み処理が終了した時点における第１しきい値を、最大値として検出するようにしたので、タイミング誤差の発生確率を低減させることにより、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置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にかかるＯＦＤＭ通信装置により用いられる単位フレームフォーマットの一例を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における相関器の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部内の再処理部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移の一例を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部による最大値検出手順を示すフロー図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部内の再処理部による再処理手順を示すフロー図
【図９】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における誤り率特性の計算機シミュレーション結果の一例を示す図
【図１０】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図
【図１１】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるＯＦＤＭシンボルの周期を示す模式図
【図１２】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるフレームフォーマットを示す模式図
【図１３】従来のＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図
【図１４】従来のＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部による最大値検出手順を示すフロー図
【図１５】従来のＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移を示す模式図
【符号の説明】
１０６〜１１０ 同期用信号
２０３ 相関器
２０４ 絶対値検出部
２０５ 最大値検出部
２０６ タイミング生成部
２０２ ＦＦＴ部
４０１，４０７，５０２，５０５ 減算器
４０２ メモリ
４０３，４０８，５０３，５０６ 判定部
４０４，５０１，５０４ スイッチ
４０５，５０７ カウンタ
４０６ 再処理部
４０９ アパーチャ生成部
４１０ 論理和演算部
５０８ 大小比較部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の通信装置に関し、特に、受信信号と既知信号との相関をとることにより同期引き込みを行う通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＯＦＤＭ方式の通信装置（以下「ＯＦＤＭ通信装置」という。）では、一般に、送信側において同期獲得用信号を送信信号に挿入し、受信側において、上記同期獲得用信号を用いてシンボル同期獲得（すなわちＦＦＴ処理の開始タイミングの検出）を行う。現在、図１０に示すように、送信側において、同期獲得用信号を挿入した送信信号を４ｎ（ｎ＝１，２，３，…）番目のサブキャリアのみに配置し、受信側において、このサブキャリアにより伝送された信号における同期獲得用信号を用いて、シンボル同期獲得を行うことが検討されている。
【０００３】
４ｎ（ｎ＝１，２，３，…）番目のサブキャリアのみに、同期獲得用信号を含む送信信号を配置した場合のＯＦＤＭ信号は、図１１に示すように、送信信号を全サブキャリアに配置した場合の通常のＯＦＤＭ信号に比べて、周期が１／４となる。これにより、受信側における周波数オフセットの検出範囲を４倍にすることが可能となる。
【０００４】
以下、上記従来のＯＦＤＭ通信装置について、ＯＦＤＭ信号の周期を通常のＯＦＤＭ信号の周期の１／４とした場合を例にとり、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、従来のＯＦＤＭ通信装置において用いられるフレームフォーマットを示す模式図である。
【０００５】
図１２を参照するに、フレームフォーマットは、主に、ＡＧＣシンボルと同期用シンボルとパイロットシンボルとから構成される。パイロットシンボルの後には、データが挿入される。なお、ここでは、ＡＧＣシンボルとして５個のＡＧＣ用信号１１〜１５を用い、同期引き込み用として５個の同期用信号１６〜２０を用いるものとし、各ＡＧＣ用信号および各同期用信号のサンプル数が１６であるものとする。パイロットシンボルは、ＧＩ（ガード区間）２１とＣ（パイロットシンボル）２２とＣ（パイロットシンボル）２３とを含む。
【０００６】
図１３は、従来のＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図である。図１３を参照するに、図１２に示したフォーマットに従って通信相手により送信された信号は、図１３に示すＯＦＤＭ通信装置により受信される。受信された信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器３１によりディジタル信号に変換された後、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部３２および相関器３３に送られる。
【０００７】
ＦＦＴ部３２は、後述するタイミング生成部３６からのタイミング信号に基づいて、ディジタル信号に変換された受信信号に対するＦＦＴ（フーリエ変換）処理を行うことにより、各サブキャリアにより伝送された信号を取り出す。
【０００８】
一方、相関器３３は、既知信号と受信信号とを用いて相関値を算出する。この既知信号は、図１２に示した同期用信号（Ｂ１６）１個をＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理した信号である。
【０００９】
絶対値検出部３４は、相関器３３により算出された相関値の絶対値を求める。最大値検出部３５は、絶対値検出部３４により求められた絶対値を用いて、相関器３３により算出された相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出する。タイミング生成部３６は、最大値検出部３５により検出されたタイミングに基づいて、ＦＦＴ部３２によるＦＦＴ処理の開始タイミングを設定し、ＦＦＴ部３２に対してタイミング信号を出力する。
【００１０】
このように、最大値検出部３５が、相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出することにより、ＦＦＴ処理を開始するためのタイミングを検出すること（すなわちシンボル同期を確立すること）が可能となる。
【００１１】
次に、最大値検出部３５によるタイミング検出方法について、さらに図１４を参照して説明する。図１４は、従来のＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部３５による最大値検出手順を示すフロー図である。
【００１２】
まず、工程（以下「ＳＴ」という。）１１では、積算結果すなわち相関器３３により算出された相関値の絶対値と、しきい値（相関結果に対するしきい値）との比較がなされる。積算結果がしきい値よりも大きい場合には、処理はＳＴ１２に移行し、逆に、積算結果がしきい値以下である場合には、処理はＳＴ１４に移行する。
【００１３】
ＳＴ１２では、ＳＴ１１で用いられるしきい値が更新される。すなわち、しきい値を上回ったタイミングにおける積算結果が新たなしきい値とされる。この後、ＳＴ１３においてカウンタのカウント値がリセットされた後、処理はＳＴ１５に移行する。
【００１４】
一方、ＳＴ１４では、カウンタのカウント値がインクリメントされた後、処理がＳＴ１５に移行する。ＳＴ１５では、アパーチャ情報がＬであるか否かの判定がなされる。ここで、アパーチャ情報とは、シンボル同期確立を行う範囲を決定する情報であり、受信信号のレベルから決定される情報である。アパーチャ情報がＬであるということは、シンボル同期確立を行う時間が終了したことに相当する。
【００１５】
なお、ここでは、アパーチャ情報は、シンボル同期確立を行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定するものとする。すなわち、正しい同期タイミングは、同期用信号２０とガード区間２１との境界点であり、シンボル同期確立を行う期間は、同期用信号１９と同期用信号２０との境界点から、同期用信号２０とガード区間２１との境界点をサンプル数１６だけ図中右方向にずらした地点である。
【００１６】
ＳＴ１５において、アパーチャ情報がＬでない場合には、処理はＳＴ１７に移行し、アパーチャ情報がＬである場合には、処理はＳＴ１６に移行する。ＳＴ１７では、カウンタのカウント値とカウンタ用しきい値との比較がなされる。カウント値がカウンタ用しきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ１１に移行し、カウント値がカウンタ用しきい値より大きい場合には、処理はＳＴ１６に移行する。
【００１７】
ＳＴ１６では、最後に積算結果がしきい値を上回ったタイミングが、シンボルタイミングとされる。このように、カウンタのカウント値（積算結果がしきい値以下である回数）がカウンタ用しきい値を上回った場合、または、アパーチャ情報により設定されたシンボル同期を行う期間が終了した場合には、最後に積算結果がしきい値を上回ったタイミングがシンボルタイミングとされて、シンボル同期が確立される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＯＦＤＭ通信装置においては、以下に述べるような問題がある。すなわち、上記従来のＯＦＤＭ通信装置においては、シンボル同期確立を行った期間において、相関結果の絶対値が最も大きい時点がシンボルタイミングとして検出される。このため、アパーチャ情報により同期引き込みを行う期間が上述したように設定された場合には、図１５に示すように、ある一定の大きさを有する相関ピークとして、同期用信号１９と同期用信号２０との境界点に相関ピーク４２が生じ、同期用信号２０とガード区間２１との境界点に相関ピーク４１が生ずる。
【００１９】
正しい同期タイミングは、上述したように、同期用信号２０とガード区間２１との境界点であるので、相関ピーク４１が最大値として検出される必要がある。ところが、相関ピーク４２は相関ピーク４１と略同じ大きさとなる可能性があるため、相関ピーク４２が最大値として検出されることがある。この場合には、シンボルタイミングが、誤って同期用信号１９と同期用信号２０との境界点に設定されるため、タイミング誤差が発生することになる。この結果、受信信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより得られる復調信号の誤り率特性が劣化することになる。
【００２０】
一方、アパーチャ情報により、同期引き込みを行う期間をより長く確保するように設定した場合、すなわち、例えば、同期引き込みを開始する時点を、同期用信号１６と同期用信号１７との境界点に設定した場合（同期引き込み処理に５個の同期用信号を用いた場合）には、ある一定の大きさを有する相関ピークがさらに多く生ずることになるので、相関ピーク４２が最大値として検出される可能性がさらに低下することになる。これにより、タイミング誤差が発生する確率がさらに高くなるので、復調信号の誤り率特性がさらに劣化しやすくなる。
【００２１】
以上のように、上記従来のＯＦＤＭ装置においては、タイミング誤差が発生する確率が高いために、復調信号の誤り率特性が劣化する。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、タイミング誤差の発生確率を低減させることにより、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のＯＦＤＭ通信装置は、複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値を算出する算出手段と、前記相関値における複数のピーク値の中から、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出する検出手段と、検出されたピーク値が発生するタイミングを、前記受信信号に対するＦＦＴ処理の開始タイミングとして設定する設定手段と、を具備する構成を採る。
【００２４】
本発明のＯＦＤＭ通信装置は、上記構成において、前記検出手段が、相関値が第１しきい値を上回る場合はその相関値により第１しきい値を更新し、相関値が更新後の第１しきい値より小さい第２しきい値を下回った後、第２しきい値より大きい第３しきい値を上回る場合は第１しきい値を初期値に戻す処理を前記既知信号区間の終端を含む区間において繰り返し、その区間が終了したときの第１しきい値を前記ピーク値として検出する構成を採る。
【００２５】
これらの構成によれば、相関ピークが複数発生する場合においても、正確な同期タイミングを検出することができる。したがって、復調信号の誤り率特性の劣化を抑えることができる。
【００２６】
本発明の通信端末装置は、上記いずれかのＯＦＤＭ通信装置を備えた構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を備えることにより、良好な通信を実現する通信端末装置を提供することができる。
【００２８】
本発明の基地局装置は、上記いずれかのＯＦＤＭ通信装置を備えた構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置を備えることにより、良好な通信を実現する基地局装置を提供することができる。
【００３０】
本発明のＯＦＤＭ通信方法は、複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値における複数のピーク値のうち、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出し、この検出したピーク値が発生するタイミングで前記受信信号に対するＦＦＴ処理を開始するようにした。
【００３１】
この方法によれば、相関結果において相関ピークが複数発生する場合においても、正確な同期タイミングを検出することができる。これにより、タイミング誤差の発生確率を低減させることができるので、復調信号の誤り率特性の劣化を防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明者は、相関値が相関ピークに到達するまでには、相関値は、相関ピークに到達後、一度小さい値となった後、さらに、大きい値となる傾向があることに着目し、相関値が、相関ピークに到達後、上記傾向に移行した場合には、その後に到達する相関ピークを正しい相関ピーク候補とする処理を繰り返すことにより、同期引き込み処理が終了した時点における相関ピーク候補が正しい相関ピークとなることを見出し本発明をするに至った。
【００３４】
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）
図１は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置により用いられる単位フレームフォーマットの一例を示す模式図である。図１を参照するに、フレームフォーマットは、主に、ＡＧＣシンボルと同期用シンボルとパイロットシンボルとから構成される。なお、ここでは、ＡＧＣシンボルとして５個のＡＧＣ用信号１０１〜１０５を用い、同期引き込み用として５個の同期用信号１０６〜１１０を用いるものとし、各ＡＧＣ用信号および各同期用信号のサンプル数が１６であるものとする。なお、パイロットシンボルは、ＧＩ（ガード区間）１１１とＣ（パイロットシンボル）１１２とＣ（パイロットシンボル）１１３とを含む。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態においては、ＯＦＤＭ信号の周期を通常のＯＦＤＭ信号の周期の１／４とした場合について説明するが、本発明は、ＯＦＤＭ信号の周期を適宜変更した場合についても適用可能なものである。
【００３６】
図２を参照するに、図１に示したフォーマットに従って通信相手により送信された信号は、図２に示すＯＦＤＭ通信装置により受信される。受信された信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器２０１によりディジタル信号に変換された後、ＦＦＴ部２０２および相関器２０３に送られる。
【００３７】
ＦＦＴ部２０２は、後述するタイミング生成部２０６からのタイミング信号に基づいて、ディジタル信号に変換された受信信号に対するＦＦＴ処理を行うことにより、各サブキャリアにより伝送された信号を取り出す。
【００３８】
一方、相関器２０３は、既知信号と受信信号と用いて相関値を算出し、算出した相関値を絶対値検出部２０４に出力する。この既知信号は、図１に示した同期用信号（Ｂ１６）１個をＩＦＦＴ処理した信号である。また、相関器２０３は、Ａ／Ｄ変換器２０１からの受信信号を用いて、受信信号の受信レベルを検出し、検出した受信レベルを後述する最大値検出部２０５に出力する。なお、相関器２０３の具体的な構成については後述する。絶対値検出部２０５は、相関器２０３により算出された相関値の絶対値を求める。
【００３９】
最大値検出部２０５は、まず、相関器２０３からの受信レベルを用いて、アパーチャ情報を生成する。このアパーチャ情報は、シンボル同期確立（同期引き込み処理）を行う期間を設定するものである。なお、本実施の形態においては、アパーチャ情報により、同期引き込みを行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定した場合について説明する。すなわち、正しい同期タイミングは、同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点であり、シンボル同期確立を行う期間は、同期用信号１０９と同期用信号１１０との境界点から、同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点をサンプル数１６だけ図中右方向にずらした地点である。なお、アパーチャ情報により同期引き込みを行う期間を適宜変更しても良い。
【００４０】
さらに、最大値検出部２０５は、絶対値検出部２０４により求められた絶対値を用いて、上述のようにアパーチャ情報により設定された期間において、相関器２０３により算出された相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出する。なお、最大値検出部２０５の具体的な構成については後述する。
【００４１】
タイミング生成部２０６は、最大値検出部２０５により検出されたタイミングに基づいて、ＦＦＴ部２０２によるＦＦＴ処理の開始タイミングを設定し、ＦＦＴ部２０２に対してタイミング信号を出力する。このように、最大値検出部２０５が、相関値の絶対値が最大となるタイミングを検出することにより、シンボル同期を確立することが可能となる。
【００４２】
次いで、相関器２０３の具体的な構成について、さらに図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における相関器の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図３において、Ａ／Ｄ変換器２０１によりディジタル信号に変換された受信信号（以下「Ａ／Ｄ出力信号」という。）は、遅延器３０１ａ15および乗算器３０２ａ16に出力される。
【００４４】
遅延器３０１ａ15は、Ａ／Ｄ出力信号を単位シンボルだけ遅延させる。乗算器３０２ａ16は、上述した既知信号における第１６シンボルと、Ａ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ15に出力する。乗算器３０２ａ15は、上述した既知信号における第１５シンボルと、遅延器３０１ａ15により遅延されたＡ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ15に出力する。加算器３０３ａ15は、乗算器３０２ａ16からの乗算結果と乗算器３０２ａ15からの乗算結果とを加算する。
【００４５】
同様に、遅延器３０１ａ1は、遅延器３０１ａ2により遅延されたＡ／Ｄ出力信号を単位シンボルだけ遅延させる。乗算器３０２ａ1は、上述した既知信号における第１シンボルと、遅延器３０１ａ1により遅延されたＡ／Ｄ出力信号とを乗算し、乗算結果を加算器３０３ａ1に出力する。加算器３０３ａ1は、加算器３０３ａ2と乗算器３０２ａ1からの乗算結果とを加算し、加算結果を相関出力として、図２に示した絶対値検出部２０４に出力する。以上が、相関器２０３の具体的な構成である。
【００４６】
次いで、最大値検出部２０５の具体的な構成について、さらに図４および図５を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図４において、絶対値検出部２０４から送られた相関結果の絶対値すなわち積算結果は、減算器４０１、スイッチ４０４および再処理部４０６に送られる。減算器４０１は、積算結果とメモリ４０２に格納された第１しきい値との減算を行い、減算結果を判定部４０３に出力する。なお、再処理部４０６の具体的な構成については後述する。
【００４８】
判定部４０３は、減算器４０１からの減算結果に基づいて、スイッチ４０４およびカウンタ４０５を制御する。すなわち、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値より大きい場合には、積算結果をメモリ４０２に出力するようにスイッチ４０４を制御するとともに、カウント値をリセットするようにカウンタ４０５を制御する。逆に、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値以下である場合には、積算結果をメモリ４０２に出力しないようにスイッチ４０４を制御するとともに、カウント値をインクリメントするようにスイッチ４０５を制御する。
【００４９】
また、判定部４０３は、積算結果が第１しきい値より大きい場合には、後述する再処理部４０６に対して、積算結果が第１しきい値を超えた旨を示す信号を出力する。
【００５０】
スイッチ４０４は、上述したような判定部４０３の制御により、メモリ４０２への積算結果の出力を実行または中断を行う。また、スイッチ４０４は、後述する再処理部４０６からリセット情報が送られた場合には、メモリ４０２に対してリセット情報を出力する。
【００５１】
メモリ４０２は、第１しきい値として初期値を記憶しており、スイッチ４０４を介して積算結果が送られた場合には、この積算結果を新たな第１しきい値として記憶し、スイッチ４０４を介してリセット情報が送られた場合には、初期値を新たな第１しきい値として記憶する。このメモリ４０２は、記憶した第１しきい値を減算器４０１に出力する。
【００５２】
カウンタ４０５は、上述したような判定部４０３の制御により、カウント値のリセットまたはインクリメントを行い、カウント値を減算器４０７に出力する。また、カウンタ４０５は、後述する再処理部４０６からリセット情報が送られた場合には、カウント値をリセットする。
【００５３】
減算器４０７は、カウンタ４０５からのカウント値と、カウンタ用しきい値との減算を行い、減算結果を判定部４０８に出力する。判定部４０８は、減算器４０７による減算結果の判定を行い、判定結果を論理和演算部４１０に出力する。すなわち、判定部４０８は、カウンタ４０５のカウント値がカウンタ用しきい値を上回った場合には、論理和演算部４１０に対して「１」を出力し、カウンタ４０５のカウント値がカウンタ用しきい値以下である場合には、論理和演算部４１０に対して「０」を出力する。
【００５４】
一方、アパーチャ生成部４０９は、相関器２０３からの受信レベルを用いて、上述したようなアパーチャ情報を生成し、生成したアパーチャ情報を論理和演算部４１０に対して出力する。すなわち、アパーチャ生成部４０９は、論理和演算部４１０に対して、同期引き込み期間中には「０」を出力し、同期引き込み期間が終了した場合には「１」を出力する。
【００５５】
論理和演算部４１０は、判定部４０８からの判定結果とアパーチャ生成部４０９からのアパーチャ情報との論理和を演算し、演算結果が「１」である場合にのみ、同期確立信号を上述したタイミング生成部２０６に出力する。すなわち、論理和演算部４１０は、同期引き込み期間が終了した場合、または、積算結果が第１しきい値以下である回数がカウンタ用しきい値を上回った場合にのみ、この同期引き込み処理において、積算結果が最大となったタイミングをタイミング生成部２０６に出力する。
【００５６】
次いで、再処理部４０６の具体的な構成について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５内の再処理部４０６の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図５において、カウンタ５０７は、上述した判定部４０３より、積算結果が第１しきい値を超えた旨を示す信号が送られた場合にはカウント値をインクリメントし、また、後述する判定部５０６よりリセット情報が送られた場合にはカウント値をリセットする。このカウンタ５０７は、カウント値を大小比較部５０８に出力する。
【００５８】
大小比較部５０８は、カウンタ５０７のカウント値について大小比較を行い、比較結果に基づいてスイッチ５０１を制御する。すなわち、大小比較部５０８は、カウンタ５０７のカウント値が１以上である場合（積算結果が第１しきい値を上回っている場合（すなわち第１しきい値が更新された場合））には、スイッチ５０１を閉じるように制御し、逆に、カウンタ５０７のカウント値が１未満である場合（積算結果が第１しきい値以下である場合（すなわち第１しきい値が更新されない場合））には、スイッチ５０１を開くように制御する。
【００５９】
スイッチ５０１は、初期状態においては、開いた状態にある。このスイッチ５０１は、大小比較部５０８の制御により、相関結果の絶対値（積算結果）の減算器５０２およびスイッチ５０４に対する出力を実行する。減算器５０２は、積算結果と第２しきい値との減算を行い、減算結果を判定部５０３に出力する。なお、第２しきい値については後述する。
【００６０】
判定部５０３は、減算器５０２による減算結果に基づいて、スイッチ５０４を制御する。すなわち、判定部５０３は、一度積算結果が第２しきい値より小さくなった場合には、スイッチ５０４を閉じるように制御する。
【００６１】
スイッチ５０４には、スイッチ５０１を介して積算結果が入力される。このスイッチ５０４は、初期状態においては、開いた状態にある。このスイッチ５０４は、判定部５０３の制御により、積算結果の減算器５０５に対する出力を実行する。
【００６２】
減算器５０５は、スイッチ５０４を介して送られた積算結果と第３しきい値との減算を行い、減算結果を判定部５０６に出力する。なお、第３しきい値については後述する。
【００６３】
判定部５０６は、減算器５０５の減算結果に基づいてリセット情報の出力を実行する。すなわち、判定部５０６は、積算結果が第３しきい値を上回った場合には、リセット情報をカウンタ４０５、スイッチ４０４、カウンタ５０７に対して出力する。また、判定部５０６によりリセット情報が出力されると、スイッチ５０１およびスイッチ５０４は初期状態に戻される。
【００６４】
ここで、積算結果が第３しきい値を上回った状態（すなわち、リセット情報が出力された状態）とは、積算結果が、第１しきい値を上回った後、第２しきい値を下回り、第３しきい値を上回った状態に相当する。
【００６５】
次いで、最大値検出部２０５によるタイミング検出方法について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５による最大値検出手順を示すフロー図である。
【００６６】
図７を参照するに、まず、ＳＴ７０１では、積算結果すなわち相関器２０３により算出された相関値の絶対値と、第１しきい値との比較がなされる。積算結果が第１しきい値よりも大きい場合には、処理はＳＴ７０２に移行し、逆に、積算結果が第１しきい値以下である場合には、処理はＳＴ７０４に移行する。
【００６７】
ＳＴ７０２では、ＳＴ７０１で用いられる第１しきい値が更新される。すなわち、第１しきい値を上回ったタイミングにおける積算結果が新たな第１しきい値とされる。この後、ＳＴ７０３においてカウンタ４０５のカウント値がリセットされた後、処理はＳＴ７０５に移行する。
【００６８】
一方、ＳＴ７０４では、カウンタ４０５のカウント値がインクリメントされた後、処理がＳＴ７０５に移行する。
【００６９】
ＳＴ７０５では、アパーチャ情報がＬであるか否かの判定がなされる。アパーチャ情報がＬであるということは、シンボル同期確立を行う時間が終了したことに相当する。
【００７０】
ＳＴ７０５において、アパーチャ情報がＬでない場合には、処理はＳＴ７０７に移行し、アパーチャ情報がＬである場合には、処理はＳＴ７０６に移行する。ＳＴ７０７では、第１しきい値が更新されたか否かの判定がなされる。第１しきい値が更新された場合、すなわち、積算結果が第１しきい値を上回った場合には、処理はＳＴ７０８に移行し、第１しきい値が更新されていない場合、すなわち、積算結果が第１しきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ７０１に戻る。
【００７１】
ＳＴ７０８では、最大値検出部２０５内の再処理部４０６により再処理がなされる。なお、再処理部４０６による再処理の手順については後述する。再処理部４０６による再処理後、処理はＳＴ７０９に移行する。
【００７２】
ＳＴ７０９では、カウンタ４０５のカウント値とカウンタ用しきい値との比較がなされる。カウント値がしきい値以下である場合には、処理は上述したＳＴ７０１に戻り、カウント値がしきい値より大きい場合には、処理はＳＴ７０６に移行する。
【００７３】
ＳＴ７０６では、最後に積算結果が第１しきい値を上回ったタイミングが、シンボルタイミングとされる。このように、カウンタ４０５のカウント値（積算結果が第１しきい値以下である回数）がカウンタ用しきい値を上回った場合、または、アパーチャ情報により設定されたシンボル同期を行う期間が終了した場合には、最後に積算結果が第１しきい値を上回ったタイミングがシンボルタイミングとされて、シンボル同期が確立される。
【００７４】
次いで、再処理部４０６による再処理の手順について、図６および図８を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移の一例を示す模式図である。図８は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部２０５内の再処理部４０６による再処理手順を示すフロー図である。
【００７５】
図６を参照するに、相関特性は次のような傾向を有することが明らかである。すなわち、積算結果は、同期用信号１０９と同期用信号１１０との境界点において相関ピーク６０２が生じた後には、一度小さな値となり、その後再度大きな値となる。この後、正しい同期タイミングである同期用信号１１０とガード区間１１１との境界点において、相関ピーク６０１が生ずる。従来では、同期タイミングとして、誤って相関ピーク６０２が生じたタイミングが検出される可能性がある。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、積算結果が、第１しきい値を上回った後、第２しきい値を下回り、さらに第３しきい値を上回った後には、正しい相関ピークが現れることに着目する。すなわち、積算結果が上記のように推移した場合には、それまでに更新されてきた第１しきい値を初期値にリセットする。これにより、正しい相関ピーク６０１の大きさが第１しきい値とされるので、相関ピーク６０１の発生した時点が正しい同期タイミングとして検出することができる。
【００７７】
第２しきい値および第３しきい値は、様々な条件に応じて適宜変更することが可能なものであるが、図６から明らかなように、第３しきい値＞第２しきい値となるように設定されることは言うまでもない。
【００７８】
以上のような処理を実現するための手順は、図８に示すフロー図により表現できる。まず、ＳＴ８０１では、積算結果と第２しきい値との比較がなされる。積算結果が第２しきい値より小さい場合には、処理はＳＴ８０２に移行する。逆に、積算結果が第２しきい値以上である場合には、処理はＳＴ８０３に移行する。
【００７９】
ＳＴ８０２では、フラグ１が「Ｈ」に設定された後、処理はＳＴ８０４に移行する。ＳＴ８０３では、フラグ１が「Ｌ」に設定された後、処理はＳＴ８０４に移行する。
【００８０】
ＳＴ８０４では、フラグ１が「Ｈ」であるか「Ｌ」であるかの判定がなされる。フラグ１が「Ｈ」である場合、すなわち、積算結果が第２しきい値より小さくなったことがある場合には、処理はＳＴ８０５に移行する。逆に、フラグ１が「Ｌ」である場合、すなわち、積算結果が第２しきい値より小さくなったことがない場合には、再処理は終了する。
【００８１】
ＳＴ８０５では、積算結果と第３しきい値との比較がなされる。すなわち、積算結果が第３しきい値より大きい場合には、処理はＳＴ８０６に移行し、逆に、積算結果が第３しきい値以下である場合には、処理は終了する。
【００８２】
ＳＴ８０６では、カウンタ（カウンタ４０５（図４）およびカウンタ５０７（図５））のリセットがなされ、第１しきい値が初期値に戻され、さらに、上述したように、スイッチ５０１およびスイッチ５０４（図５）は、初期状態に戻される。この後、再処理は終了する。
【００８３】
再処理終了後は、以後の処理は、上述したＳＴ７０９（図７参照）に移行する。
以上のような最大値検出部２０５の最大値検出手順によれば、第１しきい値は次に述べるように推移する。図６を参照するに、積算結果が相関ピーク６０２に達した状態では、第１しきい値は相関ピーク６０２の大きさに設定される。この状態では、第１しきい値が更新された状態であるので、再処理が実行される。
【００８４】
再処理が実行され続ける一方で、積算結果は、第２しきい値を下回った後、第３しきい値を上回る。積算結果が第３しきい値を上回った状態で、再処理により第１しきい値は初期値に戻される。これにより、相関ピーク６０２が発生したタイミングが誤って正しいタイミングとして検出されることがなくなる。
【００８５】
この後、積算結果が大きくなる度に第１しきい値は更新されるので、相関ピーク６０１の大きさが最終的な第１しきい値となる。これにより、相関ピーク６０１が発生したタイミングが正しいシンボルタイミングとして検出される。したがって、タイミング誤差が発生する確率が低くなるので、復調信号の誤り率特性が劣化する可能性が低くなる。
【００８６】
次いで、本実施の形態における復調信号の誤り率特性について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における誤り率特性の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。図９において、復調信号の雑音電力密度（図中「ＮＯ」）と復調信号の１ビット当りの平均符号エネルギー（図中「Ｅｂ」）との比、に対する復調信号のＰＥＲ（パケット誤り率）が、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置（提案方式）および従来方式のＯＦＤＭ通信装置のそれぞれについて示されている。
【００８７】
なお、計算機シミュレーションの条件は、下記の通りである。
パケットサイズ：５４ｂｙｔｅ，変調方式：１６ＱＡＭ，復調方式：同期検波，最大ドップラー周波数：５０Ｈｚ，伝搬モデル：１８波レイリーフェージングモデル，遅延分散：１５０ｎｓ，誤り訂正：ビタビ復号（符号化率：９／１６，拘束長：７）
図９から明らかなように、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置におけるパケット誤り率は、従来方式と比較すると、１桁以上改善されている。
【００８８】
このように、本実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置によれば、相関結果の最大値を検出する際には、第１しきい値が更新された状態において相関結果が第２しきい値を下回った後第３しきい値を上回ったときには、第１しきい値を初期値に戻している。これにより、大きな相関ピークが複数発生した場合においても、正しい同期タイミングに発生する相関ピークを最大値として検出することができるので、タイミング誤差が発生する確率を低減させることができる。したがって、復調信号の誤り率特性の劣化を抑えることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、同期引き込みを行う期間として、正しい同期タイミングの前後に同期用信号１個分を確保した範囲を設定した場合について説明したが、本発明は、同期引き込みを行う期間をさらに広く設定した場合についても適用可能なものである。例えば、図６を参照するに、同期引き込みを開始する時点を、同期用信号１０５と同期用信号１０６との境界点に設定した場合（同期引き込み処理に５個の同期用信号を用いた場合）においては、ある一定の大きさを有する相関ピークは、相関ピーク６０１を含めて５個発生するが、最終的な第１しきい値は、相関ピーク６０１の大きさに設定される。
【００９０】
また、本実施の形態においては、同期用シンボルにおける同期用信号の数を５と設定した場合について説明したが、本発明は、同期用シンボルにおける同期用信号の数を２つ以上に設定するという条件を満たす限り、同期用信号の数を適宜増減させた場合についても適用可能なものである。
【００９１】
上記実施の形態において説明したＯＦＤＭ通信装置は、ディジタル移動体通信システムにおける通信端末装置や基地局装置に搭載可能なものである。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、相関結果に対するしきい値（第１しきい値）が更新された後、相関結果が、第２しきい値を下回った後、第３しきい値を上回った場合には、第１しきい値を初期値に戻す処理を繰り返し、同期引き込み処理が終了した時点における第１しきい値を、最大値として検出するようにしたので、タイミング誤差の発生確率を低減させることにより、復調信号の誤り率特性の劣化を防止するＯＦＤＭ通信装置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にかかるＯＦＤＭ通信装置により用いられる単位フレームフォーマットの一例を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における相関器の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部内の再処理部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移の一例を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部による最大値検出手順を示すフロー図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部内の再処理部による再処理手順を示すフロー図
【図９】本発明の実施の形態にかかるＯＦＤＭ通信装置における誤り率特性の計算機シミュレーション結果の一例を示す図
【図１０】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図
【図１１】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるＯＦＤＭシンボルの周期を示す模式図
【図１２】従来のＯＦＤＭ通信装置におけるフレームフォーマットを示す模式図
【図１３】従来のＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図
【図１４】従来のＯＦＤＭ通信装置における最大値検出部による最大値検出手順を示すフロー図
【図１５】従来のＯＦＤＭ通信装置における積算結果の推移を示す模式図
【符号の説明】
１０６〜１１０ 同期用信号
２０３ 相関器
２０４ 絶対値検出部
２０５ 最大値検出部
２０６ タイミング生成部
２０２ ＦＦＴ部
４０１，４０７，５０２，５０５ 減算器
４０２ メモリ
４０３，４０８，５０３，５０６ 判定部
４０４，５０１，５０４ スイッチ
４０５，５０７ カウンタ
４０６ 再処理部
４０９ アパーチャ生成部
４１０ 論理和演算部
５０８ 大小比較部
Claims (5)
- 複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値を算出する算出手段と、
前記相関値における複数のピーク値の中から、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出する検出手段と、
検出されたピーク値が発生するタイミングを、前記受信信号に対するＦＦＴ処理の開始タイミングとして設定する設定手段と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ通信装置。 - 前記検出手段は、相関値が第１しきい値を上回る場合はその相関値により第１しきい値を更新し、相関値が更新後の第１しきい値より小さい第２しきい値を下回った後、第２しきい値より大きい第３しきい値を上回る場合は第１しきい値を初期値に戻す処理を前記既知信号区間の終端を含む区間において繰り返し、その区間が終了したときの第１しきい値を前記ピーク値として検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ通信装置。 - 請求項１または請求項２に記載のＯＦＤＭ通信装置を備えたことを特徴とする通信端末装置。
- 請求項１または請求項２に記載のＯＦＤＭ通信装置を備えたことを特徴とする基地局装置。
- 複数の既知信号からなる既知信号区間を有する受信信号と前記既知信号との相関値における複数のピーク値のうち、前記既知信号区間において最後に発生するピーク値を検出し、この検出したピーク値が発生するタイミングで前記受信信号に対するＦＦＴ処理を開始する、
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
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