JP4391860B2

JP4391860B2 - 無線ｌａｎシステムの直交周波数分割多重化受信器及びそのシンボル同期化方法

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Publication number: JP4391860B2
Application number: JP2004075208A
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Inventors: 致鎬車
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Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2009-12-24
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Description

本発明は無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ、以下、ＬＡＮ）に係り、特に無線ＬＡＮシステムの直交周波数分割多重化、すなわち、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）受信器及びその方法に関する。

無線ＬＡＮシステムは、個人または公衆ネットワークのＬＡＮを無線に連結して、コンピュータ、移動通信端末機などのデバイスを使用するユーザに情報送受信において便利さを提供する。特に、高周波帯域を使用するＯＦＤＭ信号は、一般的に、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａで定義されたように、５．４ＧＨｚ帯域で多重搬送波を介して最大５４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信処理されている。それ以外にも、ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＤＳＳＳ（ＤｉｒｅｃｔＳｅｑｕｅｎｃｅＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍ）信号、ＣＣＫ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＣｏｄｅＫｅｙｉｎｇ）信号など多様な種類の信号体系を定義しているが、ここではＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信器について言及する。

図１は、プリアンブル区間を詳細に表示した一般的なＯＦＤＭ信号規格を示す図面である。図１を参照すれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで定義されるプリアンブル規格が詳細に示されている。すなわち、ＯＦＤＭ信号のプリアンブル区間は、最小８μs 区間中に１０個の反復パターンを有する短い訓練シンボル区間、及び次の８μs 区間中に１つのＧＩ（ｇｕａｒｄｉｎｔｅｒｖａｌ）区間と２つの反復パターンを有する長い訓練シンボル区間とで構成されている。短い訓練シンボル区間は１６サンプル長の信号よりなり、長い訓練シンボル区間は６４サンプル長の信号よりなる。この時のシンボル時間同期方法は、短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界を探す方法である。

短い訓練シンボルまたは長い訓練シンボルを基準信号として使用して交差相関及びピーク検出を行ってシンボルクロックを発生させる方法により、短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界を探す従来のシンボル時間同期方法において、訓練シンボルの長さが長い訓練シンボルを基準信号として利用する方法が、さらに優秀な性能の交差相関特性を表わすので、一般的に長い訓練シンボルを基準信号として使用して交差相関を行う。しかし、長い訓練シンボル区間は時間的に短い訓練シンボルよりも遅く受信されるため、かかる方法は全体システムの応答速度を遅らせる原因となる。ＯＦＤＭ受信器での信号受信処理に関するさらに具体的な動作については特許文献１に詳しく開示されている。

ところで、従来のシンボル時間同期方法において、長い訓練シンボルを基準信号として使用して交差相関を行う方法は、長い訓練シンボル区間中に相関器を経つつ相関遂行時間が長くなって相関特性を良好にする長所があるが、シンボル同期がなされる前には微細周波数オフセットの推定及び等化器でのチャンネル係数推定が不可能である。したがって、このような方法はシステムの応答速度を低下させ、これを克服するための他の技法を追加すればシステムの複雑度を増加させるという問題点を引き起こす。

一方、従来のシンボル時間同期方法において、短い訓練シンボルを基準信号として使用して交差相関を行う方法は、システムの応答速度を向上させる。しかし、このような方法では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ受信器の特性上、図１の短い訓練シンボル区間のうち初期ｔ１〜ｔ７まではＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）等が行われるため、ｔ８〜ｔ１０までの３つのパターン区間だけが相関器の実行に有効な時間として使われ、相関特性を悪くするという問題点がある。また、短い訓練シンボルの信号サンプル数が少ないので、長い訓練シンボルに比べ、雑音や周波数オフセットなどの影響を強く受け、相関特性を悪くするという問題点がある。
ヨーロッパ特許ＥＰ１，１２６，６７３号公報

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、短い訓練シンボルの差分値を基準信号として使用して周波数オフセットに強い１次差分交差相関を行い、短い訓練シンボルの差分値の自己相関値を基準として１次差分交差相関の出力値に対して再度の相関を行い、再度の相関の出力値に対する再度のピーク値比較により、相関特性を優秀にし、かつ短時間内のシンボル同期化を可能にしてシステムの応答速度を高めうる無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器を提供するところにある。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、短い訓練シンボルの差分値を基準信号として使用して周波数オフセットに強い１次差分交差相関を行い、短い訓練シンボルの差分値の自己相関値を基準として１次差分交差相関の出力値に対して再度の相関を行い、再度の相関の出力値に対する再度のピーク値比較により、相関特性を優秀にし、かつ短時間内のシンボル同期化を可能にしてシステムの応答速度を高めうる無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法を提供するところにある。

前述した技術的課題を達成するための本発明による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器は、ＲＦモジュール部、ＡＤ変換部、１次差分交差相関部、２次差分交差相関部、１次ピーク検出部、２次ピーク検出部、シンボルクロック発生部、及びＩＦＦＴ部を具備する。ＲＦモジュール部は、無線空中波を受信して割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力する。ＡＤ変換部は、ＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。１次差分交差相関部は、デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値Ｚ１を出力する。２次差分交差相関部は、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対する交差相関により２次差分交差相関値Ｚを出力する。

１次ピーク検出部は、初期または所定の第２条件を満たした場合の２次境界検出情報に応答して、２次差分交差相関値Ｚの初期または以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力する。

２次ピーク検出部は、所定の第１条件を満たした場合の１次境界検出情報Ｐ１に応答して、２次差分交差相関値の以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して所定の第２条件に対応する２次境界検出情報Ｐを出力する。

シンボルクロック発生部は、所定の第１条件を満たしていない場合の１次境界検出情報Ｐ１、または所定の第２条件を満たしていない場合の２次境界検出情報Ｐが活性化されるにつれて、１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして位置ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）に同期されるクロックのシンボルクロックＳＣＬＫを発生させて出力する。ＩＦＦＴ部は、デジタル信号をシンボルクロックＳＣＬＫに同期させてＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルＩＦＴＳを出力する。

所定の交差相関は、デジタル信号を表わす数式、

（ここで、Ｐ_ｋはｋ番目のサンプル信号、ｂ_ｋは時間領域の理想的なｋ番目のサンプル信号、Ｔ_ｓはサンプル間隔、θ_０は初期位相値、ＮはＩＦＦＴのポイントサイズ、ａ_ｎはｎ番目のサブチャンネルに伝送される送信側からのデータシンボル）

及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳを表す数式、

（ここで、Ｒ１（ｋ）は短い訓練シンボルの差分値）

によって、数式、

（ここで、ｄは時間領域の位置）

を計算して所定の差分交差相関値Ｚ１を表わす数式、

（ここで、Ｚ１（ｄ）は差分交差相関値）
を計算することを特徴とする。

所定の第１条件は、数式、

（ここで、βは任意の係数、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））は初期または以前の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の１次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の１次ピーク値の位置）
であり、βは０．５以下であることを特徴とする。

１次境界検出情報Ｐ１は、所定の第１条件を満たせば非活性化され、所定の第１条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする。

所定の第２条件は、数式、

（ここで、γは任意の係数、Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））は初期または以前の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の２次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の２次ピーク値の位置）
であり、γは０．３５以下であることを特徴とする。

２次境界検出情報Ｐは、所定の第２条件を満たせば非活性化され、前記所定の第２条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする。

前述した他の技術的課題を達成するための本発明による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器は、次のような段階を備える。すなわち、本発明による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法では、無線ＬＡＮシステムは、無線空中波を受信して割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力する。次に、無線ＬＡＮシステムは、ＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力し、デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値Ｚ１を出力し、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対する交差相関により２次差分交差相関値Ｚを出力する。

次いで、無線ＬＡＮシステムは、初期または所定の第２条件を満たした場合の２次境界検出情報Ｐに応答して、２次差分交差相関値Ｚの初期または以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力し、所定の第１条件を満たした場合の１次境界検出情報Ｐ１に応答して、２次差分交差相関値Ｚの以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して所定の第２条件に対応する２次境界検出情報Ｐを出力する。

これにより、無線ＬＡＮシステムは、所定の第１条件を満たしていない場合の１次境界検出情報Ｐ１、または所定の第２条件を満たしていない場合の２次境界検出情報Ｐが活性化されるにつれて、１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）に同期されるクロックであるシンボルクロックＳＣＬＫを発生させて出力し、デジタル信号をシンボルクロックＳＣＬＫに同期させてＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルＩＦＴＳを出力する。

所定の交差相関は、デジタル信号を表わす数式、

及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳを表わす数式、

（ここで、Ｒ１（ｋ）は短い訓練シンボルの差分値）

によって、数式、

（ここで、ｄは時間領域の位置）

を計算して所定の差分交差相関値Ｚ１を表わす数式、

所定の第１条件は、数式、

（ここで、βは任意の係数、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））は初期または以前の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の１次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の１次ピーク値の位置）
であり、βは０．５以下であることを特徴とする。
１次境界検出情報Ｐ１は、所定の第１条件を満たせば非活性化され、前記所定の第１条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする。

所定の第２条件は、数式、

（ここで、γは任意の係数、Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））は初期または以前の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の２次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の２次ピーク値の位置）
であり、γは０．３５以下であることを特徴とする。
２次境界検出情報Ｐは、所定の第２条件を満たせば非活性化され、所定の第２条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする。

本発明による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器は、短い訓練シンボルの差分値を基準信号として使用して周波数オフセットに強い１次差分交差相関を行い、短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳを基準として１次差分交差相関の出力値に対して再度の相関を行い、再度の相関の出力値に対して再度のピーク値比較により、優秀な相関特性に基づいて短時間内にシンボル同期化を行う。したがって、かかるＯＦＤＭ受信器を適用する無線ＬＡＮシステムの応答速度を向上させることができる。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に付加した同一参照符号は同一部材を示す。
図２は、本発明の一実施例による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器のブロック図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施例による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器は、ＲＦモジュール部２１０、ＡＤ変換部２２０、１次差分交差相関部２３０、２次差分交差相関部２４０、１次ピーク検出部２５０、２次ピーク検出部２６０、シンボルクロック発生部２７０、及びＩＦＦＴ部２８０を具備する。

ＲＦモジュール部２１０は、無線空中波を受信し、割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力する。一般的に、ＯＦＤＭ無線送信信号はＩＥＥＥ８０２．１１ａで定義されるように、５．４ＧＨｚ帯域で多重サブチャンネルを介して最大５４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信処理されている。

ＡＤ変換部２２０は、ＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。１次差分交差相関部２３０は、デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値Ｚ１を出力する。２次差分交差相関部２４０は、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対する交差相関により２次差分交差相関値Ｚを出力する。

ここで、所定の交差相関は、デジタル信号を示す［数式１］、及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳを示す［数式２］によって［数式３］を計算し、所定の１次差分交差相関値Ｚ１を示す［数式４］を計算することである。受信信号の周波数オフセットにも強い相関特性を示すために、短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳにより隣接する両サンプル信号の位相差分を考慮する前記のような交差相関方法については、Ｈ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉの論文、［”ＡＮｏｖｅｌＳｙｍｂｏｌＦｒａｍｅａｎｄＣａｒｒｉｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＢｕｒｓｔＭｏｄｅＯＦＤＭＳｉｇｎａｌ”ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＶＴＣ２０００Ｆａｌｌ］に詳しく開示されている。

（ここで、Ｐ_ｋはｋ番目のサンプル信号、ｂ_ｋは時間領域の理想的なｋ番目のサンプル信号、Ｔ_ｓはサンプル間隔、θ_０は受信信号の初期位相値、ＮはＩＦＦＴのポイントサイズ、ａ_ｎはｎ番目のサブチャンネルに伝送される送信側からのデータシンボル）

（ここで、Ｒ１（ｋ）は短い訓練シンボルの差分値）

（ここで、ｄは時間領域の位置であって任意のサンプルタイム位置）

（ここで、Ｚ１（ｄ）は差分交差相関値）

１次ピーク検出部２５０は、初期または所定の第２条件を満たした場合の２次境界検出情報Ｐに応答して、２次差分交差相関値Ｚの初期または以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力する。２次ピーク検出部２６０は所定の第１条件を満たした場合の１次境界検出情報Ｐ１に応答して、２次差分交差相関値Ｚの以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して所定の第２条件に対応する２次境界検出情報Ｐを出力する。

所定の第１条件は［数式５］に該当するが、βは０．５以下であり、１次境界検出情報Ｐ１は、所定の第１条件を満たせば非活性化、すなわち、第１論理状態（論理ロー状態）になり、所定の第１条件を満たさなければ、第１論理状態から第２論理状態（論理ハイ状態）に活性化される。

（ここで、βは任意の係数、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））は初期または以前の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の１次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の１次ピーク値の位置）
所定の第２条件は［数式６］に該当するが、γは０．３５以下であり、２次境界検出情報Ｐは、所定の第２条件を満たせば非活性化、すなわち、第１論理状態（論理ロー状態）になり、所定の第２条件を満たさなければ、第１論理状態から第２論理状態（論理ハイ状態）に活性化される。

（ここで、γは任意の係数、Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））は初期または以前の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の２次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の２次ピーク値の位置）

シンボルクロック発生部２７０は、所定の第１条件を満たしていない場合の１次境界検出情報Ｐ１、または所定の第２条件を満たしていない場合の２次境界検出情報Ｐが活性化されるにつれて、１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）に同期されるクロックであるシンボルクロックＳＣＬＫを発生させて出力する。ＩＦＦＴ部２８０は、デジタル信号をシンボルクロックＳＣＬＫに同期させ、ＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルＩＦＴＳを出力する。

以下、本発明の一実施例による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器の動作をさらに詳細に説明する。
図３は、図２のＯＦＤＭ受信器に対する動作説明のためのフローチャートである。

図３を参照すれば、本発明の一実施例によるＯＦＤＭ受信器は、まず、ＲＦモジュール部２１０で、無線空中波を受信して割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力する（Ｓ３１０）。次に、ＡＤ変換部２２０はＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する（Ｓ３２０）。１次差分交差相関部２３０は、デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する所定の交差相関により［数式４］のような所定の１次差分交差相関値Ｚ１（ｄ）を出力する（Ｓ３３０〜Ｓ３４０）。２次差分交差相関部２４０は、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対する交差相関により２次差分交差相関値Ｚ（ｄ）を出力する（Ｓ３５０〜Ｓ３６０）。ここで、２次差分交差相関値Ｚ（ｄ）の計算は、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対して、１次差分交差相関部２３０でのように、［数式１］ないし［数式４］のような交差相関を再度行うことである。

図４は、図２の１次交差相関部の出力波形に対するシミュレーション結果である。
図４を参照すれば、図２の１次交差相関部の出力波形は、短い訓練区間であるｔ１〜ｔ１０区間（図４で７ｅ−６〜１５ｅ−６区間）で１０個のピーク値を示している。図４の波形は、多重経路フェーディングチャンネル環境のＱＰＳＫ変調方式でＳＮＲが５ｄＢ、正規化周波数オフセット値が１．２３５である場合のシミュレーション結果である。このように、シミュレーション上では１０個のピーク値が現れるが、実質的にｔ１〜ｔ７区間はＡＧＣなどを行う区間であるため、１次差分交差相関部２３０に有効なピーク値は、図４に図示したように、短い訓練シンボル区間の終了前に現れる３つのピーク値だけである。図４から明らかなように、周波数オフセットが正規化周波数オフセット値１．２３５である場合にも強い特性を示している。

低いＳＮＲまたは多重経路フェーディングチャンネル環境では、短い訓練シンボルの１６サンプル区間にはピーク値に多くの歪曲がある。これによって、従来のシンボル同期化方法では正確なピーク値位置の判別が難しく、シンボル同期の性能がよくないという問題点があった。このような問題点を補完するために本発明では、短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳを２次交差相関部の基準信号値として設定して再度の相関を行う。

図５は、短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する波形の一例を示すのもである。
図５を参照すれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに定義されるＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する波形が示されている。
図６は、図５の波形に対する自己相関値ＡＣＶＴＳを示すグラフである。

図６を参照すれば、図５の波形自体に対する自己相関値ＡＣＶＴＳを示すグラフが示されており、これは相関関係の特性を判別するための資料として活用される。図６に示すように、ピーク値を基準として左右側の値がピーク値の約８０％、その次の左右値は５０％程度であって良い相関特性であるとはいえない。これは、雑音の影響により受信器で判別するピーク値の位置が、図６のピーク値の左側あるいは右側を示す位置と誤認される確率が大きいということを意味する。このような問題点を解決するための方策として本発明では、１次ピーク検出部２５０及び２次ピーク検出部２６０を具備して再度のピーク値比較を行う。

一方、初期に、１次ピーク検出部２５０は、２次差分交差相関値Ｚの初期１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））及びその位置ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）を探索し、２次ピーク検出部２６０は、最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））及びその位置ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１）を探索する（Ｓ３７０）。

これにより、１次ピーク検出部２５０は初期に、２次差分交差相関値Ｚの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して、［数式５］の所定の第１条件（Ｓ３８０）に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力する（Ｓ３９０）。また、１次ピーク検出部２５０は、所定の第２条件を満たした場合（Ｓ４００〜Ｓ４１０）の２次境界検出情報Ｐに応答して、２次差分交差相関値Ｚの以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して、［数式５］の所定の第１条件（Ｓ３８０）に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力する（Ｓ３９０）。

２次ピーク検出部２６０は、［数式５］の所定の第１条件を満たした場合の１次境界検出情報Ｐ１に応答して、２次差分交差相関値Ｚの以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して、［数式６］の所定の第２条件（Ｓ４００）に対応する２次境界検出情報Ｐを出力する（Ｓ３９０）。

［数式５］でβは０．５程度が適当であり、１次境界検出情報Ｐ１は、所定の第１条件を満たせば非活性化、すなわち、第１論理状態（論理ロー状態）になり、所定の第１条件を満たさなければ、第１論理状態から第２論理状態（論理ハイ状態）に活性化される。

［数式６］でγは０．３〜０．３５が適当であり、２次境界検出情報Ｐは、所定の第２条件を満たせば非活性化、すなわち、第１論理状態（論理ロー状態）になり、所定の第２条件を満たさなければ、第１論理状態から第２論理状態（論理ハイ状態）に活性化される。

これにより、シンボルクロック発生部２７０は、所定の第１条件を満たしていない場合の１次境界検出情報Ｐ１、または所定の第２条件を満たしていない場合の２次境界検出情報Ｐが活性化されるにつれて、１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）に同期されるクロックのシンボルクロックＳＣＬＫを発生させて出力する。ＩＦＦＴ部２８０は、デジタル信号をシンボルクロックＳＣＬＫに同期させてＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルＩＦＴＳを出力する。

このような方法によりシンボル同期化する場合、性能改善を期待できる理由は次の通りである。まず、初期（大体ｔ７区間）１６サンプル中のピーク値として、雑音などの影響により理想的なピーク値の左側（ピーク値直前サンプル）を選択した場合（第１ケース）、理想的なピーク値を選択した場合（第２ケース）、または理想的なピーク値の右側（ピーク値直後サンプル）を選択した場合（第３ケース）に分けて説明する。

第１ケースの場合に、その次の１６サンプルが短いシンボル訓練区間以内である場合は、図６に示したように、相変らず確率的にピーク値の８０％程度の大きさを有するため、［数式５］の第１条件を満たす確率が大きい。その次の１７番目のサンプル値は理想的なピーク値の位置であるため、［数式６］の第２条件を満たす確率はさらに大きい。また、第１ケースの場合に、その次の１６サンプルが長いシンボル訓練区間である場合は、相関関係が全くなくて［数式５］の第１条件を満たす確率が小さい。この時、雑音などの影響により［数式５］の第１条件を満足したとしても、［数式６］の第２条件を満たす確率ははるかに小さい。

第２ケースの場合に、その次の１６サンプルが短い訓練シンボル区間以内である場合は、第１ケースと同じく［数式５］の第１条件を満たす確率が大きい。その次の１７番目のサンプル値、すなわち、２次ピーク値の比較においても相関値が比較的大きい値（理想的なピーク値の８０％）であるため、［数式６］の第２条件を満たす確率が大きい。第２ケースの場合に、その次の１６サンプルが長い訓練シンボル区間以内であれば、第１ケースと同一である。

第３ケースの場合に、その次の１６サンプルが短い訓練シンボル区間以内である場合は、１次ピーク値の比較では比較的高い相関値の数値（理想的なピーク値の８０％）で［数式５］の第１条件を満たす確率が大きい。その次の１７番目のサンプル値、すなわち、２次ピーク値の比較では相関値が５０％程度であって、前述した第１ケースまたは第２ケースに比べて多少落ちるが、比較臨界値、すなわち、γ値を３０％程度にしたので、［数式６］の第２条件を満たす確率が比較的大きい。第３ケースの場合に、その次の１６サンプルが長い訓練シンボル区間以内である場合は、前述した第１ケースと同一である。

このように２回にかけて臨界値を比較することによって、初期１６サンプル区間のうち理想的なピーク値の位置を探せなかった場合に相関値の確率的な根拠として２回にかけてピーク値を維持するようになり、長い訓練シンボルとの相関比較では２回にかけて臨界値をいずれも満足する確率は非常に小さいため、短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界を探す確率を極大化させうる。

図７は、一般的なＯＦＤＭ受信器で長い訓練シンボルを交差相関部の基準値とした場合の同期化確率を示すグラフであり、図８は、図２のＯＦＤＭ受信器の同期化確率を示すグラフである。
図７及び図８それぞれを参照すれば、一般的なＯＦＤＭ受信器及び図２のＯＦＤＭ受信器のシンボル同期推定性能が示されている。図８では、図７に比べて周波数オフセットにさらに強い特性を示し、低いＳＮＲでもさらに優秀な性能を示していることが分かる。

前述したように本発明の一実施例による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器は、１次差分交差相関部２３０によって、デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳに対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値Ｚ１を出力し、２次差分交差相関部２４０によって、所定の１次差分交差相関値Ｚ１及び短い訓練シンボルの差分値ＤＶＴＳの自己相関値ＡＣＶＴＳに対する交差相関により２次差分交差相関値Ｚを出力することによって、１次ピーク検出部２５０が１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））及びＺ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））を比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力し、２次ピーク検出部２６０が２次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））及びＺ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））を比較して所定の第２条件に対応する２次境界検出情報Ｐを出力する。これにより、シンボルクロック発生部２７０は、１次境界検出情報Ｐ１、または２次境界検出情報Ｐが活性化されるにつれて、１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして前記位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）に同期されるクロックであるシンボルクロックＳＣＬＫを発生させて出力する。

以上のように図面及び明細書で最適の実施例が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであって意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。

本発明の再度の相関により短時間内にシンボル同期化する技法はＯＦＤＭ受信器に利用され、かかるＯＦＤＭ受信器は無線ＬＡＮ、デジタル放送に利用される。

プリアンブル区間を詳細に表示した一般的なＯＦＤＭ信号規格を示す図面である。本発明の一実施例による無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器のブロック図である。図２のＯＦＤＭ受信器に対する動作説明のためのフローチャートである。図２の１次交差相関部の出力波形に対するシミュレーション結果を示す図である。短い訓練シンボルの差分値に対する波形の一例を示すグラフである。図５の波形に対する自己相関値を示すグラフである。一般的なＯＦＤＭ受信器で長い訓練シンボルを交差相関部の基準値とした場合の同期化確率を示すグラフである。図２のＯＦＤＭ受信器の同期化確率を示すグラフである。

符号の説明

２１０ＲＦモジュール部
２２０ＡＤ変換部
２３０１次差分交差相関部
２４０２次差分交差相関部
２５０１次ピーク検出部
２６０２次ピーク検出部
２７０シンボルクロック発生部
２８０ＩＦＦＴ部

Claims

無線空中波を受信して割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力するＲＦモジュール部と、
前記ＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、
前記デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値に対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値を出力する１次差分交差相関部と、
前記所定の１次差分交差相関値及び前記短い訓練シンボルの差分値の自己相関値に対する前記交差相関により２次差分交差相関値を出力する２次差分交差相関部と、
初期または所定の第２条件を満たした場合の２次境界検出情報に応答して、前記２次差分交差相関値の初期または以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報Ｐ１を出力する１次ピーク検出部と、
前記所定の第１条件を満たした場合の前記１次境界検出情報に応答して、前記２次差分交差相関値の以前の１６サンプリング値のうち前記最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち前記最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して前記所定の第２条件に対応する前記２次境界検出情報を出力する２次ピーク検出部と、
前記所定の第１条件を満たしていない場合の前記１次境界検出情報、または前記所定の第２条件を満たしていない場合の前記２次境界検出情報が活性化されるにつれて、前記１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして前記位置ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）に同期されるクロックのシンボルクロックを発生させて出力するシンボルクロック発生部と、
前記デジタル信号を前記シンボルクロックに同期させてＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルを出力するＩＦＦＴ部と、を具備することを特徴とする無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記所定の交差相関は、
前記デジタル信号を表わす数式、

（ここで、Ｐ_ｋはｋ番目のサンプル信号、ｂ_ｋは時間領域の理想的なｋ番目のサンプル信号、Ｔ_ｓはサンプル間隔、θ_０は初期位相値、ＮはＩＦＦＴのポイントサイズ、ａ_ｎはｎ番目のサブチャンネルに伝送される送信側からのデータシンボル）
及び前記短い訓練シンボルの差分値を表わす数式、

（ここで、Ｒ１（ｋ）は短い訓練シンボルの差分値）
によって、数式、

（ここで、ｄは時間領域の位置）
を計算して前記所定の差分交差相関値を表す数式、

（ここで、Ｚ１（ｄ）は差分交差相関値）
を計算することを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記所定の第１条件は、
数式、

（ここで、βは任意の係数、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））は初期または以前の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の１次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の１次ピーク値の位置）
であることを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記βは、
０．５以下であることを特徴とする請求項３に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記１次境界検出情報は、
前記所定の第１条件を満たせば非活性化され、前記所定の第１条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記所定の第２条件は、
数式、

（ここで、γは任意の係数、Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））は初期または以前の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の２次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の２次ピーク値の位置）
であることを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記γは、
０．３５以下であることを特徴とする請求項６に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
前記２次境界検出情報は、
前記所定の第２条件を満たせば非活性化され、前記所定の第２条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信器。
無線ＬＡＮシステムによって、無線空中波を受信して割り当てられたチャンネルに存在する信号からＯＦＤＭアナログ信号を抽出して出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記ＯＦＤＭアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記デジタル信号及びＯＦＤＭ規格の短い訓練シンボルの差分値に対する所定の交差相関により所定の１次差分交差相関値を出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記所定の１次差分交差相関値及び前記短い訓練シンボルの差分値の自己相関値に対する前記交差相関により２次差分交差相関値を出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、初期または所定の第２条件を満たした場合の２次境界検出情報に応答して、前記２次差分交差相関値の初期または以前の１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち最高のピーク値である１次ピーク値Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））と比較して所定の第１条件に対応する１次境界検出情報を出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記所定の第１条件を満たした場合の前記１次境界検出情報に応答して、前記２次差分交差相関値の以前の１６サンプリング値のうち前記最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））を、次の位置からの１６サンプリング値のうち前記最高のピーク値の次のサンプリング値である２次ピーク値Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ））と比較して前記所定の第２条件に対応する前記２次境界検出情報を出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記所定の第１条件を満たしていない場合の前記１次境界検出情報、または前記所定の第２条件を満たしていない場合の前記２次境界検出情報が活性化されるにつれて、前記１次ピーク値位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）を、ＯＦＤＭ規格上の短い訓練シンボル区間と長い訓練シンボル区間との境界と見なして前記位置ｄ_ｍａｘ（ｉ−１）に同期されるクロックであるシンボルクロックを発生させて出力する段階と、
前記無線ＬＡＮシステムによって、前記デジタル信号を前記シンボルクロックに同期させてＩＦＦＴ処理したデジタルシンボルを出力する段階と、を具備することを特徴とする無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記所定の交差相関は、
前記デジタル信号を表わす数式、

（ここで、Ｐ_ｋはｋ番目のサンプル信号、ｂ_ｋは時間領域の理想的なｋ番目のサンプル信号、Ｔ_ｓはサンプル間隔、θ_０は初期位相値、ＮはＩＦＦＴのポイントサイズ、ａ_ｎはｎ番目のサブチャンネルに伝送される送信側からのデータシンボル）
及び前記短い訓練シンボルの差分値を表わす数式、

（ここで、Ｒ１（ｋ）は短い訓練シンボルの差分値）
によって、数式、

（ここで、ｄは時間領域の位置）
を計算して前記所定の差分交差相関値を表わす数式、

（ここで、Ｚ１（ｄ）は差分交差相関値）
を計算することを特徴とする請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記所定の第１条件は、
数式、

（ここで、βは任意の係数、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１））は初期または以前の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の１次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の１次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の１次ピーク値の位置）
であることを特徴とする請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記βは、
０．５以下であることを特徴とする請求項１１に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記１次境界検出情報は、
前記所定の第１条件を満たせば非活性化され、前記所定の第１条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記所定の第２条件は、
数式、

（ここで、γは任意の係数、Ｚ（ｄ_{ｍａｘ＋１}＊（ｉ−１））は初期または以前の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ−１）は初期または以前の２次ピーク値の位置、Ｚ（ｄ_ｍａｘ＊（ｉ））は現在の２次ピーク値、ｄ_ｍａｘ＊（ｉ）は現在の２次ピーク値の位置）
であることを特徴とする請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記γは、
０．３５以下であることを特徴とする請求項１４に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。
前記２次境界検出情報は、
前記所定の第２条件を満たせば非活性化され、前記所定の第２条件を満たさなければ活性化されることを特徴とする請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムのＯＦＤＭ受信方法。