JP4577350B2

JP4577350B2 - 受信装置、通信システム、受信方法及びプログラム

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Publication number: JP4577350B2
Application number: JP2007305943A
Authority: JP
Inventors: 裕之山菅
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: US8259826B2; TW200939723A; CN101447801B; TWI408937B; EP2066068A1; CN101447801A; KR20090054918A; HK1130582A1; JP2009130814A; EP2066068B1; US20090135929A1

Description

本発明は、受信装置、通信システム、受信方法及びプログラムに関する。

例えばＵＷＢのマルチバンドＯＦＤＭ方式等では、複数のバンドをホッピングした信号が送受信され、信号のプリアンブルパターンは、ホッピングの種類を示すＴＦＣパターン毎に異なる信号に設定される。例えば下記の特許文献１、特許文献２には、ＴＦＣパターンに対応した複数の同期回路を設けた構成が開示されている。

特開２００７−１９９８５号公報特開２００６−１９７３７５号公報

しかしながら、受信装置側では、予め設定されたＴＦＣパターンと異なるＴＦＣパターンの信号が受信された場合においても、同期を獲得してしまう場合がある。特に、送信装置との距離が近い場合などにこの問題は生じ易くなる。この場合、受信装置側では同期を獲得できたものとして、プリアンブル以降の信号を受信してしまい、ヘッダーを受信した時点でヘッダーに含まれるヘッダーチェックシーケンス(HCE)により受信信号が自装置宛でないと判断される。このため、ヘッダーを受信するまでの間は、無駄な処理が発生してしまう。そして、ＭＡＣ側では、ヘッダーチェックシーケンスによるエラーが、異なるＴＦＣを受信したことに起因するものか、ＳＮの低下に起因するものか、あるいは信号の衝突によるものか、を判断することができず、エラーの対策として、受信レートを下げるなど不要な処理が行われる可能性がある。

特許文献１、特許文献２には、ＴＦＣパターンに対応した複数の同期回路を設けた構成が開示されているが、ＴＦＣパターンに応じて同期回路を切り換えることはできるが、同期獲得時に誤って自装置と異なるＴＦＣパターンで同期を獲得してしまう問題を想定したものではない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、プリアンブル信号の同期を獲得した時点で、受信信号が自装置宛てに送られたものであるか否かを精度良く判定することが可能な、新規かつ改良された受信装置、通信システム、受信方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値をそれぞれ出力する複数の同期回路と、前記複数の同期回路から出力された前記相関値を比較する相関値比較部と、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する同期部と、を備える受信装置が提供される。

上記構成によれば、複数の同期回路は、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値を出力する。相関値比較部は、複数の同期回路から出力された同期信号の相関値を比較する。そして、同期部は、相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する。従って、複数の同期信号の相関値を比較した結果に基づいて、受信信号が自装置宛ての場合にのみ同期獲得信号を精度良く出力することが可能となる。

また、前記同期部は、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路である場合は、当該同期回路の出力を前記同期獲得信号として出力するものであってもよい。かかる構成によれば、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路であるか否かに基づいて、受信した信号が自装置宛てである場合にのみ同期獲得信号を出力することが可能となる。

また、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、以降の受信処理を中止し、前記複数の同期回路による同期待ち状態とするものであってもよい。かかる構成によれば、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、受信した信号が自装置宛でないと判断できるため、以降の受信処理を中止することで、無駄な受信処理が引き続き行われてしまうことを抑止することができる。

また、前記相関値比較部は、プリアンブル信号、又はＴＦＣパターンに応じて予め定められた所定時間内に出力された前記相関値を比較するものであってもよい。かかる構成によれば、プリアンブル信号、又はＴＦＣパターンに応じて同期を獲得するタイミングが異なるため、プリアンブル信号、又はＴＦＣパターンに応じて予め定められた所定時間内に出力された相関値を比較することで、相関値を的確に比較することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムであって、前記受信装置は、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値をそれぞれ出力する複数の同期回路と、前記複数の同期回路から出力された前記相関値を比較する相関値比較部と、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する同期部と、備える通信システムが提供される。

上記構成によれば、送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムにおいて、受信装置の複数の同期回路は、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値を出力する。相関値比較部は、複数の同期回路から出力された同期信号の相関値を比較する。そして、同期部は、相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する。従って、複数の同期信号の相関値を比較した結果に基づいて、受信信号が自装置宛ての場合にのみ同期獲得信号を精度良く出力することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられた複数の同期回路のそれぞれから、プリアンブル信号の受信時に同期信号の相関値を出力するステップと、前記複数の同期回路から出力された前記相関値を比較するステップと、前記相関値の比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力するステップと、を備える受信方法が提供される。

上記構成によれば、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられた複数の同期回路のそれぞれから、プリアンブル信号の受信時に同期信号の相関値が出力される。また、複数の同期回路から出力された同期信号の相関値が比較され、この結果に基づいて、同期獲得信号が出力される。従って、複数の同期信号の相関値を比較した結果に基づいて、受信信号が自装置宛ての場合にのみ同期獲得信号を精度良く出力することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられた複数の同期回路のそれぞれから、プリアンブル信号の受信時に同期信号の相関値を出力する手段、前記複数の同期回路から出力された前記相関値を比較する手段、前記相関値の比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、プリアンブル信号の同期を獲得した時点で、受信信号が自装置宛てに送られたものであるか否かを精度良く判定することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置１００の構成を示す模式図である。受信装置１００は、例えばＵＷＢのマルチバンドＯＦＤＭ方式による受信装置であって、無線通信ネットワークを介して通信可能に接続された送信装置から送られた信号を受信するものである。図１に示すように、受信装置１００は、アンテナ１０２、ＲＦ回路１０４、ＡＤ変換部(ADC)１０６、ＦＦＴ１１０、チャンネル補正部１１２、デインターリーバ１１４、デパンクチャー１１６、デコーダ１１８、ＭＡＣ１２０、同期部１３０、コントローラ１４０を備えている。

図１において、アンテナ１０２で受信された高周波信号は、ＲＦ回路１０４により増幅され、ＡＤ変換部１０６によりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された受信信号は、ＦＦＴ１１０により高速フーリエ変換されて、チャネル補正部１１２に送られる。チャネル補正部１１２は、受信信号に含まれるチャネル推定信号（ＣＥ）に基づいて、チャネルを補正する処理を行う。

チャネル補正部１１２により補正された信号は、デインターリーバ１１４へ送られる。デインターリーバ１１４は、インターリーブされている受信信号を元に戻す処理を行う。デインターリーバ１１４から出力された受信信号は、デパンクチャー１１６へ送られて、デパンクチャーの処理が行われる。デコーダ１１８は、デパンクチャー１１６から入力された信号をデコードする。デコーダ１１８でデコードされた信号はＭＡＣ１２０へ入力される。

同期部１３０は、ＡＤ変換部６６，８６で受信した信号の同期を獲得する。コントローラ１４０は、同期部１３０で同期がとられた信号について、受信タイミングをＦＦＴ１１０へ送る。ＦＦＴ１１０では、同期部１３０から送られた受信タイミングに基づいて、高速フーリエ変換を行う。

上述したように、IEEE802.15.3規格で規定された通信方式のように、周波数ホッピングを行うＯＦＤＭ方式を通常マルチバンドＯＦＤＭ方式(Multi-Band OFDM(MB-OFDM))方式というが、この方式では、周波数獲得用信号であるプリアンブル送信においてもホッピングを行い、さらに、そのホッピングパターンとデータ送信パターン（これをTime Frequency Code; 以下TFCという）も様々なタイプを有することが規定されている。

図２は、IEEE802.15.3規格で規定された７つのＴＦＣを示す模式図である。図２に示すように、ＴＦＣ１からＴＦＣ７まで７つのパターンが規定されて、その７つのパターンのいずれかで、同期信号であるプリアンブル信号が送信される。具体的には、送信される周波数として、ｆ１，ｆ２，ｆ３の３つの周波数が用意され、この３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のいずれかを使用して、１単位のプリアンブル信号（同期信号）を２４回（２４スロット）繰り返し送るようにしてある。図２では、１２周期だけを示してある。

各パターンについて説明すると、ＴＦＣ１のパターンでは、図２（ａ）に示すように、１単位のプリアンブル信号（同期信号）ごとに、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の順に変化させる。ＴＦＣ２のパターンでは、図２（ｂ）に示すように、１スロットのプリアンブル信号ごとに、周波数ｆ１，ｆ３，ｆ２の順に変化させる。ＴＦＣ３のパターンでは、図２（ｃ）に示すように、２スロットのプリアンブル信号ごとに、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の順に変化させる。ＴＦＣ４のパターンでは、図２（ｄ）に示すように、２スロットのプリアンブル信号ごとに、周波数ｆ１，ｆ３，ｆ２の順に変化させる。ＴＦＣ５のパターンでは、図２（ｅ）に示すように、全てのスロットのプリアンブル信号を周波数ｆ１で送信させ、ＴＦＣ６のパターンでは、図２（ｆ）に示すように、全てのスロットのプリアンブル信号を周波数ｆ２で送信させ、ＴＦＣ７のパターンでは、図２（ｇ）に示すように、全てのスロットのプリアンブル信号を周波数ｆ３で送信させる。また、ここでは示さないが、プリアンブル信号の信号極性（＋又は−）についても、特定のパターンに設定してある。

図３は、受信装置１００が受信するパケット信号のデータ構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、パケット信号は、プリアンブル(Preamble)、チャネル推定信号(CE)、ヘッダー(Header)、ペイロード(Payload)、を備えて構成される。このうち、ヘッダーは、ＰＨＹヘッダー、ＭＡＣヘッダー、ヘッダーチェックシーケンス(HCE)に分けられる。ＰＨＹヘッダーには、ペイロードの伝送レート、ペイロードの長さ、などの情報が含まれている。一方、ＭＡＣヘッダーにはパケット信号の宛先を示すＭＡＣアドレスが含まれている。そして、図２に示すＴＦＣ１からＴＦＣ７のプリアンブルパターンに応じて、異なるプリアンブルが設定されている。受信装置１００は、プリアンブル信号の同期を獲得した場合は、受信信号のＴＦＣパターンが自装置に対応したＴＦＣパターンであることを認識することができる。

この際、前述したように、例えば受信装置１００がＴＦＣ１の信号を受信するように設定されていた場合に、他のＴＦＣ２〜７の信号の受信により同期を獲得してしまう場合がある。このような場合、ＭＡＣヘッダーに続くＨＣＳにより他のＴＦＣを受信したことを判断できるが、ヘッダーのＨＣＳを受信するまでは、受信信号が自装置宛ての信号であると判断されてしまう。このため、本来はプリアンブルを受信した時点で自装置宛の信号でないと判断できるにも関わらず、プリアンブルからＨＣＳまでの信号がデコードされ、無駄な処理が発生してしまう。

このため、本実施形態の受信装置１００では、受信信号のＴＦＣが自装置宛であるか否かを精度良く判定できるように、複数の同期回路を同期部１３０に設けている。図４は、同期部１３０の構成を詳細に示す模式図である。図４に示すように、同期部１３０は、ＴＦＣ１の同期回路１３２、ＴＦＣ２の同期回路１３４、・・・、ＴＦＣ_ｍの同期回路１３６を備えている。また、同期部１３０は、各同期回路１３２，１３４，１３６から出力された相関値を比較する相関値比較回路１３８を備えている。

ＴＦＣ１の同期回路１３２は、ＴＦＣ１の受信信号を受信した際に同期を獲得し、同期信号の相関値を獲得する回路である。同様に、ＴＦＣ２の同期回路１３４は、ＴＦＣ２の受信信号を受信した際に同期を獲得して相関値を出力する回路であり、ＴＦＣ_ｍの同期回路１３６は、ＴＦＣ_ｍの受信信号を受信した際に同期を獲得して相関値を出力する回路である。

図５は、受信装置１００がＴＦＣ１の受信信号を受信した際に、各同期回路１３２，１３４，１３６から出力された同期信号の相関値を示す模式図である。各同期回路は、信号を受信した際に同時に動作する。図５に示すように、受信装置１００がＴＦＣ１の受信信号を受信した場合は、ＴＦＣ１の同期回路１３２において、ピーク値１の相関値が検出される。一方、他の同期回路１３４，１３６で検出される同期信号の相関値（ピーク値１、ピーク値ｍ）は、ＴＦＣ１の同期回路１３２で検出された相関値よりも低くなる。

各同期回路１３２，１３４，１３６では、相関値が所定のしきい値ＴＨを超えた場合に同期を獲得する。ところが、図５のように、各同期回路１３２，１３４，１３６から出力された相関値がしきい値ＴＨを超えている場合、どのＴＦＣパターンで同期が獲得されたのか判断できない場合がある。

このため、本実施形態の受信装置１００では、各同期回路１３２，１３４，１３６で検出された相関値を相関値比較回路１３８で比較し、最も大きな相関値が出力された同期回路を特定することで、ＴＦＣ１〜７のいずれの信号を受信したかを判断するようにしている。図５の例では、ＴＦＣ１の同期回路１３２で獲得された相関値が他の同期回路１３４，１３６で獲得された相関値よりも大きいため、最も相関値の高い同期回路がＴＦＣ１に対応した同期回路１３２であると判断することができる。これにより、受信信号がＴＦＣ１のパターンであることを確実に判断することができる。従って、ペイロードを受信した時点で受信信号が自装置宛のＴＦＣパターンであるか、他装置宛てのＴＦＣパターンであるかを判断することができる。これにより、他装置宛ての信号を受信した場合は即座に受信処理を停止することができ、無駄な処理が行われることを抑止できる。

相関値の比較は、同時刻のみの比較ではなく、図５に示すように、所定の区間Ｂ内で獲得された相関値について行う。区間Ｂは、プリアンブル信号、ホッピングパターン等に応じて設定される。これは、プリアンブルパターン、ＴＦＣパターン、またはホッピングパターンの違いによって相関値が検出されるタイミングが異なるためである。

次に、図６に基づいて、本実施形態の受信装置１００における処理の手順について説明する。先ず、ステップＳ１では、受信装置１００が使用するＴＦＣがＴＦＣ１〜７のいずれであるかの情報が取得される。受信装置１００がいずれのＴＦＣを使用するかは、例えばユーザによって予め設定されることができる。ここでは、受信装置１００がＴＦＣ_ｍのパターンの信号を使用することが予め設定されるものとする。

次のステップＳ２では、受信を開始する。これによりＡＤ変換部１０６でデジタル変換された受信信号が同期部１３０に送られる。ステップＳ３では、各同期回路１３２，１３４，１３６を全て動作させ、同期待ちを行う。

次のステップ４では、受信装置１００が使用するＴＦＣ_ｍに対応する同期回路１３６で同期が獲得された場合、すなわち、同期回路１３６で検出された相関値がしきい値ＴＨよりも大きい場合は、ステップＳ５へ進む。一方、同期が獲得されていない場合は、ステップＳ３へ戻る。ステップＳ５では、区間Ｂの範囲内で各同期回路１３２，１３４，１３６の相関値のピークを比較する。ステップＳ６では、ステップＳ５の比較結果に基づいて判定を行い、ＴＦＣｎの同期回路１３６の相関値が最大の場合は、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ＴＦＣｎの同期回路１３６からの出力を最終的な同期獲得信号として同期部１３０から出力し、コントローラ１４０へ送る。これにより、同期獲得による受信タイミングがＦＦＴ１１０に送られ、受信信号が高速フーリエ変換される。次のステップＳ８では、プリアンブル後のヘッダーなどのシンボルの受信を開始する。ステップＳ８の後は、ＴＦＣの判定処理を終了する(RETURN)。

一方、ステップＳ６でＴＦＣｍの同期回路の相関値が最大でない場合は、ＴＦＣｍ以外の他のＴＦＣを受信していたと判断し、ステップＳ３へ戻り、以降の処理を繰り返す。以上の処理により、受信信号のＴＦＣパターンが受信装置１００の使用するＴＦＣパターンであるか否かを精度良く判定することができる。なお、図６の処理は、例えば受信装置１００が備えるメモリに格納されたプログラム（ソフトウェア）によりコンピュータとしての受信装置１００を機能させることで実現しても良い。

以上説明したように本実施形態によれば、複数のＴＦＣに対応した同期回路１３２，１３４，１３６を設け、各同期回路１３２，１３４，１３６で検出された相関値を比較することにより、受信信号のＴＦＣパターンを確実に認識することができる。従って、ＴＦＣパターンに基づいて、受信信号が自装置宛の信号であるか、または他装置宛ての信号であるかを精度良く判断することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る受信装置の構成を示す模式図である。 IEEE802.15.3規格で規定された７つのＴＦＣを示す模式図である。受信装置が受信するパケット信号のデータ構成の一例を示す模式図である。同期部の構成を詳細に示す模式図である。受信装置がＴＦＣ１の受信信号を受信した際に、各同期回路から出力された同期信号の相関値を示す模式図である。本実施形態の受信装置における処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００受信装置
１３０同期部
１３２，１３４，１３６同期回路
１４０コントローラ

Claims

受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値をそれぞれ出力する複数の同期回路と、
前記複数の同期回路から出力された前記相関値を相互に比較する相関値比較部と、
前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する同期部と、
を備え、
前記同期部は、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路である場合は、当該同期回路の出力を前記同期獲得信号として出力し、
前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、プリアンブル信号に続くヘッダー信号を受信することなく以降の受信処理を中止し、前記複数の同期回路による同期待ち状態とすることを特徴とする、受信装置。
前記相関値比較部は、プリアンブル信号、又はＴＦＣパターンに応じて予め定められた所定時間内に出力された前記相関値を比較することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムであって、
前記受信装置は、
受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられ、プリアンブル信号の受信時に同時に動作して同期信号の相関値をそれぞれ出力する複数の同期回路と、
前記複数の同期回路から出力された前記相関値を相互に比較する相関値比較部と、
前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、同期獲得信号を出力する同期部と、を備え、前記同期部は、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路である場合は、当該同期回路の出力を前記同期獲得信号として出力し、前記相関値比較部による比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、プリアンブル信号に続くヘッダー信号を受信することなく以降の受信処理を中止し、前記複数の同期回路による同期待ち状態とする、
ことを特徴とする、通信システム。
受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられた複数の同期回路のそれぞれから、プリアンブル信号の受信時に同期信号の相関値を出力するステップと、
前記複数の同期回路から出力された前記相関値を相互に比較するステップと、
前記相関値の比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路である場合は、当該同期回路の出力を同期獲得信号として出力するステップと、
前記相関値の比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、プリアンブル信号に続くヘッダー信号を受信することなく以降の受信処理を中止して同期待ち状態とするステップと、
を備えることを特徴とする、受信方法。
受信信号の異なるプリアンブル信号に対応して設けられた複数の同期回路のそれぞれから、プリアンブル信号の受信時に同期信号の相関値を出力する手段、
前記複数の同期回路から出力された前記相関値を相互に比較する手段、
前記相関値の比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路である場合は、当該同期回路の出力を同期獲得信号として出力する手段、
前記相関値の比較の結果に基づいて、最も高い相関値を出力した同期回路が自装置のＴＦＣパターンのプリアンブル信号に対応する同期回路でない場合は、プリアンブル信号に続くヘッダー信号を受信することなく以降の受信処理を中止して同期待ち状態とする手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。