JP4970431B2 - 信号検出装置、及び信号検出方法 - Google Patents
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Description
送信機は、パケット信号の先頭に、トレーニングシンボルを複数回繰り返した繰り返し信号を付加し、受信機宛にパケット信号を送信する。但し、トレーニングシンボルは所定パターンの信号波形をしたシンボルである。なお、対象とする無線LANの規格が、例えば、IEEE802.11aの規格である場合、トレーニングシンボルはショートトレーニングシンボルと呼ばれる。
例えば、干渉信号の受信電力レベルが大きくなると、受信信号電力レベルに基づいて決定される閾値は大きくなる。このため、干渉信号の受信電力レベルが大きくなれば、受信中のトレーニングシンボルと参照信号との相関値が閾値以下になる可能性が高くなる。つまり、本来検出されるべきトレーニングシンボルが到来したタイミングに相当するポジションの検出が行われない可能性が高くなる。従って、従来の信号検出装置は、干渉信号の受信電力レベルが高くなれば、パケット信号の到来の検出能力が低下する。
各々の区間において受信信号と参照信号との相関値はシンボルの到来タイミングに相当するポジションで最大になる可能性が高い。
上記の信号検出装置によれば、シンボルの到来タイミングである可能性が低いポジションではパケット信号の到来の検出を行なっていないため、パケット信号の到来の誤検出を可能な限り防ぐことができる。
例えば、受信信号が干渉信号の影響やノイズの影響を受けている場合、各々の区間において、受信信号と参照信号との相関値がシンボルの到来タイミングに相当するポジションで最大にならない可能性がある。
上記の信号検出装置において、前記所定の条件を満たす相関値は区間に設定される閾値より大きい相関値であり、各々の区間において、区間に属する相関値の平均値を求める区間平均値演算手段と、各々の区間において、前記区間平均値演算手段により求められる区間に属する相関値の平均値に基づいて当該区間の閾値を決定し、決定した閾値を前記区間ポジション検出手段に設定する区間閾値決定手段と、を更に備え、前記区間ポジション検出手段は、前記所定の条件を満たす相関値の検出を、相関値と当該相関値が属する区間に設定された閾値とを比較することにより行うようにしてもよい。
上記の信号検出装置は、区間内における閾値より大きい相関値のポジションに基づいてパケット信号の到来の検出を行う。このため、検出される相関値のポジションがシンボルの到来タイミングに相当するポジションを含む可能性がより高くなり、パケット信号の到来の検出能力の向上が図られる。
これによれば、例えば、検出されるポジションの時間間隔が1シンボルの時間の長さ(以下、シンボル時間と言う。)に一致するか否かの判断を容易に行えるようになる。
上記の信号検出装置において、前記同期判定手段は、前記ポジション情報が示すポジションが連続する所定の連続数以上の区間において同じである場合に前記パケット信号が到来したと判断するようにしてもよい。
上記の信号検出装置において、相対的なポジションの各々について、所定の積算区間数の区間にわたって同じ相対的なポジションの相関値を積算する相関値積算手段と、前記相関値積算手段により積算される積算値の中から所定の判定ポジション条件を満たす積算値を検出し、検出した前記判定ポジション条件を満たす積算値のポジションを示す判定ポジション情報を出力する判定ポジション検出手段と、を更に備え、前記同期判定手段は、前記パケット信号の到来の検出を、前記判定ポジション検出手段から出力される判定ポジション情報が示すポジションにおいて行うようにしてもよい。
各々の区間において、シンボルの到来タイミングにおける受信信号と参照信号との相関値は、他のタイミングの相関値より通常大きい。このため、シンボルの到来タイミングに相当するポジションの相関値を所定の積算区間数の区間にわたって積算した積算値は、シンボルの到来タイミング以外のタイミングに相当するポジションの相関値を所定の積算区間数の区間にわたって積算した積算値より大きい可能性が高い。
上記信号検出装置において、前記同期判定手段は、前記積算区間数の区間において、前記ポジション情報が示すポジションと前記判定ポジション情報が示すポジションとが一致する区間が所定の一致区間数以上存在する場合に前記パケット信号が到来していると判断するようにしてもよい。
上記信号検出装置において、前記参照信号を記憶する記憶手段と、受信したパケット信号に基づいて新たな参照信号を求め、前記記憶手段に記憶する参照信号を当該新たな参照信号に更新する参照信号演算手段と、を更に備え、前記相関手段は、前記相関値の算出を前記記憶手段に記憶されている参照信号を用いて行うようにしてもよい。
上記の信号検出装置において、前記記憶手段に記憶する参照信号を前記所定パターンの信号波形と同じ信号波形の信号に所定のリセット条件に基づいて更新するリセット手段を更に備えるようにしてもよい。
上記の信号検出装置において、前記同期判定手段は、更に、前記区間ポジション検出手段から出力される各々の区間のポジション情報に基づいてシンボルタイミングの推定を行い、順次、受信信号と前記シンボルと同じ信号波形の信号との相関値を求め、当該相関値を出力する第1相関手段と、前記第1相関手段の出力を一定時間毎に区切る分割する第1区間分割手段と、前記第1区間分割手段により区切られた各々の区間において、区間に属する相関値の中から前記所定の条件を満たす相関値を検出し、検出した相関値の区間内における相対的なポジションを示すサブポジション情報を出力する第1区間ポジション検出手段と、前記第1区間ポジション検出手段から出力される各々の区間のサブポジション情報に基づいてパケット信号の到来の検出及びシンボルタイミングの推定を行う第1同期判定手段と、前記同期判定手段により推定されるシンボルタイミングと前記第1同期判定手段により推定されるシンボルタイミングとの合成を行う合成手段と、を更に備えるようにしてもよい。
上記信号検出装置において、前記参照信号の算出に用いる前記受信したパケット信号は、到来が検出されたパケット信号であってもよい。
上記信号検出装置において、前記参照信号の算出に用いる前記受信したパケット信号は、到来が検出されたパケット信号であって、パケット信号全体に誤りが検出されなかったパケット信号であってもよい。
上記信号検出装置において、前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、最新に受信したパケット信号から所定のパケット数分のパケット信号に基づいて行うようにしてもよい。
上記信号検出装置において、前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、受信したパケット信号の先頭に付加された複数のシンボルのうち、最後尾から所定のシンボル数分のシンボルに基づいて行うようにしてもよい。
これらの信号検出装置によれば、参照信号演算手段により求められる新たな参照信号が伝送路特性などを可能な限り反映したものなる。
上記信号検出装置において、前記リセット条件はパケット信号のヘッダ情報の誤りが所定のパケット数のパケットで検出されることであってもよい。
上記信号検出装置において、前記リセット条件は前記記憶手段に記憶されている前記参照信号が所定時間更新されないことであってもよい。
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
<システム構成>
本実施の形態における無線通信システムのシステム構成について図1を参照しつつ説明する。図1は本実施の形態の無線通信システムのシステム構成図である。なお、後述する他の実施の形態においても無線通信システムのシステム構成は図1に示すシステム構成と実質的に同じである。
無線通信システム1には、送信機2及び受信機3が含まれており、送信機2と受信機3とは無線通信を行っている。
干渉局4によって無線送信されたパケット信号は、受信機3に到来する(図1のパスS4)。
このように、受信機3は、希望信号(送信機2によって無線送信されたパケット信号)を受信するとともに、干渉信号(干渉局4によって無線送信されたパケット信号)を受信する。
図1の無線通信システム1で送受信されるパケット信号について図2を参照しつつ説明する。図2は無線通信システム1で送受信されるパケット信号のフォーマットの一例を示す図である。
パケット信号5は、同期用トレーニング信号6と伝送路推定用トレーニング信号7と複数のOFDMシンボル8,9とで構成される。
同期用トレーニング信号6は、パケット信号の到来の検出、受信機の自動利得調整(AGC:AutomaticGain Control)、キャリア周波数誤差の粗調整、及びシンボルタイミングの推定などに利用される。
伝送路推定用トレーニング信号7は、所定パターンの信号波形であるロングトレーニングシンボルなどで構成される。
伝送路推定用トレーニング信号7は、キャリア周波数誤差の微調整、及び伝送路推定などに利用される。
<受信機の装置構成>
図1の受信機3の装置構成について図3を参照しつつ説明する。図3は図1の受信機3の装置構成図である。
高周波アナログ部12は、アンテナ11から入力されるRF信号S11をダウンコンバートし、この結果得られるベースバンド信号(以下、BB信号と言う。)S12を信号検出部13及び復調部14の夫々へ出力する。
誤り検出部15は、復調データの誤り検出を行い、検出結果を示す誤り検出信号を後段の処理回路(不図示)へ出力する。
図3の信号検出部13の機能構成について図4から図6を参照しつつ説明する。図4は図3の信号検出部13の機能構成図である。図5は図4の信号検出部13の各部の動作を説明するための内部信号の一例を示す図である。図6は図4の区間ポジション検出部34の動作を説明するための図である。
参照信号記憶部31は、予め参照信号を記憶しており、記憶している参照信号を相関部32へ出力する。但し、参照信号記憶部31が記憶する参照信号は、送信側でシンボルがパケット信号の先頭に付加された時点の当該シンボルと同じ信号波形の既知の信号である。
具体的には、参照信号記憶部31と相関部32とは、参照信号の複素共役をタップ係数とするFIR(FiniteImpulse Response)フィルタにより構成される。フィルタにBB信号S12を通過させることによって、BB信号S12と参照信号との相関値がフィルタから出力される。
図5(b)に一例を示す相関部32の出力は、区間分割部33によって図5(c)に一例を示すようにシンボル時間毎に区切られる。但し、図5(c)において点線で区切る各々の部分が、相関部32の出力が区間分割部33によってシンボル時間に区切られて得られる1つの区間に対応する。
但し、区間内の各々のポジションにシーケンシャルな番号を付与し、相関値の区間内における相対的なポジションを示す情報として、ポジションに付与した番号を用いる。各々の区間において、区間の最も古くに求められる相関値のポジションから最も新しく求められる相関値のポジションに向かって、例えば、“1”、“2”、“3”、・・・、“15”、“16”とポジションに番号を付与する。
さらに、図6を参照して区間ポジション検出部34の処理内容を説明する。但し、図6では、説明を簡単にするために、一つの区間に属する相関値の数を5つにしている。なお、図6(a)では、各ポジションの相関値の大きさを線の長さで示し、相関値が大きければ線が長く、相関値が小さければ線が短くなるように図示している。
例えば、区間R5では、ポジション“4”の相関値が最も大きいので、ポジション“4”を示す第1ポジション情報が区間ポジション検出部34から同期判定部35へ出力される。
同期判定部35は、第1ポジション情報が示すポジションが連続する所定の連続区間数(本実施の形態では、4)以上の区間において同じである場合に、パケット信号が到来したと判断する。そして、同期判定部35は、パケット信号が到来していると判断した場合、第1ポジション情報に基づいてシンボルタイミングの推定を行い、推定したシンボルタイミングを示すST信号S13を復調部14へ出力する。
<復調部の機能構成>
図3の復調部14の機能構成について図7を参照しつつ説明する。図7は図3の復調部14の機能構成図である。
FFT部41は、時間領域のパケット信号中のOFDMシンボルにFFT(Fast FourierTransform)処理を施し、周波数領域の信号に変換する。但し、パケット信号5の伝送路推定用トレーニング信号6は複数のOFDMシンボルで構成されることから、伝送路推定用トレーニング信号6もFFT部41の処理対象である。
伝送路歪み補償部43は、伝送路推定部42による伝送路推定結果に基づいて、FFT部41によって周波数領域の信号に変換されたOFDMシンボル8,9の伝送路での歪みを補償する。
<信号検出部の信号検出動作>
図4の信号検出部13による信号検出処理について図8を参照しつつ説明する。図8は図4の信号検出部13による信号検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
相関部32は、高周波アナログ部12から入力されるBB信号S12と参照信号記憶部31に記憶されている参照信号との相関値を求め、区間分割部33へ求めた相関値を出力する(ステップS102)。
区間分割部33は、相関部32の出力をシンボル時間に区切る(ステップS103)。
同期判定部35は、最新の区間に関する第1ポジション情報が示すポジションと直前の区間に関する第1ポジション情報が示すポジションとが同じであるかを判定する(ステップS105)。
両者の区間の第1ポジション情報が示すポジションが異なれば(ステップS105:NO)、同期判定部35は変数nの値が連続区間数“4”以上であるかを判定する(ステップS107)。
変数nの値が連続区間数“4”以上であれば(ステップS107:YES)、同期判定部35はパケット信号が到来していると判断する。つまり、同期判定部35はパケット信号の到来を検出する(ステップS109)。
以下、本発明の第2の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
第1の実施の形態は、パケット信号の到来の検出に、区間分割部33により時間分割された区間内の最大の相関値のポジションを利用する。
これに対して、本実施の形態は、パケット信号の到来の検出に、区間分割部33により時間分割された区間内の閾値より大きい相関値のポジションを利用する。
本実施の形態の信号検出部13aの機能構成について図9から図11を参照しつつ説明する。図9は本実施の形態の信号検出部13aの機能構成図である。図10は図9の信号検出部13aの各部の動作を説明するための内部信号の一例を示す図である。図11は図9の区間ポジション検出部の動作を説明するための図である。
信号検出部13aは、参照信号記憶部31と相関部32と区間分割部33と区間平均値演算部51と区間閾値演算部52と区間ポジション検出部34aと同期判定部35aとを備える。なお、相関部32の入力信号の一例、相関部32から出力される相関値の一例、及び区間分割部33の区間分割の一例を、図10(a)、図10(b)、図10(c)に示す。なお、図10(b)及び図10(c)では、各ポジションの相関値の大きさを線の長さで示し、相関値が大きければ線が長く、相関値が小さければ線が短くなるように図示している。
区間閾値演算部52は、区間分割部33により区切られた各々の区間において、区間平均値演算部51により算出された区間の平均値に対して固定の係数を乗算して閾値を算出する。そして、区間閾値演算部52は、各々の区間に関して算出した閾値を区間ポジション検出部34aに設定する。区間閾値演算部52により算出された各々の閾値は、例えば、図10(c)の一点鎖線に示すようになる。なお、固定の係数は、例えば実機検証によって定めることができる。
さらに、図11を参照して区間ポジション検出部34aの処理内容を説明する。但し、図11では、説明を簡単にするために、一つの区間に属する相関値の数を5つにしている。なお、図11(a)では、各ポジションの相関値の大きさを線の長さで示し、相関値が大きければ線が長く、相関値が小さければ線が短くなるように図示している。
例えば、区間R5では、ポジション“2”、“4”の相関値が閾値を超えているので、ポジション“2”、“4”を示す第2ポジション情報が区間ポジション検出部34aから同期判定部35aへ出力される。
同期判定部35aは、第2ポジション情報が示す何れかのポジションが連続する所定の連続区間数(本実施の形態では、4)以上の区間において同じである場合に、パケット信号が到来していると判断する。同期判定部35aは、パケット信号が到来していると判断した場合、第2ポジション情報に基づいてシンボルタイミングの推定を行い、推定したシンボルタイミングを示すST信号S13を復調部14へ出力する。
図9の信号検出部13aによる信号検出処理について図12を参照しつつ説明する。図12は図9の信号検出部13aによる信号検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
同期判定部35aは、全ての変数ni(i=1,2,・・・)に0をセットする(ステップS151)。但し、変数niはポジション毎に用意される。
区間分割部33は、相関値32の出力をシンボル時間に区切る(ステップS153)。
区間平均値演算部51は、区間分割部33により相関部32の出力がシンボル時間に区切られると、区間に属する相関値の平均値を算出する(ステップS154)。そして、区間閾値演算部52は算出された区間の平均値に固定の係数を乗算して閾値を算出し、算出した閾値を区間ポジション検出部34aに設定する(ステップS155)。
同期判定部35aは、最新の区間に関する第2ポジション情報が示すポジションの何れかが、直前の区間に関する第2ポジション情報が示すポジションの何れかと一致するかを判定する(ステップS157)。
連続区間数“4”以上の値の変数niがなければ(ステップS159:NO)、同期判定部35aは全ての変数ni(i=1,2,・・・)に0をセットし(ステップS160)、ステップS152以降の処理が行われる。
≪第3の実施の形態≫
以下、本発明の第3の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
これに対して、本実施の形態は、連続する所定の積算区間数の区間の同じポジションの相関値を積算する。そして、積算区間数の区間において、区間内における最大の相関値のポジションが最大の積算値のポジションと一致する区間が所定の閾値区間数以上存在する場合に、パケット信号が到来していると判断する。
本実施の形態の信号検出部13bの機能構成について図13を参照しつつ説明する。図13は本実施の形態の信号検出部13bの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
相関値積算部56は、相対的なポジションの各々について、連続する所定の積算区間数分の区間にわって相関値を積算し、各々のポジションの積算値を最大ポジション検出部57へ出力する。本実施の形態では、積算区間数を、IEEE802.11aの規格で定められたシンボルの繰り返し回数と同じ10とする。
さらに、相関値積算部56及び最大ポジション検出部57の機能について図14を用いて説明する。図14は図13の相関値積算部56及び最大ポジション検出部57の機能を説明するための図である。但し、説明を簡単にするため、区間のポジションの数を5、相関値を積算する区間の数を3にしている。
以下の記述では、区間Ri(i=1,2,3)のポジションj(j=1,2,3,4,5)の相関値をVijで表す。
さらに、相関値積算部56は、同様の処理を行って、他のポジションj(j=2,3,4,5)の相関値VTj(j=2,3,4,5)を算出する。
最大ポジション検出部57は、図14(b)の場合、ポジション“4”の積算値が最大であるので、ポジション“4”を示す最大ポジション情報を同期判定部35bへ出力する。
同期判定部35bは、区間ポジション検出部34から入力される第1ポジション情報が示すポジションと最大ポジション検出部57から入力される最大ポジション情報が示すポジションとを比較する。同期判定部35bは、比較の結果、連続する積算区間数“10”の区間において、両者のポジションが一致する区間が所定の閾値区間数(本実施の形態では、7)以上存在する場合にパケット信号が到来したと判断する。そして、同期判定部35bは、パケット信号が到来していると判断した場合、第1ポジション情報に基づいてシンボルタイミングの推定を行い、推定したシンボルタイミングを示すST信号S13を復調部14へ出力する。
図13の信号検出部13bによる信号検出処理について図15を参照しつつ説明する。図15は図13の信号検出部13bによる信号検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
信号検出部13bは、図8のステップS102からステップS104と実質的に同じ処理を行う(ステップS201からステップS203)。
両者のポジションが一致する区間が閾値区間数“7”以上存在すれば(ステップS206:YES)、同期判定部35bはパケット信号が到来していると判断する。つまり、同期判定部35bはパケット信号の到来を検出する(ステップS207)。
以下、本発明の第4の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
第2の実施の形態は、区間内における閾値を越える相関値が連続する所定の連続区間数の区間で同じポジションにある場合にパケット信号が到来していると判断する。
これに対して、本実施の形態は、連続する所定の積算区間数の区間の同じポジションの相関値を積算する。そして、積算区間数の区間において、区間内における閾値を越える相関値のポジションの何れかが最大の積算値のポジションと一致する区間が所定の閾値区間数以上存在する場合に、パケット信号が到来していると判断する。
本実施の形態の信号検出部13cの機能構成について図16を参照しつつ説明する。図16は本実施の形態の信号検出部13cの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
同期判定部35cには、第2の実施の形態と実質的に同じ処理が信号検出部13cに入力されるBB信号S12に対して行われて、区間ポジション検出部34aから各々の区間の第2ポジション情報が入力される。
同期判定部35cは、区間ポジション検出部34aから入力される各々の区間の第2ポジション情報と最大ポジション検出部57から入力される最大ポジション情報とに基づいて、パケット信号の到来の検出を行う。
以下、本発明の第5の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
但し、本実施の形態は、相関値の算出に用いる参照信号を、受信したパケット信号の同期用トレーニングシンボルを利用して更新する機能を備える。
なお、第5の実施の形態、及び、後述する実施の形態では、参照信号が送信側でシンボルがパケットの先頭に付加された時点の当該シンボルの信号波形と同じ既知の信号である場合、適宜、参照信号を初期参照信号と言う。
本実施の形態の信号検出部13dの機能構成について図17を参照しつつ説明する。図17は本実施の形態の信号検出部13dの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
ポジション検出部34dは、相関部32から入力される各々の相関値を所定の閾値と比較する。そして、比較の結果、ポジション検出部34dは、所定の閾値より大きい相関値を検出し、検出した相関値の時間軸上の相対的なポジションを示す第3ポジション情報を同期判定部35dへ出力する。
なお、閾値を超える相関値の検出を参照信号演算部61が新たな参照信号を求める契機の発生とする場合、相関値が閾値を1回でも超えれば新たな参照信号を求める契機が発生することになる。このため、新たな参照信号を求める契機の発生が干渉信号の影響やノイズの影響などを受けやすくなり、新たな参照信号が同期用トレーニング信号以外の部分で誤って求められる可能性が高い。
なお、パケット信号の先頭から数個のシンボルの期間はAGCの引き込みのために信号が歪んでいる可能性が高い。これに対して、AGC収束後の最後尾のシンボルはAGCの引き込みによる歪みが無く、より伝送路特性などを反映した信号になっている。
<信号検出部の信号検出動作>
図17の信号検出部13dによる信号検出処理について図18を参照しつつ説明する。図18は図17の信号検出部13dによる信号検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
ポジション検出部34dは、相関部32から出力される相関値の中から、所定の閾値を超える相関値を検出し、検出した相関値の時間軸上のポジションを示す第3ポジション情報を同期判定部35dへ出力する(ステップS252)。
パケット信号が到来していることを検出できなかった場合(ステップS253:NO)、ステップS251の処理に戻る。
パケット信号が到来していることを検出できた場合(ステップS253:YES)、参照信号演算部61は、受信したパケット信号の同期用トレーニング信号を利用して新たな参照信号を求め、参照信号記憶部31の記憶内容を求めた新たな参照信号に更新する(ステップS254)。この処理により、次のパケット信号の到来の検出には、受信したパケット信号の同期用トレーニング信号を基に求められた新たな参照信号が用いられることになる。
以下、本発明の第6の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
但し、本実施の形態は、相関値の算出に用いる参照信号を、受信したパケット信号の同期用トレーニングシンボルを利用して更新するとともに、所定のリセット条件に基づいて初期参照信号に戻す機能を備える。
本実施の形態の受信機3eの装置構成について図19を参照しつつ説明する。図19は本実施の形態の受信機3eの装置構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
誤り検出部15eは、復調データの誤り検出を行い、検出結果を示す誤り検出信号S15を後段の処理回路(不図示)へ出力するとともに、信号検出部13eへ出力する。
<信号検出部の機能構成>
本実施の形態の信号検出部13eの機能構成について図20を参照しつつ説明する。図20は信号検出部13eの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
参照信号演算部61eは、ST信号S13の入力を受け、さらに、パケット信号全体に誤りがなかったことを示す誤り検出信号S15の入力を受け、入力されるBB信号S12中のパケット信号に含まれる同期用トレーニング信号に基づいて新たな参照信号を求める。つまり、参照信号演算部61eは、同期判定部35dによって到来が検出されたパケット信号であって、誤り検出部15eによって全体に誤りが検出されなかったパケット信号に基づいて、それに含まれる同期用トレーニング信号から新たな参照信号を求める。参照信号演算部61eは、参照信号記憶部61eの記憶内容を求めた新たな参照信号に更新する。
参照信号演算部61eの処理の一具体的例を示す。
参照信号演算部61eは、誤り検出部15eからパケット信号全体に誤りがなかったことを示す誤り検出信号S15の入力を受けて、一時的に保存しておいた同期用トレーニング信号を用いて新たな参照信号を求める。参照信号演算部61eは、参照信号記憶部31の記憶内容を求めた新たな参照信号に更新する。なお、参照信号保持部61eは、誤り検出部15eからパケット信号に誤りがあったことを示す誤り検出信号S15の入力を受けて、一時的に保存しておいた同期用トレーニング信号を破棄する。
リセット条件は、参照信号リセット部66に入力される誤り検出信号S15が所定の誤り回数(本実施の形態では、3回)連続してパケット信号に誤りがあったことを示すことである。
図19の受信機3eによる受信処理について図21を参照しつつ説明する。図21は図19の受信機3eによる受信処理の処理手順を示すフローチャートである。
受信機3eの信号検出部13eは、図18のステップS251からステップS253と実質的に同じ処理を行う(ステップS301からステップS303)。
復調部14はパケット信号の復調を行い(ステップS305)、誤り検出部15eは復調されたパケット信号の誤りの検出を行う(ステップS306)。
復調されたパケット信号の誤りが検出されなければ(ステップS306:YES)、参照信号演算部61eは、一時保存した同期用トレーニング信号を利用して新たな参照信号を求め、参照信号記憶部31の保持内容を求めた新たな参照信号に更新する(ステップS307)。
<参照信号リセット部のリセット処理動作>
図20の参照信号リセット部66による参照信号のリセット処理について図22を参照しつつ説明する。図22は図20の参照信号リセット部66による参照信号のリセット処理の処理手順を示すフローチャートである。
参照信号リセット部66は、誤り検出部15eから入力される誤り検出信号S15に基づいて、パケット信号に誤りがあったかを判断する(ステップS352)。
パケット信号に誤りがなかった場合(ステップS352:NO)、ステップS351の処理へ戻り、参照信号リセット部66は変数mの値を0にし、ステップS352以降の処理が行われる。
参照信号リセット部66は、変数mの値が誤り回数“3”以上であるかを判定する(ステップS354)。変数mの値が誤り回数“3”未満であれば(ステップS354:NO)、ステップS352以降の処理が行われる。
≪第7の実施の形態≫
以下、本発明の第7の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
これに対して、本実施の形態は、パケット信号の検出処理及びシンボルタイミングの推定処理を2つの経路で行う。
<信号検出部の機能構成>
本実施の形態の信号検出部13fの機能構成について図23を参照しつつ説明する。図23は本実施の形態の信号検出部13fの機能構成図である。
第1処理部110は、参照信号記憶部111と相関部112とポジション検出部113と同期判定部114とを備える。
ポジション検出部113と同期判定部114とは、夫々、第5の実施の形態のポジション検出部34dと同期判定部35dと実質的に同じ処理を行う。但し、ポジション検出部113は相関部112から入力される相関値の最大の値(以下、第1最大相関値という。)をシンボルタイミング合成部150へ出力する。また、同期判定部114は、推定したシンボルタイミングを示すST信号S13aを復調部14へ出力する代わりにシンボルタイミング合成部150へ出力する。
第2処理部130では、参照信号記憶部131に記憶される参照信号は参照信号演算部135によって更新される。相関部132はBB信号S12と参照信号記憶部131に記憶されている初期参照信号又は更新後の参照信号との相関値を求める。
シンボルタイミング合成部150は、同期判定部114から入力されるST信号S13aと同期判定部134から入力されるST信号S13bとを合成し、復調部14へ供給するST信号S13を生成する。
例えば、第1最大相関値が第2最大相関値より大きい場合、第1処理部110におけるパケット信号の到来の検出及びシンボルタイミングの推定が、第2処理部130におけるパケット信号の到来の検出及びシンボルタイミングの推定より正しい可能性が高いからである。
シンボルタイミング合成部150は、同期判定部134のみによってパケット信号の到来が検出され、同期判定部134からST信号13bが入力された場合、入力されたST信号13bをST信号13として復調部14へ出力する。
≪第8の実施の形態≫
以下、本発明の第8の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
<信号検出部の機能構成>
本実施の形態の信号検出部13gの機能構成について図24を参照しつつ説明する。図24は本実施の形態の信号検出部13gの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
信号検出部13gにBB信号S12が入力され、相関部32によってBB信号S12と参照信号記憶部31に記憶されている参照信号との相関値が順次求められ、相関値が相関部32から出力される。参照信号記憶部31に記憶されている参照信号は参照信号演算部61eによって更新され、参照信号リセット部66によって初期参照信号に更新される。つまり、相関部32による相関値の算出に用いられる参照信号は第1の実施の形態のように固定ではない。
また、参照信号記憶部31に記憶される参照信号は、参照信号リセット部66によってリセット条件に基づき初期参照信号に更新される。
本実施の形態は、第2の実施の形態に、第6の実施の形態で説明した参照信号の更新機能及び参照信号のリセット機能を付加したものである。
<信号検出部の機能構成>
本実施の形態の信号検出部13hの機能構成について図25を参照しつつ説明する。図25は本実施の形態の信号検出部13hの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
信号検出部13hにBB信号S12が入力され、相関部32によってBB信号S12と参照信号記憶部31に記憶されている参照信号との相関値が順次求められ、相関値が相関部32から出力される。参照信号記憶部31に記憶されている参照信号は参照信号演算部61eによって更新され、参照信号リセット部66によって初期参照信号に更新される。つまり、相関部32による相関値の算出に用いられる参照信号は第2の実施の形態のように固定ではない。
各々の区間について、区間に属する相関値の平均値が区間平均値演算部51によって算出され、算出された平均値を利用して各々の区間の閾値が区間閾値演算部52によって算出される。そして、区間閾値演算部52は算出した閾値を区間ポジション検出部34aに設定する。
また、参照信号記憶部31に記憶されている参照信号は、参照信号リセット部66によってリセット条件に基づき初期参照信号に更新される。
以下、本発明の第10の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施の形態は、パケット信号の検出処理及びシンボルタイミングの推定処理を2つの経路で行う。
<信号検出部の機能構成>
本実施の形態の信号検出部13iの機能構成について図26を参照しつつ説明する。図26は本実施の形態の信号検出部13iの機能構成図である。但し、本実施の形態において、上記の実施の形態と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、上記の実施の形態の説明が適用できるため、本実施の形態ではその説明を省略する。
第1処理部210は、参照信号記憶部211と相関部212と区間分割部213と区間平均値演算部214と区間閾値演算部215と区間ポジション検出部216と同期判定部217とを備える。
区間分割部213と区間平均値演算部214と区間閾値演算部215と区間ポジション検出部216と同期判定部217とは、夫々、第2の実施の形態の区間分割部33と区間平均値演算部51と区間閾値演算部52と区間ポジション検出部34aと同期判定部35aと実質的に同じ処理を行う。但し、区間ポジション検出部216は相関部212によって求められた相関値の最大の値をシンボルタイミング合成部150へ出力する。また、同期判定部217は、推定したシンボルタイミングを示すST信号S13aを復調部14へ出力する代わりにシンボルタイミング合成部150へ出力する。
第2処理部230では、参照信号記憶部231に記憶される参照信号は参照信号演算部238によって更新される。相関部232はBB信号S12と参照信号記憶部231に記憶されている初期参照信号又は更新後の参照信号との相関値を求める。
≪補足≫
本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、例えば、次のようなものであってもよい。
(3)上記の実施の形態では、無線LANの規格としてIEEE802.11aの規格を対象としているため、パケット信号の検出などに利用されるシンボルの繰り返し回数は10回であるが、シンボルの繰り返し回数はこれに限られるものではなく、対象とする規格などによって適宜変更される。
(5)上記の第1の実施の形態では、区間内の各々のポジションにシーケンシャルな番号を付与し、この番号を区間内における相対的なポジションを示す情報に用いているが、区間内における相対的なポジションを示す情報はこれに限られるものではない。例えば、区間内の各々のポジションに何れかのポジションを基準にした相対的な時間を付与し、付与した時間を区間内における相対的なポジションを示す情報に用いるようにしてもよい。なお、区間ポジション検出部34,34a,216,236を備える他の実施の形態においても同じである。
(7)上記の第2の実施の形態では、区間に属する相関値の平均値に固定の係数を乗算することによって当該区間の閾値を決定するようにしている。しかしながら、閾値の決定の仕方はこれに限られるものではなく、例えば、区間に属する平均値に所定の値を加算することによって当該区間の閾値を決定するようにしてもよい。また、閾値として単に平均値を用いるようにしてもよい。なお、上記の内容を、例えば、第4、第9及び第10の実施の形態に適用することができる。
(9)上記の第3の実施の形態では、閾値区間数を7としたが、閾値区間数は7に限られるものではなく、例えば、積算区間数に応じて閾値区間数を決定すればよい。なお、例えば、第4の実施の形態についても同じである。
(11)上記の第3及び第4の実施の形態の夫々に、第6の実施の形態で説明した参照信号リセット部66を適用してもよい。
(13)上記の第5の実施の形態では、参照信号演算部61による参照信号の算出に、受信したパケット信号の同期用トレーニング信号の最後尾のシンボルのみが利用されている。しかしながら、参照信号演算部61は、受信したパケット信号の同期用トレーニング信号の例えば次のような部分を利用して新たな参照信号を求めてもよい。
また、参照信号演算部61は、受信したパケット信号の同期用トレーニング信号のシンボルのうち、平均電力値又は平均振幅値が所定の範囲内にあるシンボルを平均し、この結果得られた信号を新たな参照信号としてもよい。受信電力レベルが大きいパケット信号ほどパケット信号の同期用トレーニング信号はAGCによる影響を長時間受ける。このため、同期用トレーニング信号のシンボルのうち平均電力値又は平均振幅値が所定の範囲内にあるシンボルを平均化することで、パケット信号の受信電力レベルが変動しても、AGCによる影響を受けていないシンボルにより参照信号を求めることが可能になる。
特に、参照信号演算部においてシンボルを平均化する場合には、平均化するシンボルの数を2N(Nは整数)としておけば、加算器とビットシフトだけで平均化を行うことができ、回路規模の増大を抑えることができる。
(15)上記の第5の実施の形態では、参照信号演算部61による参照信号の算出には最新に受信したパケット信号が常に用いられるが、例えば、次のようなものであってもよい。
(16)上記の第6の実施の形態では、リセット条件は、パケット信号の誤りが連続して所定の誤り回数のパケット信号で検出されることであるが、リセット条件はこれに限られるものではなく、例えば次のようなものであってもよい。
また、リセット条件は、パケット信号のヘッダ情報の誤りが連続して所定の誤り回数のパケット信号で検出されることであってもよく、連続していなくてもパケット信号のヘッダ情報の誤りが所定の誤り回数のパケット信号で検出されることであってもよい。
(17)上記の第7及び第10の実施の形態では、シンボルタイミング合成部150にST信号13a,13bの双方が入力された場合、第1最大相関値及び第2最大相関値に基づいてST信号13a,13bの一方を選択してST信号13としているが、これに限らず、例えば、次のようなものであってもよい。ST信号13aが示すシンボルタイミングとST信号13bが示すシンボルタイミングとの平均値或いは重み付け合成した合成値を求め、求めたシンボルタイミングをST信号13が示すシンボルタイミングにしてもよい。
また、第1処理部210の区間平均値演算部214、区間閾値演算部215、区間ポジション検出部216、及び同期判定部217によって行われる処理内容を、第3の実施の形態の相関値積算部56、最大ポジション検出部57、区間ポジション検出部34及び同期判定部35bによって行われる処理内容と実質的に同じ処理内容に置き換えてもよい。
(19)上記の各実施の形態は、例えば、CSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式を用いる無線LANシステムの他、TDMA(Time Division Multiple Access)、FDMA(FrequencyDivision Multiple Access)、CDMA(Code Division MultipleAccess)、SDMA(Space Division Multiple Access)などの様々なアクセス方式を用いる無線通信システムに適用することができる。
ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
さらに、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
2 送信機
3 受信機
11 アンテナ
12 高周波アナログ部
13 信号検出部
14 復調部
15 誤り検出部
31 参照信号記憶部
32 相関部
33 区間分割部
34 区間ポジション検出部
35 同期判定部
Claims (25)
- 送信側でパケット信号の先頭に複数付加される所定パターンの信号波形であるシンボルに基づいて受信信号からパケット信号の到来の検出を行う信号検出装置において、
順次、受信信号と前記シンボルに基づく参照信号との相関値を求め、当該相関値を出力する相関手段と、
前記相関手段の出力を一定時間毎に区切る区間分割手段と、
前記区間分割手段により区切られた各々の区間において、区間に属する相関値の中から所定の条件を満たす相関値を検出し、検出した相関値の区間内における相対的なポジションを示すポジション情報を出力する区間ポジション検出手段と、
前記区間ポジション検出手段から出力される各々の区間のポジション情報に基づいてパケット信号の到来の検出を行う同期判定手段と、
を備えることを特徴とする信号検出装置。 - 前記所定の条件を満たす相関値は区間における最大の相関値であることを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。
- 前記所定の条件を満たす相関値は区間における値の大きい方から所定番目までの相関値であることを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。
- 前記所定の条件を満たす相関値は区間に設定される閾値より大きい相関値であり、
各々の区間において、区間に属する相関値の平均値を求める区間平均値演算手段と、
各々の区間において、前記区間平均値演算手段により求められる区間に属する相関値の平均値に基づいて当該区間の閾値を決定し、決定した閾値を前記区間ポジション検出手段に設定する区間閾値決定手段と、
を更に備え、
前記区間ポジション検出手段は、前記所定の条件を満たす相関値の検出を、相関値と当該相関値が属する区間に設定された閾値とを比較することにより行う
ことを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。 - 前記一定時間は、1シンボルの時間の長さの正の整数倍の時間であることを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。
- 前記同期判定手段は、前記ポジション情報が示すポジションが連続する所定の連続数以上の区間において同じである場合に前記パケット信号が到来したと判断する
ことを特徴とする請求項2記載の信号検出装置。 - 相対的なポジションの各々について、所定の積算区間数の区間にわたって同じ相対的なポジションの相関値を積算する相関値積算手段と、
前記相関値積算手段により積算される積算値の中から所定の判定ポジション条件を満たす積算値を検出し、検出した前記判定ポジション条件を満たす積算値のポジションを示す判定ポジション情報を出力する判定ポジション検出手段と、
を更に備え、
前記同期判定手段は、前記パケット信号の到来の検出を、前記判定ポジション検出手段から出力される判定ポジション情報が示すポジションにおいて行う
ことを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。 - 前記判定ポジション条件を満たす積算値は最大の積算値であることを特徴とする請求項7記載の信号検出装置。
- 前記同期判定手段は、前記積算区間数の区間において、前記ポジション情報が示すポジションと前記判定ポジション情報が示すポジションとが一致する区間が所定の一致区間数以上存在する場合に前記パケット信号が到来していると判断する
ことを特徴とする請求項7に記載の信号検出装置。 - 前記参照信号を記憶する記憶手段と、
受信したパケット信号に基づいて新たな参照信号を求め、前記記憶手段に記憶する参照信号を当該新たな参照信号に更新する参照信号演算手段と、
を更に備え、
前記相関手段は、前記相関値の算出を前記記憶手段に記憶されている参照信号を用いて行う
ことを特徴とする請求項1記載の信号検出装置。 - 前記記憶手段に記憶する参照信号を前記所定パターンの信号波形と同じ信号波形の信号に所定のリセット条件に基づいて更新するリセット手段
を更に備えることを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。 - 前記同期判定手段は、更に、前記区間ポジション検出手段から出力される各々の区間のポジション情報に基づいてシンボルタイミングの推定を行い、
順次、受信信号と前記シンボルと同じ信号波形の信号との相関値を求め、当該相関値を出力する第1相関手段と、
前記第1相関手段の出力を一定時間毎に区切る分割する第1区間分割手段と、
前記第1区間分割手段により区切られた各々の区間において、区間に属する相関値の中から前記所定の条件を満たす相関値を検出し、検出した相関値の区間内における相対的なポジションを示すサブポジション情報を出力する第1区間ポジション検出手段と、
前記第1区間ポジション検出手段から出力される各々の区間のサブポジション情報に基づいてパケット信号の到来の検出及びシンボルタイミングの推定を行う第1同期判定手段と、
前記同期判定手段により推定されるシンボルタイミングと前記第1同期判定手段により推定されるシンボルタイミングとの合成を行う合成手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の信号検出装置。 - 前記参照信号の算出に用いる前記受信したパケット信号は、到来が検出されたパケット信号であることを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号の算出に用いる前記受信したパケット信号は、到来が検出されたパケット信号であって、ヘッダ情報に誤りが検出されなかったパケット信号であることを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号の算出に用いる前記受信したパケット信号は、到来が検出されたパケット信号であって、パケット信号全体に誤りが検出されなかったパケット信号であることを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、最新に受信したパケット信号に基づいて行うことを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、最新に受信したパケット信号から所定のパケット数分のパケット信号に基づいて行うことを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、受信したパケット信号の先頭に付加された複数のシンボルのうち最後尾のシンボルに基づいて行うことを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、受信したパケット信号の先頭に付加された複数のシンボルのうち、最後尾から所定のシンボル数分のシンボルに基づいて行うことを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記参照信号演算手段は、前記参照信号の算出を、受信したパケット信号の先頭に付加された複数のシンボルのうち、所定の電力範囲内にあるシンボル又は所定の振幅範囲内にあるシンボルに基づいて行うことを特徴とする請求項10記載の信号検出装置。
- 前記リセット条件はパケット信号の誤りが所定のパケット数のパケットで検出されることであることを特徴とする請求項11記載の信号検出装置。
- 前記リセット条件はパケット信号のヘッダ情報の誤りが所定のパケット数のパケットで検出されることであることを特徴とする請求項11記載の信号検出装置。
- 前記リセット条件は前記記憶手段に記憶されている前記参照信号が所定時間更新されないことであることを特徴とする請求項11記載の信号検出装置。
- 前記リセット条件は、パケット信号が所定回数到来していると推定される場合に、前記同期判定手段がパケット信号の到来を検出できないことであり、
受信信号の受信電力レベルを計測し、計測した受信電力レベルに基づいてパケット信号の到来を推定する推定手段を更に備え、
前記リセット手段は、前記リセット条件に基づく前記記憶手段の記憶内容の更新を、前記推定手段によるパケット信号の到来の推定結果及び前記同期判定手段によるパケット信号の到来の検出結果に基づいて行う
ことを特徴とする請求項11記載の信号検出装置。 - 送信側でパケット信号の先頭に複数付加される所定パターンの信号波形であるシンボルに基づいて受信信号からパケット信号の到来の検出を行う信号検出方法において、
順次、受信信号と前記シンボルに基づく参照信号との相関値を求め、当該相関値を出力する相関ステップと、
前記相関ステップにおける出力を一定時間毎に区切る区間分割ステップと、
前記区間分割ステップで区切られた各々の区間において、区間に属する相関値の中から所定の条件を満たす相関値を検出し、検出した相関値の区間内における相対的なポジションを示すポジション情報を出力する区間ポジション検出ステップと、
前記区間ポジション検出ステップにおいて出力される各々の区間のポジション情報に基づいてパケット信号の到来の検出を行う同期判定ステップと、
を有することを特徴とする信号検出方法。
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