JP5887560B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信技術に関し、特に既知信号が先頭に配置されたパケット信号を受信する受信装置に関する。

交差点の出会い頭の衝突事故を防止するために、路車間通信の検討がなされている。路車間通信では、路側機と車載器との間において交差点の状況に関する情報が通信される。路車間通信では、路側機の設置が必要になり、手間と費用が大きくなる。これに対して、車車間通信、つまり車載器間で情報を通信する形態であれば、路側機の設置が不要になる。その場合、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等によって現在の位置情報をリアルタイムに検出し、その位置情報を車載器同士で交換しあうことによって、自車両および他車両がそれぞれ交差点へ進入するどの道路に位置するかを判断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２０２９１３号公報

ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に準拠した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）と呼ばれるアクセス制御機能が使用されている。そのため、当該無線ＬＡＮでは、複数の端末装置によって同一の無線チャネルが共有される。このようなＣＳＭＡ／ＣＡでは、キャリアセンスによって他のパケット信号が送信されていないことを確認した後に、パケット信号が送信される。ここで、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）のような車車間通信に無線ＬＡＮを適用する場合、不特定多数の端末装置へ情報を送信する必要があるために、信号はブロードキャストにて送信されることが望ましい。

ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に準拠した無線ＬＡＮにおいてタイミング同期を確立するために、パケット信号の先頭部分に配置されたＳＴＦ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ）が使用される。例えば、ＳＴＦのパターンとパケット信号とをもとに相関処理が実行され、しきい値よりも大きい相関値のピークを検出することによって、タイミング同期が確立される。ＩＴＳでは、移動している車両に搭載された端末装置からのパケット信号を受信するために、フェージングの影響が大きくなる傾向にある。フェージングの影響によって相関値のピークが小さくなると、ピークを検出できない確率が大きくなる。その結果、パケット信号を受信しているにもかかわらず、タイミング同期が確立されない。これに対応するために、しきい値の大きさを小さくすると、誤ったタイミングにおいて同期が確立されることによって、タイミング同期の精度が悪化する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、第１既知信号に続いて第２既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第１シンボルと第２シンボルとが順に第２既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、受信部におけるパケット信号中の第１既知信号の受信を検出する検出部と、検出部が第１既知信号の受信を検出すると、第１ウインドウを設定し、第１ウインドウ中において、第１シンボルの到来タイミングを検出する第１処理部と、第１処理部において到来タイミングを検出すると、第１ウインドウを終了するとともに、第１ウインドウの期間よりも短い期間の第２ウインドウを設定し、第２ウインドウ中において、到来タイミングに対する修正タイミングを検出する第２処理部と、第２処理部が修正タイミングを検出した場合であって、かつ修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更する推定部と、を備える。

本発明の別の態様もまた、受信装置である。この装置は、第１既知信号に続いて第２既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第１シンボルと第２シンボルとが順に第２既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、受信部におけるパケット信号中の第１既知信号の受信を検出する検出部と、受信部において受信されるパケット信号中の第１既知信号では、第１シンボルの期間よりも短い期間の信号パターンが複数回繰り返されており、検出部においてなされた信号パターンと受信したパケット信号との相関処理結果をもとに、フィルタのタップ係数を導出する導出部と、検出部が第１既知信号の受信を検出すると、第１シンボルの期間以上の期間のウインドウを設定し、ウインドウ中において、導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタを使用しながら、第１シンボルの到来タイミングを検出する処理部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１の車両に搭載された無線装置の構成を示す図である。 図１の通信システムにおいて規定されるパケット信号のフォーマットを示す図である。 図２の変復調部に含まれた復調部の構成を示す図である。 図５（ａ）−（ｆ）は、図４の復調部の動作概要を示す図である。 図４の復調部における同期手順を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る復調部の構成を示す図である。 図７の復調部の動作概要を示す図である。 本発明の変形例に係る復調部の構成を示す図である。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された端末装置間において車車間通信を実行するとともに、交差点等に設置された基地局装置から端末装置へ路車間通信も実行する通信システムに関する。当該通信システムは、ＩＴＳに相当する。車車間通信として、端末装置は、車両の速度や位置等の情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。また、他の端末装置は、パケット信号を受信するとともに、これらの情報をもとに車両の接近等を認識する。さらに、基地局装置は、渋滞情報や工事情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。端末装置は、パケット信号を受信するとともに、情報をもとに渋滞の発生や工事区間を認識する。

通信システムにて使用されるパケット信号のフォーマットは、無線ＬＡＮと類似しており、先頭部分にＳＴＦが配置され、それに続いてＬＴＦ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ）が配置される。なお、ＬＴＦは、ふたつのＯＦＤＭシンボルを含み、ここでは、前の方をＬＴＦ１といい、後ろの方をＬＴＦ２という。無線ＬＡＮでは、一般的に、受信したパケット信号とＳＴＦとの相関処理がなされ、相関値のピークがしきい値よりも大きくなった場合に、タイミング同期が確立したとされている。本実施例に係る通信システムでは、フェージングの影響が無線ＬＡＮの場合よりも大きくなるので、相関値のピークが低くなる傾向にある。このような環境下においてもタイミング同期の精度の悪化を抑制するために、本実施例に係る受信装置は、次の処理を実行する。

受信装置は、受信したパケット信号のＳＴＦにおいて立ち上がりを検出すると、予め定められたＬＴＦ１検出待ち期間経過後にＬＴＦ１検出期間を設定する。ここで、ＬＴＦ１検出待ち期間は、ＳＴＦの期間よりも短くなるように規定されており、ＬＴＦ１検出期間は、ＬＴＦ１の期間よりも短くなるように規定されている。受信装置は、受信したパケット信号とＬＴＦ１との相関処理を実行し、相関値のピークがしきい値よりも大きくなった場合に、ＬＴＦ１の到来タイミングを推定する。ここで、しきい値は、ピークが低くても検出できる程度に小さい値に規定されている。受信装置は、ＬＴＦ１の到来タイミングを推定すると、ＬＴＦ１検出期間を終了し、その後にＬＴＦ１更新期間を設定する。ここで、ＬＴＦ１更新期間は、ＬＴＦ１の期間よりも短くなるように規定されている。

受信装置は、ＬＴＦ１更新期間においても、ＬＴＦ１に対する相関処理を実行する。しきい値よりも大きくなった新たなピークを検出すると、新たなピークと既に検出したピークとの大きさとを比較する。前者が大きい場合、受信装置は、新たなピークに対応したタイミングを到来タイミングに変更する。受信装置は、ＬＴＦ１更新期間を終了するとともに、新たなＬＴＦ１更新期間にて同様の処理を繰り返し、必要に応じて到来タイミングを変更する。この処理は、ＬＴＦ１更新期間にピークが検出されなくなるまで繰り返される。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム１００は、基地局装置１０、車両１２と総称される第１車両１２ａ、第２車両１２ｂ、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄ、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆ、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈ、ネットワーク２０２を含む。なお、各車両１２には、図示しない端末装置が搭載されている。また、エリア２１２が、基地局装置１０の周囲に形成され、エリア外２１４が、エリア２１２の外側に形成されている。

図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第１車両１２ａ、第２車両１２ｂが、左から右へ向かって進んでおり、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄが、右から左へ向かって進んでいる。また、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆが、上から下へ向かって進んでおり、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈが、下から上へ向かって進んでいる。

通信システム１００は、交差点に基地局装置１０を配置する。基地局装置１０は、ネットワーク２０２から、渋滞情報や工事情報を受けつける。基地局装置１０は、渋滞情報や工事情報が格納されたパケット信号を生成し、パケット信号を報知する。ここで、報知は、基地局装置１０によって形成されたエリア２１２内に存在する端末装置に対してなされる。車両１２に搭載された端末装置は、基地局装置１０からのパケット信号を受信すると、パケット信号に格納された渋滞情報や工事情報を抽出する。端末装置は、抽出した渋滞情報や工事情報を運転者へ通知する。通知は、例えば、モニタへの表示によってなされる。端末装置は、ＧＰＳ等によって存在位置に関する情報を取得し、存在位置に関する情報が格納されたパケット信号を生成する。端末装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡによってパケット信号を報知する。端末装置は、他の端末装置からのパケット信号を受信すると、他の端末装置が搭載された車両１２の接近を運転者へ通知する。

図２は、車両１２に搭載された無線装置２０の構成を示す。無線装置２０は、ＲＦ部２２、変復調部２４、処理部２６、制御部２８を含む。無線装置２０は、図１の車両１２に搭載された端末装置に相当するが、図１の基地局装置１０に相当してもよい。以下では、端末装置と基地局装置１０とを総称して「無線装置２０」という場合もあれば、端末装置あるいは基地局装置１０を「無線装置２０」という場合もあるが、これらを区別しないものとする。

ＲＦ部２２は、受信処理として、図示しない他の無線装置２０からのパケット信号をアンテナにて受信する。ＲＦ部２２は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部２２は、ベースバンドのパケット信号を変復調部２４に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。ＲＦ部２２には、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換部も含まれる。

ＲＦ部２２は、送信処理として、変復調部２４から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部２２は、路車送信期間において、無線周波数のパケット信号をアンテナから送信する。また、ＲＦ部２２には、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。

変復調部２４は、受信処理として、ＲＦ部２２からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部２４は、復調した結果を処理部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、処理部２６からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部２４は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてＲＦ部２２に出力する。ここで、通信システム１００は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式に対応するので、変復調部２４は、受信処理としてＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行し、送信処理としてＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行する。

変復調部２４において変復調処理の対象とされるパケット信号のフォーマットを説明する。図３は、通信システム１００において規定されるパケット信号のフォーマットを示す。図示のごとく、ＳＴＦが先頭に配置されるとともに、ＳＴＦに続いてＧＩ２、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２、ＳＩＧ、データが配置されている。ここで、ＳＴＦは、１６０サンプルの信号であり、１６サンプルの信号パターンが１０回繰り返されている。つまり、ＳＴＦでは、後述のＬＴＦ１の期間よりも短い期間の信号パターンが１０回繰り返されている。ＬＴＦ１とＬＴＦ２とは、６４サンプルで同一期間であり、信号パターンも同一である。ＧＩ２は、ＬＴＦ１あるいはＬＴＦ２に対するガードインターバルであり、３２サンプルである。また、ＧＩ２、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２とによってＬＴＦが形成されている。なお、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２とによってＬＴＦが形成されているとしてもよい。ＳＩＧは、制御信号であり、８０サンプルである。８０サンプルには、１６サンプルのガードインターバルが含まれている。図２に戻る。

処理部２６は、受信処理として、変復調部２４での復調結果を受けつける。処理部２６は、復調結果の内容に応じた処理を実行する。例えば、復調結果の内容が、他の無線装置２０を搭載した車両１２の存在位置に関する情報である場合、処理部２６は、図示しない他の車両１２の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。また、復調結果の内容が渋滞情報や工事情報であれば、それらを運転者へモニタやスピーカを介して通知する。処理部２６は、送信処理のために、図示しない図示しないＧＰＳ受信機、ジャイロスコープ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、図示しない車両１２、つまり無線装置２０が搭載された車両１２の存在位置、進行方向、移動速度等（以下、これも「存在位置」と総称する）を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。処理部２６は、存在位置を格納したパケット信号を生成する。処理部２６は、変復調部２４へパケット信号を出力する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアとハードウエアとの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図４は、変復調部２４に含まれた復調部４０の構成を示す。復調部４０は、同期部４２、ＦＦＴ部４４、チャネル補正部４６、復号部４８を含む。また、同期部４２は、検出部５０、ＬＴＦ１相関部５２、更新相関部５４、ＬＴＦ２相関部５６、推定部５８を含む。

検出部５０は、図示しない無線装置２０から、ベースバンドのパケット信号を受けつける。検出部５０は、パケット信号中のＳＴＦの受信を検出する。これは、パケット信号の立ち上がりを検出することに相当する。具体的に説明すると、検出部５０は、ＳＴＦのうちの１６サンプルのパターンと、パケット信号との相互相関を計算する。相互相関を計算するための相関器の構成は公知であるので、ここでは説明を省略する。検出部５０は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、立ち上がりを検出したと判定し、判定結果をＬＴＦ１相関部５２へ通知する。なお、立ち上がりを検出するために、検出部５０は、相互相関を計算せず、信号強度、例えば、ＲＳＳＩを監視してもよい。

図５（ａ）−（ｆ）は、復調部４０の動作概要を示す。横軸は時間を示す。図５（ａ）は、相関値を示す。なお、図５（ａ）に示された相関値は、検出部５０において計算された相関値だけではなく、後述のＬＴＦ１相関部５２、更新相関部５４、ＬＴＦ２相関部５６において計算される相関値にも対応する。図５（ｂ）は、検出部５０における判定結果を示す。図示のごとく、通常はＬｏｗレベルに設定されており、立ち上がり検出がなされたときだけＨｉｇｈレベルが示される。図５（ｃ）−（ｆ）については後述する。図４に戻る。

ＬＴＦ１相関部５２は、検出部５０からの立ち上がり検出の判定結果を受けつける。ＬＴＦ１相関部５２は、判定結果を受けつけると、ＬＴＦ１検出待ち期間を設定し、ＬＴＦ１検出待ち期間経過後にＬＴＦ１検出期間を設定する。ＬＴＦ１検出待ち期間は、ＳＴＦの途中からＬＴＦ１までの期間にわたって待機するための期間であって、ＳＴＦの期間よりも短くなるように規定されている。ここでは、ＬＴＦ１検出待ち期間が予め定められた固定値であるとする。また、ＬＴＦ１検出期間は、ＬＴＦ１の到来タイミングを検出するためのウインドウであって、かつＬＴＦ１の期間以上の期間である。図５（ｃ）は、ＬＴＦ１相関部５２によって設定されるＬＴＦ１検出待ち期間２２０とＬＴＦ１検出期間２２２とを示す。図４に戻る。

ＬＴＦ１相関部５２は、ＬＴＦ１検出期間中において、ＬＴＦ１と、パケット信号との相互相関を計算する。ＬＴＦ１相関部５２は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、ＬＴＦ１の到来タイミングを検出したと推定する。図５（ｃ）のＬＴＦ１検出期間２２２の間において、図５（ａ）のピークＰ１が、ＬＴＦ１の到来タイミングとして検出される。図４に戻る。ＬＴＦ１相関部５２は、ＬＴＦ１の到来タイミングを検出すると、ＬＴＦ１検出期間を終了する。ＬＴＦ１相関部５２は、推定した到来タイミングを更新相関部５４に出力するとともに、到来タイミングと相関値とを推定部５８へ出力する。

更新相関部５４は、ＬＴＦ１相関部５２から到来タイミングを通知されると、ＬＴＦ１更新期間を設定する。ＬＴＦ１更新期間は、到来タイミングに対する修正タイミングを検出するためのウインドウであって、かつＬＴＦ１の期間以下の期間である。図５（ｄ）は、更新相関部５４によって設定されるＬＴＦ１更新期間２２４を示す。ＬＴＦ１更新期間２２４は、ＬＴＦ１検出期間２２２よりも短いとする。図４に戻る。更新相関部５４は、ＬＴＦ１更新期間２２４中において、ＬＴＦ１と、パケット信号との相互相関を計算する。更新相関部５４は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、ＬＴＦ１の修正タイミングを検出したと推定する。図５（ｄ）のＬＴＦ１更新期間２２４の間において、図５（ａ）のピークＰ２が、ＬＴＦ１の修正タイミングとして検出される。図４に戻る。更新相関部５４は、ＬＴＦ１の修正タイミングを検出すると、ＬＴＦ１更新期間を終了する。更新相関部５４は、推定した修正タイミングと相関値とを推定部５８へ出力する。

推定部５８は、ＬＴＦ１相関部５２から、到来タイミングと相関値との組合せを受けつけるとともに、更新相関部５４が修正タイミングを検出した場合、更新相関部５４から、修正タイミングと相関値との組合せを受けつける。推定部５８は、修正タイミングに対応した相関値が到来タイミングに対応した相関値よりも大きい場合、つまり修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更する。一方、到来タイミングに対応した相関値が修正タイミングに対応した相関値以上である場合、つまり到来タイミングが修正タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを削除し、到来タイミングを維持する。これは、相関値の検出状況に応じて、ウインドウを後ろにずらしながら検出を継続することに相当する。また、修正タイミングの相関値がそれまでの相関値よりも大きい場合に、修正タイミングを到来タイミングに変更するので、しきい値を大きくしなくても検出精度が向上される。さらに、しきい値を大きくしなくてもよいので、フェージング環境下においてピークが低くなっても、そのようなピークを検出できる。

推定部５８は、更新相関部５４における相関処理結果をもとに修正タイミングを検出した場合、更新相関部５４に対して、新たなＬＴＦ１更新期間２２４による相関処理の再実行を指示する。更新相関部５４は、推定部５８からの指示に応じて、新たなＬＴＦ１更新期間２２４を設定する。図５（ｅ）は、更新相関部５４によって設定される新たなＬＴＦ１更新期間２２４を示す。図４に戻る。更新相関部５４は、前述の説明と同様に相互相関を実行する。更新相関部５４は、新たな修正タイミングを検出した場合に、推定した新たな修正タイミングと相関値とを推定部５８へ出力する。

推定部５８は、更新相関部５４から、新たな修正タイミングと相関値との組合せを受けつけた場合、前述の処理を実行し、到来タイミングを変更するか、維持する。更新相関部５４において修正タイミングが検出されなくなるまで、以上の処理が繰り返される。推定部５８は、更新相関部５４における相関処理結果をもとに修正タイミングが未検出である場合、ＬＴＦ１の到来タイミングを特定する。図５（ｅ）のＬＴＦ１更新期間２２４の間において、図５（ａ）のピークが存在しないので、ＬＴＦ１の修正タイミングは検出されない。図４に戻る。

推定部５８は、ＬＴＦ１の到来タイミングを特定した場合、ＬＴＦ１の到来タイミングから１シンボル遅れたタイミング近傍における相互相関の実行をＬＴＦ２相関部５６に指示する。ＬＴＦ２相関部５６は、ＬＴＦ１の到来タイミングから１シンボル遅れたタイミング近傍において、ＬＴＦ２とパケット信号に対する相互相関を実行する。相関値のピークがしきい値よりも大きければ、当該ピークに対応したタイミングがＬＴＦ２の到来タイミングに相当する。つまり、推定部５８は、ＬＴＦ２相関部５６における相関処理結果をもとに、第１シンボルの到来タイミングの正確性を確認する。なお、ＬＴＦ２の到来タイミングが、ＬＴＦ１の到来タイミングから１シンボル遅れたタイミングとずれている場合、推定部５８は、ＬＴＦ１の到来タイミングを修正してもよい。

推定部５８は、ＬＴＦ１の到来タイミングを未特定である場合、ＬＴＦ２相関部５６に対してＬＴＦ２検出期間の設定を指示する。ＬＴＦ２相関部５６は、推定部５８からの指示に応じてＬＴＦ２検出期間を設定する。ＬＴＦ２検出期間は、ＬＴＦ１相関部５２において設定したＬＴＦ１検出期間の後方に設定されるべきウインドウであって、かつＬＴＦ２の到来タイミングを検出するためのウインドウである。ここで、ＬＴＦ２検出期間は、ＬＴＦ１の期間以上の期間である。ＬＴＦ２相関部５６は、ＬＴＦ２検出期間中において、ＬＴＦ２とパケット信号との相互相関を計算する。

ＬＴＦ２相関部５６は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、ＬＴＦ２の到来タイミングを検出したと推定する。図５（ｆ）のＬＴＦ２検出期間２２６の間において、図５（ａ）のピークＰ３が、ＬＴＦ２の到来タイミングとして検出される。図４に戻る。ＬＴＦ２相関部５６は、ＬＴＦ２の到来タイミングを検出すると、到来タイミングを推定部５８へ出力する。推定部５８は、ＬＴＦ２相関部５６における相関処理結果をもとに、ＬＴＦ２の到来タイミングを特定する。また、推定部５８は、ＬＴＦ２の到来タイミングよりも１シンボル前のタイミングをＬＴＦ１の到来タイミングとして特定する。推定部５８は、特定したＬＴＦ１の到来タイミングをもとに、ＬＴＦ、ＳＩＧ、データの各シンボルに対するタイミングを生成し、タイミングをＦＦＴ部４４へ出力する。

ＦＦＴ部４４は、図示しない無線装置２０から、ベースバンドのパケット信号を受けつける。ＦＦＴ部４４は、推定部５８においてタイミングが生成されるまで、パケット信号を遅延させる。ＦＦＴ部４４は、推定部５８からのタイミングをもとに、パケット信号に対してＦＦＴを実行する。ＦＦＴによって、時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ部４４は、周波数領域に変換したパケット信号（以下、これも「パケット信号」という）をチャネル補正部４６へ出力する。チャネル補正部４６は、ＦＦＴ部４４からパケット信号を受けつけ、パケット信号のＬＴＦをもとにチャネル特性を推定する。また、チャネル補正部４６は、推定したチャネル特性をもとに、パケット信号を補正する。復号部４８は、パケット信号に対する誤り訂正符号を復号する。チャネル補正部４６と復号部４８には、公知の技術が使用されればよい。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図６は、復調部４０における同期手順を示すフローチャートである。検出部５０が立ち上がりを検出した場合（Ｓ１０のＹ）、ＬＴＦ１相関部５２がＬＴＦ１検出期間２２２においてピークを検出し（Ｓ１２のＹ）、更新相関部５４がＬＴＦ１更新期間２２４においてピークを検出したとき（Ｓ１４のＹ）に、後から検出したピークの方が大きければ（Ｓ１６のＹ）、推定部５８は、ＬＴＦ１の到来タイミングを更新する（Ｓ１８）。後から検出したピークの方が大きくなければ（Ｓ１６のＮ）、ステップ１８はスキップされる。その後、ステップ１４に戻る。

更新相関部５４がＬＴＦ１更新期間２２４においてピークを検出しないとき（Ｓ１４のＮ）に、ＬＴＦ２相関部５６は、ＬＴＦ２の到来タイミングを確認する（Ｓ２０）。ＬＴＦ１相関部５２がＬＴＦ１検出期間２２２においてピークを検出しない場合（Ｓ１２のＮ）、ＬＴＦ２相関部５６がＬＴＦ２検出期間２２６でピークを検出した場合（Ｓ２２のＹ）、推定部５８は、ＬＴＦ２の到来タイミングを特定する（Ｓ２４）。ＬＴＦ２相関部５６がＬＴＦ２検出期間２２６でピークを検出しない場合（Ｓ２２のＮ）、ステップ２４はスキップされる。検出部５０が立ち上がりを検出しない場合（Ｓ１０のＮ）、処理は終了される。

次に、変形例を説明する。変形例は、実施例と同様に、パケット信号を受信する受信装置に関する。変形例では、複数のアンテナが備えられていることを前提とする。ＩＴＳにおけるチャネル特性は、受信装置がどのような位置に存在するかによって異なる。例えば、静的な環境に存在することもあれば、干渉波の影響が大きくなる環境に存在することもある。受信特性を向上させるためには、複数のアンテナにおいて受信したパケット信号をチャネル特性に応じて処理することが望ましい。これに対応するために、本変形例に係る受信装置は、ＲＬＳアルゴリズムのような適応アルゴリズムを使用したアレイ処理と、ＭＲＣとを実行可能に構成されており、パケット信号のうち、ＳＴＦ、ＬＴＦ、ＳＩＧにおいて両方の処理を実行する。受信装置は、ＳＩＧの復調結果をもとに、アレイ処理あるいはＭＲＣを選択する。受信装置は、選択結果を使用して、データを復調する。

図７は、本発明の変形例に係る復調部４０の構成を示す。復調部４０は、アレイ処理部７０、ＭＲＣ処理部７２、選択部７４、出力部７６、復号部４８を含む。なお、復調部４０が含まれた図示しない無線装置２０では、ふたつのアンテナが備えられているものとする。そのため、アレイ処理部７０には、ふたつのパケット信号が並列に入力される。以下では、並列に入力されるふたつのパケット信号も「パケット信号」という。

アレイ処理部７０は、パケット信号に含まれたＬＴＳの部分において、ＲＬＳアルゴリズムを実行することによって、ウエイトを導出する。また、アレイ処理部７０は、ウエイトを使用しながら、ＳＩＧ、データをアレイ合成する。ＭＲＣ処理部７２は、パケット信号に含まれたＬＴＳの部分において、最大比合成用のウエイトを導出する。また、アレイ処理部７０は、ウエイトを使用しながら、ＳＩＧ、データを最大比合成する。

選択部７４は、アレイ処理部７０から、ＳＩＧにおけるアレイ合成結果を受けつけ、ＭＲＣ処理部７２から、ＳＩＧにおける最大比合成結果を受けつける。選択部７４は、アレイ合成結果に対するＥＶＭを導出するとともに、最大比合成結果に対するＥＶＭを導出する。選択部７４は、両方のＥＶＭを比較し、小さい方を選択する。アレイ合成結果に対するＥＶＭが選択された場合、選択部７４は、データに対してアレイ処理部７０の使用を決定し、最大比合成結果に対するＥＶＭが選択された場合、選択部７４は、データに対してＭＲＣ処理部７２の使用を決定する。選択部７４によって選択されなかったアレイ処理部７０あるいはＭＲＣ処理部７２は、パケット信号の残りの期間において停止されてもよい。選択部７４は、決定内容を出力部７６へ通知する。また、選択部７４は、データに対して使用を決定しなかった方の停止も決定する。例えば、アレイ処理部７０が使用される場合、ＭＲＣ処理部７２の停止が決定され、ＭＲＣ処理部７２が使用される場合、アレイ処理部７０の停止が決定される。選択部７４は、アレイ処理部７０あるいはＭＲＣ処理部７２へ停止を指示する。

図８は、復調部４０の動作概要を示す。図８に示されたパケット信号では、図３と同様に、「ＳＴＦ」、「ＬＴＦ」、「ＳＩＧ」、「データ」が配置される。ＬＴＦにおいて、ＲＬＳによる初期ウエイトが作成されるとともに、ＭＲＣによる初期ウエイトが作成される。両方の初期ウエイトを使用して、ＳＩＧに対する合成がそれぞれなされる。また、アレイ合成したＳＩＧが復調される。ふたつの合成結果におけるＥＶＭを比較することによって、ＲＬＳあるいはＭＲＣが選択される。ＲＬＳあるいはＭＲＣによって、データに対する逐次更新復調がなされる。図７に戻る。出力部７６は、ＳＩＧの期間において、アレイ処理部７０からの信号を選択し、データの期間において、選択部７４の決定内容に応じた信号を選択する。出力部７６は、選択した信号を出力する。

本発明の実施例によれば、到来タイミングを推定した後に修正タイミングで更新するので、到来タイミングの検出するためのしきい値を小さくできる。また、到来タイミングの検出するためのしきい値が小さくなるので、フェージングの影響によって受信強度が小さくなっている場合であっても、パケット信号に対するタイミング同期を検出できる。また、修正タイミングで更新するので、到来タイミングが誤検出であってもこれを修正できる。また、誤検出が修正されるので、同期精度を向上できる。また、同期精度が向上されるので、受信品質を向上できる。また、ＬＴＦ１に対するタイミング同期を確立できなくても、ＬＴＦ２に対して相関処理を実行するので、最終的にタイミング同期を確立できる。ＬＴＦ１に対するタイミング同期を確立した場合であっても、ＬＴＦ２に対するタイミングを確認するので、タイミングの同期精度を向上できる。

また、チャネル特性に応じて、複数のパケット信号の合成方法を変更するので、受信品質を向上できる。また、データの部分においては、いずれかの合成方法を使用するので、処理量の増加を抑制できる。また、静的な環境においてはＭＲＣを使用するので、ＬＴＦの期間が短くても、受信品質の悪化を抑制できる。また、干渉波の影響が大きい環境ではアレイ合成を使用するので、干渉波の影響を低減できる。また、干渉波の影響が低減されるので、受信品質の悪化を抑制できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、ＬＴＦ１相関部５２、更新相関部５４、ＬＴＦ２相関部５６は、相互相関を計算し、相関値としきい値とを比較している。しかしながら、相関値に対して所定の処理を施した値としきい値とを比較してもよい。例えば、検出部５０における相関処理の結果をもとにフィルタのタップ係数を導出する導出部がさらに備えられている。また、ＬＴＦ１相関部５２、更新相関部５４、ＬＴＦ２相関部５６は、導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタによって、相関処理結果をフィルタリングしてからしきい値と比較する。本変形例によれば、相関処理結果をフィルタリングしてからしきい値と比較するので、雑音の影響を低減できる。

ここでは、このような構成を図面をもとに説明する。図９は、本発明の変形例に係る復調部４０の構成を示す。復調部４０は、図４の復調部４０に対して導出部６０、第１フィルタ部６２、第２フィルタ部６４、第３フィルタ部６６を含む。導出部６０は、検出部５０からの相関値を受けつける。ここでは、図示しないＡＧＣがロックした後の相関値であるとする。また、相関値の時間変化が遅延プロファイルに相当する。導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する。例えば、複数の値と複数のタップ係数とが１対１で対応している場合、ひとつの値をひとつのタップ係数とする。なお、導出部６０は、タップ係数を導出するために、所定の演算を実行してもよい。導出部６０は、第１フィルタ部６２、第２フィルタ部６４、第３フィルタ部６６へ複数のタップ係数を出力する。

第１フィルタ部６２は、導出部６０から複数のタップ係数を受けつける。第１フィルタ部６２は、複数のタップにて構成されたＦＩＲフィルタである。第１フィルタ部６２は、受けつけたタップ係数を各タップに設定する。第１フィルタ部６２は、ＬＴＦ１相関部５２からの相関値を受けつけ、相関値に対してフィルタリング処理を実行する。第１フィルタ部６２は、フィルタリング処理の結果を相関値として推定部５８に出力する。また、第１フィルタ部６２は、ＬＴＦ１相関部５２に到来タイミングを検出させるために、相関値をＬＴＦ１相関部５２にフィードバックする。その際、ＬＴＦ１相関部５２は、フィードバックされた相関値をもとに到来タイミングを検出する。推定部５８は、第１フィルタ部６２からの相関値とＬＴＦ１相関部５２からの到来タイミングを受けつける。

更新相関部５４および第２フィルタ部６４は、ＬＴＦ１相関部５２および第１フィルタ部６２と同様の処理を実行するので、ここでは説明を省略する。ＬＴＦ２相関部５６および第３フィルタ部６６も、ＬＴＦ１相関部５２および第１フィルタ部６２と同様の処理を実行するので、ここでは説明を省略する。フェージング環境下においては遅延プロファイルのピーク、つまり相関値の時間変化のピークがなだらかになる傾向がある。第１フィルタ部６２から第３フィルタ部６６によるフィルタリング処理を実行することによって、そのようなピークを強調できる。つまり、ピークが急峻になるような変換がなされる。そのため、到来タイミングや修正タイミングの検出確率を増加できる。

上記の場合において、導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうち、大きい方から所定数番目の値までを選択し、選択した値をタップ係数に使用する。ここでは、選択した値に対応したタップのタップ係数とされる。一方、導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定する。本変形例によれば、タップ係数に含まれる雑音の影響を低減できる。

また、上記の場合において、導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうち、しきい値よりも大きな値を選択し、選択した値をタップ係数に使用する。ここでは、選択した値に対応したタップのタップ係数とされる。一方、導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定する。なお、大きい方から所定数番目の値までを選択する場合と、しきい値よりも大きな値を選択する場合とを組み合わせてもよい。本変形例によれば、タップ係数に含まれる雑音の影響を低減できる。

さらに、上記の場合において、導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部６０は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のそれぞれを２のｎ乗分の１になるように近似を実行してもよい。これは、ビットシフトで処理可能なタップ係数を設定することに相当する。本変形例によれば、第１フィルタ部６２、第２フィルタ部６４、第３フィルタ部６６の回路規模を削減できる。なお、タップ係数は、複素数であってもよく、大きさの成分だけを有した電力値であってもよい。さらに、タップ係数が、複素数である場合、別途推定された周波数オフセットによってタップ係数が補正されてもよい。

本発明の実施例において、検出部５０は、ベースバンドのパケット信号とひとつの信号パターンとをもとに相関処理を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、検出部５０は、ふたつ以上の信号パターン、ここではふたつの信号パターンを単位にして、ベースバンドのパケット信号に対する相関処理を実行してもよい。本変形例によれば、１６サンプルのパターンにもとづく相互相関が３２サンプルのパターンにもとづく相互相関になるので、検出精度を向上できる。

１０ 基地局装置、 １２ 車両、 ２０ 無線装置、 ２２ ＲＦ部、 ２４ 変復調部、 ２６ 処理部、 ２８ 制御部、 ４０ 復調部、 ４２ 同期部、 ４４ ＦＦＴ部、 ４６ チャネル補正部、 ４８ 復号部、 ５０ 検出部、 ５２ ＬＴＦ１相関部、 ５４ 更新相関部、 ５６ ＬＴＦ２相関部、 ５８ 推定部、 １００ 通信システム。

本発明によれば、フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上できる。

Claims (10)

1. 第１既知信号に続いて第２既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第１シンボルと第２シンボルとが順に第２既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、
   前記受信部におけるパケット信号中の第１既知信号の受信を検出する検出部と、
   前記検出部が第１既知信号の受信を検出すると、第１ウインドウを設定し、第１ウインドウ中において、第１シンボルの到来タイミングを検出する第１処理部と、
   前記第１処理部において到来タイミングを検出すると、第１ウインドウを終了するとともに、第１ウインドウの期間よりも短い期間の第２ウインドウを設定し、第２ウインドウ中において、到来タイミングに対する修正タイミングを検出する第２処理部と、
   前記第２処理部が修正タイミングを検出した場合であって、かつ修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更する推定部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記第１処理部において設定される第１ウインドウは、第１シンボル以上の期間であることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記第２処理部において設定される第２ウインドウは、第１シンボルよりも短い期間であることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記推定部は、到来タイミングが修正タイミングよりも確からしい場合、到来タイミングを維持することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の受信装置。
5. 前記推定部は、前記第２処理部において修正タイミングが未検出である場合、第１シンボルの到来タイミングを特定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受信装置。
6. 前記推定部は、前記第２処理部が修正タイミングを検出した場合、前記第２処理部に対して、新たな第２ウインドウによる修正タイミングの検出の再実行を指示することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の受信装置。
7. 前記受信部において受信されるパケット信号中の第１既知信号では、第１シンボルの期間よりも短い期間の信号パターンが複数回繰り返されており、
   前記検出部は、ふたつ以上の信号パターンを単位にして、前記受信部において受信したパケット信号に対する相関処理を実行することによって、第１既知信号の受信を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の受信装置。
8. 前記受信部において受信されるパケット信号中の第１既知信号では、第１シンボルの期間よりも短い期間の信号パターンが複数回繰り返されており、信号パターンと前記受信部において受信したパケット信号との相関処理を実行することによって、フィルタのタップ係数を導出する導出部をさらに備え、
   前記第１処理部と前記第２処理部は、前記導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタによるフィルタリングを実行することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の受信装置。
9. 前記推定部が第１シンボルの到来タイミングを未特定である場合、前記第１処理部において設定した第１ウインドウの後方に、第１シンボルの期間以上の期間の第３ウインドウを設定し、第３ウインドウ中において、第２シンボルの到来タイミングを検出する第３処理部をさらに備え、
   前記推定部は、前記第３処理部における処理結果をもとに、第２シンボルの到来タイミングを特定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の受信装置。
10. 前記推定部が第１シンボルの到来タイミングを特定した場合、第１シンボルの到来タイミングから１シンボル遅れたタイミング近傍において、第２シンボルの到来タイミングを検出する第３処理部をさらに備え、
    前記推定部は、前記第３処理部における処理結果をもとに、第１シンボルの到来タイミングの正確性を確認することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の受信装置。

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