WO2006043312A1

WO2006043312A1 - 受信機及び衝突検知方法

Info

Publication number: WO2006043312A1
Application number: PCT/JP2004/015424
Authority: WO
Inventors: Shane Cw Chew; Yew Soo Eng
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-04-27
Also published as: JPWO2006043312A1

Abstract

　直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンド通信システムの受信機。この受信機では、ＦＦＴ部（６０３）は、受信信号に対してフーリエ変換を行い、復調データシンボル列を生成する。電力測定部（６３１）は、復調データシンボル列のパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの総電力を測定し、閾値を設定する。衝突検知論理処理部（６３３）は、測定されたサブキャリアの総電力が、閾値より大きい場合にシンボルに衝突が生じたと判別し、閾値に満たない場合にシンボルには衝突が生じていないと判別する。時間逆拡散部（６０４）は、衝突検知論理処理部（６３３）の判別結果に従って、復調データシンボル列に対して時間逆拡散を行なう。

Description

明細書

受信機及び衝突検知方法

技術分野

[0001] 本発明は、直交周波数分割多重（OFDM)を用いたウルトラワイドバンド (UWB)通信システムの受信機及び衝突検知方法に関する。

背景技術

[0002] 共有通信メディアを用いる通信システムでは、ある状態にぉ、て、二人またはそれ以上のユーザに対して、同時に情報を送信することが許される場合がある。 MB— OF DM (マルチバンド直交周波数分割多重）システムは、フレーム送信のために一つまたはそれ以上のタイムスロットを指定する。これらのタイムスロットは、一連の時間一周波数符号による、異なる周波数帯のピコネットからの情報送信のために指定される。

[0003] これらの時間周波数符号により、異なるピコネットに対してのチヤネライゼーシヨンが得られる。さらに、異なるピコネットに対しては、異なるプリアンブルパターンが用いられる。これらの時間周波数符号により、チヤネライゼーシヨンが得られるものの、近接する他のピコネットのシンボル間干渉または衝突は、防げられるものではな、。

[0004] フレームは、 PLCP (物理レイヤコンパージエンスプロトコル）ヘッダ及び MACフレーム本体の、二つの主要部分に分けられる力この各々の部分は、異なる目的を有している。フレームが送られる前に、プリアンブルが付加され、これは、後に様々な目的に用いられる。同期、キャリアオフセットリカバリ、チャネル推定に関する受信アルゴリズムを助けるため、ヘッダに先立って、まずプリアンブルが受信される。プリアンブルに続くのは、 MACフレーム本体のデータレート、フレームペイロード長、データスクランブラのためのシード識別子などの情報を含むフレームヘッダ部である。ヘッダの受信に続ぐ次の部分はフレームペイロードである。これが、通信の実体、すなわちデータが含まれる部分である。

[0005] 標準的な PLCPプリアンブルは、三つの異なる部分、すなわち、パケット同期シーケンス、フレーム同期シーケンス、チャネル推定シーケンスから構成される。パケット同期シーケンスは、連続する 21期間の時間ドメインシーケンスにより生成される。各ピコネットでは、別の時間ドメインシーケンスが用いられる。プリアンブル部のこの部分は、パケット検出及び取得、粗いキャリア周波数推定、さらに粗いシンボルタイミングに用いることがでさる。

[0006] 同様に、フレーム同期シーケンスは、連続的に付けカ卩えられる 3期間の時間ドメインシーケンスを 180度回転したものにより生成される。プリアンブル部のこの部分は、プリアンブル内の受信アルゴリズムを同期させるのに用いることができる。

[0007] チャネル推定シーケンスは、連続的に付け加えられる 6期間の OFDMトレーニングシンボルにより生成される。周波数ドメインシーケンスを逆高速フーリエ変換 (IFFT) 処理に通すことにより、このトレーニングシンボルが得られる。プリアンブル部のこの部分は、チャネル周波数レスポンスの推定、細カゝぃキャリア周波数推定及び細かいシンボルタイミングに用いることができる。

[0008] ヘッダ及び MACフレーム本体を含むフレームは、データスクランブラ、畳み込み符号化器、パンクチャリング器、ビットインターリーノ、さらに最後にコンスタレーシヨンマッパーなどの幾つかの処理を経る。フレームは、その後、 OFDM変調器に供給され、そこで特定サイズのシンボルに切られ、続いてパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアが挿入される。そして、これらのシンボルは、時間ドメイン OFDMシンボルに IFFT変換される。

[0009] 各 OFDMシンボルには、データレートに従った時間領域拡散率に応じて、一つまたは二つのタイムスロットが割り当てられる。例えば、時間領域拡散率が 2である場合、同一の情報が時間領域拡散処理により、二つのシンボルに拡散される。そして、これら二つの OFDMシンボルは、異なるサブバンドを介して送信され、周波数ダイバ一シチが得られる。前述した時間周波数符号は、何れのサブバンドでシンボルが送信されるかを決定するのに用いられる。

[0010] シンボルは、異なる送信機及びピコネットからランダムな時間間隔で送信されるので

、二つ以上のシンボルが同一サブバンドで同時に送信されることによる、シンボル衝突が起こり得る。こうした状況は、主に、他のピコネットが近接しているときに発生する

。 OFDMシンボルの衝突が検知されないと、複数シンボルがお互いに干渉しあって、当該シンボルの一部または全ての情報の受信が妨げられることとなり得る。これゆえに、受信される信号は、オーバーラップするシンボルの重ね合わせとなってしまい、判読不能となるので、送信情報は失われたと称されることとなる。

[0011] 従来から、データ衝突の検知には、多くの技術がある。特許文献 1は、プリアンブル内の予め割り当てられたトランシーバコードを利用して、データパケットの衝突を検知する方法及び装置について開示しているが、同開示では、送信される各パケットのプリアンブルは、たとえ減衰しても検出されるには十分な大きさの振幅及び通常のデータパルス幅の二倍のパルス幅を有する初期パルスと、これに続ぐ各トランシーバに固有の予め規定された長さの送受信器コードと、を有する衝突検知データを含むように変更されている。大きな初期パルスが、生成されたパルス幅よりも大きなパルス幅を有するか、当該パケットの残り部分の中で、その後の大きなノルスが発生するかを判定することにより、衝突は検知される。

特許文献 1 :米国特許第 4,885,743号明細書

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] し力しながら、従来のデータ衝突の検知技術は、概して、パケットレベルで実施されるものであり、各シンボルが固定長となっているシンボルレベルで実施されるものではない。パケットレベルでは、パケットは、そのデータ部分の前にプリアンブルを有する余裕がある。それらのパケットのプリアンブルには、衝突検知プロセスの助けとなる衝突検知データを含むことができる。これに対し、 OFDMシンボルには、上述したゆとりはない。フレームにはプリアンブルが先行するものの、これは、当該フレームの他の部分と同様に、固定サイズの OFDMシンボルに切られ、 OFDMシンボルを運ぶ情報のストリームとなる。従って、 OFDMシンボルに先行するプリアンブルあるいはそれと同様のものは存在せず、上記特許文献 1に記載されているような衝突検知方法は、シンボルレベルにぉ、ては、用いることができな!/、。

[0013] 本発明は力かる点に鑑みてなされたものであり、シンボルレベルにおいて、既存のシステムにおけるリソースの変更又は追加を伴わずに、高い精度での衝突を検知し、誤りを低減することができる受信機及び衝突検知方法を提供することを目的とする。課題を解決するための手段 [0014] カゝかる課題を解決するため、本発明の衝突検知方法は、直交周波数分割多重を用 V、たウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、シンボルを受信するステップと、前記受信シンボル力パイロットサブキャリア及びガードサブキヤリァを抽出するステップと、前記サブキャリアの電力を測定するステップと、閾値を設定するステップと、前記測定されたサブキャリアの総電力が、前記閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たない場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別するステップと、を具備する方法を採る。

[0015] また、本発明の衝突検知方法は、直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、シンボルを受信するステップと、前記受信シンボル力パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアを抽出するステツプと、前記サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットと前記第二番目のセットの共役との相関値を算出するステップと、前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別するステップと、を具備する方法を採る。

[0016] また、本発明の衝突検知方法は、直交周波数分割多重を用いた周波数時間拡散によるウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、シンボルを受信するステップと、前記受信シンボルからパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアを抽出するステップと、前記サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットについて共役転置を行い、第一番目のセットと前記共役転置された第二番目のセットとの相関値を算出するステップと、前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たない場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別するステップと、を具備する方法を採る。

[0017] また、本発明の受信機は、直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンドシステムの受信機であって、受信信号に対してフーリエ変換を行い、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、前記復調データシンボル列のパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの総電力を測定し、閾値を設定する電力測定手段と、前記測定されたサブキャリアの総電力力前記閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別する衝突検知論理処理手段と、前記の衝突検知論理処理手段の判別結果に従って、前記復調データシンボル列に対して時間逆拡散を行なう時間逆拡散手段と、を具備する構成を採る。

[0018] また、本発明の受信機は、直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンドシステムの受信機であって、受信信号に対してフーリエ変換を行い、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、前記復調データシンボル列を二つのセットに分け、第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットと前記第二番目のセットの共役との相関値を算出するサブキャリア検出手段と、前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たない場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別する衝突検知論理処理手段と、前記の衝突検知論理処理手段の判別結果に従って、前記復調データシンボル列に対して時間逆拡散を行なう時間逆拡散手段と、を具備する構成を採る。

[0019] また、本発明の受信機は、直交周波数分割多重を用いた周波数時間拡散によるゥルトラワイドバンドシステムの受信機であって、受信信号に対してフーリエ変換を行ヽ、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、前記復調データシンボル列を二つのセットに分け、第二番目のセットについて共役転置を行い、第一番目のセットと前記共役転置された第二番目のセットとの相関値を算出する誤り測定部と、前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別する衝突検知論理処理手段と、前記の衝突検知論理処理手段の判別結果に従って、前記復調データシンボル列に対して周波数 Z時間逆拡散を行なう周波数 Z時間逆拡散手段と、を具備する構成を採る。

発明の効果

[0020] 本発明によれば、サブキャリアの総電力あるいはサブキャリアの二つのセットの相関値を算出し、算出結果と閾値との大小比較により衝突が生じたか否かを判別することにより、シンボルレベルにおいて、既存のシステムにおけるリソースの変更又は追加を伴わずに、より高い精度での衝突を検知し、誤りを低減することができる。図面の簡単な説明

[0021] [図 1]MB— OFDM通信システムのフレームフォーマットを示す図

[図 2]OFDMシンボルのパイロットサブキャリア及びガードサブキャリア周波数割り当てを示す図

[図 3]擬似ランダム LFSR系列 piを定義する値のセットを示す図

圆 4]時間-周波数符号を定義する図

[図 5]時間拡散率 2を用いた、三つの周波数帯上のシンボル送信についての時間周波数マップを示す図

[図 6]本発明の実施の形態 1に係る受信機の構成を示すブロック図

[図 7]本発明の実施の形態 1に係る閾値設定方法を示すフローチャート

[図 8]本発明の実施の形態 1に係る衝突検知方法を示すフローチャート

[図 9]本発明の実施の形態 2に係る受信機の構成を示すブロック図

[図 10]本発明の実施の形態 2に係る衝突検知方法を示すフローチャート

[図 11]本発明の実施の形態 3に係る受信機の構成を示すブロック図

[図 12A]本発明の実施の形態 3に係るデータシンボルの二つの部分を付けカ卩えるプ口セスを説明する図

[図 12B]本発明の実施の形態 3に係るデータシンボルの二つの部分を付けカ卩えるプ口セスを説明する図

[図 13]本発明の実施の形態 3に係る衝突検知方法を示すフローチャート

発明を実施するための最良の形態

[0022] 本発明について詳細に記載する前に、本発明がなされるに至る基となった、 MB— OFDM通信システムとその状況について簡単に記しておく。図 1は、物理 (PHY)フレームのフレームフォーマットを示す図である。 MB— OFDM通信システムの物理フレームは、 PLCPヘッダ 102、ノッドビット 104、オプション帯域拡張 106、フレームぺィロード 108、 FCS (フレームチェックシーケンス） 110、テールビット 112及びパッドビット 114を含む。フレームペイロード 108及び FCS 110が MACフレーム本体を構成する。

[0023] 物理フレームは、 30の OFDMシンボル系列からなる PLCPプリアンブルに始まる。データレート、ペイロード長及びスクランブラシード識別子を指定する一連のビットである PLCPヘッダが、 PLCPプリアンブルに続く。データレートは、 MACフレーム本体 108、 110を送信するのに用いられた変調タイプ、符号化率及び拡散率についての情報を伝える。 MACヘッダも PLCPヘッダ 102の一部である。 PLCPヘッダ 102に続くのは、フレームペイロード 108であり、これは、フレームのソースを指定する一連のビットであって、一連のフレームチェックシーケンス 110を含んで!/、る。

[0024] OFDM変調に先立って、フレームは、データスクランブル処理、畳み込み符号化、パンクチャリング、ビットインターリーブ処理及び 4値位相シフトキーイング（QPSK)コンスタレーシヨンマッピングなどの様々な処理を経る。 QPSK変調された複データストリームは、その後、 OFDMシンボルとして知られる、 50本または 100本の複サブキヤリアのグループに分けられる。

[0025] 各 OFDMシンボルにおいては、同期検出を周波数オフセット及び位相雑音に対して強くするために、 12本のサブキャリア 210がパイロット信号に振り当てられる。これらのパイロット信号は、図 2に示されるようにして、サブキャリアに入れられる。ノィロット信号は、スペクトルラインの生成を防ぐため、線形フィードバックシフトレジスタ (LFSR )を用いて生成される擬似ランダムノイナリ系列により、 BPSK変調される。

[0026] k番目の OFDMシンボルに対するパイロットサブキャリアによる寄与は、以下の式（ 1)に示されるように、系列の逆フーリエ変換である P により与えられる。パイロットサブキャリアの正負極性は、図 3に示されるような、以下の擬似ランダム LFSR系列 piにより制御される。

[数 1]

( 1 )

[0027] 各 OFDMシンボルにおいては、 10本のサブキャリア 220力ガードサブキャリアまたはガードトーンに振り当てられる。ガードサブキャリアは、サブキャリアにおいて、図

2に示されるような位置に置かれる。パイロットサブキャリアをスクランブルするのに用いられたのと同一の線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR)系列 piが、ガードサブキャリアのための変調データを生成するのに用いられる。 k番目のシンボルの n番目サブキャリアに対するガードサブキャリアシンボル P の定義は、以下の式（2)に示さ n,k

れるとおりである。

[数 2] 尸 — ") )， / = 0，1,2,3,4; " =— 61 + / 尸" " = 57, ...,61

• · · ( 2 )

[0028] この後、サブキャリアは、時間領域に逆フーリエ変換され、シンボルにはプレフィックス及びガードインターバルが付加される。時間領域拡散処理は、拡散率 2により行なわれる。時間領域拡散処理は、同一情報を二つのシンボルで送信することからなる。これら二つの OFDMシンボルは、異なるサブバンドを介して送信され、周波数ダイバ一シチが得られる。各装置は、ピコネットに属する。これらのピコネットの各々では、時間-周波数符号を用いて送信が行なわれるが、時間-周波数割当は、図 4に示されるとおりである。別のピコネットにある別の装置もまた送信を行なっており、当該ピコネットがお互いに近接している場合には、図 5に示されるようにシンボル間衝突が起こり得る。この衝突は、シンボル内の情報を破損し、最終的なビット誤り率に影響を与えることとなる。なお、図 5において、横軸は時間を示し、 Fl、 F2、 F3は周波数を示し、 A 、 Bは互いに異なるシンボルを示す。

[0029] 本発明は、上述した従来技術の問題を克服するようになされたものである。本発明の目的は、不要な制御信号を送信することにより起こるリソースの浪費を伴わずに衝突を検知し、誤りを低減することである。本発明は、システムに既存のリソースを用いる。

[0030] 本発明の方法では、各 OFDMシンボルのパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの電力が用いられ、その結果、パイロットキャリアとガードキャリアが同様の比率であるようなシンボルの衝突を含めて、様々な状況下において、二つのシンボル間の衝突を検知することができる。

[0031] (実施の形態 1)

図 6は、本発明の実施の形態 1に係る受信機の構成を示すブロック図である。受信機 600は、 MB— OFDM技術を用いる共有通信メディアにおける衝突を検知する。受信機 600は、復調部 670及びこの復調部 670に接続された衝突検知部 680を含んでいる。

[0032] 復調部 670の受信フィルタ 601は、共有通信メディア（図示せず)力も受信した入力信号をフィルタ処理してベースバンド信号を生成する。このフィルタ処理は、シーケンスから不要スペクトル成分を取り除く。受信フィルタ 601は、ルート'レイズド 'コサインフィルタである。 GI除去部 602は、ベースバンド信号からプレフィックス及びガードィンターバルを取り除く。高速フーリエ変換 (FFT)部 603は、 GI除去部 602の出力信号に対して FFT変換処理を行う。 FFT部の出力は、周波数ドメインにおける OFDM 復調シンボル列であり、 QPSKなどの変調方式に従って変調されて、た情報データを含む。

[0033] 時間逆拡散部 604は、 FFT部 603の出力信号である OFDM復調シンボル列に対して時間逆拡散を行い、単に時間拡散されている同一の複数シンボルを単一のシンボルに合成する。時間逆拡散部 604は、衝突検知部 680に接続されており、衝突検知部 680の出力信号力もシンボルの品質を判別し、この信号に従って、逆拡散処理を行う。

[0034] コンスタレーシヨンデマッパー 605は、 QPSKなどの所定の変調方式に従って、時間逆拡散部 604から出力されたシンボルを復調する。この復調プロセスにより、軟判定信号が生成される。

[0035] 衝突検知部 680は、 FFT部 603から出力された OFDM復調シンボル列にある衝突を検知する。図 6に示すように、衝突検知部 680は、電力測定部 631、比較部 632 及び衝突検知論理処理部 633を含む。

[0036] 電力測定部 631は、 FFT部 603から出力された OFDM復調シンボル列から特定のパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアを抽出する。一つの OFDMシンボルには、 12本のパイロットサブキャリア 210及び 10本のガードサブキャリア 220がある。これらのパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの位置は、予め規定されており

、送信機及び受信機に知られている（図 2を参照)。電力測定部 631は、二乗処理及び合計処理または平均化処理を伴う技術により、取り出されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの総電力を測定する。そのような技術は、関係する技術分野の当業者にとって、周知のものである。以下、この測定されたサブキャリアの総電力を P(i)とする（iは、 OFDMシンボルの数）。電力測定部 631は、 N個（Nは 2以上）の O FDMシンボルについて、サブキャリアの総電力 Pの平均を取ることにより閾値 Tを算出する。例えば、 {T = [(P(l) + P(2) +· ··.+ P(N》 I N]}となる。このプロセスについては、後に図 7を参照しつつ、さらに詳細に説明する。

[0037] 電力測定部 631は、閾値 Tを設定した後、続けて受信された OFDMシンボルのパィロットサブキャリア及びガードサブキャリアの電力を測定する。

[0038] 電力測定部 631は、閾値 Tを示す信号、並びに、パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの総電力を示す電力インジケーシヨン信号を生成し、これらを比較部 63 2に出力する。

[0039] 比較部 632は、電力インジケーシヨン信号と閾値 Tとを比較し、この比較結果を示す信号を生成し、衝突検知論理処理部 633に出力する。比較部 632は、電力インジケーシヨン信号が閾値 Tよりも大きい場合には不良シンボルを表わす信号を出力し、そうでなければ良シンボルを表わす信号を出力する。

[0040] 衝突検知論理処理部 633は、比較部 632の出力信号の値を参照し、シンボルのステータス判定を示す結果信号を生成する。すなわち、結果信号は、シンボルが良シンボルである力、不良シンボルであるかを示す。

[0041] 復調部の構成要素は、関連技術分野の当業者にとって自明であろうところの様々な技術をもって、実現することができる。それらの構成要素は、電子回路及び Zまたはデジタル処理技術により、実現することができる。

[0042] 図 7は、閾値の算出及びその設定を示すフローチャートである。係る方法は、無線チャネルなどの共有通信メディアを介して受信された信号力 OFDMシンボルを取得するステップ 701に始まる。

[0043] ステップ 702では、保存されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリア位置 7 20を用いて、パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアのためのテンプレートが生成される。ステップ 704において、このテンプレートを用いて、パイロットサブキヤリァ及びガードサブキャリアが取り出される。

[0044] 取り出されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアに対して、ステップ 706 で電力測定が行なわれる。閾値のより良い推定が得られるようにするため、閾値は、 N個の受信 OFDMシンボルに対して計算される。ステップ 708において、受信 OFD Mシンボル数が N個に満たない場合、フローは、ステップ 701へと戻り、そうでなければ、ステップ 710の処理に進む。

[0045] ステップ 710において、 N個の OFDMシンボルのサブキャリア電力の平均が算出される。この平均が、ステップ 712で閾値として設定される。

[0046] この閾値が得られることにより、衝突検知処理は、この閾値を用いることによる、その後の受信 OFDMシンボルについての衝突検出に進むことができる。

[0047] 図 8は、衝突検知方法を示すフローチャートである。当該方法は、 OFDMシンボルが受信されるステップ 801に始まる。

[0048] ステップ 802では、保存されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリア位置 8 20を用いて、パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアのためのテンプレートが生成される。ステップ 804において、このテンプレートを用いて、パイロットサブキヤリァ及びガードサブキャリアが取り出される。

[0049] ステップ 806では、ステップ 804にお!/、て取り出されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアに対して電力測定が行なわれる。ステップ 807では、このサブキヤリァの総電力と図 7に示された閾値とを比較し、総電力が閾値よりも高い場合、ステップ 810へ進む。そうでないならば、ステップ 811へと進む。

[0050] ステップ 810では、当該シンボル力他のシンボルとの衝突のない良シンボルであると判別される。当該ステップは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が良であることを示す結果信号を生成する。一方、ステップ 811では、当該シンボルが不良シンボル、換言すれば、衝突の生じたシンボルと判別される。当該ステップは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が不良または衝突であることを示す結果信号を生成する。結果信号は、時間逆拡散の決定及び良 Z不良シンボルの選別に用いられる。

[0051] なお、時間逆拡散部 604の処理前に、これらのシンボルに重み付けを行なうこともできる。シンボルへの重み付け処理は、関連技術分野の当業者にとって自明であろうところの様々な技術をもって、実現することができる。

[0052] 本実施の形態によれば、サブキャリアの総電力と閾値との大小比較により衝突が生じたか否かを判別することにより、シンボルレベルにおいて、既存のシステムにおけるリソースの変更又は追加を伴わずに、より高い精度での衝突を検知し、誤りを低減することがでさる。

[0053] (実施の形態 2)

図 9は、本発明の実施の形態 2に係る受信機の構成を示すブロック図である。なお、図 9に示す受信機 900において、実施の形態 1の図 6に示した受信機 600と共通する構成部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

[0054] 図 9に示す受信機 900は、図 6に示した受信機 600と比較して、電力測定部 631を削除し、サブキャリア検出部 931を追加した構成を採る。また、受信機 900の比較部 932の作用力受信機 600の比較部 632のものと異なる。

[0055] サブキャリア検出部 931は、 FFT部 603から出力された OFDM復調シンボルを処理して特定のサブキャリアを抽出する。検出プロセスは、サブキャリアの特定位置のマスクを生成し、これらのサブキャリアをサンプリングすることにより行なわれる。例えば、 MB— OFDM通信システムには、 12本のパイロットサブキャリア 210と、 10本のガードサブキャリア 220とがある。このマスクを用いることにより、サブキャリアは、サンプリングされ、ノッファに保存され得る。これらのサンプルは、さらに等分に二つのセットに分けられる。これら二組のサブキャリアサンプルは、シンボル品質を判定するプロセスを経る。このプロセスを通して、サブキャリア検出部 931は、入力信号にある衝突を正確に検出することを可能にするための情報を提供する。このプロセスについては、後に図 10を参照しながら詳述する。サブキャリア検出部 931は、パイロット及びガードサブキャリア検出の結果を示す、サブキャリア不一致インジケーシヨン信号を生成し、比較部 932に出力する。

[0056] 比較部 932は、サブキャリア不一致インジケーシヨン信号と閾値 T1とを比較し、比較結果を示す信号を生成する。比較部 932は、サブキャリア不一致インジケーシヨン信号が閾値 T1を満たさない場合には破損シンボルを表わす信号を衝突検知論理処理部 633に出力し、サブキャリア不一致インジケーシヨン信号が閾値 T1を満たす場合には良シンボルを表わす信号を衝突検知論理処理部 633に出力する。

[0057] 図 10は、衝突検知方法を示すフローチャートである。当該方法は、 OFDMシンポルが受信されるステップ 1001に始まる。

[0058] ステップ 1003では、保存されたパイロットサブキャリア及びガードサブキャリア位置 1020を用いて、パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアがサンプリングされる。ステップ 1005において、サブキャリアサンプルは、二つの異なる複素数のセットに均等に分けられる。ノィロットサブキャリア及びガードサブキャリアの元の値は、送信側の変調器において、特定位置にマッピングされる。これらの値は固有に定義されており、最初の 11本のサブキャリアサンプルは、次の 11本のサブキャリアサンプルの共役となるようになつている。ステップ 1005の後、ステップ 1007では、サブキャリアサンプルの第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットとの相関を取り、相関器出力電力を取得する。ステップ 1009では、相関器出力の電力が、閾値 T1と比較される。結果が閾値 T1よりも高いものであれば、フローはステップ 1011へと進む。そうでなければ、ステップ 1013に進む。

[0059] ステップ 1011では、当該シンボルが、他のシンボルとの衝突のない良シンボルであると判別される。当該ステップは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が良であることを示す結果信号を生成する。一方、ステップ 1013では、当該シンボルが不良シンボル、換言すれば、衝突の生じたシンボルと判別される。当該ステツプは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が不良または衝突であることを示す結果信号を生成する。結果信号は、時間逆拡散の決定及び良 Z 不良シンボルの選別に用いられる。

[0060] 本実施の形態によれば、サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットと第二番目のセットの共役との相関値を算出し、相関値と閾値との大小比較により衝突が生じたか否かを判別することにより、シンボルレベルにおいて、既存のシステムにおけるリソースの変更又は追カ卩を伴わずに、より高い精度での衝突を検知し、誤りを低減することができる。

[0061] (実施の形態 3)

図 11は、本発明の実施の形態 3に係る受信機の構成を示すブロック図である。なお、図 11に示す受信機 1100において、実施の形態 1の図 6に示した受信機 600と共通する構成部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

[0062] 図 11に示す受信機 1100は、図 6に示した受信機 600と比較して、時間逆拡散部 6 04及び電力測定部 631を削除し、サブキャリア抽出器 1101、周波数 Z時間逆拡散部 1102及び誤り測定部 1131を追加した構成を採る。また、受信機 1100の比較部 1 132の作用力受信機 600の比較部 632のものと異なる。

[0063] サブキャリア抽出器 1101は、受信データシンボルに含まれるパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアを、予め規定された位置を参照して抽出する。

[0064] サブキャリア抽出器 1101の出力信号のシンボルには共役対称性があることから、周波数 Z時間逆拡散部 1102は、シンボルの第二番目の部分に対して、共役転置処理を施し、同一の当該シンボルの第一番目の部分と結合する。結合プロセスは、二つの部分の平均化を用いて、あるいは重み付けにより、行うことができる。また、サブキャリア抽出器 1101の出力信号は時間拡散されており、周波数 Z時間逆拡散部 1102は、単に時間拡散されている同一の複数シンボルを単一のシンボルに合成する。周波数 Z時間逆拡散部 1102は、衝突検知部 680に接続されており、衝突検知部 680の出力信号力もシンボルの品質を判別し、この信号に従って、逆拡散処理を行う。

[0065] 誤り測定部 1131は、サブキャリア抽出器 1101から出力された OFDM復調データシンボルを受信し、このデータシンボルを二つの異なる部分に分離する。

[0066] ここで、 QPSK変調された複データのストリームが 50本の複サブキャリアのグループ 402に分けられる場合には、図 12 (A)に示すような周波数領域拡散処理を施される。 50本のサブキャリア 1204は、それらを共役転置したサブキャリア 1206の前に付いて、 IFFT処理に先立ち、 100本のサブキャリア（サブキャリア 1202 +サブキャリア 1208)の共役対称入力を形成する。

[0067] データシンボルのサブキャリアは、サンプリングされ、バッファまたはレジスタに保存され得る。図 12 (B)は、データシンボルの二つの異なる部分の取り出しプロセスを示す。取り出しプロセスは、図 12 (A)の逆のプロセスである。第一番目の部分の同一データ 1252を取り出すためには、データシンボルの第二番目の部分 1253に対して、共役転置処理を行なう必要がある。処理される第一番目の部分 1254は、データレジスタ 1256〖こ入れられ、第二番目の部分 1255は、参照パターンレジスタ 1257に入れられる。

[0068] 誤り測定部 1131は、データレジスタ 1256に保存されるデータサンプルと、参照パターンレジスタ 1257に保存されるデータサンプルとを比較することにより、データストリームの相関係数を決定する。誤り測定部 1131は、相関係数を示すエラーインジケーシヨン信号を生成し、比較部 1132に出力する。

[0069] 比較部 1132は、エラーインジケーシヨン信号と閾値 T2とを比較し、比較結果を示す信号を生成する。比較部 1132は、エラーインジケーシヨン信号が閾値 T2を満たさない場合には破損シンボルを表わす信号を衝突検知論理処理部 633に出力し、ェラーインジケーシヨン信号が閾値 T2を満たす場合には良シンボルを表わす信号を衝突検知論理処理部 633に出力する。なお、閾値 T2は、検知可能性及び誤アラーム率を決定する。閾値 T2が低いと、検出の可能性は上がるが、一方、誤ったアラームの可能性も高まることとなる。大抵の通信システムは、ノイズ及びマルチパスにより、若干のエラーは寛容するものである必要がある。従って、適当な閾値は、検出と誤報の可能性の間で良！ヽバランスが保たれるように選択されなくてはならな!ヽ。

[0070] 図 13は、衝突検知方法を示すフローチャートである。当該方法は、 OFDMシンポルが受信されるステップ 1301に始まる。

[0071] ステップ 1302では、受信シンボルがサンプリングされ、当該データシンボルの両部分が取り出される。

[0072] ステップ 1304において、当該データシンボルサブキャリアサンプルは、異なる二つの複素数部分に均分される。ステップ 1306で、当該データシンボルサブキャリアサンプルの第二番目の部分について、共役転置がなされる。当該データシンボルの第二部分の共役処理については、図 12 (B)およびその説明で述べたところである。当該二つの部分 1254及び 1255は、データレジスタ 1256及び参照パターンレジスタ 12 57〖こ酉己される。

[0073] ステップ 1308にお!/、て、当該受信データシンボルサブキャリアサンプルからデータ相関値が生成される。このステップには、二つのレジスタのデータの相関を取ることが含まれる。データレジスタ 1256のデータは、参照パターンレジスタ 1257に保存されるデータと比較される。ステップ 1310では、マッチ数及び相関係数が生成され、相関アレーに保存される。

[0074] ステップ 1312では、相関係数は、所定の閾値 T2と比較される。結果が閾値 T2よりも高いものであれば、フローはステップ 1313へと進む。そうでなければ、ステップ 131 5に進む。

[0075] ステップ 1313では、当該シンボルが、他のシンボルとの衝突のない良シンボルであると判別される。当該ステップは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が良であることを示す結果信号を生成する。一方、ステップ 1315では、当該シンボルが不良シンボル、換言すれば、衝突の生じたシンボルと判別される。当該ステツプは、衝突検知論理処理部 633が、シンボルのステータス判定が不良または衝突であることを示す結果信号を生成する。結果信号は、時間逆拡散の決定及び良 Z 不良シンボルの選別に用いられる。

[0076] 本実施の形態によれば、サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットについて共役転置を行い、第一番目のセットと共役転置された第二番目のセットとの相関値を算出し、相関値と閾値との大小比較により衝突が生じたか否かを判別することにより、シンボルレベルにおいて、既存のシステムにおけるリソースの変更又は追加を伴わずに、より高い精度での衝突を検知し、誤りを低減することができる。

[0077] なお、上記の説明は本発明の好適な実施例とみなされる力本発明は、開示した実施例に限定されるものではなぐ多様な形態と実施態様で実現可能である。

産業上の利用可能性

[0078] 本発明は、直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンド通信システムの受信機に用いるに好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、

(a)シンボルを受信するステップと、

(b)前記受信シンボル力パイロットサブキャリア及びガードサブキャリアを抽出するステップと、

(c)前記サブキャリアの電力を測定するステップと、

(d)閾値を設定するステップと、

(e)前記測定されたサブキャリアの総電力力前記閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たない場合に前記シンボルには衝突が生じていないと判別するステップと、を具備する。

[2] ステップ（d)力過去に受信された N個（Nは 2以上の整数）の OFDMシンボルのサブキャリアの総電力の平均を取ることにより前記閾値を算出する請求項 1に記載の衝突検知方法。

[3] 直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、

(a)シンボルを受信するステップと、

(c)前記サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットと前記第二番目のセットの共役との相関値を算出するステップと、

(d)前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じて、な、と判別するステツプと、を具備する。

[4] 直交周波数分割多重を用いた周波数時間拡散によるウルトラワイドバンド通信システムにおける衝突検知方法であって、

(a)シンボルを受信するステップと、

(c)前記サブキャリアを二つのセットに分け、第二番目のセットについて共役転置を行い、第一番目のセットと前記共役転置された第二番目のセットとの相関値を算出するステップと、

[5] 直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンドシステムの受信機であって、受信信号に対してフーリエ変換を行!、、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、

前記復調データシンボル列のパイロットサブキャリア及びガードサブキャリアの総電力を測定し、閾値を設定する電力測定手段と、

前記測定されたサブキャリアの総電力が、前記閾値より大き、場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じて!、な!/、と判別する衝突検知論理処理手段と、

前記衝突検知論理処理手段の判別結果に従って、前記復調データシンボル列に対して時間逆拡散を行なう時間逆拡散手段と、を具備する。

[6] 前記電力測定手段は、過去に受信された N個（Nは 2以上の整数)の OFDMシンボルのサブキャリアの総電力の平均を取ることにより前記閾値を算出する請求項 5に記載の受信機。

[7] 直交周波数分割多重を用いたウルトラワイドバンドシステムの受信機であって、受信信号に対してフーリエ変換を行!、、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、

前記復調データシンボル列を二つのセットに分け、第二番目のセットを共役化し、第一番目のセットと前記第二番目のセットの共役との相関値を算出するサブキャリア検出手段と、

前記相関値が、閾値より大きい場合に前記シンボルに衝突が生じたと判別し、前記閾値に満たな、場合に前記シンボルには衝突が生じてヽなヽと判別する衝突検知論理処理手段と、

直交周波数分割多重を用いた周波数時間拡散によるウルトラワイドバンドシステムの受信機であって、

受信信号に対してフーリエ変換を行!、、復調データシンボル列を生成する FFT手段と、

前記復調データシンボル列を二つのセットに分け、第二番目のセットについて共役転置を行い、第一番目のセットと前記共役転置された第二番目のセットとの相関値を算出する誤り測定部と、

前記衝突検知論理処理手段の判別結果に従って、前記復調データシンボル列に対して周波数 Z時間逆拡散を行なう周波数 Z時間逆拡散手段と、を具備する。