JP2002511709A

JP2002511709A - マルチ搬送波システムのためのフレーム構造およびフレーム同期

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Publication number: JP2002511709A
Application number: JP2000544107A
Authority: JP
Inventors: エバーレイン，エルンスト; バドリ，サバー; リップ，シュテファン; ブッフホルツ，シュテファン; ヒューバーガー，アルベルト; ゲルホイザー，ハインツ
Original assignee: フラウンホッファー−ゲゼルシャフトツァーフォルデルングダーアンゲヴァンドテンフォルシュングイー．ヴイ．
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2002-04-16
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: KR20010042706A; CN1160921C; DE69802970T2; ATE210908T1; EP1072135B1; AU7216298A; AP2000001940A0; BRPI9815807B8; CA2328174A1; WO1999053665A8; EA200001064A1; CN1292964A; DK1072135T3; EA002611B1; WO1999053665A1; KR100377255B1; BR9815807B1; ES2169911T3; SA98190439A; TW412901B

Abstract

(57)【要約】フレーム構造を有する信号を生成するための方法であって、フレーム構造の各フレームが少なくとも１つの有用なシンボルと、少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと、基準シンボルとを含む方法は、振幅変調されたビットシーケンスのエンベロープが基準シンボルの基準パターンを規定するようにビットシーケンスの振幅変調を行うステップと、振幅変調されたビットシーケンスを該基準シンボルとして該信号に挿入するステップとを含む。このようなフレーム構造を有する信号のフレーム同期のための方法は、信号を受信し、受信信号をダウン変換し、ダウン変換された信号の振幅を復調し、エンベロープを生成し、エンベロープを所定の基準パターンと相関させ、信号内の基準シンボルの信号基準パターンを検出ステップと、信号基準パターンの検出に基づいてフレーム同期を行うステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、フレーム構造を有する信号を生成するための方法および装置であっ
て、フレーム構造の各フレームが有用なシンボルと、各有用なシンボルに関連す
るガードインターバルと、１つの基準シンボルとで構成されている方法および装
置に関する。さらに、本発明は、上記の構造を有する信号をフレーム同期させる
ための方法および装置に関する。

【０００２】本発明は、特に、ディジタル放送用の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を用
いるＭＣＭ送信システム（ＭＣＭ＝マルチ搬送波変調）において有用である。

【０００３】

【発明の背景】

ＭＣＭ（ＯＦＤＭ）送信システムでは、二進情報は、周波数ドメイン内におい
て複素スペクトル（即ち、別個の数の複素サブ搬送波シンボル）の形態で表され
る。変調器では、ビットストリームは、スペクトルのシーケンスで表される。Ｍ
ＣＭ時間ドメイン信号は、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いてこのスペクトル
のシーケンスから生成される。

【０００４】メモリを有するマルチパスチャネルを通して上記のＭＣＭ信号を送信する場合
、マルチパス分散のためにシンボル間干渉（ＩＳＩ）が生じる。ＩＳＩを避ける
ために、固定長のガードインターバルが時間的に隣接するＭＣＭシンボル間に加
えられる。ガードインターバルはサイクリックプレフィックスとして選択される
。これは、タイムドメインＭＣＭシンボルの最後の部分がシンボルの前に配置さ
れ、周期的拡張を得ることを意味する。選択されたガードインターバルの固定長
が、最大マルチパス遅延よりも大きい場合、ＩＳＩは生じない。

【０００５】受信機では、周波数および時間ドメイン（ＭＣＭ）にある情報はＭＣＭ時間ド
メイン信号から回復されなければならない。これは２つのステップで行われる。
はじめに、ＦＦＴウィンドウを最適な位置に配置し、各ＭＣＭ時間ドメインシン
ボルの前にあるガードインターバルを除去する。次に、このようにして得られた
有用な時間サンプルのシーケンスをフーリエ変換にかける。

【０００６】この結果、スペクトルシンボルのシーケンスが回復される。シンボルのそれぞ
れは、サブ搬送波シンボルを搬送する別個の数の情報を含む。これらから、変調
器の逆プロセスを用いて情報ビットは回復される。

【０００７】上記の方法を実施すると、以下の問題が受信機内で発生する。ガードインター
バルの正確な位置が分からないため、時間ドメインＭＣＭシンボルの元の有用な
部分の位置も一般に分からない。さらなる情報がなければ、ガードインターバル
を抽出し、得られる時間信号の有用な部分を次のＦＦＴ変換にかけることは不可
能である。このさらなる情報を提供するために、（時間ドメイン）基準シンボル
の形態で既知の（単一搬送波）シーケンスが時間信号に挿入される。受信信号内
の基準シンボルの位置に関する知識があれば、ガードインターバルの正確な位置
が分かり、時間サンプルを搬送する興味深い情報も分かる。

【０００８】基準シンボルを周期的に挿入すると、ＭＣＭ信号のフレーム構造が得られる。
図１は、このＭＣＭ信号のフレーム構造を示す。ＭＣＭ信号の１つのフレームは
、複数のＭＣＭシンボル１０で構成される。各ＭＣＭシンボル１０は、有用なシ
ンボル１２と、それに関連するガードインタバル１４とによって形成される。図
１に示すように、各フレームは１つの基準シンボル１６を含む。

【０００９】受信機内での機能性同期（即ち、フレーム周波数、位相、ガードインターバル
同期）は、次のＭＣＭ復調のために必要である。このため、受信機内のベースバ
ンド処理の第１の最も重要なタスクは、基準シンボルを見つけ、それに同期させ
ることである。

【００１０】

【従来技術の説明】フレーム同期のための従来方法は、大抵、ＡＷＧＮチャネル（ＡＷＧＮ＝付加
白色ガウスノイズ）にわたる単一搬送波送信用に開発されてきた。相関関係に基
づいたこれらの従来の方法は、大きな変更を加えなければ、大きな周波数オフセ
ットを有するマルチパスフェージングチャネルにわたる送信、または、例えば、
直交周波数分割多重化を用いるＭＣＭ送信システムには適用できない。

【００１１】ＭＣＭ送信システムについては、特定のフレーム同期方法が開発されている。

【００１２】 Warner, W.D., Leung C.: OFDM/FM Frame Synchronization for Mobile Radio
Data Communication, IEEE Trans. On Vehicular Technology、第VT-42巻、199
3年8月、302から313頁は、データと平行にトーンの形態で基準シンボルをＭＣＭ
シンボルに挿入することを教示している。基準シンボルは、ＭＣＭ信号のいくつ
かの搬送波を占有する。受信機では、同期搬送波は、相関検出器を用いたＦＦＴ
変換（ＦＦＴ＝高速フーリエ変換）の後、周波数ドメインで抽出される。大きな
周波数オフセットが存在する場合には、このアルゴリズムは非常に複雑になる。
なぜなら、いくつかの相関器を平行して実行しなければならないからである。

【００１３】他の従来技術としては、周期的な基準シンボルを変調されたＭＣＭ信号に挿入
することが挙げられる。この基準シンボルは、ＣＡＺＡＣシーケンス（ＣＡＺＡ
Ｃ＝定振幅ゼロ自動相関）である。このような技術は、Classen, F., Meyr, H.:
Synchronization algorithms for an OFDM system for mobile communication,
in Codierung fuer Codierung fuer Quelle, Kanal und Uebertragung: ITG-Fa
chbericht 130, 105から114頁, Muenchen, 1994年10月, ITG, VDE-Verlag, Berl
in Offenbach; Lambrette, U., Horstmannshoff, J., Meyr, H.: Techniques fo
r Frame Synchronization on Unknown Frequency Selective Channels, Proc. V
ehic. Technology Conference, 1997; Schmidl, T.M., Cox, D.C.: Low-Overhea
d, Low-Complexity [Burst] Synchronization for OFDM Transmission, Proc. I
EEE Int. Conf. on Commun., 1996によって教示されている。このようなシステ
ムでは、受信機のプロセッサは、周期的繰り返しを求める。これらのアルゴリズ
ムには、フレーム同期の前または少なくともフーレム同期と同時に、粗周波数同
期が成し遂げられなければならない。

【００１４】 Van de Beek, J, Sandell, M., Isaksson, M, Boerjesson, P.: Low-Complex
Frame Synchronization in OFDM Systems, Proc. of the ICUPC, 1995は、さら
なる基準シンボルまたはパイロット搬送波の挿入を避け、その代わりに、ガード
インターバルおよび関連のサイクリック拡張に固有のＭＣＭ信号内の周期性を用
いる。この方法は、徐々に変化するフェージングチャネルおよび小さな周波数オ
フセットのみに適している。

【００１５】ＵＳ−Ａ−５，１９１，５７６は、特に都会の環境で移動する移動受信機によ
って受信されるように設計されたデジタルデータを拡散させるための方法に関す
る。この方法では、フレーム構造を備えた一斉送信信号の各フレームのヘッダは
、第１の空同期シンボルと、第２の非変調ウォブル信号とを有し、２段階アナロ
グ同期システムを形成する。同期信号の回復は、二進レベルでのクロック信号を
前もって抽出せずに、アナログ様式で成し遂げられる。

【００１６】ＥＰ０６３１０４６Ａは、例えばＣＯＦＤＭ信号などのデータ信号、ならびに
該信号を拡散させるための方法および装置に関する。ＣＯＦＤＭ信号は、各シン
ボルが有用な部分とガードインターバルとを有するシンボルのシーケンスを含む
。ＣＯＦＤＭ信号の２つのシンボルは、同期シンボルとして提供される。２つの
シンボルのうちの１つは、ゼロシンボルであり、他の１つは、一定のエンベロー
プを有する搬送波周波数の非変調多重化によって形成される同期シンボルである
。同期シンボルとしての２つのシンボルの他に、ＥＰ０６３１４０６Ａは、同期
情報を搬送する基準信号を有するデータ信号のパイロット周波数を変調すること
を教示している。データ信号のパイロット周波数上で変調されたこの基準信号は
、ＭＡＢＬＲ復調器によって用いられ得る。

【００１７】ＷＯ９８／００９４６Ａは、ＯＦＤＭ信号のタイミングおよび周波数同期のた
めのシステムに関する。２つのＯＦＤＭトレーニングシンボルは、２つのデータ
フレームよりも少ないデータフレーム内で完全な同期を得るために用いられる。
ＯＦＤＭトレーニングシンボルは、各フレームに少なくとも１回、ＯＦＤＭ信号
に配置されることが好ましい。第１のＯＦＤＭトレーニングシンボルは、偶数番
号のＯＦＤＭサブ搬送波が変調することによって生成されるのに対して、奇数番
号のＯＦＤＭサブ搬送波は抑圧される。従って、ＷＯ９８／００９４６Ａによる
と、第１のＯＦＤＭトレーニングシンボルは、第１の所定のＰＮシーケンスを有
するこのシンボルの偶数番号の搬送波を変調することによって生成される。

【００１８】 Moose: "A technique for orthogonal frequency division multiplexing fre
quency offset correction", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, 第42巻,
第10号, 1994年10月, 2908から2914頁は、ＯＦＤＭデジタル通信における周波数
オフセットを訂正するための方法を教示している。これらの方法には、データシ
ンボルの繰り返し、および連続したシンボル間の各搬送波の位相の比較が含まれ
る。繰り返されるシンボル間の各搬送波の位相シフトは、周波数オフセットに起
因する。なぜなら、変調位相値は、繰り返されるシンボル内では変わらないから
である。

【００１９】 Keller; Hanzo: "Orthogonal frequency division multiplex synchronization
techniques for wireless local area networks", IEEE INTERNATIONAL SYMPOSI
UM ON PERSONAL, INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, 1996年10月15日,
963から967頁は、周波数獲得、周波数追跡、シンボル同期、およびフレーム同期
技術を教示している。フレーム同期に関しては、擬似ランダムサンプルの同期パ
ターンの繰り返しコピーからなる基準シンボルを用いることが教示されている。
フレーム同期は、周期的同期セグメントを用いる自動相関技術によって成し遂げ
られるため、提案されている同期アルゴリズムについては、同期シーケンスのア
プリオリな知識は必要とされない。

【００２０】現在のところ得られるフレーム同期のための方法は、従来技術で成し遂げられ
た周波数同期を必要とするか、または受信機内の信号が大きな周波数オフセット
で破損する場合には、非常に複雑になる。

【００２１】受信機に電源が入れられている場合、および周波数同期ループがまだ固定され
ていない場合によく起こるように、受信機内に周波数オフセットが存在すると問
題が生じる。単一の相関を行うと、相関器の出力にはノイズのみが存在する。即
ち、周波数オフセットが特定の境界を超えると極大値を見出すことができない。
周波数オフセットのサイズは、行われる相関の長さ（時間）に依存する。即ち、
相関が長くかかればそれだけ、許容される周波数オフセットは小さくなる。一般
に、周波数オフセットによって、実行時の複雑さが増す。

【００２２】周波数オフセットは、ベースバンドへのダウン変換に用いられる発振器の周波
数が偏移するため、電源を入れた後またはそれ以降に生じる。フリーランニング
ローカル発振器（ＬＯ）の周波数に対する典型的な精度は、±５０ｐｐｍの搬送
波周波数である。Ｓバンド（例えば、２．３４ＧＨｚ）における搬送波周波数で
は、１００ｋＨｚ（１１７．２５ｋＨｚ）を上回る最大ＬＯ周波数偏移が生じる
。この大きさの偏移により、上記の方法に対して高い要求がなされる。

【００２３】マルチパス障害送信チャネルでは、相関方法は、ＡＷＧＮチャネルに対する別
個の極大値に加えて、いくつかの相関極大値を生じる。最良の実現可能なフレー
ムヘッダ位置、即ち、基準シンボルは、この数の極大値に対処するように選択さ
れなければならない。マルチパスチャネルでは、相関を用いるフレーム同期方法
は、大きな変更を加えずには用いることができない。さらに、ＭＣＭシステムか
ら復調されるデータを用いることはできない。なぜなら、復調は、ガードインタ
ーバルの位置およびＭＣＭシンボルの有用な部分に関する知識に依存するからで
ある。

【００２４】本発明の目的は、搬送波周波数オフセットまたはマルチパスフェージングチャ
ネルを通した送信の場合であっても、信号が送信された後にフレーム同期を可能
にするフレーム構造を有する信号を生成するための方法および装置を提供するこ
とである。

【００２５】本発明の他の目的は、搬送波周波数オフセットの場合であっても、フレーム構
造を有する信号をフレーム同期させるための方法および装置を提供することであ
る。

【００２６】第１の態様によると、本発明は、フレーム構造を有する信号を生成するための
方法であって、前記フレーム構造の各フレームが、少なくとも１つの有用なシン
ボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと
、基準シンボルとを含み、前記方法が、ビットシーケンスの振幅変調を行うステ
ップであって、前記振幅変調されたビットシーケンスのエンベロープが前記基準
シンボルの基準パターンを規定するステップと、前記振幅変調されたビットシー
ケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿入するステップとを含む方法を提
供する。

【００２７】第２の態様によると、本発明は、フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号
を生成するための方法であって、前記フレーム構造の各フレームが少なくとも１
つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連したガード
インターバルと、基準シンボルとを含み、前記方法が、ビットストリームを提供
するステップと、前記ビットストリームのビットを搬送波にマップし、スペクト
ルのシーケンスを提供するステップと、逆フーリエ変換を行って、マルチ搬送波
変調シンボルを提供するステップと、ガードインターバルを各マルチ搬送波変調
シンボルに関連づけるステップと、ビットシーケンスを振幅変調することによっ
て前記基準シンボルを生成するステップであって、前記振幅変調されたビットシ
ーケンスのエンベロープが前記基準シンボルの基準パターンを規定するステップ
と、前記基準シンボルを所定数のマルチ搬送波変調シンボルおよび関連するガー
ドインターバルに関連づけ、前記フレームを規定するステップと、前記振幅変調
されたビットシーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿入するステップ
とを含む方法を提供する。

【００２８】第３の態様によると、本発明は、フレーム構造を有する信号をフレーム同期さ
せるための方法であって、前記フレーム構造の各フレームが、少なくとも１つの
有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードイン
ターバルと、基準シンボルとを含み、前記方法が、前記信号を受信するステップ
と、前記受信信号をダウン変換するステップと、前記ダウン変換された信号の振
幅復調を行って、エンベロープを生成するステップと、前記エンベロープと所定
の基準パターンとを相関させ、前記信号内の前記基準シンボルの信号基準パター
ンを検出するステップと、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記フレーム
同期を行うステップとを含む方法を提供する。

【００２９】第４の態様によると、本発明は、フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号
をフレーム同期させるための方法であって、前記フレーム構造の各フレームが、
少なくとも１つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関
連するガードインターバルと、基準シンボルとを含み、前記方法が、前記マルチ
搬送波変調信号を受信するステップと、前記受信されたマルチ搬送波変調信号を
ダウン変換するステップと、前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号の振幅
復調を行って、エンベロープを生成するステップと、前記エンベロープと所定の
基準パターンとを相関させ、前記マルチ搬送波変調信号内の前記基準シンボルの
信号基準パターンを検出するステップと、前記信号基準パターンの検出に基づい
て前記フレーム同期を行うステップと、前記フレーム同期に基づいて、前記ダウ
ン変換された受信マルチ搬送波変調信号から前記基準シンボルおよび前記少なく
とも１つのガードインターバルを抽出するステップと、フーリエ変換を行って、
前記少なくとも１つの有用なシンボルからスペクトルのシーケンスを提供するス
テップと、前記スペクトルのシーケンスをデマップし、ビットストリームを提供
するステップとを含む方法を提供する。

【００３０】第５の態様によると、本発明は、フレーム構造を有する信号を生成するための
装置であって、前記フレーム構造の各フレームが、少なくとも１つの有用なシン
ボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと
、基準シンボルとを含み、前記装置が、ビットシーケンスの振幅変調を行うため
の振幅変調器であって、前記振幅変調されたビットシーケンスのエンベロープが
前記基準シンボルの基準パターンを規定する振幅変調器と、前記振幅変調された
ビットシーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿入する手段とを有する
装置を提供する。

【００３１】第６の態様によると、本発明は、フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号
を生成するための装置であって、前記フレーム構造の各フレームが、少なくとも
１つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガー
ドインターバルと、基準シンボルとを含み、前記装置が、ビットストリームを提
供する手段と、前記ビットストリームのビットを搬送波にマップし、スペクトル
のシーケンスを提供する手段と、逆フーリエ変換を行って、マルチ搬送波変調シ
ンボルを提供する手段と、ガードインターバルを各マルチ搬送波変調シンボルに
関連づける手段と、ビットシーケンスを振幅変調するための振幅変調器によって
前記基準シンボルを生成する手段であって、前記振幅変調されたビットシーケン
スのエンベロープが前記基準シンボルの基準パターンを規定する手段と、前記基
準シンボルを所定数のマルチ搬送波変調シンボルおよび関連するガードインター
バルに関連づけ、前記フレームを規定する手段と、前記振幅変調されたビットシ
ーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿入する手段とを有する装置を提
供する。

【００３２】第７の態様によると、本発明は、フレーム構造を有する信号をフレーム同期さ
せるための装置であって、前記フレーム構造の各フレームが、少なくとも１つの
有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードイン
ターバルと、基準シンボルとを含み、前記装置が、前記信号を受信する受信手段
と、前記受信信号をダウン変換するダウンコンバータと、前記ダウン変換された
信号の振幅復調を行って、エンベロープを生成する振幅復調器と、前記エンベロ
ープと所定の基準パターンとを相関させ、前記信号内の前記基準シンボルの信号
基準パターンを検出する相関器と、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記
フレーム同期を行う手段とを有する装置を提供する。

【００３３】第８の態様によると、本発明は、フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号
をフレーム同期させるための装置であって、前記フレーム構造の各フレームが、
少なくとも１つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関
連するガードインターバルと、基準シンボルとを含み、前記装置が、前記マルチ
搬送波変調信号を受信する受信機と、前記受信されたマルチ搬送波変調信号をダ
ウン変換するダウンコンバータと、前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号
の振幅復調を行って、エンベロープを生成する振幅復調器と、前記エンベロープ
と所定の基準パターンとを相関させ、前記マルチ搬送波変調信号内の前記基準シ
ンボルの信号基準パターンを検出する相関器と、前記信号基準パターンの検出に
基づいて前記フレーム同期を行う手段と、前記フレーム同期に基づいて、前記ダ
ウン変換された受信マルチ搬送波変調信号から前記基準シンボルおよび前記少な
くとも１つのガードインターバルを抽出し、前記少なくとも１つの有用なシンボ
ルを生成する手段と、フーリエ変換を行って、前記少なくとも１つの有用なシン
ボルからスペクトルのシーケンスを提供する手段と、前記スペクトルのシーケン
スをデマップし、ビットストリームを提供する手段とを有する装置を提供する。

【００３４】本発明は、例えば図１に示すように、基準シンボルの新規の構造、および基準
シンボルの位置を決定し、それによってフレーム構造を有する信号内のフレーム
開始点を決定するための方法を提供する。

【００３５】本発明は、他の同期情報とは独立したフレームヘッダを見出し、それによって
、ＦＦＴウィンドウを正しく位置づけるための方法に関する。この方法にはガー
ドインターバルの抽出が含まれる。この方法は、受信信号（例えば、デジタル複
素ベースバンド）内のフレームヘッダの既知の基準シンボルの検出に基づく。新
しいフレーム同期は、第１の同期タスクとして行われる。

【００３６】基準シンボル（即ち、フレームヘッダ）への同期は、無線受信を開始するため
の第１のステップである。基準シンボルは、これを成し遂げるために構築される
。従って、基準シンボルに含まれる情報は、他の同期パラメータ（例えば、周波
数オフセット）とは独立していなければならない。このため、本発明によると、
選択される基準シンボルの形式は、複素ベースバンド内の振幅変調されたシーケ
ンス（ＡＭシーケンス）である。従って、基準シンボルに含まれる情報は、振幅
内で与えられるものだけであって、位相内で与えられるものではない。位相情報
は周波数オフセットが発生することによって破損する。本発明の好適な実施形態
では、ＡＭ情報は、特別な特徴を有するビットシーケンスから構築される。情報
シーケンスは、タイムドメイン内で情報シンケーンスを容易かつ安全な方法で見
出せるように選択される。良好な自動相関特性を有するビットシーケンスが選択
される。良好な自動相関特性とは、できるだけ白色である相関信号内の別個の相
関極大値を意味する。

【００３７】良好な自動相関特性を有する擬似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）は上
記の要件を満たす。

【００３８】ビット情報を搬送するために信号のエンベロープを用いることによりさらなる
柔軟性が得られる。はじめに、どのエンベロープ値を０および１の二進値に対応
すべきかを決定しなければならない。パラメータは、平均振幅および変調率であ
る。残りのフレームの平均振幅と同一になるよう基準シンボル（性能）の平均振
幅を選択するには、注意を払わなければならない。これは、受信機内で行われる
振幅正規化（ＡＧＣ；ＡＧＣ＝自動利得制御）のためである。平均信号振幅より
も高い基準シンボルの平均振幅を選択することも可能であるが、基準シンボルの
強い（増強された）信号がＡＧＣ制御信号に影響を与えず、基準シンボルに続く
信号を減衰することを確実にするように、充分に高いＡＧＣ（１／感度）の時間
定数が選択されるよう注意を払わなければならない。

【００３９】他の自由度は、変調度ｄとして特徴づけられ得る。このパラメータは、二進シ
ーケンスｂｉｎ（ｔ）から形成される変調信号ｍｏｄ（ｔ）の情報密度に、ｍｏ
ｄ（ｔ）＝ｂｉｎ（ｔ／ｄ）のように関与する。この変調度は、整数によって固
定される自由パラメータまたはサンプリング率に対する実関連として選択するこ
とができる。変調度ｄを整数値として選択するのが適切である。なぜなら、二進
シーケンス： d = 1: mod(m) = bin(m) d = 2: mod(m) = bin(m/2) for m even = bin#int(m/2) for m odd d = 3: mod(m) = bin(m/3) for m = 0, ±3, ±6, ±9, b in#int(m/3) else の離散値であるためである。

【００４０】信号値ｂｉｎ＿ｉｎｔ（ｍ／ｄ）は、因数ｄを用いた（離散整数値ｍ間での）
理想的な補間によって、二進シーケンスｂｉｎ（ｍ）から計算される。これは、
（ｓｉｎ（ｘ）／ｘ補間を用いた）理想的なサンプリング率の拡大と類似してい
るが、サンプリング率はそのままで変化なく、二進シーケンスｂｉｎ（ｍ）のよ
り少ないビットのみが、結果として得られる補間シーケンスｍｏｄ（ｍ）に対応
する。このパラメータｍは、離散時間を示す。

【００４１】ｍが増加するにつれて、変調信号ｍｏｄ（ｔ）は、基本二進シーケンスに対し
て時間的に拡大し、その結果、得られるＡＭスペクトルが基本二進シーケンスに
対して帯域幅圧縮される。時間が係数２だけ拡大すると、帯域幅も同じ係数２だ
け圧縮される。帯域幅圧縮に加えて、変調度ｄがより高くなる場合の他の利点は
、受信機内のサーチ方法の複雑さが減少することである。これは、各ｄ番目のサ
ンプルのみが対応する二進値を有するためである。係数ｄ＝１を選択することは
好ましくない。なぜなら、サンプリング定理を無視したために、エイリアシング
が生じるからである。このため、発明の好適な実施形態では、ｄは２に選択され
る。

【００４２】一方では、基準シンボルの長さおよび繰り返し率の選択は、チャネル特性、例
えば、チャネルのコヒーレンス時間に支配される。他方では、このような選択は
、初期同期のための平均時間と、チャネルフェードによる同期損失後の再同期の
ための平均時間とに関する受信機の要件に依存する。

【００４３】受信機では、受信信号をダウン変換した後の第１のステップは、ダウン変換さ
れた信号を振幅復調し、エンベロープを生成すること（即ち、信号の振幅を決定
すること）である。このエンベロープは、レプリカ基準パターンと相関され、信
号内の基準シンボルの信号基準パターンが検出される。ＡＷＧＮチャネルの場合
、この相関の結果、ゼロ平均値および明確に認識できる（ポジティブな）極大値
を有する白色ノイズ信号が得られる。マルチパスチャネルの場合、いくつかの極
大値は、この相関によって計算される相関信号に発生する。前者の場合、基準シ
ンボルのロケーションは、信号の極大値に基づいて決定されるのに対して、後者
の場合、基準シンボルのロケーションに対応する極大値を見出すために、重み付
け手法が行われる。

【００４４】従って、本発明は、簡単な検出方法によって基準シンボルを見出す方法を示し
ている。さらに、本発明は、単一搬送波またはマルチ搬送波システムに用いるこ
とができる。本発明は、例えばデジタル放送の分野では、特に、直交周波数分割
多重化を用いるマルチ搬送波変調システムに有用である。本発明による同期方法
は、他の同期ステップとは独立している。同期に必要な情報はプリアンブルのエ
ンベロープ（即ち、基準シンボル）に含まれるため、基準シンボルは、起こり得
る周波数オフセットとは独立している。従って、ダウンサンプリングタイミング
を正しく引き出し、ＦＦＴウィンドウを正しく位置づけることができる。本発明
の基準シンボルは、周波数同期ループが固定されていないか、または搬送波周波
数オフセットの場合であっても検出され得る。本発明によるフレーム同期方法は
、他の同期努力をする前に、そして他の同期努力の知識がなくても成し遂げられ
ることが好ましい。

【００４５】以下では、本発明の好適な実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

【００４６】主にＭＣＭシステムを参照しながら本発明を説明するが、本発明を異なる種類
の変調に基づいた異なる信号送信にも用いることができることは明白である。

【００４７】図２は、ＭＣＭシステムの概略を示す。これに基づいて本発明を詳細に説明す
る。参照符号１００はＭＣＭ送信機を示し、ＭＣＭ送信機１００は、ＭＣＭ信号
の各フレームに加えられる基準シンボルの種類を除いては、従来のＭＣＭ送信機
に実質的に対応する。このようなＭＣＭ送信機の説明は、例えば、William Y. Z
ou, Yiyan Wu, "COFDM: AN OVERVIEW", IEEE Transactions on Broadcasting,
第41巻, 第1号, 1995年3月において見出すことができる。

【００４８】データソース１０２は、シリアルビットストリーム１０４をＭＣＭ送信機に提
供する。受信されたシリアルビットストリーム１０４は、ビット搬送波マッパ１
０６に与えられ、ビット搬送波マッパ１０６は、受信したシリアルビットストリ
ーム１０４からスペクトル１０８のシーケンスを生成する。逆高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）１１０は、スペクトル１０８のシーケンス上で行われ、ＭＣＭ時間ド
メイン信号１１２を生成する。ＭＣＭ時間ドメイン信号は、ＭＣＭ時間信号の有
用なＭＣＭシンボルを形成する。マルチパス歪みによって生じるシンボル間干渉
（ＩＳＩ）を避けるため、ユニット１１４が設けられ、時間的に隣接するＭＣＭ
シンボル間に固定長のガードインターバルを挿入する。本発明の好適な実施形態
によると、有用なＭＣＭシンボルの最後の部分は、有用なシンボルの前に配置さ
れ、ガードインターバルとして用いられる。図２に参照符号１１５で示すＭＣＭ
シンボルが得られ、これは、図１に示すＭＣＭシンボル１０に対応する。

【００４９】図１に示す最終フレーム構造を得るために、各所定数のＭＣＭシンボルに対し
て基準シンボルを加えるためのユニット１１６が設けられている。

【００５０】本発明によると、基準シンボルは振幅変調されたビットシーケンスである。従
って、ビットシーケンスの振幅変調は、振幅変調されたビットシーケンスのエン
ベロープが基準シンボルの基準パターンを規定するように実施される。振幅変調
されたビットシーケンスのエンベロープによって規定されるこの基準パターンは
、ＭＣＭ受信機でＭＣＭ信号を受信したときに検出されなければならない。本発
明の好適な実施形態では、良好な自動相関特性を有する擬似ランダムビットシー
ケンスが振幅変調のためのビットシーケンスとして用いられる。

【００５１】基準シンボルの長さおよび繰り返し率の選択は、ＭＣＭ信号が送信されるチャ
ネルの特性（例えば、チャネルのコヒーレンス時間）に依存する。さらに、基準
シンボルの繰り返し率および長さ、換言すると、各フレーム内の有用なシンボル
の数は、初期同期についての平均時間と、チャネルフェードによる同期損失後の
再同期についての平均時間とに関する受信機の要件に依存する。

【００５２】上記のようにして得られた、図２に参照符号１１８で示す構造を有するＭＣＭ
信号は、送信機前端１２０に与えられる。大まかに言って、送信機前端１２０で
は、デジタル／アナログ変換およびＭＣＭ信号のアップ変換が行われる。その後
、ＭＣＭ信号は、チャネル１２２を通して送信される。

【００５３】以下、ＭＣＭ受信機１３０の動作モードについて、図２を参照しながら簡潔に
説明する。ＭＣＭ信号は、受信機前端１３２で受信される。受信機前端１３２で
は、ＭＣＭ信号はダウン変換され、さらに、ダウン変換された信号はアナログ／
デジタル変換される。ダウン変換されたＭＣＭ信号は、フレーム同期ユニット１
３４に提供される。フレーム同期ユニット１３４は、ＭＣＭシンボル内の基準シ
ンボルのロケーションを決定する。フレーム同期ユニット１３４の決定に基づい
て、基準シンボル抽出ユニット１３６は、フレーミング情報（即ち、基準シンボ
ル）を受信機前端１３２から受信したＭＣＭシンボルから抽出する。基準シンボ
ルの抽出後、ＭＣＭ信号は、ガードインターバル除去ユニット１３８に与えられ
る。本発明を代表するフレーム同期ユニット１３４の動作モードについては、以
下、図３および図４を参照しながら詳細に説明する。

【００５４】この時点でＭＣＭ受信機において行われた信号処理の結果、有用なＭＣＭシン
ボルが得られる。

【００５５】ガードインターバル除去ユニット１３８から出力された有用なＭＣＭシンボル
は、高速フーリエ変換ユニット１４０に与えられ、有用なシンボルからスペクト
ルのシーケンスが得られる。その後、スペクトルのシーケンスは、搬送波ビット
マッパ１４２に与えられ、搬送波ビットマッパ１４２でシリアルビットストリー
ムが回復される。このシリアルビットストリームはデータシンク１４４に提供さ
れる。

【００５６】以下、フレーム同期ユニットの動作モードについて図３および図４を参照しな
がら詳細に説明する。図３は、ＭＣＭ信号をフレーム同期させる装置の他のハイ
レベル・ブロック図を示す。受信機前端１５０では、受信されたＭＣＭ信号はダ
ウン変換される。図３において、アナログ／デジタル変換器１５２は、受信機前
端１５０とは分離して示される。アナログ／デジタル変換器１５２の出力信号は
、フレーム同期ユニット１５４に与えられる。このフレーム同期ユニット１５４
は、本発明によるフレーム同期を行う。このフレーム同期については、以下、図
４を参照しながら詳細に説明する。フレーム同期ユニット１５４のフレーム同期
によって、ＭＣＭ復調器１５６は、ＭＣＭ信号を復調し、復調されたシリアルビ
ットストリームが得られる。

【００５７】図３に示すように、上述した本発明による基準シンボルはまた、ＭＣＭ信号の
粗周波数同期にも用いることができる。即ち、フレーム同期ユニット１５４はま
た、例えば、送信機のローカル発振器と受信機のローカル発振器との間の周波数
の差によって生じる搬送波周波数の粗周波数オフセットを決定するための粗周波
数同期ユニットとしても作用する。決定された周波数オフセットは、ポイント１
５８において粗周波数訂正を行うために用いられる。

【００５８】図４は、本発明によるフレーム同期の詳細を示す図である。チャネル１２２を
通して送信されたＭＣＭ信号は、受信機ＲＦ前端１３２で受信される。ダウン変
換されたＭＣＭ信号は、受信機前端１３２でサンプリングされ、好適な実施形態
では、高速ランニング自動利得制御（時間定数＜ＭＣＭシンボル持続時間）にか
けられ、高速チャネル変動（チャネルコヒーレンス時間≒ＭＣＭシンボル持続時
間）が除去される。長いチャネル衝撃応答および周波数選択フェージングを伴う
マルチパスチャネルにわたる送信の場合、信号経路において、通常は遅いＡＧＣ
に加えて高速ＡＧＣ１６２が用いられる。高速ＡＧＣは、信号の平均振幅範囲を
基準シンボルの既知の平均振幅に調整する。このように処理されたシンボルは振
幅決定ユニット１６４に提供される。

【００５９】振幅決定ユニット１６４は、簡単なアルファ_max+ベータ_min-法を用いて信号の
振幅を計算し得る。この方法は、例えば、Palachels A.: DSP-mP Routine Compu
tes Magnitude, EDN, 1989年10月26日; Adams, W. T., and Bradley, J.: Magni
tude Approximations for Microprocessor Implementation, IEEE Micro, 第3巻
, 第5号, 1983年10月に記載されている。

【００６０】振幅決定ユニット１６４の出力信号は相関器１６６に与えられる。相関器１６
６では、振幅決定ユニット１６４から出力された振幅信号と、既知の理想的な振
幅情報との間のクロス相関が計算される。既知の理想的な振幅情報は、相関器内
に保存される。振幅信号および既知の理想的な振幅情報に関しては、共に、その
振幅は平均振幅に対して対称的にゼロである。

【００６１】理想的なＡＷＧＮの場合、結果は、ゼロ平均値を有し、明確に認識できるポジ
ティブな極大値を有する白色ノイズ信号となる。この理想的なＡＷＧＮの場合、
信号極大値の位置は極大位置ユニット１７２において評価される。この評価に基
づくと、参照シンボルおよびガードインターバルは、基準シンボル／ガード抽出
ユニット１３６／１３８の組み合わせにおいて、ＭＣＭ信号から抽出される。こ
れらのユニットは、図４ではユニット１３６／１３８の組み合わせとして示され
るが、別個のユニットを設けることができることも明白である。ＭＣＭ信号は、
ＲＦ前端１５０からローパスフィルタ１７４を通して基準シンボル／ガード抽出
ユニット１３６／１３８に送信される。

【００６２】マルチパスチャネルで生じる時間的広がりの場合、チャネル衝撃応答における
クラスタの数に対応するいくつかの極大値は、相関器の出力信号において発生す
る。図５は、最大約６０マイクロ秒の時間ウィンドウ内に配置された３つのこの
ようなクラスタの概略図である。マルチパスチャネルにおいて生じる時間的広が
りによって引き起こされるいくつかの極大値のうち、最良のものはフレームヘッ
ダの位置、即ち、基準シンボルとして選択されなければならない。従って、閾値
ユニット１６８および重み付けユニット１７０は、相関器１６６と極大位置ユニ
ット１７２との間に設けられる。閾値ユニット１６８は、所定の閾値未満の振幅
を有する極大値を除去するために設けられる。重み付けユニット１６４は、基準
シンボルに対応する極大値を決定することができるように残りの極大値上で重み
付け手法を行うために設けられる。重み付けユニット１７０内で行われる例示的
な重み付け手法は以下の通りである。

【００６３】第１位の極大値は最良のものと見なされる。相関器からの出力信号は、最初に
検出された極大値から前方へ観察され、チャネル衝撃応答の最大長が得られ、振
幅重み付け機能が信号に与えられる。実際のチャネル衝撃応答長は既知ではない
ので、以下の事実を記憶することができる。システム設計中、チャネル衝撃応答
の長さを調べなければならない。ＭＣＭシステムにおいて、ガードインターバル
は、最大の予想チャネル衝撃応答と等しいかまたはそれより長くなる。このため
、第１の極大値で始まる相関出力信号の部分（ｌ_Iサンプルを有するインターバ
ル、ｌ_Iは最大の予想チャネル衝撃応答、即ち、ガードインターバル長に対応す
る）Ｉ_k0(ｎ)＝ｒ(ｋ₀＋ｎ)，０＃ｎ＃ｌ_I−１ (Eq.1) （ここでＫ₀は、第１の極大値の位置である）が調べられ、最良のフレーム開始
位置を見出す。上記の信号部分は関数

【数１】で重み付けされる。得られた信号インターバル内の極大値の位置（ｎ_max）

【数２】は、最良のフレーム開始位置として選択される。

【００６４】ｒ（Ｋ）は、時間ｋにおける相関器（１６６）の出力信号を示す。信号は、乗
算：オーバーサンプリング係数＊サブ搬送波シンボル周波数によって決定される
クロック周波数を有して存在する。パラメータｋは、サンプルクロック内の離散
時間を示す。この信号は、閾値ユニット１６８からの情報でウィンドウ化される
。ｌ_I値の長さを有するインターバルは、信号ｒ（Ｋ）から抽出される。インタ
ーバルに書き込まれる第１の値は、時間ｋ₀における相関開始値であり、この開
始値において、出力値ｒ（ｋ₀）は、初めて閾値ユニット１６８の閾値を超える
。ウィンドウ化信号を有するインターバルは、期間Ｉ（ｋ₀）によって示される
。パラメータｎは、インターバル内の値の相対的な時間（即ち、位置）を示す。

【００６５】上記の重み付け動作を用いると、前の相関極大値が正しいフレーム開始位置と
してさらに選択されやすくなる。極大値の値が前のものよりもかなり高い場合、
後に受信される極大値がフレーム開始位置として選択されるだけである。この動
作は、特にＭＣＭに対して適用可能である。なぜなら、フレーム開始位置をいく
つかのサンプルだけ遅く検出するよりも、いくつかのサンプルだけ早く検出する
方がよいからである。フレーム開始をいくつかのサンプルだけ早く位置づけると
、ＦＦＴウィンドウは少しだけガードインターバルに位置づけられる。これは、
同じＭＣＭシンボルの情報を含むため、ほとんど影響はない。フレーム開始位置
がいくつかのサンプルだけ遅く検出されると、ＦＦＴウィンドウは、次のガード
インターバルのいくつかのサンプルを含む。これにより、劣化はより認識されや
すくなる。なぜなら、次のガードインターバルは、次のＭＣＭシンボルの情報を
含むためである（ＩＣＩが発生する）。

【００６６】受信機に電源を入れた後の第１の認識可能な相関極大値は第１のＣＩＲ（チャ
ネル衝撃応答）クラスタに必ずしも対応する必要がないことを知ることは重要で
ある。後のクラスタに対応していることが可能である（図５を参照のこと）。こ
のため、電源を入れている間は、復調を開始する前に第２フレームの開始を待つ
べきである。

【００６７】上述したアルファ_max+ベータ_min-法とは異なる振幅決定方法を用いることが可
能であるのは明白である。簡単にするため、振幅計算を、現在の振幅が平均振幅
よりも高いかまたは低いかに関する検出とすることも可能である。出力信号は、
−１／＋１値における既知のビットシーケンスと相関される−１／＋１シーケン
スからなる。この相関は、簡単な積分回路（ＩＣ）を用いて簡単に成し遂げるこ
とができる。

【００６８】さらに、ＲＦ前端で受信される信号をオーバーサンプリングすることができる
。例えば、受信信号は２度のオーバーサンプリングで表現され得る。

【００６９】このオーバーサンプリングされた信号は高速ランニングＡＧＣに渡され、信号
の振幅が計算される前に高速チャネル変動が除去される。振幅情報を量子化する
のは困難である。平均振幅（平均振幅は１である）よりも大きい値は＋１として
表現され、平均振幅よりも小さい値は−１として表現される。この−１／＋１信
号は、相関器に渡され、相関器は、量子化された信号と保存された基準シンボル
の理想的な振幅値との間のクロス相関を行う。 amp#sto(k) = 2*bin(k/4), if k = 2(oversampling factor) * 2(interpolation factor) * 1,2,3...92 (92 for 184 reference symbol and interpolation factor 2) amp#sto(k) = 0, else, k <= 2(oversampling factor) *2(interpolation factor) * 92 (first part of amp#sto = [0 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 -1 0 ..... ]).

【００７０】上記のアルゴリズムを用いると、９２の相関極大値を成し遂げることができる
。

【００７１】また、相関器出力信号における極大値は、異なるマルチパスクラスタのために
、異なるフレーム開始位置に対応する。様々な極大値を有するこの信号において
、最良のフレーム開始位置が選択されなければならない。これは、以下のステッ
プで行われる。相関器の出力は、閾値検出にかけられる。信号が閾値（５０の閾
値が適用可能であることは証明されている）を初めて超えると、最良位置のサー
チアルゴリズムが開始される。閾値を超える値に続くインターバル内の相関器の
出力信号は、重み付け関数（上記を参照）で重み付けされる。重み付け信号内で
の得られた極大値の位置は、最良フレーム開始位置として選択される。最良のフ
レーム開始位置に関する知識を用いて、ガードインターバル抽出およびそれに続
くＭＣＭ復調が行われる。

【００７２】フレームの同期精度を引き上げるためにさらにいくらかの努力を行うことがで
きる。これらの方法を以下に説明する。

【００７３】ａ）フレーム同期の信頼度を高めるため、ｂ）いずれのフレーム開始位置も無
視されないことを確実するため、およびｃ）ＣＩＲクラスタ位置を変更する場合
にフレーム開始位置を最適にするために、フレーム開始決定の後処理が行われる
。

【００７４】他のフレーム開始位置の情報を用いる。各フレームの前で基準シンボルが信号
に挿入されることは公知である。最後に検出されたフレーム開始に関して、現在
検出されたフレーム開始の位置が大幅に変更された場合、合計で２個のフレーム
であって、互いに完全に独立したフレームの復調が可能である。最後の信号フレ
ームを緩衝し、フレーム開始位置の必要なシフトをフレームＭＣＭシンボルを用
いてステップ毎に行うことも可能である。これにより、異なるＭＣＭシンボルに
ついての同時非同期ガードインターバル抽出を含む、単一ＭＣＭ信号の補間位置
付けがなされる。

【００７５】１つのフレーム開始位置が見つからない場合（即ち、フレーム開始が検出され
ていない場合）、かかるＦＦＴウィンドウの補間位置づけもまた可能である。１
つのフレーム開始位置が見つからない場合、ガードインターバル抽出は、前のフ
レームと同様に、大きな性能の退化なしに、行うことができる。これは、通常は
遅く変化するＣＩＲクラスタ位置のためであるが、信号強度が充分に良好である
場合にのみ可能である。復調を停止し、次に検出されたフレーム開始位置を待つ
こともまた想像できるが、長い中断のため望ましくはない。

【００７６】次に示すものは、フレーム構造を有する信号を生成するための進歩的な装置に
よって提供される１８４サンプル（サブ搬送波シンボル）の基準シンボルの例で
ある。

【００７７】長さ９２の基本的な二進シーケンスは、 bin = [0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0] であり、変調された二進シーケンスは、 i#q = [0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.5 0.5 1.5 1.5 0.5] である。

【００７８】この変調された二進シーケンスｉ＿ｑは、補間シーケンスｉ＿ｑ＿ｉｎｔを生
成するために補間される。 i#q#int = [0.5000 1.0635 1.5000 1.7195 1.5000 0.8706 0.5000 0.8571 1.5000 1.7917 1.5000 0.8108 0.5000 1.0392 1.5000 1.0392 0.5000 0.8108 1.5000 1.7984 1.5000 0.8108 0.5000 1.0460 1.5000 0.9997 0.5000 0.9603 1.5000 1.1424 0.5000 0.3831 0.5000 0.4293 0.5000 0.9997 1.5000 1.5769 1.5000 1.5769 1.5000 1.0065 0.5000 0.3899 0.5000 0.5325 0.5000 0.4931 0.5000 0.4999 0.5000 0.4931 0.5000 0.5325 0.5000 0.3967 0.5000 0.9603 1.5000 1.7522 1.5000 0.8571 0.5000 0.8965 1.5000 1.6422 1.5000 1.4669 1.5000 1.4737 1.5000 1.6096 1.5000 0.9929 0.5000 0.4226 0.5000 0.4226 0.5000 0.9997 1.5000 1.5769 1.5000 1.5769 1.5000 1.0065 0.5000 0.3899 0.5000 0.5325 0.5000 0.4931 0.5000 0.4931 0.5000 0.5325 0.5000 0.3899 0.5000 1.0065 1.5000 1.5701 1.5000 1.6096 1.5000 0.8965 0.5000 0.8965 1.5000 1.6096 1.5000 1.5633 1.5000 1.0392 0.5000 0.2867 0.5000 0.9929 1.5000 1.7454 1.5000 0.8571 0.5000 0.9033 1.5000 1.6028 1.5000 1.6028 1.5000 0.9033 0.5000 0.8503 1.5000 1.7917 1.5000 0.8108 0.5000 1.0460 1.5000 0.9929 0.5000 0.9929 1.5000 1.0460 0.5000 0.8108 1.5000 1.7917 1.5000 0.8571 0.5000 0.8571 1.5000 1.7849 1.5000 0.8571 0.5000 0.8571 1.5000 1.7917 1.5000 0.8176 0.5000 1.0065 1.5000 1.1424 0.5000 0.3436 0.5000 0.5788 0.5000 0.3436 0.5000 1.1424 1.5000 1.0065 0.8312 1.5000 1.7263 1.5000 1.0635 0.5000 0.0637] amp#int = i#q#int + j*i#q#int

【００７９】ａｍｐ＿ｉｎｔは、ガードインターバル挿入後、信号に周期的に挿入される基
準シンボルである。

【００８０】上記の説明から明白なように、本発明は、フレーム構造を有する信号を生成す
るための方法および装置、ならびにこのような信号を受信したときにフレーム同
期を行うための方法および装置であって、従来のシステムよりも優れた方法およ
び装置を提供する。本発明によるフレーム同期アルゴリズムは、公知のフレーム
同期手法とは対照的に、表１に示す特徴をすべて提供する。表１は、基準シンボ
ルとしてＡＭシーケンスを用いる本発明によるシステムと、従来のシステム（単
一搬送波およびＭＣＭＥｕｒｅｋａ１４７）との比較を示す。

【表１】

【００８１】表１から理解できるように、本発明によると、異なる同期タスクおよびパラメ
ータは、ＡＭシーケンスを用いたフレーム同期の使用によって得られる。フレー
ム同期手法ＭＣＭＥｕｒｅｋａ１４７は、ＵＳ−Ａ−５、１９１，５７６に記
載される手法に対応する。

【図面の簡単な説明】

【図１】フレーム構造を有する信号の概略図

【図２】本発明を適用することが可能なＭＣＭシステムのブロック図。

【図３】ＭＣＭ受信機内でのフレームおよび周波数同期システムの概略ブロック図。

【図４】フレーム同期のための装置の概略図。

【図５】Ｓバンドにおける単一周波数ネットワークの典型的なチャネル衝撃応答を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者リップ，シュテファンドイツ，エルランゲンディー−91058，シュテインヴェク９エー (72)発明者ブッフホルツ，シュテファンドイツ，ミュンヘンディー−81447，ケルシュラッシャーシュトラーセ８ (72)発明者ヒューバーガー，アルベルトドイツ，エルランゲンディー−91056，ハウゼッカーヴェク 18 (72)発明者ゲルホイザー，ハインツドイツ，ヴァイシェンフェルトディー− 91344，ザウゲンドルフ 17 Ｆターム(参考） 5K022 AA02 AA12 AA16 DD01 DD13 DD17 DD19 DD23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレーム構造を有する信号を生成するための方法であって、
前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１つの有用なシンボルと、前記少
なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと、基準シンボル
とを含み、前記方法は、ビットシーケンスの振幅変調を行うステップであって、前記振幅変調されたビ
ットシーケンスのエンベロープが前記基準シンボルの基準パターンを規定するス
テップと、前記振幅変調されたビットシーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿
入するステップとを含む方法。
【請求項２】前記信号は直交周波数分割多重化信号である請求項１に記載
の方法。
【請求項３】前記振幅変調は、前記基準シンボルの平均振幅が残りの信号
の平均振幅に実質的に対応するように行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号を生成するため
の方法であって、前記フレーム構造の各フレームは少なくとも１つの有用なシン
ボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連したガードインターバルと
、基準シンボルとを含み、前記方法は、ビットストリームを提供するステップと、前記ビットストリームのビットを搬送波にマップし、スペクトルのシーケンス
を提供するステップと、逆フーリエ変換を行って、マルチ搬送波変調シンボルを提供するステップと、ガードインターバルを各マルチ搬送波変調シンボルに関連づけるステップと、ビットシーケンスを振幅変調することによって前記基準シンボルを生成するス
テップであって、前記振幅変調されたビットシーケンスのエンベロープは前記基
準シンボルの基準パターンを規定するステップと、前記基準シンボルを所定数のマルチ搬送波変調シンボルおよび関連するガード
インターバルに関連づけ、前記フレームを規定するステップと、前記振幅変調されたビットシーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿
入するステップとを含む方法。
【請求項５】前記マルチ搬送波変調信号は、直交周波数分割多重化信号で
ある請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記振幅変調は、前記基準シンボルの平均振幅が残りのマル
チ搬送波変調信号の平均振幅に実質的に対応するように行われる請求項４に記載
の方法。
【請求項７】前記ビットシーケンスは、良好な自動相関特性を有する擬似
ランダムビットシーケンスである請求項１に記載の方法。
【請求項８】各フレーム内の多数の有用なシンボルは、前記信号または前
記マルチ搬送波変調信号が送信されるチャネルのチャネル特性に応じて規定され
る請求項１に記載の方法。
【請求項９】フレーム構造を有する信号をフレーム同期させるための方法
であって、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１つの有用なシンボル
と、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと、基
準シンボルとを含み、前記方法は、前記信号を受信するステップと、前記受信信号をダウン変換するステップと、前記ダウン変換された信号の振幅復調を行って、エンベロープを生成するステ
ップと、前記エンベロープと所定の基準パターンとを相関させ、前記信号内の前記基準
シンボルの信号基準パターンを検出するステップと、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記フレーム同期を行うステップとを
含む方法。
【請求項１０】前記振幅復調を行うステップの前に、前記ダウン変換され
た受信信号の高速自動利得制御を行うステップをさらに含む請求項９に記載の方
法。
【請求項１１】前記振幅復調を行うステップは、アルファ_max+ベータ_min- 法を用いて前記信号の振幅を計算するステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１２】前記ダウン変換された受信信号のそれぞれの振幅をサンプ
リングし、前記サンプリングされた振幅を所定の閾値と比較し、ビットシーケン
スを生成して前記振幅復調を行うステップをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】前記ダウン変換された受信信号のそれぞれの振幅をサンプ
リングするステップは、前記ダウン変換された受信信号のオーバーサンプリング
を行うステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記信号内のフレームに対するフレーム同期の結果を前記
信号内の少なくとも１つの次のフレームに適用するステップをさらに含む請求項
９に記載の方法。
【請求項１５】フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号をフレーム同
期させるための方法であって、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１
つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガード
インターバルと、基準シンボルとを含み、前記方法は、前記マルチ搬送波変調信号を受信するステップと、前記受信されたマルチ搬送波変調信号をダウン変換するステップと、前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号の振幅復調を行って、エンベロー
プを生成するステップと、前記エンベロープと所定の基準パターンとを相関させ、前記マルチ搬送波変調
信号内の前記基準シンボルの信号基準パターンを検出するステップと、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記フレーム同期を行うステップと、前記フレーム同期に基づいて、前記ダウン変換された受信マルチ搬送波変調信
号から前記基準シンボルおよび前記少なくとも１つのガードインターバルを抽出
するステップと、フーリエ変換を行って、前記少なくとも１つの有用なシンボルからスペクトル
のシーケンスを提供するステップと、前記スペクトルのシーケンスをデマップし、ビットストリームを提供するステ
ップとを含む方法。
【請求項１６】前記振幅復調を行うステップの前に、前記ダウン変換され
た受信マルチ搬送波変調信号の高速自動利得制御を行うステップをさらに含む請
求項１５に記載の方法。
【請求項１７】前記振幅復調を行うステップは、アルファ_max+ベータ_min- 法を用いて前記マルチ搬送波変調信号の振幅を計算するステップを含む請求項１
５に記載の方法。
【請求項１８】前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号のそれぞれの
振幅をサンプリングし、前記サンプリングされた振幅を所定の閾値と比較し、ビ
ットシーケンスを生成して前記振幅復調を行うステップをさらに含む請求項１５
に記載の方法。
【請求項１９】前記ダウン変換された受信マルチ搬送波変調信号のそれぞ
れの振幅をサンプリングするステップは、前記ダウン変換された受信マルチ搬送
波変調信号のオーバーサンプリングを行うステップをさらに含む請求項１８に記
載の方法。
【請求項２０】前記信号内のフレームに対するフレーム同期の結果を前記
マルチ搬送波変調信号内の少なくとも１つの次のフレームに適用するステップを
さらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】前記エンベロープと前記所定の基準パターンとを相関させ
る際に、相関信号の極大値の発生に基づいて前記信号基準パターンのロケーショ
ンを検出するステップをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項２２】最初に発生する極大値が次に発生するいずれの極大値より
も強く重み付けされるように前記相関信号の複数の極大値を重み付けするステッ
プと、前記重み付けされた極大値のうちの最大のものに基づいて前記信号基準パター
ンの前記ロケーションを検出するステップとをさらに含む請求項２１に記載の方
法。
【請求項２３】前記フレーム同期の方法を実施する受信機をスイッチオン
した後に、前記フレーム同期を行うステップを所定時間だけ無効にするステップ
をさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】フレーム構造を有する信号を生成するための装置であって
、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１つの有用なシンボルと、前記
少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと、基準シンボ
ルとを含み、前記装置は、ビットシーケンスの振幅変調を行うための振幅変調器であって、前記振幅変調
されたビットシーケンスのエンベロープが前記基準シンボルの基準パターンを規
定する振幅変調器と、前記振幅変調されたビットシーケンスを前記基準シンボル（１６）として前記
信号に挿入する手段とを有する装置。
【請求項２５】前記信号は直交周波数分割多重化信号である請求項２４に
記載の装置。
【請求項２６】前記基準シンボルの平均振幅は、残りの信号の平均振幅に
実質的に対応する請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号を生成するた
めの装置であって、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１つの有用な
シンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバ
ルと、基準シンボルとを含み、前記装置は、ビットストリームを提供する手段と、前記ビットストリームのビットを搬送波にマップし、スペクトルのシーケンス
を提供する手段と、逆フーリエ変換を行って、マルチ搬送波変調シンボルを提供する手段と、ガードインターバルを各マルチ搬送波変調シンボルに関連づける手段と、ビットシーケンスを振幅変調するための振幅変調器を含む前記基準シンボルを
生成する手段であって、前記振幅変調されたビットシーケンスのエンベロープが
前記基準シンボルの基準パターンを規定する手段と、前記基準シンボルを所定数のマルチ搬送波変調シンボルおよび関連するガード
インターバルに関連づけ、前記フレームを規定する手段と、前記振幅変調されたビットシーケンスを前記基準シンボルとして前記信号に挿
入する手段とを有する装置。
【請求項２８】前記マルチ搬送波変調信号は、直交周波数分割多重化信号
である請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】前記基準シンボルを生成する手段は、前記基準シンボルの
平均振幅が残りのマルチ搬送波変調信号の平均振幅に実質的に対応するように前
記振幅変調を行う請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】前記基準シンボルを生成する手段は、良好な自動相関特性
を有する擬似ランダムビットシーケンスを前記ビットシーケンスとして生成する
請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】前記信号または前記マルチ搬送波変調信号は送信されるチ
ャネルのチャネル特性に応じて、各フレーム内の多数の有用なシンボルを決定す
る手段を有する請求項２４に記載の装置。
【請求項３２】フレーム構造を有する信号をフレーム同期させるための装
置であって、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１つの有用なシンボ
ルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガードインターバルと、
基準シンボルとを含み、前記装置は、前記信号を受信する手段と、前記受信信号をダウン変換するダウンコンバータと、前記ダウン変換された信号の振幅復調を行って、エンベロープを生成する振幅
復調器と、前記エンベロープと所定の基準パターンとを相関させ、前記信号内の前記基準
シンボルの信号基準パターンを検出する相関器と、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記フレーム同期を行う手段とを有す
る装置。
【請求項３３】前記振幅復調器の前に、前記ダウン変換された受信信号の
高速自動利得制御を行う手段をさらに有する請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】前記振幅復調器は、アルファ_max+ベータ_min-法を用いて前
記信号の振幅を計算する手段を有する請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】前記ダウン変換された受信信号のそれぞれの振幅をサンプ
リングする手段をさらに有し、前記振幅復調器は、前記サンプリングされた振幅
を所定の閾値と比較し、ビットシーケンスを生成する手段を有する請求項３２に
記載の装置。
【請求項３６】前記サンプリングする手段は、前記ダウン変換された受信
信号をオーバーサンプリングする手段を有する請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】前記信号内のフレームに対するフレーム同期の結果を前記
信号内の少なくとも１つの次のフレームに適用する手段をさらに有する請求項３
２に記載の装置。
【請求項３８】フレーム構造を有するマルチ搬送波変調信号をフレーム同
期させるための装置であって、前記フレーム構造の各フレームは、少なくとも１
つの有用なシンボルと、前記少なくとも１つの有用なシンボルに関連するガード
インターバルと、基準シンボルとを含み、前記装置は、前記マルチ搬送波変調信号を受信する受信機と、前記受信されたマルチ搬送波変調信号をダウン変換するダウンコンバータと、前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号の振幅復調を行って、エンベロー
プを生成する振幅復調器と、前記エンベロープと所定の基準パターンとを相関させ、前記マルチ搬送波変調
信号内の前記基準シンボルの信号基準パターンを検出する相関器と、前記信号基準パターンの検出に基づいて前記フレーム同期を行う手段と、前記フレーム同期に基づいて、前記ダウン変換された受信マルチ搬送波変調信
号から前記基準シンボルおよび前記少なくとも１つのガードインターバルを抽出
し、前記少なくとも１つの有用なシンボルを生成する手段と、フーリエ変換を行って、前記少なくとも１つの有用なシンボルからスペクトル
のシーケンスを提供する手段と、前記スペクトルのシーケンスをデマップし、ビットストリームを提供する手段
とを有する装置。
【請求項３９】前記振幅復調器の前に、前記ダウン変換された受信マルチ
搬送波変調信号の高速自動利得制御を行う手段をさらに有する請求項３８に記載
の装置。
【請求項４０】前記振幅復調器は、アルファ_max+ベータ_min-法を用いて前
記マルチ搬送波変調信号の振幅を計算する手段を有する請求項３８に記載の装置
。
【請求項４１】前記ダウン変換されたマルチ搬送波変調信号のそれぞれの
振幅をサンプリングする手段をさらに有し、前記振幅復調器は、前記サンプリン
グされた振幅を所定の閾値と比較し、ビットシーケンスを生成する手段を有する
請求項３８に記載の装置。
【請求項４２】前記サンプリングする手段は、前記ダウン変換された受信
マルチ搬送波変調信号をオーバーサンプリングする手段を有する請求項４１に記
載の装置。
【請求項４３】前記マルチ搬送波変調信号内のフレームに対するフレーム
同期の結果を前記マルチ搬送波変調信号内の少なくとも１つの次のフレームに適
用する手段をさらに有する請求項３８に記載の装置。
【請求項４４】前記相関器の相関信号出力の極大値の発生に基づいて前記
信号基準パターンのロケーションを検出する手段をさらに有する請求項３２に記
載の装置。
【請求項４５】最初に発生する極大値が次に発生するいずれの極大値より
も強く重み付けされるように前記相関信号の複数の極大値を重み付けする手段と
、前記重み付けされた極大値のうちの最大のものに基づいて前記信号基準パター
ンの前記ロケーションを検出する手段とをさらに有する請求項４４に記載の装置
。
【請求項４６】前記フレーム同期の装置を有する受信機をスイッチオンし
た後に、前記フレーム同期を行う前記手段を所定時間だけ無効にする手段をさら
に有する請求項４５に記載の装置。