JP2007519290A - 粗い及び細かい周波数及び時間同期のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

周波数信号を受信するための受信機（１）には、これらの時間同期精度を向上させるために、あるグループのプリアンブルシンボル（ｔ１，ｔ２，ｔ３）のサンプルの自己相関を通じて粗い時間同期を遂行するためと、更なるグループのプリアンブルシンボル（ｔ１０，Ｇ１）のサンプルと予め定義されたサンプルとの相互相関を通じて細かい時間同期を遂行するための同期段（２０）を設けられる。これら同期段（２０）は、更に、更にもう１つのグループのプリアンブルシンボル（ｔ８、ｔ９）のサンプルと、もう１つのグループのプリアンブルシンボル（Ｔ１，Ｔ２）のサンプルの位相の検出と累積を通じて、粗い周波数同期と細かい周波数同期とを遂行する。これら同期段（２０）は、バッファリングユニット（２１）と、ミキシングユニット（１１）と処理段（１０）内の変換ユニット（１２）とを制御するための制御ユニット（２２）とを有する。これらプリアンブルシンボルは、１０個の短いプリアンブルシンボル（ｔ１−ｔ１０）と、１つの保護期間プリアンブルシンボル（Ｇ１）と、２つの訓練シンボル（Ｔ１，Ｔ２）とを有する。

Description

本発明は、周波数信号を受信するための受信機と、周波数信号を受信するための受信機を含むシステムと、周波数信号を受信するための受信機内において用いるための同期段と、周波数信号を受信するための方法と、周波数信号を受信するためのプロセッサプログラムとに関する。

このような受信機の例は、無線モデム、ローカルエリア網のような無線網のための無線インタフェースなどである。

従来技術の受信機が欧州特許出願公開第１０７１２５１号明細書から知られているが、これは、その図１１Ｂにおいて、周波数の同期化を遂行するための搬送波オフセット補償手段と、時間の同期化を遂行するためのタイミング検出手段とを含む、直交周波数分割多重パケット通信受信機を開示する。その第３カラム、第２５−５０行において説明されているように、時間同期は、マルチパス環境下及び／或いは大きな雑音環境下においては困難である。

この知られている受信機は、とりわけ、時間同期が比較的不正確であるため、不利である。

本発明の１つの目的は、とりわけ、比較的正確な時間同期を有する受信機を提供することである。

本発明の更なる目的は、とりわけ、プロセッサと比較的正確な時間同期を有する受信機とを含むシステムを提供すること、比較的正確な時間同期を有する受信機内で用いられるための同期段を提供すること、及び周波数信号を比較的正確な時間同期を介して受信するための方法及びプロセッサプログラムを提供することである。

本発明による周波数信号を受信するための受信機は、
これら周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルを含むベースバンド信号に変換しかつこれらベースバンド信号を処理するための処理段と、
前記処理段を同期させ、あるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの自己相関を通じて粗い時間同期を遂行するための第一の部分と、予め定義されたサンプルと更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関を通じて細かい時間同期を遂行するための第二の部分と、を含む同期段と、
を備えている。

従来の技術の１ステップ時間同期と比較して、粗い時間同期と細かい時間同期とを含む２ステップ時間同期は、より正確になるであろう。粗い時間同期は１つ又は複数の自己相関に基づき、細かい時間同期は一つ又は複数の相互相関に基づくために、この細かい時間同期に対しては新たな計算が行なわれ、そして、この細かい時間同期に対しては、粗い時間同期に対して行われた古い計算の結果は用いられない。従って、両方のステップは互いに独立したものとなる。この結果、精度が改善される。更に、周波数オフセットが存在するケースにおいては、換言すれば、粗い時間同期が、周波数同期が遂行される前に遂行されるケースにおいては、これら１つ又は複数の自己相関は１つ又は複数の相互相関を通じて粗い時間同期を遂行するのと比較して、より信頼できる結果を与える。

欧州特許出願公開第１０７１２５１号明細書は、その時間同期の精度を、相互相関出力フィルタを導入すること、及び時間同期を周波数同期の後に遂行することで、改善することを開示する、ことに注意すべきである。欧州特許出願公開第１０７１２５１号瞑さし書は、異なる相関に基づく、２ステップ時間同期は開示しない。更に、国際公開第０１／９１３９３号パンフレットから、１つより多くのステップの時間同期を用いる受信機が知られているが、ここでは、第一の粗い時間同期が遂行され、次に、この第一の粗い時間同期が、この第一の粗い時間同期の結果を平均化することで改善される。このために、この国際公開第０１／９１３９３号パンフレットにおいては、第二の細かい時間同期は、第一の粗い時間同期の結果に依存し、すなわち、第一の粗い時間同期の結果を用い、このため、国際公開第０１／９１３９３号パンフレットは、異なる相関に基づく２ステップ時間同期は、開示しない。

本発明による受信機の第一の実施形態は、更にもう１つのグループのプリアンブルシンボルのサンプルの位相の検出と累積を通じて粗い周波数同期を遂行するための第三の部分を含む、ことによって定義される。この第三の部分は、粗い周波数同期を、効率的、かつ、単純なやり方にて遂行する。

本発明による受信機の第二の実施形態は、前記更にもう１つのグループのプリアンブルシンボルは、前記あるグループのプリアンブルシンボルと、前記更なるグループのプリアンブルシンボルとの間に位置することによって定義される。結果として、第一に、粗い時間同期が遂行され、第二に、粗い周波数同期が遂行され、第三に、細かい時間同期が遂行される。

本発明による受信機の第三の実施形態は、前記第三の部分は、細かい周波数同期を、前記更なるグループのプリアンブルシンボルに続く、もう１つのグループのプリアンブルシンボルのサンプルの位相の検出と累積を通じて遂行するように適合される、ことによって定義される。この第三の部分も、細かい周波数同期を、効率的、かつ、単純なやり方にて、細かい時間同期の遂行が遂行された後に遂行し、そして、好ましくは両方の周波数同期に対して用いられる。

本発明による受信機の第四の実施形態は、前記処理段は、自動利得制御を、粗い時間同期の後、粗い周波数同期の前に、遂行するための第四の部分を含む、ことによって定義される。この第四の部分は、この自動利得制御が、デジタル的に遂行されることを可能にするが、これは、この自動利得制御をアナログ的に遂行することと比較して有利である。これは、本発明によるこの受信機は、この粗い時間同期とこの粗い周波数同期との間に、この自動利得制御を遂行するための十分な時間を有するために可能である。この十分な時間が存在するという事実は、粗い時間同期を非常に短時間に行うことを可能にする、この効率的、かつ、独立的な２ステップ時間同期からの直接の結果である。

本発明による受信機の第五の実施形態は、
前記処理段は、
これら周波数信号をベースバンド信号に変換するためのミキシングユニットと、
このミキシングユニットの出力に結合された、これらベースバンド信号を処理するための変換ユニットとを含み、
前記同期段は、
このミキシングユニットの出力に結合された、これらベースバンド信号の少なくとも一部を緩衝するためのバッファリングユニットと、
これらミキシングユニットと変換ユニットの制御入力に結合された、これらミキシングユニットと変換ユニットを制御するための制御ユニットと、を含み、
前記第一の部分と前記第二の部分の入力は、前記バッファリングユニットの出力に結合され、前記第一の部分の出力は、前記制御ユニットの第一の入力に結合され、前記第二の部分の出力は、前記制御ユニットの第二の入力に結合される、ことによって定義される。この処理段は、例えば、更に、アナログ・デジタル変換器と等化器とを含み、このミキシングユニットは、例えば、このアナログ・デジタル変換器に結合されたデジタルミキサを含み、この変換ユニットは、この等化器に結合された高速フーリエ変換器を含む。このバッファリングユニットは、例えば、バッファを含む。

本発明による受信機の第六の実施形態は、前記第一の部分は、この一の部分の入力に結合された自己相関ユニットと、この自己相関ユニットの出力に結合された積分ユニットと、この積分ユニットの出力に結合された第一の遅延ユニットと、この第一の遅延ユニットの出力に結合されたスケーリングユニットと、これらスケーリングユニットと積分ユニットの出力に結合された決定ユニットと、この決定ユニットの出力に結合された第二の遅延ユニットと、この第二の遅延ユニットの出力とこの第一の部分の出力との間に置かれた論理ユニットと、を含む、ことによって定義される。この自己相関ユニットは、例えば、あるグループのプリアンブルシンボルのサンプルに関する自己相関の絶対値を、複数のサンプルの長さに渡って、そして、これら複数のサンプルの距離に渡って、そのグループのプリアンブルシンボル内においては各プリアンブルシンボルが同一のサンプルを含むという事実に基づいて、計算するための自己相関器を含む。この積分ユニットは、例えば、エンベローブ検出を遂行するための積分器を含み、この第一の遅延ユニットは、例えば、このエンベローブを、例えばサンプルの数の二倍に等しい遅延だけ遅延させるための第一の遅延ラインを含み、このスケーリングユニットは、例えば、このエンベローブをアップスケーリングするための（このエンベローブに乗算ファクタを乗じるための）乗算器を含み、この決定ユニットは、例えばこのエンベローブを、それ自身の遅延およびアップスケールされたバージョンと比較するための比較器を含み、この第二の遅延ユニットは、例えば、比較器信号を遅延するための、例えば、サンプルの数の長さを有する、シフトレジスタのような第二の遅延ラインを含み、これら論理ユニットは、例えば、これら比較器信号をあるパターンと結合することで、結合信号を生成するための（サンプルの数に等しい）複数のＥＸＯＲゲートと、これら結合信号をマスクと結合するための（サンプルの数と等しい）複数のＡＮＤゲートと、を含む。サンプルの数は、例えば、１６個に等しく、１０個の短いプリアンブルシンボルは、各々、同一の１６個のサンプルを含み、２つの長いプリアンブルシンボルすなわち訓練シンボルは、各々、同一の６４個のサンプルを含み、そして、１つの保護期間プリアンブルシンボルは、これら短いプリアンブルシンボルとこれら訓練シンボルとを分離するための、そして、各訓練シンボルの最後の３２個のサンプルと同一である、３２個のサンプルを含む。

本発明によるこの受信機の第七の実施形態は、粗い周波数同期を遂行するため、及び細かい周波数同期を遂行するための第三の部分は、前記自己相関ユニットの出力に結合された位相検出ユニットと、この位相検出ユニットの出力に結合された位相累積ユニットとを含み、この位相累積ユニットの出力は前記制御ユニットの第三の入力に結合される、ことによって定義される。この位相検出ユニットは、例えば、位相検出器を含み、この位相累積ユニットは、例えば、第一に、例えば、サンプルの数の距離の所でのサンプル間の位相の検出と累積を通じて粗い周波数同期を遂行し、第二に、例えば、サンプルの数の４倍の距離の所でのサンプル間の位相の検出と累積を通じて細かい周波数同期を遂行するための位相累積器（phase accumulator）を含む。

本発明によるこの受信機の第八の実施形態は、前記第二の部分は、この第二の部分に結合された相互相関ユニットと、この相互相関ユニットの出力に結合された絶対値ユニットと、この第二の部分の入力に結合された積分ユニットと、この積分ユニットの出力に結合されたスケーリングユニットと、これら絶対値ユニットとスケーリングユニットの出力に結合された決定ユニットと、を含み、この決定ユニットの出力はこの二の部分の出力に結合される、ことによって定義される。この相互相関ユニットは、例えば、更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルに関する相互相関を、この保護期間プリアンブルシンボルの最初の２４個のサンプルを予め定義されたサンプルとして用い、これら予め定義されたサンプルとこの更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルとの相互相関を取ることで、計算するための相互相関器を含み、この絶対値ユニットは、この相互相関の絶対値を計算する。この積分ユニットは、例えば、この更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの平均値を計算するためのスライディングウインドウ積分器（sliding window integrator）を含み、このスケーリングユニットは、例えば、この計算された平均値をスケーリングすることで（この計算された平均値に乗算ファクタを乗じることで）、閾値を生成するための乗算器を含み、この決定ユニットは、例えば、この相互相関の絶対値をこのスケーリングされた平均値すなわち閾値と比較することで、３つのピークを検出するための比較器を含むが、この第一のピークは、この保護期間プリアンブルシンボルの２４番目のサンプルと対応し、これら第二と第三のピークは、これら訓練シンボルと対応する。各データシンボルは、１つ保護期間データシンボルと、データとを含む。第一のピークすなわちこの保護期間プリアンブルシンボルの２４番目のサンプルは、この保護期間データシンボルの中央と対応し、結果として、ちょうど１サンプルの精度を有する細かい時間同期が得られる。

本発明によるシステムは、本発明による受信機とプロセッサとを含み、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ又は携帯コンピュータ、若しくは、モバイル電話又はオーディオ及び/又はビデオに対する端末等であり、更に、例えば、ディスプレイ、拡声器、マイクロホン、キーボード及び/又はリモートコントロール等のようなマン・マシン・インタフェースを含む。

本発明によるシステムと、本発明による同期段と、本発明による方法と、本発明によるプロセッサプログラムの実施形態は、本発明による受信機のこれら実施形態と対応する。

本発明は、とりわけ、１ステップ時間同期の精度は、好ましくは互いに独立した、１つ又は複数の更なる、時間同期ステップを導入することで改善できるという洞察に基づくとともに、とりわけ、粗い時間同期は、あるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの自己相関を通じて遂行されるべきであり、細かい時間同期は、予め定義されたサンプルとある更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関を通じて遂行されるべきであるという基本的なアイデアとに基づく。

本発明は、とりわけ、比較的正確な時間同期を有する受信機を提供するという問題を解決し、とりわけ、本発明による受信機は信頼性がより高いという点で有利である。

本発明によるこれら及びその他の態様が以下に説明される実施形態を参照することで明白となるであろう。

図１に示される本発明による受信機１は、例えば、ある無線モデム（のある部分）、ローカルエリア網（IEEE802.11a Wireless LAN）のような無線網に対するある無線インタフェース（のある部分）等と同様に、無線周波数部（radio frequency part）２と、中間周波数部３と、物理層部４と、媒体アクセス制御部５とを含む。媒体アクセス制御部分５は、入／出力７を介して、例えば、コンピュータ又はマン・マシーン・インタフェース等のような更なる装置に結合される。無線周波数部２は、受信アンテナに結合された受信部を含む。無線周波数部２は無線周波数信号を中間周波数信号に変換し、中間周波数部３は中間周波数信号をベースバンド信号に変換し、物理層部４はベースバンド信号を復調し、媒体アクセス部５は更なる装置に対するインタフェースを形成する。受信機１がトランシーバであるケースにおいては、無線周波数部２は、更に、電力増幅器６を介して送信アンテナに結合された送信部を含む。このときは、無線周波数部２は、さらに中間周波数信号無線周波数信号に変換し、中間周波数部３はさらにベースバンド信号を中間周波数信号に変換し、物理層部４はさらにベースバンド信号を復調する、等も行う。

図２に示されるベースバンド信号のフレームは、短いプリアンブルシンボル（short preamble symbols，ＳＰ）と、長いプリアンブルシンボル（long preamble symbols，ＬＰ）と、データシンボルＤ１、Ｄ２等とを含む。これら短いプリアンブルシンボルＳＰは、おのおのが０．８μ秒なる持続期間を有し、おのおのが同一の１６個のサンプルを含む、１０個の等しい短いプリアンブル信号ｔ１−ｔ１０を含む。これら長いプリアンブルシンボルＬＰは、１．６μ秒なる持続期間を有し、３２個のサンプルを含む１つの保護期間プリアンブルシンボルＧ１と、おのおのが３．２μ秒なる持続期間を有し、おのおのが同一の６４個のサンプルを含む２つの訓練シンボルＴ１，Ｔ２とを含む。この保護期間プリアンブルシンボルＧ１のこれら３２個のサンプルは、各訓練シンボルＴ１、Ｔ２の最後の３２個のサンプルと同一である。各データシンボルＤ１、Ｄ２は、０．８μ秒なる持続期間を有し、１６個のサンプルを含む１つの保護期間データシンボルを有し、これに３．２μ秒なる持続期間を有し、６４個のサンプルを含むデータが続く。データシンボルＤ１、Ｄ２の数は変化し得る。

図３に示される本発明による処理段１０と同期段２０とは、一体となって、部分８を形成するが、この部分は、無線周波数部２（の１つ又は複数の部分）及び／又は中間周波数部３（の１つ又は複数の部）及び／又は物理層部４（の１つ又は複数の部）と対応する。この処理段１０は、例えば、アナログ・デジタル変換器とデジタルミキサとを含むミキシングユニット１１と、例えば、高速フーリエ変換器と等化器等を含む変換ユニット１２とを含む。同期段２０は、例えば、バッファ等のようなバッファリングユニット２１と、制御ユニット２２と、第一の部分２３と、第二の部分２４と、第三の部分２５とを含む。ミキシングユニット１１は、周波数信号をベースバンド信号に変換する。このために、ミキシングユニット１１が、無線周波数信号を中間周波数信号に変換するための第一のミキサと、中間周波数信号をベースバンド信号に変換するための第二のミキサに変換するための第二のミキサとを含むことも、すなわち、ミキシングユニット１１によって無線周波数信号をベースバンド信号に変換することも、又は、代替として、示されていない、ミキシングユニット１１の前に配置されたもう１つのミキシングユニットにて、無線周波数信号を中間周波数信号に変換する等を行うこともできる。変換ユニット１２は、このミキシングユニット１１の出力に、これらベースバンド信号を処理するために結合される。バッファリングユニット２１は、このミキシングユニット１１の出力に、これらベースバンド信号の少なくとも一部をバッファリングするために結合され、制御ユニット２２は、これらミキシングユニット１１と変換ユニット１２の制御入力に、これらミキシングユニット１１と変換ユニット１２とを制御するために結合される。これら第一の部分２３と第二の部分２４の入力は、バッファリングユニット２２の出力に結合され、第一の部分２３の出力は制御ユニット２２の第一の入力に結合され、第二の部分２４の出力は制御ユニット２２の第二の入力に結合される。

第一の部分２３は、この第一の部分２３の入力に結合された自己相関ユニット３１と、この自己相関ユニット３１の出力に結合された積分ユニット３２と、この積分ユニット３２の１つの出力に結合された第一の遅延ユニット３３と、この第一の遅延ユニット３３の出力に接続されたスケーリングユニット３４と、このスケーリングユニット３４とこの積分ユニット３２の出力に結合された決定ユニット３５と、この決定ユニット３５の出力に結合された第二の遅延ユニット３６と、この第二の遅延ユニット３６の出力とこの第一の部分２３の出力との間に置かれた論理ユニット３７、３８と、を含む。自己相関ユニット３１は、例えば、あるグループのプリアンブルシンボルｔ１，ｔ２，ｔ３のサンプルに関しての、１６個のサンプル長に渡っての、そして１６個のサンプルの距離に渡っての、自己相関の絶対値を、このグループのこれらプリアンブルシンボルｔ１，ｔ２，ｔ３内においては、各プリアンブルシンボルは同一の１６個のサンプルを含むという事実に基づいて、計算するための自己相関器を含む。積分ユニット３２は、例えば、エンベロープ検出（envelope detection）を遂行するための積分器を含み、第一の遅延ユニット３３は、例えば、このエンベロープを、例えば、３２個のサンプルに等しい遅延だけ遅延させるための第一の遅延ラインを含み、スケーリングユニット３４は、例えば、このエンベロープをアップスケーリングするための（このエンベロープを乗算ファクタにて乗算するための）乗算器を含み、決定ユニット３５は、例えば、このエンベロープを、それ自身の遅延されかつアップスケールされたバージョンと比較するための比較器を含み、第二の遅延ユニット３６は、例えば、遅延信号を遅延させるための、例えば、１６の長さを有する、シフトレジスタのような第二の遅延ラインを含み、論理ユニット３７、３８は、例えば、１６個の比較器信号を１６ビットパターンと結合し、１６個の結合信号（combination signals）を生成するための１６個のＥＸＯＲゲート３７と、これら１６個の結合信号を１６ビットマスクと結合するための１６個のＡＮＤゲート３８とを含む。

この自己相関ＡＣ（ｎ，１６）は、例えば、
｛Ｉｎ（ｎ−ｋ）Ｉｎ＊（ｎ−ｋ−１６）｝のｋ＝０からｋ＝１５までの和
によって与えられ、ここで、ｎはｎ番目のサンプルであり、Ｉｎはバッファを介して到着する入り信号である。積分器はプログラマブルな速度とプログラマブルな最小値を有し、第一の遅延ラインは調節可能な遅延を有し、乗算器は調節可能な乗算ファクタを有し、パターンとマスクはフレキシブルであり、こうして、この粗い時間同期は、誤検出に対する抵抗を得るために可能な限りフレキシブにされる。この自己相関器は、周波数オフセット及び／又はチャネル歪みが存在する場合には、相互相関器と比較して、より信頼できる。エンベロープの検出は、この粗い時間同期を、この自己相関出力内の短期間振幅変動に対してより強くする。このスケーリングされた包絡線の検出は、この粗い時間同期を、ベースバンド信号のレベルから独立させ、このスケーリング及び／又は遅延されたエンベロープの検出は、このエンベロープ検出の感度を調節可能にする。

第二の部分２４は、この第二の部分２４の入力に結合された相互相関ユニット４１と、この相互相関ユニット４１の出力に絶対値ユニット４４と、この第二の部分の入力に結合された積分ユニット４２と、この積分ユニット４２の出力に結合されたスケーリングユニット４３と、これら絶対値ユニット４４とスケーリングユニット４３の出力に結合された決定ユニット４５とを含み、この決定ユニット４５の出力はこの第二の部分２４の出力に結合される。相互相関ユニット４１は、例えば、ある更なるグループのプリアンブルシンボルｔ１０，Ｇ１のサンプルに関する相互相関を、保護期間プリアンブルシンボルＧ１の最初の２４個のサンプルを予め定義されたサンプルとして用い、これら予め定義されたサンプルとこの更なるグループのプリアンブルシンボルｔ１０，Ｇ１のサンプルとの相互相関を得ることで、計算するための相互相関器を含み、絶対値ユニット４４は、この相互相関の絶対値を生成する。積分ユニット４２は、例えば、この更なるグループのプリアンブルシンボルｔ１０，Ｇ１のサンプルの平均値を計算するためのスライディングウインドウ積分器（sliding window integrator）を含み、スケーリングユニット４３は、例えば、この計算された平均値をスケーリングする（この計算された平均値に乗算ファクタを乗じる）ことで、閾値を生成するための乗算器を含み、決定ユニット４５は、例えば、この相互相関の絶対値を、このスケーリングされた平均値すなわち閾値と比較することで、３つのピークを検出するための比較器を含む。ここで、第一のピークは、保護期間プリアンブルシンボルＧ１の２４番目のサンプルと対応し、第二と、第三のピークは、訓練シンボルＴ１と、Ｔ２とに対応する。各データシンボルＤ１は、１つの保護期間データシンボルｇ１と、データｄ１とを含む。保護期間プリアンブルシンボルＧ１の第一のピークすなわちこの２４番目のサンプルは、この保護期間データシンボルｇ１の中央と対応し、この結果として、ちょうど１サンプルの精度を有する細かい時間同期を得ることができる。

この相互相関ＣＣ（ｎ）は、例えば、
｛Ｉｎ（ｎ−ｋ）ＲＥＦ Ｃ＊（ｋ）｝のｋ＝１０からｋ＝２３までの和
によって与えられ、ここで、ｎはｎ番目のサンプルであり、Ｉｎはバッファを介して到着する入り信号であり、ＲＥＦ Ｃ＊（ｋ）は、保護期間プリアンブルシンボルＧ１の最初の２４個のサンプルである。スライディングウインドウ積分（sliding window integration）ＳＩ（ｎ，Ｌ）は、例えば、
｛Ａｂｓ Ｉｎ（ｎ−ｋ）｝のｋ＝０からｋ＝Ｌ−１までの和と１／Ｌとの積
によって与えられ、ここで、ｎはｎ番目のサンプルであり、Ｉｎはバッファを介して到着する入り信号であり、Ｌはこのスライディングウインドウの長さであり、そして、Ａｂｓ Ｉｎ（ｎ−ｋ）はＩｎ（ｎ−ｋ）の絶対値である。この積分器はフレキシブルなスライディングウインドウ長を有し、この乗算器は調節可能な乗算ファクタを有し、これによって、この細かな時間同期が可能な限りフレキシブルにされる。この予め定義されたサンプルとの相互相関は、結果として、検出の瞬間の正確な一致を与え、ベースバンド信号自身からの閾値の生成は、この細かな時間同期を、ベースバンド信号のレベルから独立させる。

粗い周波数同期を遂行するためと、細かな周波数同期を遂行するための、第三の部分２５は、自己相関ユニット３１の出力に結合された位相検出ユニット５１と、この位相検出ユニット５１の出力に結合された位相累積ユニット（phase accumulating unit）５２とを含み、この位相累積ユニット５２の出力は、制御ユニット２２の第三の入力に結合される。位相検出ユニット５１は、例えば、位相検出器を含み、位相累積ユニット５２は、例えば、最初に、粗い周波数同期を、例えば、（さらに別の１つのグループのプリアンブルシンボルｔ８，ｔ９の）１６個のサンプルの距離の所でのサンプル間の位相の検出と累積を通じての遂行し、次に、細かい周波数同期を、例えば、（もう１つのグループのプリアンブルシンボルＴ１，Ｔ２の）６４個のサンプルの距離の所でのサンプル間の位相の検出と累積を通じて遂行するための位相累積器（phase accumulator）を含む。

もし、本発明による送信機と受信機との間に粗い周波数エラーが存在するときは、この粗い周波数エラーは、結果として、その後のサンプルに、増大する位相回転をもたらすこととなる。１６個のサンプルの距離を有する２つのサンプル間のこの位相差は、従って、この粗い周波数エラーの尺度（measure）である。自己相関器から来るこれら位相を用いることで、この粗い周波数エラーの平均された尺度（averaged measure）が得られる。この自己相関における総和は、雑音がこのエラー推定に与える影響を低減するための平均化（averaging）を提供する。この自己相関器の使用は、結果として、比較的小さな振幅を有するサンプル間の位相差が最終的な位相に与える影響を少なくするという事実をもたらす。より大きな振幅を有するサンプルは、より大きな影響を有するであろう。この粗い周波数同期においては、この粗い周波数エラー（coarse frequency error，ＣＦＥ）は、例えば、
ＣＦＥ＝Ａｒｇ（ＡＣ（ｎ，１６））／（２・π・８００ｅ−９）
として与えられ、ここで
Ａｒｇ（ＡＣ（ｎ，１６））はＡｒｇ｛Ｉｎ（ｎ−ｋ）Ｉｎ＊（ｎ−ｋ−１６）｝のｋ＝０からｋ＝１５までの和
として与えられ、ここで、ｎはｎ番目のサンプルであり、Ｉｎはバッファを介して到着する入り信号であり、８００ｅ−９は、０．８μ秒である。この平均化された粗い周波数エラーは、累積し、さらに、周波数精度を改善するために平均化することができる。結果として、１６個のサンプルの距離の所の２つのサンプル間の位相差を計算することで、大きな検出レンジが得られるが、この場合は、細かい時間同期を要求されることはない。

もし、本発明による送信機と受信機との間に細かい周波数エラーが存在するときは、この細かい周波数エラーは、結果として、その後のサンプルに増大する位相回転をもたらす。この細かい周波数同期は、両方のタイミングシンボルＴ１、Ｔ２が、同一のシンボルとして送信されるという事実を使用する。６４個のサンプルの距離を有する２つのサンプル間の位相差は、従って、この細かい周波数エラーの尺度である。（現在は６４個のサンプルに等しい距離にプログラムされている）この自己相関器から来るこれら位相を用いることで、この細かい周波数エラーの平均された尺度が得られる。この自己相関における総和は、雑音がエラー推定に与える影響を低減するための平均化を提供する。この細かい周波数同期においては、この細かい周波数エラー（fine frequency error，ＦＦＥ）は、例えば、
ＦＦＥ＝Ａｒｇ（ＡＣ（ｎ，６４））／（２・π・３２００ｅ−９）
として与えられ、ここで
Ａｒｇ（ＡＣ（ｎ，６４））はＡｒｇ｛Ｉｎ（ｎ−ｋ）Ｉｎ＊（ｎ−ｋ−６４）｝のｋ＝０からｋ＝１５までの和
として与えられ、ここで、ｎはｎ番目のサンプルであり、Ｉｎはバッファを介して到着する入り信号であり、３２００ｅ−９は、３．２μ秒である。バッファリングユニット２１は、少なくとも１６＋６４＝８０個のサンプル、好ましくは、例えば、８１個のサンプルを緩衝できるべきである。この平均化された細かい周波数エラーは、累積し、さらに、周波数精度を改善するために平均化することができる。結果として、６４個のサンプルの距離の所の２つのサンプル間の位相差を計算することで、より小さな検出レンジが得られるが、この場合は、利点として、より高い解像度と、雑音に対する強さが得られる。

この処理段は、示されていないが、例えば、変換ユニット１２内に位置し、制御ユニット２２によって、自動利得制御を、この粗い時間同期の後、そして、この粗い周波数同期の前に、換言すれば、例えば、これらプリアンブルシンボルｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７（の受信の）際に、遂行するために制御される第四の部分を含んでも良い。この第四の部分は、この自動利得制御をデジタル的に遂行することを可能にするが、これは、この自動利得制御をアナログ的に遂行するやり方と比較して有利である。この粗い時間同期の後、そして、この粗い周波数同期の前の、この自動利得制御の遂行は、本発明による受信機１が、この粗い時間同期とこの粗い周波数同期の間に、この自動利得制御を遂行するための十分な時間を有するために可能となる。

このようにこの自己相関器を粗い時間同期のために加えて、粗い時間同期と細かい時間同期とのために使用するやり方は、長所として効率的である。前に説明されたこれら４つのグループのプリアンブルシンボルは、いかなるオーバラップも有さないが、実際には、これらは、幾らかのオーバラップを有しても良い。更に、これら４つのグループの各グループのプリアンブルシンボルは、プリアンブルシンボル全体を含んでも、これらプリアンブルシンボルの一部（幾つかのサンプル）のみを含んでも良い。部分２３、２４、２５の各ブロックは、制御ユニット２２に、そのブロックを制御及び／又は調節するために、示されていない結合を介して結合しても良い。

図４に示される本発明によるシステム６０は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ又は携帯コンピュータ、若しくはモバイル電話、又はオーディオ及び／又はビデオに対する端末等と同様に、図１に示されるような本発明による受信機１と、受信機１に結合されたプロセッサ６１と、プロセッサ６１に結合されたマン・マシーン・インタフェース６２すなわちｍｍｉ６２とを含む。マン・マシーン・インタフェースｍｍｉ６２は、例えば、ディスプレイ、拡声器、マイクロホン、キーボード及び／又はリモートコントロール等から構成される。

例えば、”for A（Ａのための）”及び”for B（Ｂのための）”における、”for（のための）”なる表現は、”for C（Ｃのための）”、他の機能も、同時に又は別個に、遂行されることを排除しない。”X coupled to Y（Ｘに結合されたＹ）”及び”a coupling between X and Y（ＸとＹとの間の結合”、及び”coupling（結合）／couples X and Y（ＸとＹとを結合する）”等の表現は、ある要素Ｚが、ＸとＹとの間に存在することを排除しない。”P comprises Q（ＰはＱを含む）”及び”P comprising Q（Ｑを含むＰ）等の表現は、ある要素Ｒも、含まれる（comprised／included）ことを排除しない。

上に示された実施形態は、本発明を、制限するのではなく、解説するものであり、当業者においては、添付のクレームの範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施態様を考案できることに注意すべきである。これらクレーム内において、括弧内に示される任意の参照符号は、そのクレームを制限するものと解されるべきではない。”to comprise（含む）”なる動詞及びその活用型の使用は、あるクレーム内に述べられているそれら以外の要素又はステップの存在を排除しない。ある要素に先行する冠詞”ａ”又は”ａｎ”は、複数のそのような要素の存在を排除しない。本発明は、複数の別個の要素を含むハードウェアを介して実現しても、適当にプログラムされたコンピュータを介して実現しても良い。数個の手段を列挙するデバイスクレームにおいては、これら手段の幾つかは、ハードウェアの、１つの、同一の、項目にて具現しても良い。ある措置が互いに異なる従属クレーム内に列挙されているという単なる事実は、これら措置の組合せを、効果を上げるために、用いることができないことを示すものではない。

本発明は、とりわけ、１ステップ時間同期の精度は、好ましくは互いに独立した、１つ又は複数の更なる、時間同期ステップを導入することで改善できるという洞察に基づくとともに、とりわけ、粗い時間同期は、あるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの自己相関を通じて遂行されるべきであり、細かい時間同期は、ある更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルと予め定義されたサンプルとの相互相関を通じて遂行されるべきであるという基本的なアイデアとに基づく。

本発明は、とりわけ、比較的正確な時間同期を有する受信機を提供するという問題を解決し、とりわけ、本発明による受信機は信頼性がより高いという点で有利である。

本発明による受信機をブロック図形式にて示す図である。 プリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号のフレームを示す図である。 本発明による処理段と同期段をブロック図形式にて示す図である。 本発明による受信機を含む本発明によるシステムをブロック図形式にて示す図である。

Claims (13)

1. 周波数信号を受信するための受信機であって、この受信機は、
   前記周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号に変換し、かつ前記ベースバンド信号を処理するための処理段と、
   前記処理段を同期させ、
   あるグループのプリアンブルシンボルの自己相関サンプルを通じて粗い時間同期を遂行するための第一の部分と、予め定義されたサンプルと更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関とを通じて細かい時間同期を遂行するための第二の部分と、を含む同期段と、
   を備えた受信機。
2. 前記同期段は、更にもう１つのグループのプリアンブルシンボルのサンプルの位相の検出および累積を通じて粗い周波数同期を遂行するための第三の部分を含む請求項１記載の受信機。
3. 前記更にもう１つのグループのプリアンブルシンボルは、前記あるグループのプリアンブルシンボルと、前記更なるグループのプリアンブルシンボルとの間に位置する請求項２記載の受信機。
4. 前記第三の部分は、前記更なるグループのプリアンブルシンボルに続く、もう１つのグループのプリアンブルシンボルのサンプルの位相の検出および累積を通じて細かな周波数同期を遂行するように適合される請求項３記載の受信機。
5. 前記処理段は、前記粗い時間同期の後、前記粗い周波数同期の前に、自動利得制御を遂行するための第四の部分を含む請求項２記載の受信機。
6. 前記処理段は、
   前記周波数信号を前記ベースバンド信号に変換するためのミキシングユニットと、
   前記ミキシングユニットの出力に結合された、前記ベースバンド信号を処理するための変換ユニットと、を含み、
   前記同期段は、
   前記ミキシングユニットの出力に結合された、前記ベースバンド信号の少なくとも一部を緩衝するためのバッファリングユニットと、
   前記ミキシングユニットと前記変換ユニットとを制御するために、前記ミキシングユニットと前記変換ユニットとの制御入力に結合された制御ユニットと、を含み、
   前記第一の部分と前記第二の部分の入力は、前記バッファリングユニットの出力に結合され、前記第一の部分の出力は、前記制御ユニットの第一の入力に結合され、前記第二の部分の出力は前記制御ユニットの第二の入力に結合される請求項１記載の受信機。
7. 前記第一の部分は、前記第一の部分の入力に結合された自己相関ユニットと、前記自己相関ユニットの出力に結合された積分ユニットと、前記積分ユニットの出力に結合された第一の遅延ユニットと、前記第一の遅延ユニットの出力に結合されたスケーリングユニットと、前記スケーリングユニットと前記積分ユニットとの出力に結合された決定ユニットと、前記決定ユニットの出力に結合された第二の遅延ユニットと、前記第二の遅延ユニットの出力と前記第一の部分の出力との間に置かれた論理ユニットと、を含む請求項６記載の受信機。
8. 粗い周波数同期を遂行するためと、細かい周波数同期を遂行するための第三の部分は、前記自己相関ユニットの出力に結合された位相検出ユニットと、前記位相検出ユニットの出力に結合された位相累積ユニットとを含み、前記位相累積ユニットの出力は前記制御ユニットの第三の入力に結合される請求項７記載の受信機。
9. 前記第二の部分は、前記第二の部分に結合された相互相関ユニットと、前記相互相関ユニットの出力に結合された絶対値ユニットと、前記第二の部分の入力に結合された積分ユニットと、前記積分ユニットの出力に結合されたスケーリングユニットと、前記絶対値ユニットと前記スケーリングユニットとの出力に結合された決定ユニットと、を含み、前記決定ユニットの出力は前記第二の部分の出力に結合される請求項６記載の受信機。
10. プロセッサと、周波数信号を受信するための受信機とを含むシステムであって、前記受信機は、
    前記周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号に変換しかつ前記ベースバンド信号を処理する処理段と、
    前記処理段を同期させ、
    あるグループのプリアンブルシンボルの自己相関サンプルを通じて粗い時間同期を遂行するための第一の部分と、予め定義されたサンプルと更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関サンプルを通じて細かい時間同期を遂行するための第二の部分と、を含む同期段と、
    を備えたシステム。
11. 周波数信号を受信するための受信機内において用いるための同期段であって、前記受信機は、
    前記周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号に変換しかつ前記ベースバンド信号を処理する処理段と、
    前記処理段を同期させ、あるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの自己相関を通じて粗い時間同期を遂行するための第一の部分と、予め定義されたサンプルと更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関を通じて細かい時間同期を遂行するための第二の部分と、を含む同期段と、
    を備えている同期段。
12. 周波数信号を受信するための方法であって、
    前記周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号に変換し、前記ベースバンド信号を処理するステップと、
    あるグループのプリアンブルシンボルの自己相関サンプルを通じての粗い時間同期の遂行と、予め定義されたサンプルと更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルの相互相関を通じての細かい時間同期を遂行と、を介して前記変換及び／又は処理を同期するステップと、
    を含む方法。
13. 周波数信号を受信するためのプロセッサプログラムであって、
    前記周波数信号をプリアンブルシンボルとデータシンボルとを含むベースバンド信号に変換し、前記ベースバンド信号を処理する機能と、
    あるグループのプリアンブルシンボルの自己相関サンプルを通じての粗い時間同期の遂行と、更なるグループのプリアンブルシンボルのサンプルと予め定義されたサンプルとの相互相関サンプルを通じての細かい時間同期を遂行と、を介して前記変換及び／又は処理を同期する機能と、
    を含むプロセッサプログラム。

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