JP3835800B2 - 受信フレームの同期方法、および、受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繰り返しプリアンブル系列を用いて受信フレームの同期処理を行なう受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
装置間で通信を行なうにあたり、その両者の間でやり取りされる信号を正確に伝えるために互いにデータを処理するための同期が確保されている必要がある。同期を取るための方法は、通信の方式やプロトコルなどに応じてさまざまなものが採用されている。本発明では特にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重)方式を対象として説明する。
【０００３】
最初にFDM(Frequency Division Multiplexing：周波数分割多重)の場合を説明する。FDMによる通信方法は、比較的狭い帯域により比較的低速にデータを伝送するものである。通信にはこの狭帯域を周波数軸方向に複数構成（周波数分割多重）することで、全体として高速なデータ伝送を実現している。また低速な伝送とすることで、伝送誤りの発生を低減することができ、加えて建造物などで反射して起こるマルチパスの影響も緩和されるという効果がある。さらに周波数分割した狭帯域のそれぞれに直交性を持たせ、それぞれがオーバーラップすることを許すOFDM方式によれば、限られた周波数領域のより効率的な利用が可能となる。
【０００４】
OFDM方式では通信装置の間でフレームの同期を確立するために、既知のデータ系列を複数回繰り返し配列した同期用シンボルが用いられる。この同期用シンボルは、データフレームの直前に配置されるため、一般にプリアンブルと呼ばれている。
【０００５】
従来の受信装置のフレーム同期装置では、まず、受信信号から立ち上がりエッジを検出して同期用シンボル（プリアンブル）区間の先頭を見つける。この同期用シンボル区間を既知のデータ系列毎に分割する。分割された各データ系列と予め保持される既知のデータ系列との相関値を算出する。算出された各相関値を同期用シンボル分加算して、この加算結果がピーク値をとるタイミングを検出する。このタイミングをデータフレーム先頭を示す同期タイミングとし、この同期タイミングに基づいてＦＦＴ（高速フーリエ変換）の処理区間を設定する。（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
しかしながら、上記フレーム同期装置には以下のような問題がある。
まず、ノイズなどが混入していると、加算後のピーク値が不測のタイミングで発生してしまうことがある。また、受信強度の変動などの影響を受けた場合には、立ち上がりエッジの検出が正常に行なわれず、フレーム同期に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動してしまうことがある。
【０００７】
このように、受信状況に応じて同期タイミングの検出精度が劣化して誤同期してしまうことがある。
【特許文献１】
特開２０００−３４９７３３公報（図１、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のようなフレーム同期位置の誤同期を排除し、正確にフレーム同期を確立することを可能とする受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
【００１０】
前記フレーム位置検出ステップの結果と前記プリアンブル検出ステップの結果に基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出と、それに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップと
【００１１】
を有することを特徴とする受信フレームの同期方法が提供される。
また、
データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームのフレームエッジ検出方法であって、
【００１２】
受信信号の信号強度に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する受信信号レベル判定ステップと、
受信信号の信号強度の推移について微分し、該微分値の強弱に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する微分値レベル判定ステップと、
前記受信信号レベル判定ステップの結果と前記微分値レベル判定ステップの結果のうち、繰り返される該既知の信号が入力されたことを示す、少なくともどちらかの結果に基づいて、受信した信号の立ち上がりを判定するフレームエッジ判定ステップと
【００１３】
を有することを特徴とする、フレームエッジ検出方法が提供される。
加えて、これらの方法を用いて構成される受信装置が提供される。
このことによりプリアンブルのフレームエッジの検出エラーや、同期処理に使用するプリアンブルの数が変動した場合であっても、正確にフレーム同期を確立することが可能な受信装置を構成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるＯＦＤＭ方式による通信端末装置の受信系の構成を示すブロック図である。尚、本実施形態で扱う通信信号（ＯＦＤＭ伝送信号）は、バースト的に伝送される信号であり、データフレームの直前のプリアンブル期間に、既知のデータ系列を複数回繰り返す同期用シンボルが挿入されているものとする。また、以下の説明において、プリアンブルとデータフレームとを合わせて受信フレームと称する。
【００１５】
図１において、アンテナ１１で受けたＯＦＤＭ伝送信号は、周波数変換部１２でベースバンドに変換され、Ａ／Ｄ（analog/digital）コンバータ１３でデジタル化された後、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理部１４に供給されると共に、本発明に係るフレーム同期装置１５に供給される。
【００１６】
フレーム同期装置１５は、入力ＯＦＤＭ信号についてプリアンブルを構成する既知のデータ系列で相関検出を行うことでプリアンブル区間を検出し、この区間の終了時点からデータフレームの先頭の時点を特定して、その時点でフレーム同期信号を発生する。このフレーム同期信号はＦＦＴ処理部１４に供給される。
【００１７】
ＦＦＴ処理部１４は、フレーム同期信号に基づいて入力ＯＦＤＭ信号の有効シンボル区間を判別し、この区間の時間領域の信号を周波数領域の信号に変換してシンボルデータを復調する。このシンボルデータは誤り訂正・復号部１６により誤り訂正、復号処理が施され、これによって元の通信データを得ることができる。
【００１８】
以下、上記構成の受信系で用いられるフレーム同期装置の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図２に本発明の第１の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。図２中、受信信号入力端子２０１に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部２０２とフレームスタート検出処理部２０６に入力される。フレームエッジ検出部２０２は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部２０５に入力する。フレームスタート検出処理部２０６には各データフレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部２０３と、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部２０４、およびそれらの検出結果を用いてデータフレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部２０５を備えている。またフレームスタート検出部２０５は、フレームエッジ検出部２０２からの信号を元にフレーム位置検出部２０３、プリアンブル検出部２０４に対して処理の開始を指示する機能も備えている。
【００１９】
次に各部の動作について詳しく説明する。
図３に図２に示すフレームエッジ検出部２０２の処理フローの一例を示す。フレームエッジ検出部２０２は与えられた信号について、受信信号レベル判定３０１と微分値レベル判定３０２を行なう。受信信号レベル判定３０１は与えられた信号の入力レベルが一定の強度を超えたときに入力があったと判断するものである。また微分値レベル判定３０２は入力信号のレベルそのものによる判断ではなく、入力信号の変化を検出する。入力信号が与えられたとき、そのレベルのいかんによらず信号強度の立ち上がりに注目してフレームの受信を判定するものである。フレームエッジ判定３０３は、受信信号レベル判定３０１と微分値レベル判定３０２の判定結果を元にフレームを受信したときのフレームエッジを判定する。
【００２０】
図４に入力波形の一例を示し、フレームエッジ検出部２０２動作を説明する。図４（ａ）はフレームエッジ検出部２０２に与えられる受信信号強度の時間変化を示している。これを受けた微分値レベル判定３０２は受信信号強度の急峻な立ち上がる部分をフレームが到来したと判定し、図４（ｂ）に示すような強度レベル信号を出力する。図４（ｂ）では受信信号の立ち上がりの時間、信号を出力している。
【００２１】
受信信号レベル判定３０１は、受信信号がある一定のレベルを超えたときにフレームの到来を判定する。この様子を図４（ｃ）に示す。受信信号がある一定のレベルを超えた以降は、信号が与えられる限り信号を出力し続ける。
【００２２】
そしてフレームエッジ判定３０３は、図４（ｂ）と図４（ｃ）の出力結果の少なくともどちらかを用いて到来したフレームのフレームエッジを判定する。
このように構成すると入力信号の強度によるだけでなく、フレームエッジ部分の信号の立ち上がりもフレームエッジ判定に使用できるようになり、より精度の高いフレームエッジ検出が可能となる。
【００２３】
次に図１のフレーム位置検出部２０３について説明する。図５にフレーム位置検出部２０３のブロック図の一例を示す。信号入力端子５０１に与えられた信号はマッチトフィルタ５０２に入力される。これとは別に、マッチトフィルタ５０２にはプリアンブルデータ系列５０６が入力される。プリアンブルデータ系列５０６は、OFDMの通信でフレーム同期を確保するために使用される既知の信号を示している。マッチトフィルタ５０２は信号入力端子５０１に与えられた信号とプリアンブルデータ系列５０６との間の相関を取る。両信号の間で相関がある、つまり信号が同じものである場合にはマッチトフィルタ５０２は両信号の間に相関があるとして結果を出力する。この出力結果は虚部と実部を含んでいるため、それぞれの出力を二乗演算５０３および５０４によって二乗演算が施される。それらは加算器５０５によって加算されて出力端子５０７から出力される。このときの入力信号に対する出力結果の一例を図６に示す。図６（ａ）が入力信号、図６（ｂ）が既知のプリアンブルデータ系列、図６（ｃ）が出力結果である。入力信号と既知プリアンブルデータ系列が一致するときに、加算器出力として出力信号が得られる様子が示されている。このような特定信号との相関を計算し二乗和を取ることで、受信信号に周波数オフセットが加わっているような場合でもその出力の大きさを見ることで正確にフレーム位置の検出を行なうことができる。
【００２４】
続いて図７に、図１におけるプリアンブル検出部２０４のブロック図の一例を示す。図７には信号入力端子７０１、遅延器７０２、マッチトフィルタ７０３、二乗加算器７０４および７０５、加算器７０６が示されている。信号入力端子７０１からの信号はマッチトフィルタ７０３に入力されると同時に、遅延器７０２によって既知プリアンブルのサンプル長Ｄだけ遅延され、同じマッチトフィルタ７０３に入力される。マッチトフィルタ７０３は入力信号と、この入力信号をＤだけ遅延した信号との相関を取る。相関を取った後の結果は二乗加算７０４および７０５によって二乗演算が施され、加算器７０６で加算処理がされる。つまりこの時点ではマッチトフィルタ７０３の出力は、現在信号入力があり、かつサンプル長Ｄだけ以前に信号入力がある場合に得られることになる。この出力結果は前述のような相関がある期間、その相関の度合いに応じてＤサンプル期間の平均値を出力する。この様子を図８に示した一例により説明する。図８（ａ）のような入力信号が与えられたとき、遅延器７０２の出力は図８（ｂ）のようになる。これは入力信号がサンプルＤで繰り返し発生しており、かつ遅延器７０２がサンプルＤだけ受信信号を遅延しているためである。よってマッチトフィルタ７０３によって図８（ａ）と図８（ｂ）との間で相関を取ると、結果的に図８（ｃ）のような出力結果が得られる。
【００２５】
サンプルＤ遅延したものと相関を計算し二乗和を取ることによって、受信信号に周波数オフセットが加わっているような場合においてもその出力結果の大きさから正確にプリアンブルの検出が行なえる。またプリアンブル系列が続く間、出力を一定に保つことによってプリアンブルの終期を見極めやすくなるという効果を得ることができる。
【００２６】
次に図１のフレームスタート検出部２０５が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を説明する。図９は入力信号に対する各部の出力を示している。なお、図示する信号は各処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。図９中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル１シンボルのサンプル長を示す。図９（ａ）のように、１０シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図２のフレームエッジ検出部２０２は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部２０５に出力する。これを受けたフレームスタート検出部２０５はプリアンブルの先頭５シンボルに相当するＰ１の間待機した後に、フレーム位置検出部２０３とプリアンブル検出部２０４にそれぞれの処理の開始を指示する。Ｐ１の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【００２７】
Ｐ１後に動作を開始したフレーム位置検出部２０３は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図９（ｂ）のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが５つあることから、ピークが５本示されている。同時にプリアンブル検出部２０４についても入力信号を処理し、図９（ｃ）に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが５シンボルのため、結果的に３Ｄサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【００２８】
フレームスタート検出部２０５は上記のような図９（ｂ）と図９（ｃ）の出力結果を受けて、プリアンブルＳのＤサンプル内の１シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート検出部２０５は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子２０７に出力する。
【００２９】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図１０に、本発明の第２の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図１０中、受信信号入力端子１００１に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部１００２とフレームスタート検出処理部１００６に入力される。フレームエッジ検出部１００２は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部１００５に入力する。フレームスタート検出処理部１００６には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部１００３と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部１００８、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部１００４、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部１００５を備えている。またフレームスタート検出部１００５は、フレームエッジ検出部１００２からの信号を元にフレーム位置検出部１００３、プリアンブル検出部１００４および移動平均部１００８に対して処理の開始を指示する機能も備えている。
【００３１】
第２の実施形態の例では、第１の実施形態の一例を示す図１にフレーム位置検出部１００３の出力を移動平均処理する移動平均部１００８がさらに付加されている。
次に図１０のフレームスタート検出部１００５が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図１１を用いて説明する。図１１は入力信号に対する各部の出力を示している。図１１中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル１シンボルのサンプル長を示す。図１１（ａ）のように、１０シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図１０のフレームエッジ検出部１００２は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部１００６に出力する。これを受けたフレームスタート検出部１００６はプリアンブルの先頭５シンボルに相当するＰ１の間待機した後に、フレーム位置検出部１００３と移動平均部１００８とプリアンブル検出部１００４にそれぞれの処理の開始を指示する。Ｐ１の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【００３２】
Ｐ１後に動作を開始したフレーム位置検出部１００３は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図１１（ｂ）のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが５つあることから、ピークが５本示されている。なお、図１１に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【００３３】
当該信号は移動平均部１００８にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図１１（ｃ）に示す。図１１（ｃ）には、Wサンプル分の幅を持ったピークが５つ表されている。
【００３４】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することができる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【００３５】
同時にプリアンブル検出部１００４についても入力信号を処理し、図１１（ｄ）に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが５シンボルのため、結果的に３Ｄサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【００３６】
フレームスタート検出部１００５は上記のような図１１（ｂ）、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の出力結果を受けて、プリアンブルＳのＤサンプル内の１シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート検出部１００５は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子１００７に出力する。
【００３７】
図１２に第２の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部１００６の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する（ステップ１２０１）。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる（ステップ１２０２）。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ステップ１２０５へ入力されるとともに、移動平均処理（ステップ１２０３）され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号もまた、ステップ１２０５へ入力される。別途、ステップ１２０１で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算（ステップ１２０４）がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ１２０４の演算結果もまた、ステップ１２０５へ入力される。そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ（ステップ１２０５）は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【００３８】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部１００５の処理フローについて説明する。一例として本来１０シンボルの繰り返しである１シンボルのサンプル長がＤのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルＳの個数は、最低でも４つ、最大でも６つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【００３９】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図１３と図１４に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ４つの時と６つの時の例を示す。Ｓは受信プリアンブルの１シンボルであり、ｔ０はフレームエッジ検出時刻である。なお、図１１のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【００４０】
図１３の場合、１０あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は４つとなる。図１３（ｂ）フレーム位置検出処理出力のピークが４本となることから、図１３（ｃ）移動平均出力のピークも４本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が４つとなることから、図１３（ｄ）プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が２Ｄとなる。
【００４１】
図１４は図１３の時とは逆にプリアンブルＳ一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は６つとなる。よって図１４（ｃ）移動平均出力のピークも６本となり、図１４（ｄ）プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は４Ｄとなる。
【００４２】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図１０のフレームスタート検出部１００５がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図１５にその処理フローを示す。
【００４３】
まず最初のフレームエッジを検出する（ステップ１５０１）。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、またフレーム位置検出を暫定的にフレームスタート位置とする暫定フレームスタート位置の検出の指示をする（ステップ１５０２）。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する（ステップ１５０３）。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。
【００４４】
ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合（ステップ１５０４）、つまり図１３に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用（ステップ１５０８）し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時（ステップ１５０５）は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する（ステップ１５０９）。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時（ステップ１５０６）は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき（ステップ１５１０）にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を（ステップ１５１１）、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ１５０９）する。
【００４５】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき（ステップ１５０７）は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断（ステップ１５１２）し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置（ステップ１５１１）を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ１５１３）する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用（ステップ１５１３）され、処理が終了する。
【００４６】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図１６に、本発明の第３の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図１６中、受信信号入力端子１６０１に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部１６０２とフレームスタート検出処理部１６１１に入力される。フレームエッジ検出部１６０２は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部１６１０に入力する。フレームスタート検出処理部１６１１には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部１６０３と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部１６０４、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部１６０５、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部１６１０を備えている。またフレームスタート検出部１６１０は、フレームエッジ検出部１６０２からの信号を元にフレーム位置検出部１６０３、プリアンブル検出部１６０５および移動平均部１６０４に対して処理の開始を指示する機能も備えている。フレーム位置検出部１６０３の出力はフレームスタート検出部１６１０のピーク位置検出部１６０６に入力され、入力信号の信号のピーク位置を検出する。フレームスタート検出部１６１０のピーク値検出部１６０７は、移動平均部１６０４の出力とピーク位置検出部１６０６の結果を元に、移動平均部１６０４の出力信号の中からピーク値を検出する。別途プリアンブル検出部１６０５の出力もレベル判定部１６０８でレベル判定される。そしてピーク位置検出部１６０６とピーク値検出部１６０７およびレベル判定部１６０８のそれぞれの出力結果はフレームスタート位置決定部１６０９の入力となり、フレームのスタート位置を決定する。
【００４８】
第３の実施形態の例では、第２の実施形態の一例を示す図１０にピーク位置検出部１６０６とピーク値検出部１６０７とレベル判定部１６０８などがさらに付加されている。
【００４９】
次に図１６のフレームスタート検出部１６１０が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図１７を用いて説明する。図１７は入力信号に対する各部の出力を示している。図１７中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル１シンボルのサンプル長を示す。図１７（ａ）のように、１０シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図１６のフレームエッジ検出部１６０２は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部１６１０に出力する。これを受けたフレームスタート検出部１６１０はプリアンブルの先頭５シンボルに相当するＰ１の間待機した後に、フレーム位置検出部１６０３と移動平均部１６０４とプリアンブル検出部１６０５にそれぞれの処理の開始を指示する。Ｐ１の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【００５０】
Ｐ１後に動作を開始したフレーム位置検出部１６０３は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図１７（ｂ）のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが５つあることから、ピークが５本示されている。なお、図１７に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【００５１】
当該信号は移動平均部１６０４にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図１７（ｃ）に示す。図１７（ｃ）には、Wサンプル分の幅を持ったピークが５つ表されている。
【００５２】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することできる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【００５３】
同時にプリアンブル検出部１６０５についても入力信号を処理し、図１７（ｄ）に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが５シンボルのため、結果的に３Ｄサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【００５４】
ピーク位置検出部１６０６はフレーム位置検出部１６０３の出力結果がピークになるときに最大値の値を出力する。この様子を示したのが図１７（ｅ）である。そしてピーク値検出部１６０７は該ピーク位置検出部１６０６の出力のタイミング（＝暫定フレームスタート位置）で移動平均部１６０４からの出力結果を検査する。このとき時刻t0+nD（n:整数）における移動平均部１６０４の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部１６０４の出力Qについて比較する。もしもＰ＞ＴＨ１×Ｑが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図１７（ｆ）に示す。
【００５５】
同様にプリアンブル検出部１６０５の出力もレベル判定部１６０８によってしきい値判定を受ける。図１７（ｇ）において、プリアンブル検出部１６０５の出力結果が最大の一定値に保たれる区間のＸサンプル分の平均値をＹ、予め設定したしきい値係数をＴＨ２、プリアンブル検出処理部１６０５の出力をＺとする。フレームエッジ検出部１６０２のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部１６０５の出力が最大値で一定に保たれる区間のＸサンプル分の平均値Ｙを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部１６０５の出力結果ＺをＴＨ２×Ｙと比較する。そしてＺが減少し、Ｚ＜ＴＨ２×Ｙを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【００５６】
フレームスタート位置決定部１６０９は上記のような図１７（ｅ）、図１７（ｆ）および図１７（ｇ）の出力結果を受けて、プリアンブルＳのＤサンプル内の１シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート位置決定部１６０９は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子１６１２に出力する。
【００５７】
図１８に第３の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部１６１１の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する（ステップ１８０１）。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる（ステップ１８０２）。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ピーク位置検出（ステップ１８０５）へ入力されるとともに、移動平均処理（ステップ１８０３）され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号はピーク値検出（ステップ１８０６）へ入力され、信号のピーク位置を強調される。ピーク位置検出（ステップ１８０５）に入力された信号は、検出された信号のピーク時刻における値を既述の方法によって検査されピークの有無を判定される。別途、ステップ１８０１で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算（ステップ１８０４）がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ１８０４の演算結果は、レベル判定（ステップ１８０７）へ入力され、既述した手法でレベル判定される。
【００５８】
そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ（ステップ１８０８）は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【００５９】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部１６１０の処理フローについて説明する。一例として本来１０シンボルの繰り返しである１シンボルのサンプル長がＤのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルＳの個数は、最低でも４つ、最大でも６つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【００６０】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図１９と図２０に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ４つの時と６つの時の例を示す。Ｓは受信プリアンブルの１シンボルであり、ｔ０はフレームエッジ検出時刻である。なお、図１１のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【００６１】
図１９の場合、１０あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は４つとなる。図１９（ｂ）フレーム位置検出処理出力のピークが４本となることから、図１９（ｃ）移動平均出力のピークも４本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が４つとなることから、図１９（ｄ）プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が２Ｄとなる。
【００６２】
図１９（ｃ）の出力結果はしきい値が判定される。このとき時刻t0+nD（n:整数）における移動平均部１６０４の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部１６０４の出力Qについて比較する。もしもＰ＞ＴＨ１×Ｑが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図１９（ｃ）に示す。
【００６３】
同様にプリアンブル検出部１６０５の出力もレベル判定部１６０８によってしきい値判定を受ける。図１９（ｄ）において、プリアンブル検出部１６０５の出力結果が最大の一定値に保たれる区間の２Ｄサンプル分の平均値をＹ、予め設定したしきい値係数をＴＨ２、プリアンブル検出処理部１６０５の出力をＺとする。フレームエッジ検出部１６０２のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部１６０５の出力が最大値で一定に保たれる区間の２Ｄサンプル分の平均値Ｙを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部１６０５の出力結果ＺをＴＨ２×Ｙと比較する。そしてＺが減少し、Ｚ＜ＴＨ２×Ｙを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【００６４】
図２０は図１９の時とは逆にプリアンブルＳ一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は６つとなる。よって図２０（ｃ）移動平均出力のピークも６本となり、図２０（ｄ）プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は４Ｄとなる。
【００６５】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図１６のフレームスタート検出部１６１１がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図２１にその処理フローを示す。
【００６６】
まず最初のフレームエッジを検出する（ステップ２１０１）。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、フレーム位置検出、ピーク値検出、レベル検出の指示をする（ステップ２１０２）。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する（ステップ２１０３）。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合（ステップ２１０４）、つまり図１９に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用（ステップ２１０８）し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時（ステップ２１０５）は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する（ステップ２１０９）。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時（ステップ２１０６）は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき（ステップ２１１０）にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を（ステップ２１１１）、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ２１０９）する。
【００６７】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき（ステップ２１０７）は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断（ステップ２１１２）し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置（ステップ２１１１）を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ２１１３）する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用（ステップ２１１３）され、処理が終了する。
【００６８】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【００６９】
（第４の実施形態）
図２２に、本発明の第４の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す。
図２２中、受信信号入力端子２２０１に与えられた受信信号は、フレームエッジ検出部２２０２とフレームスタート検出処理部２２１２に入力される。フレームエッジ検出部２２０２は入力信号から、各フレームの立ち上がりエッジを検出し、その信号をフレームスタート検出部２２１１に入力する。フレームスタート検出処理部２２１２には各フレームの開始位置を検出するフレーム位置検出部２２０３と当該検出結果を移動平均処理する移動平均部２２０４、送信データに先立って送られるプリアンブルの検出を行なうプリアンブル検出部２２０５、およびそれらの検出結果を用いて受信フレームの開始位置等を検出するフレームスタート検出部２２１１を備えている。またフレームスタート検出部２２１１は、フレームエッジ検出部２２０２からの信号を元にフレーム位置検出部２２０３、プリアンブル検出部２２０５および移動平均部２２０４に対して処理の開始を指示する機能も備えている。フレーム位置検出部２２０３の出力はフレームスタート検出部２２１１の遅延累積加算部２２０６を経てピーク位置検出部２２０９に入力され、入力信号の信号のピーク位置を検出する。フレームスタート検出部２２１１のピーク値検出部２２０７は、移動平均部２２０４の出力とピーク位置検出部２２０９の結果を元に、移動平均部２２０４の出力信号の中からピーク値を検出する。別途プリアンブル検出部２２０５の出力もレベル判定部２２０８でレベル判定される。そしてピーク位置検出部２２０９とピーク値検出部２２０７およびレベル判定部２２０８のそれぞれの出力結果はフレームスタート位置決定部２２１０の入力となり、フレームのスタート位置を決定する。
【００７０】
第４の実施形態の例では、第３の実施形態の一例を示す図１６にフレーム位置検出部２２０３の出力を累積する機能を持つ遅延累積加算部２２０６がさらに付加されている。
【００７１】
次に図２２のフレームスタート検出部２２１１が受信信号のフレームスタート位置を検出する様子の一例を、図２３を用いて説明する。図２３は入力信号に対する各部の出力を示している。図２３中、t0は受信信号が到来した時刻である。Dはプリアンブル１シンボルのサンプル長を示す。図２３（ａ）のように、１０シンボルがプリアンブルとして到来したとする。この信号を受けて、図２２のフレームエッジ検出部２２０２は当該プリアンブルの最初のシンボルを含むフレームエッジを検出し、フレームスタート検出部２２１１に出力する。これを受けたフレームスタート検出部２２１１はプリアンブルの先頭５シンボルに相当するＰ１の間待機した後に、フレーム位置検出部２２０３と移動平均部２２０４とプリアンブル検出部２２０５にそれぞれの処理の開始を指示する。Ｐ１の期間に得られるプリアンブルのシンボルは、受信機の利得調整などのために使用され、当該フレーム同期の処理には使用されない。
【００７２】
Ｐ１後に動作を開始したフレーム位置検出部２２０３は、前述のように入力信号と既知プリアンブル系列との相関を取り、図２３（ｂ）のような結果を出力する。フレーム同期のために使用できるシンボルが５つあることから、ピークが５本示されている。なお、図２３に図示する各信号は処理によって生じる遅延時間などの影響を考えていない。
【００７３】
当該信号は移動平均部２２０４にも入力され、移動平均処理が行なわれる。ここではサンプルD未満の移動平均サンプルWの間、一定の出力を得られるようにしている。この時の出力結果を図２３（ｃ）に示す。図２３（ｃ）には、Wサンプル分の幅を持ったピークが５つ表されている。
【００７４】
このように移動平均処理をすることによって、直接波と遅延波が時間的なずれを生じながら多重されて到着するようなマルチパス環境下での無線設備の使用であっても、処理結果のピーク位置が分散することなく正確に本来のピーク位置を検出することできる。ピーク位置を正確に検出できることにより、フレームエッジ検出ポイントの過誤防止を図ることが可能となる。
【００７５】
同時にプリアンブル検出部２２０５についても入力信号を処理し、図２３（ｄ）に示すような結果を出力する。フレーム同期に使用できるシンボルが５シンボルのため、結果的に３Ｄサンプル期間に渡って一定値を出力する。
【００７６】
遅延累積加算部２２０６はフレーム位置検出部２２０３の出力を入力とし、サンプルＤ遅延させた自らの出力との累積を行なう。つまり間隔Ｄで入力が与えられつづけると、出力はその回数分重畳されてゆく。この様子を図２３（ｅ）に示す。
【００７７】
ピーク位置検出部２２０９は該遅延累積加算部２２０６の出力を入力とし、サンプルＤの間で入力がピークになるときだけ最大値の値を出力する。この様子を示したのが図２３（ｆ）である。そしてピーク値検出部２２０７は該ピーク位置検出部２２０９の出力のタイミング（＝暫定フレームスタート位置）で移動平均部２２０４からの出力結果を検査する。このとき時刻t0+nD（n:整数）における移動平均部２２０４の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部２２０４の出力Qについて比較する。もしもＰ＞ＴＨ１×Ｑが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図２３（ｇ）に示す。
【００７８】
同様にプリアンブル検出部２２０５の出力もレベル判定部２２０８によってしきい値判定を受ける。図２３（ｈ）において、プリアンブル検出部２２０５の出力結果が最大の一定値に保たれる区間のＸサンプル分の平均値をＹ、予め設定したしきい値係数をＴＨ２、プリアンブル検出処理部２２０５の出力をＺとする。フレームエッジ検出部２２０２のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部２２０５の出力が最大値で一定に保たれる区間のＸサンプル分の平均値Ｙを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部２２０５の出力結果ＺをＴＨ２×Ｙと比較する。そしてＺが減少し、Ｚ＜ＴＨ２×Ｙを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【００７９】
フレームスタート位置決定部２２１０は上記のような図２３（ｆ）、図２３（ｇ）および図２３（ｈ）の出力結果を受けて、プリアンブルＳのＤサンプル内の１シンボルについてのフレームスタート位置と、繰り返しプリアンブル系列の最終シンボルを検出する。このようにして得られたフレームスタート位置を、プリアンブルに続くデータフレームの暫定フレームスタート位置として用いる。またプリアンブルの終了を検出することでデータフレームの開始を検出できる。これらを元にフレームスタート位置決定部２２１０は最終的なフレームスタート位置を決定し、フレーム同期確立信号を出力端子２２１３に出力する。
【００８０】
ここで図２２に示す遅延累積加算部２２０６を設けることによる利点について図２４を用いて説明する。図２４ではフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボルが５つの場合を示している。暫定フレームスタート位置がt0+nDであるとき、サンプルD内でフレームエッジの検出がt0+5D+kの時刻に行なわれたとする。すると以降４つのシンボルのフレームエッジはそれぞれt0+6D+k、t0+7D+k、t0+8D+k、t0+9D+kとして現れるはずである。しかしながら図２４に示すように、t0+7D+kに到来するはずのシンボルが何らかの理由により＋１の時間ずれて検出される場合も考えられる。最終的なフレームスタート位置として採用するピークに、t0+7D+k+1を採用したとすると＋１の分ずれた時刻を検出することとなってしまい、場合によってはプリアンブルに続くデータフレームの同期が正確に行なえないことがある。遅延累積加算部２２０３を用いて図２４（ｂ）の信号を処理した場合の出力の一例を図２４（ｃ）に示す。ここに示すように、t0+7D+k+1を除く本来のフレームスタート位置を示すt0+5D+k、t0+6D+k、t0+8D+kはそれぞれサンプルD毎に加算重畳され、より高い出力が得られる。このとき、ずれを生じているt0+7D+k+1の時の値によって生じているピークと本来のフレーム位置の値によって生じているピークとを比較し、より高いピークのもの（図２４（ｃ）では３Ｈの方）を選択すればよい。これにより、フレーム同期処理に利用するプリアンブルSのシンボルが時間的に前後する場合であっても、正確なフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【００８１】
図２５に第４の実施形態におけるフレームスタート位置とシンボルスタート位置決定にかかるフレームスタート検出処理部２２１２の全体フローを示す。まず受信データに先立って送られてくるプリアンブルのフレームエッジを検出する（ステップ２５０１）。このフレームエッジが検出されると次に相関演算と二乗和計算が行なわれる（ステップ２５０２）。この処理は実質的にフレーム位置の検出処理のために行なわれる。そしてこの結果は、ピーク位置検出（ステップ２５０５）へ入力されるとともに、移動平均処理（ステップ２５０３）され、一定の時間間隔のピークを持った信号になる。該信号はピーク値検出（ステップ２５０６）へ入力され、信号のピーク位置を強調される。さらに該信号から最後のプリアンブル系列の検出を行う（ステップ２５０９）。ピーク位置検出（ステップ２５０５）に入力された信号は、検出された信号のピーク時刻における値を既述の方法によって検査されピークの有無を判定される。さらに場合によってはサンプルDの間に出現するピークの中から少なくとも一番大きなピークを選択する（ステップ２５０８）。別途、ステップ２５０１で得られたフレームエッジ検出結果は自己相関二乗和計算（ステップ２５０４）がなされる。この処理は前述したプリアンブル検出処理と実質的に同じものである。ステップ２５０４の演算結果は、レベル判定（ステップ２５０７）へ入力され、既述した手法でレベル判定される。該判定結果を元に、出力が立ち下がる位置をプリアンブルの終わりとして検出する（ステップ２５１０）。
【００８２】
そしてフレームスタート位置、シンボルスタート位置決定ステップ（ステップ２５１１）は、各ステップからの結果に従って受信フレームのスタート位置とシンボルスタート位置を決定する。
【００８３】
次からはフレーム同期処理に使用できるプリアンブルのシンボル数が変動した際の、フレームスタート検出部２２１１の処理フローについて説明する。一例として本来１０シンボルの繰り返しである１シンボルのサンプル長がＤのプリアンブル系列が与えられる場合を考える。このときフレームエッジの検出精度が悪く、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数が変動したとする。だたし、同期処理のために使用するプリアンブルＳの個数は、最低でも４つ、最大でも６つまでしか使用できないとする。ここでは上記条件の場合を説明するが、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルの個数がどのように変動しても、同様にフレームのスタート位置検出が可能である。
【００８４】
フレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は図２６と図２７に、受信データに先立って送られるプリアンブルのシンボルの数が、それぞれ４つの時と６つの時の例を示す。Ｓは受信プリアンブルの１シンボルであり、ｔ０はフレームエッジ検出時刻である。なお、図１１のときと同様にここでも各処理に伴う遅延時間等は考慮していない。
【００８５】
図２６の場合、１０あるシンボルの最初の一つを見過ごした場合を想定している。図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は４つとなる。４つのピークはサンプルDの間隔で遅延累積加算され、図２６（ｃ）に示すように順次大きな信号となる。また図２６（ｂ）フレーム位置検出処理出力のピークが４本となることから、図２６（ｄ）移動平均出力のピークも４本となる。またフレーム同期に使用するシンボル数が４つとなることから、図２６（ｅ）プリアンブル検出処理出力は最大値一定の期間が２Ｄとなる。
【００８６】
図２６（ｄ）の出力結果はしきい値が判定される。このとき時刻t0+nD（n:整数）における移動平均部２２０４の出力のピーク値Pと、時刻t0+nD-D/2における移動平均部２２０４の出力Qについて比較する。もしもＰ＞ＴＨ１×Ｑが成立した場合には該時刻t0+nDにピークが存在したと判定する。一方、前述の式が成り立たない場合にはピークが存在しないと判定する。このときのTH1は予め設定したしきい値定数である。当該しきい値判定の様子を図２６（ｄ）に示す。
【００８７】
同様にプリアンブル検出部２５０５の出力もレベル判定部２２０８によってしきい値判定を受ける。図２６（ｅ）において、プリアンブル検出部２２０５の出力結果が最大の一定値に保たれる区間の２Ｄサンプル分の平均値をＹ、予め設定したしきい値係数をＴＨ２、プリアンブル検出処理部２２０５の出力をＺとする。フレームエッジ検出部２２０２のフレームエッジ検出結果をトリガとして、プリアンブル検出部２２０５の出力が最大値で一定に保たれる区間の２Ｄサンプル分の平均値Ｙを計算する。計算後、プリアンブル検出処理部２２０５の出力結果ＺをＴＨ２×Ｙと比較する。そしてＺが減少し、Ｚ＜ＴＨ２×Ｙを満たすようになる時刻を決定する。該時刻がすなわちプリアンブル系列の大まかな末尾であると判定できる。
【００８８】
図２７は図２６の時とは逆にプリアンブルＳ一つ分だけ早期にフレームエッジを検出してしまった場合である。このときは図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示すように、Ｐ１時間経過後のフレーム同期処理のために使用できるプリアンブルのシンボル数は６つとなる。よって図２７（ｄ）移動平均出力のピークも６本となり、図２６（ｅ）プリアンブル検出処理出力の最大値一定期間は４Ｄとなる。
【００８９】
前述のようなそれぞれの場合も含めた、図２２のフレームスタート検出部２２１１がフレームスタート位置またはシンボルスタート位置を決定するためのフローを説明する。図２８にその処理フローを示す。
【００９０】
まず最初のフレームエッジを検出する（ステップ２８０１）。フレームエッジが検出されると、フレーム位置検出、移動平均、プリアンブル検出、フレーム位置検出、ピーク値検出、レベル検出の指示をする（ステップ２８０２）。次にプリアンブル系列が終了する時刻、つまりストップポイントを検出する（ステップ２８０３）。ストップポイントが検出されると、そのストップポイントがどの時刻で検出されたのかを判断する。ストップポイントがt0+P1+4D以前に検出された場合（ステップ２８０４）、つまり図２６に示す場合、少なくともt0+P1+4Dまで待ってから、検出されていた暫定フレームスタート位置をそのままフレームスタート位置として採用（ステップ２８０８）し処理を終了する。ストップポイントがt0+P1+5D以前の時（ステップ２８０５）は、t0+P1+4Dまでに検出された暫定フレームスタート位置をフレームスタート位置として採用する（ステップ２８０９）。予定通りプリアンブルが検出できたとき、つまりストップポイントがt0+P1+6D以前の時（ステップ２８０６）は、t0+P1+5D〜t0+P1+6Dの間にピークが認められるとき（ステップ２８１０）にはt0+P1+5Dまでに決定された暫定フレームスタート位置を（ステップ２８１１）、そうでなければt0+P1+4Dまでに決定されたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ２８０９）する。
【００９１】
最後にt0+P1+7D以前にストップポイントが検出されたとき（ステップ２８０７）は、t0+P1+6D〜t0+P1+7Dの間にピークがあるかを判断（ステップ２８１２）し、ない場合はt0+P1+5Dまでに決定していた暫定フレームスタート位置（ステップ２８１１）を、ある場合はt0+P1+6Dまでに決定していたそれをフレームスタート位置として採用（ステップ２８１３）する。ストップポイントがt0+P1+7D後に認められるときは、t0+P1+6Dまでに決定されていた暫定フレームスタート位置がフレームスタート位置として採用（ステップ２８１３）され、処理が終了する。
【００９２】
上記のような方法によりフレームスタート位置を検出することによって、フレーム同期処理に用いることができるプリアンブルのシンボル数が変動しても一意に決定することが可能となる。またプリアンブルのシンボル数に影響を受けないことから、フレームエッジの検出精度が悪化するような利用環境であっても、正確にフレームスタート位置を検出することが可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明は繰り返し信号のプリアンブルによるフレーム同期位置の誤検出を排除し、正確にフレーム同期を確立することを可能とする受信フレームの同期方法、フレームエッジ検出方法及びその受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における通信端末装置の受信機部分の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態における受信機のフレーム同期を行なう部分のブロック図の一例を示す図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態における受信機のフレームエッジ判定を行う方法の一例を示すフロー図である。
【図４】 フレームエッジ判定を行う際の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図５】 本発明の第１の実施形態における受信機のフレーム位置検出部のブロック図の一例を示す図である。
【図６】 フレーム位置検出部の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図７】 本発明の第１の実施形態における受信機のプリアンブル検出部のブロック図の一例を示す図である。
【図８】 プリアンブル検出部の入出力信号の一例を示す模式図である。
【図９】 本発明の第１の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図１０】 本発明の第２の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図１１】 本発明の第２の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図１２】 本発明の第２の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図１３】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が４つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図１４】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が６つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図１５】 本発明の第２の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図１６】 本発明の第３の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図１７】 本発明の第３の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図１８】 本発明の第３の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図１９】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が４つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図２０】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が６つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図２１】 本発明の第３の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図２２】 本発明の第４の実施形態における受信機のフレーム同期を行う部分のブロック図の一例を示す図である。
【図２３】 本発明の第４の実施形態における受信機のフレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図２４】 累積加算による暫定フレームスタート位置の決定方法を説明する図である。
【図２５】 本発明の第４の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【図２６】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が４つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図２７】 フレーム同期処理用のプリアンブルのシンボル数が６つの際の、フレーム同期の信号の一例を示す模式図である。
【図２８】 本発明の第４の実施形態における受信機のフレーム同期処理の処理フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
２０２ フレームエッジ検出部
２０３ フレーム位置検出部
２０４ プリアンブル検出部
２０５ フレームスタート検出部
５０２ マッチトフィルタ
７０３ マッチトフィルタ
１００８ 移動平均部
１６０６ ピーク位置検出部
１６０７ ピーク値検出部
１６０８ レベル判定部
２２０６ 遅延累積加算部

Claims (6)

1. データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
   受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
   前記フレーム位置検出ステップの結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理ステップと、
   前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
   前記フレーム位置検出ステップの結果と前記平均処理ステップの結果と前記プリアンブル検出ステップの結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップとを有することを特徴とする受信フレームの同期方法。
2. データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信フレームの同期方法であって、
   受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出ステップと、
   前記フレーム位置検出ステップの結果に基づき、該結果のピーク位置を検出するピーク位置検出ステップと、
   前記フレーム位置検出ステップの結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理ステップと、
   前記平均処理ステップの結果について、前記ピーク位置検出ステップの結果に基づくタイミングで所定のしきい値と比較しピーク位置の判定を行なうピーク値判定ステップと、
   前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出ステップと、
   前記プリアンブル検出ステップの結果について、所定のしきい値と比較するレベル判定ステップと、
   前記ピーク位置検出ステップの結果と前記ピーク値判定ステップの結果と前記レベル判定ステップの結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出ステップとを有することを特徴とする受信フレームの同期方法。
3. 前記フレーム位置検出ステップと前記ピーク位置検出ステップとの間に、
   第１の入力と、自らの出力結果に基づく結果を第２の入力とし、該第１の入力と該第２の入力を加算したものを入力とする加算ステップであって、
   前記第１の入力は前記フレーム位置検出ステップの結果、前記第２の入力は自らの出力結果を時間間隔Dの間遅延させた結果である、累積加算ステップをさらに有することを特徴とする、請求項２に記載の受信フレームの同期方法。
4. データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信装置であって、
   受信フレームの受信信号の立ち上がりエッジを検出するフレームエッジ検出手段と、
   受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出手段と、
   前記フレーム位置検出手段の結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理手段と、
   前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出手段と、
   前記フレーム位置検出手段の結果と前記平均処理手段の結果と前記プリアンブル検出手段の結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出手段とを有することを特徴とする受信装置。
5. データフレームの先頭に付加された時間間隔Dで複数回繰り返される既知の信号に基づいて受信信号の同期処理を行なう受信装置であって、
   受信フレームの受信信号の立ち上がりエッジを検出するフレームエッジ検出手段と、
   受信信号と予め保持する前記既知の信号との間の相関を計算し、その相関からフレームの位置を検出するフレーム位置検出手段と、
   該フレーム位置検出手段の結果に基づき、該結果のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
   前記フレーム位置検出手段の結果を、時間間隔D未満の期間Wの間維持する平均処理手段と、
   前記平均処理手段の結果について、前記ピーク位置検出手段の結果に基づくタイミングで所定のしきい値と比較しピーク位置の判定を行なうピーク値判定手段と、
   前記受信信号と、該受信信号を時間間隔Dだけ遅延して得られる信号との間で相関を計算し、その相関から繰り返される前記既知の信号を受信している期間を検出するプリアンブル検出手段と、
   該プリアンブル検出手段の結果について、所定のしきい値と比較するレベル判定手段と、
   前記ピーク位置検出手段の結果と前記ピーク値判定手段の結果と及び前記レベル判定手段の結果とに基づき、繰り返される前記既知の信号列の最終位置検出、およびそれに続いて送られる受信フレームのデータフレームスタート位置の検出を行なうフレームスタート位置検出手段とを有することを特徴とする受信装置。
6. 前記フレームエッジ検出手段は、
   受信信号の信号強度に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する受信信号レベル判定手段と、
   受信信号の信号強度の推移について微分し、該微分値の強弱に基づいて繰り返される前記既知の信号の入力を判断する微分値レベル判定手段と、
   前記受信信号レベル判定手段の出力と前記微分値レベル判定手段の出力のうち、繰り返される該既知の信号が入力されたことを示す、少なくともどちらかの結果に基づいて、受信した信号の立ち上がりを判定するフレームエッジ判定手段と
   からなることを特徴とする、請求項４または請求項５のいずれかに記載の受信装置。

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