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JP4866690B2 - プリアンブル受信装置 - Google Patents

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JP4866690B2
JP4866690B2 JP2006246049A JP2006246049A JP4866690B2 JP 4866690 B2 JP4866690 B2 JP 4866690B2 JP 2006246049 A JP2006246049 A JP 2006246049A JP 2006246049 A JP2006246049 A JP 2006246049A JP 4866690 B2 JP4866690 B2 JP 4866690B2
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Description

本発明は、プリアンブル受信装置に関し、例えば、移動端末のような送信装置からランダムアクセスチャネル(ＲＡＣＨ)を用いて送信されるプリアンブルを受信する装置に関する。
国際標準化会合(３ＧＰＰ)において、ＬＴＥ(Long Term Evolution)は現在策定中の次
世代移動通信仕様である。ＬＴＥ仕様において、移動端末(端末)が上りリンクを用いて基地局へ情報を送信したい場合には、端末は、ランダムアクセスチャネル(ＲＡＣＨ)を用いて同期を取る動作を行う。
ＬＴＥ仕様では、０．５[ｍｓ]を基本単位（サブフレーム）として通信が行われる。よって、通信が行われる際には、各端末が０．５[ｍｓ]の間隔に合わせてタイミングを調整する。その後、通信が行われる。具体的には、端末が電源を入れた瞬間や、圏外から復帰する瞬間などにおいて、端末は基地局と同期をとる動作を行う。このような同期方法は大きく分けると以下の二種類のステップを踏む。
〔１〕ＳＣＨ(Synchronization Channel)、ＢＣＨ(Broadcast Channel)のような報知情報を用いる端末の受信タイミング同期
〔２〕ＲＡＣＨを用いる端末の送信タイミング同期
上記〔１〕の受信タイミング同期に関して、基地局のセル内に位置する複数の端末のそれぞれは、基地局がセル全体に報知しているＳＣＨ及びＢＣＨに記された情報に基づき、基地局が決定した所定のサブフレーム間隔(０．５[ｍｓ])のタイミングを知る。但し、各端末と基地局との距離は端末毎に異なっている。このため、絶対時間で見た場合には、基地局で決定されたタイミングには、各端末の距離に応じた遅延が生じる(図１参照)。もっとも、基地局が下りリンクを用いて端末へ送信のみを行う場合には、たとえ遅延が生じていてもサブフレーム間隔さえ端末が分かればよく、このようなレベルの同期がとれれば十分である。
次に上記〔２〕の送信タイミング同期に関して説明する。端末が上りリンクで基地局に情報を送信したい場合には、さらに同期の制約が加わる。端末が上りリンク送信を行う前に行うＲＡＣＨ動作を述べる。
現在のＬＴＥ仕様は、各端末からの送信信号が基地局に到達するタイミングが基地局で一致することを要求している。このため、基地局から遠い端末は距離に応じた遅延を考慮して早めに送信し、基地局から近い端末は遅めに送信する必要がある。端末毎の送信時の遅延時間を測定するためにＲＡＣＨが用いられる。具体的には、各端末がＲＡＣＨ信号を基地局に送り、基地局がＲＡＣＨ信号を用いて各端末の遅延量を求め、それを各端末に折り返し伝える(図２参照)。
各端末は、各端末の場所に応じた遅延量を考慮して、送信タイミングを調整する。その結果、基地局では全ての端末からの送信信号を同タイミングで受信することができる(図
３参照)。このときの各端末の遅延量は、信号の往復の時間相当が影響する。この往復の
時間をＲＴＴ(Round Trip Time)という。
次に、端末から送られてくるＲＡＣＨ信号を基地局で処理する動作を述べる。ＲＡＣＨ信号は、通常のデータ通信と異なるフォーマットで送信される。図４は、ＲＡＣＨサブフレームの一般的なフォーマットの説明図である。
サブフレームの単位として、０．５ｍｓが一単位(ＴＴＩ)とされる。サブフレームは、“ＴDS”、“Preamble(プリアンブル)”、“ＴGP”、及び“ＴDS”という区間からなるフォーマットを有する。プリアンブル区間は、遅延時間を計算するためのＲＡＣＨ信号(プ
リアンブル)を送信する区間である。プリアンブル区間の前にある区間ＴDSは、ＲＡＣＨ
信号より前の他の信号が遅延した場合に、他の信号とＲＡＣＨ信号とが重なるのを防止するためのマージン(ガードタイム)である(図５参照)。プリアンブル区間に後続する区間ＴGPは、各端末の距離の相違によって起こる遅延を補償するためのマージン区間である。
基地局直下の端末では、全く遅延が起こらないため、基地局に到達したＲＡＣＨ信号は図４と同じ形になる。一方、セルの端に位置する端末では最大限の遅延が発生するため、その端末からのＲＡＣＨ信号はＴGPの最後まで遅延した状態で基地局に到達する。図６は、基地局から最も遠い端末からの受信ＲＡＣＨ信号を示す。この区間ＴGPの値(長さ)は、想定される最大のセル半径によって決まる。
さらに、区間ＴGPの後に区間ＴDSが設けられている。この区間ＴDSは、ＲＡＣＨ信号自身のマルチパス遅延に対処するために設けられたマージンである(図７参照)。すなわち、区間ＴDSは、基地局から最も遠い位置にある端末からのＲＡＣＨ信号にマルチパス遅延が生じた場合でも、そのＲＡＣＨ信号を適正に受信するためのガードタイムとして機能する。
このように、端末から送信されたＲＡＣＨ信号は、基地局での受信時において、端末−基地局間の距離やマルチパスに応じた遅延時間を持つ。
基地局は、各端末から受信されるＲＡＣＨ信号(プリアンブル信号：以下「プリアンブ
ル」とも表記)を用いて、各ＲＡＣＨ信号の遅延時間を求める。具体的には、基地局は、
受信されたＲＡＣＨ信号とそのレプリカ信号との相関を取ることによって遅延時間を求める。
ＲＡＣＨ受信処理は、次のような処理である。これまでに示したＲＡＣＨ信号(プリア
ンブル：RACH Preamble)のイメージを正しく描くと、ＲＡＣＨ信号は、図８に示すような、或る関数の波形を有している。ＲＡＣＨ信号の波形は、一般に、ＣＡＺＡＣという特殊な関数を用いて作られる。ＣＡＺＡＣ波形(ＣＡＺＡＣシーケンス)は、図９に示すように、波形の前後で連続性が保たれるという特性を持つ。ＲＡＣＨ受信処理におけるＲＡＣＨ相関処理では、この特性を利用した処理が実行される。
ＲＡＣＨ相関処理では、受信ＲＡＣＨ信号と、基地局で既知のＲＡＣＨパターン(レプ
リカ信号)との相関が計算される。図１０は、ＲＡＣＨ相関処理の説明図である。受信Ｒ
ＡＣＨ信号とレプリカ信号との相関が算出され、相関処理後の波形(「電力プロファイル
」と呼ばれる)が作成される。電力プロファイルにおいて、所定の時間的区間(「サーチ区間」と呼ばれる)からピークが検出される。サーチ区間の起点はプリアンブルに応じた、
ピークが出る最も早いタイミングである。サーチ区間の長さは最大遅延時間に相当し、セル半径が最大の場合は、プリアンブル区間に後続するマージン区間(この例ではＴGP＋ＴDS)に相当する。サーチ区間の開始位置(起点)とピーク位置との距離が遅延時間として求められる。
従って、受信ＲＡＣＨ信号に遅延が無い場合(例えば、端末が基地局の直下に位置する
場合)では、相関処理後の電力プロファイルにおいて、サーチ区間の先頭(起点)にピーク
が立つ。これに対し、セル端などの場所で最大限に遅延した信号から求まる電力プロファイルは、サーチ区間の終了位置(終点)付近にピークが立つ。
基本的には、相関をとる為に比較される区間として、図１１に示すように、プリアンブル区間(図１１Ａ)と、プリアンブル区間に対応するレプリカ信号の区間(図１１Ｂ)とが用いられる。図１１Ａ及びＢでは、区間を時間軸で示してあるが、このような区間を離散フーリエ変換(ＤＦＴ)して周波数領域に変換した後に相関をとる方法もある。
なお、時間領域で相関がとられる場合、畳み込み積分の処理となり、処理量が大きくなる。これに対し、時間領域が周波数領域に変換されると、時間領域での畳み込み積分処理を掛け算処理に置き換えることができるため、処理量が減る。時間領域で畳み込みを行う処理量と比べて、“ＤＦＴ＋掛け算＋ＩＤＦＴ(逆離散フーリエ変換)”の処理量の方が小さくなるため、周波数領域での処理もよく用いられる。
図１０及び図１１に示した相関処理は、遅延が全くない受信ＲＡＣＨ信号を仮定していた。受信ＲＡＣＨ信号が遅延を持つ場合には、問題が発生する。図１２は、遅延が生じた場合における処理の説明図である。図１２Ａに示すように、基地局で受信されるＲＡＣＨ信号は、通常、端末からの距離に応じた遅延を有する。このため、ＲＡＣＨ信号の波形がプリアンブル区間の後ろ側にずれ込む。この状態でプリアンブル区間が切り出されると、切り出された信号は、前半部分が欠けた状態となる。このような切り出し信号をそのまま相関処理で用いることはできない。
このような問題を、受信ＲＡＣＨ信号からの切り出し区間を変えることなく解決するため、図１２Ｂに示すような処理が行われる。具体的には、遅延対策のために設けてあるマージン区間(ＴGP＋ＴDS)にはみ出した信号を、相関処理で用いるプリアンブル区間に前側から付け足す処理(以下、“Overlap-and-add(ＯＡＡ)”と呼ぶ)を行う。
従来、ＯＡＡでは、マージン区間(この例ではＴGP＋ＴDS)における受信内容が切り出される。切り出された区間の受信内容は、その起点がプリアンブル区間の起点(目標受信タ
イミング)に一致する状態でプリアンブル区間に重ねられる。すると、ＲＡＣＨ信号はＣ
ＡＺＡＣ波形を有するので、サーチ区間のＯＡＡによるＲＡＣＨ信号の付け足し部分の最後尾と、プリアンブル区間で受信されたＲＡＣＨ信号の先頭とが連続的に繋がる。このような前処理が相関処理の前に実行される。これによって、切り出し区間(プリアンブル区
間)から、一単位の連続したＲＡＣＨ信号を取り出す(切り出す)ことが可能となる。
このように、相関処理の前にＯＡＡが行われることで、遅延したＲＡＣＨ信号の相関をとることが可能となる。図１３は、前処理が終了した遅延信号に係る相関処理の説明図である。前処理が終了した遅延ＲＡＣＨ信号から、プリアンブル区間が切り出され、これに対応するレプリカ信号との比較が行われ、電力プロファイルが求められる。電力プロファイルでは、切り出された信号波形とレプリカ信号波形とが一致する部分がピークとなって現れる。このピーク位置(プリアンブル受信タイミング)とサーチ区間の起点(目標受信タ
イミング)との差分が、遅延時間として計算される(図１４参照)。基地局は、その遅延時
間の値(遅延量)を端末に知らせる。これによって、端末は遅延時間を知ることでき、基地局への送信タイミングを決定することができる。
ここで、端末が送信するＲＡＣＨ信号と、基地局で既知のレプリカ信号について説明する。ＲＡＣＨ信号を発生させる系列として、ＣＡＺＡＣ系列が一般的に使われる。ＲＡＣＨ信号を作成するために、幾つかのＣＡＺＡＣシーケンスが選ばれ使用される。このとき、各ＣＡＺＡＣパターンを分離するために、各ＣＡＺＡＣパターンは相互に直交している必要がある。ＣＡＺＡＣシーケンスの系列長が長くなると、そのパターンに対する直交パターンが増える(図１５参照)。
図１６は、一例として１６個のＣＡＺＡＣパターンを用いた例を示す。端末は、基本的に、複数のＣＡＺＡＣパターンの一つをランダムに選出し、それをＲＡＣＨ信号(プリア
ンブル)として送信する。図１６では、パターン６が選択及び送信されている。
基地局は、ＲＡＣＨで使用される１６パターンのＣＡＺＡＣ系列を知っている(ＢＣＨ
のような報知チャネルで端末に知らせる場合もある)。相関処理には、この１６パターン
のレプリカ信号が使用される。
図１７及び１８は、基地局による相関処理の説明図である。受信ＲＡＣＨ信号に含まれるＣＡＺＡＣパターンを基地局は知らない。このため、基地局はすべてのＣＡＺＡＣパターン(この例では１６通り)について相関処理を行う。マッチするパターン間で相関処理が行われると、その電力プロファイルにピークが発生する。これに対し、マッチしないパターン間ではピークは生じない。よって、図１７及び１８に示す例では、パターン６のレプリカ信号を用いた相関処理を通じて得られる電力プロファイルから遅延時間を算出することができる。
"E-UTRA Random Access Preamble Design"、Athens, Greece, March 27-31, 2006、TSG-RAN WG1 #44bis、R1-060998
基地局で受信されるＲＡＣＨ信号の実際の波形には雑音(ノイズ)が含まれる。図１９Ａは、ノイズを含むＲＡＣＨ信号の例を示す図であり、図１９Ｂは、ノイズを含むＲＡＣＨ信号に対してＯＡＡを実行した場合を示す図である。但し、図１９Ａ及びＢにおいて、説明のため、端末でプリアンブル区間に送信された信号以外の部分にはノイズが含まれていないように描いてあるが、ＲＡＣＨ信号(プリアンブル)にもノイズは混じる。
従来のＯＡＡでは、プリアンブル区間に後続するマージン区間における総ての受信内容(図１９Ｂでは、ＴGP及びＴDSの総ての受信内容)をプリアンブル区間に重畳及び付加する処理を１回だけ行う。このとき、マージン区間に含まれるノイズもプリアンブル区間に付加される。これによって、プリアンブル区間で受信されたＲＡＣＨ信号(プリアンブル)にノイズが混ざってしまい、プリアンブルの特性が劣化する問題があった。
このようなＯＡＡ処理が行われる場合に限らず、プリアンブルの受信特性を向上させることは、通信の受信側と送信側とが適正に同期をとる上で好ましい。
本発明の目的は、プリアンブルの受信特性向上を図ることのできる技術を提供することである。
本発明は、上述した目的を達成するために以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１の態様は、プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、
前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号を検出する受信処理部とを含み、
前記受信処理部は、予め決められた起点を有し、前記マージン区間に等しいか、もしくは短い時間をサーチ区間と規定し、このサーチ区間を分割して得られた複数の分割区間に関する相関処理を通じて分割区間毎の電力プロファイルを作成する相関処理部と、
前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する作成部
と
を含むプリアンブル受信装置である。
好ましくは、本発明の第１の態様における相関処理部は、前記フレームから前記相関処理に用いる時間領域の所定区間を抽出し、この所定区間を周波数領域に変換して相関処理を行った後、再び時間領域に変換して電力プロファイルを得る。
好ましくは、第１の態様における受信処理部は、前記フレーム中の相関処理に用いる区間に対する分割区間のオーバラップ・アンド・アッド処理を施した後に、前記相関処理を行う。
好ましくは、本発明の第１の態様では、プリアンブル信号には、サイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加されており、
前記ＣＰ部分は前記マージン区間より短い長さを有し、
前記サーチ区間が前記ＣＰ部分長を考慮して複数の分割区間に分割され、前記相関処理部は、各分割区間について前記相関処理を行う構成が適用される。
好ましくは、本発明の第１の態様では、プリアンブル信号は、単一パターンの繰り返しで構成されており、もしくはサーチ区間より長いサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加されており、 前記相関処理部は、分割区間毎に、前記フレーム中の第１及び第２の区間に対する相関処理を行って第１及び第２の電力プロファイルを作成し、これらを合成した合成電力プロファイルを作成し、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから分割区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、第１の区間と前記分割区間長だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間であり、
前記作成部は、分割区間毎の合成電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する構成が適用される。
この場合、相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが電力加算された合成電力プロファイルを作成しても良い。或いは、相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが同相加算された合成電力プロファイルを作成しても良い。
本発明の第２の態様は、プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、
前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号であって、単一パターンの繰り返しからなる信号、もしくは前記サーチ区間より長いサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加された信号を検出する受信処理部とを含み、
前記受信処理部は、前記フレーム中の第１及び第２の区間に関する相関処理を通じてこれらの第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを作成する相関処理部と、
前記第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを合成した合成電力プロファイルを作成する合成部とを含み、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから前記サーチ区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、前記第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、前記第１の区間と前記サーチ区間長(最大遅延時間長)だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの
区間である
プリアンブル受信装置である。
本発明の第３の態様は、プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号を検出する受信処理部とを含むプリアンブル受信装置において、
前記受信処理部が、
予め決められた起点を有し、前記マージン区間に等しいか、もしくは短い時間をサーチ区間と規定し、このサーチ区間を分割して得られた複数の分割区間に関するプリアンブル信号の相関処理を通じて分割区間毎の電力プロファイルを作成し、
前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成し、
前記連結電力プロファイルからプリアンブル信号を検出する
ことを含むプリアンブル受信処理方法である。
本発明の第４の態様は、プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号であって、単一パターンの繰り返しからなる信号、もしくは前記サーチ区間より長いサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加された信号を検出する受信処理部とを含むプリアンブル受信装置において、
前記受信処理部が、
前記受信フレーム中の第１及び第２の区間に関する相関処理を通じて、第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを作成し、
前記第１及び第２の区間に対する電力プロファイルを合成した電力プロファイルを作成し、
合成電力プロファイルからプリアンブル信号を検出することを含み、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから前記サーチ区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、前記第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、前記第１の区間と前記サーチ区間長だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間である
プリアンブル受信処理方法である。
本発明によれば、受信装置におけるプリアンブルの受信特性の向上を図ることができる。これにより、適正なプリアンブル検出、遅延量計算、ひいては送信タイミング制御を実行することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。
〔第１実施形態〕
第１実施形態として、単一のＣＡＺＡＣ波形(単一パターン)のＲＡＣＨ信号が遅延時間を有して端末から基地局に受信された場合に、ノイズの影響が抑えられた電力プロファイルを得る分割Overlap-and-add方式(第１のプリアンブル受信方式)について説明する。
第１実施形態では、Overlap-and-add(ＯＡＡ)を行うためのサーチ区間(サーチウィンドウ)を、複数の分割区間(分割ウィンドウ)に分割し、各分割区間についてＯＡＡ及び相関
処理(電力プロファイル作成)を行い、各分割区間に係る電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成し、この連結電力プロファイルを元に遅延時間を算出する。
図２０Ａは、端末から送信されるＲＡＣＨサブフレーム(ＲＡＣＨ信号の送信波形)を示し、図２０Ｂは、基地局で受信されるＲＡＣＨ信号の受信波形(サブフレーム)を示す。図２０Ａに示すように、ＲＡＣＨサブフレームは、所定長Ｎを有し、その起点からマージン区間Ｍ１，プリアンブル区間Ｒ，マージン区間Ｍ２が規定されたフォーマットを有している。
マージン区間Ｍ１は、ＬＴＥ仕様における区間ＴDSに相当する。プリアンブル区間Ｒは、相関処理に使用される信号(プリアンブル)が送信される区間であり、ＬＴＥ仕様におけるプリアンブル区間に相当する。マージン区間Ｍ２は、ＬＴＥ仕様における区間ＴGP＋ＴDSに相当する。端末は、プリアンブル区間Ｒにおいて、ＣＡＺＡＣ波形(ＣＡＺＡＣシー
ケンス)を有する遅延時間測定用のＲＡＣＨ信号(プリアンブル)を送信する。
図２０Ａに示すサブフレームは、基地局で受信されると、図２０Ｂに示すように、受信ＲＡＣＨ信号が端末−基地局間の距離に応じた遅延を有し、且つノイズを含んだ状態となる。
図２１は、本発明に係る分割Overlap-and-add方式の処理内容を示す説明図である。図
２１では、説明を簡単にするために、サーチ区間を二つの分割区間に分割した(二つのサ
ーチ区間を規定した)場合について説明する。また、予め決められた起点を有し、マージ
ン区間Ｍ２に等しいか、もしくは短い時間をサーチ区間として規定され、このサーチ区間を二等分した分割区間毎にＯＡＡ及び相関処理が実行される。以下では、セル半径が最大の場合（マージン区間長＝最大遅延時間長）の説明であるが、最大遅延時間長がマージン区間より短い場合も同様である。
但し、分割区間数は、二以上の任意の数を決定可能である。また、分割区間のサイズは、同サイズにしても良く、相互に異なるサイズで規定しても良い。さらに、所定時間あたりの分割数(分割密度)も任意に設定可能である。
図２１に示すように、一回目のＯＡＡ及び相関処理では、マージン区間Ｍ２を二等分したときの前半部分(分割区間Ｄ１)をプリアンブル区間ＲにOverlap-and-addさせる。続い
て、相関処理に使用する区間として、プリアンブル区間ＲがＤＦＴ区間１として切り出される。ＤＦＴ区間１は、ＤＦＴ(離散フーリエ変換)によって周波数領域に変換された後、レプリカ信号との相関がとられる。その後、ＩＤＦＴが行われて周波数領域が再び時間領域に変換されて電力プロファイルが作成される。これによって、マージン区間を二等分した場合における前半部分の電力プロファイルＰ１が得られる。
次に、二回目のＯＡＡ及び相関処理では、マージン区間Ｍ２における次の分割区間(図
２１の例では後半部分(分割区間Ｄ２))が、プリアンブル区間Ｒの起点から後ろ側に分割
区間Ｄ１の長さだけずれた位置を起点としてOverlap-and-addされる。続いて、プリアン
ブル区間Ｒの起点から分割区間Ｄ１の長さだけ後ろ側にずれた位置を起点とし、そこから後ろ側にプリアンブル長だけ進んだ位置を終点とする区間がＤＦＴ区間２として切り出される。そして、このＤＦＴ区間２に対するＤＦＴ，相関処理，ＩＤＦＴ及び電力プロファイル作成が実行される。これによって、マージン区間の後半部分の電力プロファイルＰ２が作成される。
最後に、二つの電力プロファイルＰ１及びＰ２を同一時間軸上で連結して一つの電力プロファイル波形を作成する処理を行い、連結電力プロファイルＸを得る。このような連結
電力プロファイルＸにおけるピーク位置に基づき、遅延量が計算される。
なお、上記例では、サーチ区間の分割数(サーチ区間数)が２の場合について説明したが、分割数に応じた数のＯＡＡ及び相関処理が、上記した方法と同様の手法で繰り返し行われ、最後に、連結電力プロファイルが作成され、遅延量計算に使用される。
以上のような分割ＯＡＡ方式は、次の点で従来技術と異なる。
(１)サーチ区間(サーチウィンドウ)が分割され、複数回の相関処理が行われる。
(２)相関処理のための切り出し区間(ＤＦＴ区間)が、先に実行された相関処理で使用された分割区間の長さだけ後ろにずれていく。但し、相関処理を行う分割区間の順序は任意に決定することができ、複数の分割区間に係る処理が並列に実行される構成を採用することもできる。
〈分割ＯＡＡ方式の利点〉
分割Overlap-and-add方式は、以下の利点を有する。図２２は、分割Overlap-and-add方式の利点の説明図であり、図２１に示した例における、一回目の相関処理(サーチ区間の
前半部分(分割区間Ｄ１)に対する計算)を表している。
従来では、サーチ区間全体についてのOverlap-and-addを１回だけ行う。これに対し、
本方式では、サーチ区間の前半部分のみに限定してOverlap-and-addを行う。これによっ
て、サーチ区間の後半部分に含まれるノイズを含まない相関処理用の波形(ＤＦＴ区間１)を得ることができる。よって、相関処理後の電力プロファイルの波形は、従来に比べて適正になる。
二回目の計算(相関処理)についても、一回目の相関処理と同様にノイズの影響の少ない電力プロファイルを得ることができる。但し、図２１に示した例では、後半部分(分割区
間Ｄ２)にピークが現れないので、それほど意味は無い。但し、遅延が大きくなると、後
半部分(分割区間Ｄ２)でピークが立つようになる。そうなると、逆に一回目の計算は意味が無くなる。
図２３は、従来例と本発明(第１実施形態)とを電力プロファイルで比較した図を示す。縦軸は電力プロファイルの振幅を表しており、０[dB]で規格化している。横軸は時間をあらわしており、図２３では２２[μs]付近でピークが立っていることを表している。
従来例は点線で、本発明(第１実施形態)は実線で表している。本発明に係る電力プロファイルとして、Overlap-and-add区間(サーチ区間)を４分割して処理した結果が表されて
いる。図２３に示す通り、本発明によって雑音レベルが低減されていることが分かる。よって本発明を適用することにより、ＲＡＣＨ信号の受信特性が向上する。
〈基地局(受信装置)の構成〉
図２４は、本発明に係るプリアンブル受信装置の構成例を示す図であり、本発明に係る分割ＯＡＡ方式を実行可能な基地局の構成例を示している。図２４において、プリアンブル受信装置としての基地局装置１０は、送受信アンテナ１１と、受信部としての無線部１２と、チャネル分離部１３と、受信処理部としてのＲＡＣＨ受信処理部１４と、送信タイミング制御部１７と、送信信号ベースバンド処理部１８とを備えている。ＲＡＣＨ受信処理部１４は、相関処理部１５と、プリアンブル＆パスタイミング検出部１６とを備えている。
無線部１２は、無線信号の送受信処理(ベースバンド信号の変復調処理を含む)を司る。例えば、無線部１２は、送受信アンテナ１１で受信される端末からの無線信号を受信し、
増幅及び復調処理を行い、復調信号(ベースバンド信号)をチャネル分離部１３へ出力する。
チャネル分離部１３は、ベースバンド信号として、図２５に示すようなフレームを無線部１２から受け取る。フレームは、複数のチャネルが時間的且つ周波数的に多重された状態となっており、チャネル分離部１３は、フレームからＲＡＣＨサブフレーム(ＲＡＣＨ
受信ベースバンド信号：本発明におけるフレーム)を取り出して、ＲＡＣＨ受信処理部１
４に送る。
このとき、ＲＡＣＨ受信ベースバンド信号(ＲＡＣＨサブフレーム)は、図２０Ｂに示すようなフォーマットを有し、プリアンブル(ＲＡＣＨ信号)の遅延とノイズとを含んだ状態となっている。
相関処理部１５は、上述した分割ＯＡＡ方式を用いてＲＡＣＨ受信ベースバンド信号(
ＲＡＣＨ信号)から連結電力プロファイルを作成し、プリアンブル＆パスタイミング検出
部１６に渡す。
プリアンブル＆パスタイミング検出部１６(以下、「検出部１６」と表記)は、連結電力プロファイルにプリアンブルが含まれているかを判定する。具体的には、検出部１６は、所定の電力閾値を有し、連結電力プロファイル中の電力閾値を超える部分(ピーク)があれば、それをプリアンブルとして検出する。このとき、検出されたプリアンブルのパターンが特定される。プリアンブルパターンはプリアンブル番号で識別される。
さらに、検出部１６は、プリアンブルが含まれていれば、そのプリアンブルの受信タイミング(検出されたプリアンブル(ピーク)のタイミングｔ0)と目標タイミング(サーチ区間の起点)の差分を計算して遅延量を算出する。検出部１６は、プリアンブル番号と遅延量
とを送信タイミング制御部１７に送る。
送信タイミング制御部１７は、遅延量に基づいて端末の上りリンクに対する送信タイミングを決定し、端末に対する送信タイミング制御コマンドを作成する。送信タイミング制御部１７は、送信タイミング制御コマンド及びプリアンブルの番号(パターンの識別番号)を送信信号ベースバンド処理部１８に送る。
送信信号ベースバンド処理部１８は、送信タイミング制御コマンドを含む送信ベースバンド信号を作成し、無線部１２に送る。無線部１２は、送信ベースバンド信号の変調及び増幅を行い、送受信アンテナ１１から送信する。
上述した処理が、基地局装置１０のセル内に位置する各端末に対して実行され、各端末における上りリンクの送信タイミングが調整される。これによって、基地局装置１０は、各端末からの情報(信号)を同一のタイミングで受信することができる。
図２６は、図２４に示した相関処理部１５の詳細構成を示す図であり、第１実施形態における分割ＯＡＡ方式を用いた相関処理(電力プロファイル作成)を実現するための構成例が示されている。
図２６において、相関処理部１５は、サーチ区間を分割して規定された複数の分割区間(１,２,・・・,Ｍ−１,Ｍ)毎に用意された複数の電力プロファイル作成部１５１と、周波数領域プリアンブルレプリカ作成部１５５(以下、「レプリカ作成部１５５」と表記)と、プリアンブルパターン(１,２,・・・Ｎ−１,Ｎ)毎に用意された複数のサーチ区間連結部
１５８(本発明の連結部に相当)とを備えている。また、各電力プロファイル作成部１５１
は、Overlap-and-add(重畳及び付加：ＯＡＡ)処理部１５２と、ＤＦＴ部１５３と、プリ
アンブルパターン(１,２,・・・Ｎ−１,Ｎ)毎に用意された複数の相関算出部１５４とを
備えている。
各電力プロファイル作成部１５１では、次のような処理が行われる。各電力プロファイル作成部１５１には、図２０Ｂに示したようなＲＡＣＨサブフレーム(受信ＲＡＣＨ信号)が入力される。ＯＡＡ処理部１５２は、受信ＲＡＣＨ信号に対して、所定の分割区間(サ
ーチ区間)についてＯＡＡを行い、ＤＦＴ部１５３に送る。ＤＦＴ部１５３は、所定のＤ
ＦＴ区間を切り出し、ＤＦＴを施して周波数領域に変換し、相関算出部１５４に送る。
相関算出部１５４は、乗算器１５６と、ＩＤＦＴ部１５７とを有している。乗算器１５６は、周波数領域に変換されたＤＦＴ区間と、レプリカ作成部１５５から受け取るレプリカ信号(Ｎ個のプリアンブルパターンの１つ)との乗算処理を行うことで、両者の相関を算出する。相関の算出結果は、ＩＤＦＴ部１５７でＩＤＦＴされ、時間領域の電力プロファイルとして出力される。これによって、分割区間に対する相関処理結果(電力プロファイ
ル)が作成され、対応するサーチ区間連結部１５８に送られる。
各サーチ区間連結部１５８は、同一のプリアンブルパターン(レプリカ信号)についての電力プロファイルを各電力プロファイル作成部１５１から受け取るように構成されている。サーチ区間連結部１５８は、サーチ区間(分割区間)１〜Ｍに係る電力プロファイルを受け取ると、これらを同一時間軸上で連結する処理を行い、連結電力プロファイルを作成する。各サーチ区間連結部１５８で作成されたプリアンブルパターン毎の連結電力プロファイルは、検出部１６に送られる。
検出部１６では、図１８に示したような手法で、相関処理部１５から受け取る複数の連結電力プロファイルから、ピークを有する連結電力プロファイルを抽出し、そのパターンを示すプリアンブル番号を特定する。
以上のような相関処理部１５の構成では、セル内にて使用する全てのプリアンブルパターンについて電力プロファイルを作成する必要がある。しかし、プリアンブルパターンの用途に応じて周波数領域相関処理を行う区間(サーチ区間)の長さやサーチ区間の分割数を適応的に変えることができる。
例えば、ハンドオーバ専用のプリアンブルパターンとそれ以外に用いるプリアンブルパターンとが分けられている場合、ハンドオーバを行う端末は、一般的にセル端に位置するので、基地局における受信タイミングはサーチ区間の後ろの部分になる。この場合、ハンドオーバ用のプリアンブルパターンについては、例えば、サーチ区間の後半部分における分割数(分割密度)を大きくすることで、連結電力プロファイルに対するノイズの影響を抑えてその特性を向上させることができる。言い換えれば、基地局のプリアンブルの受信特性の向上を図ることができる。
図２７は、本発明に係るプリアンブル受信装置の他の構成例を示す図であり、分割ＯＡＡ方式を適用可能な基地局の他の構成例を示す。図２７において、プリアンブル受信装置としての基地局装置１０Ａは、図２４に示した基地局装置１０と次の点で異なっている。即ち、ＲＡＣＨ受信処理部１４が、検出部１６の代わりにプリアンブル検出部１９を備えている。また、送信タイミング制御部１７が省略されている。
プリアンブル検出部１９は、検出部１６が持つ機能のうち、プリアンブルを検出する機能のみを有し、遅延量を算出する構成を持たない。また、送信タイミング制御部１８が設けられておらず、端末に対して遅延量に応じた送信タイミング制御コマンドが通知されな
い。
以上の点を除き、基地局装置１０Ａは、基地局装置１０と同様の構成及び機能を有する。基地局装置１０は、ＬＴＥ仕様に準拠する場合の構成要素として、送信タイミング制御機能を有している。但し、端末から送信されたプリアンブルを検出する処理のみを行い、プリアンブルの受信タイミングを検出しない(遅延量を算出しない)ＲＡＣＨ処理を行う基地局もある。基地局装置１０Ａは、そのような基地局の構成を示したものである。この場合でも、プリアンブルの検出に用いる電力プロファイルとして、ノイズの影響が抑えられた連結電力プロファイルが使用されるので、適正なプリアンブル検出、ひいては送信タイミング制御を行うことが可能となる。言い換えれば、プリアンブルの受信特性の向上を図ることができる。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は第１実施形態と同様の構成を有するので、主に相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
〈ＣＰフォーマット〉
第２実施形態として、ＲＡＣＨ信号がＣＰを用いたフォーマットを有する場合の受信方式について説明する。ＣＰとは、“Cyclic Prefix”または“Cyclic Postfix”の略称で
ある。図２８は、ＣＰを用いない通常のＲＡＣＨ信号波形例を示す図であり、図２９Ａは、Cyclic Prefixが行われたＲＡＣＨ信号波形例を示す図であり、図２９Ｂは、Cyclic Postfixが行われたＲＡＣＨ信号波形例を示す。
“Cyclic Prefix”は、ＲＡＣＨ信号波形の後側の一部をコピーして前側に付け加える
方式である。これに対し、“Cyclic Postfix”は、ＲＡＣＨ信号波形の前側の一部をコピーして後側に付け足す方式である。ＣＰがＲＡＣＨ信号に付加されると、ＣＰを用いない通常の信号波形より長くなるため、遅延に対するマージンが減る。言い換えると、許される遅延量が減るのでセル半径を小さく設計する必要がある。ただし、受信特性が向上することが知られている。
〈第２のプリアンブル受信方式〉
次に、ＣＰを用いたフォーマットを有するプリアンブルの受信処理(第２のプリアンブ
ル受信方式)について説明する。ここでは、Overlap-and-addを行なうことなく受信処理を複数回に分けて行う方式について説明する。
図３０は、第２のプリアンブル受信方式の説明図であり、ＣＰを用いたフォーマットの受信信号を処理する様子を示す。図３０に示す例では、送信波形(図３０(Ａ))は“Cyclic
Prefix”を用いて、プリアンブル区間において送信される信号(プリアンブル)の前にＣ
Ｐ波形(ＣＰ部分)が付加されている。
また、プリアンブル区間の後ろ側には、マージン区間(ガードタイム)が設けられている。この例では、ガードタイム長は、ＣＰ長の３倍となっている。この場合、プリアンブルの受信処理(相関処理)は、３回に分けて行われる。もっとも、マージン区間長は、ＣＰ長以上の長さで、任意のサイズで構成される。相関処理の回数は、“マージン区間長／ＣＰ長”で求められる(余りは１回とされる)。
図３０に示すように、送信波形は、受信装置で受信される際には、遅延を有した状態となっている(受信波形(図３０(Ｂ)))。一回目の相関処理(図３０(Ｃ))に用いる受信波形の区間は、元の送信フォーマットのプリアンブル区間を用いる。相関の処理自体は、第１実施形態で説明した相関処理と同様である。即ち、受信信号中のプリアンブル区間(図３０(
Ｃ)のＤＦＴ区間(１))を切り出してＤＦＴを行い、レプリカ信号との相関をとった後にＩＤＦＴを行い、一番目の電力プロファイル(２)を得る。
二回目の相関処理(図３０(Ｄ))では、一回目の処理からＣＰ長だけ後ろにずれた位置を起点としたプリアンブル区間長の区間をＤＦＴ区間(２)として相関処理に用い、二番目の電力プロファイル(２)を求める。
三回目の相関処理(図３０(Ｅ))では、ＤＦＴ区間(２)の起点からさらにＣＰ長だけ後ろにずれた位置を起点としたプリアンブル区間長の区間をＤＦＴ区間(３)として相関処理に用いる。これにより、三番目の電力プロファイル(３)が得られる。
最後に、各相関処理で得られた電力プロファイル(１),(２)及び(３)を合成(連結)して
、連結電力プロファイルを得る(図３１)。この連結電力プロファイル中のピークから、ＣＰを有するプリアンブルのトータル的な遅延時間を求めることが可能となる。
第２のプリアンブル受信方式によれば、受信処理(復調処理)を複数回に分けて行うことにより、Overlap-and-add(ＯＡＡ)をすることなく、受信特性の向上を図ることができる
。即ち、ＯＡＡの実行に伴うノイズの付加による影響を回避した相関処理(電力プロファ
イル)を得ることができる。言い換えれば、従来のＯＡＡを通じて得られる電力プロファ
イルに比べて適正な電力プロファイルが得られる。
〈受信装置の構成〉
第２のプリアンブル受信方式を適用可能なプリアンブル受信装置として、図２４や図２７に示した基地局装置の構成を適用することができる。但し、相関処理部１５として、図３２に示す構成を持つものが適用される。図３２は、第２のプリアンブル受信方式に適用される相関処理部の構成例を示す図であり、ＣＰ付きプリアンブルの相関処理を行う構成が示されている。
図３２に示す相関処理部１５は、電力プロファイル作成部１５１からＯＡＡ処理部１５２が省略されている点で、第１のプリアンブル受信方式に適用される相関処理部１５(図
２６)と異なる。ＤＦＴ部１５３は、対応するＤＦＴ区間を切り出し、ＤＦＴを行う。以
上の点を除き、相関処理部の構成及び機能は第１実施形態と同じである。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は第１実施形態と同様の構成を有するので、主に相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
従来のフォーマット、ＣＰ付きのフォーマットの他に、単一パターン波形を複数回繰り返したプリアンブルを有するフォーマットも既に提案されている(図３３Ａ)。図３３Ａに示すフォーマット例では、或る単一パターンが２回繰り返されたプリアンブルを送信するためのプリアンブル区間１及び２が設けられ、プリアンブル区間の後ろ側にマージン区間(ガードタイム)が設けられている。このようなフォーマットを持つプリアンブルも、受信側ではやはり遅延を有する状態で受信される(図３３Ｂ)。
〈第３のプリアンブル受信方式〉
第３実施形態では、このような繰り返しパターンを有するプリアンブルの受信方式(第
３のプリアンブル受信方式)について説明する。図３４は、第３のプリアンブル受信方式
の例を示す説明図である。
図３４に示す例では、繰り返しパターンを有するプリアンブルは、図３３Ａ及びＢに示
したようなフォーマットを有し、単一パターンが２回繰り返されたプリアンブルを有する。第３のプリアンブル受信処理では、単一パターンの繰り返し回数と同数の相関処理が行われる。この例では２回の相関処理が行われる。
図３４において、一回目の相関処理では、単一パターンの繰り返し開始位置(プリアン
ブル区間２の起点)から後ろ側にガードタイム長だけ進んだ位置を終点とし、終点から単
一パターン長だけ前側に戻った位置を起点とする区間(プリアンブル区間１の起点から後
ろ側にガードタイム長だけずらした位置を起点として単一パターン長だけ後ろ側に進んだ位置を終点とする区間)がＤＦＴ区間１として切り出され、相関処理に用いられる。相関
処理の結果、第１の電力プロファイルが得られる。
これに対し、二回目の相関処理では、ＤＦＴ区間１とガードタイム長だけオーバラップする単一パターン長の区間がＤＦＴ区間２として抽出される。言い換えれば、後半部分のプリアンブル一周期の区間(プリアンブル区間２)がＤＦＴ区間２として切り出され、相関処理に使用される。これによって、第２の電力プロファイルが得られる。次に、第１及び第２の電力プロファイルが合成された合成電力プロファイルが作成される。合成電力プロファイルは、〈１〉同相加算、又は〈２〉電力加算の一方の処理の処理を通じて作成される。
電力加算処理について説明する。第１及び第２の電力プロファイルについて、それぞれを
ｕj＝ａ＋ｉｂ(一回目の(第１の)電力プロファイル)
ｖj＝ｃ＋ｉｄ(二回目の(第２の)電力プロファイル)
と規定する(図３５Ａ及びＢ)。但し、ｊはサンプル番号である。これらの二つの結果を、以下の(式１)で合成すると、電力加算した合成電力プロファイルが得られる(図３６)。
電力加算後のプロファイル＝｜ａ｜2＋｜ｂ｜2＋｜ｃ｜2＋｜ｄ｜2 ・・・(式１)
このようにして得られた合成電力プロファイルは、ＯＡＡを実行することなく得られるので、ＯＡＡによるノイズの影響を含まない。従って、従来のＯＡＡを実行する場合よりも適正な電力プロファイルが得られる。
次に、同相加算処理について説明する。二つの得られた結果(電力プロファイル)は、電力加算の場合と同様に、
ｕj＝ａ＋ｉｂ(一回目の(第１の)電力プロファイル)
ｖj＝ｃ＋ｉｄ(二回目の(第２の)電力プロファイル)
として規定される。これらの二つの結果を、以下の(式２)で合成すると、同相加算した合成電力プロファイルが得られる。
同相加算後のプロファイル＝(ａ＋ｃ)2＋(ｃ＋ｄ)2 ・・・(式２)
同相加算で得た合成電力プロファイルも、電力加算と同様に、ＯＡＡを通じて得られたものよりも良い特性を持つ。
同相加算は位相のずれが小さいとき（移動速度が遅いとき）に特性が良く、電力加算は位相のずれが大きいとき（移動速度が速いとき）に特性が良い。一般に15km/h以下の環境では、同相加算を行う方が、特性のよい電力プロファイルが得られると考えられる。
図３７は、サーチウィンドウ(サーチ区間)を分割することなく繰り返しパターンを有するプリアンブルの受信処理の例を示す図である。図３７に示す処理は、図３４に示した処理とほぼ同様の処理である。
図３７において、上から１段目に記載された二つの単位系列(プリアンブル)は、基地局(受信装置)で最も早くプリアンブルを受信するタイミングで受信されたプリアンブル(プ
リアンブル１及び２)を示し、２段目に記載された二つの単位系列は、基地局で最も遅く
プリアンブルを受信するタイミングで受信されたプリアンブル(プリアンブル１及び２)を示す。このように、最も早い受信タイミングと最も遅い受信タイミングとの間には、ガードタイム長の差分がある。
基地局では、上記した差分(ガードタイム長)を考慮して、最も早いタイミングからガードタイム長だけ後ろ側にずれた位置を起点として単一系列長だけ後ろ側に進んだ範囲の区間をＤＦＴ区間１として抽出し、ＤＦＴ区間１より後ろ側に位置し、ガードタイム長だけオーバラップする単一系列長の区間をＤＦＴ区間２として抽出し、各ＤＦＴ区間について相関処理を行う。そして、ＤＦＴ区間１及び２について電力プロファイルが作成され、電力加算又は同相加算が行われ、合成電力プロファイルが作成される。
第３のプリアンブル受信方式では、サーチ区間(ガードタイム)を複数の区間に分割し、夫々の分割区間に関して、図３７に示したような処理を行うことができる。図３８は、サーチ区間(サーチウィンドウ)を２分割した場合における処理を示し、図３９は、サーチ区間(サーチウィンドウ)を３分割した場合における処理を示す。
図３８では、ガードタイム(サーチ区間)が二等分され、夫々の分割区間がサーチ区間１及び２として規定されている。この場合、サーチ区間１に関するＤＦＴ区間１は、プリアンブル区間２の起点から後ろ側にガードタイム長の１／２だけ進んだ位置を終点とし、そこから単一パターン(単位系列)長だけ前側に戻った位置を起点とする区間(最先の受信タ
イミングから後ろ側にガードタイム長の１／２だけずれた位置を起点としそこから後ろ側に単一系列長だけ進んだ位置を終点とする区間)となる。一方、ＤＦＴ区間２は、プリア
ンブル区間２と同様の区間となる。このような過程を経て得られる合成電力プロファイルは、サーチ区間全体の前半部分に対する電力プロファイルとなる。
一方、サーチ区間２におけるＤＦＴ区間１及び２は、サーチ区間１のＤＦＴ区間１及び２よりもガードタイム長の１／２だけ遅れた区間となる。このようなサーチ区間２に係る合成電力プロファイルは、サーチ区間全体における後半部分の電力プロファイルとなる。これらの合成電力プロファイルが連結されて、トータルの合成電力プロファイルが作成される。
図３９では、ガードタイム(サーチ区間)が三等分され、夫々の分割区間がサーチ区間１，２及び３として規定されている。この場合、サーチ区間１に関するＤＦＴ区間１は、プリアンブル区間２の起点から後ろ側にガードタイム長の１／３だけ進んだ位置を終点として、そこから単一パターン(単位系列)長だけ前側に戻った位置を起点とする区間(プリア
ンブル区間１の起点からガードタイム長の１／３だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一系列長だけ遅れた位置を終点とする区間)となる。一方、ＤＦＴ区間２は、プリアンブ
ル区間２と同様の区間となる。サーチ区間２及び３におけるＤＦＴ区間１及び２は、１つ前のサーチ区間におけるＤＦＴ区間１及び２からそれぞれガードタイム長の１／３だけ遅れた区間となる。このようにして、サーチ区間(分割区間)１,２,３に対する電力プロファイルが作成され、これらが連結されてサーチ区間全体(トータル的な)合成電力プロファイルが得られる。
このように、サーチ区間を複数の分割区間に分割することで、受信特性向上を図ることもできる。
以上の説明は、単一パターンの整数倍の繰り返しの場合であるが、ＣＰの長さがサーチ
区間より長い場合もＣＰをつけた信号は単一パターンの部分的な繰り返しとなり、同様の処理となる。
〈受信装置の構成〉
第３のプリアンブル受信方式を適用可能なプリアンブル受信装置として、図２４や図２７に示した基地局装置の構成を適用することができる。但し、相関処理部１５として、図４０に示す構成を持つものが適用される。
図４０は、第３のプリアンブル受信方式に適用される相関処理部の構成例を示す図であり、繰り返しパターンを有するプリアンブルの相関処理を行う構成が示されている。図４０に示す相関処理部１５は、以下の点で第１実施形態の相関処理部１５(図２６)と異なる。
即ち、各電力プロファイル作成部１５１から、ＯＡＡ処理部１５２が省略されている。また、各相関算出部１５４は、電力プロファイル合成部１６０を有している。また、ＤＦＴ部，乗算器，及びＩＤＦＴ部が二系統設けられている(ＤＦＴ部１５３Ａ及び１５３Ｂ
，乗算器１５６Ａ及び１５６Ｂ，ＩＤＦＴ部１５７Ａ及び１５７Ｂ)。一方の相関処理系
統(１５３Ａ，１５６Ａ，１５７Ａ)は、ＤＦＴ区間１に対する相関処理を行い、他方の相関処理系統(１５３Ｂ，１５６Ｂ，１５７Ｂ)は、ＤＦＴ区間２に対する相関処理を行う。電力プロファイル合成部１６０への入力が競合しないように、遅延部１５９が設けられ、ＤＦＴ区間２の電力プロファイルがＤＦＴ区間１の電力プロファイルよりも遅れて電力プロファイル合成部１６０に入力されるようになっている。各乗算器１５６Ａ及び１５６Ｂには、同一のレプリカ信号(レプリカ波形)がレプリカ作成部１５５から入力される。
電力プロファイル合成部１６０は、ＤＦＴ区間１の電力プロファイルとＤＦＴ区間２の電力プロファイルとを、例えば予め決められた加算方法(電力加算又は同相加算の一方)に従って連結し、得られた連結電力プロファイルを出力する。
図４０に示された構成は、図３８及び図３９に示したようなサーチ区間が複数の分割区間に分割される場合を想定した構成を有している。このため、電力プロファイル作成部１５１が、サーチ区間(分割区間)１〜Ｎ毎に設けられ、各分割区間の電力プロファイルがサーチ区間連結部１５８で連結された合成電力プロファイルとして出力されるようになっている。サーチ区間を分割しない第３のプリアンブル受信方式(図３４、図３７)は、図４０に示した構成中の電力プロファイル作成部１５１の一つのみを備えれば実現可能である。
以上説明した第１〜第３の実施形態において、ＩＤＦＴ部１５７で使用するＩＤＦＴサイズ大きくすることで、プロファイルの時間分解能を向上させるように構成しても良い。また、周波数領域から時間領域に戻す処理として、ＩＤＦＴの代わりにＩＦＦＴ(逆高速
フーリエ変換)を用いることで、回路規模を削減するようにしても良い。
〔その他〕
以上説明した実施形態は、以下の発明を開示する。以下に開示する発明は、必要に応じて適宜組み合わせることができる。
（付記１） プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、
前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号を検出する受信処理部とを含み、
前記受信処理部は、予め決められた起点を有し、前記マージン区間に等しいか、もしくは短い時間をサーチ区間と規定し、このサーチ区間を分割して得られた複数の分割区間に関する相関処理を通じて分割区間毎の電力プロファイルを作成する相関処理部と、
前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する作成部と
を含むプリアンブル受信装置。(１)
（付記２） 前記相関処理部は、前記フレームから前記相関処理に用いる時間領域の所定区間を抽出し、この所定区間を周波数領域に変換して相関処理を行った後、再び時間領域に変換して電力プロファイルを得る
付記１記載のプリアンブル受信装置。(２)
（付記３） 前記受信処理部は、前記フレーム中の相関処理に用いる区間に対する分割区間のオーバラップ・アンド・アッド処理を施した後に、前記相関処理を行う
付記１又は２記載のプリアンブル受信装置。(３)
（付記４） 前記プリアンブル信号には、サイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加されており、
前記ＣＰ部分は前記サーチ区間より短い長さを有し、
前記サーチ区間が前記ＣＰ部分長を考慮して複数の分割区間に分割され、前記相関処理部は、各分割区間について前記相関処理を行う
付記１又は２記載のプリアンブル受信装置。(４)
（付記５） 前記プリアンブル信号は、単一パターンの繰り返しで構成されており、もしくはサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加されており、前記ＣＰ部分は前記サーチ区間より長い長さを有し、
前記相関処理部は、分割区間毎に、前記フレーム中の第１及び第２の区間に対する相関処理を行って第１及び第２の電力プロファイルを作成し、これらを合成した合成電力プロファイルを作成し、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから分割区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、第１の区間と前記分割区間長だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間であり、
前記作成部は、分割区間毎の合成電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する
付記１又は２記載のプリアンブル受信装置。(５)
（付記６） 前記相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが電力加算された合成電力プロファイルを作成する
付記５記載のプリアンブル受信装置。(６)
（付記７） 前記相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが同相加算された合成電力プロファイルを作成する
付記５記載のプリアンブル受信装置。(７)
（付記８） 前記時間領域に変換する処理で逆離散フーリエ変換が用いられる
付記２記載のプリアンブル受信装置。
（付記９） 前記時間領域に変換する処理で逆高速フーリエ変換が用いられる
付記２記載のプリアンブル受信装置。
（付記１０） プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、
前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号であって、単一パターンの繰り返しからなる信号、もしくは前記サーチ区間より長いサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加された信号を検出する受信処理部とを含み、
前記受信処理部は、前記フレーム中の第１及び第２の区間に関する相関処理を通じてこれらの第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを作成する相関処理部と、
前記第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを合成した合成電力プロファイルを作成する合成部とを含み、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから前記サーチ区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、前記第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、前記第１の区間と前記サーチ区間長(最大遅延時間長)だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間である
プリアンブル受信装置。(８)
（付記１１） 前記相関処理部は、前記フレームから時間領域の第１及び第２の区間を周波数領域に変換して相関処理を行った後、再び時間領域に変換して前記第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを得る
付記１０記載のプリアンブル受信装置。
（付記１２） 前記相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが電力加算された合成電力プロファイルを作成する
付記１０又は１１記載のプリアンブル受信装置。
（付記１３） 前記相関処理部は、前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが同相加算された合成電力プロファイルを作成する
付記１０又は１１記載のプリアンブル受信装置。
（付記１４） 前記フレームがランダム・アクセス・チャネル・サブフレームである
付記１〜１３のいずれかに記載のプリアンブル受信装置。
（付記１５） プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号を検出する受信処理部とを含むプリアンブル受信装置において、
前記受信処理部が、
予め決められた起点を有し、前記マージン区間に等しいか、もしくは短い時間をサーチ区間と規定し、このサーチ区間を分割して得られた複数の分割区間に関するプリアンブル信号の相関処理を通じて分割区間毎の電力プロファイルを作成し、
前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成し、
前記連結電力プロファイルからプリアンブル信号を検出する
ことを含むプリアンブル受信処理方法。(９)
（付記１６） 前記受信処理部は、前記フレームから前記相関処理に用いる時間領域の所定区間を抽出し、この所定区間を周波数領域に変換して相関処理を行った後、再び時間領域に変換して電力プロファイルを得る
付記１５記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記１７） 前記受信処理部は、前記フレーム中の相関処理に用いる区間に対する分割区間のオーバラップ・アンド・アッド処理を施した後に、前記相関処理を行う
付記１５又は１６記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記１８） 前記プリアンブル信号には、サイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加されており、
前記ＣＰ部分は前記サーチ区間より短い長さを有し、
前記サーチ区間が前記ＣＰ部分長を考慮して複数の分割区間に分割され、各分割区間について前記相関処理が行われる
付記１５又は１６記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記１９） 前記プリアンブル信号は、単一パターンの繰り返しで構成される、もしくはサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによる前記サーチ区間より長い長さを有するＣＰ部分が付加されており、 前記受信処理部は、分割区間毎に、前記フレーム中の第１及び第２の区間に対する相関処理を行って第１及び第２の電力プロファイルを作成し、これらを合成した合成電力プロファイルを作成し、
前記第１の区間は、プリアンブル信号の最も早い受信タイミングから分割区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、第１の区間と前記分割区間長だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間であり、
分割区間毎の合成電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する
付記１５又は１６記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２０） 前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが電力加算された合成電力プロファイルを作成する
付記１９記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２１） 前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが同相加算された合成電力プロファイルを作成する
付記１９記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２２） 前記時間領域に変換する処理で逆離散フーリエ変換が用いられる
付記１６記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２３） 前記時間領域に変換する処理で逆高速フーリエ変換が用いられる
付記１６記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２４） プリアンブル区間とこのプリアンブル区間に後続するマージン区間とを含むフォーマットを有するフレームを送信装置から受信する受信部と、前記受信部で受信されたフレームから、前記送信装置において前記プリアンブル区間で送信されたプリアンブル信号であって、単一パターンの繰り返しからなる信号、もしくは前記サーチ区間より長いサイクリック・プレフィクス又はサイクリック・ポストフィクスによるＣＰ部分が付加された信号を検出する受信処理部とを含むプリアンブル受信装置において、
前記受信処理部が、
前記受信フレーム中の第１及び第２の区間に関する相関処理を通じて、第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを作成し、
前記第１及び第２の区間に対する電力プロファイルを合成した電力プロファイルを作成し、
合成電力プロファイルからプリアンブル信号を検出することを含み、
前記第１の区間は、前記フレーム中でのプリアンブル信号の最も早い受信タイミングから前記サーチ区間長だけ遅れた位置を起点とし、そこから単一パターン長だけ遅れた位置を終点とする区間であり、
前記第２の区間は、前記第１の区間の起点よりも遅れた起点を有し、前記第１の区間と前記サーチ区間長だけオーバラップする前記第１の区間長と同じ長さの区間である
プリアンブル受信処理方法。(１０)
（付記２５） 前記フレームから時間領域の前記第１及び第２の区間を周波数領域に変換して相関処理を行った後、再び時間領域に変換して前記第１及び第２の区間に関する電力プロファイルを得る
付記２４記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２６） 前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが電力加算された合成電力プロファイルを作成する
付記２４又は２５記載のプリアンブル受信処理方法。
（付記２７） 前記第１の電力プロファイルと前記第２の電力プロファイルとが同相加算された合成電力プロファイルを作成する
付記２４又は２５記載のプリアンブル受信処理方法。
端末の受信タイミング同期の説明図である。 端末のＲＡＣＨを用いた送信タイミング同期の説明図である。 端末のＲＡＣＨを用いた送信タイミング同期の説明図である。 ＲＡＣＨ信号（ＲＡＣＨサブフレーム）のフォーマット説明図である。 ＲＡＣＨサブフレームにおけるＴDSの説明図である。 最大限に遅延した受信ＲＡＣＨ信号の説明図である。 マルチパス遅延の様子を示す図である。 ＲＡＣＨ信号のプリアンブル波形の説明図である。 プリアンブル(ＣＡＺＡＣ波形)の特性の説明図である。 遅延がないＲＡＣＨ信号の相関処理の説明図である。 受信ＲＡＣＨ信号中の相関をとる区間の説明図である。 レプリカ信号の相関をとる区間の説明図である。 遅延を有するＲＡＣＨ信号の説明図である。 相関処理の前処理としてのOverlap-and-add方式の説明図である。 遅延信号に対する相関処理の説明図である。 遅延量の説明図である。 ＣＡＺＡＣパターンの説明図である。 ＣＡＺＡＣパターン(プリアンブルパターン)の例と端末によるプリアンブル送信処理を説明する図である。 基地局での相関処理の説明図である。 複数のパターンに係る相関処理を通じた遅延時間算出の説明図である。 ノイズを含むＲＡＣＨサブフレームのOverlap-and-add前の状態を示す図である。 図１９Ａに示したＲＡＣＨサブフレームのOverlap-and-add後の状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る第１のプリアンブル受信方式で使用されるＲＡＣＨ信号の端末送信時における波形を示す図である。 図２０Ａに示したＲＡＣＨ信号の基地局での受信時における状態を示す図である。 第１のプリアンブル受信方式(分割Overlap-and-add方式)の例を示す説明図である。 分割Overlap-and-add方式の利点の説明図である。 従来例と本発明(分割Overlap-and-add方式)との電力プロファイルの比較を説明する図である。 分割ＯＡＡ方式を適用可能な基地局(プリアンブル受信装置)の構成例を示す図である。 受信ベースバンド信号(フレーム)におけるＲＡＣＨチャネルとその他のチャネルの説明図である。 第１実施形態における相関処理部の構成例を示す図である。 分割ＯＡＡ方式を適用可能な基地局の他の構成例を示す図である。 ＣＰを用いない通常のＲＡＣＨ信号波形の説明図である。 ＣＰ(サイクリック・プレフィクス)が付加されたＲＡＣＨ信号波形の説明図である。 ＣＰ(サイクリック・ポストフィクス)が付加されたＲＡＣＨ信号波形の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る第２のプリアンブル受信方式(ＣＰ付きプリアンブルの受信処理)の説明図である。 第２のプリアンブル受信方式による最終的に得られる合成電力プロファイルの説明図である。 第２のプリアンブル受信方式に適用可能な相関処理部の構成例を示す図である。 単一系列(単一パターン)の繰り返しを有するプリアンブルを含むフレームの端末送信時の波形(送信波形)を示す図である。 図３３Ａに示したフレームの端末受信時の波形(受信波形)を示す図である。 第３のプリアンブル受信方式(繰り返しパターンを有するプリアンブルの受信処理)の説明図である。 図３４に示した受信処理における一回目の相関処理で得られる電力プロファイルの説明図である。 図３４に示した受信処理における二回目の相関処理で得られる電力プロファイルの説明図である。 各相関処理で得られた電力プロファイルを電力加算又は同相加算で合成することにより得られる合成電力プロファイルの説明図である。 第３のプリアンブル受信方式であって、サーチウィンドウ(サーチ区間)を分割しない場合の処理例を示す図である。 第３のプリアンブル受信方式であって、サーチウィンドウ(サーチ区間)を２分割した場合の処理例を示す図である。 第３のプリアンブル受信方式であって、サーチウィンドウ(サーチ区間)を３分割した場合の処理例を示す図である。 第３のプリアンブル受信方式に適用可能な相関処理部の構成例を示す図である。
符号の説明
１０,１０Ａ・・・基地局(プリアンブル受信装置)
１１・・・送受信アンテナ
１２・・・無線部
１３・・・チャネル分離部
１４・・・ＲＡＣＨ受信処理部
１５・・・相関処理部
１６・・・プリアンブル及びパスタイミング検出部
１７・・・送信タイミング制御部
１８・・・送信信号ベースバンド処理部
１５１・・・電力プロファイル作成部
１５２・・・Overlap-and-add処理部
１５３・・・ＤＦＴ部
１５４・・・相関算出部
１５５・・・周波数領域プリアンブルレプリカ作成部
１５６・・・乗算器
１５７・・・ＩＤＦＴ部
１５８・・・サーチ区間連結部
１５９・・・遅延部
１６０・・・電力プロファイル合成部

Claims (3)

  1. プリアンブル区間で送信装置から送信された信号を、前記プリアンブル区間及び前記プリアンブル区間に後続するマージン区間で受信する受信部と、
    前記マージン区間を複数の分割区間に分割し、前記マージン区間の始点から前記分割区間の遅延と同じ期間、前記プリアンブル区間の始点から遅れた位置で前記分割区間の信号を前記プリアンブル区間で受信された信号に重ねて追加し、前記プリアンブル区間で送信された信号のレプリカ信号との相関を計算する相関処理を前記分割区間毎に行い、前記分割区間毎の電力プロファイルを作成する相関処理部と、
    前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する作成部と
    を含むプリアンブル受信装置。
  2. 前記相関処理部は、前記相関処理に用いる分割区間の信号を周波数領域に変換して前記レプリカ信号との相関処理を行った後、再び時間領域に変換して電力プロファイルを得る請求項１記載のプリアンブル受信装置。
  3. プリアンプル区間で送信装置から送信された信号を、前記プリアンブル区間及び前記プリアンブル区間に後続するマージン区間で受信し、
    前記マージン区間を複数の分割区間に分割し、前記マージン区間の始点から前記分割区間の遅延と同じ期間、前記プリアンブル区間の始点から遅れた位置で前記分割区間の信号が前記プリアンブル区間で受信された信号に重ねて追加し、前記プリアンブル区間で送信された信号のレプリカ信号との相関を計算する相関処理を前記分割区間毎に行い、前記分割区間毎の電力プロファイルを作成し、
    前記分割区間毎の電力プロファイルを連結した連結電力プロファイルを作成する、
    ことを含むプリアンブル受信処理方法。
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