JP2016029813A - 受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上する技術を提供する。
【解決手段】検出部50は、パケット信号中の第1既知信号の受信を検出する。LTF1相関部52は、第1ウインドウ中において、前記受信部において受信したパケット信号に対する相関処理を実行する。更新相関部54は、到来タイミングを検出すると、第1ウインドウを終了するとともに、第2ウインドウ中において、前記受信部において受信したパケット信号に対する相関処理を実行する。推定部58は、修正タイミングを検出した場合であって、かつ修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更し、到来タイミングが修正タイミングよりも確からしい場合、到来タイミングを維持する。
【選択図】図4
【解決手段】検出部50は、パケット信号中の第1既知信号の受信を検出する。LTF1相関部52は、第1ウインドウ中において、前記受信部において受信したパケット信号に対する相関処理を実行する。更新相関部54は、到来タイミングを検出すると、第1ウインドウを終了するとともに、第2ウインドウ中において、前記受信部において受信したパケット信号に対する相関処理を実行する。推定部58は、修正タイミングを検出した場合であって、かつ修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更し、到来タイミングが修正タイミングよりも確からしい場合、到来タイミングを維持する。
【選択図】図4
Description
本発明は、受信技術に関し、特に既知信号が先頭に配置されたパケット信号を受信する受信装置に関する。
交差点の出会い頭の衝突事故を防止するために、路車間通信の検討がなされている。路車間通信では、路側機と車載器との間において交差点の状況に関する情報が通信される。路車間通信では、路側機の設置が必要になり、手間と費用が大きくなる。これに対して、車車間通信、つまり車載器間で情報を通信する形態であれば、路側機の設置が不要になる。その場合、例えば、GPS(Global Positioning System)等によって現在の位置情報をリアルタイムに検出し、その位置情報を車載器同士で交換しあうことによって、自車両および他車両がそれぞれ交差点へ進入するどの道路に位置するかを判断する(例えば、特許文献1参照)。
IEEE802.11等の規格に準拠した無線LAN(Local Area Network)では、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)と呼ばれるアクセス制御機能が使用されている。そのため、当該無線LANでは、複数の端末装置によって同一の無線チャネルが共有される。このようなCSMA/CAでは、キャリアセンスによって他のパケット信号が送信されていないことを確認した後に、パケット信号が送信される。ここで、ITS(Intelligent Transport Systems)のような車車間通信に無線LANを適用する場合、不特定多数の端末装置へ情報を送信する必要があるために、信号はブロードキャストにて送信されることが望ましい。
IEEE802.11等の規格に準拠した無線LANにおいてタイミング同期を確立するために、パケット信号の先頭部分に配置されたSTF(Short Training Field)が使用される。例えば、STFのパターンとパケット信号とをもとに相関処理が実行され、しきい値よりも大きい相関値のピークを検出することによって、タイミング同期が確立される。ITSでは、移動している車両に搭載された端末装置からのパケット信号を受信するために、フェージングの影響が大きくなる傾向にある。フェージングの影響によって相関値のピークが小さくなると、ピークを検出できない確率が大きくなる。その結果、パケット信号を受信しているにもかかわらず、タイミング同期が確立されない。これに対応するために、しきい値の大きさを小さくすると、誤ったタイミングにおいて同期が確立されることによって、タイミング同期の精度が悪化する。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、第1既知信号に続いて第2既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第1シンボルと第2シンボルとが順に第2既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、受信部におけるパケット信号中の第1既知信号の受信を検出する検出部と、検出部が第1既知信号の受信を検出すると、第1ウインドウを設定し、第1ウインドウ中において、第1シンボルの到来タイミングを検出する第1処理部と、第1処理部において到来タイミングを検出すると、第1ウインドウを終了するとともに、第1ウインドウの期間よりも短い期間の第2ウインドウを設定し、第2ウインドウ中において、到来タイミングに対する修正タイミングを検出する第2処理部と、第2処理部が修正タイミングを検出した場合であって、かつ修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更する推定部と、を備える。
本発明の別の態様もまた、受信装置である。この装置は、第1既知信号に続いて第2既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第1シンボルと第2シンボルとが順に第2既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、受信部におけるパケット信号中の第1既知信号の受信を検出する検出部と、受信部において受信されるパケット信号中の第1既知信号では、第1シンボルの期間よりも短い期間の信号パターンが複数回繰り返されており、検出部においてなされた信号パターンと受信したパケット信号との相関処理結果をもとに、フィルタのタップ係数を導出する導出部と、検出部が第1既知信号の受信を検出すると、第1シンボルの期間以上の期間のウインドウを設定し、ウインドウ中において、導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタを使用しながら、第1シンボルの到来タイミングを検出する処理部と、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、フェージング環境下におけるタイミング同期の精度を向上できる。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された端末装置間において車車間通信を実行するとともに、交差点等に設置された基地局装置から端末装置へ路車間通信も実行する通信システムに関する。当該通信システムは、ITSに相当する。車車間通信として、端末装置は、車両の速度や位置等の情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。また、他の端末装置は、パケット信号を受信するとともに、これらの情報をもとに車両の接近等を認識する。さらに、基地局装置は、渋滞情報や工事情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。端末装置は、パケット信号を受信するとともに、情報をもとに渋滞の発生や工事区間を認識する。
通信システムにて使用されるパケット信号のフォーマットは、無線LANと類似しており、先頭部分にSTFが配置され、それに続いてLTF(Long Training Field)が配置される。なお、LTFは、ふたつのOFDMシンボルを含み、ここでは、前の方をLTF1といい、後ろの方をLTF2という。無線LANでは、一般的に、受信したパケット信号とSTFとの相関処理がなされ、相関値のピークがしきい値よりも大きくなった場合に、タイミング同期が確立したとされている。本実施例に係る通信システムでは、フェージングの影響が無線LANの場合よりも大きくなるので、相関値のピークが低くなる傾向にある。このような環境下においてもタイミング同期の精度の悪化を抑制するために、本実施例に係る受信装置は、次の処理を実行する。
受信装置は、受信したパケット信号のSTFにおいて立ち上がりを検出すると、予め定められたLTF1検出待ち期間経過後にLTF1検出期間を設定する。ここで、LTF1検出待ち期間は、STFの期間よりも短くなるように規定されており、LTF1検出期間は、LTF1の期間よりも短くなるように規定されている。受信装置は、受信したパケット信号とLTF1との相関処理を実行し、相関値のピークがしきい値よりも大きくなった場合に、LTF1の到来タイミングを推定する。ここで、しきい値は、ピークが低くても検出できる程度に小さい値に規定されている。受信装置は、LTF1の到来タイミングを推定すると、LTF1検出期間を終了し、その後にLTF1更新期間を設定する。ここで、LTF1更新期間は、LTF1の期間よりも短くなるように規定されている。
受信装置は、LTF1更新期間においても、LTF1に対する相関処理を実行する。しきい値よりも大きくなった新たなピークを検出すると、新たなピークと既に検出したピークとの大きさとを比較する。前者が大きい場合、受信装置は、新たなピークに対応したタイミングを到来タイミングに変更する。受信装置は、LTF1更新期間を終了するとともに、新たなLTF1更新期間にて同様の処理を繰り返し、必要に応じて到来タイミングを変更する。この処理は、LTF1更新期間にピークが検出されなくなるまで繰り返される。
図1は、本発明の実施例に係る通信システム100の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム100は、基地局装置10、車両12と総称される第1車両12a、第2車両12b、第3車両12c、第4車両12d、第5車両12e、第6車両12f、第7車両12g、第8車両12h、ネットワーク202を含む。なお、各車両12には、図示しない端末装置が搭載されている。また、エリア212が、基地局装置10の周囲に形成され、エリア外214が、エリア212の外側に形成されている。
図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第1車両12a、第2車両12bが、左から右へ向かって進んでおり、第3車両12c、第4車両12dが、右から左へ向かって進んでいる。また、第5車両12e、第6車両12fが、上から下へ向かって進んでおり、第7車両12g、第8車両12hが、下から上へ向かって進んでいる。
通信システム100は、交差点に基地局装置10を配置する。基地局装置10は、ネットワーク202から、渋滞情報や工事情報を受けつける。基地局装置10は、渋滞情報や工事情報が格納されたパケット信号を生成し、パケット信号を報知する。ここで、報知は、基地局装置10によって形成されたエリア212内に存在する端末装置に対してなされる。車両12に搭載された端末装置は、基地局装置10からのパケット信号を受信すると、パケット信号に格納された渋滞情報や工事情報を抽出する。端末装置は、抽出した渋滞情報や工事情報を運転者へ通知する。通知は、例えば、モニタへの表示によってなされる。端末装置は、GPS等によって存在位置に関する情報を取得し、存在位置に関する情報が格納されたパケット信号を生成する。端末装置は、CSMA/CAによってパケット信号を報知する。端末装置は、他の端末装置からのパケット信号を受信すると、他の端末装置が搭載された車両12の接近を運転者へ通知する。
図2は、車両12に搭載された無線装置20の構成を示す。無線装置20は、RF部22、変復調部24、処理部26、制御部28を含む。無線装置20は、図1の車両12に搭載された端末装置に相当するが、図1の基地局装置10に相当してもよい。以下では、端末装置と基地局装置10とを総称して「無線装置20」という場合もあれば、端末装置あるいは基地局装置10を「無線装置20」という場合もあるが、これらを区別しないものとする。
RF部22は、受信処理として、図示しない他の無線装置20からのパケット信号をアンテナにて受信する。RF部22は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、ベースバンドのパケット信号を変復調部24に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。RF部22には、LNA(Low Noise Amplifier)、ミキサ、AGC、A/D変換部も含まれる。
RF部22は、送信処理として、変復調部24から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、RF部22は、路車送信期間において、無線周波数のパケット信号をアンテナから送信する。また、RF部22には、PA(Power Amplifier)、ミキサ、D/A変換部も含まれる。
変復調部24は、受信処理として、RF部22からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部24は、復調した結果を処理部26に出力する。また、変復調部24は、送信処理として、処理部26からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部24は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてRF部22に出力する。ここで、通信システム100は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式に対応するので、変復調部24は、受信処理としてFFT(Fast Fourier Transform)も実行し、送信処理としてIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)も実行する。
変復調部24において変復調処理の対象とされるパケット信号のフォーマットを説明する。図3は、通信システム100において規定されるパケット信号のフォーマットを示す。図示のごとく、STFが先頭に配置されるとともに、STFに続いてGI2、LTF1、LTF2、SIG、データが配置されている。ここで、STFは、160サンプルの信号であり、16サンプルの信号パターンが10回繰り返されている。つまり、STFでは、後述のLTF1の期間よりも短い期間の信号パターンが10回繰り返されている。LTF1とLTF2とは、64サンプルで同一期間であり、信号パターンも同一である。GI2は、LTF1あるいはLTF2に対するガードインターバルであり、32サンプルである。また、GI2、LTF1、LTF2とによってLTFが形成されている。なお、LTF1、LTF2とによってLTFが形成されているとしてもよい。SIGは、制御信号であり、80サンプルである。80サンプルには、16サンプルのガードインターバルが含まれている。図2に戻る。
処理部26は、受信処理として、変復調部24での復調結果を受けつける。処理部26は、復調結果の内容に応じた処理を実行する。例えば、復調結果の内容が、他の無線装置20を搭載した車両12の存在位置に関する情報である場合、処理部26は、図示しない他の車両12の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。また、復調結果の内容が渋滞情報や工事情報であれば、それらを運転者へモニタやスピーカを介して通知する。処理部26は、送信処理のために、図示しない図示しないGPS受信機、ジャイロスコープ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、図示しない車両12、つまり無線装置20が搭載された車両12の存在位置、進行方向、移動速度等(以下、これも「存在位置」と総称する)を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。処理部26は、存在位置を格納したパケット信号を生成する。処理部26は、変復調部24へパケット信号を出力する。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアとハードウエアとの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
図4は、変復調部24に含まれた復調部40の構成を示す。復調部40は、同期部42、FFT部44、チャネル補正部46、復号部48を含む。また、同期部42は、検出部50、LTF1相関部52、更新相関部54、LTF2相関部56、推定部58を含む。
検出部50は、図示しない無線装置20から、ベースバンドのパケット信号を受けつける。検出部50は、パケット信号中のSTFの受信を検出する。これは、パケット信号の立ち上がりを検出することに相当する。具体的に説明すると、検出部50は、STFのうちの16サンプルのパターンと、パケット信号との相互相関を計算する。相互相関を計算するための相関器の構成は公知であるので、ここでは説明を省略する。検出部50は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、立ち上がりを検出したと判定し、判定結果をLTF1相関部52へ通知する。なお、立ち上がりを検出するために、検出部50は、相互相関を計算せず、信号強度、例えば、RSSIを監視してもよい。
図5(a)−(f)は、復調部40の動作概要を示す。横軸は時間を示す。図5(a)は、相関値を示す。なお、図5(a)に示された相関値は、検出部50において計算された相関値だけではなく、後述のLTF1相関部52、更新相関部54、LTF2相関部56において計算される相関値にも対応する。図5(b)は、検出部50における判定結果を示す。図示のごとく、通常はLowレベルに設定されており、立ち上がり検出がなされたときだけHighレベルが示される。図5(c)−(f)については後述する。図4に戻る。
LTF1相関部52は、検出部50からの立ち上がり検出の判定結果を受けつける。LTF1相関部52は、判定結果を受けつけると、LTF1検出待ち期間を設定し、LTF1検出待ち期間経過後にLTF1検出期間を設定する。LTF1検出待ち期間は、STFの途中からLTF1までの期間にわたって待機するための期間であって、STFの期間よりも短くなるように規定されている。ここでは、LTF1検出待ち期間が予め定められた固定値であるとする。また、LTF1検出期間は、LTF1の到来タイミングを検出するためのウインドウであって、かつLTF1の期間以上の期間である。図5(c)は、LTF1相関部52によって設定されるLTF1検出待ち期間220とLTF1検出期間222とを示す。図4に戻る。
LTF1相関部52は、LTF1検出期間中において、LTF1と、パケット信号との相互相関を計算する。LTF1相関部52は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、LTF1の到来タイミングを検出したと推定する。図5(c)のLTF1検出期間222の間において、図5(a)のピークP1が、LTF1の到来タイミングとして検出される。図4に戻る。LTF1相関部52は、LTF1の到来タイミングを検出すると、LTF1検出期間を終了する。LTF1相関部52は、推定した到来タイミングを更新相関部54に出力するとともに、到来タイミングと相関値とを推定部58へ出力する。
更新相関部54は、LTF1相関部52から到来タイミングを通知されると、LTF1更新期間を設定する。LTF1更新期間は、到来タイミングに対する修正タイミングを検出するためのウインドウであって、かつLTF1の期間以下の期間である。図5(d)は、更新相関部54によって設定されるLTF1更新期間224を示す。LTF1更新期間224は、LTF1検出期間222よりも短いとする。図4に戻る。更新相関部54は、LTF1更新期間224中において、LTF1と、パケット信号との相互相関を計算する。更新相関部54は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、LTF1の修正タイミングを検出したと推定する。図5(d)のLTF1更新期間224の間において、図5(a)のピークP2が、LTF1の修正タイミングとして検出される。図4に戻る。更新相関部54は、LTF1の修正タイミングを検出すると、LTF1更新期間を終了する。更新相関部54は、推定した修正タイミングと相関値とを推定部58へ出力する。
推定部58は、LTF1相関部52から、到来タイミングと相関値との組合せを受けつけるとともに、更新相関部54が修正タイミングを検出した場合、更新相関部54から、修正タイミングと相関値との組合せを受けつける。推定部58は、修正タイミングに対応した相関値が到来タイミングに対応した相関値よりも大きい場合、つまり修正タイミングが到来タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを到来タイミングに変更する。一方、到来タイミングに対応した相関値が修正タイミングに対応した相関値以上である場合、つまり到来タイミングが修正タイミングよりも確からしい場合、修正タイミングを削除し、到来タイミングを維持する。これは、相関値の検出状況に応じて、ウインドウを後ろにずらしながら検出を継続することに相当する。また、修正タイミングの相関値がそれまでの相関値よりも大きい場合に、修正タイミングを到来タイミングに変更するので、しきい値を大きくしなくても検出精度が向上される。さらに、しきい値を大きくしなくてもよいので、フェージング環境下においてピークが低くなっても、そのようなピークを検出できる。
推定部58は、更新相関部54における相関処理結果をもとに修正タイミングを検出した場合、更新相関部54に対して、新たなLTF1更新期間224による相関処理の再実行を指示する。更新相関部54は、推定部58からの指示に応じて、新たなLTF1更新期間224を設定する。図5(e)は、更新相関部54によって設定される新たなLTF1更新期間224を示す。図4に戻る。更新相関部54は、前述の説明と同様に相互相関を実行する。更新相関部54は、新たな修正タイミングを検出した場合に、推定した新たな修正タイミングと相関値とを推定部58へ出力する。
推定部58は、更新相関部54から、新たな修正タイミングと相関値との組合せを受けつけた場合、前述の処理を実行し、到来タイミングを変更するか、維持する。更新相関部54において修正タイミングが検出されなくなるまで、以上の処理が繰り返される。推定部58は、更新相関部54における相関処理結果をもとに修正タイミングが未検出である場合、LTF1の到来タイミングを特定する。図5(e)のLTF1更新期間224の間において、図5(a)のピークが存在しないので、LTF1の修正タイミングは検出されない。図4に戻る。
推定部58は、LTF1の到来タイミングを特定した場合、LTF1の到来タイミングから1シンボル遅れたタイミング近傍における相互相関の実行をLTF2相関部56に指示する。LTF2相関部56は、LTF1の到来タイミングから1シンボル遅れたタイミング近傍において、LTF2とパケット信号に対する相互相関を実行する。相関値のピークがしきい値よりも大きければ、当該ピークに対応したタイミングがLTF2の到来タイミングに相当する。つまり、推定部58は、LTF2相関部56における相関処理結果をもとに、第1シンボルの到来タイミングの正確性を確認する。なお、LTF2の到来タイミングが、LTF1の到来タイミングから1シンボル遅れたタイミングとずれている場合、推定部58は、LTF1の到来タイミングを修正してもよい。
推定部58は、LTF1の到来タイミングを未特定である場合、LTF2相関部56に対してLTF2検出期間の設定を指示する。LTF2相関部56は、推定部58からの指示に応じてLTF2検出期間を設定する。LTF2検出期間は、LTF1相関部52において設定したLTF1検出期間の後方に設定されるべきウインドウであって、かつLTF2の到来タイミングを検出するためのウインドウである。ここで、LTF2検出期間は、LTF1の期間以上の期間である。LTF2相関部56は、LTF2検出期間中において、LTF2とパケット信号との相互相関を計算する。
LTF2相関部56は、相関値がしきい値よりも大きくなった場合に、LTF2の到来タイミングを検出したと推定する。図5(f)のLTF2検出期間226の間において、図5(a)のピークP3が、LTF2の到来タイミングとして検出される。図4に戻る。LTF2相関部56は、LTF2の到来タイミングを検出すると、到来タイミングを推定部58へ出力する。推定部58は、LTF2相関部56における相関処理結果をもとに、LTF2の到来タイミングを特定する。また、推定部58は、LTF2の到来タイミングよりも1シンボル前のタイミングをLTF1の到来タイミングとして特定する。推定部58は、特定したLTF1の到来タイミングをもとに、LTF、SIG、データの各シンボルに対するタイミングを生成し、タイミングをFFT部44へ出力する。
FFT部44は、図示しない無線装置20から、ベースバンドのパケット信号を受けつける。FFT部44は、推定部58においてタイミングが生成されるまで、パケット信号を遅延させる。FFT部44は、推定部58からのタイミングをもとに、パケット信号に対してFFTを実行する。FFTによって、時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。FFT部44は、周波数領域に変換したパケット信号(以下、これも「パケット信号」という)をチャネル補正部46へ出力する。チャネル補正部46は、FFT部44からパケット信号を受けつけ、パケット信号のLTFをもとにチャネル特性を推定する。また、チャネル補正部46は、推定したチャネル特性をもとに、パケット信号を補正する。復号部48は、パケット信号に対する誤り訂正符号を復号する。チャネル補正部46と復号部48には、公知の技術が使用されればよい。
以上の構成による通信システム100の動作を説明する。図6は、復調部40における同期手順を示すフローチャートである。検出部50が立ち上がりを検出した場合(S10のY)、LTF1相関部52がLTF1検出期間222においてピークを検出し(S12のY)、更新相関部54がLTF1更新期間224においてピークを検出したとき(S14のY)に、後から検出したピークの方が大きければ(S16のY)、推定部58は、LTF1の到来タイミングを更新する(S18)。後から検出したピークの方が大きくなければ(S16のN)、ステップ18はスキップされる。その後、ステップ14に戻る。
更新相関部54がLTF1更新期間224においてピークを検出しないとき(S14のN)に、LTF2相関部56は、LTF2の到来タイミングを確認する(S20)。LTF1相関部52がLTF1検出期間222においてピークを検出しない場合(S12のN)、LTF2相関部56がLTF2検出期間226でピークを検出した場合(S22のY)、推定部58は、LTF2の到来タイミングを特定する(S24)。LTF2相関部56がLTF2検出期間226でピークを検出しない場合(S22のN)、ステップ24はスキップされる。検出部50が立ち上がりを検出しない場合(S10のN)、処理は終了される。
次に、変形例を説明する。変形例は、実施例と同様に、パケット信号を受信する受信装置に関する。変形例では、複数のアンテナが備えられていることを前提とする。ITSにおけるチャネル特性は、受信装置がどのような位置に存在するかによって異なる。例えば、静的な環境に存在することもあれば、干渉波の影響が大きくなる環境に存在することもある。受信特性を向上させるためには、複数のアンテナにおいて受信したパケット信号をチャネル特性に応じて処理することが望ましい。これに対応するために、本変形例に係る受信装置は、RLSアルゴリズムのような適応アルゴリズムを使用したアレイ処理と、MRCとを実行可能に構成されており、パケット信号のうち、STF、LTF、SIGにおいて両方の処理を実行する。受信装置は、SIGの復調結果をもとに、アレイ処理あるいはMRCを選択する。受信装置は、選択結果を使用して、データを復調する。
図7は、本発明の変形例に係る復調部40の構成を示す。復調部40は、アレイ処理部70、MRC処理部72、選択部74、出力部76、復号部48を含む。なお、復調部40が含まれた図示しない無線装置20では、ふたつのアンテナが備えられているものとする。そのため、アレイ処理部70には、ふたつのパケット信号が並列に入力される。以下では、並列に入力されるふたつのパケット信号も「パケット信号」という。
アレイ処理部70は、パケット信号に含まれたLTSの部分において、RLSアルゴリズムを実行することによって、ウエイトを導出する。また、アレイ処理部70は、ウエイトを使用しながら、SIG、データをアレイ合成する。MRC処理部72は、パケット信号に含まれたLTSの部分において、最大比合成用のウエイトを導出する。また、アレイ処理部70は、ウエイトを使用しながら、SIG、データを最大比合成する。
選択部74は、アレイ処理部70から、SIGにおけるアレイ合成結果を受けつけ、MRC処理部72から、SIGにおける最大比合成結果を受けつける。選択部74は、アレイ合成結果に対するEVMを導出するとともに、最大比合成結果に対するEVMを導出する。選択部74は、両方のEVMを比較し、小さい方を選択する。アレイ合成結果に対するEVMが選択された場合、選択部74は、データに対してアレイ処理部70の使用を決定し、最大比合成結果に対するEVMが選択された場合、選択部74は、データに対してMRC処理部72の使用を決定する。選択部74によって選択されなかったアレイ処理部70あるいはMRC処理部72は、パケット信号の残りの期間において停止されてもよい。選択部74は、決定内容を出力部76へ通知する。また、選択部74は、データに対して使用を決定しなかった方の停止も決定する。例えば、アレイ処理部70が使用される場合、MRC処理部72の停止が決定され、MRC処理部72が使用される場合、アレイ処理部70の停止が決定される。選択部74は、アレイ処理部70あるいはMRC処理部72へ停止を指示する。
図8は、復調部40の動作概要を示す。図8に示されたパケット信号では、図3と同様に、「STF」、「LTF」、「SIG」、「データ」が配置される。LTFにおいて、RLSによる初期ウエイトが作成されるとともに、MRCによる初期ウエイトが作成される。両方の初期ウエイトを使用して、SIGに対する合成がそれぞれなされる。また、アレイ合成したSIGが復調される。ふたつの合成結果におけるEVMを比較することによって、RLSあるいはMRCが選択される。RLSあるいはMRCによって、データに対する逐次更新復調がなされる。図7に戻る。出力部76は、SIGの期間において、アレイ処理部70からの信号を選択し、データの期間において、選択部74の決定内容に応じた信号を選択する。出力部76は、選択した信号を出力する。
本発明の実施例によれば、到来タイミングを推定した後に修正タイミングで更新するので、到来タイミングの検出するためのしきい値を小さくできる。また、到来タイミングの検出するためのしきい値が小さくなるので、フェージングの影響によって受信強度が小さくなっている場合であっても、パケット信号に対するタイミング同期を検出できる。また、修正タイミングで更新するので、到来タイミングが誤検出であってもこれを修正できる。また、誤検出が修正されるので、同期精度を向上できる。また、同期精度が向上されるので、受信品質を向上できる。また、LTF1に対するタイミング同期を確立できなくても、LTF2に対して相関処理を実行するので、最終的にタイミング同期を確立できる。LTF1に対するタイミング同期を確立した場合であっても、LTF2に対するタイミングを確認するので、タイミングの同期精度を向上できる。
また、チャネル特性に応じて、複数のパケット信号の合成方法を変更するので、受信品質を向上できる。また、データの部分においては、いずれかの合成方法を使用するので、処理量の増加を抑制できる。また、静的な環境においてはMRCを使用するので、LTFの期間が短くても、受信品質の悪化を抑制できる。また、干渉波の影響が大きい環境ではアレイ合成を使用するので、干渉波の影響を低減できる。また、干渉波の影響が低減されるので、受信品質の悪化を抑制できる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明の実施例において、LTF1相関部52、更新相関部54、LTF2相関部56は、相互相関を計算し、相関値としきい値とを比較している。しかしながら、相関値に対して所定の処理を施した値としきい値とを比較してもよい。例えば、検出部50における相関処理の結果をもとにフィルタのタップ係数を導出する導出部がさらに備えられている。また、LTF1相関部52、更新相関部54、LTF2相関部56は、導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタによって、相関処理結果をフィルタリングしてからしきい値と比較する。本変形例によれば、相関処理結果をフィルタリングしてからしきい値と比較するので、雑音の影響を低減できる。
ここでは、このような構成を図面をもとに説明する。図9は、本発明の変形例に係る復調部40の構成を示す。復調部40は、図4の復調部40に対して導出部60、第1フィルタ部62、第2フィルタ部64、第3フィルタ部66を含む。導出部60は、検出部50からの相関値を受けつける。ここでは、図示しないAGCがロックした後の相関値であるとする。また、相関値の時間変化が遅延プロファイルに相当する。導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する。例えば、複数の値と複数のタップ係数とが1対1で対応している場合、ひとつの値をひとつのタップ係数とする。なお、導出部60は、タップ係数を導出するために、所定の演算を実行してもよい。導出部60は、第1フィルタ部62、第2フィルタ部64、第3フィルタ部66へ複数のタップ係数を出力する。
第1フィルタ部62は、導出部60から複数のタップ係数を受けつける。第1フィルタ部62は、複数のタップにて構成されたFIRフィルタである。第1フィルタ部62は、受けつけたタップ係数を各タップに設定する。第1フィルタ部62は、LTF1相関部52からの相関値を受けつけ、相関値に対してフィルタリング処理を実行する。第1フィルタ部62は、フィルタリング処理の結果を相関値として推定部58に出力する。また、第1フィルタ部62は、LTF1相関部52に到来タイミングを検出させるために、相関値をLTF1相関部52にフィードバックする。その際、LTF1相関部52は、フィードバックされた相関値をもとに到来タイミングを検出する。推定部58は、第1フィルタ部62からの相関値とLTF1相関部52からの到来タイミングを受けつける。
更新相関部54および第2フィルタ部64は、LTF1相関部52および第1フィルタ部62と同様の処理を実行するので、ここでは説明を省略する。LTF2相関部56および第3フィルタ部66も、LTF1相関部52および第1フィルタ部62と同様の処理を実行するので、ここでは説明を省略する。フェージング環境下においては遅延プロファイルのピーク、つまり相関値の時間変化のピークがなだらかになる傾向がある。第1フィルタ部62から第3フィルタ部66によるフィルタリング処理を実行することによって、そのようなピークを強調できる。つまり、ピークが急峻になるような変換がなされる。そのため、到来タイミングや修正タイミングの検出確率を増加できる。
上記の場合において、導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうち、大きい方から所定数番目の値までを選択し、選択した値をタップ係数に使用する。ここでは、選択した値に対応したタップのタップ係数とされる。一方、導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定する。本変形例によれば、タップ係数に含まれる雑音の影響を低減できる。
また、上記の場合において、導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうち、しきい値よりも大きな値を選択し、選択した値をタップ係数に使用する。ここでは、選択した値に対応したタップのタップ係数とされる。一方、導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定する。なお、大きい方から所定数番目の値までを選択する場合と、しきい値よりも大きな値を選択する場合とを組み合わせてもよい。本変形例によれば、タップ係数に含まれる雑音の影響を低減できる。
さらに、上記の場合において、導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値をもとに、複数のタップ係数を導出する際に次の処理を実行してもよい。導出部60は、遅延プロファイルに含まれた複数の値のそれぞれを2のn乗分の1になるように近似を実行してもよい。これは、ビットシフトで処理可能なタップ係数を設定することに相当する。本変形例によれば、第1フィルタ部62、第2フィルタ部64、第3フィルタ部66の回路規模を削減できる。なお、タップ係数は、複素数であってもよく、大きさの成分だけを有した電力値であってもよい。さらに、タップ係数が、複素数である場合、別途推定された周波数オフセットによってタップ係数が補正されてもよい。
本発明の実施例において、検出部50は、ベースバンドのパケット信号とひとつの信号パターンとをもとに相関処理を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、検出部50は、ふたつ以上の信号パターン、ここではふたつの信号パターンを単位にして、ベースバンドのパケット信号に対する相関処理を実行してもよい。本変形例によれば、16サンプルのパターンにもとづく相互相関が32サンプルのパターンにもとづく相互相関になるので、検出精度を向上できる。
10 基地局装置、 12 車両、 20 無線装置、 22 RF部、 24 変復調部、 26 処理部、 28 制御部、 40 復調部、 42 同期部、 44 FFT部、 46 チャネル補正部、 48 復号部、 50 検出部、 52 LTF1相関部、 54 更新相関部、 56 LTF2相関部、 58 推定部、 100 通信システム。
Claims (3)
- 第1既知信号に続いて第2既知信号が配置されたパケット信号であって、かつ第1シンボルと第2シンボルとが順に第2既知信号に含まれたパケット信号を受信する受信部と、
前記受信部におけるパケット信号中の第1既知信号の受信を検出する検出部と、
前記受信部において受信されるパケット信号中の第1既知信号では、第1シンボルの期間よりも短い期間の信号パターンが複数回繰り返されており、前記検出部においてなされた信号パターンと受信したパケット信号との相関処理結果をもとに、フィルタのタップ係数を導出する導出部と、
前記検出部が第1既知信号の受信を検出すると、第1シンボルの期間以上の期間のウインドウを設定し、ウインドウ中において、前記導出部において導出したタップ係数が設定されたフィルタを使用しながら、第1シンボルの到来タイミングを検出する処理部と、
を備えることを特徴とする受信装置。 - 前記導出部は、相関処理結果のうち、大きい方から所定数番目の値までをタップ係数に使用し、相関処理結果のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
- 前記導出部は、相関処理結果のうち、しきい値よりも大きな値をタップ係数に使用し、相関処理結果のうちの残りの値に対するタップ係数をゼロに設定することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
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