JP3860485B2

JP3860485B2 - 無線受信機におけるプリアンブル検出方法

Info

Publication number: JP3860485B2
Application number: JP2002044412A
Authority: JP
Inventors: るみ黒田; 欽一日暮
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP2003244118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線機の受信機に関わり、特に受信信号に既知の信号パターンが含まれているか否かを判定するプリアンブル検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル無線システムにおける送信信号は、２値信号系列をある区間（フレーム等）で区切り、π／４シフトQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)などのデジタル変調方式により変調した後に送信される。
【０００３】
このとき、送信機が初めて送信するフレームを第１フレームと云い、以降第２フレーム、第３フレーム、…と送信される。このときフレームには、フレーム内の固定位置にプリアンブルと呼ばれる周期性をもった一定長の固定ビットが付加されている。
【０００４】
タイミング同期を取る方法には、送信機と受信機が、全くタイミング同期が取れていない状態で、送信機から送信される第１フレーム内のプリアンブル成分を検出し、検出したプリアンブル成分を用いてタイミング情報を算出し、現フレーム内の復調処理に反映させる高速同期がある。これとは別に、受信機と送信機が前のフレームでタイミング同期が取れている状態で、現フレームにおけるタイミング情報を算出し、前フレームのタイミング情報との差分から新たなタイミング情報を算出して、次フレームの復調処理に反映させる通常同期がある。このようなプリアンブル検出は、送信機と受信機の同期を確立するために必要な技術である。
【０００５】
図３、図４及び図５を用いて、送信フレームと送信パターンの一例を説明する。
【０００６】
図３は、公共業務用デジタル移動通信システムの標準規格ARIB STD−T79に基づいた、移動局間直接通信時の送信パターンの一例であり、第１フレーム、第２フレーム及び第３フレームは直接通信同期バースト（SB_０，SB_１，SB_２）と呼ばれ、このフレーム内にプリアンブルが含まれる。
【０００７】
第４フレーム以降は直接通信通信用物理チャネル（TCH_０，TCH_１，…，TCH_Ｍ−１｜Ｍは１以上の自然数、Ｍは通話の長さにより変化）と呼ばれ、このフレーム内に送信したいデータが含まれる。
【０００８】
通常、送信機は、図３に示すように送信開始直後の数フレームは同期バーストを送信し、次いで通信が終了するまで通信用物理チャネルを送信する。
【０００９】
図４と図５は、それぞれARIB STD−T79による直接通信同期バースト、直接通信通信用物理チャネルであり、Gはガード時間、LPはリニアライザ用プリアンブル、Rはバースト過渡応答用ガード時間、Pはプリアンブル、SWは同期ワード、Postはポストアンブル、TCHはトラフィックチャネル、DACCHは直接付随制御チャネル、PICHはパラメータ情報チャネルで、各記号の下の数字はそれぞれの領域のビット数であり、両フレームパターンのプリアンブル領域には、例えば“1001”と云ったビット系列を繰り返す固定パターンが用いられる。
【００１０】
次いで、プリアンブルの持つプリアンブル成分について説明する。ARIB STD−T79に基づいたプリアンブルパターンは“1001”の繰り返しであり、変調方式をπ／４シフトQPSK、振幅を１とすると図６に示す８点にマッピングされる。図６ａは複素面上の信号点を示し、図６ｂに時間波形を示す。図６ｂの８点についてFFT（Fast Fourier Transform）又はDFT（Discrete Fourier Transform）によってフーリエ変換を行なうと、式（１）で示されるように
【００１１】
【数１】

となる。これより、シンボルレートをf_ｂとすると、マッピング後のプリアンブルの持つプリアンブル成分は図７となる。
【００１２】
式（１）は、シンボルレート f _ｂでサンプリングしているため、X(0)とはFFTの周波数範囲−f _ｂ／2から＋f _ｂ／2の−f _ｂ／2に対応する。送信信号は、式（２）の送信機側で伝達関数
【００１３】
【数２】

のルートロールオフフィルタにより帯域制限されている。式(２）において、ω_ｂはシンボルレートに２πを乗じたものであり、βはロールオフ率で0≦β≦1である。
【００１４】
受信機側においても、受信信号は式（２）に示すルートロールオフフィルタにより帯域制限されており、例えば、受信信号に周波数偏差がない場合に、送信機側と受信機側で、ロールオフ率β＝0.5のルートロールオフフィルタで帯域制限をした場合には図８となり、このときの２つのプリアンブルスペクトルX(1)，X(5)の電力スペクトルの和が全電力の大半を占めることが分かる。
【００１５】
また、プリアンブルの持つ２つの周波数成分の周波数をf_ｋ１，f_ｋ２（−f_ｂ／2≦f_ｋ１＜f_ｋ２≦＋f_ｂ／2）とすると、それぞれ式（３）及び式（４）で示されるように
【００１６】
【数３】

【数４】

となり、f_ｋ２−f_ｋ１＝f_ｂ／2となる。この特性を用いて、プリアンブル検出が行なわれる。
【００１７】
プリアンブル検出方法の説明の前に、図９に示すプリアンブル検出ブロック500と受信信号にプリアンブルを含む場合のプリアンブル検出ブロック500の電力演算部502出力について説明する。
【００１８】
図９に示すプリアンブル検出ブロック500は、FFT部501、電力演算部502、プリアンブル判定部503で構成されており、x(n|n=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)はFFT部501の入力信号、X(k|k=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)はFFT部の出力信号、P(k|k=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)は電力演算部502の出力、Yはプリアンブル判定部503の出力（プリアンブル検出時はY＝1、非検出時はY＝0を出力）である。
【００１９】
図１０は、受信信号にプリアンブルを含み、周波数偏差のない場合の電力演算部502の出力で、プリアンブルの電力スペクトル（FFTのポイント数はN_ＦＦＴ）の一例である。図１０において、kは離散周波数番号、ｋ_１とｋ_２はプリアンブル成分を得る離散周波数番号（0≦ｋ_１＜ｋ_２≦N_ＦＦＴ-1）、P(k)は離散周波数番号kの電力スペクトルであり、離散周波数番号N_ＦＦＴ／2が直流成分となる。
【００２０】
また、図１０において、FFTの入力信号のサンプリング周波数をf_Ｓ（シンボルレートf_ｂのときf_Ｓ＝gf_ｂ(g≧2)）とすると、離散周波数番号間の周波数幅はf_Ｓ／N_ＦＦＴとなる。前述したプリアンブルの持つプリアンブル成分の特徴からも明らかなように、あらかじめ決められたパターンの繰り返しで構成されるプリアンブルは、図１０のｋ_１とｋ_２のように決まった離散周波数番号でプリアンブル成分を持ち、それぞれにおける２つの電力スペクトルP(ｋ_１)とP(ｋ_２)は、（ｋ_２−ｋ_１）離れた関係にある。
【００２１】
図１１は、受信信号にプリアンブルが含まれた場合の電力演算部502出力の一例であり、N_ＦＦＴはFFTのポイント数、kは離散周波数番号(0≦k≦N_ＦＦＴ-1)，P(k)は離散周波数番号kにおける電力スペクトル、k_ｍａｘ１はP(k)の最大値を得る離散周波数番号である。
【００２２】
図１１と図１２を用いて従来のプリアンブル検出方法を説明する。
【００２３】
プリアンブル検出ブロック500に入力された時間信号x(n)は、FFT部501により離散周波数成分X(k)となり、電力演算部502で電力スペクトルP(k)を算出し、図１１に示す離散周波数成分を得る。ここで、nは時間のサンプル番号であり、nとkはそれぞれ正の整数0≦n，k＜N_ＦＦＴ-1である。
【００２４】
電力演算部502の出力P(k)をプリアンブル判定部503の入力とし、受信信号にプリアンブルが含まれるか否かの判定を行なうプリアンブル判定部503の動作の流れを図１２に示す。
【００２５】
プリアンブル判定部503では、入力P(k)（k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1）について、k_ｍａｘ１＝0，P(k_ｍａｘ１)＝P(0)の初期値を与えてから（ステップ30）、離散周波数番号の全範囲に亘ってステップ300の最大値検索を行ない、図１１に示す最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ１と最大値P(k_ｍａｘ１)を得る。
【００２６】
次いで、プリアンブルの持つプリアンブル成分は（ｋ_２−ｋ_１）離れている（図１０参照）ので、最大値検索（ステップ300）により得た離散周波数番号k_ｍａｘ１から±（ｋ_２−ｋ_１）離れた２つの離散周波数番号k_０１とk_０２を、次の式（５）及び式（６）
【００２７】
【数５】

【数６】

により算出し（ステップ301）、P(k_０１)とP(k_０２)を比較して（ステップ302）、P(k_０１)≧P(k_０２)ならばk_ｍａｘ１＝k_０１，P(k_ｍａｘ１)＝P(k_０１)とし（ステップ303）、P(k_０１)＜P(k_０２)ならばk_ｍａｘ２＝k_０２，P(k_ｍａｘ２)＝P(k_０２)とする（ステップ304）。上記、式（５）及び式（６）の“A＝B mod C”において、AはBをCで割った余りを示す。
【００２８】
最後に、求めたP(k_ｍａｘ１)とP(k_ｍａｘ２)を加算したものを全電力P_０＝ΣP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)で割った電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０と、閾値αを比較し（ステップ305）、電力比が閾値αを超えた場合は受信信号にプリアンブルが含まれていると判断してプリアンブル判定部503の出力をY＝1とし（ステップ306）、電力比が閾値αを超えない場合は受信信号にはプリアンブルが含まれていないと判断してY＝0（ステップ306）とすることによりプリアンブル検出が行なわれる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
受信信号に含まれるプリアンブルを検出するために用いるFFT部501は、FFTのポイント数N_ＦＦＴを大きく設定することにより、より正確なプリアンブル成分を得ることが可能となり、上記プリアンブル検出方法で得ることができるプリアンブル判定情報（プリアンブルの検出／非検出）はより確かなものとなる。しかしながら、実際には次に述べる問題点があるため、従来のプリアンブル有無の判定で十分な確さを得ることは難しい。
【００３０】
一般に、受信復調部においてプリアンブルを検出する場合は、受信復調部の処理時間に制限があるため、プリアンブル検出の処理時間も制限される。そのため、プリアンブル検出ブロック500では、決められた処理時間内に正しくプリアンブルを検出することが望まれる。しかしながら、従来のプリアンブル検出方法は、FFTのポイント数N_ＦＦＴの増加に比例して、プリアンブル判定部503内の最大値検索処理に要する演算量が増加してしまう主たる問題点を有する。
【００３１】
また、この問題点に付帯して、上記プリアンブル検出ブロック500内の演算を固定小数点で実現し、受信信号が小さくなる場合には、FFT部501と電力演算部502の出力も小さくなり桁落ちを生じるために、プリアンブル判定部503で全電力P_０＝0となる第１の付帯的問題点がある。
【００３２】
更に、別の付帯する問題点として、上記同様にプリアンブル検出ブロック500内の演算を固定小数点で実現し、受信信号が小さくプリアンブルを含まないときに、偶然、ある離散周波数において電力スペクトルが存在すると、電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０が閾値αを超えるために、本来プリアンブルの含まれない受信信号を誤ってプリアンブルを含んでいると判定してしまう第２の付帯的問題点がある。
【００３３】
本発明の目的は、上記の主たる問題点及び付帯的問題点を解決し、プリアンブル有無の判定に高い確度が得られるプリアンブル検出方法を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の無線受信機のプリアンブル検出方法は、デジタル変調方式で変調されたプリアンブルを含む送信信号を受信して受信信号を出力する段階と、該受信信号にフーリエ変換を施して離散周波数番号毎に離散周波数成分を出力する段階と、該離散周波数成分の電力を演算して電力スペクトルを出力する段階と、検出基準となるプリアンブルの電力スペクトル付近の範囲についてのみ最大値検索を行なうことによってプリアンブルの有無を判定する段階とを備えていることを特徴とする。
【００３５】
プリアンブルの検出にあたって、本発明においても、プリアンブルが、決まった周波数f_ｋ１とf_ｋ２にプリアンブル成分を持ち、かつ、f_ｋ２−f_ｋ１＝f_ｂ／2となる特性をもつことが利用される、即ち、周波数番号間がf_Ｓ／N_ＦＦＴで離散する、周波数f_ｋ１とf_ｋ２の周波数幅がf_Ｓ／2で一定であることが利用される。
【００３６】
上記のプリアンブル検出方法は、例えば具体的には次のように説明される。即ち、FFTのポイント数がN_ＦＦＴで、予めパターンの決められたプリアンブルの持つプリアンブル成分を得る第１の離散周波数番号ｋ_１と第２の離散周波数番号ｋ_２とが分かっていることを利用し、第１の離散周波数番号ｋ_１に対してk_ａ（0≦k_ａ≦N_ＦＦＴ/4）だけ小さい離散周波数番号（ｋ_１−k_ａ）から、第１の離散周波数番号ｋ_１に対してk_ａだけ大きい離散周波数番号（ｋ_１＋k_ａ）までの範囲について最大値検索を行ない、第１の電力スペクトルの最大値P(k_ｍａｘ１)と該最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ１を算出し、k_ｍａｘ１＋(ｋ_２−ｋ_１)により第２の離散周波数番号k_ｍａｘ２＝k_ｍａｘ１＋(ｋ_２−ｋ_１)を算出して第２の電力スペクトルP(k_ｍａｘ２)を得て、該第２の電力スペクトルP(k_ｍａｘ２)と前記第1の電力スペクトルP(k_ｍａｘ１)の和P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)を算出する。
【００３７】
又は、第２の離散周波数番号ｋ_２に対してk_ａ（0≦k_ａ≦N_ＦＦＴ/4）だけ小さい離散周波数番号（ｋ_２−k_ａ）から、第２の離散周波数番号ｋ_２に対してk_ａだけ大きい離散周波数番号（ｋ_２＋k_ａ）までの範囲について最大値検索を行ない、第２の電力スペクトルの最大値P(k_ｍａｘ２)と該最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ２を算出し、k_ｍａｘ２−(ｋ_２−ｋ_１)により第１の離散周波数番号k_ｍａｘ１＝k_ｍａｘ２−(ｋ_２−ｋ_１)を算出して第１の電力スペクトルP(k_ｍａｘ１)を得て、該第１の電力スペクトルP(k_ｍａｘ１)と前記第２の電力スペクトルP(k_ｍａｘ２)の和P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)を算出する。
【００３８】
そして、前記いずれかの方法により算出した第１と第２の電力スペクトル和P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)の全電力P_０＝ΣP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)に対する電力比{P(k_ｍａｘ２)＋P(k_ｍａｘ１)}／P_０が閾値αを{P(k_ｍａｘ２)＋P(k_ｍａｘ１)}／P_０≧αの場合は受信信号にプリアンブルが含まれていると判断し、{P(k_ｍａｘ２)＋P(k_ｍａｘ１)}／P_０＜αの場合は受信信号にはプリアンブルが含まれていないと判断する。
【００３９】
以上により、プリアンブル判定に要する演算量は、従来の全周波数範囲に亘って行なわれる処理に比べて大幅に削減される。
【００４０】
なお、付帯的な第１の課題を解決するための本発明のプリアンブル検出方法は、電力スペクトルの総和が０の場合、受信信号にはプリアンブルが含まれていないと判断することを特徴とする。即ち、本発明のプリアンブル検出方法では、FFTのポイント数がN_ＦＦＴであるFFT部501の出力を入力とする電力演算部502の出力である電力スペクトルP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)の総和P_０＝ΣP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)がP_０＝0の場合、受信信号はプリアンブルが含まれていないと判断される。以上により、プリアンブル検出ブロック500を固定小数点で実現し、受信信号が小さい場合のプリアンブル誤検出を無くすことが可能となる。
【００４１】
更に、付帯的な第２の課題を解決するための本発明のプリアンブル検出方法は、最大値検索により検出した複数の電力スペクトルの和と全電力スペクトルの総和の関係を用いてプリアンブル検出を行なうことを特徴とする。即ち、本発明のプリアンブル検出方法では、第１の電力スペクトルP(k_ｍａｘ１)と第２の電力スペクトルP(k_ｍａｘ２)和P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)の全電力スペクトルP_０＝ΣP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)に対する電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０が、ある上限値α_ｍａｘ(0≦α＜α_ｍａｘ≦1)を超えた場合は、受信信号にプリアンブルが含まれていないと判断される。以上により、プリアンブル検出ブロック500を固定小数点で実現し、受信信号が小さい場合の本来プリアンブルが含まれていない受信信号におけるプリアンブル誤検出を無くすことが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る無線受信機のプリアンブル検出方法を図面に示した発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【００４３】
デジタル変調方式で変調されたプリアンブルを含む送信信号は、無線受信機で受信されて受信信号となり、同受信信号は、無線受信機の有する受信復調部において、図９に示すプリアンブル検出ブロック500に入力される。
【００４４】
受信信号（時間信号）、即ちブロック500への入力信号x(n|n=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)は、FFTを行なうFFT部501によってフーリエ変換が施され、FFT部501から離散周波数成分（スペクトル）X(k|k=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)が出力される。ここで、nは時間のサンプル番号、kは離散周波数番号、N_ＦＦＴはFFTのポイント数である。周波数成分X(k)は、電力演算部502においてその電力が演算され、電力演算部502から電力スペクトルP(k|k=0,1,…,N_ＦＦＴ-1)が出力される。プリアンブル判定部503は、電力スペクトルP(k)を使ってプリアンブル検出を行ない、検出結果Yを出力する。プリアンブル検出時はY＝1、非検出時はY＝0となる。
【００４５】
なお、FFT部501は、DFTを行なうDFT部に代え、フーリエ変換がDFTによって行なわれるようにしてもよい。
【００４６】
ここで、プリアンブルの持つスペクトルの特徴について説明する。
【００４７】
図１０は、プリアンブルのスペクトルを示し、f_Ｓはサンプリング周波数（シンボルレートがf_ｂの場合はf_Ｓ＝gf_ｂ、(g≧2)）、離散周波数番号が1増えると周波数はf_Ｓ／N_ＦＦＴ増加する関係にある。また、ｋ_１とｋ_２はプリアンブル成分の離散周波数番号（0≦ｋ_１＜ｋ_２≦N_ＦＦＴ-1）であり、離散周波数番号N_ＦＦＴ／2は直流成分を得る離散周波数番号である。
【００４８】
図１０からも明らかなように、プリアンブルの離散周波数番号はｋ_１とｋ_２は、プリアンブル成分の周波数幅が一定である特徴により、両離散周波数番号は(ｋ_２−ｋ_１)だけ離れている。この特徴を用いてプリアンブル検出が行なわれる。
【００４９】
続いて、本発明のプリアンブル検出方法の手順について図１及び図２を用いて説明する。
【００５０】
図１は、受信信号にプリアンブルが含まれる場合の電力演算部502出力の一例である。前述のようにN_ＦＦＴはFFTのポイント数、kは離散周波数番号(0≦k≦N_ＦＦＴ-1)、離散周波数番号N_ＦＦＴ／2は直流成分の離散周波数番号であるが、k_ａは例えば周波数許容範囲等で決めることのできる離散周波数番号の幅(0≦k_ａ≦N_ＦＦＴ/4)である。
【００５１】
図２に提案するプリアンブル検出方法の動作の流れを示す。プリアンブル判定部503は、図１に示される電力スペクトルについて、以下の手順に従い受信信号にプリアンブルが含まれるか否かの判定を行なう。
【００５２】
（手順１）電力演算部502の出力である電力スペクトルP(k)の総和P_０＝ΣP(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ-1)をステップ100で条件判断し、P_０＝0ならば受信信号にプリアンブルは含まれないと判断してステップ106でプリアンブル判定部503出力Y＝0を出力する。一方、P_０≠0ならば次の処理を行なう。
【００５３】
（手順２）プリアンブルの離散周波数番号をｋ_１、ｋ_２とし、ｋ_１から周波数許容範囲等で決めることのできるk_ａ(0≦k_ａ≦N_ＦＦＴ/4)を減算した離散周波数番号(ｋ_１−k_ａ)から、k_ａを加算した離散周波数番号(ｋ_１＋k_ａ)までの範囲200（図１参照）について、ステップ１０で初期値を離散周波数番号k_ｍａｘ１＝(ｋ_１−k_ａ)，P(k_ｍａｘ１)＝P(ｋ_１−k_ａ)としてから、ステップ101で最大値検索を行ない、最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ１と最大値P(k_ｍａｘ１)を得る。
【００５４】
（手順３）手順２で求めた離散周波数番号k_ｍａｘ１とあらかじめ分かっている(ｋ_２−ｋ_１)から、次の式（７）
【００５５】
【数７】

により、離散周波数番号k_ｍａｘ２と電力スペクトルP(k_ｍａｘ２)を算出する（ステップ102）。
【００５６】
（手順４）手順２及び手順３で求めた２つの電力スペクトルの和P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)と、全電力P_０＝P(k|k=0,1,2,…,N_ＦＦＴ)の電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０を算出し、電力比の上限値α_ｍａｘ(0≦α＜α_ｍａｘ≦1)と比較する（ステップ103）。もし、{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０≧α_ｍａｘならば、受信信号にプリアンブルは含まれていないと判断してステップ106でプリアンブル判定部503出力Y＝0とし、{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０＜α_ｍａｘならば次の処理を行なう。
【００５７】
（手順5）手順４で求めた電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０と閾値α（0≦α＜α_ｍａｘ＜1）をステップ104で比較する。もし、{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０＞αならば、受信信号にプリアンブルが含まれていると判断してステップ105でプリアンブル判定部503出力Y＝1を出力し、{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０≦αならば、受信信号にプリアンブルは含まれていないと判断してステップ106でプリアンブル判定部503出力Y＝0を出力する。
【００５８】
このとき、上記手順２と手順３は、予め決められたプリアンブルの持つプリアンブル成分を得る２つの離散周波数番号ｋ_１とｋ_２のうちｋ_１を選び、プリアンブル検出を行なった場合について説明しているが、ｋ_２を選んだ場合には手順２と手順３を以下の処理に置き換えることになる。
【００５９】
（手順２）プリアンブルの離散周波数番号をｋ_１とｋ_２とし、ｋ_２から周波数許容範囲等で決めることのできるk_ａ(0≦k_ａ≦N_ＦＦＴ/4)を減算した離散周波数番号(ｋ_２−k_ａ)から、k_ａを加算した離散周波数番号(ｋ_２＋k_ａ)までの範囲についてステップ101で最大値検索を行ない、最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ２と最大値P(k_ｍａｘ２)を得る。
【００６０】
（手順３）手順２で求めた離散周波数番号k_ｍａｘ２とあらかじめ分かっている(ｋ_２−ｋ_１)から、次の式（８）
【００６１】
【数８】

により、離散周波数番号k_ｍａｘ１と電力スペクトルP(k_ｍａｘ１)を算出する（ステップ102）。
【００６２】
従って、本発明のプリアンブル検出方法は、プリアンブル成分を検出するために限られた範囲200について最大値検索を行ない、電力スペクトルの最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ１又はk_ｍａｘ２を算出し、算出したk_ｍａｘ１又はk_ｍａｘ２に(ｋ_２−ｋ_１)を加算又は減算することにより、他方の離散周波数番号k_ｍａｘ２とk_ｍａｘ１を算出し、いずれかの方法で得た２つの電力P(k_ｍａｘ１)とP(k_ｍａｘ２)の和と全電力P_０との電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０を求め、P_０≠0でα≦P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０≦α_ｍａｘの場合に、受信信号にプリアンブルが含まれていると判断する。
【００６３】
以上のプリアンブル検出を行なうことにより、プリアンブル検出部503における演算量を大幅に削減することが可能になった。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のプリアンブル検出方法により、以下の効果を得ることができる。
【００６５】
（１）予め決められたプリアンブルの持つ周波数成分はFFTのポイント数N_ＦＦＴにより決まることに注目し、プリアンブル成分を検出するために限られた範囲（例えば範囲200）について最大値検索を行なうことで電力スペクトルの最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ１を算出し、算出したk_ｍａｘ１に(ｋ_２−ｋ_１)を加算することにより離散周波数番号k_ｍａｘ２を算出、又は、限られた範囲の最大値検索を行なうことで電力スペクトルの最大値を得る離散周波数番号k_ｍａｘ２を算出し、算出したk_ｍａｘ２から(ｋ_２−ｋ_１)を減算することにより離散周波数番号k_ｍａｘ１を算出することで、プリアンブル判定部503の処理演算量の削減を可能にする。
【００６６】
（２）プリアンブル検出ブロック500内のプリアンブル判定部503において、全電力P_０＝0では受信信号にプリアンブルが含まれていないと判断する条件（ステップ100）を加えることにより、プリアンブル検出ブロック500を固定小数点の演算により実現し、受信信号が小さい場合にFFT部501とFFT部502で桁落ちするために全電力P_０＝0となる場合に生じるプリアンブル誤検出を無くすことを可能にする。
【００６７】
（３）プリアンブル判定部503において、電力比{P(k_ｍａｘ１)＋P(k_ｍａｘ２)}／P_０が閾値の上限値α_ｍａｘを超えた場合は、受信信号にプリアンブルが含まれていないとする条件（ステップ103）を加えることにより、プリアンブル検出部503を固定小数点で実現、又は受信電力が小さいときに、偶然ある離散周波数において電力スペクトルが存在した場合に生じるプリアンブル誤検出を無くすことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリアンブル検出方法の発明の実施の形態を説明するための曲線図。
【図２】本発明に係るプリアンブル検出方法の発明の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図３】デジタル無線通信における送信信号の送信パターンの例を説明するための図。
【図４】図３に示した送信パターンにおける直接通信同期バーストの例を説明するための図。
【図５】図３に示した送信パターンにおける直接通信通信用物理チャネルを説明するための図。
【図６】プリアンブルに対する変調方式の例と変調後の時間波形を説明するための図。
【図７】プリアンブルのスペクトル成分の例を説明するための図。
【図８】帯域制限後のプリアンブルのスペクトル成分の例を説明するための図。
【図９】プリアンブルを検出するためのプリアンブル検出ブロックを説明するための構成図。
【図１０】プリアンブルの電力スペクトルの例を説明するための図。
【図１１】従来のプリアンブル検出方法の例を説明するための曲線図。
【図１２】従来のプリアンブル検出方法の例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
200…最大値検出範囲、500…プリアンブル検出ブロック、501…FFT部、502…電力演算部、503…プリアンブル判定部。

Claims

デジタル変調方式で変調されたプリアンブルを含む送信信号を受信して受信信号を出力する段階と、該受信信号にフーリエ変換を施して離散周波数番号毎に離散周波数成分を出力する段階と、該離散周波数成分の電力を演算して電力スペクトルを出力する段階と、検出基準となるプリアンブルの電力スペクトル付近の範囲についてのみ最大値検索を行なうことによってプリアンブルの有無を判定する段階とを備えていることを特徴とするプリアンブル検出方法。
デジタル変調方式で変調されたプリアンブルを含む送信信号を受信して受信信号を出力する段階と、該受信信号にフーリエ変換を施して離散周波数番号毎に離散周波数成分を出力する段階と、該離散周波数成分の電力を演算して電力スペクトルを出力する段階と、プリアンブルの離散周波数番号を中心とする、離散周波数番号の最大値よりも小さい離散周波数番号の範囲の限られた範囲においてのみ電力スペクトルの最大値検索を行なうことによってプリアンブルの有無を判定する段階とを備えていることを特徴とするプリアンブル検出方法。
前記プリアンブルの有無を判定する段階において、電力スペクトルの総和が０の場合は、受信信号にはプリアンブルが含まれていないと判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリアンブル検出方法。
前記プリアンブルの有無を判定する段階において、最大値検索により検出した複数の電力スペクトルの和と全電力スペクトルの総和の関係を用いてプリアンブル検出を行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリアンブル検出方法。
前記プリアンブルの有無を判定する段階において、基準となるプリアンブルの持つ離散周波数番号が第１の離散周波数番号ｋ_１と第２の離散周波数番号ｋ_２（ｋ_１＜ｋ_２）である場合、第１の離散周波数番号ｋ_１付近の限られた範囲についてのみ電力スペクトルの最大値検索を行ない、最大値を得る第３の離散周波数番号を算出し、該第３の離散周波数番号に第１の離散周波数番号ｋ_１と第２の離散周波数番号ｋ_２の差（ｋ_２−ｋ_１）を加えることにより、第４の離散周波数番号を得、該第３の離散周波数番号に対する最大値の電力スペクトルと第４の離散周波数番号に対する電力スペクトルとを前記最大値検索により検出した複数の電力スペクトルとすることを特徴とする請求項４に記載のプリアンブル検出方法。
前記プリアンブルの有無を判定する段階において、基準となるプリアンブルの持つ離散周波数番号が第１の離散周波数番号ｋ_１と第２の離散周波数番号ｋ_２（ｋ_１＜ｋ_２）である場合、第２の離散周波数番号ｋ_２付近の限られた範囲についてのみ電力スペクトルの最大値検索を行ない、最大値を得る第４の離散周波数番号を算出し、該第４の離散周波数番号に第１の離散周波数番号ｋ_１と第２の離散周波数番号ｋ_２の差（ｋ_２−ｋ_１）を減算することにより、第３の離散周波数番号を得、該第４の離散周波数番号に対する最大値の電力スペクトルと第３の離散周波数番号に対する電力スペクトルとを前記最大値検索により検出した複数の電力スペクトルとすることを特徴とする請求項４に記載のプリアンブル検出方法。
前記プリアンブルの有無を判定する段階において、最大値検索により検出した複数の電力スペクトルの和の全電力スペクトルの総和に対する比が閾値以上であればプリアンブル有と判定し、更に該比が閾値より大きい上限値よりも大きい場合はプリアンブル無と判定することを特徴とする請求項４に記載のプリアンブル検出方法。