JP4203008B2 - パターン位置検出装置、方法、プログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は信号における特定のパターンの位置推定に関する。
背景技術
ＭＭＡＣ（マルチメディア移動アクセス）に代表されるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）信号を復調する場合、まず受信された信号に含まれる既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）の位置を取得する必要がある。ただし、既知シンボルとは、同期獲得やチャネル位置推定等に用いられることを目的に付加されたものである。
受信信号における既知シンボルの位置を相関計算により取得する方法がある。その方法は、以下の通りである。まず、受信信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）する。また、既知シンボルをＦＦＴしてから共役複素数に変換する。そして、受信信号をＦＦＴしたものと、既知シンボルをＦＦＴしてから共役複素数に変換したものとの積を求める。この積に逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）を行って相関値を求める。この相関値は時間の関数であり、相関値が最大となる時間を受信信号における既知シンボルの位置であると推定する。
しかしながら、高速フーリエ変換を行うためには信号をデジタルで表現しなければならない。よって、既知シンボルの位置の推定はアナログ信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング間隔より高精度には行えない。
そこで、本発明は、ＯＦＤＭ信号等の信号における既知シンボルといったようなある特定のパターンの位置を高精度に推定することを課題とする。
発明の開示
請求項１に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段とを備えるように構成される。
上記のように構成されたパターン位置検出装置は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出する。パターン取出手段は、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出す。スペクトル積取得手段は、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。位相変化量測定手段は、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する。精密パターン位置検出手段は、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する。
位相変化量自体が、測定対象信号における所定のパターンの位置を精密に示しているため、所定のパターンの位置を精密に測定できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段を備え、スペクトル積取得手段は、パターン取出手段により取り出された有効パターンの周波数スペクトルと複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得するように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、有効パターンを高速フーリエ変換して有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、所定のパターンを高速フーリエ変換して所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段とを備えるように構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明であって、測定対象信号の周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積に基づいておよその位置を検出する予備的パターン位置検出手段を備えるように構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、予備的パターン位置検出手段は、測定対象信号の周波数スペクトルと所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を時間領域に変換したものが最大値をとる時間をおよその位置として検出するように構成される。
請求項６に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、前記スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段と、を備え、前記スペクトル積取得手段が、前記パターン取出手段により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出手段が、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、ように構成される。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、パターン取出手段が測定対象信号から所定のパターンの取出を開始する位置をおよその位置から所定距離だけ移動し、所定のパターンの開始位置もまた所定距離だけ移動するように構成される。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明であって、位相変化量測定手段は位相変化量の初期値を測定するように構成される。
請求項９に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、スペクトル積取得工程において取得された積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程とを備えるように構成される。
請求項１０に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、有効パターンの周波数スペクトルおよび所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
請求項１１に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、有効パターンの周波数スペクトルおよび所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
請求項１２に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、前記スペクトル積取得工程により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換工程と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換工程と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換工程と、を備え、前記スペクトル積取得工程において、前記パターン取出工程により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換工程の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出工程において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、ように構成される。
請求項１３に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、をコンピュータに実行させ、前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部であるプログラムである。
請求項１４に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、をコンピュータに実行させ、前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部であるプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるパターン位置検出装置１の構成を示すブロック図である。パターン位置検出装置１は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出する。ただし、本発明の実施形態においては、測定対象信号としてはＯＦＤＭ信号を、所定のパターンとしては既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）を想定している。ただし、既知シンボルとは、同期獲得やチャネル位置推定等に用いられることを目的にＯＦＤＭ信号に付加されたものである。
パターン位置検出装置１は、有効シンボル取出部（パターン取出手段）１２、第一高速フーリエ変換部１４、第二高速フーリエ変換部１５、複素共役変換部１６、ミキサ（スペクトル積取得手段）２０、逆高速フーリエ変換部２２、予備的シンボル位置検出部２４、位相変化量測定部２６、精密シンボル位置検出部２８、本シンボル位置検出部３０を備える。
有効シンボル取出部（パターン取出手段）１２は、測定対象信号における既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）のおよその位置に基づき、測定対象信号から既知シンボルを有効シンボルとして取り出す。例えば、測定対象信号における既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）のおよその位置から既知シンボルの取出しを開始する。ただし、既知シンボルのおよその位置は、予備的シンボル位置検出部２４により検出されている。また、既知シンボルのおよその位置が予備的シンボル位置検出部２４により検出されていない場合は、有効シンボル取出部１２は測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力する。
第一高速フーリエ変換部１４は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボル、あるいは測定対象信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、その周波数スペクトルを出力する。第二高速フーリエ変換部１５は、既知シンボルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して既知シンボルの周波数スペクトルを出力する。
複素共役変換部１６は、既知シンボルの周波数スペクトルを共役複素数に変換して出力する。
ミキサ（スペクトル積取得手段）２０は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。ただし、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとは、例えば複素共役変換部１６の変換結果である。この場合、ミキサ２０は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得することになる。なお、有効シンボル取出部１２が測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力した場合は、ミキサ２０は、測定対象信号の周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得することになる。
逆高速フーリエ変換部２２は、ミキサ２０の取得した（複素）積を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）する。ただし、有効シンボル取出部１２が測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力した場合だけ動作すればよい。これにより測定対象信号と既知シンボルとの相関値を得ることができる。
予備的シンボル位置検出部２４は、逆高速フーリエ変換部２２の出力に基づき、既知シンボルのおよその位置を検出する。なお、逆高速フーリエ変換部２２の出力は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積に基づくものである。よって、予備的シンボル位置検出部２４は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積に基づき、既知シンボルのおよその位置を検出する。その後、位相変化量測定部２６に動作開始の指示を送る。
既知シンボルのおよその位置の検出を、図２を参照して、より詳細に説明する。逆高速フーリエ変換部２２の出力は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積を時間領域に変換したものである。これは、測定対象信号と既知シンボルとの相関値でもある。図２に示すグラフのように、相関値は時間ｔ０において最大値ｃ０をとる。この時間ｔ０が、測定対象信号における既知シンボルのおよその位置である。
なお、高速フーリエ変換を行うためには信号をデジタルで表現しなければならない。よって、予備的シンボル位置検出部２４による既知シンボルの位置の検出はアナログ信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング間隔より高精度には行えない。よって、既知シンボルの「およその」位置しか検出できない。
位相変化量測定部２６は、動作開始の指示を予備的シンボル位置検出部２４から受けて、ミキサ２０の取得した積の位相変化量を測定する。位相変化量測定部２６は、予備的シンボル位置検出部２４による既知シンボルの位置の検出後に動作を開始するため、ミキサ２０の取得した積は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積である。
位相変化量測定部２６が測定する位相変化量について説明する。ＯＦＤＭ信号においては、周波数軸上にデータをのせる。例えば、ｋ番目のサブキャリア周波数に対するデータをｄｋとすると、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル部分ｓ（ｔ）は以下のようになる。
【数１】
ただし、Δｗはサブキャリア周波数の間隔、Ｎはサブキャリア数である。ここで、この式はデータｄｋをＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ：逆高速フーリエ変換）したものと同一である。よって、ｓ（ｔ）をＦＦＴすると、
Ｓ（ｋ）＝ｄｋ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、第二高速フーリエ変換部１５の出力となる。
次に、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルと、あらかじめ用意された既知シンボルとの間にサンプリング間隔以内での時間差τがあった場合（ｓ’（ｔ）＝ｓ（ｔ＋τ））を考える。測定対象信号における有効シンボル部分ｓ’（ｔ）をＦＦＴすると、
Ｓ’（ｋ）＝ｄｋ・ｅｊｋΔｗτ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、第一高速フーリエ変換部１４の出力となる。
これは、Ｓ（ｋ）にｅｊｋΔｗτを乗算したものとなる。
よって、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルをＦＦＴしたもの（Ｓ’（ｋ））と、あらかじめ用意された既知シンボルをＦＦＴしたものの共役複素数（Ｓ＊（ｋ））との積Ｙ（ｋ）は、
Ｙ（ｋ）＝Ｓ’（ｋ）Ｓ＊（ｋ）
＝ｄｋ・ｅｊｋΔｗτｄｋ＊
＝｜ｄｋ｜２・ｅｊｋΔｗτ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、ミキサ２０の取得した積となる。Ｙ（ｋ）の位相変化量Δθは、Δθ＝Δｗτとなる。
精密シンボル位置検出部２８は、位相変化量測定部２６が測定する位相変化量Δθに基づき既知シンボルの位置と、およその位置との差（τ）を検出する。すなわち、Δθ＝Δｗτなので、τ＝Δθ／Δｗである。
本シンボル位置検出部３０は、予備的シンボル位置検出部２４の検出した既知シンボルのおよその位置（ｔ０）と、精密シンボル位置検出部２８の検出した既知シンボルの位置（τ）に基づき、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）を検出する。
次に、本発明の実施形態の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、有効シンボル取出部１２が測定対象信号を受ける。ここで、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置、すなわち既知シンボルのおよその位置ｔ０が予備的シンボル位置検出部２４により検出済みであるか否かを判定する（Ｓ１２）。最初は、予備的シンボル位置ｔ０は検出されていない（Ｓ１２、ＮＯ）。そこで、有効シンボル取出部１２は測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力する。そして、測定対象信号は、第一高速フーリエ変換部１４により高速フーリエ変換される（Ｓ１６ｂ）。
また、測定対象信号の高速フーリエ変換と並行して、既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は第二高速フーリエ変換部１５により高速フーリエ変換され、既知シンボルの周波数スペクトルが得られる（Ｓ１６ｃ）。そして、既知シンボルの周波数スペクトルは複素共役変換部１６によって共役複素数に変換される（Ｓ１７）。
そして、ミキサ２０が、測定対象信号の周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得する（Ｓ１８）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されていないため（Ｓ１９、ＮＯ）、位相変化量測定部２６は動作せず、逆高速フーリエ変換部２２がミキサ２０の取得した（複素）積を逆高速フーリエ変換する（Ｓ２０）。逆高速フーリエ変換部２２の出力に基づき、予備的シンボル位置検出部２４が既知シンボルのおよその位置（予備的シンボル位置）ｔ０を検出する（Ｓ２２）。なお、このとき動作開始の指示を位相変化量測定部２６に送っておく。
予備的シンボル位置ｔ０検出後に、さらに有効シンボル取出部１２が測定対象信号を受ける。ここで、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０が予備的シンボル位置検出部２４により検出済みであるか否かを判定する（Ｓ１２）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されているため（Ｓ１２、ＹＥＳ）、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０に基づき、測定対象信号から既知シンボルを有効シンボルとして取り出す（Ｓ１４）。例えば、予備的シンボル位置ｔ０から既知シンボルの取出しを開始する。そして、有効シンボルは、第一高速フーリエ変換部１４により高速フーリエ変換される（Ｓ１６ａ）。
また、有効シンボルの高速フーリエ変換と並行して、既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は第二高速フーリエ変換部１５により高速フーリエ変換され、既知シンボルの周波数スペクトルが得られる（Ｓ１６ｃ）。そして、既知シンボルの周波数スペクトルは複素共役変換部１６によって共役複素数に変換される（Ｓ１７）。
そして、ミキサ２０が、有効シンボルの周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得する（Ｓ１８）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されているため（Ｓ１９、ＹＥＳ）、位相変化量測定部２６は動作を開始しており、ミキサ２０の取得した積の位相変化量Δθを測定する（Ｓ３０）。精密シンボル位置検出部２８は、位相変化量測定部２６が測定する位相変化量Δθに基づき、精密シンボル位置、すなわち既知シンボルの位置とおよその位置との差（τ）を検出する（Ｓ３２）。最後に、本シンボル位置検出部３０は、予備的シンボル位置検出部２４の検出した予備的シンボル位置（ｔ０）と、精密シンボル位置（τ）に基づき、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）を検出する（Ｓ３４）。
本発明の実施の形態によれば、予備的シンボル位置検出部２４が、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積を時間領域に変換したもの（測定対象信号と既知シンボルとの相関値）が最大値ｃ０をとる時間ｔ０を既知シンボルのおよその位置（予備的シンボル位置）として検出する。
しかし、測定対象信号等を周波数スペクトルに変換する際のサンプリング間隔より高精度には既知シンボルの位置を測定できない。
そこで、ミキサ２０により、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。さらに、位相変化量測定部２６により、この積の位相変化量Δθを測定する。このΔθに基づき、精密シンボル位置検出部２８が既知シンボルの位置と、およその位置との差τ（精密シンボル位置）を検出する。これにより、本シンボル位置検出部３０において、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）が検出できる。
すなわち、位相変化量Δθ自体が、測定対象信号における既知シンボルの位置を精密に示しているため、既知シンボルの位置を精密に測定できる。
なお、本発明の実施形態については以下に示すような変形例が考えられる。
第一変形例
図４を参照して第一変形例を説明する。本発明の実施形態においては、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０から既知シンボルの取出しを開始する。しかし、予備的シンボル位置ｔ０の検出において、真のシンボル位置との誤差がサンプリング間隔以上である場合も考えられる。
例えば、図４に示すように、シンボルがＧＩ（ガードインターバル）と有効シンボルとを有する場合を考える。なお、ＧＩ（ガードインターバル）は有効シンボルを部分的にコピーしたものであり、有効シンボルの前に配置される。予備的シンボル位置ｔ０と真のシンボル位置との誤差Ｙがサンプリング間隔以上である場合は、取出し開始位置が（１）になる。（１）から取出しを開始すれば、取出し終了位置が（２）となり、取出した有効シンボルが次のシンボルを含んでしまう。よって、シンボル間干渉が生じるため、正しく既知シンボルの位置を検出できなくなってしまう。
そこで、図４に示すように、取出し開始位置を所定距離Ｘだけ移動させる。ここで、Ｘ＞Ｙとする。すると、取出し開始位置（３）はＧＩ（ガードインターバル）の内部となる。（３）から取出しを開始すれば、取出し終了位置が（４）となり、取出した有効シンボルが次のシンボルを含まない。よって、シンボル間干渉が生じない。したがって、正しく既知シンボルの位置を検出できる。ただし、第二高速フーリエ変換部１５に与える既知シンボルも所定距離Ｘだけ移動させておく。
第二変形例
測定対象信号の初期位相をθとすると、測定対象信号は以下のようになる。
【数２】
このとき、ミキサ２０により取得される、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積は、
Ｙ（ｋ）＝｜ｄｋ｜２・ｅｊ（ｋΔｗτ＋θ）
になる。
よって、位相変化量測定部２６の測定する位相変化量Δθの初期値もまたθである。ここで、位相変化量測定部２６は、位相変化量Δθの初期値をも測定するようにする。すると、測定対象信号の初期位相を求めることができる。これにより、復調したシンボルが本当はどの位置にあるかがわかる。
なお、上記の実施形態において、ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、パターン位置検出装置１を実現できる。
本発明によれば、パターン取出手段は、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出す。スペクトル積取得手段は、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。位相変化量測定手段は、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する。精密パターン位置検出手段は、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する。
位相変化量自体が、測定対象信号における所定のパターンの位置を精密に示しているため、所定のパターンの位置を精密に測定できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態にかかるパターン位置検出装置１の構成を示すブロック図である。
第２図は、測定対象信号と既知シンボルとの相関値を示すグラフである。
第３図は、本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
第４図は、シンボルと取出開始（終了）位置との関係を示す図である。
本発明は信号における特定のパターンの位置推定に関する。
背景技術
ＭＭＡＣ（マルチメディア移動アクセス）に代表されるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）信号を復調する場合、まず受信された信号に含まれる既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）の位置を取得する必要がある。ただし、既知シンボルとは、同期獲得やチャネル位置推定等に用いられることを目的に付加されたものである。
受信信号における既知シンボルの位置を相関計算により取得する方法がある。その方法は、以下の通りである。まず、受信信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）する。また、既知シンボルをＦＦＴしてから共役複素数に変換する。そして、受信信号をＦＦＴしたものと、既知シンボルをＦＦＴしてから共役複素数に変換したものとの積を求める。この積に逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）を行って相関値を求める。この相関値は時間の関数であり、相関値が最大となる時間を受信信号における既知シンボルの位置であると推定する。
しかしながら、高速フーリエ変換を行うためには信号をデジタルで表現しなければならない。よって、既知シンボルの位置の推定はアナログ信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング間隔より高精度には行えない。
そこで、本発明は、ＯＦＤＭ信号等の信号における既知シンボルといったようなある特定のパターンの位置を高精度に推定することを課題とする。
発明の開示
請求項１に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段とを備えるように構成される。
上記のように構成されたパターン位置検出装置は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出する。パターン取出手段は、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出す。スペクトル積取得手段は、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。位相変化量測定手段は、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する。精密パターン位置検出手段は、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する。
位相変化量自体が、測定対象信号における所定のパターンの位置を精密に示しているため、所定のパターンの位置を精密に測定できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段を備え、スペクトル積取得手段は、パターン取出手段により取り出された有効パターンの周波数スペクトルと複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得するように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、有効パターンを高速フーリエ変換して有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、所定のパターンを高速フーリエ変換して所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段とを備えるように構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明であって、測定対象信号の周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積に基づいておよその位置を検出する予備的パターン位置検出手段を備えるように構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、予備的パターン位置検出手段は、測定対象信号の周波数スペクトルと所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を時間領域に変換したものが最大値をとる時間をおよその位置として検出するように構成される。
請求項６に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、前記スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段と、を備え、前記スペクトル積取得手段が、前記パターン取出手段により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出手段が、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、ように構成される。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、パターン取出手段が測定対象信号から所定のパターンの取出を開始する位置をおよその位置から所定距離だけ移動し、所定のパターンの開始位置もまた所定距離だけ移動するように構成される。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明であって、位相変化量測定手段は位相変化量の初期値を測定するように構成される。
請求項９に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、スペクトル積取得工程において取得された積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程とを備えるように構成される。
請求項１０に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、有効パターンの周波数スペクトルおよび所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
請求項１１に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、有効パターンの周波数スペクトルおよび所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
請求項１２に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、前記スペクトル積取得工程により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換工程と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換工程と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換工程と、を備え、前記スペクトル積取得工程において、前記パターン取出工程により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換工程の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出工程において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、ように構成される。
請求項１３に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、をコンピュータに実行させ、前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部であるプログラムである。
請求項１４に記載の発明は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体であって、前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、をコンピュータに実行させ、前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部であるプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるパターン位置検出装置１の構成を示すブロック図である。パターン位置検出装置１は、測定対象信号における所定のパターンの位置を検出する。ただし、本発明の実施形態においては、測定対象信号としてはＯＦＤＭ信号を、所定のパターンとしては既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）を想定している。ただし、既知シンボルとは、同期獲得やチャネル位置推定等に用いられることを目的にＯＦＤＭ信号に付加されたものである。
パターン位置検出装置１は、有効シンボル取出部（パターン取出手段）１２、第一高速フーリエ変換部１４、第二高速フーリエ変換部１５、複素共役変換部１６、ミキサ（スペクトル積取得手段）２０、逆高速フーリエ変換部２２、予備的シンボル位置検出部２４、位相変化量測定部２６、精密シンボル位置検出部２８、本シンボル位置検出部３０を備える。
有効シンボル取出部（パターン取出手段）１２は、測定対象信号における既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）のおよその位置に基づき、測定対象信号から既知シンボルを有効シンボルとして取り出す。例えば、測定対象信号における既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）のおよその位置から既知シンボルの取出しを開始する。ただし、既知シンボルのおよその位置は、予備的シンボル位置検出部２４により検出されている。また、既知シンボルのおよその位置が予備的シンボル位置検出部２４により検出されていない場合は、有効シンボル取出部１２は測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力する。
第一高速フーリエ変換部１４は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボル、あるいは測定対象信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、その周波数スペクトルを出力する。第二高速フーリエ変換部１５は、既知シンボルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して既知シンボルの周波数スペクトルを出力する。
複素共役変換部１６は、既知シンボルの周波数スペクトルを共役複素数に変換して出力する。
ミキサ（スペクトル積取得手段）２０は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。ただし、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとは、例えば複素共役変換部１６の変換結果である。この場合、ミキサ２０は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得することになる。なお、有効シンボル取出部１２が測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力した場合は、ミキサ２０は、測定対象信号の周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得することになる。
逆高速フーリエ変換部２２は、ミキサ２０の取得した（複素）積を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）する。ただし、有効シンボル取出部１２が測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力した場合だけ動作すればよい。これにより測定対象信号と既知シンボルとの相関値を得ることができる。
予備的シンボル位置検出部２４は、逆高速フーリエ変換部２２の出力に基づき、既知シンボルのおよその位置を検出する。なお、逆高速フーリエ変換部２２の出力は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積に基づくものである。よって、予備的シンボル位置検出部２４は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積に基づき、既知シンボルのおよその位置を検出する。その後、位相変化量測定部２６に動作開始の指示を送る。
既知シンボルのおよその位置の検出を、図２を参照して、より詳細に説明する。逆高速フーリエ変換部２２の出力は、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積を時間領域に変換したものである。これは、測定対象信号と既知シンボルとの相関値でもある。図２に示すグラフのように、相関値は時間ｔ０において最大値ｃ０をとる。この時間ｔ０が、測定対象信号における既知シンボルのおよその位置である。
なお、高速フーリエ変換を行うためには信号をデジタルで表現しなければならない。よって、予備的シンボル位置検出部２４による既知シンボルの位置の検出はアナログ信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング間隔より高精度には行えない。よって、既知シンボルの「およその」位置しか検出できない。
位相変化量測定部２６は、動作開始の指示を予備的シンボル位置検出部２４から受けて、ミキサ２０の取得した積の位相変化量を測定する。位相変化量測定部２６は、予備的シンボル位置検出部２４による既知シンボルの位置の検出後に動作を開始するため、ミキサ２０の取得した積は、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと、既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積である。
位相変化量測定部２６が測定する位相変化量について説明する。ＯＦＤＭ信号においては、周波数軸上にデータをのせる。例えば、ｋ番目のサブキャリア周波数に対するデータをｄｋとすると、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル部分ｓ（ｔ）は以下のようになる。
【数１】
Ｓ（ｋ）＝ｄｋ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、第二高速フーリエ変換部１５の出力となる。
次に、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルと、あらかじめ用意された既知シンボルとの間にサンプリング間隔以内での時間差τがあった場合（ｓ’（ｔ）＝ｓ（ｔ＋τ））を考える。測定対象信号における有効シンボル部分ｓ’（ｔ）をＦＦＴすると、
Ｓ’（ｋ）＝ｄｋ・ｅｊｋΔｗτ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、第一高速フーリエ変換部１４の出力となる。
これは、Ｓ（ｋ）にｅｊｋΔｗτを乗算したものとなる。
よって、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルをＦＦＴしたもの（Ｓ’（ｋ））と、あらかじめ用意された既知シンボルをＦＦＴしたものの共役複素数（Ｓ＊（ｋ））との積Ｙ（ｋ）は、
Ｙ（ｋ）＝Ｓ’（ｋ）Ｓ＊（ｋ）
＝ｄｋ・ｅｊｋΔｗτｄｋ＊
＝｜ｄｋ｜２・ｅｊｋΔｗτ，ｋ＝０，１，…，Ｎ−１
となる。これが、ミキサ２０の取得した積となる。Ｙ（ｋ）の位相変化量Δθは、Δθ＝Δｗτとなる。
精密シンボル位置検出部２８は、位相変化量測定部２６が測定する位相変化量Δθに基づき既知シンボルの位置と、およその位置との差（τ）を検出する。すなわち、Δθ＝Δｗτなので、τ＝Δθ／Δｗである。
本シンボル位置検出部３０は、予備的シンボル位置検出部２４の検出した既知シンボルのおよその位置（ｔ０）と、精密シンボル位置検出部２８の検出した既知シンボルの位置（τ）に基づき、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）を検出する。
次に、本発明の実施形態の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、有効シンボル取出部１２が測定対象信号を受ける。ここで、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置、すなわち既知シンボルのおよその位置ｔ０が予備的シンボル位置検出部２４により検出済みであるか否かを判定する（Ｓ１２）。最初は、予備的シンボル位置ｔ０は検出されていない（Ｓ１２、ＮＯ）。そこで、有効シンボル取出部１２は測定対象信号をそのまま第一高速フーリエ変換部１４に出力する。そして、測定対象信号は、第一高速フーリエ変換部１４により高速フーリエ変換される（Ｓ１６ｂ）。
また、測定対象信号の高速フーリエ変換と並行して、既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は第二高速フーリエ変換部１５により高速フーリエ変換され、既知シンボルの周波数スペクトルが得られる（Ｓ１６ｃ）。そして、既知シンボルの周波数スペクトルは複素共役変換部１６によって共役複素数に変換される（Ｓ１７）。
そして、ミキサ２０が、測定対象信号の周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得する（Ｓ１８）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されていないため（Ｓ１９、ＮＯ）、位相変化量測定部２６は動作せず、逆高速フーリエ変換部２２がミキサ２０の取得した（複素）積を逆高速フーリエ変換する（Ｓ２０）。逆高速フーリエ変換部２２の出力に基づき、予備的シンボル位置検出部２４が既知シンボルのおよその位置（予備的シンボル位置）ｔ０を検出する（Ｓ２２）。なお、このとき動作開始の指示を位相変化量測定部２６に送っておく。
予備的シンボル位置ｔ０検出後に、さらに有効シンボル取出部１２が測定対象信号を受ける。ここで、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０が予備的シンボル位置検出部２４により検出済みであるか否かを判定する（Ｓ１２）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されているため（Ｓ１２、ＹＥＳ）、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０に基づき、測定対象信号から既知シンボルを有効シンボルとして取り出す（Ｓ１４）。例えば、予備的シンボル位置ｔ０から既知シンボルの取出しを開始する。そして、有効シンボルは、第一高速フーリエ変換部１４により高速フーリエ変換される（Ｓ１６ａ）。
また、有効シンボルの高速フーリエ変換と並行して、既知シンボル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は第二高速フーリエ変換部１５により高速フーリエ変換され、既知シンボルの周波数スペクトルが得られる（Ｓ１６ｃ）。そして、既知シンボルの周波数スペクトルは複素共役変換部１６によって共役複素数に変換される（Ｓ１７）。
そして、ミキサ２０が、有効シンボルの周波数スペクトルと複素共役変換部１６の変換結果との複素積を取得する（Ｓ１８）。予備的シンボル位置ｔ０は検出されているため（Ｓ１９、ＹＥＳ）、位相変化量測定部２６は動作を開始しており、ミキサ２０の取得した積の位相変化量Δθを測定する（Ｓ３０）。精密シンボル位置検出部２８は、位相変化量測定部２６が測定する位相変化量Δθに基づき、精密シンボル位置、すなわち既知シンボルの位置とおよその位置との差（τ）を検出する（Ｓ３２）。最後に、本シンボル位置検出部３０は、予備的シンボル位置検出部２４の検出した予備的シンボル位置（ｔ０）と、精密シンボル位置（τ）に基づき、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）を検出する（Ｓ３４）。
本発明の実施の形態によれば、予備的シンボル位置検出部２４が、測定対象信号の周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの複素積を時間領域に変換したもの（測定対象信号と既知シンボルとの相関値）が最大値ｃ０をとる時間ｔ０を既知シンボルのおよその位置（予備的シンボル位置）として検出する。
しかし、測定対象信号等を周波数スペクトルに変換する際のサンプリング間隔より高精度には既知シンボルの位置を測定できない。
そこで、ミキサ２０により、有効シンボル取出部１２により取り出された有効シンボルの周波数スペクトルと既知シンボルの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。さらに、位相変化量測定部２６により、この積の位相変化量Δθを測定する。このΔθに基づき、精密シンボル位置検出部２８が既知シンボルの位置と、およその位置との差τ（精密シンボル位置）を検出する。これにより、本シンボル位置検出部３０において、測定対象信号における既知シンボルの位置（＝ｔ０＋τ）が検出できる。
すなわち、位相変化量Δθ自体が、測定対象信号における既知シンボルの位置を精密に示しているため、既知シンボルの位置を精密に測定できる。
なお、本発明の実施形態については以下に示すような変形例が考えられる。
第一変形例
図４を参照して第一変形例を説明する。本発明の実施形態においては、有効シンボル取出部１２は、予備的シンボル位置ｔ０から既知シンボルの取出しを開始する。しかし、予備的シンボル位置ｔ０の検出において、真のシンボル位置との誤差がサンプリング間隔以上である場合も考えられる。
例えば、図４に示すように、シンボルがＧＩ（ガードインターバル）と有効シンボルとを有する場合を考える。なお、ＧＩ（ガードインターバル）は有効シンボルを部分的にコピーしたものであり、有効シンボルの前に配置される。予備的シンボル位置ｔ０と真のシンボル位置との誤差Ｙがサンプリング間隔以上である場合は、取出し開始位置が（１）になる。（１）から取出しを開始すれば、取出し終了位置が（２）となり、取出した有効シンボルが次のシンボルを含んでしまう。よって、シンボル間干渉が生じるため、正しく既知シンボルの位置を検出できなくなってしまう。
そこで、図４に示すように、取出し開始位置を所定距離Ｘだけ移動させる。ここで、Ｘ＞Ｙとする。すると、取出し開始位置（３）はＧＩ（ガードインターバル）の内部となる。（３）から取出しを開始すれば、取出し終了位置が（４）となり、取出した有効シンボルが次のシンボルを含まない。よって、シンボル間干渉が生じない。したがって、正しく既知シンボルの位置を検出できる。ただし、第二高速フーリエ変換部１５に与える既知シンボルも所定距離Ｘだけ移動させておく。
第二変形例
測定対象信号の初期位相をθとすると、測定対象信号は以下のようになる。
【数２】
Ｙ（ｋ）＝｜ｄｋ｜２・ｅｊ（ｋΔｗτ＋θ）
になる。
よって、位相変化量測定部２６の測定する位相変化量Δθの初期値もまたθである。ここで、位相変化量測定部２６は、位相変化量Δθの初期値をも測定するようにする。すると、測定対象信号の初期位相を求めることができる。これにより、復調したシンボルが本当はどの位置にあるかがわかる。
なお、上記の実施形態において、ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、パターン位置検出装置１を実現できる。
本発明によれば、パターン取出手段は、所定のパターンのおよその位置に基づき、測定対象信号から所定のパターンを有効パターンとして取り出す。スペクトル積取得手段は、有効パターンの周波数スペクトルと、所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得する。位相変化量測定手段は、スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する。精密パターン位置検出手段は、位相変化量に基づき、所定のパターンの位置とおよその位置との差を検出する。
位相変化量自体が、測定対象信号における所定のパターンの位置を精密に示しているため、所定のパターンの位置を精密に測定できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態にかかるパターン位置検出装置１の構成を示すブロック図である。
第２図は、測定対象信号と既知シンボルとの相関値を示すグラフである。
第３図は、本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
第４図は、シンボルと取出開始（終了）位置との関係を示す図である。
Claims (14)
- 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、
前記スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段と、
を備えたパターン位置検出装置。 - 請求項１に記載のパターン位置検出装置であって、
前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段を備え、
前記スペクトル積取得手段は、前記パターン取出手段により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得する、
パターン位置検出装置。 - 請求項２に記載のパターン位置検出装置であって、
前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、
前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段と、
を備えたパターン位置検出装置。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン位置検出装置であって、
前記測定対象信号の周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積に基づいて前記およその位置を検出する予備的パターン位置検出手段を備えたパターン位置検出装置。 - 請求項４に記載のパターン位置検出装置であって、
前記予備的パターン位置検出手段は、前記測定対象信号の周波数スペクトルと前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を時間領域に変換したものが最大値をとる時間を前記およその位置として検出する、
パターン位置検出装置。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出装置であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出手段と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得手段と、
前記スペクトル積取得手段の取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定手段と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出手段と、
前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換手段と、
前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換手段と、
前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換手段と、
を備え、
前記スペクトル積取得手段が、前記パターン取出手段により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換手段の変換結果との複素積を取得し、
前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、
前記パターン取出手段が、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、
パターン位置検出装置。 - 請求項６に記載のパターン位置検出装置であって、
前記パターン取出手段が前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置を前記およその位置から所定距離だけ移動し、
前記所定のパターンの開始位置もまた前記所定距離だけ移動する、
パターン位置検出装置。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン位置検出装置であって、
前記位相変化量測定手段は前記位相変化量の初期値を測定するパターン位置検出装置。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、
前記スペクトル積取得工程において取得された積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程と、
を備えたパターン位置検出方法。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、
前記有効パターンの周波数スペクトルおよび前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、
前記有効パターンの周波数スペクトルおよび前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータの積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出方法であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出工程と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得工程と、
前記スペクトル積取得工程により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定工程と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出工程と、
前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換工程と、
前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換工程と、
前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換工程と、
を備え、
前記スペクトル積取得工程において、前記パターン取出工程により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換工程の変換結果との複素積を取得し、
前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、
前記パターン取出工程において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、
パターン位置検出方法。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、
前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、
前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、
前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、
前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、
前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、
前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部である、
プログラム。 - 測定対象信号における所定のパターンの位置を検出するパターン位置検出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体であって、
前記所定のパターンのおよその位置に基づき、前記測定対象信号から前記所定のパターンを有効パターンとして取り出すパターン取出処理と、
前記有効パターンの周波数スペクトルと、前記所定のパターンの周波数スペクトルに基づくデータとの積を取得するスペクトル積取得処理と、
前記スペクトル積取得処理により取得した積の位相変化量を測定する位相変化量測定処理と、
前記位相変化量に基づき、前記所定のパターンの位置と前記およその位置との差を検出する精密パターン位置検出処理と、
前記所定のパターンの周波数スペクトルを共役複素数に変換する複素共役変換処理と、
前記有効パターンを高速フーリエ変換して前記有効パターンの周波数スペクトルを出力する第一高速フーリエ変換処理と、
前記所定のパターンを高速フーリエ変換して前記所定のパターンの周波数スペクトルを出力する第二高速フーリエ変換処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記スペクトル積取得処理において、前記パターン取出処理により取り出された前記有効パターンの周波数スペクトルと前記複素共役変換処理の変換結果との複素積を取得し、
前記測定対象信号が、前記所定のパターンよりも前に配置されたガードインターバルを有し、
前記パターン取出処理において、前記測定対象信号から前記所定のパターンの取出を開始する位置は前記ガードインターバルの内部であるプログラムを記録したコンピュータによって読取可能な記録媒体。
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