JP5879565B2

JP5879565B2 - 受信装置

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Publication number: JP5879565B2
Application number: JP2012554510A
Authority: JP
Inventors: 樋口　啓介; 啓介樋口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JPWO2012101724A1; WO2012101724A1

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（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）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）。

特開２００５−２０２９１３号公報

ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に準拠した無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）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。一方、ＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ）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（ＳｈｏｒｔＴｒａｉｎｉｎｇＦｉｅｌｄ）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。一方、受信特性の改善を目的として複数のアンテナにてパケット信号が受信される。このような場合であっても、タイミング同期の精度の向上が望まれる。

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いて複数のアンテナでパケット信号を受信した場合において、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、第２既知信号、データの順に配置されたパケット信号を複数のアンテナにて受信する受信部と、受信部が、複数のアンテナのうちの少なくとも一部のアンテナにて受信したパケット信号の第１既知信号の受信を検出してから、受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号のうち、いずれかを選択する検出部と、検出部において選択したパケット信号中の第２既知信号の到来タイミングを特定する特定部と、特定部において特定した到来タイミングをもとに、受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号を処理する処理部と、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いて複数のアンテナでパケット信号を受信した場合において、タイミング同期の精度を向上できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。図１の車両に搭載された無線装置の構成を示す図である。図１の通信システム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である。図３の無線装置における受信装置の構成を示す図である。図５（ａ）−（ｆ）は、図４の受信装置の動作概要を示す図である。図４の相関処理部の構成を示す図である。図４の受信装置における同期手順を示すフローチャートである。

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（ＬｏｎｇＴｒａｉｎｉｎｇＦｉｅｌｄ）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。さらに、受信特性の改善のために複数のアンテナが備えられている。その際、複数のアンテナのそれぞれにおいて受信電力が大きく異なっていることもあり、そのような場合であっても、複数のアンテナに対して共通のタイミングでの受信処理の実行が望まれる。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、複数のアンテナのそれぞれにて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、いずれかのアンテナを選択する。受信装置は、選択したアンテナにおいて、立ち上がり検出から予め定められた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２１２の外側がエリア外２１４である。

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と総称される第１ＲＦ部２２ａ、第２ＲＦ部２２ｂ、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、これらを明示しないものとする。

ふたつの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（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）、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（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。なお、ふたつのＲＦ部２２からパケット信号が送信されてもよいし、ひとつのＲＦ部２２からパケット信号が送信されてもよい。ここでは、説明を明瞭にするために後者であるとする。

変復調部２４は、受信処理として、各ＲＦ部２２からのベースバンドのパケット信号を受けつける。変復調部２４は、各ＲＦ部２２からのベースバンドのパケット信号に対してアダプティブアレイ信号処理や受信ダイバーシチ処理を実行することによって、パケット信号を合成する。これらの処理として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。変復調部２４は、合成した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。前述のごとく、ひとつのＲＦ部２２が送信に使用されるので、変復調部２４は、当該ＲＦ部２２へパケット信号を出力する。ここで、通信システム１００は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）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（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行し、送信処理としてＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）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、ハードウエアとソフトウエア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、無線装置２０における受信装置３０の構成を示す。受信装置３０は、ＲＦ部２２と総称される第１ＲＦ部２２ａ、第２ＲＦ部２２ｂ、同期処理部３２、ＦＦＴ部３４と総称される第１ＦＦＴ部３４ａ、第２ＦＦＴ部３４ｂ、復調・受信処理部３６を含む。また、同期処理部３２は、ＳＴＦ相関部３８と総称される第１ＳＴＦ相関部３８ａ、第２ＳＴＦ相関部３８ｂ、粗同期部４０、相関処理部４２、精密同期部４４、状態管理部４６を含む。

各ＲＦ部２２は、前述のごとくアンテナを介してパケット信号を受信する。ＲＦ部２２において受信されるパケット信号は、図３に示される。各ＲＦ部２２は、ベースバンドのパケット信号を出力する。ＳＴＦ相関部３８は、対応したＲＦ部２２から、ベースバンドのパケット信号を入力する。ＳＴＦ相関部３８は、ベースバンドのパケット信号と、ＳＴＦのうちの１６サンプルのパターン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。ＳＴＦ相関部３８は、相互相関値を粗同期部４０に順次出力する。

粗同期部４０は、第１ＳＴＦ相関部３８ａからの相互相関値を受けつけるとともに、第２ＳＴＦ相関部３８ｂからの相互相関値も受けつける。粗同期部４０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、粗同期部４０は、各相互相関値のピークのうち大きい方を選択し、選択したピーク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、判定結果を相関処理部４２に通知する。また、粗同期部４０は、選択したピークに対応したアンテナに関する情報も相関処理部４２に出力する。

つまり、粗同期部４０は、複数のアンテナにて受信したパケット信号のそれぞれをもとに、ＳＴＦの受信を検出するとともに、複数のアンテナにて受信したパケット信号のうち、いずれかを選択する。なお、粗同期部４０は、各相互相関値のピークでなくても、ピークのタイミングからずれたタイミングでの値を比較してもよい。その際、どれだけずれているかの基準は予め定められている方が望ましい。立ち上がりを検出するために、ＳＴＦ相関部３８、粗同期部４０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、受信装置３０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、第１ＳＴＦ相関部３８ａあるいは第２ＳＴＦ相関部３８ｂ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５０、更新相関部５２、ＬＴＦ２相関部５４において計算される相関値にも対応する。図５（ｂ）は、粗同期部４０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。

相関処理部４２は、粗同期部４０において選択したパケット信号中のＬＴＦ１、ＬＴＦ２の到来タイミングを特定する。ここで、相関処理部４２は、各ＲＦ部２２からのパケット信号を受けつけるとともに、粗同期部４０からのアンテナに関する情報も受けつける。相関処理部４２は、アンテナに関する情報に対応したパケット信号を選択する。図６は、相関処理部４２の構成を示す。相関処理部４２は、ＬＴＦ１相関部５０、更新相関部５２、ＬＴＦ２相関部５４を含む。

ＬＴＦ１相関部５０は、粗同期部４０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５０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５０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５０は、ＬＴＦ１検出期間中において、ＬＴＦ１と、選択したパケット信号との相互相関を計算する。ＬＴＦ１相関部５０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５０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５０は、推定した到来タイミングを更新相関部５２に出力するとともに、到来タイミングと相関値とを精密同期部４４へ出力する。

更新相関部５２は、ＬＴＦ１相関部５０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５２によって設定されるＬＴＦ１更新期間２２４を示す。図４に戻る。更新相関部５２は、ＬＴＦ１更新期間２２４中において、ＬＴＦ１と、選択したパケット信号との相互相関を計算する。更新相関部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５２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５２は、推定した修正タイミングと相関値とを精密同期部４４へ出力する。

精密同期部４４は、ＬＴＦ１相関部５０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５２が修正タイミングを検出した場合、更新相関部５２から、修正タイミングと相関値との組合せを受けつける。精密同期部４４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。

精密同期部４４は、更新相関部５２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５２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５２は、精密同期部４４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５２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５２は、前述の説明と同様に相互相関を実行する。更新相関部５２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精密同期部４４へ出力する。

精密同期部４４は、更新相関部５２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５２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。精密同期部４４は、更新相関部５２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。

精密同期部４４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５４に指示する。ＬＴＦ２相関部５４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、精密同期部４４は、ＬＴＦ２相関部５４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、精密同期部４４は、ＬＴＦ１の到来タイミングを修正してもよい。

精密同期部４４は、ＬＴＦ１の到来タイミングを未特定である場合、ＬＴＦ２相関部５４に対してＬＴＦ２検出期間の設定を指示する。ＬＴＦ２相関部５４は、精密同期部４４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５０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５４は、ＬＴＦ２検出期間中において、ＬＴＦ２と、選択したパケット信号との相互相関を計算する。

ＬＴＦ２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、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５４は、ＬＴＦ２の到来タイミングを検出すると、到来タイミングを精密同期部４４へ出力する。精密同期部４４は、ＬＴＦ２相関部５４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、精密同期部４４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。精密同期部４４は、特定したＬＴＦ１の到来タイミング、ＬＴＦ２の到来タイミングを図示しない状態管理部４６に出力する。図４に戻る。

状態管理部４６は、受信装置３０の受信状態を管理する。具体的に説明すると、状態管理部４６は、精密同期部４４から、ＬＴＦ１の到来タイミング、ＬＴＦ２の到来タイミングを受けつける。また、状態管理部４６は、図３に示されたパケット信号のフォーマットを予め認識している。これによって、状態管理部４６は、ＳＴＦ、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２、ＳＩＧ、データの各シンボルに対するタイミングを生成する。状態管理部４６は、生成したタイミングをＦＦＴ部３４へ出力する。

各ＦＦＴ部３４は、対応したＲＦ部２２からベースバンドのパケット信号を受けつける。各ＦＦＴ部３４は、精密同期部４４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。各ＦＦＴ部３４は、精密同期部４４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。つまり、各ＦＦＴ部３４は、精密同期部４４において特定した到来タイミングをもとに、複数のアンテナにて受信したパケット信号をそれぞれ処理する。各ＦＦＴ部３４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）を復調・受信処理部３６に出力する。復調・受信処理部３６は、図２の変復調部２４および処理部２６のうちの受信処理を実行する。つまり、復調・受信処理部３６は、特定した到来タイミングをもとに、複数のアンテナにて受信したパケット信号を処理する。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図７は、受信装置３０における同期手順を示すフローチャートである。粗同期部４０が立ち上がりを検出した場合（Ｓ１０のＹ）、粗同期部４０はいずれかのパケット信号を選択する（Ｓ１１）とともに、ＬＴＦ１相関部５０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５２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）、精密同期部４４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５２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５４は、ＬＴＦ２の到来タイミングを確認する（Ｓ２０）。ＬＴＦ１相関部５０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５４がＬＴＦ２検出期間２２６でピークを検出した場合（Ｓ２２のＹ）、精密同期部４４は、ＬＴＦ２の到来タイミングを特定する（Ｓ２４）。ＬＴＦ２相関部５４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。粗同期部４０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。

本発明の実施例によれば、複数のアンテナで受信したパケット信号をもとにＳＴＦを検出してから、一方のパケット信号を選択してＬＴＦの到来タイミングを特定するので、ＳＴＦの検出精度を高めながら、ＬＴＦ特定の処理量を抑制できる。また、一方のパケット信号を選択する際に、相関値の大きい方を選択するので、受信品質の高い方のパケット信号を選択できる。また、受信品質の高い方のパケット信号が選択されるので、ＬＴＦの特定精度が向上される。また、ＳＴＦの検出精度が向上し、ＬＴＦの特定精度も向上するので、フェージング環境下において複数のアンテナでパケット信号を受信した場合において、タイミング同期の精度を向上できる。

また、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。

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５０、更新相関部５２、ＬＴＦ２相関部５４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、ＳＴＦ相関部３８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５０、更新相関部５２、ＬＴＦ２相関部５４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。その際、粗同期部４０において選択されたアンテナに対応した相関処理の結果が使用される。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。

本発明の実施例において、無線装置２０は、ふたつのアンテナを備える。しかしながらこれに限らず例えば、無線装置２０は、３つ以上のアンテナを備えてもよい。本変形例によれば、受信特性を向上できる。

本発明の実施例において、粗同期部４０は、ふたつのアンテナにて受信したパケット信号のそれぞれのＳＴＦを検出してからパケット信号を選択している。しかしながらこれに限らず例えば、粗同期部４０は、ふたつのアンテナのうちのひとつにて受信したパケット信号のＳＴＦを検出してから、パケット信号を選択してもよく、４つのアンテナのうちのふたつにて受信したパケット信号のＳＴＦを検出してから、パケット信号を選択してもよい。つまり、ＳＴＦを検出するために使用されるアンテナの数が、無線装置２０に備えられたアンテナの数より少なくてもよい。本変形例によれば、アンテナの数が増加しても、処理量の増加を抑制できる。

１０基地局装置、１２車両、２０無線装置、２２ＲＦ部、２４変復調部、２６処理部、２８制御部、３０受信装置、３２同期処理部、３４ＦＦＴ部、３６復調・受信処理部、３８ＳＴＦ相関部、４０粗同期部、４２相関処理部、４４精密同期部、４６状態管理部、５０ＬＴＦ１相関部、５２更新相関部、５４ＬＴＦ２相関部、１００通信システム。

Claims

第１既知信号、第２既知信号、データの順に配置されたパケット信号を複数のアンテナにて受信する受信部と、
前記受信部が、複数のアンテナのうちの少なくとも一部のアンテナにて受信したパケット信号の第１既知信号の受信を検出してから、前記受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号のうち、いずれかを選択する検出部と、
前記検出部において選択したパケット信号中の第２既知信号の到来タイミングを特定する特定部と、
前記特定部において特定した到来タイミングをもとに、前記受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号を処理する処理部とを備え、
前記受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号中の第２既知信号では、同一期間の第１シンボルと第２シンボルとが順に含まれ、
前記特定部は、
第１シンボルの到来タイミングを検出するための第１ウインドウであって、かつ第１シンボルの期間以上の期間の第１ウインドウを設定し、第１ウインドウ中において、前記検出部において選択したパケット信号に対する相関処理を実行する第１相関処理部と、
前記第１相関処理部における相関処理結果をもとに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、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第２ウインドウであって、かつ第１シンボルの期間以下の期間の第２ウインドウを設定し、第２ウインドウ中において、前記検出部において選択したパケット信号に対する相関処理を実行する第２相関処理部と、
前記第２相関処理部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推定部とを備え、
前記推定部は、前記第２相関処理部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、前記第２相関処理部に対して、新たな第２ウインドウによる相関処理の再実行を指示し、前記第２相関処理部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、第１シンボルの到来タイミングを特定することを特徴とする受信装置。
前記検出部は、前記受信部が複数のアンテナにて受信したパケット信号のそれぞれに対する相関処理を実行することによって、第１既知信号の受信を検出することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
前記特定部は、
前記推定部が第１シンボルの到来タイミングを未特定である場合、前記第１相関処理部において設定した第１ウインドウの後方に、第２シンボルの到来タイミングを検出するための第３ウインドウであって、かつ第１シンボルの期間以上の期間の第３ウインドウを設定し、第３ウインドウ中において、前記検出部において選択したパケット信号に対する相関処理を実行する第３相関処理部をさらに備え、
前記推定部は、前記第３相関処理部における相関処理結果をもとに、第２シンボルの到来タイミングを特定することを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
前記特定部は、
前記推定部が第１シンボルの到来タイミングを特定した場合、第１シンボル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、前記検出部において選択したパケット信号に対する相関処理を実行する第３相関処理部をさらに備え、
前記推定部は、前記第３相関処理部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ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。