JP2003204314A - 搬送波周波数誤差補正回路及び無線信号送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伝達係数逆関数の推定精度を向上させ、搬送波
周波数誤差が存在する場合の特性劣化を抑制することが
できる無線信号送受信装置を提供する。 【解決手段】 N個の送信アンテナ3-5-1〜Nと受信アン
テナ4-6-1〜Nを用いてMIMO（Multi−Input Multi−O
utput）チャネルを構成するSDM（Space Division Mul
tiplexing）方式を用いた無線信号送受信装置の受信装
置4に、送信装置3の送信用局部発振器3-4と受信用局部
発振器4-8の周波数誤差を推定するN個の搬送波周波数誤
差推定回路4-9-1〜Nと、各信号の誤差を補正するN個の
搬送波周波数誤差補正回路4-10-1〜Nと、N系統の搬送波
周波数誤差推定値の平均値を計算し、N個の搬送波周波
数誤差補正回路4-10-1〜Nに出力する搬送波周波数誤差
推定値平均化回路4-13と、伝達関数の逆関数演算を行う
ことにより、送信信号系列成分を各送信アンテナのアン
テナ系統毎に分離する干渉キャンセラ4-11とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域移動体通信
において用いられる複数の送信アンテナと複数の受信ア
ンテナを用いてMIMO（Multi−Input Multi−Output）
チャネルを構成することにより高い周波数利用効率を実
現するSDM（Space Division Multiplexing）方式を用
いた無線信号送受信装置等において、送受信における搬
送波周波数誤差補正を行う際に用いて好適な搬送波周波
数誤差補正回路及びそれを用いた無線信号送受信装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】広帯域移動体通信においては、限られた
周波数帯域の中で大容量化を図るための周波数利用効率
向上策が必要である。周波数利用効率向上策の有力な手
法の一つとしては、複数の送信アンテナと複数の受信ア
ンテナを用いてMIMO（Multi−Input Multi−Output、
あるいは、Multiple−Input Multiple−Output）チャ
ネルを構成する無線信号送受信装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上記のよ
うな無線信号送受信装置におけるさらなる周波数利用効
率向上を検討する際になされたものであって、以下、そ
の背景となった技術について説明する。その背景技術で
は、受信側において、各受信アンテナの受信信号からチ
ャネル推定器と干渉キャンセラを用いて各送信アンテナ
からの送信信号を復元することにより、送信アンテナ数
だけ周波数利用効率を向上させるというものである。

【０００４】以下、その背景技術におけるMIMOチャネル
用いた無線信号送受信装置の構成を、図6のブロック図
を用いて説明する。図6に示す背景技術における無線信
号送受信装置は、無線信号送信装置1と無線信号受信装
置2から構成される。無線信号送信装置1は、2以上の複
数N個の送信アンテナ1−5−1〜1−5−Nと、送信データT
₁ 、T₂ 、…、T_N を送信シンボル（ベースバンドシンボ
ル波形）M₁ 、M₂ 、…M_Nに変換するN個の変調器1−1−1
〜1−1−Nと、該N個の変調器全てに対して共通のシンボ
ルタイミングを供給するシンボルタイミング発生器1−2
と、該変調器の出力を無線周波数に変換するN個の送信
用周波数変換器1−3−1〜1−3−Nと、該送信用周波数変
換器の全てに共通の局部発振信号を供給する送信用局部
発振信号1−4とから構成される。

【０００５】なお、データ信号T₁ 、T₂ 、…、T_N に
は、受信側でシンボルタイミング同期や搬送波周波数誤
差補正を行うために必要なパイロット信号や伝達関数の
逆関数を行うパイロット信号が予め付加されているもの
と考える。

【０００６】一方、無線信号受信装置2は、N個の受信ア
ンテナ2−6−1〜2−6−Nと、該受信アンテナ2−6−1〜2
−6−N毎に接続され、無線周波数の受信信号を復調に適
した周波数に周波数変換するN個の受信用周波数変換器2
−7−1〜2−7−Nと、該N個の受信用周波数変換器2−7−
1〜2−7−Nの全てに共通の局部発振信号を供給する受信
用局部発振器2−8と、N個の受信用周波数変換器2−7−1
〜2−7−Nの出力から送信用局部発振器1−4と受信側局
部発振器2−8の周波数誤差を推定するN個の搬送波周波
数誤差推定回路2−9−1〜2−9−Nと、該N個の搬送波周
波数誤差推定回路2−9−1〜2−9−Nで各々推定された搬
送波周波数誤差推定値をもとに搬送波周波数誤差を修正
するN個の搬送波周波数誤差補正回路2−10−1〜2−10−
Nと、該搬送波周波数誤差補正回路2−10−1〜2−10−N
の出力に対して、MIMOチャネルの伝達関数に対する逆関
数演算を行うことにより空間チャネル間の干渉を除去す
る干渉キャンセラ2−11と、該干渉キャンセラ2−11の出
力をビット列に復調する復調器2−12−1〜2−12−Nから
構成される。

【０００７】本無線信号送受信装置においては、無線信
号送信装置1において、送信用局部発振器1−4により全
ての送信用周波数変換器1−3−1〜1−3−Nに共通の局部
発振信号を供給することにより、各送信アンテナ1−5−
1〜1−5−N、から同一の周波数無線信号を送信する。ま
た、無線信号受信装置2側において、受信用局部発振器2
−8により全ての受信用周波数変換器2−7−1〜2−7−N
に対して共通の局部発振信号を供給しているため、各受
信アンテナ2−6−1〜2−6−Nは各送信アンテナ1−5−1
〜1−5−Nからの信号をほぼ同一周波数にて受信するこ
とが可能となる。

【０００８】受信用周波数変換器2−7−1〜2−7−Nによ
りベースバンド信号に変換された受信信号には、送信用
局部発振器1−4と受信用局部発振器2−8の周波数に誤差
が存在する場合、その影響を受ける。送信装置および受
信装置の局部発振器の周波数誤差による特性劣化をさけ
るために、無線信号受信装置2の搬送波周波数誤差推定
回路2−9−1〜2−9−Nにおいて、既知信号を受信した際
に搬送波周波数誤差を推定し、この推定値を用いて以降
のデータシンボルに含まれる搬送波周波数誤差を搬送波
周波数誤差補正回路2−10−1〜2−10−Nにおいて補正す
る。以上の処理により、アンテナ系統毎で搬送波周波数
の誤差を小さくして特性劣化を抑制する。

【０００９】搬送波周波数誤差補正後の信号に対して、
干渉キャンセラ2−11において、チャネルの伝達関数の
逆関数が演算され各信号が送信アンテナ系統毎に分離さ
れる。この伝達関数の逆関数は、例えばフィードバック
制御を用いた等化器や、ベースバンド変調がOFDM方式
（Orthogonal Frequency Division Multiplexing方式；
直交波周波数分割多重方式）の装置で、パイロット信号
の伝達係数からチャネルの伝達関数をサブキャリア毎に
求める場合はN行N列の行列となる。

【００１０】上記の手法を用いれば、同一の伝送パスに
おいて、同一の周波数帯域でNの無線信号の送受信を行
うことができ、この技術を用いない無線信号送受信装置
に比べて周波数帯域を増加させることなくN倍の容量の
情報を伝送することが可能となる。

【００１１】ところで上記背景技術のMIMOチャネルを用
いた無線信号送受信装置の構成では、アンテナ系統間で
個別の搬送波周波数誤差推定および補正を行っているた
め、チャネルのマルチパスフェージングや送受信器にお
ける熱雑音の影響により各アンテナ系統の受信ベースバ
ンド信号に残留する搬送波周波数誤差が異なる。これは
送信用局部発振器と受信用局部発振器を全アンテナ系統
共通にしているにもかかわらず、各系統の搬送波周波数
が異なることと等価であり、伝達係数の逆関数の推定お
よび干渉キャンセルの精度が下がり、特性が大きく劣化
するという課題があった。

【００１２】そこで、本発明は、上記の事情を考慮し、
上記の方式よりも伝達係数逆関数の推定精度を向上さ
せ、搬送波周波数誤差が存在する場合の特性劣化を抑制
することができる搬送波周波数誤差補正回路及び無線信
号送受信装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、送信データ系列T₁ 、
T₂、…、T_N をベースバンドシンボル波形に変換するN個
（Nは2以上の整数）の変調器と、該変調器の出力を無
線周波数にそれぞれ変換するN個の周波数変換器と、
該変調器の全てに共通のシンボルタイミングを供給する
送信シンボルタイミング発生器と、該周波数変換器の
全てに共通の局部発振信号を供給する局部発振器と、
前記各周波数変換器の出力を無線信号としてそれぞれ送
信するN個の送信アンテナとを有し、同一の周波数によ
り信号を送信する（1）無線信号送信装置と、N個の受
信アンテナと、該各受信アンテナに接続され、無線周
波数の受信信号を復調に適した周波数にそれぞれ周波数
変換するN個の受信用周波数変換器と、該受信用周波
数変換器の全てに共通の局部発振信号を供給する受信用
局部発振器と、送信用局部発振器と受信用局部発振器
の周波数差を推定するN個の搬送波周波数誤差推定回路
と、前記各受信用周波数変換器の出力の搬送波周波数
誤差を補正するN個の搬送波周波数誤差補正回路と、
前記各受信用周波数変換器の出力に対して伝達関数の逆
関数演算を行うことにより、送信信号系列成分を前記各
送信アンテナのアンテナ系統毎に分離する干渉キャンセ
ラと、各アンテナ系統に分離された信号を復調するN
個の復調器とを有し、同一の周波数により空間多重され
た信号を受信する（2）無線信号受信装置とから構成さ
れる無線信号送受信装置において、前記N個の搬送波周
波数誤差推定回路から出力されるN系統の搬送波周波数
誤差推定値の平均値を計算し、前記搬送波周波数誤差補
正回路が前記受信用周波数変換器の出力に対して搬送波
周波数誤差補正を行う際に用いる一つの基準値となるよ
うに、該計算された平均値を前記N個の搬送波周波数誤
差補正回路に出力することを特徴とする搬送波周波数誤
差推定値平均化回路である。

【００１４】請求項２記載の発明は、送信データ系列T₁
、T₂ 、…、T_N をベースバンドシンボル波形に変換す
るN個（Nは2以上の整数）の変調器と、該変調器の出力
を無線周波数にそれぞれ変換するN個の周波数変換器
と、該変調器の全てに共通のシンボルタイミングを供給
する送信シンボルタイミング発生器と、該周波数変換器
の全てに共通の局部発振信号を供給する局部発振器と、
前記各周波数変換器の出力を無線信号としてそれぞれ送
信するN個の送信アンテナとを有し、同一の周波数によ
り信号を送信する無線信号送信装置と、N個の受信アン
テナと、該各受信アンテナに接続され、無線周波数の受
信信号を復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換する
N個の受信用周波数変換器と、該受信用周波数変換器の
全てに共通の局部発振信号を供給する受信用局部発振器
と、送信用局部発振器と受信用局部発振器の周波数差を
推定するN個の搬送波周波数誤差推定回路と、前記各受
信用周波数変換器の出力の搬送波周波数誤差を補正する
N個の搬送波周波数誤差補正回路と、前記各受信用周波
数変換器の出力に対して伝達関数の逆関数演算を行うこ
とにより、送信信号系列成分を前記各送信アンテナのア
ンテナ系統毎に分離する干渉キャンセラと、各アンテナ
系統に分離された信号を復調するN個の復調器とを有
し、同一の周波数により空間多重された信号を受信する
無線信号受信装置とから構成される無線信号送受信装置
であって、前記無線信号受信装置が、前記N個の搬送波
周波数誤差推定回路から出力されるN系統の搬送波周波
数誤差推定値の平均値を計算し、前記搬送波周波数誤差
補正回路が前記受信用周波数変換器の出力に対して搬送
波周波数誤差補正を行う際に用いる一つの基準値となる
ように、該計算された平均値を前記N個の搬送波周波数
誤差補正回路に出力する搬送波周波数誤差推定値平均化
回路を備えることを特徴とする無線信号送受信装置であ
る。

【００１５】請求項３記載の発明は、複数の送信デー
タ系列に複数のパイロット信号をそれぞれ多重化する複
数の多重化手段と、前記各多重化手段の出力を所定の
方式でそれぞれ変調する複数の変調手段と、該各変調
手段の出力を無線周波数にそれぞれ変換する複数の周波
数変換手段と、該各変調手段の全てに共通のシンボル
タイミングを供給するシンボルタイミング発生手段と、
該各周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号を供
給する局部発振手段と、前記各周波数変換手段の出力
を無線信号としてそれぞれ送信する複数の送信アンテナ
とを有する（1）無線信号送信装置と、複数の受信ア
ンテナと、該各受信アンテナに接続され、無線周波数
の受信信号を復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換
する複数の受信用周波数変換手段と、該各受信用周波
数変換手段の全てに共通の局部発振信号を供給する受信
用局部発振手段と、前記各受信用周波数変換手段から
出力される各信号に基づいて、前記送信用局部発振手段
の発振信号と前記受信用局部発振手段の発振信号の周波
数誤差をそれぞれ推定する複数の周波数誤差推定手段
と、前記各受信用周波数変換手段から出力される各信
号における周波数誤差をそれぞれ補正する複数の周波数
誤差補正手段と、前記各周波数誤差補正手段の出力に
対して伝達関数の逆関数演算を行うことにより、送信信
号系列成分を前記各送信アンテナのアンテナ系統毎に分
離する干渉キャンセラと、各アンテナ系統毎に分離さ
れた各信号をそれぞれ復調する複数の復調手段とを有す
る（2）無線信号受信装置とから構成される無線信号送
受信装置であって、前記無線信号受信装置が、前記各
周波数誤差推定手段から出力される複数の周波数誤差推
定値の平均値を計算し、前記各周波数誤差補正手段が前
記各受信用周波数変換手段の出力に対して周波数誤差補
正を行う際に用いる一つの基準値となるように、該計算
された平均値を前記各周波数誤差補正手段に対して出力
する周波数誤差推定値平均化手段を備えることを特徴と
する。

【００１６】請求項４記載の発明は、複数の送信デー
タ系列に複数のパイロット信号をそれぞれ多重化する複
数の多重化手段と、前記各多重化手段の出力をそれぞ
れ逆フーリエ変換する複数の変換手段と、該各変換手
段の出力をそれぞれ無線周波数に変換する複数の周波数
変換手段と、該各変換手段の全てに共通のシンボルタ
イミングを供給するシンボルタイミング発生手段と、
該各周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号を供給
する局部発振手段と、前記各周波数変換手段の出力を
無線信号としてそれぞれ送信する複数の送信アンテナと
を有する（1）無線信号送信装置と、複数の受信アン
テナと、該各受信アンテナに接続され、無線周波数の
受信信号を復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換す
る複数の受信用周波数変換手段と、該各受信用周波数
変換手段の全てに共通の局部発振信号を供給する受信用
局部発振手段と、前記各受信用周波数変換手段から出
力される各信号に基づいて、前記送信用局部発振手段の
発振信号と前記受信用局部発振手段の発振信号の周波数
誤差をそれぞれ推定する複数の周波数誤差推定手段と、
前記各周波数誤差推定手段の各出力を、同一のタイミ
ング信号に基づいてそれぞれフーリエ変換する複数の受
信用変換手段と、前記各受信用変換手段から出力され
る各信号における周波数誤差をそれぞれ補正する複数の
周波数誤差補正手段と、前記各周波数誤差補正手段の
出力に対して伝達関数の逆関数演算を行うことにより、
送信信号系列成分を前記各送信アンテナのアンテナ系統
毎に分離する干渉キャンセラと、各アンテナ系統毎に
分離された信号をそれぞれ復調する複数の復調手段とを
有する（2）無線信号受信装置とから構成される無線信
号送受信装置であって、前記無線信号受信装置が、前
記各周波数誤差推定手段から出力される複数の周波数誤
差推定値の平均値を計算し、前記各周波数誤差補正手段
が前記各受信用変換手段の出力に対して周波数誤差補正
を行う際に用いる一つの基準値となるように、該計算さ
れた平均値を前記各周波数誤差補正手段に対して出力す
る周波数誤差推定値平均化手段を備えることを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の無線信号送受信装
置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】図1は、本発明による無線信号送受信装置
の一実施の形態を基本構成を示すブロック図である。本
実施の形態の無線信号送受信装置は、図1に示す無線信
号送信装置3と無線信号受信装置4から構成されている。

【００１９】図1に示す無線信号送受信装置において、
無線信号送信装置3は、2以上の複数N個の送信アンテナ3
−5−1〜3−5−Nと、送信データT₁ 、T₂ 、…、T_N を送
信シンボルM₁ 、M₂ 、…、M_N に変換するN個の変調器3
−1−1〜3−1−Nと、該N個の変調器全てに対して共通の
シンボルタイミングを供給するシンボルタイミング発生
器3−2と、該変調器の出力を無線周波数に変換するN個
の送信用周波数変換器3−3−1〜3−3−Nと、該送信用周
波数変換器の全てに共通の局部発振信号を供給する送信
用局部発振器3−4とから構成されている。そして、無線
信号受信装置4は、N個の受信アンテナ4−6−1〜4−6−N
と、該受信アンテナ4−6−1〜4−6−N毎に接続され、無
線周波数の受信信号を復調に適した周波数に周波数変換
するN個の受信用周波数変換器4−7−1〜4−7−Nと、該N
個の受信用周波数変換器4−7−1〜4−7−Nの全てに共通
の局部発振信号を供給する受信用局部発振器4−8と、N
個の受信用周波数変換器4−7−1〜4−7−Nの出力から送
信用局部発振器3−4と受信側局部発振器4−8の周波数誤
差を推定するN個の搬送波周波数誤差推定回路4−9−1〜
4−9−Nと、N個の搬送波周波数誤差推定回路4−9−1〜4
−9−Nで各々推定された搬送波周波数誤差推定値をもと
に搬送波周波数誤差を修正するN個の搬送波周波数誤差
補正回路4−10−1〜4−10−Nと、搬送波周波数誤差補正
回路4−10−1〜4−10−Nの出力に対して、MIMOチャネル
の伝達関数に対する逆関数演算を行うことにより空間チ
ャネル間の干渉を除去する干渉キャンセラ4−11と、干
渉キャンセラ4−11の出力をビット列に復調する復調器4
−12−1〜4−12−Nから構成されている。

【００２０】図1に示す無線信号受信装置4は、搬送波周
波数誤差推定回路4−9−1〜4−9−Nに接続され、N系統
の搬送波周波数誤差推定値の平均値を演算し、その結果
をすべての搬送波周波数誤差補正回路4−10−1〜4−10
−Nに出力する搬送波周波数誤差推定値平均化回路4−13
を有することを特徴としている。本実施の形態では、す
べてのアンテナ系統で計算された搬送波周波数誤差推定
値を平均化することにより、マルチパスフェージングお
よび熱雑音に起因する搬送波周波数誤差推定値の誤差を
抑制することができる。さらに、全てのアンテナ系統で
同一の搬送波周波数誤差補正値を用いることにより、ア
ンテナ系統間のベースバンド信号の中心周波数を同一に
し、伝達関数の逆関数の推定精度を向上させることがで
きる。

【００２１】次に、図2〜図3を参照して、図1に示す基
本構成における変調方式の違いによる構成の変形例につ
いて説明する。

【００２２】図2は、各アンテナ系統の変復調にシング
ルキャリア変調方式を用いた場合の実施例の構成を示す
ブロック図である。シングルキャリア変調方式には、PS
K（Phase Shift Keying）系、QAM（Quadrature Amplitu
de Modulation）系、MSK（Minimum Shift Keying）系な
どが挙げられる。シングルキャリア変調方式に本発明を
適用した無線信号送受信装置は、図2に示すような無線
信号送信装置5および無線信号受信装置6から構成され
る。

【００２３】図2に示す無線信号送信装置5は、N個のパ
イロット信号発生器5−1−1〜5−1−Nと、データ系列T₁
、T₂ 、…、T_N と各パイロット信号を多重するN個の多
重化回路5−2−1〜5−2−Nと、N個の変調器5−3−1〜5
−3−Nと、シンボルタイミング発生器5−4と、N個の送
信用周波数変換器5−5−1〜5−5−Nと、送信用局部発振
器5−6と、N個の送信アンテナ5−7−1〜5−7−Nから構
成される。無線信号受信装置6は、N個の受信アンテナ6
−8−1〜6−8−Nと、N個の受信用周波数変換器6−9−1
〜6−9−Nと、受信用局部発振器6−10と、N個の搬送波
周波数誤差推定回路6−11−1〜6−11−Nと、搬送波周波
数誤差推定値平均化回路6−12と、N個の搬送波周波数誤
差補正回路6−13−1〜6−13−Nと、適応等化器6−14
と、N個の復調器6−15−1〜6−15−Nとから構成され
る。

【００２４】上記構成において、N個の受信アンテナ6−
8−1〜6−8−Nにより受信された信号は、はじめに共通
の局部発振器6−10から搬送波周波数が提供される受信
用周波数変換器6−9−1〜6−9−Nによりベースバンド信
号に変換される。そして、ベースバンド信号のうち、パ
イロット信号発生器5−1−1〜5−1−Nにより生成された
パイロット信号の受信信号を用いて搬送波周波数誤差推
定回路6−11−1〜6−11−Nにおいて、搬送波周波数誤差
が推定される。推定値は搬送波周波数誤差推定値平均化
回路6−12において、N系統の推定値の平均値が求めら
れ、すべての搬送波周波数誤差補正回路6−13−1〜6−1
3−Nにその平均値が出力される。

【００２５】ベースバンド信号に対して搬送波周波数誤
差補正回路6−13−1〜6−13−Nにおいて、搬送波周波数
誤差の補正が行われ、適応等化器6−14に入力される。
適応等化器6−14では、N本の送信アンテナとN本の受信
アンテナで構成されるMIMOチャネルの伝達関数の逆関数
を、パイロット信号発生器5−1−1〜5−1−Nによって生
成された既知のパイロット信号の受信ベースバンド信号
を用いてあらかじめ推定する。データを含むN系統のベ
ースバンド信号が入力されると、伝達係数の逆関数の演
算を入力信号に対して行うことにより、受信アンテナ系
統毎に分散している送信信号成分を分離する。適応等化
器6−14により送信信号成分毎に分離されたベースバン
ド信号は、復調器6−15−1〜6−15−Nによりデータに復
調される。

【００２６】適応等化器6−14において求められる伝達
関数の逆関数を求める演算は、受信信号がすべて同一の
搬送波周波数でベースバンド信号に変換されていること
を前提として行われる。本発明では、搬送波周波数誤差
の推定値をすべてのアンテナ系統で求めた値の平均値を
共通で用いるため、背景技術の方式のように各アンテナ
系統個別に搬送波周波数誤差の推定、補正を行う場合に
おける、雑音やフェージングの変動によるアンテナ系統
毎の搬送波周波数の差をなくすことができると同時に、
Nブランチのダイバーシチ効果により、搬送波周波数誤
差の推定値自体の精度も向上させることができる。した
がって、伝達係数の逆関数演算をより精度良く行うこと
ができる。

【００２７】次に、本発明を各アンテナ系統の変復調に
OFDM方式を用いた場合に適用した実施形態の構成を図3
のブロック図を参照して説明する。

【００２８】図3に示すOFDM信号送受信装置は、OFDM信
号受信装置7及びOFDM信号受信装置8から構成される。OF
DM信号送信装置7は、N個のパイロット信号発生器7−1−
1〜7−1−Nと、N個の多重化回路7−2−1〜7−2−Nと、N
個の高速逆フーリエ変換器7−3−1〜7−3−Nと、シンボ
ルタイミング発生器7−4と、N個の送信用周波数変換器7
−5−1〜7−5−Nと、送信用局部発振器7−6と、N個の送
信アンテナ7−7−1〜7−7−Nとから構成されている。

【００２９】OFDM方式では、受信器において高速フーリ
エ変換を行う全段において搬送波周波数誤差を補正して
各サブキャリア間の直交性を確保する必要がある。従っ
て、搬送波周波数誤差推定用パイロット信号を送信して
から伝達係数推定用パイロット信号を送信して、その後
にデータ信号を送信する。搬送波周波数推定用パイロッ
ト信号としては、一般には同一の信号を繰り返した信号
が用いられる。繰り返し信号の周期性が崩れると推定精
度が劣化するため、マルチパスフェージングにより繰り
返し信号以前の成分が搬送波周波数推定用パイロット信
号にシンボル間干渉を引き起こさないシンボル構成が望
ましい。各アンテナ系統の送信する搬送波周波数誤差推
定用パイロット信号はOFDM信号送信装置7におけるシン
ボルタイミング発生器7−4により同期が取られて送信さ
れるため、N個の送信アンテナ7−7−1〜7−7−Nから送
出される送信信号はほぼ同一のタイミングで受信アンテ
ナに入力される。すべての送信アンテナ系統の搬送波周
波数推定用パイロット信号が多重された波形を受信する
が、シンボル間干渉が発生しないような繰り返し信号を
用いていれば隣接シンボルにおける周期性は崩れること
がないため、搬送波周波数誤差推定を正しく行うことが
可能となる。

【００３０】一方、OFDM信号受信装置8は、N個の受信ア
ンテナ8−8−1〜8−8−Nと、N個の受信用周波数変換器8
−9−1〜8−9−Nと、受信用局部発振器8−10と、N個の
搬送波周波数誤差推定回路8−11−1〜8−11−Nと、搬送
波周波数誤差推定値平均化回路8−12と、N個の搬送波周
波数誤差補正回路8−13−1〜8−13−Nと、N個の高速フ
ーリエ変換器8−14−1〜8−14−Nと、タイミング信号発
生器8−15と、干渉キャンセラ8−16と、N個の復調器8−
17−1〜8−17−Nとから構成されている。

【００３１】OFDM信号送信器7では、搬送波周波数誤差
推定用パイロット信号、伝達係数推定用パイロット信
号、データ信号の順でOFDM信号が送信されるため、はじ
めに搬送波周波数誤差推定用パイロット信号を用いて搬
送波周波数の誤差を推定する。例えば繰り返し送信され
るパイロット信号の時間波形に対して、隣接するOFDMシ
ンボルの位相差を求める操作をOFDMシンボルのすべての
サンプル点に対して行い、その平均値から搬送波周波数
誤差を推定する方法がある（参考文献：望月他「OFDM用
周波数およびシンボルタイミング同期方式」電子情報通
信学会技術報告（RCS98−21，1998−04））。

【００３２】求められた搬送波周波数誤差は、搬送波周
波数誤差推定値平均化回路8−12に入力され、N系統の推
定値の平均値が計算され、N個の搬送波周波数誤差補正
回路8−13−1〜8−13−Nすべてに平均値が入力され、同
一の補正値で搬送波周波数誤差が補正される。平均化さ
れた搬送波周波数誤差推定値は、N系統の平均値である
ため、平均化を行わない搬送波周波数誤差推定値と比較
して、雑音による影響を1／Nに抑えることができる。

【００３３】また、搬送波周波数誤差推定におけるNブ
ランチのダイバーシチ効果により、フェージングによる
信号振幅の落ち込みに対する耐性も向上するため、搬送
波周波数誤差推定値誤差をこれまでの方法よりも低く抑
えることが可能である。さらに、以前に推定された搬送
波周波数誤差と現在推定した搬送波周波数誤差を平均化
する時間軸方向のダイバーシチを行うことも可能であ
る。したがって、高速フーリエ変換回路8−14−1〜8−1
4−Nに入力される信号の直交性が高くなり、信号が正確
にフーリエ変換される。また、本実施形態では高速フー
リエ変換後の信号はサブキャリア毎に伝達関数の逆関数
の演算が行われるが、各サブキャリアの搬送波周波数を
同一にしているため、伝達関数の逆関数推定をより正確
に行うことが可能となり、各サブキャリアの干渉キャン
セルの誤差を低くすることが可能となる。

【００３４】図3に示すOFDM信号を用いた実施形態の計
算機シミュレーションによる特性評価を図3に示す。シ
ミュレーション諸元は図4に示した。搬送波周波数誤差
推定値の平均化を行う本発明のパケット誤り率（PER：P
acket Error Rate）特性は、背景技術の搬送波周波数誤
差推定値を各アンテナ系統個別で利用する場合に比べて
5dB程度の特性改善効果があることがわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の無線信号送受信装置は、MIMOチ
ャネルを用いた無線信号送受信装置において課題となっ
たアンテナ系統毎の搬送波周波数誤差を、アンテナ系統
毎に求められた搬送波周波数誤差推定値を平均化するこ
とにより搬送波周波数誤差の精度を向上させる事がで
き、また、アンテナ系統間の搬送波周波数の違いをなく
すことができる。その結果、搬送波周波数誤差推定の後
の干渉キャンセル演算である伝達関数の逆関数の推定精
度を向上することが可能となり、高品質の通信を実現
し、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の無線信号送受信装置の実施形態の基
本構成を示したブロック図である。

【図２】 本発明の無線信号送受信装置の変調方式にシ
ングルキャリア変調方式を適用した場合の実施形態を示
すブロック図である。

【図３】 本発明の無線信号送受信装置の変調方式にOF
DM方式を適用した場合の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図４】 実施形態のパケット誤り率特性の計算機シミ
ュレーションによる結果を示す図である。

【図５】 図４を参照して説明したシミュレーションの
諸元を示す図である。

【図６】 背景技術のMIMOチャネルを用いた無線信号送
受信装置における無線信号送信装置と無線信号受信装置
の構成を示したブロック図である。

【符号の説明】

3：無線信号送信装置 3−1−1〜3−1−N：変調器 3−2：シンボルタイミング発生器 3−3−1〜3−3−N：送信用周波数変換器 3−4：送信用局部発振器 3−5−1〜3−5−N：送信アンテナ 4：無線信号受信装置 4−6−1〜4−6−N：受信アンテナ 4−7−1〜4−7−N：受信用周波数変換器 4−8：受信用局部発振器 4−9−1〜4−9−N：搬送波周波数誤差推定回路 4−10−1〜4−10−N：搬送波周波数誤差補正回路 4−11：干渉キャンセラ 4−12−1〜4−12−N：復調器 4−13：搬送波周波数誤差推定値平均化回路 5：無線信号送信装置 5−1−1〜5−1−N：パイロット信号発生器 5−2−1〜5−2−N：多重化回路 5−3−1〜5−3−N：変調器 5−4：シンボルタイミング発生器 5−5−1〜5−5−N：送信用周波数変換器 5−6：送信用局部発振器 5−7−1〜5−1−N：送信アンテナ 6：無線信号受信装置 6−8−1〜6−8−N：受信アンテナ 6−9−1〜6−9−N：受信用周波数変換器 6−10：受信用局部発振器 6−11−1〜6−11−N：搬送波周波数誤差推定回路 6−12：搬送波周波数誤差推定値平均化回路 6−13−1〜6−13−N：搬送波周波数誤差補正回路 6−14：干渉キャンセラ 6−15−1〜6−15−N：復調器 7：OFDM信号送信装置 7−1−1〜7−1−N：パイロット信号発生器 7−2−1〜7−2−N：多重化回路 7−3−1〜7−3−N：高速逆フーリエ変換器 7−4：シンボルタイミング発生器 7−5−1〜7−5−N：送信用周波数変換器 7−6：送信用局部発振器 7−7−1〜7−7−N：送信アンテナ 8：OFDM信号受信装置 8−8−1〜8−8−N：受信アンテナ 8−9−1〜8−9−N：受信用周波数変換器 8−10：受信用局部発振器 8−11−1〜8−11−N：搬送波周波数誤差推定回路 8−12：搬送波周波数誤差推定値平均化回路 8−13−1〜8−13−N：搬送波周波数誤差補正回路 8−14−1−8−14−N：高速フーリエ変換器 8−15：タイミング信号発生器 8−16：干渉キャンセラ 8−17−1〜8−17−N：復調器 1：無線信号送信装置 1−1−1〜1−1−N：変調器 1−2：シンボルタイミング発生器 1−3−1〜1−3−N：送信用周波数変換器 1−4：送信用局部発振器 1−5−1〜1−5−N：送信アンテナ 2：無線信号受信装置 2−6−1〜2−6−N：受信アンテナ 2−7−1〜2−7−N：受信用周波数変換器 2−8：受信用局部発振器 2−9−1〜2−9−N：搬送波周波数誤差推定回路 2−10−1〜2−10−N：搬送波周波数誤差補正回路 2−11：干渉キャンセラ 2−12−1〜2−12−N：復調器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒崎 聰 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 杉山 隆利 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 梅比良 正弘 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD22 DD33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信データ系列T₁ 、T₂ 、…、T_N をベ
   ースバンドシンボル波形に変換するN個（Nは2以上の整
   数）の変調器と、 該変調器の出力を無線周波数にそれぞれ変換するN個の
   周波数変換器と、 該変調器の全てに共通のシンボルタイミングを供給する
   送信シンボルタイミング発生器と、 該周波数変換器の全てに共通の局部発振信号を供給する
   局部発振器と、 前記各周波数変換器の出力を無線信号としてそれぞれ送
   信するN個の送信アンテナとを有し、同一の周波数によ
   り信号を送信する無線信号送信装置と、 N個の受信アンテナと、 該各受信アンテナに接続され、無線周波数の受信信号を
   復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換するN個の受
   信用周波数変換器と、 該受信用周波数変換器の全てに共通の局部発振信号を供
   給する受信用局部発振器と、 送信用局部発振器と受信用局部発振器の周波数差を推定
   するN個の搬送波周波数誤差推定回路と、 前記各受信用周波数変換器の出力の搬送波周波数誤差を
   補正するN個の搬送波周波数誤差補正回路と、 前記各受信用周波数変換器の出力に対して伝達関数の逆
   関数演算を行うことにより、送信信号系列成分を前記各
   送信アンテナのアンテナ系統毎に分離する干渉キャンセ
   ラと、 各アンテナ系統に分離された信号を復調するN個の復調
   器とを有し、同一の周波数により空間多重された信号を
   受信する無線信号受信装置とから構成される無線信号送
   受信装置において、 前記N個の搬送波周波数誤差推定回路から出力されるN系
   統の搬送波周波数誤差推定値の平均値を計算し、前記搬
   送波周波数誤差補正回路が前記受信用周波数変換器の出
   力に対して搬送波周波数誤差補正を行う際に用いる一つ
   の基準値となるように、該計算された平均値を前記N個
   の搬送波周波数誤差補正回路に出力することを特徴とす
   る搬送波周波数誤差推定値平均化回路。
2. 【請求項２】 送信データ系列T₁ 、T₂ 、…、T_N をベ
   ースバンドシンボル波形に変換するN個（Nは2以上の整
   数）の変調器と、 該変調器の出力を無線周波数にそれぞれ変換するN個の
   周波数変換器と、 該変調器の全てに共通のシンボルタイミングを供給する
   送信シンボルタイミング発生器と、 該周波数変換器の全てに共通の局部発振信号を供給する
   局部発振器と、 前記各周波数変換器の出力を無線信号としてそれぞれ送
   信するN個の送信アンテナとを有し、同一の周波数によ
   り信号を送信する無線信号送信装置と、 N個の受信アンテナと、 該各受信アンテナに接続され、無線周波数の受信信号を
   復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換するN個の受
   信用周波数変換器と、 該受信用周波数変換器の全てに共通の局部発振信号を供
   給する受信用局部発振器と、 送信用局部発振器と受信用局部発振器の周波数差を推定
   するN個の搬送波周波数誤差推定回路と、 前記各受信用周波数変換器の出力の搬送波周波数誤差を
   補正するN個の搬送波周波数誤差補正回路と、 前記各受信用周波数変換器の出力に対して伝達関数の逆
   関数演算を行うことにより、送信信号系列成分を前記各
   送信アンテナのアンテナ系統毎に分離する干渉キャンセ
   ラと、 各アンテナ系統に分離された信号を復調するN個の復調
   器とを有し、同一の周波数により空間多重された信号を
   受信する無線信号受信装置とから構成される無線信号送
   受信装置であって、 前記無線信号受信装置が、前記N個の搬送波周波数誤差
   推定回路から出力されるN系統の搬送波周波数誤差推定
   値の平均値を計算し、前記搬送波周波数誤差補正回路が
   前記受信用周波数変換器の出力に対して搬送波周波数誤
   差補正を行う際に用いる一つの基準値となるように、該
   計算された平均値を前記N個の搬送波周波数誤差補正回
   路に出力する搬送波周波数誤差推定値平均化回路を備え
   ることを特徴とする無線信号送受信装置。
3. 【請求項３】 複数の送信データ系列に複数のパイロッ
   ト信号をそれぞれ多重化する複数の多重化手段と、 前記各多重化手段の出力を所定の方式でそれぞれ変調す
   る複数の変調手段と、 該各変調手段の出力を無線周波数にそれぞれ変換する複
   数の周波数変換手段と、 該各変調手段の全てに共通のシンボルタイミングを供給
   するシンボルタイミング発生手段と、 該各周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号を供給
   する局部発振手段と、 前記各周波数変換手段の出力を無線信号としてそれぞれ
   送信する複数の送信アンテナとを有する無線信号送信装
   置と、 複数の受信アンテナと、 該各受信アンテナに接続され、無線周波数の受信信号を
   復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換する複数の受
   信用周波数変換手段と、 該各受信用周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号
   を供給する受信用局部発振手段と、 前記各受信用周波数変換手段から出力される各信号に基
   づいて、前記送信用局部発振手段の発振信号と前記受信
   用局部発振手段の発振信号の周波数誤差をそれぞれ推定
   する複数の周波数誤差推定手段と、 前記各受信用周波数変換手段から出力される各信号にお
   ける周波数誤差をそれぞれ補正する複数の周波数誤差補
   正手段と、 前記各周波数誤差補正手段の出力に対して伝達関数の逆
   関数演算を行うことにより、送信信号系列成分を前記各
   送信アンテナのアンテナ系統毎に分離する干渉キャンセ
   ラと、 各アンテナ系統毎に分離された各信号をそれぞれ復調す
   る複数の復調手段とを有する無線信号受信装置とから構
   成される無線信号送受信装置であって、 前記無線信号受信装置が、前記各周波数誤差推定手段か
   ら出力される複数の周波数誤差推定値の平均値を計算
   し、前記各周波数誤差補正手段が前記各受信用周波数変
   換手段の出力に対して周波数誤差補正を行う際に用いる
   一つの基準値となるように、該計算された平均値を前記
   各周波数誤差補正手段に対して出力する周波数誤差推定
   値平均化手段を備えることを特徴とする無線信号送受信
   装置。
4. 【請求項４】 複数の送信データ系列に複数のパイロッ
   ト信号をそれぞれ多重化する複数の多重化手段と、 前記各多重化手段の出力をそれぞれ逆フーリエ変換する
   複数の変換手段と、 該各変換手段の出力をそれぞれ無線周波数に変換する複
   数の周波数変換手段と、 該各変換手段の全てに共通のシンボルタイミングを供給
   するシンボルタイミング発生手段と、 該各周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号を供給
   する局部発振手段と、 前記各周波数変換手段の出力を無線信号としてそれぞれ
   送信する複数の送信アンテナとを有する無線信号送信装
   置と、 複数の受信アンテナと、 該各受信アンテナに接続され、無線周波数の受信信号を
   復調に適した周波数にそれぞれ周波数変換する複数の受
   信用周波数変換手段と、 該各受信用周波数変換手段の全てに共通の局部発振信号
   を供給する受信用局部発振手段と、 前記各受信用周波数変換手段から出力される各信号に基
   づいて、前記送信用局部発振手段の発振信号と前記受信
   用局部発振手段の発振信号の周波数誤差をそれぞれ推定
   する複数の周波数誤差推定手段と、 前記各周波数誤差推定手段の各出力を、同一のタイミン
   グ信号に基づいてそれぞれフーリエ変換する複数の受信
   用変換手段と、 前記各受信用変換手段から出力される各信号における周
   波数誤差をそれぞれ補正する複数の周波数誤差補正手段
   と、 前記各周波数誤差補正手段の出力に対して伝達関数の逆
   関数演算を行うことにより、送信信号系列成分を前記各
   送信アンテナのアンテナ系統毎に分離する干渉キャンセ
   ラと、 各アンテナ系統毎に分離された信号をそれぞれ復調する
   複数の復調手段とを有する無線信号受信装置とから構成
   される無線信号送受信装置であって、 前記無線信号受信装置が、前記各周波数誤差推定手段か
   ら出力される複数の周波数誤差推定値の平均値を計算
   し、前記各周波数誤差補正手段が前記各受信用変換手段
   の出力に対して周波数誤差補正を行う際に用いる一つの
   基準値となるように、該計算された平均値を前記各周波
   数誤差補正手段に対して出力する周波数誤差推定値平均
   化手段を備えることを特徴とする無線信号送受信装置。