JP2004007439A - 無線伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の無線伝送装置は、受信信号内の特定部分を用いて時間/周波数同期を行い、当該同期処理において用いた周波数オフセット量を出力する時間/周波数同期部1と、FFT演算後の受信信号から抽出したパイロット部分に基づいて残留するキャリア周波数オフセット量を推定するキャリア周波数オフセット量検出部6と、前記時間/周波数同期部1出力の周波数オフセット量および前記キャリア周波数オフセット量を用いて、サンプリング周波数オフセット量を算出するサンプリング周波数オフセット量算出部7と、前記サンプリング周波数オフセット量と前記キャリア周波数オフセット量とを用いて、同期検波に必要な基準情報を補正する位相トラッキング部8と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のキャリアを用いて信号を伝送する無線通信用マルチキャリア伝送方式を採用する無線伝送装置に関するものであり、特に、双方向移動体通信システムにおいて効果的に周波数オフセットを補正する無線伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来のマルチキャリア無線伝送装置について説明する。移動体通信において、送信局および受信局は個別に発振器を備えるが、一般的に、移動機に搭載される発振器は、基地局に搭載される発振器に比べて価格や重量の問題から精度が劣る場合が多い。また、送信局と受信局の間で無線通信を実現するためには、双方の間で周波数的な同期を取る必要がある。しかしながら、上記の理由により送受信機間には周波数誤差が発生する。そして、受信機においてこれらの周波数誤差は、ダウンコンバート時のキャリア周波数オフセットおよびA/Dコンバート時のサンプリング周波数オフセットとなって現れる。
【0003】
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信装置においては、キャリア周波数オフセットの影響は全サブキャリアで等しく、サンプリング周波数オフセットの影響は各サブキャリアに依存して現れる。たとえば、非特許文献1によれば、1OFDMシンボル間隔の各サブキャリアの位相回転量φ(k,l)は、次式(1)で示されている。
φ(k,t)=2πlΔfsTe+2πΔfcTs …(1)
【0004】
ただし、kはシンボル番号(位相回転量はシンボル番号に非依存)を表し、lはサブキャリア番号を表し、Δfsはサンプリング周波数オフセットを表し、Δfcはキャリア周波数オフセットを表し、Teは有効シンボル長を表し、TsはOFDMシンボル長を表す。また、上記文献には、各サブキャリアの位相回転量から、収束アルゴリズムによりキャリア周波数オフセットを求める方法が述べられている。
【0005】
また、非特許文献2においては、連続的な伝送が行われるディジタル放送方式のシステムを想定したキャリア周波数オフセット,サンプリング周波数オフセットの補償方式が示されている。この方式では、OFDM信号に挿入されるガードインターバル(情報信号の部分繰り返し波形)を利用し、時間領域においてキャリア周波数オフセット量およびサンプリング周波数オフセット量を個別に推定し、受信機の発振器の周波数を調整することにより、オフセットを補償する。ここでは、これらのオフセット補償に閉ループ型のアルゴリズム(時間的に未来の情報を用いて過去のデータの検波を行う)が用いられている。なお、連続した信号受信が前提となる。
【0006】
また、近年では、移動体通信における通信速度の高速化要求に伴って、無線LANなどのバースト動作を前提とした双方向移動体通信においてもOFDMに代表されるマルチキャリア伝送方式が採用されてきている。
【0007】
また、図4は、非特許文献3(以下、HiSWANaと表記)で規定されたダウンリンクバーストの構成を示す図である。HiSWANaは、無線LANを実現するためのシステムであり、基地局(AP:アクセスポイント)と移動局(MP)との間で通信が行われる。HiSWANaのダウンリンクでは、バースト先頭のプリアンブル部分で各サブキャリアの振幅変動および位相回転量(以下、基準情報と表記)を測定し、この測定結果に基づいて後続のデータであるOFDMシンボルを復調する。このとき、サンプリング周波数オフセットまたはキャリア周波数オフセットが存在する場合には、各キャリアに位相回転が生じるため、プリアンブル部の位相回転量とデータ部の位相回転量に差が発生し、特にバースト長が長くなった場合に復調特性が劣化する。
【0008】
そこで、各OFDMシンボルにおいて前述の位相回転量φ(k,l)を測定し、位相トラッキング処理が行われる。OFDMシステムにおいては、復調時のFFTの段階でキャリア周波数オフセットが存在すると、サブキャリア間干渉により復調特性が大きく劣化するため、通常、FFT前の段階で周波数オフセット補正(AFC)が行われている。したがって、検波時に問題となる周波数オフセットは上記補正後の残留誤差である。
【0009】
図5は、従来の受信機の構成を示す図である。図5において、101は時間/周波数同期部であり、102はFFTウインドウ設定部であり、103はFFT(高速フーリエ変換部)部であり、104は基準情報生成部であり、105はパイロット情報抽出部であり、106はキャリア周波数オフセット量検出部であり、107はサンプリング周波数オフセット量検出部であり、108は位相トラッキング部であり、109は検波部である。
【0010】
ここで、従来の受信機(無線伝送装置)の動作を説明する。受信信号S101を受け取った時間/周波数同期部101では、時間軸でタイミング同期位置の推定および周波数オフセット補正(AFC)を行う。
【0011】
FFTウインドウ設定部102では、時間/周波数同期部101出力の時間同期情報S102に基づいて受信データ系列に対してFFTウインドウを設定する。FFT部103では、FFTウインドウ位置情報S104に従って受信信号S103を周波数軸信号へ変換する。なお、受信信号S103には、既知信号であるプリアンブル部S105とデータ部S106が含まれる。
【0012】
プリアンブル部S105を受け取った基準情報生成部104では、同期検波のための基準情報S107を生成する。一般的に、基準情報S107は、受信信号系列に含まれる周波数オフセット(時間/周波数同期部101による補正後の残留誤差)によって、バーストの先頭部と後方で異なる値となる。プリアンブル部S105はバースト先頭に配置されるため、基準情報S107は、バースト後方では不適当なものとなり、受信特性が劣化する。また、データ部S106には、一部のサブキャリアに上記残留誤差を補正するためのパイロット信号が配置されている。
【0013】
パイロット情報抽出部105では、データ部S106からパイロット情報S108を取り出し、キャリア周波数オフセット量検出部106およびサンプリング周波数オフセット量検出部107では、パイロット情報S108に基づいて各オフセット値S109,S110を推定する。そして、これらの情報を利用して、位相トラッキング部108では、基準情報S107を更新する。最後に、検波部109では、補正後の基準情報S111により同期検波を行い、受信データS112を取り出す。
【0014】
【非特許文献1】
電子情報通信学会総合大会 2000年予稿集 pp.395 B−−5−−10「OFDMシステムにおける同期方式の検討」
【非特許文献2】
2テレビジョン学会技術報告 BCS−’96−52 (1996年)「OFDM復調における周波数同期の検討」
【非特許文献3】
ARIB−STD−T70(HiSWANa)
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の無線伝送装置においては、一般的に、キャリア周波数がサンプリング周波数に比べて非常に大きく、サンプリング周波数オフセットのオフセット量がキャリア周波数のオフセット量に比べて小さいため、上記パイロット情報S108から正確なオフセット量を推定することが困難である、という問題があった。特に、双方向移動体通信においては、リアルタイム性が重視されるため、バースト間にまたがる平均化処理を行わない場合、残留誤差により受信特性が大きく劣化する、という問題があった。
【0016】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、良好な周波数オフセット除去機能を提供することが可能な無線伝送装置を得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線伝送装置にあっては、無線通信用マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側と受信側の発振器の周波数誤差による周波数オフセットを補償する機能を有し、たとえば、受信信号内の特定部分を用いて時間/周波数同期を行い、当該同期処理において用いた周波数オフセット量を出力する時間/周波数同期手段と、FFT演算後の受信信号から抽出したパイロット部分に基づいて残留するキャリア周波数オフセット量を推定するキャリア周波数オフセット量推定手段と、前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量および前記キャリア周波数オフセット量を用いて、1シンボル当りの位相回転量(サンプリング周波数オフセット量)を算出するサンプリング周波数オフセット量算出手段と、前記サンプリング周波数オフセット量と前記キャリア周波数オフセット量とを用いて、同期検波に必要な基準情報を補正する基準情報補正手段と、を備えることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0019】
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態1の構成を示す図である。図1において、1は時間/周波数同期部であり、2はFFTウインドウ設定部であり、3はFFT(高速フーリエ変換部)部であり、4は基準情報生成部であり、5はパイロット情報抽出部であり、6はキャリア周波数オフセット量検出部であり、7はサンプリング周波数オフセット量算出部であり、8は位相トラッキング部であり、9は検波部である。
【0020】
本実施の形態の無線伝送装置の動作を説明する。アンテナを介して受信した信号は、周波数変換によりベースバンド信号S1となり、時間/周波数同期部1へ入力される。このベースバンド信号S1には送受信機間の発振器の周波数誤差による周波数オフセットが含まれている。時間/周波数同期部1では、ベースバンド信号S1内の特定部分(繰り返し部分、既知パターンなど)を参考に時間/周波数同期を行い、時間同期情報S2,周波数補正後の信号S3および周波数オフセット量情報S20を出力する。
【0021】
FFTウインドウ設定部2では、時間同期情報S2に基づいてフレーム内の各OFDMシンボルの位置を計算し、FFTウインドウ位置情報S4を生成する。このFFTウインドウ位置情報S4を利用して、FFT部3では、周波数補正後の信号S3から一定範囲を切り出し、時間領域の信号をFFT演算によって周波数領域の信号に変換する。変換後の受信信号には、既知信号であるプリアンブル部S5とデータ部S6が含まれる。
【0022】
プリアンブル部S5を受け取った基準情報生成部4では、同期検波のための基準情報S7を生成する。そして、データ部S6を受け取ったパイロット情報抽出部5では、当該データ部S6からパイロット情報S8を取り出す。
【0023】
キャリア周波数オフセット量検出部6では、パイロット情報S8に基づいてキャリア周波数オフセット量(キャリア周波数オフセット量情報S9,S21)を推定する。また、サンプリング周波数オフセット量算出部7では、時間/周波数同期部1出力の周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量検出部6出力のキャリア周波数オフセット量情報S21(S9と同じ情報)から、送信機内部のキャリア周波数生成用発振器とサンプリング周波数生成用発振器が同一の原振を使用していると仮定し、サンプリング周波数fsを算出する。
【0024】
キャリア周波数をfc,測定されたキャリア周波数オフセットによるサンプルタイミング当りの位相回転量をφ,FFTサイズをNf,OFDMシンボル長をNaとした場合、1OFDMシンボル当りのサンプリング周波数による位相回転量θは、次式(2)で表すことができる。
θ=(fsNa/fcNf)×φ …(2)
【0025】
上記式で算出したサンプリング周波数による位相回転量θを示すサンプリング周波数オフセット量情報S10と、上記で推定したキャリア周波数オフセット量情報S9と、を用いて、位相トラッキング部8では、基準情報S7の補正を行い、位相補正後の基準情報S11を生成する。最後に、検波部9では、補正後の基準情報S11を用いてデータ部S6を検波し、検波後の受信データS12を出力する。本実施の形態では、開ループ型の位相トラッキング処理が行われる(時間的に未来の情報を用いて過去のデータの検波を行うことはない)。
【0026】
このように、本実施の形態では、送信機内部のキャリア周波数生成用発振器とサンプリング周波数生成用発振器が同一の原振を使用していると仮定して、時間/周波数同期部1による周波数オフセット量と、時間/周波数同期部1により周波数同期後のパイロット情報に基づいて推定した残留キャリア周波数オフセット量と、からサンプリング周波数を算出し、このサンプリング周波数に基づいて1OFDMシンボル当りの位相回転量であるサンプリング周波数オフセット量を算出する。これにより、送受信機間で発振器の精度に差がある場合であっても、正確にサンプリング周波数オフセット量を推定できるため、従来よりも高精度に周波数オフセットを補償することができる。
【0027】
実施の形態2.
図2は、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態2の構成を示す図であり、10はメモリ部である。また、S22はメモリ部10出力のデータ部である。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。
【0028】
ここで、実施の形態2の無線伝送装置の動作について説明する。本実施の形態では、FFT演算によって1バースト分の信号が周波数領域に変換された後のデータ部S6が、メモリ部10に蓄えられる。メモリ部10に検波前のユーザデータ(データ部S6)が蓄えられるため、キャリア周波数オフセット量検出部6では、バースト内の全てのデータを用いて、高精度にキャリア周波数オフセット量を推定できる。
【0029】
そして、検波部9では、周波数オフセット補正後の基準情報S11を用いて、メモリ部10から出力されるユーザデータ部S22のOFDMシンボルの検波を行う。本実施の形態では、バースト後方の情報を用いてバースト全体の復調を行うことから、閉ループ型の位相トラッキング処理が行われる(時間的に未来の情報を用いて過去のデータの検波を行う)。
【0030】
このように、本実施の形態においては、メモリ部10に検波前のユーザデータを蓄え、バースト内の全てのデータを用いてさらに正確にキャリア周波数オフセット量を推定する。これにより、さらに正確にサンプリング周波数オフセット量を推定できる。
【0031】
なお、本実施の形態では、バースト内のデータを利用することとしたが、これにかぎらず、複数バーストのデータを利用することとしてもよい。また、オフセット量の推定には、パイロット情報だけではなく、たとえば、判定帰還などの方法によりユーザデータ部分の情報を利用することとしてもよい。これは、前述の方法により再生されたユーザデータに対して誤り訂正を適用し、得られた情報を再度変調することによりノイズおよび周波数オフセットの除去された信号を得ることができる。この変調信号と受信信号を比較することにより、受信信号の残留周波数オフセット量の推定が可能となる。この情報をパイロット部分の情報と組み合わせることによって、より高精度なオフセット量の推定が実現できる。
【0032】
実施の形態3.
図3は、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態3の構成を示す図であり、11はメモリ部である。また、S23はメモリ部11に保持された周波数オフセット量情報である。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。
【0033】
ここで、実施の形態3の無線伝送装置の動作について説明する。本実施の形態では、キャリア周波数オフセット量情報S9とサンプリング周波数オフセット量情報S10がメモリ部11に送られ、メモリ部11にて、過去の周波数オフセット量情報を用いて精密なオフセット量の推定を行う。具体的にいうと、メモリ部11では、測定されたキャリア周波数オフセット量情報S9およびサンプリング周波数オフセット量情報S10をバースト間にまたがって保持、そして平均化する。
【0034】
そして、位相トラッキング部8では、メモリ部11から出力される周波数オフセット量情報S23を利用して最適化された基準情報S11を出力する。メモリ部11で算出される周波数オフセット量情報S23は、バースト間,バースト内に関わらず過去の情報となるため、位相トラッキングは開ループ型の処理となる。
【0035】
検波部9では、周波数オフセット補正された基準情報S11を用いてOFDMシンボルの検波を行い、検波後の受信データS12を出力する。
【0036】
このように、本実施の形態においては、正確に周波数オフセット量を推定できるとともに、FFT後に復調すべき受信信号を蓄える必要がないため、リアルタイムの処理が可能となる。
【0037】
実施の形態4.
図6は、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態4の構成を示す図であり、12はサンプリング周波数オフセット補正部である。また、S30はサンプリング周波数オフセット補正を行うための情報であり、S31は、FFT部3の出力信号S6に対してサブキャリア毎にサンプリング周波数オフセット補正を行った信号成分のうち既知信号にあたる部分であり、S32は、同様の信号成分のうちデータ信号にあたる部分である。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。
【0038】
ここで、実施の形態4の無線伝送装置の動作について説明する。本実施の形態では、FFT演算によって周波数領域に変換された後の信号S6に対するサンプリング周波数オフセット補正を、基準情報生成部4やキャリア周波数オフセット量検出部6に先立って実行する。これにより、その後の基準情報生成部4,キャリア周波数オフセット量検出部6,検波部9が、サンプリング周波数オフセットによる影響を回避できる。
【0039】
図7は、加法性白色雑音付加環境(以下、AWGNと表記)下における信号の一例を示す図である。詳細には、左図は、サンプリング周波数オフセットがない場合のFFT部3の出力信号S6を示す図である。ここでは、HiSWANaやARIB−STD−T71(以下、802.11aと表記)における4本のコンテニュアスパイロット(以下、CPと表記)サブキャリア(k=−21,−7,7,21)に相当する出力信号S6を描いている。破線が、nOFDMシンボル前の過去の信号点を表しており、実線が、現在の信号点を表している。また、θcは、時間/周波数同期部1にて除去できなかった残留位相量を表しており、これは全てのサブキャリアで同じ値をとる。また、θnは、雑音による誤差を表す。一方、右図は、過去の信号点と現在の信号点の差分を表しており、4本のCPサブキャリアの電力で重み付けを行った変移量平均値と期待値θcを併せて表記している。
【0040】
この例では、4本のCPサブキャリアの電力で重み付けを行った変移量平均値と期待値θcには、雑音成分による誤差しか現れない。キャリア周波数オフセット量検出部6では、この変移量平均値を求め、これをキャリア周波数オフセット量情報S9として位相トラッキング部8に出力する。位相トラッキング部8では、この情報に基づいて基準信号の位相を補正する。AWGN下で、サンプリング周波数オフセットがない場合は、基準信号の位相補正は雑音の影響だけを受ける。
【0041】
また、図8は、AWGN下における信号の他の例を示す図である。詳細には、左図は、サンプリング周波数オフセットがある場合のFFT部3の出力信号S6を示す図である。この場合の過去の信号点と現在の信号点の差分は、雑音成分による変動に加え、サブキャリア毎のサンプリング周波数オフセットによる位相回転量が付加されたものとなる。たとえば、k=7のサブキャリアの位相回転量をθsとすると、k=−21,−7,7,21の位相回転量は、それぞれ−3θs,−θs,θs,3θsである。また、AWGN下では、FFT部3の出力信号S6の振幅値がサブキャリア間で大きく異なることはない。その結果、4本のCPサブキャリアの電力で重み付けを行った変移量平均値と期待値θcは、ほぼ雑音による誤差のみとなる。この変移量平均値は、時間/周波数同期部1にて除去できなかった残留位相量であるから、この値を用いることで基準信号の位相追随を実現できる。
【0042】
しかしながら、周波数毎に異なる状態を示す周波数選択性フェージング環境下においては、図7および図8の場合とは状況が異なる。たとえば、図9は、周波数選択性フェージング環境下における信号の一例(サンプリング周波数オフセットあり)を示す図である。周波数選択性フェージング環境下では、左図に見られるように、FFT部3の出力信号S6の振幅値がサブキャリア毎に異なっている。その結果、右図に見られるように、4本のCPサブキャリアの電力で重み付けを行った変移量平均値と期待値θcには大きな誤差が現れる。この大きな誤差を基準信号の位相トラッキング部8が受け取った場合、同期が外れ、BER特性,PER特性が大きく劣化する。
【0043】
すなわち、実施の形態1,2,3の場合は、サンプリング周波数オフセット補正前のデータがキャリア周波数オフセット量検出部6に入力される構成となっているため、図7,図8のような状況では位相トラッキング部8により性能劣化を回避できるが、図9のような状況では特性が劣化する可能性がある。
【0044】
そこで、本実施の形態では、図9のような状況であっても特性劣化を回避可能な構成を示す。ここでは、FFT部3の出力信号S6におけるサンプリング周波数オフセットを、キャリア周波数オフセットよりも先に補正する。これにより、後続の各ブロックにおいて発生していたサンプリング周波数オフセットによる影響を除去する。
【0045】
まず、サンプリング周波数オフセット量算出部7では、下記に示すように、サンプリング周波数オフセット量を算出する。
【0046】
たとえば、キャリア周波数をfc,サンプリング周波数をfs,時間/周波数同期部1からの周波数オフセット量情報S20である1サンプルあたりの位相回転量をΦs,キャリア周波数オフセット量検出部6からのキャリア周波数オフセット量情報S21である1OFDMシンボルあたりの位相回転量をΦo,基準信号から数えたOFDMシンボル数をn,サブキャリア番号をk,FFTサイズをNf,OFDMシンボル長をNaとした場合、サンプリング周波数オフセット量算出部7によって計算されるサンプリング周波数オフセット補正情報S30(=nOFDMシンボル目のk番目のサブキャリアのサンプリング周波数オフセット量θnk)は、次式(3)で表すことができる。
θnk=(fsNa/fcNf)×(Φs+Φo/Na)×n×k …(3)
【0047】
なお、上記サンプリング周波数オフセット補正情報S30は、次式(4)に示すように、時間/周波数同期部1からの周波数オフセット量情報S20のみを用い、周波数オフセット情報S21を用いなくてもよい。この場合、性能劣化を伴う可能性はあるが、構成をシンプルにすることができる。
θnk=(fsNa/fcNf)×Φs×n×k …(4)
【0048】
つぎに、サンプリング周波数オフセット補正部12では、この算出された値に基づいて、nOFDMシンボル目のk番目のサブキャリアのサンプリング周波数オフセット量θnkを補正する。そして、この補正後の既知信号S31およびデータ信号S32を用いて、後続のブロックが実施の形態1,2,3と同様の処理を行い、最終的に検波後の受信データS12を生成する。
【0049】
なお、上記式(3),(4)で示したように、サンプリング周波数オフセット量は、キャリア周波数fcとサンプリング周波数fsの両方に依存する。そこで、複数のキャリア周波数を用いるようなマルチチャネル環境やサンプリング周波数を可変とするようなシステムで使用する場合には、サンプリング周波数オフセット量算出部7に対して、上記複数のキャリア周波数と上記可変のサンプリング周波数に関する情報を入力し、状況に応じて(3)式を変化させて、サンプリング周波数オフセット量を算出する構成としてもよい。これにより、複数の搬送波周波数を利用することが可能なシステムにおいても、高精度にサンプリング周波数オフセットを補正することができる。また、サンプリング周波数を可変にするようなシステムであっても、同様に高精度にサンプリング周波数オフセットを補正することができる。
【0050】
また、実施の形態2で示したように、メモリ部10を設けて、サンプリング周波数オフセット補正部12から出力されるデータ信号S32を記憶しておき、バースト内の全てのデータを用いてさらに正確に周波数オフセット量を推定してもよい。図10は、この場合の無線伝送装置の構成を示す図である。
【0051】
また、バースト内の全てのデータだけでなく、複数バーストのデータを利用することとしてもよい。また、オフセット量の推定には、パイロット情報だけでなく、たとえば、判定帰還などの方法によりユーザデータ部分の情報を利用することとしてもよい。この場合、前述の方法により再生されたユーザデータに対して誤り訂正を適用し、得られた情報を再度変調することで、ノイズおよび周波数オフセットが除去された信号を得ることができる。また、この変調信号と受信信号とを比較することにより、受信信号の残留周波数オフセット量の推定が可能となる。また、この情報をパイロット部分の情報と組み合わせることによって、さらに高精度なオフセット量の推定を実現できる。
【0052】
また、時間/周波数同期部1から出力される周波数オフセット量情報S20とキャリア周波数オフセット量検出部6から出力されるキャリア周波数オフセット量情報S21とを保持する周波数オフセット量保持部13を設ける構成としてもよい。図11は、この場合の構成を示す図である。ここでは、周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21を周波数オフセット量保持部13で保持する。周波数オフセット量保持部13内では、平均化等の演算を行い、複数バースト間にまたがり各周波数オフセット情報を更新する。そして、更新後の周波数オフセット情報S33を時間/周波数同期部1に通知し、さらに周波数オフセット情報の精度を高める。なお、これに限らず、たとえば、周波数オフセット量保持部13が、周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21の全てを保持し、その蓄積された周波数オフセット情報S33を時間/周波数同期部1に通知し、時間/周波数同期部1が、時間/周波数同期部1内で平均化等の演算を行う構成としてもよい。
【0053】
このように、本実施の形態においては、サンプリング周波数オフセット補正部をFFT部の直後に位置させる構成とした。すなわち、FFT演算によって周波数領域に変換された後の信号に対するサンプリング周波数オフセット補正を、キャリア周波数オフセットの補正に先立って実行する構成とした。これにより、周波数選択性フェージングのようなサブキャリア毎にFFT出力の振幅が異なる厳しい環境であっても、精度よくサンプリング周波数オフセットを補正できる。
【0054】
実施の形態5.
図12は、本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態5の構成を示す図であり、14は復調されたデータを解析し、データ送信元が所望の通信相手であるかを識別して、周波数オフセット量保持部を動作させるかどうかを決定する識別制御部である。また、S34は、周波数オフセット量保持部13へ新たに周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21を入力するかどうかを決めるための信号である。なお、前述の実施の形態4と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述の実施の形態1および実施の形態4と異なる動作についてのみ説明する。
【0055】
ここで、実施の形態5の無線伝送装置の動作について説明する。802.11aのように不特定多数のユーザが混在し、不特定なタイミングで送信を行うシステムで、所望の通信相手を識別するためには、検波部9からの受信データを判定,復号後に解析する必要がある。
【0056】
そこで、本実施形態では、識別制御部14が、受信データS12を判定,復号,解析し、たとえば、受信データの送信元が所望の相手である場合に、信号S34を用いて、周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21を、周波数オフセット量保持部13に取り込むための制御を行う。
【0057】
また、受信データS12の解析を行った結果、受信データの送信元が所望の相手でなかった場合、識別制御部14では、信号S34を用いて、または、信号S34を出力しないことを用いて、その旨を周波数オフセット量保持部13に伝える。この動作により、周波数オフセット量保持部13は、新たに入力された周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21を取り込まないこととした。
【0058】
そして、周波数オフセット量保持部13では、実施の形態4と同様に、取り込んだ周波数オフセット量情報S20およびキャリア周波数オフセット量情報S21に対して平均化等の演算を行い、複数バースト間にまたがり各周波数オフセット情報を更新する。その後、更新後の周波数オフセット情報S33を時間周波数同期部1に伝える。
【0059】
このように、本実施の形態においては、不特定のユーザが不特定なタイミングで送信を行うシステムであっても、所望の相手の受信信号に対するキャリア周波数オフセット量およびサンプリング周波数オフセット量を高精度に推定することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、送信機内部のキャリア周波数生成用発振器とサンプリング周波数生成用発振器が同一の原振を使用していると仮定して、時間/周波数同期手段による周波数オフセット量と、FFT演算後のパイロット情報に基づいて推定した残留キャリア周波数オフセット量と、からサンプリング周波数を算出し、このサンプリング周波数に基づいて1シンボル当りの位相回転量であるサンプリング周波数オフセット量を算出する。これにより、送受信機間で発振器の精度に差がある場合であっても、正確にサンプリング周波数オフセット量を推定できるため、従来よりも高精度に周波数オフセットを補償することができる、という効果を奏する。
【0061】
つぎの発明によれば、データ保持手段に検波前のユーザデータを蓄え、バースト内の全てのデータを用いて正確にキャリア周波数オフセット量を推定する。これにより、さらに正確にサンプリング周波数オフセット量を推定できる、という効果を奏する。
【0062】
つぎの発明によれば、複数バースト分のデータを利用してキャリア周波数オフセット量を推定することとしたため、さらに正確にキャリア周波数オフセット量を推定できる、という効果を奏する。
【0063】
つぎの発明によれば、正確に周波数オフセット量を推定できるとともに、FFT後に復調すべき受信信号(データ)を蓄える必要がないため、リアルタイムの処理が可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態1の構成を示す図である。
【図2】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態2の構成を示す図である。
【図3】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態3の構成を示す図である。
【図4】ダウンリンクバーストの構成を示す図である。
【図5】従来の受信機の構成を示す図である。
【図6】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態4の構成を示す図である。
【図7】加法性白色雑音付加環境下における信号の一例を示す図である。
【図8】加法性白色雑音付加環境下における信号の一例を示す図である。
【図9】周波数選択性フェージング環境下における信号の一例を示す図である。
【図10】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態4の構成例を示す図である。
【図11】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態4の構成例を示す図である。
【図12】本発明にかかる無線伝送装置の実施の形態5の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 時間/周波数同期部、2 FFTウインドウ設定部、3 FFT(高速フーリエ変換部)部、4 基準情報生成部、5 パイロット情報抽出部、6 キャリア周波数オフセット量検出部、7 サンプリング周波数オフセット量算出部、8 位相トラッキング部、9 検波部、10,11 メモリ部、12 サンプリング周波数オフセット補正部、13 周波数オフセット量保持部、14 識別制御部。
Claims (11)
- 無線通信用マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側と受信側の発振器の周波数誤差による周波数オフセットを補償する機能を有する無線伝送装置において、
受信信号内の特定部分を用いて時間/周波数同期を行い、当該同期処理において用いた周波数オフセット量を出力する時間/周波数同期手段と、
FFT演算後の受信信号から抽出したパイロット部分に基づいて残留するキャリア周波数オフセット量を推定するキャリア周波数オフセット量推定手段と、
前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量および前記キャリア周波数オフセット量を用いて、1シンボル当りの位相回転量(サンプリング周波数オフセット量)を算出するサンプリング周波数オフセット量算出手段と、
前記サンプリング周波数オフセット量と前記キャリア周波数オフセット量とを用いて、同期検波に必要な基準情報を補正する基準情報補正手段と、
を備えることを特徴とする無線伝送装置。 - さらに、FFT演算後の受信信号におけるデータ部分をバースト単位に保持するデータ保持手段を備え、
前記キャリア周波数オフセット量推定手段は、バースト内の全てのデータを用いてキャリア周波数オフセット量を推定することを特徴とする請求項1に記載の無線伝送装置。 - 前記キャリア周波数オフセット量推定手段は、複数バースト分のデータを利用してキャリア周波数オフセット量を推定することを特徴とする請求項2に記載の無線伝送装置。
- さらに、前記キャリア周波数オフセット量と前記サンプリング周波数オフセット量を保持し、当該保持された各周波数オフセット量および過去の各周波数オフセット量に基づいて最適な周波数オフセット量を推定する最適周波数オフセット推定手段を備え、
前記基準情報補正手段は、前記最適化された周波数オフセット量を用いて前記基準情報を補正することを特徴とする請求項1に記載の無線伝送装置。 - 無線通信用マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側と受信側の発振器の周波数誤差による周波数オフセットを補償する機能を有する無線伝送装置において、
受信信号内の特定部分を用いて時間/周波数同期を行い、初期の時間/周波数同期確立後の信号とともに、当該同期処理において用いた周波数オフセット量を出力する時間/周波数同期手段と、
前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量および前回の受信処理時に推定されたキャリア周波数オフセット量を用いて、1シンボルあたりの位相回転量(サンプリング周波数オフセット量)を算出するサンプリング周波数オフセット量算出手段と、
前記サンプリング周波数オフセット量を用いてFFT演算後の受信信号のサンプリング周波数オフセットを補正する補正手段と、
前記補正後の受信信号から抽出したパイロット部分に基づいて残留するキャリア周波数オフセット量を推定するキャリア周波数オフセット量推定手段と、
前記キャリア周波数オフセット量を用いて同期検波に必要な基準信号を補正する基準情報補正手段と、
前記補正後の基準情報を用いて前記補正後の受信信号を検波する検波手段と、
を備えることを特徴とする無線伝送装置。 - 前記サンプリング周波数オフセット量算出手段は、前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量のみを用いて位相回転量を算出可能とすることを特徴とする請求項5に記載の無線伝送装置。
- さらに、前記サンプリング周波数オフセット量算出手段は、マルチチャネル環境やサンプリング周波数可変のシステムで使用する場合、複数のキャリア周波数と可変のサンプリング周波数に関する情報を受け取り、状況に応じた情報を用いて前記サンプリング周波数オフセット量を算出することを特徴とする請求項5または6に記載の無線伝送装置。
- さらに、前記補正後の受信信号を保持するデータ保持手段を備え、
バースト内の全てのデータを用いてさらに高精度にキャリア周波数オフセット量を推定することを特徴とする請求項5、6または7に記載の無線伝送装置。 - さらに、前記補正後の受信信号をバースト単位に保持するデータ保持手段を備え、
複数バースト分のデータを用いてさらに高精度にキャリア周波数オフセット量を推定することを特徴とする請求項5、6または7に記載の無線伝送装置。 - さらに、前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量および前記キャリア周波数オフセット量を蓄積する周波数オフセット量蓄積手段を備え、
前記時間/周波数同期手段が、蓄積された情報に基づいて周波数オフセット量を更新することを特徴とする請求項5〜9のいずれか一つに記載の無線伝送装置。 - さらに、前記検波後の信号を判定、復号、解析し、当該解析結果に基づいて送信元が所望の相手であるかどうかを識別する識別制御手段を備え、
前記周波数オフセット量蓄積手段は、送信元が所望の相手であった場合に、前記時間/周波数同期手段出力の周波数オフセット量および前記キャリア周波数オフセット量を蓄積することを特徴とする請求項10に記載の無線伝送装置。
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