JP2005252653A - 周波数オフセット推定方法および装置ならびにそれを利用した受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周波数オフセットの推定の精度を向上させる。
【解決手段】 伝送路特性推定部８０は、ＬＴＳの区間における伝送路特性を推定する。周波数オフセット推定部８２は、伝送路特性信号２０６にもとづいて周波数オフセットを推定する。乗算部８８は、乗算部９２から出力される周波数オフセットを反映した位相で、ベースバンド受信信号２０２に含まれた周波数オフセットを補正する。ＦＦＴ８４は、周波数オフセットを補正したベースバンド受信信号２０２にＦＦＴ処理を施して周波数領域の信号を出力する。受信ウエイト計算部８６は、伝送路特性信号２０６にもとづいて受信ウエイトベクトルを推定する。乗算部９４は、ＦＦＴ処理された信号と、受信ウエイトベクトルを乗算する。加算部９６は、受信ウエイトベクトルのうちで同一のｎの値に対する乗算部９４の乗算結果を加算する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、周波数オフセット推定技術に関し、特に信号系列のパターンの周期性を利用せずに周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定方法および装置ならびにそれを利用した受信装置に関する。

ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナでそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、複数のアンテナで受信した信号の振幅と位相をそれぞれ変化させ、変化した複数の受信信号をそれぞれ加算して、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナで受信される信号と同等の信号を受信する。

アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例は、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法にもとづく方法である。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらにウィナー解を直接解くよりも計算量が少ない漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される。一方、データの伝送速度の高速化と伝送品質の改善を目的として、データをマルチキャリア変調して、マルチキャリア信号を伝送する場合がある。

アダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データの伝送速度を高速化するための技術にＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムがある。当該ＭＩＭＯシステムでは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、送信装置に備えられた複数のアンテナから別々の信号が送信され、受信装置がアダプティブアレイアンテナ技術によってそれらの信号を分離しながら受信する。すなわち、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までのチャネルを設定して、データ伝送速度を向上させる。さらに、このようなＭＩＭＯシステムにおいてマルチキャリア信号を伝送すれば、データの伝送速度はさらに高速化される。一方、受信した信号を復調する際に、受信装置は、伝送路特性およびウエイトを推定する必要があるが、これまでに発明者は高精度にこれらを推定する技術を開示した（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１２４８５７号公報

一般的に、伝送路特性の推定は送信信号に含まれたトレーニング信号にもとづいてなされる。非特許文献１に記載された伝送路特性の推定技術によれば、送信装置および受信装置のアンテナ数が増加しているにもかかわらず、伝送路特性を高精度に推定するためには、トレーニング信号のパターンが周期的でない方が望ましい。一方、受信装置は、受信した信号に含まれた周波数オフセットも推定するが、一般的に周波数オフセットの推定は、トレーニング信号のパターンの周期性を利用して行われる。チャネルの利用効率に関してトレーニング信号の区間は短い方がよく、周期的なパターンでないトレーニング信号にもとづいて周波数オフセットを推定できる方が望ましい。

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、周期的なパターンでないトレーニング信号にもとづいて周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定方法および装置ならびにそれを利用した受信装置を提供することにある。

本発明のある態様は、周波数オフセット推定装置である。この装置は、伝送路を介して、送信された既知信号の系列を受信信号として逐次受信する受信部と、逐次受信した受信信号と既知信号の系列にもとづいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、推定した伝送路特性と既知信号の系列から、逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成する生成部と、逐次受信した受信信号のひとつと、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号との間の位相誤差を導出し、さらに既知信号の系列の少なくとも一部の区間にわたって、複数の位相誤差を導出する導出部と、導出した複数の位相誤差にもとづいて、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定部とを備える。
以上の装置により、受信した信号から生成したレプリカ信号と受信した信号の位相誤差を導出し、導出した位相誤差の変動から周波数オフセットを推定するので、既知信号の系列に所定の周期性がなくても周波数オフセットを推定できる。

受信部は、複数の送信アンテナからそれぞれ送信された複数の既知信号の系列を複数の受信アンテナで複数の受信信号としてそれぞれ逐次受信し、かつ複数の既知信号の系列のパターンはそれぞれ異なっており、伝送路特性推定部は、逐次受信した複数の受信信号とパターンの異なった複数の既知信号の系列にもとづいて、複数の送信アンテナのそれぞれと複数の受信アンテナのそれぞれとの組合せに対して、複数の伝送路特性をそれぞれ推定し、生成部は、推定した複数の伝送路特性とパターンの異なった複数の既知信号の系列から、複数の受信アンテナのそれぞれに対応した複数のレプリカ信号をそれぞれ生成し、導出部は、複数の位相誤差を複数の受信アンテナのそれぞれに対応して導出し、周波数オフセット推定部は、周波数オフセットを複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定してもよい。

「既知信号の系列のパターン」は、所定の周期における既知信号の系列の値の組合せである。さらに、「複数の既知信号の系列のパターンはそれぞれ異なっており」に対する所定の周期の長さは、任意のものでよい。すなわち、短い周期で異なっていてもよく、あるいは長い周期で異なっていてもよい。

導出部は、逐次受信した受信信号のひとつの値に対して、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値で除算し、除算結果の位相成分を位相誤差として導出してもよい。導出部は、逐次受信した受信信号のひとつの値と、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値の複素共役値を乗算し、乗算結果の位相成分を位相誤差として導出してもよい。周波数オフセット推定部は、導出した複数の位相誤差から最小二乗法によって、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定してもよい。周波数オフセット推定部は、導出した複数の位相誤差のうちの所定のふたつを選択し、当該選択したふたつの間の位相誤差の差違を減算によって導出することによって、前記逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定してもよい。周波数オフセット推定部は、複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定した周波数オフセットから統計処理によってひとつの周波数オフセットを導出してもよい。

本発明の別の態様は、受信装置である。この装置は、伝送路を介して、送信された既知信号の系列を受信信号として逐次受信する受信部と、逐次受信した受信信号と既知信号の系列にもとづいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、推定した伝送路特性と既知信号の系列から、逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成する生成部と、逐次受信した受信信号のひとつと、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号との間の位相誤差を導出し、さらに既知信号の系列の少なくとも一部の区間にわたって、複数の位相誤差を導出する導出部と、導出した複数の位相誤差にもとづいて、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定部と、推定した周波数オフセットによって、逐次受信した受信信号につづいて受信部で受信されるべき信号に含まれた周波数オフセットを補正する補正部と、周波数オフセットを補正した信号を処理する処理部とを備える。

本発明のさらに別の態様は、周波数オフセット推定方法である。この方法は、送信された既知信号の系列を伝送路を介して受信信号として逐次受信し、逐次受信した受信信号と既知信号の系列にもとづいて、伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性と既知信号の系列から、逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成し、少なくとも既知信号の系列のうちの一部の期間にわたって、逐次受信した受信信号と複数のレプリカ信号との間の複数の位相誤差をそれぞれ導出し、導出した複数の位相誤差にもとづいて、受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する。

本発明のさらに別の態様も、周波数オフセット推定方法である。この方法は、伝送路を介して、送信された既知信号の系列を受信信号として逐次受信するステップと、逐次受信した受信信号と既知信号の系列にもとづいて伝送路特性を推定するステップと、推定した伝送路特性と既知信号の系列から、逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成するステップと、逐次受信した受信信号のひとつと、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号との間の位相誤差を導出し、さらに既知信号の系列の少なくとも一部の区間にわたって、複数の位相誤差を導出するステップと、導出した複数の位相誤差にもとづいて、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定するステップとを備える。

受信するステップは、複数の送信アンテナからそれぞれ送信された複数の既知信号の系列を複数の受信アンテナで複数の受信信号としてそれぞれ逐次受信し、かつ複数の既知信号の系列のパターンはそれぞれ異なっており、伝送路特性を推定するステップは、逐次受信した複数の受信信号とパターンの異なった複数の既知信号の系列にもとづいて、複数の送信アンテナのそれぞれと複数の受信アンテナのそれぞれとの組合せに対して、複数の伝送路特性をそれぞれ推定し、生成するステップは、推定した複数の伝送路特性とパターンの異なった複数の既知信号の系列から、複数の受信アンテナのそれぞれに対応した複数のレプリカ信号をそれぞれ生成し、導出するステップは、複数の位相誤差を複数の受信アンテナのそれぞれに対応して導出し、周波数オフセットを推定するステップは、周波数オフセットを複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定してもよい。

導出するステップは、逐次受信した受信信号のひとつの値に対して、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値で除算し、除算結果の位相成分を位相誤差として導出してもよい。導出するステップは、逐次受信した受信信号のひとつの値と、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値の複素共役値を乗算し、乗算結果の位相成分を位相誤差として導出してもよい。周波数オフセットを推定するステップは、導出した複数の位相誤差から最小二乗法によって、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定してもよい。周波数オフセットを推定するステップは、導出した複数の位相誤差のうちの所定のふたつを選択し、当該選択したふたつの間の位相誤差の差違を減算によって導出することによって、逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定してもよい。周波数オフセットを推定するステップは、複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定した周波数オフセットから統計処理によってひとつの周波数オフセットを導出してもよい。

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、周期的なパターンでないトレーニング信号にもとづいて周波数オフセットを推定できる。

（実施例１）
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１は、複数のアンテナを備えた送信装置と、複数のアンテナを備えた受信装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。また、本実施例に係る送信装置は、マルチキャリア、具体的にはＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式によって信号を伝送し、さらに伝送される信号はバースト信号を形成している。当該バースト信号の先頭部分にはプリアンブル信号が配置されており、信号を受信した受信装置は、プリアンブル信号にもとづいて伝送路特性の推定、周波数オフセットの推定、受信ウエイトベクトルの計算を実行する。

本実施例に係る受信装置は、受信した信号とプリアンブル信号から伝送路特性を推定する。受信装置は、推定した伝送路特性から受信ウエイトベクトルを計算するとともに、推定した伝送路特性とプリアンブル信号からレプリカ信号を生成し、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差を計算する。さらに、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差の時間変化より周波数オフセットを推定する。そのため、受信装置は、同一のプリアンブル信号から伝送路特性の推定、周波数オフセットの推定、受信ウエイトベクトルの計算を実行可能である。さらに、受信装置は、推定した伝送路特性、推定した周波数オフセット、受信ウエイトベクトルにもとづいて、プリアンブル信号に続く受信したデータ信号を復調する。

図１は、実施例１に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。図１は、ＯＦＤＭ変調方式を適用した無線システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）での信号のスペクトルを示す。本実施例のＭＩＭＯシステムは説明の簡略化のために、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格をベースにして説明するが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に限定されるものではない。ＯＦＤＭ方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、フーリエ変換のサイズが６４（以下、ひとつのＦＦＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のポイントを「ＦＦＴポイント」と呼ぶ）であるので、サブキャリア番号「０」から「６３」に信号を配置可能であるが、図示のごとく、サブキャリア番号「−６」から「３１」および「３３」から「５８」までの５２サブキャリアに信号が配置されている。なお、サブキャリア番号「３２」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するため、ヌルに設定されている。サブキャリアに配置された信号は、ＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭで変調されている。

図２は、実施例１に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、送信装置１０、受信装置１２を含む。さらに、送信装置１０は、送信用アンテナ１４と総称される第１送信用アンテナ１４ａ、第Ｌ送信用アンテナ１４ｌを含み、受信装置１２は、受信用アンテナ１６と総称される第１受信用アンテナ１６ａ、第Ｍ受信用アンテナ１６ｍを含む。以上のごとく、送信用アンテナ１４の数はＬ、受信用アンテナ１６の数はＭとする。

送信装置１０は、第１送信用アンテナ１４ａから第Ｌ送信用アンテナ１４ｌより異なった信号をそれぞれ送信する。受信装置１２は、第１受信用アンテナ１６ａから第Ｍ受信用アンテナ１６ｍによって、第１送信用アンテナ１４ａから第２送信用アンテナ１４ｌより送信された信号を受信する。さらに、受信装置１２は、アダプティブアレイ信号処理によって、受信した信号を分離して、第１送信用アンテナ１４ａから第Ｌ送信用アンテナ１４ｌより送信された信号を独立してそれぞれ復調する。ここで、第１送信用アンテナ１４ａと第１受信用アンテナ１６ａとの間の伝送路特性をｈ１１、第１送信用アンテナ１４ａと第Ｍ受信用アンテナ１６ｍとの間の伝送路特性をｈｍ１、第Ｌ送信用アンテナ１４ｌと第１受信用アンテナ１６ａとの間の伝送路特性をｈ１ｌ、第Ｌ送信用アンテナ１４ｌから第Ｍ受信用アンテナ１６ｍとの間の伝送路特性をｈｍｌとすれば、受信装置１２は、アダプティブアレイ信号処理によって、例えば、ｈ１１とｈｍｌのような伝送路のみを有効にして、第１送信用アンテナ１４ａから第Ｍ送信用アンテナ１４ｍより送信された信号を独立して復調できるように動作する。

図３は、実施例１に係るバーストフォーマットの構成を示すが、これは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の通話チャネルに相当する。ＯＦＤＭ変調方式では、一般にフーリエ変換のサイズとガードインターバルのシンボル数の合計をひとつの単位とする。このひとつの単位を本実施例ではＯＦＤＭシンボルとよぶ。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、前述のごとくフーリエ変換のサイズが６４であり、さらにガードインターバルのＦＦＴポイント数が１６であるため、ＯＦＤＭシンボルは８０ＦＦＴポイントに相当する。

バースト信号は、先頭から「４ＯＦＤＭシンボル」の「プリアンブル」、「１ＯＦＤＭシンボル」の「シグナル」、任意の長さの「データ」を配置する。プリアンブルは、受信装置１２においてＡＧＣの設定、タイミング同期、キャリア再生等のために送信される既知信号である。シグナルは制御信号であり、データは送信装置１０から受信装置１２に伝送すべき情報である。さらに、図示のごとく、「４ＯＦＤＭシンボル」の「プリアンブル」は、「２ＯＦＤＭシンボル」の「ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」と「２ＯＦＤＭシンボル」の「ＬＴＳ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」に分離される。

ＳＴＳは、１０個の信号の単位「ｔ１」から「ｔ１０」によって構成されており、ひとつの単位「ｔ１」等は、１６ＦＦＴポイントになっており、「ｔ１」から「ｔ１０」によって所定の周期性を有した信号を形成している。このようにＳＴＳは、時間領域の単位を１６ＦＦＴポイントしているが、周波数領域では、前述の図１に示した６４サブキャリアの中の１２サブキャリアを使用している。なお、ＳＴＳは、特にＡＧＣの設定、タイミング同期、初期の周波数オフセットの推定に使用される。ここで初期の周波数オフセットの推定とは、推定精度がある程度粗い周波数オフセットの推定である。

一方、ＬＴＳは、ふたつの信号の単位「Ｔ１」と「Ｔ２」と、前述したガードインターバルの２倍の長さのガードインターバル「ＧＩ２」によって構成されており、ひとつの単位「Ｔ１」等は６４ＦＦＴポイントであり、「ＧＩ２」は３２ＦＦＴポイントである。ＬＴＳは、特に伝送路特性の推定、精度の高い周波数オフセットの推定、受信ウエイトベクトルの計算に使用される。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格において、ＬＴＳの「Ｔ１」と「Ｔ２」は、同一の信号パターンを有し、すなわちこれらの間で周期性を有しているが、本実施例では、ＬＴＳの「Ｔ１」と「Ｔ２」は、別の信号パターンを有し、すなわちこれらの間で周期性を有していないものとする。以下、ＬＴＳを単にプリアンブル信号やトレーニング信号といい、さらにＬＴＳは、「Ｔ１」と「Ｔ２」の組合せを示す場合もある。

図４は、送信装置１０の構成を示す。送信装置１０は、データ分離部２０、変調部２２と総称される第１変調部２２ａ、第２変調部２２ｂ、第Ｌ変調部２２ｌ、無線部２４と総称される第１無線部２４ａ、第２無線部２４ｂ、第Ｌ無線部２４ｌ、制御部２６また、第１変調部２２ａは、誤り訂正部２８、インターリーブ部３０、プリアンブル付加部３２、ＩＦＦＴ部３４、ＧＩ部３６、直交変調部３８を含み、第１無線部２４ａは、周波数変換部４０、増幅部４２を含む。

データ分離部２０は、送信すべきデータをアンテナ数に応じて分離する。誤り訂正部２８は、誤り訂正のための符号化をデータに行う。ここでは、畳込み符号化を行うものとし、その符号化率は予め規定された値の中から選択する。インターリーブ部３０は、畳込み符号化したデータをインターリーブする。プリアンブル付加部３２は、バースト信号の先頭に、ＳＴＳおよびＬＴＳを付加する。そのため、プリアンブル付加部３２は、ＳＴＳおよびＬＴＳをそれぞれ記憶しており、さらに少なくともＬＴＳは、第１変調部２２ａから第Ｌ変調部２２ｌに対応してそれぞれ異なったパターンであるとする。

ＩＦＦＴ部３４は、ＦＦＴポイント単位でＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、複数のサブキャリアキャリアを使用した周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。ＧＩ部３６は、時間領域のデータに対して、ガードインターバルを付加する。図３に示したように、ＬＴＳとデータに対して付加するガードインターバルは異なる。直交変調部３８は、時間領域のデータを直交変調する。周波数変換部４０は、直交変調された信号を無線周波数の信号に周波数変換する。増幅部４２は、無線周波数の信号を増幅するパワーアンプである。最終的に、複数の送信用アンテナ１４から別々の信号が送信される。制御部２６は、送信装置１０のタイミング等を制御する。なお、本実施例では、送信用アンテナ１４の指向性はそれぞれ無指向性であるとし、送信装置１０はアダプティブアレイ信号処理を行っていないものとする。

図５は、受信装置１２の構成を示す。受信装置１２は、無線部５０と総称される第１無線部５０ａ、第２無線部５０ｂ、第Ｍ無線部５０ｍ、処理部５２と総称される第１処理部５２ａ、第２処理部５２ｂ、第Ｍ処理部５２ｍ、復調部５４と総称される第１復調部５４ａ、第２復調部５４ｂ、第Ｌ復調部５４ｌ、データ結合部５６、制御部５８を含む。また信号として、無線受信信号２００と総称される第１無線受信信号２００ａ、第２無線受信信号２００ｂ、第Ｍ無線受信信号２００ｍ、ベースバンド受信信号２０２と総称される第１ベースバンド受信信号２０２ａ、第２ベースバンド受信信号２０２ｂ、第Ｍベースバンド受信信号２０２ｍ、合成信号２０４と総称される第１合成信号２０４ａ、第２合成信号２０４ｂ、第Ｌ合成信号２０４ｌを含む。

無線部５０は、無線周波数の無線受信信号２００からベースバンドのベースバンド受信信号２０２間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤ変換処理等を行う。ここでは、通信システム１００としてＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格をベースにした無線ＬＡＮを想定するため、無線受信信号２００の無線周波数は、５ＧＨｚ帯に対応する。さらに初期の周波数オフセットの推定および補正も行う。処理部５２は、ベースバンド受信信号２０２に対してアダプティブアレイ信号処理を行い、送信された複数の信号に相当する合成信号２０４を出力する。復調部５４は、合成信号２０４を復調する。さらに、デインターリーブ、復号も実行する。データ結合部５６は、図４のデータ分離部２０に対応して、復調部５４からそれぞれ出力された信号を結合する。制御部５８は、受信装置１２のタイミング等を制御する。

図６は、第１無線部５０ａの構成を示す。第１無線部５０ａは、ＬＮＡ部６０、周波数変換部６２、直交検波部６４、ＡＧＣ６６、ＡＤ変換部６８、初期周波数オフセット補正部７０を含む。

ＬＮＡ部６０は、第１無線受信信号２００ａを増幅する。周波数変換部６２は、処理対象とする信号に対して無線周波数の５ＧＨｚ帯と、中間周波数間の周波数変換を行う。直交検波部６４は、中間周波数の信号を直交検波して、ベースバンドのアナログ信号を生成する。ＡＧＣ６６は、ベースバンドのアナログ信号の振幅をＡＤ変換部６８のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。なお、ＡＧＣ６６の初期の設定では、受信した信号のうちのＳＴＳを使用し、ＳＴＳの強度が予め規定した値に近づくように制御する。ＡＤ変換部６８は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

初期周波数オフセット補正部７０は、ＳＴＳの区間において初期の周波数オフセットを推定し、さらに推定した初期の周波数オフセットによって、ＬＴＳ、シグナル、データを補正する。初期の周波数オフセットの推定方法は、任意のものでよいが、例えば、ＳＴＳのうち「ｔ９」と「ｔ１０」のうちでそれぞれ対応した信号の間の位相誤差を計算し、１６ＦＦＴポイントに対応した時間で計算した位相誤差を除算する。さらに、このような結果に平均等の統計処理が付加されてもよい。初期の周波数オフセットが補正された信号は、第１ベースバンド受信信号２０２ａとして出力される。

図７は、第１処理部５２ａの構成を示す。第１処理部５２ａは、伝送路特性推定部８０、周波数オフセット推定部８２、ＦＦＴ８４と総称される第１ＦＦＴ８４ａ、第２ＦＦＴ８４ｂ、第ＭＦＦＴ８４ｍ、受信ウエイト計算部８６、乗算部８８と総称される第１乗算部８８ａ、第２乗算部８８ｂ、第Ｍ乗算部８８ｍ、遅延部９０と総称される第１遅延部９０ａ、第２遅延部９０ｂ、第Ｍ遅延部９０ｍ、乗算部９２と総称される第１乗算部９２ａ、第２乗算部９２ｂ、第Ｍ乗算部９２ｍ、乗算部９４と総称される第１１乗算部９４ａａ、第１２乗算部９４ａｂ、第１Ｎ乗算部９４ａｎ、第２１乗算部９４ｂａ、第２２乗算部９４ｂｂ、第２Ｎ乗算部９４ｂｎ、第Ｍ１乗算部９４ｍａ、第Ｍ２乗算部９４ｍｂ、第ＭＮ乗算部９４ｍｎ、加算部９６と総称される第１加算部９６ａ、第２加算部９６ｂ、第Ｎ加算部９６ｎを含む。また信号として、伝送路特性信号２０６、周波数オフセット信号２１０と総称される第１周波数オフセット信号２１０ａ、第２周波数オフセット信号２１０ｂ、第Ｍ周波数オフセット信号２１０ｍを含む。

ベースバンド受信信号２０２は、図３のごとくバースト信号を形成しており、逐次受信される。ここで、送信用アンテナ１４からからそれぞれ送信された信号はそれぞれ異なったＬＴＳを含んでおり、ベースバンド受信信号２０２は、それらが合成された形の信号になっている。

伝送路特性推定部８０は、送信用アンテナ１４からそれぞれ送信された異なったパターンのＬＴＳを予め記憶しており、これらのＬＴＳとベースバンド受信信号２０２にもとづいて、ＬＴＳの区間における伝送路特性を推定する。なお、伝送路特性推定部８０は、図２のごとく、Ｌ本の送信用アンテナ１４とＭ本の受信用アンテナ１６のそれぞれの組合せに対して伝送路特性を推定する。すなわち、Ｌ×Ｍ種の伝送路特性を推定する。ここで、伝送路特性推定部８０での伝送路特性の推定方法の一例を説明する。ひとつのＬＴＳ区間のサンプル数をＳとすると、すべてのＬＴＳ区間でのサンプル総数は２Ｓとなる。なお、オーバーサンプルは行っていないものとするので、Ｓは６４となる。ＬＴＳ区間におけるｍ番目のベースバンド受信信号２０２からなるベクトルをｚｍとすると、ｚｍは次のように示される。

ここでｘ_ｍ（ｔ）は、時刻ｔにおけるｍ番目のベースバンド受信信号２０２を示す。さらにｌ番目の送信用アンテナ１４から時刻ｔに送信されるＬＴＳをｄ_ｌ（ｔ）とすれば、ｌ番目の送信用アンテナ１４から送信された信号のｋ番目のマルチパス波からなる２Ｓ次元のベクトルｄ_ｌ，ｋは次のように示される。

ここで、マルチパスの遅延時間をｌ_ｋとし、ｋ＝０を先行波として考えるので、?０＝０としている。さらに、厳密に遅延時間は、送信用アンテナ１４と受信用アンテナ１６に応じて異なるが、ベースバンドにおけるサンプル値を考える限りにおいて、送信用アンテナ１４と受信用アンテナ１６によらないと考えれられる。したがって、遅延時間は?_{ｍ，ｋ，ｌ}と書くべきであるが、ここでは、単に?_ｋと示す。また、ＬＴＳ区間において送信用アンテナ１４から送信されるＬＴＳの系列は、受信装置１２で既知である。ｍ番目の受信用アンテナ１６に到来したｌ番目の送信用アンテナ１４からのｋ番目のマルチパス波の複素振幅をｈ_{ｍ，ｌ，ｋ}とすれば、評価関数Ｊ_ｍは次のように示される。

ここで、Ｋは想定する最も遅延の大きなマルチパスの番号を示す。表記を簡潔にするために、ｄ_ｌ，ｋを列要素とする２Ｓ行Ｌ（Ｋ＋１）列の行列Ｑとｈ_{ｍ，ｌ，ｋ}からなるＬ（Ｋ＋１）次列ベクトルｂ_ｍを用いてＪ_ｍを表すと以下のようになる。

ただし、Ｑとｂ_ｍは、具体的には次のように示される。

さらに、Ｊ_ｍを最小にするｂ_ｍは次のように示される。

ここで、Ｈはエルミート共役を示し、ｂ_ｍの各要素がｍ番目の受信用アンテナ１６に入力される各マルチパス波の複素振幅、すなわち伝送路特性となる。なお、Ｑは、ＬＴＳのシンボルにより決まる行列なのでＬ（Ｋ＋１）行２Ｓ列の行列（Ｑ^ＨＱ）^−１Ｑ^Ｈは事前に計算され、伝送路特性推定部８０に記憶されているものとする。最終的に、伝送路特性推定部８０は、伝送路特性ｂ_ｍを伝送路特性信号２０６として出力する。

周波数オフセット推定部８２は、伝送路特性信号２０６にもとづいて周波数オフセットを推定する。周波数オフセットの推定方法は後述するが、ＬＴＳ終了時点において推定した周波数オフセットの位相成分を反転してから、周波数オフセット信号２１０として出力する。さらに、周波数オフセット信号２１０は、遅延部９０と乗算部９２によるフィードバック制御によって、ＦＦＴポイントの時間間隔Ｔ_ｐを単位として、推定した周波数オフセットと反対方向に回転すべき位相信号を生成する。

乗算部８８は、乗算部９２から出力される周波数オフセットを反映した位相で、ベースバンド受信信号２０２に含まれた周波数オフセットを補正する。ＦＦＴ８４は、周波数オフセットを補正したベースバンド受信信号２０２にＦＦＴ処理を施して周波数領域の信号を出力する。ＦＦＴ８４でＦＦＴ処理された信号のサブキャリア数は、前述のごとく５２であるが、ここではこれをＮとして一般化する。

受信ウエイト計算部８６は、伝送路特性信号２０６にもとづいて受信ウエイトベクトルを推定する。ｎ番目のサブキャリアにおけるｌ番目の送信用アンテナ１４に対する受信ウエイトベクトルｗ_ｌ（ｎ）は、次のように示される。

さらに、すべての送信用アンテナ１４を考慮して、各列要素がｗ_ｌ（ｎ）であるＭ行Ｌ列の行列をＷ（ｎ）とすると、Ｗ（ｎ）は次のように示される。

さらに、ＭＭＳＥ基準でのＷ（ｎ）の最適解Ｗ_ｏｐｔ（ｎ）は、次のように示される。

ここで、相関行列Ｒｘｘ（ｎ）とＶ（ｎ）は、次のように示される。

なお、ｘ（ｔ，ｎ）は時刻ｔでｎ番目のサブキャリアでの受信信号を示し、ｄ_ｌ（ｔ，ｎ）は時刻ｔでｌ番目の送信用アンテナ１４から送信されるトレーニング信号を示し、Ｅはアンサンブル平均を示す。

説明を容易にするために、前述のｈ_{ｍ，ｌ，ｋ}を先頭の１６個の値がそれぞれｈ_{ｍ，ｌ，０}、ｈ_{ｍ，ｌ，１}、・・・、ｈ_{ｍ，ｌ，１５}であり、その後の要素がすべて０である６４サンプルのＦＦＴをａ_ｍ，ｌ（ｎ）（ｎ＝０，１，・・・，６３）とする。さらに、ａ_ｍ，ｌ（ｎ）を使用してＭ次元列ベクトルａ_ｌ（ｎ）を次のように定義するが、これはｌ番目の送信用アンテナ１４からのアレー応答ベクトルである。

アレー応答ベクトルを使用すれば、相関行列Ｒｘｘ（ｎ）は次のように示される。

ここで、σ^２は熱雑音電力であり、Ｉは単位行列である。さらに、相関ベクトルｖ_ｌ（ｎ）は、次のように示される。

従って、ＭＭＳＥ基準の受信ウエイトベクトルｗ_{ｌ，ｏｐｔ}（ｎ）は次式で示される。

ひとつのｌの値、例えばｌ＝１に対応した受信ウエイトベクトルｗ_{１，ｏｐｔ}（ｎ）が受信ウエイト計算部８６で計算される。また、それ以外のｌの値、例えばｌ＝２に対応した受信ウエイトベクトルｗ_{２，ｏｐｔ}（ｎ）が図５の第２処理部５２ｂで計算される。

乗算部９４は、ＦＦＴ８４でＦＦＴ処理された信号と、受信ウエイトベクトルｗ_{１，ｏｐｔ}（ｎ）を乗算する。加算部９６は、受信ウエイトベクトルのうちで同一のｎの値に対する乗算部９４の乗算結果を加算する。加算部９６は、すべてのサブキャリア数Ｎ分の加算結果を出力する。ここでは、Ｎ個の加算結果を総称して第１合成信号２０４ａとする。

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のロードされた予約管理機能のある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、ソフトウエアのみ、またはそれら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８は、周波数オフセット推定部８２の構成を示す。周波数オフセット推定部８２は、位相差計算部１１０、オフセット計算部１１２を含む。信号として位相誤差信号２０８と総称される第１位相誤差信号２０８ａ、第２位相誤差信号２０８ｂ、第Ｍ位相誤差信号２０８ｎを含む。

位相差計算部１１０は、伝送路特性信号２０６を入力し、予め記憶したＬＴＳの時間領域の信号パターンと推定した伝送路特性から、後述するレプリカ信号を生成する。さらに、位相差計算部１１０は、受信用アンテナ１６単位でベースバンド受信信号２０２とそれに対応したレプリカ信号との位相差を計算する。計算した位相差は、位相誤差信号２０８として出力される。

ここで図９は、位相差計算部１１０の構成を示す。位相差計算部１１０は、レプリカ生成部１１４、除算部１１６を含む。ここでは、ベースバンド受信信号２０２と位相誤差信号２０８をひとつの信号にまとめて示しているが、これは便宜上の表示であり、実際は図８のごとく第１ベースバンド受信信号２０２ａ、第１位相誤差信号２０８ａ等の信号によって構成されており、位相差計算部１１０の構成もそれに対応しているものとする。さらに、図中のベースバンド受信信号２０２と位相誤差信号２０８は、ｍ番目の受信用アンテナ１６に対応した信号であるとする。レプリカ生成部１１４は、前述のごとく、レプリカ信号を生成する。すなわち、ｌ番目の送信用アンテナ１４にそれぞれ対応した時間領域のトレーニング信号をｃ_ｌ（ｔ）とすれば、伝送路特性信号２０６によって入力された伝送路特性より、レプリカ信号ｘ’_ｍ（ｔ）は以下のごとく計算される。

なお、前述のごとくｈ_{ｍ，ｌ，ｋ}は、先頭の１６個の値のみを有効にしている。レプリカ信号ｘ’_ｍ（ｔ）は、ＬＴＳ区間のうちの「Ｔ１」と「Ｔ２」にわたって計算される。

除算部１１６は、レプリカ生成部１１４で生成されたレプリカ信号とベースバンド受信信号２０２を入力し、ベースバンド受信信号２０２の値を当該ベースバンド受信信号２０２に対応したレプリカ信号の値で除算する。さらに、除算部１１６は除算結果の位相成分を位相誤差とする。すなわち、受信用アンテナ１６単位で位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）は次のように示される。なお、位相誤差は、位相誤差信号２０８として出力される。

図８に戻る。オフセット計算部１１２は、位相誤差信号２０８、すなわち除算部１１６で導出した複数の位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）にもとづいて、ベースバンド受信信号２０２に含まれた周波数オフセットを推定する。ここで、オフセット計算部１１２は、複数の位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）から最小二乗法によって、ベースバンド受信信号２０２に含まれた周波数オフセットを推定する。すなわち、ＬＴＳの「Ｔ１」から「Ｔ２」の区間におけるｔ＝０からｔ＝１２７において、位相誤差の変動の直線ｙ＝ａｔ＋ｂを想定し、位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）のそれぞれと当該直線の誤差が最小になるように定数ａとｂを導出する。そのため、位相誤差の変動の直線と位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）との間の距離ｌ_ｔを次のように示す。

ここで、図１０は、時間と位相誤差の関係を示し、前述の位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）、ｙ、ｌ_ｔは図示のごとく示される。さらに、ｌ_ｔ ^２の総和Ｅは以下のとおりに示される。ここで、Ｅを最小にするような定数ａとｂが導出される。

ここで、定数ａが周波数オフセットに相当するが、定数ａは位相を単位としている。例えば、５°というように示される。オフセット計算部１１２は、定数ａの符号を反転させて、周波数オフセットと反対方向の位相を導出する。前述の例では、−５°というように示される。さらに、導出した位相は、同相成分と直交成分の値を有した複素数に変換されて、それらが周波数オフセット信号２１０として出力される。なお、周波数オフセットは、受信用アンテナ１６ごとに導出される。

図１１は、受信処理の手順を示すフローチャートである。受信装置１２は、受信したバースト信号のうちＳＴＳの区間で、タイミングを推定し、初期周波数オフセット補正部７０は初期周波数オフセットを推定し（Ｓ１０）、さらに推定した周波数オフセットを補正してベースバンド受信信号２０２を出力する。バースト信号のＬＴＳの区間で、伝送路特性推定部８０は伝送路特性を推定する（Ｓ１２）。また、推定した伝送路特性にもとづいて、周波数オフセット推定部８２は周波数オフセットを推定する（Ｓ１４）とともに、受信ウエイト計算部８６は受信ウエイトベクトルを計算する（Ｓ１６）。なお、ステップ１６において受信ウエイト計算部８６は、周波数オフセット推定部８２で推定した周波数オフセットによって伝送路特性を補正してから、補正した伝送路特性によって受信ウエイトベクトルを計算してもよい。バースト信号のデータの区間で、乗算部８８はベースバンド受信信号２０２にふくまれた周波数オフセットを補正し、乗算部９４は受信ウエイトベクトルで重み付けを行いながら、データを受信する（Ｓ１８）。

本発明の実施例によれば、受信した信号から推定した伝送路特性と既知信号にもとづいてレプリカ信号を生成し、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差の変動から周波数オフセットを推定するので、トレーニング信号に所定の周期性がなくても周波数オフセットを推定できる。また、トレーニング信号に所定の周期性がなくても周波数オフセットを推定できるので、受信ウエイトベクトルが所定の周期性のないトレーニング信号から計算される場合であっても、周波数オフセットの推定と受信ウエイトベクトルの計算のためのトレーニング信号を共通化でき、バースト信号の利用効率を向上できる。また、ＭＩＭＯシステムで複数のアンテナによって並列に送信されるデータの系列数が増加しても対応可能であるので、ＭＩＭＯシステムでのデータ伝送速度や伝送品質を向上できる。また、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差の変動から最小二乗法によって周波数オフセットを推定するので、高精度に周波数オフセットを推定できる。

（実施例２）
本発明の実施例２は、本発明の実施例１と同様に、受信した信号に含まれた周波数オフセットを推定するＭＩＭＯシステムにおける受信装置に関する。また、本実施例に係る受信装置は、実施例１と同様に、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差を計算し、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差の時間変化より周波数オフセットを推定するので、トレーニング信号に所定の周期性を要求しない。しかしながら、実施例２では、位相誤差の時間変化にもとづく周波数オフセットの推定は、最小二乗法でなく、所定の時間を隔てたふたつの位相誤差の差違を求めることによって行う。さらに、ここで位相誤差は実数で示す。そのため、ふたつの位相誤差の差違が、複素数の乗算でなく、実数の減算で導出されるので、雑音の影響を抑圧できる。また、最小二乗法よりも簡易に周波数オフセットを推定できる。

実施例２に係る受信装置１２は実施例１に係る図５の受信装置１２と同一であり、実施例２に係る第１処理部５２ａは実施例１に係る図７の第１処理部５２ａと同一であり、実施例２に係る周波数オフセット推定部８２は実施例に１に係る図８の周波数オフセット推定部８２と同一であるので、説明を省略する。

図１２は、実施例２に係るオフセット計算部１１２の構成を示す。オフセット計算部１１２は、遅延部１２２、複素数変換部１２４、加算部１２６、加算部１２８、加算部１２８を含む。ここでは、位相誤差信号２０８と周波数オフセット信号２１０をひとつの信号にまとめて示しているが、これは便宜上の表示であり、実際は図８のごとく第１位相誤差信号２０８ａ、第１周波数オフセット信号２１０ａ等の信号によって構成されており、オフセット計算部１１２の構成もそれに対応しているものとする。さらに、ここでの位相誤差信号２０８と周波数オフセット信号２１０は、ｍ番目の受信用アンテナ１６に対応した信号であるとする。

遅延部１２２は、位相誤差信号２０８を遅延させる。加算部１２６は、位相誤差信号２０８を遅延部１２２で遅延させた値で減算し、遅延部１２２での遅延時間に対応した位相誤差信号２０８の差違を求める。ここで、遅延部１２２での遅延時間をＴとすれば、加算部１２６での減算結果Δｙ_ｍ（ｔ）は次のように示される。

加算部１２８は、加算部１２６の減算結果をＬＴＳのうちの所定期間にわたって加算し、複素数変換部１２４は、Ｔ＝６４とした場合、すなわちＴを６４ＦＦＴポイントにした場合、次に示すような周波数オフセットΔｆを導出する。なお、受信用アンテナ１６の番号ｍは省略した。

ここで、３．２μｓは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格での６４ＦＦＴポイントの期間である。複素数変換部１２４は、Δｆの符号を反転させて、周波数オフセットと反対方向の位相を導出する。さらに、導出した位相は、同相成分と直交成分の値を有した複素数に変換されて、それらが周波数オフセット信号２１０として出力される。

さらに、以上で説明した実施例２とは別に、別の態様（以下、「変形例」という）に係る受信装置１２を説明する。変形例に係る受信装置１２は実施例１に係る図５の受信装置１２と同一であり、変形例に係る第１処理部５２ａは実施例１に係る図７の第１処理部５２ａと同一であり、変形例に係る周波数オフセット推定部８２は実施例に１に係る図８の周波数オフセット推定部８２と同一であるので、説明を省略する。

図１３は、変形例に係る位相差計算部１１０の構成を示す。位相差計算部１１０は、レプリカ生成部１１４、複素共役部１１８、乗算部１２０を含む。ここでは、ベースバンド受信信号２０２と位相誤差信号２０８をひとつの信号にまとめて示しているが、これは便宜上の表示であり、実際は図８のごとく第１ベースバンド受信信号２０２ａ、第１位相誤差信号２０８ａ等の信号によって構成されており、位相差計算部１１０の構成もそれに対応しているものとする。さらに、ここでのベースバンド受信信号２０２と位相誤差信号２０８は、ｍ番目の受信用アンテナ１６に対応した信号であるとする。レプリカ生成部１１４は、図９のレプリカ生成部１１４と同様に、レプリカ信号を生成する。

複素共役部１１８は、レプリカ生成部１１４で生成されたレプリカ信号の値の複素共役値を導出する。乗算部１２０は、ベースバンド受信信号２０２の値と当該ベースバンド受信信号２０２に対応したレプリカ信号の複素共役値を乗算する。乗算結果は、次のように示され、位相誤差信号２０８として出力される。

変形例のオフセット計算部１１２は、位相誤差ｙ_ｍ（ｔ）にもとづいて、以下のとおりに計算して周波数オフセットΔｆを導出する。なお、受信用アンテナ１６の番号ｍは省略した。

図１４は、実施例２の受信特性のシミュレーション結果を示す。当該シミュレーションは、５０ｋＨｚの周波数オフセットを与えた場合のＥｂ／Ｎ０対ＢＥＲ特性を示す。ここで、○印は周波数オフセットを与えない場合の特性（以下、「参照特性」という）を示しており、周波数オフセットを与えた場合のシミュレーション結果が○印に近づけば高精度に周波数オフセットを補正できているといえる。また、△印は、実施例２の周波数オフセットの推定を位相誤差の実数の減算でなく複素数の乗算で求めた場合、すなわち次に示すよう導出した場合の特性である（以下、「複素数特性」という）。

□印は、実施例１にもとづいて周波数オフセットを推定した場合、●印は、変形例にもとづいて周波数オフセットを推定した場合、◇印は、実施例２にもとづいて周波数オフセットを推定した場合の特性である。図１４のシミュレーション結果によれば、実施例１の特性、実施例２の特性、変形例の特性は、参照特性に近く、高精度に周波数オフセットを推定および補正しているといえる。一方、複素数特性は、参照特性よりも２〜３ｄＢ悪化している。

複素数特性の場合、数２２に示したように除算の分母がレプリカ信号ｘ’_ｍ（ｔ）である。そのためレプリカ信号の絶対値が小さく、ガウス雑音が大きい場合に、ｘ_ｍ（ｔ）とｘ’_ｍ（ｔ）の除算結果はガウス雑音の影響をより大きく受ける。すなわち、ガウス雑音が強調されて特性が悪化する。一方、実施例２のように位相誤差の実数を減算している場合では、ガウス雑音が強調されないので特性が悪化しないといえる。

本発明の実施例によれば、受信した信号から推定した伝送路特性と既知信号にもとづいてレプリカ信号を生成し、受信した信号とレプリカ信号の位相誤差の差違から周波数オフセットを推定するので、トレーニング信号に所定の周期性がなくても周波数オフセットを推定できる。また、トレーニング信号に所定の周期性がなくても周波数オフセットを推定できるので、受信ウエイトベクトルが所定の周期性のないトレーニング信号から計算される場合であっても、周波数オフセットの推定と受信ウエイトベクトルの計算のためのトレーニング信号を共通化でき、バースト信号の利用効率を向上できる。また、ＭＩＭＯシステムで複数のアンテナによって並列に送信されるデータの系列数が増加しても対応可能であるので、ＭＩＭＯシステムでのデータ伝送速度や伝送品質を向上できる。また、ふたつの位相誤差の実数を減算して、周波数オフセットを推定するので、雑音の影響を抑圧でき、高精度に周波数オフセットを推定できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、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１と２において、送信装置１０、受信装置１２、処理部５２、伝送路特性推定部８０、周波数オフセット推定部８２は、ＭＩＭＯシステムに対応するように構成されている。しかしこれに限らず、ＭＩＭＯシステムでない通常の通信システム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線ＬＡＮに適用するように構成されてもよい。その際は、実施例１と２のようなＬ系列の信号でなく、１系列の信号を復調するように構成されればよい。本変形例によれば、様々な通信システムに本発明を適用可能である。つまり、受信した信号に周波数オフセットが含まれていればよい。

本発明の実施例１と２において、送信装置１０、受信装置１２、処理部５２は、ＯＦＤＭのようなマルチキャリア信号に対応するように構成されている。しかしこれに限らず、シングルキャリア信号によって通信を行う通信システム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮ、簡易型携帯電話システム、携帯電話システム、第３世代携帯電話システムに適用するように構成されてもよい。本変形例によれば、様々な通信システムに本発明を適用可能である。つまり、受信した信号に周波数オフセットが含まれていればよい。

本発明の実施例１と２において、ｍ番目の受信用アンテナ１６に対応したＭ種の周波数オフセットを推定している。しかしながらこれに限らず例えば、ひとつの周波数オフセットを推定してもよい。その場合、推定したＭ種の周波数オフセットに平均などの統計処理を行ってひとつの周波数オフセットを計算してもよく、あるいは推定したＭ種の周波数オフセットの中からひとつを選択してもよく、あるいは最初から任意の方法でひとつの周波数オフセットを推定してもよい。本変形例によれば、Ｍ個の受信用アンテナ１６に接続された周波数発振器が共通の場合に、Ｍ種の周波数オフセットを推定しなくても特性の劣化を防止できる。また、Ｍ種の周波数オフセットを統計処理すれば、雑音の影響をさらに抑圧できるので、特性を向上できる。つまり、受信装置１２の構成に応じて推定されればよい。

本発明の実施例１と実施例２を任意に組み合わせた構成も有効である。本変形例に拠れば、実施例１と２を組み合わせた効果が得られる。

実施例１に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。 実施例１に係る通信システムの構成を示す図である。 実施例１に係るバーストフォーマットの構成を示す図である。 図２の送信装置の構成を示す図である。 図２の受信装置の構成を示す図である。 図５の第１無線部の構成を示す図である。 図５の第１処理部の構成を示す図である。 図７の周波数オフセット推定部の構成を示す図である。 図８の位相差計算部の構成を示す図である。 図８のオフセット計算部における時間と位相誤差の関係を示す。 図５の受信処理の手順を示すフローチャートである。 実施例２に係るオフセット計算部の構成を示す図である。 実施例２の別の態様に係る位相差計算部の構成を示す図である。 実施例１と実施例２の受信特性のシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１０ 送信装置、 １２ 受信装置、 １４ 送信用アンテナ、 １６ 受信用アンテナ、 ２０ データ分離部、 ２２ 変調部、 ２４ 無線部、 ２６ 制御部、 ２８ 誤り訂正部、 ３０ インターリーブ部、 ３２ プリアンブル付加部、 ３４ ＩＦＦＴ部、 ３６ ＧＩ部、 ３８ 直交変調部、 ４０ 周波数変換部、 ４２ 増幅部、 ５０ 無線部、 ５２ 処理部、 ５４ 復調部、 ５６ データ結合部、 ５８ 制御部、 ６０ ＬＮＡ部、 ６２ 周波数変換部、 ６４ 直交検波部、 ６６ ＡＧＣ、 ６８ ＡＤ変換部、 ７０ 初期周波数オフセット補正部、 ８０ 伝送路特性推定部、 ８２ 周波数オフセット推定部、 ８４ ＦＦＴ、 ８６ 受信ウエイト計算部、 ８８ 乗算部、 ９０ 遅延部、 ９２ 乗算部、 ９４ 乗算部、 ９６ 加算部、 １００ 通信システム、 １１０ 位相差計算部、 １１２ オフセット計算部、 １１４ レプリカ生成部、 １１６ 除算部、 １１８ 複素共役部、 １２０ 乗算部、 １２２ 遅延部、 １２４ 複素数変換部、 １２６ 乗算部、 １２８ 加算部、 ２００ 無線受信信号、 ２０２ ベースバンド受信信号、 ２０４ 合成信号、 ２０６ 伝送路特性信号、 ２０８ 位相誤差信号、 ２１０ 周波数オフセット信号。

Claims (9)

1. 伝送路を介して、送信された既知信号の系列を受信信号として逐次受信する受信部と、
   前記逐次受信した受信信号と前記既知信号の系列にもとづいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、
   前記推定した伝送路特性と前記既知信号の系列から、前記逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成する生成部と、
   前記逐次受信した受信信号のひとつと、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号との間の位相誤差を導出し、さらに前記既知信号の系列の少なくとも一部の区間にわたって、複数の位相誤差を導出する導出部と、
   前記導出した複数の位相誤差にもとづいて、前記逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定部と、
   を備えることを特徴とする周波数オフセット推定装置。
2. 前記導出部は、前記逐次受信した受信信号のひとつの値に対して、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値で除算し、除算結果の位相成分を前記位相誤差として導出することを特徴とする請求項１に記載の周波数オフセット推定装置。
3. 前記導出部は、前記逐次受信した受信信号のひとつの値と、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号の値の複素共役値を乗算し、乗算結果の位相成分を前記位相誤差として導出することを特徴とする請求項１に記載の周波数オフセット推定装置。
4. 前記周波数オフセット推定部は、前記導出した複数の位相誤差から最小二乗法によって、前記逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の周波数オフセット推定装置。
5. 前記周波数オフセット推定部は、前記導出した複数の位相誤差のうちの所定のふたつを選択し、当該選択したふたつの間の位相誤差の差違を減算によって導出することによって、前記逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の周波数オフセット推定装置。
6. 前記受信部は、複数の送信アンテナからそれぞれ送信された複数の既知信号の系列を複数の受信アンテナで複数の受信信号としてそれぞれ逐次受信し、かつ前記複数の既知信号の系列のパターンはそれぞれ異なっており、
   前記伝送路特性推定部は、前記逐次受信した複数の受信信号と前記パターンの異なった複数の既知信号の系列にもとづいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの組合せに対して、複数の伝送路特性をそれぞれ推定し、
   前記生成部は、前記推定した複数の伝送路特性と前記パターンの異なった複数の既知信号の系列から、前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応した複数のレプリカ信号をそれぞれ生成し、
   前記導出部は、前記複数の位相誤差を前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応して導出し、
   前記周波数オフセット推定部は、前記周波数オフセットを前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の周波数オフセット推定装置。
7. 前記周波数オフセット推定部は、前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応して推定した周波数オフセットから統計処理によってひとつの周波数オフセットを導出することを特徴とする請求項６に記載の周波数オフセット推定装置。
8. 伝送路を介して、送信された既知信号の系列を受信信号として逐次受信する受信部と、
   前記逐次受信した受信信号と前記既知信号の系列にもとづいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定部と、
   前記推定した伝送路特性と前記既知信号の系列から、前記逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成する生成部と、
   前記逐次受信した受信信号のひとつと、当該逐次受信した受信信号のひとつに対応したレプリカ信号との間の位相誤差を導出し、さらに前記既知信号の系列の少なくとも一部の区間にわたって、複数の位相誤差を導出する導出部と、
   前記導出した複数の位相誤差にもとづいて、前記逐次受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定部と、
   前記推定した周波数オフセットによって、前記逐次受信した受信信号につづいて前記受信部で受信されるべき信号に含まれた周波数オフセットを補正する補正部と、
   前記周波数オフセットを補正した信号を処理する処理部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
9. 送信された既知信号の系列を伝送路を介して受信信号として逐次受信し、前記逐次受信した受信信号と前記既知信号の系列にもとづいて、伝送路特性を推定し、前記推定した伝送路特性と前記既知信号の系列から、前記逐次受信した受信信号にそれぞれ対応した複数のレプリカ信号を生成し、少なくとも前記既知信号の系列のうちの一部の期間にわたって、前記逐次受信した受信信号と複数のレプリカ信号との間の複数の位相誤差をそれぞれ導出し、前記導出した複数の位相誤差にもとづいて、前記受信した受信信号に含まれた周波数オフセットを推定することを特徴とする周波数オフセット推定方法。

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