JP2007013919A - 無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯシステムでは、複数の系列によってパケット信号が形成されているので、それらの関係も考慮しながら既知信号を規定したい。
【解決手段】制御部３０は、送信すべきパケット信号を生成する。制御部３０は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号の前段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が配置された第１のパケットフォーマットと、第１の既知信号が前方に配置された第２のパケットフォーマットのいずれかを使用している。また、第１の既知信号において使用すべきサブキャリアは、第２の既知信号において使用すべきサブキャリアを含み、かつ第１の既知信号と第２の既知信号は、異なった値にて規定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線装置に関し、特に複数のサブキャリアを使用する無線装置に関する。

高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるバースト信号は、一般的に時間と共に変動する伝送路環境を介して伝送され、かつ周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は一般的に伝送路推定を動的に実行する。

受信装置が伝送路推定を実行するために、バースト信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、バースト信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、バースト信号のデータ区間中に一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
Ｓｉｎｅｍ Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ Ｐｕｒｉ， ａｎｄ Ａｈｍａｄ Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．

ワイヤレス通信において、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、複数のアンテナのそれぞれにおいて、処理対象の信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する。このようなアダプティブアレイアンテナ技術を利用して、データレート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、並列に送信されるべき複数のパケット信号を設定する（以下、複数のパケット信号のそれぞれを「系列」といい、複数の系列をまとめた単位、あるいはそれぞれを「パケット信号」という）。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系列を設定することによって、データレートを向上させる。さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組合せれば、データレートはさらに高速化される。このようなＭＩＭＯシステムにおいても、一般的に、先頭部分に既知信号が配置される。しかしながら、ＭＩＭＯシステムでは、複数の系列によってパケット信号が形成されているので、それらの関係も考慮しながら既知信号を規定する必要がある。

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、複数の系列に適した既知信号を使用する無線装置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無線装置は、複数のサブキャリアを使用したパケット信号を送信する送信部と、送信部から送信すべきパケット信号を生成する生成部と、生成部は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号の前段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が配置された第１のパケットフォーマットと、第１の既知信号が前方に配置された第２のパケットフォーマットのいずれかを使用しており、第１の既知信号において使用すべきサブキャリアは、第２の既知信号において使用すべきサブキャリアを含み、かつ第１の既知信号と第２の既知信号は、異なった値にて規定されている。

この態様によると、自動的にパケットフォーマットを検出させることによって、そのための制御信号を不要にできるので、複数の系列に適した既知信号を使用できる。

生成部では、相互相関が小さくなるように、第１の既知信号と第２の既知信号を規定してもよい。この場合、第１の既知信号と第２の既知信号に対して、両者の相関が小さくなるように、それぞれの値を規定するので、相関処理によって、パケットフォーマットを検出させることができる。

第１の既知信号において使用すべきサブキャリアには、第２の既知信号において使用すべきサブキャリア以外のサブキャリアが含まれていてもよい。この場合、第１の既知信号と第２の既知信号に対して、両者の相関が小さくなるように、それぞれの値を規定するので、相関処理によって、パケットフォーマットを検出させることができる。

送信部が送信すべきパケット信号は、複数の系列によって形成されており、生成部は、複数の系列の間にわたって、循環的なタイムシフトがシフト量を変えながら実行された第１の既知信号を配置していてもよい。この場合、シフト量をかえながら循環的なタイムシフトを実行するので、複数の系列間の相関を減少できる。

本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号の前段に、第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が配置された第１のパケットフォーマットと、第１の既知信号が前方に配置された第２のパケットフォーマットのいずれかを使用したパケット信号を受信する受信部と、受信部において受信したパケット信号と第１の既知信号との相関を計算することによって第１の相関値を出力し、受信部において受信したパケット信号と第２の既知信号との相関を計算することによって第２の相関値を出力する相関部と、相関部において計算した第１の相関値と第２の相関値をもとに、受信したパケット信号に使用されたパケットフォーマットが第１のパケットフォーマットであるか第２のパケットフォーマットであるかを特定する特定部とを備える。受信部が受信すべきパケット信号において、第１の既知信号において使用すべきサブキャリアは、第２の既知信号において使用すべきサブキャリアを含んでいる。

この態様によると、自動的にパケットフォーマットを検出することによって、そのための制御信号を不要にできるので、複数の系列に適した既知信号を使用できる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、複数のサブキャリアを使用したパケット信号であって、かつ複数の系列のパケット信号を送信する送信部と、送信部から送信すべき複数の系列のパケット信号であって、既知信号が配置されたパケット信号を生成する生成部と、生成部は、既知信号が使用すべきサブキャリア間にわたって、系列を単位にして異なった値に規定された位相値の整数倍を積算した回転量によって、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号の値を回転させながら、別の系列における既知信号を規定する。

この態様によると、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号の値を回転させながら、別の系列における既知信号を規定するので、複数の系列間の相関を減少できる。

送信部から送信されるパケット信号の系列数は、４以下であり、生成部は、複数の系列のそれぞれに対して、０、π／２、π、３π／２のうちの別の値を位相値として割り当てる。この場合、回転量のもとになる位相値をπ／２間隔に設定するので、複素乗算器を不要にできる。

生成部にて生成されるパケット信号に配置される既知信号には、タイミング推定用の既知信号と伝送路推定用の既知信号が含まれており、タイミング推定用の既知信号と伝送路推定用の既知信号に対する回転量が、有効な値を持つサブキャリアに対して、位相値の整数倍を積算することによって得られてもよい。この場合、ひとつの系列におけるタイミング推定用の既知信号と伝送路推定用の既知信号に対して、回転量のもとになる位相値を同一の値にするので、処理を簡易にできる。

本発明のさらに別の態様もまた、無線装置である。この装置は、複数のサブキャリアを使用したパケット信号であって、かつ複数の系列のパケット信号を受信する受信部と、受信部において受信した複数の系列のパケット信号を処理する処理部とを備える。受信部によって受信される複数の系列のパケット信号のそれぞれには、既知信号とデータが配置されており、かつ既知信号が使用すべきサブキャリア間にわたって、所定の位相値を積算した回転量によって、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号の値を回転させながら、別の系列における既知信号が規定されており、処理部は、受信部において受信した複数の系列のパケット信号と、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号とから、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性を導出する手段と、別の系列における既知信号に対応した回転量に応じて、当該系列に対応した伝送路特性を回転させながら、複数の系列のパケット信号に配置されたデータをそれぞれ復調する手段とを含む。

この態様によると、導出した伝送路特性を回転させてから、データの復調のために使用するので、ひとつの系列に含まれる既知信号に回転が施され、データに回転が施されない場合であっても、当該データを復調できる。

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、複数の系列に適した既知信号を使用できる。

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、少なくともふたつの無線装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。所定のタイミングにおいて、無線装置のうちの一方が送信側（以下、「送信装置」という）に対応し、無線装置のうちの他方が受信側（以下、「受信装置」という）に対応する。送信装置は、複数の系列によって形成されるパケット信号を送信するが、それぞれに対して、タイミング推定用の既知信号（以下、「ＳＴＦ」という）および伝送路推定用の既知信号（以下、「ＬＴＦ」という）を配置する。ここで、本実施例は、ＭＩＭＯシステムに適した既知信号として、ＳＴＦとＬＴＦを以下のように規定する。

まず、ＳＴＦは、以下のように規定される。前提として、送信装置から送信されるパケットフォーマットとして、ふたつの種類が規定されている。ひとつは、ＭＩＭＯシステムに対応したＳＴＦを先頭部分に配置させたパケットフォーマット（以下、「第１フォーマット」という）であり、もうひとつは、ＭＩＭＯシステムではない無線通信システム（以下、「従来システム」という）に対応したＳＴＦ（以下、「Ｌ−ＳＴＦ」という）をＳＴＦの前段に配置させたパケットフォーマット（以下、「第２フォーマット」という）である。受信装置がパケット信号を受信したときに、それが第１フォーマットであるか第２フォーマットであるかを受信装置に自動的に検出させるために、送信装置は、Ｌ−ＳＴＦとＳＴＦに対して、それらの間の相関が小さくなるような値を規定する。

また、ＬＴＦは、以下のように規定される。説明を容易にするために、系列の数を「４」とする。４つの系列のそれぞれに配置されたＬＴＦには、循環的なタイムシフトが施されているが、４つの系列のそれぞれに対するタイムシフトのシフト量は、逆フーリエ変換単位をもとに規定される。シフト量は、４つの系列のそれぞれに対して、「０」、「逆フーリエ変換単位／４」、「逆フーリエ変換単位／２」、「逆フーリエ変換単位×３／４」に規定される。周波数領域において説明すると、所定の位相量である「０」、「π／２」、「π」、「３π／２」を４つの系列のそれぞれに対応づけ、対応づけた位相値の整数倍をサブキャリア単位で積算することによって、サブキャリア単位の回転量が決定される。前述のシフト量は、決定された回転量によって、複数の系列のうちのひとつに対するＬＴＦを回転させる動作に対応する。このような位相回転は、乗算器を必要としないので、処理を簡易にできる。

さらに、ＳＴＦとＬＴＦは、以下のような関係を有する。なお、前提として、ＬＴＦには、連続したサブキャリアが使用されているが、ＳＴＦには、離散的なサブキャリアが使用されている。すなわち、ＳＴＦには、４つのうちのひとつのサブキャリアが使用されている。送信装置は、ＳＴＦが使用されているサブキャリア間と、ＬＴＦが使用されているサブキャリア間に対して、等しい位相値を規定する。すなわち、「π／２」の位相値が規定されたＬＴＦが含まれた系列において、ＳＴＦにも「π／２」の位相値が規定される。このようにすれば、ＳＴＦとＬＴＦに対して、同一の処理を実行できる。

図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調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。ＭＩＭＯシステムには、サブキャリア番号「−２８」から「２８」までの５６サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」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。一方、従来システムには、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５２サブキャリアが規定されている。なお、従来システムの一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮである。

また、それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。変調方式には、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭのいずれかが使用される。

また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、並列に送信すべきデータの数は、可変に設定される。なお、データは、バースト信号として送信されており、ここでは、並列に送信すべきバースト信号のそれぞれを「系列」と呼ぶ。その結果、変調方式、符号化率、系列の数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。なお、「データレート」は、これらの任意の組合せによって決定されてもよいし、これらのうちのひとつによって決定されてもよい。

図２は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、無線装置１０と総称される第１無線装置１０ａ、第２無線装置１０ｂを含む。また、第１無線装置１０ａは、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、第２無線装置１０ｂは、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂのうちの一方が、送信装置に対応し、他方が受信装置に対応する。また、第１無線装置１０ａと第２無線装置１０ｂのうちの一方が基地局装置に対応し、他方が端末装置に対応してもよい。

通信システム１００の構成を説明する前に、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。データは、第１無線装置１０ａから第２無線装置１０ｂに送信されているものとする。第１無線装置１０ａは、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、複数の系列のデータをそれぞれ送信する。その結果、データレートが高速になる。第２無線装置１０ｂは、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、複数の系列のデータを受信する。さらに、第２無線装置１０ｂは、アダプティブアレイ信号処理によって、受信したデータを分離して、複数の系列のデータを独立に復調する。

ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。

図１に示したような周波数領域の信号は、Ｓ_{−２６，２６}と示され、添え字がサブキャリア番号を示す。このような表記を使用すれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格のＬ−ＳＴＦは、次のように示される。

「１+ｊ」は、ＱＰＳＫ変調されたＳＴＦの信号点を示す。

ここで、Ｌ−ＳＴＦを図２の第１アンテナ１２ａと第２アンテナ１２ｂからそれぞれ送信した場合の課題を説明する。第１アンテナ１２ａから送信される信号をＳ１（ｔ）、第２アンテナ１２ｂから送信される信号をＳ２（ｔ）、ノイズをｎ１（ｔ）及びｎ２（ｔ）とすれば、第１アンテナ１４ａで受信する信号をＸ１（ｔ）、第２アンテナ１４ｂで受信する信号をＸ２（ｔ）は、次のように示される。

第１アンテナ１４ａで受信した信号の所定周期での強度は、次のように示される。

ここで、ΣＳ*１（t）Ｓ２（t） ＝ Ｘｃ，ΣＳ*ｉ（ｔ）ｎｊ（ｔ） ＝ ０，｜ｎｊ（ｔ）|^２ ≒ ０の関係を使用すれば、強度は次のように示される。

送信される信号Ｓ１（ｔ）とＳ２（ｔ）が同一であり、さらにh１１＝−h２１の場合は、受信した信号の強度が０になるので、第２無線装置１０ｂのＡＧＣは正確に動作しない。さらに、一般的にはデータ区間ではＸｃが０とみなせる程度に小さくなるので、データ区間の受信電力は｜ｈ１１｜^２＋｜ｈ２２｜^２となる。従って、データ区間とＳＴＦ区間の受信電力の差は、上式の右辺第３項で示されるように、２Ｒｅ［ｈ１１ｈ*２１X*ｃ］となる。これから分かるように、Ｓ1（ｔ）とＳ２（ｔ）が異なる場合でも、ＳＴＦ区間のＸｃが大きい場合には、ＳＴＦ区間の電力とデータ区間の電力が大きく異なるため、ＡＧＣが正常に動作しない。従って、ＭＩＭＯシステムに対して、Ｌ−ＳＴＦと別のＳＴＦが必要となり、かつ、それらの相互相関は低い必要がある。

図３（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００におけるパケットフォーマットを示す。図３（ａ）は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号が先頭部分に配置されたパケットフォーマットであり、前述の第１フォーマットに相当する。ここでは、４つの系列に含まれたデータが、送信の対象とされるものとし、第１から第４の系列に対応したパケットフォーマットが上段から下段に順に示される。第１の系列に対応したバースト信号には、プリアンブル信号として「ＳＴＦ」、「ＬＴＦ」等が配置される（以下、ＳＴＦとＬＴＦを総称して「既知信号」という）。また、第２の系列に対応したバースト信号には、プリアンブル信号として「ＳＴＦ４００ｎｓ」と「ＬＴＦ１６００ｎｓ」等が配置される。また、第３の系列に対応したバースト信号には、プリアンブル信号として「ＳＴＦ２００ｎｓ」と「ＬＴＦ８００ｎｓ」等が配置される。また、第４の系列に対応したバースト信号には、プリアンブル信号として「ＳＴＦ６００ｎｓ」と「ＬＴＦ３２００ｎｓ」等が配置される。

ここで、「４００ｎｓ」等は、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）におけるシフト量を示す。ここで、ＣＤＤとは、所定の区間において、時間領域の波形をシフト量だけ後方にシフトさせ、所定の区間の最後部から押し出された波形を所定の区間の先頭部分に循環的に配置させる処理である。なお、ＣＤＤは、Ｃとして、以下のように示される。

ここで、δは、シフト量を示す。また、図示のごとく、系列ごとに異なったシフト量のＣＤＤが実行されている。なお、ＬＴＦと後述のＨＴ−ＳＩＧにおいて逆フーリエ変換単位は、３．２μｓに規定されており、ＳＴＦにおいて逆フーリエ変換単位は、０．８μｓに規定されている。そのため、第１の系列のシフト量は「０」であり、第２系列のシフト量は「逆フーリエ変換単位／２」であり、第３系列のシフト量は「逆フーリエ変換単位／４」であり、第４系列のシフト量は「逆フーリエ変換単位×３／４」である。なお、パケットフォーマット中の「ＨＴ−ＳＩＧ」は、制御信号に相当する。

また、第１の系列において、ＬＴＦが、先頭から「ＬＴＦ」、「−ＬＴＦ」、「ＬＦＴ」、「−ＬＴＦ」の順に配置されている。ここで、これらを順に、すべての系列において「第１成分」、「第２成分」、「第３成分」、「第４成分」と呼ぶ。すべての系列の受信信号に対して、第１成分−第２成分＋第３成分−第４成分の演算を行えば、受信装置において、第１の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分＋第２成分＋第３成分＋第４成分の演算を行えば、受信装置において、第２の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分−第２成分−第３成分＋第４成分の演算を行えば、受信装置において、第３の系列に対する所望信号が抽出される。また、すべての系列の受信信号に対して、第１成分＋第２成分−第３成分−第４成分の演算を行えば、受信装置において、第４の系列に対する所望信号が抽出される。なお、加減処理は、ベクトル演算にて実行される。

図３（ｂ）は、ＭＩＭＯシステムに対応したプリアンブル信号の前段に、従来のシステム（以下、「従来システム」という）に対応したプリアンブル信号が、さらに配置されたパケットフォーマットを示す。ここで、従来システムに対応したプリアンブル信号は、前述のごとく第１の系列において、「ＳＴＦ」と「ＬＴＦ」とそれぞれ示される。一方、第２の系列から第４の系列に対して、シフト量「５０ｎｓ」、「１００ｎｓ」、「１５０ｎｓ」のＣＤＤが実行される。図３（ｂ）において、ＳＴＦ以下は、図３（ａ）と同様である。

ここで、図３（ａ）−（ｂ）に示されたバーストフォーマットのうち、いずれが使用されてもよい。図３（ａ）のバーストフォーマットは、冗長な信号成分が少ないので利用効率を向上できる。一方、図３（ｂ）のバーストフォーマットには、従来システムに対応したプリアンブル信号が付加されているので、従来システムに対応した通信装置でも検出される。

図４は、第１無線装置１０ａの構成を示す。第１無線装置１０ａは、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、ベースバンド処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、制御部３０を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂ、第３周波数領域信号２０２ｃ、第４周波数領域信号２０２ｄを含む。なお、第２無線装置１０ｂも同様に構成される。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００としてベースバンド処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送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。また、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡ／Ｄ変換部も含まれる。無線部２０は、送信動作として、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、ベースバンド処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。

ベースバンド処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。ベースバンド処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、図示しない第２無線装置１０ｂから送信された複数の系列のそれぞれに含まれたデータに相当する。ベースバンド処理部２２は、ＬＴＦのうちの第１成分等に対する加減演算も実行する。また、ベースバンド処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、周波数領域の信号を時間領域に変換し、複数のアンテナ１２のそれぞれに対応づけながら時間領域信号２００として出力する。

送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。

図５は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２８」から「２８」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２８」、サブキャリア番号「−２８」から「−１」の順にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置されているものとする。

図４に戻る。以上のような構成によって、送信処理として、ベースバンド処理部２２は、複数のサブキャリアを使用したパケット信号を送信する。また、パケット信号は、複数の系列によって形成されている。ここでは、パケット信号の系列数は、４以下であるとする。一方、受信処理として、ベースバンド処理部２２は、送信したパケット信号と同様の形式を有したパケット信号を受信する。

変復調部２４は、受信処理として、ベースバンド処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２としてベースバンド処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。

ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。ＩＦ部２６は、データストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。

制御部３０は、第１無線装置１０ａのタイミング等を制御する。さらに、制御部３０は、送信すべきパケット信号に含まれる既知信号と、受信したパケット信号に含まれる既知信号に対する処理を実行する。これらの処理は、図３（ａ）−（ｂ）に示したパケットフォーマットのパケット信号を生成する処理や、パケット信号からデータを抽出する処理に相当する。

制御部３０は、送信処理として、無線部２０、ベースバンド処理部２２に対して、送信すべきパケット信号を生成させる。ここで、パケット信号には、前述の第１フォーマットと第２フォーマットのいずれかが使用される。なお、第１フォーマットと第２フォーマットの選択基準については、後述する。また、前述のごとく、ＳＴＦにおいて使用すべきサブキャリアは、Ｌ−ＳＴＦにおいて使用すべきサブキャリアを含んでいる。ここでは、Ｌ−ＳＴＦにおいて使用される１２サブキャリアと同一のサブキャリアが、ＳＴＦに対しても使用される。さらに、ＳＴＦとＬ−ＳＴＦは、異なった値にて規定されている。特に、両者は、相互相関が小さくなるような値によって規定される。制御部３０は、複数の系列の間にわたって、循環的なタイムシフトがシフト量を変えながら実行されたＳＴＦを配置している。図３（ａ）−（ｂ）のごとく、シフト量は、「２００ｎｓ」等に規定される。

制御部３０は、複数の系列のパケット信号のそれぞれにＬＴＦを配置させる。ここで、ＬＴＦのそれぞれには、前述のごとく、「０」、「逆フーリエ変換単位／２」、「逆フーリエ変換単位／４」、「逆フーリエ変換単位×３／４」のシフト量にてＣＤＤがなされている。このような、時間領域のシフトは、周波数領域、すなわちサブキャリア単位での位相回転に対応する。具体的に説明すると、ＬＴＦが使用すべきサブキャリア間にわたって、所定の位相値の整数倍を積算することによって回転量が決定される。位相値が「π／２」である場合、サブキャリア番号の増加に伴い、回転量は、「０」、「π／２」、「π」、「３π／２」、「０」のように決定される。

また、このような回転量によって、複数の系列のうちのひとつにおけるＬＴＦの値を回転させながら、別の系列における既知信号が規定される。例えば、サブキャリア番号の増加に伴い、複数の系列のうちのひとつにおけるＬＴＦが、「１」、「１」、「１」、「１」、「１」と規定されていれば、前述の回転量によって、別の系列のＬＴＦは、「１」、「ｊ」、「−１」、「−ｊ」、「１」のように規定される。また、位相値が「π」、「３π／２」である場合も同様の処理を実行する。さらに、別の例では、第１の系列が、サブキャリア番号の増加にしたがって、「０」、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」というように示されているとき、第２の系列は、「０」、「ａ×π」、「ｂ×２π」、「ｃ×３π」、「ｄ×４π」、「ｅ×５π」と示される。また、第３の系列は、「０」、「ａ×１／２π」、「ｂ×２／２π」、「ｃ×３／２π」、「ｄ×４／２π」、「ｅ×５／２π」と示され、第５の系列は、「０」、「ａ×３／２π」、「ｂ×６／２π」、「ｃ×９／２π」、「ｄ×１２／２π」、「ｅ×１５／２π」と示される。ここで、「０」、「逆フーリエ変換単位／２」、「逆フーリエ変換単位／４」、「逆フーリエ変換単位×３／４」のシフト量は、「０」、「π／２」、「π」、「３π／２」の位相値に対応する。

位相値「π／２」、「π」、「３π／２」もとづく回転は、同相成分と直交成分の交換、および符号反転によって実現されるので、複素乗算が省略される。その結果、処理を簡易にできる。また制御部３０において、ひとつの系列に対する位相値が、ＳＴＦとＬＴＦに対して同一となるように規定される。すなわち、ＳＴＦとＬＴＦに対する回転量が、有効な値を持つサブキャリアに対して、位相値の整数倍を積算することによって得られる。ここで、有効な値を持つサブキャリアとは、ＬＴＦに対して連続したサブキャリアに相当し、ＳＴＦに対して４つごとにサブキャリアに相当する。図３（ａ）において、ひとつの系列に対するＳＴＦとＬＴＦに対するシフト量は異なっている。しかしながら、両者に対する逆フーリエ変換単位も異なっている。その結果、両者の「シフト量／逆フーリエ変換単位」が等しくなり、位相値も等しくなる。

制御部３０は、受信処理として、受信したパケット信号とＳＴＦとの相関を計算することによって第１の相関値を出力し、受信したパケット信号とＬ−ＳＴＦとの相関を計算することによって第２の相関値を出力する。なお、以上の処理において、受信したパケット信号は、時間領域信号２００に相当する。すなわち、制御部３０は、時間領域において以上の相関を計算する。制御部３０は、第１の相関値と第２の相関値をもとに、受信したパケット信号に使用されたパケットフォーマットが第１フォーマットであるか第２フォーマットであるかを特定する。具体的には、第１の相関値が第２の相関値より大きければ、受信したパケット信号が第１フォーマットであると特定される。一方、その逆であれば、受信したパケット信号が第２フォーマットであると特定される。なお、複数のパケット信号に対して以上の処理を実行した結果、第２フォーマットのパケット信号が受信されなければ、制御部３０は、周囲に従来システムのみに対応した無線装置１０が存在しないと判断し、送信のために、第１フォーマットの使用を決定する。

制御部３０は、ベースバンド処理部２２でのアダプティブアレイ信号処理に対して、指示を出力する。ベースバンド処理部２２は、複数の系列のパケット信号とＬＴＦとから、周波数領域において、サブキャリアを単位にして、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性を導出する。すなわち、図３（ａ）の第１の系列から第４の系列のそれぞれに対する伝送路特性を導出する。例えば、第２の系列に対して、シフト量１６００ｎｓのＣＤＤが施されているので、受信したパケット信号と、ＬＴＦの間のから、実際の伝送路特性から１６００ｎｓシフトされた伝送路特性が導出される。一方、第２の系列のデータには、ＣＤＤが施されていないので、導出された伝送路特性はデータに対応していない。そのため、ベースバンド処理部２２は、導出された伝送路特性に対して、ＣＤＤにおけるシフト量をもとに戻す処理を実行する。例えば、前述したサブキャリア単位の回転に対応した処理が実行される。以上の処理を実現するため、制御部３０は、ベースバンド処理部２２に対して、元に戻す処理の実行を指示する。最終的に、ベースバンド処理部２２は、元に戻した伝送路特性によって、複数の系列のパケット信号に配置されたデータをそれぞれ復調する。

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通信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６は、ベースバンド処理部２２の構成を示す。ベースバンド処理部２２は、受信用処理部５０、送信用処理部５２を含む。受信用処理部５０は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、受信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、時間領域信号２００に対してアダプティブアレイ信号処理を実行しており、そのために周波数領域における伝送路特性の導出、受信ウエイトベクトルの導出を実行する。また、受信用処理部５０は、アレイ合成した結果を周波数領域信号２０２として出力する。

具体的に、受信用処理部５０の処理を説明する。受信用処理部５０は、複数の時間領域信号２００を入力し、それぞれに対してフーリエ変換を実行して、周波数領域の信号を導出する。前述のごとく、ひとつの周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に、サブキャリアに対応した信号をシリアルに並べている。

また、受信用処理部５０は、受信ウエイトベクトルによって、周波数領域の信号を重みづけし、重みづけされた複数の信号が加算される。ここで、周波数領域の信号は、複数のサブキャリアによって構成されるので、以上の処理もサブキャリアを単位にして実行される。その結果、加算された信号も、図５のごとく、サブキャリア番号の順にシリアルに並べられている。また、加算された信号が、前述の周波数領域信号２０２である。

受信用処理部５０は、相関処理によって伝送路特性を導出する。ここでは、伝送路特性として、受信応答ベクトルが導出される。第１時間領域信号２００ａに対応した周波数領域の信号をｘ１（ｔ）、第２時間領域信号２００ｂに対応した周波数領域の信号をｘ２（ｔ）と示し、第１の系列における参照信号をＳ１（ｔ）、第２の系列における参照信号をＳ２（ｔ）と示せば、ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、次のように示される。

ここで、雑音は無視する。第１の相関行列Ｒ１は、Ｅをアンサンブル平均として、次のように示される。

参照信号間の第２の相関行列Ｒ２は、次のように計算される。

最終的に、第２の相関行列Ｒ２の逆行列と第１の相関行列Ｒ１を乗算することによって、受信応答ベクトルが導出される。

さらに、受信用処理部５０は、受信応答ベクトルから受信ウエイトベクトルを計算する。なお、受信用処理部５０は、制御部３０からの指示に従って、受信応答ベクトルに対してなされたＣＤＤを元に戻すための位相回転をサブキャリア単位に実行する。

送信用処理部５２は、ベースバンド処理部２２における動作のうち、送信動作に対応する部分を実行する。すなわち、受信用処理部５０は、周波数領域信号２０２と時間領域信号２００とをそれぞれ対応づける。ここでは、簡単のため、両者を１体１にて対応づける。また、受信用処理部５０は、パケットフォーマットの選択、既知信号の付加を実行する。

本発明の実施例によれば、Ｌ−ＳＴＦとＬＴＦに対して、両者の相関が小さくなるように、それぞれの値を規定するので、相関処理によって、パケットフォーマットを検出できる。また、自動的にパケットフォーマットを検出できるので、そのための制御信号を不要にできる。また、制御信号を不要にできるので、伝送効率を向上できる。また、Ｌ−ＳＴＦとＳＴＦに対して、使用可能なサブキャリアをすべて使用するので、両者の自己相関を増加でき、検出精度を向上できる。また、Ｌ−ＳＴＦとＳＴＦを複数の系列に配置する際に、シフト量をかえながらＣＤＤを実行するので、複数の系列間の相関を減少できる。

また、ひとつの系列に配置されたＬＴＦに対して回転を施し、別の系列に配置されたＬＴＦを生成する際に、回転量のもとになる位相値をπ／２間隔に設定するので、複素乗算器を不要にできる。また、複素乗算器を不要にできるので、処理を簡易にできる。また、ひとつの系列におけるＳＴＦとＬＴＦに対して、回転量のもとになる位相値を同一の値にするので、処理を簡易にできる。また、ＬＴＦにて導出した伝送路特性を回転させてから、データの復調のために使用するので、ひとつの系列に含まれるＬＴＦにＣＤＤが施され、データにＣＤＤが施されない場合であっても、当該データを復調できる。

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、制御部３０は、Ｌ−ＳＴＦに使用すべきサブキャリアと、ＳＴＦに使用すべきサブキャリアを同一に規定している。しかしながらこれに限らず例えば、ＳＴＦにおいて使用すべきサブキャリアには、Ｌ−ＳＴＦにおいて使用すべきサブキャリア以外のサブキャリアが含まれていてもよい。前述のごとく、Ｌ−ＳＴＦには、サブキャリア番号「−２６」から「２６」の中のうちの１２のサブキャリアが使用されている。一方、ＬＴＦには、これらの１２サブキャリアの他に、サブキャリア番号「−２８」から「−２６」、「２６」から「２８」のうちのふたつのサブキャリアを使用することによって、合計１４のサブキャリアが使用されてもよい。また、「−２８」、「２８」の両方もしくはどちらかを使用してもよい。本変形例によれば、サブキャリア数が増加するので、周波数選択制フェージング下においても、ＡＧＣの設定精度の悪化を抑制できる。

本発明の実施例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。 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３（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システムにおけるパケットフォーマットを示す図である。 図２の第１無線装置の構成を示す図である。 図４における周波数領域の信号の構成を示す図である。 図４のベースバンド処理部の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 無線装置、 １２ アンテナ、 １４ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ ベースバンド処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ３０ 制御部、 ５０ 受信用処理部、 ５２ 送信用処理部、 １００ 通信システム。

Claims (9)

1. 複数のサブキャリアを使用したパケット信号を送信する送信部と、
   前記送信部から送信すべきパケット信号を生成する生成部と、
   前記生成部は、第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号の前段に、前記第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が配置された第１のパケットフォーマットと、第１の既知信号が前方に配置された第２のパケットフォーマットのいずれかを使用しており、第１の既知信号において使用すべきサブキャリアは、第２の既知信号において使用すべきサブキャリアを含み、かつ第１の既知信号と第２の既知信号は、異なった値にて規定されていることを特徴とする無線装置。
2. 前記生成部では、相互相関が小さくなるように、第１の既知信号と第２の既知信号を規定することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
3. 前記第１の既知信号において使用すべきサブキャリアには、第２の既知信号において使用すべきサブキャリア以外のサブキャリアが含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
4. 前記送信部が送信すべきパケット信号は、複数の系列によって形成されており、
   前記生成部は、複数の系列の間にわたって、循環的なタイムシフトがシフト量を変えながら実行された第１の既知信号を配置してい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無線装置。
5. 第１の無線通信システムで規定された第１の既知信号の前段に、前記第１の無線通信システムとは異なった第２の無線通信システムで規定された第２の既知信号が配置された第１のパケットフォーマットと、第１の既知信号が前方に配置された第２のパケットフォーマットのいずれかを使用したパケット信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信したパケット信号と第１の既知信号との相関を計算することによって第１の相関値を出力し、前記受信部において受信したパケット信号と第２の既知信号との相関を計算することによって第２の相関値を出力する相関部と、
   前記相関部において計算した第１の相関値と第２の相関値をもとに、前記受信したパケット信号に使用されたパケットフォーマットが第１のパケットフォーマットであるか第２のパケットフォーマットであるかを特定する特定部とを備え、
   前記受信部が受信すべきパケット信号において、第１の既知信号において使用すべきサブキャリアは、第２の既知信号において使用すべきサブキャリアを含んでいることを特徴とする無線装置。
6. 複数のサブキャリアを使用したパケット信号であって、かつ複数の系列のパケット信号を送信する送信部と、
   前記送信部から送信すべき複数の系列のパケット信号であって、既知信号が配置されたパケット信号を生成する生成部と、
   前記生成部は、既知信号が使用すべきサブキャリア間にわたって、系列を単位にして異なった値に規定された位相値の整数倍を積算した回転量によって、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号の値を回転させながら、別の系列における既知信号を規定することを特徴とする無線装置。
7. 前記送信部から送信されるパケット信号の系列数は、４以下であり、
   前記生成部は、複数の系列のそれぞれに対して、０、π／２、π、３π／２のうちの別の値を位相値として割り当てることを特徴とする請求項６に記載の無線装置。
8. 前記生成部にて生成されるパケット信号に配置される既知信号には、タイミング推定用の既知信号と伝送路推定用の既知信号が含まれており、タイミング推定用の既知信号と伝送路推定用の既知信号に対する回転量が、有効な値を持つサブキャリアに対して、位相値の整数倍を積算することによって得られることを特徴とする請求項６または７に記載の無線装置。
9. 複数のサブキャリアを使用したパケット信号であって、かつ複数の系列のパケット信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信した複数の系列のパケット信号を処理する処理部とを備え、
   前記受信部によって受信される複数の系列のパケット信号のそれぞれには、既知信号とデータが配置されており、かつ既知信号が使用すべきサブキャリア間にわたって、所定の位相値を積算した回転量によって、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号の値を回転させながら、別の系列における既知信号が規定されており、
   前記処理部は、前記受信部において受信した複数の系列のパケット信号と、複数の系列のうちのひとつにおける既知信号とから、複数の系列のそれぞれに対する伝送路特性を導出する手段と、別の系列における既知信号に対応した回転量に応じて、当該系列に対応した伝送路特性を回転させながら、複数の系列のパケット信号に配置されたデータをそれぞれ復調する手段とを含むことを特徴とする無線装置。

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