JP2007235975A

JP2007235975A - 無線通信装置

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Publication number: JP2007235975A
Application number: JP2007081996A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Tanaka; 孝宜田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】合成信号の受信タイミング及び周波数を補正すること。
【解決手段】複数のアンテナ１１を備えた基地局装置１０において、各アンテナ１１で受信された信号を合成し、合成信号を取得する合成信号取得部１８と、前記合成信号の受信タイミングオフセット又は周波数オフセットのうち少なくとも一方を取得するタイミングオフセット検出部１９及び周波数オフセット検出部２０と、これらにおいて取得した１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記合成信号を補正する受信タイミング補正部２１及び周波数補正部２２と、を含んだことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は無線通信装置に関し、特に周波数及び受信タイミングを補正するための技術に関する。

送信側無線通信装置と受信側無線通信装置が同期しつつ無線通信を行う場合、受信側無線通信装置での無線信号受信タイミングが、予定していたタイミングに比べ、ずれることがある。また、少なくとも一方の無線通信装置が移動する場合、ドップラー効果による周波数のずれ（周波数オフセット）が生ずることもある。

これらのずれが生ずると受信品質が悪くなる。そこで、例えば特許文献１では、受信信号から受信タイミングオフセット及び周波数オフセットを検出し、これらに基づいて受信信号を補正している。
特開２００３−６０５４２号公報

特許文献１では、アダプティブアレイアンテナを構成する各アンテナにおいてそれぞれ受信された無線信号から、アンテナごとに受信タイミングオフセット及び周波数オフセットを検出し、アンテナごとに補正している。

しかしながら、この補正は必ずしも完全なものではないので、アダプティブアレイアンテナのように複数本のアンテナで受信された無線信号を合成した後にも、受信タイミングオフセット及び周波数オフセットが残る場合がある。

従って、本発明の課題の一つは、合成信号の受信タイミング及び周波数を補正することを可能にする無線通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、前記各アンテナで受信された信号を合成し、合成信号を取得する合成信号取得手段と、前記合成信号の受信タイミングオフセット又は周波数オフセットのうち少なくとも一方を取得する合成信号オフセット取得手段と、前記合成信号オフセット取得手段により取得した１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記合成信号を補正する補正手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、合成信号の受信タイミング及び周波数を補正することが可能になる。

また、上記無線通信装置において、前記各アンテナで受信された信号それぞれについて、受信タイミングオフセット又は周波数オフセットのうち少なくとも一方を取得する受信信号オフセット取得手段と、前記受信信号オフセット取得手段により取得した前記各アンテナで受信された信号それぞれについての１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、該各信号をそれぞれ補正する補正手段と、をさらに含むこととしてもよい。

これによれば、アンテナごとに補正した上で、さらに合成信号の受信タイミング及び周波数を補正することが可能になる。

さらに、この無線通信装置において、送信信号を取得する送信信号取得手段と、前記合成信号オフセット取得手段により取得した１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記送信信号を補正する送信信号補正手段と、前記送信信号補正手段により補正された前記送信信号を、前記各アンテナに対し、分配出力する分配出力手段と、前記受信信号オフセット取得手段により取得した前記各アンテナで受信された信号それぞれについての１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記各アンテナに対し分配出力された送信信号をそれぞれオフセットさせる分配後送信信号オフセット手段と、をさらに含むこととしてもよい。

ほぼ同じときに送信と受信とを行う場合、送信と受信とで通信相手の無線通信装置の位置や動きにはほとんど違いがないとみなせる。この場合、受信信号のオフセットと同じオフセットを送信信号に加えれば、通信相手の無線通信装置においてオフセットのない信号が受信されることになる。

この点、上記無線通信装置は、合成信号と各アンテナの受信信号との２段階でオフセットの取得を行っており、さらに、合成信号段階でのオフセットは全アンテナでの送信信号について、各アンテナの受信信号段階でのオフセットは該各アンテナでの送信信号について、それぞれ加えているので、受信信号のオフセットと同じオフセットを送信信号に加えることを実現している。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る基地局装置１０のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。この基地局装置１０は、ＣＰＵ、メモリ、クロック、及び無線通信機能を備え、無線通信装置として機能するコンピュータであり、移動体通信システムにおいて使用されるものである。メモリはプログラム及び該プログラムの実行の際に必要となるデータを記憶している。ＣＰＵはメモリに記憶されるプログラムに従って動作するとともに、必要に応じて上記データの読み出しや書き込みを行う。また、クロックは網同期している。

この基地局装置１０は、空間分割多重及び時分割多重による多重化を行うことにより、複数の移動局装置（不図示）と無線通信を行う。さらに、基地局装置１０は、時分割複信により上り通信と下り通信を同一周波数に多重化している。

図１に示すように、基地局装置１０は、複数のアンテナ１１を含み、アンテナ１１ごとに、デュプレクサ１２、タイミングオフセット検出部１３、周波数オフセット検出部１４、受信タイミング補正部１５、周波数補正部１６、周波数オフセット部３３、送信タイミングオフセット部３４を含んで構成される。また、これらに加え、合成信号取得部１８、タイミングオフセット検出部１９、周波数オフセット検出部２０、受信タイミング補正部２１、及び周波数補正部２２、重み係数算出部２５、周波数オフセット部３０、送信タイミングオフセット部３１、信号分配部３２、参照信号記憶部４０、及び通信処理部４１をさらに含んで構成される。

なお、図１における符号の添え字（ａ及びｂ）はアンテナ系統を示しており、添え字がａであるものはアンテナ１１ａに対応するもの、添え字がｂであるものはアンテナ１１ｂに対応するものを示している。ここではアンテナ１１が２本の例を記載しているが、基地局装置１０はより多くのアンテナ１１を備えていてもよい。

アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂとはアダプティブアレイアンテナを構成しており、同一の発信源（ここでは移動局装置）から送信された無線信号（上り無線信号）を受信する。また、無線区間に対し、同一内容の無線信号（下り無線信号）を送出する。

図２は、こうして送受信される無線信号のフォーマットを示す図である。無線信号は任意の長さのビット列を変調してなる所定長のバースト信号である。この無線信号は、図２に示すように、予め定められた内容の信号である参照信号を２箇所（参照信号２−１及び参照信号２−２）に含んでいる。ここでは、参照信号２−１と参照信号２−２とは同じ内容である。無線信号はその先頭から順次送受信されるので、参照信号２−２は、参照信号２−１が受信（送信）された後に受信（送信）される。なお、参照信号記憶部４０はこの参照信号を保持している。

デュプレクサ１２は、上り通信が行われる時間帯には、アンテナ１１と、該アンテナ１１に対応する受信タイミング補正部１５とを接続し、下り通信が行われる時間帯には、アンテナ１１と、該アンテナ１１に対応する送信タイミングオフセット部３４とを接続する。

以下、まず受信信号の処理について説明する。

上述のように基地局装置１０のクロックは網同期しており、参照信号記憶部４０はこのクロックに基づいて生成される上記参照信号を保持している。各タイミングオフセット検出部１３は、この参照信号と、対応するアンテナ１１で受信された受信信号に含まれる参照信号２−１と、を比較することにより、受信信号の受信タイミングのオフセット（受信タイミングオフセット）を検出する。

また、参照信号記憶部４０が保持している参照信号は、通信に使用する周波数（基準周波数）の信号である。各周波数オフセット検出部１４は、この参照信号の周波数と、対応するアンテナ１１で受信された受信信号の参照信号２−１部分の周波数と、の周波数差（周波数オフセット）をアンテナ１１ごとに検出する。

各受信タイミング補正部１５は、対応するタイミングオフセット検出部１３が検出した受信タイミングオフセットに基づき、デュプレクサ１２から出力された受信信号の受信タイミングを補正する。具体的には、受信タイミングオフセットに応じて、受信信号を遅延させる。この遅延量には上限があり、受信タイミング補正部１５が補正できる受信タイミングオフセットの上限は、この上限に応じて決定される。また、参照信号２−１のみに基づいて補正しているので、高速フェージングなどにより信号の前半と後半とで受信タイミングオフセットが異なってしまっているような場合には、正確に補正することができない。

周波数補正部１６は、対応する周波数オフセット検出部１４が検出した周波数オフセットに基づき、受信タイミング補正部１５から出力された受信信号の周波数を補正する。具体的には、周波数オフセットに応じて、受信信号を遅延させる。この遅延量にも上限があり、周波数補正部２２が補正できる周波数オフセットの上限は、この上限に応じて決定される。また、参照信号２−１のみに基づいて補正しているので、高速フェージングなどにより信号の前半と後半とで周波数オフセットが異なってしまっているような場合には、正確に補正することができない。

合成信号取得部１８は、こうして各受信タイミング補正部１５及び各周波数補正部２２によりそれぞれ補正された各アンテナ１１の受信信号を合成することにより、合成信号を取得する。

タイミングオフセット検出部１９は、参照信号記憶部４０が保持している参照信号と合成信号に含まれる参照信号２−１及び参照信号２−２とを比較することにより、合成信号の受信タイミングのオフセット（受信タイミングオフセット）を検出する。具体的には、参照信号記憶部４０が保持している参照信号と合成信号に含まれる参照信号２−１とを比較することにより検出される受信タイミングオフセットと、参照信号記憶部４０が保持している参照信号と合成信号に含まれる参照信号２−２とを比較することにより検出される受信タイミングオフセットと、の平均を、合成信号の受信タイミングオフセットとする。

周波数オフセット検出部１４は、参照信号記憶部４０が保持している参照信号の周波数（基準周波数）と、合成信号の参照信号２−１部分及び参照信号２−２部分の周波数と、の周波数差（周波数オフセット）を検出する。具体的には、基準周波数と合成信号の参照信号２−１部分の周波数とにより検出される周波数オフセットと、基準周波数と合成信号の参照信号２−２部分の周波数とにより検出される周波数オフセットと、の平均を、合成信号の周波数オフセットとする。

受信タイミング補正部２１は、タイミングオフセット検出部１９が検出した受信タイミングオフセットに基づき、合成信号取得部１８から出力された合成信号を補正する。具体的には、受信タイミングオフセットに応じて、合成信号を遅延させる。この遅延量には上限があり、受信タイミング補正部２１が補正できる受信タイミングオフセットの上限がこの上限に応じて決定される点は、受信タイミング補正部１５と同様である。しかし、受信タイミング補正部１５とは異なり、参照信号２−１及び参照信号２−２に基づいて補正しているので、高速フェージングなどにより信号の前半と後半とでタイミングオフセットが異なってしまっているような場合にも、比較的正確に補正することができる。

周波数補正部２２は、周波数オフセット検出部２０が検出した周波数オフセットに基づき、受信タイミング補正部２１から出力された合成信号の周波数を補正する。具体的には、周波数オフセットに応じて、合成信号を遅延させる。この遅延量にも上限があり、周波数補正部２２が補正できる周波数オフセットの上限がこの上限に応じて決定される点は、周波数補正部１６と同様である。しかし、周波数補正部１６とは異なり、参照信号２−１及び参照信号２−２に基づいて補正しているので、高速フェージングなどにより信号の前半と後半とで周波数オフセットが異なってしまっているような場合にも、比較的正確に補正することができる。

こうして２段階にわたりタイミングオフセット補正と周波数オフセット補正がなされた合成信号は、通信処理部４１に入力され、通信処理部４１は、該合成信号に応じた通信処理を行う。

次に、送信信号の処理について説明する。

通信処理部４１は送信信号を取得し、周波数オフセット部３０に入力する。

周波数オフセット部３０は、周波数オフセット検出部２０が検出した周波数オフセットに基づき、通信処理部４１から入力された送信信号の周波数をオフセットさせる。具体的には、周波数オフセットに応じて、送信信号を遅延させる。

送信タイミングオフセット部３１は、タイミングオフセット検出部１９が検出した受信タイミングオフセットに基づき、周波数オフセット部３０から出力された送信信号の送信タイミングをオフセットさせる。具体的には、受信タイミングオフセットに応じて、送信信号を遅延させる。

信号分配部３２は、こうして周波数オフセット部３０及び送信タイミングオフセット部３１によりそれぞれ補正された送信信号を、各アンテナ１１に対応して設けられる複数の周波数オフセット部３３に分配出力する。

各周波数オフセット部３３は、対応する周波数オフセット検出部１４が検出した周波数オフセットに基づき、信号分配部３２から出力された送信信号の周波数をオフセットさせる。具体的には、周波数オフセットに応じて、送信信号を遅延させる。

ここで、重み係数算出部２５は、各タイミングオフセット検出部１３が検出した各アンテナ１１についての受信タイミングオフセットに基づき、参照信号記憶部４０に保持される参照信号のタイミングを相対的にオフセットさせる。そして、こうして得られる複数の参照信号に基づき、例えば最小二乗誤差法により、アダプティブアレイにかかる各アンテナ１１の重み係数を算出する。こうして算出される重み係数は、受信タイミングオフセットのアンテナ１１間での相対的差異を示している。

各送信タイミングオフセット部３４は、重み係数算出部２５が算出した重み係数に基づき、対応する周波数オフセット部３３から入力された送信信号の送信タイミングをオフセットする。具体的には、重み係数算出部２５が算出した各アンテナ１１の重み係数を、該各アンテナ１１に対応して設けられる周波数オフセット部３３から入力された送信信号に乗算することにより、受信タイミングオフセットに応じて、送信信号を遅延させる。

こうして２段階にわたり送信タイミングのオフセットと周波数のオフセットがなされた複数の送信信号は、各アンテナ１１から無線区間に送出される。

以上説明した処理を、処理のフロー図を参照しながら、再度詳細に説明する。

図３は、基地局装置１０の処理を示す処理フロー図である。

まず受信処理では、基地局装置１０は各アンテナで無線信号を受信する（Ｓ１）。次に、基地局装置１０は変数Ｘに１を代入する（Ｓ２）。そして、複数のアンテナ１１のうちＸ番目のアンテナ１１（以下、アンテナＸと称する。）において、受信信号の受信タイミングオフセットを取得する（Ｓ３）とともに、該受信信号の周波数オフセットを取得する（Ｓ４）。そして、これら取得した複数のオフセットに基づき、受信タイミング補正（Ｓ５）及び周波数補正（Ｓ６）を行う。基地局装置１０は、以上のＳ３乃至Ｓ６の処理をＸを１インクリメントしつつ（Ｓ７）、Ｘがアンテナ本数を上回るまで繰り返す（Ｓ８）。すなわち、基地局装置１０は、Ｓ３乃至Ｓ６の処理を全アンテナについて行う。

全アンテナについてＳ３乃至Ｓ６の処理が終了すると、基地局装置１０は各アンテナ１１の受信タイミングに基づき、その受信タイミングオフセットの相対的差異を示す重み係数を算出する（Ｓ９）。また、基地局装置１０は各アンテナ１１の受信信号を合成し、合成信号を取得する（Ｓ１０）。

合成信号が取得されると、基地局装置１０は、該合成信号の受信タイミングオフセットを取得する（Ｓ１１）とともに、該合成信号の周波数オフセットを取得する（Ｓ１２）。そして、これら取得した複数のオフセットに基づき、受信タイミング補正（Ｓ１３）及び周波数補正（Ｓ１４）を行う。

次に、送信処理では、基地局装置１０は送信信号を取得する（Ｓ２０）と、Ｓ１２で取得した周波数オフセットに基づき、送信信号の周波数補正を行う（Ｓ２１）。また、Ｓ１１で取得した受信タイミングオフセットに基づき、送信信号の送信タイミング補正を行う（Ｓ２２）。そして、各アンテナ１１に送信信号を分配する（Ｓ２３）。次に、基地局装置１０は変数Ｘに１を代入する（Ｓ２４）。そしてアンテナＸにおいて、Ｓ９で取得した重み係数に基づき、送信タイミング補正を行う（Ｓ２５）。また、Ｓ４で取得したアンテナＸの周波数オフセットに基づき、周波数補正を行う（Ｓ２６）。基地局装置１０は、以上のＳ２５及びＳ２６の処理をＸを１インクリメントしつつ（Ｓ２７）、Ｘがアンテナ本数を上回るまで繰り返す（Ｓ２８）。すなわち、基地局装置１０は、Ｓ２５及びＳ２６の処理を全アンテナについて行う。そして、各アンテナから送信信号を送信する（Ｓ２９）。

以上説明したように、基地局装置１０によれば、合成信号の受信タイミング及び周波数を補正することが可能になる。また、アンテナごとにこれらを補正した上で、さらに合成信号の受信タイミング及び周波数を補正することが可能になる。

また、合成信号段階で検出されたオフセットは全アンテナでの送信信号について、各アンテナの受信信号段階で検出されたオフセットは該各アンテナでの送信信号について、それぞれ加えているので、受信信号のオフセットと同じオフセットを送信信号に加えることが実現されている。

本発明の実施の形態に係る基地局装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。本発明の実施の形態に係る無線信号のフォーマットを示す図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置の処理を示す処理フロー図である。

符号の説明

１０基地局装置、１１アンテナ、１２デュプレクサ、１３タイミングオフセット検出部、１４周波数オフセット検出部、１５受信タイミング補正部、１６周波数補正部、１８合成信号取得部、１９タイミングオフセット検出部、２０周波数オフセット検出部、２１受信タイミング補正部、２２周波数補正部、２５重み係数算出部、３０周波数オフセット部、３１送信タイミングオフセット部、３２信号分配部、３３周波数オフセット部、３４送信タイミングオフセット部、４０参照信号記憶部、４１通信処理部。

Claims

複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
前記各アンテナで受信された信号を合成し、合成信号を取得する合成信号取得手段と、
前記合成信号の受信タイミングオフセット又は周波数オフセットのうち少なくとも一方を取得する合成信号オフセット取得手段と、
前記合成信号オフセット取得手段により取得した１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記合成信号を補正する補正手段と、
を含むことを特徴とする無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記各アンテナで受信された信号それぞれについて、受信タイミングオフセット又は周波数オフセットのうち少なくとも一方を取得する受信信号オフセット取得手段と、
前記受信信号オフセット取得手段により取得した前記各アンテナで受信された信号それぞれについての１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、該各信号をそれぞれ補正する補正手段と、
をさらに含むことを特徴とする無線通信装置。
請求項２に記載の無線通信装置において、
送信信号を取得する送信信号取得手段と、
前記合成信号オフセット取得手段により取得した１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記送信信号を補正する送信信号補正手段と、
前記送信信号補正手段により補正された前記送信信号を、前記各アンテナに対し、分配出力する分配出力手段と、
前記受信信号オフセット取得手段により取得した前記各アンテナで受信された信号それぞれについての１又は複数のオフセットにそれぞれ基づき、前記各アンテナに対し分配出力された送信信号をそれぞれオフセットさせる分配後送信信号オフセット手段と、
をさらに含むことを特徴とする無線通信装置。