JP2009100346A - 受信装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】空間多重無線通信システムにおいて、送信装置及び受信装置の発振回路が、それぞれ、独立であっても、品質劣化を生じさせない受信装置を提供する。
【解決手段】受信装置は、両アンテナがそれぞれ受信する第１及び第２の送信信号を含む信号を周波数変換し、第１及び第２の中間信号を出力する手段と、第１の中間信号の周波数補償を行い第１の信号を出力する手段と、第２の中間信号の周波数補償を行い第２の信号を出力する手段と、第１及び第２の中間信号の周波数補償を行って伝搬路行列を算出する手段と、伝搬路行列に基づき第１及び第２の信号から第１及び第２の送信信号を復元する手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信における周波数利用効率向上のため、同一周波数帯の複数の送信信号を使用する無線通信システム及び該無線通信システムの受信装置に関する。

図５に示す様に、周波数利用効率向上のため、同一周波数帯の複数の送信信号を利用する無線通信システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。図５によると、無線通信システムは、送信装置と受信装置とを有し、送信装置は、変調回路７１及び７２と、周波数変換回路７３及び７４と、発振回路７５及び７６と、送信アンテナ７７及び７８を備え、受信装置は、受信アンテナ７９及び８０と、周波数変換回路８１及び８２と、発振回路８３及び８４と、周波数誤差検出回路８５及び８６と、周波数誤差補償回路８７、８８、８９及び９０と、ユニークワード（ＵＷ）マッチトフィルタ９１、９２、９３及び９４と、干渉補償回路９５と、復調回路９６及び９７とを備えている。

図５は、例えば、衛星通信システムにおいて、２つの偏波を同時に使用する偏波多重通信を行う場合の構成である。通常の衛星通信用の送信装置は、どちらか片方の偏波のみを使用する様に設計されているため、既存の送信装置を用いて偏波多重通信を行う場合、送信装置の発振回路７５及び７６は、一般的に非同期となる。これに対応させて、図５の構成においては、送信装置の発振回路７５及び７６は非同期としている。一方、受信装置の発振回路８３及び８４は、互いに同期しているものとする。

続いて、上記無線通信システムの信号の流れについて説明する。送信装置において、変調回路７１で変調された第１の送信信号は、発振回路７５が生成する信号に基づき周波数変換回路７３で周波数変換され、送信アンテナ７７から無線信号として出力される。同様に、変調回路７２で変調された第２の送信信号は、発振回路７６が生成する信号に基づき周波数変換回路７４で周波数変換され、送信アンテナ７８から無線信号として出力される。

図２は、第１の送信信号及び第２の送信信号のフレーム構成を示す図である。図２によると、第１の送信信号は、第１の周波数同期信号と、第１のユニークワードと、送信するデータである第１のデータを含んでおり、第２の送信信号は、第２の周波数同期信号と、第２のユニークワードと、送信するデータである第２のデータを含んでいる。ここで、第１の周波数同期信号が送信されている間、第２の送信信号は無信号であり、第２の周波数同期信号が送信されている間、第１の送信信号は無信号となる様に、両信号は調整される。なお、第１の周波数同期信号と、第１のユニークワードと、第２の周波数同期信号と、第２のユニークワードは、受信装置において既知のパターンであり、第１のユニークワードと第２のユニークワードは異なるパターンである。

受信装置において、受信アンテナ７９が受信する無線信号は、発振回路８３が生成する信号に基づき周波数変換回路８１で第１の中間信号に周波数変換される。同様に、受信アンテナ８０が受信する無線信号は、発振回路８４が生成する信号に基づき周波数変換回路８２で第２の中間信号に周波数変換される。

ここで、受信アンテナ７９が受信する無線信号と、受信アンテナ８０が受信する無線信号は、それぞれ、第１の送信信号と第２の送信信号が混在したものである。つまり、発振回路７５の周波数をｆ_ｔ１、発振回路７６の周波数をｆ_ｔ２、発振回路８３及び８４の周波数をｆ_ｒとすると、第１の中間信号及び第２の中間信号は、それぞれ、Δｆ_１＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒの周波数誤差を有する第１の送信信号成分と、Δｆ_２＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒの周波数誤差を有する第２の送信信号成分の混在信号となる。しかしながら、図２に示す第１の送信信号及び第２の送信信号の関係から明らかな様に、第１の周波数同期信号と第２の周波数同期信号は、互いに他の信号からの影響を受けない。したがって、図６にそのフレーム構成を示す様に、第１の中間信号及び第２の中間信号は、第１の周波数同期信号の区間においては、Δｆ_１の周波数誤差を有する第１の送信信号成分のみを含み、第２の周波数同期信号の区間においては、Δｆ_２の周波数誤差を有する第２の送信信号成分のみを含んだものとなる。

周波数誤差検出回路８５は、第１の中間信号及び第２の中間信号の第１の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_１を検出し、平滑化したものを周波数誤差補償回路８７及び９０に出力する。同様に、周波数誤差検出回路８６は、第１の中間信号及び第２の中間信号の第２の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_２を検出し、平滑化したものを周波数誤差補償回路８８及び８９に出力する。

周波数誤差補償回路８７は、周波数誤差Δｆ_１に基づき第１の中間信号の周波数誤差の補償を行い、周波数誤差補償回路９０は、周波数誤差Δｆ_１に基づき第２の中間信号の周波数誤差の補償を行う。よって、周波数誤差補償回路８７及び９０が出力する信号は、それぞれ、周波数誤差のない第１の送信信号成分と、周波数誤差が、Δｆ_２−Δｆ_１である第２の送信信号成分を含んだものとなる。

同様に、周波数誤差補償回路８８は、周波数誤差Δｆ_２に基づき第１の中間信号の周波数誤差の補償を行い、周波数誤差補償回路８９は、周波数誤差Δｆ_２に基づき第２の中間信号の周波数誤差の補償を行う。よって周波数誤差補償回路８８及び８９が出力する信号は、それぞれ、周波数誤差がΔｆ_１−Δｆ_２である第１の送信信号成分と、周波数誤差のない第２の送信信号成分を含んだものとなる。

ＵＷマッチトフィルタ９１は、周波数誤差補償回路８７の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、当該出力信号と第１のユニークワードとの畳み込み演算を行い、第１の中間信号における第１の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_１１を出力し、ＵＷマッチトフィルタ９４は、周波数誤差補償回路９０の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、当該出力信号と第１のユニークワードとの畳み込み演算を行い、第２の中間信号における第１の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_２１を出力する。ここで、周波数誤差補償回路８７及び９０の出力信号において、第１の送信信号成分については、周波数誤差が０であるため、伝搬路行列成分ｈ_１１及びｈ_２１の推定は、周波数誤差の影響を受けない。

同様に、ＵＷマッチトフィルタ９２は、周波数誤差補償回路８８の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、当該出力信号と第２のユニークワードとの畳み込み演算を行い、第１の中間信号における第２の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_１２を出力し、ＵＷマッチトフィルタ９３は、周波数誤差補償回路８９の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、当該出力信号と第２のユニークワードとの畳み込み演算を行い、第２の中間信号における第２の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_２２を出力する。ここで、周波数誤差補償回路８８及び８９の出力信号において、第２の送信信号成分については、周波数誤差が０であるため、伝搬路行列成分ｈ_１２及びｈ_２２の推定は、周波数誤差の影響を受けない。

干渉補償回路９５は、伝搬路行列成分ｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１及びｈ_２２用い、第１の中間信号及び第２の中間信号から、第１の送信信号に対応する第１の受信信号と、第２の送信信号に対応する第２の受信信号を、それぞれ、取り出し、復調回路９６は、第１の受信信号を復調し、復調回路９７は、第２の受信信号を復調する。

Ｆｕｍｉｈｉｒｏ Ｙａｍａｓｈｉｔａ、ｅｔ ａｌ、"Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ （ＶＰＦＤＭ） ｆｏｒ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ"、ＡＩＡＡ ＩＣＳＳＣ ＡＩＡＡ-２００７−３２４４、２００７年４月

図５に示す構成は、受信装置の発振回路８３と８４が互いに同期していることを前提としている。しかしながら、図５の構成をより一般化し、発振回路８３と８４が非同期であり、発振回路８３の発振周波数がｆ_ｒ１、発振回路８４の発振周波数がｆ_ｒ２である場合を想定する。この場合、第１の中間信号は、周波数誤差がΔｆ_１１＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ１である第１の送信信号成分と、周波数誤差がΔｆ_１２＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ１である第２の送信信号成分の混在信号となり、第２の中間信号は、周波数誤差がΔｆ_２１＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ２である第１の送信信号成分と、周波数誤差がΔｆ_２２＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ２である第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差検出回路８５は、第１の中間信号及び第２の中間信号からΔｆ_１１とΔｆ_１２の平均周波数誤差Δｆ_３を検出して、周波数誤差補償回路８７及び９０に出力し、周波数誤差検出回路８６は、第１の中間信号及び第２の中間信号からΔｆ_２１とΔｆ_２２の平均周波数誤差Δｆ_４を検出して、周波数誤差補償回路８８及び８９に出力する。

周波数誤差補償回路８７は、第１の中間信号に対してΔｆ_３の周波数補償を行い出力するが、Δｆ_３とΔｆ_１１は異なる値であるため、周波数誤差補償回路８７が出力する信号は、Δｆ_１１−Δｆ_３と、Δｆ_１２−Δｆ_３の、２つの周波数誤差を有する信号の混在となる。同様に、周波数誤差補償回路９０が出力する信号は、Δｆ_２１−Δｆ_３と、Δｆ_２２−Δｆ_３の、２つの周波数誤差を有する信号の混在となり、周波数誤差補償回路８８が出力する信号は、Δｆ_１１−Δｆ_４と、Δｆ_１２−Δｆ_４の、２つの周波数誤差を有する信号の混在となり、周波数誤差補償回路８９が出力する信号は、Δｆ_２１−Δｆ_４と、Δｆ_２２−Δｆ_４の、２つの周波数誤差を有する信号の混在となる。

つまり、ＵＷマッチトフィルタ９１、９２、９３及び９４は、周波数誤差を有するユニークワードとの相関を検出することとなり、伝搬路行列の推定精度が劣化し、これにより、干渉補償回路９５での補償精度も劣化するという問題がある。

したがって、本発明は、同一周波数帯の複数の信号を使用する無線システム、つまり空間多重無線通信システムにおいて、送信装置及び受信装置の発振回路が、それぞれ、非同期であっても、品質劣化を生じさせない受信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明における受信装置によれば、
空間多重された第１の送信信号及び第２の送信信号を受信する受信装置であって、第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナと、第１の受信アンテナが受信する信号を周波数変換し、第１の中間信号を出力する第１の受信周波数変換手段と、第２の受信アンテナが受信する信号を、第１の受信周波数変換手段とは異なる発振手段を用いて周波数変換し、第２の中間信号を出力する第２の受信周波数変換手段と、第１の中間信号の周波数補償を行う第１の周波数誤差補償手段と、第２の中間信号の周波数補償を行う第２の周波数誤差補償手段と、第１の中間信号及び第２の中間信号の周波数補償を行って伝搬路行列を算出する手段と、伝搬路行列に基づき第１の周波数誤差補償手段の出力信号と、第２の周波数誤差補償手段の出力信号から第１の送信信号に対応する第１の受信信号と、第２の送信信号に対応する第２の受信信号を生成する干渉補償手段とを備えている。

本発明の受信装置における他の実施形態よれば、
第１の中間信号に含まれる第１の送信信号成分が受けた第１の周波数誤差、第１の中間信号に含まれる第２の送信信号成分が受けた第２の周波数誤差、第２の中間信号に含まれる第１の送信信号成分が受けた第３の周波数誤差、及び、第２の中間信号に含まれる第２の送信信号成分が受けた第４の周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段を、更に、備えており、第１の周波数誤差補償手段は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の和に基づき第１の中間信号の周波数補償を行い、第２の周波数誤差補償手段は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の和に基づき第２の中間信号の周波数補償を行うことも好ましい。

本発明の受信装置における他の実施形態よれば、
伝搬路行列を算出する手段は、第１の周波数誤差に基づき第１の中間信号の周波数補償を行う第３の周波数誤差補償手段と、第２の周波数誤差に基づき第１の中間信号の周波数補償を行う第４の周波数誤差補償手段と、第３の周波数誤差に基づき第２の中間信号の周波数補償を行う第５の周波数誤差補償手段と、第４の周波数誤差に基づき第２の中間信号の周波数補償を行う第６の周波数誤差補償手段と、第３、第４、第５及び第６の周波数誤差補償手段の出力信号から伝搬路行列成分を出力する手段とを備えていることも好ましい。

また、本発明の無線受信装置における他の実施形態よれば、
伝搬路行列を算出する手段は、第５の周波数誤差に基づき、第１の中間信号の周波数補償を行う第３の周波数誤差補償手段と、第５の周波数誤差とは絶対値が同一で、その符号が反転する第６の周波数誤差に基づき、第１の中間信号の周波数補償を行う第４の周波数誤差補償手段と、第５の周波数誤差に基づき、第２の中間信号の周波数補償を行う第５の周波数誤差補償手段と、第６の周波数誤差に基づき、第２の中間信号の周波数補償を行う第６の周波数誤差補償手段と、第３、第４、第５及び第６の周波数誤差補償手段の出力信号から伝搬路行列成分を出力する手段とを備えており、第５の周波数誤差は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の差、又は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の差に基づき算出されることも好ましい。

更に、本発明の無線受信装置における他の実施形態よれば、
第１の送信信号は、第１の特定パターンを含み、第２の送信信号は、第２の特定パターンを含み、伝搬路行例は、第３の周波数誤差補償手段の出力信号と第１の特定パターンとの相関と、第４の周波数誤差補償手段の出力信号と第２の特定パターンとの相関と、第５の周波数誤差補償手段の出力信号と第１の特定パターンとの相関と、第６の周波数誤差補償手段の出力信号と第２の特定パターンとの相関とにより算出することも好ましい。

更に、本発明の無線受信装置における他の実施形態よれば、
第５の周波数誤差に基づき、第１の受信信号の周波数補償を行う第７の周波数誤差補償手段と、第５の周波数誤差とは絶対値が同一で、その符号が反転する第６の周波数誤差に基づき、第２の受信信号の周波数補償を行う第８の周波数誤差補償手段とを備えており、第５の周波数誤差は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の差、又は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の差に基づき算出されることも好ましい。

更に、本発明の無線受信装置における他の実施形態よれば、
第１の送信信号及び第２の送信信号は、それぞれ、無信号である区間を含み、第１の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号ではなく、かつ、第２の送信信号が無信号である区間における第１の中間信号から検出し、第２の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号であり、かつ、第２の送信信号が無信号でない区間における第１の中間信号から検出し、第３の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号ではなく、かつ、第２の送信信号が無信号である区間における第２の中間信号から検出し、第４の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号であり、かつ、第２の送信信号が無信号でない区間における第２の中間信号から検出することも好ましい。

本発明における無線通信システムによれば、
前記受信装置と、送信装置とを有する無線通信システムであって、送信装置は、第１の送信信号を周波数変換する第１の送信周波数変換手段と、第２の送信信号を、第１の送信周波数変換手段とは異なる発振手段を用いて周波数変換する第２の送信周波数変換手段とを備えている。

本発明による受信装置は、空間的に多重された第１の送信信号及び第２の送信信号から、伝搬経路毎に周波数誤差を個別推定し、推定した周波数誤差を用いて第１の中間信号及び第２の中間信号に混在している各周波数誤差を個別に補償することで、周波数誤差の影響を受けずに伝搬路行列の推定を行う。これにより、信号間干渉を精度良く補償し、よって、復調後の信号品質の劣化を抑えることができる。本発明を用いることで、ＲＦ装置の選択に柔軟性が増し、装置コストを低減することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明による無線通信システムの構成図であり、無線通信システムは、送信装置と受信装置を含んでいる。図１によると、送信装置は、変調回路１１及び１２と、周波数変換回路１３及び１４と、発振回路１５及び１６と、送信アンテナ１７及び１８とを備えている。

周波数変換回路１３は、変調回路１１で変調された第１の送信信号を発振回路１５が出力する周波数ｆ_ｔ１の信号に基づき周波数変換し、送信アンテナ１７は、周波数変換された第１の送信信号を無線信号として出力する。同様に、周波数変換回路１４は、変調回路１２で変調された第２の送信信号を発振回路１６が出力する周波数ｆ_ｔ２の信号に基づき周波数変換し、送信アンテナ１８は、周波数変換された第２の送信信号を無線信号として出力する。本発明において、発振回路１５と、発振回路１６とは異なるもの、つまり、非同期であり、よって、周波数変換回路１３の出力信号の周波数と、周波数変換回路１４の出力信号の周波数は、一般的には一致せず、ずれが生ずることになる。

図２は、第１の送信信号及び第２の送信信号のフレーム構成を示す図である。図２によると、第１の送信信号は、第１の周波数同期信号と、第１のユニークワードと、送信するデータである第１のデータを含んでおり、第２の送信信号は、第２の周波数同期信号と、第２のユニークワードと、送信するデータである第２のデータを含んでいる。ここで、第１の周波数同期信号が送信されている間、第２の送信信号は無信号であり、第２の周波数同期信号が送信されている間、第１の送信信号は無信号となる様に、両信号は調整される。なお、第１の周波数同期信号と、第１のユニークワードと、第２の周波数同期信号と、第２のユニークワードは、受信装置において既知の特定パターンであり、第１のユニークワードと第２のユニークワードは、異なるパターンである。

また、図１によると、本発明による受信装置は、受信アンテナ１９及び２０と、周波数変換回路２１及び２２と、発振回路２３及び２４と、周波数誤差検出回路２５、２６、２７及び２８と、周波数誤差補償値制御回路２９と、周波数誤差補償回路３０、３１、３２、３３、３８、３９、４１及び４２と、ＵＷマッチトフィルタ３４、３５、３６及び３７と、干渉補償回路４０と、復調回路４３及び４４とを備えている。

周波数変換回路２１は、受信アンテナ１９が受信した無線信号を、発振回路２３が出力する周波数ｆ_ｒ１の信号に基づき周波数変換して第１の中間信号を出力し、周波数変換回路２２は、受信アンテナ２０が受信した無線信号を、発振回路２４が出力する周波数ｆ_ｒ２の信号に基づき周波数変換して第２の中間信号を出力する。送信装置と同様、本発明において、発振回路２３と、発振回路２４は、それぞれ独立して発振、つまり、非同期である。

ここで、受信アンテナ１９が受信する無線信号と、受信アンテナ２０が受信する無線信号は、それぞれ、第１の送信信号成分と第２の送信信号成分が混在したものであり、そのフレーム構成を図３に示す。図２に示す第１の送信信号及び第２の送信信号の関係から明らかな様に、第１の中間信号及び第２の中間信号それぞれにおいて、第１の周波数同期信号と第２の周波数同期信号は、他の信号から影響を受けない。したがって、図３に示す様に、第１の中間信号の、第１の周波数同期信号の区間は、周波数誤差Δｆ_１１＝Δｆ_ｔ１−Δｆ_ｒ１である第１の送信信号成分のみであり、第２の周波数同期信号の区間は、周波数誤差Δｆ_１２＝Δｆ_ｔ２−Δｆ_ｒ１である第２の送信信号成分のみであり、その他の区間は、周波数誤差Δｆ_１１である第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_１２である第２の送信信号成分の混在信号である。同様に、第２の中間信号の、第１の周波数同期信号の区間は、周波数誤差Δｆ_２１＝Δｆ_ｔ１−Δｆ_ｒ２である第１の送信信号成分のみであり、第２の周波数同期信号の区間は、周波数誤差Δｆ_２２＝Δｆ_ｔ２−Δｆ_ｒ２である第２の送信信号成分のみであり、その他の区間は、周波数誤差Δｆ_２１である第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_２２である第２の送信信号成分の混在信号である。

周波数誤差検出回路２５は、第１の中間信号における第１の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_１１を検出し、周波数誤差検出回路２６は、第１の中間信号における第２の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_１２を検出し、周波数誤差検出回路２７は、第２の中間信号における第１の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_２１を検出し、周波数誤差検出回路２８は、第２の中間信号における第２の周波数同期信号の区間から周波数誤差Δｆ_２２を検出し、それぞれ、周波数誤差補償値制御回路２９に出力する。

周波数誤差補償値制御回路２９は、Δｆ_１１、Δｆ_１２、Δｆ_２１、Δｆ_２２から、以下の式に基づきΔｆ_ｈ１、Δｆ_ｈ２、Δｆ_ａ、Δｆ_ｂを算出し、Δｆ_１１を周波数誤差補償回路３０に、Δｆ_１２を周波数誤差補償回路３１に、Δｆ_２１を周波数誤差補償回路３２に、Δｆ_２２を周波数誤差補償回路３３に、Δｆ_ｈ１を周波数誤差補償回路３８に、Δｆ_ｈ２を周波数誤差補償回路３９に、Δｆ_ａを周波数誤差補償回路４１に、Δｆ_ｂを周波数誤差補償回路４２に出力する。
Δｆ_ｈ１＝（Δｆ_１１＋Δｆ_１２）／２＝（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ１
Δｆ_ｈ２＝（Δｆ_２１＋Δｆ_２２）／２＝（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ２
Δｆ_ａ＝（Δｆ_１１−Δｆ_１２）／２＝（Δｆ_２１−Δｆ_２２）／２＝（ｆ_ｔ１−ｆ_ｔ２）／２
Δｆ_ｂ＝（Δｆ_１２−Δｆ_１１）／２＝（Δｆ_２２−Δｆ_１２）／２＝（ｆ_ｔ２−ｆ_ｔ１）／２

周波数誤差補償回路３８は、Δｆ_ｈ１を用いて第１の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３８が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ１である第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ２である第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ１及びΔｆ_ｅ２は、
Δｆ_ｅ１＝Δｆ_１１−Δｆ_ｈ１＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ１−{（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ１}
＝（ｆ_ｔ１−ｆ_ｔ２）／２＝Δｆ_ａ＝−Δｆ_ｂ
Δｆ_ｅ２＝Δｆ_１２−Δｆ_ｈ１＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ１−{（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ１}
＝（ｆ_ｔ２−ｆ_ｔ１）／２＝Δｆ_ｂ＝−Δｆ_ａ
である。

周波数誤差補償回路３９は、Δｆ_ｈ２を用いて第２の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３９が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ３である第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ４である第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ３及びΔｆ_ｅ４は、
Δｆ_ｅ３＝Δｆ_２１−Δｆ_ｈ２＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ２−{（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ２}
＝（ｆ_ｔ１−ｆ_ｔ２）／２＝Δｆ_ａ
Δｆ_ｅ４＝Δｆ_２２−Δｆ_ｈ２＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ２−{（ｆ_ｔ１＋ｆ_ｔ２）／２−ｆ_ｒ２}
＝（ｆ_ｔ２−ｆ_ｔ１）／２＝Δｆ_ｂ
である。

周波数誤差補償回路３０は、Δｆ_１１を用いて第１の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３０が出力する信号は、周波数誤差のない第１の送信信号成分と周波数誤差Δｆ_ｅ５である第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ５は、
Δｆ_ｅ５＝Δｆ_１２−Δｆ_１１＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ１−（ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ１）＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｔ１
である。なお、周波数誤差検出回路２５が、周波数誤差補償回路３０にΔｆ_１１を通知する構成であっても良い。

周波数誤差補償回路３１は、Δｆ_１２を用いて第１の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３１が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ６である第１の送信信号成分と周波数誤差のない第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ６は、
Δｆ_ｅ６＝Δｆ_１１−Δｆ_１２＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ１−（ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ１）＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｔ２
である。なお、周波数誤差検出回路２６が、周波数誤差補償回路３１にΔｆ_１２を通知する構成であっても良い。

周波数誤差補償回路３２は、Δｆ_２１を用いて第２の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３２が出力する信号は、周波数誤差のない第１の送信信号成分と周波数誤差Δｆ_ｅ７である第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ７は、
Δｆ_ｅ７＝Δｆ_２２−Δｆ_２１＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ２−（ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ２）＝ｆ_ｔ２−ｆ_ｔ１
である。なお、周波数誤差検出回路２７が、周波数誤差補償回路３２にΔｆ_２１を通知する構成であっても良い。

周波数誤差補償回路３３は、Δｆ_２２を用いて第２の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３３が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ８である第１の送信信号成分と周波数誤差のない第２の送信信号成分の混在信号となる。なお、Δｆ_ｅ８は、
Δｆ_ｅ８＝Δｆ_２１−Δｆ_２２＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｒ２−（ｆ_ｔ２−ｆ_ｒ２）＝ｆ_ｔ１−ｆ_ｔ２
である。なお、周波数誤差検出回路２８が、周波数誤差補償回路３３にΔｆ_２２を通知する構成であっても良い。

ＵＷマッチトフィルタ３４は、周波数誤差補償回路３０の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、周波数誤差補償回路３０の出力信号と第１のユニークワードの相関をとり、より具体的には畳み込み演算を行い、第１の中間信号における第１の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_１１を干渉補償回路４０に出力し、ＵＷマッチトフィルタ３５は、周波数誤差補償回路３１の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、周波数誤差補償回路３１の出力信号と第２のユニークワードの畳み込み演算を行い、第１の中間信号における第２の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_１２を干渉補償回路４０に出力し、ＵＷマッチトフィルタ３６は、周波数誤差補償回路３２の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、周波数誤差補償回路３２の出力信号と第１のユニークワードの畳み込み演算を行い、第２の中間信号における第１の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_２１を干渉補償回路４０に出力し、ＵＷマッチトフィルタ３７は、周波数誤差補償回路３３の出力信号のユニークワードのタイミングにおいて、周波数誤差補償回路３３の出力信号と第２のユニークワードの畳み込み演算を行い、第２の中間信号における第２の送信信号の割合である伝搬路行列成分ｈ_２２を干渉補償回路４０に出力する。

干渉補償回路４０は、伝搬路行列成分ｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１及びｈ_２２を用いて、周波数誤差補償回路３８及び３９の出力信号から、それぞれ、第１の送信信号成分と第２の送信信号成分を分離合成することで、第１の送信信号に対応する第１の受信信号と、第２の送信信号に対応する第２の受信信号を得て、第１の受信信号を周波数誤差補償回路４１に、第２の受信信号を周波数誤差補償回路４２に出力する。

上述した様に、周波数誤差補償回路３８及び３９が出力する信号に含まれる第１の送信信号成分は周波数誤差がΔｆ_ａであるため、周波数誤差補償回路４１は、Δｆ_ａだけ第１の受信信号の周波数誤差補償を行い復調回路４３に出力する。同様に、周波数誤差補償回路３８及び３９が出力する信号に含まれる第２の送信信号成分は周波数誤差がΔｆ_ｂであるため、周波数誤差補償回路４２は、Δｆ_ｂだけ第２の受信信号の周波数誤差補償を行い復調回路４４に出力する。

以上、本発明による受信装置は、発振回路２３と２４が非同期であるにもかかわらず、周波数誤差の影響を受けずに伝搬路行列成分の推定を行い、かつ、復元した第１の送信信号及び第２の送信信号に残留する周波数誤差を除去する。よって、発振回路２３と２４を非同期としたことによる信号品質の劣化を抑えるという効果がある。

続いて、本発明の無線通信システムの他の実施形態について説明する。本実施形態における送信装置は、図１に示す構成と同じであり説明は省略する。図４は、本実施形態による受信装置のブロック図であり、図１と同じ機能であるブロックについては、同じ参照符号を使用して説明を省略する。図４によると、受信装置は、受信アンテナ１９及び２０と、周波数変換回路２１及び２２と、発振回路２３及び２４と、周波数誤差検出回路２５、２６、２７及び２８と、周波数誤差補償値制御回路４５と、周波数誤差補償回路４６、４７、４８、４９、５０、５１、４１及び４２と、ＵＷマッチトフィルタ３４、３５、３６及び３７と、干渉補償回路４０と、復調回路４３及び４４とを備えている。

図１と同様、周波数誤差検出回路２５、２６、２７及び２８は、それぞれ、周波数誤差Δｆ_１１、Δｆ_１２、Δｆ_２１及びΔｆ_２２を周波数誤差補償値制御回路４５に出力し、図１の構成と同様、周波数誤差補償値制御回路４５は、Δｆ_１１、Δｆ_１２、Δｆ_２１、Δｆ_２２からΔｆ_ｈ１、Δｆ_ｈ２、Δｆ_ａ、Δｆ_ｂを算出し、Δｆ_ｈ１を周波数誤差補償回路５０に、Δｆ_ｈ２を周波数誤差補償回路５１に、Δｆ_ａを周波数誤差補償回路４６、４８及び４１に、Δｆ_ｂを周波数誤差補償回路４７、４９及び４２に出力する。

周波数誤差補償回路５０は、Δｆ_ｈ１を用いて第１の中間信号の周波数誤差補償を行い、周波数誤差補償後の信号を、周波数誤差補償回路４６及び４７と、干渉補償回路４０に出力する。図１の実施形態にて説明した様に、周波数誤差補償回路５０が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ１＝Δｆ_ａである第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ２＝Δｆ_ｂである第２の送信信号成分の混在信号となる。

同様に、周波数誤差補償回路５１は、Δｆ_ｈ２を用いて第２の中間信号の周波数誤差補償を行い、周波数誤差補償後の信号を、周波数誤差補償回路４８及び４９と、干渉補償回路４０に出力する。図１の実施形態にて説明した様に、周波数誤差補償回路５１が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ３＝Δｆ_ａである第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ４＝Δｆ_ｂである第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差補償回路４６は、Δｆ_ａを用いて周波数誤差補償回路５０による周波数補償後の第１の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路４６が出力する信号は、周波数誤差のない第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ５である第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差補償回路４７は、Δｆ_ｂを用いて周波数誤差補償回路５０による周波数補償後の第１の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路３１が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ６である第１の送信信号成分と、周波数誤差のない第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差補償回路４８は、Δｆ_ａを用いて周波数誤差補償回路５１による周波数補償後の第２の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路４８が出力する信号は、周波数誤差のない第１の送信信号成分と、周波数誤差Δｆ_ｅ７である第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差補償回路４９は、Δｆ_ｂを用いて周波数誤差補償回路５１による周波数補償後の第２の中間信号の周波数誤差補償を行う。したがって、周波数誤差補償回路４９が出力する信号は、周波数誤差Δｆ_ｅ８である第１の送信信号成分と、周波数誤差のない第２の送信信号成分の混在信号となる。

周波数誤差補償回路４６、４７、４８、４９、５０及び５１が出力する信号は、それぞれ、図１における周波数誤差補償回路３０、３１、３２、３３、３８及び３９と同じであり、よって、既に説明したのと同じ処理により第１の中間信号及び第２の中間信号から第１の送信信号に対応する第１の受信信号と、第２の送信信号に対応する第２の受信信号が生成されて復調される。

本発明による無線通信システムのブロック図である。 第１の送信信号及び第２の送信信号のフレーム構成を示す図である。 本発明による第１の中間信号及び第２の中間信号のフレーム構成を示す図である。 本実施形態による受信装置のブロック図である。 従来技術による無線通信システムのブロック図である。 従来技術による第１の中間信号及び第２の中間信号のフレーム構成を示す図である。

符号の説明

１１、１２、７１、７２ 変調回路
１３、１４、２１、２２、７３、７４、８１、８２ 周波数変換回路
１５、１６、２３、２４、７５、７６、８３、８４ 発振回路
１７、１８、７７、７８ 送信アンテナ
１９、２０、７９、８０ 受信アンテナ
２５、２６、２７、２８、８５、８６ 周波数誤差検出回路
２９、４５ 周波数誤差補償値制御回路
３０、３１、３２、３３、３８、３９、４１、４２、４６ 周波数誤差補償回路
４７、４８、４９、５０、５１、８７、８８、８９、９０ 周波数誤差補償回路
３４、３５、３６、３７、９１、９２、９３、９４ ユニークワードマッチトフィルタ
４０、９５ 干渉補償回路
４３、４４、９６、９７ 復調回路

Claims (8)

1. 空間多重された第１の送信信号及び第２の送信信号を受信する受信装置であって、
   第１の受信アンテナと、
   第２の受信アンテナと、
   第１の受信アンテナが受信する信号を周波数変換し、第１の中間信号を出力する第１の受信周波数変換手段と、
   第２の受信アンテナが受信する信号を、第１の受信周波数変換手段とは異なる発振手段を用いて周波数変換し、第２の中間信号を出力する第２の受信周波数変換手段と、
   第１の中間信号の周波数補償を行う第１の周波数誤差補償手段と、
   第２の中間信号の周波数補償を行う第２の周波数誤差補償手段と、
   第１の中間信号及び第２の中間信号の周波数補償を行って伝搬路行列を算出する手段と、
   伝搬路行列に基づき第１の周波数誤差補償手段の出力信号と、第２の周波数誤差補償手段の出力信号から第１の送信信号に対応する第１の受信信号と、第２の送信信号に対応する第２の受信信号を生成する干渉補償手段と、
   を備えている受信装置。
2. 第１の中間信号に含まれる第１の送信信号成分が受けた第１の周波数誤差、第１の中間信号に含まれる第２の送信信号成分が受けた第２の周波数誤差、第２の中間信号に含まれる第１の送信信号成分が受けた第３の周波数誤差、及び、第２の中間信号に含まれる第２の送信信号成分が受けた第４の周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段を、更に、備えており、
   第１の周波数誤差補償手段は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の和に基づき第１の中間信号の周波数補償を行い、
   第２の周波数誤差補償手段は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の和に基づき第２の中間信号の周波数補償を行う、
   請求項１に記載の受信装置。
3. 伝搬路行列を算出する手段は、
   第１の周波数誤差に基づき第１の中間信号の周波数補償を行う第３の周波数誤差補償手段と、
   第２の周波数誤差に基づき第１の中間信号の周波数補償を行う第４の周波数誤差補償手段と、
   第３の周波数誤差に基づき第２の中間信号の周波数補償を行う第５の周波数誤差補償手段と、
   第４の周波数誤差に基づき第２の中間信号の周波数補償を行う第６の周波数誤差補償手段と、
   第３、第４、第５及び第６の周波数誤差補償手段の出力信号から伝搬路行列成分を出力する手段と、
   を備えている請求項２に記載の受信装置。
4. 伝搬路行列を算出する手段は、
   第５の周波数誤差に基づき、第１の中間信号の周波数補償を行う第３の周波数誤差補償手段と、
   第５の周波数誤差とは絶対値が同一で、その符号が反転する第６の周波数誤差に基づき、第１の中間信号の周波数補償を行う第４の周波数誤差補償手段と、
   第５の周波数誤差に基づき、第２の中間信号の周波数補償を行う第５の周波数誤差補償手段と、
   第６の周波数誤差に基づき、第２の中間信号の周波数補償を行う第６の周波数誤差補償手段と、
   第３、第４、第５及び第６の周波数誤差補償手段の出力信号から伝搬路行列成分を出力する手段と、
   を備えており、
   第５の周波数誤差は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の差、又は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の差に基づき算出される、
   請求項２に記載の受信装置。
5. 第１の送信信号は、第１の特定パターンを含み、
   第２の送信信号は、第２の特定パターンを含み、
   伝搬路行例は、
   第３の周波数誤差補償手段の出力信号と第１の特定パターンとの相関と、
   第４の周波数誤差補償手段の出力信号と第２の特定パターンとの相関と、
   第５の周波数誤差補償手段の出力信号と第１の特定パターンとの相関と、
   第６の周波数誤差補償手段の出力信号と第２の特定パターンとの相関と、
   により算出する、
   請求項３又は４に記載の受信装置。
6. 第５の周波数誤差に基づき、第１の受信信号の周波数補償を行う第７の周波数誤差補償手段と、
   第５の周波数誤差とは絶対値が同一で、その符号が反転する第６の周波数誤差に基づき、第２の受信信号の周波数補償を行う第８の周波数誤差補償手段と、
   を備えており、
   第５の周波数誤差は、第１の周波数誤差と第２の周波数誤差の差、又は、第３の周波数誤差と第４の周波数誤差の差に基づき算出される、
   請求項２から５のいずれか１項に記載の受信装置。
7. 第１の送信信号及び第２の送信信号は、それぞれ、無信号である区間を含み、
   第１の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号ではなく、かつ、第２の送信信号が無信号である区間における第１の中間信号から検出し、
   第２の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号であり、かつ、第２の送信信号が無信号でない区間における第１の中間信号から検出し、
   第３の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号ではなく、かつ、第２の送信信号が無信号である区間における第２の中間信号から検出し、
   第４の周波数誤差は、第１の送信信号が無信号であり、かつ、第２の送信信号が無信号でない区間における第２の中間信号から検出する、
   請求項２から６のいずれか１項に記載の受信装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の受信装置と、送信装置とを有する無線通信システムであって、
   送信装置は、
   第１の送信信号を周波数変換する第１の送信周波数変換手段と、
   第２の送信信号を、第１の送信周波数変換手段とは異なる発振手段を用いて周波数変換する第２の送信周波数変換手段と、
   を備えている無線通信システム。

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