JP2009283992A

JP2009283992A - 無線通信装置及び周波数偏差算出方法

Info

Publication number: JP2009283992A
Application number: JP2008130789A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomokiyo; 亮友清; Motoya Iwasaki; 玄弥岩崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2009-12-03
Also published as: EP2124408A2; CN101588331A; KR20090120418A; US20090286485A1

Abstract

【課題】広範囲での周波数偏差の推定を可能とする無線通信装置を提供する。
【解決手段】
復調部１１２は、所定のリファレンス信号を含む信号を受信し、受信した信号をベースバンド信号に復調する。Reference Signal抽出部１０８は、ベースバンド信号からリファレンス信号の位相を抽出する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、抽出されたリファレンス信号の時間的な位相変動量を求め、求めた位相変動量に基づいて、周波数偏差を求める。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Reference Signal位相差分算出部１０９が求めた周波数偏差に基づいて、Reference Signal位相差分算出部１０９における周波数偏差推定範囲を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置及び周波数偏差算出方法に関し、更に詳しくは、送信側の通信装置から送信された信号を受信する無線通信装置、及び、そのような無線通信装置にて、送信側から送信した送信キャリア周波数と受信側で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求める方法に関する。

無線移動通信システムにて、移動局から送信した送信キャリア周波数と、基地局で受信した受信キャリア周波数との間に偏差が生じることがある。例えば、移動局と基地局との周波数偏差が１ｋＨｚで、ＴｉｍｅＳｌｏｔ長が０．５ｍｓとした場合、ベースバンド受信信号では、１ＴｉｍｅＳｌｏｔの間に１８０°（０．５ｍｓ×１ｋＨｚ×３６０°）位相が回転して見えることになる。周波数偏差は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ信号などの位相判定を行う際に、受信特性劣化の原因となる。

上記周波数の偏差を補正することで、基地局側の上り受信機能の向上を図る技術がある。受信側において周波数偏差を補正する手法としては、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）が知られている。ＡＦＣの一般的な手法としては、基地局において、定期的に移動局から送信される既知のReference Signal（パイロット信号）に対応する受信信号の位相変動量を観測し、観測した位相変動量に見合う逆位相の回転を受信信号に与えることで受信信号の周波数偏差補正を行う手法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１５５００４号公報

基地局・移動局間の周波数偏差をΔｆ［Ｈｚ］とすると、ベースバンド受信信号は、時間間隔ｔの間に、２πΔｆｔ［ｒａｄ］だけ位相が回転して見えることとなる。図９に、ＴｉｍｅＳｌｏｔ構造の一例を示す。図９に示すようなReference Signal間に０．２８５ｍｓｅｃの時間間隔があるＴｉｍｅＳｌｏｔ構造をもつ無線通信システムにおいて、周波数偏差が１７５０Ｈｚのときは、３６０°×１７５０Ｈｚ×０．２８５ｍｓｅｃ＝１８０°だけ、Reference Signal間に位相が回転する。

図１０に、Reference Signal間の位相差を例示する。図９に示すＴｉｍｅＳｌｏｔ構造において、周波数偏差が１７５０Ｈｚを超えると、位相変動量が１８０°を超えることにより、図１０に示すように、２πΔｆ１ｔ［ｒａｄ］（Δｆ１＞０）の位相変動が、基地局において、負の位相変動２πΔｆ２ｔ［ｒａｄ］（Δｆ２＜０）の位相変動に折りかえって見える。

ここで、無線移動通信システムでは、移動局が移動すると、移動局の移動速度に比例したドップラーシフトにより、周波数偏差が変動する。ドップラーシフトについて、図１１を用いて説明する。移動局は、図１１に示す直線経路に沿って移動するものとする。移動局と基地局とを結ぶ直線と、直線経路との間の角度をθ（ｔ）とする。この場合、移動局と基地局との周波数偏差は、Ｆ_Ｍを移動局の移動速度に比例した周波数偏差の最大値として、
Δｆ＝Ｆ_Ｍ・ｃｏｓθ（ｔ）（１）
で表される。

図１２に、式１で表される周波数偏差の変化の様子を示す。θ（ｔ）が０°〜９０°の範囲、つまり、移動局が基地局に近づいていくと、周波数偏差Δｆの値は、＋Ｆ_Ｍから徐々に小さくなっていく。θ（ｔ）が９０°となると、周波数偏差Δｆは０となる。θ（ｔ）が９０°〜１８０°の範囲、つまり、移動局が基地局から離れていくと、周波数偏差Δｆの値はマイナス側に大きくなっていき、−Ｆ_Ｍに近づいていく。基地局は、ドップラーシフトによる周波数偏差に見合う逆位相の回転を受信信号に与えることで、移動局の移動に伴う受信信号の周波数偏差を補正する。

特に、新幹線などの高速で移動する移動局を収容する基地局では、周波数偏差の絶対値の変化が大きくなることから、広範囲で周波数偏差を推定し、周波数偏差を補正することが望まれる。しかし、上記したように、位相変動が１８０°を超えると、その位相変動は折り返って見えるため、周波数偏差を広範囲で推定することができない。その結果として、基地局は、周波数偏差を正しく補正することができないといった問題が生じた。

本発明は、広範囲での周波数偏差の推定を可能とする無線通信装置、及び、周波数偏差算出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、所定のリファレンス信号を含む信号を受信し、該信号をベースバンド信号に復調する復調部と、前記ベースバンド信号から前記リファレンス信号の位相を抽出する位相抽出部と、前記抽出されたリファレンス信号の時間的な位相変動量を求め、該求めた位相変動量に基づいて、送信側から送信した送信キャリア周波数と受信側で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求める位相差分算出部と、前記周波数偏差に基づいて、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲を決定する周波数偏差推定範囲決定部とを備えることを特徴とする。

本発明の周波数偏差算出方法は、所定のリファレンス信号を含む信号を受信し、該信号をベースバンド信号に復調するステップと、前記ベースバンド信号から前記リファレンス信号の位相を抽出するステップと、前記抽出されたリファレンス信号の時間的な位相変動量を求め、該求めた位相変動量に基づいて、送信側から送信した送信キャリア周波数と受信側で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求めるステップと、前記求めた周波数偏差に基づいて、前記周波数偏差を求める際の周波数偏差推定範囲を決定するステップとを有することを特徴とする。

本発明の無線通信装置、及び、周波数偏差算出方法は、広範囲で、周波数偏差を推定することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の無線通信装置を含む無線移動通信システムを示している。無線移動通信システムは、移動局１０１と、無線基地局１０２を有する。移動局１０１及び無線基地局１０２は、無線通信装置である。なお、図１では、移動局１０１と無線基地局１０２とを１つずつ示しているが、無線移動通信システムは、複数の移動局１０１と無線基地局１０２とを有していてよい。

移動局１０１は、Reference Signal生成部１０３、Data/Control Signal（データ／制御信号）生成部１０４、発振部１０５、及び、変調部１０６を有する。Reference Signal生成部１０３は、既知のReference Signal（リファレンス信号）を生成する。データ／制御信号生成部１０４は、基地局１０２への制御信号及び送信データを生成する。変調部１０６は、Reference Signalと、制御信号／送信データとを多重化し、多重化した信号を、発振部１０５が生成する周波数を元に変調する。移動局１０１が基地局１０２に送信する上り信号のＴｉｍｅＳｏｌｔ構造は、例えば図９に示す構造である。

基地局１０２は、ＡＦＣ部１０７、Reference Signal抽出部１０８、Reference Signal位相差分算出部１０９、周波数偏差推定範囲決定部１１０、発振部１１１、及び、復調部１１２を有する。基地局１０２は、移動局１０１が送信した上り信号１１３を受信する。復調部１１２は、上り信号１１３を、発振部１１１が生成する周波数によりベースバンド信号に落とし、復調処理を行う。このとき、移動局の移動速度と、移動局・基地局間の位相差θ（ｔ）とに応じた周波数偏差Δｆがベースバンド信号に見える（式１、図１１）。周波数偏差をΔｆとすると、図９に示すReference Signal間の時間差ｔの間に、ベースバンド受信信号は、２πΔｆｔ［ｒａｄ］だけ位相が回転して見える。

Reference Signal抽出部１０８は、既知のReference Signalに対応する受信ベースバンド信号から、Reference Signal受信信号の位相を抽出する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Reference Signal抽出部１０８が抽出した位相に基づいて、Reference Signal受信信号の時間的な位相変動量を求める。また、Reference Signal位相差分算出部１０９は、求めた位相変動量から、移動局１０１から送信した送信キャリア周波数と基地局１０２で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求める。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数補正量をＡＦＣ部１０７に通知する。

図２に、Reference Signal受信信号の位相と、Reference Signal受信信号の位相変動量との関係を示す。Reference Signal抽出部１０８が抽出した、時刻ｔ１におけるReference Signal受信信号の位相をＰ（ｔ１）［ｒａｄ］とする。また、時刻ｔ２におけるReference Signal受信信号の位相をＰ（ｔ２）［ｒａｄ］とする。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Reference Signalを受信した時刻ｔ１、ｔ２の間に、どの程度位相が変動したかを、Reference Signal抽出部１０８が求めた位相Ｐ（ｔ１）とＰ（ｔ２）の差分から求める。つまり、Reference Signal位相差分算出部１０９は、ｐ＝Ｐ（ｔ２）−Ｐ（ｔ１）を、位相変動量ｐとして求める。また、Reference Signal位相差分算出部１０９は、位相変動量をｐ［ｒａｄ］、Reference Signal受信間隔をｔとして、周波数偏差Δｆを、Δｆ＝ｐ／（２πｔ）で求める。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Reference Signal位相差分算出部１０９が求めた周波数偏差（単位時間当たりの位相変動量）の時間的な関係性を利用し、Reference Signal位相差分算出部１０９における周波数偏差推定範囲を決定する。より詳細には、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、現在の周波数偏差推定範囲と、現在のスロット（Ｓｌｏｔ＃ｎ）での周波数偏差とから、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差推定範囲を決定する。ＡＦＣ部１０７は、ベースバンド受信信号の周波数偏差補正を行う。ＡＦＣ部１０７は、Reference Signal位相差分算出部１０９から通知された周波数補正量分だけ、ベースバンド受信信号の位相を逆回転させ、周波数偏差を補正する。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、あらかじめ用意しておいた、位相変動量と周波数偏差との関係が相互に異なる複数の周波数偏差推定範囲のうちの何れかを、Reference Signal位相差分算出部１０９における周波数偏差推定範囲として決定する。周波数偏差推定範囲は、例えば、位相変動量ｐ１［ｒａｄ］〜ｐ２［ｒａｄ］（ｐ２＞ｐ１）の範囲を周波数偏差Δｆ１［Ｈｚ］〜Δｆ２［Ｈｚ］（Δｆ２＞Δｆ１）とする第１の周波数偏差推定範囲（ｎｅｕｔｒａｌ）、位相変動量ｐ３［ｒａｄ］〜ｐ４［ｒａｄ］（ｐ４＞ｐ３、かつ、ｐ４＞ｐ２）の範囲を周波数偏差Δｆ３［Ｈｚ］〜Δｆ４［Ｈｚ］（Δｆ４＞Δｆ３、かつ、Δｆ４＞Δｆ２）とする第２の周波数偏差推定範囲（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）、位相変動量ｐ５［ｒａｄ］〜ｐ６［ｒａｄ］（ｐ６＞ｐ５、かつ、ｐ５＜ｐ１）の範囲を周波数偏差Δｆ５［Ｈｚ］〜Δｆ６［Ｈｚ］（Δｆ６＞Δｆ５、かつ、Δｆ５＜Δｆ１）とする第３の周波数偏差推定範囲（ｎｅｇａｔｉｖｅ）の３つとする。

図３（ａ）〜（ｃ）に、周波数偏差推定範囲の例を示す。周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌ（図３（ａ））は、位相変動量−π［ｒａｄ］〜＋π［ｒａｄ］の範囲を周波数偏差−ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］とする周波数偏差推定範囲である。ここで、ｆｍａｘは、ＴｉｍｅＳｌｏｔ構造で定まる周波数偏差の最大値であり、位相変動量２π［ｒａｄ］に対応する周波数偏差である。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲がｎｅｕｔｒａｌのとき、−π［ｒａｄ］〜＋π［ｒａｄ］に見える位相差を、−ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］の周波数偏差として算出する

周波数偏差推定範囲ｐｏｓｉｔｉｖｅ（図３（ｂ））は、位相変動量０［ｒａｄ］〜＋２π［ｒａｄ］の範囲を周波数偏差０［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ［Ｈｚ］とする周波数偏差推定範囲である。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲がｐｏｓｉｔｖｅのときは、０［ｒａｄ］〜２π［ｒａｄ］に見える位相差を、０［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ［Ｈｚ］の周波数偏差として算出する。また、周波数偏差推定範囲ｎｅｇａｔｉｖｅ（図３（ｃ））は、位相変動量−２π［ｒａｄ］〜０［ｒａｄ］の範囲を周波数偏差−ｆｍａｘ［Ｈｚ］〜０［Ｈｚ］とする周波数偏差推定範囲である。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲がｎｅｇａｔｉｖｅのときは、０［ｒａｄ］〜−２π［ｒａｄ］に見える位相差を、０［Ｈｚ］〜−ｆｍａｘ［Ｈｚ］の周波数偏差として算出する。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差が増加しているか、減少しているかに応じて、周波数偏差推定範囲を切り替える。例えば、周波数偏差推定範囲がｎｅｕｔｒａｌのとき、Ｓｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差が第１のしきい値を超え、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差がＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差よりも大きくなることが想定されるときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅへ切り替える。また、周波数偏差推定範囲がｐｏｓｉｔｉｖｅのとき、Ｓｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差が第２のしきい値よりも低く、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差がＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差よりも小さくなることが想定されるときは、周波数偏差推定範囲をｐｏｓｉｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌへ切り替える。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、例えば、周波数偏差推定範囲がｎｅｕｔｒａｌのとき、Ｓｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差が第３のしきい値よりも低く、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差がＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差よりも小さくなることが想定されるときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｎｅｇａｔｉｖｅへ切り替える。また、周波数偏差推定範囲がｎｅｇａｔｉｖｅのとき、Ｓｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差が第４のしきい値よりを超え、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差がＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差よりも小さくなることが想定されるときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｇａｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌへ切り替える。

図４〜図６に、周波数偏差推定範囲決定の手順を示す。図４は、現在のＳｌｏｔ＃ｎにおける周波数偏差推定範囲がｎｅｕｔｒａｌのときの手順を示している。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌで、Ｓｌｏｔ＃ｎの周波数偏差Δｆを算出する（ステップＡ１）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、ステップＡ１で求められた周波数偏差Δｆと、所定のしきい値ＴＨ１（ＴＨ１＞０：第１のしきい値）とを比較し、Δｆがしきい値ＴＨ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＡ２）。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ１を超えるときは、次のＴｉｍｅＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差の符号は、現在のＴｉｍｅＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差の符号（正）から変化しないことを想定して、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅに変更する（ステップＡ３）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲ｐｏｓｉｔｉｖｅを、Reference Signal位相差分算出部１０９に通知する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差推定範囲ｐｏｓｉｔｉｖｅで、周波数偏差を求める。このようにすることで、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差が＋ｆｍａｘ／２よりも大きくなっても、周波数偏差を正しく求めることができる。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ１以下のときは、Δｆが−ＴＨ１（第３のしきい値）よりも小さいか否かを判断する（ステップＡ４）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆが−ＴＨ１を下回ると判断すると、次のＴｉｍｅＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差の符号（負）は、現在のＴｉｍｅＳｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差の符号から変化しないことを想定して、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｎｅｇａｔｉｖｅに変更する（ステップＡ５）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲ｎｅｇａｔｉｖｅを、Reference Signal位相差分算出部１０９に通知する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差推定範囲ｎｅｇａｔｉｖｅで、周波数偏差を求める。このようにすることで、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差がマイナス側に絶対値｜ｆｍａｘ／２｜よりも大きくなっても、周波数偏差を正しく求めることができる。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、ステップＡ２でΔｆがＴＨ１以下であり、ステップＡ４でΔｆが−ＴＨ１以上であると判断したとき、つまり、−ＴＨ１≦Δｆ≦ＴＨ１の範囲にあるときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌのまま変更しない。この場合、Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）においても、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌで、周波数偏差を求める。つまり、−ｆｍａｘ／２〜＋ｆｍａｘ／２の範囲で、周波数偏差を求める。

図５は、現在のＳｌｏｔ＃ｎにおける周波数偏差推定範囲がｐｏｓｉｔｉｖｅであるときの手順を示している。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲ｐｏｓｉｔｉｖｅで、Ｓｌｏｔ＃ｎの周波数偏差Δｆを算出する（ステップＢ１）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、ステップＢ１で求められた周波数偏差Δｆと、所定のしきい値ＴＨ２（ＴＨ２＞０：第２のしきい値）とを比較し、Δｆがしきい値ＴＨ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＢ２）。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ２をよりも小さいときは、周波数偏差推定範囲をｐｏｓｉｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌに変更する（ステップＢ３）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌを、Reference Signal位相差分算出部１０９に通知する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌで、周波数偏差を求める。このようにすることで、仮に、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）で、周波数偏差がマイナス側に変化したとしても、周波数偏差を正しく求めることができる。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ２以上であるときは、周波数偏差推定範囲をｐｏｓｉｔｉｖｅのまま変更しない。この場合、Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）においても、周波数偏差推定範囲ｐｏｓｉｔｉｖｅで、周波数偏差を求める。

図６は、現在のＳｌｏｔ＃ｎにおける周波数偏差推定範囲がｎｅｇａｔｉｖｅであるときの手順を示している。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲ｎｅｇａｔｉｖｅで、Ｓｌｏｔ＃ｎの周波数偏差Δｆを算出する（ステップＣ１）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、ステップＣ１で求められた周波数偏差Δｆと、所定のしきい値ＴＨ３（ＴＨ３＜０：第４のしきい値）とを比較し、Δｆがしきい値ＴＨ３よりも大きいか否かを判断する（ステップＣ２）。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ３をよりも大きいときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｇａｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌに変更する（ステップＣ３）。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌを、Reference Signal位相差分算出部１０９に通知する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌで、周波数偏差を求める。このようにすることで、仮に、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）で、周波数偏差がプラス側に変化したとしても、周波数偏差を正しく求めることができる。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Δｆがしきい値ＴＨ３以下であるときは、周波数偏差推定範囲をｎｅｇａｉｔｉｖｅのまま変更しない。この場合、Reference Signal位相差分算出部１０９は、次のＳｌｏｔ＃（ｎ＋１）においても、周波数偏差推定範囲ｎｅｇａｔｉｖｅで、周波数偏差を求める。

図７に、周波数偏差の変化の様子を示す。Ｓｌｏｔ＃ｎでは、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Reference Signal位相差分算出部１０９に、周波数偏差推定範囲ｎｅｕｔｒａｌを通知している。このときのReference Signal位相差分算出部１０９で求める周波数偏差の範囲は、−ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］である。Ｓｌｏｔ＃ｎでReference Signal位相差分算出部１０９が求めた周波数偏差Δｆがしきい値ＴＨ１を超えると、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅに変更する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）では、０［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ［Ｈｚ］の範囲で、周波数偏差を求める。

例えば、周波数偏差が図７に示すように増加していき、Reference Signal受信信号の位相変動量が図１０に示すように＋π［ｒａｄ］を超えたとする。この場合、周波数偏差推定範囲は、周波数偏差がしきい値ＴＨ１を超えた段階で、ｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅに切り替わる。Reference Signal位相差分算出部１０９は、周波数偏差推定範囲がｐｏｓｉｔｉｖｅのときは、２πΔｆ２ｔ［ｒａｄ］（Δｆ２＜０）に折り返って見える位相変動量を、２πΔｆ１ｔ［ｒａｄ］（Δｆ１＞０）と認識する。従って、Reference Signal位相差分算出部１０９は、Δｆ２ではなく、Δｆ１を、ＡＦＣ部１０７に周波数偏差補正量として通知する。

図８に、受信信号の周波数偏差の変化の様子と、周波数偏差推定範囲とを示す。ここでは、移動局１０１が直線状に移動し（図１１）、基地局１０２での受信周波数がドップラーシフトにより変動する場合を考える。はじめ、移動局１０１が基地局１０２に向かって移動する状態では、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、周波数偏差推定範囲をｐｏｓｉｔｉｖｅとする。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Reference Signalの位相変動量に基づいて、０［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ［Ｈｚ］の範囲で、周波数偏差を求める。

周波数偏差推定範囲決定部１１０は、移動局１０１が基地局１０２に近づき、周波数偏差がしきい値ＴＨ２よりも小さくなると、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌに変更する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Reference Signalの位相変動量に基づいて、−ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］〜＋ｆｍａｘ／２［Ｈｚ］の範囲で、周波数偏差を求める。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、移動局１０１が基地局１０２から遠ざかり、周波数偏差がしきい値−ＴＨ１よりも小さくなると、周波数偏差推定範囲をｎｅｇａｔｉｖｅに変更する。Reference Signal位相差分算出部１０９は、Reference Signalの位相変動量に基づいて、−ｆｍａｘ［Ｈｚ］〜０［Ｈｚ］の範囲で、周波数偏差を求める。

本実施形態では、復調部１１２は、Reference Signalを含む移動局１０１からの上り信号をベースバンド信号に復調し、Reference Signal抽出部１０８は、ベースバンド信号からReference Signalの受信位相を抽出する。また、Reference Signal位相差分算出部１０９は、抽出されたReference Signalの時間的な位相変動量を求め、求めた位相変動量に基づいて、移動局１０１から送信した送信キャリア周波数と基地局１０２で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求める。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Reference Signal位相差分算出部１０９が求めた周波数偏差に基づいて、Reference Signal位相差分算出部１０９における周波数偏差推定範囲を決定する。

本実施形態では、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、Reference Signal位相差分算出部１０９が求めた周波数偏差の時間的な変動特性を利用して、以降のスロットでの周波数偏差推定範囲を決定する。周波数偏差推定範囲決定部１１０は、例えば、求めた周波数偏差が、現在の周波数偏差推定範囲の上限に近いときには、周波数偏差推定範囲を周波数偏差が大きくなる方向に拡大する。また、周波数偏差推定範囲決定部１１０は、求めた周波数偏差が、現在の周波数偏差推定範囲の下限に近いときは、周波数偏差推定範囲を周波数偏差が小さくなる方向（マイナス側に大きくなる方向）に拡大する。

本実施形態では、上記のように、周波数偏差推定範囲を切り替えて使用する。このようにすることで、Reference Signal間に±１８０°以上位相が変動する信号を受信する場合でも、周波数偏差を正しく求めることができる。つまり、本実施形態では、より広範囲で周波数偏差を求めることができる。その結果、基地局１０２は、高速に移動する移動局１０１から信号を受信する際にも、ドップラーシフトにより大きく変化する周波数偏差を正しく求めることができる。また、求めた周波数偏差で位相補正を行うことで、移動局１０１からの受信信号の受信特性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、基地局１０２側での上り信号受信について説明したが、同様な動作を、移動局１０１側での下り信号受信に適用することも可能である。つまり、移動局１０１に、ＡＦＣ部１０７、Reference Signal抽出部１０８、Reference Signal位相差分算出部１０９、周波数偏差推定範囲決定部１１０などを設け、上記実施形態で説明した動作と同様な動作で、基地局１０２から受信した下り信号について周波数偏差を求めてもよい。また、上記実施形態では、Ｓｌｏｔ＃ｎでの周波数偏差から、Ｓｌｏｔ＃（ｎ＋１）での周波数偏差推定範囲を決定する例について示したが、複数のスロットにおける周波数偏差から、以降のスロットでの周波数偏差推定範囲を決定してもよい。

周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅに切り替える際のしきい値ＴＨ１と、周波数偏差推定範囲をｐｏｓｉｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌに切り替える際のしきい値ＴＨ２は、同じ値であってもよく、或いは、異なる値でもよい。また、周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｎｅｇａｔｉｖｅに切り替える際のしきい値−ＴＨ１と、周波数偏差推定範囲をｎｅｇａｔｉｖｅからｎｅｕｔｒａｌに切り替える際のしきい値ＴＨ３は、同じ値であってもよく、或いは、異なる値でもよい。上記実施形態で周波数偏差推定範囲をｎｅｕｔｒａｌからｐｏｓｉｔｉｖｅに切り替える際のしきい値ＴＨ１と、ｎｅｕｔｒａｌからｎｅｇａｔｉｖｅに切り替える際のしきい値−ＴＨ１との絶対値を同じ値としたが、これらの絶対値が同じである必要はない。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の無線通信装置及び周波数偏差算出方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の一実施形態の無線通信装置を含む無線移動通信システムを示すブロック図。 Reference Signal受信信号の位相と、Reference Signal受信信号の位相変動量との関係を示す図。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ周波数偏差推定範囲の例を示す図。周波数偏差推定版がｎｅｕｔｒａｌのときの周波数偏差推定範囲決定の手順を示すフローチャート。周波数偏差推定版がｐｏｓｉｔｉｖｅのときの周波数偏差推定範囲決定の手順を示すフローチャート。周波数偏差推定版がｎｅｇａｔｉｖｅのときの周波数偏差推定範囲決定の手順を示すフローチャート。周波数偏差の変化の様子を示すグラフ。受信信号の周波数偏差の変化の様子と、周波数偏差推定範囲とを示すグラフ。ＴｉｍｅＳｌｏｔ構造の一例を示すブロック図。 Reference Signal間の位相差を例示する図。基地局と、直線状に移動する移動局とを示すブロック図。ドップラーシフトによる周波数偏差の時間変化の様子を示すグラフ。

符号の説明

１０１：移動局
１０２：基地局
１０３：Reference Signal生成部
１０４：Data/Control Signal生成部
１０５：発振部
１０６：変調部
１０７：ＡＦＣ部
１０８：Reference Signal抽出部
１０９：Reference Signal位相差分算出部
１１０：周波数偏差推定範囲決定部
１１１：発振部
１１２：復調部
１１３：上り信号

Claims

所定のリファレンス信号を含む信号を受信し、該信号をベースバンド信号に復調する復調部と、
前記ベースバンド信号から前記リファレンス信号の位相を抽出する位相抽出部と、
前記抽出されたリファレンス信号の時間的な位相変動量を求め、該求めた位相変動量に基づいて、送信側から送信した送信キャリア周波数と受信側で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求める位相差分算出部と、
前記周波数偏差に基づいて、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲を決定する周波数偏差推定範囲決定部とを備える無線通信装置。
前記位相差分算出部は、前記位相変動量をｐ［ｒａｄ］、前記リファレンス信号の受信時間間隔をｔとして、前記周波数偏差Δｆを、Δｆ＝ｐ／（２πｔ）で求める、請求項１に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲決定部は、前記周波数偏差に基づいて、位相変動量と周波数偏差との関係が相互に異なる複数の周波数偏差推定範囲のうちの何れかを、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲として決定する、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲が、位相変動量ｐ１［ｒａｄ］〜ｐ２［ｒａｄ］（ｐ２＞ｐ１）の範囲を周波数偏差Δｆ１［Ｈｚ］〜Δｆ２［Ｈｚ］（Δｆ２＞Δｆ１）とする第１の周波数偏差推定範囲を含む、請求項３に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲が、位相変動量ｐ３［ｒａｄ］〜ｐ４［ｒａｄ］（ｐ４＞ｐ３、かつ、ｐ４＞ｐ２）の範囲を周波数偏差Δｆ３［Ｈｚ］〜Δｆ４［Ｈｚ］（Δｆ４＞Δｆ３、かつ、Δｆ４＞Δｆ２）とする第２の周波数偏差推定範囲を更に含む、請求項４に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲決定部は、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲が前記第１の周波数偏差推定範囲であり、かつ、前記位相差分算出部が求めた周波数偏差が第１のしきい値よりも高いとき、前記第２の周波数偏差推定範囲を、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲として決定する、請求項５に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲決定部は、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲が前記第２の周波数偏差推定範囲であり、かつ、前記位相差分算出部が求めた周波数偏差が第２のしきい値よりも低いとき、前記第１の周波数偏差推定範囲を、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲として決定する、請求項５又は６に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲が、位相変動量ｐ５［ｒａｄ］〜ｐ６［ｒａｄ］（ｐ６＞ｐ５、かつ、ｐ５＜ｐ１）の範囲を周波数偏差Δｆ５［Ｈｚ］〜Δｆ６［Ｈｚ］（Δｆ６＞Δｆ５、かつ、Δｆ５＜Δｆ１）とする第３の周波数偏差推定範囲を更に含む、請求項４乃至７の何れか一に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲決定部は、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲が前記第１の周波数偏差推定範囲であり、かつ、前記位相差分算出部が求めた周波数偏差が第３のしきい値よりも低いとき、前記第３の周波数偏差推定範囲を、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲として決定する、請求項８に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差推定範囲決定部は、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲が前記第３の周波数偏差推定範囲であり、かつ、前記位相差分算出部が求めた周波数偏差が第４のしきい値よりも高いとき、前記第１の周波数偏差推定範囲を、前記位相差分算出部における周波数偏差推定範囲として決定する、請求項８又は９に記載の無線通信装置。
所定のリファレンス信号を含む信号を受信し、該信号をベースバンド信号に復調するステップと、
前記ベースバンド信号から前記リファレンス信号の位相を抽出するステップと、
前記抽出されたリファレンス信号の時間的な位相変動量を求め、該求めた位相変動量に基づいて、送信側から送信した送信キャリア周波数と受信側で受信した受信キャリア周波数との周波数偏差を求めるステップと、
前記求めた周波数偏差に基づいて、前記周波数偏差を求める際の周波数偏差推定範囲を決定するステップとを有する周波数偏差算出方法。