JP2013255268A - 無線送信装置および無線受信装置 - Google Patents
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Abstract
度のAGCを行い、A/D変換を適切に行うことを可能とする無線通信用プリアンブル信
号を用いた無線送信装置を提供する。
【解決手段】前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段を備え、前
記無線パケットは、前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:Auto
Gain Control)のための第1プリアンブルと、前記無線受信装置における周
波数同期のための第2プリアンブルと、前記第1のAGCのあとに行われる、前記無線受
信装置における第2のAGCのための第3プリアンブルと、前記無線送信装置と前記無線
受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアンブルと、データを搬送するため
のデータフィールドとを含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
よび無線受信装置に関する。
EEE 802.11nと呼ばれる無線LAN規格の策定が進められている。IEEE 802.11nでは、送
信機及び受信装置に複数のアンテナを用いるMIMO(Multi Input Multi Output)と呼ばれる
技術が採用される可能性が高い。IEEE 802.11nは、既に規格化されており、OFDM(Or
thogonal Frequency Division Multiplex)を用いた無線LANの標準であるIEEE 802.11
a規格と無線機上で共存できることが要求されている。MIMO技術では、複数の送信アンテ
ナから各受信アンテナまでの伝送路応答を測定するために、既知系列であるプリアンブル
を複数の送信アンテナから送信する必要がある。
献1)で提案された無線通信用プリアンブル信号案によると、図15に示されるように、
まず一つの送信アンテナTx1から時間同期、周波数同期及びAGCに用いるショートプリ
アンブル列x01、伝送路応答推定用のロングプリアンブル列x02、無線パケットの変調方式
や長さを示すフィールドを含む第1シグナルフィールドx03を送信し、引き続きIEEE 802.
11nで用いる第2シグナルフィールドx04を送信する。次に、送信アンテナTx2,Tx3,Tx4
から伝送路応答推定用のロングプリアンブル列x05,x06,x07を順に送信する。このよう
にしてプリアンブル信号の送信が終了した後に、複数の送信アンテナTx1,Tx2,Tx3,Tx4
から送信データx08,x09,x10,x11を同時に送信する。
グナルフィールドx03までは単一アンテナTx1からの送信を基本とした図16に示すIEEE 8
02.11a規格の無線通信用プリアンブル信号と同一である。これにより、図15に示すプリ
アンブル信号を受信したIEEE 802.11a規格に基づく無線受信装置は、受信パケットをIEEE
802.11a規格に基づく無線パケットと認識することができる。従って、図15に示すプリ
アンブル信号は、一つの無線機上でIEEE 802.11nをIEEE 802.11a規格と共存させることを
可能とする。
るため、アナログ信号として得られた受信信号をディジタル信号に変換するA/D変換器
が用意される。A/D変換器は、変換対象のアナログ信号の許容レベル範囲(以下、入力
ダイナミックレンジという)を持っている。従って、受信信号のレベルをA/D変換器の
入力ダイナミックレンジ内となるように調整するためのAGC(自動利得調整)を行うこ
とが必要である。
ため、ロングプリアンブル以前の信号を用いてAGCを行う必要がある。図15に示した
無線通信用プリアンブル信号では、最初に送信アンテナTx1から送信されるロングプリア
ンブルx02より以前のショートプリアンブルx01を用いてAGCを行う。すなわち、ショー
トプリアンブルx01の受信レベルを測定し、信号レベルがA/D変換器の入力ダイナミッ
クレンジ内に収まるようにAGCを行う。ショートプリアンブルx01を用いてAGCを行
うことにより、送信アンテナTx1から送信されるロングプリアンブルx02やデータを正しく
受信することができる。
には何も送信されないため、送信アンテナTx1から送信されるショートプリアンブルx01を
用いてAGCを行わざるを得ない。送信アンテナTx1,Tx2,Tx3,Tx4が空間的に離れて設
置されていれば、Tx1,Tx2,Tx3,Tx4の各々から送信された信号の受信レベルは当然異な
ることが知られている。
を無線受信装置が受信する際や複数のアンテナから同時に送信されるデータ信号x08〜x11
を受信する際には、受信レベルはアンテナTx1から送信されたショートプリアンブルx01を
用いたAGCにより調整されたレベルを大きく上回ったり下回るという現象が生じる。受
信レベルがA/D変換器の入力ダイナミックレンジの上限を上回った場合、A/D変換器
は飽和現象を生じる。受信レベルが入力ダイナミックレンジの下限を下回った場合には、
A/D変換器で大きな量子化誤差が発生する。いずれの場合でも、A/D変換器は適切な
変換をできず、A/D変換後の処理に悪影響を及ぼす。
信されるため、データ部では受信レベルの変化範囲はさらに大きくなる。従って、上述し
たA/D変換器の飽和や量子化誤差の問題は顕著となり、受信性能は大きく劣化してしま
う。
トプリアンブルのみを用いてAGCを行うため、他のアンテナTx2,Tx3,Tx4からの送信
信号を受信する際に生じる受信レベルの変動に対応できない。また、アンテナTx1,Tx2,
Tx3,Tx4から同時に信号が送信された場合の受信レベルの変動にも対応できない。
行い、A/D変換を適切に行うことを可能とする無線通信用プリアンブル信号を用いる無
線送信装置および無線受信装置を提供することにある。
無線送信装置において、前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段
を備え、前記無線パケットは、前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:
Auto Gain Control)のための第1プリアンブルと、前記無線受信装置
における周波数同期のための第2プリアンブルと、前記第1のAGCのあとに行われる、
前記無線受信装置における第2のAGCのための第3プリアンブルと、前記無線送信装置
と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアンブルと、データを搬
送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線送信装置を提供する。
無線送信装置において、前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段
を備え、前記無線パケットは、前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:
Auto Gain Control)のための第1プリアンブルと、前記無線受信装置
における前記無線パケットに係る信号検出のための第2プリアンブルと、前記第1のAG
Cのあとに行われる、前記無線受信装置における第2のAGCのための第3プリアンブル
と、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリア
ンブルと、データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線送信
装置を提供する。
無線受信装置において、前記無線パケットを受信する受信部を備え、前記無線パケットは
、第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Control)のための第1プ
リアンブルと、自動周波数制御(AFC:Auto Frequency Contro
l)のための第2プリアンブルと、前記第1のAGCのあとに行われる、第2のAGCの
ための第3プリアンブルと、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定
を行うための第4プリアンブルと、データを搬送するためのデータフィールドとを含むこ
とを特徴とする無線受信装置を提供する。
無線受信装置において、前記無線パケットを送信するための信号を生成する受信部を備え
、前記無線パケットは、第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Contr
ol)のための第1プリアンブルと、前記無線パケットに係る信号検出のための第2プリ
アンブルと、前記第1のAGCのあとに行われる、第2のAGCのための第3プリアンブ
ルと、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリ
アンブルと、データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線受
信装置を提供する。
無線送信装置において、前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段
を備え、前記無線パケットは、前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:
Auto Gain Control)のための第1プリアンブルと、前記無線受信装置
における周波数同期のための第2プリアンブルと、前記第1のAGCのあとに行われる、
前記無線受信装置における第2のAGCのための第3プリアンブルと、を含むことを特徴
とする無線送信装置を提供する。
用プリアンブルを含むことにより、各アンテナから同時にデータが送信される場合でもA
/D変換器の入力レベルを適切に調整することができ、無線受信装置の受信性能の向上及
びA/D変換器の量子化ビット数の削減が可能になる。
ず単一のアンテナTx1から送信されるPLCP(Physical Layer Convergence Protocol)信
号として、ショートプリアンブル列101、第1ロングプリアンブル列102、第1シグ
ナルフィールド(SIGNAL)103及び第2シグナルフィールド(SIGNAL 2)104を有する。
ショートプリアンブル列101を構成する単位プリアンブルSP及び第1ロングプリアン
ブル列102を構成する単位プリアンブルLPは、それぞれ一定長の信号系列であり、S
Pの長さに対してLPの長さは相対的に大きい。
ィールド103はIEEE 802.11a規格に準拠しており、第2シグナルフィールド104は新
たな無線LAN規格であるIEEE 802.11nに必要なものである。ショートプリアンブル列1
01と第1ロングプリアンブル列102との間には、ガードインターバル(Guard Interva
l)GIが配置される。
eld」と称してもよい。また、第2シグナルフィールド104は、高速なスループットを
目指すIEEE 802.11n規格に対応するものであるので、これを「high throughput signal f
ield」と称してもよい。
プリアンブル105A〜105Dが配置される。このAGC用プリアンブル105A〜1
05Dは、複数アンテナを使って送信された信号を、受信装置において適切な品質で復調
できるようにするために用いられるものである。すなわち、AGC用プリアンブル105
A〜105Dは、MIMO(Multi Input Multi Output)で通信するにあたって、受信装置
が最適なAGCを行うことができるようにするためのプリアンブルであり、MIMOを用
いたAGCを行う場合に特有のプリアンブルである。したがって、AGC用プリアンブル
105A〜105Dは、高速なスループットを目指すIEEE 802.11n規格に対応するもので
あるので、これを「high throughput short training field」と称してもよい。また、IE
EE 802.11a規格に準拠している第1シグナルフィールド103を「legacy short trainin
g field」と称してもよい。
〜109A,106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dがそれぞ
れ配置される。本実施形態では、AGC用プリアンブル105A〜105Dとして全て同
じ信号系列を用いる場合について説明するが、AGC用プリアンブル105A〜105D
は互いに異なる信号系列であっても構わない。第2ロングプリアンブル列106A〜10
9A,106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dを形成する単位
プリアンブルLPの相互間には、ガードインターバルGIがそれぞれ配置される。後述す
るように、第2ロングプリアンブル列106A〜109A,106B〜109B,106
C〜109C及び106D〜109Dは、それぞれ直交化されている。一つのアンテナか
ら送信される第2ロングプリアンブルの単位プリアンブルLPの数は、MIMOを用いた
場合の送信アンテナの数と等しい。図1の場合、4本の送信アンテナを用いており、各ア
ンテナから送信される第2ロングプリアンブルの単位プリアンブルLPの数は、4つであ
る。
aining field」と称してもよい。また、第2ロングプリアンブル列は、高速なスループッ
トを目指すIEEE 802.11n規格に対応するものであるので、これを「high throughput long
training field」と称してもよい。
A〜109A,106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dのそれ
ぞれの後に、アンテナTx1〜Tx4からそれぞれ送信される送信データ(DATA)110A〜11
0Dが配置される。
ータ201とメモリ202から出力される無線通信用プリアンブル信号がディジタル変調
部203によって変調されることにより、無線パケットが組み立てられる。組み立てられ
た無線パケットは、送信部204A〜204Dによって送信に必要な処理、例えばD/A
(ディジタル−アナログ)変換、RF(無線周波数)帯への周波数変換(アップコンバー
ト)及び電力増幅が施された後、図1で説明したアンテナTx1〜Tx4に相当する複数の送信
アンテナ205A〜205Dに供給され、送信アンテナ205A〜205DからRF信号
が図3に示す無線受信装置に向けて送信される。以下では、図1中のTx1〜Tx4を送信アン
テナ205A〜205Dとして説明する。
プリアンブル列102、第1シグナルフィールド103及び第2シグナルフィールド10
4までのPLCP信号は、図2中の送信部204Aから送信アンテナ205Aのみによっ
て送信される。PLCP信号以後の図1中に示したAGC用プリアンブル105A〜10
5D、第2ロングプリアンブル列106A〜109A,106B〜109B,106C〜
109C及び106D〜109D及びデータ110A〜110Dは、図2中の送信部20
4A〜204Dから送信アンテナ205A〜205Dによって送信される。
よって、図2に示した無線送信装置から送信されたRF信号が受信される。無線受信装置
は、単一の受信アンテナを備えていても構わない。受信アンテナ301A〜301Dから
のRF受信信号は、受信部302A〜302Dにそれぞれ入力される。受信部302A〜
302Dでは受信処理、例えばRF帯からBB(ベースバンド)帯への周波数変換(ダウ
ンコンバート)、AGC(自動利得制御)及びA/D(アナログ−ディジタル)変換が行
われ、ベースバンド信号が生成される。
D及びディジタル復調部304に入力される。伝送路推定部303A〜303Dでは、図
2の無線送信装置から図3の無線受信装置までの伝送路応答が推定される。伝送路推定部
303A〜303Dについては、後に詳しく説明する。ディジタル復調部304では、伝
送路推定部303A〜303Dによって推定された伝送路応答に従ってベースバンド信号
の復調が行われ、図2中に示した送信データ201に対応する受信データ305が生成さ
れる。
器は、受信信号が伝送路で受けた歪を除去するための等化処理を推定された伝送路応答に
従って行う。ディジタル復調部304は、さらに上述の時間同期処理に基づく適切な復調
タイミングで等化後の信号に対して復調処理を行い、データを再生する。
02Aの詳細な構成を示す。他の受信部302B〜302Dも同様であるため、ここでは
受信部302Aのみについて説明する。受信アンテナ301Aから入力されるRF受信信
号は、ダウンコンバータ401によってダウンコンバートされ、ベースバンド信号が生成
される。この場合、RF受信信号を直接BB帯に変換してもよいし、一旦IF(中間周波
数)帯への変換を行った後、BB帯に変換してもよい。
に入力され、AGCすなわち信号レベルの調整が行われる。可変利得増幅器402からの
出力信号は、A/D変換器403によりディジタル信号に変換される。A/D変換器40
3から出力されるディジタル信号は、受信部302の外に出力されると共に、利得制御部
404に入力される。利得制御部404によってA/D変換器403からのディジタル信
号から利得計算が行われ、それに基づいて可変利得増幅器402の利得が制御される。こ
のAGCの具体的な内容については、後述する。
して、図3及び図4で説明した無線受信装置の動作について説明する。無線受信装置は、
まず図2中の送信アンテナ205Aから送信されるショートプリアンブル列101を受信
し、ショートプリアンブル列101に対応するベースバンド信号を用いてフレーム先頭検
出、時間同期、AFC(自動周波数制御)及びAGC制御を行う。AFCは、周波数同期
とも呼ばれる。フレーム先頭検出、時間同期及びAFCについては公知の技術を用いるこ
とができるので説明を省略し、ここではAGCについて特に説明する。
によって、予め与えられた初期利得値に従って増幅される。可変利得増幅器402からの
出力信号は、A/D変換器403を経て利得制御部404に入力される。利得制御部40
4は、ショートプリアンブル列101に対応する受信信号のA/D変換後のレベルから利
得を計算し、それに従って可変利得増幅器402の利得を制御する。
ルをXとする。レベルXが高い場合、ベースバンド信号はA/D変換器403の入力ダイ
ナミックレンジの上限を超え、A/D変換によって得られるディジタル信号は飽和を起こ
す。このため、特に高レベルの信号は歪んでしまう。一方、レベルXが低い場合、特に低
レベルの信号はA/D変換に伴って大きな量子化誤差を含むようになる。このようにA/
D変換前のレベルXが高い場合及び低い場合のいずれにおいても、A/D変換器403で
は適切な変換が行われないため、受信品質に大きな支障をきたす。
るベースバンド信号のA/D変換前のレベルXが予め決められた目標値Zになるように、
可変利得増幅器402の利得を制御する。A/D変換器403に入力される信号が全て飽
和してしまう程度にベースバンド信号のレベルが大幅に高い場合、あるいは逆に大幅に低
い場合、一回の制御で可変利得増幅器402の利得を適切に制御できないことがある。こ
のような場合、利得制御を繰り返して行う。この結果、A/D変換器403に入力される
ベースバンド信号のレベルをA/D変換器403の入力ダイナミックレンジ内に収まるよ
うな適切なレベルに調整することが可能となる。このようにショートプリアンブル列10
1に対応するベースバンド信号を用いて可変利得増幅器402の利得を制御することによ
り、適切なA/D変換を行い、受信品質の低下を避けることができる。
定をA/D変換器403から出力されるディジタル信号を用いて行ったが、A/D変換前
のアナログ信号を用いてレベル測定を行うことも可能である。さらに、BB帯でなくIF
帯あるいはRF帯で受信レベルの測定を行っても構わない。
102を受信し、ロングプリアンブル列102に対応するベースバンド信号を用いて伝送
路推定、すなわち無線送信装置から無線受信装置までの伝送路応答(周波数伝達特性)の
推定を行う。送信アンテナ205Aから送信される信号については上述のようにAGCが
終了しているため、伝送路推定を行うときにはA/D変換器403への入力のレベルは適
切に調整されている。従って、送信アンテナ205Aから送信される信号については、A
/D変換器403から精度の高いディジタル信号が得られるため、このディジタル信号を
用いて伝送路推定を的確に行うことができる。
03を受信し、第1シグナルフィールド103に対応するベースバンド信号に対して、上
述した伝送路推定の結果を用いてディジタル復調部404により復調処理を行う。第1シ
グナルフィールド103には、プリアンブルデータに後続するデータの変調方式や無線パ
ケット長を示す情報が記述されている。無線受信装置は、第1シグナルフィールド103
中の無線パケット長情報から認識される無線パケット区間においてディジタル復調部40
4による復調処理を続ける。
プリアンブル列101から第1シグナルフィールド103までの無線パケット区間は、IE
EE 802.11a規格に準拠している。従って、無線受信装置がIEEE 802.11a規格に準拠してい
れば、無線パケット区間では正常な受信動作を行うことができる。すなわち、シグナルフ
ィールド103に後続する信号区間に、IEEE 802.11a規格に準拠した他の無線送信装置が
送信を開始することによって当該無線パケットを破壊するようなことは生じない。
04を受信する。第2シグナルフィールド104には、無線パケットがIEEE 802.11a規格
以外の規格、例えばIEEE 802.11nに対応していることを示す識別情報が記述されている。
言い替えれば、第2シグナルフィールド104は、AGC用プリアンブル105A〜10
5Dと第2ロングプリアンブル列106A〜109A,106B〜109B,106C〜
109C及び106D〜109Dが例えばIEEE 802.11nに対応した信号であることを示す
。
ンブル105A〜105Dを受信する。AGC用プリアンブル105A〜105Dは、第
2シグナルフィールド104まで送信を続けてきた送信アンテナ205Aと今まで送信を
行ってない送信アンテナ205B〜205Dから送信される。従って、送信アンテナ20
5Aのみから送信される信号(第1ショートプリアンブル列101、第2ロングプリアン
ブル列102、第1シグナル103及び第2シグナル104)を受信する場合と比較して
、AGC用プリアンブル105A〜105Dを受信する場合の受信レベルは変化する。
復号することで無線パケットがIEEE 802.11nに対応する無線パケットであることを認識す
る。次に、ディジタル復調部304は受信部302A〜302DへAGCを開始する指令
を出し、AGC用プリアンブル105A〜105Dを用いて再度AGCを行う。これによ
り送信アンテナ205A〜205Dから同時に送信され、受信される信号、すなわち、M
IMO(Multi Input Multi Output)のチャネルで送られる信号を、受信レベルを適切に調
整してA/D変換器403に入力する。
ースバンド信号のA/D変換後のレベルを用いて、可変利得増幅器402に対する利得制
御を再度行う。ディジタル復調部304がAGC用プリアンブル105A〜105Dを用
いたAGC開始の指令を出すタイミングは、第2シグナルフィールド104の復号結果を
用いる以外にも可能である。例えば、ディジタル復調部304においてマッチドフィルタ
等を用いてAGC用プリアンブル105A〜105Dの受信を確認し、受信部302A〜
302Dへ指令を出してAGC用プリアンブル105A〜105Dを用いたAGCを開始
することも可能である。
ブル列のみを用いてAGCを行っている。すなわち、アンテナTx1以外のアンテナTx2〜TX
4から送信される信号を受信する場合でも、アンテナTx1から送信される信号に対する受信
レベルのみに従ってAGCを行う。
る。伝搬路は、遅延時間が50nsecのマルチパス環境(データ1シンボル時間は4μsec
)である。この図からわかるように、ショートプリアンブルx01の受信レベルと、データ
部の受信レベル比は一致していないことがわかる。
、ショートプリアンブルx01の受信電力が強く受信されてしまう。このためショートプリ
アンブルx01の受信電力を基にAGCを調整した場合、データ部の受信電力はより低くな
り、A/D変換器403において量子化誤差を生じさせてしまう。一方、図5におけるB
の領域は、データ部x08〜x11の受信電力が大きいのにもかかわらず、ショートプリアンブ
ルx01の電力は小さく受信されてしまう。よって、ショートプリアンブルx01の電力を基に
AGCを施した場合、データ部x08〜x11ではA/D変換器304において飽和を生じさせ
てしまう。このように従来の方式ではデータ部x08〜x11の受信電力とショートプリアンブ
ルの電力比が一定でないために、量子化誤差や飽和の影響により受信特性が悪化すること
がわかる。
プリアンブル105A〜105Dが送信される。図6は、本実施形態に従うショートプリ
アンブルとデータ部の受信電力分布図を示している。伝搬路は、図5の場合と同じ環境で
ある。
部110A〜110Dの受信電力はほぼ比例の関係にある。よって、本実施形態では全て
のアンテナTx1〜Tx4(送信アンテナ205A〜205D)から同時に送信される、図1中
に示すデータ110A〜110Dを受信する場合でも、A/D変換器への入力レベルが適
切に調整されているため、従来の方式で発生していた飽和や量子化誤差の影響を大幅に削
減できるため、従来方式よりも受信精度が大幅に向上する。
の信号を検出するために、信号を待ち受ける場合には比較的大きな利得を初期値としてい
ることが多い。このため、AGC用プリアンブル105A〜105Dを受信する際に可変
利得増幅器402の利得値を初期化してしまうと、利得が安定するまでに制御を繰り返す
必要がある。図7のようにメモリ部405を備えた場合、ショートプリアンブル列101
を用いた際の最終的な利得値をメモリ部405に蓄えることが可能になる。そして、AG
C用プリアンブル105A〜105Dを受信する際には、利得を待ち受け状態の初期値に
戻さず、メモリ部405から利得値を読み出して初期値として用いることで、AGC用プ
リアンブル105A〜105D受信時のAGCを正確にかつ短時間で終了させることが可
能になる。
ショートプリアンブル列101の先頭の受信に応答して、受信装置はAGCを開始する
(ステップS1)。
次に、制御の開始であるカウンタ(i)にゼロを代入する(ステップS2)。
次に、カウンタの値を参照して、制御の最初であるか途中であるかを判定する(ステッ
プS3)。ここでは、カウンタの値はゼロであるため、YESと判定されステップS4に
進む。
次に、プリアンブル105を受信中か否かの判定を行う(ステップS4)。この場合は
無線パケットの先頭であるショートプリアンブル列101を受信しているためNOと判定
され、ステップS5に進む。ステップS5では予め決められた初期値を設定する。
次に、与えられた初期値がステップS6において反映され、可変利得増幅器の増幅率が
変更される。次に、現在のショートプリアンブル列の受信レベルの測定を行う(ステップ
S7)。ここで受信レベルがA/D変換器によって適切なレベル(ターゲットレベル)に
設定されていなければNOと判定され、ステップS9に進む。
ステップS9では、カウンタの値を増加してステップS3へ進む。ステップS3では、
カウンタの値が1であるため、ステップS10に進む。ステップS10では、ステップS
7で測定されたレベルを用いて利得の計算を行う。
ベルがターゲットに合うように繰り返し制御を行い、AGCを行っていく。そして、受信
レベルがターゲットレベルになった後は、ステップS11においてゲインがメモリ部40
5に書き込まれて、アンテナTx1から送信される信号についてのAGCが終了する。こ
のショートプアンブル列101を用いたAGC(第1のAGC)は、MIMO信号受信の
観点から考えると、以下に述べるAGC用プリアンブル105を用いた精度の良いMIM
O用のAGC(第2のAGC)と比較して、粗AGCの役割を担っている。
ロングプリアンブル102、シグナルフィールド103及び104を受信する。シグナル
フィールド104を受信した受信部302Aは、AGCプリアンブル105の区間でMI
MO用のAGCを開始する。AGCは図9のステップS1から始まりステップS2→S3
→S4と移行する。ここで、受信部302AはAGC用プリアンブル105を受信してい
るため、処理はステップS12に移行し、先ほどメモリ部405に書き込まれた値を呼び
出してステップS6へ進む。その後の処理の流れは既に説明したと同様であるため、説明
を省略する。
線受信装置がショートプリアンブル列101を受信する。次に、ステップS22で、第1
のAGCを開始し、ステップS23で可変利得増幅器402A〜402Dの利得を設定す
る。次に、ステップS24で、設定した利得をメモリ405に書き込む。ステップS25
で、MIMOを用いて複数のアンテナで受信したAGC用プリアンブル105A〜105
Dの受信結果を用いて第2のAGCを開始する。次に、ステップS26で、メモリ405
に書かれた利得を参照し、ステップS27で、可変利得増幅器402A〜402Dの新た
な利得を設定する。
受け状態の初期値に戻さず、メモリ部405でメモリされた利得値を初期値として用いる
ことで、AGC用プリアンブル105A〜105Dの受信時のAGCを正確にかつ短時間
で終了させることが可能となる。
うように説明したが、受信部302A〜302D内でのAGCを共通に行うことも可能で
ある。例えば、図9はAGCを共通に行う場合の無線受信装置の構成であり、図3の変形
例である。図9においては、受信部302が各アンテナ301A〜301Dに対して共通
になっている点が図3と異なる。
4及びショートプリアンブル列101を用いたAGC結果を保持するメモリ部405が各
アンテナ301A〜301Dに対して共通である点が図7と異なる。
、可変利得増幅器402A〜402Dを経てA/D変換器403A〜403Dに入力され
、A/D変換器403A〜403Dの出力信号は共通の利得制御部404に入力される。
利得制御部404によって決定された同一の利得が可変利得増幅器402A〜402Dに
与えられる。例えば、可変利得増幅器402A〜402Dに対して、A/D変換器403
A〜403DによるA/D変換後のレベルの中で、最も高いレベルを目標値Zに合わせる
ような利得を共通に与えるようにしても良い。
トプリアンブル列101の受信を確認して受信部302へ第1のAGCを開始する指令を
出す。その後、ディジタル復調部304は第2シグナルフィールド104あるいはAGC
用プリアンブル105の受信を確認した後、受信部302MIMOのための第2のAGC
を開始する指令を出す。
5A〜105Dに続いて送信されてくる第2ロングプリアンブル列106A〜109A,
106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dを受信する。第2ロン
グプリアンブル列106A〜109A,106B〜109B,106C〜109C及び1
06D〜109Dを構成する単位プリアンブルLPは、基本的に第1ロングプリアンブル
列102を構成する単位プリアンブルLPと同じ信号系列である。
C〜109C及び106D〜109Dは、それぞれウォルシュ系列を用いて直交化が行わ
れている。すなわち、図1中の符号“-LP”が付された単位プリアンブルは、符号“LP”
が付された単位プリアンブルに対して極性が反転している。無線受信装置において、第2
プリアンブル列106A〜109A,106B〜109B,106C〜109C及び10
6D〜109Dは互いに合成されて受信されるが、後述するように受信される第2プリア
ンブル列に対してもウォルシュ系列を乗じることにより、送信アンテナ205A〜205
Dから送信される信号を再生することが可能である。
定部303Aの詳細な構成を示す。他の伝送路推定部303B〜303Dも同様であるた
め、ここでは伝送路推定部303Aについてのみ説明する。伝送路推定部303Aは、無
線送信装置のアンテナTx1〜Tx4(送信アンテナ205A〜205D)の各々から無線受信
装置の受信アンテナ301Aまでの伝送路応答をそれぞれ推定する推定ユニット501A
〜501Dを含む。
分蓄えるデータメモリ502A〜502D、受信された第2ロングプリアンブル列に乗じ
る係数を蓄える係数メモリ503A〜503D、乗算器504A〜504D及び加算器5
05を有する。他の推定ユニット501B〜501Dは、受信された第2ロングプリアン
ブル列に乗じる係数が異なる以外、推定ユニット501Aと同様である。データメモリ5
02A〜502Dは縦続に接続されており、シフトレジスタを形成している。
9A,106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dは、データメモ
リ502A〜502Dに蓄えられる。すなわち、メモリ502Aには第2ロングプリアン
ブル列中の最初のロングプリアンブル106A〜106Dを合成した信号の値が蓄えられ
る。以下同様に、メモリ502Bには次のロングプリアンブル107A〜107Dを合成
した信号の値、メモリ502Cにはさらに次のロングプリアンブル108A〜108Dを
合成した信号の値、メモリ502Dには最後のロングプリアンブル109A〜109Dを
合成した信号の値がそれぞれ蓄えられる。
がそれぞれh1,h2,h3,h4であるとすると、データメモリ502A,502B,502C
,502Dにそれぞれ蓄えられる信号値S502A,S502B,S502C,S502Dは以下のように
表される。
A,502B,502C,502Dに蓄えられた信号値に、係数メモリ503A,503
B,503C,503Dに蓄えられている係数が乗じられる。推定ユニット501Aでは
、送信アンテナ205Aから受信アンテナ301Aまでの伝送路応答を推定するため、係
数メモリ503A,503B,503C,503Dに蓄えられている係数の値は全て1と
される。すなわち、係数メモリ503A,503B,503C,503Dに蓄えられる係
数値は、(1,1,1,1)という系列で表される。
場合、式(1)〜式(4)の信号値S502A,S502B,S502C,S502Dを加算した結果が得られる
。従って、式(1)〜式(4)からわかるように、加算結果にはロングプリアンブルLPとアン
テナTx1(送信アンテナ205A)からの伝送路応答の値h1のみが残る。ロングプリアン
ブル列を構成する単位プリアンブルLPを無線送信装置と無線受信装置間で予め決めてお
いたパターンにしておけば、全ての送信アンテナ205A〜205Dから送信された信号
が合成された受信信号に基づいて、送信アンテナ205Aから受信アンテナ301Aまで
の伝送路応答の推定を行うことが可能になる。
503C,503Dに係数値としてそれぞれ(1,1,−1,−1),(1,−1,−1
,1),(1,−1,1,−1)というウォルシュ系列が蓄えられている。これにより推
定ユニット501B,501C,501Dでは、それぞれアンテナTx2,Tx3,Tx4(送信
アンテナ205B,205C,205D)から受信アンテナ301Aまでの伝送路応答の
推定を行うことが可能になる。
テナ301Aまでの伝送路応答の推定が行われる。同様にして、伝送路推定部303B,
303C,303Dでは、送信アンテナ205A〜205Dから受信アンテナ301B,
301C,301Dまでの伝送路応答の推定が行われる。
05D)から同時にAGC用プリアンブル105A〜105Dが送信される。従って、送
信アンテナ205A〜205Dから同時に送信されるデータ110A〜110Dを受信す
る場合でも、A/D変換器403の入力レベルが適切に調整される。これにより無線受信
装置の受信性能が向上し、またA/D変換器403の量子化ビット数を削減することが可
能となる。さらに、AGC用プリアンブル105A〜105Dを用いたAGCにおいて、
単一の送信アンテナ205Aからの信号を用いて調整した可変利得増幅器402の利得の
最終値を初期値として利得制御を行うことにより、制御精度の向上あるいは制御スピード
の向上を達成することができる。
ショートプリアンブル列x01がアンテナTx1から後に送信される信号に対するAGC用プリ
アンブルとして機能するが、アンテナTx1以外のアンテナTx2,Tx3,Tx4から送信される信
号に対するAGC用プリアンブルは存在しない。従って、アンテナTx2,Tx3,Tx4からそ
れぞれロングプリアンブルx05,x06,x07が単独に送信される場合、ロングプリアンブルx
05,x06,x07を受信する際の受信レベルを調整することができないため、適切なA/D変
換を行うことができない。ロングプリアンブルx05,x06,x07を適切に受信するためには
、アンテナTx1からのみならず、アンテナTx2,Tx3,Tx4からもAGC用プリアンブルを送
信する必要があるため、効率が悪化するという問題がある。
アンテナ205A〜205D)からロングプリアンブル列106A〜109A,106B
〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dが送信されている。このため、
送信アンテナ205A〜205Dから送信されるAGC用プリアンブル105A,105
Dを用いて、データ110A〜110Dのみならず、ロングプリアンブル列106A〜1
09A,106B〜109B,106C〜109C及び106D〜109Dを受信する際
にも適切なAGCを行うことができる。従って、適切なA/D変換により高い受信精度を
維持でき、また余計なプリアンブルを挿入することによる効率の低下も避けられる。
ンブルが送信されない区間があり、無線パケットの効率が低下する。これに対して、本実
施形態によると複数の送信アンテナ205A〜205Dから同時にウォルシュ系列を用い
たロングプリアンブルを送信するため、無線パケットの効率が向上する。無線パケットの
効率を固定した場合には、ロングプリアンブル106A〜109A,106B〜109B
,106C〜109C及び106D〜109Dを用いた伝送路推定の推定精度を向上させ
ることができ、受信性能の向上が可能になる。
a)〜(d)に示されるAGC用プリアンブル105A〜105Dには、時間軸上の複数
サンプル(この例では10サンプル)からなる信号系列が用いられている。例えば、アン
テナTx1から送信されるプリアンブル105Aは、(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9)とい
う系列が用いられている。
、各々の信号系列が互いに時間的に巡回シフトしている。すなわち、ある基準となるアン
テナから送信されるAGC用プリアンブルの信号系列を時間的に巡回シフトした系列は、
他のアンテナから送信されるAGC用プリアンブルの信号系列となっている。例えば、ア
ンテナTx2から送信されるAGC用プリアンブル105Bは、(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,
a9,a0)であり、これは基準となるアンテナTx1から送信されるAGC用プリアンブル10
5Aを時間的に1サンプル巡回シフトした系列である。
ら送信されるAGC用プリアンブル105Aを時間的に2サンプル巡回シフトした系列で
あり、アンテナTx4から送信されるAGC用プリアンブル105Dは、アンテナTx1から送
信されるAGC用プリアンブル105Aを時間的に3サンプル巡回シフトした系列である
。
いに干渉を起こすことがある。このような相互干渉があると、マルチパスの状態や受信地
点によっては指向性アンテナ送信に似たような電界が生じる結果、ヌル点が形成される。
すなわち、AGC用プリアンブルが全く受信されなくなる受信地点が存在し、受信レベル
が正確に測定されない可能性がある。
列としてマルチパスを意図的に生成することにより、信号系列のある一つのサンプルで相
互干渉が生じて受信レベルが低下していても、他のサンプルでは受信レベルの低下が生じ
る確率が少なくなる。このため正確な受信レベルの測定が可能になり、無線受信装置の受
信性能が向上する。例えば、IEEE 802.11で規定されているプロトコルであるCSMA/
CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を阻害しない通信シス
テムを構築することが可能である。
示す。図12(a)〜(d)に示したAGC用プリアンブル105A〜105Dは、互い
に時間的に巡回シフトしている時間軸上の信号系列であるのに対し、図13(a)〜(d
)に示すAGC用プリアンブル105A〜105Dは周波数軸上の信号系列であり、かつ
互いに異なる周波数成分を有する点が異なっている。図13において、f0〜f15はサブ
キャリアの周波数を示し、ハッチングが施されたサブキャリアは、そのキャリアから送信
があることを示し、ハッチングが施されていないサブキャリアは、送信を行っていないこ
とを示す。
びf12のサブキャリアから構成され、アンテナTx2から送信されるAGC用プリアンブル1
05Bはf1、f5、f9およびf13のサブキャリアから構成され、アンテナTx3から送信され
るAGC用プリアンブル105Cはf2、f6、f10およびf14のサブキャリア、アンテナTx
4から送信されるAGC用プリアンブル105Dはf3、f7、f11及びf15のサブキャリア
から構成される。アンテナTx1から送信されるサブキャリアは、他のアンテナTx2〜Tx3か
ら送信されることはない。同様にアンテナTx2から送信されるサブキャリアは、他のアン
テナTx1,Tx3,Tx4から送信されることはない。
)または逆離散フーリエ変換(DFT)が施され、時間軸上の信号系列に変換された後に
送信される。すなわち、無線送信装置では図14に示されるように、メモリ202にAG
C用プリアンブルとして図13(a)〜(d)に示すような周波数軸上の信号系列のデー
タが蓄えられている。メモリ202から読み出された周波数軸上の信号系列のデータは、
IFFT回路206によって時間軸上の信号系列に変換され、ディジタル変調部203に
入力される。なお、IFFT回路206の機能をディジタル変調部203に組み込むこと
も可能である。メモリ202に、図13(a)〜(d)に示す周波数軸上の信号系列を時
間軸上の信号系列に変換したデータを予め蓄積しておいてもよく、その場合はIFFT回
路206は不要となる。
ル105A〜105Dを用いた場合、アンテナTx1,Tx2,Tx3,Tx4から同一の周波数成分
が送信されることはないため、アンテナTx1,Tx2,Tx3,Tx4からの送信信号は互いに干渉
することなく無線受信装置に到達する。従って、無線受信装置は正確な受信レベル測定が
可能になり、受信性能が向上する。
旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
部204A〜204Dそれぞれにおいて実行されるが、送信部204A〜204Dで実行
される代わりに、ディジタル変調器203においてD/A変換の処理を行ってもよい。同
様に、図3に示す実施形態において、A/D(アナログ−ディジタル)変換は、受信部3
02A〜302Dそれぞれにおいて実行されるが、受信部302A〜204Dで実行され
る代わりに、ディジタル復調器304においてA/D変換の処理を行ってもよい。
ングプリアンブル列102、第1シグナルフィールド(SIGNAL)103及び第2シグナルフ
ィールド(SIGNAL 2)104は、少なくとも一つのアンテナから送信されればよい。
13に示すようなAGC用プリアンブル列のように、アンテナ間で異なる周波数成分を持つよ
うな構成にすることも可能である。
を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除して
もよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
102…第1ロングプリアンブル列
103…第1シグナルフィールド
104…第2シグナルフィールド
105A〜105D…AGC用プリアンブル
106A〜109A,106B〜109B,106C〜109C,106D〜109D
…第2ロングプリアンブル列
110A〜110D…データ
202…メモリ
203…ディジタル変調部
204A〜204D…送信部
205A〜205D…送信アンテナ
301A…301D…受信アンテナ
302,302A〜302D…受信部
303A〜303D…伝送路推定部
304…ディジタル復調部
401…ダウンコンバータ
402,402A〜402D…可変利得増幅器
403…A/D変換器
404…利得制御部
405…メモリ部
501A〜501D…推定ユニット
502A〜502D…データメモリ
503A〜503D…係数メモリ
504A〜504D…乗算器
505…加算器
Claims (17)
- 無線パケットを用いて無線受信装置と通信を行うための無線送信装置において、
前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段を備え、
前記無線パケットは、
前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Con
trol)のための第1プリアンブルと、
前記無線受信装置における周波数同期のための第2プリアンブルと、
前記第1のAGCのあとに行われる、前記無線受信装置における第2のAGCのための
第3プリアンブルと、
前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアン
ブルと、
データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線送信装置。 - 前記第1プリアンブルは、前記無線受信装置において、前記第1のAGCと、前記無線
パケットに係る信号の検出とのために用いられることを特徴とする請求項1に記載の無線
送信装置。 - 前記第2プリアンブルは、AFCのための複数のフィールドを含むことを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の無線送信装置。 - 無線パケットを用いて無線受信装置と通信を行うための無線送信装置において、
前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段を備え、
前記無線パケットは、
前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Con
trol)のための第1プリアンブルと、
前記無線受信装置における前記無線パケットに係る信号検出のための第2プリアンブル
と、
前記第1のAGCのあとに行われる、前記無線受信装置における第2のAGCのための
第3プリアンブルと、
前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアン
ブルと、
データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線送信装置。 - 前記第2プリアンブルは、前記無線受信装置において、前記信号検出と、時間同期との
ために用いられることを特徴とする請求項4に記載の無線送信装置。 - 前記第1プリアンブルは、AGCを行うための複数のフィールドを含むことを特徴とす
る請求項4または請求項5に記載の無線送信装置。 - 前記無線パケットの送信にOFDMを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項6の
いずれか1項に記載の無線送信装置。 - 前記無線パケットに係る信号をD/A変換するDA変換器と、
前記無線パケットに係る信号の周波数を変換するアップコンバータと、
前記無線パケットに係る信号を増幅する増幅器とをさらに備えることを特徴とする請求
項1乃至請求項7に記載の無線送信装置。 - 複数のアンテナをさらに備え、
前記無線パケットは、前記複数のアンテナを介して送信されることを特徴とする請求項
1乃至請求項8のいずれか1項に記載の無線送信装置。 - 無線パケットを用いて無線送信装置と通信を行うための無線受信装置において、
前記無線パケットを受信する受信部を備え、
前記無線パケットは、
第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Control)のための第1プ
リアンブルと、
自動周波数制御(AFC:Auto Frequency Control)のための
第2プリアンブルと、
前記第1のAGCのあとに行われる、第2のAGCのための第3プリアンブルと、
前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアン
ブルと、
データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線受信装置。 - 無線パケットを用いて無線送信装置と通信を行うための無線受信装置において、
前記無線パケットを送信するための信号を生成する受信部を備え、
前記無線パケットは、
第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Control)のための第1プ
リアンブルと、
前記無線パケットに係る信号検出のための第2プリアンブルと、
前記第1のAGCのあとに行われる、第2のAGCのための第3プリアンブルと、
前記無線送信装置と前記無線受信装置との間のチャネル推定を行うための第4プリアン
ブルと、
データを搬送するためのデータフィールドとを含むことを特徴とする無線受信装置。 - 前記第1プリアンブルと前記第3プリアンブルとを用いて、前記無線パケットに係る信
号を増幅するための増幅率を制御する増幅率制御部をさらに備えることを特徴とする請求
項10または請求項11に記載の無線受信装置。 - 前記電力増幅器制御部によって定められた増幅率に従い、前記無線パケットに係る信号
を増幅する増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の無線受信装置。 - 複数のアンテナをさらに備え、
前記無線パケットに係る信号は、前記複数のアンテナを介して受信することを特徴とす
る請求項10乃至請求欧13のいずれか1項に記載の無線受信装置。 - 無線パケットを用いて無線受信装置と通信を行うための無線送信装置において、
前記無線パケットを送信するための信号を生成する信号生成手段を備え、
前記無線パケットは、
前記無線受信装置における第1の自動利得制御(AGC:Auto Gain Con
trol)のための第1プリアンブルと、
前記無線受信装置における周波数同期のための第2プリアンブルと、
前記第1のAGCのあとに行われる、前記無線受信装置における第2のAGCのための
第3プリアンブルと、を含むことを特徴とする無線送信装置。 - 前記無線パケットに係る信号をD/A変換するDA変換器と、
前記無線パケットに係る信号の周波数を変換するアップコンバータと、
前記無線パケットに係る信号を増幅する増幅器とをさらに備えることを特徴とする請求
項15に記載の無線送信装置。 - 複数のアンテナをさらに備え、
前記無線パケットは、前記複数のアンテナを介して送信されることを特徴とする請求項
15または請求項16に記載の無線送信装置。
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