JP4749297B2 - Wireless transmission apparatus and wireless transmission method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a reception quality by suppressing interference in a UWB-MIMO (Ultra Wide Band)-(Multi-Input Multi-Output) transmission system and to improve throughput of the system. <P>SOLUTION: A frame constitution section 301-1, 301-2 constitutes a frame containing a timing detection symbol, a pilot symbol and a data symbol. A modulation section 302-1, 302-2 performs modulation processing on framed digital data. A radio section 303-1, 303-2 performs frequency conversion on a modulated signal for radio transmission and transmits a transmission signal from a transmission antenna ANT1, ANT2 in a transmission timing set by a timing setting section 304. The timing setting section 304 sets the transmission timing of the transmission signal on the basis of a timing control value indicating the deviation of a reception timing detected in a radio reception apparatus of a communicating party and instructs the transmission timing to the radio section 303-1, 303-2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、無線送信装置及び無線送信方法に関し、特に複数のアンテナを用いて変調信号を送信する無線送信装置及び無線送信方法に関する。   The present invention relates to a wireless transmission device and a wireless transmission method, and more particularly to a wireless transmission device and a wireless transmission method for transmitting a modulated signal using a plurality of antennas.

従来から、例えば非特許文献1に記載されているUWB(Ultra WideBand)と呼ばれる伝送方法のように、数GHz程度の極めて広い周波数帯を利用して高速な無線通信を行う方法が検討されている。   Conventionally, a method of performing high-speed wireless communication using an extremely wide frequency band of about several GHz, such as a transmission method called UWB (Ultra WideBand) described in Non-Patent Document 1, has been studied. .

このときの送信信号として、通常の無線通信のようにベースバンド信号を用いて搬送波を変調するのではなく、パルス信号を直接送信する方法が提案されている。なお、この場合にも通常の無線通信での搬送波に相当する高周波信号を利用する方式があるが、この高周波信号は連続的に発生させるのではなく、パルス信号が存在するときのみ発生させるということから、上記したように、パルス信号を直接送信する、または、搬送波を用いない、という表現をするのが一般的である。この方法は、低コストで消費電力が少ないという利点がある。   As a transmission signal at this time, a method of directly transmitting a pulse signal instead of modulating a carrier wave using a baseband signal as in normal wireless communication has been proposed. In this case as well, there is a method that uses a high-frequency signal corresponding to a carrier wave in normal wireless communication, but this high-frequency signal is not generated continuously but only when a pulse signal exists. Therefore, as described above, it is general to express that a pulse signal is transmitted directly or a carrier wave is not used. This method has the advantages of low cost and low power consumption.

以下、このUWB伝送方式について図29を用いて説明する。図29(a)は、時間波形の幅が1ns以下となるパルス信号の例を示す図であり、図29(b)は、対応する電力スペクトルを示す図である。一例として信号周期が1ns(1ns=1.0×10-9s)であり、各パルス信号で1bitの情報が送信されるものとすると、送信速度は、1/(1×10-9) = 1.0×109 = 1Gbpsとなる。この送信信号を受信側で復調することにより、高速な無線通信が可能となる。なお、このとき、電力スペクトルが数GHzに渡り分布する。 Hereinafter, this UWB transmission system will be described with reference to FIG. FIG. 29A is a diagram illustrating an example of a pulse signal having a time waveform width of 1 ns or less, and FIG. 29B is a diagram illustrating a corresponding power spectrum. As an example, if the signal cycle is 1 ns (1 ns = 1.0 x 10 -9 s) and 1-bit information is transmitted with each pulse signal, the transmission speed is 1 / (1 x 10 -9 ) = 1.0 x 10 9 = 1 Gbps. By demodulating this transmission signal on the receiving side, high-speed wireless communication is possible. At this time, the power spectrum is distributed over several GHz.

また、伝送速度を向上させる別の方法として、例えば非特許文献2に記載されているMIMO(Multi-Input Multi-Output)と呼ばれる伝送方法のように、複数アンテナからそれぞれ異なる変調信号を送信し、受信側で各アンテナから同時に送信された変調信号を分離し復調することにより、周波数帯域を拡大することなく伝送速度を向上させる方法が提案されている。   As another method for improving the transmission speed, for example, a different modulation signal is transmitted from a plurality of antennas as in a transmission method called MIMO (Multi-Input Multi-Output) described in Non-Patent Document 2, There has been proposed a method for improving the transmission rate without expanding the frequency band by separating and demodulating the modulated signals transmitted from the antennas simultaneously on the receiving side.

以下、このMIMO伝送方式について図面を用いて説明する。図30に示すように、2つの送信アンテナANT1、ANT2からそれぞれ変調信号A、変調信号Bを同時に送信し、2つの受信アンテナANR1、ANR2によって変調信号A、Bを受信する場合を考える。この場合、受信側では4つのチャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)を推定する必要がある。   Hereinafter, this MIMO transmission system will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 30, a case is considered in which modulated signals A and B are simultaneously transmitted from two transmitting antennas ANT1 and ANT2, and modulated signals A and B are received by two receiving antennas ANR1 and ANR2. In this case, it is necessary to estimate four channel fluctuations h11 (t), h12 (t), h21 (t), and h22 (t) on the receiving side.

そのため、図30に示すように、変調信号A、Bの中にチャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)を推定するためのパイロットシンボル(電波伝搬環境推定用シンボル)01、02、03、04を配置するようになっている。ここで同時に送信されるパイロットシンボル01、03ではCの既知信号を、パイロットシンボル02では−Cの既知信号を、パイロットシンボル04ではCの既知信号を送る。因みに、*は共役複素数を示す。また、変調信号A、変調信号Bともにパイロットシンボル01、02、03、04以外はデータシンボルが配置される。 Therefore, as shown in FIG. 30, pilot symbols (radio wave propagation environment estimation) for estimating channel fluctuations h11 (t), h12 (t), h21 (t), and h22 (t) in modulated signals A and B. Symbols) 01, 02, 03, 04 are arranged. The known signal here the pilot symbols 01, 03 are transmitted simultaneously C, and the known signal of -C Pilot symbol 02 *, and sends a known signal of the pilot symbol 04 C *. Incidentally, * indicates a conjugate complex number. In addition, data symbols other than pilot symbols 01, 02, 03, 04 are arranged in both modulation signal A and modulation signal B.

このように、複数アンテナからそれぞれ異なる変調信号を同時に送信する無線送信装置においては、各アンテナから送信する変調信号にパイロットシンボルを埋め込むことにより、伝搬路上で合成された変調信号を受信側で良好に分離し復調することができるようになっている。以上より、周波数帯域を拡大することなく、伝送速度を向上させることができる。   In this way, in a wireless transmission device that simultaneously transmits different modulation signals from a plurality of antennas, by embedding pilot symbols in the modulation signals transmitted from each antenna, the modulation signal synthesized on the propagation path can be satisfactorily received on the receiving side. It can be separated and demodulated. As described above, the transmission rate can be improved without expanding the frequency band.

さらに、非特許文献1では、上記UWB伝送方式とMIMO伝送方式を組み合わせたUWB−MIMO伝送方式により伝送速度をさらに向上させる方法が提案されている。非特許文献1における送信方法は、複数のアンテナから異なる信号を「同時に」送信し、受信側でMMSE(Minimum Mean Square Error)検波を施すことで、マルチパスによるシンボル間干渉、チップ間干渉を軽減することができることが示されている。
“MMSE Detection for High Date Rate UWB-MIMO Systems”IEEE VTC2004-Fall, pp.1463-1467, 2004年9月 “MIMOチャネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDM方式の提案”電子情報通信学会、信学技報RCS-2001-135、2001年10月
Furthermore, Non-Patent Document 1 proposes a method for further improving the transmission rate by the UWB-MIMO transmission method that combines the UWB transmission method and the MIMO transmission method. The transmission method in Non-Patent Document 1 reduces inter-symbol interference and inter-chip interference due to multipath by transmitting different signals from multiple antennas “simultaneously” and performing MMSE (Minimum Mean Square Error) detection on the receiving side. It has been shown that you can.
“MMSE Detection for High Date Rate UWB-MIMO Systems” IEEE VTC2004-Fall, pp.1463-1467, September 2004 "Proposal of SDM-COFDM system for wideband mobile communication realizing 100Mbit / s with MIMO channel" IEICE, IEICE Technical Report RCS-2001-135, October 2001

しかしながら、1シンボル時間(パルス信号1つが占める時間)をnsまたはpsオーダーとして送受信するUWB伝送方式のような、これまでの無線伝送方式(例えばIEEE802.11で規定される無線LAN規格の1シンボル時間は数ms)と比較して短いシンボル時間を使用する無線伝送方式の場合、複数の送信アンテナからの送信信号が1つの受信アンテナに到達するまでの到着時刻の差の影響が相対的に大きくなる。一般に、この到着時刻の差が大きくなり、それに伴い1シンボル時間に占める到着時間の差が大きくなればなるほど、MIMO伝送方式において正確に多重されないことになる。換言すると、一方の信号がもう一方の信号にとっての干渉信号となる。このため、UWB−MIMO伝送方式の受信品質が低下してしまう。   However, a conventional wireless transmission method (for example, one symbol time of a wireless LAN standard defined by IEEE802.11) such as a UWB transmission method that transmits and receives one symbol time (the time occupied by one pulse signal) in the ns or ps order. In the case of a wireless transmission system using a short symbol time compared to several ms), the influence of the difference in arrival time until transmission signals from a plurality of transmission antennas reach one reception antenna becomes relatively large. . In general, the difference in arrival time increases, and accordingly, the greater the difference in arrival time in one symbol time, the less accurately multiplexed in the MIMO transmission scheme. In other words, one signal is an interference signal for the other signal. For this reason, the reception quality of the UWB-MIMO transmission method is degraded.

図31は、この課題を説明する図である。図31(a)は、シンボル長Ts_longが伝搬遅延時間と比較して十分長い場合、図31(b)は、シンボル長Ts_shortが伝搬遅延時間とあまり変わらない場合を示す。説明を簡単にするために、Ts_long =1μs、Ts_short =1ns、とし、また送信アンテナ2本(ANT1,ANT2)、受信アンテナ1本(ANR1)の場合で説明する。ANT1、ANT2からANR1への伝搬チャネルをh11、h12とし、遅延時間をそれぞれT11、T12とする。ここで、遅延時間T11、T12は、伝搬チャネルの経路長によって定まる値であるため、送信する変調信号のシンボル長には依存しない。図31(a)のケースでは、T11とT12の差ΔTr1がシンボル長Ts_longと比較して短いため、ΔTr1による受信品質の劣化は小さい。しかし、図31(b)のように、シンボル長Ts_shortがΔTr1と比較してあまり変わらなくなると、ΔTr1による受信品質の劣化が大きくなる。一例として、伝搬チャネルh11とh12の差が1mとすると、{1[m]/(3.0×108 [m/s])}×1.0×10-9[s→ns]=3.3nsとなり、1シンボル長Ts_shortよりも長くなる。 FIG. 31 is a diagram for explaining this problem. FIG. 31A shows a case where the symbol length Ts_long is sufficiently longer than the propagation delay time, and FIG. 31B shows a case where the symbol length Ts_short is not much different from the propagation delay time. In order to simplify the description, Ts_long = 1 μs, Ts_short = 1 ns, and two transmission antennas (ANT1, ANT2) and one reception antenna (ANR1) will be described. The propagation channels from ANT1 and ANT2 to ANR1 are h11 and h12, and the delay times are T11 and T12, respectively. Here, since the delay times T11 and T12 are values determined by the path length of the propagation channel, they do not depend on the symbol length of the modulated signal to be transmitted. In the case of FIG. 31A, since the difference ΔTr1 between T11 and T12 is shorter than the symbol length Ts_long, the degradation of reception quality due to ΔTr1 is small. However, as shown in FIG. 31B, when the symbol length Ts_short does not change much compared to ΔTr1, the reception quality deteriorates due to ΔTr1. As an example, if the difference between the propagation channels h11 and h12 is 1 m, {1 [m] / (3.0 × 10 8 [m / s])} × 1.0 × 10 −9 [s → ns] = 3.3 ns It becomes longer than the symbol length Ts_short.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、UWB−MIMO伝送方式において、干渉を抑えて受信品質を向上させ、システムのスループットを向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a wireless transmission device and a wireless transmission method capable of improving reception quality by suppressing interference and improving system throughput in a UWB-MIMO transmission system. For the purpose.

かかる課題を解決するため、本発明の無線送信装置は、複数のアンテナと、前記各アンテナから送信するデータに、通信相手装置において受信タイミングの検出に使用されるタイミング検出用シンボルであるパルス信号を挿入してフレームを構成するフレーム構成手段と、前記通信相手装置において検出された受信タイミングのずれに基づいて送信タイミングを設定するタイミング設定手段と、前記タイミング設定手段が設定した送信タイミングで、前記フレーム構成手段がフレーム化したデータを前記各アンテナから送信する送信手段と、具備する構成を採る。 In order to solve this problem, the wireless transmission device of the present invention provides a plurality of antennas and a pulse signal , which is a timing detection symbol used for detection of reception timing in a communication partner device, to data transmitted from each antenna. A frame configuration unit configured to insert and configure a frame; a timing setting unit configured to set a transmission timing based on a reception timing shift detected in the communication partner device; and a transmission timing set by the timing setting unit, The configuration means comprises transmission means for transmitting data framed by each antenna from each antenna.

また、本発明の無線送信方法は、複数の各アンテナからデータを送信する無線送信方法であって、前記各アンテナから送信するデータに、通信相手装置において受信タイミングの検出に使用されるタイミング検出用シンボルであるパルス信号を挿入してフレームを構成するフレーム構成工程と、前記通信相手装置において検出された受信タイミングのずれに基づいて送信タイミングを設定するタイミング設定工程と、前記タイミング設定工程で設定した送信タイミングで、前記フレーム構成工程でフレーム化したデータを前記各アンテナから送信する送信工程と、具備する方法を採る。 Also, the wireless transmission method of the present invention is a wireless transmission method for transmitting data from a plurality of antennas, and is used for timing detection used for detecting reception timing in a communication partner apparatus for data transmitted from the antennas. Frame setting step for configuring a frame by inserting a pulse signal that is a symbol , a timing setting step for setting a transmission timing based on a shift in reception timing detected in the communication counterpart device, and setting in the timing setting step A transmission step of transmitting the data framed in the frame configuration step from each of the antennas at a transmission timing and a method comprising the transmission step are employed.

本発明によれば、UWB−MIMO伝送方式において、伝搬遅延時間等に応じて各送信アンテナから送信するパルス信号の送信タイミングを調整することができるので、干渉を抑えて受信品質を向上させ、システムのスループットを向上させることができる。また、複雑なタイミング調整を行うのではなく、単純に受信タイミングの差に応じて、あらかじめ送信側で送信タイミングを変更するので、簡易な構成で受信タイミングを制御することができる。   According to the present invention, in the UWB-MIMO transmission system, the transmission timing of the pulse signal transmitted from each transmission antenna can be adjusted according to the propagation delay time and the like, so that the reception quality can be improved by suppressing interference. Throughput can be improved. In addition, since the transmission timing is simply changed on the transmission side in advance according to the difference in reception timing instead of performing complicated timing adjustment, the reception timing can be controlled with a simple configuration.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いるパルス信号とは、無線通信で一般に用いられる技術用語であるが、本実施の形態では、特に言及しない限りパルス信号の形は問わない。よって、パルス信号として、インパルス信号、方形パルス信号、ガウシアンパルス信号、などが利用できる。また、パルス信号に情報を乗せるためにパルス信号に施す操作を変調と呼び、生成される信号を変調信号と呼ぶ。このとき、以下の説明で変調信号と呼ぶ信号には無変調信号であるパルス信号も含める。また、UWB方式には、モノサイクルパルス方式、キャリア付きインパルス方式、OFDM方式を用いた方式等があり、本発明は特定のUWB方式に限定されない。また、前記各方式におけるデータ変調方式(例えばOOK(On-Off Keying)、ASK(Amplitude Shift Keying)、PSK(Phase Shift Keying)等)にも限定されることなく実施できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the pulse signal used in the following description is a technical term generally used in wireless communication. However, in this embodiment, the form of the pulse signal is not limited unless otherwise specified. Therefore, an impulse signal, a square pulse signal, a Gaussian pulse signal, or the like can be used as the pulse signal. In addition, an operation performed on a pulse signal in order to put information on the pulse signal is called modulation, and a generated signal is called a modulation signal. At this time, a pulse signal which is a non-modulated signal is included in a signal called a modulated signal in the following description. Further, the UWB system includes a monocycle pulse system, an impulse system with a carrier, a system using an OFDM system, and the like, and the present invention is not limited to a specific UWB system. Further, the present invention can be implemented without being limited to the data modulation method (for example, OOK (On-Off Keying), ASK (Amplitude Shift Keying), PSK (Phase Shift Keying), etc.) in each of the above methods.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る無線送信装置及び無線受信装置の基本構成図である。図1に示すように、無線送信装置100は、フレーム構成部101と、タイミング設定部102と、複数の送信アンテナANT1〜ANTmと、を有する。フレーム構成部101は、複数の送信アンテナANT1〜ANTmを用いて送信するパルス信号(パルス信号1〜パルス信号m)の送信フレームを構成する。タイミング設定部102は、パルス信号(パルス信号1〜パルス信号m)の送信タイミングを設定する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a radio transmission apparatus and radio reception apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the wireless transmission device 100 includes a frame configuration unit 101, a timing setting unit 102, and a plurality of transmission antennas ANT1 to ANTm. The frame configuration unit 101 configures a transmission frame of a pulse signal (pulse signal 1 to pulse signal m) transmitted using a plurality of transmission antennas ANT1 to ANTm. The timing setting unit 102 sets the transmission timing of the pulse signal (pulse signal 1 to pulse signal m).

また、無線受信装置150は、複数の受信アンテナANR1〜ANRnと、タイミング検出部151と、を有する。タイミング検出部151は、受信タイミングずれを検出し、検出した値であるタイミング調整値をタイミング設定部102にフィードバックする。   In addition, the wireless reception device 150 includes a plurality of reception antennas ANR1 to ANRn and a timing detection unit 151. The timing detection unit 151 detects a reception timing shift, and feeds back a timing adjustment value that is a detected value to the timing setting unit 102.

図2は、本実施の形態に係る無線送信装置と無線受信装置との間の無線区間のチャネル変動を説明する図である。図2では、無線送信装置100が、2つの送信アンテナANT1、ANT2からそれぞれ変調信号A、変調信号Bを送信し、無線受信装置150が、2つの受信アンテナANR1、ANR2によって変調信号A、Bが合成された信号を受信し、それらの信号を分離し復調する場合を示す。ここで、図1における変調信号1、2に相当するのが、図2における変調信号A、Bである。   FIG. 2 is a diagram for explaining channel fluctuation in a radio section between the radio transmission apparatus and the radio reception apparatus according to the present embodiment. In FIG. 2, the wireless transmission device 100 transmits modulated signals A and B from two transmission antennas ANT1 and ANT2, respectively, and the wireless reception device 150 receives modulated signals A and B by two reception antennas ANR1 and ANR2. The case where the synthesized signals are received and the signals are separated and demodulated is shown. Here, the modulation signals A and B in FIG. 2 correspond to the modulation signals 1 and 2 in FIG.

この場合、受信側では4つのチャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)を推定して各変調信号を復調する必要がある(tは時刻を示す)。そのため変調信号A、B中に、信号検出、タイミング検出、周波数オフセット推定、送信方法情報、伝搬チャネル推定、等に用いるパイロットシンボルを必要に応じて設ける必要がある。   In this case, it is necessary to demodulate each modulated signal by estimating four channel fluctuations h11 (t), h12 (t), h21 (t), and h22 (t) on the receiving side (t indicates time). Therefore, pilot symbols used for signal detection, timing detection, frequency offset estimation, transmission method information, propagation channel estimation, and the like need to be provided in modulated signals A and B as necessary.

因みに、上記の復調するために必要とするシンボルを総称して、パイロットシンボル、ユニークワード、プリアンブルなどと呼ぶことができるが、本実施の形態では、これらを全てパイロットシンボルと呼ぶ。なお、チャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)の推定は、パイロットシンボルを用いて行われる。   Incidentally, the symbols necessary for the demodulation described above can be collectively referred to as pilot symbols, unique words, preambles, etc., but in the present embodiment, these are all referred to as pilot symbols. Note that channel fluctuations h11 (t), h12 (t), h21 (t), and h22 (t) are estimated using pilot symbols.

図3は、本実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図3の無線送信装置300は、図1の無線送信装置100を詳細に記載したものであり、図1のフレーム構成部101は、図3のフレーム構成部301−1、301−2及び変調部302−1、302−2に相当する。また、図1のタイミング設定部102は、図3の無線部303−1、303−2及びタイミング設定部304に相当する。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the wireless transmission apparatus according to the present embodiment. Note that the wireless transmission device 300 in FIG. 3 describes the wireless transmission device 100 in FIG. 1 in detail, and the frame configuration unit 101 in FIG. 1 includes the frame configuration units 301-1 and 301-2 in FIG. This corresponds to the modulators 302-1 and 302-2. Also, the timing setting unit 102 in FIG. 1 corresponds to the radio units 303-1 and 303-2 and the timing setting unit 304 in FIG.

フレーム構成部301−1、301−2は、それぞれ、送信ディジタルデータA、送信ディジタルデータBに、無線受信装置150において受信タイミングの検出に使用されるタイミング検出用シンボル、無線受信装置150において同期検波、チャネル推定等に使用されるパイロットシンボル等を挿入してフレームを構成し、フレーム化ディジタルデータを変調部302−1、302−2に出力する。   Frame configuration sections 301-1 and 301-2 respectively transmit digital data A and transmission digital data B to timing detection symbols used for detection of reception timing in radio reception device 150 and synchronous detection in radio reception device 150. Then, a pilot symbol used for channel estimation or the like is inserted to form a frame, and framed digital data is output to modulation sections 302-1 and 302-2.

変調部302−1、302−2は、それぞれ、フレーム化ディジタルデータに対して変調処理を行い、変調信号を無線部303−1、303−2に出力する。   Modulation sections 302-1 and 302-2 perform modulation processing on the framed digital data, respectively, and output modulated signals to radio sections 303-1 and 303-2.

無線部303−1、303−2は、それぞれ、変調信号を無線送信のために周波数変換し、タイミング設定部304が設定した送信タイミングで送信信号を送信アンテナANT1、ANT2から送信する。ここで、最初の送信時には、送信アンテナANT1、ANT2から送信信号を送信するタイミングは同時とし、無線部303−1、303−2は、タイミング設定部304からの入力を利用しない。   The radio units 303-1 and 303-2 respectively convert the frequency of the modulated signal for radio transmission, and transmit the transmission signal from the transmission antennas ANT 1 and ANT 2 at the transmission timing set by the timing setting unit 304. Here, at the time of the first transmission, the timings of transmitting transmission signals from the transmission antennas ANT1 and ANT2 are the same, and the radio units 303-1 and 303-2 do not use the input from the timing setting unit 304.

タイミング設定部304は、図4に示す無線受信装置で検出された受信タイミングのずれを示すタイミング調整値に基づいて送信信号の送信タイミングを設定し、無線部303−1、303−2に対して、送信タイミングを指示する。   The timing setting unit 304 sets the transmission timing of the transmission signal based on the timing adjustment value indicating the shift in reception timing detected by the wireless reception device shown in FIG. Instruct the transmission timing.

無線部352は、図4に示す無線受信装置から送信され、受信アンテナ351に受信された高周波信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を復調部353に出力する。ここで、回路規模、コスト等の面から受信アンテナ351と送信アンテナANT1、ANT2とを共用することが一般的であるが、別のアンテナとすることもできる。また受信信号は、複数のアンテナから受信することもできる。   Radio section 352 converts the high-frequency signal transmitted from the radio reception apparatus shown in FIG. 4 and received by reception antenna 351 to a baseband signal, and outputs the baseband signal to demodulation section 353. Here, in general, the receiving antenna 351 and the transmitting antennas ANT1 and ANT2 are commonly used in terms of circuit scale, cost, etc., but other antennas may be used. The received signal can also be received from a plurality of antennas.

復調部353は、ベースバンド信号を復調し、タイミング調整値及び受信ディジタルデータをフレーム分離部354に出力する。フレーム分離部354は、タイミング調整値を分離してタイミング設定部304に出力する。   Demodulation section 353 demodulates the baseband signal and outputs the timing adjustment value and the received digital data to frame separation section 354. The frame separation unit 354 separates the timing adjustment value and outputs it to the timing setting unit 304.

図4は、本実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図4の無線受信装置400は、図1の無線受信装置150を詳細に記載したものであり、図1のタイミング検出部151は、図4のタイミング検出部451に相当する。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the radio reception apparatus according to the present embodiment. Note that the wireless reception device 400 in FIG. 4 describes the wireless reception device 150 in FIG. 1 in detail, and the timing detection unit 151 in FIG. 1 corresponds to the timing detection unit 451 in FIG.

無線部401−1、401−2は、それぞれ、受信アンテナANR1、ANR2に受信された高周波信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号をフレーム分離部402−1、402−2に出力する。   Radio sections 401-1 and 401-2 convert high-frequency signals received by reception antennas ANR <b> 1 and ANR <b> 2 into baseband signals, and output the baseband signals to frame separation sections 402-1 and 402-2.

フレーム分離部402−1、402−2は、それぞれ、ベースバンド信号からパイロットシンボル、データシンボルを分離し、パイロットシンボルをチャネル推定部403−1〜403−4に出力し、データシンボルを復調部404に出力し、タイミング検出用シンボルをタイミング検出部451に出力する。   Frame demultiplexing units 402-1 and 402-2 demultiplex pilot symbols and data symbols from the baseband signal, respectively, and output pilot symbols to channel estimation units 403-1 to 403-4, and data symbols are demodulating unit 404. And the timing detection symbol is output to the timing detection unit 451.

チャネル推定部403−1〜403−4は、それぞれ、パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定値を復調部404に出力する。   Channel estimation sections 403-1 to 403-4 each perform channel estimation using pilot symbols and output a channel estimation value to demodulation section 404.

復調部404は、チャネル推定値を用いてデータシンボルを復調し、送信ディジタルデータA、Bに対応する受信ディジタルデータA、Bを出力する。   Demodulating section 404 demodulates the data symbol using the channel estimation value and outputs received digital data A and B corresponding to transmitted digital data A and B.

タイミング検出部451は、タイミング検出用シンボルを用いて受信タイミングずれを検出し、検出した値であるタイミング調整値をフレーム構成部452に出力する。   The timing detection unit 451 detects a reception timing shift using the timing detection symbol, and outputs a timing adjustment value, which is a detected value, to the frame configuration unit 452.

フレーム構成部452は、タイミング調整値、送信ディジタルデータを入力とし、無線送信装置300におけるフレーム構成部301−1、301−2と同様に、パイロットシンボルとデータシンボルを含むフレームを構成し、それぞれフレーム化ディジタルデータを変調部453に出力する。   Frame configuration section 452 receives timing adjustment values and transmission digital data as input, and configures frames including pilot symbols and data symbols in the same manner as frame configuration sections 301-1 and 301-2 in radio transmission apparatus 300. The digitized digital data is output to the modulation unit 453.

変調部453は、フレーム化ディジタルデータに対して変調処理を行い、変調信号を無線部454に出力する。   Modulation section 453 performs modulation processing on the framed digital data and outputs a modulated signal to radio section 454.

無線部454は、変調信号を無線送信のために周波数変換し、送信信号を送信アンテナ455から無線送信装置300に向けて送信する。ここで、回路規模、コスト等の面から送信アンテナ455と受信アンテナANR1、ANR2とを共用することが一般的であるが、別のアンテナとすることもできる。また、送信信号は、複数のアンテナから送信することもできる。   The radio unit 454 converts the frequency of the modulated signal for radio transmission, and transmits the transmission signal from the transmission antenna 455 to the radio transmission apparatus 300. Here, in general, the transmission antenna 455 and the reception antennas ANR1 and ANR2 are commonly used in terms of circuit scale, cost, etc., but other antennas may be used. Further, the transmission signal can be transmitted from a plurality of antennas.

図5は、無線送信装置300から送信する変調信号A、変調信号Bのフレーム構成例を示す図である。図5では、一例として時間軸におけるフレーム構成を示している。図5において、シンボル501、552は、変調信号A、Bのタイミング検出用シンボルであり、シンボル502、551は、変調信号A、Bのヌルシンボル(何も送信しないシンボル)であり、シンボル503、553は、変調信号A、Bのデータシンボルを復調するためのパイロットシンボルであり、シンボル504、554は、変調信号A、Bのデータシンボルである。なお、本実施の形態では、タイミング検出用シンボルを用いて送信タイミングを調整することを説明するため、タイミング検出用シンボルとパイロットシンボルという2つに分けて記載した。また、タイミング検出用シンボル501、ヌルシンボル551の前に信号検出用シンボルを配置する場合もあるが、本実施の形態では省略している。各シンボルの構成の詳細は後述する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a frame configuration example of the modulation signal A and the modulation signal B transmitted from the wireless transmission device 300. FIG. 5 shows a frame configuration on the time axis as an example. In FIG. 5, symbols 501 and 552 are timing detection symbols for modulated signals A and B, symbols 502 and 551 are null symbols (symbols that do not transmit anything) of modulated signals A and B, and symbols 503, 553 is a pilot symbol for demodulating the data symbols of modulated signals A and B, and symbols 504 and 554 are data symbols of modulated signals A and B. In the present embodiment, in order to explain that the transmission timing is adjusted using the timing detection symbol, the timing detection symbol and the pilot symbol are described separately. Further, although a signal detection symbol may be arranged before the timing detection symbol 501 and the null symbol 551, it is omitted in this embodiment. Details of the configuration of each symbol will be described later.

図6は、無線受信装置400から送信する変調信号のフレーム構成例を示す図である。図6において、シンボル601は、タイミング調整用シンボルであり、無線受信装置400のタイミング検出部451で出力したタイミング調整値が含まれる。シンボル602は、パイロットシンボルであり、シンボル603はデータシンボルである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a frame configuration example of a modulation signal transmitted from the wireless reception device 400. In FIG. 6, a symbol 601 is a timing adjustment symbol, and includes a timing adjustment value output by the timing detection unit 451 of the wireless reception device 400. Symbol 602 is a pilot symbol and symbol 603 is a data symbol.

図7は、本実施の形態に係る受信アンテナANR1における受信タイミングを揃えるための送信タイミング調整を説明する図である。無線受信装置400からフィードバックされたタイミング調整値ΔTr1に基づき、変調信号Bの送信タイミングをΔTr1早めて送信する。その結果、受信アンテナANR1が受信した信号1は、2つの送信信号が正確に多重された信号となる。   FIG. 7 is a diagram for explaining transmission timing adjustment for aligning the reception timing in the reception antenna ANR1 according to the present embodiment. Based on the timing adjustment value ΔTr1 fed back from the wireless reception device 400, the transmission timing of the modulated signal B is transmitted earlier by ΔTr1. As a result, the signal 1 received by the receiving antenna ANR1 is a signal in which two transmission signals are accurately multiplexed.

次に、図1のフレーム構成部において生成する、送信タイミングを検出するための送信フレーム構成の具体例を説明する。   Next, a specific example of a transmission frame configuration for detecting transmission timing generated in the frame configuration unit in FIG. 1 will be described.

図8は、図5の変調信号A、変調信号Bのタイミング検出用シンボル501、552の構成例を示す図である。図8では、直交する符号を用いた例を示す。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the timing detection symbols 501 and 552 of the modulation signal A and the modulation signal B in FIG. FIG. 8 shows an example using orthogonal codes.

図8に示す変調信号は、無変調のパルス信号にBi-phase modulationと呼ばれる変調を施した信号である。Bi-phase modulationは、無変調の(あるいは基準となる)パルス信号p(t)を用いて、以下の式(1)で表現される。
S1=p(t), S2=-p(t) ・・・(1)
The modulated signal shown in FIG. 8 is a signal obtained by performing modulation called bi-phase modulation on an unmodulated pulse signal. Bi-phase modulation is expressed by the following equation (1) using an unmodulated (or reference) pulse signal p (t).
S 1 = p (t), S 2 = -p (t) (1)

変調信号Aは、時刻Tt0,Tt1,Tt2,Tt3においてそれぞれ、1,1,1,1,を示すパルスS、S,S,Sを発生する。変調信号Bは、時刻Tt4,Tt5,Tt6,Tt7においてそれぞれ、1,−1,1,−1を示すパルスS,S,S,Sを発生する。また、Tt0、Tt1,・・・、Tt7は等間隔とする。 The modulated signal A generates pulses S 1 , S 1 , S 1 , S 1 indicating 1 , 1 , 1 , 1 , respectively at times Tt0, Tt1, Tt2, and Tt3. The modulation signal B generates pulses S 1 , S 2 , S 1 , S 2 indicating 1, -1, 1, -1, respectively at times Tt4, Tt5, Tt6, and Tt7. Tt0, Tt1,..., Tt7 are equally spaced.

図9は、受信アンテナANR1により受信した受信信号における、直交符号の相関処理に基づくタイミング検出方法を示す図である。変調信号Aのタイミングを算出するために、送信側で用いた符号と同じ、1,1,1,1を乗算することにより、自己相関値を計算する。送信側での時刻Tt0,Tt1,Tt2,Tt3で送信した変調信号Aが受信アンテナANR1に到着した後に上記自己相関値を計算することで、受信側の時刻Tr1Aにおいて、自己相関値が得られる。このとき、変調信号Bのタイミングを算出する場合に対しても同様に、送信側で用いた符号と同じ、1,−1、1,−1を乗算することにより、自己相関値を計算する。ただし、変調信号Bに対する自己相関値計算は、変調信号Aに対する計算と同時刻に開始するものとする。図8では、変調信号Aが変調信号Bよりも先に送信されているため、自己相関値も変調信号Aに対する値が先に求まる。なお、本実施の形態はこの順番には制限されず、変調信号Bを変調信号Aよりも先に、または同時に送信することもできる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a timing detection method based on orthogonal code correlation processing in a received signal received by the receiving antenna ANR1. In order to calculate the timing of the modulation signal A, the autocorrelation value is calculated by multiplying 1, 1, 1, 1 which is the same as the code used on the transmission side. By calculating the autocorrelation value after the modulated signal A transmitted at times Tt0, Tt1, Tt2, and Tt3 on the transmitting side arrives at the receiving antenna ANR1, an autocorrelation value is obtained at the time Tr1A on the receiving side. At this time, the autocorrelation value is calculated by multiplying the same code used on the transmission side by 1, -1, 1, -1, even when calculating the timing of the modulated signal B. However, the autocorrelation value calculation for the modulation signal B starts at the same time as the calculation for the modulation signal A. In FIG. 8, since the modulation signal A is transmitted before the modulation signal B, the autocorrelation value for the modulation signal A is obtained first. Note that this embodiment is not limited to this order, and the modulated signal B can be transmitted prior to or simultaneously with the modulated signal A.

まず、図8のタイミング検出用シンボル501が受信側に到着した際の自己相関値について説明する。変調信号Aに対する自己相関値は、1×1+1×1+1×1+1×1=4となり、変調信号Bに対する自己相関値は、1×1+1×(−1)+1×1+1×(−1)=0となる。なお、ここでは、伝搬チャネル変動による変調信号の歪み、回路内部の雑音などの誤差要因は存在しないものとする。   First, the autocorrelation value when the timing detection symbol 501 in FIG. 8 arrives at the receiving side will be described. The autocorrelation value for the modulation signal A is 1 × 1 + 1 × 1 + 1 × 1 + 1 × 1 = 4, and the autocorrelation value for the modulation signal B is 1 × 1 + 1 × (−1) + 1 × 1 + 1 × (−1) = 0. Become. Here, it is assumed that there are no error factors such as distortion of the modulation signal due to propagation channel fluctuation and noise in the circuit.

次に、図8のタイミング検出用シンボル552が受信側に到着した際の自己相関値について説明する。送信側での時刻Tt4,Tt5,Tt6,Tt7で送信した変調信号Bが受信アンテナANR1に到着した後に上記自己相関値を計算することで、受信側の時刻Tr1Bにおいて、自己相関値が得られる。変調信号Aに対する自己相関値は、1×1+(−1)×1+1×1+(−1)×1=0となり、変調信号Bに対する自己相関値は、1×1+(−1)×(−1)+1×1+(−1)×(−1)=4となる。   Next, the autocorrelation value when the timing detection symbol 552 of FIG. 8 arrives at the receiving side will be described. By calculating the autocorrelation value after the modulated signal B transmitted at times Tt4, Tt5, Tt6, and Tt7 on the transmitting side arrives at the receiving antenna ANR1, an autocorrelation value is obtained at the time Tr1B on the receiving side. The autocorrelation value for modulated signal A is 1 × 1 + (− 1) × 1 + 1 × 1 + (− 1) × 1 = 0, and the autocorrelation value for modulated signal B is 1 × 1 + (− 1) × (−1. ) + 1 × 1 + (− 1) × (−1) = 4.

以上、相関処理から求めた到着時刻差(Tr1B−Tr1A)、送信側での送信時刻差(Tt4−Tt0)から、タイミング調整値ΔTr1は、以下の式(2)により求めることができる。
ΔTr1=T12−T11=(Tr1B−Tr1A)−(Tt4−Tt0)
・・・(2)
As described above, the timing adjustment value ΔTr1 can be obtained from the following equation (2) from the arrival time difference (Tr1B−Tr1A) obtained from the correlation processing and the transmission time difference (Tt4−Tt0) on the transmission side.
ΔTr1 = T12−T11 = (Tr1B−Tr1A) − (Tt4−Tt0)
... (2)

このΔTr1を送信側にフィードバックし、送信タイミングを調整することで、受信側において高精度にMIMO多重された受信信号を得ることができる。   By feeding back this ΔTr1 to the transmission side and adjusting the transmission timing, it is possible to obtain a reception signal that is MIMO-multiplexed with high accuracy on the reception side.

また、このように、直交符号を用いることで、変調信号の到着タイミングを求めることができ、求めた変調信号が送信されたアンテナを識別することができる。   In addition, by using the orthogonal code in this way, the arrival timing of the modulated signal can be obtained, and the antenna to which the obtained modulated signal is transmitted can be identified.

図8、図9を用いて説明した受信アンテナANR1におけるタイミング検出は、他の受信アンテナについても同様に実現することができる。   The timing detection in the receiving antenna ANR1 described with reference to FIGS. 8 and 9 can be similarly realized for the other receiving antennas.

また、図5、図6に示したデータシンボル504、554、603の長さの最小単位は0である。換言すると、タイミング設定期間においてデータシンボルを送信しない構成を採ることも可能である。これにより、有効でないデータシンボルを送信しない効率的なタイミング設定が可能となる。   Further, the minimum unit of the length of the data symbols 504, 554, and 603 shown in FIGS. 5 and 6 is zero. In other words, it is possible to adopt a configuration in which no data symbol is transmitted in the timing setting period. This enables efficient timing setting without transmitting invalid data symbols.

図10は、本実施の形態に係る受信アンテナANR2における受信タイミングを揃えるための送信タイミング調整を説明する図である。無線受信装置400からフィードバックされたタイミング調整値ΔTr2に基づき、変調信号Bの送信タイミングをΔTr2早めて送信する。その結果、受信アンテナANR2で受信した受信信号2は、2つの送信信号が正確に多重された信号とすることができる。   FIG. 10 is a diagram for explaining transmission timing adjustment for aligning the reception timing in the reception antenna ANR2 according to the present embodiment. Based on the timing adjustment value ΔTr2 fed back from the wireless reception device 400, the transmission timing of the modulated signal B is transmitted earlier by ΔTr2. As a result, the reception signal 2 received by the reception antenna ANR2 can be a signal in which two transmission signals are accurately multiplexed.

図11は、受信アンテナANR2における、直交符号の相関処理に基づくタイミング検出方法を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a timing detection method based on orthogonal code correlation processing in the reception antenna ANR2.

受信アンテナANR2で受信した信号に対して、変調信号Aのタイミングを算出する場合においては、送信側で用いた符号と同じ、1,1,1,1を乗算することにより、自己相関値を計算する。送信側での時刻Tt0,Tt1,Tt2,Tt3で送信した変調信号Aが受信アンテナANR2に到着した後に上記自己相関値を計算することで、受信側の時刻Tr2Aにおいて、自己相関値が得られる。このとき、変調信号Bのタイミングを算出する場合においても同様に、送信側で用いた符号と同じ、1,−1,1,−1を乗算することにより、自己相関値を計算する。ただし、変調信号Bに対する自己相関値計算は、変調信号Aに対する計算と同時刻に開始するものとする。図8では、変調信号Aが変調信号Bよりも先に送信されているため、自己相関値も変調信号Aに対する値が先に求まる。   When calculating the timing of the modulated signal A for the signal received by the receiving antenna ANR2, the autocorrelation value is calculated by multiplying the same code used on the transmitting side by 1, 1, 1, 1. To do. By calculating the autocorrelation value after the modulated signal A transmitted at times Tt0, Tt1, Tt2, and Tt3 on the transmitting side arrives at the receiving antenna ANR2, an autocorrelation value is obtained at the time Tr2A on the receiving side. At this time, also in the case of calculating the timing of the modulated signal B, the autocorrelation value is calculated by multiplying the same code used on the transmission side, 1, -1, 1, -1. However, the autocorrelation value calculation for the modulation signal B starts at the same time as the calculation for the modulation signal A. In FIG. 8, since the modulation signal A is transmitted before the modulation signal B, the autocorrelation value for the modulation signal A is obtained first.

まず、図8のタイミング検出用シンボル501が受信側に到着した際の自己相関値について説明する。変調信号Aに対する自己相関値は、1×1+1×1+1×1+1×1=4となり、変調信号Bに対する自己相関値は、1×1+1×(−1)+1×1+1×(−1)=0となる。なお、ここでは、伝搬チャネル変動による変調信号の歪み、回路内部の雑音などの誤差要因は存在しないものとしている。   First, the autocorrelation value when the timing detection symbol 501 in FIG. 8 arrives at the receiving side will be described. The autocorrelation value for the modulation signal A is 1 × 1 + 1 × 1 + 1 × 1 + 1 × 1 = 4, and the autocorrelation value for the modulation signal B is 1 × 1 + 1 × (−1) + 1 × 1 + 1 × (−1) = 0. Become. Here, it is assumed that there are no error factors such as distortion of the modulation signal due to propagation channel fluctuation and noise inside the circuit.

次に、図8のタイミング検出用シンボル552が受信側に到着した際の自己相関値について説明する。送信側での時刻Tt4,Tt5,Tt6,Tt7で送信した変調信号Bが受信アンテナANR2に到着した後に上記自己相関値を計算することで、受信側の時刻Tr2Bにいて、自己相関値が得られる。変調信号Aに対する自己相関値は、1×1+(−1)×1+1×1+(−1)×x1=0となり、変調信号Bに対する自己相関値は、1×1+(−1)×(−1)+1×1+(−1)×(−1)=4となる。   Next, the autocorrelation value when the timing detection symbol 552 of FIG. 8 arrives at the receiving side will be described. By calculating the autocorrelation value after the modulated signal B transmitted at times Tt4, Tt5, Tt6, and Tt7 on the transmitting side arrives at the receiving antenna ANR2, an autocorrelation value is obtained at the time Tr2B on the receiving side. . The autocorrelation value for modulated signal A is 1 × 1 + (− 1) × 1 + 1 × 1 + (− 1) × x1 = 0, and the autocorrelation value for modulated signal B is 1 × 1 + (− 1) × (−1. ) + 1 × 1 + (− 1) × (−1) = 4.

以上、相関処理から求めた到着時刻差(Tr2B−Tr2A)、送信側での送信時刻差(Tt4−Tt0)から、タイミング調整値ΔTr2は、以下の式(3)により求めることができる。
ΔTr2=T22−T21=(Tr2B−Tr2A)−(Tt4−Tt0)
・・・(3)
As described above, from the arrival time difference (Tr2B-Tr2A) obtained from the correlation processing and the transmission time difference (Tt4-Tt0) on the transmission side, the timing adjustment value ΔTr2 can be obtained by the following equation (3).
ΔTr2 = T22−T21 = (Tr2B−Tr2A) − (Tt4−Tt0)
... (3)

このTr2を送信側にフィードバックし、送信タイミングを調整することで、受信側で高精度に多重された受信信号を得ることができる。   By feeding back this Tr2 to the transmission side and adjusting the transmission timing, a reception signal multiplexed with high accuracy on the reception side can be obtained.

図12は、本実施の形態に係る複数の受信アンテナにおける受信タイミングを調整する方法を示す図である。受信信号1、受信信号2に対して求められたタイミング調整値ΔTr1、ΔTr2について、以下の式(4)の関数f(x,y)を定義する。
f(ΔTr1,ΔTr2) ・・・(4)
ただし、f(x,y)はx,yの値により定まる値
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of adjusting reception timings at a plurality of reception antennas according to the present embodiment. For the timing adjustment values ΔTr1 and ΔTr2 obtained for the received signal 1 and the received signal 2, a function f (x, y) of the following equation (4) is defined.
f (ΔTr1, ΔTr2) (4)
However, f (x, y) is a value determined by the values of x and y.

送信側では、f(ΔTr1,ΔTr2)だけ送信アンテナANT2の送信タイミングを調整(送信アンテナANT1に対し、先行または遅延)する。図12は、一例として、上記式(4)を具体的に以下の式(5)の場合を示す。
f(ΔTr1,ΔTr2)=(ΔTr1 + ΔTr2)/2 = ΔTr_ave
・・・(5)
On the transmission side, the transmission timing of the transmission antenna ANT2 is adjusted by f (ΔTr1, ΔTr2) (advance or delay with respect to the transmission antenna ANT1). FIG. 12 shows, as an example, the case where the above formula (4) is specifically the following formula (5).
f (ΔTr1, ΔTr2) = (ΔTr1 + ΔTr2) / 2 = ΔTr_ave
... (5)

一般に、送信アンテナANT1、ANT2間の距離、受信アンテナANR1、ANR2間の距離と比較して、送受信アンテナ間の距離(例えば送信アンテナANT1と受信アンテナANR1)が長い場合には、ΔTr1とΔTr2の差は小さくなることから、ΔTr_ave<ΔTr1,ΔTr_ave<ΔTr2となり、ΔTr_aveだけ送信タイミングを調整することにより、調整前と比較して高精度な多重を実現できる。要は、送信タイミング調整前と比較して、受信側でより正確な多重を実現できるように、ΔTr1、ΔTr2を用いて送信タイミングを調整することが重要である。なお、送信装置あるいは受信装置に具備される全てのアンテナのうち、その一部を用いない場合については、実施の形態2で説明する。   In general, when the distance between the transmitting and receiving antennas (for example, the transmitting antenna ANT1 and the receiving antenna ANR1) is longer than the distance between the transmitting antennas ANT1 and ANT2 and the distance between the receiving antennas ANR1 and ANR2, the difference between ΔTr1 and ΔTr2 Therefore, ΔTr_ave <ΔTr1, ΔTr_ave <ΔTr2, and by adjusting the transmission timing by ΔTr_ave, it is possible to realize multiplexing with higher accuracy than before adjustment. In short, it is important to adjust the transmission timing using ΔTr1 and ΔTr2 so that more accurate multiplexing can be realized on the reception side as compared to before the transmission timing adjustment. Note that a case where a part of all the antennas included in the transmission device or the reception device is not used will be described in Embodiment 2.

ここで、上記の説明では、送信アンテナANT1を基準として送信アンテナANT2のタイミングを調整するとしたが、調整するアンテナについては、送信アンテナANT2を基準として、送信アンテナANT1の送信タイミングを調整する構成としても同様の効果を得ることができる。また、送信アンテナANT1、ANT2の双方の送信タイミングを調整する構成としても同様の効果が得られる。   Here, in the above description, the timing of the transmission antenna ANT2 is adjusted with reference to the transmission antenna ANT1, but the antenna to be adjusted may be configured to adjust the transmission timing of the transmission antenna ANT1 with reference to the transmission antenna ANT2. Similar effects can be obtained. The same effect can be obtained by adjusting the transmission timings of both the transmission antennas ANT1 and ANT2.

図13は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図13に示す変調信号は、タイミング検出用シンボル501、552が、他のパルス幅503、504、553、554よりも狭い場合の構成例である。   FIG. 13 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. The modulation signal shown in FIG. 13 is a configuration example when the timing detection symbols 501 and 552 are narrower than the other pulse widths 503, 504, 553, and 554.

一般に、パルス幅が狭いほど、より正確に送信タイミングを検出できる。したがって、より正確に送信タイミングを調整することができ、受信側でのより正確なMIMO多重を実現することができる。   In general, the transmission timing can be detected more accurately as the pulse width is narrower. Therefore, the transmission timing can be adjusted more accurately, and more accurate MIMO multiplexing on the receiving side can be realized.

ここで、タイミング検出用シンボル501、552として、(a)無線送信装置300が装置として発生できる最も狭いパルス信号、(b)無線送信装置300が準拠する無線規格の中で最も狭いパルス信号、(c)上記(a)、(b)のパルス信号を含めた異なるパルス幅の信号、等を利用することができる。ここで、(a)、(b)については、既に説明したので、以下では、(c)の一例の説明を行う。   Here, as the timing detection symbols 501 and 552, (a) the narrowest pulse signal that can be generated as a device by the wireless transmission device 300, (b) the narrowest pulse signal in the wireless standards to which the wireless transmission device 300 conforms, ( c) Signals having different pulse widths including the pulse signals (a) and (b) above can be used. Here, since (a) and (b) have already been described, an example of (c) will be described below.

異なるパルス幅の信号として、(c−1)タイミング検出用シンボル以外の部分(例えばデータ部504、554)と同じパルス幅の信号、(c−2)タイミング検出用シンボル以外の部分(例えばデータ部504、554)よりも狭く、(a)または(b)よりも広いパルス幅の信号、(c−3)(a)または(b)の信号、を考える。   As signals having different pulse widths, (c-1) signals having the same pulse width as portions other than timing detection symbols (for example, data portions 504 and 554), and (c-2) portions other than timing detection symbols (for example, data portions) Consider a signal having a pulse width narrower than (504) and (554) and wider than (a) or (b), and (c-3) a signal of (a) or (b).

送信開始時には(c−1)を用いる。これは、タイミング検出用シンボル以外の部分と同じパルス幅の信号を用いることで、無線送信装置におけるパルス幅変更に起因する負荷が掛からないという利点がある。(c−1)のパルス信号により受信側で検出された送信タイミング調整値が、MIMO多重を実現するのに十分である場合には(c−2)への切り替えは行わず、(c−1)のみでタイミング調整を完了とする。(c−1)のみでは十分なタイミング調整が行えない場合、(c−2)の信号を用いてタイミング調整値を求める。以下、(c−1)の場合と同様に、(c−2)のパルス信号により受信側で検出された送信タイミング調整値が、MIMO多重を実現するのに十分である場合には(c−3)への切り替えは行わず、(c−2)でタイミング調整を完了とする。(c−2)を用いてもまだ十分なタイミング調整を行えない場合、(c−3)の信号を用いてタイミング調整値を求める。以上説明したように、タイミング検出用シンボルに用いるパルス幅を可変とすることで、不必要なパルス幅変更を避け、同時にタイミング調整をより高精度に行うことができる。   (C-1) is used at the start of transmission. This has an advantage that a load due to a change in pulse width in the wireless transmission device is not applied by using a signal having the same pulse width as that of a portion other than the timing detection symbol. When the transmission timing adjustment value detected on the receiving side by the pulse signal of (c-1) is sufficient to realize MIMO multiplexing, switching to (c-2) is not performed, and (c-1 ) Only completes the timing adjustment. When sufficient timing adjustment cannot be performed only by (c-1), the timing adjustment value is obtained using the signal (c-2). Hereinafter, as in the case of (c-1), when the transmission timing adjustment value detected on the reception side by the pulse signal of (c-2) is sufficient to realize MIMO multiplexing (c− Switching to 3) is not performed, and the timing adjustment is completed in (c-2). If sufficient timing adjustment cannot be performed using (c-2), the timing adjustment value is obtained using the signal (c-3). As described above, by making the pulse width used for the timing detection symbol variable, unnecessary pulse width change can be avoided, and at the same time, timing adjustment can be performed with higher accuracy.

このとき、タイミング調整が十分であるかの判断は、送信側、受信側のどちらでも実施することができる。受信側で実施する場合には、ΔTr1、ΔTr2に加えて、またはΔTr1、ΔTr2の代わりに、判断結果をフィードバックする構成となる。   At this time, it is possible to determine whether the timing adjustment is sufficient on either the transmission side or the reception side. When implemented on the receiving side, the determination result is fed back in addition to ΔTr1 and ΔTr2 or instead of ΔTr1 and ΔTr2.

また、図14は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図14では、図8のように直交符号を掛けずに、Bi-phaseのphaseを、タイミング検出用シンボル501では0[rad](相関処理では1として用いる)、タイミング検出用シンボル552ではπ[rad](相関処理では−1として用いる)に統一している。受信側では、このphase値に基づき相関処理を実施することで、直交符号を用いた場合と比較して、簡単な構成、処理で、変調信号の到着タイミングを求めることができ、求めた変調信号が送信されたアンテナを識別することができる。   FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. In FIG. 14, the Bi-phase phase is 0 [rad] for the timing detection symbol 501 (used as 1 in the correlation processing) and π [for the timing detection symbol 552 without applying orthogonal codes as shown in FIG. rad] (used as -1 in the correlation process). On the receiving side, by performing correlation processing based on this phase value, it is possible to determine the arrival timing of the modulated signal with a simple configuration and processing compared to the case where orthogonal codes are used. Can identify the antenna from which it was transmitted.

また、図15は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図15では、変調方式として、Pulse Position Modulation(PPM)を用いている。この変調方式は、パルス周期(例えばTt1−Tt0)内におけるパルス位置(ここでの位置とは、時間軸上における位置)で変調を行う。図15では、送信ディジタル信号が1の場合(相関処理で1として用いる)は、パルス周期の先頭位置で送信し、送信ディジタル信号が0の場合(相関処理では−1として用いる)は、パルス周期の先頭位置からT_PPMだけ遅れた位置でパルスを送信する。PPMは、単一のパルス幅、パルス形状で変調を実現することができることから、簡易な送信信号にすることができる。   FIG. 15 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. In FIG. 15, Pulse Position Modulation (PPM) is used as the modulation method. In this modulation method, modulation is performed at a pulse position (a position here is a position on the time axis) within a pulse period (for example, Tt1-Tt0). In FIG. 15, when the transmission digital signal is 1 (used as 1 in the correlation process), transmission is performed at the head position of the pulse period, and when the transmission digital signal is 0 (used as -1 in the correlation process), the pulse period A pulse is transmitted at a position delayed by T_PPM from the head position. Since PPM can realize modulation with a single pulse width and pulse shape, it can be a simple transmission signal.

図16は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図16では、変調方式としてOOKを用いている。この変調方式は、送信ディジタル信号が1の場合(相関処理では1として用いる)は、パルスを発生させ、送信ディジタル信号が0の場合(相関処理では0として用いる)は、パルスを発生させない。OOKは、単一のパルス幅、パルス形状で変調を実現することができ、さらに送信ディジタル信号が0の場合にはパルス信号を発生させないことから、低消費電力で送信することができる。   FIG. 16 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. In FIG. 16, OOK is used as the modulation method. This modulation method generates a pulse when the transmission digital signal is 1 (used as 1 in correlation processing), and does not generate a pulse when the transmission digital signal is 0 (used as 0 in correlation processing). OOK can realize modulation with a single pulse width and pulse shape. Further, since the pulse signal is not generated when the transmission digital signal is 0, transmission can be performed with low power consumption.

図17は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図17では、変調方式としてOrthogonal Pulse Modulation(OPM)を用いている。この変調方式は、送信ディジタル信号が1、0の時に合わせて、関数として直交関係にあるパルス信号を発生する。OPMは、多元接続を行う場合に、適した変調方式である。   FIG. 17 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. In FIG. 17, Orthogonal Pulse Modulation (OPM) is used as the modulation method. This modulation method generates a pulse signal having a quadrature relationship as a function when the transmission digital signal is 1 or 0. OPM is a modulation method suitable for multiple access.

図18は、図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図である。図18では、変調信号として、Pulse Wide Modulation(PWM)を用いている。このため、パルス幅が狭い場合は「1」となり、パルス幅が広い場合は「−1」となる。PWMは、スイッチング式電源の出力電圧を安定化させるための制御方式として知られており、スイッチング・トランジスタのON時間とOFF時間の割合を変えて、出力電圧を制御できる。例えば、出力電圧が低下するとON時間を長くし、上昇すると短くすることによって、常に一定の電圧を保つことができる。   FIG. 18 is a diagram illustrating another configuration example of the timing detection symbol of the modulation signal in FIG. In FIG. 18, Pulse Wide Modulation (PWM) is used as the modulation signal. Therefore, “1” is obtained when the pulse width is narrow, and “−1” is obtained when the pulse width is wide. PWM is known as a control method for stabilizing the output voltage of the switching power supply, and the output voltage can be controlled by changing the ratio of the ON time and OFF time of the switching transistor. For example, a constant voltage can always be maintained by increasing the ON time when the output voltage decreases and decreasing it when it increases.

このように、本実施の形態によれば、複数のアンテナから同時に変調信号を送信する方式において、受信側で検出した送信タイミング調整値に基づき送信タイミングを調整することにより、より精度の高い多重通信を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, in a method in which modulated signals are transmitted simultaneously from a plurality of antennas, the transmission timing is adjusted based on the transmission timing adjustment value detected on the receiving side, so that more accurate multiplex communication is possible. Can be realized.

なお、上述した実施の形態では、タイミング検出用シンボルの構成を、図8、図13、図14,図15,図16、図17及び図18に示すようにした場合について述べたが、タイミング検出用シンボルの構成はこれに限らない。例えば、タイミング検出用シンボルを時間軸上で巡回シフト(巡回遅延)させたシンボルを他のアンテナから出力する構成とすることもできる。   In the above-described embodiment, the case where the configuration of the timing detection symbol is as shown in FIGS. 8, 13, 14, 15, 16, 17, and 18, is described. The configuration of the symbols for use is not limited to this. For example, a configuration may be adopted in which symbols obtained by cyclically shifting timing detection symbols on the time axis (cyclic delay) are output from other antennas.

また、上記の説明では、タイミング設定部304で設定したタイミング設定値に基づき、無線部303−1、303−2で送信タイミングを変更する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、変調部302−1、302−2で送信タイミングを変更してもよい。図19はこの場合の無線送信装置の構成を示すブロック図であり、図19の無線送信装置1900は、図3の無線送信装置300と比較して、タイミング設定部304で設定したタイミング設定値が変調部302−1、302−2に入力されている点が異なる。図13を用いて説明した、パルス幅を適応的に変更するような適応送信タイミング調整の場合、図19に示す構成となる。   In the above description, the case where the transmission timing is changed by the radio units 303-1 and 303-2 based on the timing setting value set by the timing setting unit 304 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the modulation is performed. The transmission timing may be changed by the units 302-1 and 302-2. FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the wireless transmission device in this case. The wireless transmission device 1900 of FIG. 19 has a timing setting value set by the timing setting unit 304 as compared with the wireless transmission device 300 of FIG. The difference is that the signals are input to the modulators 302-1 and 302-2. In the case of adaptive transmission timing adjustment in which the pulse width is adaptively changed as described with reference to FIG. 13, the configuration is as shown in FIG.

また、上記の説明では、タイミング調整値を受信側で計算する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、送信側でタイミング調整値を計算してもよい。例えば、受信側ではΔTr1、ΔTr2の計算のみを実施し、送信側にフィードバックする。送信側ではΔTr1、ΔTr2を用いてタイミング設定部102が送信タイミング設定値を決定する。この一例は、図12を用いて説明したTr_aveである。この場合、受信側の負荷が軽減される。このように、本発明では、各受信アンテナにおける受信タイミング誤差に基づき、送信タイミングを設定することができればよい。   In the above description, the timing adjustment value is calculated on the reception side. However, the present invention is not limited to this, and the timing adjustment value may be calculated on the transmission side. For example, only the calculation of ΔTr1 and ΔTr2 is performed on the reception side, and feedback is performed to the transmission side. On the transmission side, the timing setting unit 102 determines the transmission timing setting value using ΔTr1 and ΔTr2. An example of this is Tr_ave described with reference to FIG. In this case, the load on the receiving side is reduced. Thus, in the present invention, it is only necessary to set the transmission timing based on the reception timing error in each reception antenna.

また、上記の説明では、2つの送信アンテナANT1、ANT2が設けられた無線送信装置において、送信タイミングをANT1、ANT2において変更できるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限られず、送信アンテナ数mでm系統の変調信号を送信するものに広く適用することができる。また、送信アンテナ数と送信する変調信号の数は一致する必要がなく、送信アンテナ数を、送信変調信号の数より多くし、送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナから変調信号を送信してもよい。この内容の詳細については、実施の形態2で説明する。また、アンテナは複数のアンテナで一つのアンテナ部を形成していてもよい。   In the above description, a case has been described in which a transmission timing can be changed in ANT1 and ANT2 in a wireless transmission device provided with two transmission antennas ANT1 and ANT2. However, the present invention is not limited to this, and transmission is possible. The present invention can be widely applied to an apparatus that transmits m modulation signals with m antennas. In addition, the number of transmission antennas and the number of modulated signals to be transmitted do not need to match, the number of transmission antennas is made larger than the number of transmission modulated signals, a transmission antenna is selected, and a modulation signal is transmitted from the selected transmission antenna. Also good. Details of this content will be described in the second embodiment. Moreover, the antenna may form one antenna part with a plurality of antennas.

また、上記の説明では、パルス信号を変調して送信する無線送信装置を例に説明したが、本発明はこれに限られず、OFDM変調を用いてもよい。この場合、図20の無線送信装置、図21の無線受信装置における拡散部をIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部、逆拡散部をFFT部に置き換える構成となる。一般に、OFDM変調を用いる場合には、ガードインターバルを挿入することによって遅延波によるシンボル間干渉の影響を除去する構成を採るが、この場合においても、シンボル時間長と複数アンテナからの送信信号の到着時間差との関係により、送信タイミングを調整することで、より高精度な(シンボル間干渉の小さい)MIMO多重を実現できる。   In the above description, a radio transmission apparatus that modulates and transmits a pulse signal has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and OFDM modulation may be used. In this case, the spreading section in the radio transmitting apparatus in FIG. 20 and the radio receiving apparatus in FIG. 21 is replaced with an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) section, and the despreading section is replaced with an FFT section. In general, when OFDM modulation is used, a configuration is adopted in which the influence of intersymbol interference due to delayed waves is removed by inserting a guard interval. In this case as well, the symbol time length and the arrival of transmission signals from multiple antennas are adopted. By adjusting the transmission timing based on the relationship with the time difference, it is possible to realize MIMO multiplexing with higher accuracy (small intersymbol interference).

また、本発明は、スペクトル拡散通信方式を用いることもできる。UWB伝送方式では、1つのパルス信号をスペクトル拡散通信方式の1チップと見立て、複数パルスにより1シンボルの信号に置き換える場合をスペクトル拡散通信と呼ぶ。図20はこの場合の無線送信装置の構成を示すブロック図であり、図20の無線送信装置2000は、図3の無線送信装置300と比較して、拡散部2001−1、2001−2、逆拡散部2002を付加した構成となる。また、図21はこの場合の無線受信装置の構成を示すブロック図であり、図21の無線受信装置2100は、図4の無線受信装置400に対し、逆拡散部2101−1、2101−2、拡散部2102を付加した構成となる。拡散部2001−1、2001−2は、それぞれ、変調部302−1、302−2から出力された1シンボルの信号を複数のパルス信号に置き換え、この複数のパルス信号を時間軸方向に並べる。逆拡散部2101−1、2101−2は、複数のパルス信号を足し合わせることにより1ビットのシンボルを取り出す。   The present invention can also use a spread spectrum communication system. In the UWB transmission system, a case where one pulse signal is regarded as one chip of a spread spectrum communication system and is replaced with a signal of one symbol by a plurality of pulses is referred to as spread spectrum communication. 20 is a block diagram showing a configuration of the wireless transmission device in this case. The wireless transmission device 2000 of FIG. 20 is different from the wireless transmission device 300 of FIG. The diffusion unit 2002 is added. FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of the wireless reception device in this case. The wireless reception device 2100 in FIG. 21 is different from the wireless reception device 400 in FIG. The diffusion unit 2102 is added. Spreading units 2001-1 and 2001-2 replace the 1-symbol signals output from modulation units 302-1 and 302-2 with a plurality of pulse signals, respectively, and arrange these pulse signals in the time axis direction. The despreading units 2101-1 and 2101-2 take out a 1-bit symbol by adding a plurality of pulse signals.

また、本発明は、時空間符号化、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号を適用しても同様な効果を得ることができる。時空間符号化、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号では、信号を送信するアンテナ数m(m>=2)に対し、受信するアンテナ数nはm>=nとする場合でも、原理上良好な受信品質(理論的に最大限の利得)を得ることができるため、本実施の形態の方法と組み合わせによる効果が大きい。   Further, the present invention can obtain the same effect even when space-time coding, space-time block code, and space-time trellis code are applied. In spatio-temporal coding, spatio-temporal block code, and spatio-temporal trellis code, the principle is good even when the number of receiving antennas n is m> = n with respect to the number of transmitting antennas m (m> = 2). A large reception quality (theoretically maximum gain) can be obtained, and the effect of the combination with the method of this embodiment is great.

(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1で説明した方法において、複数の送受信アンテナを用いる場合のアンテナ選択方法について説明する。
(Embodiment 2)
In Embodiment 2, an antenna selection method when a plurality of transmission / reception antennas are used in the method described in Embodiment 1 will be described.

図22は、本実施の形態に係る無線送信装置2200の構成を示すブロック図であり、図3と同様に動作する箇所については、同一の番号を付し、説明を省略する。   FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of radio transmitting apparatus 2200 according to the present embodiment. Portions that operate in the same manner as in FIG. 3 are assigned the same numbers, and descriptions thereof are omitted.

フレーム構成部2201−1、2201−2は、それぞれ、送信ディジタルデータC、送信ディジタルデータDに、無線受信装置2300において受信タイミングの検出に使用されるタイミング検出用シンボル、無線受信装置2300において同期検波、チャネル推定等に使用されるパイロットシンボル等を挿入してフレームを構成し、フレーム化ディジタルデータを変調部2202−1、2202−2に出力する。   Frame configuration sections 2201-1 and 2201-2 respectively transmit digital data C and transmission digital data D to timing detection symbols used for detection of reception timing in radio reception apparatus 2300, and synchronous detection in radio reception apparatus 2300. A pilot symbol used for channel estimation or the like is inserted to form a frame, and framed digital data is output to modulators 2202-1 and 202-2.

変調部2202−1、2202−2は、それぞれ、フレーム化ディジタルデータに対して変調処理を行い、変調信号を無線部2203−1、2203−2に出力する。   Modulation sections 2202-1 and 202-2 perform modulation processing on the framed digital data, respectively, and output the modulated signals to radio sections 2203-1 and 2203-2.

無線部2203−1、2203−2は、それぞれ、変調信号を無線送信のために周波数変換し、タイミング設定部304が設定した送信タイミングで送信信号を送信アンテナANT3、ANT4から送信する。ここで、最初の送信時には、送信アンテナANT1、ANT2、ANT3、ANT4から送信信号を送信するタイミングは同時とし、無線部303−1、303−2、2203−1、2203−2は、タイミング設定部304からの入力を利用しない。   The radio units 2203-1 and 2203-2 respectively convert the frequency of the modulated signal for radio transmission, and transmit the transmission signal from the transmission antennas ANT3 and ANT4 at the transmission timing set by the timing setting unit 304. Here, at the time of the first transmission, the transmission signals are transmitted from the transmission antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 at the same time, and the radio units 303-1, 303-2, 2203-1, and 203203-2 are timing setting units. The input from 304 is not used.

図23は、本実施の形態に係る無線受信装置2300の構成を示すブロック図であり、図4と同様に動作する箇所については、同一の符号を付し、説明を省略する。   FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of radio receiving apparatus 2300 according to the present embodiment. Portions that operate in the same manner as in FIG. 4 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

無線部2301−1、2301−2は、それぞれ、受信アンテナANR3、ANR4に受信された高周波信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号をフレーム分離部2302−1、2302−2に出力する。   Radio sections 2301-1 and 2301-2 convert high-frequency signals received by reception antennas ANR3 and ANR4 to baseband signals, and output the baseband signals to frame separation sections 2302-1 and 2302-2.

フレーム分離部2302−1、2302−2は、それぞれ、ベースバンド信号からパイロットシンボル、データシンボルを分離し、パイロットシンボルをチャネル推定部2303−1〜2303−4に出力し、データシンボルを復調部404に出力し、タイミング検出用シンボルをタイミング検出部451に出力する。   Frame demultiplexing sections 2302-1 and 2302-2 demultiplex pilot symbols and data symbols from the baseband signals, respectively, and output pilot symbols to channel estimation sections 2303-1 to 2303-4, and demodulating section 404 with data symbols. And the timing detection symbol is output to the timing detection unit 451.

チャネル推定部2303−1〜2303−4は、それぞれ、パイロットシンボルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定値を復調部404に出力する。   Channel estimation sections 2303-1 to 2303-4 each perform channel estimation using pilot symbols and output channel estimation values to demodulation section 404.

図24は、無線送信装置2200から送信する変調信号Aから変調信号Dのフレーム構成例を示す図であり、図5と同様に動作する箇所については、説明を省略する。図24では、一例として時間軸におけるフレーム構成を示している。シンボル2401、2451はそれぞれ、変調信号C、Dのヌルシンボルである。シンボル2402、2452はそれぞれ、変調信号C、Dのデータシンボルである。シンボル2403、2453はそれぞれ、変調信号C、Dのパイロットシンボルである。シンボル2404、2454はそれぞれ、変調信号C、Dのデータシンボルである。また、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に信号検出用シンボルを省略している。   FIG. 24 is a diagram illustrating a frame configuration example of the modulation signal A to the modulation signal D transmitted from the wireless transmission device 2200, and description of portions that operate in the same manner as in FIG. 5 is omitted. FIG. 24 shows a frame configuration on the time axis as an example. Symbols 2401 and 2451 are null symbols of modulated signals C and D, respectively. Symbols 2402 and 2452 are data symbols of modulated signals C and D, respectively. Symbols 2403 and 2453 are pilot symbols of modulated signals C and D, respectively. Symbols 2404 and 2454 are data symbols of modulated signals C and D, respectively. Also in the present embodiment, signal detection symbols are omitted as in the first embodiment.

図25は、図24に示したフレームを送信した場合の受信アンテナANR1〜ANR4における受信信号の例として、Case1〜Case4の4通りを示す図である。ここで、Case1が発生する場合としてANR1を用いているが、同時に他のアンテナANR2〜ANR4の一部または全部でもCase1が発生する場合がある。これは、Case2〜Case4についても同様である。   FIG. 25 is a diagram illustrating four cases, Case 1 to Case 4, as examples of reception signals in the reception antennas ANR1 to ANR4 when the frame illustrated in FIG. 24 is transmitted. Here, ANR1 is used as the case where Case1 occurs, but Case1 may also occur in some or all of the other antennas ANR2 to ANR4. The same applies to Case 2 to Case 4.

Case1(ANR1)
変調信号A〜変調信号Dが、時間軸で重なることなく受信されている。この場合、無線送信装置2200のタイミング設定部304が、実施の形態1で説明した方法を用いて送信タイミングを調整することにより、変調信号A〜変調信号Dを全て多重(4多重)することが可能となる。
Case1 (ANR1)
Modulation signals A to D are received without overlapping on the time axis. In this case, the timing setting unit 304 of the wireless transmission apparatus 2200 adjusts the transmission timing using the method described in Embodiment 1 to multiplex (4 multiplex) all of the modulation signals A to D. It becomes possible.

Case2(ANR2)
変調信号Aと変調信号Bが、時間軸で重なって受信されている。この場合、無線送信装置2200のタイミング設定部304が、(1)変調信号A、変調信号Bの一方または双方の送信タイミングを調整する、(2)変調信号A、変調信号Bのいずれか一方の送信を止め、変調信号C、変調信号Dとの3多重にする、のいずれかを選択する。
Case2 (ANR2)
Modulated signal A and modulated signal B are received overlapping on the time axis. In this case, the timing setting unit 304 of the wireless transmission device 2200 (1) adjusts the transmission timing of one or both of the modulation signal A and the modulation signal B, and (2) one of the modulation signal A and the modulation signal B. The transmission is stopped and either one of the modulation signal C and the modulation signal D is multiplexed is selected.

Case3(ANR3)
変調信号A〜変調信号Dが、時間軸で全て重なって受信されている。2本以上の受信アンテナでCase3のように受信されている場合には、最大4多重することが可能である。しかし、Case3と同時にCase1が発生するような場合、送信タイミングを調整するのは非常に困難になり、一般に多重された信号の受信品質が劣化する。この場合、無線送信装置2200は、多重自体行わないとする。
Case 3 (ANR3)
Modulation signal A to modulation signal D are all received on the time axis. When two or more receiving antennas are received as in Case 3, it is possible to multiplex up to four. However, when Case 1 occurs at the same time as Case 3, it is very difficult to adjust the transmission timing, and the reception quality of multiplexed signals generally deteriorates. In this case, radio transmitting apparatus 2200 does not perform multiplexing itself.

Case4(ANR4)
変調信号Cが受信されていないが、その他の変調信号A、B、Dは時間軸で重ならずに受信されており、無線送信装置2200のタイミング設定部304が、この3つの変調信号の送信タイミングを調整することにより、最大3多重通信が可能となる。
Case4 (ANR4)
Although the modulation signal C is not received, the other modulation signals A, B, and D are received without overlapping on the time axis, and the timing setting unit 304 of the wireless transmission device 2200 transmits these three modulation signals. By adjusting the timing, a maximum of 3 multiplex communications is possible.

以上示したように、受信側での観測結果(時間軸・周波数軸上での受信タイミング、波形の相関など)に基づき、多重送信に使用するアンテナを、送受信それぞれに具備する全てのアンテナから適宜選定することで、受信効率、受信品質などを考慮した多重通信を実施することができる。   As shown above, based on the observation results on the receiving side (reception timing on the time axis / frequency axis, correlation of waveforms, etc.), the antenna used for multiplex transmission is appropriately selected from all the antennas provided for each transmission / reception. By selecting, it is possible to perform multiplex communication in consideration of reception efficiency, reception quality, and the like.

なお、図25で選定した結果を無線送信装置にフィードバックする方法については、実施の形態1で図6を用いて説明したので省略する。   Note that the method of feeding back the result selected in FIG. 25 to the wireless transmission device has been described in Embodiment 1 with reference to FIG.

図26は、図24とは異なる無線送信装置2200から送信する変調信号Aから変調信号Dのフレーム構成例を示す図であり、図5と同様に動作する箇所については、説明を省略する。   26 is a diagram illustrating a frame configuration example of the modulated signal A to the modulated signal D transmitted from the wireless transmission device 2200 different from that in FIG. 24, and description of portions that operate in the same manner as in FIG. 5 is omitted.

図26では、ヌルシンボルを配置しない構成としている。この場合、実施の形態1で図9等を用いて説明した直交パルス等を用いることにより、受信タイミングずれを測定し、送信タイミングを調整する。図26の図24に対する利点は、受信タイミングずれの測定に要する時間を短縮できることである。   In FIG. 26, the null symbol is not arranged. In this case, the reception timing deviation is measured and the transmission timing is adjusted by using the orthogonal pulse described in Embodiment 1 with reference to FIG. The advantage of FIG. 26 over FIG. 24 is that the time required for measuring the reception timing deviation can be shortened.

図27は、図25で説明したアンテナ選定方法の他の一例を示す図であり、ここでは、送信アンテナ3、受信アンテナ2の場合で説明を行うが、各本数はこれに限ったものではない。   FIG. 27 is a diagram showing another example of the antenna selection method described in FIG. 25. Here, the case of the transmission antenna 3 and the reception antenna 2 will be described, but the number of each is not limited to this. .

ANR1における受信信号において、変調信号Aと変調信号Bの到着時間差をΔT1−AB、変調信号Bと変調信号Cの到着時間差をΔT1−BC、変調信号Aと変調信号Cの到着時間差をΔT1−ACとする。ここで、変調信号Aから変調信号C自身のシンボル時間Ts_shortと送信タイミング差を考慮すると、以下の式(6)から式(8)の3つのタイミング差のうち最も差の小さいものを選べばよい。ANR2における受信信号においても、ANR1と同様に実施すればよい。
(ΔT1−AB)−(Ts_short) ・・・・(6)
(ΔT1−BC)−(Ts_short) ・・・・(7)
(ΔT1−AC)−(Ts_short)−(Ts_short) ・・(8)
In the received signal at ANR1, the arrival time difference between modulation signal A and modulation signal B is ΔT1-AB, the arrival time difference between modulation signal B and modulation signal C is ΔT1-BC, and the arrival time difference between modulation signal A and modulation signal C is ΔT1-AC. And Here, in consideration of the symbol time Ts_short of the modulation signal A to the modulation signal C itself and the transmission timing difference, the smallest difference among the three timing differences of the following equations (6) to (8) may be selected. . The reception signal in ANR2 may be implemented in the same manner as in ANR1.
(ΔT1-AB)-(Ts_short) (6)
(ΔT1-BC) − (Ts_short) (7)
(ΔT1-AC) − (Ts_short) − (Ts_short) (8)

ここで、ANR1とANR2で選定結果が異なった場合には、より小さな時間差の方を選択する、あるいは、平均化する、などの方法を用いることでアンテナを最終決定することができる。重要な点は、受信側での複数シンボルの到着時間差を小さくし、高精度なMIMO多重通信を実現することである。   Here, when the selection results differ between ANR1 and ANR2, the antenna can be finally determined by using a method of selecting a smaller time difference or averaging. The important point is to reduce the arrival time difference of a plurality of symbols on the receiving side and realize highly accurate MIMO multiplex communication.

また、ここまでは、受信側で測定した遅延時間に基づき送信タイミングを変更することで受信タイミングを調整し、高精度なMIMO多重通信を実現することについて説明したが、送信タイミングを変更することで、より大きな送信ダイバーシチ効果を得る送信方法に切り替えることもできる。例えば、2本の送信アンテナから同一のパルス信号を送信することで、受信側では、異なる伝送路を経由した信号を合成し、受信品質を向上させ、スループットを向上させることができる。また、前記2つの信号のうち、1本のアンテナからの信号が瞬時的に遮断されたような場合においても、もう一方のアンテナからの信号を利用してデータ復調に必要な受信品質を確保できる。   Up to this point, it has been described that the reception timing is adjusted by changing the transmission timing based on the delay time measured on the reception side to realize highly accurate MIMO multiplex communication. However, by changing the transmission timing, It is also possible to switch to a transmission method that obtains a larger transmission diversity effect. For example, by transmitting the same pulse signal from two transmission antennas, the reception side can synthesize signals passing through different transmission paths, improve reception quality, and improve throughput. In addition, even when the signal from one antenna of the two signals is instantaneously interrupted, the reception quality necessary for data demodulation can be secured using the signal from the other antenna. .

なお、本実施の形態で記載した方法は、他の実施の形態、例えば実施の形態3で説明するフレーム構成と、組み合わせて実施することが可能である。   Note that the method described in this embodiment mode can be implemented in combination with another embodiment mode, for example, the frame structure described in Embodiment Mode 3.

(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態1、2で説明した複数アンテナからの送信タイミング調整に用いるフレーム構成について詳細に説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a frame configuration used for transmission timing adjustment from a plurality of antennas described in the first and second embodiments will be described in detail.

図28は、図5のフレーム構成と対比して記載したフレーム構成例を示す図であり、点線で示した部分が対比する部分である。   FIG. 28 is a diagram showing a frame configuration example described in contrast to the frame configuration in FIG. 5, and a portion indicated by a dotted line is a portion to be compared.

図28の特徴は、アンテナ間時間差推定シンボル2802、2852と、シンボル間干渉を避けるためのガードシンボル2803、2805、2853、2855の挿入である。これにより、複数の送信アンテナからの送信信号の受信タイミングずれが大きい場合においても、ガードシンボルの存在により高精度なアンテナ間時間差推定と、推定結果に基づく多重伝送が可能となる。   The feature of FIG. 28 is the insertion of inter-antenna time difference estimation symbols 2802, 2852 and guard symbols 2803, 2805, 2853, 2855 to avoid inter-symbol interference. As a result, even when the reception timing deviation of transmission signals from a plurality of transmission antennas is large, it is possible to estimate the time difference between antennas with high accuracy and to perform multiplex transmission based on the estimation result due to the presence of guard symbols.

図28は、信号同期用シンボル2801、2851、アンテナ間時間差推定用シンボル2802、2852、ガードシンボル2803、2853、チャネル推定用シンボル2804、2854、ガードシンボル2805、2855、通信情報シンボル2806、2856、データシンボル2807、2857から構成される。   FIG. 28 shows signal synchronization symbols 2801 and 2851, inter-antenna time difference estimation symbols 2802 and 2852, guard symbols 2803 and 2853, channel estimation symbols 2804 and 2854, guard symbols 2805 and 2855, communication information symbols 2806 and 2856, and data. It consists of symbols 2807 and 2857.

信号同期用シンボル2801、2851は、信号の同期を取るためのシンボルである。   Signal synchronization symbols 2801 and 2851 are symbols for synchronizing signals.

アンテナ間時間差推定2802、2852は、複数のパルス信号(変調信号A、変調信号B)のアンテナ間の到達時間差を推定するためのシンボルであり、例えば、実施の形態1で説明したような自己相関、相互相関特性に優れた系列が用いられる。   Inter-antenna time difference estimations 2802 and 2852 are symbols for estimating the arrival time difference between antennas of a plurality of pulse signals (modulated signal A and modulated signal B). For example, autocorrelation as described in the first embodiment. A sequence having excellent cross-correlation characteristics is used.

ガードシンボル2803、2853は、アンテナ間時間差推定2802、2852と、チャネル推定用シンボル2804、2854がシンボル間干渉を生じないようにするために挿入するシンボルであり、例えばヌルシンボルが用いられる。   The guard symbols 2803 and 2853 are symbols inserted so that the inter-antenna time difference estimations 2802 and 2852 and the channel estimation symbols 2804 and 2854 do not cause intersymbol interference. For example, null symbols are used.

チャネル推定用シンボル2804、2854は、受信側で等化処理、振幅・位相情報に基づく合成処理等をする場合に必要なシンボルである。   The channel estimation symbols 2804 and 2854 are symbols necessary for performing equalization processing on the receiving side, synthesis processing based on amplitude / phase information, and the like.

ガードシンボル2805、2855は、チャネル推定用シンボル2804、2854と、通信情報シンボル2806、2856がシンボル間干渉を生じないようにするために挿入するシンボルであり、例えばヌルシンボルが用いられる。   The guard symbols 2805 and 2855 are symbols inserted so that the channel estimation symbols 2804 and 2854 and the communication information symbols 2806 and 2856 do not cause intersymbol interference. For example, null symbols are used.

通信情報シンボル2806、2856は、送信方法情報(例えば、畳み込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check)符号等の誤り訂正符号の種類や、送信多重ストリーム数など)や、受信方法情報(例えば、推奨するスムージング(平滑化)方法、検波方法等)を含むシンボルである。   The communication information symbols 2806 and 2856 include transmission method information (for example, the type of error correction code such as a convolutional code, a turbo code, an LDPC (Low Density Parity Check) code, the number of transmission multiplexed streams, etc.), and reception method information (for example, , Recommended smoothing (smoothing) method, detection method, etc.).

データシンボル2807、2857は、変調信号A、変調信号Bで送信するデータ本体であり、例えば、MAC(Media Access Control)層等の通常物理層より上位の層から送られてきたデータである。   Data symbols 2807 and 2857 are data bodies transmitted by the modulated signal A and the modulated signal B, and are data transmitted from a layer higher than a normal physical layer such as a MAC (Media Access Control) layer.

なお、チャネル推定を実施する必要のないシステムにおいては、チャネル推定用シンボル2804、2854とガードシンボル2805、2855を削除したフレーム構成となる。   In a system that does not need to perform channel estimation, the frame configuration is such that channel estimation symbols 2804 and 2854 and guard symbols 2805 and 2855 are deleted.

また、図28では、一般にFCS(Frame Check Sequence)と呼ばれるシンボルであって、変調信号A、変調信号Bのフレームエラーを検出するシンボルは省略している。   In FIG. 28, symbols that are generally referred to as FCS (Frame Check Sequence) and that detect the frame errors of the modulated signal A and the modulated signal B are omitted.

以上示したように、送信フレーム構成においてガードシンボルを適宜挿入することにより、高精度なアンテナ間時間差推定が可能となる。   As described above, it is possible to estimate the time difference between antennas with high accuracy by appropriately inserting guard symbols in the transmission frame configuration.

本発明は、複数のアンテナを用いて変調信号を送信する方式において、受信信号の受信タイミングに高い精度が要求される無線通信システムに適用して好適なものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for application to a radio communication system that requires high accuracy in the reception timing of a received signal in a system that transmits a modulated signal using a plurality of antennas.

本発明の実施の形態1に係る無線送信装置及び無線受信装置の基本構成図Basic configuration diagram of radio transmitting apparatus and radio receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention 上記実施の形態に係る無線送信装置と無線受信装置との間の無線区間のチャネル変動を説明する図The figure explaining the channel fluctuation | variation of the radio area between the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment, and a radio | wireless receiver. 上記実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the radio | wireless receiver which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線送信装置から送信する変調信号のフレーム構成例を示す図The figure which shows the frame structural example of the modulation signal transmitted from the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線受信装置から送信する変調信号のフレーム構成例を示す図The figure which shows the frame structural example of the modulation signal transmitted from the radio | wireless receiver which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態の受信アンテナANR1における受信タイミングを揃えるための送信タイミング調整を説明する図The figure explaining the transmission timing adjustment for aligning the reception timing in receiving antenna ANR1 of the said embodiment 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 受信アンテナANR1における、直交符号の相関処理に基づくタイミング検出方法を示す図The figure which shows the timing detection method based on the correlation process of an orthogonal code in receiving antenna ANR1 上記実施の形態の受信アンテナANR2における受信タイミングを揃えるための送信タイミング調整を説明する図The figure explaining the transmission timing adjustment for aligning the reception timing in receiving antenna ANR2 of the said embodiment 受信アンテナANR2における、直交符号の相関処理に基づくタイミング検出方法を示す図The figure which shows the timing detection method based on the correlation process of an orthogonal code in receiving antenna ANR2 上記実施の形態に係る複数の受信アンテナにおける受信タイミングを調整する方法を示す図The figure which shows the method to adjust the reception timing in the some receiving antenna which concerns on the said embodiment 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 図5の変調信号のタイミング検出用シンボルの他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the symbol for a timing detection of the modulation signal of FIG. 上記実施の形態に係る無線送信装置の他の構成を示すブロック図The block diagram which shows the other structure of the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線送信装置の他の構成を示すブロック図The block diagram which shows the other structure of the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線受信装置の他の構成を示すブロック図The block diagram which shows the other structure of the radio | wireless receiver which concerns on the said embodiment. 本発明の実施の形態2に係る無線送信装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the radio | wireless transmitter which concerns on Embodiment 2 of this invention. 上記実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the radio | wireless receiver which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る無線送信装置から送信する変調信号のフレーム構成例を示す図The figure which shows the frame structural example of the modulation signal transmitted from the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 図24に示したフレームを送信した場合の受信アンテナにおける受信信号の例を示す図The figure which shows the example of the received signal in the receiving antenna at the time of transmitting the flame | frame shown in FIG. 上記実施の形態に係る無線送信装置から送信する変調信号のフレーム構成例を示す図The figure which shows the frame structural example of the modulation signal transmitted from the radio | wireless transmitter which concerns on the said embodiment. 図25で説明したアンテナ選定方法の他の一例を示す図The figure which shows another example of the antenna selection method demonstrated in FIG. 図5のフレーム構成と対比して記載したフレーム構成例を示す図The figure which shows the example of a frame structure described in contrast with the frame structure of FIG. UWB伝送方式を説明する図The figure explaining UWB transmission system MIMO伝送方式を説明する図The figure explaining a MIMO transmission system 従来の課題を説明する図A diagram explaining a conventional problem

符号の説明Explanation of symbols

100、300、1900、2000、2200 無線送信装置
101 フレーム構成部
102 タイミング設定部
150、400、2100、2300 無線受信装置
151 タイミング検出部
301−1、301−2、2201−1、2201−2 フレーム構成部
302−1、302−2、2202−1、2202−2 変調部
303−1、303−2、2203−1、2203−2 無線部
304 タイミング設定部
401−1、401−2、2301−1、2301−2 無線部
402−1、402−2、2302−1、2302−2 フレーム分離部
403−1、403−2、403−3、403−4、2303−1、2303−2、2303−3、2303−4 チャネル推定部
404 復調部
451 タイミング検出部
100, 300, 1900, 2000, 2200 Wireless transmission device 101 Frame configuration unit 102 Timing setting unit 150, 400, 2100, 2300 Wireless reception device 151 Timing detection unit 301-1, 301-2, 2201-1, 201-2 frame Configuration unit 302-1, 302-2, 2202-1, 202-2 Modulation unit 303-1, 303-2, 2203-1, 2203-2 Radio unit 304 Timing setting unit 401-1, 401-2, 2301- 1, 2301-2 Radio unit 402-1, 402-2, 2302-1, 2302-2 Frame separation unit 403-1, 403-2, 403-3, 403-4, 2303-1, 2302-2, 2303 -3, 2303-4 Channel estimation unit 404 Demodulation unit 451 Timing detection unit

Claims (1)

UWB無線通信で用いられる無線送信装置であって、
第1のアンテナと、
第2のアンテナと、
前記第1のアンテナから送信するデータに第1のタイミング検出用シンボルである第1のパルス信号の列を挿入し第1のフレームを構成し、
前記第2のアンテナから送信するデータに第2のタイミング検出用シンボルである第2のパルス信号の列を挿入し第2のフレームを構成し、
前記第1及び前記第2のパルス信号の列の個々のパルスのパルス幅を他のシンボルのパルス幅よりも短く構成するフレーム構成手段と、
前記第1のフレームを前記第1のアンテナから送信し、前記第1のフレームの送信時刻から所定の時間間隔をあけ前記第2のフレームを前記第2のアンテナから送信する送信手段と、
信相手装置が前記第1のタイミング検出用シンボルと前記第2のタイミング検出用シンボルとを用いて検出した受信タイミングのずれに関する情報を受信し、前記情報に基づいて前記通信相手装置が検出するずれが小さくなるように前記所定の時間間隔を更新する更新手段と、
具備する無線送信装置。
A wireless transmission device used in UWB wireless communication,
A first antenna;
A second antenna;
Constitute a first frame by inserting the row of the first pulse signal is a first timing detection symbol data to be transmitted from the first antenna,
The columns of the second pulse signal is a second timing detection symbol constitute the insert City second frame data transmitted from the second antenna,
Frame forming means for configuring the pulse widths of the individual pulses of the first and second pulse signal trains to be shorter than the pulse widths of the other symbols ;
Transmitting means for transmitting the first frame from the first antenna, and transmitting the second frame from the second antenna with a predetermined time interval from the transmission time of the first frame ;
Receiving information about the deviation of reception timing communication partner apparatus is detected using a second symbol detection timing and the first timing detection symbol, the communication partner device is detected on the basis of the information Updating means for updating the predetermined time interval so as to reduce the deviation ;
A wireless transmission device provided.
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