JP4847963B2

JP4847963B2 - マルチキャリア受信装置

Info

Publication number: JP4847963B2
Application number: JP2007538761A
Authority: JP
Inventors: 晋平藤; 泰弘浜口; 秀夫難波
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-10-03
Also published as: WO2007040210A1; JPWO2007040210A1

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に代表されるマルチキャリア伝送方式で無線通信を行うセルラシステムにおいて、初期セルサーチやハンドオフ候補となるセル（基地局）のサーチを行う際に、各基地局から到来する信号の電力や伝搬路変動の算出を高速に行う受信装置に関する。

近年、無線通信システムにおける高速性を求めるユーザ数が増加している。高速化・大容量化が実現可能な無線通信方式のひとつとしてOFDMに代表されるマルチキャリア伝送方式が注目されている。

OFDM方式は、数十から数千のキャリアを、理論上干渉の起こらない最小となる周波数間隔に並べ、周波数分割多重で情報信号を並列に伝送する方式である。このOFDM方式は、使用するサブキャリアの数を多くすると、同じ伝送レートのシングルキャリア方式と比較してシンボル時間が長くなるため、マルチパス干渉の影響を受けにくいという利点がある。

このOFDM技術を周波数利用効率に優れた１セル繰り返しセルラシステムに適用したシステムとして、１セル繰り返しＯＦＤＭ／（ＴＤＭＡ，ＦＤＭＡ）（ＯＦＤＭ／ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）システムがある。これは、セルラシステムの全てのセルにおいて同じ周波数を用いて通信を行い、通信する際の変調方式としてＯＦＤＭを、アクセス方式としてＴＤＭＡ、ＦＤＭＡを使用するシステムである。

このように、全てのセルで同一周波数を用いるシステムにおいては、複数の基地局から同時に到来する信号を用いて、接続先の基地局の検出（セルサーチ）やハンドオフ候補となる基地局の検出を行う必要があり、そのような状況においては最適な検出を行うことができない可能性がある。

複数の基地局から送信された信号が同時に到来する状況においても、それぞれの受信信号を分離し、各受信信号の電力や伝搬路変動を算出する手法として、下記特許文献１に示すパイロット信号を用いる手法がある。ここで、文献１におけるパイロット信号の送受信方法を図６及び図７を参照しつつ説明する。

図６は、特許文献１における基地局側送信機の構成を示す図である。図６において、符号１００はパイロット信号生成部を、符号１０１及び１０４はマッピング部、符号１０２は誤り訂正符号部、符号１０３はシリアル/パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部、符号１０５はマルチプレックス部、符号１０６はＩＦＦＴ部、符号１０７はパラレル/シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、符号１０８はガードインターバル（ＧＩ）挿入部、符号１０９はデジタル/アナログ（Ｄ／Ａ）変換部、符号１１０は無線送信部、符号１１１はアンテナ部である。但し、図６においては、用いるサブキャリア数をＮとしている。

図６におけるパイロット信号生成部１００では、同一振幅及び同一位相に揃えられた各サブキャリアに対して送信機固有の符号ρが乗算される。この符号ρとしては、例えばＰＮ系列等のランダムな符号が用いられる。符号が乗算された各サブキャリアの信号は、マッピング部１０１においてマッピングされ、このように生成されたパイロット信号はマルチプレックス部１０５において情報信号と多重される。この情報信号は、誤り訂正符号部１０２において符号化された後、Ｓ／Ｐ変換部１０３を経由しマッピング部１０４においてマッピングされた信号である。マルチプレックス部１０５において多重されたパイロット信号と情報信号とは、ＩＦＦＴ部１０６においてＩＦＦＴ処理され、時間領域の信号に変換される。そして、Ｐ／Ｓ変換部１０７においてパラレル/シリアル変換され、ＧＩ挿入部１０８においてガードインターバルが付加された後、Ｄ/Ａ変換部１０９においてアナログ信号に変換され、無線送信部１１０において無線送信可能な周波数帯域への周波数変換が行われる。その後、送信信号はアンテナ部１１１から送信される。

また、図７は特許文献１における端末側受信機構成を示す図である。図７の符号１２０はアンテナ部であり、符号１２１は無線受信部、符号１２２はアナログ/デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、符号１２３はＯＦＤＭシンボル同期部、符号１２４はガードインターバル除去部、符号１２５はＳ／Ｐ変換部、符号１２６はＦＦＴ部、符号１２７はパイロット抽出部、符号１２８は符号乗算部、符号１２９はＩＦＦＴ部、符号１３０は時間窓部、符号１３１はＦＦＴ部、符号１３２は伝搬路補償部、符号１３３は誤り訂正復号部である。

図６に示す送信機から送信され伝搬路を経由した信号は、図７のアンテナ部１２０で受信され、無線受信部１２１でＡ／Ｄ変換が可能な周波数帯域まで周波数が変換される。Ａ／Ｄ変換部１２２でデジタル信号に変換された信号は、同期部１２３においてＯＦＤＭのシンボル同期が取られ、ＧＩ除去部１２４においてガードインターバルが除去される。その後、Ｓ／Ｐ変換部１２５を経由して、ＦＦＴ部１２６においてサブキャリア毎の信号に分離される。パイロット抽出部１２７ではパイロット信号と情報信号が分離され、パイロット信号は符号乗算部１２８へ、情報信号は伝搬路補償部１３２へそれぞれ送られる。

符号乗算部１２８へ送られたパイロット信号は、送信側で用いられた符号ρの複素共役（複素共役を絶対値の二乗で正規化した値）がそれぞれのサブキャリアに乗算される。この処理により、受信パイロット信号の周波数応答が得られる。この周波数応答はＩＦＦＴ部１２９に送られ、ＩＦＦＴ部１２９において時間領域の伝搬路変動（インパルス応答）に変換される。そして、時間窓部１３０において不要な雑音成分等が除去された後、ＦＦＴ部１３１において再び周波数応答に変換される。このＦＦＴ部１３１の出力は、情報信号の伝搬路変動を補償するために必要となる周波数領域の伝搬路推定値であるが、時間窓部１３０において雑音成分を除去しているため、高精度な伝搬路推定値が得られる。このようにして得られた伝搬路推定値を用いて、伝搬路補償部１３２において情報信号の伝搬路補償が行われ、誤り訂正復号部１３３において復号され、情報データが再生される。

以上に示した図６、図７の送受信機を用いて、同時に受信される複数の信号の電力や伝搬路変動を算出する場合、それぞれの基地局で異なる符号が使用されることが必要となる。これは、送信側と受信側とで同一の符号を用いる場合には受信信号のインパルス応答が得られるが、送信側と異なる符号が受信側で用いられる場合には、インパルス応答は得られず、時間領域において雑音状に広がるという性質を利用するためである。

この様子を図８に示す。但し、ここでは、３つの基地局Ａ〜Ｃ（それぞれ符号ρa、ρb、ρcが使用される。）からそれぞれ到来する信号が受信される際に、受信端末の符号乗算部１２８においてある一つの符号（ここではρa）の複素共役を乗算し、ＩＦＦＴ部１２９に入力した際に出力される信号(インパルス応答)の例を示している。まず、基地局Ａから送信された符号ρaに対し、受信端末の符号乗算部においてもρaの複素共役を乗算する場合には、図８（ａ）に示すように、ρaが経由した伝搬路のインパルス応答が算出される。これに対し、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、基地局Ｂ、Ｃから送信された符号ρb、ρcに対し、受信装置の符号乗算部においてρaの複素共役を乗算する場合には、インパルス応答は求まらず雑音状の波形が得られることとなる。

つまり、送信された符号と同一の符号が受信装置の符号乗算部において用いられる場合には、送信された符号が経由した伝搬路のインパルス応答を求めることができるが、送信された符号と異なる符号が受信装置の符号乗算部において用いられる場合には、雑音状の波形しか得られないことになる。したがって、受信信号に複数の符号が混在している場合においても、インパルス応答を算出すべき符号の複素共役を符号乗算部において乗算することにより、所望のインパルス応答のみを算出することができる。
特開平５−７５５６８号公報（通信路の周波数応答の評価と限界判定を備えた時間周波数領域に多重化されたディジタルデータをコヒレント復調するための装置に関する発明である。）

しかしながら、特許文献１に示す構成では、複数の基地局から到来する信号を分離し、それぞれの受信電力や伝搬路変動を算出する場合には、分離したい信号（基地局）の数だけ、受信動作を繰り返し行わなければならないという問題がある。したがって、端末において多くの基地局から到来する信号が受信される場合には、最適な接続先（ハンドオフ先）の基地局を検出するためには要する時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、端末側において接続先の基地局を検出する時間を短くすることである。

本発明の一観点によれば、マルチキャリア伝送システムにおいて、受信した時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する時間-周波数変換部と、周波数領域に変換された受信信号の各サブキャリアに異なる符号をそれぞれ別々に乗算する複数の符号乗算部及び異なる符号が乗算された各サブキャリアに対して異なる位相回転を与える複数の位相回転部と、それぞれ別々の符号乗算及び位相回転を施された受信信号を加算する加算部と、受信信号の加算後に時間領域の信号に変換する周波数‐時間変換部とを備えることを特徴とする受信装置が提供される。

上記受信装置においては、受信信号に対し、送信側で用いられた符号をそれぞれ乗算し、異なる位相回転を与えることにより、各信号のインパルス応答を時間的にずらし分離することができる。従って、複数の受信信号のインパルス応答を一括して算出することができる。

前記周波数‐時間変換部により得られる複数の受信信号のインパルス応答より、各信号の受信信号電力を算出する電力算出部を有することが好ましい。算出された電力に基づいてセルサーチを行うことができる。

前記複数の位相回転部において与えられるそれぞれ異なる位相回転量を、周波数領域における前記時間−周波数変換部の各処理ポイント間の位相回転量の差が一定となり、かつ、前記時間−周波数変換部の全処理ポイントで２πの整数倍の回転となるよう設定することが好ましい。前記複数の位相回転部において与えられる位相回転量を、信号の最大遅延時間に応じた値に設定することが好ましい。信号の最大遅延時間は、システム設計上、想定される最大遅延時間に対応する。また、前記複数の位相回転部において与えられる位相回転量を、前記時間−周波数変換部の全処理ポイントでそれぞれ２π×ガードインターバル長÷有効シンボル長×位相回転部毎に異なる整数値だけ回転するように設定することも可能である。

本発明のＯＦＤＭ受信装置を用いることにより、複数の送信装置から送信された信号が混在する受信信号から、それぞれの信号が経由した伝搬路のインパルス応答を同時かつ高精度に求めることが可能である。また、複数の基地局から送信される信号を受信し接続すべき基地局を検出するセルサーチやハンドオフを行うといった場合には、接続すべき基地局を高速かつ正確に検出することができるという利点がある。

本発明の実施の形態による受信装置の一構成例を示す機能ブロック図である。符号乗算・位相回転部の詳細な構成例を示す図である。３つの異なる送信装置からそれぞれ送信されたρa、ρb、ρcが混在した信号を受信する場合に得られるインパルス応答の例を示す図である。対象とされるフレーム構成例を示す図である。図４に示すパイロット信号を送信する場合の送信側の装置構成例を示す図である。特許文献１における基地局側送信機の構成を示す図である。特許文献１における端末側受信機構成を示す図である。図８（ａ）は、ρaが経由した伝搬路のインパルス応答を示す図であり、図８（ｂ）、（ｃ）は、基地局Ｂ、Ｃから送信された符号ρb、ρcに対し、受信装置の符号乗算部においてρaの複素共役を乗算する場合における波形を示す図である。

符号の説明

１０…符号乗算・位相回転部、１１…加算部、１２…電力算出部、１３…制御部、１４…位相回転補償部、１２０…アンテナ部、１２１…無線受信部、１２２…Ａ／Ｄ変換部、１２３…同期部、１２４…ＧＩ除去部、１２５…Ｓ／Ｐ変換部、１２６…ＦＦＴ部、１２７…パイロット抽出部、１２９…ＩＦＦＴ部、１３０…時間窓部、１３１…ＦＦＴ部、１３２…伝搬路補償部、１３３…誤り訂正復号部。

以下、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ受信技術について図面を参照しつつ説明を行う。

[実施例１]
本発明の実施例１による受信技術は、送信装置(基地局)毎に異なる符号を送信し、受信（端末）側でそれらの信号を同時に受信する場合において、各送信装置(各基地局)から送信された信号が経由する伝搬路のインパルス応答を分離し、同時に算出することができる受信（端末）装置に関するものである。

本実施例における送信側の装置は、図６に示す構成と同じ構成により実現可能である。但し、パイロット信号生成部１００において、入力信号と乗算される符号は送信装置毎に異なるものとなる。これは、例えば、ある送信（基地局）装置ではρaの符号を用い、同様の構成を有するその他の送信（基地局）装置ではρbやρcなどのそれぞれ異なる符号を用いることを指す。このような構成を用いることにより、送信（基地局）装置毎に固有のパイロット信号を送信することができる。

図６に示す送信装置と同様の構成を有する複数の送信装置がそれぞれ異なる符号を同時に送信する場合、受信側では複数の送信装置から送信された信号(符号)が混在した信号が受信されることとなる。このような受信信号から各送信装置固有の符号が経由した伝搬路のインパルス応答を同時に算出することができる受信装置の構成例を図１に示す。但し、ここでは３つの異なる符号が経由した伝搬路のインパルス応答を同時に算出できる構成について示している。

図１において、図７と同じ機能ブロックには同じ番号を付している。図１に示すように、本実施例による受信装置は、新たに、符号乗算・位相回転部１０及びその後段に加算部１１、電力算出部１２、制御部１３、位相回転補償部１４を設けることにより実現できる。

上記送信装置と同様の構成を有する複数の送信装置から送信され伝搬路を経由した信号は、図１のアンテナ部１２０において受信され、無線受信部１２１においてＡ／Ｄ変換が可能な周波数帯域まで周波数が変換される。Ａ／Ｄ変換部１２２でデジタル信号に変換された信号は同期部１２３においてＯＦＤＭのシンボル同期が取られ、ＧＩ除去部１２４においてガードインターバルが除去される。その後、Ｓ／Ｐ変換部１２５を経由して、ＦＦＴ部１２６においてサブキャリア毎の信号に分離される。パイロット抽出部１２７では、パイロット信号と情報信号とが分離され、パイロット信号は符号乗算・位相回転部１０へ、情報信号は伝搬路補償部１３２へそれぞれ送られる。

符号乗算・位相回転部１０に送られたパイロット信号には、符号乗算・位相回転部１０において、それぞれの符号との乗算と符号毎に異なる位相回転とが施される。

符号乗算・位相回転部１０の詳細な構成を図２に示す。図２に示すように、本実施例による受信装置における符号乗算・位相回転部１０には、同時に分離を行う信号と同じ数（ここでは３）の符号乗算部が設けられており、ここで受信パイロット信号と各符号の複素共役との乗算がそれぞれ別々に行われる。この時、乗算を行う符号を特定する情報は制御部１３から制御情報として送られるものとする。このように制御部から通知された３つの符号の複素共役を受信パイロット信号にそれぞれ乗算した後、符号乗算・位相回転部１０では、符号の複素共役乗算後のパイロット信号に位相回転が施される。

この位相回転部では、例えば、ｋ（ｋ＝１，２、…Ｎ）番目のサブキャリアにｅ^{-ｊ２πＭｋ/Ｎ}(Ｍは整数)を乗算することにより、各サブキャリアに連続的な位相回転を与えている。このように、ＩＦＦＴ部のサンプル（ＩＦＦＴ部の処理ポイントまたはサブキャリア）間で連続であり、かつＩＦＦＴ部の全サンプル（ＩＦＦＴ部の全処理ポイント）で２πＭとなるような位相回転を与えることにより、ＩＦＦＴ部１２９におけるＩＦＦＴ後の信号をＭサンプルほど時間シフトすることができる。

但し、ここでは、符号ρbの複素共役を乗算後の信号に対しては、サブキャリア（ＩＦＦＴ部の処理ポイント）毎にΔθkずつ連続的に回転量を増加させた位相回転値を乗算し、符号ρcの複素共役を乗算された信号に対しては、サブキャリア（ＩＦＦＴ部の処理ポイント）毎にΔθlずつ連続的に回転量を増加させた位相回転値を乗算する。ここで、Δθk＝2πk/N、Δθl＝2πl/Nを満たす値であり、k、lはそれぞれ１以上の整数で、k≠lである。このような位相回転をそれぞれの符号乗算後の信号に与えることにより、ＩＦＦＴ部１２９におけるＩＦＦＴ後に得られるインパルス応答にそれぞれ異なる時間シフトを与えることが可能となり、各符号が経由した伝搬路のインパルス応答を分離して同時に算出することができる。

この位相回転は、図２に示すように、符号乗算部の数３に対して３-１＝２、すなわち、少なくとも２つの符号乗算後の信号に対して行えばよい（すなわち、符号ρaの複素共役を乗算された信号のインパルス応答は時間シフトなしでも良い）。この時、それぞれの信号に与える位相回転量は、あらかじめ各受信信号の最大遅延時間等が分かっている場合（システム設計上、想定される最大遅延時間が分かっている場合等）には、それらの伝搬路状況に応じた値が制御部１３からの制御信号により指示される。また、それぞれの時間シフト量がガードインターバル長の整数倍と等しくなる(例えば、ρbを乗算した系統ではガードインターバル長×１であり、ρcを乗算した系統ではガードインターバル×２である。)ような位相回転量に固定しておくことにより、遅延波がガードインターバルを超えない通常のOFDM受信環境では、複数のインパルス応答が時間的に重なることで分離できなくなることを防止できる。但し、セルサーチやハンドオフ候補のサーチにおいては、いくつかの基地局から到来する信号のある程度の受信電力を検出することができれば良く、必ずしもインパルス応答の検出に関する精度が高くなくても良い。そこで、セルサーチ等の処理を行う場合には、それぞれの受信信号に与える時間シフト量を短くし（複数のインパルス応答が少々重なってもよい）、所望信号の復調のための伝搬路推定処理を行う場合には、それぞれのインパルス応答が重なることのないよう時間シフト量をガードインターバル長の整数倍となるよう設定してもよい。ここで、時間シフト量をガードインターバル長の整数倍となるよう設定するためには、各サンプルに与える位相回転量を、２π×ガードインターバル長÷有効シンボル長×位相回転部毎に異なる整数値、に設定すればよい。このような値に設定することにより時間領域では、ガードインターバル長に相当するサンプル数×位相回転部毎に異なる整数値、だけ時間シフトすることが可能となり、それぞれのインパルス応答が重ならないようにすることができる。このように、時間シフト量（位相回転量）は固定値ではなく、受信モード（セルサーチやハンドオフ候補のサーチ、通常のパケット受信等）の違いによって異なる値に設定してもよい。

次に、符号乗算・位相回転部１０の出力は加算部１１に入力され、各符号の複素共役が乗算された周波数領域のパイロット信号が加算された後、ＩＦＦＴ１２９に送られ、ＩＦＦＴ部１２９において時間領域の伝搬路変動（インパルス応答）に変換される。先にも述べたように、符号乗算・位相回転部１０において符号毎に異なる時間シフト量（周波数領域では位相回転量）を与えているため、加算部１１において複数の信号を加算する場合にも、ＩＦＦＴ後には３つの符号が経由した伝搬路のインパルス応答を、それぞれ干渉することなく算出することが可能となる。このように同時に算出された複数の受信信号のインパルス応答について、それぞれの信号毎に各パスの電力を合計する等の処理を電力算出部１２において行うことにより、それぞれの受信信号電力等を算出することが可能である。

この時、それぞれの信号について合計するパスの範囲は、符号乗算・位相回転部１０においてそれぞれ与えられた位相回転量を基に決めることができる。このようにして得られた各受信信号の電力は、セルサーチやハンドオフの際に基地局選択の基準等に用いることができる。

このように算出された複数のインパルス応答から、所望の基地局（セルサーチにより接続先として選択された基地局や、ハンドオフ候補のサーチ中にもデータ通信を行っている接続中の基地局）の伝搬路変動を算出し情報信号の伝搬路補償を行う場合には、まず時間窓部１３０において、３つの符号の受信信号から算出されたインパルス応答から必要な符号のインパルス応答のみを抽出し、ＦＦＴ部１３１において時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。この時、所望のインパルス応答のみを抽出するためには、３つの受信信号のインパルス応答が時間的に並んだ信号から所望のインパルス応答のみが得られるよう時間窓をかける必要があるが、この時間窓のタイミングや幅は制御部１３から指示されるものとする。また、ＦＦＴ部１３１の出力には、符号乗算・位相回転部１０において位相回転が与えられているため、位相回転補償部１４においてその補償が行われる。但し、位相回転補償部１４において各サブキャリアに与えられる位相回転は、ＦＦＴ部１３１の出力である３つのインパルス応答の中から時間窓部１３０において抽出されたインパルス応答に対して与えられた位相回転Δθkを補償する量であるものとする。また、この位相回転補償はＦＦＴ部１３１での処理前の時間領域の信号を時間シフトすることによっても行うことができる。

このように、所望のインパルス応答のタイミングに合わせて時間窓をかけ、所望のインパルス応答のみをＦＦＴし、位相回転の補償を行うことによって得られた伝搬路推定値を用いて、伝搬路補償部１３２において情報信号の伝搬路補償が行われ、誤り訂正復号部１３３において復号され、情報データが再生される。

ここで、図３を参照して、３つの異なる送信装置からそれぞれ送信されたρa、ρb、ρcが混在した信号を受信する場合に得られるインパルス応答の例について説明する。但し、説明の便宜上、図３（ａ）にはρaの複素共役を乗算した信号にＩＦＦＴ処理を行った場合のインパルス応答を、図３（ｂ）にはρbの複素共役を乗算した信号に位相回転を施した後ＩＦＦＴ処理を行った場合のインパルス応答を、図３（ｃ）にはρcの複素共役を乗算した信号に位相回転を施した後ＩＦＦＴ処理を行った場合のインパルス応答をそれぞれ示し、図３（ｄ）にρa、ρb、ρcが混在した信号を図１の受信装置において受信する場合に得られるインパルス応答(図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の和)を示す。まず図３（ａ）は、ρa、ρb、ρcが混在した受信信号にρaの複素共役を乗算することにより、ρaが経由した伝搬路のインパルス応答のみが算出される様子を示す図である。また、同様に、図３（ｂ）、（ｃ）においても、ρa、ρb、ρcが混在した受信信号にρbまたはρcの複素共役を乗算することにより、ρbまたはρcが経由した伝搬路のインパルス応答のみが算出されているが、ρbの複素共役の乗算結果に対しては位相回転部においてΔθkの位相回転が与えられているため、算出されたインパルス応答がkサンプルほどシフト(点線のインパルス応答から実線のインパルス応答へシフト)しており、図３（ｃ）においてもインパルス応答がlサンプルほどシフト(点線のインパルス応答から実線のインパルス応答へシフト)している。

このように、受信した各サブキャリアに連続的な位相回転を与えることにより、ＩＦＦＴ後のインパルス応答を、あるサンプル数だけシフトさせることができる。このような性質を利用して、図１に示す受信装置では、符号毎に異なる位相回転量を与えることにより、各符号が経由した伝搬路のインパルス応答に異なる時間シフト量を与えることができる。従って、図３（ｄ）に示すように、複数のインパルス応答を分離して同時に算出することが可能となる。また、複数のインパルス応答を並行して算出する場合には、通常、符号乗算後のＩＦＦＴ部(ＩＦＦＴ部１２９)が複数個必要となるが、本実施例による受信装置の構成を用いることにより、複数のインパルス応答を求める場合にもＩＦＦＴ部は１つだけ設ければ良く、回路規模の増大を抑えることができる。

以上に説明したように、本実施例による受信装置を用いることにより、複数の送信装置から送信された信号が混在する受信信号から、それぞれの信号が経由した伝搬路のインパルス応答を同時かつ高精度に求めることが可能であり、複数の基地局から送信される信号を受信し接続すべき基地局を検出するセルサーチやハンドオフを行うといった場合には、接続すべき基地局を高速かつ正確に検出することができる。

また、以上の実施例では、異なる３つの送信装置から同時に送信された信号のインパルス応答を一括して算出できる受信装置について述べたが、セルサーチやハンドオフ等を行わない通常のパケット受信の際には、接続先の基地局から送信された信号のインパルス応答のみ算出できればよく、複数の基地局から送信された信号のインパルス応答を一括して算出する必要はない。

そこで、図１、図２に示す受信装置において、セルサーチやハンドオフを行う際(受信装置全体の電源投入時や受信電力や誤り率が劣化してきた時)にのみ符号乗算・位相回転部１０の全ての乗算器を動作させ、通常のパケット受信の際には符号乗算、位相回転を１系統のみ動作させるものとする。この時、残り２系統の乗算、位相回転部の起動や停止は制御部１３から指示されるものとする。

このようにすることにより、通常のパケット受信時には他の２系統の符号乗算、位相回転部が動作しないため、消費電力の削減が期待できる。この時には、もちろん、動作させる符号乗算部では接続先の基地局で用いられている符号の複素共役と受信パイロット信号との乗算を行うこととなる。

さらに、通常のパケット受信を行う際に動作させる符号乗算・位相回転部１０の系統を、常に図２の最上段の系統に設定しておくことにより、位相回転演算が省略されているため、２段目や３段目の系統のみを動作させる場合と比較して演算の一層の高速化と消費電力の低減とが可能となるという利点がある。

[実施例２]
本発明の実施例２では、１つの送信装置(基地局)から送信されるパイロット信号に乗算されている符号が、フレーム内の幾つかのパイロット信号の送信タイミング毎に周波数方向に巡回される場合に、受信した信号がフレーム内のどのタイミングの信号であるかを高速に検出することができる受信(端末)装置の構成について説明する。

まず、本実施例において対象とされるフレーム構成例について図４を参照しつつ説明を行う。図４に示すように、周波数と時間とを２軸とする２次元座標にフレーム構成例が示されている。図４において、最小の四角は１OFDMシンボル中の１サブキャリアを表しており、白色はパイロット信号、灰色はデータ信号を表している。また、パイロット信号を表す四角に付された括弧内の数字は符号ρのチップ番号を表しており、図４に示すように本実施例ではフレーム中のパイロット信号に用いられる符号がそれぞれの送信タイミング毎に、周波数方向に８チップずつ巡回している。

このようなパイロット信号を送信する場合の送信側の装置構成例を図５に示す。図５においては、図６と同一機能のブロックには同じ符号を付している。図６と図５に示す送信装置では、パイロット信号生成部１００内で各サブキャリアに乗算される符号を時間的に巡回する符号格納・シフトレジスタ部２０を備えるかどうかという部分が異なっている。図６に示す送信装置では、各サブキャリアに常に同じ符号の同じチップを乗算する構成となっているが、図５に示す実施例２の送信装置では、シフトレジスタによって数チップずつ符号を巡回させることにより、パイロット信号の送信タイミング毎に各サブキャリアに異なるチップを乗算する構成となっている。

図５に示すような送信装置から送信される信号を受信し、受信したパイロット信号を用いて、受信信号がフレーム内のどのタイミングの信号であるかを高速に検出することができる受信(端末)装置は、図１及び図２に示す構成と同じ構成により実現できる。但し、図２の符号乗算・位相回転部１０において受信パイロット信号の各サブキャリアと乗算される符号は、送信装置においてパイロット信号の送信タイミング毎に用いられる符号(図４に示すような１つの符号を巡回した符号)であるものとする。このような構成とした場合、パイロット信号に乗算されている符号と完全に一致した符号が乗算された系統からのみ受信信号が経由した伝搬路のインパルス応答が得られ、パイロット信号に乗算されている符号から数チップ巡回された符号(周波数方向にシフトした符号)が乗算された系統からはインパルス応答は得られない。

これより、送信側でフレーム内の各パイロット信号に用いる巡回符号の順番(どのパイロット信号送信タイミングでどれだけ巡回した符号を乗算するか)をあらかじめ決めておけば、受信装置において、受信した信号がフレーム内のどのタイミングの信号かを検出することができる。このような動作により、制御局装置に未接続の端末装置がフレーム同期を行う際に、フレームの先頭を検出する等のタイミング検出を高速に行うことができる。

本発明はＯＦＤＭ受信装置に利用可能である。

Claims

異なる符号を乗算されたマルチキャリア信号を１つ以上受信するマルチキャリア受信装置であって、
受信した信号を周波数領域の信号に変換する時間-周波数変換部と、
周波数領域に変換された受信信号に前記異なる符号を別々に乗算する複数の符号乗算部と、
前記複数の符号乗算部による符号乗算後の各信号に異なる位相回転を別々に与える複数の位相回転部と、
それぞれ別々の符号乗算及び位相回転を施された信号を加算する加算部と、
前記加算部による加算結果の信号を時間領域の信号に変換する周波数-時間変換部とを備え、
受信されたマルチキャリア信号がそれぞれ経由した伝搬路のインパルス応答を一括して算出すること
を特徴とするマルチキャリア受信装置。
異なる符号を乗算されたマルチキャリア信号を異なるタイミングで受信するマルチキャリア受信装置であって、
受信した信号を周波数領域の信号に変換する時間-周波数変換部と、
周波数領域に変換された受信信号に前記異なる符号を別々に乗算する複数の符号乗算部と、
前記複数の符号乗算部による符号乗算後の各信号に異なる位相回転を別々に与える複数の位相回転部と、
それぞれ別々の符号乗算及び位相回転を施された信号を加算する加算部と、
前記加算部による加算結果の信号を時間領域の信号に変換する周波数-時間変換部とを備え、
前記周波数-時間変換部の出力から信号を受信したタイミングを検出する
を特徴とするマルチキャリア受信装置。
前記異なる符号は周期的に周波数方向へ巡回される符号であって、
前記周波数-時間変換部の出力から受信信号の周期的な位置を検出すること
を特徴とする請求項２に記載のマルチキャリア受信装置。
前記符号乗算部をＮ（Ｎは２以上の整数）個備える場合に、
該符号乗算部においてそれぞれ受信信号と乗算される符号はＭ個の候補の中から選択されたＮ個（(ＭはＮ以上の整数)）の符号であること
を特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記符号乗算部をＮ（Ｎは２以上の整数）個備える場合に、
前記複数の位相回転部をＮ-１だけ有すること
を特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記複数の位相回転部においてそれぞれ与えられる位相回転量を、
前記周波数−時間変換部における各処理ポイント間の位相回転量の差が一定となり、
かつ、前記周波数−時間変換部の全処理ポイントで２πの整数倍の回転となるよう設定すること
を特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記複数の位相回転部においてそれぞれ与えられる位相回転量を、
信号の最大遅延時間に応じた値に設定すること
を特徴とする請求項６に記載のマルチキャリア受信装置。
前記複数の位相回転部においてそれぞれ与えられる位相回転量を、
２π×ガードインターバル長÷有効シンボル長×位相回転部毎に異なる整数値だけ回転するように設定すること
を特徴とする請求項６に記載のマルチキャリア受信装置。
前記複数の位相回転部においてそれぞれ与えられる位相回転量を、
受信モードに応じて設定すること
を特徴とする請求項６に記載のマルチキャリア受信装置。
前記複数の位相回転部においてそれぞれ与えられる位相回転量を、
セルサーチやハンドオフ先のサーチを行う場合には小さい値に設定し、
受信信号の伝搬路推定を行う場合には大きい値に設定すること
を特徴とする請求項９に記載のマルチキャリア受信装置。
前記周波数‐時間変換部により得られる１つ以上の伝搬路のインパルス応答より、
各信号の受信信号電力を算出する電力算出部を有すること
を特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記周波数‐時間変換手段により得られる１つ以上の伝搬路のインパルス応答より、
復調を行う受信信号が経由した伝搬路のインパルス応答のみを抽出する時間フィルタリング部と、
該時間フィルタリング部により得られる信号を周波数領域の信号に変換する時間‐周波数変換部と、
前記復調を行う受信信号に対し前記位相回転部において与えられた位相回転量を補償する位相回転補償部と
を備えること
を特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記復調を行う受信信号が経由した伝搬路のインパルス応答を抽出するために用いられる前記時間フィルタリング部における時間フィルタのタイミングは、
前記位相回転部により与えられた位相回転量から算出すること
を特徴とする請求項１２に記載のマルチキャリア受信装置。
Ｎ個の前記符号乗算部及びＫ(Ｋ＝Ｎ又はＫ＝Ｎ-１）個の前記位相回転部のうち、
Ｌ個の符号乗算部及びＬ’個（Ｌ、Ｌ‘は整数で、かつ、Ｎ＞Ｌ、Ｋ＞Ｌ’）の位相回転部のみを動作させること
を特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマルチキャリア受信装置。
前記動作させる符号乗算部及び位相回転部の数(Ｌ、Ｌ’)は、
受信信号が経由した伝搬路状況に応じて変更すること
を特徴とする請求項１４に記載のマルチキャリア受信装置。
前記動作させる符号乗算部及び位相回転部の数（Ｌ、Ｌ’）は、
予め決められた閾値以上の受信信号電力が得られている場合または予め決められた閾値以下の誤り率が得られている場合にはＬ＝１及びＬ’＝１又はＬ＝１及びＬ’＝０に設定すること
を特徴とする請求項１５に記載のマルチキャリア受信装置。
それぞれ異なる符号を乗算したマルチキャリア信号を送信する複数のマルチキャリア送信装置と、
請求項１に記載のマルチキャリア受信装置とから構成されること
を特徴とするマルチキャリア伝送システム。
周期的に周波数方向へ巡回された符号を乗算したマルチキャリア信号を送信するマルチキャリア送信装置と、
請求項２または請求項３に記載のマルチキャリア受信装置とから構成されること
を特徴とするマルチキャリア伝送システム。
異なる符号を乗算されたマルチキャリア信号を１つ以上受信するマルチキャリア受信装置における受信方法であって、
受信した信号を周波数領域の信号に変換する時間-周波数変換ステップと、
周波数領域に変換された受信信号に前記異なる符号を別々に乗算する複数の符号乗算ステップと、
前記複数の符号乗算部による符号乗算後の各信号に異なる位相回転を別々に与える複数の位相回転ステップと、
それぞれ別々の符号乗算及び位相回転を施された信号を加算する加算ステップと、
前記加算部による加算結果の信号を時間領域の信号に変換する周波数-時間変換ステップとを備え、
受信されたマルチキャリア信号がそれぞれ経由した伝搬路のインパルス応答を一括して算出すること
を特徴とする受信方法。
周期的に周波数方向へ巡回される符号を乗算されたマルチキャリア信号を受信するマルチキャリア受信装置における受信方法であって、
受信した信号を周波数領域の信号に変換する時間-周波数変換ステップと、
周波数領域に変換された受信信号に前記周期的に周波数方向へ巡回される符号の幾つかの巡回結果を別々に乗算する複数の符号乗算ステップと、
前記複数の符号乗算部による符号乗算後の各信号に異なる位相回転を別々に与える複数の位相回転ステップと、
それぞれ別々の符号乗算及び位相回転を施された信号を加算する加算ステップと、
前記加算部による加算結果の信号を時間領域の信号に変換する周波数-時間変換ステップとを備え、
前記周波数-時間変換部の出力から受信信号の周期的な位置を検出すること
を特徴とする受信方法。