JP5035892B2 - 無線端末、データ送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線端末、データ送信方法に関するもので、特に、ミリ波を使用して送受信機間で高速通信を行うようにしたものに係わる。

ミリ波を使用して無線端末間で高速通信を行うようにしたミリ波ＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）の無線通信システムの開発が進められている。このような無線通信システムでは、６０ＧＨｚ帯の７ＧＨｚ〜９ＧＨｚの超広帯域が使用され、数Ｇｂｐｓの超高速通信が可能である。このような無線通信システムは、非圧縮のビデオ信号の伝送や、キオスク・ダウンローディング型ファイル転送に用いることが期待されている。

このような無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１５．３として標準化が検討されているものがある（非特許文献１参照）。以下、この無線通信システムについて説明する。

図１２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムの構成を示すものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムでは、無線端末は、デバイス（ＤＥＶ）と呼ばれている。これらのデバイスの無線端末の中で、１つのデバイスは、ピコネット・コーディネータ（ＰＮＣ）と呼ばれる制御端末となり、他のデバイス（ＤＥＶ）は従属端末となる。図１２では、１つの制御端末（ＰＮＣ）と４つの従属端末（ＤＥＶ）が示されている。なお、従属端末（ＤＥＶ）数は、これに限定されるものではない。また、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ）として機能させることもできる。

制御端末（ＰＮＣ）は、上位層からの指令を受けると、周辺の従属端末（ＤＥＶ）を束ねて、ひとつのピコネットを形成する。ピコネットとは、１つのマスタ（ここでは制御端末（ＰＮＣ））に対して、複数のスレーブ（ここでは従属端末（ＤＥＶ））を接続して構成されるネットワークである。ここでは、従属端末（ＤＥＶ）は、ネットワークに自由に参加、離脱できる。

制御端末（ＰＮＣ）は、ビーコンを送出して、ネットワークのタイミングを調整する機能を備えている。各従属端末（ＤＥＶ）は、無線端末（ＰＮＣ）からのビーコンを受信して、指定されたタイミングで、データの送受信を行う。

制御端末（ＰＮＣ）は、各従属端末（ＤＥＶ）に割り当てるタイムリソースを管理することによって、各従属端末（ＤＥＶ）の通信路の形成を制御し、これにより任意のデバイス間でポイント・ツー・ポイントの通信路が形成され、データが転送される。

図１３は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で使用されるスーパーフレームの構成を示すものである。図１３に示すように、１つのスーパーフレームは、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）と、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）との３つのパートから構成される。

各スーパーフレームの開始時はビーコン期間となっており、このビーコン期間で、制御端末（ＰＮＣ）からビーコンがブロードキャストされる。このビーコンは、各スーパーフレームの開始を示し、制御端末（ＰＮＣ）から各従属端末（ＤＥＶ）に、タイム割り当てや管理情報を提供している。

コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）は、スーパーフレームでビーコンの次に割り当てられている。このコンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance)により、全ての無線端末がアクセス可能な期間になっている。このコンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）では、時間に依存しないデータが転送される。

チャネル時間割り当て（ＣＴＰＡ）期間は、制御端末（ＰＮＣ）が特定の従属端末（ＤＥＶ）にのみ通信を許可する期間となっている。チャネル時間割り当て期間（ＣＴＰＡ）は、管理用のタイムスロット（ＭＣＴＡ１、ＭＣＴＡ２）と、いくつかのタイムスロット（ＣＴＡ１、ＣＴＡ２、…）から構成されている。このチャネル時間割り当て（ＣＴＰＡ）期間では、時間依存のデータ（アイソクロナスデータ）が転送される。

図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で使用される無線フレームの構成を示すものである。各期間（ビーコン期間、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）、チャネル時間割り当て（ＣＴＰＡ）期間）では、図１４に示すような無線フレームを用いて通信が行われる。

図１４（Ａ）に示すように、無線フレームは、プリアンブル部と、ヘッダ部と、ペイロード部とからなる。プリアンブル部は、図１４（Ｂ）に示すように、さらに、ＡＧＣ、ＡＦＣ、シンボル同期、フレーム同期を行うための同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と、チャネル推定のためのプリアンブル（ＣＥ）とに分かれている。ヘッダには、無線フレームで送付される情報データの属性情報が含まれる。

チャネル推定のためのプリアンブル（ＣＥ）は、時間領域や周波数領域でのチャネル等化を行うのに用いられる。従来より知られている劣悪な伝搬路環境への等化技術としては、非特許文献２に示されているようなものがある。
IEEE 802.15, Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPAN) Amendment 1: MAC Sublayer, IEEE Std. 802.15.3b, 2005 D. Falconer,et al.,"Frequency domain equalzation forsingle-carrier broadband wireless access," IEEE Communications Magazine, vol.40,no.4,pp.58-66,April 2002.

上述のように、このような無線通信システムでは、無線フレームのチャネル推定のためのプリアンブル（ＣＥ）を用いて、マルチパスの影響によるチャネル等化を行っている。チャネル等化には、時間領域の等化と周波数領域の等化がある。幅広く伝搬環境に対応するためには、時間領域の等化と周波数領域の等化とに柔軟に対応できるようにすることが望まれる。

時間領域の等化では、受信したチャネル推定のためのプリアンブル（ＣＥ）と、受信機側で発生したプリアンブル（ＣＥ）と同様のパターンとの相関を検出してチャネル特性を推定する。このとき、相関値のサイドローブが狭いことが望まれる。

また、周波数領域の等化を行う場合、マルチパスを介して遅れた信号が受信されることになる。周波数領域のチャネル等化を行う場合には、チャネル推定のためのプリアンブル（ＣＥ）を周波数領域に変換するが、このとき、マルチパスにより遅れた信号成分中に不連続な部分があると、この部分から異なる周波数成分が発生し、周波数領域の等化が正しく行われなくなる。

本発明は、上述の課題を鑑み、時間領域の等化と周波数領域の等化とに柔軟に対応できるようにした無線端末、データ送信方法を提供することを目的とする。

上述課題を解決するために、本発明の無線端末は、制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、スーパーフレームの各期間で、同期用プリアンブルとチャネル推定用プリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムの無線端末において、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をチャネル推定用プリアンブルとして生成するプリアンブル生成手段と、プリアンブル生成手段からのチャネル推定用プリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成する無線フレーム生成手段とを備え、プリアンブル生成手段は、Ｇｏｌａｙ符号を発生させるＧｏｌａｙ符号発生手段と、Ｇｏｌａｙ符号を構成する二つの系列の符号をそれぞれ蓄積する記憶手段とを備え、記憶手段から、一方の系列の符号における後方のパターン、一方の系列の符号、一方の系列の符号における前方のパターン、他方の系列の符号における後方のパターン、他方の系列の符号、他方の系列の符号における前方のパターン、を順に読み出してチャネル推定用プリアンブルとして生成することを特徴とする。

本発明のデータ送信方法は、制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、スーパーフレームの各期間で、同期用プリアンブルとチャネル推定用プリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムのデータ送信方法において、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をチャネル推定用プリアンブルとして生成するプリアンブル生成ステップと、生成したチャネル推定用プリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成するステップとを備え、プリアンブル生成ステップは、Ｇｏｌａｙ符号を発生するステップと、Ｇｏｌａｙ符号を構成する二つの系列の符号をそれぞれ記憶手段に蓄積するステップと、記憶手段から、一方の系列の符号における後方のパターン、一方の系列の符号、一方の系列の符号における前方のパターン、他方の系列の符号における後方のパターン、他方の系列の符号、他方の系列の符号における前方のパターン、を順に読み出してチャネル推定用プリアンブルとして生成するステップとを備えることを特徴とする。

本発明の無線端末によれば、制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、スーパーフレームの各期間で、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムの無線端末において、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をプリアンブルとして生成するプリアンブル生成手段と、プリアンブル生成手段からのプリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成する無線フレーム生成手段とを備えるようにしているので、チャネル推定用のプリアンブルの連続性が保て、周波数領域でのチャネル等化を確実に行うことができる。

また、本発明の無線端末によれば、プリアンブル生成手段は、Ｇｏｌａｙ符号を発生しているので、サイドローブの小さい相関検出信号を得ることができる。

また、本発明の無線端末によれば、プリアンブル生成手段は、一つの系列の符号のパターンを基本パターンとして発生する基本パターン発生手段と、基本パターン、基本パターンの符号の後方のパターン、基本パターンの符号の前方のパターンをそれぞれ蓄積する記憶手段と、記憶手段から、基本パターンの符号の後方のパターン、基本パターン、基本パターンの符号の前方のパターンを順に読み出して、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をプリアンブルとして生成しているので、チャネル推定用のプリアンブルの連続性を保つことができる。

本発明のデータ送信方法によれば、制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、スーパーフレームの各期間で、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムのデータ送信方法において、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をプリアンブルとして生成するステップと、生成したプリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成するステップとを備えるようにしているので、チャネル推定用のプリアンブルの連続性が保て、周波数領域でのチャネル等化を確実に行うことができる。

また、本発明のデータ送信方法によれば、プリアンブル生成手段は、Ｇｏｌａｙ符号を発生しているので、サイドローブの小さい相関検出信号を得ることができる。

また、本発明のデータ送信方法によれば、プリアンブル生成ステップは、一つの系列の符号のパターンを基本パターンとして発生するステップと、基本パターン、基本パターンの符号の後方のパターン、基本パターンの符号の前方のパターンをそれぞれ蓄積するステップと、基本パターンの符号の後方のパターン、基本パターン、基本パターンの符号の前方のパターンを順に読み出して、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をプリアンブルとして生成するステップとを備えているので、チャネル推定用のプリアンブルの連続性を保つことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された無線端末の構成を示すものである。なお、本発明の実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で提案されている無線通信システムにおける、制御端末（ＰＮＣ）及び従属端末（ＤＥＶ）として用いることができる。

図１に示すように、本発明の実施形態の無線端末１は、ＭＡＣ(Media Access Contoroler）部１１と、ベースバンド処理部１２と、ＲＦフロントエンド部１３とから主に構成されている。

ＭＡＣ部１１は、ＭＡＣ層の処理を行うものである。ＭＡＣ層の処理は、ネットワーク上の端末がどのようにアクセス及びデータを送受信するかを制御するものである。本発明の実施形態では、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス（ＣＡＰ）期間と、チャネル時間割り当て（ＣＴＡＰ）期間とからなるスーパーフレームを用いてデータの送受信が行われる。

ベースバンド処理部１２は、送信するデータのベースバンド信号や、受信したベースバンド信号の処理を行うものである。送信側のベースバンド処理部１２には、エラー訂正符号化部２１と、ベースバンド変調部２２と、無線フレーム生成部２３と、スペクトラム拡散部２４とが含まれる。

エラー訂正符号化部２１は、送信データのエラー訂正符号化を行う。エラー訂正符号としては、ブロック符号や畳み込み符号を用いることができ、どのようなエラー訂正処理を行うようにしてもよい。

ベースバンド変調部２２は、送信データの変調を行うもので、ＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、多値ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等、どのような変調方式を用いてもよい。

無線フレーム生成部２３は、送信データ（ペイロード）に対して、所定シンボルのプリアンブルと、ヘッダとを付加して、無線フレームを形成するものである。プリアンブルには、ＡＧＣ、ＡＦＣ、シンボル同期、フレーム同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）とがある。

無線フレームに付加するプリアンブルは、プリアンブル生成部２５により生成される。このプリアンブル生成部２５は、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加して、符号の連続性が保たれるようにしたものを生成している。このようなプリアンブルを用いることで、時間領域のチャネル推定を行うときも、周波数領域のチャネル推定を行うときも、適切な推定が行える。このことについては、後に説明する。

スペクトラム拡散部２４は、ランダム符号系列により、送信シンボルのスペクトラム拡散を行う。なお、ここでは、スペクトラム拡散部２４でＤＳ−ＣＤＭＡ(Direct Sequence Code Division Multiple Access)を行っているが、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)、ＭＢ−ＯＦＤＭ(Multi band Orthogonal Frequency Division Multiplex)を用いてもよい。

ベースバンド処理部１２の受信側としては、スペクトラム逆拡散部３１と、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)／ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）部３２と、チャネル等化部３３と、ベースバンド復調部３４と、エラー訂正処理部３５と、同期捕捉部３６とが含まれる。

スペクトラム逆拡散部３１は、ランダム符号系列により、スペクトラム逆拡散を行う。スペクトラム逆拡散は、送信時と同じランダム符号を用いて行われる。

ＡＧＣ／ＡＦＣ部３２は、プリアンブルのパターンを用いて、振幅制御や周波数偏差の制御を行う。振幅制御は、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の振幅が所定値となるように制御することで行われる。周波数偏差の制御は、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の位相回転量から周波数偏差を検出することで行われる。

また、同期捕捉部３６では、受信信号の同期用にプリアンブル（ＳＹＮＣ）から、シンボル同期クロックが形成される。このシンボル同期クロックは各部に送られ、シンボル同期処理が行われる。

チャネル等化部３３は、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）を用いてチャネル推定を行い、これを用いて、マルチパス成分による符号干渉を除去する処理を行う。

前述したように、本発明の実施形態では、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、各系列の符号の前後に、符号の連続性が保たれるマージンが設けられている。このため、時間領域でのチャネル推定も、周波数領域でのチャネル推定も、確実に行える。

ベースバンド復調部３４は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ等の復調を行う。エラー訂正処理部３５は、エラー訂正符号によりエラー訂正処理を行う。

ＲＦフロントエンド部１３は、送信時には送信データをミリ波帯（例えば６０ＧＨｚ）にアップコンバートして、電力増幅して送信する。また、受信時には、受信信号を増幅し、受信データをダウンコンバートする。

送信側のＲＦフロントエンド部１３には、直交変調回路４１と、電力増幅回路４２とが含まれる。受信側のＲＦフロントエンド部１３には、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）４３と、直交復調回路４４とが含まれる。

上述のように、本発明の実施形態の無線端末では、プリアンブル生成部２５は、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加して、符号の連続性が保たれるようにしたものを生成している。このプリアンブル生成部２５について説明する。

図２は、プリアンブル生成部２５の一例である。図２において、基本パターン発生部５０からは、図３（Ａ）に示すようなＬシンボルの所定基本パターンの符号（Ｓ１〜ＳＬ）が発生される。このＬシンボルの所定パターンの符号が基本パターンメモリ５２に蓄積される。また、図３（Ｂ）に示すように、このＬシンボルの所定パターンの符号のうちの後側のＭシンボル（Ｓ（Ｌ−Ｍ＋１）〜ＳＬ）のシンボルが切り出され、このＭシンボル（Ｓ（Ｌ−Ｍ＋１）〜ＳＬ）が前側マージンメモリ５１に蓄積される。また、図３（Ｃ）に示すように、Ｌビットの所定パターンの符号のうちの前側のＮシンボル（Ｓ１〜ＳＮ）の符号が切り出され、このＮシンボル（Ｓ１〜ＳＮ）が後側マージンメモリ５３に蓄積される。

セレクタ５５は、端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃの順に切り替えられる。これにより、セレクタ５５からは、図３（Ｄ）に示すように、所定パターンのうちの後側のＭシンボル（Ｓ（Ｌ−Ｍ＋１）〜ＳＬ）と、Ｌシンボルの所定パターンの符号（Ｓ１〜ＳＬ）と、所定パターンのうちの前側のＮシンボル（Ｓ１〜ＳＮ）が順に出力される。

なお、Ｌは基本パターンのシンボル数であり、後方を切り出すシンボル数Ｍは、Ｍ≦Ｌであり、また、前方を切り出すシンボル数Ｎは、Ｎ≦Ｌである。シンボル数Ｍ及びＮは、マルチパスの大きさを考慮して決められる。シンボル数ＭとＮとの関係は、例えば、Ｍ＝Ｎである。

このように、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加すると、符号の連続性が保たれる。

つまり、図４（Ａ）に示すように、所定パターンの符号（Ｓ１〜ＳＬ）を連続して配置し、この連続した符号をＱ１及びＱ２で切断したとする。この場合、切り取られた符号のパターンは、所定パターンのうちの後側のＭシンボル（Ｓ（Ｌ−Ｍ＋１）〜ＳＬ）と、Ｌシンボルの所定パターンの符号（Ｓ１〜ＳＬ）と、所定パターンのうちの前側のＮシンボル（Ｓ１〜ＳＮ）とを順に出力したパターンと同じになる。よって、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加したものは、符号の連続性が保たれている。

図５は、本発明の実施形態で用いられる無線フレームのチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）の具体例である。本発明の実施形態では、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、Ｇｏｌａｙ符号を用いている。つまり、図５に示すように、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）は、符号Ｃａ＿Ｌ、符号Ｃａ、符号Ｃａ＿Ｈ、符号Ｃｂ＿Ｌ、符号Ｃｂ、符号Ｃｂ＿Ｈの順に配置されている。これは、２５６シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃａの前後に、１２８シンボルのマージン符号Ｃａ＿Ｌ、Ｃａ＿Ｈを付加し、２５６シンボルのｂ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃｂの前後に、１２８シンボルのマージン符号Ｃｂ＿Ｌ、Ｃｂ＿Ｈを付加したものである。マージン符号Ｃａ＿Ｌ、Ｃａ＿Ｈは、ａ系列の符号の後方のパターンと前方のパターンである。マージン符号Ｃｂ＿Ｌ、Ｃｂ＿Ｈは、ｂ系列の符号の後方のパターンと前方のパターンである。

上述のＧｏｌａｙ符号を用いた場合のプリアンブル生成部２５は、図６に示すように構成できる。

図６において、Ｇｏｌａｙ符号発生器６１からのａ系列の出力符号は、メモリ６２に蓄積される。また、Ｇｏｌａｙ符号発生器６１からのｂ系列の出力符号は、メモリ６３に蓄積される。メモリ６２及び６３は、ＭＡＣ部１１中の管理部６４の管理の基に、読み出される。

図５に示すように、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）が構成される場合、管理部６４は、図７にフローチャートで示すような処理を行って、プリアンブルを発生する。

Ｇｏｌａｙ符号発生器６１からは、２５６シンボルのＧｏｌａｙ符号を発生させ、このａ系列の符号をメモリ６２に蓄積させ、ｂ系列の符号をメモリ６３に蓄積させる（ステップＳ１）。

管理部６４は、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）の期間になったかどうかを判断し（ステップＳ２）、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）の期間になったら、メモリ６２から、ａ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃａのパターンの後方の１２８シンボルの符号Ｃａ＿Ｌを読み出させる（ステップＳ３）。それから、メモリ６２から、２５６シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号を読み出させ（ステップＳ４）、ａ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃａの前方の１２８シンボルの符号Ｃａ＿Ｈを読み出させる（ステップＳ５）。

そして、メモリ６３から、ｂ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃｂのパターンの後方の１２８シンボルの符号Ｃｂ＿Ｌを読み出させ（ステップＳ６）、２５６シンボルのｂ系列のＧｏｌａｙ符号を読み出させ（ステップＳ７）、ｂ系列のＧｏｌａｙ符号Ｃｂのパターンの前方の１２８シンボルの符号Ｃｂ＿Ｈを読み出させる（ステップＳ８）。

本発明の実施の形態では、上述のようなチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）を用いて、チャネル推定を行い、マルチパスの影響の除去を行うようにしている。

マルチパスの特性は、時間的には、受信したチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）と、受信側で用意したチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンとの相関を検出することで得ることができる。

すなわち、図８に示すように、プリアンブル抽出部７１で、受信信号からチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）を抽出し、また、パターン発生部７２で、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンと同様な符号を発生させ、相関検出部７３で、受信したチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）と、既知パターン発生部７２からのチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンとの相関を検出する。相関検出部７３は、例えばマッチドフィルタで構成できる。このような相関検出部７３からは、図８に示すような、相関検出信号を得ることができる。この相関検出信号から、チャネル推定部７４で、マルチパス成分を推定することができる。このチャネル推定部７４のチャネル推定値に基づいて、チャネル等化フィルタ７５で、マルチパスの影響が除去される。

本発明の実施形態では、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、Ｇｏｌａｙ符号を用いている。Ｇｏｌａｙ符号は相補的（コンプリメンタリ）な符号であるため、２つの系列の相関検出信号を加算すると、ノイズ成分がキャンセルされる。このため、相関検出信号のサイドローブが小さくなり、理想的な相関検出信号が得られる。

時間領域の等化としては、判定期間等化、最尤系列推定やこれらに準ずる等化を用いることができる。

また、マルチパスによるチャネル推定を、図１０に示すように、周波数領域で行うこともできる。すなわち、図１０に示すように、プリアンブル抽出部８１で、受信信号からチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）が抽出され、このプリアンブル（ＣＥ）の受信データがＦＦＴ(Fast Fourier Transform）８２に送られる。ＦＦＴ８２で、時間領域のデータが周波数領域のデータに変換される。この周波数領域のデータから、チャネル推定部８３で、周波数領域でのチャネル推定が行われる。

受信シンボルは、ＦＦＴ８５に送られ、ＦＦＴ８５で、時間領域のシンボルが周波数領域に変換される。ＦＦＴ８５の出力がチャネル等化フィルタ８６に送られる。チャネル等化フィルタ８６で、チャネル推定部８３からのチャネル推定値に基づいて、周波数領域で、チャネル等化が行われる。

周波数領域でのチャネル等化としては、ゼロフォーシング等化、最小平均二乗誤差等化やこれに準ずる等化を用いることができる。

チャネル等化フィルタ８６の出力は、ＩＦＦＴ(inverse Fast Fourier Transform)８７に送られ、時間領域のシンボルに戻されて、出力される。

このように、周波数領域でチャネル推定を行う場合、ＦＦＴ８５には、図１１に示すように、複数の経路を介されたマルチパスの受信データが送られる。このように、マルチパスを介されて遅延を受けると、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）がＦＦＴ８５に入力されるタイミングが遅れてくる。

すなわち、図１１（Ａ）に示すように、本来のパスを介された受信信号からチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）の部分Ｒ１がＦＦＴ８２に入力されているとする。このとき、遅延パスを介された信号は、図１１（Ｂ）〜図１１（Ｄ）に示すように、Ｔ１〜Ｔ３だけそれぞれ遅延されているので、部分Ｒ２〜Ｒ４の部分がＦＦＴ８５に入力される。遅延パスを介して遅れてＦＦＴ８５に入力される部分Ｒ２〜Ｒ４には、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に示すように、マージンの部分が含まれることになる。

本発明の実施形態では、上述したように、符号の連続性が保たれるマージンが設けられている。図１１（Ｂ）〜図１１（Ｄ）では、マージンの部分がＦＦＴ８２に入力されるが、このマージンは符号の連続性は保たれる。符号の連続性が保たれていれば、ＦＦＴ８２に入力されるデータの開始位置が変わるだけであり、これは位相が変わったということであり、周波数には影響を与えない。このため、周波数特性に影響を与えることはなく、相関特性を維持できる。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加して、符号の連続性が保つように、プリアンブルを生成している。これにより、時間領域でのチャネル推定も、周波数領域でのチャネル推定も、確実に行える。

なお、本発明は、ディジタル信号処理ハードウェアで構成できる他，ＤＳＰ(Digital Signal Processor)，ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などを用いて、ソフトウェアで構成することができる。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

本発明は、特に。ミリ波を使用して無線端末間で高速通信を行うようにしたミリ波ＷＰＡＮの無線通信システムに用いて好適である。

本発明の実施形態の無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるプリアンブル生成部の一例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるチャネル推定用のプリアンブルの説明図である。 本発明の実施形態におけるチャネル推定用のプリアンブルの説明図である。 本発明の実施形態におけるチャネル推定用のプリアンブルの具体例の説明図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるプリアンブル生成部の他の例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるプリアンブル生成部の他の例の説明に用いるフローチャートである。 チャネル等化の説明に用いるブロック図である。 相関検出信号の説明図である。に用いるフローチャートである。 周波数領域でのチャネル等化の説明に用いるブロック図である。 マルチパスを介されたプリアンブルの入力の説明図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムの説明図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムにおけるスーパーフレームの説明図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムにおける無線フレームの説明図である。

符号の説明

１１ ＭＡＣ部
１２ ベースバンド処理部
１３ フロントエンド部
２１ エラー訂正符号化部
２２ ベースバンド変調部
２３ 無線フレーム生成部
２４ スペクトラム拡散部
２５ プリアンブル生成部
３１ スペクトラム逆拡散部
３２ ＡＧＣ／ＡＦＣ部
３３ チャネル等化部
３４ ベースバンド復調部
３５ エラー訂正処理部
３６ 同期捕捉部
４１ 直交変調回路
４２ 電力増幅回路
４４ 直交復調回路
５０ 基本パターン発生部
５１ 前側マージンメモリ
５２ 基本パターンメモリ
５３ 後側マージンメモリ
５５ セレクタ
６１ Ｇｏｌａｙ符号発生器
６２ メモリ
６３ メモリ
６４ 管理部
７１ プリアンブル抽出部
７２ 既知パターン発生部
７３ 相関検出部
７４ チャネル推定部
７５ チャネル等化フィルタ
８１ プリアンブル抽出部
８２ ＦＦＴ
８３ チャネル推定部
８５ ＦＦＴ
８６ チャネル等化フィルタ
８７ ＩＦＦＴ

Claims (2)

1. 制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、前記スーパーフレームの各期間で、同期用プリアンブルとチャネル推定用プリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムの無線端末において、
   一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をチャネル推定用プリアンブルとして生成するプリアンブル生成手段と、
   前記プリアンブル生成手段からのチャネル推定用プリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成する無線フレーム生成手段とを備え、
   前記プリアンブル生成手段は、
   Ｇｏｌａｙ符号を発生させるＧｏｌａｙ符号発生手段と、
   当該Ｇｏｌａｙ符号を構成する二つの系列の符号をそれぞれ蓄積する記憶手段とを備え、
   前記記憶手段から、一方の系列の符号における後方のパターン、前記一方の系列の符号、前記一方の系列の符号における前方のパターン、他方の系列の符号における後方のパターン、前記他方の系列の符号、前記他方の系列の符号における前方のパターン、を順に読み出して前記チャネル推定用プリアンブルとして生成する
   ことを特徴とする無線端末。
2. 制御端末と複数の従属端末とからネットワークを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、前記スーパーフレームの各期間で、同期用プリアンブルとチャネル推定用プリアンブルとヘッダとペイロードとからなる無線フレームを用いてデータの送受信を行う無線通信システムのデータ送信方法において、
   一つの系列の符号のパターンの前側にその系列の符号の後方のパターンをマージンとして付加し、その系列の符号のパターンの後側にその系列の符号の前方のパターンをマージンとして付加した符号をチャネル推定用プリアンブルとして生成するプリアンブル生成ステップと、
   前記生成したチャネル推定用プリアンブルを送信データに付加して無線フレームを生成するステップとを備え、
   前記プリアンブル生成ステップは、
   Ｇｏｌａｙ符号を発生するステップと、
   前記Ｇｏｌａｙ符号を構成する二つの系列の符号をそれぞれ記憶手段に蓄積するステップと、
   前記記憶手段から、一方の系列の符号における後方のパターン、前記一方の系列の符号、前記一方の系列の符号における前方のパターン、他方の系列の符号における後方のパターン、前記他方の系列の符号、前記他方の系列の符号における前方のパターン、を順に読み出して前記チャネル推定用プリアンブルとして生成するステップとを備える
   ことを特徴とするデータ送信方法。

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