JP5198201B2 - 無線通信方法とシステム、無線送信機及び無線受信機 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図1に示されるように、本発明の第1の実施形態に係る無線通信システムは無線送信機(以下、送信機という)100及び無線受信機(以下、受信機という)200からなる。送信機100と受信機200とのタイミング同期をとるために、送信機100はタイミング同期のための無線信号(タイミング同期信号という)を送信アンテナ107によって空間へ向けて送信する。但し、タイミング同期信号を送信する周波数は、予め取り決められていないものとする。受信機200は、送信されてきたタイミング同期信号を受信アンテナ201により受信し、受信されたタイミング同期信号を頼りに受信信号の先頭や終端などのタイミング同期のための基準時間位置を判定することで、送信機100との間のタイミング同期を行う。
送信機100は、図2に示されるように第1拡散系列生成部101、第2拡散系列生成部102、第1周波数変換部103、第2周波数変換部104、ローカル発振器105及び合成部106を有する。
次に、受信機200について説明する。受信機200は、図5に示されるように受信アンテナ201を含む受信ユニット、周波数変換部202、複素共役演算部203、乗算器204、相関算出部であるマッチドフィルタ205、タップ係数設定部206及びピーク検出部207を有する。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態のタイミング同期方法に加えて、さらにキャリア周波数が未知であっても復調が可能な受信信号処理部も併せて示す。第2の実施形態によると、第1の実施形態と同様にタイミング同期を行い、かつキャリア周波数を送受信機間で共有しなくともデータ伝送が可能となる無線通信システムを実現できる。
図13は、第2の実施形態における送信信号117のフレームフォーマットを示す図である。送信アンテナ107からは、送信信号117として周波数f1とf2において同時に信号が送信される。図13に示される送信信号117は、先頭の同期用ヘッダと、データを伝送するペイロードを含む。周波数f1では、同期用ヘッダ区間及びペイロード区間において第1拡散系列が送信される。周波数f2では、同期用ヘッダ区間において第2拡散系列が送信され、そしてペイロード区間において第2拡散系列で時間拡散されたデータが送信される。周波数f2のペイロード区間を拡散データ系列と呼ぶこととする。
図14に示されるように、第2の実施形態に係る送信機100は図2に示した第1拡散系列生成部101、第2拡散系列生成部102、第1周波数変換部103、第2周波数変換部104、ローカル発振器105及び合成部106に加えて、データ系列生成部108、乗算器109及び選択部110を有している。第1拡散系列生成部101、第2拡散系列生成部102、第1周波数変換部103、第2周波数変換部104、ローカル発振器105及び合成部106の基本動作は、第1の実施形態と同様である。
次に、受信機200について詳細に説明する。図16に示されように、第2の実施形態に係る受信機200は、図5に示した周波数変換部202、複素共役演算部203、乗算器204、マッチドフィルタ205、タップ係数設定部206及びピーク検出部207に加えて、RAKE合成部208及び復調部209を有している。周波数変換部202、複素共役演算部203、乗算器204、マッチドフィルタ205、タップ係数設定部206及びピーク検出部207は、基本的に第1の実施形態と同様の動作を行い、受信信号210中の同期用ヘッダ区間を用いて送信機100と受信機200との間のタイミング同期を行う。但し、後続のペイロード区間の受信時も、これらのタイミング同期動作は続けられる。
107・・・送信アンテナ
101,102・・・拡散系列生成部
103,104・・・周波数変換部
105・・・ローカル発振器
106・・・合成部
107・・・送信アンテナ
108・・・データ系列生成部
109・・・乗算器
110・・・選択部
111,112・・・第1、第2の拡散系列(第1、第2の信号)
113,114・・・ローカル信号
115,116・・・RF信号
117・・・合成信号
118・・・変調データ系列
119・・・拡散データ系列
120・・・選択出力信号
200・・・無線受信機
201・・・受信アンテナ
202・・・周波数変換部
2021・・・ミキサ
2022・・・ローカル発振器
203・・・複素共役演算部
204・・・乗算器
205・・・マッチドフィルタ
206・・・タップ係数設定部
207・・・ピーク検出部
208・・・RAKE合成部
209・・・復調部
210・・・受信信号
211・・・ローカル信号
212・・・変換信号
213・・・複素共役信号
214・・・乗算信号
215・・・マッチドフィルタ出力(相互相関)
216・・・タップ係数
217・・・ピーク位置検出信号
218・・・RAKE合成信号
219・・・復調データ
Claims (15)
- 同期用の第1の信号を生成するステップと;
前記第1の信号と異なる同期用の第2の信号を生成するステップと;
前記第1の信号及び前記第2の信号の少なくとも一方を周波数変換して所定の周波数差を持つ第1RF信号及び第2RF信号を生成するステップと;
前記第1RF信号及び前記第2RF信号を合成して送信信号を生成するステップと;
前記送信信号を送信するステップと;
前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと;
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた変換信号を生成するステップと;
前記変換信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得るステップと;
前記受信信号と前記複素共役信号とを乗算して乗算信号を得るステップと;
前記第1の信号と前記第2の信号との積と、前記乗算信号との相互相関を算出するステップと;
タイミング同期のための基準時間位置を判定するために前記相互相関のピークを検出するステップと;を具備する無線通信方法。 - 同期用の第1の信号を生成するステップと;
前記第1の信号と異なる同期用の第2の信号を生成するステップと;
データ信号を生成するステップと;
前記第2の信号と前記データ信号とを乗算してデータ乗算信号を得るステップと;
前記送信信号の同期用ヘッダ区間では第2の信号を選択し、前記送信信号のペイロード区間では前記データ乗算信号を選択するステップと;
前記第1の信号を周波数変換して第1RF信号を生成するステップと;
前記選択するステップにより選択された信号を周波数変換して前記第1RF信号に対して所定の周波数差を持つ第2RF信号を生成するステップと;
前記第1RF信号及び前記第2RF信号を合成して送信信号を生成するステップと;
前記送信信号を送信するステップと;
前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと;
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた変換信号を生成するステップと;
前記変換信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得るステップと;
前記受信信号と前記複素共役信号とを乗算して乗算信号を得るステップと;
前記第1の信号と前記第2の信号との積と、前記乗算信号との相互相関を算出するステップと;
タイミング同期のための基準時間位置を判定するために前記相互相関のピークを検出するステップと;
前記基準時間位置及びその近傍の複数のピークの時刻に対応する相互相関を合成して合成信号を得るステップと;
前記合成信号を復調して前記データ信号を得るステップと;を具備する無線通信方法。 - 同期用の第1の信号を生成する第1信号生成部と;
前記第1の信号と異なる同期用の第2の信号を生成する第2信号生成部と;
前記第1の信号及び前記第2の信号の少なくとも一方を周波数変換して所定の周波数差を持つ第1RF信号及び第2RF信号を生成する送信周波数変換部と;
前記第1RF信号及び前記第2RF信号を合成して送信信号を生成する合成部と;
前記送信信号を送信する送信ユニットと;
前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと;
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた変換信号を生成する受信周波数変換部と;
前記変換信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る演算部と;
前記受信信号と前記複素共役信号とを乗算して乗算信号を得る乗算部と;
前記第1の信号と前記第2の信号との積と、前記乗算信号との相互相関を算出する相関算出部と;
タイミング同期のための基準時間位置を判定するために前記相互相関のピークを検出する検出部と;を具備する無線通信システム。 - 同期用の第1の信号を生成する第1信号生成部と;
前記第1の信号と異なる同期用の第2の信号を生成する第2信号生成部と;
前記第1の信号及び前記第2の信号の少なくとも一方を周波数変換して所定の周波数差を持つ第1RF信号及び第2RF信号を生成する送信周波数変換部と;
前記第1RF信号及び前記第2RF信号を合成して送信信号を生成する合成部と;
前記送信信号を送信する送信ユニットと;を具備する無線送信機。 - 前記送信周波数変換部は、第1ローカル信号を用いて前記第1の信号を周波数変換して前記第1RF信号を生成する第1の周波数変換部と;前記第1のローカル信号に対して前記周波数差を持つ第2のローカル信号を用いて前記第2の信号を周波数変換して前記第2RF信号を生成する第2の周波数変換部と;を含む請求項4記載の無線送信機。
- データ信号を生成するデータ信号生成部と;
前記第2の信号と前記データ信号とを乗算してデータ乗算信号を得る乗算器と;
前記送信信号の同期用ヘッダ区間では第2の信号を選択し、前記送信信号のペイロード区間では前記データ乗算信号を選択する選択部と;をさらに具備し、
前記送信周波数変換部は、前記第1の信号を周波数変換して前記第1RF信号を生成する第1の周波数変換部と、前記選択部により選択された信号を周波数変換して前記第2RF信号を生成する第2の周波数変換部とを含むことを特徴とする請求項4記載の無線送信機。 - 前記第1の信号は第1の拡散系列であり、前記第2の信号は前記第1の拡散系列と異なる第2の拡散系列である請求項4または6のいずれか1項記載の無線送信機。
- 前記第1の拡散系列及び前記第2の拡散系列は、いずれもM系列である請求項7記載の無線送信機。
- 前記第1の拡散系列及び前記第2の拡散系列は、いずれもCAZAC系列である請求項7記載の無線送信機。
- 所定の周波数差を持つ第1RF信号及び第2RF信号が合成された送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと;
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた変換信号を生成する受信周波数変換部と;
前記変換信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る演算部と;
前記受信信号と前記複素共役信号とを乗算して乗算信号を得る乗算部と;
前記第1の信号と前記第2の信号との積と、前記乗算信号との相互相関を算出する相関算出部と;
タイミング同期のための基準時間位置を判定するために前記相互相関のピークを検出する検出部と;を具備する無線受信機。 - 前記受信周波数変換部は、前記周波数差に相当する周波数のローカル信号を生成するローカル信号源と;前記ローカル信号を用いて前記受信信号を周波数変換するミキサと;を含む請求項10記載の無線受信機。
- 前記相関算出部は、前記第1の信号と前記第2の信号との積がタップ係数として設定され、前記乗算信号が入力されるマッチドフィルタを含み、該マッチドフィルタにより前記相互相関を求める請求項10記載の無線受信機。
- 請求項5記載の無線送信機から送信される送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと;
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた変換信号を生成する受信周波数変換部と;
前記変換信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る演算部と;
前記受信信号と前記複素共役信号とを乗算して乗算信号を得る乗算部と;
前記第1の信号と前記第2の信号との積と、前記乗算信号との相互相関を算出する相関算出部と;
タイミング同期のための基準時間位置を判定するために前記相互相関のピークを検出する検出部と;
前記基準時間位置及びその近傍の複数の前記相互相関のピークの位置に対応する相互相関を合成して合成信号を得るRAKE合成部と;
前記合成信号を復調して前記データ信号を得る復調部と;を具備する無線受信機。 - 前記受信周波数変換部は、前記周波数差に相当する周波数のローカル信号を生成するローカル信号源と;前記ローカル信号を用いて前記受信信号を周波数変換するミキサと;を含む請求項13記載の無線受信機。
- 前記相関算出部は、前記第1の信号と前記第2の信号との積がタップ係数として設定され、前記乗算信号が入力されるマッチドフィルタを含み、該マッチドフィルタにより前記相互相関を求める請求項13記載の無線受信機。
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