JP5221175B2 - 送信方法および送信装置ならびに受信方法および受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、送信技術および受信技術に関し、特に複数の系列の信号を伝送する送信方法および送信装置ならびに受信方法および受信装置に関する。

近年、無線通信における通信速度を向上させるための技術として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式が検討されている。ＭＩＭＯ方式では、同一の時刻、同一の周波数において複数の系列の信号を送信し、複数の系列を分離しながら受信する。理論上、系列数が２倍になれば、帯域幅が２倍に増えた場合と同様の効果が得られる。一般的に、このようなＭＩＭＯ方式と、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式とが組み合わされることが多い（例えば、特許文献１参照）。
特開2006-237658号公報

ＯＦＤＭ変調方式は、シングルキャリア方式と比較して、高いＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を必要とする。さらに、ＭＩＭＯ方式と組み合わされることによって、必要とされるＰＡＰＲはさらに高くなる。そのため、ＰＡＰＲの点からいえば、ＯＦＤＭ変調方式よりもシングルキャリア方式の使用の方が好ましい。一方、ＭＩＭＯ方式において、受信側が各系列を分離するために、系列を区別できるようなプリアンブルがパケット信号に付加されるべきである。シングルキャリア方式でのプリアンブルは、時間的な信号パターンとして規定されているので、系列を区別できるようにするために、時間的に独立した信号パターンが使用されることになる。例えば、ある期間ではひとつ目の系列に対するプリアンブルだけが送信され、別の系列に対するプリアンブルは送信されない。また、異なった期間になれば、異なった系列に対するプリアンブルだけが送信される。その結果、オーバヘッドが増加してしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、シングルキャリア方式にてＭＩＭＯ方式を実現する場合に、プリアンブルの期間の増加を抑制する通信技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の送信装置は、複数の系列によって形成されるバースト信号であって、かつ先頭部分の期間に既知信号が配置されたバースト信号を生成する生成部と、生成部において生成したバースト信号を出力する出力部とを備える。生成部は、複数の系列のそれぞれに配置した既知信号を周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、既知信号のパターンを規定し、出力部から出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号である。

本発明の別の態様もまた、送信装置である。この装置は、複数の系列によって形成されるバースト信号を生成する生成部と、生成部において生成したバースト信号を出力する出力部とを備える。生成部は、複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定し、かつ少なくともひとつの系列に既知信号を配置させ、出力部から出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号である。

本発明のさらに別の態様は、受信装置である。この装置は、複数の系列によって形成されるバースト信号であって、かつ先頭部分の期間に既知信号が配置されたバースト信号を複数のアンテナにて受信する受信部と、受信部において受信したバースト信号に対して、時空間等化信号処理を系列ごとに実行する処理部と、処理部での時空間等化信号処理において使用すべきタップ係数を系列ごとに導出する導出部とを備える。受信部において受信したバースト信号では、複数の系列のそれぞれに配置した既知信号を周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、既知信号のパターンが規定されており、導出部は、受信部において受信したバースト信号に含まれた既知信号を周波数領域に変換する第１変換部と、第１変換部において変換した既知信号をもとに、系列ごとに異なった既知信号のパターンを使用しながら、各系列に対する周波数領域での伝送路特性を計算する計算部と、計算部において計算した周波数領域での伝送路特性を時間領域に変換することによって、タップ係数を導出する第２変換部とを備える。

本発明のさらに別の態様もまた、受信装置である。この装置は、複数の系列によって形成されたバースト信号であって、かつ複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンが規定されたバースト信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号を複数の系列に分離する分離部と、分離部において分離した複数の系列のうち、既知信号が配置された系列をもとに、伝送路特性を推定する推定部と、推定部において推定した伝送路特性をもとに、分離部において分離した複数の系列のうち、残りの系列を復調する復調部と、を備える。

本発明のさらに別の態様は、送信方法である。この方法は、複数の系列によって形成されるバースト信号であって、かつ先頭部分の期間に既知信号が配置されたバースト信号を生成するステップと、生成したバースト信号を出力するステップとを備える。生成するステップは、複数の系列のそれぞれに配置した既知信号を周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、既知信号のパターンを規定し、出力するステップから出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号である。

本発明のさらに別の態様もまた、送信方法である。この方法は、複数の系列によって形成されるバースト信号を生成するステップと、生成したバースト信号を出力するステップとを備える。生成するステップは、複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定し、かつ少なくともひとつの系列に既知信号を配置させ、出力するステップから出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号である。

本発明のさらに別の態様は、受信方法である。この方法は、複数の系列によって形成されるバースト信号であって、かつ先頭部分の期間に既知信号が配置されたバースト信号を複数のアンテナにて受信するステップと、受信したバースト信号に対して、時空間等化信号処理を系列ごとに実行するステップと、時空間等化信号処理において使用すべきタップ係数を系列ごとに導出するステップとを備える。受信するステップにおいて受信したバースト信号では、複数の系列のそれぞれに配置した既知信号を周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、既知信号のパターンが規定されており、導出するステップは、受信したバースト信号に含まれた既知信号を周波数領域に変換するステップと、周波数領域に変換した既知信号をもとに、系列ごとに異なった既知信号のパターンを使用しながら、各系列に対する周波数領域での伝送路特性を計算するステップと、計算した周波数領域での伝送路特性を時間領域に変換することによって、タップ係数を導出するステップとを備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、シングルキャリア方式にてＭＩＭＯ方式を実現する場合に、プリアンブルの期間の増加を抑制できる。

本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、少なくともふたつの無線装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。無線装置のうちの一方は、送信装置に相当し、他方は、受信装置に相当する。送信装置は、複数の系列によって構成されるパケット信号を生成する。また、複数の系列のそれぞれは、シングルキャリア信号によって構成される。なお、シングルキャリア信号のうちの先頭部分には、プリアンブル信号が配置されている。また、受信装置は、送信装置からのパケット信号を受信すると、パケット信号に含まれたプリアンブルをもとに伝送路特性を推定し、伝送路特性を使用しながら、パケット信号を復調する。ここで、プリアンブルは、受信装置において系列を区別できるような信号パターンとして規定されるべきである。そのような場合であっても、プリアンブルの期間の増加を抑制するために、本実施例に係る送信装置と受信装置とは、次の処理を実行する。

送信装置は、プリアンブルを周波数領域に変換した場合、系列ごとに異なった周波数にピークを有するように、プリアンブルのパターンを規定する。例えば、系列の数が「２」であり、かつプリンアンブルのパターンをＦＦＴにて変換した場合に、ひとつ目の系列のプリアンブルが奇数番目の周波数ポイントにピークを有し、ふたつ目の系列のプリアンブルが偶数番目の周波数ポイントにピークを有する。受信装置は、プリアンブルを受信すると、ＦＦＴにて周波数領域に変換する。また、受信装置は、奇数番目の周波数ポイントの値をもとに、ひとつ目の系列に対する伝送路特性を推定し、偶数番目の周波数ポイントの値をもとに、ふたつ目の系列に対する伝送路特性を推定する。なお、このような伝送路特性は、周波数領域にて導出される。さらに、受信装置は、周波数領域の伝送路特性をＩＦＦＴにて時間領域に変換することによって、タップ係数を導出する。受信装置は、タップ係数を使用しながら、パケット信号に対して、時空間等化信号処理を実行する。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、送信装置１０、受信装置５０を含む。また、送信装置１０は、送信用アンテナ１２と総称される第１送信用アンテナ１２ａ、第２送信用アンテナ１２ｂ、第３送信用アンテナ１２ｃ、第４送信用アンテナ１２ｄを含み、受信装置５０は、受信用アンテナ１４と総称される第１受信用アンテナ１４ａ、第２受信用アンテナ１４ｂ、第３受信用アンテナ１４ｃ、第４受信用アンテナ１４ｄを含む。

通信システム１００の構成として、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。パケット信号は、送信装置１０から受信装置５０に送信される。送信装置１０は、第１送信用アンテナ１２ａから第４送信用アンテナ１２ｄのそれぞれから、複数の系列のデータをそれぞれ送信する。その結果、データレートが高速になる。受信装置５０は、第１受信用アンテナ１４ａから第４受信用アンテナ１４ｄによって、複数の系列のデータを受信する。さらに、受信装置５０は、アダプティブアレイ処理によって、受信したデータを分離して、複数の系列のデータを独立に復調する。

ここで、送信用アンテナ１２の本数は「４」であり、受信用アンテナ１４の本数も「４」であるので、送信用アンテナ１２と受信用アンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉ送信用アンテナ１２ｉから第ｊ受信用アンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１送信用アンテナ１２ａと第１受信用アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１送信用アンテナ１２ａから第２受信用アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２送信用アンテナ１２ｂと第１受信用アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２送信用アンテナ１２ｂから第２受信用アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４送信用アンテナ１２ｄから第４受信用アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。

図２は、送信装置１０の構成を示す。送信装置１０は、ＩＦ部２０、変調部２２、プリアンブル付加部２４、ＲＦ部２６、送信用アンテナ１２と総称される第１送信用アンテナ１２ａ、第２送信用アンテナ１２ｂ、制御部２８を含む。図１において、送信装置１０は、４つの送信用アンテナ１２を備えたが、説明を簡潔にするために、ここでは、ふたつの送信用アンテナ１２を備えるものとする。

ＩＦ部２０は、外部から送信の対象となるデータを受けつける。また、ＩＦ部２０は、受けつけたデータに対して誤り訂正の符号化を実行し、符号化したデータをふたつの系列に分離して出力する。変調部２２は、ＩＦ部２０から、ふたつの系列のデータを受けつける。また、変調部２２は、ふたつの系列のデータのそれぞれに対して、変調を実行する。ここで、変調方式は、任意のものでよい。変調部２２は、ふたつの系列の変調データを出力する。プリアンブル付加部２４は、変調部２２から、ふたつの系列の変調データを受けつける。また、プリアンブル付加部２４は、ふたつの系列の変調データを予め定めた長さにまとめる。また、プリアンブル付加部２４は、まとめた変調データをパケット信号に格納する。ここで、パケット信号は、ふたつの系列にて形成されている。さらに、プリアンブル付加部２４は、ふたつの系列によって形成されるパケット信号のうち、先頭部分の期間にプリアンブルを付加する。

図３（ａ）−（ｂ）は、送信装置１０から送信されるパケット信号のフォーマットを示す。図３（ａ）は、パケット信号全体のフォーマットを示す。ひとつ目の系列は、「第１ＡＧＣ用プリアンブル」、「第１タップ用プリアンブル」、「データ」によって形成されており、ふたつ目の系列は、「第２ＡＧＣ用プリアンブル」、「第２タップ用プリアンブル」、「データ」によって形成されている。第１ＡＧＣ用プリアンブルおよび第２ＡＧＣ用プリアンブル（以下、「ＡＧＣ用プリアンブル」と総称する）は、図示しない受信側にＡＧＣ制御を実行させるための既知信号である。第１タップ用プリンアンブルおよび第２タップ用プリアンブル（以下、「タップ用プリアンブル」と総称する）は、受信側にタップ係数を導出させるための既知信号である。これは、受信側に伝送路特性を推定させるための既知信号ともいえる。なお、前提として、受信側には、複数のタップが備えられているが、その構成は後述する。データは、変調部２２から受けつけたふたつの系列の変調データに相当する。なお、パケット信号には、図示しない制御信号等が含まれてもよいが、ここでは説明を省略する。

図３（ｂ）は、タップ用プリアンブルの構成を示す。第１タップ用プリアンブルのパターンは、ふたつの「Ｐ１」というサブパターンに分割される。なお、第１タップ用プリアンブルに含まれるサブパターンの数は、パケット信号の系列数に応じて規定される。ここでは、パケット信号の系列数と同一の値に規定される。また、「Ｐ１」は、任意の信号パターンを示しており、例えば、複数のシンボルにて形成される。一方、第２タップ用プリアンブルのパターンは、「Ｐ２」、「−Ｐ２」というサブパターンに分割される。ここで、「−Ｐ２」は、「Ｐ２」の位相を反転させた信号パターンに相当している。

つまり、系列内のふたつのサブパターンのそれぞれは、同一の信号パターンから生成されている。また、ひとつ目の系列では、ふたつのサブパターンが同一の位相であるのに対して、ふたつ目の系列では、ふたつのサブパターンが反転の位相であるので、サブパターン間における信号パターンの位相関係は、系列ごとに異なるように規定されている。ここで、「Ｐ１」の信号パターンと「Ｐ２」の信号パターンは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、ＡＧＣ用プリアンブルの構成については説明を省略するが、図示しない受信側においてふたつの系列を区別できるようなパターンが規定されていればよい。

このようなタップ用プリアンブルは、ふたつの系列のそれぞれに配置した既知信号のパターンを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように規定されている。図４は、タップ用プリアンブルの周波数特性を示す。横軸が周波数を示し、縦軸が信号強度を示す。また、実線が第１タップ用プリアンブルの周波数特性を示し、点線が第２タップ用プリアンブルの周波数特性を示す。各タップ用プリアンブルの周波数特性において、最大値と最小値とが周波数方向に繰り返し出現する。また、各タップ用プリアンブル間において、最大値の周波数と最小値の周波数とが互いに異なっている。

特に、第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値と、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最小値とが、同一の周波数を示し、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値と、第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最小値とが、同一の周波数を示す。これは、隣接した第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値と、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値との間の周波数によって、タップ用プリアンブルにＦＦＴを実行した場合に、両者の最大値が異なったＦＦＴポイントに出現することに相当する。例えば、第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値が奇数番目のＦＦＴポイントに出現し、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値が偶数番目のＦＦＴポイントに出現する。図２に戻る。

プリアンブル付加部２４は、図３（ａ）のごとく生成したパケット信号を出力する。ＲＦ部２６は、プリアンブル付加部２４からパケット信号を受けつける。ここで、パケット信号は、ベースバンド帯域の信号に相当し、ＲＦ部２６は、パケット信号に対して直交変調を実行することによって、ベースバンド帯域から中間周波数帯域へ周波数変換する。さらに、ＲＦ部２６は、中間周波数帯域のパケット信号を周波数変換することによって、無線周波数帯域のパケット信号を生成する。ＲＦ部２６は、無線周波数帯域のパケット信号を増幅した後に、送信用アンテナ１２を介して送信する。なお、ＲＦ部２６から送信されるパケット信号は、シングルキャリア信号である。制御部２８は、送信装置１０全体のタイミング等を制御する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、受信装置５０の構成を示す。受信装置５０は、受信用アンテナ１４と総称される第１受信用アンテナ１４ａ、第２受信用アンテナ１４ｂ、ＲＦ部６０、時空間合成処理部６２、導出部６４、第１復調部６６ａ、第２復調部６６ｂと総称される復調部６６、ＩＦ部６８、制御部７０を含む。図１において、受信装置５０は、４つの受信用アンテナ１４を備えたが、説明を簡潔にするために、ここでは、ふたつの受信用アンテナ１４を備えるものとする。

ＲＦ部６０は、ふたつの受信用アンテナ１４を介して、複数の系列によって形成されたパケット信号を受信する。前述のごとく、パケット信号の先頭部分の期間には、ＡＧＣ用プリアンブルとタップ用プリアンブルとが配置されている。なお、タップ用プリアンブルのパターンは、図３（ｂ）のように規定されている。ここで、パケット信号は、シングルキャリア信号である。また、パケット信号は、無線周波数帯域の信号であり、ＲＦ部６０は、無線周波数帯域から中間周波数帯域へパケット信号を周波数変換する。さらに、ＲＦ部６０は、中間周波数帯域のパケット信号に対して直交検波を実行することによって、バースバンド帯域のパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部６０は、ＡＧＣを備えており、パケット信号に含まれたＡＧＣ用プリアンブルをもとに増幅率を設定した後に、パケット信号を増幅する。なお、ＡＧＣの詳細は説明を省略する。

時空間合成処理部６２は、時空間合成処理部６２からパケット信号を受けつける。また、時空間合成処理部６２は、パケット信号に対して、時空間等化信号処理を系列ごとに実行する。つまり、時空間合成処理部６２は、ひとつの系列に対して、ふたつの受信用アンテナ１４のそれぞれに対応するような等化器を備えており、さらにふたつの等化器の出力を加算する。加算結果が当該系列に対する合成信号に相当する。また、別の系列に対しても同様に構成がなされている。つまり、時空間合成処理部６２には、４つの等化器が備えられている。最終的に、時空間合成処理部６２は、系列ごとに合成信号を出力する。一方、時空間合成処理部６２は、導出部６４から４つの等化器に対するタップ係数を受けつける。なお、時空間合成処理部６２は、パケット信号を受けつけてから、導出部６４からのタップ係数を受けつけるまでの間、受けつけたパケット信号を遅延させる。

導出部６４も、時空間合成処理部６２からパケット信号を受けつける。また、導出部６４は、パケット信号に含まれたタップ用プリアンブルをもとに、時空間合成処理部６２において使用すべきタップ係数を系列ごとに導出する。なお、導出部６４におけるタップ係数の導出方法は後述するが、導出部６４は、タップ用プリアンブルの期間において動作する。第１復調部６６ａは、時空間合成処理部６２から、ひとつ目の系列に対応した合成信号を受けつける。また、第１復調部６６ａは、ひとつ目の系列に対応した合成信号を復調し、復調結果を出力する。一方、第２復調部６６ｂは、時空間合成処理部６２から、ふたつ目の系列に対応した合成信号を受けつけ、第１復調部６６ａと同様に復調を実行する。ＩＦ部６８は、復調部６６から、ふたつの系列に対応した復調結果を受けつける。また、復調部６６は、ふたつの系列に対応した復調結果を合成し、合成結果に対して誤り訂正の復号を実行する。さらに、ＩＦ部６８は、復号したデータを出力する。つまり、ＩＦ部６８は、図２のＩＦ部２０に対応した処理を実行する。制御部７０は、受信装置５０全体のタイミングを制御する。

図６は、時空間合成処理部６２の構成を示す。時空間合成処理部６２は、合成部８０と総称される第１合成部８０ａ、第２合成部８０ｂを含む。また、合成部８０は、等化部８２と総称される第１等化部８２ａ、第２等化部８２ｂ、加算部８４を含む。ここで、第１合成部８０ａは、ひとつ目の系列に対する時空間合成処理を実行し、第２合成部８０ｂは、ふたつ目の系列に対する時空間合成処理を実行する。

第１等化部８２ａは、図示しない第１受信用アンテナ１４ａに接続されており、直列に接続された複数のタップを備える。また、第１等化部８２ａは、複数のタップにて、入力した信号を逐次遅延させる。また、第１等化部８２ａは、図示しない導出部６４から複数のタップ係数を受けつけ、遅延させた信号とタップ係数とを乗算する。最終的に、第１等化部８２ａは、複数のタップのそれぞれに対する乗算結果を加算して出力する。また、第２等化部８２ｂは、図示しない第２受信用アンテナ１４ｂに接続されており、第１等化部８２ａと同様の処理を実行する。このような第１等化部８２ａの処理は、導出部６４からの複数のタップ係数を受けつけたタイミングより開始される。それまでの間、入力した信号は遅延される。加算部８４は、第１等化部８２ａからの加算結果と、第２等化部８２ｂからの加算結果とを加算する。加算部８４での加算結果が、ひとつ目の系列に対する合成信号に相当する。また、第２合成部８０ｂも、同様の処理を実行する。

図７は、導出部６４の構成を示す。導出部６４は、ＦＦＴ部１１０と総称される第１ＦＦＴ部１１０ａ、第２ＦＦＴ部１１０ｂ、計算部１１２と総称される第１計算部１１２ａ、第２計算部１１２ｂ、ＩＦＦＴ部１１４と総称される第１ＩＦＦＴ部１１４ａ、第２ＩＦＦＴ部１１４ｂ、第３ＩＦＦＴ部１１４ｃ、第４ＩＦＦＴ部１１４ｄを含む。また、計算部１１２は、抽出部１１６、相関部１１８を含む。

第１ＦＦＴ部１１０ａは、図示しない第１受信用アンテナ１４ａに接続されており、入力したパケット信号に含まれたタップ用プリアンブルの部分をＦＦＴにて周波数領域に変換する。第１ＦＦＴ部１１０ａは、図４において隣接した第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値と、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値との間の周波数にて動作する。そのため、図４における第１タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値と、第２タップ用プリアンブルの周波数特性での最大値とが、ＦＦＴポイントに一致する。第１ＦＦＴ部１１０ａは、周波数領域に変換したタップ用プリアンブルの部分を出力する。第２ＦＦＴ部１１０ｂは、図示しない第２受信用アンテナ１４ｂに接続されており、第１ＦＦＴ部１１０ａと同様に動作する。

抽出部１１６は、ＦＦＴ部１１０から受けつけた周波数領域の値から、奇数番目のＦＦＴポイントの値を抽出する。つまり、抽出部１１６は、第１タップ用プリアンブルに対応した値を抽出する。抽出部１１６は、抽出した値を相関部１１８へ出力する。相関部１１８は、周波数領域の第１タップ用プリアンブルの値を予め記憶する。相関部１１８は、周波数を一致させながら、抽出した値と周波数領域の第１タップ用プリアンブルの値とを対応づける。相関部１１８は、対応づけた値同士を乗算する。その際、周波数領域の第１タップ用プリアンブルの値は、複素共役にされている。

以上の処理によって、相関部１１８は、奇数番目のＦＦＴポイントに対する周波数特性を導出する。また、相関部１１８は、隣接したふたつの周波数特性をもとに内挿補間を実行することによって、その間の偶数番目のＦＦＴポイントに対する周波数特性を導出する。相関部１１８は、周波数特性の逆特性を出力する。つまり、相関部１１８は、ＦＦＴ部１１０において変換した周波数領域の値をもとに、系列ごとに異なったプリアンブルのパターンを使用しながら、各系列に対する周波数領域での伝送路特性を計算する。

第１ＩＦＦＴ部１１４ａは、図示しない第１受信用アンテナ１４ａに対応した周波数特性の逆特性を時間領域に変換することによって、第１受信用アンテナ１４ａに対応したタップ係数を導出する。また、第２ＩＦＦＴ部１１４ｂは、図示しない第２受信用アンテナ１４ｂに対応した周波数特性の逆特性を時間領域に変換することによって、第２受信用アンテナ１４ｂに対応したタップ係数を導出する。また、第１ＩＦＦＴ部１１４ａと第２ＩＦＦＴ部１１４ｂから出力されるタップ係数が、ひとつ目の系列に対応したタップ係数に相当する。また、第２計算部１１２ｂ、第３ＩＦＦＴ部１１４ｃ、第４ＩＦＦＴ部１１４ｄも、同様の処理を実行することによって、ふたつ目の系列に対応したタップ係数を導出する。

以上の構成による受信装置５０の動作を説明する。ふたつの受信用アンテナ１４を介して、ふたつの系列にて形成されたパケット信号を受信する。また、ＦＦＴ部１１０は、パケット信号のうちのタップ用プリアンブルの部分に対してＦＦＴを実行することによって、周波数領域の信号を生成する。抽出部１１６は、周波数領域の信号から、ひとつ目の系列に対応した部分を抽出する。例えば、抽出部１１６は、奇数番目のＦＦＴポイントの値を抽出する。また、抽出部１１６は、周波数領域の信号から、ふたつ目の系列に対応した部分を抽出する。相関部１１８は、ひとつ目の系列に対応した部分と、予め記憶した周波数領域のタップ用プリアンブルの値とをもとに、ひとつ目の系列に対する周波数特性を導出する。

ここで、周波数領域のタップ用プリアンブルは、ひとつ目の系列に対応するものとする。なお、相関部１１８は、ふたつ目の系列に対しても同様の処理を実行する。ＩＦＦＴ部１１４は、周波数特性の逆特性に対してＩＦＦＴを実行することによって、ひとつ目の系列に対応したタップ係数と、ふたつ目の系列に対応したタップ係数とを生成する。時空間合成処理部６２は、ひとつ目の系列に対応したタップ係数を使用しながら、受信したパケット信号を時空間等化処理することによって、ひとつ目の系列に対応した合成信号を導出する。また、復調部６６は、ひとつ目の系列に対応した合成信号を復調する。なお、時空間合成処理部６２、復調部６６は、ふたつ目の系列に対しても同様の処理を実行する。

これまで、パケット信号を形成する系列の数は、「２」であるとしていた。しかしながら、系列の数は、２に限定されず、それ以外の値であってもよい。ここでは、系列の数が「４」である場合を説明する。なお、変形例に係る送信装置１０の構成は、図２と同様のタイプであるが、４つの系列にて形成されたパケット信号を処理できるように拡張されている。また、変形例に係る受信装置５０の構成は、図５と同様のタイプであるが、４つの系列にて形成されたパケット信号を処理できるように拡張されている。

図８は、変形例に係るパケット信号のフォーマットを示す。ここでは、タップ用プリアンブルの部分のみを示す。各系列は、４つのサブパターンにて形成されている。ここで、サブパターン数は、系列数に一致する。ひとつ目の系列は、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ１」の順に配置されている。また、ふたつ目の系列は、「Ｐ２」、「ｊＰ２」、「−Ｐ２」、「−ｊＰ２」の順に配置されている。ここで、「ｊ」は、位相を９０°回転させる演算に相当する。３つ目の系列は、「Ｐ３」、「−Ｐ３」、「Ｐ３」、「−Ｐ３」の順に配置されている。４つ目の系列は、「Ｐ４」、「−ｊＰ４」、「−Ｐ４」、「ｊＰ４」の順に配置されている。

以下に別の変形例を説明する。別の変形例は、これまでと同様に、複数の系列によって形成されたパケット信号であって、かつシングルキャリア信号によって形成されたパケット信号を使用する無線装置に関する。しかしながら、これまでは、複数の系列に対して、ＭＩＭＯ方式を実行しているが、変形例では、ＭＩＭＯ方式を実行せずに、複数の系列を合成した後に送信する。また、これまでは、バースト信号のプリアンブルに対する信号パターンに関するが、変形例では、バースト信号においてプリアンブルに続くデータに対する信号パターンに関する。また、少なくともひとつの系列にパイロット信号が含まれている。その場合、データおよびパイロット信号は、受信装置において系列を区別できるような信号パターンとして規定されるべきである。これに対応するために別の本変形例に係る送信装置と受信装置とは、次の処理を実行する。なお、以下の説明において、データのみを「データ」ということもあれば、データとパイロット信号との組合せを「データ」ということもある。

送信装置は、データを周波数領域に変換した場合、系列ごとに異なった周波数にピークを有するように、データのパターンを規定する。例えば、系列の数が「２」であり、かつデータをＦＦＴにて変換した場合に、ひとつ目の系列のデータが奇数番目の周波数ポイントにピークを有し、ふたつ目の系列のデータが偶数番目の周波数ポイントにピークを有する。また、送信装置は、いずれかの系列、例えば、奇数番目の系列にパイロット信号を配置させる。受信装置は、データを受信すると、ＦＦＴにて周波数領域に変換する。また、受信装置は、奇数番目の周波数ポイントの値を抽出するが、これはパイロット信号に相当する。そのため、受信装置は、パイロット信号をもとに周波数領域において伝送路特性を推定し、これを偶数番目の周波数ポイントにも展開する。この展開には、例えば、補間が使用される。さらに、受信装置は、周波数領域の伝送路特性をＩＦＦＴにて時間領域に変換することによって、タップ係数を導出する。受信装置は、タップ係数を使用しながら、パケット信号に対して、等化信号処理を実行する。

図９は、本発明の別の変形例に係る送信装置１０の構成を示す。送信装置１０は、ＩＦ部２０、変調部２２、パイロット信号記憶部１５０、生成部１５２、合成部１５４、ＲＦ部２６、送信用アンテナ１２、制御部２８を含む。ここで、系列の数は、「４」であるとする。また、バースト信号の信号部分には、これまでと同様に、プリアンブルが配置されているが、以下では、データの部分のみを説明し、プリアンブルについては、説明を省略する。

ＩＦ部２０は、外部から送信の対象となるデータを受けつける。また、ＩＦ部２０は、受けつけたデータに対して誤り訂正の符号化を実行し、符号化したデータを複数の系列に分離して出力する。送信装置１０において生成される系列の数は、前述のごとく、「４」であり、そのうちのひとつは、パイロット信号に相当するので、ＩＦ部２０は、「３」つの系列にデータを分離する。変調部２２は、３つの系列のデータのそれぞれに対して、変調を実行する。

生成部１５２は、４つの系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定する。つまり、生成部１５２は、少なくとも系列の数に対応した回数だけ、各系列内において同一のシンボルを繰り返し、かつ同一のシンボルを繰り返す際の位相関係のパターンを系列ごとに異ならせることによって、各系列を生成する。具体的に説明すると、図８と同様のパターンによって各系列が生成される。つまり、生成部１５２は、ひとつ目の系列として、シンボル「Ｐ１」を受けつける。生成部１５２は、系列数「４」だけ、「Ｐ１」を繰り返す。その際、生成部１５２は、ひとつ目の系列に対する位相関係として規定されたパターン「＋」、「＋」、「＋」、「＋」を使用する。その結果、図８のごとく、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ１」、「Ｐ１」が生成される。

また、生成部１５２は、ふたつ目の系列として、シンボル「Ｐ２」を受けつける。生成部１５２は、系列数「４」だけ、「Ｐ２」を繰り替える。その際、生成部１５２は、ふたつ目の系列に対する位相関係として規定されたパターン「＋」、「＋ｊ」、「−」、「−ｊ」を使用する。その結果、図８のごとく、「Ｐ２」、「ｊＰ２」、「−Ｐ２」、「−ｊＰ２」が生成される。さらに、生成部１５２は、３つ目の系列、４つ目の系列に対しても同様に処理する。その結果、３つ目の系列、４つ目の系列として、「Ｐ３」、「−Ｐ３」、「Ｐ３」、「−Ｐ３」と、「Ｐ４」、「−ｊＰ４」、「−Ｐ４」、「ｊＰ４」とが生成される。

ここで、４つ目の系列が、パイロット信号に相当するので、４つ目の系列に含まれるシンボルが既知信号である。また、パイロット信号は、パイロット信号記憶部１５０に記憶されており、パイロット信号記憶部１５０は、パイロット信号を出力する。最終的に、生成部１５２は、図８のように示した信号のパターンをシンボル数だけ繰り返すことによって、複数の系列を生成する。生成部１５２は、４つの系列を合成部１５４へ出力する。合成部１５４は、生成部１５２から４つの系列を受けつける。また、合成部１５４は、４つの系列を合成することによってひとつのバースト信号を生成する。なお、合成は、時間領域においてなされればよい。合成部１５４は、合成したバースト信号をＲＦ部２６へ出力する。

ＲＦ部２６は、合成部１５４からバースト信号を受けつける。ここで、バースト信号は、ベースバンド帯域の信号に相当し、ＲＦ部２６は、バースト信号に対して直交変調を実行することによって、ベースバンド帯域から中間周波数帯域へ周波数変換する。さらに、ＲＦ部２６は、中間周波数帯域のバースト信号を周波数変換することによって、無線周波数帯域のパケット信号を生成する。ＲＦ部２６は、無線周波数帯域のバースト信号を増幅した後に、送信用アンテナ１２を介して送信する。なお、ＲＦ部２６から送信されるバースト信号は、シングルキャリア信号である。制御部２８は、これまでと同様に送信装置１０全体のタイミング等を制御する。

図１０は、本発明の別の変形例に係る受信装置５０の構成を示す。受信装置５０は、受信用アンテナ１４、ＲＦ部６０、ＦＦＴ部１７０、分離部１７２、ＩＦＦＴ部１７４、再生部１７６、復調部６６、ＩＦ部６８、制御部７０を含む。また、再生部１７６は、伝送路推定部１７８、補間部１８０、ＩＦＦＴ部１８２を含む。

ＲＦ部６０は、４つの系列によって形成されたバースト信号を受信する。前述のごとく、バースト信号では、４つの系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンが規定されている。ここで、バースト信号は、シングルキャリア信号である。ＲＦ部６０は、受信したバースト信号をバースバンド帯域に変換した後にＦＦＴ部１７０へ出力する。ＦＦＴ部１７０は、ＲＦ部６０からバースト信号を受けつける。また、ＦＦＴ部１７０は、バースト信号に対してＦＦＴを実行することによって、バースト信号を周波数領域の信号へ変換する。ここで、系列間の周波数特性の最大値の差をもとに、ＦＦＴの速度は定められている。

分離部１７２は、ＦＦＴ部１７０から周波数領域の信号を受けつける。周波数領域の信号における各周波数に対応した値は、４つの系列のうちのいずれかに対応づけられるように関係づけられている。分離部１７２は、当該関係を使用して、周波数領域の信号を４つの系列に分離する。伝送路推定部１７８は、分離部１７２において分離した４つの系列のうち、パイロット信号が配置された系列を抽出する。また、伝送路推定部１７８は、抽出した系列もとに、伝送路特性を推定する。伝送路特性の推定には、公知の技術が使用されればよいが、パイロット信号に対応した周波数での伝送路特性が推定される。伝送路推定部１７８は、推定した伝送路特性を補間部１８０へ出力する。

補間部１８０は、伝送路推定部１７８から推定した伝送路特性を受けつける。補間部１８０は、伝送路特性値に対して補間を実行することによって、周波数領域の信号における各周波数に対応した伝送路特性を導出する。補間部１８０は、導出した伝送路特性をＩＦＦＴ部１８２へ出力する。ＩＦＦＴ部１８２は、伝送路特性に対してＩＦＦＴを実行することによって、時間領域の伝送路特性を導出する。また、補間部１８０は、時間領域の伝送路特性を復調部６６へ出力する。

ＩＦＦＴ部１７４は、分離部１７２から３つの系列の値を受けつける。特に、ＩＦＦＴ部１７４は、パイロット信号が配置された系列以外を受けつける。ＩＦＦＴ部１７４は、各系列の値のそれぞれに対してＩＦＦＴを実行する。なお、分離部１７２において周波数領域の信号の一部が抽出されることによって、各系列は形成されている。そのため、ＩＦＦＴ部１７４において変換の対象となる各系列のポイント数は、分離部１７２での分離前の周波数領域の信号のポイント数よりも少ない。そのため、ＩＦＦＴ部１７４は、変換する前に、所定の系列に対して、他の系列に対応した周波数を「０」にて補間する。例えば、ＩＦＦＴ部１７４は、第１の系列に対して、第２の系列から第４の系列に対応した周波数を「０」にて補間する。ＩＦＦＴ部１７４は、時間領域の各系列を復調部６６へ出力する。

復調部６６は、ＩＦＦＴ部１８２から時間領域の伝送路特性を受けつけ、ＩＦＦＴ部１７４から時間領域の各系列を受けつける。また、復調部６６は、適応等化器によって構成されており、複数のタップを含む。復調部６６は、時間領域の伝送路特性の逆特性を求めることによって、タップ係数を求める。復調部６６は、タップ係数を使用しながら、各系列に対して等化処理を実行する。なお、タップ係数の導出は、ＩＦＦＴ部１８２においてなされてもよい。さらに、復調部６６は、等化処理した各系列を復調する。復調部６６は、復調した各系列をＩＦ部６８へ出力する。ＩＦ部６８は、復調部６６から、３つの系列に対応した復調結果を受けつける。また、ＩＦ部６８は、３つの系列に対応した復調結果を合成し、合成結果に対して誤り訂正の復号を実行する。さらに、ＩＦ部６８は、復号したデータを出力する。制御部７０は、受信装置５０全体のタイミングを制御する。以上の説明において、別の変形例では、系列数が「４」であるとしたが、これに限定されるものではない。

本発明の実施例によれば、複数の系列のそれぞれに配置した既知信号のパターンを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、既知信号のパターンを規定するので、系列間の干渉量を低減できる。また、系列間の干渉が低減されるので、シングルキャリア方式にてＭＩＭＯ方式を実現する場合に、プリアンブルの期間の増加を抑制できる。また、系列内の複数のサブパターンのそれぞれを同一の信号パターンから生成するとともに、サブパターン間における信号パターンの位相を系列ごとに異なるように規定するので、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なることを実現できる。また、タップ係数プリアンブルに対してＦＦＴを実行するので、各系列に対応した部分を容易に抽出できる。また、各系列に対応した部分が抽出されるので、系列を分離できる。また、時空間等化処理を実行するので、データに対するＦＦＴを回避できる。また、データに対するＦＦＴが回避されるので、処理量を低減できる。

また、複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定するので、少なくともひとつの系列にパイロット信号を配置できる。また、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定するので、シングルキャリア信号でありながら、データ中にパイロット信号を挿入できる。また、データ中にパイロット信号が挿入されているので、受信特性を向上できる。また、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定するので、受信側において、複数の系列を容易に分離できる。また、受信側において、複数の系列が容易に分離されるので、アンテナ数がひとつであっても複数の系列にて形成された信号を処理できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１の送信装置の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｂ）は、図２の送信装置から送信されるパケット信号のフォーマットを示す図である。 図３（ａ）のタップ用プリアンブルの周波数特性を示す図である。 図１の受信装置の構成を示す図である。 図５の時空間合成処理部の構成を示す図である。 図５の導出部の構成を示す図である。 本発明の変形例に係るパケット信号のフォーマットを示す図である。 本発明の別の変形例に係る送信装置の構成を示す図である。 本発明の別の変形例に係る受信装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 送信装置、 １２ 送信用アンテナ、 １４ 受信用アンテナ、 ２０ ＩＦ部、 ２２ 変調部、 ２４ プリアンブル付加部、 ２６ ＲＦ部、 ２８ 制御部、 ５０ 受信装置、 ６０ ＲＦ部、 ６２ 時空間合成処理部、 ６４ 導出部、 ６６ 復調部、 ６８ ＩＦ部、 ７０ 制御部、 ８０ 合成部、 ８２ 等化部、 ８４ 加算部、 １００ 通信システム。

Claims (4)

1. 複数の系列によって形成されるバースト信号を生成する生成部と、
   前記生成部において生成したバースト信号を出力する出力部とを備え、
   前記生成部は、複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定し、かつ少なくともひとつの系列に既知信号を配置させ、
   前記出力部から出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号であり、
   前記生成部は、少なくとも系列の数に対応した回数だけ、各系列内において同一のシンボルを繰り返し、かつ同一のシンボルを繰り返す際の位相関係のパターンを系列ごとに異ならせることによって、各系列を生成するとともに、少なくともひとつの系列に含まれるシンボルを既知信号とし、
   前記出力部は、複数の系列を合成することによってひとつのバースト信号を生成することを特徴とする送信装置。
2. 複数の系列によって形成されたバースト信号であって、かつ複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンが規定されたバースト信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信した信号を複数の系列に分離する分離部と、
   前記分離部において分離した複数の系列のうち、既知信号が配置された系列をもとに、伝送路特性を推定する推定部と、
   前記推定部において推定した伝送路特性をもとに、前記分離部において分離した複数の系列のうち、残りの系列を復調する復調部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
3. 複数の系列によって形成されるバースト信号を生成するステップと、
   生成したバースト信号を出力するステップとを備え、
   前記生成するステップは、複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンを規定し、かつ少なくともひとつの系列に既知信号を配置させ、
   前記出力するステップから出力されるバースト信号は、シングルキャリア信号であり、
   前記生成するステップは、少なくとも系列の数に対応した回数だけ、各系列内において同一のシンボルを繰り返し、かつ同一のシンボルを繰り返す際の位相関係のパターンを系列ごとに異ならせることによって、各系列を生成するとともに、少なくともひとつの系列に含まれるシンボルを既知信号とし、
   前記出力するステップは、複数の系列を合成することによってひとつのバースト信号を生成することを特徴とする送信方法。
4. 複数の系列によって形成されたバースト信号であって、かつ複数の系列のそれぞれを周波数領域に変換した場合に、周波数領域での信号強度の相対的に強い周波数が系列ごとに異なるように、各系列に対する信号のパターンが規定されたバースト信号を受信するステップと、
   受信した信号を複数の系列に分離するステップと、
   分離した複数の系列のうち、既知信号が配置された系列をもとに、伝送路特性を推定するステップと、
   推定した伝送路特性をもとに、分離した複数の系列のうち、残りの系列を復調するステップと、
   を備えることを特徴とする受信方法。

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