JP5283055B2 - 無線端末、送信信号処理方法、受信信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線端末、送信信号処理方法、受信信号処理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６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６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７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７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８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８に示すような無線フレームを用いて通信が行われる。

図８（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８（Ｂ）に示すように、さらに、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)、ＡＦＣ(Automatic Frequency Control）、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。ヘッダ部には、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。
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

図８に示すように、上述の無線通信システムでは、無線フレームのプリアンブルに、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）とが付加されている。同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）やチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）は、送信側と受信側とで既知の特有のパターンから構成される。

従来では、このようなプリアンブルは、特有のパターンを発生させる専用のパターン発生回路から構成されている。したがって、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）とを付加するためには、それぞれのパターン発生回路が必要になる。

また、受信時には、同期捕捉やＡＦＣで、この同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と同じパターンのシンボルが必要になる。また、チャネル推定で、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）と同じパターンのシンボルが必要になる。従来では、これら受信側で用意する同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と同じパターンのシンボルやチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）と同じパターンのシンボルは、それぞれにパターン発生させる専用のパターン発生回路を用いて発生させるようにしている。

このため、従来では、送信時にプリアンブルを付加するためのパターン発生回路や、受信時に同期捕捉やＡＦＣで用いるパターンや、チャネル推定で、チャネル推定で用いるパターン発生回路等、多数のパターン発生回路が必要になるという問題がある。

本発明の目的は、上述の課題を鑑み、複数のパターン発生回路を用いることなく、プリアンブルの発生や、受信時の既知パターンを発生できる無線端末、送信信号処理方法、受信信号処理方法を提供することを目的とする。

上述の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ピコネットを構成し、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、パラメータに応じて所定パターンの符号を発生するパターン発生手段と、パターン発生手段に対してパラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記パターン発生手段及び前記パラメータ設定手段を管理する管理手段を備えるようにしたことを特徴とする。また前記パターン発生手段は、Ｇｏｌａｙ符号を発生するＧｏｌａｙ符号発生手段と、前記Ｇｏｌａｙ符号発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を記録して出力する第１のメモリと、前記Ｇｏｌａｙ符号発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の他方の系列を記録して出力する第２のメモリとを備え、前記管理手段は、前記同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータ設定手段により設定したパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を前記第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータ設定手段により設定したパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を前記第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号と出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させる。

本発明の無線端末において、好ましくは、送信時に、パターン発生手段から出力された符号を、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルとして無線フレームに付加する手段を有することを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、受信時に、パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、同期制御を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、受信時に、パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、受信時に、パターン発生手段から出力されたチャネル推定用のプリアンブルの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の送信信号処理方法は、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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の送信信号処理方法において、送信時に、同期用のプリアンブルの期間では、同期用のプリアンブルのパターンが発生され、チャネル推定用のプリアンブルの期間では、チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラメータを設定するステップと、設定されたパラメータに応じて、所定のパターンを発生させるステップとからなるようにしたことを特徴とする。またさらに同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータによりパターン発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号とを出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させる。

本発明の受信信号処理方法は、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、
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の受信信号処理方法において、受信時に、同期用のプリアン
ブルの期間では、同期用のプリアンブルのパターンが発生され、チャネル推定用のプリア
ンブルの期間では、チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラ
メータを設定するステップと、設定されたパラメータに応じて、同期用及びチャネル推定
用のプリアンブルと同様の既知パターンの符号を発生するステップと、生成した既知パタ
ーンを用いて、所定の信号処理を行うステップとからなることを特徴とする。さらに前記同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータによりパターン発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号とを出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させる。

本発明の受信信号処理方法において、好ましくは、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、同期制御を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の受信信号処理方法において、好ましくは、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の受信信号処理方法において、好ましくは、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしたことを特徴とする。

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ピコネットを構成し、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、パラメータに応じて所定パターンの符号を発生するパターン発生手段と、パターン発生手段に対してパラメータを設定するパラメータ設定手段と、同期用のプリアンブルの期間では、パターン発生手段から同期用のプリアンブルのパターンを発生させ、チャネル推定用のプリアンブルの期間では、パターン発生手段からチャネル推定用のプリアンブルのパターンを発生させるように、パラメータ設定手段を管理する管理手段とを備えているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、プリアンブルの発生や、受信時の既知パターンを発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、パターン発生手段は、コンプリメンタリな符号を発生しているので、パラメータに応じて、複数のパターンを発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、パターン発生手段は、Ｇｏｌａｙ符号を発生しているので、パラメータに応じて、複数のパターンを発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、パターン発生手段は、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力することにより、同期用のプリアンブルの符号を発生しているので、同期用のプリアンブルの符号を簡単に発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、パターン発生手段は、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号を出力することにより、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生しているので、チャネル推定用のプリアンブルの符号を簡単に発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、送信時に、パターン発生手段から出力された符号を、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルとして無線フレームに付加する手段を有しているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、プリアンブルが発生できる。

また、本発明の無線端末によれば、受信時に、パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、同期制御を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、同期制御を行うことができる。

また、本発明の無線端末によれば、受信時に、パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、周波数制御を行うことができる。

また、本発明の無線端末によれば、受信時に、パターン発生手段から出力されたチャネル推定用のプリアンブルの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、チャネル推定が行える。

本発明の送信信号処理方法によれば、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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の送信信号処理方法において、送信時に、同期用のプリアンブルの期間では、同期用のプリアンブルのパターンが発生され、チャネル推定用のプリアンブルの期間では、チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラメータを設定するステップと、設定されたパラメータに応じて、所定のパターンを発生させるステップとからなるようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、プリアンブルの発生や、受信時の既知パターンを発生できる。

また、本発明の送信信号処理方法によれば、パラメータに応じて、コンプリメンタリな符号を発生しているので、パラメータに応じて、複数のパターンを発生できる。

また、本発明の送信信号処理方法によれば、パラメータに応じて、Ｇｏｌａｙ符号を発生しているので、パラメータに応じて、複数のパターンを発生できる。

また、本発明の送信信号処理方法によれば、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力することにより、同期用のプリアンブルの符号を発生しているので、同期用のプリアンブルの符号を簡単に発生できる。

また、本発明の送信信号処理方法によれば、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号を出力することにより、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生しているので、チャネル推定用のプリアンブルの符号を簡単に発生できる。

本発明の受信信号処理方法は、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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の受信信号処理方法において、受信時に、同期用のプリアンブルの期間では、同期用のプリアンブルのパターンが発生され、チャネル推定用のプリアンブルの期間では、チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラメータを設定するステップと、設定されたパラメータに応じて、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルと同様の既知パターンの符号を発生するステップと、生成した既知パターンを用いて、所定の信号処理を行うステップとからなるようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、各種の処理を行うことができる。

本発明の受信信号処理方法によれば、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、同期制御を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、同期制御を行うことができる。

本発明の受信信号処理方法によれば、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、自動周波数制御を行うことができる。

本発明の受信信号処理方法によれば、受信時に生成された既知パターンの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしているので、複数のパターン発生回路を用いることなく、チャネル等化を行うことができる。

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(Radio Frequency)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。本発明の実施形態では、パラメータに応じたパターンを発生できるパターン発生部２５が設けられており、このパターン発生部２５からのパターンにより、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）とが生成される。このことについては後に詳述する。

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。

なお、同期捕捉部３６での同期捕捉は、受信した同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と、受信側で用意した同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンとから、同期捕捉を行っている。このときのプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンは、パターン発生部２５により生成される。同様に、ＡＦＣでのプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンは、パターン発生部２５により生成される。

また、チャネル推定では、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が求められる。このときのチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンは、パターン発生部２５により生成される。

ベースバンド復調部３４は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ等の復調処理を行い、ベースバンド信号を復調する。

エラー訂正処理部３５は、ブロック符号や畳み込み符号による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。

このように、本発明の実施形態の無線端末１には、パターン発生部２５が設けられている。パターン発生部２５は、ＭＡＣ部１１からのパラメータ設定信号により、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンと、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンとを発生することができる。

送信時には、パターン発生部２５からのパターンにより、無線フレームに、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）とが付加される。受信時には、パターン発生部２５により、同期捕捉やＡＦＣでのプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンが生成される。また、パターン発生部２５により、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンが生成される。このようなパターン発生部２５について、以下に説明する。

図２は、本発明の実施形態のパターン発生部２５及びＭＡＣ部の構成を示すものである。図２に示すように、パターン発生部２５は、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１と、メモリ５２及び５３とを含んでいる。Ｇｏｌａｙ符号は、２系列のm系列から合成される符号である。

図３に示すように、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１は、基本的に２種類のコンプリメンタリな符号を生成する。このＧｏｌａｙ符号発生器５１は、ビット巡回シフト回路６１ａ〜６１ｃと、インバータ６２ａ〜６２ｃと、加算器６３ａ〜６３ｆとにより構成され、各段（Ｎとする）の巡回シフトビット数とインバータのオンオフを変えることにより、２のＮ乗の複数種類の系列を発生する。

さらに、図３に示すようなバタフライ構造を持つ符号生成器では、格段の巡回シフトビット数とインバータのオンオフ、符号生成器への入力を変えることにより、２のｋ乗（ｋ＝１，２，…Ｎ）長の系列長を持つ複数種類の系列を生成できる。

図２において、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１からのａ系列の出力符号は、メモリ５２に蓄積される。また、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１からのｂ系列の出力符号は、メモリ５３に蓄積される。ＭＡＣ部１１のパラメータ設定部５５からは、管理部５４の管理の基に、パラメータが発生され、このパラメータがＧｏｌａｙ符号発生器５１に設定される。Ｇｏｌａｙ符号発生器５１からのａ系列の出力符号及びｂ系列の出力符号は、メモリ５２及び５３に蓄積され、管理部５４の管理の基に、読み出される。

例えば、本発明の無線通信システムの無線フレームでは、図４に示すような構成の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）とを用いるものとする。すなわち、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）としては、パターンＳａが複数回繰り返すものが用いられる。パターンＳａは、１２８シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号である。チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）としては、パターンＣａのＧｏｌａｙ符号と、パターンＣｂのＧｏｌａｙ符号とが用いられる。パターンＣａのＧｏｌａｙ符号は、２５６シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号であり、パターンＣｂのＧｏｌａｙ符号は、２５６シンボルのｂ系列のＧｏｌａｙ符号である。また、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の終わりには、パターン（−Ｓａ）が付加される。

この場合、管理部５４は、図５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。

管理部５４は、図５に示すように、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の期間になったかどうかを判断し（ステップＳ１）、同期用のプリアンブルの期間になったら、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１に対して、１２８シンボルのＧｏｌａｙ符号を発生するように、パラメータを設定する（ステップＳ２）。そして、メモリ５２から、１２８シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号を複数回読み出させる（ステップＳ３）。これにより、パターンＳａが複数回連続して出力される。

そして、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の期間が終了するかどうかを判断し（ステップＳ４）、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の期間の終了になったと判断すると、１２８シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号を反転して読み出す（ステップＳ５）。これにより、同期用のプリアンブルの終了を示すパターン（−Ｓａ）が出力される。

次に、Ｇｏｌａｙ符号発生器５１に対して、２５６シンボルのＧｏｌａｙ符号を発生するように、パラメータを設定する（ステップＳ６）。そして、メモリ５２から、２５６シンボルのａ系列のＧｏｌａｙ符号を読み出させる（ステップＳ７）。これにより、パターンＣａが出力される。そして、メモリ５３から、２５６シンボルのｂ系列のＧｏｌａｙ符号を読み出させる（ステップＳ８）。これにより、パターンＣｂが出力される。以上により、図４に示したような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）とが出力されたことになる。

以上のように、本発明の実施の形態では、パラメータに応じて所定パターンの符号を発生するパターン発生部２５が設けられている。このパターン発生部２５にパラメータを設定することで、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）のパターンと、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）のパターンとが発生できる。

送信時には、パターン発生部２５から発生される符号パターンを、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）及びチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）として、無線フレームに付加して送信することができる。

また、受信時には、パターン発生部２５から発生される符号パターンから、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）及びチャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）と同様の既知パターンを発生させることができ、この既知パターンを使って、同期捕捉やＡＦＣ、チャネル等化等、アンテナダイバシティ等、受信時の信号処理を行うことができる。

特に、Ｇｏｌａｙ符号のようなバタフライ構造をもつ符号生成器で生成された系列は、フレームタイミングの決定等で必要な信号処理（マッチドフィルタ）回路がバタフライ回路で構築でき、従来のマッチドフィルタより簡潔にできる。

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パターン発生器及びＭＡＣ部の一例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の無線端末のパターン発生器におけるＧｏｌａｙ符号発生器一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パターン発生器で発生するプリアンブルの符号の説明図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるパターン発生器でプリアンブルのパターンを発生する場合の説明に用いるフローチャートである。 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 パターン発生部
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
５１ 符号発生器
５２ メモリ
５３ メモリ
５４ 管理部
５５ パラメータ設定部
６１ａ〜６１ｃ ビット巡回シフト回路
６２ａ〜６２ｃ インバータ
６３ａ〜６３ｆ 加算器

Claims (10)

1. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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、
   パラメータに応じて所定パターンの符号を発生するパターン発生手段と、
   前記パターン発生手段に対してパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
   前記パターン発生手段及び前記パラメータ設定手段を管理する管理手段を備え、
   前記パターン発生手段は、
   Ｇｏｌａｙ符号を発生するＧｏｌａｙ符号発生手段と、
   前記Ｇｏｌａｙ符号発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を記録して出力する第１のメモリと、
   前記Ｇｏｌａｙ符号発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の他方の系列を記録して出力する第２のメモリとを備え、
   前記管理手段は、
   前記同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータ設定手段により設定したパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を前記第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、
   前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータ設定手段により設定したパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を前記第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号と出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させる
   ことを特徴とする無線端末。
2. 送信時に、前記パターン発生手段から出力された符号を、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルとして無線フレームに付加する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 受信時に、前記パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、同期制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線端末。
4. 受信時に、前記パターン発生手段から出力された同期用のプリアンブルの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の無線端末。
5. 受信時に、前記パターン発生手段から出力されたチャネル推定用のプリアンブルの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の無線端末。
6. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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の送信信号処理方法において、
   送信時に、前記同期用のプリアンブルの期間では、前記同期用のプリアンブルのパターンが発生され、前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラメータを設定するステップと、
   前記設定されたパラメータに応じて、所定のパターンを発生させるステップとを備え、
   前記同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータによりパターン発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、
   前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号とを出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させることを特徴とする送信信号処理方法。
7. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、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の受信信号処理方法において、
   受信時に、前記同期用のプリアンブルの期間では、前記同期用のプリアンブルのパターンが発生され、前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記チャネル推定用のプリアンブルのパターンが発生されるように、パラメータを設定するステップと、
   前記設定されたパラメータに応じて、同期用及びチャネル推定用のプリアンブルと同様の既知パターンの符号を発生するステップと、
   前記生成した既知パターンを用いて、所定の信号処理を行うステップとを備え、
   前記同期用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータによりパターン発生手段で生成したＧｏｌａｙ符号の一方の系列を第１のメモリに記録して繰り返し読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を複数回連続して出力して、同期用のプリアンブルの符号を発生させ、
   前記チャネル推定用のプリアンブルの期間では、前記パラメータを設定するステップにより設定されたパラメータにより前記パターン発生手段で生成した前記Ｇｏｌａｙ符号の一方及び他方の系列を第１及び第２のメモリにそれぞれ記録し、前記第１のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列を読み出した後、前記第２のメモリから前記Ｇｏｌａｙ符号の他方の系列を読み出すことにより、Ｇｏｌａｙ符号の一方の系列の符号と、他方の系列の符号とを出力して、チャネル推定用のプリアンブルの符号を発生させることを特徴とする受信信号処理方法。
8. 受信時に前記生成された既知パターンの符号に基づいて、同期制御を行うようにしたことを特徴とする請求項７に記載の受信信号処理方法。
9. 受信時に前記生成された既知パターンの符号に基づいて、自動周波数制御を行うようにしたことを特徴とする請求項７又は８に記載の受信信号処理方法。
10. 受信時に前記生成された既知パターンの符号に基づいて、チャネル等化を行うようにしたことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の受信信号処理方法。

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