JP5286576B2 - 無線通信システム、送信装置、受信装置、無線通信方法、受信方法 - Google Patents
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Description
本願は、2008年4月21日に、日本に出願された特願2008−110750号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
PSKやQAMによる変調方式は、位相に情報を載せて変調する。そのため、送信側と受信側の発信器の周波数のずれによるキャリア周波数オフセットの存在下では、キャリア周波数オフセットによる位相回転によって伝送特性が大きく劣化する。
このキャリア周波数オフセットによる伝送特性の劣化を回避するため、PSKやQAMによる変調方式では、何らかの手段を用いてキャリア周波数オフセットを推定し、発信器のずれを補正する必要がある。
このキャリア周波数オフセットを推定する方法には、予め定められる系列のトレーニング信号を用いる手法と、トレーニング信号を必要としないブラインド手法とがある。
後者のブラインド手法は、トレーニング信号が不要なため、高い伝送効率を実現できる。しかし、短時間でキャリア周波数オフセットの推定ができないという問題がある。
そのため、短時間でキャリア周波数オフセットを推定する必要があるバースト伝送を行う無線通信システムでは、予め定められた系列のトレーニング信号を用いたキャリア周波数オフセットを推定する手法を用いる(非特許文献1)。
送信装置5は、トレーニング信号系列生成部51、無線部52、送信アンテナ53を備える。
トレーニング信号系列生成部51は、予め定められた系列のトレーニング信号を生成する。
無線部52は、トレーニング信号系列生成部51で生成されたトレーニング信号を、アナログ変換および周波数変換し、送信アンテナ53から受信装置6に送信する。
受信アンテナ61は、送信装置5から送信された無線信号を受信する。
無線部62は、受信アンテナ61で受信した無線信号に対して、周波数変換およびデジタル変換を行い、受信信号を生成する。
位相差検出部63は、当該受信信号と、予め定められている系列に基づくトレーニング信号とを比較し、一定時間の位相遷移量に応じて求められ雑音の影響を含む物理量を検出する。なお、非特許文献1では、トレーニング信号が0.8μs間隔で繰り返される信号系列であり、受信信号を0.8μs遅延させることにより、0.8μs間の位相遷移量の関数である物理量を検出している。
平均化部64は、雑音の影響を回避するため、位相差検出部63で検出した物理量を平均化する。
周波数推定部65は、平均化部64で平均化された物理量からキャリア周波数オフセットを推定する。
nをサンプル番号とし、トレーニング信号系列生成部51で生成されたトレーニング信号をs(n)とする。受信アンテナ61で受信され、無線部62で周波数変換およびデジタル変換され、その結果により生成される受信信号y(n)は、式(1)で示される。
なお、説明を簡単にするため、以降ではトレーニング信号s(n)は、どのサンプルにおいても、その絶対値の大きさ(|s(n)|)は、1であるとする。
位相差検出部63、平均化部64、周波数推定部65は、無線信号を受信して生成された受信信号y(n)と、トレーニング信号系列生成部51で生成されたトレーニング信号s(n)とを用いて、キャリア周波数オフセットΔfを推定する。
トレーニング信号s(n)は、予め定められた信号系列に基づくトレーニング信号である。
位相差検出部63で、遅延検波型の位相差検出を利用した場合、すなわち受信信号y(n)の時間差τサンプルにおける遅延検波結果とトレーニング信号s(n)の時間差τサンプルにおける遅延検波結果の共役複素数を乗算する場合、時間差τサンプルにおける位相遷移量の関数である物理量z(n)は、式(2)で示される。
また、サンプル数Nが時間差τサンプルの値以下(位相差N≦τ)のときには、平均化物理量φは、式(5)で示される。
平均化物理量φにおける雑音η(n)の影響が無視できるほど小さい場合、式(4)または式(5)の中括弧{}内の第1項以外の成分が0(ゼロ)、すなわち実数成分だけになる。そのため、キャリア周波数オフセットの推定値festを誤差なく算出できる。
雑音η(n)は、サンプルごとに無相関でかつ確率的には複素ガウス分布に従う。そのため、ガウス分布に従う2つの独立変数同士を線形演算すると、ガウス分布の性質により、式(4)のN>τの平均化物理量Φは、式(7)として示すことができる。なお、ガウス分布の性質として、両変数の分散を線形演算した分散を持つガウス分布で近似できるという性質がある。
なお、ガウス分布に従う2つの独立変数同士を乗算すると、厳密にはガウス分布にはならないがガウス分布に近い分布となる。そのため、以降では両変数の分散を乗算した分散を持つガウス分布で近似できるものとして説明する。
ここで、キャリア周波数オフセットの推定に利用する受信信号の電力の総和が、雑音電力より十分に高い場合、すなわち式(9)で示される場合について説明する。
なお、キャリア周波数オフセットの推定が可能である引き込み範囲は、例えば式(12)で規定される。
従って、従来の周波数オフセット推定システムでは、要求されるキャリア周波数オフセットの引き込み範囲から、サンプリング速度fsと時間差τサンプルの値とを決定する。その後、許容される推定誤差および想定される受信レベル|h|2からサンプル数Nを決定する。
そのため、従来のキャリア周波数オフセット推定システムをマルチパスフェージング環境で利用する場合、受信レベル低下に伴う推定誤差の増大を回避するため、平均化サンプル数をCNR(Carrier−to−Noise Ratio)で規定される数と比べて十分に大きな値に設定する必要や、平均受信レベルを十分に高くする必要があった。これにより、長いトレーニング信号を付与する事によるフレーム利用効率の低下とキャリア周波数オフセット推定時間の増大や、送信電力の増大による送信装置の消費電力とコストの増大を招くという問題があった。
これにより、複数の無線信号によって送信される第1の系列のトレーニング信号にそれぞれ付与される周波数オフセットの働きにより、トレーニング信号の位相差検出が容易となる。よって、短いトレーニング信号長、またはより小さな送信電力で高精度にキャリア周波数オフセットを推定することができる。
これにより、複数の送信アンテナから複数の無線信号によって送信される所定の系列のトレーニング信号に付与される周波数オフセットの働きにより、受信レベルの定常的な落ち込みを回避することができる。これにより、位相差検出における雑音の影響を軽減することで、マルチパスフェージング環境においても短いトレーニング信号長、またはより小さな送信電力で高精度にキャリア周波数オフセットを推定することができる。
これにより、第2の系列のトレーニング信号を用いた位相差検出を行うことで、広い引き込み範囲と短い引き込み時間を実現できる。そして、その推定精度を第1の系列のトレーニング信号を用いた位相差検出の引き込み範囲内とする。これにより、続けて行う第1の系列のトレーニング信号を用いた位相差検出との組み合わせにより高い推定精度を両立することができる。
これにより、第2の位相差検出部において遅延検波型の位相差検出を利用することで、キャリア周波数オフセットを高精度に推定することができる。
これにより、位相検出にかかる演算を、加減算のみとすることができ、回路構成を簡素化することができる。
これにより、第1の位相差検出部において遅延検波型の位相差検出を利用することで、キャリア周波数オフセットを高精度に推定することができる。
これにより、第1の平均化部においてfs/f1サンプルの自然数倍であるN1サンプル分の物理量Z1(n)を平均化する。よって、平均化サンプル数N1に応じたキャリア周波数オフセット推定精度を得ることができる。
これにより、位相検出にかかる演算を、加減算のみとすることができ、回路構成を簡素化することができる。
これにより、第2の周波数オフセット付与部で付与される全ての周波数オフセットの差の絶対値が、周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与する。そして、第2の平均化部において第2の物理量をfs/f2のサンプルの自然数倍であるN2サンプル分の物理量を平均化する。これにより、平均化サンプル数N2に応じたキャリア周波数オフセット推定精度を得ることができる。
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態による無線通信システム100を示す概略ブロック図である。図1を参照し、予め定められる系列のトレーニング信号を用いて、キャリア周波数オフセットを推定する無線通信システム100について説明する。
周波数オフセット付与部12−1〜12−Mは、トレーニング信号系列生成部11で生成されたトレーニング信号に任意の周波数f1の任意の整数倍となる周波数オフセットをそれぞれ付与して、無線部13−1〜13−Mに出力する。
送信アンテナ14−1〜14−Mは、接続されている無線部13−1〜13−Mから出力される無線信号を、受信装置2に送信する。
トレーニング信号系列生成部11は、出力端子がそれぞれの周波数オフセット付与部12−1〜12−Mの入力端子に接続されている。トレーニング信号系列生成部11は、生成したトレーニング信号を分岐してそれぞれの周波数オフセット付与部12−1〜12−Mに出力する。
周波数オフセット付与部12−1〜12−Mは、入力端子がトレーニング信号系列生成部11の出力端子に接続され、出力端子が無線部13−1〜13−Mの入力端子に1対1で接続されている。周波数オフセット付与部12−1〜12−Mは、入力されたトレーニング信号にそれぞれ周波数オフセットを付与して、無線部13−1〜13−Mに出力する。
無線部13−1〜13−Mは、入力端子が周波数オフセット付与部12−1〜12−Mの出力端子に一対一で接続され、出力端子が送信アンテナ14−1〜14−Mの入力端子に一対一で接続されている。無線部13−1〜13−Mは、入力された信号であって、それぞれ周波数オフセットを付与されたトレーニング信号を変換し、無線信号を生成して送信アンテナ14−1〜14−Mを介して無線信号を受信装置2に送信する。
無線部22は、受信アンテナ21で受信された無線信号に対して周波数変換およびデジタル変換を行い、受信信号を生成し、位相差検出部23に出力する。
位相差検出部23は、無線部22で生成された受信信号と、予め定められている系列のトレーニング信号とを比較する。そして、位相差検出部23は、周波数f1の逆数で表される時間の任意の自然数倍の時間差T1における位相遷移量の関数で示される物理量を検出し、平均化部24に出力する。
平均化部24は、雑音の影響を回避するため位相差検出部23から出力された物理量を平均化し、平均化物理量を、周波数推定部25に出力する。
周波数推定部25は、平均化部24で平均化された平均化物理量をもとに、キャリア周波数オフセットを推定する。
受信アンテナ21は、出力端子が無線部22の入力端子に接続されている。受信アンテナ21は、受信した無線信号を無線部22に出力する。
無線部22は、入力端子が受信アンテナ21の出力端子に接続され、出力端子が位相差検出部23の入力端子に接続されている。無線部22は、受信アンテナ21で受信した無線信号から生成された受信信号を、位相差検出部23に出力する。
位相差検出部23は、入力端子が無線部22の出力端子に接続され、出力端子が平均化部24に接続されている。位相差検出部23は、無線部22から入力された受信信号に含まれるトレーニング信号部分を抽出し、予め定められる系列のトレーニング信号と比較して求められる位相遷移量の関数で示される物理量を平均化部24に出力する。
平均化部24は、入力端子が位相差検出部23の出力端子に接続され、出力端子が周波数推定部25に接続されている。平均化部24は、位相差検出部23から入力された物理量に対して、平均化処理をして求めた平均化物理量を周波数推定部25に出力する。
周波数推定部25は、入力端子が平均化部24の出力端子に接続されている。周波数推定部25は、入力された平均化物理量をもとに、キャリア周波数オフセットを推定し、その結果を出力する。
ここで、トレーニング信号系列s(n)についてs1(n)とすると、式(15)は式(1)の位相振幅応答hを時変動する変数β1(n)で置き換えた式となる。β1(n)は、位相振幅応答に相当する変数と考えることができ、式(16)で示すことができる。
位相差検出部23で、遅延検波型の位相差検出を利用した場合、時間差τ1サンプルにおける位相遷移量の関数である物理量z1(n)は、式(17)で示すことができる。
まず、位相振幅応答に相当する変数β1(n)について考える。変数β1(n)のレベル、すなわち絶対値の二乗は、式(23)で示すことができる。
式(26)において、キャリア周波数オフセットの推定に利用する受信信号の電力の総和が雑音電力より十分に高い場合、すなわち式(27)で示される場合について説明する。
なお、キャリア周波数オフセットの推定が可能である引き込み範囲は、例えば式(30)で規定することができる。
したがって、本発明の第1実施形態におけるキャリア周波数オフセットを推定する方法は、マルチパスフェージング環境において、従来のキャリア周波数オフセットを推定する手法と比べ、同じトレーニング信号長および同じ送信電力で推定誤差を小さくできる。また、より短いトレーニング信号長、またはより低い送信電力で同じ推定誤差で推定値を求めることができる。
図2では、CNRを10dBに固定し、トレーニング信号長を変化させ推定誤差特性を評価した。推定誤差が10Hzとなる所要トレーニング信号長を比較すると、従来技術では、約10000シンボル必要であったのに対し、第1実施形態の技術を用いた場合には、約30シンボルであった。つまり、キャリア周波数オフセット推定誤差が10[Hz]の場合に、第1実施形態の技術を用いると、従来技術に比べて、トレーニング信号長を約1/300に短縮できる。
図3では、トレーニング信号長を54シンボルに固定し、CNRを変化させて、推定誤差特性を評価した。推定誤差が10[Hz]となる所要CNRを比較すると、従来技術では約23dB必要であったのに対し、第1実施形態の技術を用いた場合には約8dBであった。つまり、キャリア周波数オフセット推定誤差が10[Hz]の場合に、第1実施形態の技術を用いると、従来技術に比べて、送信電力を約1/30に低減できる。
そのため、平均化部24において不適切な平均化サンプル数N1が設定されると、変数β1(n)の絶対値が小さい受信信号から検出された位相差だけを平均化することになる。このため、周波数推定部25において平均化サンプル数N1に応じたキャリア周波数オフセットを推定する精度が得られないことがある。
従って、平均化部24は、変数β1(n)の1周期であるfs/f1サンプルの任意の自然数倍であるN1サンプル分の物理量z1(n)を平均化することによって、精度の高い物理量が必ず含まれて平均化されることになる。そして、周波数推定部25は、平均化サンプル数N1に応じたキャリア周波数オフセットを推定する精度を得ることができる。
ところで、位相差検出部23において遅延検出型の位相差検出を利用した場合、物理量z1(n)の位相成分が検出された位相差を示す。また、物理量z1(n)の大きさは、絶対値の二乗、すなわち検出された位相差の確からしさを示す。
従って、位相差検出部23において遅延検出型の位相差検出を利用することで、平均化部24において自動的に位相差の検出精度に応じた適切な平均化がなされる。そのため、周波数推定部25においてキャリア周波数オフセットを高精度に推定することができる。
また、位相差検出における雑音の影響を軽減するため、位相差検出部23の前段に帯域フィルタを設けてもよい。
始めに、トレーニング信号系列生成部11は、送信装置1で予め定められたトレーニング信号を生成する(ステップS11)。
次に、周波数オフセット付与部12−1〜12−Mは、複数の送信アンテナ14−1〜14−Mの数と同数に分岐されたトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与する(ステップS12)。
次に、無線部13−1〜13−Mは、周波数オフセット付与部12−1〜12−Mによって付与された周波数オフセットを有するトレーニング信号を含む無線信号を、送信アンテナ14−1〜14−Mを通じて、受信装置2に送信する(ステップS13)。
始めに、無線部22は、受信アンテナ21を通じて送信装置1からの無線信号を受信する(ステップS21)。
次に、位相差検出部23は、送信装置1から送信された無線信号に含まれるトレーニング信号と、受信装置2で予め定められたトレーニング信号とに基づいて、周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた物理量を検出する(ステップS22)。
次に、平均化部24は、ステップS22で検出した物理量を平均化することで、平均化物理量を算出する(ステップS23)。
次に、周波数推定部25は、平均化物理量に基づいて、キャリア周波数オフセットを推定する(ステップS24)。
以下、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。
図6は、本実施形態による無線通信システム200を示す概略ブロック図である。
また、図7は、無線通信システム200における送信信号フォーマットの一例を示した図である。
送信装置3は、第1のトレーニング信号系列生成部31、第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−M、第2のトレーニング信号系列生成部33、第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−M、無線部35−1〜35−M、送信アンテナ36−1〜36−Mを備えている。なお、Mは、2以上の整数である。
第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mは、第1のトレーニング信号系列生成部31で生成された第1の系列のトレーニング信号に、任意の周波数f1の任意の整数倍となる周波数オフセットをそれぞれ付与して、無線部35−1〜35−Mに出力する。
第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−Mは、第2のトレーニング信号系列生成部33で生成された第2の系列のトレーニング信号に、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを付与して、無線部35−1〜35−Mに出力する。
送信アンテナ36−1〜36−Mは、無線部35−1〜35−Mから出力される無線信号を、受信装置4に送信する。
例えば、図7で示される送信信号フォーマットのように、第1の系列のトレーニング信号50と、第2の系列のトレーニング信号60とは、お互いの信号が時間的に重ならないように、データ部70を送信する前に連続して送信される。なお、図7において、横軸は時間軸を示している。図7で示される送信信号フォーマットでは、第1の系列のトレーニング信号50、第2の系列のトレーニング信号60、データ部70の情報の順に送信される信号フォーマットを示している。
第1のトレーニング信号系列生成部31は、出力端子がそれぞれの第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mの入力端子に接続されている。第1のトレーニング信号系列生成部31は、生成した第1の系列のトレーニング信号を分岐してそれぞれの第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mに出力する。
第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mは、入力端子が第1のトレーニング信号系列生成部31の出力端子に接続され、出力端子が無線部33−1〜33−Mの第1の入力端子に1対1で接続されている。第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mは、入力された第1の系列のトレーニング信号にそれぞれ周波数オフセットを付与して、無線部35−1〜35−Mに出力する。
無線部42は、受信アンテナ41で受信した無線信号に対して、周波数変換およびデジタル変換を行い、受信信号を生成し、第1の位相差検出部43および第2の位相差検出部45に出力する。
第1の位相差検出部43は、無線部42から入力された受信信号と、予め定められている第1の系列のトレーニング信号とを比較し、時間差T1における位相遷移量の関数である第1の物理量を検出し、第1の平均化部44に出力する。
第1の平均化部44は、雑音の影響を回避するため、入力された第1の物理量を平均化し、第1の平均化物理量を周波数推定部47に出力する。
第2の平均化部46は、雑音の影響を回避するため、入力された第2の物理量を平均化し、第2の平均化物理量を周波数推定部47に出力する。
周波数推定部47は、第1の平均化部44で平均化された第1の平均化物理量、ならびに第2の平均化部46で平均化された第2の平均化物理量から、キャリア周波数オフセットを推定する。
受信アンテナ41は、出力端子が無線部42の入力端子に接続されている。受信アンテナ41は、受信した無線信号を無線部42に出力する。
無線部42は、入力端子が受信アンテナ41の出力端子に接続され、出力端子が第1の位相差検出部43の入力端子と第2の位相差検出部45の入力端子とに接続されている。無線部42は、受信アンテナ21で受信した無線信号から生成される受信信号を、第1の位相差検出部43および第1の位相差検出部45に出力する。
第1の位相差検出部43は、入力端子が無線部42の出力端子に接続され、出力端子が第1の平均化部44に接続されている。第1の位相差検出部43は、無線部42から入力された受信信号に含まれる第1の系列のトレーニング信号の部分を抽出し、予め定められている第1の系列のトレーニング信号と比較して求められる位相遷移量の関数で示される物理量を、第1の平均化部44に出力する。
第2の位相差検出部45は、入力端子が無線部42の出力端子に接続され、出力端子が第2の平均化部46に接続されている。第2の位相差検出部45は、無線部42から入力された受信信号に含まれる第2の系列のトレーニング信号の部分を抽出し、予め定められている第2の系列のトレーニング信号と比較して求められる位相遷移量の関数で示される物理量を、第2の平均化部46に出力する。
第2の平均化部46は、入力端子が第2の位相差検出部45の出力端子に接続され、出力端子が周波数推定部47の第2の入力端子に接続されている。第2の平均化部46は、第2の位相差検出部45から入力された物理量に対して、平均化処理をして求めた平均化物理量を、周波数推定部47に出力する。
周波数推定部47は、第1の入力端子が第1の平均化部44の出力端子に接続され、第2の入力端子が第2の平均化部46の出力端子に接続されている。周波数推定部47は、それぞれ入力された平均化物理量をもとにキャリア周波数オフセットを推定し、その結果を出力する。
そこで、第2実施形態では、第1実施形態にかかるキャリア周波数オフセットを推定する手法と比較して、送信装置3に第2のトレーニング信号系列生成部33と、生成された第2のトレーニング信号系列に周波数オフセットを付与する第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−Mをさらに備える。また、受信装置4は、第2の系列のトレーニング信号を利用して小さな遅延サンプル数で第2の位相遷移量を検出する第2の位相差検出部45と、検出された第2の位相遷移量を平均化する第2の平均化部46をさらに備える。これにより、第2実施形態では、広い引き込み範囲を実現する。
以降では、説明を簡単にするためにすべてサンプル単位で説明する。
このとき、受信アンテナ41で受信され、無線部42で周波数変換およびデジタル変換が行われ、その結果により生成される受信信号y2(n)は、式(32)で示すことができる。
また、トレーニング信号s(n)についてS2(n)とすると、式(32)は式(1)の位相振幅応答hを時変動する変数β2(n)で置き換えた式となる。β2(n)は、位相振幅応答に相当する変数と考えることができ、式(33)のように示すことができる。
第2の位相差検出部45、第2の平均化部46、周波数推定部47は、無線信号を受信して生成された受信信号y2(n)と、予め定められ第2のトレーニング信号系列生成部33で生成された第2の系列のトレーニング信号s2(n)とを用いて、キャリア周波数オフセット粗推定値f’estを算出する。その後、周波数推定部47は、得られたキャリア周波数オフセット粗推定値f’estと、第1の平均化物理量φ1とを用いて、式(34)に基づいてキャリア周波数オフセット推定値festを得る。
すなわち、変数φ’1は、式(35)で示すことができる。
第2の位相差検出部45で、遅延検波型の位相差検出を利用した場合、遅延サンプル数τ2サンプル(ただしτ2=fsT2)における位相遷移量z2(n)は、式(36)で示すことができる。
そのため、式(39)に示される引き込み範囲を十分に広げることができる。
従って、第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−Mで付与される全ての周波数オフセットが、第1実施形態における第1の平均化物理量φ1を用いたキャリア周波数オフセット推定の引き込み範囲に収まるように、周波数オフセットを付与する。すなわち、付与する全ての周波数オフセットの絶対値がfs/2τ1より小さくなるように周波数オフセットを付与する。これにより、広い引き込み範囲と高い推定精度とを両立させることができる。
従って、第2の位相差検出部45において遅延検出型の位相差検出を利用することで、第2の平均化部46において自動的に位相差の検出精度に応じた適切な平均化がなされる。そのため、周波数推定部47は、キャリア周波数オフセットを高精度に推定することができる。
また、位相差検出における雑音の影響を軽減するため、第1の位相差検出部43および第2の位相差検出部45の前段に帯域制限フィルタを設けてもよい。
また、図7の説明では、第1の系列のトレーニング信号50と第2の系列のトレーニング信号60とが、時分割多重されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、周波数分割多重や符号分割多重などを用いて、第1の系列のトレーニング信号50と第2の系列のトレーニング信号60とを多重しても良い。
始めに、第1のトレーニング信号系列生成部31は、送信装置3で予め定められた第1の系列のトレーニング信号を生成する(ステップS31)。
次に、第2のトレーニング信号系列生成部33は、送信装置3で予め定められた第2の系列のトレーニング信号を生成する(ステップS32)。
第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mは、複数の送信アンテナ36−1〜36−Mの数と同数に分岐された第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与する(ステップS33)。
次に、第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−Mは、複数の送信アンテナ36−1〜36−Mの数と同数に分岐された第2の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを付与する(ステップS34)。具体的には、第2の周波数オフセット付与部34−1〜34−Mは、全ての周波数オフセットの差の絶対値が、周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与する。
なお、図8の説明では、ステップS31の処理の後にステップS32の処理を行い、ステップS33の処理の後にステップS34の処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ステップS32の処理の後にステップS31の処理を行い、ステップS34の処理の後にステップS33の処理を行ってもよい。また、ステップS31の処理とステップS32の処理を同時に行い、ステップS33の処理とステップS34の処理を同時に行ってもよい。
始めに、無線部42は、受信アンテナ41を通じて送信装置3からの無線信号を受信する(ステップS41)。
次に、第1の位相差検出部43は、送信装置3から送信された無線信号に含まれる第1の系列のトレーニング信号と、受信装置4で予め定められた第1の系列のトレーニング信号とに基づいて、周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた第1の物理量を検出する(ステップS42)。
次に、第2の位相差検出部45は、送信装置3から送信された無線信号に含まれる第2の系列のトレーニング信号と、受信装置4で予め定められた第2の系列のトレーニング信号とに基づいて、時間差T1より短い時間差T2における位相遷移量に応じた第2の物理量を検出する(ステップS43)。
次に、第2の平均化部46は、ステップS43で検出した第2の物理量を平均化することで第2の平均化物理量を算出する(ステップS45)。具体的には、第2の平均化部46は、第2の物理量を周波数f2の逆数の自然数倍の時間の範囲で平均化する。
次に、周波数推定部47は、ステップS44で算出した第1の平均化物理量と、ステップS45で算出した第2の平均化物理量とに基づいて、キャリア周波数オフセットを推定する(ステップS46)。
なお、図9の説明では、ステップS42の処理の後にステップS43の処理を行い、ステップS44の処理の後にステップS45の処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ステップS43の処理の後にステップS42の処理を行い、ステップS45の処理の後にステップS44の処理を行ってもよい。また、ステップS42の処理とステップS43の処理を同時に行い、ステップS44の処理とステップS45の処理を同時に行ってもよい。
以下、本発明の第3実施形態について図面を参照して説明する。
図10は、本発明の第3実施形態による受信装置7を示す概略ブロック図である。
受信装置7と通信する送信装置は、第1実施形態における送信装置1(図1)と同一であり、構成要素、構成要素の接続および信号の流れは第1実施形態と同一である。
受信装置7は、受信アンテナ71−1〜71−L1、無線部72−1〜72−L2、位相差検出部73−1〜73−L3、平均化部74−1〜74−L4、周波数推定部75−1〜75−L5、信号選択・合成部76−1〜76−5を備えている。
信号選択・合成部76−1は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、受信アンテナ71−1〜71−L1で受信した無線信号を選択または合成し、無線部72−1〜72−L2に出力する。
無線部72−1〜72−L2は、信号選択・合成部76−1の出力した無線信号に対して周波数変換およびデジタル変換を行い、受信信号を生成し、信号選択・合成部76−2に出力する。
位相差検出部73−1〜73−L3は、信号選択・合成部76−1で生成された受信信号と、予め定められている系列のトレーニング信号とを比較し、周波数f1の逆数で表される時間の任意の自然数倍の時間差T1における位相遷移量の関数で示される物理量を検出し、信号選択・合成部76−3に出力する。
信号選択・合成部76−3は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、位相差検出部73−1〜73−L3から出力された物理量を選択または合成し、平均化74−1〜74−L4に出力する。
信号選択・合成部76−4は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、平均化74−1〜74−L4から出力された平均化物理量を選択または合成し、周波数推定部75−1〜75−L5に出力する。
周波数推定部75−1〜75−L5は、信号選択・合成部76−4から出力された平均化物理量をもとにキャリア周波数オフセットを推定し、信号選択・合成部76−5に出力する。
信号選択・合成部76−5は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、周波数推定部75−1〜75−L5で推定されたキャリア周波数オフセットを選択または合成する。
また、無線部の数L2が、1である場合、または、無線部の数L2と位相差検出部の数L3とが同数である場合には、信号選択・合成部76−2を省略することができる。
また、位相差検出部の数L3が、1である場合、または、位相差検出部の数L3と平均化部の数L4とが同数である場合には、信号選択・合成部76−3を省略することができる。
また、周波数推定部の数L5が、1である場合には、信号選択・合成部76−5を省略することができる。
信号選択部76−1〜76−5は、入力される5つの信号のうちレベルの高い3つの信号を選択して出力したり、入力される6つの信号を2つずつに分け、それぞれを合成して3つの信号を出力したりする。
そこで、第3実施形態では、第1実施形態と比較して、受信アンテナを複数設けている。また、複数の受信アンテナ71−1〜71−L1で受信された複数の無線信号を選択または合成する信号選択・合成部76−1を備えている。また、無線信号から生成された複数の受信信号を選択または合成する信号選択・合成部76−2を備えている。
また、受信信号から算出された位相遷移量の関数で示される複数の物理量を選択または合成する信号選択・合成部76−3を備えている。また、位相遷移量の関数で示される物理量を平均化した複数の平均化物理量を選択または合成する信号選択・合成部76−4を備えている。また、平均化物理量から推定した複数のキャリア周波数オフセットを選択または合成する信号選択・合成部76−5を備えている。
これにより、受信ダイバーシチ効果によりキャリア周波数オフセットの推定のさらなる高精度化を実現する。
受信アンテナ71−1〜71−Lは、それぞれ受信アンテナ21と同一の動作をする。また、無線部72−1〜72−Lは、それぞれ無線部22と同一の動作をする。また、位相差検出部73−1〜73−Lは、それぞれ位相差検出部23と同一の動作をする。また、平均化部74−1〜74−Lは、それぞれ平均化部24と同一の動作をする。
よって、平均化部74−l(lは1からLまでの自然数)で算出される平均化物理量Φ1lは、式(25)、式(26)と同様に式(40)、式(41)として示すことができる。
信号選択・合成部76−4は、平均化部74−l(lは、1からLまでの自然数)で算出される平均化物理量Φ1lを重み係数1として単純合成する。そのため、合成した平均化物理量Φ1lは、それぞれ式(42)、式(43)で示される。
従って、本発明の第3実施形態におけるキャリア周波数オフセットを推定する手法は、マルチパスフェージング環境において、第1実施形態におけるキャリア周波数オフセットを推定する手法と比べ、同じトレーニング信号長および同じ送信電力で推定誤差を小さくできる。また、より短いトレーニング信号長、またはより低い送信電力であって、同じ推定誤差で推定値を求めることができる。
図12では、CNRを10dBに固定し、トレーニング信号長を変化させて、推定誤差特性を評価した。推定誤差が10Hzとなる所要トレーニング信号長を比較すると、従来技術では約10000シンボル必要であったのに対し、第3実施形態の技術を用いた場合には、約20シンボルであった。つまり、キャリア周波数オフセット推定誤差が10[Hz]の場合に、第3実施形態の技術を用いると、従来技術に比べて、トレーニング信号長を、約1/500に短縮できる。
なお、第3実施形態の技術は、第1実施形態の技術と比較すると、トレーニング信号長を約2/3に短縮することができる。
図13では、トレーニング信号長を54シンボルに固定し、CNRを変化させて、推定誤差特性を評価した。推定誤差が10[Hz]となる所要CNRを比較すると、従来技術では約23dB必要であったのに対し、第3実施形態の技術を用いた場合には約2dBであった。つまり、キャリア周波数オフセット推定誤差が10[Hz]の場合に、第3実施形態の技術を用いると、従来技術に比べて、送信電力を約1/120に低減できる。
なお、第3実施形態の技術は、第1実施形態の技術と比較すると、送信電力を約1/4に低減することができる。
以下、本発明の第4実施形態について図面を参照して説明する。
図14は、本発明の第4実施形態による受信装置8を示す概略ブロック図である。受信装置8と通信する送信装置は、第2実施形態における送信装置3と同一であり、構成要素、構成要素の接続および信号の流れは第2実施形態と同一である。
受信装置8は、受信アンテナ81−1〜81−L1、無線部82−1〜82−L2、第1の位相差検出部83−1〜83−L3、第1の平均化部84−1〜84−L4、第2の位相差検出部85−1〜85−L6、第2の平均化部86−1〜86−L7、周波数推定部75−1〜75−L5、信号選択・合成部88−1〜88−7を備えている。
信号選択・合成部88−1は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、受信アンテナ81−1〜81−L1で受信した無線信号を選択または合成し、無線部82−1〜82−L2に出力する。
無線部82−1〜82−L2は、信号選択・合成部88−1の出力した無線信号に対して周波数変換およびデジタル変換を行い、受信信号を生成し、信号選択・合成部88−2に出力する。
信号選択・合成部88−2は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、無線部82−1〜82−L2で生成された受信信号を選択または合成し、第1の位相差検出部83−1〜83−L3、第2の位相差検出部85−1〜85−L6に出力する。
信号選択・合成部88−3は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、第1の位相差検出部83−1〜83−L3から出力された第1の物理量を選択または合成し、第1の平均化部84−1〜74−L4に出力する。
第1の平均化部84−1〜74−L4は、雑音の影響を回避するために信号選択・合成部88−3から出力された第1の物理量を平均化し、第1の平均化物理量を信号選択・合成部88−4に出力する。
第2の位相差検出部85−1〜85−L6は、信号選択・合成部88−1で生成された受信信号と、予め定められている第2の系列のトレーニング信号とを比較し、時間差T1より短い時間差T2における位相遷移量の関数で示される第2の物理量を検出し、信号選択・合成部88−5に出力する。
信号選択・合成部88−5は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、第2の位相差検出部85−1〜85−L6から出力された第2の物理量を選択または合成し、第2の平均化部86−1〜86−L7にする。
第2の平均化部86−1〜86−L7は、雑音の影響を回避するために信号選択・合成部88−5から出力された第2の物理量を平均化し、第2の平均化物理量を信号選択・合成部88−6に出力する。
周波数推定部75−1〜75−L5は、信号選択・合成部88−4から出力された第1の平均化物理量、ならびに信号選択・合成部88−6から出力された第2の平均化物理量をもとにキャリア周波数オフセットを推定し、周波数推定部75−1〜75−L5に出力する。
信号選択・合成部88−7は、受信ダイバーシチ効果により雑音の影響を回避するため、周波数推定部75−1〜75−L5で推定されたキャリア周波数オフセットを選択または合成する。
また、無線部の数L2が、1である場合、または、無線部の数L2と第1の位相差検出部の数L3ならびに第2の位相差検出部の数L6とが、同数である場合には、信号選択・合成部88−2を省略することができる。
また、第1の位相差検出部の数L3が、1である場合、または、第1の位相差検出部の数L3と第1の平均化部の数L4とが同数である場合には、信号選択・合成部88−3を省略することができる。
また、第1の平均化部の数L4が、1である場合、または、第1の平均化部の数L4と周波数推定部の数L5とが同数である場合には、信号選択・合成部88−4を省略することができる。
また、第2の平均化部の数L7が、1である場合、または、第2の平均化部の数L7と周波数推定部の数L5とが同数である場合には、信号選択・合成部88−6を省略することができる。
また、周波数推定部の数L5が、1である場合には、信号選択・合成部88−7を省略することができる。
そこで、第4実施形態では、第2実施形態と比較して、受信アンテナを複数設けている。また、受信アンテナ81−1〜81−L1で受信された複数の無線信号を選択または合成する信号選択・合成部88−1を備えている。また、無線信号から生成された複数の受信信号を選択または合成する信号選択・合成部88−2を備えている。また、受信信号から算出された位相遷移量の関数で示される複数の第1の物理量を選択または合成する信号選択・合成部88−3、88−5を備えている。
なお、本発明の第2実施形態におけるキャリア周波数オフセットの推定精度は第3実施形態と同じである。
あるいは、同じ送信アンテナから複数の無線部(送信部)で生成された複数の無線信号を送信する無線通信システムにおいても本発明を適用することができる。その際には、送信アンテナから受信アンテナまでが複数の無線信号が通過することになる。アンテナを含めた伝搬特性において、同じ送信アンテナから送信される複数の無線信号すべてに同一となる条件の伝搬特性でなければ、本発明による効果を期待することができる。
また、本発明の第1のトレーニング信号系列生成部は、トレーニング信号系列生成部11、および第1のトレーニング信号系列生成部31に相当する。
また、本発明の第1の周波数オフセット付与部は、および周波数オフセット付与部12−1〜12−M、および第1の周波数オフセット付与部32−1〜32−Mに相当する。
また、本発明の送信部は、無線部13−1〜13−M、および無線部35−1〜35−Mに相当する。
また、本発明の送信アンテナは、送信アンテナ14−1〜14−M、および送信アンテナ36−1〜36−Mに相当する。
また、本発明の第1の物理量は、第1実施形態における物理量、および第2実施形態における第1の物理量に相当する。
また、本発明の第1の平均化物理量は、第1実施形態における平均化物理量、および第2実施形態における第1の平均化物理量に相当する。
また、本発明の受信アンテナは、受信アンテナ21、および受信アンテナ41に相当する。
また、本発明の受信部は、無線部22、および無線部42に相当する。
また、本発明の第1の位相差検出部は、位相差検出部23、および第1の位相差検出部43に相当する。
また、本発明の第1の平均化部は、平均化部24、および第1の平均化部44に相当する。
また、本発明の第2の位相差検出部は、第2の位相差検出部45に相当する。
また、本発明の第2の平均化部は、第2の平均化部46に相当する。
また、本発明の周波数推定部は、周波数推定部25、および周波数推定部47に相当する。
また、本発明の信号選択・合成部は、信号選択・合成部76−1〜76−5、信号選択・合成部88−1〜88−7に相当する。
Claims (20)
- 複数の無線信号を送信する送信装置と、前記送信装置からの複数の無線信号を受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置とを備える無線通信システムであって、
予め定められた第1の系列のトレーニング信号を分岐し、分岐した複数の第1の系列のトレーニング信号のそれぞれに対して規則性を持った前記キャリア周波数オフセットによる周波数でそれぞれ変調された前記無線信号を送信する送信装置と、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とから得られる位相遷移量に応じて、前記送信装置とのキャリア周波数オフセットを推定する受信装置と、
を備える無線通信システム。 - 複数の無線信号を複数の送信アンテナから送信する送信装置と、前記送信装置からの複数の無線信号を受信アンテナによって受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置とを備える無線通信システムであって、
前記送信装置は、
予め定められた第1の系列のトレーニング信号を生成する第1のトレーニング信号系列生成部と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与する第1の周波数オフセット付与部と、
前記第1の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号を含む前記無線信号を、前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信する送信部と、
を備え、
前記受信装置は、
前記受信アンテナを通じて前記送信装置からの前記無線信号を受信する受信部と、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた第1の物理量を検出する第1の位相差検出部と、
前記第1の物理量を平均化することで第1の平均化物理量を算出する第1の平均化部と、
前記第1の平均化物理量に基づいてキャリア周波数オフセットを推定する周波数推定部と、
を備える無線通信システム。 - 前記送信装置はさらに、
予め定められた第2の系列のトレーニング信号を生成する第2のトレーニング信号系列生成部と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第2の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを付与する第2の周波数オフセット付与部と、
を備え、
前記送信部は、
前記第1の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号と、前記第2の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第2の系列のトレーニング信号を多重して前記無線信号として前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信し、
前記受信装置はさらに、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる第2の系列のトレーニング信号と、予め定められた第2の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記時間差T1より短い時間差T2における位相遷移量に応じた第2の物理量を検出する第2の位相差検出部と、
前記第2の物理量を平均化することで第2の平均化物理量を算出する第2の平均化部と、
を備え、
前記周波数推定部は、
前記第1の平均化物理量と前記第2の平均化物理量とに基づいて前記キャリア周波数オフセットを推定する請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記第2の周波数オフセット付与部は、
付与する全ての周波数オフセットの差の絶対値が、周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与し、
前記第2の平均化部は、
前記第2の物理量を周波数f2の逆数の自然数倍の時間の範囲で平均化する請求項3に記載の無線通信システム。 - 複数の無線信号を複数の送信アンテナから送信する送信装置であって、
予め定められた第1の系列のトレーニング信号を生成する第1のトレーニング信号系列生成部と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与する第1の周波数オフセット付与部と、
前記第1の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号を含む前記無線信号を、前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信する送信部と、
予め定められた第2の系列のトレーニング信号を生成する第2のトレーニング信号系列生成部と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第2の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを付与する第2の周波数オフセット付与部と、
を備え、
前記送信部は、
前記第1の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号と、前記第2の周波数オフセット付与部によって付与された前記周波数オフセットを有する前記第2の系列のトレーニング信号を多重して前記無線信号として前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信する送信装置。 - 前記第2の周波数オフセット付与部は、
付与する全ての周波数オフセットの差の絶対値が、周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与する請求項5に記載の送信装置。 - 分岐された第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与して、複数の無線信号を複数の送信アンテナから送信する送信装置と通信し、前記送信装置からの複数の無線信号を受信アンテナによって受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置であって、
前記受信アンテナを通じて前記送信装置からの前記無線信号を受信する受信部と、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた第1の物理量を検出する第1の位相差検出部と、
前記第1の物理量を平均化することで第1の平均化物理量を算出する第1の平均化部と、
前記第1の平均化物理量に基づいてキャリア周波数オフセットを推定する周波数推定部と、
を備える受信装置。 - 分岐された第2の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを有する前記第2の系列のトレーニング信号と、前記第1の系列のトレーニング信号とを多重して送信する送信装置と通信し、
前記受信装置はさらに、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる第2の系列のトレーニング信号と、予め定められた第2の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記時間差T1より短い時間差T2における位相遷移量に応じた第2の物理量を検出する第2の位相差検出部と、
前記第2の物理量を平均化することで第2の平均化物理量を算出する第2の平均化部と、
を備え、
前記周波数推定部は、
前記第1の平均化物理量と前記第2の平均化物理量とに基づいて前記キャリア周波数オフセットを推定する請求項7に記載の受信装置。 - 付与する全ての周波数オフセットの差の絶対値が周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与する送信装置と通信し、
前記第2の平均化部は、
前記第2の物理量を周波数f2の逆数の自然数倍の時間の範囲で平均化する請求項8に記載の受信装置。 - 前記第1の位相差検出部は、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号の時間差T1における位相遷移量から、予め定められた前記第1の系列のトレーニング信号の前記時間差における位相遷移量を減算することにより第1の物理量を算出する請求項7に記載の受信装置。 - 前記第1の位相差検出部は、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号の時間差T1における遅延検波結果と、予め定められた前記第1の系列のトレーニング信号の前記時間差における遅延検波結果の共役複素を乗算することにより第1の物理量を算出する請求項7に記載の受信装置。 - 前記第1の平均化部は、
前記第1の物理量を周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間の範囲で平均化することにより第1の平均化物理量を算出する請求項7に記載の受信装置。 - 前記第2の位相差検出部は、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第2の系列のトレーニング信号の時間差T2における位相遷移量から、予め定められた前記第2の系列のトレーニング信号の前記時間差における位相遷移量を減算することにより第2の物理量を算出する請求項8に記載の受信装置。 - 前記第2の位相差検出部は、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第2の系列のトレーニング信号の時間差T2における遅延検波結果から、予め定められた前記第2の系列のトレーニング信号の前記時間差における遅延検波結果の共役複素を乗算することにより第2の物理量を算出する請求項8に記載の受信装置。 - 前記受信部、前記第1の位相差検出部、前記第1の平均化部、前記周波数推定部の少なくとも1以上を複数備え、
少なくとも1以上備えている前記受信部、前記第1の位相差検出部、前記第1の平均化部、前記周波数推定部が出力する複数の信号を、選択又は合成して出力する信号選択・合成部を備える請求項7に記載の受信装置。 - 複数の無線信号を送信する送信装置と、前記送信装置からの複数の無線信号を受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置とを用いた無線通信方法であって、
前記送信装置は、
予め定められた第1の系列のトレーニング信号を分岐し、分岐した複数の第1の系列のトレーニング信号のそれぞれに対して規則性を持った前記キャリア周波数オフセットによる周波数でそれぞれ変調された前記無線信号を送信し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とから得られる位相遷移量に応じて、前記送信装置とのキャリア周波数オフセットを推定する無線通信方法。 - 複数の無線信号を複数の送信アンテナから送信する送信装置と、前記送信装置からの複数の無線信号を受信アンテナによって受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置とを用いた無線通信方法であって、
前記送信装置は、
予め定められた第1の系列のトレーニング信号を生成する第1のトレーニング信号系列生成過程と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与する第1の周波数オフセット付与過程と、
前記第1の周波数オフセット付与過程で付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号を含む前記無線信号を、前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信する送信過程と、
を有し、
前記受信装置は、
前記受信アンテナを通じて前記送信装置からの前記無線信号を受信する受信過程と、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた第1の物理量を検出する第1の位相差検出過程と、
前記第1の物理量を平均化することで第1の平均化物理量を算出する第1の平均化過程と、
前記第1の平均化物理量に基づいてキャリア周波数オフセットを推定する周波数推定過程と、
を有する無線通信方法。 - 前記送信装置はさらに、
予め定められた第2の系列のトレーニング信号を生成する第2のトレーニング信号系列生成過程と、
前記複数の送信アンテナの数と同数に分岐された前記第2の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、全ての周波数オフセットの絶対値が時間差T1の逆数の半分の値より小さくなる周波数オフセットを付与する第2の周波数オフセット付与過程と、
を有し、
前記送信過程では、
前記第1の周波数オフセット付与過程で付与された前記周波数オフセットを有する前記第1の系列のトレーニング信号と、前記第2の周波数オフセット付与過程で付与された前記周波数オフセットを有する前記第2の系列のトレーニング信号を多重して前記無線信号として前記送信アンテナを通じて前記受信装置に送信し、
前記受信装置はさらに、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる第2の系列のトレーニング信号と、予め定められた第2の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記時間差T1より短い時間差T2における位相遷移量に応じた第2の物理量を検出する第2の位相差検出過程と、
前記第2の物理量を平均化することで第2の平均化物理量を算出する第2の平均化過程と、
を有し、
前記周波数推定過程では、
前記第1の平均化物理量と前記第2の平均化物理量とに基づいて前記キャリア周波数オフセットを推定する請求項17に記載の無線通信方法。 - 前記第2の周波数オフセット付与過程では、
付与する全ての周波数オフセットの差の絶対値が、周波数f2の整数倍となるように周波数オフセットを付与し、
前記第2の平均化過程では、
前記第2の物理量を周波数f2の逆数の自然数倍の時間の範囲で平均化する請求項18に記載の無線通信方法。 - 分岐された第1の系列のトレーニング信号に割り付けるそれぞれの周波数に対して、周波数f1の整数倍となる周波数オフセットを付与して、複数の無線信号を複数の送信アンテナから送信する送信装置と通信し、前記送信装置からの複数の無線信号を受信アンテナによって受信し、前記送信装置が送信する搬送周波数と受信に使用する基準受信周波数との差をキャリア周波数オフセットとして推定する受信装置を用いた受信方法であって、
前記受信アンテナを通じて前記送信装置からの前記無線信号を受信する受信過程と、
前記送信装置から送信された無線信号に含まれる前記第1の系列のトレーニング信号と、予め定められた第1の系列のトレーニング信号とに基づいて、前記周波数f1の逆数で表される時間の自然数倍の時間差T1における位相遷移量に応じた第1の物理量を検出する第1の位相差検出過程と、
前記第1の物理量を平均化することで第1の平均化物理量を算出する第1の平均化過程と、
前記第1の平均化物理量に基づいてキャリア周波数オフセットを推定する周波数推定過程と、
を有する受信方法。
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