JP6845044B2 - Wireless communication device and frequency offset compensation method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の周波数帯を利用して信号を伝送する無線通信システムにおいて使用される無線通信装置および周波数オフセット補償方法に係わる。 The present invention relates to a wireless communication device and a frequency offset compensation method used in a wireless communication system that transmits signals using a plurality of frequency bands.
無線通信システムにおいて、送信器は、所定の周波数の搬送波を利用してデータを送信する。搬送波は、送信器内に実装される送信器ローカル発振器により生成される。一方、受信器は、搬送波周波数と同じ周波数の発振信号を受信信号に乗算してベースバンド帯にダウンコンバートした後にデータを再生する。この発振信号は、受信器内に実装される受信器ローカル発振器により生成される。ただし、送信器ローカル発振器の発振周波数および受信器ローカル発振器の発振周波数は、それぞれ誤差を含んでいる。このため、搬送波の周波数と受信器において生成される発振信号の周波数とが完全に一致することは稀である。以下の記載では、搬送波の周波数と受信器において生成される発振信号の周波数との間の差分を周波数オフセットと呼ぶことがある。 In a wireless communication system, a transmitter transmits data using a carrier wave having a predetermined frequency. The carrier wave is generated by a transmitter local oscillator mounted inside the transmitter. On the other hand, the receiver multiplies the received signal by an oscillation signal having the same frequency as the carrier frequency, down-converts it to the baseband band, and then reproduces the data. This oscillation signal is generated by a receiver local oscillator mounted inside the receiver. However, the oscillation frequency of the transmitter local oscillator and the oscillation frequency of the receiver local oscillator each include an error. Therefore, it is rare that the frequency of the carrier wave and the frequency of the oscillating signal generated by the receiver are exactly the same. In the following description, the difference between the frequency of the carrier wave and the frequency of the oscillating signal generated by the receiver may be referred to as a frequency offset.
周波数オフセットが大きいときは、受信器は、受信信号からデータを適切に再生できないことがある。よって、受信器は、周波数オフセットを補償する機能を備える。
ところで、近年、通信容量を大きくするために、複数の周波数帯を利用して信号を伝送する通信方式が検討されている。例えば、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの２つ以上の周波数帯を利用して信号が伝送される。そして、複数の周波数帯を利用して信号を伝送する通信方式においては、周波数帯ごとに周波数オフセットが補償される。
When the frequency offset is large, the receiver may not be able to properly reproduce the data from the received signal. Therefore, the receiver has a function of compensating for the frequency offset.
By the way, in recent years, in order to increase the communication capacity, a communication method for transmitting a signal using a plurality of frequency bands has been studied. For example, a signal is transmitted using two or more frequency bands of the 920 MHz band, the 2.4 GHz band, and the 5 GHz band. Then, in a communication method in which a signal is transmitted using a plurality of frequency bands, a frequency offset is compensated for each frequency band.
例えば、IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）シリーズのIEEE802.11a/g/n/ac規格に準拠した無線通信装置におけるＷＬＡＮ（無線ＬＡＮ）の周波数オフセットの補償は、フレームの先頭に付加されたプリアンブルと呼ばれる既知の信号に基づいて行われる。プリアンブル信号には、ＳＴＦ(short training field)、ＬＴＦ(long training field)と呼ばれる繰返し波形の信号が含まれているため、受信信号に対して自己相関処理または相互相関処理を行うことにより、周波数オフセットを推定することができる。 For example, the compensation of the frequency offset of WLAN (wireless LAN) in the wireless communication device conforming to the IEEE802.11a / g / n / ac standard of the IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) series was added to the beginning of the frame. It is based on a known signal called a preamble. Since the preamble signal includes a repetitive waveform signal called STF (short training field) and LTF (long training field), the frequency offset is performed by performing autocorrelation processing or cross-correlation processing on the received signal. Can be estimated.
また、周波数オフセットを補償する技術として、送信器から送信された周波数同期用信号の周波数オフセットを受信器が推定し、推定した周波数オフセットに基づき周波数補正信号を送信器にフィードバックする方法が提案されている。そして、この方法では、受信器からフィードバックされた周波数補正信号に基づいて、自己の信号の周波数を送信器が補正する（例えば、特許文献１参照）。 Further, as a technique for compensating for the frequency offset, a method has been proposed in which the receiver estimates the frequency offset of the frequency synchronization signal transmitted from the transmitter and feeds back the frequency correction signal to the transmitter based on the estimated frequency offset. There is. Then, in this method, the transmitter corrects the frequency of its own signal based on the frequency correction signal fed back from the receiver (see, for example, Patent Document 1).
複数の周波数帯を利用して信号を伝送する無線通信システムでは、通常、周波数帯ごとに周波数オフセットが異なる。ここで、繰返し間隔の長い系列（たとえば、ＬＴＦ）を使用すれば、雑音の影響を抑制しながら周波数オフセットを精度よく推定することができる。ところが、繰返し間隔の長い系列を使用する場合、推定可能な周波数オフセットの範囲が狭くなってしまう。よって、周波数オフセットの大きい周波数帯においては、繰返し間隔の短い系列を使用して周波数オフセットを推定することになる。ところが、繰返し間隔の短い系列を使用する場合、雑音耐性が低くなってしまう。 In a wireless communication system that transmits a signal using a plurality of frequency bands, the frequency offset is usually different for each frequency band. Here, if a series having a long repetition interval (for example, LTF) is used, the frequency offset can be estimated accurately while suppressing the influence of noise. However, when a series with a long repetition interval is used, the range of the frequency offset that can be estimated becomes narrow. Therefore, in the frequency band having a large frequency offset, the frequency offset is estimated by using a series having a short repetition interval. However, when a series with a short repetition interval is used, the noise immunity becomes low.
本発明の１つの側面に係わる目的は、複数の周波数帯を利用して信号を伝送する無線通信システムにおいて、雑音耐性を低下させることなく、各周波数帯の周波数オフセットを精度よく補償する装置および方法を提供することである。 An object relating to one aspect of the present invention is an apparatus and method for accurately compensating for a frequency offset in each frequency band without reducing noise immunity in a wireless communication system that transmits signals using a plurality of frequency bands. Is to provide.
本発明の１つの態様の無線通信装置は、第１の周波数帯を利用して伝送される第１の信号および第２の周波数帯を利用して伝送される第２の信号を受信する無線通信装置であって、発振器と、前記発振器の出力信号から生成される第１の局発信号で前記第１の信号をダウンコンバートして第１のダウンコンバート信号を生成すると共に、前記発振器の出力信号から生成される第２の局発信号で前記第２の信号をダウンコンバートして第２のダウンコンバート信号を生成するダウンコンバート回路と、前記第１の周波数帯の周波数オフセットおよび前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する周波数オフセット処理部と、を備え、前記周波数オフセット処理部は、前記第１のダウンコンバート信号に基づいて前記第１の周波数帯の周波数オフセットを推定する第１の推定部と、前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて、前記第１の周波数帯の周波数オフセットを補償する第１の補償部と、前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて前記第２のダウンコンバート信号を補正することにより、前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する仮補償部と、前記仮補償部により補正された前記第２のダウンコンバート信号に基づいて、前記仮補償部により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを推定する第２の推定部と、前記第２の推定部により推定された残留周波数オフセットに基づいて、前記仮補償部により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを補償する第２の補償部と、を備える。 The wireless communication device of one aspect of the present invention is a wireless communication that receives a first signal transmitted using the first frequency band and a second signal transmitted using the second frequency band. In the device, the first signal is down-converted by the oscillator and the first local signal generated from the output signal of the oscillator to generate the first down-convert signal, and the output signal of the oscillator is generated. A down-conversion circuit that down-converts the second signal with a second local signal generated from to generate a second down-convert signal, a frequency offset of the first frequency band, and the second frequency. The frequency offset processing unit includes a frequency offset processing unit that compensates for the frequency offset of the band, and the frequency offset processing unit is a first estimation unit that estimates the frequency offset of the first frequency band based on the first down-conversion signal. And, based on the frequency offset estimated by the first estimation unit, the first compensation unit that compensates for the frequency offset of the first frequency band and the frequency offset estimated by the first estimation unit Based on the temporary compensation unit that compensates for the frequency offset of the second frequency band by correcting the second down-conversion signal based on the above, and the second down-conversion signal corrected by the temporary compensation unit. Based on the second estimation unit that estimates the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset is compensated by the provisional compensation unit, and the residual frequency offset estimated by the second estimation unit. A second compensating unit for compensating for the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset has been compensated by the temporary compensating unit is provided.
上述の態様によれば、複数の周波数帯を利用して信号を伝送する無線通信システムにおいて、雑音耐性を低下させることなく、各周波数帯の周波数オフセットを精度よく補償することができる。 According to the above aspect, in a wireless communication system that transmits signals using a plurality of frequency bands, it is possible to accurately compensate for the frequency offset of each frequency band without lowering the noise immunity.
図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。図１に示す無線通信システム１は、特に限定されるものではないが、例えば、無線ＬＡＮシステムである。また、無線通信システム１は、無線通信装置２、３を含む。各無線通信装置２、３は、例えば、ユーザ端末である。ユーザ端末は、モバイル端末であってもよい。 FIG. 1 shows an example of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. The wireless communication system 1 shown in FIG. 1 is not particularly limited, but is, for example, a wireless LAN system. Further, the wireless communication system 1 includes wireless communication devices 2 and 3. Each wireless communication device 2 and 3 is, for example, a user terminal. The user terminal may be a mobile terminal.
無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を利用してデータを伝送できる。具体的には、無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。この実施例では、無線通信装置２、３は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの２つ以上を同時に利用してデータを伝送できる。なお、無線通信装置２、３間の通信品質は、周波数帯ごとに異なる。よって、無線通信装置２、３は、周波数帯ごとに異なる変調方式および異なる符号でデータを伝送してもよい。 The wireless communication devices 2 and 3 can transmit data using a plurality of frequency bands. Specifically, the wireless communication devices 2 and 3 can transmit data by using a plurality of frequency bands at the same time. In this embodiment, the wireless communication devices 2 and 3 can transmit data by simultaneously using two or more of the 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band. The communication quality between the wireless communication devices 2 and 3 differs for each frequency band. Therefore, the wireless communication devices 2 and 3 may transmit data by a different modulation method and a different code for each frequency band.
図２は、無線通信装置２、３が備える送信回路の一例を示す。送信回路１０は、この例では、図２に示すように、信号生成回路１１ａ〜１１ｃ、局部発振器１２、シンセサイザ１３、ミキサ１４ａ〜１４ｃを備える。なお、送信回路１０は、図２に示していない他の回路要素を備えていてもよい。 FIG. 2 shows an example of a transmission circuit included in the wireless communication devices 2 and 3. In this example, the transmission circuit 10 includes signal generation circuits 11a to 11c, a local oscillator 12, a synthesizer 13, and mixers 14a to 14c, as shown in FIG. The transmission circuit 10 may include other circuit elements not shown in FIG.
信号生成回路１１ａ〜１１ｃは、それぞれ、入力データから変調信号を生成する。具体的には、各信号生成回路１１ａ〜１１ｃは、例えば、フレーム生成器、符号化器、変調器を備える。フレーム生成器は、入力データから送信フレームを生成する。符号化器は、送信フレームのビット列を符号化する。変調器は、符号化されたビット列から変調信号を生成する。 Each of the signal generation circuits 11a to 11c generates a modulated signal from the input data. Specifically, each signal generation circuit 11a to 11c includes, for example, a frame generator, a encoder, and a modulator. The frame generator generates a transmission frame from the input data. The encoder encodes a bit string of a transmission frame. The modulator produces a modulated signal from a coded string of bits.
局部発振器１２は、所定の発振周波数の局発信号を出力する。シンセサイザ１３は、局部発振器１２から出力される局発信号を利用して、指定された周波数の発振信号を生成する。この実施例では、シンセサイザ１３は、920MHz帯発振信号、2.4GHz帯発振信号、および5GHz帯発振信号を生成する。 The local oscillator 12 outputs a local oscillator signal having a predetermined oscillation frequency. The synthesizer 13 uses the local oscillator signal output from the local oscillator 12 to generate an oscillation signal of a designated frequency. In this embodiment, the synthesizer 13 generates a 920 MHz band oscillation signal, a 2.4 GHz band oscillation signal, and a 5 GHz band oscillation signal.
ミキサ１４ａ〜１４ｃは、それぞれ、信号生成回路１１ａ〜１１ｃにより生成される変調信号に対応する発振信号を掛け合わせる。すなわち、信号生成回路１１ａにより生成される変調信号に920MHz帯発振信号が掛け合わされ、信号生成回路１１ｂにより生成される変調信号に2.4GHz帯発振信号が掛け合わされ、信号生成回路１１ｃにより生成される変調信号に5GHz帯発振信号が掛け合わされる。この結果、信号生成回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより生成される変調信号は、それぞれ、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯にアップコンバートされる。そして、アップコンバートされた各変調信号は、アンテナを介して出力される。なお、各周波数帯の変調信号は、互いに異なるアンテナを介して出力されるようにしてもよい。 The mixers 14a to 14c are multiplied by the oscillation signals corresponding to the modulation signals generated by the signal generation circuits 11a to 11c, respectively. That is, the modulation signal generated by the signal generation circuit 11a is multiplied by the 920MHz band oscillation signal, the modulation signal generated by the signal generation circuit 11b is multiplied by the 2.4GHz band oscillation signal, and the modulation generated by the signal generation circuit 11c. The signal is multiplied by the 5GHz band oscillation signal. As a result, the modulated signals generated by the signal generation circuits 11a, 11b, and 11c are up-converted to the 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band, respectively. Then, each up-converted modulation signal is output via the antenna. The modulated signals of each frequency band may be output through different antennas.
このように、送信回路１０は、920MHz帯信号、2.4GHz帯信号、5GHz帯信号を出力することができる。そして、送信回路１０から出力される無線信号（すなわち、920MHz帯信号、2.4GHz帯信号、5GHz帯信号）は、送信回路１０の無線エリア内に位置する無線通信装置により受信される。 In this way, the transmission circuit 10 can output a 920 MHz band signal, a 2.4 GHz band signal, and a 5 GHz band signal. Then, the radio signal output from the transmission circuit 10 (that is, the 920 MHz band signal, the 2.4 GHz band signal, and the 5 GHz band signal) is received by the radio communication device located in the radio area of the transmission circuit 10.
図３は、無線通信装置２、３が備える受信回路の一例を示す。受信回路２０は、この例では、図３に示すように、局部発振器２１、シンセサイザ２２、ミキサ２３ａ〜２３ｃ、Ａ／Ｄ変換器２４、信号検出器２５、同期検出器２６、周波数オフセット処理部２７、データ再生器２８、優先度判定器２９を備える。なお、受信回路２０は、図３に示していない他の回路要素を備えていてもよい。そして、受信回路２０は、図２に示す送信回路１０から出力される無線信号を受信する。 FIG. 3 shows an example of a receiving circuit included in the wireless communication devices 2 and 3. In this example, the receiving circuit 20 includes a local oscillator 21, a synthesizer 22, mixers 23a to 23c, an A / D converter 24, a signal detector 25, a synchronous detector 26, and a frequency offset processing unit 27, as shown in FIG. , A data player 28, and a priority determination device 29. The receiving circuit 20 may include other circuit elements not shown in FIG. Then, the receiving circuit 20 receives the radio signal output from the transmitting circuit 10 shown in FIG.
局部発振器２１およびシンセサイザ２２は、送信回路１０に実装される局部発振器１２およびシンセサイザ１３と実質的に同じである。すなわち、局部発振器２１は、所定の発振周波数の局発信号を出力する。シンセサイザ２２は、局部発振器２１から出力される局発信号を利用して、指定された周波数の発振信号を生成する。この実施例では、シンセサイザ２２は、920MHz帯発振信号、2.4GHz帯発振信号、および5GHz帯発振信号を生成する。 The local oscillator 21 and the synthesizer 22 are substantially the same as the local oscillator 12 and the synthesizer 13 mounted on the transmission circuit 10. That is, the local oscillator 21 outputs a local oscillator signal having a predetermined oscillation frequency. The synthesizer 22 uses the local oscillator signal output from the local oscillator 21 to generate an oscillation signal of a specified frequency. In this embodiment, the synthesizer 22 generates a 920 MHz band oscillation signal, a 2.4 GHz band oscillation signal, and a 5 GHz band oscillation signal.
ミキサ２３ａ〜２３ｃは、それぞれ、受信信号に対して対応する発振信号を掛け合わせる。この例では、アンテナを介して受信される920MHz帯信号、2.4GHz帯信号、5GHz帯信号が、それぞれ、ミキサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに導かれるものとする。この場合、ミキサ２３ａにおいて920MHz帯信号に920MHz帯発振信号が掛け合わされる。同様に、ミキサ２３ｂにおいて2.4GHz帯信号に2.4GHz帯発振信号が掛け合わされ、ミキサ２３ｃにおいて5GHz帯信号に5GHz帯発振信号が掛け合わされる。この結果、各受信信号は、ベースバンド領域にダウンコンバートされる。 The mixers 23a to 23c each multiply the received signal by the corresponding oscillation signal. In this example, it is assumed that the 920 MHz band signal, the 2.4 GHz band signal, and the 5 GHz band signal received via the antenna are guided to the mixers 23a, 23b, and 23c, respectively. In this case, the mixer 23a multiplies the 920 MHz band signal by the 920 MHz band oscillation signal. Similarly, in the mixer 23b, the 2.4 GHz band signal is multiplied by the 2.4 GHz band oscillation signal, and in the mixer 23c, the 5 GHz band signal is multiplied by the 5 GHz band oscillation signal. As a result, each received signal is down-converted to the baseband region.
以下の記載では、ミキサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃによりダウンコンバートされた信号をそれぞれ「Ｓａ」「Ｓｂ」「Ｓｃ」と呼ぶことがある。信号Ｓａは、920MHz帯を利用して伝送された信号を表す。同様に、信号Ｓｂは、2.4GHz帯を利用して伝送された信号を表し、信号Ｓｃは、5GHz帯を利用して伝送された信号を表す。 In the following description, the signals down-converted by the mixers 23a, 23b, and 23c may be referred to as "Sa", "Sb", and "Sc", respectively. The signal Sa represents a signal transmitted using the 920 MHz band. Similarly, the signal Sb represents a signal transmitted using the 2.4 GHz band, and the signal Sc represents a signal transmitted using the 5 GHz band.
ここで、シンセサイザ２２により生成される各発振信号の周波数は、それぞれ、送信回路１０においてシンセサイザ１３により生成される対応する発振信号の周波数とほぼ同じである。ところが、送信回路１０および受信回路２０において対応する発振信号の周波数が互いに完全に一致することはない。このため、各信号Ｓａ〜Ｓｃは、それぞれ周波数オフセットを有する。なお、信号Ｓａの周波数オフセットは、送信回路１０において使用される920MHz帯発振信号の周波数（すなわち、920MHz帯信号の搬送波周波数）と受信回路２０において使用される920MHz帯発振信号の周波数との差分に相当する。信号Ｓｂの周波数オフセットは、送信回路１０において使用される2.4GHz帯発振信号の周波数（すなわち、2.4GHz帯信号の搬送波周波数）と受信回路２０において使用される2.4GHz帯発振信号の周波数との差分に相当する。信号Ｓｃの周波数オフセットは、送信回路１０において使用される5GHz帯発振信号の周波数（すなわち、5GHz帯信号の搬送波周波数）と受信回路２０において使用される5GHz帯発振信号の周波数との差分に相当する。 Here, the frequency of each oscillating signal generated by the synthesizer 22 is substantially the same as the frequency of the corresponding oscillating signal generated by the synthesizer 13 in the transmission circuit 10, respectively. However, the frequencies of the corresponding oscillation signals in the transmission circuit 10 and the reception circuit 20 do not completely match each other. Therefore, each signal Sa to Sc has a frequency offset. The frequency offset of the signal Sa is the difference between the frequency of the 920 MHz band oscillation signal used in the transmission circuit 10 (that is, the carrier frequency of the 920 MHz band signal) and the frequency of the 920 MHz band oscillation signal used in the reception circuit 20. Equivalent to. The frequency offset of the signal Sb is the difference between the frequency of the 2.4 GHz band oscillation signal used in the transmission circuit 10 (that is, the carrier frequency of the 2.4 GHz band signal) and the frequency of the 2.4 GHz band oscillation signal used in the reception circuit 20. Corresponds to. The frequency offset of the signal Sc corresponds to the difference between the frequency of the 5 GHz band oscillating signal used in the transmitting circuit 10 (that is, the carrier frequency of the 5 GHz band signal) and the frequency of the 5 GHz band oscillating signal used in the receiving circuit 20. ..
Ａ／Ｄ変換器２４は、ミキサ２３ａ〜２３ｃから出力される信号Ｓａ〜Ｓｃをそれぞれデジタル信号に変換する。信号検出器２５は、Ａ／Ｄ変換器２４によりデジタル信号に変換された信号Ｓａ〜Ｓｃを検出する。１つの実施形態においては、信号検出器２５において、各信号Ｓａ〜Ｓｃの電界情報が検出される。電界情報は、信号のＩ成分およびＱ成分を表す。また、信号検出器２５は、ＳＮＲモニタ２５ｘを備えていてもよい。ＳＮＲモニタ２５ｘは、各信号Ｓａ〜Ｓｃの信号対雑音比（すなわち、ＳＮＲ）を検出する。 The A / D converter 24 converts the signals Sa to Sc output from the mixers 23a to 23c into digital signals, respectively. The signal detector 25 detects the signals Sa to Sc converted into digital signals by the A / D converter 24. In one embodiment, the signal detector 25 detects the electric field information of each signal Sa to Sc. The electric field information represents the I component and the Q component of the signal. Further, the signal detector 25 may include an SNR monitor 25x. The SNR monitor 25x detects the signal-to-noise ratio (that is, SNR) of each signal Sa to Sc.
同期検出器２６は、信号検出器２５の出力信号（例えば、電界情報）に基づいて、同期タイミングを検出する。例えば、IEEE802.11a/g/n/acなどのＷＬＡＮ規格では、送信回路１０から送信される各フレームの先頭に所定のプリアンブルが設定されている。プリアンブルは、既知のパターンを含む。そして、同期検出器２６は、受信信号においてプリアンブルをモニタすることによりフレーム同期を確立する。具体的には、同期検出器２６は、プリアンブルを用いた自己相関処理または相互相関処理によりフレーム同期を確立する。なお、同期検出器２６は、各信号Ｓａ〜Ｓｃについて同期タイミングを検出する。 The synchronization detector 26 detects the synchronization timing based on the output signal (for example, electric field information) of the signal detector 25. For example, in a WLAN standard such as IEEE802.11a / g / n / ac, a predetermined preamble is set at the beginning of each frame transmitted from the transmission circuit 10. The preamble includes known patterns. Then, the synchronization detector 26 establishes frame synchronization by monitoring the preamble in the received signal. Specifically, the synchronization detector 26 establishes frame synchronization by autocorrelation processing or cross-correlation processing using a preamble. The synchronization detector 26 detects the synchronization timing for each signal Sa to Sc.
周波数オフセット処理部２７は、同期検出器２６により検出される同期タイミングを利用して、各周波数帯における周波数オフセットを補償する。すなわち、周波数オフセット処理部２７は、各信号Ｓａ〜Ｓｃの周波数オフセットを補償する。そして、データ再生器２８は、周波数オフセット処理部２７により周波数オフセットが補償された信号Ｓａ〜Ｓｃからデータを再生する。 The frequency offset processing unit 27 compensates for the frequency offset in each frequency band by utilizing the synchronization timing detected by the synchronization detector 26. That is, the frequency offset processing unit 27 compensates for the frequency offset of each signal Sa to Sc. Then, the data regenerator 28 reproduces data from the signals Sa to Sc whose frequency offset is compensated by the frequency offset processing unit 27.
このように、受信回路２０は、複数の周波数帯を利用して同時に伝送される信号からデータを再生する。ここで、従来の技術であれば、周波数帯ごとに独立して周波数オフセットが補償される。これに対して、本発明の実施形態に係わる受信回路２０では、優先度判定器２９により、複数の周波数帯の中から１つの周波数帯が指定される。そして、周波数オフセット処理部２７は、指定された周波数帯について周波数オフセットを推定し、この推定値を利用して他の周波数帯の周波数オフセットを補償する。 In this way, the receiving circuit 20 reproduces data from signals transmitted simultaneously using a plurality of frequency bands. Here, in the conventional technique, the frequency offset is compensated independently for each frequency band. On the other hand, in the receiving circuit 20 according to the embodiment of the present invention, one frequency band is designated from a plurality of frequency bands by the priority determination device 29. Then, the frequency offset processing unit 27 estimates the frequency offset for the designated frequency band, and compensates for the frequency offset of another frequency band by using this estimated value.
なお、優先度判定器２９は、予め決められたポリシに従って複数の周波数帯の中から１つの周波数帯を指定する。例えば、優先度判定器２９は、通信品質が最も良好な周波数帯を選択してもよい。この場合、優先度判定器２９は、ＳＮＲモニタ２５ｘにより検出されるＳＮＲ（signal-noise ratio）に基づいて周波数帯を選択する。或いは、優先度判定器２９は、周波数の最も低い周波数帯を選択してもよい。 The priority determination device 29 designates one frequency band from the plurality of frequency bands according to a predetermined policy. For example, the priority determination device 29 may select the frequency band having the best communication quality. In this case, the priority determination device 29 selects a frequency band based on the SNR (signal-noise ratio) detected by the SNR monitor 25x. Alternatively, the priority determination device 29 may select the frequency band having the lowest frequency.
なお、信号検出器２５、同期検出器２６、周波数オフセット処理部２７、データ再生器２８、優先度判定器２９は、デジタル信号を処理するプロセッサシステムまたはデジタル信号処理回路により実現される。プロセッサシステムは、プロセッサエレメントおよびメモリを含み、与えられたプログラムを実行することにより信号検出器２５、同期検出器２６、周波数オフセット処理部２７、データ再生器２８、優先度判定器２９の機能を提供する。デジタル信号処理回路は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であり、信号検出器２５、同期検出器２６、周波数オフセット処理部２７、データ再生器２８、優先度判定器２９の機能を提供する。 The signal detector 25, the synchronous detector 26, the frequency offset processing unit 27, the data regenerator 28, and the priority determination device 29 are realized by a processor system or a digital signal processing circuit that processes a digital signal. The processor system includes processor elements and memory and provides the functions of a signal detector 25, a synchronous detector 26, a frequency offset processor 27, a data regenerator 28, and a priority determiner 29 by executing a given program. To do. The digital signal processing circuit is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), and provides the functions of a signal detector 25, a synchronous detector 26, a frequency offset processing unit 27, a data regenerator 28, and a priority determination device 29.
＜周波数オフセットの推定＞
周波数オフセットは、受信信号中に所定の繰返し間隔で挿入されている系列を利用して推定される。この系列は、例えば、各フレームの先頭に付加されているプリアンブルにより実現される。以下、周波数オフセットの推定方法の一例を記載する。
<Estimation of frequency offset>
The frequency offset is estimated using a sequence inserted in the received signal at predetermined repetition intervals. This series is realized by, for example, a preamble added to the beginning of each frame. Hereinafter, an example of the frequency offset estimation method will be described.
周波数オフセットΔｆが存在する場合、受信信号は、（１）式で表すことができる。 When the frequency offset Δf is present, the received signal can be represented by the equation (1).
ｒ(t)は、周波数オフセットがゼロであるときの受信信号を表す。
ここで、周波数オフセット処理部２７は、相互相関処理でプリアンブルを検出することにより周波数オフセットを推定するものとする。この場合、周波数オフセット処理部２７は、相関器を用いて受信信号と既知信号パターンｓとの間の相関を計算する。そうすると、相関値ｃは、（２）式で表される。
r (t) represents the received signal when the frequency offset is zero.
Here, the frequency offset processing unit 27 estimates the frequency offset by detecting the preamble by the cross-correlation processing. In this case, the frequency offset processing unit 27 calculates the correlation between the received signal and the known signal pattern s using the correlator. Then, the correlation value c is expressed by the equation (2).
既知信号パターンｓは、この例では、プリアンブルの信号パターンを表す。「＊」は、複素共役を表す。そして、受信信号中のプリアンブルが周波数オフセット処理部２７に入力されたときに、相関値ｃはピークを有する。すなわち、「ｒ(t-τ)＝ｓ(τ)」において相関値ｃはピークを有する。 The known signal pattern s represents the signal pattern of the preamble in this example. "*" Represents a complex conjugate. Then, when the preamble in the received signal is input to the frequency offset processing unit 27, the correlation value c has a peak. That is, the correlation value c has a peak at "r (t-τ) = s (τ)".
ここで、受信信号ｒには、周期Ｔでプリアンブルが挿入されているものとする。そうすると、（３）式で示すように、時刻ｔにおいて相関値ｃはピークを有する場合、時刻ｔ＋ｎＴにおいても相関値ｃはピークを有する。ｎは任意の自然数である。 Here, it is assumed that a preamble is inserted in the received signal r at a period T. Then, as shown by the equation (3), when the correlation value c has a peak at time t, the correlation value c also has a peak at time t + nT. n is an arbitrary natural number.
周波数オフセット処理部２７は、相関値ｃのピークが現れるタイミングで受信信号の位相を検出する。そして、周波数オフセット処理部２７は、時刻ｔ＋ｎＴおよび時刻ｔ＋(ｎ＋１)Ｔにおいて検出される位相の差分に基づいて周波数オフセットを推定する。即ち、（４）式により周波数オフセットΔｆが推定される。 The frequency offset processing unit 27 detects the phase of the received signal at the timing when the peak of the correlation value c appears. Then, the frequency offset processing unit 27 estimates the frequency offset based on the phase difference detected at the time t + nT and the time t + (n + 1) T. That is, the frequency offset Δf is estimated by the equation (4).
angle{}は、偏角を求める関数を表し、その値域は±πである。
よって、上述の方法においては、推定可能な周波数オフセットの範囲は、±１/２Ｔである。例えば、IEEE802.11aでは、各フレームの先頭に付加されているプリアンブル（ＳＴＦ：short training field）を利用して周波数オフセットが推定される。ここで、ＳＴＦは、0.8μ秒間隔で挿入される。よって、推定可能な周波数オフセットは、（５）式で計算される。
angle {} represents the function for finding the declination, and its range is ± π.
Therefore, in the above method, the range of the frequency offset that can be estimated is ± 1/2 T. For example, in IEEE802.11a, the frequency offset is estimated by using the preamble (STF: short training field) added to the beginning of each frame. Here, STFs are inserted at 0.8 μsec intervals. Therefore, the estimated frequency offset is calculated by Eq. (5).
このように、推定可能な周波数オフセット量は、プリアンブルが挿入される繰返し間隔Ｔに依存する。ところが、繰返し間隔Ｔが短い系列を使用すれば、推定可能な周波数オフセット量は大きくなが、雑音耐性が劣化する。一方、繰返し間隔Ｔが長い系列を使用すれば、雑音耐性は高くなるが、推定可能な周波数オフセット量は小さくなってしまう。すなわち、推定可能な周波数オフセット量および雑音耐性は、トレードオフの関係を有する。 Thus, the amount of frequency offset that can be estimated depends on the repetition interval T in which the preamble is inserted. However, if a series having a short repetition interval T is used, the amount of frequency offset that can be estimated is large, but the noise immunity is deteriorated. On the other hand, if a series having a long repetition interval T is used, the noise immunity becomes high, but the estimated frequency offset amount becomes small. That is, there is a trade-off relationship between the amount of frequency offset that can be estimated and the noise immunity.
＜第１の実施形態＞
図４は、本発明の第１の実施形態に係わる無線通信装置２、３において使用される周波数オフセット処理部２７の一例を示す。この実施例では、無線通信装置２、３は、Ｎ個の周波数帯を利用してデータを伝送する。図１〜図３に示す実施例では、無線通信装置２、３は、３個の周波数帯（920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯）を利用してデータを伝送する。
<First Embodiment>
FIG. 4 shows an example of the frequency offset processing unit 27 used in the wireless communication devices 2 and 3 according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the wireless communication devices 2 and 3 transmit data using N frequency bands. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the wireless communication devices 2 and 3 transmit data using three frequency bands (920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band).
周波数オフセット処理部２７は、図４に示すように、推定器３１−１〜３１−Ｎ、補償器３２−１〜３２−Ｎ、仮補償器３３−２〜３３−Ｎを備える。そして、信号Ｓａ〜Ｓｎが周波数オフセット処理部２７に入力される。信号Ｓａ〜Ｓｎは、図３に示す例では、ミキサ２３ａ〜２３ｃから出力される信号Ｓａ〜Ｓｃに相当する。 As shown in FIG. 4, the frequency offset processing unit 27 includes an estimator 31-1 to 31-N, a compensator 32-1 to 32-N, and a temporary compensator 33-2 to 33-N. Then, the signals Sa to Sn are input to the frequency offset processing unit 27. In the example shown in FIG. 3, the signals Sa to Sn correspond to the signals Sa to Sc output from the mixers 23a to 23c.
周波数オフセット処理部２７は、優先度判定器２９から与えられる優先度情報に基づいて、入力信号Ｓａ〜Ｓｎの中から１つの信号を選択する。ここで、優先度判定器２９は、複数の周波数帯の中から１つの周波数帯を指定する。例えば、優先度判定器２９は、複数の周波数帯の中で最もＳＮＲが高い周波数帯を選択する。或いは、優先度判定器２９は、周波数の最も低い周波数帯を選択してもよい。そして、優先度判定器２９は、選択した周波数帯を表す優先度情報を生成する。そうすると、周波数オフセット処理部２７は、優先度判定器２９により選択された周波数帯を認識する。したがって、周波数オフセット処理部２７は、入力信号Ｓａ〜Ｓｎの中から、優先度情報により指定される周波数帯を利用して伝送されてきた信号を選択する。 The frequency offset processing unit 27 selects one signal from the input signals Sa to Sn based on the priority information given from the priority determination device 29. Here, the priority determination device 29 designates one frequency band from the plurality of frequency bands. For example, the priority determination device 29 selects the frequency band having the highest SNR among the plurality of frequency bands. Alternatively, the priority determination device 29 may select the frequency band having the lowest frequency. Then, the priority determination device 29 generates priority information representing the selected frequency band. Then, the frequency offset processing unit 27 recognizes the frequency band selected by the priority determination device 29. Therefore, the frequency offset processing unit 27 selects a signal transmitted using the frequency band specified by the priority information from the input signals Sa to Sn.
以下の記載では、優先度情報に基づいて選択される信号（即ち、最も優先度の高い周波数帯を利用して伝送されてきた信号）を「Ｓ１」と呼ぶことがある。なお、信号Ｓ１は、周波数オフセット処理部２７において推定器３１−１に導かれる。また、選択されなかった他の信号は、「Ｓ２」〜「ＳＮ」で表記される。信号Ｓ２〜ＳＮは、それぞれ仮補償器３３−２〜３３−Ｎに導かれる。 In the following description, the signal selected based on the priority information (that is, the signal transmitted using the frequency band having the highest priority) may be referred to as "S1". The signal S1 is guided to the estimator 31-1 by the frequency offset processing unit 27. Further, other signals that are not selected are represented by "S2" to "SN". The signals S2 to SN are guided to the temporary compensators 33-2 to 33-N, respectively.
推定器３１−１は、信号Ｓ１の周波数オフセットを推定する。周波数オフセットは、例えば、（１）〜（４）式を用いて推定される。そして、補償器３２−１は、推定器３１−１の推定結果に基づいて、信号Ｓ１の周波数オフセットを補償する。具体的には、補償器３２−１は、推定器３１−１により推定された周波数オフセットに応じて信号Ｓ１の位相をシフトさせる。信号Ｓ１がＩ成分およびＱ成分で表されているときは、推定器３１−１により推定された周波数オフセットに応じてＩ成分およびＱ成分がそれぞれ補正される。この結果、周波数オフセットが補償された信号Ｓ１が生成される。 The estimator 31-1 estimates the frequency offset of the signal S1. The frequency offset is estimated using, for example, equations (1) to (4). Then, the compensator 32-1 compensates for the frequency offset of the signal S1 based on the estimation result of the estimator 31-1. Specifically, the compensator 32-1 shifts the phase of the signal S1 according to the frequency offset estimated by the estimator 31-1. When the signal S1 is represented by the I component and the Q component, the I component and the Q component are corrected according to the frequency offset estimated by the estimator 31-1. As a result, the signal S1 in which the frequency offset is compensated is generated.
仮補償器３３−２は、信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値に基づいて、信号Ｓ２の周波数オフセットを補償する。ここで、各周波数帯の信号は、送信回路１０において同一の発振器（図２では、局部発振器１２）の出力信号を使用して生成される。また、各周波数帯の信号は、受信回路２０において同一発振器（図３では、局部発振器２１）を使用してダウンコンバートされる。よって、各周波数帯の周波数偏差Δｆppmは、実質的に互いに同じと考えることができる。なお、周波数偏差は、発振器の目標周波数に対する、発振器の実際の発振周波数と目標周波数との差分の比に相当する。 The temporary compensator 33-2 compensates for the frequency offset of the signal S2 based on the estimated value of the frequency offset of the signal S1. Here, the signals of each frequency band are generated by using the output signals of the same oscillator (local oscillator 12 in FIG. 2) in the transmission circuit 10. Further, the signals of each frequency band are down-converted by using the same oscillator (local oscillator 21 in FIG. 3) in the receiving circuit 20. Therefore, the frequency deviation Δf ppm of each frequency band can be considered to be substantially the same as each other. The frequency deviation corresponds to the ratio of the difference between the actual oscillation frequency of the oscillator and the target frequency with respect to the target frequency of the oscillator.
したがって、周波数帯ｉにおける周波数オフセットΔｆiは（６）式で表すことができる。なお、ｉは、各周波数帯を識別する。また、ｆiは、周波数帯ｉのキャリア周波数を表す。 Accordingly, the frequency offset Delta] f i in the frequency band i can be expressed by equation (6). In addition, i identifies each frequency band. Further, f i represents the carrier frequency of the frequency band i.
このように、周波数オフセットは、周波数帯の周波数に比例する。すなわち、周波数の低い周波数帯ほど周波数オフセットが小さく、周波数の高い周波数帯ほど周波数オフセットが大きい。 Thus, the frequency offset is proportional to the frequency of the frequency band. That is, the lower the frequency band, the smaller the frequency offset, and the higher the frequency band, the larger the frequency offset.
信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値は（７）式で表される。なお、δ1は、推定器３１−１による推定誤差を表す。 The estimated value of the frequency offset of the signal S1 is expressed by Eq. (7). Note that δ 1 represents the estimation error by the estimator 31-1.
したがって、信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値を用いて信号Ｓ２の周波数オフセットを補償する場合、その補償量は（８）式で表される。 Therefore, when the frequency offset of the signal S2 is compensated by using the estimated value of the frequency offset of the signal S1, the compensation amount is expressed by the equation (8).
そして、仮補償器３３−２は、（８）式の計算結果に従って信号Ｓ２の周波数オフセットを仮補償する。ここで、仮補償器３３−２の処理は、上述した補償器３２−１の処理と実質的に同じである。すなわち、仮補償器３３−２は、（８）式の計算結果に従って信号Ｓ２の位相をシフトさせる。この結果、周波数オフセットが仮補償された信号Ｓ２が生成される。 Then, the temporary compensator 33-2 temporarily compensates the frequency offset of the signal S2 according to the calculation result of the equation (8). Here, the processing of the temporary compensator 33-2 is substantially the same as the processing of the compensator 32-1 described above. That is, the temporary compensator 33-2 shifts the phase of the signal S2 according to the calculation result of the equation (8). As a result, the signal S2 whose frequency offset is provisionally compensated is generated.
ただし、（７）式に示すように、推定器３１−１は推定誤差δ1を有する。このため、仮補償器３３−２の出力信号は、周波数オフセットが残っている。以下の記載では、仮補償器の出力信号に残っている周波数オフセットを「残留周波数オフセット」と呼ぶことがある。仮補償器３３−２の出力信号の残留周波数オフセットは、（９）式で表すことができる。 However, as shown in Eq. (7), the estimator 31-1 has an estimation error δ 1 . Therefore, the frequency offset remains in the output signal of the temporary compensator 33-2. In the following description, the frequency offset remaining in the output signal of the temporary compensator may be referred to as "residual frequency offset". The residual frequency offset of the output signal of the temporary compensator 33-2 can be expressed by Eq. (9).
推定器３１−２は、仮補償器３３−２の出力信号（すなわち、周波数オフセットが仮補償された信号Ｓ２）の周波数オフセットを推定する。このとき、（９）式で表される残留周波数オフセットが推定される。そして、補償器３２−２は、推定器３１−２の推定結果に基づいて、信号Ｓ２の周波数オフセットをさらに補償する。具体的には、補償器３２−２は、推定器３１−２により推定された周波数オフセットに応じて信号Ｓ２の位相をさらにシフトさせる。この結果、２段階に周波数オフセットが補償された信号Ｓ１が生成される。 The estimator 31-2 estimates the frequency offset of the output signal of the temporary compensator 33-2 (that is, the signal S2 whose frequency offset is temporarily compensated). At this time, the residual frequency offset represented by Eq. (9) is estimated. Then, the compensator 32-2 further compensates for the frequency offset of the signal S2 based on the estimation result of the estimator 31-2. Specifically, the compensator 32-2 further shifts the phase of the signal S2 according to the frequency offset estimated by the estimator 31-2. As a result, the signal S1 whose frequency offset is compensated in two stages is generated.
以下、同様に、他の周波数帯の受信信号の周波数オフセットが補償される。図４では、仮補償器３３−Ｎは、推定器３１−１の推定結果（即ち、信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値）に基づいて、信号ＳＮの周波数オフセットを仮補償する。推定器３１−Ｎは、仮補償器３３−Ｎの出力信号（すなわち、周波数オフセットが仮補償された信号ＳＮ）の周波数オフセットを推定する。そして、補償器３２−Ｎは、推定器３１−Ｎの推定結果に基づいて、信号ＳＮの周波数オフセットをさらに補償する。この結果、２段階に周波数オフセットが補償された信号ＳＮが生成される。 Hereinafter, similarly, the frequency offset of the received signal in another frequency band is compensated. In FIG. 4, the temporary compensator 33-N provisionally compensates for the frequency offset of the signal SN based on the estimation result of the estimator 31-1 (that is, the estimated value of the frequency offset of the signal S1). The estimator 31-N estimates the frequency offset of the output signal of the temporary compensator 33-N (that is, the signal SN whose frequency offset is temporarily compensated). Then, the compensator 32-N further compensates for the frequency offset of the signal SN based on the estimation result of the estimator 31-N. As a result, a signal SN whose frequency offset is compensated in two stages is generated.
図５は、周波数オフセット処理部２７の処理の一例を示す。この実施例では、無線通信装置は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯の信号を受信する。ここで、優先度判定器２９は、各周波数帯の周波数に基づいて、各周波数帯の優先度を決定する。具体的には、周波数の低い周波数帯ほど高い優先度が与えられる。この結果、以下のように優先度が判定される。
優先度１：920MHz帯（信号Ｓ１）
優先度２：2.4GHz帯（信号Ｓ２）
優先度３：5GHz帯（信号Ｓ３）
920MHz帯を利用して伝送される信号Ｓ１の周波数オフセットΔｆ1が500kHzである。ここで、各周波数帯の周波数偏差は互いに同じであるものとする。この場合、2.4GHz帯を利用して伝送される信号Ｓ２の周波数オフセットΔｆ2は1304kHzであり、5GHz帯を利用して伝送される信号Ｓ３の周波数オフセットΔｆ3は2717kHzである。さらに、推定器３１−１〜３１−３により推定可能な周波数オフセットは±625kHzであるものとする。
FIG. 5 shows an example of processing by the frequency offset processing unit 27. In this embodiment, the wireless communication device receives signals in the 920 MHz band, 2.4 GHz band, and 5 GHz band. Here, the priority determination device 29 determines the priority of each frequency band based on the frequency of each frequency band. Specifically, the lower the frequency band, the higher the priority is given. As a result, the priority is determined as follows.
Priority 1: 920MHz band (signal S1)
Priority 2: 2.4GHz band (signal S2)
Priority 3: 5GHz band (signal S3)
The frequency offset Δf 1 of the signal S1 transmitted using the 920 MHz band is 500 kHz. Here, it is assumed that the frequency deviations of the respective frequency bands are the same as each other. In this case, the frequency offset Δf 2 of the signal S2 transmitted using the 2.4 GHz band is 1304 kHz, and the frequency offset Δf 3 of the signal S3 transmitted using the 5 GHz band is 2717 kHz. Further, it is assumed that the frequency offset that can be estimated by the estimator 31-1 to 1-31-3 is ± 625 kHz.
最も優先度の高い周波数帯の信号Ｓ１は、推定器３１−１に導かれる。そうすると、推定器３１−１は、信号Ｓ１の周波数オフセットを推定する。この実施例では、推定器３１−１により推定された信号Ｓ１の周波数オフセットは490kHzである。すなわち、推定器３１−１による推定誤差δ1は10kHzである。 The signal S1 in the frequency band having the highest priority is guided to the estimator 31-1. Then, the estimator 31-1 estimates the frequency offset of the signal S1. In this embodiment, the frequency offset of the signal S1 estimated by the estimator 31-1 is 490 kHz. That is, the estimation error δ 1 by the estimator 31-1 is 10 kHz.
信号Ｓ２は、仮補償器３３−２に導かれる。ここで、仮補償器３３−２には、推定器３１−１により得られる信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値（490kHz）が与えられる。そうすると、仮補償器３３−２は、（８）式で算出される補償量だけ信号Ｓ２の周波数オフセットを仮補償する。ただし、推定器３１−１による推定誤差が存在するので、仮補償器３３−２の出力信号は、残留周波数オフセット（26kHz）を有する。したがって、推定器３１−２は、この残留オフセットを推定する。 The signal S2 is guided to the temporary compensator 33-2. Here, the temporary compensator 33-2 is given an estimated value (490 kHz) of the frequency offset of the signal S1 obtained by the estimator 31-1. Then, the temporary compensator 33-2 temporarily compensates the frequency offset of the signal S2 by the compensation amount calculated by the equation (8). However, since there is an estimation error by the estimator 31-1, the output signal of the temporary compensator 33-2 has a residual frequency offset (26 kHz). Therefore, the estimator 31-2 estimates this residual offset.
このように、図５に示す例では、信号Ｓ２の周波数オフセットは1304kHzであり、推定器３１−２を用いて推定可能な周波数オフセットよりも大きい。この場合、推定器３１−２は、信号Ｓ２の周波数オフセットを直接的に推定することはできない。そこで、第１の実施形態においては、信号Ｓ２の周波数オフセットは、仮補償器３３−２を利用して仮補償される。この結果、信号Ｓ２の周波数オフセットは、推定器３１−２を用いて推定可能な周波数オフセットの範囲内に抑制される。したがって、推定器３１−２は、信号Ｓ２の周波数オフセット（すなわち、残留周波数オフセット）を精度よく推定できる。 As described above, in the example shown in FIG. 5, the frequency offset of the signal S2 is 1304 kHz, which is larger than the frequency offset that can be estimated using the estimator 31-2. In this case, the estimator 31-2 cannot directly estimate the frequency offset of the signal S2. Therefore, in the first embodiment, the frequency offset of the signal S2 is provisionally compensated by using the provisional compensator 33-2. As a result, the frequency offset of the signal S2 is suppressed within the range of the frequency offset that can be estimated using the estimator 31-2. Therefore, the estimator 31-2 can accurately estimate the frequency offset (that is, the residual frequency offset) of the signal S2.
なお、各フレームの先頭に付加されるプリアンブルの繰返し周期を短くすれば、仮補償器３３−２を実装しなくても、推定器３１−２は、信号Ｓ２の周波数オフセットを直接的に推定することができる。しかし、プリアンブルの繰返し周期を短くすると、雑音耐性が低下する。換言すれば、第１の実施形態によれば、雑音耐性を低下させることなく、大きな周波数オフセットを推定および補償することが可能である。 If the repetition period of the preamble added to the beginning of each frame is shortened, the estimator 31-2 directly estimates the frequency offset of the signal S2 without mounting the temporary compensator 33-2. be able to. However, if the repetition period of the preamble is shortened, the noise immunity is lowered. In other words, according to the first embodiment, it is possible to estimate and compensate for a large frequency offset without reducing noise immunity.
信号Ｓ３の周波数オフセットを推定する処理は、信号Ｓ２の周波数オフセットを推定する処理と実質的に同じである。すなわち、信号Ｓ３は、仮補償器３３−３に導かれる。また、仮補償器３３−３にも、推定器３１−１により得られる信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値（490kHz）が与えられる。そうすると、仮補償器３３−３は、（８）式で算出される補償量だけ信号Ｓ３の周波数オフセットを仮補償する。この場合、仮補償器３３−３の出力信号は、残留周波数オフセット（54kHz）を有する。そして、推定器３１−３は、この残留オフセットを推定する。 The process of estimating the frequency offset of the signal S3 is substantially the same as the process of estimating the frequency offset of the signal S2. That is, the signal S3 is guided to the temporary compensator 33-3. Further, the temporary compensator 33-3 is also given an estimated value (490 kHz) of the frequency offset of the signal S1 obtained by the estimator 31-1. Then, the temporary compensator 33-3 temporarily compensates the frequency offset of the signal S3 by the compensation amount calculated by the equation (8). In this case, the output signal of the temporary compensator 33-3 has a residual frequency offset (54 kHz). Then, the estimator 31-3 estimates this residual offset.
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係わる無線通信装置２、３において使用される周波数オフセット処理部２７の一例を示す。なお、第２の実施形態では、各周波数帯の周波数偏差が完全に同一であるケースを想定する。
<Second embodiment>
FIG. 6 shows an example of the frequency offset processing unit 27 used in the wireless communication devices 2 and 3 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, it is assumed that the frequency deviations of the respective frequency bands are completely the same.
推定器３１−１および補償器３２−１の動作は、第１および第２の実施形態において実質的に同じである。よって、推定器３１−１および補償器３２−１の動作についての説明を省略する。 The operations of the estimator 31-1 and the compensator 32-1 are substantially the same in the first and second embodiments. Therefore, the description of the operation of the estimator 31-1 and the compensator 32-1 will be omitted.
仮補償器３３−２は、推定器３１−１による推定値を利用して信号Ｓ２の周波数オフセットを補償する。ここで、各周波数帯の周波数偏差が完全に同一である場合には、仮補償器３３−２による補償の精度は、補償器３２−１による補償の精度と同等である。したがって、仮補償器３３−２の出力信号に対してさらに周波数オフセット補償を行う必要はない。すなわち、第１の実施形態と異なり、第２の実施形態では、信号Ｓ２に対して推定器３１−２および補償器３２−２を設ける必要はない。 The temporary compensator 33-2 compensates for the frequency offset of the signal S2 by using the estimated value by the estimator 31-1. Here, when the frequency deviations of the respective frequency bands are completely the same, the accuracy of compensation by the temporary compensator 33-2 is equivalent to the accuracy of compensation by the compensator 32-1. Therefore, it is not necessary to further perform frequency offset compensation on the output signal of the temporary compensator 33-2. That is, unlike the first embodiment, in the second embodiment, it is not necessary to provide the estimator 31-2 and the compensator 32-2 for the signal S2.
同様に、仮補償器３３−Ｎは、推定器３１−１による推定値を利用して信号ＳＮの周波数オフセットを補償する。ここで、仮補償器３３−Ｎによる補償の精度も、補償器３２−１による補償の精度と同等である。したがって、仮補償器３３−Ｎの出力信号に対してさらに周波数オフセット補償を行う必要はない。すなわち、第２の実施形態では、信号ＳＮに対して推定器３１−Ｎおよび補償器３２−Ｎを設ける必要はない。 Similarly, the temporary compensator 33-N compensates for the frequency offset of the signal SN by using the estimated value by the estimator 31-1. Here, the accuracy of compensation by the temporary compensator 33-N is also equivalent to the accuracy of compensation by the compensator 32-1. Therefore, it is not necessary to further perform frequency offset compensation on the output signal of the temporary compensator 33-N. That is, in the second embodiment, it is not necessary to provide the estimator 31-N and the compensator 32-N for the signal SN.
このように、各周波数帯の周波数偏差が完全に同一であるケースでは、仮補償器３３−２〜３３−Ｎは、それぞれ、周波数オフセットを補償する補償器として動作する。したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と比較して、周波数オフセットを推定する処理を削減することができる。 As described above, in the case where the frequency deviations of the respective frequency bands are completely the same, the provisional compensators 33-2 to 33-N operate as compensators for compensating the frequency offset, respectively. Therefore, according to the second embodiment, the process of estimating the frequency offset can be reduced as compared with the first embodiment.
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、各周波数帯の周波数偏差は、実質的に互いに同じと仮定しているが、第３の実施形態では、周波数帯毎に周波数偏差よりも小さな差があるケースを想定する。なお、第３の実施形態の周波数オフセット処理部２７は、図４に示す第１の実施形態の周波数オフセット処理部２７の構成と実質的に同様であるため説明を省略する。
<Third embodiment>
In the first embodiment, it is assumed that the frequency deviations of the respective frequency bands are substantially the same as each other, but in the third embodiment, it is assumed that there is a difference smaller than the frequency deviation for each frequency band. .. The frequency offset processing unit 27 of the third embodiment is substantially the same as the configuration of the frequency offset processing unit 27 of the first embodiment shown in FIG. 4, and thus the description thereof will be omitted.
周波数帯ごとに周波数偏差よりも小さい周波数誤差が存在する場合、周波数帯ｉの周波数オフセットΔｆiは（１０）式で表される。 When there is a frequency error smaller than the frequency deviation for each frequency band, the frequency offset Δf i of the frequency band i is expressed by Eq. (10).
Δｆppmは、周波数偏差を表す。Δｆppm_iは、周波数偏差よりも小さい微小な周波数誤差を表す。ｆiは、周波数帯ｉのキャリア周波数を表す。
この場合、最も優先度の高い周波数帯の周波数オフセットの推定値は（１１）式で表される。なお、δ1は、推定器３１−１による推定誤差を表す。
Δf ppm represents the frequency deviation. Δf ppm_i represents a minute frequency error smaller than the frequency deviation. f i represents the carrier frequency of the frequency band i.
In this case, the estimated value of the frequency offset of the frequency band having the highest priority is expressed by the equation (11). Note that δ 1 represents the estimation error by the estimator 31-1.
したがって、信号Ｓ１の周波数オフセットの推定値を用いて信号Ｓ２の周波数オフセットを補償する場合、その補償量は（１２）式で表される。 Therefore, when the frequency offset of the signal S2 is compensated by using the estimated value of the frequency offset of the signal S1, the compensation amount is expressed by the equation (12).
また、仮補償器３３−２の出力信号の残留周波数オフセットは、（１３）式で表すことができる。 Further, the residual frequency offset of the output signal of the temporary compensator 33-2 can be expressed by the equation (13).
すなわち、推定器３１−２は、この残留周波数オフセットを推定する。そして、補償器３２−２は、推定器３１−２により推定された残留周波数オフセットを補償する。同様に、他の周波数帯の受信信号の周波数オフセットが補償される。この結果、２段階に周波数オフセットが補償された信号ＳＮが生成される。第３の実施形態の構成によれば、第１の実施形態と比較して周波数帯毎に周波数偏差よりも小さな差がある場合であっても周波数オフセットを推定および補償することができる。 That is, the estimator 31-2 estimates this residual frequency offset. Then, the compensator 32-2 compensates for the residual frequency offset estimated by the estimator 31-2. Similarly, the frequency offset of received signals in other frequency bands is compensated. As a result, a signal SN whose frequency offset is compensated in two stages is generated. According to the configuration of the third embodiment, the frequency offset can be estimated and compensated even when there is a difference smaller than the frequency deviation for each frequency band as compared with the first embodiment.
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist at the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, all the components shown in the embodiments may be combined as appropriate. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate. It goes without saying that various modifications and applications are possible within the range that does not deviate from the gist of the invention.
１ 無線通信システム
２、３ 無線通信装置
１０ 送信回路
１１ａ〜１１ｃ 信号生成回路
１２ 局部発振器
１３ シンセサイザ
１４ａ〜１４ｃ ミキサ
２０ 受信回路
２１ 局部発振器
２２ シンセサイザ
２３ａ〜２３ｃ ミキサ
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ 信号検出器
２５ｘ ＳＮＲモニタ
２６ 同期検出器
２７ 周波数オフセット処理部
２８ データ再生器
２９ 優先度判定器
３１−１〜３１−Ｎ 推定器
３２−１〜３２−Ｎ 補償器
３３−２〜３３−Ｎ 仮補償器
1 Wireless communication system 2, 3 Wireless communication device 10 Transmission circuit 11a to 11c Signal generation circuit 12 Local oscillator 13 Synthesizer 14a to 14c Mixer 20 Reception circuit 21 Local oscillator 22 Synthesizer 23a to 23c Mixer 24 A / D converter 25 Signal detector 25x SNR monitor 26 Synchronous detector 27 Frequency offset processing unit 28 Data regenerator 29 Priority determiner 31-1 to 31-N Estimator 32-1 to 32-N Compensator 33-2 to 33-N Temporary compensator
Claims (6)
発振器と、
前記発振器の出力信号から生成される第１の局発信号で前記第１の信号をダウンコンバートして第１のダウンコンバート信号を生成すると共に、前記発振器の出力信号から生成される第２の局発信号で前記第２の信号をダウンコンバートして第２のダウンコンバート信号を生成するダウンコンバート回路と、
前記第１の周波数帯の周波数オフセットおよび前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する周波数オフセット処理部と、を備え、
前記周波数オフセット処理部は、
前記第１のダウンコンバート信号に基づいて前記第１の周波数帯の周波数オフセットを推定する第１の推定部と、
前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて、前記第１の周波数帯の周波数オフセットを補償する第１の補償部と、
前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて前記第２のダウンコンバート信号を補正することにより、前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する仮補償部と、
前記仮補償部により補正された前記第２のダウンコンバート信号に基づいて、前記仮補償部により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを推定する第２の推定部と、
前記第２の推定部により推定された残留周波数オフセットに基づいて、前記仮補償部により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを補償する第２の補償部と、を備える
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that receives a first signal transmitted using the first frequency band and a second signal transmitted using the second frequency band.
Oscillator and
The first local signal generated from the output signal of the oscillator down-converts the first signal to generate a first down-convert signal, and a second station generated from the output signal of the oscillator. A down-conversion circuit that down-converts the second signal with an oscillating signal to generate a second down-conversion signal, and
A frequency offset processing unit that compensates for the frequency offset of the first frequency band and the frequency offset of the second frequency band is provided.
The frequency offset processing unit
A first estimation unit that estimates the frequency offset of the first frequency band based on the first down-conversion signal, and a first estimation unit.
Based on the frequency offset estimated by the first estimation unit, the first compensation unit that compensates for the frequency offset of the first frequency band, and the first compensation unit.
A temporary compensation unit that compensates for the frequency offset of the second frequency band by correcting the second down-convert signal based on the frequency offset estimated by the first estimation unit.
A second estimation unit that estimates the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset has been compensated by the temporary compensation unit based on the second down-conversion signal corrected by the temporary compensation unit.
A second compensating unit for compensating for the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset has been compensated by the provisional compensation unit based on the residual frequency offset estimated by the second estimation unit is provided. A wireless communication device characterized by the fact that.
発振器と、
前記発振器の出力信号から生成される第１の局発信号で前記第１の信号をダウンコンバートして第１のダウンコンバート信号を生成すると共に、前記発振器の出力信号から生成される第２の局発信号で前記第２の信号をダウンコンバートして第２のダウンコンバート信号を生成するダウンコンバート回路と、
所定の優先度に基づいて前記第１の周波数帯または前記第２の周波数帯を選択する選択部と、
前記第１の周波数帯の周波数オフセットおよび前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する周波数オフセット処理部と、を備え、
前記周波数オフセット処理部は、
前記選択部により前記第１の周波数帯が選択されたときに、前記第１のダウンコンバート信号に基づいて前記第１の周波数帯の周波数オフセットを推定する第１の推定部と、
前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて、前記第１の周波数帯の周波数オフセットを補償する第１の補償部と、
前記第１の推定部により推定された周波数オフセットに基づいて前記第２のダウンコンバート信号を補正することにより、前記第２の周波数帯の周波数オフセットを補償する仮補償部と、
前記仮補償部により補正された前記第２のダウンコンバート信号に基づいて、前記仮補償部により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを推定する第２の推定部と、
前記第２の推定部により推定された残留周波数オフセットに基づいて、前記仮補償部
により周波数オフセットが補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを補償する第２の補償部と、を備える
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that receives a first signal transmitted using the first frequency band and a second signal transmitted using the second frequency band.
Oscillator and
The first local signal generated from the output signal of the oscillator down-converts the first signal to generate a first down-convert signal, and a second station generated from the output signal of the oscillator. A down-conversion circuit that down-converts the second signal with an oscillating signal to generate a second down-conversion signal, and
A selection unit that selects the first frequency band or the second frequency band based on a predetermined priority, and
A frequency offset processing unit that compensates for the frequency offset of the first frequency band and the frequency offset of the second frequency band is provided.
The frequency offset processing unit
When the first frequency band is selected by the selection unit, the first estimation unit that estimates the frequency offset of the first frequency band based on the first down-convert signal, and the first estimation unit.
Based on the frequency offset estimated by the first estimation unit, the first compensation unit that compensates for the frequency offset of the first frequency band, and the first compensation unit.
A temporary compensation unit that compensates for the frequency offset of the second frequency band by correcting the second down-convert signal based on the frequency offset estimated by the first estimation unit.
A second estimation unit that estimates the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset has been compensated by the temporary compensation unit based on the second down-conversion signal corrected by the temporary compensation unit.
A second compensating unit for compensating for the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset has been compensated by the provisional compensation unit based on the residual frequency offset estimated by the second estimation unit is provided. A wireless communication device characterized by the fact that.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 2, wherein the selection unit selects a frequency band having a lower frequency from the first frequency band and the second frequency band.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 2, wherein the selection unit selects a high-quality frequency band from the first frequency band and the second frequency band.
発振器の出力信号から生成される第１の局発信号で前記第１の信号をダウンコンバートして第１のダウンコンバート信号を生成すると共に、前記発振器の出力信号から生成される第２の局発信号で前記第２の信号をダウンコンバートして第２のダウンコンバート信号を生成し、
前記第１のダウンコンバート信号に基づいて前記第１の周波数帯の周波数オフセットを推定して第１の推定値を生成し、
前記第１の推定値に基づいて、前記第１の周波数帯の周波数オフセットを補償し、
前記第１の推定値に基づいて前記第２のダウンコンバート信号を補正することにより、前記第２の周波数帯の周波数オフセットを仮補償し、
補正された前記第２のダウンコンバート信号に基づいて、周波数オフセットが仮補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを推定して第２の推定値を生成し、
前記第２の推定値に基づいて、周波数オフセットが仮補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを補償する
ことを特徴とする周波数オフセット補償方法。 In a wireless communication device that receives a first signal transmitted using the first frequency band and a second signal transmitted using the second frequency band, the first frequency band and the first frequency band are received. It is a frequency offset compensation method that compensates for the frequency offset of the frequency band 2.
The first local emission signal generated from the output signal of the oscillator down-converts the first signal to generate the first down-conversion signal, and the second station transmission generated from the output signal of the oscillator. The second signal is down-converted to generate the second down-convert signal.
The frequency offset of the first frequency band is estimated based on the first down-convert signal to generate the first estimated value.
Compensate for the frequency offset of the first frequency band based on the first estimate.
By correcting the second down-convert signal based on the first estimated value, the frequency offset of the second frequency band is provisionally compensated.
Based on the corrected second down-convert signal, the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset is provisionally compensated is estimated to generate a second estimated value.
A frequency offset compensation method comprising compensating for the residual frequency offset of the second frequency band in which the frequency offset is provisionally compensated based on the second estimated value.
の周波数帯の周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償方法であって、
発振器の出力信号から生成される第１の局発信号で前記第１の信号をダウンコンバートして第１のダウンコンバート信号を生成すると共に、前記発振器の出力信号から生成される第２の局発信号で前記第２の信号をダウンコンバートして第２のダウンコンバート信号を生成し、
前記第１の周波数帯および前記第２の周波数帯のうちで、所定の優先度に基づいて前記第１の周波数帯が選択されたときに、
前記第１のダウンコンバート信号に基づいて前記第１の周波数帯の周波数オフセットを推定して第１の推定値を生成し、
前記第１の推定値に基づいて、前記第１の周波数帯の周波数オフセットを補償し、
前記第１の推定値に基づいて前記第２のダウンコンバート信号を補正することにより、前記第２の周波数帯の周波数オフセットを仮補償し、
補正された前記第２のダウンコンバート信号に基づいて、周波数オフセットが仮補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを推定して第２の推定値を生成し、
前記第２の推定値に基づいて、周波数オフセットが仮補償された前記第２の周波数帯の残留周波数オフセットを補償する
ことを特徴とする周波数オフセット補償方法。 In a wireless communication device that receives a first signal transmitted using the first frequency band and a second signal transmitted using the second frequency band, the first frequency band and the first frequency band are received. 2
It is a frequency offset compensation method that compensates for the frequency offset of the frequency band of
The first local emission signal generated from the output signal of the oscillator down-converts the first signal to generate the first down-conversion signal, and the second station transmission generated from the output signal of the oscillator. The second signal is down-converted to generate the second down-convert signal.
When the first frequency band is selected from the first frequency band and the second frequency band based on a predetermined priority,
The frequency offset of the first frequency band is estimated based on the first down-convert signal to generate the first estimated value.
Compensate for the frequency offset of the first frequency band based on the first estimate.
By correcting the second down-convert signal based on the first estimated value, the frequency offset of the second frequency band is provisionally compensated.
Based on the corrected second down-convert signal, the residual frequency offset of the second frequency band whose frequency offset is provisionally compensated is estimated to generate a second estimated value.
A frequency offset compensation method comprising compensating for the residual frequency offset of the second frequency band in which the frequency offset is provisionally compensated based on the second estimated value.
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