JP7270858B2 - Transmitter, receiver, communication system, transmission method, timing synchronization method, control circuit and storage medium - Google Patents

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Description

本開示は、送信装置、受信装置、通信システム、送信方法、タイミング同期方法、制御回路および記憶媒体に関する。 The present disclosure relates to a transmitter, a receiver, a communication system, a transmission method, a timing synchronization method, a control circuit and a storage medium.

IoT(Internet of Things)やM2M(Machine to Machine)向けの無線通信技術として、低消費電力で長距離通信を実現するLPWA(Low Power Wide Area)が注目を集めている。LPWAに含まれるLoRaWAN、Sigfox、Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)は、免許不要なISM(Industry Science Medical)バンドを利用しており、これらは同一周波数で異なるシステムが運用されることからチャネル干渉が課題となっている。そのため、LPWAには耐干渉性および耐妨害性、通信の秘匿性などに優れる直接スペクトル拡散(以下、DS-SS(Direct Sequence Spread Spectrum)と称する)通信の適用が有効である。 As a wireless communication technology for IoT (Internet of Things) and M2M (Machine to Machine), LPWA (Low Power Wide Area), which realizes long-distance communication with low power consumption, is attracting attention. LoRaWAN, Sigfox, and Wi-SUN (Wireless Smart Utility Network) included in LPWA use the unlicensed ISM (Industry Science Medical) band. is an issue. Therefore, it is effective to apply direct sequence spread spectrum (hereinafter referred to as DS-SS (Direct Sequence Spread Spectrum)) communication, which is excellent in interference resistance, jamming resistance, confidentiality of communication, etc., to LPWA.

DS-SS通信は受信側で逆拡散を行うため、DS-SS受信機は、送信機において情報に拡散符号が乗算されたタイミングを検出する必要がある。この処理はタイミング同期とも称される。DS-SS方式のタイミング同期の方法として一般的に、初期同期(同期捕捉,初期捕捉:initial synchronization, initial acquisition)によって、送受信機間の拡散符号の時間ずれが、例えば1/2チップ以内となる精度で粗同期した後、残留したタイミング誤差すなわち時間ずれを精タイミング同期によって高精度に補正する。 Since DS-SS communication performs despreading on the receiving side, the DS-SS receiver needs to detect the timing at which the information is multiplied by the spreading code at the transmitter. This process is also called timing synchronization. As a method of timing synchronization in the DS-SS system, initial synchronization (initial synchronization, initial acquisition) generally ensures that the spread code time lag between transmitters and receivers is, for example, within 1/2 chip. After rough synchronization with high precision, residual timing errors, ie, time shifts, are corrected with high precision by fine timing synchronization.

DS-SS通信のタイミング同期は、逆拡散前の広い周波数帯域に拡散された信号に対して同期処理が行われるため、低SNR(Signal-to-Noise Ratio)で高精度に同期できることが重要となる。低SNRで高精度に同期を行う方法として、送信順序および符号を操作して送信する時空間ブロック符号(以下、STBC(Space Time Block Code)と称する場合がある)、送信アンテナ間で異なる時間的遅延を施した信号を同時に送信する遅延ダイバーシチ、等の送信ダイバーシチ技術の適用が有効である。 Timing synchronization in DS-SS communication is performed on signals that have been spread over a wide frequency band before despreading, so it is important to be able to achieve high-precision synchronization with a low SNR (Signal-to-Noise Ratio). Become. As a method for high-precision synchronization with a low SNR, space-time block code (hereinafter sometimes referred to as STBC (Space Time Block Code)) that transmits by manipulating the transmission order and code, It is effective to apply transmission diversity techniques such as delay diversity for simultaneously transmitting delayed signals.

同期用のプリアンブル信号に遅延ダイバーシチを適用した場合、遅延した信号と元の信号は同じ信号であるため同期の性能劣化が起こる。また、周波数オフセットダイバーシチ等、送信アンテナ間で無相関な信号を送る送信ダイバーシチを適用した場合、マッチドフィルタ(MF:Matched Filter)を用いた初期同期方式では、送信アンテナの本数分のマッチドフィルタが必要となり送信アンテナの本数に応じて回路規模が増加してしまう。一方、STBCは、同一時間に送信する信号に対して位相や符号を反転させるのみの処理であるため、初期同期は性能を劣化させることなく、一つのマッチドフィルタで実現可能となる。また、DS-SS通信の受信機で正しく逆拡散を行うためには、拡散符号タイミング同期、フレーム同期、周波数同期等の複数の同期処理が必要となる。IoT/M2M通信用途としたDS-SS通信システムは、一端末当たりの回路規模および演算量の削減が求められている。同期処理をそれぞれ独立した回路で行った場合、回路規模が増大となるため、様々な同期処理を同じ回路で実現する等、回路規模を削減できる方法が望ましい。 When delay diversity is applied to a preamble signal for synchronization, synchronization performance is degraded because the delayed signal and the original signal are the same signal. Also, when applying transmit diversity such as frequency offset diversity that sends uncorrelated signals between transmit antennas, the initial synchronization method using a matched filter (MF) requires as many matched filters as there are transmit antennas. Therefore, the circuit size increases according to the number of transmitting antennas. On the other hand, since STBC is a process of only inverting the phase and sign of signals transmitted at the same time, initial synchronization can be realized with one matched filter without degrading performance. Also, in order to perform correct despreading in a DS-SS communication receiver, a plurality of synchronization processes such as spreading code timing synchronization, frame synchronization, and frequency synchronization are required. A DS-SS communication system intended for IoT/M2M communication is required to reduce the circuit scale and the amount of calculation per terminal. If the synchronization processes are performed by independent circuits, the circuit scale will increase. Therefore, it is desirable to reduce the circuit scale, such as by implementing various synchronization processes in the same circuit.

特許文献1には、周期的に繰り返されるプリアンブル信号の自己相関特性の過程を利用して最大値位置の検索を行うことでフレームタイミングを推定し、推定したフレームタイミングから特定の区間内で自己相関計算を行いシンボルタイミングの推定を行う方法が開示されている。 In Patent Document 1, frame timing is estimated by searching for the maximum value position using the process of autocorrelation characteristics of a preamble signal that is repeated periodically, and autocorrelation is performed within a specific interval from the estimated frame timing. A method for performing calculations and estimating symbol timing is disclosed.

特表2007-520931号公報Japanese Patent Publication No. 2007-520931

しかしながら、特許文献1に記載の技術は、送信ダイバーシチ技術およびSTBCを適用した場合については考慮されておらず、STBCを適用した場合は同期性能の低下が懸念される。 However, the technology described in Patent Literature 1 does not take into consideration the case where transmission diversity technology and STBC are applied, and there is concern that synchronization performance may deteriorate when STBC is applied.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、STBCを適用した通信システムにおける同期性能の向上を実現することが可能な送信装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a transmission device capable of improving synchronization performance in a communication system to which STBC is applied.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる送信装置は、プリアンブル信号に対して符号化処理を実行し、第1の時空間ブロック符号を生成するとともに、第1の時空間ブロック符号の前半と後半とが入れ替わった構成の第2の時空間ブロック符号を生成する時空間ブロック符号化部と、第1の時空間ブロック符号および第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散するプリアンブル拡散部と、スペクトル拡散後の第1の時空間ブロック符号およびスペクトル拡散後の第2の時空間ブロック符号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、を備える。 In order to solve the above-described problems and achieve an object, a transmission device according to the present disclosure performs encoding processing on a preamble signal to generate a first space-time block code, A space-time block encoder for generating a second space-time block code having a configuration in which the first half and the second half of the space block code are interchanged, and spectrally spreading the first space-time block code and the second space-time block code. A preamble spreader, and a frame generator for generating a frame including the first space-time block code after spectrum-spreading and the second space-time block code after spectrum-spreading.

本開示にかかる送信装置は、STBCを適用した通信システムにおける同期性能の向上を実現できる、という効果を奏する。 The transmission device according to the present disclosure has the effect of being able to improve synchronization performance in a communication system to which STBC is applied.

実施の形態に係る通信システムの構成例を示す図A diagram showing a configuration example of a communication system according to an embodiment 送信装置の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the transmitter 通信システムにおいて送受信されるフレームの構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of frames transmitted and received in a communication system; 受信装置の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the receiving device 受信装置が備える第1の同期処理部の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the 1st synchronous processing part with which a receiving apparatus is equipped. 受信装置が備える第1の同期処理部の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the first synchronization processing section provided in the receiving device 受信装置が備える第1の同期処理部のアップチャープ相関値計算部が算出する第1の相互相関関数の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a first cross-correlation function calculated by an up-chirp correlation value calculator of a first synchronization processor provided in a receiver; 受信装置が備える第1の同期処理部のアップチャープ相関値計算部が算出する第1の相互相関関数の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a first cross-correlation function calculated by an up-chirp correlation value calculator of a first synchronization processor provided in a receiver; 受信装置が備える第1の同期処理部のアップチャープ相関値計算部が算出する第1の相互相関関数の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a first cross-correlation function calculated by an up-chirp correlation value calculator of a first synchronization processor provided in a receiver; 受信装置が備える第1の同期処理部のダウンチャープ相関値計算部が算出する第2の相互相関関数の一例を示す図A diagram showing an example of a second cross-correlation function calculated by a down-chirp correlation value calculation section of a first synchronization processing section provided in a receiving device. 受信装置が備える第1の同期処理部のダウンチャープ相関値計算部が算出する第2の相互相関関数の一例を示す図A diagram showing an example of a second cross-correlation function calculated by a down-chirp correlation value calculation section of a first synchronization processing section provided in a receiving device. 受信装置が備える第1の同期処理部のダウンチャープ相関値計算部が算出する第2の相互相関関数の一例を示す図A diagram showing an example of a second cross-correlation function calculated by a down-chirp correlation value calculation section of a first synchronization processing section provided in a receiving device. 受信装置が備える第1の同期処理部の閾値判定部における閾値設定のイメージを示す図FIG. 4 is a diagram showing an image of threshold setting in the threshold determination unit of the first synchronization processing unit included in the receiving device; 受信装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit provided in a receiving device when the processing circuit is realized by a processor and a memory; 受信装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図A diagram showing an example of a processing circuit in a case where the processing circuit included in the receiving device is configured with dedicated hardware.

以下に、本開示の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、通信システム、送信方法、タイミング同期方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。 A transmitting device, a receiving device, a communication system, a transmitting method, a timing synchronization method, a control circuit, and a storage medium according to embodiments of the present disclosure will be described below in detail with reference to the drawings.

実施の形態.
図1は、実施の形態に係る通信システム3の構成例を示す図である。通信システム3は、送信装置1と、受信装置2とを備える。通信システム3では、フレーム通信を想定し、送信装置1から受信装置2間の通信路は1フレーム内で一様なブロックフェージングを想定する。なお、図1では記載を省略しているが、送信装置1は、通信システム3において通信を行う2台の通信装置のうちの無線信号を送信する側の通信装置を構成し、受信装置2は、無線信号を受信する側の通信装置を構成する。一般的に、通信装置は、送信装置1および受信装置2の両方を備え、通信相手の通信装置との間で無線信号を送受信する。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication system 3 according to an embodiment. A communication system 3 includes a transmitter 1 and a receiver 2 . In the communication system 3, frame communication is assumed, and uniform block fading is assumed in one frame on the communication path between the transmission device 1 and the reception device 2. FIG. Although not shown in FIG. 1, the transmitting device 1 constitutes a communication device that transmits a radio signal of two communication devices that communicate in the communication system 3, and the receiving device 2 , constitute a communication device that receives a radio signal. In general, a communication device includes both a transmitter 1 and a receiver 2, and transmits and receives radio signals to and from a communication device of a communication partner.

まず、送信装置1の構成および動作について説明する。送信装置1は、変調部11と、時空間ブロック符号化部12と、スペクトル拡散部13および14と、プリアンブル生成部15と、フレーム生成部16と、送信フィルタ17および18と、送信アンテナ19および20と、を備える。スペクトル拡散部13および14はデータ拡散部30を構成する。また、プリアンブル生成部15は、変調部151と、時空間ブロック符号化部152と、スペクトル拡散部153および154と、を備える。スペクトル拡散部153および154はプリアンブル拡散部50を構成する。 First, the configuration and operation of the transmission device 1 will be described. Transmitter 1 includes modulator 11, space-time block encoder 12, spectrum spreaders 13 and 14, preamble generator 15, frame generator 16, transmission filters 17 and 18, transmission antenna 19 and 20 and. Spectrum spreading sections 13 and 14 constitute data spreading section 30 . Preamble generation section 15 also includes modulation section 151 , space-time block coding section 152 , and spectrum spreading sections 153 and 154 . Spectrum spreading sections 153 and 154 constitute preamble spreading section 50 .

図2は、送信装置1の動作を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the transmission device 1. As shown in FIG.

変調部11は、図示しない上位装置から取得した送信データを変調する(ステップS101)。変調部11は、変調方式として例えばPSK(Phase Shift Keying)を用いる。変調部11は、変調後の送信データを時空間ブロック符号化部12へ出力する。 The modulation unit 11 modulates transmission data obtained from a host device (not shown) (step S101). The modulation unit 11 uses, for example, PSK (Phase Shift Keying) as a modulation method. Modulator 11 outputs the modulated transmission data to space-time block encoder 12 .

時空間ブロック符号化部12は、変調部11から取得した変調後の送信データであるデータ信号を時空間ブロック符号化する。時空間ブロック符号化部12は、例えば、変調部11から変調信号s1,s2を連続して取得し、次式(1)に示すようにSTBC符号化すなわち時空間ブロック符号化を行う(ステップS102)。 The space-time block coding unit 12 performs space-time block coding on the data signal, which is the modulated transmission data acquired from the modulation unit 11 . The space-time block coding unit 12, for example, continuously acquires the modulated signals s1 and s2 from the modulation unit 11, and performs STBC coding, that is, space-time block coding, as shown in the following equation (1) (step S102 ).

Figure 0007270858000001
Figure 0007270858000001

式(1)において、(・)は複素共役を示す。式(1)の各行は送信装置1が備える送信アンテナ19,20が送信する変調信号に対応し、各列は各変調信号の送信時間に対応する。すなわち、時間t1では、送信アンテナ19から変調信号s1を送信するとともに送信アンテナ20から変調信号s2を送信する。次の時間t2では、送信アンテナ19から変調信号-s2を送信するとともに送信アンテナ20から変調信号s1を送信する。時空間ブロック符号化部12は、送信アンテナ19で送信するSTBC符号化後の変調信号をスペクトル拡散部13に出力し、送信アンテナ20で送信するSTBC符号化後の変調信号をスペクトル拡散部14に出力する。なお、以降の説明において、変調信号を単に「信号」と記載することがある。In equation (1), (·) * indicates a complex conjugate. Each row of Equation (1) corresponds to the modulated signal transmitted by the transmitting antennas 19 and 20 provided in the transmitting device 1, and each column corresponds to the transmission time of each modulated signal. That is, at time t1, the transmitting antenna 19 transmits the modulated signal s1 and the transmitting antenna 20 transmits the modulated signal s2. At the next time t2, the transmitting antenna 19 transmits the modulated signal −s2 * and the transmitting antenna 20 transmits the modulated signal s1 * . The space-time block coding unit 12 outputs the STBC-coded modulated signal to be transmitted from the transmitting antenna 19 to the spectrum spreading unit 13, and outputs the STBC-coded modulated signal to be transmitted from the transmitting antenna 20 to the spectrum spreading unit 14. Output. In the following description, the modulated signal may be simply referred to as "signal".

スペクトル拡散部13,14は、時空間ブロック符号化部12から入力されたSTBC符号化後の信号に対して、それぞれの送信アンテナ19,20で送信する信号毎にスペクトル拡散を行う(ステップS103)。具体的には、スペクトル拡散部13は、式(1)の1行目に対応する送信アンテナ19で送信する信号に対してスペクトル拡散を行い、スペクトル拡散部14は、式(1)の2行目に対応する送信アンテナ20で送信する信号に対してスペクトル拡散部13と同様の方法でスペクトル拡散を行う。また、スペクトル拡散部13,14で用いる拡散符号は共通のものとする。この拡散符号としては、例えば、以下の式(2)においてM=3とすることで生成可能なZadoff-Chu系列を用いる。式(2)は、拡散符号の符号長Nが偶数である場合のZadoff-Chu系列Cのt番目の要素C(t)を示す。The spectrum spreading units 13 and 14 perform spectrum spreading for each signal to be transmitted from the respective transmitting antennas 19 and 20 on the STBC-encoded signals input from the space-time block coding unit 12 (step S103). . Specifically, the spectrum spreading unit 13 spreads the spectrum of the signal transmitted by the transmitting antenna 19 corresponding to the first line of the equation (1), and the spectrum spreading unit 14 performs the second line of the equation (1). Spectrum spreading is performed in the same manner as the spectrum spreading section 13 for the signal transmitted by the transmitting antenna 20 corresponding to the eye. It is also assumed that the spreading codes used by the spectrum spreading sections 13 and 14 are common. As this spreading code, for example, a Zadoff-Chu sequence that can be generated by setting M=3 in the following equation (2) is used. Equation (2) represents the t-th element C(t) of the Zadoff-Chu sequence C when the code length Nc of the spreading code is an even number.

Figure 0007270858000002
Figure 0007270858000002

ここで、Mは符号長Nでの最小周波数fminから最大周波数fmaxまでの増加回数であり、Nと互いに素な関係にある。M=1の場合、符号長Nにおいて、最小周波数fminから最大周波数fmaxまで周波数が1回増加する。M=2の場合、符号長Nにおいて、最小周波数fminから最大周波数fmaxまで周波数が増加した後、さらに最小周波数fminから最大周波数fmaxまで周波数が増加する。すなわち、M=2の場合、符号長Nにおいて、最小周波数fminから最大周波数fmaxまで周波数が2回増加する。一方、M=-1の場合、符号長Nにおいて、最大周波数fmaxから最小周波数fminまで周波数が1回減少する。スペクトル拡散部13および14は、スペクトル拡散後の信号をフレーム生成部16へ出力する。以降の説明において、スペクトル拡散部13および14で生成された信号をデータと称することがある。Here, M is the number of increments from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax at the code length Nc , and is coprime to Nc . When M=1, the frequency increases once from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax at the code length Nc . When M=2, the frequency increases from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax at the code length Nc , and then further increases from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax. That is, when M=2, the frequency increases twice from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax at the code length Nc . On the other hand, when M=-1, the frequency decreases once from the maximum frequency fmax to the minimum frequency fmin at the code length Nc . Spectrum spreading sections 13 and 14 output the spectrum-spread signals to frame generating section 16 . In the following description, the signals generated by spectrum spreading sections 13 and 14 may be referred to as data.

プリアンブル生成部15は、プリアンブルを生成する(ステップS104)。具体的には、プリアンブル生成部15は、既知のプリアンブル信号に対してSTBC符号化およびスペクトル拡散を行うことでプリアンブルを生成する。プリアンブル生成部15は、プリアンブル信号に対して、時空間ブロック符号化部12およびスペクトル拡散部13,14による方法とは異なる方法で、STBC符号化およびスペクトル拡散を行う。以降の説明において、プリアンブル生成部15が生成した信号をプリアンブルと称することがある。 The preamble generator 15 generates a preamble (step S104). Specifically, the preamble generator 15 generates a preamble by performing STBC coding and spectrum spreading on a known preamble signal. The preamble generator 15 performs STBC coding and spectrum spreading on the preamble signal by a method different from the method by the space-time block coding unit 12 and the spectrum spreading units 13 and 14 . In the following description, the signal generated by the preamble generator 15 may be called a preamble.

プリアンブル生成部15の変調部151、時空間ブロック符号化部152およびスペクトル拡散部153,154の動作の詳細について説明する。 Details of the operations of modulation section 151, space-time block coding section 152, and spectrum spreading sections 153 and 154 of preamble generation section 15 will be described.

変調部151は、上述した変調部11と同様の方法で、プリアンブル信号を変調する。例えば、変調部151に、0,0,0,0,…のように同じ信号を入力する。変調部151は、変調方式として例えばQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を用いる。変調部151は、変調した信号を時空間ブロック符号化部152へ出力する。以降の説明において、変調部151で変調された変調信号の1要素をシンボルと称することがある。 Modulation section 151 modulates the preamble signal in the same manner as modulation section 11 described above. For example, the same signal as 0, 0, 0, 0, . . . is input to the modulation section 151 . The modulation unit 151 uses, for example, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) as a modulation method. Modulating section 151 outputs the modulated signal to space-time block coding section 152 . In the following description, one element of the modulated signal modulated by modulation section 151 may be referred to as a symbol.

時空間ブロック符号化部152は、変調部151から取得した変調信号に対してSTBC符号化を行う。時空間ブロック符号化部152は、例えば、変調部151から変調信号s1,s2を連続して取得した場合、上記の式(1)または以下の式(3)に示すようにSTBC符号化を行う。 Space-time block coding section 152 performs STBC coding on the modulated signal obtained from modulating section 151 . For example, when the modulated signals s1 and s2 are continuously obtained from the modulating unit 151, the space-time block coding unit 152 performs STBC coding as shown in the above formula (1) or the following formula (3). .

Figure 0007270858000003
Figure 0007270858000003

式(3)の各行は送信装置1が備える送信アンテナ19,20が送信する変調信号に対応し、各列は各変調信号の送信時間に対応する。式(3)が示すSTBC符号化方法の場合、時間t1では、送信アンテナ19から変調信号-s2を送信するとともに送信アンテナ20から変調信号s1を送信する。次の時間t2では、送信アンテナ19から変調信号s1を送信するとともに送信アンテナ20から変調信号s2を送信する。すなわち、式(3)が示すSTBC符号化方法は、式(1)が示すSTBC符号化方法を時間軸で入れ替えたものである。以降では、説明の便宜上、式(1)が示すSTBC符号化方法を第1のSTBC符号化または第1の時空間ブロック符号化と称し、式(3)が示すSTBC符号化方法を第2のSTBC符号化または第2の時空間ブロック符号化と称する。Each row of Equation (3) corresponds to the modulated signal transmitted by the transmitting antennas 19 and 20 provided in the transmitting device 1, and each column corresponds to the transmission time of each modulated signal. In the case of the STBC encoding method shown in equation (3), at time t1, transmitting antenna 19 transmits modulated signal −s2 * and transmitting antenna 20 transmits modulated signal s1 * . At the next time t2, the transmitting antenna 19 transmits the modulated signal s1 and the transmitting antenna 20 transmits the modulated signal s2. That is, the STBC encoding method indicated by Equation (3) is obtained by replacing the STBC encoding method indicated by Equation (1) on the time axis. Hereinafter, for convenience of explanation, the STBC encoding method indicated by Equation (1) is referred to as first STBC encoding or first space-time block encoding, and the STBC encoding method indicated by Equation (3) is referred to as second It is called STBC coding or second space-time block coding.

時空間ブロック符号化部152は、例えば、図3に示すように、前半のプリアンブルに対しては第1のSTBC符号化を行い、後半のプリアンブルに対しては第2のSTBC符号化を行う。図3は、通信システム3において送受信されるフレームの構成例を示す図である。時空間ブロック符号化部152は、送信アンテナ19で送信するSTBC符号化後の信号をスペクトル拡散部153に出力し、送信アンテナ20で送信するSTBC符号化後の信号をスペクトル拡散部154に出力する。 For example, as shown in FIG. 3, space-time block coding section 152 performs first STBC coding on the first half of the preamble, and second STBC coding on the second half of the preamble. FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of frames transmitted and received in the communication system 3. As shown in FIG. Space-time block coding section 152 outputs the STBC-encoded signal to be transmitted from transmitting antenna 19 to spectrum spreading section 153 , and outputs the STBC-coded signal to be transmitted from transmitting antenna 20 to spectrum spreading section 154 . .

スペクトル拡散部153および154は、時空間ブロック符号化部152から入力されたSTBC符号化後の信号に対してアップチャープおよびダウンチャープによりスペクトル拡散を行う。具体的には、スペクトル拡散部153は、送信アンテナ19で送信する第1の信号に対してスペクトル拡散を行い、スペクトル拡散部154は、送信アンテナ20で送信する第2の信号に対してスペクトル拡散部153と同様の方法でスペクトル拡散を行う。また、スペクトル拡散部153および154で用いる拡散符号は共通のものとする。本実施の形態で言及するアップチャープとは、時間の経過とともに周波数が増加する信号のことである。このアップチャープは、本実施の形態では、上記の式(2)においてM=1とすることで生成されるZadoff-Chu系列とする。また、本実施の形態で言及するダウンチャープとは、時間の経過とともに周波数が減少する信号のことである。このダウンチャープは、本実施の形態では、上記の式(2)においてM=-1とすることで生成されるZadoff-Chu系列とする。スペクトル拡散部153および154は、例えば、図3に示すように、プリアンブルの前半部分を、STBC符号化した第1の信号に対してアップチャープによるスペクトル拡散を行い得られた信号とし、後半部分を、STBC符号化した第2の信号に対してダウンチャープによるスペクトル拡散を行い得られた信号とする。スペクトル拡散部153および154は、スペクトル拡散後の信号をフレーム生成部16へ出力する。 Spectrum spreading sections 153 and 154 perform spectrum spreading on the STBC-encoded signal input from space-time block coding section 152 by up-chirp and down-chirp. Specifically, spectrum spreading section 153 spreads the spectrum of the first signal to be transmitted from transmitting antenna 19, and spectrum spreading section 154 spreads the spectrum of the second signal to be transmitted from transmitting antenna 20. Spectrum spreading is performed in the same manner as in section 153 . It is also assumed that the spreading code used by spectrum spreading sections 153 and 154 is common. An up-chirp referred to in this embodiment is a signal whose frequency increases over time. In this embodiment, this up-chirp is a Zadoff-Chu sequence generated by setting M=1 in the above equation (2). Down chirp referred to in this embodiment is a signal whose frequency decreases over time. In this embodiment, this down-chirp is a Zadoff-Chu sequence generated by setting M=−1 in the above equation (2). For example, as shown in FIG. 3, spectrum spreading sections 153 and 154 use the first half of the preamble as a signal obtained by spectrum-spreading the STBC-encoded first signal by up-chirp, and the second half as , and a signal obtained by spectrum-spreading the STBC-encoded second signal by down-chirp. Spectrum spreading sections 153 and 154 output the spectrum-spread signals to frame generating section 16 .

フレーム生成部16は、スペクトル拡散部13および14でスペクトル拡散を行い得られたデータと、プリアンブル生成部15で生成されたプリアンブルとを、それぞれ送信アンテナ19および20が送信する情報毎にフレーミングする(ステップS105)。フレーム生成部16は、具体的には、プリアンブル生成部15で生成された送信アンテナ19から送信するプリアンブルと、スペクトル拡散部13で生成されたデータとをフレーミングし、送信フィルタ17に受け渡す。同様に、フレーム生成部16は、プリアンブル生成部15で生成された送信アンテナ20から送信するプリアンブルと、スペクトル拡散部14で生成されたデータとをフレーミングし、送信フィルタ18に受け渡す。フレーム生成部16は、送信アンテナ19および20が送信する信号を、例えば、図3に示すようにフレーミングする。図3は、前述したように、プリアンブル生成部15で生成されるプリアンブルの例を示すとともに、フレーム生成部16でフレーミング後の信号の例も合わせて示している。図3に示す「プリアンブル」部分には、スペクトル拡散部153で生成された信号またはスペクトル拡散部154で生成された信号が配置され、「データ」部分には、スペクトル拡散部13で生成されたデータまたはスペクトル拡散部14で生成されたデータが配置される。すなわち、送信アンテナ19が送信するフレームは、スペクトル拡散部153で生成された信号が「プリアンブル」部分に配置され、スペクトル拡散部13で生成されたデータが「データ」部分に配置された構成となる。送信アンテナ20が送信するフレームは、スペクトル拡散部154で生成された信号が「プリアンブル」部分に配置され、スペクトル拡散部14で生成されたデータが「データ」部分に配置された構成となる。 The frame generation unit 16 frames the data obtained by spectrum spreading by the spectrum spreading units 13 and 14 and the preamble generated by the preamble generation unit 15 for each information transmitted by the transmission antennas 19 and 20 ( step S105). Specifically, the frame generating section 16 frames the preamble generated by the preamble generating section 15 to be transmitted from the transmitting antenna 19 and the data generated by the spectrum spreading section 13 , and transfers the frames to the transmission filter 17 . Similarly, the frame generation unit 16 frames the preamble generated by the preamble generation unit 15 to be transmitted from the transmission antenna 20 and the data generated by the spread spectrum unit 14 , and passes the frame to the transmission filter 18 . The frame generation unit 16 frames the signals transmitted by the transmission antennas 19 and 20 as shown in FIG. 3, for example. As described above, FIG. 3 shows an example of a preamble generated by the preamble generator 15, and also shows an example of a signal after framing by the frame generator 16. FIG. The signal generated by the spread spectrum section 153 or the signal generated by the spread spectrum section 154 is arranged in the "preamble" part shown in FIG. Alternatively, data generated by the spectrum spreading section 14 is arranged. That is, the frame transmitted by the transmitting antenna 19 has a configuration in which the signal generated by the spread spectrum section 153 is arranged in the "preamble" portion and the data generated by the spread spectrum section 13 is arranged in the "data" portion. . The frame transmitted by the transmitting antenna 20 has a configuration in which the signal generated by the spread spectrum section 154 is arranged in the "preamble" portion and the data generated by the spread spectrum section 14 is arranged in the "data" portion.

送信フィルタ17および18は、フレーム生成部16でフレーミングされた信号に対して帯域制限を行う(ステップS106)。送信フィルタ17および18は、帯域制限された信号をそれぞれ送信アンテナ19および20へ出力する。 The transmission filters 17 and 18 band-limit the signal framed by the frame generator 16 (step S106). Transmit filters 17 and 18 output band-limited signals to transmit antennas 19 and 20, respectively.

送信アンテナ19および20は、送信フィルタ17および18から取得した帯域制限後の信号をそれぞれ送信する(ステップS107)。 The transmitting antennas 19 and 20 respectively transmit the band-limited signals obtained from the transmitting filters 17 and 18 (step S107).

つぎに、受信装置2の構成および動作について説明する。受信装置2は、図1に示すように、受信アンテナ21と、受信フィルタ22と、第1の同期処理部23と、第2の同期処理部24と、周波数オフセット補正部25と、逆拡散部26と、STBC復号部27と、復調部28とを備える。図4は、受信装置2の動作を示すフローチャートである。 Next, the configuration and operation of the receiving device 2 will be described. As shown in FIG. 1, the receiving device 2 includes a receiving antenna 21, a receiving filter 22, a first synchronization processing unit 23, a second synchronization processing unit 24, a frequency offset correction unit 25, and a despreading unit. 26, an STBC decoding unit 27, and a demodulation unit 28. FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the receiving device 2. As shown in FIG.

受信アンテナ21は、送信装置1から送信された信号を受信する(ステップS201)。受信アンテナ21で受信される信号、すなわち受信信号は、送信装置1から送信された信号である。受信アンテナ21は、受信信号を受信フィルタ22へ出力する。 The receiving antenna 21 receives the signal transmitted from the transmitting device 1 (step S201). A signal received by the receiving antenna 21 , that is, a received signal is a signal transmitted from the transmitting device 1 . Receiving antenna 21 outputs a received signal to receiving filter 22 .

受信フィルタ22は、受信アンテナ21から取得した受信信号に対してフィルタ処理を行う(ステップS202)。受信フィルタ22は、フィルタ処理後の信号を第1の同期処理部23および周波数オフセット補正部25へ受け渡す。 The reception filter 22 performs filtering on the reception signal acquired from the reception antenna 21 (step S202). The reception filter 22 passes the filtered signal to the first synchronization processing section 23 and the frequency offset correction section 25 .

第1の同期処理部23は、受信フィルタ22から取得したフィルタ処理後の信号に基づいて、初期同期およびフレーム同期を行う(ステップS203)。本実施の形態において、第1の同期処理部23は、送信装置1において拡散符号が乗算されたタイミングの粗推定と、送受信装置間の局部発振機の周波数ずれにより発生する周波数オフセットの粗推定とを行う。以降の説明においては、送信装置1において拡散符号が乗算されたタイミングを拡散符号タイミングと称することがある。拡散符号タイミングの粗推定とは、後述する第2の同期処理部24による拡散符号タイミングの推定精度と比較して、粗い精度で行う拡散符号タイミングの推定のことである。また、周波数オフセットの粗推定とは、後述する第2の同期処理部24による周波数オフセットの推定精度と比較して、粗い精度で行う周波数オフセット推定のことである。これらの拡散符号タイミングの粗推定および周波数オフセットの粗推定を行う処理が初期同期である。第1の同期処理部23は、さらに、拡散符号タイミングの粗推定の結果に基づいて、フレームのタイミングを推定するフレーム同期を行う。第1の同期処理部23は、拡散符号タイミングの粗推定結果と、周波数オフセットの粗推定結果と、フレームタイミングの推定結果とを第2の同期処理部24へ出力する。第1の同期処理部23の詳細な構成および動作については後述する。 The first synchronization processing unit 23 performs initial synchronization and frame synchronization based on the filtered signal obtained from the reception filter 22 (step S203). In this embodiment, the first synchronization processing unit 23 performs rough estimation of the timing multiplied by the spreading code in the transmitting device 1 and rough estimation of the frequency offset generated by the frequency shift of the local oscillator between the transmitting and receiving devices. I do. In the following description, the timing at which the spreading code is multiplied by the transmitting apparatus 1 may be referred to as spreading code timing. The coarse estimation of the spread code timing means the estimation of the spread code timing performed with coarser precision than the spread code timing estimation precision of the second synchronization processing unit 24, which will be described later. Further, the rough estimation of the frequency offset is the estimation of the frequency offset with coarser accuracy than the estimation accuracy of the frequency offset by the second synchronization processing unit 24, which will be described later. Initial synchronization is the process of roughly estimating the spreading code timing and roughly estimating the frequency offset. The first synchronization processing unit 23 further performs frame synchronization for estimating frame timing based on the result of rough estimation of the spreading code timing. The first synchronization processing unit 23 outputs the coarse estimation result of the spreading code timing, the coarse estimation result of the frequency offset, and the estimation result of the frame timing to the second synchronization processing unit 24 . A detailed configuration and operation of the first synchronization processing unit 23 will be described later.

第2の同期処理部24は、第1の同期処理部23から取得した上記3つの推定結果に基づいて、すなわち、拡散符号タイミング粗推定結果と、周波数オフセット粗推定結果と、フレームタイミング推定結果とに基づいて、精同期処理を行う(ステップS204)。精同期処理とは、拡散符号タイミング粗推定結果に残留する拡散符号タイミング誤差と、周波数オフセット粗推定結果に残留する周波数オフセット量とを推定し、推定結果に基づいて、拡散符号タイミング推定結果および周波数オフセット推定結果を高精度に補正する処理である。周波数オフセット推定結果の補正は多重開ループAFC(Automatic Frequency Control)によって行う。拡散符号タイミング推定結果の補正は、補正後の周波数オフセット推定結果を用いて行う。第2の同期処理部24は、補正後の周波数オフセット推定結果を周波数オフセット補正部25へ出力し、補正後の拡散符号タイミング推定結果を逆拡散部26へ出力する。 Based on the three estimation results obtained from the first synchronization processing unit 23, the second synchronization processing unit 24, that is, the spreading code timing coarse estimation result, the frequency offset coarse estimation result, and the frame timing estimation result. Based on , a fine synchronization process is performed (step S204). The fine synchronization process estimates the spreading code timing error remaining in the rough spreading code timing estimation result and the frequency offset amount remaining in the rough frequency offset estimation result. This is a process for correcting the offset estimation result with high accuracy. Correction of the frequency offset estimation result is performed by multiple open loop AFC (Automatic Frequency Control). The spread code timing estimation result is corrected using the corrected frequency offset estimation result. The second synchronization processing unit 24 outputs the corrected frequency offset estimation result to the frequency offset correction unit 25 and outputs the corrected spreading code timing estimation result to the despreading unit 26 .

周波数オフセット補正部25は、第2の同期処理部24から取得した補正後の周波数オフセット推定結果に基づいて、受信フィルタ22からの信号に対して周波数オフセットを補正する(ステップS205)。周波数オフセット補正部25は、補正後のフィルタ処理後の信号を逆拡散部26へ出力する。 The frequency offset correction unit 25 corrects the frequency offset of the signal from the reception filter 22 based on the corrected frequency offset estimation result obtained from the second synchronization processing unit 24 (step S205). The frequency offset correction unit 25 outputs the corrected filtered signal to the despreading unit 26 .

逆拡散部26は、第2の同期処理部24から取得した補正後の拡散符号タイミング推定結果に基づき、周波数オフセット補正部25から入力される周波数オフセット補正を行った信号に対して逆拡散を行う(ステップS206)。逆拡散部26は、逆拡散後の信号をSTBC復号部27へ出力する。 The despreading unit 26 despreads the frequency offset-corrected signal input from the frequency offset correcting unit 25 based on the corrected spreading code timing estimation result obtained from the second synchronization processing unit 24 . (Step S206). Despreading section 26 outputs the despread signal to STBC decoding section 27 .

STBC復号部27は、逆拡散部26から取得した逆拡散後の信号に対してSTBC復号を行う(ステップS207)。 The STBC decoding unit 27 performs STBC decoding on the despread signal obtained from the despreading unit 26 (step S207).

復調部28は、STBC復号部27から取得したSTBC復号後の信号を復調する(ステップS208)。 The demodulator 28 demodulates the STBC-decoded signal obtained from the STBC decoder 27 (step S208).

つづいて、受信装置2が備える第1の同期処理部23の構成および動作について詳しく説明する。図5は、受信装置2が備える第1の同期処理部23の構成例を示す図である。第1の同期処理部23は、図5に示す通り、アップチャープ相関値計算部231と、ダウンチャープ相関値計算部232と、復号処理部233および234と、電力値計算部235、235a、236および236aと、電力値合成部237および237aと、相関電力メモリ238および238aと、閾値判定部239および239aと、タイミングおよび周波数オフセット推定部240、電力合成処理部241と、フレームタイミング推定部242と、を備える。電力値計算部235,235aおよび電力値合成部237は第1の電力計算部250を構成する。電力値計算部236,236aおよび電力値合成部237aは第2の電力計算部251を構成する。 Next, the configuration and operation of the first synchronization processing section 23 included in the receiving device 2 will be described in detail. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the first synchronization processing section 23 included in the receiving device 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, the first synchronization processing unit 23 includes an up-chirp correlation value calculation unit 231, a down-chirp correlation value calculation unit 232, decoding processing units 233 and 234, power value calculation units 235, 235a, and 236. and 236a, power value combiners 237 and 237a, correlation power memories 238 and 238a, threshold decision units 239 and 239a, timing and frequency offset estimator 240, power combiner 241, and frame timing estimator 242. , provided. Power value calculators 235 and 235 a and power value combiner 237 constitute a first power calculator 250 . Power value calculators 236 , 236 a and power value combiner 237 a constitute a second power calculator 251 .

図6は、受信装置2が備える第1の同期処理部23の動作を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、図4に示すフローチャートのステップS203の動作の詳細を示すものである。また、図6において、ステップS301,S303,S305,S307,S309,S311は、アップチャープ相関値計算部231、復号処理部233、電力値計算部235,235a、電力値合成部237、相関電力メモリ238および閾値判定部239からなるブロックで実行される処理を示す。ステップS302,S304,S306,S308,S310,S312は、ダウンチャープ相関値計算部232、復号処理部234、電力値計算部236,236a、電力値合成部237a、相関電力メモリ238aおよび閾値判定部239aからなるブロックで実行される処理を示す。 FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the first synchronization processing section 23 included in the receiving device 2. As shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 6 shows the details of the operation of step S203 in the flowchart shown in FIG. In FIG. 6, steps S301, S303, S305, S307, S309, and S311 include an up-chirp correlation value calculator 231, a decoding processor 233, power value calculators 235 and 235a, a power value combiner 237, a correlation power memory. 238 and a threshold determination unit 239. FIG. Steps S302, S304, S306, S308, S310, and S312 include the down-chirp correlation value calculator 232, the decoding processor 234, the power value calculators 236 and 236a, the power value combiner 237a, the correlation power memory 238a, and the threshold decision unit 239a. shows the processing performed in the block consisting of

第1の相関値計算部であるアップチャープ相関値計算部231は、マッチドフィルタにより、受信フィルタ22から取得したフィルタ処理後の信号と、送信装置1のプリアンブル生成部15でのスペクトル拡散に用いられたアップチャープとの相互相関関数を計算する(ステップS301)。アップチャープ相関値計算部231で計算された相互相関関数を第1の相互相関関数とする。図7は、受信装置2が備える第1の同期処理部23のアップチャープ相関値計算部231が算出する第1の相互相関関数の一例を示す図である。図7は、変調部151が出力する変調信号のシンボル数NをN=8(アップチャープ拡散前半4シンボル、ダウンチャープ拡散後半4シンボル)とした場合の第1の相互相関関数の電力値の一例を示したものである。図7の横軸は、マッチドフィルタを通過する信号(受信フィルタ22通過後の信号)内のプリアンブルのシンボル番号である。また、図8および図9は、図7に示す例とは異なる通信路応答値が得られる場合の第1の相互相関関数を電力値で示したものである。The up-chirp correlation value calculation unit 231, which is the first correlation value calculation unit, uses a matched filter to spread the filtered signal acquired from the reception filter 22 and the spectrum in the preamble generation unit 15 of the transmission device 1. A cross-correlation function with the up-chirp obtained is calculated (step S301). Let the cross-correlation function calculated by the up-chirp correlation value calculation unit 231 be the first cross-correlation function. FIG. 7 is a diagram showing an example of the first cross-correlation function calculated by the up-chirp correlation value calculator 231 of the first synchronization processor 23 included in the receiver 2. As shown in FIG. FIG. 7 shows the power value of the first cross-correlation function when the number of symbols N s of the modulated signal output by the modulation section 151 is N s =8 (up-chirp spread first half 4 symbols, down-chirp spread last 4 symbols). An example is shown. The horizontal axis of FIG. 7 is the symbol number of the preamble in the signal that passes through the matched filter (signal after passing through the reception filter 22). 8 and 9 show the first cross-correlation function in terms of power values when channel response values different from the example shown in FIG. 7 are obtained.

送信装置1の送信アンテナ19と受信装置2の受信アンテナ21との間の通信路応答値と、送信装置1の送信アンテナ20と受信装置2の受信アンテナ21との間の通信路応答値との位相関係によって、図7~図9に示す、大きい相関電力値が得られるシンボル番号が変化する。例えば、変調部151の説明で述べたように、0,0,0,0,…のような信号を入力し、QPSK変調を行った場合には、図7に示す例は、上記2つの通信路応答値の位相関係が逆相に近い場合に得られ、図8に示す例は、上記2つの通信路応答値が同相に近い場合に得られる。また、図9に示す例は、2つの通信路応答値の位相関係が同相に近い場合および逆相に近い場合のいずれにも該当しない場合に得られる。また、図7および図8に示すように、2つの通信路応答値の位相関係が同相または逆相に近い場合、アップチャープ拡散が適用された前半4シンボルにおいて、2シンボルに1回の頻度で、大きい相関が観測される。アップチャープ相関値計算部231は、計算した第1の相互相関関数を復号処理部233へ出力する。 A channel response value between the transmitting antenna 19 of the transmitting device 1 and the receiving antenna 21 of the receiving device 2 and a channel response value between the transmitting antenna 20 of the transmitting device 1 and the receiving antenna 21 of the receiving device 2 Depending on the phase relationship, the symbol numbers for obtaining large correlation power values shown in FIGS. 7 to 9 change. For example, as described in the description of the modulation unit 151, when a signal such as 0, 0, 0, 0, ... is input and QPSK modulation is performed, the example shown in FIG. This is obtained when the phase relationship of the channel response values is close to anti-phase, and the example shown in FIG. 8 is obtained when the two channel response values are close to in-phase. The example shown in FIG. 9 is obtained when the phase relationship between the two channel response values is neither close to the same phase nor close to the opposite phase. Also, as shown in FIGS. 7 and 8, when the phase relationship between the two channel response values is close to in-phase or out-of-phase, in the first four symbols to which up-chirp spreading is applied, , a large correlation is observed. Up-chirp correlation value calculation section 231 outputs the calculated first cross-correlation function to decoding processing section 233 .

第2の相関値計算部であるダウンチャープ相関値計算部232は、マッチドフィルタにより、受信フィルタ22から取得したフィルタ処理後の信号と、送信装置1のプリアンブル生成部15でのスペクトル拡散で用いられたダウンチャープとの相互相関関数を計算する(ステップS302)。ダウンチャープ相関値計算部232で計算された相互相関関数を第2の相互相関関数とする。図10は、受信装置2が備える第1の同期処理部23のダウンチャープ相関値計算部232が算出する第2の相互相関関数の一例を示す図である。図10に示す例は、変調部151が出力する変調信号のシンボル数NをN=8(アップチャープ拡散前半4シンボル、ダウンチャープ拡散後半4シンボル)とした場合の第2の相互相関関数を電力値で示したものである。図10の横軸は、上述の図7~図9と同様に、マッチドフィルタを通過する信号内のプリアンブルのシンボル番号である。また、図11および図12は、図10に示す例とは異なる通信路応答値が得られる場合の第2の相互相関関数を電力値で示したものである。図10および図11に示す例は、上述の図7および図8に示した例と同様に、ダウンチャープ拡散が適用された後半4シンボルにおいて、2シンボルに1回の頻度で、大きい相関が観測される。しかし、送信装置1のプリアンブル生成部15において、アップチャープ拡散を行うプリアンブルと時空間ブロック符号化部152で符号化方法を時間軸で入れ替えている。すなわち、ダウンチャープ拡散を適用する後半4シンボルに対する符号化方法は、アップチャープ拡散を適用する前半4シンボルに対する符号化方法を時間軸で入れ替えたものである。そのため、図7~図9に示す例で相関が大きくなるシンボルの番号が奇数の場合は、図10~図12に示す例で相関が大きくなるシンボルの番号が偶数となり、図7~図9に示す例で相関が大きくなるシンボルの番号が偶数の場合は、図10~図12に示す例で相関が大きくなるシンボルの番号が奇数となる。ダウンチャープ相関値計算部232は、第2の相互相関関数を復号処理部234へ出力する。なお、第1の同期処理部23は、ダウンチャープ相関値計算部232の動作をアップチャープ相関値計算部231の動作と並行して行うこととする。The down-chirp correlation value calculation unit 232, which is the second correlation value calculation unit, uses a matched filter to spread the filtered signal obtained from the reception filter 22 and the spectrum spread in the preamble generation unit 15 of the transmission device 1. A cross-correlation function with the down chirp is calculated (step S302). The cross-correlation function calculated by the down-chirp correlation value calculator 232 is set as the second cross-correlation function. FIG. 10 is a diagram showing an example of the second cross-correlation function calculated by the down-chirp correlation value calculator 232 of the first synchronization processor 23 included in the receiver 2. As shown in FIG. The example shown in FIG. 10 is the second cross-correlation function when the number of symbols N s of the modulated signal output by the modulation section 151 is N s =8 (up-chirp spread first half 4 symbols, down-chirp spread second half 4 symbols). is shown as a power value. The horizontal axis of FIG. 10 is the symbol number of the preamble in the signal that passes through the matched filter, as in FIGS. 7 to 9 described above. 11 and 12 show the second cross-correlation function in terms of power values when channel response values different from the example shown in FIG. 10 are obtained. In the examples shown in FIGS. 10 and 11, similar to the examples shown in FIGS. 7 and 8 described above, in the latter four symbols to which down-chirp spreading is applied, a large correlation is observed once every two symbols. be done. However, in the preamble generation unit 15 of the transmission device 1, the encoding method is switched between the preamble for which up-chirp spreading is performed and the space-time block encoding unit 152 on the time axis. That is, the coding method for the latter four symbols to which down-chirp spreading is applied is obtained by replacing the coding method for the first half four symbols to which up-chirp spreading is applied on the time axis. Therefore, if the symbol numbers for which the correlation is large are odd numbers in the examples shown in FIGS. 7 to 9, the symbol numbers for which the correlation is large are even numbers in the examples shown in FIGS. In the example shown in FIG. 10 to FIG. 12, if the number of symbols with high correlation is even, the number of symbols with high correlation in the examples shown in FIGS. 10 to 12 is odd. Down chirp correlation value calculation section 232 outputs the second cross-correlation function to decoding processing section 234 . Note that the first synchronization processing unit 23 performs the operation of the down-chirp correlation value calculation unit 232 in parallel with the operation of the up-chirp correlation value calculation unit 231 .

第1の復号処理部である復号処理部233は、アップチャープ相関値計算部231で計算された第1の相互相関関数を復号する(ステップS303)。具体的には、復号処理部233は、送信装置1を構成するプリアンブル生成部15の時空間ブロック符号化部152がプリアンブル信号に行うSTBC符号化を示す行列の複素共役に対し、第1の相互相関関数を乗算する。例えば、送信装置1においてプリアンブル生成部15の変調部151が出力する変調信号のシンボル数NをN=8とし、変調信号としてs1,s2,s1,s2,s1,s2,s1,s2が得られるとする。また、プリアンブル生成部15の時空間ブロック符号化部152およびプリアンブル拡散部50が、前半の4シンボルに対して上記の式(1)で示されるSTBC符号化を行うとともにアップチャープ拡散を行い、また、後半の4シンボルに対して上記の式(3)で示されるSTBC符号化を行うとともにダウンチャープ拡散を行うとする。この場合、復号処理部233は、下記の式(4)に示す行列に第1の相互相関関数を乗算する。The decoding processing unit 233, which is the first decoding processing unit, decodes the first cross-correlation function calculated by the up-chirp correlation value calculation unit 231 (step S303). Specifically, decoding processing section 233 performs first mutual Multiply the correlation function. For example, the number of symbols N s of the modulated signal output from the modulating unit 151 of the preamble generating unit 15 in the transmitting device 1 is set to N s =8, and s1, s2, s1, s2, s1, s2, s1, and s2 are the modulated signals. Suppose you get In addition, space-time block coding section 152 and preamble spreading section 50 of preamble generation section 15 perform STBC coding shown in the above equation (1) on the first four symbols and perform up-chirp spreading, and , STBC encoding shown in the above equation (3) and down-chirp spreading are performed on the latter four symbols. In this case, decoding processing section 233 multiplies the matrix shown in Equation (4) below by the first cross-correlation function.

Figure 0007270858000004
Figure 0007270858000004

式(4)の各行は、送信装置1が備える送信アンテナ19,20が送信した信号に対応し、各列はシンボル時間に対応する。また、復号処理部233は、式(4)に示す行列に第1の相互相関関数を乗算する際、行列の各列に対し、第1の相互相関関数を、拡散符号の符号長N×オーバーサンプル数Novs間隔毎に乗算する。すなわち、復号処理部233は、下記の式(5)に示す第1の相互相関関数を式(4)に示す行列に乗算する。Each row of Equation (4) corresponds to signals transmitted by the transmitting antennas 19 and 20 provided in the transmitting device 1, and each column corresponds to symbol time. Further, when decoding processing section 233 multiplies the matrix shown in Equation (4) by the first cross-correlation function, for each column of the matrix, decoding processing section 233 multiplies the first cross-correlation function by the code length of the spreading code N c × Multiply every oversample number N ovs intervals. That is, decoding processing section 233 multiplies the matrix shown in equation (4) by the first cross-correlation function shown in equation (5) below.

Figure 0007270858000005
Figure 0007270858000005

式(5)において、kは任意の整数であり、x(・)は、括弧内のサンプル番号で得られる第1の相互相関関数である。従って、復号処理部233の出力は、式(4)に示す行列と式(5)に示す行列の積であり、下記の式(6)のようになる。 In equation (5), k is an arbitrary integer and x(.) is the first cross-correlation function obtained with the sample number in brackets. Therefore, the output of the decoding processing unit 233 is the product of the matrix shown in Equation (4) and the matrix shown in Equation (5), and is given by Equation (6) below.

Figure 0007270858000006
Figure 0007270858000006

ここで、式(6)の1行目は電力値計算部235への出力となり、2行目は電力値計算部235aへの出力となる。復号処理部233は、式(4)と式(5)の乗算結果である式(6)の1行目を電力値計算部235へ出力し、式(6)の2行目を電力値計算部235aへ出力する。 Here, the 1st line of Formula (6) becomes an output to the power value calculation part 235, and the 2nd line becomes an output to the power value calculation part 235a. The decoding processing unit 233 outputs the first line of the formula (6), which is the result of multiplying the formulas (4) and (5), to the power value calculation unit 235, and calculates the power value of the second line of the formula (6). Output to the unit 235a.

第2の復号処理部である復号処理部234は、ダウンチャープ相関値計算部232で計算された第2の相互相関関数を復号する(ステップS304)。復号処理部234は、復号処理部233が第1の相互相関関数を復号する方法と同様の方法で、第2の相互相関関数を復号する。具体的には、復号処理部234は、送信装置1を構成するプリアンブル生成部15の時空間ブロック符号化部152がプリアンブル信号に行うSTBC符号化を示す行列の複素共役に対し、第2の相互相関関数を乗算する。すなわち、復号処理部234は、上記の式(4)に示す行列に第2の相互相関関数を乗算する。復号処理部234は、乗算結果の1行目を電力値計算部236へ出力し、乗算結果の2行目を電力値計算部236aへ出力する。 The decoding processing unit 234, which is the second decoding processing unit, decodes the second cross-correlation function calculated by the down-chirp correlation value calculation unit 232 (step S304). Decoding processor 234 decodes the second cross-correlation function in the same manner as decoding processor 233 decodes the first cross-correlation function. Specifically, the decoding processing unit 234 performs the second mutual Multiply the correlation function. That is, decoding processing section 234 multiplies the matrix shown in Equation (4) above by the second cross-correlation function. The decoding processing unit 234 outputs the first row of the multiplication result to the power value calculation unit 236, and outputs the second row of the multiplication result to the power value calculation unit 236a.

電力値計算部235および235aは、復号処理部233から入力される復号結果の電力値を計算する(ステップS305)。具体的には、電力値計算部235は、上記の式(4)と第1の相互相関関数の乗算結果の1行目の出力の絶対値を2乗して電力値を計算する。電力値計算部235aは、上記の式(4)と第1の相互相関関数の乗算結果の2行目の出力の絶対値を2乗して電力値を計算する。電力値計算部235は、算出した電力値を電力値合成部237へ出力し、電力値計算部235aは、算出した電力値を電力値合成部237へ出力する。 The power value calculators 235 and 235a calculate the power value of the decoding result input from the decoding processor 233 (step S305). Specifically, the power value calculator 235 calculates the power value by squaring the absolute value of the output in the first row of the multiplication result of the above equation (4) and the first cross-correlation function. The power value calculator 235a calculates the power value by squaring the absolute value of the output in the second row of the multiplication result of the above equation (4) and the first cross-correlation function. Power value calculator 235 outputs the calculated power value to power value synthesizer 237 , and power value calculator 235 a outputs the calculated power value to power value synthesizer 237 .

電力値計算部236および236aは、復号処理部234から入力される復号結果の電力値を計算する(ステップS306)。具体的には、電力値計算部236は、上記の式(4)と第2の相互相関関数の乗算結果の1行目の出力の絶対値を2乗して電力値を計算する。電力値計算部236aは、上記の式(4)と第2の相互相関関数の乗算結果の2行目の出力の絶対値を2乗して電力値を計算する。電力値計算部236は、算出した電力値を電力値合成部237aへ出力し、電力値計算部236aは、算出した電力値を電力値合成部237aへ出力する。 The power value calculators 236 and 236a calculate the power value of the decoding result input from the decoding processor 234 (step S306). Specifically, the power value calculator 236 calculates the power value by squaring the absolute value of the output in the first row of the multiplication result of the above equation (4) and the second cross-correlation function. The power value calculation unit 236a calculates the power value by squaring the absolute value of the output in the second row of the multiplication result of the above equation (4) and the second cross-correlation function. The power value calculator 236 outputs the calculated power value to the power value synthesizer 237a, and the power value calculator 236a outputs the calculated power value to the power value synthesizer 237a.

電力値合成部237は、電力値計算部235および235aのそれぞれから入力される電力値を合成する(ステップS307)。例えば、電力値計算部235が算出した電力値を|b1|、電力値計算部235aが算出した電力値を|b2|とした場合、電力値合成部237は|b1|+|b2|のように合成する。電力値合成部237は、合成結果を相関電力メモリ238に記憶させる。また、電力値合成部237は、合成結果を電力合成処理部241へ出力する。The power value synthesizer 237 synthesizes the power values input from the power value calculators 235 and 235a (step S307). For example, if the power value calculated by the power value calculator 235 is |b1| 2 and the power value calculated by the power value calculator 235a is | b2 | | Compose as shown in 2 . The power value synthesizing section 237 causes the correlation power memory 238 to store the synthesizing result. The power value synthesizing section 237 also outputs the synthesizing result to the power synthesis processing section 241 .

電力値合成部237aは、電力値計算部236および236aのそれぞれから入力される電力値を合成する(ステップS308)。電力値合成部237aは、電力値合成部237と同様の方法で2つの電力値を合成する。電力値合成部237aは、合成結果を相関電力メモリ238aに記憶させる。また、電力値合成部237aは、合成結果を電力合成処理部241へ出力する。 The power value synthesizer 237a synthesizes the power values input from the power value calculators 236 and 236a (step S308). The power value synthesizing unit 237 a synthesizes two power values in the same manner as the power value synthesizing unit 237 . The power value synthesis unit 237a stores the synthesis result in the correlation power memory 238a. In addition, the power value synthesizing unit 237 a outputs the synthesizing result to the power synthesis processing unit 241 .

相関電力メモリ238,238aは、拡散符号長×オーバーサンプル数に相当する数の電力値を保持できるように構成されており、電力値合成部237,237aからの出力を拡散符号長×オーバーサンプル数(1シンボル周期)分にわたって記憶する(ステップS309,S310)。電力値合成部237,237aまでの処理はサンプル時間単位で動作していたが、相関電力メモリ238,238a以降の処理はシンボル時間単位での動作に変わることになる。 Correlation power memories 238 and 238a are configured to hold power values of a number corresponding to spreading code length x number of oversamples. (1 symbol period) is stored (steps S309 and S310). The processing up to the power value synthesizing units 237 and 237a operates in sample time units, but the processing after the correlation power memories 238 and 238a changes to the operation in symbol time units.

閾値判定部239は、相関電力メモリ238から拡散符号1周期分の電力値を読み出し、拡散符号1周期分の電力値に基づいて、アップチャープのタイミングを推定する(ステップS311)。アップチャープのタイミングとは、送信装置1においてプリアンブル生成部15のスペクトル拡散部153がプリアンブル信号にアップチャープを乗算するタイミングである。ステップS311において、具体的には、閾値判定部239は、拡散符号1周期分の電力値から最大となる電力値を検出して閾値と比較する。閾値判定部239は、最大電力値が閾値を超えている場合、最大電力値に対応したサンプルタイミングがアップチャープのタイミングと推定する。すなわち、閾値判定部239は、アップチャープタイミング推定部として動作する。また、閾値判定部239は、アップチャープのタイミング推定が完了した、すなわち、閾値を超えたシンボルのタイミングを記憶し、アップチャープ推定完了シンボルを得る。閾値判定部239は、アップチャープのタイミングの推定結果、すなわち、閾値を超えている最大電力値に対応するサンプルタイミングを、アップチャープの推定タイミングn1としてタイミングおよび周波数オフセット推定部240へ受け渡す。また、閾値判定部239は、アップチャープの推定タイミングn1を電力合成処理部241へ受け渡す。さらに、閾値判定部239は、アップチャープ推定完了シンボルをフレームタイミング推定部242へ受け渡す。 The threshold determination unit 239 reads out the power value for one cycle of the spreading code from the correlation power memory 238, and estimates the timing of the up-chirp based on the power value for one cycle of the spreading code (step S311). The up-chirp timing is the timing at which spectrum spreading section 153 of preamble generating section 15 in transmitting apparatus 1 multiplies the preamble signal by the up-chirp. Specifically, in step S311, the threshold determination unit 239 detects the maximum power value from the power values for one cycle of the spreading code and compares it with the threshold. When the maximum power value exceeds the threshold value, the threshold determination unit 239 estimates that the sample timing corresponding to the maximum power value is the up-chirp timing. That is, the threshold determination section 239 operates as an up-chirp timing estimation section. In addition, the threshold determination unit 239 stores the timing of the symbol for which the up-chirp timing estimation is completed, that is, the timing for which the threshold is exceeded, and obtains an up-chirp estimation completion symbol. The threshold determination unit 239 passes the up-chirp timing estimation result, that is, the sample timing corresponding to the maximum power value exceeding the threshold, to the timing and frequency offset estimation unit 240 as the up-chirp estimated timing n1. In addition, the threshold determination unit 239 transfers the up-chirp estimated timing n1 to the power synthesis processing unit 241 . Further, the threshold determination section 239 transfers the up-chirp estimation completion symbol to the frame timing estimation section 242 .

閾値判定部239aは、相関電力メモリ238aから拡散符号1周期分の電力値を読み出し、拡散符号1周期分の電力値に基づいて、ダウンチャープのタイミングを推定する(ステップS312)。ダウンチャープのタイミングとは、送信装置1においてプリアンブル生成部15のスペクトル拡散部154がプリアンブル信号にダウンチャープを乗算するタイミングである。閾値判定部239aは、閾値判定部239がアップチャープのタイミングを推定する方法と同様の方法でダウンチャープのタイミングを推定する。すなわち、閾値判定部239aは、ダウンチャープタイミング推定部として動作する。閾値判定部239aは、ダウンチャープのタイミングの推定結果をダウンチャープの推定タイミングn2としてタイミングおよび周波数オフセット推定部240へ受け渡す。また、閾値判定部239aは、ダウンチャープのタイミングの推定結果、すなわち、ダウンチャープの推定タイミングn2を電力合成処理部241へ受け渡す。 The threshold decision unit 239a reads out the power value for one cycle of the spreading code from the correlation power memory 238a, and estimates the down-chirp timing based on the power value for one cycle of the spreading code (step S312). The down-chirp timing is the timing at which spectrum spreading section 154 of preamble generating section 15 in transmitting apparatus 1 multiplies the preamble signal by the down-chirp. The threshold determination unit 239a estimates the down-chirp timing by a method similar to the method by which the threshold determination unit 239 estimates the up-chirp timing. That is, the threshold determination section 239a operates as a down-chirp timing estimation section. The threshold determination unit 239a passes the down-chirp timing estimation result to the timing and frequency offset estimation unit 240 as the estimated down-chirp timing n2. Further, the threshold determination unit 239 a passes the down-chirp timing estimation result, that is, the estimated down-chirp timing n<b>2 to the power synthesis processing unit 241 .

閾値判定部239,239aが判定に用いる閾値は、例えば、次のような方法で生成する。閾値判定部239,239aは、相関電力メモリ238,238aから読み出した拡散符号1周期分の電力値の平均を計算し、平均値の定数α倍を閾値とする(図13参照)。なお、第1の同期処理部23は、閾値判定部239の動作を閾値判定部239aの動作より先に行ってもよいし後に行ってもよい。また、閾値判定部239の動作および閾値判定部239aの動作を並行して行ってもよい。図13は、受信装置2が備える第1の同期処理部23の閾値判定部239および239aにおける閾値設定のイメージを示す図である。 The thresholds used for determination by the threshold determination units 239 and 239a are generated, for example, by the following method. The threshold determination units 239 and 239a calculate the average of the power values for one cycle of the spreading code read from the correlation power memories 238 and 238a, and set the average value to a constant α times as the threshold (see FIG. 13). Note that the first synchronization processing unit 23 may perform the operation of the threshold determination unit 239 before or after the operation of the threshold determination unit 239a. Further, the operation of the threshold determination unit 239 and the operation of the threshold determination unit 239a may be performed in parallel. FIG. 13 is a diagram showing an image of threshold setting in the threshold determination units 239 and 239a of the first synchronization processing unit 23 included in the receiving device 2. As shown in FIG.

タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、閾値判定部239から取得したアップチャープ推定タイミングn1と、閾値判定部239aから取得したダウンチャープ推定タイミングn2とに基づいて拡散符号のタイミングを推定する(ステップS313)。具体的には、タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、アップチャープ推定タイミングn1とダウンチャープ推定タイミングn2との中間のタイミングn0を拡散符号のタイミングとする。タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、タイミングn0が小数になる場合は四捨五入し、拡散符号タイミングの推定結果とする。 The timing and frequency offset estimation unit 240 estimates the timing of the spreading code based on the up-chirp estimation timing n1 obtained from the threshold value determination unit 239 and the down-chirp estimation timing n2 obtained from the threshold value determination unit 239a (step S313). . Specifically, the timing and frequency offset estimating section 240 sets the timing n0 between the up-chirp estimation timing n1 and the down-chirp estimation timing n2 as the spreading code timing. The timing and frequency offset estimating section 240 rounds off the timing n0 when it becomes a decimal, and uses it as the estimation result of the spreading code timing.

また、タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、アップチャープ推定タイミングn1とダウンチャープ推定タイミングn2との差分から、以下の式(7)のように、送信装置1と受信装置2との間の周波数オフセットを粗推定する(ステップS314)。 In addition, the timing and frequency offset estimator 240 calculates the frequency offset between the transmitter 1 and the receiver 2 from the difference between the estimated up-chirp timing n1 and the estimated down-chirp timing n2, as shown in the following equation (7). is roughly estimated (step S314).

Figure 0007270858000007
Figure 0007270858000007

タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、推定した拡散符号タイミングおよび粗推定した周波数オフセットを、それぞれ、拡散符号タイミング粗推定結果および周波数オフセット粗推定結果として第2の同期処理部24へ出力する。また、タイミングおよび周波数オフセット推定部240は、拡散符号タイミング粗推定結果を電力合成処理部241およびフレームタイミング推定部242へ出力する。 The timing and frequency offset estimating section 240 outputs the estimated spreading code timing and the roughly estimated frequency offset to the second synchronization processing section 24 as a coarse spreading code timing estimation result and a coarse frequency offset estimation result, respectively. Timing and frequency offset estimating section 240 also outputs the spread code timing rough estimation result to power combining processing section 241 and frame timing estimating section 242 .

電力合成処理部241は、電力値合成部237からの信号と、電力値合成部237aからの信号を、それぞれ異なるサンプルタイミング数分シフトして合成する(ステップS315)。具体的には、電力合成処理部241は、電力値合成部237からの信号を、[(送信装置1のプリアンブル生成部15が異なるSTBC符号化を行ったシンボル差)×(拡散符号周期)+d1]のサンプルタイミング数分シフトする。ここで、d1はアップチャープ推定タイミングn1と中間のタイミングn0のサンプルタイミング差を表す整数であり、d1は以下の式(8)で計算できる。 The power synthesizing unit 241 shifts the signal from the power value synthesizing unit 237 and the signal from the power value synthesizing unit 237a by different sample timings and synthesizes them (step S315). Specifically, the power combining processing section 241 converts the signal from the power value combining section 237 into [(difference of symbols STBC-encoded by different preamble generating section 15 of transmitting apparatus 1)×(spreading code period)+d1 ] sample timings. Here, d1 is an integer representing the sample timing difference between the estimated up-chirp timing n1 and the intermediate timing n0, and d1 can be calculated by the following equation (8).

Figure 0007270858000008
Figure 0007270858000008

式(8)において、右辺の1行目は天井関数、2行目は床関数である。つまり、式(8)で計算されるd1は、「n1-n0≧0」が成り立つ場合は(n1-n0)以上の最小の整数となり、「n1-n0<0」が成り立つ場合は(n1-n0)以下の最大の整数となる。また、電力合成処理部241は、電力値合成部237aからの信号を、d2のサンプルタイミング数分シフトして、シフト後の電力値合成部237からの信号と合成する。ここで、d2はダウンチャープ推定タイミングn2と中間のタイミングn0のサンプルタイミング差を表す整数である。d2は上記の式(8)における「1」を「2」に置き換えた式、すなわち、右辺の「n1」を「n2」に置き換えた式で計算できる。例えば、上述の例のようにプリアンブル生成部15の変調部151が出力する変調信号のシンボル数をN=8とし、前半と後半で4シンボルずつSTBC符号化方法を変更した場合、電力値合成部237からの信号を4×N×Novs+d1サンプル分シフトして、d2サンプルタイミング数分シフトした電力値合成部237aからの信号と合成する。電力合成処理部241は、合成後の信号をフレームタイミング推定部242に受け渡す。In Equation (8), the first line on the right side is the ceiling function, and the second line is the floor function. That is, d1 calculated by equation (8) is the smallest integer greater than or equal to (n1-n0) when "n1-n0≧0" holds, and (n1- n0) is the largest integer below. The power synthesizing unit 241 also shifts the signal from the power value synthesizing unit 237a by the number of sample timings of d2 and synthesizes it with the signal from the power value synthesizing unit 237 after the shift. Here, d2 is an integer representing the sample timing difference between the estimated down-chirp timing n2 and the intermediate timing n0. d2 can be calculated by a formula in which "1" in the above formula (8) is replaced with "2", that is, a formula in which "n1" on the right side is replaced with "n2". For example, as in the above example, when the number of symbols of the modulated signal output by the modulating unit 151 of the preamble generating unit 15 is set to N s = 8, and the STBC encoding method is changed by four symbols each in the first half and the second half, the power value is combined. The signal from the unit 237 is shifted by 4×N c ×N ovs +d1 samples and synthesized with the signal from the power value synthesizing unit 237a shifted by the number of d2 sample timings. The power synthesizing unit 241 transfers the synthesized signal to the frame timing estimating unit 242 .

フレームタイミング推定部242は、電力合成処理部241から入力される合成電力値と、タイミングおよび周波数オフセット推定部240から入力される拡散符号タイミング粗推定結果と、閾値判定部239から入力されるアップチャープ推定完了シンボルに基づいてフレームタイミングを推定する(ステップS316)。具体的には、フレームタイミング推定部242は、アップチャープ推定完了シンボルで表わされるプリアンブルシンボル区間に対応するウィンドウにおいて、拡散符号タイミング粗推定結果に基づく前後数サンプルのタイミングで、電力合成処理部241から入力される合成電力値の最大値が得られるタイミングを検出し、フレームタイミングの推定結果とする。フレームタイミング推定部242は、フレームタイミングの推定結果を第2の同期処理部24へ出力する。 Frame timing estimating section 242 uses the combined power value input from power combining processing section 241 , the rough spread code timing estimation result input from timing and frequency offset estimating section 240 , and the up-chirp input from threshold determining section 239 . Frame timing is estimated based on the estimated completion symbol (step S316). Specifically, the frame timing estimator 242 receives the signal from the power combiner 241 at several sample timings before and after the spread code timing coarse estimation result in the window corresponding to the preamble symbol section represented by the up-chirp estimation completion symbol. The timing at which the maximum input composite power value is obtained is detected and used as the frame timing estimation result. The frame timing estimation unit 242 outputs the frame timing estimation result to the second synchronization processing unit 24 .

つづいて、受信装置2のハードウェア構成について説明する。受信装置2において、受信アンテナ21はアンテナ装置で実現される。受信フィルタ22はフィルタ回路で実現される。第1の同期処理部23、第2の同期処理部24、周波数オフセット補正部25、逆拡散部26、STBC復号部27および復調部28は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。 Next, the hardware configuration of the receiving device 2 will be explained. In the receiving device 2, the receiving antenna 21 is realized by an antenna device. The receive filter 22 is realized by a filter circuit. The first synchronization processing section 23, the second synchronization processing section 24, the frequency offset correction section 25, the despreading section 26, the STBC decoding section 27 and the demodulation section 28 are realized by processing circuits. The processing circuitry may be a processor and memory executing programs stored in the memory, or may be dedicated hardware. Processing circuitry is also called control circuitry.

図14は、受信装置2が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路90の構成例を示す図である。図14に示す処理回路90は制御回路であり、プロセッサ91およびメモリ92を備える。処理回路90がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、処理回路90の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路90では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路90は、受信装置2の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ92を備える。このプログラムは、処理回路90により実現される各機能を受信装置2に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。 FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit 90 when the processing circuit included in the receiving device 2 is realized by a processor and memory. A processing circuit 90 shown in FIG. 14 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92 . When the processing circuit 90 is composed of the processor 91 and the memory 92, each function of the processing circuit 90 is implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software or firmware is written as a program and stored in memory 92 . In the processing circuit 90, each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92. FIG. That is, the processing circuitry 90 includes a memory 92 for storing programs that result in the processing of the receiving device 2 being executed. This program can also be said to be a program for causing the receiving device 2 to execute each function realized by the processing circuit 90 . This program may be provided by a storage medium storing the program, or may be provided by other means such as a communication medium.

ここで、プロセッサ91は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などである。また、メモリ92は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。 Here, the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor). The memory 92 is a non-volatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). This corresponds to semiconductor memory.

図15は、受信装置2が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路93の例を示す図である。図15に示す処理回路93は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the processing circuit 93 when the processing circuit included in the receiving device 2 is configured with dedicated hardware. The processing circuit 93 shown in FIG. 15 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof. thing applies. The processing circuit may be partly implemented by dedicated hardware and partly implemented by software or firmware. Thus, the processing circuitry may implement each of the functions described above through dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.

受信装置2のハードウェア構成について説明したが、送信装置1のハードウェア構成も同様である。送信装置1において、送信アンテナ19,20はアンテナ装置で実現される。送信フィルタ17,18はフィルタ回路で実現される。変調部11、時空間ブロック符号化部12、スペクトル拡散部13,14、プリアンブル生成部15およびフレーム生成部16は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。 Although the hardware configuration of the receiving device 2 has been described, the hardware configuration of the transmitting device 1 is the same. In the transmission device 1, the transmission antennas 19, 20 are realized by antenna devices. The transmission filters 17 and 18 are realized by filter circuits. Modulator 11, space-time block encoder 12, spectrum spreaders 13 and 14, preamble generator 15, and frame generator 16 are implemented by processing circuits. The processing circuitry may be a processor and memory executing programs stored in the memory, or may be dedicated hardware.

以上のように、本実施の形態にかかる通信システム3において、送信装置1のプリアンブル生成部15は、半数のプリアンブルに対し、STBC符号化後に2つの送信アンテナ19,20で送信する信号の位相関係を、STBC符号化を行った2シンボルの時間軸で入れ替えてプリアンブル信号を生成する。受信装置2の第1の同期処理部23は、受信装置2が持つ拡散符号と受信信号との相互相関関数を計算し、プリアンブル生成部15が行ったSTBC符号化を示す行列の複素共役に対し、計算した相互相関関数を乗算し、その乗算結果を複数のプリアンブル信号間で合成する。また、第1の同期処理部23は、複数のプリアンブル信号間で合成した乗算結果から、拡散符号タイミングの検出を行う。また、第1の同期処理部23は、プリアンブル信号間で合成した乗算結果を、異なるSTBC符号化を行ったシンボル間でさらに合成する。その後、第1の同期処理部23は、アップチャープのタイミング推定が完了したシンボルからプリアンブルシンボル長までの範囲のウィンドウ内で最大の合成相互相関電力値が得られる部分を探索することでフレームタイミングを検出する。 As described above, in the communication system 3 according to the present embodiment, the preamble generation unit 15 of the transmission device 1 performs STBC encoding on half of the preambles, and the phase relationship of the signals transmitted by the two transmission antennas 19 and 20 is are exchanged on the time axis of the STBC-encoded two symbols to generate a preamble signal. The first synchronization processing unit 23 of the receiving device 2 calculates the cross-correlation function between the spreading code of the receiving device 2 and the received signal, and calculates the complex conjugate of the matrix representing the STBC encoding performed by the preamble generating unit 15 , by the calculated cross-correlation function, and combining the multiplication results among the multiple preamble signals. Also, the first synchronization processing unit 23 detects the spread code timing from the multiplication result obtained by synthesizing a plurality of preamble signals. Further, the first synchronization processing unit 23 further synthesizes the multiplication result obtained by synthesizing the preamble signals between symbols subjected to different STBC encoding. After that, the first synchronization processing unit 23 searches for a portion where the maximum combined cross-correlation power value is obtained within a window ranging from the symbol for which the up-chirp timing estimation is completed to the preamble symbol length, thereby estimating the frame timing. To detect.

これにより、STBC符号化を行うことによるフレーム検出の不確定性を改善することができ、2つの送信アンテナ19,20のそれぞれと受信アンテナ21との間の通信路応答値の位相関係に関わらずフレームタイミング検出が可能となるため、STBC符号化による性能劣化を抑制して、フレーム同期できる。また、初期同期で用いた受信信号と受信装置2が持つ拡散符号との相互相関関数の結果を全プリアンブル区間で合成した結果を用いてフレーム同期を行うため、初期同期とフレーム同期とを一度に行うことができ、回路規模を抑えることができる。 This makes it possible to improve frame detection uncertainty due to STBC encoding, and regardless of the phase relationship between the channel response values between each of the two transmitting antennas 19 and 20 and the receiving antenna 21, Since frame timing can be detected, frame synchronization can be performed while suppressing performance deterioration due to STBC encoding. In addition, frame synchronization is performed using the result of synthesizing the result of the cross-correlation function between the received signal used in the initial synchronization and the spreading code of the receiving device 2 in all preamble sections. can be performed, and the circuit scale can be suppressed.

なお、本実施の形態では、全て同じ値の既知プリアンブル信号を変調部151へ入力し、STBC符号化方法を時間軸で入れ替える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、既知プリアンブル信号を0,0,0,0,…,1,0,0,1,…,とし、全プリアンブルに対して同じSTBC符号化を行うことで、同等なSTBC符号化後の信号を得る構成としてもよい。これにより、送信装置1のプリアンブル生成部15の時空間ブロック符号化部152の構成と、受信装置2の第1の同期処理部23の復号処理部233および234の構成とを単純化することができる。 In this embodiment, a configuration has been described in which all known preamble signals having the same value are input to modulation section 151 and the STBC encoding method is switched on the time axis, but the present invention is not limited to this. For example, by setting the known preamble signal to 0, 0, 0, 0, ..., 1, 0, 0, 1, ..., and performing the same STBC encoding on all preambles, an equivalent STBC-encoded signal may be configured to obtain As a result, the configuration of the space-time block encoder 152 of the preamble generator 15 of the transmitter 1 and the configuration of the decoders 233 and 234 of the first synchronization processor 23 of the receiver 2 can be simplified. can.

また、本実施の形態では、送信装置1が備えるプリアンブル生成部15のスペクトル拡散部153および154が使用する拡散符号を、上記の式(2)において系列パラメータをM=1,-1として生成するアップチャープおよびダウンチャープとしたが、これに限定されない。式(2)においてM=3,5としたZadoff-Chu系列、アップチャープとダウンチャープとの中心周波数を合わせたZadoff-Chu系列、などを用いてもよい。また、アップチャープのみ、ダウンチャープのみを用いてもよい。ただし、式(2)において系列パラメータをM=1,-1として生成したアップチャープとダウンチャープとを併用することで、送受信装置間の局部発振器の周波数ずれにより周波数オフセットが発生する場合も精度の良い同期が可能となる。また、系列パラメータがM=1でないZadoff-Chu系列を利用することで、多元接続時にも精度の劣化を抑えて同期を行うことができる。 Further, in the present embodiment, the spreading codes used by the spectrum spreading sections 153 and 154 of the preamble generating section 15 provided in the transmitting apparatus 1 are generated with the sequence parameters M=1, -1 in the above equation (2). Up-chirp and down-chirp are mentioned, but not limited to this. A Zadoff-Chu sequence with M=3, 5 in Equation (2), a Zadoff-Chu sequence in which the center frequencies of up-chirp and down-chirp are combined, and the like may be used. Alternatively, only up-chirp or only down-chirp may be used. However, by using both the up-chirp and the down-chirp generated with the sequence parameter M = 1, -1 in Equation (2), even if a frequency offset occurs due to the frequency shift of the local oscillator between the transmitting and receiving devices, the accuracy can be improved. Good synchronization is possible. Also, by using a Zadoff-Chu sequence whose sequence parameter is not M=1, it is possible to perform synchronization while suppressing degradation of accuracy even during multiple access.

また、送信装置1が備えるプリアンブル生成部15は、上記の式(1)によるSTBC符号化とアップチャープ拡散とを組み合わせて生成した第1のプリアンブルを前半に配置し、上記の式(3)によるSTBC符号化とダウンチャープ拡散とを組み合わせて生成した第2のプリアンブルを後半に配置してプリアンブルを構成することとしたが、この方法に限定されない。例えば、式(1)によるSTBC符号化とダウンチャープ拡散とを組み合わせてプリアンブルの前半部分を生成し、式(3)によるSTBC符号化とアップチャープ拡散とを組み合わせてプリアンブルの後半部分を生成する等、STBC符号化とスペクトル拡散との組み合わせを変更してもよい。また、式(1)によるSTBC符号化を行うプリアンブルおよび式(3)によるSTBC符号化を行うプリアンブルを前半と後半とに分けるのではなく、これら2つのSTBC符号化を2シンボルずつ交互に行う構成としてもよい。このようにすることで、アップチャープ拡散およびダウンチャープ拡散を併用する場合に、アップチャープ拡散またはダウンチャープ拡散を行うシンボル差を2倍にすることができ、第2の同期処理部24における多重開ループAFCを用いた周波数オフセット精同期の推定精度を向上させることができる。 In addition, the preamble generation unit 15 included in the transmitting device 1 arranges the first preamble generated by combining STBC coding and up-chirp spreading according to the above equation (1) in the first half, and according to the above equation (3) Although the second preamble generated by combining STBC coding and down-chirp spreading is arranged in the latter half to configure the preamble, the method is not limited to this. For example, STBC coding and down-chirp spreading according to equation (1) are combined to generate the first half of the preamble, and STBC coding and up-chirp spreading according to equation (3) are combined to generate the second half of the preamble. , the combination of STBC coding and spread spectrum may be changed. In addition, instead of dividing the preamble for STBC encoding according to equation (1) and the preamble for STBC encoding according to equation (3) into the first half and the second half, these two STBC encodings are alternately performed by two symbols. may be By doing so, when up-chirp spreading and down-chirp spreading are used together, the symbol difference for performing up-chirp spreading or down-chirp spreading can be doubled, and multiple opening in the second synchronization processing unit 24 can be performed. The estimation accuracy of frequency offset fine synchronization using loop AFC can be improved.

また、受信装置2の第1の同期処理部23において、アップチャープ相関値計算部231およびダウンチャープ相関値計算部232が拡散符号と受信信号との相互相関関数を計算する処理と、復号処理部233,234がSTBCを復号する処理とを逐次的に行う構成としたが、これに限定されない。STBCの復号と相互相関関数の計算とを同時に行う構成としてもよい。ただし、この構成とした場合、相互相関関数の計算のためのマッチドフィルタのシフトレジスタ長がプリアンブルシンボル数×拡散符号長となるため、回路規模が増加してしまう。本実施の形態のように、相互相関関数の計算とSTBCの復号を逐次的に行うことで、回路規模がプリアンブルシンボル数に依存せず、第1の同期処理部23の回路規模が増大するのを抑制できる。 Further, in the first synchronization processing unit 23 of the receiving device 2, the up-chirp correlation value calculation unit 231 and the down-chirp correlation value calculation unit 232 calculate the cross-correlation function between the spreading code and the received signal, and the decoding processing unit 233 and 234 sequentially perform STBC decoding processing, but the present invention is not limited to this. A configuration may be employed in which the decoding of STBC and the calculation of the cross-correlation function are performed simultaneously. However, with this configuration, the size of the circuit increases because the shift register length of the matched filter for calculating the cross-correlation function is equal to the number of preamble symbols×spreading code length. By sequentially performing the calculation of the cross-correlation function and the decoding of the STBC as in the present embodiment, the circuit scale does not depend on the number of preamble symbols, and the circuit scale of the first synchronization processing unit 23 increases. can be suppressed.

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the above embodiments are only examples, and can be combined with other known techniques, or can be combined with other embodiments, without departing from the scope of the invention. It is also possible to omit or change part of the configuration.

1 送信装置、2 受信装置、3 通信システム、11,151 変調部、12,152 時空間ブロック符号化部、13,14,153,154 スペクトル拡散部、15 プリアンブル生成部、16 フレーム生成部、17,18 送信フィルタ、19,20 送信アンテナ、21 受信アンテナ、22 受信フィルタ、23 第1の同期処理部、24 第2の同期処理部、25 周波数オフセット補正部、26 逆拡散部、27 STBC復号部、28 復調部、30 データ拡散部、50 プリアンブル拡散部、231 アップチャープ相関値計算部、232 ダウンチャープ相関値計算部、233,234 復号処理部、235,235a,236,236a 電力値計算部、237,237a 電力値合成部、238,238a 相関電力メモリ、239,239a 閾値判定部、240 タイミングおよび周波数オフセット推定部、241 電力合成処理部、242 フレームタイミング推定部、250 第1の電力計算部、251 第2の電力計算部。 1 transmitter 2 receiver 3 communication system 11 151 modulator 12 152 space-time block encoder 13 14 153 154 spectrum spreader 15 preamble generator 16 frame generator 17 , 18 transmission filter, 19, 20 transmission antenna, 21 reception antenna, 22 reception filter, 23 first synchronization processing unit, 24 second synchronization processing unit, 25 frequency offset correction unit, 26 despreading unit, 27 STBC decoding unit , 28 demodulator, 30 data spreader, 50 preamble spreader, 231 up-chirp correlation value calculator, 232 down-chirp correlation value calculator, 233, 234 decoding processor, 235, 235a, 236, 236a power value calculator, 237,237a power value synthesizing unit, 238,238a correlation power memory, 239,239a threshold determining unit, 240 timing and frequency offset estimating unit, 241 power synthesizing processing unit, 242 frame timing estimating unit, 250 first power calculating unit, 251 second power calculator;

Claims (16)

プリアンブル信号に対して符号化処理を実行し、第1の時空間ブロック符号を生成するとともに、前記第1の時空間ブロック符号の前半と後半とが入れ替わった構成の第2の時空間ブロック符号を生成する時空間ブロック符号化部と、
前記第1の時空間ブロック符号および前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散するプリアンブル拡散部と、
スペクトル拡散後の前記第1の時空間ブロック符号およびスペクトル拡散後の前記第2の時空間ブロック符号を含むフレームを生成するフレーム生成部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
Encoding processing is performed on the preamble signal to generate a first space-time block code, and a second space-time block code is generated in which the first half and the second half of the first space-time block code are interchanged. a space-time block encoder to generate;
a preamble spreader that spectrum-spreads the first space-time block code and the second space-time block code;
a frame generation unit that generates a frame including the first space-time block code after spectrum-spreading and the second space-time block code after spectrum-spreading;
A transmitting device comprising:
前記時空間ブロック符号化部は、前記プリアンブル信号の半数に対して第1の符号化処理を実行して前記第1の時空間ブロック符号を生成し、前記プリアンブル信号の残り半数に対して前記第1の符号化処理を時間軸で入れ替えた第2の符号化処理を実行して前記第2の時空間ブロック符号を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
The space-time block coding unit performs a first coding process on half of the preamble signal to generate the first space-time block code, and generates the first space-time block code on the remaining half of the preamble signal. generating the second spatio-temporal block code by executing a second encoding process in which the first encoding process is replaced on the time axis;
2. The transmitter according to claim 1, characterized by:
前記プリアンブル信号を複数の同一シンボルで構成し、
時空間ブロック符号化部は、前記プリアンブル信号の前半部分のシンボルに対して前記第1の符号化処理を実行し、前記プリアンブル信号の後半部分のシンボルに対して前記第2の符号化処理を実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載の送信装置。
The preamble signal is composed of a plurality of identical symbols,
The space-time block coding unit executes the first coding process on symbols in the first half of the preamble signal, and executes the second coding process on symbols in the second half of the preamble signal. do,
3. The transmitter according to claim 2, characterized by:
前記プリアンブル信号を複数の同一シンボルで構成し、
時空間ブロック符号化部は、前記プリアンブル信号の奇数番目のシンボルに対して前記第1の符号化処理を実行し、前記プリアンブル信号の偶数番目のシンボルに対して前記第2の符号化処理を実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載の送信装置。
The preamble signal is composed of a plurality of identical symbols,
The space-time block coding unit executes the first coding process on odd-numbered symbols of the preamble signal and the second coding process on even-numbered symbols of the preamble signal. do,
3. The transmitter according to claim 2, characterized by:
前記時空間ブロック符号化部は、前記プリアンブル信号の全部に対して1つの符号化処理を実行し、
前記時空間ブロック符号化部による符号化結果が前記第1の時空間ブロック符号および前記第2の時空間ブロック符号を含む構成となるシンボル列を前記プリアンブル信号として前記時空間ブロック符号化部に入力させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
The space-time block coding unit performs one coding process on all of the preamble signals,
A symbol string whose coding result by the space-time block coding unit includes the first space-time block code and the second space-time block code is input to the space-time block coding unit as the preamble signal. let
2. The transmitter according to claim 1, characterized by:
前記プリアンブル拡散部は、
時間の経過とともに周波数が増加する拡散符号であるアップチャープおよび時間の経過とともに周波数が減少する拡散符号であるダウンチャープの一方を用いて前記第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散し、前記アップチャープおよび前記ダウンチャープの他方を用いて前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の送信装置。
The preamble spreader is
spectrally spreading the first space-time block code using one of an up-chirp that is a spreading code whose frequency increases with the lapse of time and a down-chirp that is a spreading code whose frequency decreases with the lapse of time, and the up-chirp and spectrum-spreading the second space-time block code with the other of the down-chirps;
6. The transmitting device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記プリアンブル拡散部は、
相関が小さい2つの拡散符号の一方を用いて前記第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散し、前記2つの拡散符号の他方を用いて前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の送信装置。
The preamble spreader is
spectrum-spreading the first space-time block code using one of the two spreading codes with low correlation, and spectrum-spreading the second space-time block code using the other of the two spreading codes;
6. The transmitting device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
プリアンブル信号を符号化して生成された第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第1のプリアンブルと、前記第1の時空間ブロック符号の前半のシンボルと後半のシンボルとが入れ替えられた構成の第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第2のプリアンブルと、を含んだ信号を受信する受信装置であって、
前記スペクトル拡散で用いられた拡散符号と前記第1のプリアンブルとの相互相関関数である第1の相互相関関数を計算する第1の相関値計算部と、
前記拡散符号と前記第2のプリアンブルとの相互相関関数である第2の相互相関関数を計算する第2の相関値計算部と、
前記第1の相互相関関数を復号する第1の復号処理部と、
前記第2の相互相関関数を復号する第2の復号処理部と、
前記第1の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第1の電力値計算部と、
前記第2の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第2の電力値計算部と、
前記第1の電力値計算部が計算した電力値および前記第2の電力値計算部が計算した電力値に基づいて、拡散符号タイミングおよび周波数オフセットを推定するタイミングおよび周波数オフセット推定部と、
前記第1の電力値計算部が計算した電力値と前記第2の電力値計算部が計算した電力値とを合成する電力合成処理部と、
合成後の前記電力値に基づいてフレームタイミングを推定するフレームタイミング推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
A first preamble generated by spectrum-spreading a first space-time block code generated by encoding a preamble signal and a first half symbol and a second half symbol of the first space-time block code are exchanged. and a second preamble generated by spectrum-spreading a second space-time block code having a configuration comprising:
a first correlation value calculator that calculates a first cross-correlation function that is a cross-correlation function between the spreading code used in the spectrum spreading and the first preamble;
a second correlation value calculator that calculates a second cross-correlation function that is a cross-correlation function between the spreading code and the second preamble;
a first decoding processing unit that decodes the first cross-correlation function;
a second decoding processing unit that decodes the second cross-correlation function;
a first power value calculator that calculates the power value of the decoding result of the first cross-correlation function;
a second power value calculator that calculates the power value of the decoding result of the second cross-correlation function;
a timing and frequency offset estimator for estimating spreading code timing and frequency offset based on the power value calculated by the first power value calculator and the power value calculated by the second power value calculator;
a power synthesis processing unit that combines the power value calculated by the first power value calculation unit and the power value calculated by the second power value calculation unit;
a frame timing estimation unit for estimating frame timing based on the combined power value;
A receiving device comprising:
前記第1の時空間ブロック符号のスペクトル拡散では、時間の経過とともに周波数が増加する拡散符号であるアップチャープが用いられ、前記第2の時空間ブロック符号のスペクトル拡散では、時間の経過とともに周波数が減少する拡散符号であるダウンチャープが用いられ、
前記第1の相互相関関数の復号結果の電力値に基づいて前記アップチャープの乗算タイミングを推定するアップチャープタイミング推定部と、
前記第2の相互相関関数の復号結果の電力値に基づいて前記ダウンチャープの乗算タイミングを推定するダウンチャープタイミング推定部と、
を備え、
前記タイミングおよび周波数オフセット推定部は、前記アップチャープの乗算タイミングおよび前記ダウンチャープの乗算タイミングに基づいて、前記拡散符号タイミングおよび前記周波数オフセットを推定する、
ことを特徴とする請求項8に記載の受信装置。
The spectrum spreading of the first space-time block code uses an up-chirp, which is a spreading code whose frequency increases over time, and the spectrum spreading of the second space-time block code uses a frequency that increases over time. A down-chirp, which is a decreasing spreading code, is used,
an up-chirp timing estimating unit that estimates the multiplication timing of the up-chirp based on the power value of the decoding result of the first cross-correlation function;
a down-chirp timing estimation unit that estimates the down-chirp multiplication timing based on the power value of the decoding result of the second cross-correlation function;
with
The timing and frequency offset estimator estimates the spreading code timing and the frequency offset based on the up-chirp multiplication timing and the down-chirp multiplication timing.
9. The receiving apparatus according to claim 8, characterized by:
請求項1に記載の送信装置と、
請求項8に記載の受信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
a transmitter according to claim 1;
a receiving device according to claim 8;
A communication system comprising:
送信装置が実行する送信方法であって、
プリアンブル信号に対して符号化処理を実行し、第1の時空間ブロック符号を生成するとともに、前記第1の時空間ブロック符号の前半と後半とが入れ替わった構成の第2の時空間ブロック符号を生成する第1のステップと、
前記第1の時空間ブロック符号および前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散する第2のステップと、
スペクトル拡散後の前記第1の時空間ブロック符号およびスペクトル拡散後の前記第2の時空間ブロック符号を含むフレームを生成する第3のステップと、
を含むことを特徴とする送信方法。
A transmission method executed by a transmission device,
Encoding processing is performed on the preamble signal to generate a first space-time block code, and a second space-time block code is generated in which the first half and the second half of the first space-time block code are interchanged. a first step of generating;
a second step of spectrally spreading the first space-time block code and the second space-time block code;
a third step of generating a frame including the first space-time block code after spectrum spreading and the second space-time block code after spectrum spreading;
A transmission method comprising:
プリアンブル信号を符号化して生成された第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第1のプリアンブルと、前記第1の時空間ブロック符号の前半のシンボルと後半のシンボルとが入れ替えられた構成の第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第2のプリアンブルと、を含んだ信号を受信する受信装置が実行するタイミング同期方法であって、
前記スペクトル拡散で用いられた拡散符号と前記第1のプリアンブルとの相互相関関数である第1の相互相関関数を計算する第1のステップと、
前記拡散符号と前記第2のプリアンブルとの相互相関関数である第2の相互相関関数を計算する第2のステップと、
前記第1の相互相関関数を復号する第3のステップと、
前記第2の相互相関関数を復号する第4のステップと、
前記第1の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第5のステップと、
前記第2の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第6のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値および前記第6のステップで計算した電力値に基づいて、拡散符号タイミングおよび周波数オフセットを推定する第7のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値と前記第6のステップで計算した電力値とを合成する第8のステップと、
合成後の前記電力値に基づいてフレームタイミングを推定する第9のステップと、
を含むことを特徴とするタイミング同期方法。
A first preamble generated by spectrum-spreading a first space-time block code generated by encoding a preamble signal and a first half symbol and a second half symbol of the first space-time block code are exchanged. a second preamble generated by spectrum-spreading a second space-time block code having a configuration of:
a first step of calculating a first cross-correlation function that is a cross-correlation function between the spreading code used in the spectrum spreading and the first preamble;
a second step of calculating a second cross-correlation function between the spreading code and the second preamble;
a third step of decoding the first cross-correlation function;
a fourth step of decoding the second cross-correlation function;
a fifth step of calculating a power value of the decoding result of said first cross-correlation function;
a sixth step of calculating a power value of the decoding result of the second cross-correlation function;
a seventh step of estimating spreading code timing and frequency offset based on the power values calculated in the fifth step and the power values calculated in the sixth step;
an eighth step of synthesizing the power value calculated in the fifth step and the power value calculated in the sixth step;
a ninth step of estimating frame timing based on the combined power values;
A timing synchronization method, comprising:
送信装置を制御する制御回路であって、
プリアンブル信号に対して符号化処理を実行し、第1の時空間ブロック符号を生成するとともに、前記第1の時空間ブロック符号の前半と後半とが入れ替わった構成の第2の時空間ブロック符号を生成する第1のステップと、
前記第1の時空間ブロック符号および前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散する第2のステップと、
スペクトル拡散後の前記第1の時空間ブロック符号およびスペクトル拡散後の前記第2の時空間ブロック符号を含むフレームを生成する第3のステップと、
を前記送信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
A control circuit for controlling a transmitter,
Encoding processing is performed on the preamble signal to generate a first space-time block code, and a second space-time block code is generated in which the first half and the second half of the first space-time block code are interchanged. a first step of generating;
a second step of spectrally spreading the first space-time block code and the second space-time block code;
a third step of generating a frame including the first space-time block code after spectrum spreading and the second space-time block code after spectrum spreading;
A control circuit that causes the transmitting device to execute:
プリアンブル信号を符号化して生成された第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第1のプリアンブルと、前記第1の時空間ブロック符号の前半のシンボルと後半のシンボルとが入れ替えられた構成の第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第2のプリアンブルと、を含んだ信号を受信する受信装置を制御する制御回路であって、
前記スペクトル拡散で用いられた拡散符号と前記第1のプリアンブルとの相互相関関数である第1の相互相関関数を計算する第1のステップと、
前記拡散符号と前記第2のプリアンブルとの相互相関関数である第2の相互相関関数を計算する第2のステップと、
前記第1の相互相関関数を復号する第3のステップと、
前記第2の相互相関関数を復号する第4のステップと、
前記第1の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第5のステップと、
前記第2の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第6のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値および前記第6のステップで計算した電力値に基づいて、拡散符号タイミングおよび周波数オフセットを推定する第7のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値と前記第6のステップで計算した電力値とを合成する第8のステップと、
合成後の前記電力値に基づいてフレームタイミングを推定する第9のステップと、
を前記受信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
A first preamble generated by spectrum-spreading a first space-time block code generated by encoding a preamble signal and a first half symbol and a second half symbol of the first space-time block code are exchanged. a second preamble generated by spectrum-spreading a second space-time block code having a configuration of:
a first step of calculating a first cross-correlation function that is a cross-correlation function between the spreading code used in the spectrum spreading and the first preamble;
a second step of calculating a second cross-correlation function between the spreading code and the second preamble;
a third step of decoding the first cross-correlation function;
a fourth step of decoding the second cross-correlation function;
a fifth step of calculating a power value of the decoding result of said first cross-correlation function;
a sixth step of calculating a power value of the decoding result of the second cross-correlation function;
a seventh step of estimating spreading code timing and frequency offset based on the power values calculated in the fifth step and the power values calculated in the sixth step;
an eighth step of synthesizing the power value calculated in the fifth step and the power value calculated in the sixth step;
a ninth step of estimating frame timing based on the combined power values;
A control circuit that causes the receiving device to execute:
送信装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記プログラムは、
プリアンブル信号に対して符号化処理を実行し、第1の時空間ブロック符号を生成するとともに、前記第1の時空間ブロック符号の前半と後半とが入れ替わった構成の第2の時空間ブロック符号を生成する第1のステップと、
前記第1の時空間ブロック符号および前記第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散する第2のステップと、
スペクトル拡散後の前記第1の時空間ブロック符号およびスペクトル拡散後の前記第2の時空間ブロック符号を含むフレームを生成する第3のステップと、
を前記送信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
A storage medium storing a program for controlling a transmission device,
Said program
Encoding processing is performed on the preamble signal to generate a first space-time block code, and a second space-time block code is generated in which the first half and the second half of the first space-time block code are interchanged. a first step of generating;
a second step of spectrally spreading the first space-time block code and the second space-time block code;
a third step of generating a frame including the first space-time block code after spectrum spreading and the second space-time block code after spectrum spreading;
A storage medium characterized by causing the transmitting device to execute:
プリアンブル信号を符号化して生成された第1の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第1のプリアンブルと、前記第1の時空間ブロック符号の前半のシンボルと後半のシンボルとが入れ替えられた構成の第2の時空間ブロック符号をスペクトル拡散して生成された第2のプリアンブルと、を含んだ信号を受信する受信装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記スペクトル拡散で用いられた拡散符号と前記第1のプリアンブルとの相互相関関数である第1の相互相関関数を計算する第1のステップと、
前記拡散符号と前記第2のプリアンブルとの相互相関関数である第2の相互相関関数を計算する第2のステップと、
前記第1の相互相関関数を復号する第3のステップと、
前記第2の相互相関関数を復号する第4のステップと、
前記第1の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第5のステップと、
前記第2の相互相関関数の復号結果の電力値を計算する第6のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値および前記第6のステップで計算した電力値に基づいて、拡散符号タイミングおよび周波数オフセットを推定する第7のステップと、
前記第5のステップで計算した電力値と前記第6のステップで計算した電力値とを合成する第8のステップと、
合成後の前記電力値に基づいてフレームタイミングを推定する第9のステップと、
を前記受信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
A first preamble generated by spectrum-spreading a first space-time block code generated by encoding a preamble signal and a first half symbol and a second half symbol of the first space-time block code are exchanged. a second preamble generated by spectrum-spreading a second space-time block code having a configuration that stores a program for controlling a receiving device that receives a signal containing
Said program
a first step of calculating a first cross-correlation function that is a cross-correlation function between the spreading code used in the spectrum spreading and the first preamble;
a second step of calculating a second cross-correlation function between the spreading code and the second preamble;
a third step of decoding the first cross-correlation function;
a fourth step of decoding the second cross-correlation function;
a fifth step of calculating a power value of the decoding result of said first cross-correlation function;
a sixth step of calculating a power value of the decoding result of the second cross-correlation function;
a seventh step of estimating spreading code timing and frequency offset based on the power values calculated in the fifth step and the power values calculated in the sixth step;
an eighth step of synthesizing the power value calculated in the fifth step and the power value calculated in the sixth step;
a ninth step of estimating frame timing based on the combined power values;
A storage medium characterized by causing the receiving device to execute:
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