JPWO2004075451A1 - マルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

送信側の通信装置は、チャネル別パイロット生成部７が、チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別パイロット信号を生成し、共通パイロット生成部（１０）が、複数のチャネル間で共通のパイロット信号を生成し、加算器（８），（９），（１１），（１２）が、ユーザデータ、共通パイロット信号およびチャネル別パイロット信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する。そして、受信側の通信装置は、時間同期部（２５）および周波数同期部（２６）が、前記共通パイロット信号を用いてタイミング同期および周波数同期を確立し、チャネル別パイロット抽出部（２９）が、前記タイミング同期を確立後、受信信号から前記チャネル別パイロット信号を抽出する。

Description

この発明は、複数の送受信アンテナを備えた複数の通信装置で構成されたマルチキャリア無線通信システムに関するものであり、詳細には、最適な初期同期の確立可能なマルチキャリア無線通信システムに関するものである。

以下、従来のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。たとえば、移動体環境において広帯域信号を送受信する場合、通信装置は、周波数選択性フェージングの克服が必要となる。周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとして、マルチキャリア無線通信システム、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が各種無線システムに採用されている。また、さらなる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムが注目を集めている。
ここで、従来のＭＩＭＯシステムの送信装置および受信装置について説明する（非特許文献１参照）。ここでは、２つの送信アンテナおよび２つの受信アンテナを有する場合の構成（２チャネル構成）を、一例として説明する。また、非特許文献１には、バースト構成が開示されており、たとえば、バースト先頭には伝送路推定用のパイロット信号（パイロット部）がチャネル毎に付加され、その後ろにユーザデータ（ユーザデータ部）が続いている。
まず、送信装置では、各符号化部が、同時送信する２チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２）のうちの自チャネルに対応するユーザデータを受け取り、誤り訂正用符号化処理を行う。そして、自チャネルに対応する符号化信号を受け取った各変調部が、それぞれ変調処理を行い、その結果をサブキャリアに配置する。つぎに、各ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部が、自チャネルに対応するサブキャリア信号を時間信号（ＯＦＤＭ信号）に変換し、その後、ガードインターバルを付加する。
また、ＭＩＭＯシステムでは、同時送信される複数のチャネルを受信側で分離する必要があるため、各送受信アンテナ間の伝送路特性を推定するためのパイロット信号が必要となる。そこで、この送信装置では、パイロット生成部が、各チャネルに対応するパイロット信号を個別に生成し、フレームフォーマットにしたがって各送信バーストに挿入する。
最後に、チャネル毎に構築されたベースバンド信号を受け取った各ＩＦ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部が、高い周波帯へのアップコンバート処理を行い、アップコンバート後の信号をアンテナから送信する。この送信は無指向で行われる。
一方、受信側では、各ＩＦ／ＲＦ部が、対応するアンテナで受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。このベースバンド信号は、送信された複数の信号（ｃｈ１、ｃｈ２）が混じった状態である。そして、ベースバンド信号中のパイロット部分を、チャネル毎のウェイトを計算するための重み付制御部へ送信し、ユーザデータ部分を、対応するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部に送信する。この段階では、チャネル分離がなされていないため、パイロット信号は符号分離できる形で送信される。
つぎに、重み付け制御部が、パイロット信号に対して逆拡散を行い、各アンテナ間の伝送路ゲインを求め、チャネル分離用のウェイトを算出する。一方で、上記各ＩＦ／ＲＦ部に個別に対応するＦＦＴ部が、受け取ったユーザデータ（時間信号）を周波数軸信号（各サブキャリア上の信号）に変換する。
つぎに、各ＦＦＴ部が出力する周波数信号は複数チャネルの信号が混じった状態であるため、対応する重み付け合成部が、上記チャネル分離用のウェイトを用いて重み付け処理を行い、チャネル毎の受信信号を生成する。そして、各チャネルに対応する復調部が、上記で生成した受信信号を復調し、最終的に、誤り訂正部が、チャネル毎に誤り訂正後の受信信号を出力する。
なお、送信側で伝送路情報が既知の場合には、送信側において各チャネルの送信時にビームフォーミングを行うことにより、さらに効率の良い伝送が可能となる（非特許文献２参照）。
電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ２００１−１３５「ＭＩＭＯチャネルにより１００Ｍｂｉｔ／ｓを実現する広帯域移動通信用ＳＤＭ−ＣＯＦＤＭ方式の提案」 電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ２００２−５３「ＭＩＭＯチャネルにおける固有ビーム空間分割多重（Ｅ−ＳＤＭ）方式」

しかしながら、上記、従来のマルチキャリア無線通信システムにおいては、下記に示す問題があった。
従来のＭＩＭＯシステムでは、複数の信号を同時に送信するため、チャネル分離のための伝送路推定が実行される前の構成、すなわち、初期同期系、の実現が困難となる。たとえば、ＭＩＭＯシステムは、直交符号で拡散されたパイロット信号で伝送路特性を推定するが、このパイロット位置を認識するためのタイミング同期，送受信装置間のローカル発振器の性能（ＰＬＬなどその他要因も含む）に起因する周波数誤差を補正するための周波数同期などは、複数チャネルが重なった状態で行わなくてはならないので、良好な通信特性が得られない場合がある。しかしながら、これまでは上記初期同期系が理想的に動作することを仮定して検討が行われていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数アンテナを用いたマルチキャリア（キャリア数１の場合も含む）通信であっても、最適な時間／周波数同期の確立により、良好な通信特性を実現可能なマルチキャリア無線通信システムを提供することを目的としている。

本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにあっては、複数の送受信アンテナを備えた複数の通信装置で構成されたマルチキャリア無線通信システムであって、送信側の通信装置が、チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、複数のチャネル間で共通の既知信号（共通既知信号）を生成する共通既知信号生成手段と、ユーザデータ、前記共通既知信号および前記チャネル別既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、を備え、受信側の通信装置が、前記共通既知信号を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、前記タイミング同期を確立後、受信信号から前記チャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、送信装置が、たとえば、共通パイロット信号をバースト（送信信号）内に挿入し、受信装置が、当該共通パイロット信号を用いて時間／周波数同期を確立することにより、チャネル分離前に必要な処理である時間／周波数の初期同期を精度よく確立できる。

第１図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信装置の実施の形態１の構成を示す図であり、第２図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける受信装置の実施の形態１の構成を示す図であり、第３図は、実施の形態１のバーストフォーマットを示す図であり、第４図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信装置の実施の形態２の構成を示す図であり、第５図は、実施の形態２のバーストフォーマットを示す図であり、第６図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信装置の実施の形態３の構成を示す図であり、第７図は、実施の形態３のバーストフォーマットを示す図であり、第８図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける受信装置の実施の形態４の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システム、通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、実施の形態１のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。
第１図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信側の通信装置（以下、送信装置と呼ぶ）の実施の形態１の構成を示す図である。本実施の形態では、一例としてチャネル数が“２”の場合を想定する。第１図において、送信装置は、送信すべきディジタル信号（ユーザデータ）Ｓ１，Ｓ２を符号化する符号化部１，２と、符号化データＳ３，Ｓ４を変調する変調部３，４と、変調信号（サブキャリア信号）Ｓ５，Ｓ６を逆ＦＦＴにより時間信号に変換し、さらに、ガードインターバルを付加するＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部５，６と、チャネル毎のパイロット信号Ｓ９，Ｓ１０を生成するチャネル別パイロット生成部７と、信号Ｓ７，Ｓ８にパイロット信号Ｓ９，Ｓ１０を挿入する加算器８，９と、チャネル間で共通のパイロット信号Ｓ１３を生成する共通パイロット生成部１０と、信号Ｓ１１，Ｓ１２にパイロット信号Ｓ１３を挿入する加算器１１，１２と、パイロット信号付加後のベースバンド信号Ｓ１４，Ｓ１５を高周波帯に変換するＩＦ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１３，１４と、送信アンテナ１５，１６から構成される。
また、第２図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける受信側の通信装置（以下、受信装置と呼ぶ）の実施の形態１の構成を示す図である。ここでは、上記同様、チャネル数が“２”の場合を想定する。第２図において、受信装置は、受信アンテナ２１，２２と、高周波信号をベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換するＩＦ／ＲＦ部２３，２４と、共通パイロット信号を用いてタイミング同期処理を行い、時間同期情報Ｓ２３を生成する時間同期部２５と、共通パイロット信号を用いて周波数同期処理を行い、周波数補正信号Ｓ２４を生成する周波数同期部２６と、周波数補正信号Ｓ２４を用いてベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２を補正する周波数補正部２７，２８と、時間同期情報Ｓ２３を用いて周波数補正後のベースバンド信号Ｓ２５，Ｓ２６からチャネル別のパイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８を抽出するチャネル別パイロット抽出部２９と、時間信号であるベースバンド信号Ｓ２５，Ｓ２６をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により周波数軸上の受信信号Ｓ２９，Ｓ３０に変換するＦＦＴ部３０，３１と、パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８からチャネル分離用のウェイトを計算する重み付け制御部３２，３３と、ウェイト情報Ｓ３１，Ｓ３２を利用してチャネル分離を行う重み付け合成部３４，３５と、分離された受信信号Ｓ３３，Ｓ３４を復調する復調部３６，３７と、各復調部から出力される復調後の信号Ｓ３５，Ｓ３６の誤りを訂正し、最終的な受信信号Ｓ３７，Ｓ３８を出力する誤り訂正部３８，３９から構成される。
ここで、上記マルチキャリア無線通信システムを構成する送信装置および受信装置の動作を具体的に説明する。
まず、送信装置では、符号化部１，２が、同時送信する２チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２）のうちの自チャネルに対応するユーザデータＳ１，Ｓ２を受け取り、誤り訂正用符号化処理を行う。そして、自チャネルに対応する符号化データＳ３，Ｓ４を受け取った変調部３，４が、それぞれ変調処理を行い、その結果をサブキャリアに配置する。つぎに、ＩＦＦＴ部５，６が、自チャネルに対応するサブキャリア信号Ｓ５，Ｓ６を時間信号（ＯＦＤＭ信号）に変換し、その後、ガードインターバルを付加する。
また、チャネル別パイロット生成部７では、各チャネルの伝送路特性推定処理を受信装置側で実現するために、アンテナに頼らず分離可能なチャネル毎のパイロット信号Ｓ９，Ｓ１０を生成する。これらのパイロット信号は、たとえば、チャネル間で直交する符号により拡散する。そして、加算器８，９が、ガードインターバル付加後の信号Ｓ７，Ｓ８にパイロット信号Ｓ９，Ｓ１０を挿入する。
さらに、共通パイロット生成部１０では、伝送路推定の前処理である初期同期（タイミング同期、周波数同期）に必要な共通パイロット信号Ｓ１３を生成する。このパイロット信号は、全チャネルで同一のものを使用する。そして、加算器１１，１２が、チャネル毎パイロット信号Ｓ９，Ｓ１０挿入後の信号Ｓ１１，Ｓ１２に共通パイロット信号Ｓ１３を挿入する。
第３図は、上記各パイロット信号挿入後のバーストフォーマットの一例を示す図である。たとえば、ユーザデータ，チャネル別パイロット，共通パイロットは、第３図に示すような規定のバーストフォーマットにしたがって配置される。
最後に、チャネル毎に構築されたベースバンド信号Ｓ１４，Ｓ１５を受け取ったＩＦ／ＲＦ部１３，１４が、高い周波帯へのアップコンバート処理を行い、アップコンバート後の信号をアンテナ１５，１６から送信する。この送信は無指向で行われる。
一方、受信装置では、ＩＦ／ＲＦ部２３，２４が、対応するアンテナ２１，２２で受信した高周波信号をベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換する。このベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２は、送信された複数の信号（ｃｈ１、ｃｈ２）が混じった状態である。そして、ベースバンド信号中の共通パイロット信号を、時間同期部２５，周波数同期部２６へ送信する。
つぎに、時間同期部２５が、上記共通パイロット信号を用いてタイミング同期を確立する。共通パイロット信号は送信側の全アンテナから同一の信号として送信されるため、各アンテナの受信信号は送信信号（共通パイロット信号）に複素定数が乗算された形となる。たとえば、第３図に示すようなバーストフォーマットの場合、Ａの繰り返し部分を検出することによって初期タイミング同期を確立する（受信信号の自己相関を計算することにより、繰り返し部分の検出が可能となる）。
また、周波数同期部２６では、上記共通パイロット信号を用いて送受信装置間の周波数誤差を補正するための周波数補正信号Ｓ２４を生成する。一般的に、送受信装置間の周波数誤差は、各装置のローカル発振器が有する誤差が主要因であり、全チャネルでほぼ等しい周波数誤差を有すると考えられる。したがって、たとえば、第３図に示すような共通パイロット信号の繰り返し部分により周波数誤差を検出し、補正情報を生成することで、初期周波数同期が可能となる。ここでは、周波数補正部２７，２８が、ダウンコンバート後のベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に対して周波数補正信号Ｓ２４を乗算することによって周波数誤差を補正する。
つぎに、ＦＦＴ部３０，３１が、周波数同期が確立されたベースバンド信号Ｓ２５、Ｓ２６（時間信号）を周波数軸信号（各サブキャリア上の信号）に変換する。一方で、チャネル別パイロット抽出部２９が、共通パイロット信号の到来位置を示す時間同期情報Ｓ２３を用いて、上記ベースバンド信号Ｓ２５、Ｓ２６からチャネル別パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８を抽出する。チャネル別パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８は、主として伝送路特性の推定処理に用いられる。そして、重み付け制御部３２，３３が、チャネル別パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８に対して逆拡散を行い、各アンテナ間の伝送路ゲインを求め、チャネル分離用のウェイト情報Ｓ３１、Ｓ３２を算出する。
つぎに、各ＦＦＴ部が出力する周波数信号は複数チャネルの信号が混じった状態であるため、対応する重み付け合成部３４，３５が、上記チャネル分離用のウェイト情報Ｓ３１，Ｓ３２を用いて重み付け処理を行い、チャネル毎の受信信号Ｓ３３，Ｓ３４を生成する。そして、各チャネルに対応する復調部３６，３７が、上記で生成した受信信号Ｓ３３，Ｓ３４を復調し、最終的に、誤り訂正部３８，３９が、復調後の信号Ｓ３５，Ｓ３６の誤りを訂正し、誤り訂正後の受信信号Ｓ３７、Ｓ３８を出力する。
このように、本実施の形態においては、送信装置が、共通パイロット信号をバースト（送信信号）内に挿入する構成とし、受信装置が、当該共通パイロット信号を用いて時間／周波数同期を確立する構成とした。これにより、チャネル分離前に必要な処理である時間／周波数の初期同期を精度よく確立できるので、良好な通信特性を実現できる。
なお、本実施の形態は、バースト構成を一例として示しているが、これに限らず、たとえば、連続送信を行うシステムにおいても適用可能である。また、時間／周波数同期の確立に必要なパイロット情報は、複数の受信アンテナの一部から抽出することとしてもよい。具体的には、たとえば、ベースバンド信号Ｓ２１中のパイロット情報のみを抽出して、時間／周波数同期を確立する。また、ここでは、説明の便宜上、送信装置と受信装置を用いてマルチキャリア無線通信システムの動作について説明したが、これに限らず、当該システムを構成する通信装置は、送信機能と受信機能の両方の機能を備えることとしてもよい。
つづいて、実施の形態２のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。
先に説明した実施の形態１では、各チャネルに、共通パイロット信号として同一の信号を送信した。これに対し、実施の形態２では、同一の信号ではなく、同一周期の繰り返し信号を各チャネルに送信する。
第４図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信装置の実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１における共通パイロット生成部１０の代わりに、各チャネル間で同一周期を有する同一周期パイロット信号（既知信号）Ｓ４１，Ｓ４２を生成する同一周期パイロット生成部４１を備える。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記マルチキャリア無線通信システムを構成する送信装置および受信装置の動作を具体的に説明する。なお、ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
送信装置では、同一周期パイロット生成部４１が、たとえば、第５図に示すような複数チャネル間で同一の周期を有する同一周期パイロット信号Ｓ４１，Ｓ４２を生成する。第５図は、実施の形態２のバーストフォーマットを示す図である。この例では、信号系列Ａ，Ｂが同一の時間長を有し、それぞれが４回にわたって繰り返されている。そして、加算器１１，１２が、チャネル毎パイロット信号Ｓ９，Ｓ１０挿入後の信号Ｓ１１，Ｓ１２に同一周期パイロット信号Ｓ４１，Ｓ４２を挿入し、パイロット信号付加後のベースバンド信号Ｓ４３，Ｓ４４を出力する。ベースバンド信号Ｓ４３，Ｓ４４は、第５図に示すような規定のバーストフォーマットにしたがって挿入される。
一方、受信装置では、ＩＦ／ＲＦ部２３，２４が、対応するアンテナ２１，２２で受信した高周波信号をベースバンド信号Ｓ２１，Ｓ２２に変換する。そして、ベースバンド信号中の同一周期パイロット信号を、時間同期部２５，周波数同期部２６へ送信する。
つぎに、時間同期部２５が、上記同一周期パイロット信号を用いてタイミング同期を確立する。実施の形態１では、共通パイロット信号として同一の信号を各チャネルで送信していたが、繰り返し部分を検出する、という意味では、同一周期の信号であっても検出が可能である。第５図の例では、チャネル１（ｃｈ１）から送信されるパターンＡとチャネル２（ｃｈ２）から送信されるパターンＢとが線形加算されたパターンＸを受信する。この場合、受信側でパターンＡ，Ｂを個別に識別することはできないが、パターンＸを４回にわたって繰り返し受信できるため、初期時間同期の確立は可能である。
また、周波数同期部２６では、上記同一周期パイロット信号を用いて送受信装置間の周波数誤差を補正するための周波数補正信号Ｓ２４を生成する。一般的に、送受信装置間の周波数誤差は、各装置のローカル発振器が有する誤差が主要因であり、全チャネルでほぼ等しい周波数誤差を有すると考えられる。したがって、たとえば、第５図に示すような受信信号の繰り返し部分（パターンＸ）により周波数誤差を検出し、補正情報を生成することで、初期周波数同期が可能となる。
このように、本実施の形態においては、送信装置が、同一の周期を有する既知信号を複数のチャネルのバースト内に挿入する構成とした。これにより、チャネル分離前に必要な処理である時間／周波数の初期同期を精度よく確立できるので、良好な通信特性を実現できる。また、チャネル毎に異なるプリアンブルコードを用いることができるため、同一周期パイロット部を他の用途と共用することが可能である（各種モード識別など）。
つづいて、実施の形態３のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。
先に説明した実施の形態１では、各チャネルに、共通パイロット信号として同一の信号を送信した。これに対し、実施の形態３では、同一の信号ではなく、同一周期の信号を各チャネルに送信する。具体的には、実施の形態３では、チャネル別パイロット信号をコピーして挿入することによって、複数個のチャネル別パイロット信号を同一周期パイロット信号として使用する。
第６図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける送信装置の実施の形態３の構成を示す図である。本実施の形態の送信装置は、実施の形態１における共通パイロット生成部１０と加算器１１，１２を削除し、そして、チャネル別パイロット信号Ｓ９，Ｓ１０をコピーして複数のチャネル別パイロット信号で構成された同一周期パイロット信号Ｓ５１，Ｓ５２を生成するコピー部５１，５２を備える。なお、先に説明した実施の形態１または２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記マルチキャリア無線通信システムを構成する送信装置および受信装置の動作を具体的に説明する。なお、ここでは、実施の形態１または２と異なる動作についてのみ説明する。
送信装置では、コピー部５１，５２が、チャネル別パイロット信号Ｓ９，Ｓ１０をコピーし、複数のチャネル別パイロット信号で構成された同一周期パイロット信号Ｓ５１，Ｓ５２を生成する。第７図は、実施の形態３のバーストフォーマットを示す図である。この例では、信号系列「Ｃ，−Ｃ，Ｃ，−Ｃ」，「Ｃ，Ｃ，Ｃ，Ｃ」が同一の時間長を有し、それぞれが２回にわたって繰り返されている。そして、加算器８，９が、ガードインターバル付加後の信号Ｓ７，Ｓ８に同一周期パイロット信号Ｓ５１，Ｓ５２を挿入し、パイロット信号付加後のベースバンド信号Ｓ５３，Ｓ５４を出力する。
一方、受信装置では、時間同期部２５が、上記同一周期パイロット信号を用いてタイミング同期を確立する。第７図の例では、チャネル１（ｃｈ１）から送信されるパターン「Ｃ，−Ｃ，Ｃ，−Ｃ」とチャネル２（ｃｈ２）から送信されるパターン「Ｃ，Ｃ，Ｃ，Ｃ」とが線形加算されたパターンを受信する。この場合、受信側で各パターンを個別に識別することはできないが、線形加算されたパターンを２回にわたって繰り返し受信できるため、初期時間同期の確立は可能である。
また、周波数同期部２６では、上記同一周期パイロット信号を用いて送受信装置間の周波数誤差を補正するための周波数補正信号Ｓ２４を生成する。ここでは、上記線形加算されたパターンの繰り返し部分により周波数誤差を検出し、補正情報を生成することで、初期周波数同期が可能となる。
このように、本実施の形態においては、送信装置が、チャネル別パイロット信号をコピーして挿入することによって、複数個のチャネル別パイロット信号で構成された信号を同一周期パイロット信号として使用する構成とした。チャネル別パイロット信号は伝送路推定に用いられるため、本信号を複数送信することにより、伝送路推定精度を向上させることができる。
つづいて、実施の形態４のマルチキャリア無線通信システムについて説明する。
第８図は、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システムにおける受信装置の実施の形態４の構成を示す図である。本実施の形態の受信装置は、実施の形態１，２または３の構成に加えて、さらに周波数同期が確立されたベースバンド信号Ｓ２５、Ｓ２６（時間信号）に対して逆拡散処理を行う逆拡散部６１と、逆拡散後信号Ｓ６１，Ｓ６２（伝送路推定用のチャネル別パイロット信号部分：第３図のＣの部分に相当）を相互相関処理により検出するマッチドフィルタ部６２と、チャネルインパルスレスポンスＳ６３，Ｓ６４から先行波位置を探索する先行波探索部６３を備える。また、実施の形態１〜３のチャネル別パイロット抽出部２９の代わりに、先行波位置情報Ｓ６５を用いてチャネル別パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８を抽出するチャネル別パイロット抽出部２９ａを備える。なお、先に説明した実施の形態１，２または３と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記マルチキャリア無線通信システムを構成する受信装置の動作を具体的に説明する。なお、ここでは、実施の形態１，２または３と異なる動作についてのみ説明する。
たとえば、パイロット信号の繰り返し部分を利用したタイミング同期は、受信信号の自己相関処理となることから、雑音や遅延波の影響により精度が劣化する場合がある。そこで、実施の形態４では、時間同期部２５から出力される時間同期情報Ｓ２３に基づいて精密タイミング同期を適用する。すなわち、共通パイロット信号の到来位置を示す時間同期情報Ｓ２３はある程度の誤差を持つと仮定し、時間同期情報Ｓ２３から推定されるチャネル別パイロット信号の到来位置周辺について、逆拡散部６１は、各チャネルのチャネル別パイロット信号の拡散符号を用いて、ベースバンド信号Ｓ２５，Ｓ２６に対して逆拡散処理を行う。
つぎに、マッチドフィルタ６２が、逆拡散後信号Ｓ６１，Ｓ６２とチャネル別パイロット信号部分の送信時信号との相互相関処理により、各チャネルのチャネルインパルスレスポンスＳ６３，Ｓ６４を算出する。マルチキャリアシステムでは、通常、送信時にガードインターバルが付加されるため、一般的に同期位置として先行波位置を選択する方が、特性が向上する。したがって、ここでは、先行波探索部６３が、チャネルインパルスレスポンスＳ６３，Ｓ６４に基づいて先行波位置を決定する。
そして、チャネル別パイロット抽出部２９ａが、先行波位置情報Ｓ６５に基づいて逆拡散後信号Ｓ６１，Ｓ６２からチャネル別パイロット信号Ｓ２７，Ｓ２８を抽出する。なお、マッチドフィルタ部６２の処理は、非常に処理が複雑であるため、時間同期情報Ｓ２３をもとに限られた時間範囲で処理を行うことによって、計算量を削減することができる。
このように、本実施の形態においては、受信装置が、各チャネルのベースバンド信号の逆拡散後信号とチャネル別パイロット信号部分の送信時信号との相互相関処理を行うことにより各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを算出し、この算出結果に基づいて先行波位置を決定することによって、精度よくチャネル別パイロット信号を抽出する構成とした。これにより、チャネル分離前に必要な処理である時間／周波数の初期同期をさらに精度よく確立できるので、さらに良好な通信特性を実現することができる。

以上のように、本発明にかかるマルチキャリア無線通信システム、送信装置および受信装置は、移動体環境において広帯域信号を送受信する通信装置として有用であり、特に、複数アンテナを用いて２つ以上の信号を同時に伝送するＭＩＭＯシステムに適している。

Claims (15)

1. 複数の送受信アンテナを備えた複数の通信装置で構成されたマルチキャリア無線通信システムにおいて、
   送信側の通信装置が、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   複数のチャネル間で共通の既知信号（共通既知信号）を生成する共通既知信号生成手段と、
   ユーザデータ、前記共通既知信号および前記チャネル別既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備え、
   受信側の通信装置が、
   前記共通既知信号を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
   前記タイミング同期を確立後、受信信号から前記チャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
   を備えることを特徴とするマルチキャリア無線通信システム。
2. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
   前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
   前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
   を備え、
   前記チャネル別既知信号抽出手段は、
   前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマルチキャリア無線通信システム。
3. 複数の送受信アンテナを備えた複数の通信装置で構成されたマルチキャリア無線通信システムにおいて、
   送信側の通信装置が、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を生成する同一周期既知信号生成手段と、
   ユーザデータ、前記同一周期既知信号および前記チャネル別既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備え、
   受信側の通信装置が、
   前記同一周期既知信号を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
   前記タイミング同期を確立後、受信信号から前記チャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
   を備えることを特徴とするマルチキャリア無線通信システム。
4. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
   前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
   前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
   を備え、
   前記チャネル別既知信号抽出手段は、
   前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のマルチキャリア無線通信システム。
5. 複数の送受信アンテナを備えた複数の通信装置で構成されたマルチキャリア無線通信システムにおいて、
   送信側の通信装置が、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   前記チャネル別既知信号をコピーし、複数個の同一チャネル別既知信号で構成された複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を生成する同一周期既知信号生成手段と、
   ユーザデータおよび前記同一周期既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備え、
   受信側の通信装置が、
   前記同一周期既知信号を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
   前記タイミング同期を確立後、受信信号から前記チャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
   を備えることを特徴とするマルチキャリア無線通信システム。
6. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
   前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
   前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
   を備え、
   前記チャネル別既知信号抽出手段は、
   前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第５項に記載のマルチキャリア無線通信システム。
7. 複数の送信アンテナを備えた送信装置（送信側の通信装置）において、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   複数のチャネル間で共通の既知信号（共通既知信号）を生成する共通既知信号生成手段と、
   ユーザデータ、前記共通既知信号および前記チャネル別既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
8. 複数の送信アンテナを備えた送信装置（送信側の通信装置）において、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を生成する同一周期既知信号生成手段と、
   ユーザデータ、前記同一周期既知信号および前記チャネル別既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
9. 複数の送信アンテナを備えた送信装置（送信側の通真装置）において、
   チャネル間で直交する符号により拡散したチャネル別既知信号を生成するチャネル別既知信号生成手段と、
   前記チャネル別既知信号をコピーし、複数個の同一チャネル別既知信号で構成された複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を生成する同一周期既知信号生成手段と、
   ユーザデータおよび前記同一周期既知信号を規定のフレームフォーマットにしたがって配置することにより、チャネル毎の送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
10. 複数の受信アンテナを備えた受信装置（受信側の通信装置）において、
    複数のチャネル間で共通の既知信号（共通既知信号）を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
    前記タイミング同期を確立後、受信信号から、チャネル間で直交する符号により拡散されたチャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
    を備えることを特徴とする受信装置。
11. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
    前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
    前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
    を備え、
    前記チャネル別既知信号抽出手段は、
    前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の受信装置。
12. 複数の受信アンテナを備えた受信装置（受信側の通信装置）において、
    複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
    前記タイミング同期を確立後、受信信号から、チャネル間で直交する符号により拡散されたチャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
    を備えることを特徴とする受信装置。
13. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
    前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
    前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
    を備え、
    前記チャネル別既知信号抽出手段は、
    前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の受信装置。
14. 複数の受信アンテナを備えた受信装置（受信側の通信装置）において、
    複数個の同一チャネル別既知信号で構成された複数のチャネル間で同一周期の繰り返し信号（同一周期既知信号）を用いてタイミング同期および周波数同期を確立する初期同期手段と、
    前記タイミング同期を確立後、受信信号から、チャネル間で直交する符号により拡散されたチャネル別既知信号を抽出するチャネル別既知信号抽出手段と、
    を備えることを特徴とする受信装置。
15. さらに、前記タイミング同期に関する情報に基づいて受信信号を前記直交符号で逆拡散する逆拡散手段と、
    前記逆拡散後信号から各チャネルのチャネルインパルスレスポンスを計算するマッチドフィルタ手段と、
    前記チャネルインパルスレスポンスに基づいて先行波位置を決定する先行波探索手段と、
    を備え、
    前記チャネル別既知信号抽出手段は、
    前記先行波位置を基準にチャネル別既知信号の抽出することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の受信装置。

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