JPWO2006115030A1 - 無線受信装置及び無線受信方法 - Google Patents

Abstract

インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる無線受信装置を開示する。この装置において、伝送路等化部（２０５）では、ＵＷＢ−ＩＲ方式のインパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の伝送路等化処理が行われ、信号分離部（２０８）では、ＯＦＤＭ信号として復調される信号Ｙ１について振幅レベルが定数Ｃでクリップされ、実質的にインパルス信号の信号成分のみがクリップされる。また、インパルス信号として復調される信号Ｙ２が、定数Ｃを上回る振幅レベルのときのみ出力され、合成されたＯＦＤＭ信号の信号電力のほとんどが排除される。

Description

本発明は、ディジタル無線通信システムにおいて使用される無線受信装置及び無線受信方法に関する。

近年、コンピュータの小型化、高速化、大容量化が進む上で、高品質かつ高速であり、多くのユーザを収容できる通信方式として、ＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ）が注目を集めている。

ＵＷＢ−ＩＲ方式は、１ｎｓ以下のインパルスを使用することで、数ＧＨｚの周波数帯域を利用するものであり、占有帯域幅が超広帯域となる。このため、既存のシステムで利用されている帯域も含むことになり、既存のシステムと干渉することが考えられるが、ＵＷＢ−ＩＲ方式は、その低い信号電力密度の特性により、他のシステムに干渉を与えにくい特徴を有している。また、広帯域であることからＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの近距離通信に適している。

一方、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに既に適用され、また、いわゆる第４世代移動体通信システムへの適用が有力なＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式は、情報信号等を複数の直交する搬送波に重畳させてＯＦＤＭ信号を生成し、このＯＦＤＭ信号に対して所定の送信処理を施して送信信号を生成する。そして、この送信信号を電力増幅器により増幅して送信している。

このため、生成されるＯＦＤＭ信号は、平均電力に対するピーク電力が搬送波の数に比例して大きくなるという欠点があるが、適切にピーク電力を抑圧することにより、ＯＦＤＭ信号を大電力へ容易に増幅することができ、広域通信を実現することができる。

ところで、特許文献１には、ＵＷＢ無線伝送システムの通信エリアと同一エリア又は近傍エリアで無線ＬＡＮシステムを利用しても与干渉や被干渉を防止する技術が開示されている。すなわち、無線ＬＡＮシステムにおける使用周波数５ＧＨｚの逆数の時間分だけインパルス信号を遅延させ、元の信号から遅延信号を減算することにより、無線ＬＡＮシステムで使用している周波数信号を減衰させ、干渉を防止することができる。
特開２００２−３３５１８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、ＵＷＢ方式の送信装置が送信信号の信号処理により、他のシステムに与える干渉を低減するものであり、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理については言及されていない。

また、上述したように、ＵＷＢ方式が他のシステムに干渉を与えにくい特徴を有しているものの、同一エリアでＯＦＤＭ無線伝送システムなどの他のシステムを利用することを想定すると、使用周波数が競合し、互いに干渉を与え合うことになる。このように、通信方式の異なるシステム同士では、他のシステムからの干渉を排除しにくく、結果的に電力や帯域を浪費してしまうことになる。

本発明の目的は、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる無線受信装置及び無線受信方法を提供することである。

本発明の無線受信装置は、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線受信方法は、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信工程と、前記受信工程で受信した合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離工程と、を具備するようにした。

本発明によれば、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図 ＯＦＤＭ信号キャンセラとインパルス信号キャンセラとを交互に連続して接続した構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る送信装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、ＯＦＤＭ信号変調部１０１の変調部１０２では、入力されたデータがＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などで変調され、変調された信号をＳ／Ｐ変換部１０３でシリアル信号からパラレル信号に変換（以下、「Ｓ／Ｐ変換」という）され、サブキャリア毎にマッピングされる。変換されたパラレル信号は、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０４でＩＦＦＴ処理が施されることにより、サブキャリア単位でデータが配置された周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換され、時間軸上の信号は、Ｐ／Ｓ変換部１０５でパラレル信号からシリアル信号（ＯＦＤＭ信号）に変換（以下、「Ｐ／Ｓ変換」という）され、ピーク抑圧部１０６でピーク電力が抑圧される。

ピーク電力が抑圧された信号は、直交変調部１０７で直交変調され、増幅器１０８で電力増幅され、合成部１１２に出力される。

一方、インパルス信号変調部１０９のパルス生成部１１０では１ｎｓオーダのインパルス信号が生成され、インパルス信号には変調部１１１でデータが重畳され、合成部１１２に出力される。

合成部１１２では、増幅器１０８から出力された信号とインパルス信号変調部１０９から出力された信号とが合成され、フィルタ１１３で帯域制限されて、送信信号として受信装置に送信される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る受信装置２００の構成を示すブロック図である。この図において、増幅器２０１は、受信信号が入力され、入力された受信信号を電力増幅し、増幅した受信信号を直交検波部２０２に出力する。

直交検波部２０２は、増幅器２０１から出力された受信信号を直交検波し、検波した信号をＳ／Ｐ変換部２０３に出力する。Ｓ／Ｐ変換部２０３は、直交検波部２０２から出力された信号をＳ／Ｐ変換し、変換したパラレル信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部２０４に出力する。ＦＦＴ部２０４は、Ｓ／Ｐ変換部２０３から出力された信号にＦＦＴ処理を施すことにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、変換した信号を伝送路等化部２０５に出力する。伝送路等化部２０５は、ＦＦＴ部２０４から出力された信号の伝送路等化処理を行い、等化処理を行った信号をＩＦＦＴ部２０６に出力する。ＩＦＦＴ部２０６は、伝送路等化部２０５から出力された信号にＩＦＦＴ処理を施すことにより、再度周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換し、変換した信号をＰ／Ｓ変換部２０７に出力する。Ｐ／Ｓ変換部２０７は、ＩＦＦＴ部２０６から出力された信号をＰ／Ｓ変換し、変換した信号Ｘを信号分離部２０８に出力する。

信号分離部２０８は、Ｐ／Ｓ変換部２０７から出力された信号Ｘを、その信号Ｘの瞬時電力レベルに応じてＯＦＤＭ信号として復調される信号Ｙ１とインパルス信号として復調される信号Ｙ２とに分離し、分離された信号Ｙ１をＯＦＤＭ信号復調部２０９内のＳ／Ｐ変換部２１０に、分離された信号Ｙ２をインパルス信号復調部２１４内のパルス検出部２１５に出力する。信号分離部２０８の詳細については後述する。

信号分離部２０８から出力された信号Ｙ１は、Ｓ／Ｐ変換部２１０でＳ／Ｐ変換され、変換されたパラレル信号はＦＦＴ部２１１でＦＦＴ処理が施されることにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換される。変換された周波数軸上の信号はＰ／Ｓ変換部２１２でＰ／Ｓ変換され、変換されたシリアル信号は復調部２１３で復調され、データが出力される。

一方、信号分離部２０８から出力された信号Ｙ２は、パルス検出部２１５でインパルスの検出が行われ、データが出力される。

次に、上述した信号分離部２０８について詳細に説明する。信号分離部２０８では、Ｐ／Ｓ変換部２０７から出力された信号Ｘを、その信号Ｘの瞬時電力レベルに応じて信号Ｙ１と信号Ｙ２とに分離する。具体的には、以下の式に従って分離する。

上式（１）によれば、ＯＦＤＭ信号として復調される信号Ｙ１は、振幅レベルが定数Ｃでクリップされることを意味しており、信号Ｙ１がピーク抑圧により定数Ｃ以下に抑えられているとすると、実質的にＯＦＤＭの信号成分はほぼクリップされず、インパルス信号の信号成分のみがクリップされることになる。

また、上式（２）によれば、インパルス信号として復調される信号Ｙ２は、振幅レベルが定数Ｃを上回るときのみ出力されるため、合成されたＯＦＤＭ信号の信号電力のほとんどが排除されることになる。

このようにインパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えつつ、ＯＦＤＭ方式とＵＷＢ−ＩＲ方式とに対応した無線受信装置を実現することができる。したがって、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号の信号処理において信号同期やチャネル推定などを共有することができ、これらに必要な電力を節約することができ、よって、単位電力当たりの通信効率を向上させることができる。

ちなみに、ＦＦＴを利用した伝送路等化は、ＵＷＢ−ＩＲ方式から見た場合、レイク受信に相当するため、受信した信号電力を有効に利用することができる。また、伝送路等化を行う際の伝送路推定をＯＦＤＭ方式で行うこととすると、ＯＦＤＭ信号はインパルス信号に比べ大電力で送信されると考えられるので、インパルス信号の到達範囲である近距離のレンジでは、高精度の伝送路推定値が得られるものと期待される。このことから、ＵＷＢ−ＩＲ方式では、レイク受信によって電力を効率良くかき集めることができる。

このように実施の形態１によれば、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された合成信号を伝送路等化し、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号の振幅レベル特性を利用し、伝送路等化した信号の振幅レベルに応じて合成信号をＯＦＤＭ信号とインパルス信号とに分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、一方の信号を干渉成分としてキャンセリングする場合について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ受信装置３００の構成を示すブロック図である。この図において、ＩＦＦＴ部２０６でＩＦＦＴ処理が施されることにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換された信号は、ＯＦＤＭ信号判定部３０１内のＰ／Ｓ変換部３０２と、減算器３１２とに出力される。

Ｐ／Ｓ変換部３０２は、ＩＦＦＴ部２０６から出力された信号をＰ／Ｓ変換し、変換した信号をピーククリップ部３０３に出力する。ピーククリップ部３０３は、Ｐ／Ｓ変換部３０２から出力された信号の振幅レベルが定数Ｃを超える信号をピーククリップすることにより、インパルス信号成分をクリッピングし、ピーククリップした信号をＳ／Ｐ変換部３０４に出力する。Ｓ／Ｐ変換部３０４は、ピーククリップ部３０３から出力された信号をＳ／Ｐ変換し、変換した信号をＦＦＴ部３０５に出力する。ＦＦＴ部３０５は、Ｓ／Ｐ変換部３０４から出力された信号にＦＦＴ処理を施すことにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、変換した信号を復調部３０６に出力する。復調部３０６は、ＦＦＴ部３０５から出力された信号を復調し、復調した信号をＯＦＤＭレプリカ生成部３０７内のＩＦＦＴ部３０８に出力する。

このようにＯＦＤＭ信号判定部３０１では、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号からインパルス信号をクリッピングし、ＯＦＤＭ信号を一旦復調する。

ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７のＩＦＦＴ部３０８は、復調部３０６から出力された信号にＩＦＦＴ処理を施すことにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換し、変換した信号をＰ／Ｓ変換部３０９を介してピーク抑圧部３１０に出力する。ピーク抑圧部３１０は、Ｐ／Ｓ変換部３０９から出力された信号のピーク電力を抑圧し、ピーク電力を抑圧した信号を伝送路特性付加部３１１に出力する。伝送路特性付加部３１１は、ピーク抑圧部３１０から出力された信号に伝送路特性を付加し、伝送路特性を付加した信号を減算器３１２に出力する。これにより、ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７では、受信したＯＦＤＭ信号のレプリカを生成することになる。

減算器３１２では、ＩＦＦＴ部２０６の出力信号からＯＦＤＭレプリカ生成部３０７の出力信号であるＯＦＤＭレプリカ信号を減算し、減算結果をインパルス信号復調部２１４内のパルス検出部２１５に出力する。なお、ＯＦＤＭ信号判定部３０１、ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７及び減算器３１２は、ＯＦＤＭ信号キャンセル手段として機能する。

ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された場合、インパルスのあるサンプル上で必ずしも位相が一致するとは限らず、例えば、互いの信号の位相が逆相となるような場合には、互いの信号電力が相殺されてしまうので、上述したような干渉キャンセラを設けることにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、ＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングすることができ、信号電力の相殺効果を軽減することができる。

図４は、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置４００の構成を示すブロック図である。この図において、ＩＦＦＴ部２０６でＩＦＦＴ処理が施されることにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換された信号は、インパルス信号判定部４０１内のパルス検出部４０２と、減算器４０７とに出力される。

インパルス信号判定部４０１内のパルス検出部４０２は、インパルスの検出を行い、検出結果をＵＷＢレプリカ生成部４０３内の変調部４０５に出力する。一方、ＵＷＢレプリカ生成部４０３内のパルス生成部４０４は、１ｎｓオーダのインパルス信号を生成し、生成したインパルス信号を変調部４０５に出力する。変調部４０５は、パルス生成部４０４から出力されたインパルス信号にパルス検出部４０２から出力された検出結果を重畳し、検出結果を重畳したインパルス信号を伝送路特性付加部４０６に出力する。伝送路特性付加部４０６は、変調部４０５から出力された信号に伝送路特性を付加し、伝送路特性を付加した信号を減算器４０７に出力する。これにより、ＵＷＢレプリカ生成部４０３では、受信したインパルス信号のレプリカ（ＵＷＢレプリカ信号）を生成することになる。

減算器４０７では、ＩＦＦＴ部２０６の出力信号からＵＷＢレプリカ生成部４０３の出力信号であるＵＷＢレプリカ信号を減算し、減算結果をＯＦＤＭ信号復調部２０９に出力する。なお、インパルス信号判定部４０１、ＵＷＢレプリカ生成部４０３及び減算器４０７はインパルス信号キャンセル手段として機能する。

ＯＦＤＭ受信装置４００は、上述した構成を有することにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、ＵＷＢ信号を干渉成分としてキャンセリングすることができる。

このように実施の形態２によれば、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、一方の信号を干渉成分としてキャンセリングすることにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが逆相で合成された場合でも、電力の相殺効果を軽減することができる。

なお、図３に示したＯＦＤＭ信号キャンセラと図４に示したインパルス信号キャンセラとを融合させ、図５に示すように、ＯＦＤＭ信号キャンセラとインパルス信号キャンセラとを交互に連続して接続し、干渉キャンセリングを交互に連続して繰り返すことができる。

また、実施の形態１で説明した受信装置と実施の形態２で説明した干渉キャンセラとを適宜組み合わせてもよく、これにより干渉除去性能をより向上させることができる。

また、上述した各実施の形態では、ＯＦＤＭ信号を送信側でピーク抑圧するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、ピーク抑圧を行わなくてもよい。ただし、ピーク抑圧を行うことにより、増幅器の負担を軽減し、大電力への増幅を容易に行うことができる。

本発明の第１の態様は、無線受信装置が、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。

本発明の第２の態様は、無線受信装置が、上記構成において、前記分離手段が、合成信号の振幅レベルと所定の閾値との閾値判定を行い、振幅レベルが閾値を超える合成信号をインパルス信号として、振幅レベルが閾値を超える合成信号の振幅レベルを閾値にクリッピングした合成信号と振幅レベルが閾値未満の合成信号とをＯＦＤＭ信号として分離する構成を採る。

これらの構成によれば、インパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えることができる。

本発明の第３の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段を具備する構成を採る。

本発明の第４の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段を具備する構成を採る。

これらの構成によれば、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが互いの信号が逆相となって合成された場合でも、合成信号のうちＯＦＤＭ信号又はインパルス信号をキャンセルすることにより、互いの信号電力の相殺効果を軽減することができる。

本発明の第５の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段と、合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段と、を具備し、前記ＯＦＤＭ信号キャンセル手段と前記インパルス信号キャンセル手段とが交互に複数接続された構成を採る。

この構成によれば、合成信号のうちＯＦＤＭ信号及びインパルス信号を繰り返しキャンセルすることになり、互いの信号電力の相殺効果をより軽減することができる。

本発明の第６の態様は、無線受信方法が、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信工程と、前記受信工程で受信した合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離工程と、を具備するようにした。

この方法によれば、インパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えることができる。

本明細書は、２００５年４月１８日出願の特願２００５−１１９８２８に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。

本発明にかかる無線受信装置及び無線受信方法は、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができ、ＵＷＢ受信装置及びＯＦＤＭ受信装置等に適用することができる。

本発明は、ディジタル無線通信システムにおいて使用される無線受信装置及び無線受信方法に関する。

近年、コンピュータの小型化、高速化、大容量化が進む上で、高品質かつ高速であり、多くのユーザを収容できる通信方式として、ＵＷＢ−ＩＲ（Ultra Wideband-Impulse Radio）が注目を集めている。

ＵＷＢ−ＩＲ方式は、１ｎｓ以下のインパルスを使用することで、数ＧＨｚの周波数帯域を利用するものであり、占有帯域幅が超広帯域となる。このため、既存のシステムで利用されている帯域も含むことになり、既存のシステムと干渉することが考えられるが、ＵＷＢ−ＩＲ方式は、その低い信号電力密度の特性により、他のシステムに干渉を与えにくい特徴を有している。また、広帯域であることからＰＡＮ（Personal Area Network）などの近距離通信に適している。

一方、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムに既に適用され、また、いわゆる第４世代移動体通信システムへの適用が有力なＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式は、情報信号等を複数の直交する搬送波に重畳させてＯＦＤＭ信号を生成し、このＯＦＤＭ信号に対して所定の送信処理を施して送信信号を生成する。そして、この送信信号を電力増幅器により増幅して送信している。

このため、生成されるＯＦＤＭ信号は、平均電力に対するピーク電力が搬送波の数に比例して大きくなるという欠点があるが、適切にピーク電力を抑圧することにより、ＯＦＤＭ信号を大電力へ容易に増幅することができ、広域通信を実現することができる。

ところで、特許文献１には、ＵＷＢ無線伝送システムの通信エリアと同一エリア又は近傍エリアで無線ＬＡＮシステムを利用しても与干渉や被干渉を防止する技術が開示されている。すなわち、無線ＬＡＮシステムにおける使用周波数５ＧＨｚの逆数の時間分だけインパルス信号を遅延させ、元の信号から遅延信号を減算することにより、無線ＬＡＮシステムで使用している周波数信号を減衰させ、干渉を防止することができる。
特開２００２−３３５１８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、ＵＷＢ方式の送信装置が送信信号の信号処理により、他のシステムに与える干渉を低減するものであり、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理については言及されていない。

また、上述したように、ＵＷＢ方式が他のシステムに干渉を与えにくい特徴を有しているものの、同一エリアでＯＦＤＭ無線伝送システムなどの他のシステムを利用することを想定すると、使用周波数が競合し、互いに干渉を与え合うことになる。このように、通信方式の異なるシステム同士では、他のシステムからの干渉を排除しにくく、結果的に電力や帯域を浪費してしまうことになる。

本発明の目的は、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる無線受信装置及び無
線受信方法を提供することである。

本発明の無線受信装置は、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線受信方法は、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信工程と、前記受信工程で受信した合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離工程と、を具備するようにした。

本発明によれば、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る送信装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、ＯＦＤＭ信号変調部１０１の変調部１０２では、入力されたデータがＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などで変調され、変調された信号をＳ／Ｐ変換部１０３でシリアル信号からパラレル信号に変換（以下、「Ｓ／Ｐ変換」という）され、サブキャリア毎にマッピングされる。変換されたパラレル信号は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０４でＩＦＦＴ処理が施されることにより、サブキャリア単位でデータが配置された周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換され、時間軸上の信号は、Ｐ／Ｓ変換部１０５でパラレル信号からシリアル信号（ＯＦＤＭ信号）に変換（以下、「Ｐ／Ｓ変換」という）され、ピーク抑圧部１０６でピーク電力が抑圧される。

ピーク電力が抑圧された信号は、直交変調部１０７で直交変調され、増幅器１０８で電力増幅され、合成部１１２に出力される。

一方、インパルス信号変調部１０９のパルス生成部１１０では１ｎｓオーダのインパルス信号が生成され、インパルス信号には変調部１１１でデータが重畳され、合成部１１２に出力される。

合成部１１２では、増幅器１０８から出力された信号とインパルス信号変調部１０９から出力された信号とが合成され、フィルタ１１３で帯域制限されて、送信信号として受信装置に送信される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る受信装置２００の構成を示すブロック図である。この図において、増幅器２０１は、受信信号が入力され、入力された受信信号を電力増幅し、増幅した受信信号を直交検波部２０２に出力する。

直交検波部２０２は、増幅器２０１から出力された受信信号を直交検波し、検波した信号をＳ／Ｐ変換部２０３に出力する。Ｓ／Ｐ変換部２０３は、直交検波部２０２から出力された信号をＳ／Ｐ変換し、変換したパラレル信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０４に出力する。ＦＦＴ部２０４は、Ｓ／Ｐ変換部２０３から出力された信号にＦＦＴ処理を施すことにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、変換した信号を伝送路等化部２０５に出力する。伝送路等化部２０５は、ＦＦＴ部２０４から出力された信号の伝送路等化処理を行い、等化処理を行った信号をＩＦＦＴ部２０６に出力する。ＩＦＦＴ部２０６は、伝送路等化部２０５から出力された信号にＩＦＦＴ処理を施すことにより、再度周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換し、変換した信号をＰ／Ｓ変換部２０７に出力する。Ｐ／Ｓ変換部２０７は、ＩＦＦＴ部２０６から出力された信号をＰ／Ｓ変換し、変換した信号Ｘを信号分離部２０８に出力する。

信号分離部２０８は、Ｐ／Ｓ変換部２０７から出力された信号Ｘを、その信号Ｘの瞬時電力レベルに応じてＯＦＤＭ信号として復調される信号Ｙ１とインパルス信号として復調される信号Ｙ２とに分離し、分離された信号Ｙ１をＯＦＤＭ信号復調部２０９内のＳ／Ｐ変換部２１０に、分離された信号Ｙ２をインパルス信号復調部２１４内のパルス検出部２１５に出力する。信号分離部２０８の詳細については後述する。

信号分離部２０８から出力された信号Ｙ１は、Ｓ／Ｐ変換部２１０でＳ／Ｐ変換され、変換されたパラレル信号はＦＦＴ部２１１でＦＦＴ処理が施されることにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換される。変換された周波数軸上の信号はＰ／Ｓ変換部２１２でＰ／Ｓ変換され、変換されたシリアル信号は復調部２１３で復調され、データが出力される。

一方、信号分離部２０８から出力された信号Ｙ２は、パルス検出部２１５でインパルスの検出が行われ、データが出力される。

次に、上述した信号分離部２０８について詳細に説明する。信号分離部２０８では、Ｐ／Ｓ変換部２０７から出力された信号Ｘを、その信号Ｘの瞬時電力レベルに応じて信号Ｙ１と信号Ｙ２とに分離する。具体的には、以下の式に従って分離する。

上式（１）によれば、ＯＦＤＭ信号として復調される信号Ｙ１は、振幅レベルが定数Ｃでクリップされることを意味しており、信号Ｙ１がピーク抑圧により定数Ｃ以下に抑えられているとすると、実質的にＯＦＤＭの信号成分はほぼクリップされず、インパルス信号の信号成分のみがクリップされることになる。

また、上式（２）によれば、インパルス信号として復調される信号Ｙ２は、振幅レベルが定数Ｃを上回るときのみ出力されるため、合成されたＯＦＤＭ信号の信号電力のほとんどが排除されることになる。

このようにインパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えつつ、ＯＦＤＭ方式とＵＷＢ−ＩＲ方式とに対応した無線受信装置を実現することができる。したがって、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号の信号処理において信号同期やチャネル推定などを共有することができ、これらに必要な電力を節約することができ、よって、単位電力当たりの通信効率を向上させることができる。

ちなみに、ＦＦＴを利用した伝送路等化は、ＵＷＢ−ＩＲ方式から見た場合、レイク受信に相当するため、受信した信号電力を有効に利用することができる。また、伝送路等化を行う際の伝送路推定をＯＦＤＭ方式で行うこととすると、ＯＦＤＭ信号はインパルス信号に比べ大電力で送信されると考えられるので、インパルス信号の到達範囲である近距離のレンジでは、高精度の伝送路推定値が得られるものと期待される。このことから、ＵＷＢ−ＩＲ方式では、レイク受信によって電力を効率良くかき集めることができる。

このように実施の形態１によれば、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された合成信号を伝送路等化し、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号の振幅レベル特性を利用し、伝送路等化した信号の振幅レベルに応じて合成信号をＯＦＤＭ信号とインパルス信号とに分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、一方の信号を干渉成分としてキャンセリングする場合について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ受信装置３００の構成を示すブロック図である。この図において、ＩＦＦＴ部２０６でＩＦＦＴ処理が施されることにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換された信号は、ＯＦＤＭ信号判定部３０１内のＰ／Ｓ変換部３０２と、減算器３１２とに出力される。

Ｐ／Ｓ変換部３０２は、ＩＦＦＴ部２０６から出力された信号をＰ／Ｓ変換し、変換した信号をピーククリップ部３０３に出力する。ピーククリップ部３０３は、Ｐ／Ｓ変換部３０２から出力された信号の振幅レベルが定数Ｃを超える信号をピーククリップすることにより、インパルス信号成分をクリッピングし、ピーククリップした信号をＳ／Ｐ変換部３０４に出力する。Ｓ／Ｐ変換部３０４は、ピーククリップ部３０３から出力された信号をＳ／Ｐ変換し、変換した信号をＦＦＴ部３０５に出力する。ＦＦＴ部３０５は、Ｓ／Ｐ変換部３０４から出力された信号にＦＦＴ処理を施すことにより、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、変換した信号を復調部３０６に出力する。復調部３０６は、ＦＦＴ部３０５から出力された信号を復調し、復調した信号をＯＦＤＭレプリカ生成部３０７内のＩＦＦＴ部３０８に出力する。

このようにＯＦＤＭ信号判定部３０１では、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号からインパルス信号をクリッピングし、ＯＦＤＭ信号を一旦復調する。

ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７のＩＦＦＴ部３０８は、復調部３０６から出力された信号にＩＦＦＴ処理を施すことにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換し、変
換した信号をＰ／Ｓ変換部３０９を介してピーク抑圧部３１０に出力する。ピーク抑圧部３１０は、Ｐ／Ｓ変換部３０９から出力された信号のピーク電力を抑圧し、ピーク電力を抑圧した信号を伝送路特性付加部３１１に出力する。伝送路特性付加部３１１は、ピーク抑圧部３１０から出力された信号に伝送路特性を付加し、伝送路特性を付加した信号を減算器３１２に出力する。これにより、ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７では、受信したＯＦＤＭ信号のレプリカを生成することになる。

減算器３１２では、ＩＦＦＴ部２０６の出力信号からＯＦＤＭレプリカ生成部３０７の出力信号であるＯＦＤＭレプリカ信号を減算し、減算結果をインパルス信号復調部２１４内のパルス検出部２１５に出力する。なお、ＯＦＤＭ信号判定部３０１、ＯＦＤＭレプリカ生成部３０７及び減算器３１２は、ＯＦＤＭ信号キャンセル手段として機能する。

ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された場合、インパルスのあるサンプル上で必ずしも位相が一致するとは限らず、例えば、互いの信号の位相が逆相となるような場合には、互いの信号電力が相殺されてしまうので、上述したような干渉キャンセラを設けることにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、ＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングすることができ、信号電力の相殺効果を軽減することができる。

図４は、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置４００の構成を示すブロック図である。この図において、ＩＦＦＴ部２０６でＩＦＦＴ処理が施されることにより、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換された信号は、インパルス信号判定部４０１内のパルス検出部４０２と、減算器４０７とに出力される。

インパルス信号判定部４０１内のパルス検出部４０２は、インパルスの検出を行い、検出結果をＵＷＢレプリカ生成部４０３内の変調部４０５に出力する。一方、ＵＷＢレプリカ生成部４０３内のパルス生成部４０４は、１ｎｓオーダのインパルス信号を生成し、生成したインパルス信号を変調部４０５に出力する。変調部４０５は、パルス生成部４０４から出力されたインパルス信号にパルス検出部４０２から出力された検出結果を重畳し、検出結果を重畳したインパルス信号を伝送路特性付加部４０６に出力する。伝送路特性付加部４０６は、変調部４０５から出力された信号に伝送路特性を付加し、伝送路特性を付加した信号を減算器４０７に出力する。これにより、ＵＷＢレプリカ生成部４０３では、受信したインパルス信号のレプリカ（ＵＷＢレプリカ信号）を生成することになる。

減算器４０７では、ＩＦＦＴ部２０６の出力信号からＵＷＢレプリカ生成部４０３の出力信号であるＵＷＢレプリカ信号を減算し、減算結果をＯＦＤＭ信号復調部２０９に出力する。なお、インパルス信号判定部４０１、ＵＷＢレプリカ生成部４０３及び減算器４０７はインパルス信号キャンセル手段として機能する。

ＯＦＤＭ受信装置４００は、上述した構成を有することにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、ＵＷＢ信号を干渉成分としてキャンセリングすることができる。

このように実施の形態２によれば、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが合成された信号のうち、一方の信号を干渉成分としてキャンセリングすることにより、ＯＦＤＭ信号とインパルス信号とが逆相で合成された場合でも、電力の相殺効果を軽減することができる。

なお、図３に示したＯＦＤＭ信号キャンセラと図４に示したインパルス信号キャンセラとを融合させ、図５に示すように、ＯＦＤＭ信号キャンセラとインパルス信号キャンセラとを交互に連続して接続し、干渉キャンセリングを交互に連続して繰り返すことができる
。

また、実施の形態１で説明した受信装置と実施の形態２で説明した干渉キャンセラとを適宜組み合わせてもよく、これにより干渉除去性能をより向上させることができる。

また、上述した各実施の形態では、ＯＦＤＭ信号を送信側でピーク抑圧するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、ピーク抑圧を行わなくてもよい。ただし、ピーク抑圧を行うことにより、増幅器の負担を軽減し、大電力への増幅を容易に行うことができる。

本発明の第１の態様は、無線受信装置が、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。

本発明の第２の態様は、無線受信装置が、上記構成において、前記分離手段が、合成信号の振幅レベルと所定の閾値との閾値判定を行い、振幅レベルが閾値を超える合成信号をインパルス信号として、振幅レベルが閾値を超える合成信号の振幅レベルを閾値にクリッピングした合成信号と振幅レベルが閾値未満の合成信号とをＯＦＤＭ信号として分離する構成を採る。

これらの構成によれば、インパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えることができる。

本発明の第３の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段を具備する構成を採る。

本発明の第４の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段を具備する構成を採る。

これらの構成によれば、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが互いの信号が逆相となって合成された場合でも、合成信号のうちＯＦＤＭ信号又はインパルス信号をキャンセルすることにより、互いの信号電力の相殺効果を軽減することができる。

本発明の第５の態様は、無線受信装置が、上記構成において、合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段と、合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段と、を具備し、前記ＯＦＤＭ信号キャンセル手段と前記インパルス信号キャンセル手段とが交互に複数接続された構成を採る。

この構成によれば、合成信号のうちＯＦＤＭ信号及びインパルス信号を繰り返しキャンセルすることになり、互いの信号電力の相殺効果をより軽減することができる。

本発明の第６の態様は、無線受信方法が、インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信工程と、前記受信工程で受信した合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離工程と、を具備するようにした。

この方法によれば、インパルス信号の振幅とＯＦＤＭ信号の振幅のレベル差を利用して信号を分離することにより、互いの信号が与え合う干渉を最小限に抑えることができる。

本明細書は、２００５年４月１８日出願の特願２００５−１１９８２８に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。

本発明にかかる無線受信装置及び無線受信方法は、インパルス信号とＯＦＤＭ信号とが合成された信号の受信処理において干渉を最小限に抑え、電力及び帯域を有効に利用することができ、ＵＷＢ受信装置及びＯＦＤＭ受信装置等に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図 ＯＦＤＭ信号キャンセラとインパルス信号キャンセラとを交互に連続して接続した構成を示すブロック図

Claims (6)

1. インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信された合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離手段と、
   を具備する無線受信装置。
2. 前記分離手段は、合成信号の振幅レベルと所定の閾値との閾値判定を行い、振幅レベルが閾値を超える合成信号をインパルス信号として、振幅レベルが閾値を超える合成信号の振幅レベルを閾値にクリッピングした合成信号と振幅レベルが閾値未満の合成信号とをＯＦＤＭ信号として分離する請求項１に記載の無線受信装置。
3. 合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段を具備する請求項１に記載の無線受信装置。
4. 合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段を具備する請求項１に記載の無線受信装置。
5. 合成信号のうちＯＦＤＭ信号を干渉成分としてキャンセリングするＯＦＤＭ信号キャンセル手段と、
   合成信号のうちインパルス信号を干渉成分としてキャンセリングするインパルス信号キャンセル手段と、
   を具備し、
   前記ＯＦＤＭ信号キャンセル手段と前記インパルス信号キャンセル手段とが交互に複数接続された請求項１に記載の無線受信装置。
6. インパルス型のウルトラワイドバンド方式のインパルス信号とＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭ信号とが合成された合成信号を受信する受信工程と、
   前記受信工程で受信した合成信号を前記合成信号の振幅レベルに応じてインパルス信号とＯＦＤＭ信号とに分離する分離工程と、
   を具備する無線受信方法。

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