JPWO2018207359A1

JPWO2018207359A1 - 無線通信装置

Info

Publication number: JPWO2018207359A1
Application number: JP2019516857A
Authority: JP
Inventors: 和明石岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: JP6580289B2; WO2018207359A1

Abstract

無線通信装置（１）は、周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を送信する送信器（１１）と、多重信号のアップコンバートの際に使用される周波数信号を生成する周波数シンセサイザ（１４）と、を備える。

Description

本発明は、ランダムアクセスプリアンブルにＺＣ（Zadoff−Chu）系列を使用した信号の無線通信を行う無線通信装置、送信方法および受信方法に関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において標準化が行われているＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様では、上りランダムアクセスプリアンブルすなわちランダムアクセスチャネルのプリアンブルに、時間軸上で定義されるＺＣ系列を使用することが規定されている（非特許文献１）。

ＺＣ系列とは、周波数を掃引するチャープ信号を時間周波数軸上で離散化したチャープ信号の一種である。ＺＣ系列は、定包絡線、かつタイミングのずれた自己相関が０になるＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto−Correlation）系列である。ＺＣ系列は、振幅変動が少ないことから送信アンプの効率を改善でき、自己相関が０であることから優れた時間軸上の直交性を有する。この性質からＬＴＥでは、ランダムアクセスプリアンブル、および同期検波の基準信号となるリファレンスシグナルとしてＺＣ系列が使われている。特許文献１には、ＺＣ系列のタイミングを検出する技術が開示されている。

特開２０１１−１８２１２７号公報

3GPP TS 36.211:"Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channels and Modulation",V14.1.0(2016-12)

無線通信装置は、水晶発振器などの基準発振器を備え、この基準発振器を基準にして周波数シンセサイザで無線周波数を発生させている。送信側の無線通信装置は、周波数ミキサを用いて信号の周波数をアップコンバートしてアンテナから送信し、受信側の無線通信装置は、アンテナで受信した信号の周波数を周波数ミキサでダウンコンバートする。ここで、送信側および受信側の無線通信装置が備える各基準発振器の周波数の誤差によって、周波数偏差が発生する。周波数偏差が許容値より大きい場合、無線通信装置間の無線通信が困難となる。そのため、受信側の無線通信装置では、周波数偏差を検出して補正する必要がある。

しかしながら、上記従来の技術によれば、ＺＣ系列の様なチャープ信号をベースとした信号は、周波数偏差とＺＣ系列のタイミングずれとが等化になる性質があり、ＺＣ系列のタイミングがずれた場合、周波数偏差を正確に測定することができない。そのため、送信側の無線通信装置は周波数偏差の検出のために別の信号を送信し、受信側の無線通信装置は別の信号を受信して周波数偏差を検出する必要がある。送信側の無線通信装置では別の信号を送信するための回路を追加し、受信側の無線通信装置では別の信号を受信するための回路を追加しなければならない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数偏差を検出するための別の信号を送信することなく、データ信号を含みつつ受信側で周波数偏差を検出可能な信号を送信する無線通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を送信する送信器と、多重信号のアップコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる無線通信装置は、周波数偏差を検出するための別の信号を送信することなく、データ信号を含みつつ受信側で周波数偏差を検出可能な信号を送信することができる、という効果を奏する。

無線通信システムの構成例を示す図無線通信装置の送信器の構成例を示すブロック図無線通信装置のチャープ信号生成部が生成する上りチャープ信号の時間周波数波形の例を示す図無線通信装置のチャープ信号生成部が生成する下りチャープ信号の時間周波数波形の例を示す図無線通信装置のチャープ信号生成部が生成する上りチャープ信号のＩＱ波形の例を示す図無線通信装置のチャープ信号生成部が生成する下りチャープ信号のＩＱ波形の例を示す図無線通信装置のチャープ信号生成部の構成例を示すブロック図無線通信装置のメモリに記憶されている上りチャープ信号および下りチャープ信号のメモリマップの一例を示す図無線通信装置が無線信号を送信する動作を示すフローチャート無線通信装置の受信器の構成例を示すブロック図無線通信装置の周波数偏差検出部の構成例を示すブロック図無線通信装置の周波数偏差検出部内でのシグナルフローを示す図無線通信装置の遅延検波部の構成例を示すブロック図無線通信装置の巡回加算部の構成例を示すブロック図無線通信装置が無線信号を受信する動作を示すフローチャート無線通信装置の周波数偏差検出部が周波数偏差を検出する動作を示すフローチャート無線通信装置の処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図無線通信装置の処置回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信装置、送信方法および受信方法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。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる無線通信システム１００の構成例を示す図である。無線通信システム１００は無線通信装置１，２を備える。無線通信装置１，２は、無線信号を送受信可能な装置である。無線通信システム１００では、無線通信装置１と無線通信装置２との間で無線信号を送受信する。

無線通信装置１は、送信器１１と、受信器１２と、基準発信器１３と、周波数シンセサイザ１４と、共用器１５と、アンテナ１６と、を備える。送信器１１は、送信されるデータ信号である送信データを変調し、変調後の送信データとチャープ信号とを多重した多重信号すなわち無線信号を生成する。受信器１２は、受信した多重信号すなわち無線信号をチャープ信号およびデータ信号に分離し、データ信号を復調し、復調されたデータ信号である受信データを出力する。

基準発信器１３は、無線通信装置１で使用される基準信号を生成する。周波数シンセサイザ１４は、基準発信器１３で生成された基準信号を用いて、送信器１１で送信する無線信号のアップコンバートの際に使用される周波数信号、および受信器１２で受信した無線信号のダウンコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路である。

共用器１５は、送信器１１で生成された無線信号をアンテナ１６へ出力し、アンテナ１６で受信された無線信号を受信器１２へ出力する。アンテナ１６は、共用器１５を介して送信器１１で生成された無線信号を取得し、無線通信装置２へ送信する。また、アンテナ１６は、無線通信装置２から送信された無線信号を受信し、共用器１５を介して受信器１２へ出力する。

無線通信装置２は、送信器２１と、受信器２２と、基準発信器２３と、周波数シンセサイザ２４と、共用器２５と、アンテナ２６と、を備える。無線通信装置２の送信器２１、受信器２２、基準発信器２３、周波数シンセサイザ２４、共用器２５、およびアンテナ２６は、各々、無線通信装置１の送信器１１、受信器１２、基準発信器１３、周波数シンセサイザ１４、共用器１５、およびアンテナ１６と同様のため、詳細な説明については省略する。

無線通信システム１００において、具体的に、無線通信装置１から送信データを変調して無線信号を送信し、無線通信装置２が無線信号を受信して受信データを出力する場合、すなわち無線通信装置１を送信装置とし、無線通信装置２を受信装置とした場合の無線通信装置１，２の動作について説明する。

まず、無線信号を送信する無線通信装置１の送信器１１の構成について説明する。図２は、本実施の形態にかかる無線通信装置１の送信器１１の構成例を示すブロック図である。送信器１１は、データ変調部３１と、チャープ信号生成部３２と、多重部３３と、アップコンバータ３４と、増幅器３５と、を備える。

データ変調部３１は、送信データに対して、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭなどの変調方式による変調を施す。変調方式については、これらに限定されるものではない。チャープ信号生成部３２は、チャープ信号を生成する。チャープ信号生成部３２の構成、およびチャープ信号生成部３２で生成されるチャープ信号の詳細については後述する。多重部３３は、データ変調部３１で変調されたデータ信号と、チャープ信号生成部３２で生成されたチャープ信号とを多重する。多重部３３における信号の多重方式については、時分割多重、周波数分割多重、両方の多重方式を用いる方法などがあるが、これらに限定されるものではない。

アップコンバータ３４は、周波数ミキサを用いて、多重部３３で多重された多重信号と、周波数シンセサイザ１４から出力された周波数信号とをミキシングして、多重信号の周波数を無線周波数にアップコンバートする。増幅器３５は、アップコンバータ３４から出力されたアップコンバート後の信号を規定された送信電力に増幅し、共用器１５を介してアンテナ１６へ出力する。送信器１１は、共用器１５およびアンテナ１６経由で、多重信号すなわち無線信号を無線通信装置２へ送信する。

ここで、チャープ信号生成部３２が生成するチャープ信号について説明する。本実施の形態において、チャープ信号生成部３２は、周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号、および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号の２種のチャープ信号を交互に繰り返し生成する。図３は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のチャープ信号生成部３２が生成する上りチャープ信号の時間周波数波形の例を示す図である。また、図４は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のチャープ信号生成部３２が生成する下りチャープ信号の時間周波数波形の例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。上りチャープ信号は時間とともに周波数が増加する信号であり、下りチャープ信号は時間とともに周波数が減少する信号であると表現することもできる。

これらのチャープ信号の時間波形は複素数で表すことができ、実数軸をＩ、虚数軸をＱとすると、図５および図６のように表すことができる。図５は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のチャープ信号生成部３２が生成する上りチャープ信号のＩＱ波形の例を示す図である。また、図６は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のチャープ信号生成部３２が生成する下りチャープ信号のＩＱ波形の例を示す図である。横軸は周波数帯を示し、縦軸は振幅を示す。上りチャープ信号と下りチャープ信号とは、周波数軸を反転させた信号であるため複素共役の関係にある。このため、Ｉ波形は上りチャープ信号と下りチャープ信号とで同じであり、Ｑ信号は上りチャープ信号と下りチャープ信号とで正負が反転している。

チャープ信号生成部３２は、図３に示す上りチャープ信号および図４に示す下りチャープ信号を交互に繰り返し生成する。なお、チャープ信号生成部３２は、帯域外への不要輻射を避けるため、上りチャープ信号および下りチャープ信号の初め部分と終わり部分には、図５および図６に示すようにランプアップおよびランプダウンを付加する。

図７は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のチャープ信号生成部３２の構成例を示すブロック図である。チャープ信号生成部３２は、メモリ４１と、カウンタ４２と、読み出し部４３と、を備える。メモリ４１は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を記憶している。カウンタ４２は、メモリ４１のメモリアドレスを生成する。読み出し部４３は、メモリ４１から上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し読み出して出力する。図８は、本実施の形態にかかる無線通信装置１のメモリ４１に記憶されている上りチャープ信号および下りチャープ信号のメモリマップの一例を示す図である。ここでは、上りチャープ信号および下りチャープ信号に対してｎ個のメモリアドレスを割り当てている。ｎは２以上の整数である。メモリ４１において、メモリマップでの上りチャープ信号部分には、図５に示すＩＱ波形のデータが記憶されており、メモリマップでの下りチャープ信号部分には、図６に示すＩＱ波形のデータが記憶されている。

このように、チャープ信号生成部３２は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し生成する。そのため、多重部３３は、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ変調部３１で変調されたデータ信号とを多重する。具体的に、多重部３３は、上りチャープ信号とデータ信号とを多重すると、つぎは下りチャープ信号とデータ信号とを多重することになり、この動作を繰り返し行う。以降の説明において、上りチャープ信号および下りチャープ信号の総称として、チャープ信号と称することがある。

図９は、本実施の形態にかかる無線通信装置１が無線信号を送信する動作を示すフローチャートである。無線通信装置１において、送信器１１のデータ変調部３１は、送信データを変調する（ステップＳ１）。チャープ信号生成部３２は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し生成する（ステップＳ２）。多重部３３は、チャープ信号生成部３２で生成された上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ変調部３１で変調されたデータ信号とを多重する（ステップＳ３）。アップコンバータ３４は、多重信号の周波数を無線周波数にアップコンバートする（ステップＳ４）。増幅器３５は、アップコンバート後の信号の電力を増幅する（ステップＳ５）。送信器１１は、共用器１５およびアンテナ１６経由で、無線信号を無線通信装置２へ送信する（ステップＳ６）。このように、送信器１１は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号とを多重した無線信号を送信する。

つぎに、無線通信装置１から送信された無線信号を受信する無線通信装置２の受信器２２の構成について説明する。図１０は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の受信器２２の構成例を示すブロック図である。受信器２２は、増幅器５１と、ダウンコンバータ５２と、分離部５３と、周波数偏差検出部５４と、データ復調部５５と、を備える。

増幅器５１は、共用器２５およびアンテナ２６を介して受信された多重信号すなわち無線信号を規定された電力に増幅する。ダウンコンバータ５２は、周波数ミキサを用いて、増幅器５１から出力された無線信号と、周波数シンセサイザ２４から出力された周波数信号とをミキシングして、無線信号の周波数をベースバンド信号の周波数にダウンコンバートする。分離部５３は、受信器２２で受信した多重信号を、チャープ信号およびデータ信号に分離する。多重信号は、詳細には、ダウンコンバータ５２から出力されたベースバンド信号であって、時分割多重、周波数分割多重、または両方の多重方式が用いられた信号である。分離部５３は、チャープ信号を周波数偏差検出部５４に出力し、データ信号をデータ復調部５５に出力する。

周波数偏差検出部５４は、分離部５３で分離されたチャープ信号を用いて、無線通信装置２および無線通信装置１で使用されている周波数の周波数偏差を検出する。周波数偏差検出部５４は、検出した周波数偏差をデータ復調部５５に出力する。周波数偏差検出部５４の詳細な構成および動作については後述する。データ復調部５５は、周波数偏差検出部５４で検出された周波数偏差を用いてデータ信号の周波数偏差を補正し、分離部５３で分離されたデータ信号に対してＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどの復調を行って受信データを出力する。

図１１は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の周波数偏差検出部５４の構成例を示すブロック図である。周波数偏差検出部５４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）６１と、メモリ６２と、複素乗算部６３と、遅延検波部６４と、周波数軸反転部６５と、巡回加算部６６と、ＦＦＴ６７と、ピーク検出部６８と、を備える。

ＦＦＴ６１は、分離部５３から出力されたチャープ信号に対して、無線通信装置１から複数回送信されるチャープ信号毎にＮポイントのＦＦＴすなわち高速フーリエ変換を行い、チャープ信号を時間軸上の信号から周波数軸上のＮ個の信号に変換する。ＮはＦＦＴの際のサンプリング周波数によって決定される値である。すなわち、ＦＦＴ６１は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する。ＦＦＴ６１は、第１の変換部である。

メモリ６２は、無線通信装置１からの送信波形であるチャープ信号を周波数軸上の信号に変換したデータの複素共役を記憶している。

複素乗算部６３は、ＦＦＴ６１からの出力と、メモリ６２に記憶されている複素共役とを周波数毎に複素乗算し、周波数軸上のチャネル推定値をチャープ信号毎に算出する。図１２は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の周波数偏差検出部５４内でのシグナルフローを示す図である。図１２（ａ）で示される信号波形が、複素乗算部６３で得られたチャネル推定値である。

遅延検波部６４は、複素乗算部６３から出力されたチャネル推定値をチャープ信号毎に遅延検波して、周波数毎の遅延検波結果を得る。すなわち、遅延検波部６４は、連続する上りチャープ信号と下りチャープ信号との間で周波数毎の遅延検波を行う。図１２（ｂ）に示すように、チャネル推定値に対する遅延検波結果は、周波数毎に遅延時間の異なる遅延検波結果となる。図１３は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の遅延検波部６４の構成例を示すブロック図である。遅延検波部６４は、遅延部７１と、複素共役部７２と、複素乗算部７３と、を備える。遅延部７１は、複素乗算部６３からの出力であるチャネル推定値を、Ｎ個の周波数軸のデータ単位に遅延させる。複素共役部７２は、遅延部７１で遅延されたデータを複素共役に変換する。複素乗算部７３は、複素共役部７２からの出力である遅延した基準信号と、複素乗算部６３からの出力である遅延していないチャネル推定値との複素乗算を周波数毎に行う。

周波数軸反転部６５は、遅延検波部６４から出力された遅延検波結果のうち、一方のチャープ信号に対する遅延検波結果、すなわち上りチャープ信号または下りチャープ信号の一方を基準にしたときの遅延検波結果に対して、周波数毎の信号の並び順を逆順とするため周波数軸を反転させる。図１２（ｂ）に示すように、上りチャープ信号に対して下りチャープ信号を基準に遅延検波した場合と、下りチャープ信号に対して上りチャープ信号を基準に遅延検波した場合とでは、周波数毎の遅延時間の傾向が異なる。この場合、巡回加算部６６でそのまま遅延検波結果を巡回加算しても、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を改善させる効果は得られない。そのため、周波数軸反転部６５は、図１２（ｃ）の例では、周波数毎の遅延時間の傾向を揃えるため、下りチャープ信号を基準に遅延検波した場合は遅延検波結果の周波数毎の信号の並び順を逆順とし周波数軸を反転させる。

巡回加算部６６は、周波数軸反転部６５から出力された遅延検波結果は周波数毎の遅延時間が揃っているため、遅延検波結果を周波数毎に巡回加算してＳＮＲを改善する。具体的に、巡回加算部６６は、遅延検波部６４から出力された遅延検波結果のうち周波数軸反転部６５で周波数軸が反転されていない遅延検波結果、および周波数軸反転部６５で周波数軸が反転された遅延検波結果を巡回加算する。図１２（ｄ）が巡回加算後の信号を示している。巡回加算部６６は、異なる周波数の遅延検波結果を巡回加算することによって、無線伝送路がフェージング環境にある場合においても、周波数ダイバーシチ効果によってＳＮＲを改善することができる。図１４は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の巡回加算部６６の構成例を示すブロック図である。巡回加算部６６は、複素加算部８１と、メモリ８２と、を備える。複素加算部８１は、メモリ８２に保持されている前回までの巡回加算結果と周波数軸反転部６５から出力された遅延検波結果とを周波数毎に加算、すなわち巡回加算する。複素加算部８１は、加算結果をメモリ８２に記憶し保持させるとともに、メモリ８２を介してＦＦＴ６７に出力する。メモリ８２は、複素加算部８１による加算結果を保持する。

巡回加算部６６から出力された巡回加算後の遅延検波結果は、周波数毎に遅延時間が直線的に変化した遅延検波の結果となる。そのため、巡回加算部６６から出力された巡回加算後の遅延検波結果は、周波数偏差がある場合、周波数偏差に比例した傾きで直線的に位相回転した信号となる。ＦＦＴ６７は、巡回加算部６６から出力された巡回加算後の遅延検波結果に対してＦＦＴを行い、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する。ＦＦＴ６７は、第２の変換部である。

ピーク検出部６８は、ＦＦＴ６７から出力された信号の振幅が最大となるピークを検出することで、周波数偏差に比例した位相回転量を検出、すなわちピーク検出位置を周波数偏差として検出することができる。図１２（ｅ）はＦＦＴ６７からの出力のうち振幅が最大のものを示している。ピーク検出部６８は、検出した周波数偏差をデータ復調部５５に出力する。

図１５は、本実施の形態にかかる無線通信装置２が無線信号を受信する動作を示すフローチャートである。無線通信装置２において、受信器２２は、アンテナ２６および共用器２５を経由して無線通信装置１から無線信号を受信する（ステップＳ１１）。増幅器５１は、無線信号の電力を増幅する（ステップＳ１２）。ダウンコンバータ５２は、無線信号の周波数をベースバンド信号の周波数にダウンコンバートする（ステップＳ１３）。分離部５３は、ダウンコンバータ５２から出力されたベースバンド信号を、チャープ信号およびデータ信号に分離する（ステップＳ１４）。周波数偏差検出部５４は、分離部５３で分離されたチャープ信号を用いて、周波数偏差を検出する（ステップＳ１５）。データ復調部５５は、周波数偏差検出部５４で検出された周波数偏差を用いて、データ信号を復調する（ステップＳ１６）。このように、受信器２２は、無線通信装置１から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を用いて、無線通信装置１，２で使用されている周波数の周波数偏差を検出する。

周波数偏差検出部５４が周波数偏差を検出する前述のステップＳ１５の詳細な動作について説明する。図１６は、本実施の形態にかかる無線通信装置２の周波数偏差検出部５４が周波数偏差を検出する動作を示すフローチャートである。周波数偏差検出部５４において、ＦＦＴ６１は、分離部５３から出力されたチャープ信号に対してＦＦＴを行い、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する（ステップＳ２１）。複素乗算部６３は、周波数軸上のチャネル推定値をチャープ信号毎に算出する（ステップＳ２２）。遅延検波部６４は、上りチャープ信号と下りチャープ信号との間で周波数毎の遅延検波を行う（ステップＳ２３）。周波数軸反転部６５は、上りチャープ信号または下りチャープ信号の一方を基準にしたときの遅延検波結果の周波数軸を反転させる（ステップＳ２４）。巡回加算部６６は、遅延検波部６４および周波数軸反転部６５から出力された遅延検波結果を巡回加算する（ステップＳ２５）。ＦＦＴ６７は、巡回加算部６６から出力された巡回加算後の遅延検波結果に対してＦＦＴを行い、時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する（ステップＳ２６）。ピーク検出部６８は、ＦＦＴ６７から出力された信号の振幅に基づいて、周波数偏差を検出する（ステップＳ２７）。

なお、無線通信装置１が送信データを変調して無線信号を送信し、無線通信装置２が無線信号を受信して受信データを出力する場合について説明したが、無線通信装置２が送信データを変調して無線信号を送信し、無線通信装置１が無線信号を受信して受信データを出力する場合も同様の動作となる。

つづいて、無線通信装置１，２のハードウェア構成について説明する。無線通信装置１，２は同様の構成のため、無線通信装置１を例にして説明する。なお、無線通信装置１の受信器１２の構成は、無線通信装置２の受信器２２の構成と同様とする。無線通信装置１において、基準発信器１３は水晶発振器などの発振器である。周波数シンセサイザ１４は発振回路である。共用器１５はフィルタ回路である。アンテナ１６はアンテナ素子である。受信器１２において、増幅器５１は増幅回路である。ダウンコンバータ５２は周波数変換回路である。分離部５３は分離回路である。データ復調部５５はデモジュレータである。周波数偏差検出部５４は処理回路により実現される。すなわち、無線通信装置１は、自装置および通信相手の無線通信装置２で使用されている周波数の周波数偏差を検出するための処理回路を備える。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。

図１７は、本実施の形態にかかる無線通信装置１の処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、無線通信装置１の処理回路の各機能は、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、無線通信装置１において、処理回路は、周波数偏差を検出すること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。また、これらのプログラムは、無線通信装置１の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、プロセッサ９１は、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）などであってもよい。また、メモリ９２には、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、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図１８は、本実施の形態にかかる無線通信装置１の処置回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図１８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。無線通信装置１の各機能を機能別に処理回路９３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９３で実現してもよい。

無線通信装置１の送信器１１において、データ変調部３１はモジュレータである。多重部３３は多重回路である。アップコンバータ３４は周波数変換回路である。増幅器３５は増幅回路である。チャープ信号生成部３２は処理回路により実現される。チャープ信号生成部３２の処理回路については、図７に示す構成であってもよいし、図１７および図１８の示す構成であってもよい。

なお、無線通信装置１の各機能について、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。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信装置１は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を送信する。無線通信装置２は、多重信号を受信し、多重信号から分離した上りチャープ信号および下りチャープ信号を用いて、無線通信装置１，２で使用されている周波数の周波数偏差を検出することとした。無線通信装置２は、伝搬路変動などにより受信タイミングが変動した場合においても、周波数偏差検出部５４の巡回加算部６６からの出力段階では周波数毎に遅延時間が直線的に変化した遅延検波の結果となるため、ピーク検出部６８でのピーク検出すなわち周波数偏差の検出に影響を及ぼすことなく、正確な周波数偏差の検出が可能となる。

無線通信装置１は、データ信号を含みつつ受信側の無線通信装置２で周波数偏差を検出可能な信号を送信する。これにより、無線通信装置１，２では周波数偏差の検出のために別の信号を送受信するための回路を追加する必要は無い。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の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、本発明の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。

１，２無線通信装置、１１，２１送信器、１２，２２受信器、１３，２３基準発信器、１４，２４周波数シンセサイザ、１５，２５共用器、１６，２６アンテナ、３１データ変調部、３２チャープ信号生成部、３３多重部、３４アップコンバータ、３５，５１増幅器、４１，６２，８２メモリ、４２カウンタ、４３読み出し部、５２ダウンコンバータ、５３分離部、５４周波数偏差検出部、５５データ復調部、６１，６７ＦＦＴ、６３，７３複素乗算部、６４遅延検波部、６５周波数軸反転部、６６巡回加算部、６８ピーク検出部、７１遅延部、７２複素共役部、８１複素加算部、１００無線通信システム。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を送信する送信器と、多重信号のアップコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路と、を備える無線通信装置、または送信器は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を交互に繰り返し生成するチャープ信号生成部と、上りチャープ信号または下りチャープ信号と、データ信号と、を多重する多重部と、を備える無線通信装置である他の無線通信装置から送信された多重信号を受信し、受信した多重信号を用いて、自装置および他の無線通信装置で使用されている周波数の周波数偏差を検出する受信器と、受信した多重信号のダウンコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路と、を備える。受信器は、受信した多重信号を、上りチャープ信号および下りチャープ信号と、データ信号とに分離する分離部と、分離部で分離された上りチャープ信号および下りチャープ信号を用いて、周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、周波数偏差検出部で検出された周波数偏差を用いて、分離部で分離されたデータ信号を復調するデータ復調部と、を備える。周波数偏差検出部は、上りチャープ信号および下りチャープ信号を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する第１の変換部と、連続する上りチャープ信号と下りチャープ信号との間で周波数毎の遅延検波を行う遅延検波部と、遅延検波部から出力された遅延検波結果のうち、上りチャープ信号または下りチャープ信号の一方を基準にしたときの遅延検波結果の周波数軸を反転する周波数軸反転部と、遅延検波部から出力された遅延検波結果のうち周波数軸反転部で周波数軸が反転されていない遅延検波結果、および周波数軸反転部で周波数軸が反転された遅延検波結果を巡回加算する巡回加算部と、巡回加算部で巡回加算された遅延検波結果を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する第２の変換部と、第２の変換部から出力された信号のピーク検出を行い、ピーク検出位置を周波数偏差として検出するピーク検出部と、を備えることを特徴とする。

Claims

周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号を交互に繰り返し生成し、前記上りチャープ信号または前記下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を送信する送信器と、
前記多重信号のアップコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記送信器は、
前記上りチャープ信号および前記下りチャープ信号を交互に繰り返し生成するチャープ信号生成部と、
前記上りチャープ信号または前記下りチャープ信号と、前記データ信号とを多重する多重部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
請求項１または２に記載の無線通信装置である他の無線通信装置から送信された多重信号を受信し、受信した多重信号を用いて、自装置および前記他の無線通信装置で使用されている周波数の周波数偏差を検出する受信器と、
受信した多重信号のダウンコンバートの際に使用される周波数信号を生成する発振回路と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記受信器は、
受信した多重信号を、前記上りチャープ信号および前記下りチャープ信号と、前記データ信号とに分離する分離部と、
前記分離部で分離された前記上りチャープ信号および前記下りチャープ信号を用いて、前記周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、
前記周波数偏差検出部で検出された前記周波数偏差を用いて、前記分離部で分離された前記データ信号を復調するデータ復調部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
前記周波数偏差検出部は、
前記上りチャープ信号および前記下りチャープ信号を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する第１の変換部と、
連続する前記上りチャープ信号と前記下りチャープ信号との間で周波数毎の遅延検波を行う遅延検波部と、
前記遅延検波部から出力された遅延検波結果のうち、前記上りチャープ信号または前記下りチャープ信号の一方を基準にしたときの遅延検波結果の周波数軸を反転する周波数軸反転部と、
前記遅延検波部から出力された遅延検波結果のうち前記周波数軸反転部で周波数軸が反転されていない遅延検波結果、および前記周波数軸反転部で周波数軸が反転された遅延検波結果を巡回加算する巡回加算部と、
前記巡回加算部で巡回加算された遅延検波結果を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する第２の変換部と、
前記第２の変換部から出力された信号のピーク検出を行い、ピーク検出位置を前記周波数偏差として検出するピーク検出部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
請求項１または２に記載の無線通信装置の送信器、
を備えることを特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の無線通信装置。
無線通信装置の送信器が、周波数を低い方から高い方へ掃引する上りチャープ信号および周波数を高い方から低い方へ掃引する下りチャープ信号を交互に繰り返し生成する生成ステップと、
前記送信器が、前記上りチャープ信号または前記下りチャープ信号と、データ信号とを多重した多重信号を生成する多重ステップと、
前記送信器が、前記多重信号を送信する送信ステップと、
を含むことを特徴とする送信方法。
無線通信装置の受信器が、請求項７に記載の送信方法によって他の無線通信装置から送信された多重信号を受信し、受信した多重信号から、上りチャープ信号および下りチャープ信号と、データ信号とを分離する分離ステップと、
前記受信器が、分離された前記上りチャープ信号および前記下りチャープ信号を用いて、自装置および前記他の無線通信装置で使用されている周波数の周波数偏差を検出する検出ステップと、
前記受信器が、前記周波数偏差を用いて、分離された前記データ信号を復調する復調ステップと、
を含むことを特徴とする受信方法。