JPWO2019167141A1 - 無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

入力された送信ビットに基づいて、周波数応答が帯域幅を持つ位相回転系列を生成する位相回転系列生成部（１１０）と、位相回転系列のサンプルレートを変更し、さらに位相回転系列を複製するアップサンプル部（１１１）と、アップサンプル部（１１１）から取得した位相回転系列に対して、周波数成分を規定されたシフト量周波数軸上でシフトする周波数シフト部（１１２）と、を備える。

Description

本発明は、無線通信を行う無線送信装置、無線受信装置および無線通信システムに関する。

近年、遠隔機器からのデータ収集、機器の遠隔制御などを行うため、無線通信を用いたセンサーネットワーク、Ｍ２Ｍ（Machine To Machine）通信などが普及してきている。このような用途では、ネットワーク展開の柔軟性の観点から、無線通信端末間の通信距離は長距離であることが望ましい。

長距離無線通信を実現するためには、例えば、非特許文献１に記載されている直接スペクトル拡散を用いる構成が考えられる。非特許文献１の１９．１章には、ＬＥＣＩＭ（Low Energy, Critical Infrastructure Monitoring）用の無線通信の物理層における通信方式として、２値拡散符号を用いた直接スペクトル拡散方式が開示されている。直接スペクトル拡散方式では、使用する拡散率を大きくすることで、雑音に対する耐性が強くなり通信距離が長くなる一方、伝送速度が小さくなる。このように、直接スペクトル拡散方式では、通信距離と伝送速度とはトレードオフの関係がある。また、直接スペクトル拡散方式を用いた場合、別の無線通信端末が同一時刻および同一周波数で通信を行ったとしても、各々の通信で異なる拡散符号を用いていれば、互いに干渉を低減した通信が行えるという特徴がある。

IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), Amendment 5: Physical Layer Specifications for Low Energy, Critical Infrastructure Monitoring Networks

しかしながら、非特許文献１に開示されている無線通信技術では、干渉による通信品質劣化を抑制することはできるが、２値拡散符号を用いた信号伝送を行っているため、送信信号の平均電力とピーク電力との差分が大きくなる、という問題があった。送信信号の平均電力とピーク電力との差分が大きい場合、非線形の増幅器を用いることによって発生する波形歪み、帯域外の不要輻射などを抑圧するため、増幅器においてバックオフを大きくとる必要がある。これにより、使用可能な送信電力の上限が低く抑えられるため、通信距離が制限されてしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、干渉による通信品質劣化を低減しつつ、長距離無線通信を実現可能な無線送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、本発明の無線送信装置は、入力された送信ビットに基づいて、周波数応答が帯域幅を持つ位相回転系列を生成する位相回転系列生成部を備える。また、無線送信装置は、位相回転系列のサンプルレートを変更し、さらに位相回転系列を複製するアップサンプル部を備える。また、無線送信装置は、アップサンプル部から取得した位相回転系列に対して、周波数成分を規定されたシフト量周波数軸上でシフトする周波数シフト部を備えることを特徴とする。

本発明にかかる無線送信装置は、干渉による通信品質劣化を低減しつつ、長距離無線通信を実現できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる第一の送信機が備える送信部の構成例を示す図 実施の形態１にかかる第一の送信機が備える送信部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる送信信号生成部が送信信号を生成する動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかるアップサンプル部における処理のイメージを示す図 実施の形態１にかかるフレーム生成部が生成する送信信号のフレーム構成の例を示す図 実施の形態１にかかる第一の送信機および第二の送信機で生成される送信信号の周波数スペクトルのイメージを示す図 実施の形態１にかかる受信機が備える受信部の構成例を示す図 実施の形態１にかかる受信機が備える受信部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる復調処理部が符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる等化処理部の構成例を示す図 実施の形態１にかかる系列乗算部において、第一の送信機に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果に対応する周波数領域信号のイメージを示す図 実施の形態１にかかる系列乗算部において、第二の送信機に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果に対応する周波数領域信号のイメージを示す図 実施の形態１にかかる送信部が備える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 実施の形態１にかかる送信部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例を示す図 実施の形態２にかかる受信機が備える受信部の構成例を示す図 実施の形態２にかかる復調処理部が符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャート 実施の形態３にかかる受信機が備える受信部の構成例を示す図 実施の形態３にかかる干渉測定部に入力される周波数領域信号のイメージを示す図 実施の形態３にかかる復調処理部が符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャート 実施の形態４にかかる第一の送信機および第二の送信機が備える送信部の構成例を示す図 実施の形態４にかかる受信機が備える受信部の構成例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態５にかかる端末の構成例を示す図 実施の形態５にかかる中継器の構成例を示す図 実施の形態５にかかるアクセスポイントの構成例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいてあるタイミングでの各装置のデータの送受信の流れを示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて図２７とは別のタイミングでの各装置のデータの送受信の流れを示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて、図２７に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて、図２８に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図 実施の形態５において、図２３の無線通信システムに端末を追加した無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける端末で使用される送信スペクトルの例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図 実施の形態５にかかる無線通信システムにおいて、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける端末で使用される送信スペクトルの他の例を示す図 実施の形態５において無線通信システムが隣接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送信装置、無線受信装置および無線通信システム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１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム３０の構成例を示す図である。無線通信システム３０は、第一の送信機１０と、第二の送信機１１と、受信機２０と、を備える。無線通信システム３０では、第一の送信機１０が受信機２０にデータの送信を行うとともに、第二の送信機１１が受信機２０にデータの送信を行っている。図１に示す無線通信システム３０では、受信機２０と第一の送信機１０との間の距離は、受信機２０と第二の送信機１１との間の距離より短いものとする。第一の送信機１０および第二の送信機１１の構成は、互いに同様である。以降の説明において、第一の送信機１０および第二の送信機１１を区別する必要が無い場合、第一の送信機１０および第二の送信機１１の各々を単に送信機と称することがある。

無線送信装置である第一の送信機１０および第二の送信機１１の構成および動作について説明する。以下、第一の送信機１０を例にして説明する。図２は、実施の形態１にかかる第一の送信機１０が備える送信部１００の構成例を示す図である。送信部１００は、符号化部１０１と、送信信号生成部１０２と、送信フィルタ１０３と、高周波送信処理部１０４と、送信アンテナ１０５と、を備える。送信信号生成部１０２は、位相回転系列生成部１１０と、アップサンプル部１１１と、周波数シフト部１１２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１１３と、既知信号生成部１１４と、フレーム生成部１１５と、を備える。

まず、図２に示す送信部１００の動作概要を説明する。図３は、実施の形態１にかかる第一の送信機１０が備える送信部１００の動作を示すフローチャートである。符号化部１０１は、データビットに対して規定された方式で誤り訂正符号化を行うことで符号化ビットを生成する（ステップＳ１１）。誤り訂正符号化方式としては、畳み込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号など、一般的に知られた方式を適用できる。また、符号化部１０１は、符号化ビットに対してビットの順番を並べ替えるインタリーブ処理などを行ってもよい。符号化部１０１は、生成した符号化ビットを送信信号生成部１０２へ出力する。送信信号生成部１０２は、符号化部１０１から受け渡された送信ビットである符号化ビットを用いて、後述する処理を行って送信信号を生成する（ステップＳ１２）。送信信号生成部１０２は、生成した送信信号を送信フィルタ１０３へ出力する。送信フィルタ１０３は、送信信号生成部１０２から受け渡された送信信号に対して帯域制限を行う（ステップＳ１３）。送信フィルタ１０３は、例えば、一般的に知られたルートナイキストフィルタなどである。送信フィルタ１０３は、帯域制限後の送信信号を高周波送信処理部１０４へ出力する。高周波送信処理部１０４は、送信フィルタ１０３から受け渡された帯域制限後の送信信号に対して、ディジタル信号からアナログ信号への変換処理、キャリア周波数へのアップコンバートなど、一般的な高周波送信処理を行って（ステップＳ１４）、送信アンテナ１０５から送信信号を送信する（ステップＳ１５）。

送信信号生成部１０２の動作について詳細に説明する。図４は、実施の形態１にかかる送信信号生成部１０２が送信信号を生成する動作を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、図３に示すステップＳ１２の処理を詳細にしたものである。

符号化部１０１から送信信号生成部１０２に受け渡された符号化ビットは、位相回転系列生成部１１０に入力される。位相回転系列生成部１１０は、送信ビットである符号化ビットに基づいて、周波数帯域幅を持つ位相回転系列を生成する（ステップＳ２１）。具体的には、位相回転系列生成部１１０は、符号化ビットと１対１に対応付けられた位相回転系列を選択して出力する処理を行う。本実施の形態で使用される位相回転系列は、周波数応答が帯域幅を持ち、入力される送信ビット、ここでは符号化ビットに対応して、位相回転系列の種別を示すパラメータを変化させることで生成される特徴を持つものとする。本実施の形態では、送信信号生成部１０２の位相回転系列生成部１１０は、帯域幅を持たない周波数変調信号（以下、第一の位相回転系列とする）と、周波数成分が時間とともに変化する位相回転系列（以下、第二の位相回転系列とする）とを用いて、次式のように位相回転系列を生成する。例えば、サンプル番号をｍ、位相回転系列をｘ（ｍ）、位相回転系列の系列長をＭ、符号化ビットと対応したパラメータをｋ（ただし０≦ｋ＜Ｍ）とする。また、第一の位相回転系列をｓ（ｍ）、第二の位相回転系列をｃ（ｍ）とする。送信信号生成部１０２は、次の式（１）を用いて位相回転系列を生成する。

ｘ（ｍ）＝ｓ（ｍ）×ｃ（ｍ）
＝ｅｘｐ（ｊ２πｋｍ／Ｍ）×ｅｘｐ（ｊπ×ｒ×ｍ×ｍ／Ｍ）
＝ｅｘｐ（ｊ２π（ｋ＋０．５ｒ×ｍ）ｍ／Ｍ） …（１）

式（１）において、ｊは虚数単位を示す。また、ｒは第二の位相回転系列ｃ（ｍ）の種別を示すパラメータである。例えば、位相回転系列の系列長をＭ＝４とした場合、位相回転系列生成部１１０は、符号化部１０１から符号化ビットを２ビット単位で受け取り、２ビットの符号化ビットが“００”の場合はパラメータｋ＝０を選択し、“０１”の場合はｋ＝１を選択し、“１０”の場合はｋ＝２を選択し、“１１”の場合はｋ＝３を選択する。位相回転系列生成部１１０は、選択したｋと、あらかじめ定められたパラメータｒの値を用いて式（１）の計算を行い、位相回転系列を生成する。なお、式（１）で生成される位相回転系列の波形は、Ｍ、ｋ、ｒの各パラメータが定まれば一意に定まる。そのため、あらかじめメモリに保持された位相回転系列の波形を、パラメータに応じて選択する構成としてもよい。位相回転系列生成部１１０は、生成した位相回転系列をアップサンプル部１１１へ出力する。

アップサンプル部１１１は、位相回転系列生成部１１０から受け渡された位相回転系列に対して、サンプルレートを変更し、さらにサンプルレート変更後の位相回転系列を複製する（ステップＳ２２）。具体的には、アップサンプル部１１１は、位相回転系列のサンプルレートを規定された係数（以下、規定された係数をＬとする）倍にするとともに、位相回転系列のサンプル数をＬ倍に複製するアップサンプル処理を行い、アップサンプル後の位相回転系列を生成する。Ｌは２以上の整数とする。図５は、実施の形態１にかかるアップサンプル部１１１における処理のイメージを示す図である。図５は、位相回転系列の系列長Ｍ＝４、規定された係数Ｌ＝２の場合を示している。図５において、位相回転系列３００は位相回転系列生成部１１０から受け渡されたＭ＝４サンプル分の位相回転系列を示し、位相回転系列３０１はアップサンプル部１１１によるアップサンプル後の位相回転系列を示す。図５では位相回転系列３００，３０１の横幅はサンプル間隔をイメージしており、アップサンプル部１１１がサンプルレートをＬ＝２倍した結果、位相回転系列３００のサンプル間隔がアップサンプル後の位相回転系列３０１では１／Ｌ＝１／２になる様子を示している。また、アップサンプル部１１１が位相回転系列３００のサンプル数をＬ＝２倍するため、アップサンプル後の位相回転系列３０１のサンプル数は、Ｍ×Ｌ＝８サンプルになる。アップサンプル後の位相回転系列３０１におけるサンプル値の並びは、サンプル番号をｎ、アップサンプル後の位相回転系列をｙ（ｎ）で表すと、ｙ（０）＝ｘ（０），ｙ（１）＝ｘ（１），ｙ（２）＝ｘ（２），ｙ（３）＝ｘ（３），ｙ（４）＝ｘ（０），ｙ（５）＝ｘ（１），ｙ（６）＝ｘ（２），ｙ（７）＝ｘ（３）となる。アップサンプル部１１１は、アップサンプル後の位相回転系列３０１を周波数シフト部１１２へ出力する。

周波数シフト部１１２は、アップサンプル部１１１から受け渡されたアップサンプル後の位相回転系列３０１に対して、信号の周波数成分を規定されたシフト量に基づいて周波数軸上でシフトする周波数シフトを行い（ステップＳ２３）、周波数シフト後の位相回転系列を生成する。周波数シフト後の位相回転系列をｙｆ（ｎ）とすると、周波数シフト部１１２の処理は、以下の式（２）で示されるように、周波数軸上のシフト量に対応する位相回転θを与えることで実現できる。

ｙｆ（ｎ）＝ｙ（ｎ）×ｅｘｐ（ｊ２πθｎ／Ｎ） …（２）

式（２）において、Ｎはアップサンプル後の位相回転系列のサンプル数を示し、Ｎ＝Ｍ×Ｌである。周波数シフト部１１２は、周波数シフト後の位相回転系列をＣＰ付加部１１３へ出力する。

ＣＰ付加部１１３は、周波数シフト部１１２から受け渡された周波数シフト後の位相回転系列にＣＰを付加する（ステップＳ２４）。具体的には、ＣＰ付加部１１３は、周波数シフト後の位相回転系列の最後尾から規定されたサンプル数だけ複製し、周波数シフト後の位相回転系列の先頭に付加し、ＣＰ付き位相回転系列を生成する。ＣＰ付加部１１３は、生成したＣＰ付き位相回転系列をフレーム生成部１１５へ出力する。

既知信号生成部１１４は、受信機２０において復調処理を行うために使用される既知信号を生成する（ステップＳ２５）。本実施の形態では、既知信号として、上述した位相回転系列生成部１１０においてｋ＝０のパラメータが与えられた場合に生成されるＣＰ付き位相回転系列と同じＣＰ付き位相回転系列を用いる。位相回転系列の系列長Ｍ、アップサンプルの係数Ｌ、周波数シフトに用いる位相回転θなどのパラメータは、上述した位相回転系列生成部１１０からＣＰ付加部１１３で用いたものと同一とする。なお、既知信号生成部１１４は、既知信号を生成するための処理として、上述した既知信号の信号波形と同じものをメモリに保持しておき、読み出し可能な構成としてもよいし、位相回転系列生成部１１０からＣＰ付加部１１３の回路を共用して生成するように構成してもよい。また、既知信号生成部１１４として、位相回転系列生成部１１０からＣＰ付加部１１３と同一の回路を専用に備える構成としてもよい。既知信号生成部１１４は、生成した既知信号をフレーム生成部１１５へ出力する。

フレーム生成部１１５は、ＣＰ付加部１１３から受け渡されたＣＰ付き位相回転系列と、既知信号生成部１１４から受け渡された既知信号とを、規定されたフレーム構成に従って配置する処理を行い、送信信号を生成する（ステップＳ２６）。図６は、実施の形態１にかかるフレーム生成部１１５が生成する送信信号のフレーム構成の例を示す図である。図６において、既知信号４００〜４０３は既知信号生成部１１４から受け渡された既知信号のシンボルを示し、データ信号４０４〜４１５はＣＰ付加部１１３から受け渡された、符号化ビットに基づいて生成されたＣＰ付き位相回転系列のシンボルを示す。図６に示すフレーム構成では、送信信号において、先頭には既知信号が４個配置され、その後に符号化ビットに基づいて生成されたＣＰ付き位相回転系列が１２個並ぶ構成となっている。フレーム生成部１１５は、生成した送信信号を送信フィルタ１０３に出力する。以降の送信部１００の動作は前述の通りである。

ここで、第一の送信機１０および第二の送信機１１の各送信信号生成部１０２に対する各種のパラメータの設定方法について説明する。本実施の形態では、第一の送信機１０と第二の送信機１１との間で、位相回転系列生成部１１０において用いる第二の位相回転系列に関して、異なる種別を示すパラメータｒを用いる。例えば、第一の送信機１０にはｒ＝１と設定し、第二の送信機１１にはｒ＝２と設定する。また、アップサンプル部１１１における係数Ｌは同一の値とする。さらに、周波数シフト部１１２における位相回転θの値は異なる値に設定する。例えば、前述の式（２）において、第一の送信機１０にはθ＝０、すなわち周波数シフトは行わないように構成し、第二の送信機１１にはθ＝１と設定する。このとき、前述の例で用いたＭ＝４，Ｌ＝２，Ｎ＝８のパラメータで送信信号を生成した場合における、送信信号の送信スペクトルのイメージを図７に示す。図７は、実施の形態１にかかる第一の送信機１０および第二の送信機１１で生成される送信信号の周波数スペクトルのイメージを示す図である。図７に示す周波数軸５００上において、送信スペクトル５０１〜５０４は第一の送信機１０で生成された送信信号の周波数スペクトルを示し、送信スペクトル５０５〜５０８は第二の送信機１１で生成された送信信号の周波数スペクトルを示す。本実施の形態では、第一の送信機１０および第二の送信機１１の各送信信号生成部１０２が上述のように送信信号を生成することによって、第一の送信機１０および第二の送信機１１で生成される送信信号の送信スペクトルは、周波数軸上で一様に分散した形で生成されることになる。また、第一の送信機１０と第二の送信機１１との間で異なる位相回転θを設定することで、互いの送信信号の送信スペクトルが周波数軸上で互い違いになって、重ならないように配置可能となる。なお、第一の送信機１０および第二の送信機１１の各送信信号生成部１０２に対する各種のパラメータの設定については、無線通信システム３０の管理者が設定する方法が考えられるが、これに限定されない。

つぎに、無線受信装置である受信機２０の構成および動作について説明する。図８は、実施の形態１にかかる受信機２０が備える受信部２００の構成例を示す図である。受信部２００は、受信アンテナ２０１と、高周波受信処理部２０２と、受信フィルタ２０３と、復調処理部２０４と、復号部２０５と、を備える。復調処理部２０４は、受信同期処理部２１０と、ＣＰ除去部２１１と、等化処理部２１２と、系列乗算部２１３と、ＮポイントＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部２１４と、干渉測定部２１５と、判定部２１６と、を備える。

まず、図８に示す受信部２００の動作概要を説明する。図９は、実施の形態１にかかる受信機２０が備える受信部２００の動作を示すフローチャートである。受信アンテナ２０１は、高周波受信信号を受信する（ステップＳ３１）。受信アンテナ２０１は、受信した高周波受信信号を高周波受信処理部２０２へ出力する。高周波受信処理部２０２は、受け渡された高周波受信信号に対してダウンコンバート、フィルタリング、アナログ信号からディジタル信号への変換処理など、一般的な高周波受信処理を行う（ステップＳ３２）。高周波受信処理部２０２は、高周波受信処理後の受信信号を受信フィルタ２０３へ出力する。受信フィルタ２０３は、例えば、送信部１００が備える送信フィルタ１０３で用いられたものと同等のルートナイキストフィルタなどを用いて、帯域制限を行う（ステップＳ３３）。受信フィルタ２０３は、帯域制限処理後の受信信号を複素ベースバンド受信信号として復調処理部２０４へ出力する。復調処理部２０４は、複素ベースバンド受信信号に対して後述する処理を行って、符号化ビットの推定値を生成する（ステップＳ３４）。復調処理部２０４は、生成した符号化ビットの推定値を復号部２０５へ出力する。復号部２０５は、受け渡された符号化ビットの推定値に対して、送信部１００が備える符号化部１０１で適用されている誤り訂正符号を復号する処理を行い（ステップＳ３５）、復号ビットを得る。

復調処理部２０４の動作について詳細に説明する。図１０は、実施の形態１にかかる復調処理部２０４が符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、図９に示すステップＳ３４の処理を詳細にしたものである。

受信フィルタ２０３から復調処理部２０４に受け渡された複素ベースバンド受信信号は、受信同期処理部２１０およびＣＰ除去部２１１にそれぞれ入力される。受信同期処理部２１０は、複素ベースバンド受信信号からフレームにおける既知信号のタイミングを検出する（ステップＳ４１）。受信同期処理部２１０は、例えば、送信機の既知信号生成部１１４で生成される既知信号と同じ波形の既知信号をあらかじめ保持しておく。受信同期処理部２１０は、保持している既知信号を用いて複素ベースバンド受信信号に対して相互相関処理を行い、相互相関値のピークを検出するという手法によって、既知信号のタイミングを検出することができる。受信同期処理部２１０が既知信号のタイミングを検出することによって、複素ベースバンド受信信号とフレーム構成との対応がつくようになり、復調処理部２０４においてフレーム構成に同期した復調処理が可能となる。

ＣＰ除去部２１１は、受信同期処理部２１０で検出されたタイミングに基づいて、複素ベースバンド受信信号から、送信機のＣＰ付加部１１３で付加されたＣＰを除去し、受信信号を抽出する（ステップＳ４２）。ＣＰ除去部２１１は、抽出した受信信号を等化処理部２１２へ出力する。

等化処理部２１２は、ＣＰ除去部２１１から受け渡された受信信号と、後述する処理で求められる干渉測定部２１５から受け渡される干渉測定値とを用いて、無線伝送路で受けた波形歪みを補正する等化処理を行う。等化処理部２１２は、等化後の受信信号を系列乗算部２１３へ出力する。ここで、等化処理部２１２は、まず、図６に示すフレーム構成において既知信号４００〜４０３に相当する箇所から抽出した、ＣＰ除去部２１１においてＣＰが除去された受信信号（以下、受信既知信号とする）に対して等化処理を行う。さらに、等化処理部２１２は、後述するように、図６に示すフレーム構成においてデータ信号４０４〜４１５すなわちＣＰ付き位相回転系列に相当する箇所から抽出した、ＣＰ除去部２１１においてＣＰが除去された受信信号（以降、受信データ信号とする）に対して等化処理を行う。

等化処理部２１２の等化処理について詳細に説明する。図１１は、実施の形態１にかかる等化処理部２１２の構成例を示す図である。等化処理部２１２は、分配部２５０と、伝送路推定部２５１と、等化係数算出部２５２と、歪み補正部２５３と、を備える。分配部２５０にはＣＰ除去部２１１からの受信信号が入力されており、等化係数算出部２５２には干渉測定部２１５から干渉測定値が入力されている。分配部２５０は、受信既知信号を処理する場合、受信既知信号を伝送路推定部２５１および歪み補正部２５３へ出力する。なお、分配部２５０は、後述するように、受信データ信号を処理する場合、受信データ信号を歪み補正部２５３へ出力する。

等化処理部２１２において、受信既知信号を処理する場合の動作について詳細に説明する。伝送路推定部２５１は、受信既知信号を用いて、周波数領域の伝送路応答を推定する。伝送路推定部２５１は、受信既知信号に対してＮポイントの離散フーリエ変換を行い、周波数領域の受信既知信号を得る。また、伝送路推定部２５１は、第一の送信機１０で使用されている既知信号の周波数応答と、第二の送信機１１で使用されている既知信号の周波数応答とを保持しておく。伝送路推定部２５１は、保持している既知信号の周波数応答を用いて周波数領域の受信既知信号から既知信号成分を除去する処理を行い、第一の送信機１０に対する伝送路推定値、および第二の送信機１１に対する伝送路推定値を得る。具体的には、図７で示した送信スペクトルの対応関係から、送信スペクトル５０１〜５０４に対応する周波数における伝送路推定値が第一の送信機１０に対する周波数領域の伝送路推定値となり、送信スペクトル５０５〜５０８に対応する周波数における伝送路推定値が第二の送信機１１に対する周波数領域の伝送路推定値となる。伝送路推定部２５１は、例えば、ある周波数における周波数領域の受信既知信号をｚ、保持している既知信号の周波数応答をｙ、周波数領域の伝送路推定値をｈとすると、ｈ＝ｚ×ｙ^＊／｜ｙ｜^２の計算式によって、周波数領域の受信既知信号から既知信号成分を除去することができる。ここで、ｙ^＊はｙの複素共役を表す。さらに、伝送路推定部２５１は、算出した周波数領域の伝送路推定値を、周波数毎に既知信号４００〜４０３の間で時間平均することで、推定精度を高めることができる。伝送路推定部２５１は、平均化した周波数領域の伝送路推定値を等化係数算出部２５２へ出力する。

等化係数算出部２５２は、伝送路推定部２５１から受け渡された第一の送信機１０に対する周波数領域の伝送路推定値と、第二の送信機１１に対する周波数領域の伝送路推定値とを用いて、仮の等化係数である仮等化係数を算出する（ステップＳ４３）。ここで、ある周波数における仮等化係数をｗとすると、等化係数算出部２５２は、周波数領域の伝送路推定値ｈを用いてｗ＝ｈ^＊／｜ｈ｜^２のようなよく知られたゼロフォーシング規範による等化係数を用いて、仮等化係数を算出することができる。ここで、ｈ^＊は周波数領域の伝送路推定値ｈの複素共役を示す。なお、等化係数算出部２５２は、仮等化係数を算出する際は干渉測定値を使用しない。等化係数算出部２５２は、仮等化係数を歪み補正部２５３へ出力する。

歪み補正部２５３は、分配部２５０から受け渡された既知信号４００〜４０３に対応した受信既知信号に対してＮポイント離散フーリエ変換を行い、周波数領域の受信既知信号を得る。歪み補正部２５３は、伝送路推定部２５１および等化係数算出部２５２の処理が完了し、等化係数算出部２５２から仮等化係数が受け渡されるまで、周波数領域の受信既知信号を保持しておく。歪み補正部２５３は、等化係数算出部２５２から仮等化係数が受け渡されると、既知信号４００〜４０３に対応した周波数領域の受信既知信号に対して、仮等化係数を乗算することで等化処理を行う（ステップＳ４４）。歪み補正部２５３は、等化処理結果に対してＮポイントの逆離散フーリエ変換を行い、等化後の受信既知信号として系列乗算部２１３へ出力する。

復調処理部２０４の構成および図１０に示すフローチャートの説明に戻る。系列乗算部２１３は、第一の送信機１０および第二の送信機１１の送信部１００の位相回転系列生成部１１０で使用された第二の位相回転系列の複素共役を保持しておく。系列乗算部２１３は、既知信号４００〜４０３に対応した等化後の受信既知信号に対して、保持していた第二の位相回転系列の複素共役を乗算する（ステップＳ４５）。ここで、等化処理部２１２から受け渡される等化後の受信既知信号は、既知信号４００〜４０３のそれぞれに対してサンプル数Ｎ＝Ｍ×Ｌである。これは、第二の位相回転系列のサンプル数のＬ倍の長さであることから、系列乗算部２１３は、等化後の受信既知信号に対して第二の位相回転系列の複素共役をＬ回繰り返し乗算する。本実施の形態では、第二の位相回転系列として、第一の送信機１０と、第二の送信機１１との間で異なるパラメータｒを用いている。そのため、系列乗算部２１３は、前述の処理として、第一の送信機１０で用いられている第二の位相回転系列の複素共役を用いる場合、および第二の送信機１１で用いられている第二の位相回転系列の複素共役を用いる場合の２回分を独立に実施し、２系統の処理結果を得る。系列乗算部２１３は、得られた２系統分の処理結果をＮポイントＤＦＴ部２１４へ出力する。

ＮポイントＤＦＴ部２１４は、系列乗算部２１３から受け渡された２系統分の処理結果のそれぞれに対して、すなわち受信既知信号に対して、既知信号４００〜４０３に対して独立にＮポイントの離散フーリエ変換を行う（ステップＳ４６）。離散フーリエ変換部であるＮポイントＤＦＴ部２１４は、離散フーリエ変換を行って得られた２系統分の周波数領域信号を干渉測定部２１５へ出力する。なお、ここでは、処理対象は既知信号であるため、後述する処理でデータ信号の判定を行う判定部２１６以降の処理は実施しない。

干渉測定部２１５は、干渉測定値を算出する（ステップＳ４７）。具体的には、干渉測定部２１５は、ＮポイントＤＦＴ部２１４から受け渡された２系統分の周波数領域信号に基づいて、第一の送信機１０の信号に対して影響を与える雑音信号および干渉信号のレベルを測定する。同様に、干渉測定部２１５は、第二の送信機１１の信号に対して影響を与える雑音信号および干渉信号のレベルを測定する。干渉測定部２１５は、これらの測定結果を干渉測定値として、等化処理部２１２へ出力する。

干渉測定部２１５に受け渡される２系統分の周波数領域信号のイメージを図１２および図１３に示す。図１２は、実施の形態１にかかる系列乗算部２１３において、第一の送信機１０に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果に対応する周波数領域信号のイメージを示す図である。図１２は、周波数軸８００上において、周波数領域信号８０１〜８０８はＮポイントＤＦＴ部２１４から干渉測定部２１５に受け渡される周波数領域信号を示す。ここで、周波数領域信号８０１〜８０４は第一の送信機１０が送信に使用している周波数に対応し、周波数領域信号８０５〜８０８は第二の送信機１１が送信に使用している周波数に対応している。同様に、図１３は、実施の形態１にかかる系列乗算部２１３において、第二の送信機１１に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果に対応する周波数領域信号のイメージを示す図である。図１３は、周波数軸９００上において、周波数領域信号９０１〜９０８はＮポイントＤＦＴ部２１４から干渉測定部２１５に受け渡される周波数領域信号を示す。ここで、周波数領域信号９０１〜９０４は第一の送信機１０が送信に使用している周波数に対応し、周波数領域信号９０５〜９０８は第二の送信機１１が送信に使用している周波数に対応している。

前述したように、送信機の既知信号生成部１１４は、位相回転系列生成部１１０に対してｋ＝０のパラメータを与えたのと同等の信号を生成している。また、第一の送信機１０の送信部１００の周波数シフト部１１２はθ＝０を、第二の送信機１１の送信部１００の周波数シフト部１１２はθ＝１を用いて設定している。干渉測定部２１５に入力される周波数領域信号は、受信既知信号に対して、等化処理部２１２において無線伝送路で受けた歪みが仮等化係数によって補正され、さらに、系列乗算部２１３において第二の位相回転系列の成分が除去された信号となっている。すなわち、既知信号生成部１１４で選択したｋ＝０に対応する周波数変調信号成分のみが残留することとなる。図１２は第一の送信機１０に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果であるため、周波数領域信号８０１が第一の送信機１０に対応した周波数変調信号成分となる。同様に、図１３は第二の送信機１１に対応した第二の位相回転系列に基づいて処理された結果であるため、周波数領域信号９０５が第二の送信機１１に対応した周波数変調信号成分となる。

一方で、実際の環境を考えると、受信信号には高周波受信処理部２０２で印加された雑音、第一の送信機１０と第二の送信機１１との間に存在する周波数誤差などに起因する干渉が存在する。一般に、雑音成分は、周波数に対して一様な平均電力で重畳されることとなる。周波数誤差に起因する第一の送信機１０と第二の送信機１１との間の干渉は、お互いの周波数成分が周波数軸上でシフトする形で影響が表れる。すなわち、図１２に示す例であれば、第一の送信機１０で使用される周波数領域信号８０１〜８０４に対応する周波数に対して、第二の送信機１１で使用される周波数領域信号８０５〜８０８に対応する周波数の信号成分が、周波数誤差量に対応して漏れこむこととなる。干渉測定部２１５は、周波数領域信号に対して送信信号成分が含まれる周波数以外の周波数の信号に基づいて干渉測定値を算出する。具体的には、干渉測定部２１５は、図１２に示す周波数領域信号８０２〜８０４に対応する周波数で観測された信号の平均電力値を、既知信号４００〜４０３のそれぞれに対応する入力信号に対して算出し、さらに既知信号４００〜４０３の間で時間平均を行った値を第一の送信機１０の信号に対して影響を与える雑音信号および干渉信号のレベルとして算出する。同様に、干渉測定部２１５は、図１３に示す周波数領域信号９０６〜９０８に対応する周波数で観測された信号の平均電力値を、既知信号４００〜４０３のそれぞれに対応する入力信号に対して算出し、さらに既知信号４００〜４０３の間で時間平均を行った値を第二の送信機１１の信号に対して影響を与える雑音信号および干渉信号のレベルとして算出する。

干渉測定部２１５から等化処理部２１２に対して受け渡される２系統の干渉測定値は、等化係数算出部２５２に入力される。等化係数算出部２５２は、これらの干渉測定値と、先の処理で伝送路推定部２５１から入力されている既知信号４００〜４０３の間で平均化された、第一の送信機１０に対する周波数領域の伝送路推定値と、第二の送信機１１に対する周波数領域の伝送路推定値とを用いて、データ信号の波形歪みを補正するために用いる等化係数を算出する（ステップＳ４８）。ここで、等化係数をｗｄ、干渉測定値をａ、周波数領域の伝送路推定値をｈとすると、等化係数算出部２５２は、例えば、一般的に知られた最小平均２乗誤差規範に基づいた処理でｗｄ＝ｈ^＊／（｜ｈ｜^２＋ａ）の計算式から、等化係数を算出することができる。等化係数算出部２５２は、等化係数を歪み補正部２５３へ出力する。

以上の処理によって求められた第一の送信機１０に対する等化係数、および第二の送信機１１に対する等化係数を用いて、受信部２００は、データ信号の判定処理を行う。以下では、第一の送信機１０に対するデータ信号の判定処理を例にして説明する。

等化処理部２１２では、ＣＰ除去部２１１から受信データ信号が受け渡されると、分配部２５０が、受信データ信号を歪み補正部２５３へ受け渡す。歪み補正部２５３は、受信データ信号に対してＮポイント離散フーリエ変換を行い、周波数領域の受信データ信号を得る。歪み補正部２５３は、周波数領域の受信データ信号に対して、等化係数算出部２５２から受け渡された等化係数を乗算することで等化処理を行う（ステップＳ４９）。歪み補正部２５３は、等化処理結果に対してＮポイントの逆離散フーリエ変換を行い、等化後の受信データ信号として系列乗算部２１３へ出力する。

系列乗算部２１３は、歪み補正部２５３から受け渡された等化後の受信データ信号に対して、第一の送信機１０で用いられている、ｒ＝１に対応した第二の位相回転系列の複素共役を乗算する（ステップＳ５０）。系列乗算部２１３は、前述の受信既知信号に対して処理を行った場合と同様に、等化後の受信データ信号に対しても、第二の位相回転系列の複素共役をＬ回繰り返し乗算する。系列乗算部２１３は、処理結果をＮポイントＤＦＴ部２１４へ出力する。

ＮポイントＤＦＴ部２１４は、系列乗算部２１３から受け渡された処理結果に対して、すなわち受信データ信号に対して、Ｎポイントの離散フーリエ変換を行う（ステップＳ５１）。ＮポイントＤＦＴ部２１４は、離散フーリエ変換を行って得られた周波数領域信号を判定部２１６へ出力する。

判定部２１６は、周波数領域信号に基づいて信号判定を行う。具体的には、判定部２１６は、周波数領域信号に対して、図７に示した第一の送信機１０が使用する周波数（Ｍ通り）の中から、一番信号電力が大きい周波数を選択する。判定部２１６で選択された周波数は、送信部１００の位相回転系列生成部１１０において使用される符号化ビットと対応づけられたパラメータｋに対応する。判定部２１６は、符号化ビットとパラメータｋの対応関係に基づいて、符号化ビットを推定する（ステップＳ５２）。判定部２１６は、符号化ビットの推定値を復号部２０５へ出力する。なお、判定部２１６における一番信号電力が大きい周波数を選択する処理は、例えば、一番振幅値が大きい周波数を選択するという処理に変えてもよい。また、第一の送信機１０および第二の送信機１１においてデータ信号として送信されている周波数変調信号を推定する方法として有用な処理であれば、任意の手法を用いてよく、判定部２１６における周波数を選択する処理はこれらに限定されない。

復号部２０５は、送信部１００の符号化部１０１で適用されている誤り訂正符号に対応した復号処理を行い、最終的な復号ビットを得る。

つづいて、送信機が備える送信部１００のハードウェア構成について説明する。送信部１００において、送信フィルタ１０３および高周波送信処理部１０４は送信装置により実現される。送信アンテナ１０５はアンテナ装置により実現される。符号化部１０１および送信信号生成部１０２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。

図１４は、実施の形態１にかかる送信部１００が備える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、送信部１００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、処理回路は、符号化部１０１および送信信号生成部１０２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。また、これらのプログラムは、送信部１００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１５は、実施の形態１にかかる送信部１００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。送信部１００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。

なお、送信部１００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。

つぎに、受信機２０が備える受信部２００のハードウェア構成について説明する。受信部２００において、受信アンテナ２０１はアンテナ装置により実現される。高周波受信処理部２０２および受信フィルタ２０３は受信装置により実現される。復調処理部２０４および復号部２０５は処理回路により実現される。処理回路は、送信部１００が備える処理回路と同様、図１４または図１５に示される構成となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第一の送信機１０および第二の送信機１１が備える送信信号生成部１０２において、位相回転系列生成部１１０は、周波数応答が帯域幅をもつ位相回転系列を用いて既知信号およびデータ信号を生成し、アップサンプル部１１１は、さらに位相回転系列に対してサンプルレートを所定の係数Ｌ倍して複製する。また、周波数シフト部１１２は、送信機ごとに異なるパラメータを用いて送信スペクトルが周波数軸上で重ならないように配置する。位相回転系列は振幅変動が無いため、電力効率が高い信号となる。送信信号生成部１０２は、信号のコピーおよび位相シフトなど、位相回転系列が持つ高い電力効率特性を変化させない信号処理のみで送信信号を生成することができる。これにより、第一の送信機１０および第二の送信機１１では、干渉による通信品質劣化を低減しつつ、増幅器に設定するバックオフを小さくすることが可能となり、結果として無線通信の長距離化に寄与することができる。

また、送信信号生成部１０２は、第一の送信機１０の送信信号と第二の送信機１１の送信信号とを周波数軸上で互い違いに配置することができる。これにより、従来であれば遠近問題によって通信距離の長い送信機の信号が復調できなくなるような条件においても、受信機２０は、周波数軸上で異なる送信機からの信号を区別できるため、良好な通信性能を実現できる。

さらに、本実施の形態では、第一の送信機１０および第二の送信機１１が、周波数変調信号および周波数成分が時間とともに変化する位相回転系列を用いて送信信号を生成することで、受信機２０の復調処理部２０４は、周波数軸上の信号処理を用いて干渉測定を実施し等化係数の算出を行うことができる。これにより、受信機２０は、異なる送信機からの送信信号が互いに干渉を及ぼす状況においても、良好な通信品質を安定的に達成することが可能である。

一般的に、単なる周波数変調信号、すなわち単一の周波数成分のみを持つ位相回転系列では、アップサンプルを適用しても信号の周波数は変化せず、本実施の形態のような互い違いの周波数配置を持つ信号は得られない。互い違いの周波数配置となるような異なる単一の周波数変調信号を複数系統合成することで、互い違いの周波数配置を持った信号を生成することも可能であるが、いわゆるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）で使用される信号のような波形となるため、電力効率が高い信号にはならない。本実施の形態では、第一の送信機１０および第二の送信機１１が、周波数応答が帯域幅をもつ位相回転系列を用いて周波数変調信号を生成することで、高い電力効率を維持しつつ、互い違いの周波数配置を持つ信号を生成することができる。ここで、仮に、一般的な２値系列などで生成された信号に対してアップサンプルおよび周波数シフトを適用した場合でも、互い違いの周波数配置となる信号を生成することは可能である。すなわち、互い違いの周波数配置を利用した周波数上のユーザ多重が可能である。しかしながら、本実施の形態のような周波数変調に基づいて生成された互い違いの周波数配置を持つ信号の場合と異なり、受信機２０は、図１２などを用いて説明したように、自周波数に対して漏れこんでくる他ユーザの干渉信号成分を簡易に推定できない。受信機２０において干渉信号成分を簡易に推定できる効果は、第一の送信機１０および第二の送信機１１が周波数変調に基づいて互い違いの周波数配置を持つ信号を生成したことによるものである。

なお、本実施の形態では、送信信号生成部１０２に入力される信号を符号化部１０１で生成し、復調処理部２０４が出力する信号を復号部２０５で復号する構成としたが、一例であり、これに限定されない。符号化部１０１および復号部２０５は必須の構成要素ではなく、送信信号生成部１０２および復調処理部２０４については、誤り訂正符号を適用しない構成についても適用可能である。

また、本実施の形態では、分配部２５０の出力に対して、伝送路推定部２５１および歪み補正部２５３が独立にＮポイント離散フーリエ変換を持たせるように構成したが、これに限定されない。例えば、分配部２５０に１つのＮポイント離散フーリエ変換を持たせるように構成し、周波数領域の信号を伝送路推定部２５１と歪み補正部２５３に受け渡すようにしてもよい。これにより、復調処理部２０４の回路構成の簡略化が実現できる。

また、本実施の形態では、送信信号生成部１０２において、第二の位相回転系列ｃ（ｍ）としてｅｘｐ（ｊπ×ｒ×ｍ×ｍ／Ｍ）という数式で表現される信号を用いたが、これに限定されず、帯域幅を持ち、振幅変動が小さい系列であれば任意の信号を用いてよい。

また、本実施の形態では、第一の送信機１０と第二の送信機１１との間で使用する位相回転θを固定的に割り当てるように構成したが、例えば、あらかじめ定められた順番で入れ替え可能なように構成してもよい。これにより、各々の送信機に対して割り当てられる周波数を入れ替えながら送信することとなるため、周波数ダイバーシチ、干渉回避といった通信品質改善効果が得られる。また、各送信機に対する位相回転θの別な割り当て方として、各送信機に対するＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio）が高くなるように位相回転θを割り当てるように制御する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、複数の送信機が同時に１つの受信機２０に対して通信を行う無線通信システム３０を例にして説明したが、適用される無線通信システムはこれに限定されない。例えば、同時に通信を行う送信機および受信機が１組だけであるような無線通信システムに適用してもよい。

また、本実施の形態では、干渉測定部２１５で測定した干渉測定値を等化処理部２１２における等化係数の算出に反映する構成としたが、干渉測定値の活用方法はこれに限定されない。例えば、判定部２１６において、符号化ビットの推定値を算出する際に、推定値の信頼度を示す軟判定値を算出するように構成し、干渉測定値を軟判定値の算出に反映するように構成してもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、受信機２０において、干渉測定部が、干渉測定値を算出する際、既知信号に加えてデータ信号を用いる。実施の形態１と異なる部分について説明する。

実施の形態２において、無線通信システム３０の構成は、図１に示す実施の形態１の無線通信システム３０と同様である。実施の形態２では、受信機２０が備える受信部の構成が、図８に示す実施の形態１の受信部２００の構成と異なる。図１６は、実施の形態２にかかる受信機２０が備える受信部２００ａの構成例を示す図である。受信部２００ａは、図８に示す実施の形態１の受信部２００に対して、復調処理部２０４を復調処理部２０４ａに置き換えたものである。復調処理部２０４ａは、図８に示す実施の形態１の復調処理部２０４に対して、干渉測定部２１５および判定部２１６を、干渉測定部２１５ａおよび判定部２１６ａに置き換えたものである。

実施の形態２における受信機２０は、実施の形態１と同様の処理で既知信号に対する処理を実施する。判定部２１６ａは、受信データ信号に対して実施の形態１と同様の処理を用いて、データ信号として送信されている周波数変調信号を推定し、対応する符号化ビットを復号部２０５へ出力する。同時に、判定部２１６ａは、推定された周波数変調信号に対応する周波数の情報を干渉測定部２１５ａへ出力する。

干渉測定部２１５ａは、受信データ信号に対する周波数領域信号がＮポイントＤＦＴ部２１４から受け渡され、さらに、判定部２１６ａから推定された周波数変調信号に対応する周波数の情報が受け渡される。干渉測定部２１５ａは、受け渡されたこれらの情報に基づいて、受信データ信号を用いた干渉測定値を算出する処理を行う。具体的には、干渉測定部２１５ａは、処理対象としている送信機が送信に使用しているＭ通りの周波数の中から、判定部２１６ａから受け渡された周波数を除外したＭ−１通りの周波数の信号の平均電力値を算出する。干渉測定部２１５ａは、算出したＭ−１通りの周波数の信号の平均電力値を用いて、さらに、既知信号における処理などで推定済みの干渉測定値との間で平均化を行う。干渉測定部２１５ａは、平均化した干渉測定値を等化処理部２１２へ出力する。実施の形態１では、干渉測定部２１５は、送信信号成分が既知信号の場合において、干渉測定値を算出していた。実施の形態２では、干渉測定部２１５ａは、送信信号成分が既知信号の場合に加えて、送信信号成分がデータ信号の場合においても干渉測定値を算出することができる。

等化処理部２１２は、干渉測定部２１５ａから受け渡される、平均化された干渉測定値を用いて等化係数を算出し直し、以後のデータ信号に対する等化処理に適用する。

図１７は、実施の形態２にかかる復調処理部２０４ａが符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャートである。ステップＳ５２までの処理は、図１０に示す実施の形態１のときと同様である。復調処理部２０４ａにおいて、干渉測定部２１５ａは、ＮポイントＤＦＴ部２１４から受け渡された受信データ信号に対する周波数領域信号、および判定部２１６ａから受け渡された推定された周波数変調信号に対応する周波数の情報を用いて、受信データ信号を用いた干渉測定値を算出する（ステップＳ５３）。等化処理部２１２は、平均化された干渉測定値を用いて等化係数を算出する（ステップＳ５４）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、受信機２０において、干渉測定部２１５ａは、干渉測定値の算出処理を、既知信号に加えてデータ信号に対しても実施できるようにした。これにより、受信機２０では、干渉測定値の算出精度が高くなり、実施の形態１と比較して、良好な通信性能を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態において、干渉測定部２１５ａは、既知信号における処理などで過去に算出済みの干渉測定値と、新たにデータ信号に対して算出した干渉測定値とを平均化していたが、これに限定されない。干渉測定部２１５ａは、例えば、新たにデータ信号に対して算出した干渉測定値と過去の干渉測定値との平均化は行わず、新たにデータ信号に対して算出した最新の干渉測定値で置き換えるように構成してもよい。受信機２０が受けている干渉の状況が時々刻々と変化するような環境である場合、このような構成にすることで、受信機２０は、環境に追従しながら安定した通信を実現することが可能となる。また、受信機２０は、平均化に用いる時定数などを調整することで、推定精度と環境変化への追従速度を制御する構成も可能である。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１，２と比較して、受信機２０の回路規模を小さくする。実施の形態１，２と異なる部分について説明する。

実施の形態３において、無線通信システム３０の構成は、図１に示す実施の形態１の無線通信システム３０と同様である。実施の形態３では、受信機２０が備える受信部の構成が、図８に示す実施の形態１の受信部２００の構成と異なる。図１８は、実施の形態３にかかる受信機２０が備える受信部２００ｂの構成例を示す図である。受信部２００ｂは、図８に示す実施の形態１の受信部２００に対して、復調処理部２０４を復調処理部２０４ｂに置き換えたものである。復調処理部２０４ｂは、図８に示す実施の形態１の復調処理部２０４に対して、系列乗算部２１３、ＮポイントＤＦＴ部２１４、干渉測定部２１５、および判定部２１６を削除し、系列乗算部２１３ｂ、干渉測定部２１５ｂ、判定部２１６ｂ、周波数逆シフト部２１７、合成部２１８、およびＭポイントＤＦＴ部２１９、を追加したものである。実施の形態３では、ＭポイントＤＦＴ部２１９を用いることによって、回路規模を小さく抑えて処理ができるように構成している。

復調処理部２０４ｂにおいて、受信同期処理部２１０から等化処理部２１２までの処理は、実施の形態１，２と同様である。等化処理部２１２は、等化後の受信信号を周波数逆シフト部２１７へ出力する。

周波数逆シフト部２１７は、送信機から受信した信号から、送信機で周波数成分がシフトされたシフト量を除去する処理を行う。すなわち、周波数逆シフト部２１７は、周波数軸上において、送信信号生成部１０２の周波数シフト部１１２で適用されている周波数シフトとは逆向きの周波数シフトを行う。具体的には、周波数逆シフト部２１７は、周波数シフト部１１２で用いられた位相回転θに対して逆回転に相当する位相回転−θを与える処理を行う。なお、位相回転θは第一の送信機１０と第二の送信機１１との間で異なる値が適用されている。そのため、周波数逆シフト部２１７は、処理を行いたい送信機に応じて位相回転θの値を選択する。周波数逆シフト部２１７は、例えば、第一の送信機１０に対する処理を行う場合は位相回転θ＝０とし、第二の送信機１１に対する処理を行う場合は位相回転θ＝１とし、位相回転θの符号を反転させた値を用いて位相回転を与える処理を行う。第一の送信機１０に対する処理および第二の送信機１１に対する処理の双方を行う必要がある場合、周波数逆シフト部２１７は、位相回転θ＝０の場合の処理および位相回転θ＝１の場合の処理をそれぞれ独立に実施し、２系統の処理結果を出力する。周波数逆シフト部２１７は、処理結果を合成部２１８へ出力する。

合成部２１８は、周波数逆シフト部２１７から受け渡された処理結果に対して、サンプル間の合成を行なう。実施の形態１で説明したように、送信信号生成部１０２のアップサンプル部１１１では、サンプル数Ｍの位相回転系列に対してサンプル数をＬ倍にする複製処理が行われている。合成部２１８は、アップサンプル部１１１で複製されたサンプルに関して、同一のサンプル値を加算する。すなわち、合成部２１８は、送信機で複製された位相回転系列を合成する処理を行う。実施の形態１のアップサンプル部１１１の説明で用いた例で説明すると、ｙ（０）＝ｘ（０），ｙ（１）＝ｘ（１），ｙ（２）＝ｘ（２），ｙ（３）＝ｘ（３），ｙ（４）＝ｘ（０），ｙ（５）＝ｘ（１），ｙ（６）＝ｘ（２），ｙ（７）＝ｘ（３）という対応関係にある。すなわち、サンプル番号０の信号とサンプル番号４の信号は同一のサンプル値であり、サンプル番号１の信号とサンプル番号５の信号は同一のサンプル値であり、サンプル番号２の信号とサンプル番号６の信号は同一のサンプル値であり、サンプル番号３の信号とサンプル番号７の信号は同一のサンプル値である、という対応関係になる。合成部２１８は、この対応関係から、入力された信号のサンプル番号０とサンプル番号４とを加算し、サンプル番号１とサンプル番号５とを加算し、サンプル番号２とサンプル番号６とを加算し、サンプル番号３とサンプル番号７とを加算することで、サンプル数８の信号系列からサンプル数４の新たな信号系列を生成する。すなわち、合成部２１８は、サンプル数Ｎの入力信号に対してサンプル数Ｍの出力信号を生成する。合成部２１８は、合成した処理結果を系列乗算部２１３ｂへ出力する。

系列乗算部２１３ｂは、実施の形態１，２の系列乗算部２１３と同様の処理を行うが、実施の形態３では、合成部２１８から受け渡された入力信号である処理結果すなわち合成後の信号に対して、処理対象の送信機に対応した第二の位相回転系列の複素共役を乗算する処理を行う。ここで、実施の形態１，２の系列乗算部２１３と異なり、合成部２１８から受け渡された入力信号である処理結果のサンプル数はＭで第二の位相回転系列のサンプル数と同一である。そのため、系列乗算部２１３ｂでは、Ｌ回繰り返して乗算をする必要は無い。系列乗算部２１３ｂは、処理結果をＭポイントＤＦＴ部２１９へ出力する。

離散フーリエ変換部であるＭポイントＤＦＴ部２１９は、系列乗算部２１３ｂから受け渡された処理結果に対して、Ｍポイントの離散フーリエ変換を行い、周波数領域信号を生成する。ＭポイントＤＦＴ部２１９は、既知信号４００〜４０３を処理するタイミングでは、離散フーリエ変換を行って得られた周波数領域信号を干渉測定部２１５ｂへ出力する。ＭポイントＤＦＴ部２１９は、データ信号４０４〜４１５を処理するタイミングでは、離散フーリエ変換を行って得られた周波数領域信号を判定部２１６ｂおよび干渉測定部２１５ｂへ出力する。

判定部２１６ｂは、ＭポイントＤＦＴ部２１９から受け渡された周波数領域信号に基づいて、データ信号として送信されている周波数変調信号を推定し、対応する符号化ビットの推定値を復号部２０５へ出力するとともに、推定した周波数の情報を干渉測定部２１５ｂへ出力する。

干渉測定部２１５ｂは、図１６に示す実施の形態２の干渉測定部２１５ａと同様の処理を行うが、入力される周波数領域信号のサンプル数がＭである点が異なる。そのため、図１２および図１３を用いて説明したような、第一の送信機１０が送信で使用した周波数と、第二の送信機１１が送信で使用した周波数とが同時に入力されるため、干渉測定部２１５ｂの内部において観測する周波数を選択する処理を行う必要は無い。図１９は、実施の形態３にかかる干渉測定部２１５ｂに入力される周波数領域信号のイメージを示す図である。図１９は、周波数軸１２００上において、周波数領域信号１２０１〜１２０４はＭ個の周波数信号をそれぞれ示す。例えば、周波数逆シフト部２１７および系列乗算部２１３ｂにおいて、第一の送信機１０に対応したパラメータで処理が行われている場合、図１９に示す周波数領域信号１２０１〜１２０４は全て第一の送信機１０が送信に使用した周波数の信号に対応し、第二の送信機１１が送信に使用した周波数に関係する信号は存在しないことになる。ここで、周波数領域信号１２０１が周波数変調で用いられた周波数とすると、干渉測定部２１５ｂは、周波数領域信号１２０２〜１２０４の信号電力の平均値を求め、第一の送信機１０の信号に対して影響を与える干渉測定値として出力する。また、第二の送信機１１に対応したパラメータで処理が行われた信号が入力されている場合も、干渉測定部２１５ｂは、同様の処理で得た信号を、第二の送信機１１の信号に対して影響を与える干渉測定値として出力する。

図２０は、実施の形態３にかかる復調処理部２０４ｂが符号化ビットの推定値を生成する動作を示すフローチャートである。実施の形態３では、ステップＳ４４の等化処理部２１２の処理の後、周波数逆シフト部２１７は、送信信号生成部１０２の周波数シフト部１１２で適用されている周波数シフトと、周波数軸上で逆向きの周波数シフトを行う（ステップＳ６１）。合成部２１８は、周波数逆シフト部２１７から受け渡された処理結果に対して、サンプル間の合成を行なう（ステップＳ６２）。同様に、実施の形態３では、ステップＳ４９の等化処理部２１２の処理の後、周波数逆シフト部２１７は、送信信号生成部１０２の周波数シフト部１１２で適用されている周波数シフトと、周波数軸上で逆向きの周波数シフトを行う（ステップＳ６３）。合成部２１８は、周波数逆シフト部２１７から受け渡された処理結果に対して、サンプル間の合成を行なう（ステップＳ６４）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、受信機２０において、復調処理部２０４ｂは、等化処理部２１２の後段に周波数逆シフト部２１７、合成部２１８、および系列乗算部２１３ｂを備える構成とし、サンプル数Ｍの信号に対してＭポイントＤＦＴを行うこととした。また、判定部２１６ｂおよび干渉測定部２１５ｂが、ＭポイントＤＦＴの処理結果に基づいて動作することとした。これにより、受信機２０は、実施の形態１，２と比較して、離散フーリエ変換の回路規模を小さく構成することができ、装置の複雑度を低減することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、送信機が、複数の周波数変調信号を多重して送信する。実施の形態１〜３と異なる部分について説明する。

実施の形態４において、無線通信システム３０の構成は、図１に示す実施の形態１の無線通信システム３０と同様である。実施の形態４では、第一の送信機１０および第二の送信機１１が備える送信部の構成が、図２に示す実施の形態１の受信部２００の構成と異なる。また、実施の形態４では、受信機２０が備える受信部の構成が、図８に示す実施の形態１の受信部２００の構成と異なる。

まず、本実施の形態の第一の送信機１０および第二の送信機１１が備える送信部の構成および動作について説明する。図２１は、実施の形態４にかかる第一の送信機１０および第二の送信機１１が備える送信部１００ｃの構成例を示す図である。送信部１００ｃは、図２に示す実施の形態１の送信部１００に対して、送信信号生成部１０２を送信信号生成部１０２ｃに置き換えたものである。送信信号生成部１０２ｃは、図２に示す実施の形態１の送信信号生成部１０２に対して、位相回転系列生成部１１０を位相回転系列生成部１１０ｃに置き換えたものである。本実施の形態では、送信信号生成部１０２ｃは、複数の周波数変調信号を多重して送信する。

位相回転系列生成部１１０ｃは、符号化部１０１から符号化ビットが受け渡されると、第一の位相回転系列と第二の位相回転系列とを用いて位相回転系列を生成する。具体的には、位相回転系列生成部１１０ｃは、第一の位相回転系列として、Ｐ本の周波数から符号化ビットに応じて１つの周波数を選択する周波数変調信号を用い、第二の位相回転系列として、実施の形態１と同様に周波数成分が時間とともに変化する位相回転系列を用いて、位相回転系列を生成する。ここで、第一の位相回転系列のサンプル数は、周波数変調信号として選択可能な周波数の個数Ｐと同一であり、第二の位相回転系列のサンプル数Ｍに対して、２×Ｐ＝Ｍという関係となるように構成されているものとする。本実施の形態では、一例として、Ｐ＝４，Ｍ＝８を仮定して以下の説明を行う。

Ｐ＝４と設定することによって、第一の位相回転系列で使用する周波数変調信号で２ビット分の情報を表現することができる。また、Ｍ＝８としているため、第一の位相回転系列２つ分のサンプル数と第二の位相回転系列１つ分のサンプル数が等しくなる。すなわち、本実施の形態では、第一の位相回転系列の系列長は、第二の位相回転系列の系列長よりも短いことになる。位相回転系列生成部１１０ｃは、符号化部１０１から４ビットの符号化ビットを受け取り、２つの第一の位相回転系列を生成する。位相回転系列生成部１１０ｃは、２つの第一の位相回転系列を連結してＰ×２＝８サンプル分の信号系列を組み立てた後、８サンプル分の信号系列に第二の位相回転系列を乗じることで、１系統の位相回転系列を生成する。位相回転系列生成部１１０ｃは、生成した位相回転系列をアップサンプル部１１１へ出力する。

アップサンプル部１１１は、実施の形態１と同様にアップサンプルの係数Ｌに従って位相回転系列のサンプルレートをＬ倍にするとともに、位相回転系列をＬ倍に複製する。本実施の形態ではＬ＝２と設定する。すなわち、アップサンプル後の位相回転系列のサンプル数はＮ＝Ｍ×Ｌ＝１６サンプルとなる。

送信信号生成部１０２ｃは、以降の周波数シフト部１１２からフレーム生成部１１５までの処理では、実施の形態１と同様の処理を行うことで送信信号を生成する。送信信号生成部１０２ｃは、生成した送信信号を送信フィルタ１０３へ出力する。なお、既知信号生成部１１４は、前述の位相回転系列生成部１１０ｃで説明した、第一の位相回転系列を２つ用いて位相回転系列を生成する処理ではなく、実施の形態１の位相回転系列生成部１１０で説明したように、第一の位相回転系列と第二の位相回転系列とが同じサンプル数で構成される方法を用いる。既知信号生成部１１４は、例えば、符号化ビットと第一の位相回転系列を対応付けるパラメータとしてｋ＝０を用いて、第二の位相回転系列のサンプル数Ｍ＝８と等しい長さで、第一の位相回転系列を生成する。

なお、本実施の形態の送信信号生成部１０２ｃの動作は、上述のように図４に示す実施の形態１のフローチャートのステップＳ２１において内容が少し異なるが、動作の流れは図４に示す実施の形態１のフローチャートと同様である。

つぎに、本実施の形態の受信機２０が備える受信部の構成および動作について説明する。図２２は、実施の形態４にかかる受信機２０が備える受信部２００ｃの構成例を示す図である。受信部２００ｃは、図１８に示す実施の形態３の受信部２００ｂに対して、復調処理部２０４ｂを復調処理部２０４ｃに置き換えたものである。復調処理部２０４ｃは、復調処理部２０４ｂに対して、干渉測定部２１５ｂおよび判定部２１６ｂを削除し、干渉測定部２１５ｃ、判定部２１６ｃ、切替部２２０、およびＰポイントＤＦＴ部２２１を追加したものである。実施の形態４では、切替部２２０を用いることによって、干渉測定部２１５ｃは、ＭポイントＤＦＴ部２１９またはＰポイントＤＦＴ部２２１の出力に基づいて干渉測定値を算出する。

復調処理部２０４ｃにおいて、受信同期処理部２１０、ＣＰ除去部２１１、等化処理部２１２、周波数逆シフト部２１７、合成部２１８、および系列乗算部２１３ｂまでの処理は、実施の形態３と同様である。系列乗算部２１３ｂは、処理結果を切替部２２０へ出力する。

切替部２２０は、系列乗算部２１３ｂから受け渡された入力信号である処理結果が、既知信号４００〜４０３に対して処理された処理結果の場合、処理結果をＭポイントＤＦＴ部２１９へ出力し、データ信号４０４〜４１５に対して処理された処理結果の場合、ＰポイントＤＦＴ部２２１へ出力するように、信号経路を切り替える。

ＭポイントＤＦＴ部２１９は、既知信号４００〜４０３に対する処理を行う場合、切替部２２０から受け渡された処理結果に対してＭポイントの離散フーリエ変換を行う。ＭポイントＤＦＴ部２１９は、生成した周波数領域信号を干渉測定部２１５ｃへ出力する。干渉測定部２１５ｃは、実施の形態３の干渉測定部２１５ｂと同一の処理を行い、干渉測定値を等化処理部２１２へ出力する。

一方、離散フーリエ変換部であるＰポイントＤＦＴ部２２１は、データ信号４０４〜４１５に対する処理を行う場合、切替部２２０から受け渡されたサンプル数Ｍの信号に対してＰポイントの離散フーリエ変換を行う。ＰポイントＤＦＴ部２２１は、生成した周波数領域信号を干渉測定部２１５ｃおよび判定部２１６ｃへ出力する。ここで、離散フーリエ変換のポイント数Ｐは、切替部２２０から受け渡される信号のサンプル数Ｍより小さい値であり、例えば、本実施の形態では、Ｍ＝８，Ｐ＝４と設定したためＭ＝Ｐ×２の関係にある。ＰポイントＤＦＴ部２２１は、切替部２２０から受け渡される信号に対してＰポイント離散フーリエ変換をＭ／Ｐ回実施し、Ｍ／Ｐ系統の周波数領域信号を生成する。本実施の形態では、ＰポイントＤＦＴ部２２１は、切替部２２０から受け渡される信号の前半のＰ＝４サンプルと、後半のＰ＝４サンプルとの合計Ｍ／Ｐ＝８／４＝２回、独立に離散フーリエ変換を実施し、２系統分の周波数領域信号を生成する。

ＰポイントＤＦＴ部２２１で生成された２系統分の周波数領域信号は、図２１の位相回転系列生成部１１０ｃにおいて位相回転系列を生成するために用いられた、２つのサンプル数Ｐの第一の位相回転系列に対応した周波数領域信号となる。

判定部２１６ｃは、２系統分の周波数領域信号に対して、それぞれ、最も信号電力が高い周波数を１つずつ選択し、選択された周波数の情報を干渉測定部２１５ｃへ出力する。また、判定部２１６ｃは、対応する合計４ビットの符号化ビットを復号部２０５へ出力する。干渉測定部２１５ｃは、判定部２１６ｃから受け渡された２通りの周波数の情報と、ＰポイントＤＦＴ部２２１から受け渡された２系統分の周波数領域信号とを用いて、判定部２１６ｃから受け渡された周波数の情報で示される周波数以外の平均信号電力を算出する。干渉測定部２１５ｃは、算出した平均信号電力を干渉測定値として等化処理部２１２へ出力する。

なお、本実施の形態の復調処理部２０４ｃの動作は、上述のように図２０に示す実施の形態３のフローチャートのステップＳ５１において内容が少し異なるが、動作の流れは図２０に示す実施の形態３のフローチャートと同様である。具体的には、ステップＳ５１において、実施の形態３ではＭポイントＤＦＴ部２１９がＭポイントの離散フーリエ変換を行うが、実施の形態４ではＰポイントＤＦＴ部２２１がＰポイントの離散フーリエ変換を行うことになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第一の送信機１０および第二の送信機１１では、送信信号生成部１０２ｃは、複数の第一の位相回転系列を多重して送信する。また、受信機２０では、復調処理部２０４ｃは、第一の位相回転系列のサンプル数Ｐと同じポイント数の離散フーリエ変換部を備え、多重された第一の位相回転系列と同じ回数だけ処理することとした。これにより、実施の形態１〜３の効果に加えて、第一の送信機１０および第二の送信機１１から受信機２０へ同時に送信できる情報量が増え、通信の高速化が実現可能となる。

なお、本実施の形態では、第一の位相回転系列の長さを第二の位相回転系列の長さの半分に設定し、第一の位相回転系列を２つ多重出来るように構成したが、一例であり、多重数はこれに限定されない。第一の位相回転系列を多重した結果のサンプル数が第二の位相回転系列のサンプル数と同じになれば任意の組み合わせが可能である。

また、本実施の形態では、位相回転系列生成部１１０ｃで多重する第一の位相回転系列は全てデータ信号を仮定して説明したが、これに限定されず、例えば、多重する信号の一部を既知信号として、データ信号と既知信号とを多重送信する構成としてもよい。この場合、位相回転系列生成部１１０ｃは、データ信号および既知信号を用いて第一の位相回転系列を生成する。この場合、ＰポイントＤＦＴ部２２１の処理結果である複数系統の周波数領域信号のうち、第一の位相回転系列として既知信号を割り当てた箇所に対応するものは、受信機２０側で判定処理は必要としない。そのため、干渉測定部２１５ｃは、干渉測定値を算出する際、判定部２１６ｃから受け渡された周波数の情報は参照せず、既知信号として送信機で使用されている周波数以外の周波数における信号電力を平均化した値を干渉測定値とすることができる。これにより、無線通信システム３０では、既知信号の挿入頻度が上がるため、周囲の干渉量の変化をより正確に把握できるようになり、安定して良好な通信品質を得ることが可能となる。また、データ信号と多重された既知信号については、受信機２０において、公知の技術を組み合わせて伝送路推定、その他の同期処理を行うために用いてもよい。このように構成することで、干渉測定と同様に、通信品質の安定化を実現することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１〜４で説明した送信機および受信機の機能を備える中継器を含む無線通信システムについて説明する。

図２３は、実施の形態５にかかる無線通信システム７０の構成例を示す図である。無線通信システム７０は、端末４０〜４３と、中継器５０〜５２と、アクセスポイント６０と、を備える。無線通信システム７０では、信号を直接送受信できない端末とアクセスポイントとの間の通信を、中継器による中継を介して実現する。本実施の形態において、端末４０〜４３、中継器５０〜５２、およびアクセスポイント６０のいずれかを指すときに、装置と称することがある。

図２４は、実施の形態５にかかる端末４０の構成例を示す図である。端末４０〜４３は同様の構成のため、ここでは、端末４０を例にして説明する。無線送信装置である端末４０は、図２に示す送信部１００を備える。端末４０は、送信部１００を用いてデータを送信する。具体的には、端末４０は中継器５０に対してデータ送信を行う。なお、端末４１は中継器５１に対してデータ送信を行う。端末４２，４３は中継器５２に対してデータ送信を行う。端末４０は、送信部１００に代えて送信部１００ｃを備えてもよい。端末４０は、さらに、図８に示す受信部２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃのいずれかを備えていてもよい。

図２５は、実施の形態５にかかる中継器５０の構成例を示す図である。中継器５０〜５２は同様の構成のため、ここでは、中継器５０を例にして説明する。中継器５０は、図２に示す送信部１００、および図８に示す受信部２００を備える。中継器５０は、受信部２００を用いて端末または他の中継器からデータを受信し、送信部１００を用いてデータを送信すなわち転送する。具体的には、中継器５０はアクセスポイント６０に対して中継送信を行う。なお、中継器５１は中継器５０に対して中継送信を行う。中継器５２は中継器５１に対して中継送信を行う。中継器５０は、送信部１００に代えて送信部１００ｃを備えてもよい。また、中継器５０は、受信部２００に代えて受信部２００ａ，２００ｂ，２００ｃのいずれかを備えてもよい。

図２６は、実施の形態５にかかるアクセスポイント６０の構成例を示す図である。無線受信装置であるアクセスポイント６０は、図８に示す受信部２００を備える。アクセスポイント６０は、受信部２００を用いて中継器または端末から送信されたデータを受信する。アクセスポイント６０は、受信部２００に代えて受信部２００ａ，２００ｂ，２００ｃのいずれかを備えてもよい。アクセスポイント６０は、さらに、図２に示す送信部１００，１００ｃのいずれかを備えていてもよい。

無線通信システム７０の各装置がデータを送受信するタイミングについて説明する。本実施の形態では、各装置の送信タイミングおよび受信タイミングが時間的に分割されている時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を用いるものとする。図２７は、実施の形態５にかかる無線通信システム７０においてあるタイミングでの各装置のデータの送受信の流れを示す図である。図２７に示すタイミングでは、端末４０および中継器５１がデータを送信しており、そのデータを中継器５０が受信している。また、端末４２，４３がデータを送信しており、そのデータを中継器５２が受信している。図２８は、実施の形態５にかかる無線通信システム７０において図２７とは別のタイミングでの各装置のデータの送受信の流れを示す図である。図２８に示すタイミングでは、中継器５０がデータを送信しており、そのデータをアクセスポイント６０が受信している。また、端末４１および中継器５２がデータを送信しており、そのデータを中継器５１が受信している。無線通信システム７０では、図２７および図２８に示されるデータの送受信の処理が、時間的に交互に実施される。本実施の形態では、各装置間の無線伝送には同一の周波数チャネルが使用されるものとする。また、中継器５１と中継器５２との間、および中継器５０と中継器５１との間は、無線通信が届く距離関係にあるものとする。この場合、図２７の例では、中継器５１がデータを送信している場合、そのデータが、点線の矢印で示すように干渉信号として中継器５２にも到達する。同様に、図２８の例では、中継器５０がデータを送信している場合、そのデータが、点線の矢印で示すように干渉信号として中継器５１にも到達する。

図２３の無線通信システム７０における、各端末と各中継器で無線伝送に用いられるパラメータの設定方法について説明する。本実施の形態では、データすなわち所望の送信信号と前述した干渉信号とが周波数軸で重ならないように、同時に送信を行う装置間で、送信信号生成部における周波数シフト部の位相回転θを設定する。具体的な設定を反映した場合の送信スペクトルのイメージを図２９および図３０に示す。

図２９は、実施の形態５にかかる無線通信システム７０において、図２７に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図である。図２９では、全部で１６個の周波数帯が使用可能であり、各装置がＭ＝４の位相回転系列およびＬ＝４のアップサンプル処理を適用した場合を示している。図２９では、同時に信号を送信する装置において送信スペクトルが周波数軸上で重ならないように構成されている。すなわち、ある装置に設定されている周波数のシフト量の大きさは、他の装置に設定されている周波数のシフト量の大きさと異なっている。具体的には、周波数軸１８００上において、送信スペクトル１８０１〜１８０４は端末４２が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８０５〜１８０８は端末４３が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８０９〜１８１２は中継器５１が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８１３〜１８１６は端末４０が送信に使用する周波数スペクトルである。

図３０は、実施の形態５にかかる無線通信システム７０において、図２８に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図である。図３０では、全部で１６個の周波数帯が使用可能であり、各装置がＭ＝４の位相回転系列およびＬ＝４のアップサンプル処理を適用した場合を示している。ただし、図３０では、１６個の周波数帯のうち１２個の周波数帯を使用した場合を示している。図３０では、同時に信号を送信する装置において送信スペクトルが周波数軸上で重ならないように構成されている。すなわち、ある装置に設定されている周波数のシフト量は、他の装置に設定されている周波数のシフト量と大きさが異なっている。具体的には、周波数軸１８００上において、送信スペクトル１８１７〜１８２０は端末４１が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８２１〜１８２４は中継器５２が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８２５〜１８２８は中継器５０が送信に使用する周波数スペクトルである。

このように、無線通信システム７０の装置について、各端末および各中継器の送信タイミングと、互いに干渉となる条件とを考慮し、周波数軸上で互いの送信スペクトルが重ならないように送信部１００および受信部２００を構成する。無線通信システム７０では、各装置について、各装置の送信タイミングおよび受信タイミングに基づいて、周波数シフト量および位相回転系列の種別が設定されることになる。これにより、中継器５０〜５２を介して通信を行う無線通信システム７０において、干渉の影響を抑えた良好な通信品質を実現できる。無線通信システム７０は、特に端末間の距離が大きく異なるという条件の場合に、遠近問題を回避した安定した通信を実現できる。

つぎに、本実施の形態における別なパラメータの設定方法について説明する。図３１は、実施の形態５において、図２３の無線通信システム７０に端末４４を追加した無線通信システム７１の構成例を示す図である。端末４４は、端末４０〜４３と同様の構成であり、中継器５０に対してデータ送信を行う。無線通信システム７１において、端末４４以外の装置のデータの送受信のタイミングは図２９および図３０の場合と同様である。図３１に示す無線通信システム７１では、同時に信号を送信している端末および中継器は合計５台存在する。そのため、図２９に示した信号送信方法では、使用可能な周波数が不足することになる。この場合の端末４４に対するパラメータ設定例を図３２に示す。図３２は、実施の形態５にかかる無線通信システム７１において、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける端末４４で使用される送信スペクトルの例を示す図である。具体的には、周波数軸１８００上において、送信スペクトル２０１７〜２０２０は端末４４が送信に使用する周波数スペクトルである。なお、端末４４がデータを送信する図３２のタイミングでは、同時に、端末４２，４３、中継器５１、および端末４０が図２９に示す送信スペクトル１８０１〜１８１６を用いてデータを送信している。図３１に示す無線通信システム７１では、端末４４は中継器５０と通信を行っており、端末４４が中継器５２に対して与える干渉量は、中継器５１が中継器５２に対して与える干渉より影響が小さい。そのため、無線通信システム７１では、端末４４の送信信号は、中継器５１および端末４０の送信信号とは周波数軸上で重ならないように配置し、端末４２，４３の送信信号とは重なることを許容する。このように構成することで、無線通信システム７１では、合計５台の装置から同時に送信される信号が互いに干渉を及ぼす量を低減可能である。

また、本実施の形態における別なパラメータの設定方法として、周波数軸上で各送信信号が互いに重ならないように配置するのに加えて、送信信号生成部における位相回転系列生成部で用いる第二の位相回転系列を、装置間で互いに相関性が低い別な系列を用意して割り当てるように構成してもよい。これには、例えば、実施の形態１で説明した第二の位相回転系列の種別を示すパラメータｒを複数通り用意しておき、干渉を与える可能性のある装置間において相互相関が規定された閾値よりも低くなる組み合わせを割り当てることで実現できる。この構成を図２９および図３２に示す送信スペクトルが使用される無線通信システム７１に適用する場合、例えば、端末４４が用いる第二の位相回転系列のパラメータｒと、端末４２および端末４３が用いるパラメータｒを、相互相関が低くなるように異なる値を割り当てる。これにより、端末４４の信号が中継器５２に届いてしまうような状況においても、端末４２および端末４３の通信に与える干渉量を低減可能となる。また、周波数軸上で信号が互いに重ならないように設定した装置間においても、相互相関の低い異なる第二の位相回転系列を割り当てるように構成してもよい。このように構成することで、装置間の周波数オフセットなどの影響で信号が干渉を与え合う場合においても、第二の位相回転系列間で相互相関が低いため、通信品質の劣化を抑圧できる。無線通信システム７１では、各装置について、各装置の送信タイミングおよび中継器における干渉量に基づいて、周波数シフト量および位相回転系列の種別が設定されることになる。

さらに、同時に信号送信を行う装置間で、位相回転系列のサンプル数Ｍとアップサンプルの係数Ｌを異なるように割り当ててもよい。例えば、図３１に示す無線通信システム７１における別なパラメータ設定例を図３３および図３４に示す。

図３３は、実施の形態５にかかる無線通信システム７１において、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける各装置で使用される送信スペクトルの例を示す図である。図３３では、同時に信号を送信する装置において送信スペクトルが重ならないように構成されている。具体的には、周波数軸１８００上において、送信スペクトル１８０１〜１８０４は端末４２が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル２１０１〜２１０４は中継器５１が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル２１０５〜２１０８は端末４３が送信に使用する周波数スペクトルであり、送信スペクトル１８１３〜１８１６は端末４０が送信に使用する周波数スペクトルである。図３３に示す各装置の送信スペクトルの配置は、図２９に示す各装置の送信スペクトルの配置と比較して、中継器５１および端末４３が使用する送信スペクトルの配置が入れ替わっている。

図３４は、実施の形態５にかかる無線通信システム７１において、図３１に示すデータ送受信のタイミングにおける端末４４で使用される送信スペクトルの他の例を示す図である。具体的には、周波数軸１８００上において、送信スペクトル２１０９〜２１１６は端末４４が送信に使用する周波数スペクトルである。なお、端末４４がデータを送信する図３４のタイミングでは、同時に、端末４２、中継器５１、端末４３、および端末４０が図３３に示す送信スペクトルを用いてデータを送信している。図３４の例では、端末４４は、送信信号生成部におけるパラメータとしてＭ＝８、Ｌ＝２を用いる。また、周波数シフト部における位相回転θは、図３２の場合と同一とする。このように構成することで、端末４４が送信する信号の送信スペクトルが、端末４２および端末４３と重なるようになる。また、端末４４が送信する信号の送信スペクトル密度が図３２の場合より低減するため、中継器５２が信号を受信する際に受ける干渉の影響がより低減できる。また、別な構成として、位相回転系列のサンプル数Ｍおよびアップサンプルの係数Ｌは通信環境に応じて動的に制御できるように構成してもよい。例えば、図３３および図３４に示すように各装置に送信スペクトルの周波数帯を割り当てて通信を行っているところで、端末４２の通信が終了し、図３３に示す送信スペクトル１８０１〜１８０４に対応する周波数帯が未使用になったとする。この場合は、端末４４のパラメータを図３２で用いたのと同様な値に変更することで、全ての送信信号が周波数軸上で重ならないように構成することができる。

なお、上述したように、本実施の形態では、装置間で周波数配置および第二の位相回転系列のパラメータ割り当て方法を具体的に説明したが、これらのパラメータの割り当て方法は、装置の置局条件、無線信号の受信レベルなどに基づいて、干渉の影響がより一層低減できるように適宜調整することが望ましい。例えば、各装置が移動せず固定的に設置されている場合、あらかじめ装置間の距離および伝搬状況によって大まかな干渉量を把握できる。こういった事前情報に基づいて、遠近問題がより顕著に表れる組み合わせについては、優先的に周波数軸上で送信スペクトルが重ならないように割り当て、周波数軸上で割り当てきれない場合は送信スペクトルが重なることは許容し、異なる位相回転系列を割り当てるように構成することができる。また、各装置が無線通信システムの運用中に移動することが想定される場合、各中継器およびアクセスポイントが信号を受信する際に測定した干渉測定値を装置間で共有し、干渉測定値に基づいて送信周波数や位相回転系列の割り当て方を変更することができる。なお、干渉測定値は装置間で共有するのではなく、集中制御装置を別途用意して、集中制御装置が全装置に対する周波数および位相回転系列に関するパラメータを一括管理する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、無線通信システムとして中継伝送を行う場合を例にして説明したが、適用可能な無線通信システムはこれらに限定されない。例えば、図３５に示すような隣接した異なる無線通信システムに対して本発明の送信機および受信機を適用し、送信スペクトルの位置および第二の位相回転系列の種別を変えることによって干渉低減を図るように構成してもよい。図３５は、実施の形態５において無線通信システムが隣接する場合の例を示す図である。無線通信システム７２は、アクセスポイント６１と、端末４５，４６と、を備える。無線通信システム７２において、端末４５，４６はアクセスポイント６１へデータを送信し、アクセスポイント６１は端末４５，４６からのデータを受信する。また、無線通信システム７３は、アクセスポイント６２と、端末４７，４８と、を備える。無線通信システム７３において、端末４７，４８はアクセスポイント６２へデータを送信し、アクセスポイント６２は端末４７，４８からのデータを受信する。例えば、端末４５〜４８が同時に同一の周波数チャネルを用いて信号を送信し、アクセスポイント６１が端末４５，４６の信号を受信し、アクセスポイント６２が端末４７，４８の信号を受信するものとする。このとき、本実施の形態で説明したものと同等の考え方で、各端末が送信する信号の送信スペクトルが周波数軸上で重ならないように割り当てることで干渉を抑圧した良好な通信が実現できる。また、必ずしも周波数軸上の割り当て方のみで干渉を抑圧できない場合でも、互いに相互相関が低くなる、異なる第二の位相回転系列を割り当てることで干渉の抑圧を軽減できる。

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。

１０ 第一の送信機、１１ 第二の送信機、２０ 受信機、３０，７０〜７３ 無線通信システム、４０〜４８ 端末、５０〜５２ 中継器、６０〜６２ アクセスポイント、１００，１００ｃ 送信部、１０１ 符号化部、１０２，１０２ｃ 送信信号生成部、１０３ 送信フィルタ、１０４ 高周波送信処理部、１０５ 送信アンテナ、１１０，１１０ｃ 位相回転系列生成部、１１１ アップサンプル部、１１２ 周波数シフト部、１１３ ＣＰ付加部、１１４ 既知信号生成部、１１５ フレーム生成部、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 受信部、２０１ 受信アンテナ、２０２ 高周波受信処理部、２０３ 受信フィルタ、２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ 復調処理部、２０５ 復号部、２１０ 受信同期処理部、２１１ ＣＰ除去部、２１２ 等化処理部、２１３，２１３ｂ 系列乗算部、２１４ ＮポイントＤＦＴ部、２１５，２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ 干渉測定部、２１６，２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ 判定部、２１７ 周波数逆シフト部、２１８ 合成部、２１９ ＭポイントＤＦＴ部、２２０ 切替部、２２１ ＰポイントＤＦＴ部、２５０ 分配部、２５１ 伝送路推定部、２５２ 等化係数算出部、２５３ 歪み補正部。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線送信装置は、入力された送信ビットに基づいて、周波数応答が帯域幅を持つ位相回転系列を生成する位相回転系列生成部を備える。また、無線送信装置は、位相回転系列のサンプルレートを変更し、さらに位相回転系列を複製するアップサンプル部を備える。また、無線送信装置は、アップサンプル部から取得した位相回転系列に対して、周波数成分を規定されたシフト量周波数軸上でシフトする周波数シフト部を備える。位相回転系列生成部は、送信ビットに基づいて周波数が選択される周波数変調信号である第一の位相回転系列と、周波数成分が時間とともに変化する第二の位相回転系列と、を用いて位相回転系列を生成する際、第二の位相回転系列の系列長よりも系列長が短い第一の位相回転系列を複数用いて、位相回転系列を生成することを特徴とする。

また、本実施の形態では、分配部２５０の出力に対して、伝送路推定部２５１および歪み補正部２５３が独立にＮポイント離散フーリエ変換を行わせるように構成したが、これに限定されない。例えば、分配部２５０に１つのＮポイント離散フーリエ変換を行わせるように構成し、周波数領域の信号を伝送路推定部２５１と歪み補正部２５３に受け渡すようにしてもよい。これにより、復調処理部２０４の回路構成の簡略化が実現できる。

図２３の無線通信システム７０における、各端末と各中継器で無線伝送に用いられるパラメータの設定方法について説明する。本実施の形態では、データすなわち所望の送信信号と前述した干渉信号とが周波数軸上で重ならないように、同時に送信を行う装置間で、送信信号生成部における周波数シフト部の位相回転θを設定する。具体的な設定を反映した場合の送信スペクトルのイメージを図２９および図３０に示す。

なお、上述したように、本実施の形態では、装置間で周波数配置および第二の位相回転系列のパラメータ割り当て方法を具体的に説明したが、これらのパラメータの割り当て方法は、装置の設置条件、無線信号の受信レベルなどに基づいて、干渉の影響がより一層低減できるように適宜調整することが望ましい。例えば、各装置が移動せず固定的に設置されている場合、あらかじめ装置間の距離および伝搬状況によって大まかな干渉量を把握できる。こういった事前情報に基づいて、遠近問題がより顕著に表れる組み合わせについては、優先的に周波数軸上で送信スペクトルが重ならないように割り当て、周波数軸上で割り当てきれない場合は送信スペクトルが重なることは許容し、異なる位相回転系列を割り当てるように構成することができる。また、各装置が無線通信システムの運用中に移動することが想定される場合、各中継器およびアクセスポイントが信号を受信する際に測定した干渉測定値を装置間で共有し、干渉測定値に基づいて送信周波数や位相回転系列の割り当て方を変更することができる。なお、干渉測定値は装置間で共有するのではなく、集中制御装置を別途用意して、集中制御装置が全装置に対する周波数および位相回転系列に関するパラメータを一括管理する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、無線通信システムとして中継伝送を行う場合を例にして説明したが、適用可能な無線通信システムはこれらに限定されない。例えば、図３５に示すような隣接した異なる無線通信システムに対して本発明の送信機および受信機を適用し、送信スペクトルの位置および第二の位相回転系列の種別を変えることによって干渉低減を図るように構成してもよい。図３５は、実施の形態５において無線通信システムが隣接する場合の例を示す図である。無線通信システム７２は、アクセスポイント６１と、端末４５，４６と、を備える。無線通信システム７２において、端末４５，４６はアクセスポイント６１へデータを送信し、アクセスポイント６１は端末４５，４６からのデータを受信する。また、無線通信システム７３は、アクセスポイント６２と、端末４７，４８と、を備える。無線通信システム７３において、端末４７，４８はアクセスポイント６２へデータを送信し、アクセスポイント６２は端末４７，４８からのデータを受信する。例えば、端末４５〜４８が同時に同一の周波数チャネルを用いて信号を送信し、アクセスポイント６１が端末４５，４６の信号を受信し、アクセスポイント６２が端末４７，４８の信号を受信するものとする。このとき、本実施の形態で説明したものと同等の考え方で、各端末が送信する信号の送信スペクトルが周波数軸上で重ならないように割り当てることで干渉を抑圧した良好な通信が実現できる。また、必ずしも周波数軸上の割り当て方のみで干渉を抑圧できない場合でも、互いに相互相関が低くなる、異なる第二の位相回転系列を割り当てることで干渉を軽減できる。

Claims (12)

1. 入力された送信ビットに基づいて、周波数応答が帯域幅を持つ位相回転系列を生成する位相回転系列生成部と、
   前記位相回転系列のサンプルレートを変更し、さらに前記位相回転系列を複製するアップサンプル部と、
   前記アップサンプル部から取得した位相回転系列に対して、周波数成分を規定されたシフト量周波数軸上でシフトする周波数シフト部と、
   を備えることを特徴とする無線送信装置。
2. 前記位相回転系列生成部は、前記送信ビットに基づいて周波数が選択される周波数変調信号である第一の位相回転系列と、周波数成分が時間とともに変化する第二の位相回転系列と、を用いて前記位相回転系列を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
3. 前記位相回転系列生成部は、前記第二の位相回転系列の系列長よりも系列長が短い前記第一の位相回転系列を複数用いて、前記位相回転系列を生成する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線送信装置。
4. 前記位相回転系列生成部は、データ信号および既知信号を用いて、前記第一の位相回転系列を生成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線送信装置。
5. 前記規定されたシフト量の大きさは、他の無線送信装置で設定されているシフト量の大きさと異なり、
   前記周波数シフト部は、前記位相回転系列の周波数成分を、前記規定されたシフト量に基づいて周波数軸上でシフトする、
   ことによって、前記他の無線送信装置から送信される信号と周波数軸上で重ならないように信号を送信することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の無線送信装置。
6. 前記位相回転系列生成部は、他の無線送信装置との相互相関が規定された閾値よりも低い前記第二の位相回転系列を用いて、前記位相回転系列を生成する、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の無線送信装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の無線送信装置から送信された信号を受信する無線受信装置であって、
   無線伝送路で受けた歪みを補正する等化処理部と、
   前記等化処理部で補正された信号に対して、前記無線送信装置で位相回転系列を生成する際に使用された第二の位相回転系列の複素共役を乗算する系列乗算部と、
   前記系列乗算部の処理結果に対して離散フーリエ変換を行い、周波数領域信号を得る離散フーリエ変換部と、
   前記周波数領域信号に基づいて信号判定を行う判定部と、
   前記周波数領域信号に対して送信信号成分が含まれる周波数以外の周波数の信号に基づいて干渉測定値を算出する干渉測定部と、
   を備えることを特徴とする無線受信装置。
8. 前記干渉測定部は、前記送信信号成分が既知信号またはデータ信号の場合において、前記干渉測定値を算出する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線受信装置。
9. 前記無線送信装置から受信した信号から、前記無線送信装置で周波数成分がシフトされたシフト量を除去する周波数逆シフト部と、
   前記無線送信装置で複製された位相回転系列を合成する合成部と、
   を備え、
   前記系列乗算部は、合成後の信号に対して、前記複素共役を乗算する、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線受信装置。
10. 請求項１に記載の無線送信装置と、
    請求項７に記載の無線受信装置と、
    を備え、
    前記無線送信装置の送信タイミングおよび前記無線受信装置における干渉量に基づいて、各無線送信装置および各無線受信装置において、周波数シフト量および位相回転系列の種別が設定されることを特徴とする無線通信システム。
11. 前記無線送信装置および前記無線受信装置を備える中継器、
    を備え、
    前記中継器は、他の無線送信装置から受信した信号を他の無線受信装置に中継する、
    ことによって、直接信号の送受信ができない無線送信装置と無線受信装置との間の通信を、前記中継器による中継を介して実現することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記無線送信装置および前記中継器の送信タイミングと、前記無線受信装置および前記中継器の受信タイミングとは時分割複信によって制御されており、前記時分割複信で制御された送信タイミングおよび受信タイミングに基づいて、前記無線送信装置、前記無線受信装置、および前記中継器の、周波数シフト量および位相回転系列の種別が設定されることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。

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