KR20100122117A - 무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 무선 신호를 송신하는 송신 장치와, 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신하고, 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하고, 분기한 복수의 제1 계열의 트레이닝 신호 각각에 대해 규칙성을 가진 캐리어 주파수 오프셋에 의한 주파수로 각각 변조된 무선 신호를 송신하는 송신 장치; 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호로부터 얻어지는 위상 천이량에 따라, 송신 장치와의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수신 장치;를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법{Radio communication system, transmission device, reception device, radio communication method, transmission method, and reception method}
본 발명은 무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법에 관한 것이다.
본원은 2008년 4월 21일에 일본 출원된 특원 2008-110750호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
디지털 무선 통신 시스템은, 주파수의 이용률 향상과 전송 특성 향상을 위해 PSK(Phase Shift Keying)나 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등의 변조 방식을 이용한다.
PSK나 QAM에 의한 변조 방식은, 위상에 정보를 탑재하여 변조한다. 그 때문에, 송신측과 수신측의 발신기의 주파수의 어긋남에 의한 캐리어 주파수 오프셋의 존재 하에서는 캐리어 주파수 오프셋에 의한 위상 회전에 따라 전송 특성이 크게 열화된다.
이 캐리어 주파수 오프셋에 의한 전송 특성의 열화를 회피하기 위해, PSK나 QAM에 의한 변조 방식에서는, 어떠한 수단을 이용하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하여 발신기의 어긋남을 보정할 필요가 있다.
이 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 방법으로는, 미리 정해지는 계열의 트레이닝 신호를 이용하는 수법과, 트레이닝 신호를 필요로 하지 않는 블라인드 수법이 있다.
후자의 블라인드 수법은, 트레이닝 신호가 불필요하기 때문에, 높은 전송 효율을 실현할 수 있다. 그러나, 단시간에 캐리어 주파수 오프셋의 추정이 불가능한 문제가 있다.
그 때문에, 단시간에 캐리어 주파수 오프셋을 추정할 필요가 있는 버스트 전송을 행하는 무선 통신 시스템에서는, 미리 정해진 계열의 트레이닝 신호를 이용한 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법을 이용한다(비특허문헌 1).
도 15는, 무선 통신 시스템(300)에서의 송신 장치(5) 및 수신 장치(6)를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하여, 비특허문헌 1에 도시된 기지의 계열의 트레이닝 신호를 이용한 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법을 이용하는 무선 통신 시스템(300)에 대해 설명한다. 무선 통신 시스템(300)은, 송신 장치(5)와 수신 장치(6)를 구비한다.
송신 장치(5)는 트레이닝 신호 계열 생성부(51), 무선부(52), 송신 안테나(53)를 구비한다.
트레이닝 신호 계열 생성부(51)는, 미리 정해진 계열의 트레이닝 신호를 생성한다.
무선부(52)는, 트레이닝 신호 계열 생성부(51)에서 생성된 트레이닝 신호를 아날로그 변환 및 주파수 변환하고, 송신 안테나(53)로부터 수신 장치(6)로 송신한다.
수신 장치(6)는 수신 안테나(61), 무선부(62), 위상차 검출부(63), 평균화부(64), 주파수 추정부(65)를 구비한다.
수신 안테나(61)는, 송신 장치(5)로부터 송신된 무선 신호를 수신한다.
무선부(62)는, 수신 안테나(61)에서 수신한 무선 신호에 대해 주파수 변환 및 디지털 변환을 행하고, 수신 신호를 생성한다.
위상차 검출부(63)는, 해당 수신 신호와 미리 정해져 있는 계열에 기초한 트레이닝 신호를 비교하고, 일정 시간의 위상 천이량에 따라 구해지는 잡음의 영향을 포함하는 물리량을 검출한다. 또, 비특허문헌 1에서는, 트레이닝 신호가 0.8μs간격으로 반복되는 신호 계열이고, 수신 신호를 0.8μs 지연시킴으로써 0.8μs간의 위상 천이량의 함수인 물리량을 검출하고 있다.
평균화부(64)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해, 위상차 검출부(63)에서 검출한 물리량을 평균화한다.
주파수 추정부(65)는, 평균화부(64)에서 평균화된 물리량으로부터 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.
다음에, 종래의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법의 동작 원리에 대해 수학식을 이용하여 설명한다.
n을 샘플 번호라고 하고, 트레이닝 신호 계열 생성부(51)에서 생성된 트레이닝 신호를 s(n)이라고 한다. 수신 안테나(61)에서 수신되고, 무선부(62)에서 주파수 변환 및 디지털 변환되며, 그 결과에 따라 생성되는 수신 신호(y(n))는 식(1)으로 나타난다.
Figure pct00001
여기서, h는, 송신 안테나(53)와 수신 안테나(61) 간의 복소 진폭 응답이다. Δf는, 송신 장치(5)와 수신 장치(6) 간의 캐리어 주파수 오프셋이다. fs는, 샘플링 주파수이다. η(n)은 샘플마다 무상관으로, 평균 전력량이 1이 되는 복소 가우스 분포에 따른 잡음이다.
또, 설명을 간단하게 하기 위해, 이후에서는 트레이닝 신호(s(n))는 어떤 샘플에서도 그 절대값의 크기(｜s(n)｜)는 1이라고 한다.
위상차 검출부(63), 평균화부(64), 주파수 추정부(65)는, 무선 신호를 수신하여 생성된 수신 신호(y(n))와, 트레이닝 신호 계열 생성부(51)에서 생성된 트레이닝 신호(s(n))를 이용하여 캐리어 주파수 오프셋(Δf)을 추정한다.
트레이닝 신호(s(n))는, 미리 정해진 신호 계열에 기초한 트레이닝 신호이다.
위상차 검출부(63)에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용한 경우, 즉 수신 신호(y(n))의 시간차(τ) 샘플에서의 지연 검파 결과와 트레이닝 신호(s(n))의 시간차(τ) 샘플에서의 지연 검파 결과의 공역 복소수를 승산하는 경우, 시간차(τ) 샘플에서의 위상 천이량의 함수인 물리량(z(n))은 식(2)으로 나타난다.
Figure pct00002
식(2)에 있어서, α(n)은 식(3)으로 나타난다.
Figure pct00003
평균화부(64)에서 N샘플분의 물리량(z(n))을 평균화했다고 하면, 평균화 물리량(Φ)은, 샘플수(N)가 시간차(τ) 샘플의 값보다 클(위상차 N>τ) 때에는 식(4)으로 나타난다.
Figure pct00004
식(4)에 있어서, Re[·]은 실수를 나타낸다.
또한, 샘플수(N)가 시간차(τ) 샘플의 값 이하(위상차 N≤t)일 때에는, 평균화 물리량(Φ)은 식(5)으로 나타난다.
Figure pct00005
위상차 검출부(63)에서 지연 검파를 이용한 경우, 주파수 추정부(65)는, 식(6)에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)를 산출한다.
Figure pct00006
식(6)에 있어서, Im[·]은 허수를 나타낸다.
평균화 물리량(Φ)에서의 잡음(η(n))의 영향을 무시할 수 있을 만큼 작은 경우, 식(4) 또는 식(5)의 중괄호{} 안의 제1항 이외의 성분이 0(제로), 즉 실수 성분만 된다. 그 때문에, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)를 오차없이 산출할 수 있다.
그러나, 일반적인 무선 통신 시스템에서는, 잡음(η(n))의 영향은 무시할 수 없다. 그래서, 다음에, 잡음(η(n))의 영향을 무시할 수 없는 경우의 오차 추정에 대해, 수학식을 이용하여 설명한다.
잡음(η(n))은, 샘플마다 무상관이면서 확률적으로는 복소 가우스 분포에 따른다. 그 때문에, 가우스 분포에 따른 2개의 독립 변수끼리를 선형 연산하면, 가우스 분포 성질에 의해, 식(4)의 N>τ의 평균화 물리량(Φ)은 식(7)으로서 나타낼 수 있다. 또, 가우스 분포의 성질로서, 양 변수의 분산을 선형 연산한 분산을 가진 가우스 분포로 근사할 수 있는 성질이 있다.
또, 가우스 분포에 따른 2개의 독립 변수끼리를 승산하면, 엄밀하게는 가우스 분포는 되지 않지만 가우스 분포에 가까운 분포가 된다. 그 때문에, 이후에서는 양 변수의 분산을 승산한 분산을 가진 가우스 분포로 근사할 수 있는 것으로서 설명한다.
Figure pct00007
또한, 식(5)의 N≤τ인 경우의 평균화 물리량(Φ)은 식(8)으로서 나타낼 수 있다.
Figure pct00008
식(7), 식(8)에 있어서, 잡음을 나타내는 ηr, ηi는 분산이 1인 가우스 분포에 따른 변수이다.
여기서, 캐리어 주파수 오프셋의 추정에 이용하는 수신 신호의 전력의 총합이 잡음 전력보다 충분히 높은 경우, 즉 식(9)으로 나타나는 경우에 대해 설명한다.
Figure pct00009
식(9)으로 나타나는 경우는, 주파수 추정부(65)에서 산출되는 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)는, θ가 1보다 충분히 작은 값을 취할 때(θ<<1)에 tanθ≒θ가 되는 관계를 이용한다. 이 때, N>τ인 경우에는, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)는 식(1O)에 근사할 수 있다.
Figure pct00010
또한, N≤τ인 경우에는, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)는 식(11)에 근사할 수 있다.
Figure pct00011
식(1O), 식(11)에 있어서, 잡음을 나타내는 ηθ는 분산이 1인 가우스 분포에 따른 변수이다.
또, 캐리어 주파수 오프셋의 추정이 가능한 인입 범위는, 예를 들면 식(12)에서 규정된다.
Figure pct00012
식(1O) 또는 식(11)으로 나타나는 바와 같이, 종래의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템에서는, 보다 샘플링 속도가 느리고, 보다 시간차(τ) 샘플의 시간이 길며, 보다 수신 레벨(｜h｜2)이 크고, 보다 평균화 샘플수(N)가 클수록 캐리어 주파수 오프셋의 추정 오차를 작게 할 수 있다. 이 중에서 샘플링 속도(fs)와 시간차(τ) 샘플은, 식(12)으로 나타나는 캐리어 주파수 오프셋의 인입 범위에 의해 설정 가능한 범위가 제한된다.
따라서, 종래의 주파수 오프셋 추정 시스템에서는, 요구되는 캐리어 주파수 오프셋의 인입 범위로부터 샘플링 속도(fs)와 시간차(τ) 샘플의 값을 결정한다. 그 후, 허용되는 추정 오차 및 상정되는 수신 레벨(｜h｜2)로부터 샘플수(N)를 결정한다.
그러나, 예상외의 전반 (傳搬)과 같은 멀티 패스 환경에서는, 복수의 패스가 역상으로 가산되고, 일정한 확률로 수신 레벨이 크게 저하된다. 예를 들면, 레일리 페이딩 환경에서는, 순간의 수신 레벨이 평균 수신 레벨보다 20dB이상 낮아질 확률이 약 1% 존재한다. 이 레일리 페이딩 환경은 멀티 패스 환경의 일반적인 모델이다.
그 때문에, 종래의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템을 멀티 패스 페이딩 환경에서 이용하는 경우, 수신 레벨 저하에 따른 추정 오차의 증대를 회피하기 위해, 평균화 샘플수를 CNR(Carrier-to-Noise Ratio)로 규정되는 수와 비교하여 충분히 큰 값으로 설정할 필요나, 평균 수신 레벨을 충분히 높게 할 필요가 있었다. 이에 의해, 긴 트레이닝 신호를 부여하는 것에 따른 프레임 이용 효율의 저하와 캐리어 주파수 오프셋 추정 시간의 증대나, 송신 전력의 증대에 따른 송신 장치의 소비전력과 비용의 증대를 초래하는 문제가 있었다.
비특허문헌 1: 모리쿠라 마사히로, 구보타 슈지 외, "개정판 802.11 고속 무선 LAN 교과서", 임프레스, pp.204-205, 2005
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 멀티 패스 환경에서도 적은 평균화 샘플수로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법을 제공하는 데에 있다.
(1)본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 시스템은, 복수의 무선 신호를 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하고, 분기한 복수의 제1 계열의 트레이닝 신호 각각에 대해 규칙성을 가진 상기 캐리어 주파수 오프셋에 의한 주파수로 각각 변조된 상기 무선 신호를 송신하는 송신 장치; 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호로부터 얻어지는 위상 천이량에 따라, 상기 송신 장치와의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수신 장치;를 포함한다.
이에 의해, 복수의 무선 신호에 의해 송신되는 제1 계열의 트레이닝 신호에 각각 부여되는 주파수 오프셋의 작용에 의해, 트레이닝 신호의 위상차 검출이 용이하게 된다. 따라서, 짧은 트레이닝 신호 길이 또는 보다 작은 송신 전력으로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.
(2)본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 시스템은, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성부; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여부; 상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신부;를 포함하고, 상기 수신 장치는, 상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신부; 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출부; 상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화부; 상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정부;를 포함한다.
이에 의해, 복수의 송신 안테나로부터 복수의 무선 신호에 의해 송신되는 소정 계열의 트레이닝 신호에 부여되는 주파수 오프셋의 작용에 의해, 수신 레벨의 정상적인 떨어짐을 회피할 수 있다. 이에 의해, 위상차 검출에서의 잡음의 영향을 경감함으로써, 멀티 패스 페이딩 환경에서도 짧은 트레이닝 신호 길이 또는 보다 작은 송신 전력으로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.
(3)또한, 본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 시스템에서는, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성부; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여부;를 포함하고, 상기 송신부는, 상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신하며, 상기 수신 장치는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출부; 상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화부;를 포함하고, 상기 주파수 추정부는, 상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정해도 된다.
이에 의해, 제2 계열의 트레이닝 신호를 이용한 위상차 검출을 행함으로써, 넓은 인입 범위와 짧은 인입 시간을 실현할 수 있다. 그리고, 그 추정 정밀도를 제1 계열의 트레이닝 신호를 이용한 위상차 검출의 인입 범위 내로 한다. 이에 의해, 이어서 행하는 제1 계열의 트레이닝 신호를 이용한 위상차 검출과의 조합에 의해 높은 추정 정밀도를 양립할 수 있다.
(4)또한, 본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 시스템에서는, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부는, 부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하고, 상기 제2 평균화부는, 상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화해도 된다.
이에 의해, 제2 위상차 검출부에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용함으로써, 캐리어 주파수 오프셋을 고정밀도로 추정할 수 있다.
(5)본 발명의 일태양에 의한 송신 장치는, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치로서, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성부; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여부; 상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신하는 송신부;를 포함한다.
(6)또한, 본 발명의 일태양에 의한 송신 장치에서는, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성부; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여부;를 포함하고, 상기 송신부는, 상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신해도 된다.
(7)또한, 본 발명의 일태양에 의한 송신 장치에서는, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부는, 부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여해도 된다.
(8)본 발명의 일태양에 의한 수신 장치는, 분기된 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하여, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와 통신하고, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하며, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치로서, 상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신부; 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출부; 상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화부; 상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정부;를 포함한다.
(9)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 분기된 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호와 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 송신하는 송신 장치와 통신하고, 상기 수신 장치는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출부; 상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화부;를 포함하며, 상기 주파수 추정부는, 상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정해도 된다.
(1O)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하는 송신 장치와 통신하고, 상기 제2 평균화부는, 상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화해도 된다.
(11)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 제1 위상차 검출부는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T1)에서의 위상 천이량으로부터, 미리 정해진 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써 제1 물리량을 산출해도 된다.
이에 의해, 위상 검출에 관한 연산을 가감산으로만 할 수 있고, 회로 구성을 간소화할 수 있다.
(12)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 제1 위상차 검출부는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T1)에서의 지연 검파 결과와, 미리 정해진 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 지연 검파 결과의 공역 복소를 승산함으로써 제1 물리량을 산출해도 된다.
이에 의해, 제1 위상차 검출부에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용함으로써, 캐리어 주파수 오프셋을 고정밀도로 추정할 수 있다.
(13)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 제1 평균화부는, 상기 제1 물리량을 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출해도 된다.
이에 의해, 제1 평균화부에서 fs/f1샘플의 자연수 배인 N1샘플분의 물리량(Z1(n))을 평균화한다. 따라서, 평균화 샘플수(N1)에 따른 캐리어 주파수 오프셋 추정 정밀도를 얻을 수 있다.
(14)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 제2 위상차 검출부는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T2)에서의 위상 천이량으로부터, 미리 정해진 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써 제2 물리량을 산출해도 된다.
이에 의해, 위상 검출에 관한 연산을 가감산으로만 할 수 있고, 회로 구성을 간소화할 수 있다.
(15)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 제2 위상차 검출부는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T2)에서의 지연 검파 결과로부터, 미리 정해진 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 지연 검파 결과의 공역 복소를 승산함으로써 제2 물리량을 산출해도 된다.
이에 의해, 제2 주파수 오프셋 부여부에서 부여되는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여한다. 그리고, 제2 평균화부에서 제2 물리량을 fs/f2의 샘플의 자연수 배인 N2샘플분의 물리량을 평균화한다. 이에 의해, 평균화 샘플수(N2)에 따른 캐리어 주파수 오프셋 추정 정밀도를 얻을 수 있다.
(16)또한, 본 발명의 일태양에 의한 수신 장치에서는, 상기 수신부, 상기 제1 위상차 검출부, 상기 제1 평균화부, 상기 주파수 추정부 중 적어도 하나 이상을 복수 포함하고, 적어도 하나 이상 포함하고 있는 상기 수신부, 상기 제1 위상차 검출부, 상기 제1 평균화부, 상기 주파수 추정부가 출력하는 복수의 신호를 선택 또는 합성하여 출력하는 신호 선택·합성부를 포함해도 된다.
(17)본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 방법은, 복수의 무선 신호를 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 무선 통신 방법으로서, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하고, 분기한 복수의 제1 계열의 트레이닝 신호 각각에 대해 규칙성을 가진 상기 캐리어 주파수 오프셋에 의한 주파수로 각각 변조된 상기 무선 신호를 송신하며, 상기 수신 장치는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호로부터 얻어지는 위상 천이량에 따라, 상기 송신 장치와의 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.
(18)본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 방법은, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 무선 통신 방법으로서, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성 과정; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여 과정; 상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신하는 송신 과정;을 가지고, 상기 수신 장치는, 상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신 과정; 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출 과정; 상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화 과정; 상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정 과정;을 가진다.
(19)또한, 본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 방법에서는, 상기 송신 장치는, 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성 과정; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여 과정;을 더 가지고, 상기 송신 과정에서는, 상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신하며, 상기 수신 장치는, 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출 과정; 상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화 과정;을 더 가지고, 상기 주파수 추정 과정에서는, 상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정해도 된다.
(20)또한, 본 발명의 일태양에 의한 무선 통신 방법에서는, 상기 제2 주파수 오프셋 부여 과정에서는, 부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하고, 상기 제2 평균화 과정에서는, 상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화해도 된다.
(21)본 발명의 일태양에 의한 송신 방법은, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치를 이용한 송신 방법으로서, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성 과정; 상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여 과정; 상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치로 송신하는 송신 과정;을 가진다.
(22)본 발명의 일태양에 의한 수신 방법은, 분기된 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하여, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와 통신하고, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하며, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 수신 방법으로서, 상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신 과정; 상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출 과정; 상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화 과정; 상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정 과정;을 가진다.
본 발명의 무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법은, 멀티 패스 환경에서도 적은 평균화 샘플수로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(100)을 도시하는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태의 기술과 종래 기술에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 오차 특성을 비교한 그래프이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태의 기술과 종래 기술에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 오차 특성을 비교한 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 송신 장치(1)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 수신 장치(2)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 6은, 제2 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(200)을 도시하는 블록도이다.
도 7은, 제2 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(200)에서의 송신 신호 포맷이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 송신 장치(3)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 수신 장치(4)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 수신 장치(7)를 도시하는 개략 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 수신 장치(7a)를 도시하는 개략 블록도이다.
도 12는, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 송신 장치(1)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 13은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 송신 장치(1)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 14는, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 수신 장치(8)를 도시하는 개략 블록도이다.
도 15는, 종래의 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(300)을 도시하는 블록도이다.
(제1 실시형태)
이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(100)을 도시하는 개략 블록도이다. 도 1을 참조하여, 미리 정해지는 계열의 트레이닝 신호를 이용하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 시스템(100)에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 무선 통신 시스템(100)은, 송신 장치(1)와 수신 장치(2)를 구비하고 있다. 송신 장치(1)는 트레이닝 신호 계열 생성부(11), 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M), 무선부(13-1~13-M), 송신 안테나(14-1~14-M)를 구비하고 있다. 또, M은 2 이상의 정수이다.
트레이닝 신호 계열 생성부(11)는, 미리 정해진 계열의 트레이닝 신호를 생성하고, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에 각각 출력한다.
주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)에서 생성된 트레이닝 신호에 임의의 주파수(f1)의 임의의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 각각 부여하여 무선부(13-1~13-M)에 출력한다.
무선부(13-1~13-M)는, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)에서 생성되고, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에 의해 주파수 오프셋이 부여된 트레이닝 신호를 아날로그 변환 및 주파수 변환하여, 무선 신호로서 송신 안테나(14-1~14-M)에 출력한다.
송신 안테나(14-1~14-M)는, 접속되어 있는 무선부(13-1~13-M)로부터 출력되는 무선 신호를 수신 장치(2)로 송신한다.
송신 장치(1)의 구성요소의 접속과 신호의 흐름을 이하에 설명한다.
트레이닝 신호 계열 생성부(11)는, 출력 단자가 각각의 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)의 입력 단자에 접속되어 있다. 트레이닝 신호 계열 생성부(11)는, 생성한 트레이닝 신호를 분기하여 각각의 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에 출력한다.
주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 입력 단자가 트레이닝 신호 계열 생성부(11)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 무선부(13-1~13-M)의 입력 단자에 1대1로 접속되어 있다. 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 입력된 트레이닝 신호에 각각 주파수 오프셋을 부여하여 무선부(13-1~13-M)에 출력한다.
무선부(13-1~13-M)는, 입력 단자가 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)의 출력 단자에 1대1로 접속되고, 출력 단자가 송신 안테나(14-1~14-M)의 입력 단자에 1대1로 접속되어 있다. 무선부(13-1~13-M)는, 입력된 신호로서, 각각 주파수 오프셋이 부여된 트레이닝 신호를 변환하고, 무선 신호를 생성하여 송신 안테나(14-1~14-M)를 개재하여 무선 신호를 수신 장치(2)로 송신한다.
수신 장치(2)는 수신 안테나(21), 무선부(22), 위상차 검출부(23), 평균화부(24), 주파수 추정부(25)를 구비하고 있다.
수신 안테나(21)는, 송신 장치(1)로부터 송신된 무선 신호를 수신하고 무선부(22)에 출력한다.
무선부(22)는, 수신 안테나(21)에서 수신된 무선 신호에 대해 주파수 변환 및 디지털 변환을 행하여 수신 신호를 생성하고, 위상차 검출부(23)에 출력한다.
위상차 검출부(23)는, 무선부(22)에서 생성된 수신 신호와 미리 정해져 있는 계열의 트레이닝 신호를 비교한다. 그리고, 위상차 검출부(23)는, 주파수(f1)의 역수로 표현되는 시간의 임의의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 검출하고, 평균화부(24)에 출력한다.
평균화부(24)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해 위상차 검출부(23)로부터 출력된 물리량을 평균화하고, 평균화 물리량을 주파수 추정부(25)에 출력한다.
주파수 추정부(25)는, 평균화부(24)에서 평균화된 평균화 물리량을 기초로 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.
수신 장치(2)의 구성요소의 접속과 신호의 흐름을 이하에 설명한다.
수신 안테나(21)는, 출력 단자가 무선부(22)의 입력 단자에 접속되어 있다. 수신 안테나(21)는, 수신한 무선 신호를 무선부(22)에 출력한다.
무선부(22)는, 입력 단자가 수신 안테나(21)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 위상차 검출부(23)의 입력 단자에 접속되어 있다. 무선부(22)는, 수신 안테나(21)에서 수신한 무선 신호로부터 생성된 수신 신호를 위상차 검출부(23)에 출력한다.
위상차 검출부(23)는, 입력 단자가 무선부(22)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 평균화부(24)에 접속되어 있다. 위상차 검출부(23)는, 무선부(22)로부터 입력된 수신 신호에 포함되는 트레이닝 신호 부분을 추출하고, 미리 정해지는 계열의 트레이닝 신호와 비교하여 구해지는 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 평균화부(24)에 출력한다.
평균화부(24)는, 입력 단자가 위상차 검출부(23)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 주파수 추정부(25)에 접속되어 있다. 평균화부(24)는, 위상차 검출부(23)로부터 입력된 물리량에 대해 평균화 처리를 하여 구한 평균화 물리량을 주파수 추정부(25)에 출력한다.
주파수 추정부(25)는, 입력 단자가 평균화부(24)의 출력 단자에 접속되어 있다. 주파수 추정부(25)는, 입력된 평균화 물리량을 기초로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하고, 그 결과를 출력한다.
다음에, 본 발명의 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템의 동작 원리에 대해 수학식을 이용하여 설명한다. 이후에서는, 설명을 간단하게 하기 위해 샘플 단위로 설명한다.
여기서, n을 샘플 번호라고 한다. 또한, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)에서 생성한 트레이닝 신호를 s1(n)이라고 한다. 주파수 오프셋 부여부(12-m)에서 주파수 오프셋이 부여된 제1 트레이닝 신호(X1m(n))는, 등간격으로 주파수 오프셋을 부여한 경우에는 식(13)으로 나타낼 수 있다. m은 1부터 M까지의 자연수를 나타낸다.
Figure pct00013
식(13)에 있어서, fs는 샘플링 주파수이다. 또, 주파수 오프셋의 부여에 기인하는 위상 변동이 샘플마다 동일해지는 것을 회피하기 위해, 주파수 오프셋을 등간격으로 부여한 경우의 주파수(f1)는 식(14)의 관계를 만족시킬 필요가 있다.
Figure pct00014
이 때, 수신 안테나(21)에서 수신하고, 무선부(22)에서 주파수 변환 및 디지털 변환을 하며, 그 결과에 따라 생성되는 수신 신호(y1(n))는 식(15)로 나타낼 수 있다.
Figure pct00015
식(15)에 있어서, hm은, 송신 안테나(14-m)(m은 1부터 M까지의 자연수를 나타냄)와 수신 안테나(21) 사이의 복소 진폭 응답이다. Δf는, 송신 장치(1)와 수신 장치(2) 사이의 캐리어 주파수 오프셋이다. fs는 샘플링 주파수이다. η1(n)은, 샘플마다 무상관으로, 평균 전력량이 1이 되는 복소 가우스 분포에 따른 잡음을 나타낸다.
여기서, 트레이닝 신호 계열(s(n))에 대해 s1(n)이라고 하면, 식(15)는 식(1)의 위상 진폭 응답(h)을 시변동하는 변수(β1(n))로 치환한 식이 된다. β1(n)은 위상 진폭 응답에 상당하는 변수라고 생각할 수 있고, 식(16)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00016
위상차 검출부(23), 평균화부(24), 주파수 추정부(25)는, 수신하여 생성된 수신 신호(y1(n))와, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)에서 생성되어 미리 정해진 트레이닝 신호(s1(n))의 정보를 이용하여 캐리어 주파수 오프셋(Δf)을 추정한다.
위상차 검출부(23)에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용한 경우, 시간차(τ1) 샘플에서의 위상 천이량의 함수인 물리량(z1(n))은 식(17)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00017
여기서, 식(17)에 있어서, α1(n)은 식(18)으로 나타난다.
Figure pct00018
여기서, τ1=fsT1이다. k를 임의의 자연수라고 하면, 시간차(τ1) 샘플은 식(19)의 관계를 만족시키도록 설정된다.
Figure pct00019
평균화부(24)에서, 변수(β1(n))의 1주기인 fs/f1샘플의 임의의 자연수 배인 N1샘플분의 물리량(z1(n))을 평균화하였다고 하면, 평균화 물리량(Φ1)은, 샘플수(N)가 시간차(τ1) 샘플의 값보다 클(N>τ1) 때에는 식(20)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00020
또한, 샘플수(N)가 시간차(τ1) 샘플의 값 이하일(N≤τ1) 때에는, 평균화 물리량(Φ1)은 식(21)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00021
위상차 검출부(23)에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용한 경우, 주파수 추정부(25)는, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)를 산출한다. 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)를 구하는 산출식을 식(22)에 나타낸다.
Figure pct00022
평균화 물리량(Φ1)에서의 잡음(η1(n))이 영향을 무시할 수 있을 만큼 작은 경우, 식(20) 및 식(21)의 중괄호{} 안의 제1항 이외의 성분이 0(제로), 즉 실수 성분만 된다. 따라서, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)를 오차없이 산출할 수 있다.
다음에, 잡음(η1(n))의 영향을 무시할 수 없는 경우의 오차 추정에 대해 수학식을 이용하여 설명한다.
우선, 위상 진폭 응답에 상당하는 변수(β1(n))에 대해 생각한다. 변수(β1(n))의 레벨, 즉 절대값의 제곱은 식(23)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00023
또한, 변수(β1(n))의 변동 주기는 τ1샘플이고, 그 평균 레벨은 식(24)이 된다.
Figure pct00024
잡음(η1(n))은, 샘플마다 무상관이면서 확률적으로는 복소 가우스 분포에 따른다. 그 때문에, 가우스 분포의 성질 및 식(22)을 이용하면, 식(20)의 샘플수(N1)가 시간차(τ1) 샘플의 값보다 클(N1>τ1) 때의 평균화 물리량(Φ1)은 식(25)으로서 나타낼 수 있다. 또, 가우스 분포의 성질로서, 가우스 분포에 따른 2개의 독립 변수끼리를 선형 연산하면 양 변수의 분산을 선형 연산한 분산을 가진 가우스 분포로 근사할 수 있는 성질이 있다.
Figure pct00025
또한, 식(21)의 샘플수(N1)가 시간차(τ1) 샘플의 값 이하일(N1≤τ1) 때의 평균화 물리량(Φ1)은 식(26)으로서 나타낼 수 있다.
Figure pct00026
잡음(ηr, ηi)은 분산 1의 가우스 분포에 따른 변수이다.
식(26)에 있어서, 캐리어 주파수 오프셋의 추정에 이용하는 수신 신호의 전력의 총합이 잡음 전력보다 충분히 높은 경우, 즉 식(27)으로 나타나는 경우에 대해 설명한다.
Figure pct00027
식(27)으로 나타나는 경우는, 주파수 추정부(25)에서 산출되는 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)는, 샘플수(N1)가 시간차(τ1) 샘플의 값보다 클(N1>τ1) 때에는 식(28)으로 근사할 수 있다. 또, θ가 1보다 충분히 작은 값을 취할 때(θ<<1)에 tanθ≒θ가 되는 관계를 이용하고 있다.
Figure pct00028
또한, 샘플수(N1)가 시간차(τ1) 샘플의 값 이하일(N1≤τ1) 때에는, 식(29)으로 근사할 수 있다.
Figure pct00029
식(28), 식(29)에 있어서, ηθ는 분산 1의 가우스 분포에 따른 변수이다.
또, 캐리어 주파수 오프셋의 추정이 가능한 인입 범위는, 예를 들면 식(30)으로 규정할 수 있다.
Figure pct00030
식(28), 식(29)에 있어서, τ=τ1, N=N1이라고 하면, 식(28) 및 식(29)는 식(9) 및 식(1O)의 ｜h｜2를 Σ｜hm｜2로 치환한 식이 된다. 전술한 바와 같이 멀티 패스 페이딩 환경에서는, 일정한 확률로 수신 레벨이 떨어진다. 그러나, 일반적으로 모든 송신 안테나로부터의 수신 레벨이 낮아질 확률은 낮다. 그 때문에, Σ｜hm｜2가 어떤 일정 레벨 이하가 될 확률, 즉 ｜h｜2가 어떤 일정 레벨 이하가 될 확률은 낮다. 또, 이 효과는 일반적으로 송신 다이버시티 효과라고 불린다.
따라서, 본 발명의 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 방법은, 멀티 패스 페이딩 환경에 있어서, 종래의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법에 비해 같은 트레이닝 신호 길이 및 같은 송신 전력에서 추정 오차를 작게 할 수 있다. 또한, 보다 짧은 트레이닝 신호 길이 또는 보다 낮은 송신 전력에서 같은 추정 오차로 추정치를 구할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태의 기술과 종래기술에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 오차 특성의 비교를 도 2 및 도 3에 도시한다. 단, 추정 오차는 확률적 거동을 하기 위해, RMS(Root Mean Square)로 평가하였다. 변조 속도는 9600baud로 하고, 위상차 검출의 간격은 8심볼로 하였다. 또한, 제1 실시형태의 기술에서는, 송신 안테나 수를 2로 하였다. 또한, 전반로로서 안테나마다 독립적인 일파 레일리 페이딩을 가정하였다.
도 2에 있어서, 횡축은 CNR[dB]를 나타내고 있다. 또한, 종축은 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차[Hz]를 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 곡선(g11)은 제1 실시형태의 기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다. 또한, 곡선(g12)은 종래기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다.
도 2에서는, CNR을 10dB로 고정하고, 트레이닝 신호 길이를 변화시켜 추정 오차 특성을 평가하였다. 추정 오차가 10Hz가 되는 소요된 트레이닝 신호 길이를 비교하면, 종래기술에서는 약 10000심볼 필요한 것에 대해, 제1 실시형태의 기술을 이용한 경우에는 약 30심볼이었다. 즉, 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차가 1O[Hz]인 경우에, 제1 실시형태의 기술을 이용하면, 종래기술에 비해 트레이닝 신호 길이를 약 1/300로 단축할 수 있다.
도 3에 있어서, 횡축은 트레이닝 신호 길이[symbol]를 나타내고 있다. 또한, 종축은 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차[Hz]를 나타내고 있다. 도 3에 있어서, 곡선(g13)은 제1 실시형태의 기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다. 또한, 곡선(g14)은 종래기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다.
도 3에서는, 트레이닝 신호 길이를 54심볼로 고정하고, CNR을 변화시켜 추정 오차 특성을 평가하였다. 추정 오차가 1O[Hz]가 되는 소요된 CNR을 비교하면, 종래기술에서는 약 23dB 필요한 것에 대해, 제1 실시형태의 기술을 이용한 경우에는 약 8dB이었다. 즉, 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차가 1O[Hz]인 경우에, 제1 실시형태의 기술을 이용하면, 종래기술에 비해 송신 전력을 약 1/30로 저감할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 복수의 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 그 중 2개 이상이 동일한 주파수 오프셋을 부여해도 된다. 그러한 경우에서도, 본 실시형태의 시스템은 정상적으로 동작할 수 있다. 단, 모든 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)가 동일한 주파수를 부여한 경우에는, 종래와 동등한 효과만 얻을 수 있다. 그 때문에, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 2개 이상의 주파수 오프셋을 부여하는 것이 바람직하다.
수신 신호(y1(n))는 변수(β1(n))의 절대값이 클수록 잡음의 영향을 받지 않는다. 그 때문에, 위상차 검출부(23)는, 변수(β1(n))의 절대값이 클수록 위상차를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에서 부여된 주파수 오프셋에 의해 변수(β1(n))가 변동하고, 그 변동 패턴은 일의적으로 정해지지 않는다.
그 때문에, 평균화부(24)에서 부적절한 평균화 샘플수(N1)가 설정되면, 변수(β1(n))의 절대값이 작은 수신 신호로부터 검출된 위상차만을 평균화하게 된다. 이 때문에, 주파수 추정부(25)에서 평균화 샘플수(N1)에 따른 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 정밀도가 얻어지지 않는 경우가 있다.
그런데, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에 있어서, 주파수(f1)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하면, 변수(β1(n))의 변동 주기는 반드시 fs/f1샘플의 주기가 된다.
따라서, 평균화부(24)는, 변수(β1(n))의 1주기인 fs/f1 샘플의 임의의 자연수 배인 N1샘플분의 물리량(z1(n))을 평균화함으로써, 정밀도가 높은 물리량이 반드시 포함되어 평균화되게 된다. 그리고, 주파수 추정부(25)는, 평균화 샘플수(N1)에 따른 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 정밀도를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 변수(β1(n))의 절대값이 클수록 위상차를 고정밀도로 검출할 수 있고, 변수(β1(n))의 크기는 변동한다. 그 때문에, 검출한 위상차 그 자체를 단순 평균하는 것만으로는 검출 정밀도가 나쁜 위상차의 정보에 영향받을 때가 있고, 그러한 때에는 주파수 추정부(25)에서 구해지는 캐리어 주파수 오프셋의 추정 정밀도를 고정밀도로 구할 수 없다.
그런데, 위상차 검출부(23)에서 지연 검출형의 위상차 검출을 이용한 경우, 물리량(z1(n))의 위상 성분이 검출된 위상차를 나타낸다. 또한, 물리량(z1(n))의 크기는 절대값의 제곱, 즉 검출된 위상차의 확실함을 나타낸다.
따라서, 위상차 검출부(23)에서 지연 검출형의 위상차 검출을 이용함으로써, 평균화부(24)에서 자동으로 위상차의 검출 정밀도에 따른 적절한 평균화가 이루어진다. 그 때문에, 주파수 추정부(25)에서 캐리어 주파수 오프셋을 고정밀도로 추정할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에서 등간격으로 주파수 오프셋을 부여한 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 부여하는 모든 주파수 오프셋이 임의의 주파수(f1)의 임의의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 위상차 검출부(23)에서 지연 검파를 이용한 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 위상차 검출부(23)는, 시간차(τ1) 샘플에서의 위상 천이량의 함수인 물리량을 검출하는 임의의 위상차 검출 수단을 이용해도 된다. 예를 들면, 상기 트레이닝 신호가 존재하는 부분의 상기 수신 신호의 시간차(τ1) 샘플에서의 위상 천이량으로부터 트레이닝 신호의 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써, 위상차 그 자체를 검출하는 위상차 검출 수단을 이용해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 평균화부(24)에서 지연 샘플수(τ1)의 임의의 자연수 배인 N1샘플분의 상기 물리량(z1(n))을 평균화하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 평균화 샘플수(N1)는 임의의 값을 이용할 수 있다.
또한, 위상차 검출에서의 잡음의 영향을 경감하기 위해, 위상차 검출부(23)의 전단에 대역 필터를 설치해도 된다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 송신 장치(1)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
처음에, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)는, 송신 장치(1)에서 미리 정해진 트레이닝 신호를 생성한다(단계 S11).
다음에, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)는, 복수의 송신 안테나(14-1~14-M)의 수와 동수로 분기된 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여한다(단계 S12).
다음에, 무선부(13-1~13-M)는, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)에 의해 부여된 주파수 오프셋을 가지는 트레이닝 신호를 포함하는 무선 신호를 송신 안테나(14-1~14-M)를 통해 수신 장치(2)로 송신한다(단계 S13).
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 수신 장치(2)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
처음에, 무선부(22)는, 수신 안테나(21)를 통해 송신 장치(1)로부터의 무선 신호를 수신한다(단계 S21).
다음에, 위상차 검출부(23)는, 송신 장치(1)로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 트레이닝 신호와, 수신 장치(2)에서 미리 정해진 트레이닝 신호에 기초하여, 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 물리량을 검출한다(단계 S22).
다음에, 평균화부(24)는, 단계 S22에서 검출한 물리량을 평균화함으로써 평균화 물리량을 산출한다(단계 S23).
다음에, 주파수 추정부(25)는, 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다(단계 S24).
(제2 실시형태)
이하, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은, 본 실시형태에 의한 무선 통신 시스템(200)을 도시하는 개략 블록도이다.
또한, 도 7은, 무선 통신 시스템(200)에서의 송신 신호 포맷의 일례를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 무선 통신 시스템(200)은, 송신 장치(3)와 수신 장치(4)를 구비하고 있다.
송신 장치(3)는 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31), 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M), 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33), 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M), 무선부(35-1~35-M), 송신 안테나(36-1~36-M)를 구비하고 있다. 또, M은 2 이상의 정수이다.
제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)는, 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하고, 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)에 출력한다.
제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)는, 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)에서 생성된 제1 계열의 트레이닝 신호에 임의의 주파수(f1)의 임의의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 각각 부여하여, 무선부(35-1~35-M)에 출력한다.
제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)는, 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하고, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에 출력한다.
제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)에서 생성된 제2 계열의 트레이닝 신호에 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하여, 무선부(35-1~35-M)에 출력한다.
무선부(35-1~35-M)는, 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)에서 생성되고 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)에 의해 주파수 오프셋이 부여된 제1 계열의 트레이닝 신호, 및 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)에서 생성되고 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에 의해 주파수 오프셋이 부여된 제2 계열의 트레이닝 신호를 시분할 다중한 후, 아날로그 변환 및 주파수 변환하여, 송신 안테나(36-1~36-M)에 출력한다.
송신 안테나(36-1~36-M)는, 무선부(35-1~35-M)로부터 출력되는 무선 신호를 수신 장치(4)로 송신한다.
예를 들면, 도 7에 나타나는 송신 신호 포맷과 같이, 제1 계열의 트레이닝 신호(50)와 제2 계열의 트레이닝 신호(60)는, 서로의 신호가 시간적으로 겹치지 않도록 데이터부(70)를 송신하기 전에 연속하여 송신된다. 또, 도 7에 있어서, 횡축은 시간축을 나타내고 있다. 도 7에 나타나는 송신 신호 포맷에서는, 제1 계열의 트레이닝 신호(50), 제2 계열의 트레이닝 신호(60), 데이터부(70)의 정보 순으로 송신되는 신호 포맷을 나타내고 있다.
송신 장치(3)의 구성요소의 접속과 신호의 흐름을 설명한다.
제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)는, 출력 단자가 각각의 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)의 입력 단자에 접속되어 있다. 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)는, 생성한 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하여 각각의 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)에 출력한다.
제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)는, 입력 단자가 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 무선부(33-1~33-M)의 제1 입력 단자에 1대1로 접속되어 있다. 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)는, 입력된 제1 계열의 트레이닝 신호에 각각 주파수 오프셋을 부여하여 무선부(35-1~35-M)에 출력한다.
제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)는, 출력 단자가 각각의 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)의 입력 단자에 접속되어 있다. 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)는, 생성한 제2 계열의 트레이닝 신호를 분기하여 각각의 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에 출력한다.
제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 입력 단자가 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 무선부(35-1~35-M)의 제2 입력 단자에 1대1로 접속되어 있다. 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 입력된 제2 계열의 트레이닝 신호에 각각 주파수 오프셋을 부여하여 무선부(35-1~35-M)에 출력한다.
무선부(35-1~35-M)는, 제1 입력 단자가 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)의 출력 단자에 접속되고, 제2 입력 단자가 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 무선부(35-1~35-M)는, 출력 단자가 송신 안테나(36-1~36-M)의 입력 단자에 1대1로 접속되어 있다. 무선부(35-1~35-M)는, 입력된 각각의 주파수 오프셋이 부여된 트레이닝 신호를 변환하고, 무선 신호를 생성하여 송신 안테나(36-1~36-M)를 개재하여 무선 신호를 수신 장치(4)로 송신한다.
수신 장치(4)는 수신 안테나(41), 무선부(42), 제1 위상차 검출부(43), 제1 평균화부(44), 제2 위상차 검출부(45), 제2 평균화부(46), 주파수 추정부(47)를 구비하고 있다.
수신 안테나(41)는, 송신 장치(3)로부터 송신된 무선 신호를 수신하여 무선부(42)에 출력한다.
무선부(42)는, 수신 안테나(41)에서 수신한 무선 신호에 대해 주파수 변환 및 디지털 변환을 하여 수신 신호를 생성하고, 제1 위상차 검출부(43) 및 제2 위상차 검출부(45)에 출력한다.
제1 위상차 검출부(43)는, 무선부(42)로부터 입력된 수신 신호와 미리 정해져 있는 제1 계열의 트레이닝 신호를 비교하고, 시간차(T1)에서의 위상 천이량의 함수인 제1 물리량을 검출하여 제1 평균화부(44)에 출력한다.
제1 평균화부(44)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해, 입력된 제1 물리량을 평균화하고, 제1 평균화 물리량을 주파수 추정부(47)에 출력한다.
제2 위상차 검출부(45)는, 무선부(42)로부터 입력된 수신 신호와 미리 정해져 있는 제2 계열의 트레이닝 신호를 비교하고, 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량의 함수인 제2 물리량을 검출하여 제2 평균화부(46)에 출력한다.
제2 평균화부(46)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해, 입력된 제2 물리량을 평균화하고, 제2 평균화 물리량을 주파수 추정부(47)에 출력한다.
주파수 추정부(47)는, 제1 평균화부(44)에서 평균화된 제1 평균화 물리량 및 제2 평균화부(46)에서 평균화된 제2 평균화 물리량으로부터 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.
수신 장치(4)의 구성요소의 접속과 신호의 흐름을 설명한다.
수신 안테나(41)는, 출력 단자가 무선부(42)의 입력 단자에 접속되어 있다. 수신 안테나(41)는, 수신한 무선 신호를 무선부(42)에 출력한다.
무선부(42)는, 입력 단자가 수신 안테나(41)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 제1 위상차 검출부(43)의 입력 단자와 제2 위상차 검출부(45)의 입력 단자에 접속되어 있다. 무선부(42)는, 수신 안테나(21)에서 수신한 무선 신호로부터 생성되는 수신 신호를 제1 위상차 검출부(43) 및 제1 위상차 검출부(45)에 출력한다.
제1 위상차 검출부(43)는, 입력 단자가 무선부(42)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 제1 평균화부(44)에 접속되어 있다. 제1 위상차 검출부(43)는, 무선부(42)로부터 입력된 수신 신호에 포함되는 제1 계열의 트레이닝 신호의 부분을 추출하고, 미리 정해져 있는 제1 계열의 트레이닝 신호와 비교하여 구해지는 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 제1 평균화부(44)에 출력한다.
제1 평균화부(44)는, 입력 단자가 제1 위상차 검출부(43)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 주파수 추정부(47)의 제1 입력 단자에 접속되어 있다. 제1 평균화부(44)는, 제1 위상차 검출부(43)로부터 입력된 물리량에 대해 평균화 처리를 하여 구한 평균화 물리량을 주파수 추정부(47)에 출력한다.
제2 위상차 검출부(45)는, 입력 단자가 무선부(42)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 제2 평균화부(46)에 접속되어 있다. 제2 위상차 검출부(45)는, 무선부(42)로부터 입력된 수신 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호의 부분을 추출하고, 미리 정해져 있는 제2 계열의 트레이닝 신호와 비교하여 구해지는 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 제2 평균화부(46)에 출력한다.
제2 평균화부(46)는, 입력 단자가 제2 위상차 검출부(45)의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 주파수 추정부(47)의 제2 입력 단자에 접속되어 있다. 제2 평균화부(46)는, 제2 위상차 검출부(45)로부터 입력된 물리량에 대해 평균화 처리를 하여 구한 평균화 물리량을 주파수 추정부(47)에 출력한다.
주파수 추정부(47)는, 제1 입력 단자가 제1 평균화부(44)의 출력 단자에 접속되고, 제2 입력 단자가 제2 평균화부(46)의 출력 단자에 접속되어 있다. 주파수 추정부(47)는, 각각 입력된 평균화 물리량을 기초로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하고, 그 결과를 출력한다.
본 발명의 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법에서는, 식(14), 식(19) 및 식(27)의 관계로부터 송신 안테나 수(M)가 크면 위상차 천이 추정시의 지연 샘플수(τ1)가 커지고, 인입 주파수 범위가 제한된다.
그래서, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태에 관한 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법과 비교하여, 송신 장치(3)에 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)와, 생성된 제2 트레이닝 신호 계열에 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)를 더 구비한다. 또한, 수신 장치(4)는, 제2 계열의 트레이닝 신호를 이용하여 작은 지연 샘플수로 제2 위상 천이량을 검출하는 제2 위상차 검출부(45)와, 검출된 제2 위상 천이량을 평균화하는 제2 평균화부(46)를 더 구비한다. 이에 의해, 제2 실시형태에서는 넓은 인입 범위를 실현한다.
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템의 작동 원리에 대해 수학식을 이용하여 설명한다.
제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)는, 트레이닝 신호 계열 생성부(11)와 동일한 동작을 한다. 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)는, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M)와 동일한 동작을 한다. 제1 위상차 검출부(43)는, 위상차 검출부(23)와 동일한 동작을 한다. 제1 평균화부(44)는, 평균화부(24)와 동일한 동작을 한다. 따라서, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태에서 나타낸 식(20), 식(21) 또는 식(25), 식(26)에 나타나는 제1 평균화 물리량(Φ1)을 얻는다.
n을 샘플 번호라고 한다. 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)에서 생성한 제2 계열의 트레이닝 신호를 s2(n)이라고 한다. 주파수 오프셋 부여부(34-m)에서 주파수 오프셋이 부여된 제2 트레이닝 신호(x2m(n))는, 부여되는 주파수 오프셋이 주파수(f2)에서 나타나는 간격으로 등간격으로 나열되도록 주파수 오프셋이 부여된 경우에서는 식(31)으로 나타낼 수 있다. 여기서, m은 1부터 M까지의 자연수를 나타낸다.
Figure pct00031
식(31)에 있어서, fs는 샘플링 주파수이다.
이후에서는, 설명을 간단하게 하기 위해 전부 샘플 단위로 설명한다.
이 때, 수신 안테나(41)에서 수신되고, 무선부(42)에서 주파수 변환 및 디지털 변환이 행해지며, 그 결과에 따라 생성되는 수신 신호(y2(n))는 식(32)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00032
식(32)에 있어서, hm은, 송신 안테나(36-m)(m은 1부터 M까지의 자연수를 나타냄)와 수신 안테나(41) 사이의 복소 진폭 응답이다. Δf는, 송신 장치(3)와 수신 장치(4) 사이의 캐리어 주파수 오프셋이다. fs는 샘플링 주파수이다. η2(n)은, 샘플마다 무상관으로 평균 전력량이 1이 되는 복소 가우스 분포에 따른 잡음이다.
또한, 트레이닝 신호(s(n))에 대해 S2(n)이라고 하면, 식(32)는 식(1)의 위상 진폭 응답(h)을 시변동하는 변수(β2(n))로 치환한 식이 된다. β2(n)은, 위상 진폭 응답에 상당하는 변수라고 생각할 수 있고, 식(33)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00033
본 발명의 제2 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템에서는, 넓은 인입 범위와 높은 추정 정밀도를 양립시킨다. 그 때문에, 제2 위상차 검출부(45), 제2 평균화부(46), 주파수 추정부(47)는, 캐리어 주파수 오프셋의 거친 (coarse) 추정치(f'est)를 산출한다. 그 후, 제1 위상차 검출부(43), 제1 평균화부(44), 주파수 추정부(47)는, 캐리어 주파수 오프셋 거친 추정치(f'est)의 영향을 제거한 후에 잔류하는 캐리어 주파수 오프셋을 더 추정한다.
제2 위상차 검출부(45), 제2 평균화부(46), 주파수 추정부(47)는, 무선 신호를 수신하여 생성된 수신 신호(y2(n))와, 미리 정해진 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)에서 생성된 제2 계열의 트레이닝 신호(s2(n))를 이용하여 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)를 산출한다. 그 후, 주파수 추정부(47)는, 얻어진 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)와 제1 평균화 물리량(Φ1)을 이용하여, 식(34)에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋 추정치(fest)를 얻는다.
Figure pct00034
식(34)에 있어서, 변수(Φ'1)는, 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)에 대응하는 위상 천이량을 보정한 후에 잔류하는 시간차(τ1) 샘플에서의 위상 천이량의 물리량의 평균이다.
즉, 변수(Φ'1)는 식(35)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00035
캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)는, 제2 계열의 트레이닝 신호에 부여된 주파수 오프셋의 영향 및 잡음(η2(n))의 영향에 의해 오차를 발생시킨다. 이하에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 잡음(η2(n))의 영향을 무시하고 주파수 오프셋의 영향에 의한 추정 오차에 대해 생각한다.
제2 위상차 검출부(45)에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용한 경우, 지연 샘플수(τ2) 샘플(단, τ2=fsT2)에서의 위상 천이량(z2(n))은 식(36)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00036
제2 평균화부(46)는, 변수(β2(n))의 1주기인 fs/f2샘플의 임의의 자연수 배인 N2샘플분의 제2 물리량(z2(n))을 평균화하여 제2 평균화 물리량(Φ2)을 산출한다. 제2 평균화 물리량(Φ2)은 식(37)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00037
제2 위상차 검출부(45)에서 지연 검파형의 위상차 검출을 이용한 경우, 주파수 추정부(47)는, 식(38)에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)를 산출한다.
Figure pct00038
또한, 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)의 추정이 가능한 인입 범위는 식(39)으로 규정된다.
Figure pct00039
또, 제2 실시형태에서는, 식(39)에 나타나는 캐리어 주파수 오프셋의 거친 추정치(f'est)의 인입 범위를 식(30)에 나타난 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋 추정부(25)의 인입 범위보다 넓게 하기 위해, τ2>τ1로 설정한다.
제2 실시형태의 제2 평균화 물리량(Φ2)을 이용한 캐리어 주파수 오프셋 추정에서는, 제2 실시형태에서의 제1 평균화 물리량(Φ1)을 이용한 캐리어 주파수 오프셋 추정과 달리, 안테나 수(M)가 많아도 지연 샘플수(τ2)에 작은 값을 이용할 수 있다.
그 때문에, 식(39)에 나타나는 인입 범위를 충분히 넓힐 수 있다.
또, 본 발명의 제2 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 정밀도는 제1 실시형태와 같다. 즉, 제2 실시형태를 이용한 경우에 대해서도, 도 2 및 도 3에서 설명한 제1 실시형태의 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 복수의 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는 그 중 2개 이상이 동일한 주파수 오프셋을 부여해도 된다. 그 경우에서도, 본 실시형태의 시스템은 정상으로 동작할 수 있다. 단, 모든 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)가 동일한 주파수를 부여한 경우에는, 제1 실시형태와 동등한 효과만 얻을 수 있다. 그 때문에, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 2개 이상의 주파수 오프셋을 부여하는 것이 바람직하다.
또한, 식(34), 식(36)으로부터, 수신 레벨(hM)이 다른 수신 레벨(h1~hM -1)에 비해 충분히 큰 경우에 f'est의 추정 오차가 최대가 된다. 그 때의 추정 오차는 M·f2가 된다. 즉, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에서 부여되는 주파수 오프셋의 절대값의 최대값이 된다.
따라서, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에서 부여되는 모든 주파수 오프셋이 제1 실시형태에서의 제1 평균화 물리량(Φ1)을 이용한 캐리어 주파수 오프셋 추정의 인입 범위에 들어가도록 주파수 오프셋을 부여한다. 즉, 부여하는 모든 주파수 오프셋의 절대값이 fs/2τ1보다 작아지도록 주파수 오프셋을 부여한다. 이에 의해, 넓은 인입 범위와 높은 추정 정밀도를 양립시킬 수 있다.
제2 오프셋 부여부(34-1~34-M)에 있어서, 부여되는 모든 주파수 오프셋이 임의의 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여한다. 이에 의해, fs/f2샘플에서 변수(β2(n))의 값을 변동시킬 수 있다. 또, 제2 평균화부(46)에 있어서, 변수(β2(n))의 변동 주기의 1주기인 fs/f2샘플의 임의의 자연수 배인 N2샘플분의 제2 물리량(z2(n))을 평균화한다. 이에 의해, 정밀도가 높은 물리량이 반드시 포함되어 평균화되게 된다. 따라서, 주파수 추정부(47)는, 평균화 샘플수(N2)에 따른 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제2 위상차 검출부(45)에 있어서 지연 검출형의 위상차 검출을 이용한 경우, 물리량(z2(n))의 위상 성분이 검출된 위상차를 나타낸다. 또한, 진폭 성분이 변수(β2(n))의 절대값의 제곱, 즉 검출된 위상차의 확실함을 나타낸다.
따라서, 제2 위상차 검출부(45)에서 지연 검출형의 위상차 검출을 이용함으로써, 제2 평균화부(46)에서 자동으로 위상차의 검출 정밀도에 따른 적절한 평균화가 이루어진다. 그 때문에, 주파수 추정부(47)는 캐리어 주파수 오프셋을 고정밀도로 추정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제2 위상차 검출부(45)에서 지연 검파를 이용한 경우의 일실시형태를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 위상차 검출부(45)는, 시간차(τ2) 샘플에서의 위상 천이량의 함수인 제2 물리량을 검출하는 임의의 수단을 이용해도 된다. 예를 들면, 상기 제2 계열의 트레이닝 신호가 존재하는 부분의 수신 신호의 시간차(τ2) 샘플에서의 위상 천이량으로부터 제2 계열의 트레이닝 신호의 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써, 위상차 그 자체를 구하는 위상차 검출 수단을 이용해도 된다. 이러한 위상차 검출 수단을 이용하면, 위상차 검출에 관한 연산이 가산 및 감산으로만 되기 때문에 회로 구성을 간소화할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제2 평균화부(46)에서 변수(β2(n))의 1주기인 fs/f2샘플의 임의의 자연수 배인 N2샘플분의 제2 물리량(z2(n))을 평균화하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 평균화 샘플수(N2)는 임의의 값을 이용할 수 있다.
또한, 위상차 검출에서의 잡음의 영향을 경감하기 위해, 제1 위상차 검출부(43) 및 제2 위상차 검출부(45)의 전단에 대역 제한 필터를 설치해도 된다.
또한, 도 7에서 설명한 송신 신호 포맷에서는, 제1 계열의 트레이닝 신호(50) 및 제2 계열의 트레이닝 신호(60)는, 서로의 신호가 시간적으로 겹치지 않도록 데이터부(70)를 송신하기 전에 연속하여 송신하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 계열의 트레이닝 신호(50) 및 제2 계열의 트레이닝 신호(60)는, 서로의 신호가 시간적으로 겹치지 않으면 임의의 시간에 할당해도 된다.
또한, 도 7의 설명에서는, 제1 계열의 트레이닝 신호(50)와 제2 계열의 트레이닝 신호(60)가 시분할 다중되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주파수 분할 다중이나 부호 분할 다중 등을 이용하여 제1 계열의 트레이닝 신호(50)와 제2 계열의 트레이닝 신호(60)를 다중해도 된다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 송신 장치(3)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
처음에, 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)는, 송신 장치(3)에서 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성한다(단계 S31).
다음에, 제2 트레이닝 신호 계열 생성부(33)는, 송신 장치(3)에서 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성한다(단계 S32).
제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)는, 복수의 송신 안테나(36-1~36-M)의 수와 동수로 분기된 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여한다(단계 S33).
다음에, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 복수의 송신 안테나(36-1~36-M)의 수와 동수로 분기된 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여한다(단계 S34). 구체적으로, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)는, 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여한다.
다음에, 무선부(35-1~35-M)는, 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)에 의해 부여된 주파수 오프셋을 가지는 제1 계열의 트레이닝 신호와, 제2 주파수 오프셋 부여부(34-1~34-M)에 의해 부여된 주파수 오프셋을 가지는 제2 계열의 트레이닝 신호를 시분할 다중하여, 무선 신호로서 송신 안테나(36-1~36-M)를 통해 수신 장치(4)로 송신한다(단계 S35).
또, 도 8의 설명에서는, 단계 S31의 처리 후에 단계 S32의 처리를 하고, 단계 S33의 처리 후에 단계 S34의 처리를 하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 단계 S32의 처리 후에 단계 S31의 처리를 하고, 단계 S34의 처리 후에 단계 S33의 처리를 해도 된다. 또한, 단계 S31의 처리와 단계 S32의 처리를 동시에 하고, 단계 S33의 처리와 단계 S34의 처리를 동시에 해도 된다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 수신 장치(4)의 처리를 도시하는 흐름도이다.
처음에, 무선부(42)는, 수신 안테나(41)를 통해 송신 장치(3)로부터 무선 신호를 수신한다(단계 S41).
다음에, 제1 위상차 검출부(43)는, 송신 장치(3)로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제1 계열의 트레이닝 신호와, 수신 장치(4)에서 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출한다(단계 S42).
다음에, 제2 위상차 검출부(45)는, 송신 장치(3)로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와, 수신 장치(4)에서 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출한다(단계 S43).
다음에, 제1 평균화부(44)는, 단계 S42에서 검출한 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출한다(단계 S44).
다음에, 제2 평균화부(46)는, 단계 S43에서 검출한 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출한다(단계 S45). 구체적으로, 제2 평균화부(46)는, 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화한다.
다음에, 주파수 추정부(47)는, 단계 S44에서 산출한 제1 평균화 물리량과 단계 S45에서 산출한 제2 평균화 물리량에 기초하여, 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다(단계 S46).
또, 도 9의 설명에서는, 단계 S42의 처리 후에 단계 S43의 처리를 하고, 단계 S44의 처리 후에 단계 S45의 처리를 하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 단계 S43의 처리 후에 단계 S42의 처리를 하고, 단계 S45의 처리 후에 단계 S44의 처리를 해도 된다. 또한, 단계 S42의 처리와 단계 S43의 처리를 동시에 하고, 단계 S44의 처리와 단계 S45의 처리를 동시에 해도 된다.
(제3 실시형태)
이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 수신 장치(7)를 도시하는 개략 블록도이다.
수신 장치(7)와 통신하는 송신 장치는 제1 실시형태에서의 송신 장치(1)(도 1)와 동일하고, 구성요소, 구성요소의 접속 및 신호의 흐름은 제1 실시형태와 동일하다.
수신 장치(7)는 수신 안테나(71-1~71-L1), 무선부(72-1~72-L2), 위상차 검출부(73-1~73-L3), 평균화부(74-1~74-L4), 주파수 추정부(75-1~75-L5), 신호 선택·합성부(76-1~76-5)를 구비하고 있다.
수신 안테나(71-1~71-L1)는, 송신 장치(1)로부터 송신된 무선 신호를 수신하여 신호 선택·합성부(76-1)에 출력한다.
신호 선택·합성부(76-1)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 수신 안테나(71-1~71-L1)에서 수신한 무선 신호를 선택 또는 합성하여 무선부(72-1~72-L2)에 출력한다.
무선부(72-1~72-L2)는, 신호 선택·합성부(76-1)가 출력한 무선 신호에 대해 주파수 변환 및 디지털 변환을 하고, 수신 신호를 생성하여 신호 선택·합성부(76-2)에 출력한다.
신호 선택·합성부(76-2)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 무선부(72-1~72-L2)에서 생성된 수신 신호를 선택 또는 합성하여 위상차 검출부(73-1~73-L3)에 출력한다.
위상차 검출부(73-1~73-L3)는, 신호 선택·합성부(76-1)에서 생성된 수신 신호와 미리 정해져 있는 계열의 트레이닝 신호를 비교하고, 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 임의의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 검출하여 신호 선택·합성부(76-3)에 출력한다.
신호 선택·합성부(76-3)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 위상차 검출부(73-1~73-L3)로부터 출력된 물리량을 선택 또는 합성하여 평균화(74-1~74-L4)에 출력한다.
평균화(74-1~74-L4)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해 신호 선택·합성부(76-3)로부터 출력된 물리량을 평균화하고, 평균화 물리량을 신호 선택·합성부(76-4)에 출력한다.
신호 선택·합성부(76-4)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 평균화(74-1~74-L4)로부터 출력된 평균화 물리량을 선택 또는 합성하여 주파수 추정부(75-1~75-L5)에 출력한다.
주파수 추정부(75-1~75-L5)는, 신호 선택·합성부(76-4)로부터 출력된 평균화 물리량을 기초로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하여 신호 선택·합성부(76-5)에 출력한다.
신호 선택·합성부(76-5)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 주파수 추정부(75-1~75-L5)에서 추정된 캐리어 주파수 오프셋을 선택 또는 합성한다.
또, 본 실시형태에서는, 수신 안테나의 수(L1)가 1인 경우 또는 수신 안테나의 수(L1)와 무선부의 수(L2)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(76-1)를 생략할 수 있다.
또한, 무선부의 수(L2)가 1인 경우 또는 무선부의 수(L2)와 위상차 검출부의 수(L3)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(76-2)를 생략할 수 있다.
또한, 위상차 검출부의 수(L3)가 1인 경우 또는 위상차 검출부의 수(L3)와 평균화부의 수(L4)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(76-3)를 생략할 수 있다.
또한, 평균화부의 수(L4)가 1인 경우 또는 평균화부의 수(L4)와 주파수 추정부의 수(L5)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(76-4)를 생략할 수 있다.
또한, 주파수 추정부의 수(L5)가 1인 경우에는, 신호 선택·합성부(76-5)를 생략할 수 있다.
신호 선택부(76-1~76-5)는, 입력되는 5개의 신호 중에서 레벨이 높은 3개의 신호를 선택하여 출력하거나, 입력되는 6개의 신호를 2개씩으로 나누어 각각을 합성하여 3개의 신호를 출력하거나 한다.
본 발명의 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법에서는, 송신 안테나 수는 2 이상이기 때문에 송신 다이버시티 효과는 얻어지지만, 수신 안테나 수가 1이기 때문에 수신 다이버시티를 얻을 수 없다.
그래서, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태와 비교하여 수신 안테나를 복수 설치하고 있다. 또한, 복수의 수신 안테나(71-1~71-L1)에서 수신된 복수의 무선 신호를 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(76-1)를 구비하고 있다. 또한, 무선 신호로부터 생성된 복수의 수신 신호를 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(76-2)를 구비하고 있다.
또한, 수신 신호로부터 산출된 위상 천이량의 함수로 나타나는 복수의 물리량을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(76-3)를 구비하고 있다. 또한, 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 평균화한 복수의 평균화 물리량을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(76-4)를 구비하고 있다. 또한, 평균화 물리량으로부터 추정한 복수의 캐리어 주파수 오프셋을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(76-5)를 구비하고 있다.
이에 의해, 수신 다이버시티 효과에 의해 캐리어 주파수 오프셋의 추정의 더욱 고정밀도화를 실현한다.
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋 추정 시스템의 동작 원리에 대해 수학식을 이용하여 설명한다. 이후에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 수신 안테나의 수(L1), 무선부의 수(L2), 위상차 검출부의 수(L3), 평균화부의 수(L4)가 각각 L이고, 주파수 추정부의 수(L5)가 1인 경우에 대해 설명한다. 또한, 신호 선택·합성부(76-1, 76-2, 76-3, 76-5)를 생략한 구성에 대해 설명한다. 이러한 구성을 가지는 수신 장치(7a)를 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은, 수신 장치(7a)를 도시하는 개략 블록도이다. 신호 선택·합성부(76-4)는, 평균화부(74-l)(l은 1부터 L까지의 자연수)에서 산출되는 평균화 물리량(Φ1l)을 무게 계수(1)로서 단순 합성하는 경우에 대해 설명한다.
수신 안테나(71-1~71-L)는, 각각 수신 안테나(21)와 동일한 동작을 한다. 또한, 무선부(72-1~72-L)는, 각각 무선부(22)와 동일한 동작을 한다. 또한, 위상차 검출부(73-1~73-L)는, 각각 위상차 검출부(23)와 동일한 동작을 한다. 또한, 평균화부(74-1~74-L)는, 각각 평균화부(24)와 동일한 동작을 한다.
따라서, 평균화부(74-l)(l은 1부터 L까지의 자연수)에서 산출되는 평균화 물리량(Φ1l)은 식(25), 식(26)과 같이 식(40), 식(41)으로서 나타낼 수 있다.
Figure pct00040
...(40)
Figure pct00041
...(41)
식(40), 식(41)에 있어서, hml은, 송신 안테나(14-m)(m은 1부터 M까지의 자연수를 나타냄)와 수신 안테나(71-l)(l은 1부터 L까지의 자연수) 사이의 복소 진폭 응답을 나타낸다.
신호 선택·합성부(76-4)는, 평균화부(74-l)(l은 1부터 L까지의 자연수)에서 산출되는 평균화 물리량(Φ1l)을 무게 계수(1)로서 단순 합성한다. 그 때문에, 합성한 평균화 물리량(Φ1l)은 각각 식(42), 식(43)으로 나타난다.
Figure pct00042
...(42)
Figure pct00043
...(43)
주파수 추정부(75-1)는, 주파수 추정부(25)와 동일한 동작을 한다. 따라서, 주파수 추정부(75-1)에서 산출되는 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(fest)는, 캐리어 주파수 오프셋의 추정에 이용하는 수신 전력의 총합이 잡음 전력보다 충분히 높은 경우, 각각 식(44), 식(45)으로서 근사할 수 있다.
Figure pct00044
Figure pct00045
식(42), 식(43)은, 각각 식(28), 식(29)의 Σ｜hm｜2를 ΣΣ｜hml｜2로 치환한 식이 된다. 일반적으로 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 복소 진폭 응답은, 각각 독립적으로 변화한다. 그 때문에, ΣΣ｜hml｜2가 어느 일정 레벨 이하가 될 확률은, Σ｜hm｜2가 어느 일정 레벨 이하가 될 확률보다 낮다. 또, 이 효과는 일반적으로 수신 다이버시티 효과라고 불린다.
따라서, 본 발명의 제3 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법은, 멀티 패스 페이딩 환경에 있어서, 제1 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법에 비해 같은 트레이닝 신호 길이 및 같은 송신 전력에서 추정 오차를 작게 할 수 있다. 또한, 보다 짧은 트레이닝 신호 길이 또는 보다 낮은 송신 전력으로서 같은 추정 오차로 추정치를 구할 수 있다.
본 발명의 제3 실시형태의 기술과 종래기술에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 오차 특성의 비교를 도 12 및 도 13에 도시한다. 단, 추정 오차는 확률적 거동을 한다. 그 때문에, RMS로 평가하였다. 변조 속도는 9600baud로 하고, 위상차 검출의 간격은 8심볼로 하였다. 또한, 제3 실시형태에서는, 송신 안테나 수를 2로 하고, 수신 안테나 수를 2로 하였다. 또한, 전반로로서 안테나마다 독립적인 일파 레일리 페이딩을 가정하였다.
도 12에 있어서, 횡축은 CNR[dB]을 나타내고 있다. 또한, 종축은 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차[Hz]를 나타내고 있다. 도 12에 있어서, 곡선(g31)은 제3 실시형태의 기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다. 또한, 곡선(g32)은 종래기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다.
도 12에서는, CNR을 10dB로 고정하고, 트레이닝 신호 길이를 변화시켜 추정 오차 특성을 평가하였다. 추정 오차가 10Hz가 되는 소요된 트레이닝 신호 길이를 비교하면, 종래기술에서는 약 10000 심볼 필요한 것에 대해, 제3 실시형태의 기술을 이용한 경우에는 약 20 심볼이었다. 즉, 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차가 10[Hz]인 경우에, 제3 실시형태의 기술을 이용하면, 종래기술에 비해 트레이닝 신호 길이를 약 1/500로 단축할 수 있다.
또, 제3 실시형태의 기술은, 제1 실시형태의 기술과 비교하면, 트레이닝 신호 길이를 약 2/3로 단축할 수 있다.
도 13에 있어서, 횡축은 트레이닝 신호 길이[symbol]를 나타내고 있다. 또한, 종축은 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차[Hz]를 나타내고 있다. 도 13에 있어서, 곡선(g33)은 제3 실시형태의 기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다. 또한, 곡선(g34)은 종래기술을 이용한 경우의 특성을 나타내고 있다.
도 13에서는, 트레이닝 신호 길이를 54 심볼로 고정하고, CNR을 변화시켜 추정 오차 특성을 평가하였다. 추정 오차가 1O[Hz]가 되는 소요된 CNR을 비교하면, 종래기술에서는 약 23dB 필요한 것에 대해, 제3 실시형태의 기술을 이용한 경우에는 약 2dB이었다. 즉, 캐리어 주파수 오프셋 추정 오차가 10[Hz]인 경우에, 제3 실시형태의 기술을 이용하면, 종래기술에 비해 송신 전력을 약 1/120로 저감할 수 있다.
또, 제3 실시형태의 기술은, 제1 실시형태의 기술과 비교하면, 송신 전력을 약 1/4로 저감할 수 있다.
(제4 실시형태)
이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 14는, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 수신 장치(8)를 도시하는 개략 블록도이다. 수신 장치(8)와 통신하는 송신 장치는 제2 실시형태에서의 송신 장치(3)와 동일하고, 구성요소, 구성요소의 접속 및 신호의 흐름은 제2 실시형태와 동일하다.
수신 장치(8)는 수신 안테나(81-1~81-L1), 무선부(82-1~82-L2), 제1 위상차 검출부(83-1~83-L3), 제1 평균화부(84-1~84-L4), 제2 위상차 검출부(85-1~85-L6), 제2 평균화부(86-1~86-L7), 주파수 추정부(75-1~75-L5), 신호 선택·합성부(88-1~88-7)를 구비하고 있다.
수신 안테나(81-1~81-L1)는, 송신 장치(3)로부터 송신된 무선 신호를 수신하여 신호 선택·합성부(88-1)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-1)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 수신 안테나(81-1~81-L1)에서 수신한 무선 신호를 선택 또는 합성하여 무선부(82-1~82-L2)에 출력한다.
무선부(82-1~82-L2)는, 신호 선택·합성부(88-1)가 출력한 무선 신호에 대해 주파수 변환 및 디지털 변환을 하고, 수신 신호를 생성하여 신호 선택·합성부(88-2)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-2)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 무선부(82-1~82-L2)에서 생성된 수신 신호를 선택 또는 합성하여 제1 위상차 검출부(83-1~83-L3), 제2 위상차 검출부(85-1~85-L6)에 출력한다.
제1 위상차 검출부(83-1~83-L3)는, 신호 선택·합성부(88-1)에서 생성된 수신 신호와 미리 정해져 있는 제1 계열의 트레이닝 신호를 비교하고, 시간차(T1)에서의 위상 천이량의 함수로 나타나는 물리량을 검출하여 신호 선택·합성부(88-3)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-3)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 제1 위상차 검출부(83-1~83-L3)로부터 출력된 제1 물리량을 선택 또는 합성하여 제1 평균화부(84-1~74-L4)에 출력한다.
제1 평균화부(84-1~74-L4)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해 신호 선택·합성부(88-3)로부터 출력된 제1 물리량을 평균화하고, 제1 평균화 물리량을 신호 선택·합성부(88-4)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-4)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 제1 평균화부(84-1~84-L4)로부터 출력된 제1 평균화 물리량을 선택 또는 합성하여 주파수 추정부(75-1~75-L5)에 출력한다.
제2 위상차 검출부(85-1~85-L6)는, 신호 선택·합성부(88-1)에서 생성된 수신 신호와 미리 정해져 있는 제2 계열의 트레이닝 신호를 비교하고, 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량의 함수로 나타나는 제2 물리량을 검출하여 신호 선택·합성부(88-5)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-5)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 제2 위상차 검출부(85-1~85-L6)로부터 출력된 제2 물리량을 선택 또는 합성하여 제2 평균화부(86-1~86-L7)에 출력한다.
제2 평균화부(86-1~86-L7)는, 잡음의 영향을 회피하기 위해 신호 선택·합성부(88-5)로부터 출력된 제2 물리량을 평균화하고, 제2 평균화 물리량을 신호 선택·합성부(88-6)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-6)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 제2 평균화부(86-1~86-L7)로부터 출력된 제2 평균화 물리량을 선택 또는 합성하여 주파수 추정부(75-1~75-L5)에 출력한다.
주파수 추정부(75-1~75-L5)는, 신호 선택·합성부(88-4)로부터 출력된 제1 평균화 물리량 및 신호 선택·합성부(88-6)로부터 출력된 제2 평균화 물리량을 기초로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하여, 주파수 추정부(75-1~75-L5)에 출력한다.
신호 선택·합성부(88-7)는, 수신 다이버시티 효과에 의해 잡음의 영향을 회피하기 위해, 주파수 추정부(75-1~75-L5)에서 추정된 캐리어 주파수 오프셋을 선택 또는 합성한다.
본 실시형태에서는, 수신 안테나의 수(L1)가 1인 경우 또는 수신 안테나의 수(L1)와 무선부의 수(L2)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-1)를 생략할 수 있다.
또한, 무선부의 수(L2)가 1인 경우 또는 무선부의 수(L2)와 제1 위상차 검출부의 수(L3) 및 제2 위상차 검출부의 수(L6)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-2)를 생략할 수 있다.
또한, 제1 위상차 검출부의 수(L3)가 1인 경우 또는 제1 위상차 검출부의 수(L3)와 제1 평균화부의 수(L4)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-3)를 생략할 수 있다.
또한, 제1 평균화부의 수(L4)가 1인 경우 또는 제1 평균화부의 수(L4)와 주파수 추정부의 수(L5)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-4)를 생략할 수 있다.
또한, 제2 위상차 검출부의 수(L6)가 1인 경우 또는 제2 위상차 검출부의 수(L6)와 제2 평균화부의 수(L7)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-5)를 생략할 수 있다.
또한, 제2 평균화부의 수(L7)가 1인 경우 또는 제2 평균화부의 수(L7)와 주파수 추정부의 수(L5)가 동수인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-6)를 생략할 수 있다.
또한, 주파수 추정부의 수(L5)가 1인 경우에는, 신호 선택·합성부(88-7)를 생략할 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수법에서는, 송신 안테나 수는 2 이상이기 때문에 송신 다이버시티 효과는 얻어지지만, 수신 안테나 수가 1이기 때문에 수신 다이버시티를 얻을 수 없다.
그래서, 제4 실시형태에서는, 제2 실시형태와 비교하여 수신 안테나를 복수 설치하고 있다. 또한, 수신 안테나(81-1~81-L1)에서 수신된 복수의 무선 신호를 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(88-1)를 구비하고 있다. 또한, 무선 신호로부터 생성된 복수의 수신 신호를 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(88-2)를 구비하고 있다. 또한, 수신 신호로부터 산출된 위상 천이량의 함수로 나타나는 복수의 제1 물리량을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(88-3, 88-5)를 구비하고 있다.
또한, 위상 천이량의 함수로 나타나는 제1 물리량을 평균화한 복수의 제1 평균화 물리량을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(84-1, 86-1)를 구비하고 있다. 또한, 수신 신호로부터 산출된 위상 천이량의 함수로 나타나는 복수의 제2 물리량, 위상 천이량의 함수로 나타나는 제2 물리량을 평균화한 복수의 제2 평균화 물리량을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(88-4, 88-6)를 구비하고 있다. 또한, 제1 평균화 물리량 및 제2 평균화 물리량으로부터 추정한 복수의 캐리어 주파수 오프셋을 선택 또는 합성하는 신호 선택·합성부(88-7)를 구비하고 있다.
따라서, 제3 실시형태와 같이 수신 다이버시티 효과에 의해 캐리어 주파수 오프셋의 추정의 더욱 고정밀도화를 실현한다.
또, 본 발명의 제2 실시형태에서의 캐리어 주파수 오프셋의 추정 정밀도는 제3 실시형태와 같다.
상술한 각 실시형태에서는, 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 미리 정해진 신호 계열에 의한 트레이닝 신호에 대해 적절하게 주파수 오프셋을 부여한다. 이에 의해, 수신 레벨의 저하를 피할 수 있다. 또한, 해당 계열의 트레이닝 신호를 이용한 적절한 위상차를 검출함으로써, 주파수 오프셋 부여에 의한 추정 정밀도의 열화를 피할 수 있다. 그리고, 멀티 패스 환경에서도 적은 평균화 샘플수로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 변경 가능하다. 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 송신 장치의 송신 안테나는, 무선 신호마다 독립시키는 것이 바람직하다.
혹은, 같은 송신 안테나로부터 복수의 무선부(송신부)에서 생성된 복수의 무선 신호를 송신하는 무선 통신 시스템에서도 본 발명을 적용할 수 있다. 그 때에는, 송신 안테나부터 수신 안테나까지가 복수의 무선 신호가 통과하게 된다. 안테나를 포함한 전반 특성에 있어서, 같은 송신 안테나로부터 송신되는 복수의 무선 신호 전부에 동일하게 되는 조건의 전반 특성이 아니면, 본 발명에 의한 효과를 기대할 수 있다.
또, 본 발명의 송신 장치는, 송신 장치(1) 및 송신 장치(3)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 트레이닝 신호 계열 생성부는, 트레이닝 신호 계열 생성부(11) 및 제1 트레이닝 신호 계열 생성부(31)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 주파수 오프셋 부여부는, 주파수 오프셋 부여부(12-1~12-M) 및 제1 주파수 오프셋 부여부(32-1~32-M)에 상당한다.
또한, 본 발명의 송신부는, 무선부(13-1~13-M) 및 무선부(35-1~35-M)에 상당한다.
또한, 본 발명의 송신 안테나는, 송신 안테나(14-1~14-M) 및 송신 안테나(36-1~36-M)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 계열의 트레이닝 신호는, 제1 실시형태에서의 미리 정해지는 계열의 트레이닝 신호 및 제2 실시형태에서의 제1 계열의 트레이닝 신호에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 물리량은, 제1 실시형태에서의 물리량 및 제2 실시형태에서의 제1 물리량에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 평균화 물리량은, 제1 실시형태에서의 평균화 물리량 및 제2 실시형태에서의 제1 평균화 물리량에 상당한다.
또한, 본 발명의 수신 장치는, 수신 장치(2) 및 수신 장치(4)에 상당한다.
또한, 본 발명의 수신 안테나는, 수신 안테나(21) 및 수신 안테나(41)에 상당한다.
또한, 본 발명의 수신부는, 무선부(22) 및 무선부(42)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 위상차 검출부는, 위상차 검출부(23) 및 제1 위상차 검출부(43)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제1 평균화부는, 평균화부(24) 및 제1 평균화부(44)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제2 위상차 검출부는, 제2 위상차 검출부(45)에 상당한다.
또한, 본 발명의 제2 평균화부는, 제2 평균화부(46)에 상당한다.
또한, 본 발명의 주파수 추정부는, 주파수 추정부(25) 및 주파수 추정부(47)에 상당한다.
또한, 본 발명의 신호 선택·합성부는, 신호 선택·합성부(76-1~76-5), 신호 선택·합성부(88-1~88-7)에 상당한다.
본 발명은, 멀티 패스 환경에서도 적은 평균화 샘플수로 고정밀도로 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 시스템, 송신 장치, 수신 장치, 무선 통신 방법, 송신 방법, 수신 방법 등에 적용할 수 있다.
1…송신 장치, 2…수신 장치, 3…송신 장치, 4…수신 장치, 7…수신 장치, 7a…수신 장치, 8…수신 장치, 11…트레이닝 신호 계열 생성부, 12-1~12-M…주파수 오프셋 부여부, 13-1~13-M…무선부, 14-1~14-M…송신 안테나, 21…수신 안테나, 22…무선부, 23…위상차 검출부, 24…평균화부, 25…주파수 추정부, 31…제1 트레이닝 신호 계열 생성부, 32-1~32-M…제1 주파수 오프셋 부여부, 33…제2 트레이닝 신호 계열 생성부, 34-1~34-M…제2 주파수 오프셋 부여부, 35-1~35-M…무선부, 36-1~36-M…송신 안테나, 41…수신 안테나, 42…무선부, 43…제1 위상차 검출부, 44…제1 평균화부, 45…제2 위상차 검출부, 46…제2 평균화부, 47…주파수 추정부, 71-1~71-L1…수신 안테나, 72-1~72-L2…무선부, 73-1~73-L3…위상차 검출부, 74-1~74-L4…평균화부, 75-1~75-L5…주파수 추정부, 76-1~76-5…신호 선택·합성부, 81-1~81-L1…수신 안테나, 82-1~82-L2…무선부, 83-1~83-L3…제1 위상차 검출부, 84-1~84-L4…제1 평균화부, 85-1~85-L6…제2 위상차 검출부, 86-1~86-L7…제2 평균화부, 75-1~75-L5…주파수 추정부, 88-1~88-7…신호 선택·합성부, 100…무선 통신 시스템, 200…무선 통신 시스템

Claims (22)

  1. 복수의 무선 신호를 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하고, 분기한 복수의 제1 계열의 트레이닝 신호 각각에 대해 규칙성을 가진 상기 캐리어 주파수 오프셋에 의한 주파수로 각각 변조된 상기 무선 신호를 송신하는 송신 장치;
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호로부터 얻어지는 위상 천이량에 따라, 상기 송신 장치와의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수신 장치;를 포함하는 무선 통신 시스템.
  2. 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템으로서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성부;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여부;
    상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신부;를 포함하고,
    상기 수신 장치는,
    상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신부;
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출부;
    상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화부;
    상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정부;를 포함하는 무선 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성부;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여부;를 포함하고,
    상기 송신부는,
    상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하며,
    상기 수신 장치는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출부;
    상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화부;를 포함하고,
    상기 주파수 추정부는,
    상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 주파수 오프셋 부여부는,
    부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하고,
    상기 제2 평균화부는,
    상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화하는 무선 통신 시스템.
  5. 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치로서,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성부;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여부;
    상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신부;를 포함하는 송신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성부;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여부;를 포함하고,
    상기 송신부는,
    상기 제1 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여부에 의해 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 주파수 오프셋 부여부는,
    부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하는 송신 장치.
  8. 분기된 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하여, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와 통신하고, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하며, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치로서,
    상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신부;
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출부;
    상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화부;
    상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정부;를 포함하는 수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    분기된 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호와 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 송신하는 송신 장치와 통신하고,
    상기 수신 장치는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출부;
    상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화부;를 포함하며,
    상기 주파수 추정부는,
    상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하는 송신 장치와 통신하고,
    상기 제2 평균화부는,
    상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화하는 수신 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 위상차 검출부는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T1)에서의 위상 천이량으로부터, 미리 정해진 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써 제1 물리량을 산출하는 수신 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 위상차 검출부는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T1)에서의 지연 검파 결과와, 미리 정해진 상기 제1 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 지연 검파 결과의 공역 복소를 승산함으로써 제1 물리량을 산출하는 수신 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 평균화부는,
    상기 제1 물리량을 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 수신 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 위상차 검출부는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T2)에서의 위상 천이량으로부터, 미리 정해진 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 위상 천이량을 감산함으로써 제2 물리량을 산출하는 수신 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제2 위상차 검출부는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 시간차(T2)에서의 지연 검파 결과로부터, 미리 정해진 상기 제2 계열의 트레이닝 신호의 상기 시간차에서의 지연 검파 결과의 공역 복소를 승산함으로써 제2 물리량을 산출하는 수신 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 수신부, 상기 제1 위상차 검출부, 상기 제1 평균화부, 상기 주파수 추정부 중 적어도 하나 이상을 복수 포함하고,
    적어도 하나 이상 포함하고 있는 상기 수신부, 상기 제1 위상차 검출부, 상기 제1 평균화부, 상기 주파수 추정부가 출력하는 복수의 신호를 선택 또는 합성하여 출력하는 신호 선택·합성부를 포함하는 수신 장치.
  17. 복수의 무선 신호를 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 무선 통신 방법으로서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 분기하고, 분기한 복수의 제1 계열의 트레이닝 신호 각각에 대해 규칙성을 가진 상기 캐리어 주파수 오프셋에 의한 주파수로 각각 변조된 상기 무선 신호를 송신하며,
    상기 수신 장치는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호로부터 얻어지는 위상 천이량에 따라, 상기 송신 장치와의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 방법.
  18. 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하고, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 무선 통신 방법으로서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성 과정;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여 과정;
    상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신 과정;을 가지고,
    상기 수신 장치는,
    상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신 과정;
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출 과정;
    상기 제1 물리량을 평균화함으로써 제1 평균화 물리량을 산출하는 제1 평균화 과정;
    상기 제1 평균화 물리량에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 추정 과정;을 가지는 무선 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제2 트레이닝 신호 계열 생성 과정;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제2 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 모든 주파수 오프셋의 절대값이 시간차(T1)의 역수의 절반값보다 작아지는 주파수 오프셋을 부여하는 제2 주파수 오프셋 부여 과정;을 가지고,
    상기 송신 과정에서는,
    상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와, 상기 제2 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제2 계열의 트레이닝 신호를 다중하여 상기 무선 신호로서 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하며,
    상기 수신 장치는,
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 제2 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제2 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 시간차(T1)보다 짧은 시간차(T2)에서의 위상 천이량에 따른 제2 물리량을 검출하는 제2 위상차 검출 과정;
    상기 제2 물리량을 평균화함으로써 제2 평균화 물리량을 산출하는 제2 평균화 과정;을 가지고,
    상기 주파수 추정 과정에서는,
    상기 제1 평균화 물리량과 상기 제2 평균화 물리량에 기초하여 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는 무선 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 주파수 오프셋 부여 과정에서는,
    부여하는 모든 주파수 오프셋의 차의 절대값이 주파수(f2)의 정수배가 되도록 주파수 오프셋을 부여하고,
    상기 제2 평균화 과정에서는,
    상기 제2 물리량을 주파수(f2)의 역수의 자연수 배의 시간의 범위에서 평균화하는 무선 통신 방법.
  21. 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치를 이용한 송신 방법으로서,
    미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호를 생성하는 제1 트레이닝 신호 계열 생성 과정;
    상기 복수의 송신 안테나의 수와 동수로 분기된 상기 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하는 제1 주파수 오프셋 부여 과정;
    상기 제1 주파수 오프셋 부여 과정에서 부여된 상기 주파수 오프셋을 가지는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호를 포함하는 상기 무선 신호를 상기 송신 안테나를 통해 상기 수신 장치에 송신하는 송신 과정;을 가지는 송신 방법.
  22. 분기된 제1 계열의 트레이닝 신호에 할당하는 각각의 주파수에 대해, 주파수(f1)의 정수배가 되는 주파수 오프셋을 부여하여, 복수의 무선 신호를 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 장치와 통신하고, 상기 송신 장치로부터의 복수의 무선 신호를 수신 안테나에 의해 수신하며, 상기 송신 장치가 송신하는 반송 주파수와 수신에 사용하는 기준 수신 주파수의 차를 캐리어 주파수 오프셋으로서 추정하는 수신 장치를 이용한 수신 방법으로서,
    상기 수신 안테나를 통해 상기 송신 장치로부터의 상기 무선 신호를 수신하는 수신 과정;
    상기 송신 장치로부터 송신된 무선 신호에 포함되는 상기 제1 계열의 트레이닝 신호와 미리 정해진 제1 계열의 트레이닝 신호에 기초하여, 상기 주파수(f1)의 역수로 나타나는 시간의 자연수 배의 시간차(T1)에서의 위상 천이량에 따른 제1 물리량을 검출하는 제1 위상차 검출 과정;
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