WO2006059619A1

WO2006059619A1 - 無線通信システム、無線通信方法及び通信装置

Info

Publication number: WO2006059619A1
Application number: PCT/JP2005/021921
Authority: WO
Inventors: Naoki Suehiro
Original assignee: Naoki Suehiro
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-06-08
Also published as: EP1819084A1; JP2006157643A; US20080194211A1; CN101065920A

Abstract

　各無線通信装置の送信部１０は、送信すべき送信系列を所定の拡散系列で拡散する拡散部１４と、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段１３と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部１５とを有し、　各無線通信装置の受信部２０は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部２２と、拡散された信号系列を逆拡散する逆拡散部２７とを有し、　前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有する無線通信システムである。

Description

明細書

無線通信システム、無線通信方法及び通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信システム、無線通信方法及び通信装置に関する。

背景技術

[0002] 無線通信は、各通信装置が無線空間を共用するので、通信システムとして、自己マルチパス干渉の他に、チャネル間干渉に対する対策が必要である。

チャネル間干渉が無い信号設計法として、既に多相有限長 (疑似周期）系列となる信号を使用した近似同期 CDMAシステムが知られている (特許文献 1参照)。

特許文献 1：特許第 3145642号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、特許文献 1に記載されて、る発明では、 2相又は 4相のチップ力もなる基本系列を準備し、この基本系列を 1個ないし複数個、繰り返して得られる、スぺクトラムが櫛歯状になる有限長周期系列の前部外側と後部外側に該有限長周期系列の後部と前部の複数チップを複製して付加することにより、拡張送信フレームを構成し、受信側では、拡張前の該有限長周期系列の整合フィルタを用いて復調すること必要があり、通信装置の構成が複雑になってしまうという問題があった。

[0004] 本発明は上記の事情に鑑み、簡単な通信装置の構成で、チャネル間干渉を少なくした無線通信システム、無線通信方法及び通信装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

[0006] 請求項 1に記載された発明は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおいて、各無線通信装置の送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列 (例えば、図 3に示されている信号 a (t) 、信号 a (t) 、信号 a (t) 、信号 a ( t) 、図 16に示されている信号)を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信

4

系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、各無線通信装置の受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各無線通信装置カゝら送信される搬送周波数がそれぞれ異なる (例えば、それぞれ、式 (6)の関係で異ならせる。）ことを特徴とする。

[0007] 請求項 2に記載された発明は、請求項 1記載の無線通信システムにおいて、各無線通信装置の送信部は、前記搬送周波数を変更する周波数制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、他の無線通信装置が使用している搬送周波数を検出する搬送周波数検出部を有し、前記周波数制御部は、前記搬送周波数検出部の出力に基づ、て、前記搬送周波数を他の無線通信装置が使用して、な、搬送周波数とすることを特徴とする。

[0008] 請求項 3に記載された発明は、請求項 1記載の無線通信システムにおいて、各無線通信装置の送信部は、前記搬送周波数を変更する周波数制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、混信の状況を検出する混信状況検出部を有し、前記周波数制御部は、前記混信状況検出部の出力に基づいて、前記搬送周波数を他の無線通信装置が使用して!ヽなヽ搬送周波数とすることを特徴とする。

[0009] 請求項 4に記載された発明は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおいて、各無線通信装置の送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、各無線通信装置の受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記擬周期系列生成手段は、送信すべき送信系列に、所定の DFT行列のベクトル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成することを特徴とする。

[0010] 請求項 5に記載された発明は、請求項 4記載の無線通信システムにおいて、前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[0011] [数 1] ' トル f₀

'、ク卜ル

F ( 1 ) くクトル f_N—

とし、送信信号系列を A ( a 0 a _t - · · a _M ) とし、更に、送信信号系列 A ( a ₀ a ₁ - · - a _M ) とベクトル f _x ( 0≤ X≤ N - 1 ) によって、ベクトノレ f_x ® Aに基づいた送信信号系列 Aの疑周期系列が生成されて送信され、更に、送信信号系列と同じ長さの既知の信号系列を B ( b ₀ b , - · · b _M ) としたとき、受信した上記送信信号系列 Aの疑周期系列を、べクトル f_x ® Bの整合フィルタに印加し、該整合フィルタの出力から上記送信信号系列を求めることを特徴とする。なお、 ®は、クロネッカ積を表す。以下同じ。請求項 6に記載された発明は、請求項 1又は 4記載の無線通信システムにおいて、各無線通信装置の送信部は、前記擬周期系列生成手段により生成される周期系列の繰り返し方を制御する周期系列制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、混信の状況を検出する混信状況検出部を有し、前記混信状況検出部の出力に基づいて、前記周期系列制御部により、前記擬周期系列生成手段により生成される周期系列の繰り返し方を制御して、混信の少ない周期系列とすることを特徴とする。

[0012] 請求項 7に記載された発明は、請求項 1又は 4記載の無線通信システムにおいて、前記擬周期系列生成手段は、（1、 1、 1、 1)、（l、 j、一 1、一 j)、（l、一 1、 1、一 1)、（1、 - 1、 j)の特性を有するフィルタの内の一つを用い周期系列を生成することを特徴とする。

[0013] 請求項 8に記載された発明は、請求項 1又は 4記載の無線通信システムにおいて、前記拡散系列又はマルチノス特性測定用のパイロット信号は、ゼロコリレーションゾーン系列であることを特徴とする。

[0014] 請求項 9に記載された発明は、請求項 1又は 4記載の無線通信システムにおいて、前記無線通信システムが、移動通信システムであることを特徴とする。

[0015] 請求項 10に記載された発明は、請求項 1又は 4記載の無線通信システムにおいて、前記無線通信システム力無線 LAN通信システムであることを特徴とする。

[0016] 請求項 11に記載された発明は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおける無線通信方法において、送信工程と受信工程とを有し、前記送信工程は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する周期系列生成ェ程と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調工程とを有し、前記受信ェ程は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調工程を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各時点で各無線通信装置力送信される搬送周波数が異なることを特徴とする。

[0017] 請求項 12に記載された発明は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおける無線通信方法において、送信工程と受信工程とを有し、前記送信工程は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する周期系列生成ェ程と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調工程とを有し、前記受信ェ程は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調工程を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記周期系列生成工程は、送信すべき送信系列に、所定の DFT行列のベクトル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成する工程を有することを特徴とする。

[0018] 請求項 13に記載された発明は、請求項 12記載の無線通信方法において、前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[0019] [数 2]

'、ゥトル f_c

：ク卜ル f，

F _N ( 2 ) べクトル f_N—

とし、送信信号系列を A ( a。 a ' · · a _M ) とし、更に、送信信号系列 A ( a ₀ a ₁ - · · a _M ) とベクトル f _x ( 0≤ X≤ N - 1 ) によって、ベクトル f_x ® Aに基づいた送信信号系列 Aの疑周期系列が生成されて送信され、更に、送信信号系列と同じ長さの既知の信号系列を B ( b b ！ - ♦ - b _M ) としたとき、受信した上記送信信号系列 Aの疑周期系列を、べクトル f_x ® Bの整合フィルタに印加し、該整合フィルタの出力から上記送信信号系列を求めることを特徴とする。請求項 14に記載された発明は、請求項 12記載の無線通信方法において、前記周期系列生成工程は、（1、 1、 1、 1)、（l、j、一 1、一 j)、（l、一 1、 1、一 1)、（1、一一 1 、j)の特性を有するフィルタの内の一つを用い周期系列を生成することを特徴とする。

[0020] 請求項 15に記載された発明は、請求項 12記載の無線通信方法において、前記拡散系列又はマルチノス特性測定用のパイロット信号は、ゼロコリレーションゾーン系列であることを特徴とする。

[0021] 請求項 16に記載された発明は、送信部と受信部を有する通信装置において、前記送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、前記受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各無線通信装置から送信される搬送周波数がそれぞれ異なることを特徴とする。

[0022] 請求項 17に記載された発明は、送信部と受信部を有する通信装置において、前記送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、前記受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記擬周期系列生成手段は、送信すべき送信系列に、所定の DFT行列のべ外ル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成することを特徴とする。

[0023] 請求項 18に記載された発明は、請求項 17記載の通信装置において、前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[0024] [数 3]

'、ゥトル

：ク卜ノレ f，

F = ( 3 ) クトル f_N—

とし、送信信号系列を A ( a 0 a _x · ■ · a _M ) とし、更に、送信信号系列 A ( a ₀ a ！ - . · a _M ) とベクトル f _x ( 0≤X≤N— 1 ) によって、ベクトル ί_χ ® Αに基づいた送信信号系列 Αの疑周期系列が生成されて送信され、更に、送信信号系列と同じ長さの既知の信号系列を B ( b o b t ' * - b _M ) としたとき、受信した上記送信信号系列 Aの疑周期系列を、ベタトル f_x ® Bの整合フィルタに印加し、該整合フィルタの出力から上記送信信号系列を求めることを特徴とする。発明の効果

[0025] 本発明によれば、簡単な通信装置の構成で、チャネル間干渉を少なくした無線通信システム及び無線通信方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の無線通信システムを説明するための図である。

[図 2]送信信号形式を説明するための図である。

[図 3]所定数繰り返えされる送信信号を説明するための図である。

[図 4]送信信号のスペクトラムを説明するための図である。

[図 5]無線通信装置 (その 1)である。

[図 6]無線通信装置 (その 2)である。

[図 7]a (t)、 a (t)、 a (t)及び a (t)の 4つの信号のスペクトラムを説明するための図である [図 8](1、 1、 1、 1)の特性を有するフィルタの例である。

[図 9](l、j、—1、—j)の特性を有するフィルタの例である。

[図 10]4行 4列の DFT行列 (その 1)である。

[図 11]4行 4列の DFT行列 (その 2)である。

[図 12]4行 4列の DFT行列 (その 3)である。

[図 13]N行 N列の DFT行列である。

圆 14]送信装置 (その 1)である。

圆 15]送信装置 (その 2)である。

[図 16]a (t)を a2(t)のパターンで 6回繰り返した例を説明するための図である。

4

圆 17]完全相補系列の例である。

[図 18]ZCZ系列の例である。

[図 19]1 1 1 -1 0 0 0 0 0 1 -1 1 1のマッチドフィルタの例を説明するための図である。

符号の説明

10

11 符号化部

12 ノィロット信号付加部

13、 51、 61 擬周期系列生成部

14, 52、 62 拡散部

15、 53、 63 変調部

16、 21 アンテナ

17, 25、 55、 65 拡散系列発生部

18、 23、 56, 66 発振器

20

22 復調部

24 マルチパス特性測定部

26 マルチパス除去部 z利用部 27 マッチドフィルタ

28 復号部

31、 32 無線通信装置

41 送信信号 a (t)

発明を実施するための最良の形態

[0028] 本発明は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムに適用できる。本発明における各通信装置は、「無線通信装置の送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、各無線通信装置の受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有するもの」であり、更に、

(1)各無線通信装置力送信される搬送周波数がそれぞれ異なるもの。

(2) (擬)周期系列生成手段を用いて、送信すべき送信系列に、 DFT行列のベクトル成分を順次乗算する等して、周期系列を生成するもの。

[0029] である。

[0030] なお、本発明の適用される無線通信システムは、移動通信システム、無線 LAN通信システム等の無線通信システムである。

[0031] 図 1を用いて、本発明の無線通信システムの例を説明する。図 1 (A)は、無線通信システムにおける送信側の送信装置 10であり、図 1 (B)は、無線通信システムにおける受信側の無線通信装置の受信装置 20である。

[0032] 図 1 (A)の送信装置 10は、符号化部 11、パイロット信号付加部 12、擬周期系列生成部 13、拡散部 14、変調部 15、アンテナ 16、拡散系列発生部 17及び発振器 18から構成されている。なお、擬周期系列生成部 13と拡散部 14の処理順序を逆にしてもよい。なお、拡散部 14及び拡散系列発生部 17が無くても本発明は実施できる。

[0033] ディジタルデータである送信データは、符号化部 11で符号化され、パイロット信号付加部 12で、マルチノス特性測定用のパイロット信号が付加される。また、送信データとして、誤り訂正符号を用いてもよい。

[0034] 図 2に、パイロット信号付加部 12で、マルチノス特性測定用のパイロット信号が付カロされた離散時間信号である送信信号系列 a (t)を示す。送信信号系列 a (t)は、マルチパス特性用信号 411、符号化された送信データ信号 412から構成されている。

[0035] したがって、信号系列 a (t)を、

[0036] 画 a ( t ) =∑ (卜" · · ·（4 ) と表現したとき、 a (t)には、マルチパス特性測定用のノィロット信号と送信データ信号を含む信号である。なお、本発明では、マルチパス特性測定用のパイロット信号の付加の態様は、図 2の態様に限らず実施できる。

[0037] なお、以下の説明において、 a (t)、 a (t—T)、 a (t— 2T)、 · ·、 a (t— (N—l)T)を

0 1 2 N- l

、a、a、a、、a

0 1 2 N- lと表己する。

[0038] マルチパス特性測定用のパイロット信号が付加された送信信号 a (t)は、擬周期系列生成部 13で、所定数繰り返えされた周期系列を生成する。例えば、送信信号 a (t) を 4回繰り返して、図 3 (A)の信号 a (t) を生成する。なお、送信信号 a (t)と送信信号 a (t)の間に、送信信号の存在しない期間を有しているが、この期間は無くてもよい。

[0039] 拡散部 14は、擬周期系列生成部 13の出力信号に対して、拡散系列発生部 17で発生された所定の拡散信号 (m (t))を用いて、スペクトラムの拡散を行う。変調部 15 は、拡散部 14でスペクトラム拡散された信号に対して、発振器 18の周波数 f を乗算して、周波数シフトを行う。なお、拡散信号 (m (t))は、

[0040] [数 5] い） ⁼∑ i - " · · ' （5 ) であり、送信信号の系列 a (t)と同じタイミングの信号で、同じ系列長 (長さ N、時間長 T)の信号である。したがって、各系列 a (t)毎に、拡散信号 (m (t))で拡散される。拡散信号として、 Μ系列、 ZCZ系列等の信号を用いることができる。

[0041] また、図 1 (Β)の受信装置 20は、アンテナ 21、復調部 22、発振器 23、マルチパス特性測定部 24、拡散系列発生部 25、マルチパス除去部 Ζ利用部 26、マッチドフィルタ (逆拡散部)及び復号部 28から構成されている。なお、拡散系列発生部 25は、送信装置 10の拡散系列生成部 17の拡散信号 (m (t))と同じ拡散信号を生成する。

[0042] 復調部 22は、アンテナ 21で受信した受信波に、発振器 23の周波数 f を乗算等して、検波を行い、ベースバンド信号を出力する。復調部 22からのベースバンド信号は、マルチパス特性測定部 24に供給される。マルチパス特性測定部 24では、ベースバンド信号と、拡散系列発生部 25からの所定の拡散信号 (m (t))とにより、マルチパス特性測定用のパイロット信号を抽出し、更に、抽出したパイロット信号に基づいて、伝送路のマルチノス特性を推定する。

[0043] マルチパス除去部 Ζ利用部 26では、マルチパス特性測定部 24で推定されたマルチパス特性に基づいて、ベースバンド信号力もマルチノス成分を除去したり、利用したりする。例えば、マルチノス除去部 Ζ利用部 26では、マルチパス特性測定部 24で推定されたマルチパス特性に基づ、て、ベースバンド信号力マルチパス成分を、単に、除去しても良いし、 RAKE受信のように、複数のマルチパス信号を合成するようにしてもよい。何れにしても、マルチパス除去部 Z利用部 26から出力された信号からは、マルチパスは除去されてその、マルチパス波の影響は無くなる。マルチパス成分が除去された信号をマッチドフィルタ 27に供給して逆拡散を行う。マッチドフィルタ 27を経た信号に対して、復号部 28が復号を行い、受信データを出力する。

[0044] ところで、搬送周波数 f を有する送信装置 10において、図 3 (A)に示されているように、送信信号 a (t)が周期 T毎に 4回繰り返して、アンテナ 16から送信される。このように、送信信号 a (t)が周期 Τ毎に繰り返し (理想的には無限に繰り返す)て、アンテナ 1 6から送信されると、そのスペクトラムは、図 4 (A)に示すように、周波数 f に対して、 1 ZT毎に立つ櫛の歯状のスペクトラムとなる。

[0045] また、搬送周波数 f を有する別の送信部から、図 3 (A)に示されて、るように、送信

2

信号 a (t)が周期 T毎に 4回繰り返して送信された場合は、図 4 (Β)に示されて、るように、周波数 f に対して、 1ZT毎にスペクトラムが立った櫛の歯状のスペクトラムとなる

2

[0046] そこで、

A f=f -f · ' · (6) として、

Δίを、 ΙΖΤの 1Ζ2とすると、図 4 (B)のスペクトラムは、図 4 (A)のスペクトラムの真ん中の位置となる。また、 Δίを、 1ΖΤの 1Z4とすると、図 4 (B)のスペクトラムは、図 4 (Α)のスペクトラムから、 1Z4ずれた位置のスペクトラムとなる。

[0047] このように、 Δίを調整することにより、複数の通信を混信なく通信することが可能となる。

[0048] このように複数の通信を混信なく通信することが可能な無線通信装置とするために、例えば、図 5に示された無線通信装置を用いる。

[0049] 図 5の無線通信装置 31は、送信部 311と受信部 312とから構成され、送信部 311 は、搬送周波数を決定する可変周波数発振器 VC03111と VCOの周波数を制御する周波数制御部 3112を有し、受信部 312は、他の無線通信装置が使用している搬送周波数を検出する搬送周波数検出部 3121を有している。

[0050] 周波数制御部 3112は、搬送周波数検出部 3121の出力に基づいて、送信部 311 力出力される搬送周波数を他の無線通信装置が使用していない搬送周波数とするように、可変周波数発振器 VC03111を制御する。なお、周波数制御部 3112は、式（3)に基づいて、制御するようにしてもよい。

[0051] また、図 6に示された無線通信装置を用いることもできる。

[0052] 図 6の無線通信装置 32は、送信部 321と受信部 322とから構成され、送信部 321 は、搬送周波数を決定する可変周波数発振器 VC03211と VCOの周波数を制御する周波数制御部 3212を有し、受信部 322は、混信の状況を検出する混信検出部 3221を有している。

[0053] 周波数制御部 3212は、混信検出部 3221の出力に基づいて、送信部 321から出力される搬送周波数を他の無線通信装置が使用してヽなヽ搬送周波数とするように、可変周波数発振器 VC03211を制御する。なお、周波数制御部 3212は、式（3) に基づいて、制御するようにしてもよい。また、周波数制御部 3212は、信号 a (t) 、信号 a (t) 、信号 a (t) 、信号 a (t) を切り替えるように制御してもよい。

2 3 4

[0054] ところで、受信装置 20では、 1ZT毎に立つ櫛の歯状のスペクトラムを受信する。本実施の形態のように送信信号 a (t)が周期 T毎に無限に送信される場合は、 1ZT毎に立つ櫛の歯状のスペクトラムとなるものの、本実施の形態では送信信号 a (t)が周期 T毎に 4回だけ、繰り返して送信されたものであるので、完全な櫛の歯状のスぺタトラムを受信することはでさなヽ。

[0055] 受信装置 20では、長さが N (その時間長は 4Tである。 )のマッチドフィルタ 27で、マルチパス成分が除去された信号に対して、自己相関と取る。これにより、疑似的に、完全な櫛の歯状のスペクトラムであるとして処理することができる。

[0056] なお、マッチドフィルタ 27の長さを、 2N、 3N又は 4Nとすることもできる。この場合は

、完全な櫛の歯状のスペクトラムであるとして処理することができる期間は減少するものの、相関をより精確に行うことができる。

[0057] 次に、周期系列生成手段を用いて、送信すべき送信系列に、 DFT行列のベクトル成分を順次乗算して、周期系列を生成することにより、チャネル間干渉を少なくする発明について説明する。なお、この場合は、各無線通信装置から送信される搬送周波数がそれぞれ異なせる必要はな!/、。

ところで、図 3に示されている al(t)、 a2(t)、 a3(t)及び a4(t)の 4つの信号は、計算により求めれば、それぞれ、図 7に示されているように、異なる位置に、順に、スペクトラムが発生したものである。

[0058] なお、 al(t)は、信号長 Tを単位として、図 8に示された (1、 1、 1、 1)の特性を有するフィルタを経た信号であり、 a2(t)は、図 9に示された (1、 j、 1、—j)の特性を有するフィルタを経た信号であり、 a3(t)は、（1、 1、 1、一 1)の特性を有するフィルタを経た信号であり、 a4(t)は、（1、一 j、一 l、 j)の特性を有するフィルタを経た信号であるとも見られる。

[0059] また、

[0060] [数 6] y₄ = exp (7)

4 としたとき、 4行 4列の D FT行列を図 10に示す。なお、 Wは回転子であり、以下の関係が成立する。

2π-

W, = e • (8) w =w '- • (9) 図 10において、

0

=1 • (10) w = exp- = ♦ · · (1 1)

4 w\ (exp χ2) · · · ( 12 )

4

w (exp _Χ4) = : = 1 · - · (

~~ 4 ~~

であるので、図 10は図 1 1に示すように表記できる。また、

(1 )

—2 2 , 2πν— 1

W. = W. = (exP^— x2) (19) x3): (20)

4 とも表現できるので、図 11は図 12にょうに表記できる。

ここで、ベクトル a = (a (1)、 a (2)、 a (3)、 a (4)とし、ベクトル a =(a(l)、 a(2)、 a(3)、 a(4)、 a(l)、 a(2)、 a(3)、 a(4)、 a(l)、 a(2)、 a(3)、a(4)、a(l)、a(2)、a(3)、a(4))

ベクトル a = (a (1)、 a (2)、 a (3)、 a (4)、一 ja(l)、一 ja(2)、一 ja(3)、一 ja(4)、

2

a(l)、一 a(2)、一 a(3)、一 a(4)、 a(l)、 a(2)、 a(3)、 a(4))とし、

ベクトル a =(a(l)、a(2)、a(3)、a(4)、一 a(l)、一 a (2)、一 a (3)、— a(4)、a(l

3

)、 a(2)、 a(3)、 a(4)、一 a(l)、一 a(2)、一 a(3)、一 a(4))とし、

ベクトル a =(a(l)、a(2)、a(3)、a(4)、ja(l)、ja(2)、ja(3)、ja(4)、一 a(l)、一

4

a(2)、一 a(3)、一 a(4)、一 ja(l)、一 ja(2)、一 ja(3)、一 ja (4))とすると、次にように表現できる。

[0062] [数 7]

：ク卜 a

：ク卜ノレ a₂

®べク卜ノレ a (21)

：ク卜ル a₃

：ク卜ノレ a

ここで、 a (t)、 a (t)、 a (t)及び a (t)の 4つの信号は、ベクトル a、ベクトル a、ベクトル a

1 2 3 4 1 2

、ベクトル aに対応し、 a(t)は、ベクトル aに対応する

3 4

このように、図 12に示す 4行 4列の DFT行列のベクトルを用いれば、 al(t)は、 a(t) の 4つの信号と 4行 4列の DFT行列の第 1行目のベクトルとから生成され、 a2(t)は、 a (t)の 4つの信号を、 4行 4列の DFT行列の第 2行目のベクトルから生成され、 a3(t)は、 a (t)の 4つの信号を、 4行 4列の DFT行列の第 3行目のベクトルから生成され、 a4(t )は、 a(t)の 4つの信号を、 4行 4列の DFT行列の第 4行目のベクトルから生成される

[0063] なお、 N個の系列の場合は、図 13に示す N行 N列の DFT行列の各行ベクトル成分を順に用いて、周期系列を生成することができる。

[0064] ここで、図 14に示された送信装置と図 15に示された送信装置を用いて説明する。

図 14に示された送信装置は、擬周期系列生成部 51で生成された図 3 (A)に示されている送信信号 a (t)を、拡散部 52で、拡散系列発生部 55で発生された所定の拡散信号 (m (t))を用いて、スペクトラムの拡散を行う。更に、変調部 53は、拡散部 5 2でスペクトラム拡散された信号に対して、発振器 56の周波数を乗算して、周波数シフトを行う。なお、拡散部 52が無くても本発明は実施できる。

[0065] また、図 15に示された送信装置は、擬周期系列生成部 61で生成された図 3 (B)に示されている送信信号 a (t)を、拡散部 62で、拡散系列発生部 65で発生された所定

2

の拡散信号 (m (t))を用いて、スペクトラムの拡散を行う。更に、変調部 63は、拡散部 62でスペクトラム拡散された信号に対して、発振器 66の周波数 f を乗算して、周波数シフトを行う。この場合は、図 14の発振器の周波数と図 15の発振器の周波数が同一の場合について説明する。なお、拡散部 62が無くても本発明は実施できる。

[0066] 図 14に示された送信装置から送信される信号と、図 15に示された送信装置から送信される信号とは、同じ拡散符号で拡散され、同じ搬送周波数 f で伝送されるので、一見混信を起こすように見える。し力しながら、図 7に示されているように、図 14に示された送信装置から送信される信号 a (t)と、図 15に示された送信装置から送信される信号 a (t)とは、図 7で示したように、異なる位置に、スペクトラムが立っており、混信

2

することはない。

[0067] 同様に、送信信号 a (t)又は送信信号 a (t)を、同じ拡散符号 (m (t))で拡散し、同

3 4 1

じ搬送周波数 f で伝送したとしても、 a (t)、 a (t)、 a (t)及び a (t)の 4つの信号の間で混

1 1 2 3 4

信することはない。

[0068] なお、 a (t)、 a (t)、 a (t)及び a (t)の 4つの信号は、 a (t)を 4回繰り返したパターンで

1 2 3 4

あるが、本発明は、これに限らず実施できる。例えば、図 16に、 a (t)を a (t)のパター

2

ンで 6回繰り返した擬周期系列の例を示す。 72が基本部分であり a (t)と同じである。

2

この基本部分 72の前後に拡張部分 71、 72を設けたものである。拡張部分 71は、 -j a(t)であり、拡張部分 72は、 a(t)である。このように、 a (t)のパターンで拡張が行われる

2

。なお、繰り返し数は任意である。また、図 16では、拡張部分を基本部分の前後に設けているが、拡張部分は、基本部分の前又は後に設けるようにしてもよい。

[0069] 受信装置におけるマッチドフィルタの長さは 4Tであるの、その範囲で相関信号処理を行っている間は、疑似的に、完全な櫛の歯状のスペクトラムであるとして処理することがでさる。

[0070] このように、信号を拡張することにより、スペクトラムの分離が確実となり、正確な通信を行うことができる。

[0071] 次に、拡散系列生成部で生成される拡散系列を説明する。自己相補系列とは、 N 個の系列の自己相関関数の総和が 0シフト以外のすべてのシフトで 0となる系列であり、相互相補系列系とは、二つの組があって両組の N個の系列に 1から Nまで番号がつ！ヽて、て、同じ番号の系列の相互相関関数 (N個ある）の総和がすべてのシフトで 0になる時、この二つの系列系は相互相補系列系となる系列である。

[0072] また、位数 Nの完全相補系列系とは、 N個の系列から作られた 2個の組があって、それぞれの組の系列に 1から Nまで番号を付け、 N組の系列のうち、任意の 2個の組が相互相補系列系である系列をいう。図 17に、位数 8の完全相補系列の例を示す。

[0073] また、自己相関関数と相互相関関数がある範囲でゼロとなる一次元系列を ZCZ (ze ro Correlation Zone Sequence)といい、図 18に、図 17の位数 8の完全相補系列から生成された二つの ZCZ系列を示す。なお、 ZCZ系列は、 4つの組から構成される完全相補系列からは二つ、 16つの組から構成される完全相補系列からは四つ生成される。なお、「0」の数は、ベクトル Aとベクトル Bとで、同じである必要があるものの、いくつでもよい。

[0074] この ZCZ系列は拡散符号となる。

[0075] 図 18に示す信号 Aを信号 Aのマッチドフィルタに印加するとその出力から

000000080000000

の出力が得られ、

信号 Aを信号 Bのマッチドフィルタに印加するとその出力から

000000000000000

の出力が得られ、

図 18に示す信号 Bを信号 Bのマッチドフィルタに印加するとその出力から 000000080000000

の出力が得られ、

信号 Bを信号 Aのマッチドフィルタに印加するとその出力から

000000000000000

が得られる。 [0076] したがって、ベクトル Aである信号 Aとベクトル Bである信号 Bとは、拡散系列として使用できる。

[0077] つまり、図 1における送信装置 10の拡散系列発生部 17で発生される系列が、図 19 に示す信号 Aである場合、周期系列生成部 13からの出力の内から一つの「 1」を見た場合、その「1」は、拡散されて、 1、 1、 1、 - 1、 0、 0、 0、 0、 0、 1、 - 1、 1、 1の信号となり、図 1における受信装置 20の拡散系列発生部 25で発生される系列が、図 19に示す信号 Aである場合、マッチドフィルタ 27で逆拡散され「1」が出力される。

[0078] また、マルチパス特性が（1、 0、一 1/2、 0、 j/4、 0)の場合、周期系列生成部 13からの出力されたマルチパス特性測定用のパイロット信号の内の「1」の信号は、マルチパス特性測定部 24で、逆拡散されて、 000000080- 402jOOO力出力される。マルチパス特性測定部 24は、この出力とマルチパス特性の無いときの出力 00000008000 0000と比較することにより、マルチパス特性が（1、 0、一 1/2、 0、 j/4、 0)であることを推測する。

[0079] 図 19に、 1 1 1 -1 0 0 0 0 0 1 -1 1 1のマッチドフィルタの例を示す。

[0080] 図 19のマッチドフィルタは、 9 τ時間遅延する遅延素子 101、 τ時間遅延する遅延素子 102、 103、 2 τ時間遅延する遅延素子 104、 105、反転素子 106、 107及びカロ算素子 108、 109、 110、 111、 112、 113、 114力ら構成されて!ヽる。

[0081] 次に、受信側で、送信側の擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 F及び送信信

Ν

号系列の長さ知って、た場合の受信方法にっ、て説明する。

[0082] 送信側にお、て、送信信号系列を A (a a · · · a )とし、

0 1 M

送信側の擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[0083] [数 8] べクトル f₀

べク卜/レ f，

F ( 2 2) クトル ί_Ν_

とし、送信側から、べクトル f_x ® A (なお、 0≤ X≤N_ 1 ) に基づいた送信信号系列 Aの疑周期系列が生成されて送信された場合について説明する。

ここでは、説明を簡単化するために、 M= 3、 N= 4、 X= 2の場合について説明する。

送りたいデータを以下の A。、 A A₂とし、

A ₀ = ( & ο οゝ 3 o ]、 3 0 2 ^a 0 3ノ

A！ = ( a J 0 a 】 i、 a ！ ₂. a _{1 3})

A 2 ⁼ V a 2 0 ^ ^a 2 1 & ³ 2 3 '

これから、データ A ₂を送信するものとして、べクトル f₂®A₂を求める。

ベタトル @八₂= (¹^^₂。， W°a₂₁, · - ·、 W ₂₂、 W a₂₃)

これを、擬周期化したものを送信信号とする。これは、 4つの未知数に対して、 4つの式であるので、送信されたデータ A (a 、 a

2 20 21

、 a 、 a )を求めることができる。

22 23

[0084] なお、上記実施の形態では、「拡散信号 (m (t))」につ、て、「送信信号の系列 a (t) と同じタイミングの信号で、同じ系列長 (長さ N)の信号である。」として説明したが、拡散信号 (m (t))は、送信信号の系列 a (t)の高調波の関係にある拡散信号系列であつてもよい。

[0085] 例えば、拡散信号 (m (t))の信号発生タイミングは、送信信号の系列 a (t)のタイミングに対して、その 1ZMであり、拡散信号 (m (t))は、時間 T内における系列数力 N

M個のものであってもよ!/、。

[0086] また、上記実施の形態では、図 14の発振器の周波数と図 15の発振器の周波数が同一の場合について説明した力図 14の発振器の周波数と図 15の発振器の周波数は同一で無くてもよい。

[0087] 本発明では、マルチパス特性測定用のパイロット信号が、送信データ信号と共に、繰り返して、送信されるので、受信装置において、マルチパス特性測定用のパイロット信号を確実に受信できるようになり、確実な通信を行うことができる。

[0088] また、拡散系列又はマルチノス特性測定用のパイロット信号は、ゼロコリレーションゾーン系列を用いることができる。

[0089] また、本発明では、送信データ信号を繰り返して送信するので、データの送信速度は低下するものの、混信が低減されるので、確実な通信を行うことができる。

[0090] 本件国際出願は、 2004年 11月 30日に出願した日本国特許出願 2004— 34682

0号に基づく優先権を主張するものであり、特許出願 2004— 346820号の全内容を本国際出願に援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の無線通信装置を有する無線通信システムにお、て、

各無線通信装置の送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、

各無線通信装置の受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、

前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各無線通信装置カゝら送信される搬送周波数がそれぞれ異なることを特徴とする無線通信システム。

[2] 各無線通信装置の送信部は、前記搬送周波数を変更する周波数制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、他の無線通信装置が使用している搬送周波数を検出する搬送周波数検出部を有し、

前記周波数制御部は、前記搬送周波数検出部の出力に基づいて、前記搬送周波数を他の無線通信装置が使用していない搬送周波数とすることを特徴とする請求項 1記載の無線通信システム。

[3] 各無線通信装置の送信部は、前記搬送周波数を変更する周波数制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、混信の状況を検出する混信状況検出部を有し、前記周波数制御部は、前記混信状況検出部の出力に基づいて、前記搬送周波数を他の無線通信装置が使用していない搬送周波数とすることを特徴とする請求項 1 記載の無線通信システム。

[4] 複数の無線通信装置を有する無線通信システムにお、て、

前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記擬周期系列生成手段は、送信すべき送信系列に、所定の DFT行列のベクトル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成することを特徴とする無線通信システム。

前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[数 9] この信号に対して、受信フィルタを、ベクトル f₂ ®(1000)、つまり、

べクトル f₂®(iooo)= ( w ° ooow° ooow" 000 w I ooo)

ィルタで受信して两者の相関を取ることにより、送信されたデータ A₂ ( a _{2 0}、 a _{2 1}、 a _{2 2}、 a _{2 3}) を求めることができる。

しかしながら、ぺクトル ί₂®(0100)= (0W OOOW^OOOW OOOW^OO)の整合フィルタで受信すれば、その出力は、 3 (^^3 8 2 0、 a _{2 1}、 a _{2 2}、 a ₂₃) となり、べクトル f ₂ ® (0010) = (00W° 000W° OOOWg OOOW" 0)の整合フィルタで受信すればその出力は、 3 (¾^ a ₂₀、 W'g a ₂！ , a _{2 2}、 a _{2 3}) となり、

べクトル f₂ ®(0001) = (000W OOOW^OOOW^OOO ^)の整合フィルタで受信すればその出力は、 3 (W^ a ₂。、 W|j a ₂ i、 W3 a _{2 2} , a _{2 3}) となる。

したがって、受信側で、

の整合フィルタで受信すれば、その出力 y ₀、 y 、 y 、 y ₃) は、

y = 3 b 、 a 3 b j 、 a

_{2 0}) + 3 b 2 ( ゝ、 W₃ a_ 、 w : 、 + 3 b ( a , W'₃ £ W ゝ a 、ノ ( 2 3 )

となる。

したがつて、これより

y = 3 ( a ： ₃) · - • ( 4 )

y = 3 ( a i + a ； _≥ + a _{2 3} + W • · - ( 2 5 )

y 0 = 3 ( a + ^a ： ₃ + Wい ₂。 + W ₂ ! ) - · - ( 2 6 )

y 0 ⁼ 3 ( a 2 ^a 2。 + W3 a ： + w a _{2 2}) · · - ( 2 7 )

を得ることができる。各無線通信装置の送信部は、前記擬周期系列生成手段により生成される周期系列の繰り返し方を制御する周期系列制御部を有し、各無線通信装置の受信部は、混信の状況を検出する混信状況検出部を有し、

前記混信状況検出部の出力に基づいて、前記周期系列制御部により、前記擬周期系列生成手段により生成される周期系列の繰り返し方を制御して、混信の少ない周期系列とすることを特徴とする請求項 1又は 4記載の無線通信システム。

[7] 前記擬周期系列生成手段は、（1、 1、 1、 l)、（l、j、一 1、一 j)、（l、一 1、 1、 - IX (1

、 - l、j)の特性を有するフィルタの内の一つを用い周期系列を生成することを特徴とする請求項 1又は 4項記載の無線通信システム。

[8] 前記拡散系列又はマルチパス特性測定用のパイロット信号は、ゼロコリレーションゾーン系列であることを特徴とする請求項 1又は 4項記載の無線通信システム。

[9] 前記無線通信システム力移動通信システムであることを特徴とする請求項 1又は 4 項記載の無線通信システム。

[10] 前記無線通信システム力無線 LAN通信システムであることを特徴とする請求項 1 又は 4項記載の無線通信システム。

[11] 複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおける無線通信方法において、送信工程と受信工程とを有し、

前記送信工程は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する周期系列生成工程と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調工程とを有し、

前記受信工程は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調工程を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各時点で各無線通信装置から送信される搬送周波数が異なることを特徴とする無線通信方法。

[12] 複数の無線通信装置を有する無線通信システムにおける無線通信方法にぉ、て、送信工程と受信工程とを有し、

前記送信工程は、送信すべき送信系列を所定の拡散系列で拡散する拡散工程と、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する周期系列生成工程と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調工程とを有し、前記受信工程は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調工程と、拡散された信号系列を逆拡散する逆拡散工程とを有し、

前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記周期系列生成工程は、送信すべき送信系列に、所定の D FT行列のベクトル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成する工程を有することを特徴とする無線通信方法。

[13] 前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[数 10]

：クトル f₀

'、ク卜ル

F_N ( 2 8 ) ゥトル —

とし、送信信号系列を A ( a a ！ - · - a _M) とし、

更に、送信信号系列 A ( a 0 a ！ · · - a _M) とベクトル f _x ( 0≤ X≤ N- 1 ) によって、べクトル ® Aに基づいた送信信号系列 Aの疑周期系列が生成されて送信され、

更に、送信信号系列と同じ長さの既知の信号系列を B ( b a b ' · - b _u) としたとき、

受信した上記送信信号系列 Aの疑周期系列を、べクトル f_x®Bの整合フィルタに印加し、該整合フィルタの出力から上記送信信号系列を求めることを特徴とする請求項 4記載の無線通信システム。

[14] 前記周期系列生成工程は、（1、 1、 1、 l)、（l、j、一 1、一 j)、（l、一 1、 1、一 1)、（1、

- 1、 j)の特性を有するフィルタの内の一つを用いて周期系列を生成することを特徴とする請求項 12記載の無線通信方法。

[15] 前記拡散系列又はマルチパス特性測定用のパイロット信号は、ゼロコリレーションゾーン系列であることを特徴とする請求項 12記載の無線通信方法。

[16] 送信部と受信部を有する通信装置において、前記送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、

前記受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、各無線通信装置カゝら送信される搬送周波数がそれぞれ異なることを特徴とする通信装置。

[17] 送信部と受信部を有する通信装置において、

前記送信部は、送信すべき送信系列が所定数繰り返えされた周期系列を生成する擬周期系列生成手段と、送信すべき送信系列を搬送周波数で変調する変調部とを有し、

前記受信部は、搬送周波数で変調された受信波を復調する復調部を有し、前記送信すべき送信系列は、マルチパス特性測定用のパイロット信号と送信データ信号を有し、更に、前記擬周期系列生成手段は、送信すべき送信系列に、所定の DFT行列のべ外ル成分を順次乗算して、前記周期系列を生成することを特徴とする通信装置。

[18] 前記擬周期系列生成手段が用いる DFT行列 Fを

N

[数 11]

：クトル f₀

：ク卜ノレ f，

( 2 9 ) くクトル ί_Ν—

とし、送信信号系列を A ( a。 _{a i} * · · a _M) とし、

更に、送信信号系列 A ( a a ！ · · · a _M) とベクトル f _x (0≤X≤ N- 1 ) によって、べクトル f_x® Aに基づいた送信信号系列 Aの疑周期系列が生成されて送信され、

更に、送信信号系列と同じ長さの既知の信号系列を B ( b a b i - · · b _M) としたとき、

受信した上記送信信号系列 Aの疑周期系列を、べクトル f_x(8Bの整合フィルタに印加し、該整合フィルタの出力から上記送信信号系列を求めることを特徴とする請求項 1 2記載の無線通信方法。