WO2009154278A1 - 受信装置、通信システム、および、受信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2008年6月20日に日本に出願された特願2008-162478号、2008年8月19日に日本に出願された特願2008-210926号、および2009年4月28日に日本に出願された特願2009-109962号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
オフセット推定器1031-rは、対応するタイミング検出部102-r(=1~R)からのシングルキャリア受信信号に含まれているプリアンブル信号を用いて、周波数オフセット推定値を算出し、算出した周波数オフセット推定値をオフセット補償器1032-rへ出力する。
オフセット補償器1032-rは、オフセット推定器1031-rにより算出されたオフセット推定値を用いて、対応するタイミング検出部102-r(=1~R)からのシングルキャリア受信信号に含まれているデータ受信信号のオフセット補償を行い、その結果を対応する直/並列変換部104-r(=1~R)に出力する。
また、周波数の不安定や受信ポート間の周波数の不一致が生じる場合においても、周波数オフセットを補償することができる受信装置、通信システム、および、受信方法を提供することにある。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。この受信装置は、送信装置10から送信されたシングルキャリア受信信号を、複数の受信信号、たとえば、R個の受信信号として受信する。ここで、R(≧1)は、無線伝送の場合は、アンテナの本数またはアンテナ素子の数である。以降においては、この受信装置は、R個のポートを有しているものとして説明する。
まず、受信機において、R個のポートに入力されたR個の受信信号は、受信部1001-1~Rにより、局部発振器1014からの発振信号を用いて、ベースバンドのディジタル信号に変換される。
L. Deneire, et al., “Training sequence versus cyclic prefix-a new look on single carrier communication,” IEEE Commun., Lett., vol. 5, no. 7, pp. 292-294, July 2001.
を本実施形態の装置に適用する。すなわち、位相オフセット推定部1010-1~Rは、受信信号を等化した後の並/直列変換部1009-1~Rからの出力信号に対して、位相オフセットθ(r、q)を、次の(式1)に基いて算出し、推定する。
D. Falconer, et al., “Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems,” IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 4, pp. 58-66、 Apr. 2002.
S. J. Savory, et al., “Electronic compensation of chromatic dispersion using a digital coherent receiver,” Optics express, vol. 15, no. 5, pp. 2120-2126, Mar. 2007.
また、ユニークワードは、たとえば、ガードインターバルGIであってもよい。
をそのような形態の装置に適用する。すなわち、位相オフセット推定部1010-1~Rは、次の(式2)により、位相オフセットθ’を算出する。
D. C. Chu, “ Polyphase codes with good periodic correlation properties,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 5, N0. 7, pp.531-532, July 1972.
次に、図3を用いて、第2の実施形態による受信装置の構成を説明する。なお、同図において図1の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。なお、図1の処理部1000-1~Rと、図3の処理部2000-1~Rとが、それぞれ対応する。
このような処理は、オフライン処理に好適である。
次に、図4を用いて、第3の実施形態による受信装置の構成を説明する。なお、同図において図1または図3の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。なお、図1の処理部1000-1~Rまたは図3の処理部2000-1~Rと、図4の処理部3000-1~Rとが、それぞれ対応する。
次に、図5を用いて、第4の実施形態による受信装置の構成を説明する。なお、同図において図1、図3または図4の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。本実施形態における処理部4000-1~Rは、図1の処理部1000-1~R、図3の処理部2000-1~R、または、図4の処理部3000-1~Rと対応する。
を用いて推定する。この推定した位相オフセットに基いて、位相オフセット補償部4011-1~Rが、各ポート毎に、周波数オフセット補償部1003-1~Rが補償した受信信号を補償する。
第rポートにおいて、まず、第一オフセット推定器10031-rが、周波数オフセット推定値を算出する。この周波数オフセットの推定方法は、従来法と同様にプリアンブル信号とパイロット送信信号の相互相関を取ることで行うことができる。
(式3)のように推定したq番目のブロックにおいて推定した位相オフセットθ(r,q)と、一つ前のブロック、つまり(q-1)番目のブロックにおいて推定した位相オフセットθ(r,q-1)とを用いて一次線形補間を行い、第一オフセット補償部10032-rから出力されたK個のデータ受信信号の周波数オフセットを補償する。
また、周波数オフセット補償のためのパイロットを周期的に挿入する必要がなくなるため、伝送効率が低下しない。
を用いて、D次補間(ただし、D≦B-1)を行うことでデータ信号の周波数オフセットを補償することができる。なお、ここで、変数bは1~B-1の値をとる整数である。また、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
上記説明において、ユニークワードUW系列は、例えばPN系列や、Chu系列を用いることができる(上述の参考文献4参照)。
なお、任意の1つのユニークワードUWに限られるものではなく、予め定められている複数のユニークワードUW、または、全てのユニークワードUWに基いて、位相オフセットを推定してもよい。
次に、第1の実施形態から第4の実施形態のいずれかの実施形態による無線伝送に対する受信装置を、光伝送に対して適用した場合の構成を、第5の実施形態として説明する。
後述するように、光伝送の場合は、ポートの個数Rは、電磁場において予め定められた角度を持った偏波の数となる。
この受信装置は、処理部1000-1~2、処理部2000-1~2、処理部3000-1~2、または、処理部4000-1~2に対応する構成を有している。
受信部2001において、送信装置20から光伝送路を介して伝送されてきた光信号は、偏波ダイバシティ90度ハイブリッドカプラ20011によって、局部発振光源2014から発振された局部発振光源と混合される。次に、その光信号は、BPD(バランス型フォトダイオード)20012-1~4を介してX偏波のI相とQ相、および、Y偏波のI相とQ相の、4つのベースバンドアナログ信号に変換される。
さらに、3ポート以上にすることにより、偏波の直交性が失われた場合においても、偏波ダイバシティ効果を得ることができる。
例えば、第1の実施形態による受信装置を用いてMIMO伝送で多重された信号をそれぞれ復調するためには、図11と図12とに示すように、各ポートに入力された受信信号を、複数の信号分配部5001-1~k(kは任意の自然数)で信号を分配し、複数の受信装置5001-1~kにおいて、それぞれ第1の実施形態と同様に信号処理を行うことで、系列ごと送信信号を復調できる。
その際、重み演算部での等化重みの算出方法は、一般的なMIMO伝送における算出方法を用いることができる。例えば、重み演算部での等化重みの算出方法として、下記の参考文献5のように、既知信号を用いて重み演算部での等化重みを推定する方法がある。
I. Barhumi, et al., “Optimal Training Sequences for Channel Estimation in MIMO OFDM Systems in Mobile Wireless Channels,” Broadband Communications, 2002. Access, Transmission, Networking. pp. 44-1-44-6, 2002.
たとえば、この周波数オフセット補償部1003-1~Rの構成を、図13を用いて説明した従来技術によるシングルキャリア受信機における周波数オフセット補償部の構成として用いてもよい。すなわち、周波数オフセット補償部1003-1~Rの構成を、第1の実施形態から第4の実施形態から独立して用いることも可能である。
第1の実施形態から第4の実施形態を組み合わせた構成において、周波数オフセット補償部1003-1~Rの構成を、図6から図8を用いて説明したような構成としてもよい。
102、1002…タイミング検出部、
103、1003…周波数オフセット補償部、
104、1004…直/並列変換部、
105、1005…FFT演算部、
106、1006…等化部、
107、1007…重み演算部、
108、1012…合成部、
109、1008…IFFT演算部、
110、1009…並/直列変換部、
111、1013…復調部、
112、1014…局部発振器、
1000、2000、3000、4000…処理部、
1010、2010、3010、4010…位相オフセット推定部、
1011、2011、3011、4011…位相オフセット補償部、
2014…局部発振光源、
10031…第一周波数オフセット推定部、
10032…第一オフセット補償部、
10033…第二オフセット推定部、
10034…第二オフセット補償部、
20011…偏波ダイバシティ90度ハイブリッドカプラ、
20012…BPD(バランス型フォトダイオード)、
20013…A/D変換器、
20014…複素信号化部
Claims (24)
- 単数または複数のポートに入力された信号を単数または複数の受信信号として受信する受信装置であって、
前記単数または複数の受信信号のうち、予め割当てられた受信信号の信号波形を整形するために、それぞれが前記予め予め割当てられた受信信号に対して信号位置を検出してタイミング検出を行うタイミング検出部と、前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号に対して周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償部と、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号を直/並列変換する直/並列変換部と、前記直/並列変換部によって直/並列変換された受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部によってフーリエ変換された受信信号を周波数成分毎に等化する等化部と、前記等化部によって等化された受信信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換部によって逆フーリエ変換された受信信号を並/直列変換する並/直列変換部と、を有する単数または複数の処理部と、
前記単数または複数の処理部によって整形された信号波形を合成する信号合成部と、
前記信号合成部によって合成された信号波形を復調する復調部と、
前記タイミング検出部から前記復調部に至る受信信号変換経路上に配置され、前記受信信号に含まれる信号ブロック毎のユニークワードに基づいて、供給された受信信号の位相オフセットを推定する位相オフセット推定部と、
前記受信信号変換経路上に配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された位相オフセットに基いて前記受信信号変換経路上の信号の位相オフセットを補償する位相オフセット補償部と、
を有する受信装置。 - 単数または複数の前記位相オフセット推定部が前記並/直列変換部の下流にそれぞれ配置され、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記位相オフセット推定部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記位相オフセット補償部によって位相補償された受信信号を合成する
請求項1に記載の受信装置。 - 単数または複数の前記位相オフセット推定部が前記並/直列変換部の下流にそれぞれ配置され、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記周波数オフセット補償部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記位相オフセット補償部によって位相補償された受信信号を合成する
請求項1に記載の受信装置。 - 前記位相オフセット推定部が前記信号合成部の下流に配置され、前記信号合成部によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償部が前記位相オフセット推定部の下流に配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記信号合成部によって合成された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項1に記載の受信装置。 - 前記位相オフセット推定部が前記信号合成部の下流に配置され、前記信号合成部によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記周波数オフセット補償部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項1に記載の受信装置。 - 前記受信信号には、
プリアンブル信号と、
複数の前記ユニークワードと、
が信号ブロック毎に含まれており、
前記周波数オフセット補償部が、
前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号に含まれているプリアンブル信号を用いて、第1の周波数オフセットの推定値を算出する第一周波数オフセット推定部と、
前記第一周波数オフセット推定部によって算出された第1の周波数オフセットの推定値を用いて、前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号の周波数オフセットを補償する第一周波数オフセット補償部と、
前記第一周波数オフセット補償部によって周波数オフセットを補償された受信信号に含まれている複数のユニークワードを用いて、第2の周波数オフセットの推定値を算出する第二周波数オフセット推定部と、
前記第二周波数オフセット推定部によって算出された第2の周波数オフセットの推定値を用いて、前記第一周波数オフセット補償部によって周波数オフセットを補償された受信信号の周波数オフセットを補償する第二周波数オフセット補償部と、
を有する請求項1に記載の受信装置。 - 前記単数または複数の受信信号を複数に分配する信号分配部をさらに有し、
前記単数または複数の処理部に、前記信号分配部によって分配された受信信号のうち、予め割当てられた受信信号を供給する
請求項1に記載の受信装置。 - 信号ブロック毎にユニークワードが付加された送信信号を送信する送信装置と、
単数または複数のポートに入力された前記送信信号を単数または複数の受信信号として受信する受信装置とを有する通信システムであって、
前記受信装置は、
前記単数または複数の受信信号のうち、予め割当てられた受信信号の信号波形を整形するために、それぞれが前記予め予め割当てられた受信信号に対して信号位置を検出してタイミング検出を行うタイミング検出部と、前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号に対して周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償部と、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号を直/並列変換する直/並列変換部と、前記直/並列変換部によって直/並列変換された受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部によってフーリエ変換された受信信号を周波数成分毎に等化する等化部と、前記等化部によって等化された受信信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換部によって逆フーリエ変換された受信信号を並/直列変換する並/直列変換部と、を有する単数または複数の処理部と、
前記単数または複数の処理部によって整形された信号波形を合成する信号合成部と、
前記信号合成部によって合成された信号波形を復調する復調部と、
前記タイミング検出部から前記復調部に至る受信信号変換経路上に配置され、前記受信信号に含まれる信号ブロック毎のユニークワードに基づいて、供給された受信信号の位相オフセットを推定する位相オフセット推定部と、
前記受信信号変換経路上に配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された位相オフセットに基いて前記受信信号変換経路上の信号の位相オフセットを補償する位相オフセット補償部と、
を有する通信システム。 - 単数または複数の前記位相オフセット推定部が前記並/直列変換部の下流にそれぞれ配置され、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記位相オフセット推定部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記位相オフセット補償部によって位相補償された受信信号を合成する
請求項9に記載の通信システム。 - 単数または複数の前記位相オフセット推定部が前記並/直列変換部の下流にそれぞれ配置され、前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記周波数オフセット補償部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記位相オフセット補償部によって位相補償された受信信号を合成する
請求項9に記載の通信システム。 - 前記位相オフセット推定部が前記信号合成部の下流に配置され、前記信号合成部によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償部が前記位相オフセット推定部の下流に配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記信号合成部によって合成された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項9に記載の通信システム。 - 前記位相オフセット推定部が前記信号合成部の下流に配置され、前記信号合成部によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
単数または複数の前記位相オフセット補償部が前記周波数オフセット補償部の下流にそれぞれ配置され、前記位相オフセット推定部によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償部によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成部が前記単数または複数の前記並/直列変換部によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項9に記載の通信システム。 - 前記受信信号には、
プリアンブル信号と、
複数の前記ユニークワードと、
が信号ブロック毎に含まれており、
前記周波数オフセット補償部が、
前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号に含まれているプリアンブル信号を用いて、第1の周波数オフセットの推定値を算出する第一周波数オフセット推定部と、
前記第一周波数オフセット推定部によって算出された第1の周波数オフセットの推定値を用いて、前記タイミング検出部によってタイミング検出された受信信号の周波数オフセットを補償する第一周波数オフセット補償部と、
前記第一周波数オフセット補償部によって周波数オフセットを補償された受信信号に含まれている複数のユニークワードを用いて、第2の周波数オフセットの推定値を算出する第二周波数オフセット推定部と、
前記第二周波数オフセット推定部によって算出された第2の周波数オフセットの推定値を用いて、前記第一周波数オフセット補償部によって周波数オフセットを補償された受信信号の周波数オフセットを補償する第二周波数オフセット補償部と、
を有する請求項9に記載の通信システム。 - 前記単数または複数の受信信号を複数に分配する信号分配部をさらに有し、
前記単数または複数の処理部に、前記信号分配部によって分配された受信信号のうち、予め割当てられた受信信号を供給する
請求項9に記載の通信システム。 - 単数または複数のポートに入力された信号を単数または複数の受信信号として受信する受信装置に用いられる受信方法であって、
前記単数または複数の受信信号のうち、予め割当てられた受信信号に対して信号位置を検出してタイミング検出を行うタイミング検出工程と、前記タイミング検出工程によってタイミング検出された受信信号に対して周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償工程と、前記周波数オフセット補償工程によって補償された受信信号を直/並列変換する直/並列変換工程と、前記直/並列変換工程によって直/並列変換された受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換工程と、前記フーリエ変換工程によってフーリエ変換された受信信号を周波数成分毎に等化する等化工程と、前記等化工程によって等化された受信信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、前記逆フーリエ変換工程によって逆フーリエ変換された受信信号を並/直列変換する並/直列変換工程と、を有する単数または複数の受信信号に対する処理工程と、
前記単数または複数の受信信号に対する処理工程によって整形された単数または複数の信号波形を合成する信号合成工程と、
前記信号合成工程によって合成された信号波形を復調する復調工程と、
前記タイミング検出工程から前記復調工程に至る受信信号変換工程中に行われ、前記受信信号に含まれる信号ブロック毎のユニークワードに基づいて、供給された受信信号の位相オフセットを推定する位相オフセット推定工程と、
前記受信信号変換工程中に行われ、前記位相オフセット推定工程が推定した位相オフセットに基いて前記受信信号変換経路上の信号の位相オフセットを補償する位相オフセット補償工程と、
を有する受信方法。 - 前記位相オフセット推定工程が前記並/直列変換工程の次に行われ、前記並/直列変換工程によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償工程が前記位相オフセット推定工程の次に行われ、前記位相オフセット推定工程によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記並/直列変換工程によって並/直列変換された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成工程が前記位相オフセット補償工程によって位相補償された受信信号を合成する
請求項17に記載の受信方法。 - 前記位相オフセット推定工程が前記並/直列変換工程の次に行われ、前記並/直列変換工程によって並/直列変換された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償工程が前記周波数オフセット補償工程の次に行われ、前記位相オフセット推定工程によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償工程によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成工程が前記位相オフセット補償工程によって位相補償された受信信号を合成する
請求項17に記載の受信方法。 - 前記位相オフセット推定工程が前記信号合成工程の次に行われ、前記信号合成工程によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償工程が前記位相オフセット推定工程の次に行われ、前記位相オフセット推定工程によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記信号合成工程によって合成された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成工程が前記並/直列変換工程によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項17に記載の受信方法。 - 前記位相オフセット推定工程が前記信号合成工程の次に行われ、前記信号合成工程によって合成された受信信号に基づいて前記位相オフセットを推定し、
前記位相オフセット補償工程が前記周波数オフセット補償工程の次に行われ、前記位相オフセット推定工程によって推定された信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、前記周波数オフセット補償工程によって補償された受信信号の位相を補償し、
前記信号合成工程が前記並/直列変換工程によって並/直列変換された受信信号を合成する
請求項17に記載の受信方法。 - 前記受信信号には、
プリアンブル信号と、
複数の前記ユニークワードと、
が信号ブロック毎に含まれており、
前記周波数オフセット補償工程が、
前記タイミング検出工程によってタイミング検出された受信信号に含まれているプリアンブル信号を用いて、第1の周波数オフセットの推定値を算出する第一周波数オフセット推定工程と、
前記第一周波数オフセット推定工程によって算出された第1の周波数オフセットの推定値を用いて、前記タイミング検出工程がタイミング検出した受信信号の周波数オフセットを補償する第一周波数オフセット補償工程と、
前記第一周波数オフセット補償工程によって周波数オフセットを補償された受信信号に含まれている複数のユニークワードを用いて、第2の周波数オフセットの推定値を算出する第二周波数オフセット推定工程と、
前記第二周波数オフセット推定工程によって算出された第2の周波数オフセットの推定値を用いて、前記第一周波数オフセット補償工程によって周波数オフセットを補償された受信信号の周波数オフセットを補償する第二周波数オフセット補償工程と、
を有する請求項17に記載の受信方法。 - 前記単数または複数の受信信号を複数に分配する信号分配工程をさらに有し、
前記処理工程に、前記信号分配工程によって分配された受信信号のうち、予め割当てられた受信信号を供給する
請求項17に記載の受信方法。
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