(57)【要約】【課題】送信機の存在を示す信号の送信周波数が既知でなくても、受信機において所望の送信信号のみを通過させるバンドパスフィルタを形成し、通信手順の設定を可能とする。【解決手段】トレーニング信号を周波数変換して得られる所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を合成して送信し、受信側では受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成し、受信信号及び第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし他方の信号を入力信号とする適応等化器によって、トレーニング信号の周波数が受信側において既知でなくとも、所定周波数の所望信号のみを通過させるバンドパスフィルタを形成する。【選択図】  図２
2010093733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーニング信号を生成するステップと；
前記トレーニング信号を周波数変換して所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を生成するステップと；
前記複数の第１変換信号を合成して送信信号を生成するステップと；
前記送信信号を送信するステップと；
前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと；
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成するステップと；
前記受信信号及び前記第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号とする適応等化器がトレーニングを行うステップと；
前記トレーニングの後に、前記適応等化器が前記他方の信号を等化して等化信号を得るステップと；
前記等化信号を復調するステップと；を具備する無線通信方法。
【請求項２】
トレーニング信号を生成する信号生成部と；
前記トレーニング信号を周波数変換して所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を生成する送信周波数変換部と；
前記複数の第１変換信号を合成して送信信号を生成する合成部と；
前記送信信号を送信する送信ユニットと；
前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成する受信周波数変換部と；
前記受信信号及び前記第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記他方の信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；
前記等化信号を復調する復調部と；を具備する無線通信システム。
【請求項３】
予め定められた時間長のトレーニング信号を生成するステップと；
前記トレーニング信号を複数回繰り返して送信信号を生成するステップと；
前記送信信号を送信するステップと；
前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと；
前記受信信号を前記時間長に相当する時間だけ遅延させて遅延信号を生成するステップと；
前記受信信号及び前記遅延信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号とする適応等化器がトレーニングを行うステップと；
前記トレーニングの後に、前記適応等化器が前記他方の信号を等化して等化信号を得るステップと；
前記等化信号を復調するステップと；を具備する無線通信方法。
【請求項４】
予め定められた時間長のトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と；
前記トレーニング信号を複数回繰り返して送信信号を生成する送信信号生成部と；
前記送信信号を送信する送信ユニットと；
前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；
前記受信信号を前記時間長に相当する時間だけ遅延させて遅延信号を生成する遅延部と；
前記受信信号及び前記遅延信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記他方の信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；
前記等化信号を復調する復調部と；を具備する無線通信システム。
【請求項５】
前記送信信号生成部は、前記トレーニング信号を所定の送信周波数に周波数変換する周波数変換部を含む請求項４記載の無線通信システム。
【請求項６】
トレーニング信号を生成する第１信号生成部と；
前記トレーニング信号を第１の周波数に変換して第１変換信号を得る第１の周波数変換部と；
変調データ信号を生成する第２信号生成部と；
トレーニング期間以外の期間に前記トレーニング信号と前記変調データ信号とを乗算して第１乗算信号を生成する第１の乗算部と；
前記トレーニング期間には前記トレーニング信号、前記トレーニング期間以外の期間には前記乗算信号をそれぞれ前記第１の周波数と所定の周波数差を持つ第２の周波数に変換して第２変換信号を得る第２の周波数変換部と；
前記第１変換信号と前記第２変換信号とを合成して送信信号を生成する合成部と；
前記送信信号を送信する送信ユニットと；を具備する無線送信機。
【請求項７】
前記第１の乗算部は、前記トレーニング期間には前記トレーニング信号をそのまま前記第２の周波数変換部へ出力し、前記トレーニング期間以外の期間には前記第１の乗算信号を生成するように構成される請求項６記載の無線送信機。
【請求項８】
請求項６に記載の無線送信機から送信される前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第３変換信号を生成する第３の周波数変換部と；
前記受信信号を参照信号とし、前記第３変換信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記第３変換信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；
前記適応等化器のトレーニング後のタップ係数を用いて前記受信信号をフィルタリングしてフィルタリング信号を得るディジタルフィルタと；
前記等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；
前記複素共役信号と前記フィルタ信号とを乗算して第２乗算信号を生成する第２の乗算部と；
前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；
前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機。
【請求項９】
請求項６に記載の無線送信機から送信される前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；
前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第３変換信号を生成する第３の周波数変換部と；
前記受信信号を参照信号とし、前記第３変換信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記第３変換信号を等化して第１等化信号を得る第１の適応等化器と；
前記第３変換信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記受信信号を等化して第２等化信号を得る第２の適応等化器と；
前記第１等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；
前記複素共役信号と前記第２等化信号とを乗算して第２乗算信号を生成する第２の乗算部と；
前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；
前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機。
【請求項１０】
予め定められた時間長τのトレーニング信号を繰り返し生成する第１信号生成部と；
変調データ信号を生成する第２信号生成部と；
時間長２τ以上のトレーニング期間と該トレーニング期間に後続する時間長τ以上のパイロット信号期間以外の期間に、前記トレーニング信号と前記変調データ信号とを乗算して乗算信号を生成する第１乗算部と；
前記トレーニング期間と前記パイロット信号期間には前記トレーニング信号、前記トレーニング期間と前記パイロット信号期間以外の期間には前記乗算信号をそれぞれ周波数変換して送信信号を生成する周波数変換部と；
前記送信信号を送信する送信ユニットと；を具備する無線送信機。
【請求項１１】
前記請求項１０に記載の無線送信機からの送信信号を受信する受信ユニットと；
前記トレーニング期間中は前記受信信号を時間τだけ遅延させて遅延信号を得る遅延部と；
前記遅延信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号として前記トレーニング期間の後半の時間τの期間中トレーニングを行い、前記トレーニング後に前記入力信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；
前記等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；
前記パイロット信号期間中に前記複素共役信号を記憶する記憶部と；
前記トレーニング期間及び前記パイロット信号期間以外の期間に前記等化信号と前記記憶部に記憶されている複素共役信号とを乗算して第２乗算信号を得る第２乗算部と；
前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；
前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機。
【請求項１２】
前記請求項１０に記載の無線送信機からの送信信号を受信する受信ユニットと；
前記トレーニング期間中は前記受信信号を時間τだけ遅延させて遅延信号を得る遅延部と；
前記遅延信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号として前記トレーニング期間の後半の時間τの期間中トレーニングを行い、前記トレーニング後に前記入力信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；
前記パイロット信号期間中に前記等化信号を記憶する記憶部と；
前記トレーニング期間及び前記パイロット信号期間以外の期間に、前記記憶部から読み出される等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；
前記適応等化器により得られる等化信号と前記複素共役信号とを乗算して第２乗算信号を得る第２乗算部と；
前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；
前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機の存在を示す信号の送信周波数が既知でなくても、受信機において所望の送信信号のみを通過させるバンドパスフィルタを形成することを可能とする無線通信方法、システム、無線送信機及び無線受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ周波数を用いて信号を伝送する無線通信では、通信に先立ち、送受信機間で利用するキャリア周波数を取り決めておくのが通常である。送信機では、送信すべきベースバンド信号を受信機との間で予め取り決めた周波数分だけ高い周波数へ変換し、ＲＦ信号として送信する。ＲＦ信号の周波数、すなわち変換後の周波数がキャリア周波数である。受信機は、受信したＲＦ信号を送信機との間で予め取り決めた周波数分、つまりキャリア周波数の分だけ低い周波数へ変換することで、送信機がＲＦ信号として送信したベースバンド信号を得る。
【０００３】
特許文献１は、送受信機間で事前に信号のキャリア周波数を取り決めなくとも、データ伝送が可能な方法を開示している。特許文献１によると、送信機はベースバンド信号を拡散符号により符号拡散した信号と、拡散に用いた拡散符号そのものを周波数Δｆだけ離して任意のキャリア周波数で送信する。受信機では、受信信号と受信信号をΔｆだけ周波数シフトした信号の複素共役系列とを乗算することで、ＤＣ周辺にベースバンド信号を得ることができる。従って、受信機は送信信号のキャリア周波数が未知であっても、Δｆさえ知っていれば所望信号を得ることができる。
【０００４】
一方、無線通信において所定の周波数に位置する所望信号を抽出し、他の周波数に位置する不要な成分を抑圧するために、受信機においてバンドパスフィルタを用いることが知られている。バンドパスフィルタは、キャパシタやインダクタを用いたアナログ回路、表面弾性波フィルタのような素子、あるいはディジタル信号処理によるＩＩＲフィルタやＦＩＲフィルタにより実現することが可能である。但し、これらのバンドパスフィルタは所望信号を抽出するにあたり、所望信号が位置する周波数を予め知っている必要がある。
【０００５】
さらに、無線環境に適応してディジタルフィルタのパラメータを変更することにより等化を行う適応等化器が知られている（非特許文献１参照）。適応等化器は等化入力信号の他に参照信号の入力を持ち、トレーニング期間中は等化入力信号に対して等化動作を行い、結果として得られる等化出力信号と参照信号との差が小さくなるようにフィルタの動作パラメータを調整する。トレーニング期間以外の期間では、適応等化器はトレーニングにより調整された動作パラメータの下で動作する。
【特許文献１】特開２００８−１７７９１４号公報
【非特許文献１】Simon Haykin, “Adaptive filter theory,” Prentice Hall (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法によれば、キャリア周波数が未知の信号を送受信機間で伝送することが可能である。しかし、特許文献１の方法は、受信時の乗算処理の過程で受信帯域内に分散している雑音成分も掛け合わされてしまい、結果として雑音電力が概ね二乗になってしまう。そこで、乗算の前にバンドパスフィルタを用いて送信信号のキャリア周波数近傍以外に位置する雑音や不要信号を除去したい。しかし前述の通り、バンドパスフィルタは通過させたい周波数成分が判っていないと設計できない。
【０００７】
本発明は、送信機の存在を示す信号の送信周波数が既知でなくても、受信機において所望の送信信号のみを通過させるバンドパスフィルタを形成し、通信手順の設定を可能とする無線通信方法、システム、無線送信機及び無線受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によると、トレーニング信号を生成するステップと；前記トレーニング信号を周波数変換して所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を生成するステップと；前記複数の第１変換信号を合成して送信信号を生成するステップと；前記送信信号を送信するステップと；前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと；前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成するステップと；前記受信信号及び前記第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号とする適応等化器がトレーニングを行うステップと；前記トレーニングの後に、前記適応等化器が前記他方の信号を等化して等化信号を得るステップと；前記等化信号を復調するステップと；を具備する無線通信方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点によると、トレーニング信号を生成する信号生成部と；前記トレーニング信号を周波数変換して所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を生成する送信周波数変換部と；前記複数の第１変換信号を合成して送信信号を生成する合成部と；前記送信信号を送信する送信ユニットと；前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成する受信周波数変換部と；前記受信信号及び前記第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニングの後に前記他方の信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；前記等化信号を復調する復調部と；を具備する無線通信システムを提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点によると、予め定められた時間長のトレーニング信号を生成するステップと；前記トレーニング信号を複数回繰り返して送信信号を生成するステップと；前記送信信号を送信するステップと；前記送信信号を受信して受信信号を得るステップと；前記受信信号を前記時間長に相当する時間だけ遅延させて遅延信号を生成するステップと；前記受信信号及び前記遅延信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号とする適応等化器がトレーニングを行うステップと；前記トレーニングの後に、前記適応等化器が前記他方の信号を等化して等化信号を得るステップと；前記等化信号を復調するステップと；を具備する無線通信方法を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点によると、予め定められた時間長のトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と；前記トレーニング信号を複数回繰り返して送信信号を生成する送信信号生成部と；前記送信信号を送信する送信ユニットと；前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；前記受信信号を前記時間長に相当する時間だけ遅延させて遅延信号を生成する遅延部と；前記受信信号及び前記遅延信号のいずれか一方の信号を参照信号とし、他方の信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記他方の信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；前記等化信号を復調する復調部と；を具備する無線通信システムを提供する。
【００１２】
本発明の第５の観点によると、トレーニング信号を生成する第１信号生成部と；前記トレーニング信号を第１の周波数に変換して第１変換信号を得る第１の周波数変換部と；変調データ信号を生成する第２信号生成部と；トレーニング期間以外の期間に前記トレーニング信号と前記変調データ信号とを乗算して第１乗算信号を生成する第１の乗算部と；前記トレーニング期間には前記トレーニング信号、前記トレーニング期間以外の期間には前記乗算信号をそれぞれ前記第１の周波数と所定の周波数差を持つ第２の周波数に変換して第２変換信号を得る第２の周波数変換部と；前記第１変換信号と前記第２変換信号とを合成して送信信号を生成する合成部と；前記送信信号を送信する送信ユニットと；を具備する無線送信機を提供する。
【００１３】
本発明の第６の観点によると、前記第５の観点に係る無線送信機から送信される前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第３変換信号を生成する第３の周波数変換部と；前記受信信号を参照信号とし、前記第３変換信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記第３変換信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；前記適応等化器のトレーニング後のタップ係数を用いて前記受信信号をフィルタリングしてフィルタリング信号を得るディジタルフィルタと；前記等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；前記複素共役信号と前記フィルタ信号とを乗算して第２乗算信号を生成する第２の乗算部と；前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機を提供する。
【００１４】
本発明の第７の観点によると、前記第５の観点に係る無線送信機から送信される前記送信信号を受信して受信信号を得る受信ユニットと；前記受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第３変換信号を生成する第３の周波数変換部と；前記受信信号を参照信号とし、前記第３変換信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に適応動作を行って前記第３変換信号を等化して第１等化信号を得る第１の適応等化器と；前記第３変換信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号としてトレーニングを行い、前記トレーニング後に前記受信信号を等化して第２等化信号を得る第２の適応等化器と；前記第１等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；前記複素共役信号と前記第２等化信号とを乗算して第２乗算信号を生成する第２の乗算部と；前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機。
【００１５】
本発明の第８の観点によると、予め定められた時間長τのトレーニング信号を繰り返し生成する第１信号生成部と；変調データ信号を生成する第２信号生成部と；時間長２τ以上のトレーニング期間と該トレーニング期間に後続する時間長τ以上のパイロット信号期間以外の期間に、前記トレーニング信号と前記変調データ信号とを乗算して乗算信号を生成する第１乗算部と；前記トレーニング期間と前記パイロット信号期間には前記トレーニング信号、前記トレーニング期間と前記パイロット信号期間以外の期間には前記乗算信号をそれぞれ周波数変換して送信信号を生成する周波数変換部と；前記送信信号を送信する送信ユニットと；を具備する無線送信機を提供する。
【００１６】
本発明の第９の観点によると、前記第８の観点に係る無線送信機からの送信信号を受信する受信ユニットと；前記トレーニング期間中は前記受信信号を時間τだけ遅延させて遅延信号を得る遅延部と；前記遅延信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号として前記トレーニング期間の後半の時間τの期間中トレーニングを行い、前記トレーニング後に前記入力信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；前記等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；前記パイロット信号期間中に前記複素共役信号を記憶する記憶部と；前記トレーニング期間及び前記パイロット信号期間以外の期間に前記等化信号と前記記憶部に記憶されている複素共役信号とを乗算して第２乗算信号を得る第２乗算部と；前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機を提供する。
【００１７】
本発明の第１０の観点によると、前記第８の観点に係る無線送信機からの送信信号を受信する受信ユニットと；前記トレーニング期間中は前記受信信号を時間τだけ遅延させて遅延信号を得る遅延部と；前記遅延信号を参照信号とし、前記受信信号を入力信号として前記トレーニング期間の後半の時間τの期間中トレーニングを行い、前記トレーニング後に前記入力信号を等化して等化信号を得る適応等化器と；前記パイロット信号期間中に前記等化信号を記憶する記憶部と；前記トレーニング期間及び前記パイロット信号期間以外の期間に、前記記憶部から読み出される等化信号に対して複素共役演算を行い、複素共役信号を得る複素共役演算部と；前記適応等化器により得られる等化信号と前記複素共役信号とを乗算して第２乗算信号を得る第２乗算部と；前記第２乗算信号のうち低域の周波数成分のみを通過させて前記変調データ信号を得るローパスフィルタと；前記変調データ信号を復調する復調部と；を具備する無線受信機を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トレーニング信号を周波数変換して得られる所定の周波数差を持つ複数の第１変換信号を合成して送信し、受信側では受信信号を周波数変換して前記周波数差に相当する周波数だけシフトさせた第２変換信号を生成し、受信信号及び第２変換信号のいずれか一方の信号を参照信号とし他方の信号を入力信号とする適応等化器によって、トレーニング信号の周波数が受信側において既知でなくとも、所定周波数の所望信号のみを通過させるバンドパスフィルタを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る通信システムは、送信機１００、送信アンテナ１１０、受信アンテナ２０１及び受信機２００からなる。送信機１００には、送信すべき無線信号を生成する送信処理部が含まれる。受信機２００には、バンドパスフィルタ２０２と受信した無線信号の復調処理を行う受信処理部２０３が含まれる。
【００２０】
＜送信機１００内の送信処理部について＞  
図２は、送信機１００内の送信処理部を示している。図３は、送信処理部が生成する信号の時間波形及びスペクトラムを示している。図２の送信処理部は、トレーニング系列生成部１０１、第１周波数変換部１０２、第２周波数変換部１０３、ローカル発振器１０４及び合成部１０５を有する。合成部１０５から出力されるトレーニング信号である送信信号１１６は、図１中の送信アンテナ１１０を含む送信ユニットに供給される。
【００２１】
トレーニング系列生成部１０１は、受信機２００へ送信すべきトレーニング系列１１１を生成する。トレーニング系列１１１は特段の決まった系列である必要ではなく、変調した擬似ランダム系列や正弦波など、任意の系列を用いることができる。本実施形態では、トレーニング系列１１１はＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)変調された擬似ランダム系列であるとする。トレーニング系列１１１の系列長はτ、変調速度はＦｓであるものとする。すなわち、トレーニング系列生成部１０１は図３の時間波形において実線で示すようなトレーニング系列１１１を生成する。
【００２２】
ローカル発振器１０４は、第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３が周波数変換を行うためのローカル信号１１２及び１１３を生成する。第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３は、トレーニング系列生成部１０１により生成されたベースバンドのトレーニング系列１１１を所定の送信周波数ｆ１及びｆ２にそれぞれ変換し、図３の破線に示すような第１トレーニング信号１１４及び第２トレーニング信号１１５を生成する。第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３は互いに同期しており、周波数ｆ１及びｆ２には所定の周波数差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）が設けられている。
【００２３】
第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３は、典型的にはミキサにより実現される。この場合、ローカル発振器１０４は第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３に対し、周波数差Δｆの第１ローカル信号１１２及び第２ローカル信号１１３をそれぞれ供給する。なお、第２周波数変換部１０３の内部に周波数Δｆの信号発生器とミキサを予め備えることで、ローカル発振器１０４が第１周波数変換部１０２及び第２周波数変換部１０３に共通のローカル信号を供給するようにしてもよい。すなわち、例えば第１周波数変換部１０２では共通のローカル信号を第１ローカル信号として用い、第２周波数変換器１０３では共通のローカル信号と周波数Δｆの信号をミキシングして第２ローカル信号を生成するようにする。
【００２４】
第１トレーニング信号１１４及び第２トレーニング信号１１５は、合成部１０５によって合成される。すなわち、合成部１０５は周波数ｆ１の第１トレーニング信号１１４及び周波数ｆ２の第２トレーニング信号１１５を合成し、二つの周波数スペクトルを有する送信１１６を生成する。こうして生成された送信信号１１６は図１中の送信アンテナ１１０に供給され、電波として空間に放射される。
【００２５】
送信信号１１６を時間−周波数平面上で表現すると、図３の右側に示したようなスペクトラムとなる。すなわち、周波数がΔｆだけ離れたＢＰＳＫ信号が周波数方向に並んでおり、また時間方向においてはこれら二つのＢＰＳＫ信号は同時に（すなわち同期して）送信される。言い換えれば、本実施形態における送信信号１１６は、二つのＢＰＳＫ信号が周波数多重されたＦＤＭ信号である。
【００２６】
なお、送信機１００の送信処理部に二つの周波数変換部１０２及び１０３を設けたが、周波数変換部１０２及び１０３いずれか一方を省略してもよい。例えば、第２周波数変換部１０３を省略すれば、トレーニング系列１１１の信号がそのまま第２トレーニング信号１１５とされる。
【００２７】
＜受信機２００内のバンドパスフィルタ２０２について＞  
次に、図４及び図５を用いて図１の受信機２００内のバンドパスフィルタ２０２について詳細に説明する。バンドパスフィルタ２０２は、図４に示すように周波数変換部２０５及び適応等化器２０６を有する。
【００２８】
受信ユニットに含まれる図１中の受信アンテナ２０１では、送信機１００からの周波数ｆ１及びｆ２のトレーニング信号１１４及び１１５を含む広帯域、高周波の送信信号１１６が受信され、受信信号２１１が出力される。受信アンテナ２０１から出力される受信信号２１１には、さらに送信機１００及び受信機２００内で発生する雑音や、他の無線機器が発する干渉波も含まれる。
【００２９】
周波数変換部２０５では、受信アンテナ２０１からの受信信号２１１が周波数変換される。周波数変換部２０５は、ミキサ２０５１とローカル発振器２０５２を有する。ローカル発振器２０５２は、ミキサ２０５１が周波数変換を行うためのローカル信号２１２を発生する。
【００３０】
ローカル発振器２０５２からのローカル信号２１２は、送信機１００から送信される送信信号１１５に含まれる第１トレーニング信号１１４及び第２トレーニング信号１１５の周波数ｆ１及びｆ２の周波数差Δｆに相当する周波数の信号、例えばｅj2πΔftで表される周波数Δｆの正弦波信号が用いられる。すなわち、ミキサ２０５１は受信信号２１１に含まれる周波数ｆ１及びｆ２の第１トレーニング信号及び第２トレーニング信号を周波数Δｆのローカル信号２１２と乗算することにより周波数変換を行い、周波数ｆ２及びｆ２＋Δｆの変換信号２１３を生成する。変換信号２１３は、周波数変換部２０５から出力される。
【００３１】
適応等化器２０６は、参照信号入力端子と等化器入力端子の２つの入力端子を持ち、バンドパスフィルタ２０２に入力される受信信号２１１は参照信号入力端子に参照信号として入力され、周波数変換部２０５からの変換信号２１３は等化器入力端子に入力信号として入力される。本実施形態の適応等化器２０６では受信信号２１１を参照信号とし、変換信号２１３を入力信号としているが、逆に受信信号２１１を入力信号とし、変換信号２１３を参照信号としても構わない。
【００３２】
図５は、適応等化器２０６の良く知られている一形態を示している。適応等化器２０６では、等化器入力端子への入力信号（この例では変換信号）２１３に対してＦＩＲフィルタ２０６を適用した結果が等化器出力端子から等化信号２１４として出力される。適応等化器２０６は、等化器入力端子への入力信号２１３と参照信号入力端子に入力された参照信号（この例では受信信号２１１）との差を小さくする機能を持つ。
【００３３】
例えば、良く知られるＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズムでは、図５に示されるように入力信号２１３または等化信号２１４と参照信号２１１との二乗平均誤差を小さくするようなタップ係数を適応等化アルゴリズム２０６５に従って適応的に求め、ＦＩＲフィルタ２０６にセットする。図５では等化信号２１４と参照信号２１１との差を減算器２０６４により求め、この差を適応等化アルゴリズム２０６５に適用して二乗平均誤差を計算すると共に、この誤差を最小化するようなタップ係数を求めている。
【００３４】
図５中に示されるＦＩＲフィルタ２０６は、入力信号２１３を受ける縦続接続された複数の遅延段２０６１、遅延段２０６１からの各タップ出力にタップ係数（ＦＩＲタップ係数）を乗じる乗算器２０６２、及び各乗算器２０６２からの出力信号を加算して等化信号２１４を得る加算器２０６３を有する。タップ係数を求めるトレーニングの際には参照信号が必須であるが、トレーニングが終了した後では参照信号は不要であり、タップ係数をトレーニング終了時点での値に固定するのが一般的である。
【００３５】
本実施形態では、図６に示すような信号が適応等化器２０６に入力される。すなわち、参照信号として周波数ｆ１及びｆ１からΔｆだけ離れた周波数ｆ２に同一の信号成分Ｓ１１及びＳ１２が位置する受信信号２１１が入力され、そして入力信号として周波数ｆ２及びｆ２からΔｆだけ離れた周波数ｆ２＋Δｆに参照信号の信号成分Ｓ１１及びＳ１２と同一の信号成分Ｓ２１及びＳ２２が位置する変換信号２１３が入力される。
【００３６】
ここで、図６に示すように入力信号と参照信号のそれぞれの雑音成分Ｎ１及びＮ２は周波数変換を経ているため、相関の無い異なる波形である。従って、雑音成分Ｎ１及びＮ２は適応等化器２０６の動作により抑圧される。また、周波数ｆ１に注目すると、参照信号である受信信号２１１のｆ１には信号成分Ｓ１１が存在するものの、入力信号である変換信号２１３のｆ１には信号成分が存在しない。入力信号のｆ１に信号成分が存在したとしても、干渉源から到来する干渉信号成分である。このように周波数ｆ１に位置する信号成分は、適応等化器２０６の入力信号と参照信号において一致しないため、適応等化器２０６の動作により抑圧される。
【００３７】
周波数ｆ２＋Δｆについては、入力信号である変換信号２１３のｆ２＋Δｆには信号成分Ｓ２２が存在するものの、参照信号である受信信号２１１のｆ２＋Δｆには信号成分が存在しない。参照信号のｆ２＋Δｆに信号が存在したとしても、干渉源から到来する干渉信号成分である。このようにｆ２＋Δｆに位置する信号成分は、適応等化器２０６の入力信号と参照信号において一致しないため、適応等化器２０６の動作により抑圧される。
【００３８】
一方、周波数ｆ２の周辺については、適応等化器２０６は基本的に入力信号をそのまま出力する。なぜなら、図６に示されるように入力信号である変換信号２１３のｆ２に位置する信号成分は、受信信号２１１に含まれる第１トレーニング信号成分Ｓ１２であり、参照信号のｆ２に位置する信号成分は、受信信号２１１に含まれる第２トレーニング信号成分Ｓ２１である。
【００３９】
図２で説明したように、第１トレーニング信号１１４及び第２トレーニング信号１１５は、同一のトレーニング系列１１１からなっており、周波数も同一であるから、雑音や伝送路歪みの影響を除けば、基本的に同一の信号形状を持つ。従って、適応等化器２０６は入力信号のうちｆ２の成分に対しては変形を施さず、そのまま出力する。このように周波数ｆ２に位置する信号成分は、適応等化器２０６の入力信号と参照信号において一致するため、入力信号は適応等化器２０６の動作により抑圧されず、そのまま出力される。
【００４０】
以上のように図４に示したバンドパスフィルタ２０２は、所望周波数ｆ２の成分のみを通し、他の周波数成分（例えばｆ１，ｆ２＋Δｆの成分）を抑圧するバンドパス特性を有することになる。しかも、一般的にバンドパスフィルタは通過する周波数帯域を予め決めて設計されるものであるが、本実施形態では事前に周波数ｆ１やｆ２を知らなくともよく、周波数差Δｆを知っているのみで自動的にバンドパスフィルタ２０２が形成されるという利点がある。
【００４１】
図７は、本実施形態におけるバンドパスフィルタ２０２の動作を計算機シミュレーションにより確認した際の一例である。Δｆだけ離れた同一信号がＬＭＳ参照信号として、そして参照信号をΔｆだけ周波数変換した信号を入力としている。双方には雑音が加算されている。これらの信号に対してＬＭＳアルゴリズムを用いた適応等化器２０６を動作させると、図示したような周波数特性のＦＩＲフィルタが得られる。
【００４２】
（第２の実施形態）  
＜送信機１００内の送信処理部について＞  
図８は、本発明の第２の実施形態に基づく図１の送信機内の送信処理部を示している。また、図９は送信処理部が生成する信号の時間波形を示している。図８の送信処理部は、トレーニング系列生成部１０１、送信遅延部１０６、選択部１０７、第３周波数変換部１０８及びローカル発振器１０９を有し、第３周波数変換器１０８から出力される送信信号１２０が図１中の送信アンテナ１１０に供給される。
【００４３】
トレーニング系列生成部１０１は、第１の実施形態と同様に受信機２００へ送信すべきトレーニング系列１１１を生成する。トレーニング系列１１１は特段の決まった系列である必要ではなく、変調した擬似ランダム系列や正弦波など、任意の系列を用いることができる。本実施形態では、トレーニング系列１１１はＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)変調された擬似ランダム系列であるとする。また、トレーニング系列１１１の系列長はτ、変調速度はＦｓであるものとする。すなわち、トレーニング系列生成部１０１は、図９の時間波形において実線で示す送信信号の前半（第３トレーニング信号）の元となる第３トレーニング系列１１１を生成する。
【００４４】
トレーニング系列生成部１０１により生成される第３トレーニング系列１１１は、送信遅延部１０６と選択部１０７に入力される。送信遅延部１０６は、第３トレーニング系列１１１の長さをτとすると、第３トレーニング系列１１１を時間τだけ遅延させ、第４トレーニング系列１１７を生成する。
【００４５】
選択部１０７は、第３トレーニング系列１１１と第４トレーニング系列１１７のうちいずれか一方を選択して出力する。具体的には、選択部１０７は時間τの間は第３トレーニング系列１１１を出力し、そして続く時間τの間は第４トレーニング系列１１７を出力する。選択部１０７により選択されたトレーニング系列１１８は、第３周波数変換部１０８に入力される。
【００４６】
ローカル発振器１０９は、第３周波数変換部１０８が周波数変換を行うためのローカル信号１１９を生成する。第３周波数変換部１０８は、ローカル信号１１９を用いて選択部１０７からのトレーニング系列１１８（第３トレーニング系列１１１または第４トレーニング系列１１７）を所定の送信周波数ｆ３に変換して送信信号１２０を生成する。第３周波数変換部１０８は、典型的にはミキサなどにより実現できる。
【００４７】
第３周波数変換部１０８から出力される送信信号１２０の例を図９に示す。図９の前半は第３トレーニング系列１１１を周波数変換して得られる第３トレーニング信号であり、図９の後半は第４トレーニング系列１１７を周波数変換して得られる第４トレーニング信号である。言い換えれば、本実施形態における送信信号１２０は、二つのトレーニング信号が時間多重されたＴＤＭ信号である。こうして生成された送信信号１２０は図１中の送信アンテナ１１０に供給され、電波として空間に放射される。放射される信号の波形は、図９の点線に示されるようになる。
【００４８】
なお、図８では第３周波数変換部１０８を選択部１０７の後段に配置したが、トレーニング系列生成部１０１の直後に配置してもよい。すなわち、トレーニング系列生成部１０１からのトレーニング系列を第３周波数変換部１０８により送信周波数ｆ３に変換してから送信遅延部１０６と選択部１０７に導くようにしても、図８と同様の結果を得ることができる。
【００４９】
＜受信機２００内のバンドパスフィルタ２０２について＞  
次に、図１０及び図１１を用いて第２の実施形態における図１の受信機２００内のバンドパスフィルタ２０２について詳細に説明する。図１０に示すように、第２の実施形態におけるバンドパスフィルタ２０２は、受信遅延部２０７及び適応等化器２０６を有する。
【００５０】
図１中の受信アンテナ２０１では、送信機１００からの周波数ｆ３のトレーニング信号を含む広帯域、高周波の送信信号１２０が受信され、受信信号２２１が出力される。受信アンテナ２０１から出力される受信信号２２１には同時に、送信機１００及び受信機２００内で発生する雑音や、他の無線機器が発する干渉波も含まれる。
【００５１】
受信遅延部２０７では、受信アンテナ２０１からの受信信号２２１が時間τだけ遅延され、遅延信号２２３が生成される。受信アンテナ２０１からの受信信号２２１と及び受信遅延部２０７からの遅延信号２２３は、適応等化器２０６に入力される。適応等化器２０６は、参照信号入力端子と等化器入力端子の２つの入力端子を持ち、バンドパスフィルタ２０２に入力される受信信号２２１は等化器入力端子に入力信号として入力され、受信遅延部２０７から遅延信号２２３は参照信号入力端子に参照信号として入力される。本実施形態の適応等化器２０６では受信信号２２１を入力信号とし、遅延信号２２３を参照信号としているが、逆に受信信号２２１を参照信号とし、遅延信号２２３を入力信号としても構わない。
【００５２】
本実施形態では、例えば図１１に従ってトレーニング信号が複数回繰り返し適応等化器２０６に入力される。すなわち、入力信号として受信信号２２１の前半（第３トレーニング信号）が入力され、そして参照信号として受信信号２２１の後半（第４トレーニング信号）が入力される。これら２つの信号はトレーニング信号であるので、雑音や時変な伝送路歪みを除けば同一の信号である。従って、適応等化器２０６は入力された信号をそのまま出力する。但し、雑音や干渉波は受信信号２２１の前半と後半とで異なる形状を持つことから、適応等化器２０６により抑圧される。
【００５３】
このように図１０に示したバンドパスフィルタ２０２は、所望周波数ｆ３の成分のみを通し、他の周波数成分を抑圧するバンドパス特性を有することになる。しかも、一般的にバンドパスフィルタは通過する周波数帯域を予め決めて設計されるものであるが、本実施形態では、事前に周波数ｆ３を知らなくともよく、遅延時間τを知っているのみで、自動的にバンドパスフィルタ２０２が形成されるという利点がある。
【００５４】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明したバンドパスフィルタを利用し、さらにキャリア周波数が未知であっても復調が可能な受信処理部も併せて提示する。第３の実施形態によると、キャリア周波数を送受信機間で共有しなくともデータ伝送が可能となる無線通信システムを実現できる。
【００５５】
＜フレームフォーマットについて＞
図１２は、第３の実施形態における図１の送信アンテナ１１０からの送信信号のフォーマットを示す図である。送信アンテナ１１０からは、周波数ｆ１とｆ２において同時に信号が送信される。図１２に示される送信信号は、時間τの等化器用ヘッダとデータを伝送するペイロードから成るものとする。周波数ｆ１に位置する等化器用ヘッダは、第１の実施形態における第１トレーニング信号１１４であり、周波数ｆ２に位置する等化器用ヘッダは第１の実施形態におけるに第２トレーニング信号１１５である。また、周波数ｆ１に位置するペイロード区間を第１データ信号、ｆ２に位置する区間を第２データ信号と呼ぶことにする。
【００５６】
＜送信機１００について＞  
図１３は、第３の実施形態における送信機１００の詳細を示している。図１３の送信機１００は、第１信号生成部１２１、第２信号生成部１２２、乗算器１２３、第１周波数変換部１２４、第２周波数変換部１２５、ローカル発振器１２６及び合成部１２７を有し、合成部１２７から出力される送信信号１４８が送信アンテナ１１０に供給される。第１周波数変換部１２４、第２周波数変換部１２５、ローカル発振器１２６及び合成部１２７の動作は、基本的に第１の実施形態と同様である。
【００５７】
第１信号生成部１２１は、第１の実施形態におけるトレーニング系列生成部１０１と同様に動作するが、本実施形態ではさらにペイロード区間においても信号を生成し続ける点が異なる。第１の実施形態におけるトレーニング系列生成部１０１と同様に、第１信号生成部１２１が生成するトレーニング信号１４１はいかなるものであっても構わない。本実施形態では、第１信号生成部１２１は一例としてＢＰＳＫ変調された擬似ランダム系列をトレーニング信号１４１として生成するものとする。
【００５８】
第２信号生成部１２２は、受信機２００に送信すべきデータを変調して変調データ信号１４２を出力する。受信機２００に送信すべきデータとは、例えばディジタル化された音声データ、画像データ、文字メッセージのようなユーザデータ、通信システムパラメータのような報知データ、あるいは受信機２００を制御するための制御データが含まれる。第２信号１４２の帯域幅は、トレーニング信号１４１の帯域幅以下であるとする。また、第２信号生成部１２２は等化器用ヘッダ区間では、変調データ信号１４２として“１”を出力するものとする。
【００５９】
乗算器１２２は、ペイロード区間ではトレーニング信号１４１と変調データ信号１４２を乗算する。等化器用ヘッダ区間では、第２信号生成部１２２から変調データ信号１４２として“１”が出力されるため、乗算器１２２は実質的には第１信号生成部１２１からのトレーニング信号１４１をそのまま出力することになる。また、乗算器１２２はペイロード区間では第２信号生成部１２２からの変調データ信号１４２を第１信号生成部１２１からのトレーニング信号１４１で時間拡散することになる。
【００６０】
第１信号生成部１２１からのトレーニング信号１４１は、第１の実施形態と同様に第１周波数変換部１２４により周波数変換され、中心周波数ｆ１の第１変換信号１４６が生成される。乗算器１２３から出力される乗算信号１４３は、第２周波数変換部１２５により周波数変換され、中心周波数ｆ２＝ｆ１＋Δｆの第２変換信号１４７が生成される。
【００６１】
第１周波数変換部１２４及び第２周波数変換部１２５は、典型的にはミキサにより実現される。この場合、ローカル発振器１２６は第１周波数変換部１２４及び第２周波数変換部１２５に対し、周波数差Δｆの第１ローカル信号１４４及び第２ローカル信号１４５をそれぞれ供給する。なお、第２周波数変換部１２５の内部に周波数Δｆの信号発生器とミキサを予め備えることで、ローカル発振器１２６が第１周波数変換部１２４及び第２周波数変換部１２４に共通のローカル信号を供給するようにしてもよい。
【００６２】
第１変換信号１４６及び第２変換信号１４７は合成部１２７によって合成され、図１４の破線に示すような送信信号１４８が生成される。こうして生成された送信信号１４８は、送信アンテナ１１０により送信される。送信信号１４８を時間−周波数平面上で表現すると、図１４の右側に示したようなスペクトラムとなる。すなわち、周波数がΔｆだけ離れたＢＰＳＫ信号が周波数方向に並んでおり、また時間方向においてはこれら二つのＢＰＳＫ信号は同時に（すなわち同期して）送信される。
【００６３】
＜受信機２００について＞  
図１５は、第３の実施形態における受信機２００の詳細を示している。図１５の受信機２００は、受信アンテナ２０１、周波数変換部２０５、適応等化器２０６、複素共役演算部２０８、ディジタルフィルタ２０９、乗算器２２０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２１及び信号検出部２２２を備えている。周波数変換部２０５は、ミキサ２０５１とローカル発振器２０５２を有する。ローカル発振器２０５２は、ミキサ２０５１が周波数変換を行うためのローカル信号２１２を発生する。これらのうち受信アンテナ２０１、周波数変換部２０５及び適応等化器２０６は、第１の実施形態と同様に動作し、適応的にバンドパスフィルタを形成する。
【００６４】
受信アンテナ２０１では図１４に示した送信信号１４８が受信され、受信信号２１１が生成される。受信信号２１１は周波数変換部２０５に入力され、ミキサ２０５１においてローカル発振器２０５２により生成されるローカル信号、すなわちｅj2πΔftで表される周波数Δｆの正弦波信号を用いて周波数変換され、Δｆだけ周波数がシフトされた変換信号が生成される。すなわち、周波数変換部２０５では受信信号２１１に含まれる周波数ｆ１及びｆ２の報知信号と周波数Δｆのローカル信号とが乗算され、周波数ｆ２及びｆ２＋Δｆの信号が変換信号として得られる。変換信号は適応等化器２０６へ入力される。また受信信号は、適応等化器２０６の参照信号としても入力される。
【００６５】
適応等化器２０６は、受信信号２１１の等化器用ヘッダ区間（時間τ）ではトレーニング動作を行う。すなわち、入力信号（この例では変換信号）２１３と参照信号（この例では受信信号２１１）との差が小さくなるように、内部フィルタ（例えばＦＩＲフィルタ）のタップ係数を適応的に変化させる。この動作により、適応等化器２０６は周波数ｆ２の信号のみを通過させるバンドパスフィルタとして機能する。等化器用ヘッダによるトレーニング期間が終了したら、適応等化器２０６は内部フィルタの係数を固定する。そして受信信号２１１のペイロード区間ではトレーニングは行わず、周波数ｆ２の信号のみを通過させるとして動作する。
【００６６】
一方、ディジタルフィルタ２０９は適応等化器２０６の内部フィルタと同様の構成となっている。適応等化器２０６においてトレーニングにより求められたタップ係数は、ディジタルフィルタ２０９に対してもタップ係数２４１としてセットされる。そしてディジタルフィルタ２０９は、受信信号のうち周波数ｆ２の成分のみを通過させるバンドパスフィルタとして動作する。
【００６７】
図１６には、ディジタルフィルタの出力スペクトラムと、適応等化器２０６の出力スペクトラムが示してある。雑音や周波数ｆ１及びｆ２＋Δｆに位置する信号は、ディジタルフィルタ２０９や適応等化器２０６により抑圧され、周波数ｆ２に位置する信号は、ディジタルフィルタ２０９や適応等化器２０６を通過する。
【００６８】
適応等化器２０６から出力される等化信号２１４は、複素共役演算部２０８に入力される。複素共役演算部２０８は、入力された等化信号２１４に対して複素共役演算を行い、虚数部の符号を反転した信号、すなわち複素共役信号２４３を生成する。例えば、複素共役演算部２０８はｅj2πf2tで表される等化信号２１４をｅ-j2πf2tで表される複素共役信号２４３に変換する。
【００６９】
乗算器２２０では、ディジタルフィルタ２０９から出力されるフィルタ信号２４２と複素共役演算部２０８から出力される複素共役信号２４３とが乗算され、乗算信号２４４が生成される。乗算信号２４４は、ローパスフィルタ２２１に入力される。ローパスフィルタ２２１は、乗算信号２４４である高周波信号のうち所定の周波数以下の信号（この例ではベースバンド信号）のみを通過させる。ここで、ローパスフィルタ２２１の通過帯域幅が図１３の送信機１００内の第２信号生成部１２２により生成される変調データ信号１４２の帯域幅と等しい場合、ローパスフィルタ２２１の出力信号２４５として変調データ信号１４２そのものが得られる。
【００７０】
信号検出部２２２は、ローパスフィルタ２２１から出力信号２４５として得られる変調データ信号１４２を復調し、ディジタル化された音声データ、画像データ、文字メッセージのようなユーザデータ、通信システムパラメータのような報知データ、受信機を制御するための制御データといったデータを取り出す。
【００７１】
次に、図１６を参照して図１５中のディジタルフィルタ２０９及び適応等化器２０６以降の動作を説明する。図１６に示されるように、ディジタルフィルタ２０９から出力されるフィルタ信号２４２においては、周波数ｆ２の位置に信号１４１と信号１４２の積の信号が存在する。一方、適応等化器２０６から出力される等化信号２１４においては、周波数ｆ２の位置に信号１４１が存在する。フィルタ信号２４２と等化信号２１４の周波数ｆ２の成分の違いは、信号１４２が乗じられているかどうかのみである。
【００７２】
ここで、複素共役演算部１０８により適応等化器２０６から出力される等化信号２１４の複素共役をとり、複素共役信号２４３とディジタルフィルタ２０９から出力されるフィルタ信号２４２とを乗算器２２０において乗算した場合を考える。これは元々同一周波数に存在する二つの信号を一方について複素共役化をしてから乗算することになるので、乗算器２２０から出力される乗算信号２４４は、図１６に示されるようにＤＣを中心とする信号になる。また、複素共役信号２４３及びフィルタ信号２４２のいずれにも含まれる第１信号１４１の成分は、乗算信号２４４ではＤＣとなり、これに残った第２信号１４２の成分が乗じられた信号が得られる。但し、図１６のように中心周波数がＤＣ以外の他の信号も生成されてしまうが、ローパスフィルタ２２１により不要な信号を取り除くことで、第２信号１４２の成分のみを取り出すことができる。
【００７３】
このように第３の実施形態によれば、受信機２００はｆ１やｆ２といった周波数を知る必要はなく、ｆ１とｆ２の差、すなわち周波数差Δｆのみを知っていれば、送信機１００から送信される系列、すなわち変調データ信号１４２の成分を取り出すことができる。しかも、適応等化器２０６により適応的にバンドパスフィルタを形成することができるので、受信電力が低く、雑音電力が相対的に高い高雑音環境であっても、復調が可能となる。
【００７４】
図１７は、図１５の受信機２００を変形した例を示している。図１７の受信機２００では、受信信号２１１を参照信号とし、周波数変換部２０５からの変換信号２１３を入力信号とする適応等化器２０６に加え、図１５中のディジタルフィルタ２０９に代わる第２の適応等化器２１０を有する。第２の適応等化器２１０は、適応等化器２０６とは異なり、周波数変換部２０５からの変換信号２１３を参照信号とし、受信信号２１１を入力信号としている。このような構成によっても、適応受信信号２１１に対してバンドパスフィルタを形成することができる。
【００７５】
（第４の実施形態）  
第４の実施形態では、第２の実施形態で説明したバンドパスフィルタを利用し、さらにキャリア周波数が未知であっても復調が可能な受信処理部も併せて提示する。従って、第４の実施形態によると、第３の実施形態と同様に、キャリア周波数を送受信機間で共有しなくともデータ伝送が可能となる無線通信システムを実現できる。
【００７６】
＜フレームフォーマットについて＞  
図１８は、第４の実施形態における図１の送信アンテナ１１０から送信される送信信号のフォーマットを示す図である。送信アンテナ１１０からは、任意の周波数において信号が送信される。送信信号は時間長２τの等化器用ヘッダ、復調用ヘッダ（パイロット信号ともいう）、及びデータを伝送するペイロードから成るものとする。等化器用ヘッダの前半は、第２の実施形態における第３トレーニング信号である。等化器用ヘッダの後半は、第２の実施形態における第４トレーニング信号である。また、ペイロード区間を第３データ信号と呼ぶことにする。
【００７７】
＜送信機１００について＞  
図１９は、第４の実施形態における送信機１００の詳細を示している。図１９の送信機１００は、第１信号生成部１２１、第２信号生成部１２２、乗算器１２３、送信遅延部１２８、選択部１２９、第３周波数変換部１３０及びローカル発振器１３１を有し、周波数変換部１３０から出力される送信信号１５２が送信アンテナ１１０に供給される。送信遅延部１２８、第３周波数変換部１３０及びローカル発振器１３１の動作は、第２の実施形態と同様である。
【００７８】
第１信号生成部１２１は、第２の実施形態におけるトレーニング系列生成部１０１と同様に動作するが、本実施形態では生成した長さτの系列をペイロード区間においても繰り返し生成し続ける点が異なる。第２の実施形態におけるトレーニング系列生成部１０１と同様に、第１信号生成部１２１が生成するトレーニング信号１４１はいかなるものであっても構わない。本実施形態では、第２信号生成部１２１は一例としてＢＰＳＫ変調された擬似ランダム系列をトレーニング信号１４１として生成するものとする。
【００７９】
第２信号生成部１２２は、受信機２００に送信すべきデータを変調して変調データ信号１４２を出力する。受信機２００に送信すべきデータとは、例えばディジタル化された音声データ、画像データ、文字メッセージのようなユーザデータ、通信システムパラメータのような報知データ、あるいは受信機２００を制御するための制御データが含まれる。変調データ信号１４２の帯域幅は、トレーニング信号１４１の帯域幅以下であるとする。また、第２信号生成部１２２は等化器用ヘッダ区間及び復調用ヘッダ区間では、変調データ信号１４２として“１”を出力するものとする。
【００８０】
乗算器１２２は、第３の実施形態と同様に、トレーニング信号１４１と変調データ信号１４２とを乗算する。送信遅延部１２８は、第２の実施形態と同様に、第１信号生成部１２１が生成したトレーニング信号１４１を時間τだけ遅延させて遅延信号１４９を出力する。
【００８１】
選択部１２９は、図１８の第３トレーニング信号、復調用ヘッダ及び第３データ信号の送信期間では、乗算器１２２からの乗算信号１４３を選択し、第３周波数変換部１３０へ出力する。さらに、選択部１２９は図１８の第４トレーニング信号の送信期間では、送信遅延部１２８からの遅延信号１４９を第３周波数変換部１３０へ出力する。
【００８２】
第３周波数変換部１３０は、第２の実施例と同様に、ローカル発振器１３１が発生する正弦波のローカル信号１５１を用いて、選択部１２９により選択された信号１５０（乗算信号１４３または遅延信号１４９）に対して周波数変換を行い、送信信号１５２を生成する。
【００８３】
＜受信機２００について＞  
図２０は、第４の実施形態における受信機２００の詳細を示している。図２０の受信機２００は、受信アンテナ２０１、適応等化器２０６、第１受信選択部２３１、受信遅延部２３２、第２受信選択部２３３、複素共役演算部２０８、記憶部２３４、乗算器２３５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２１及び信号検出部２２２を備えている。これらのうち受信アンテナ２０１、適応等化器２０６、乗算器２３５、ローパスフィルタ２２１及び信号検出部２２２は、第３の実施形態と同様の動作を行う。
【００８４】
受信アンテナ２０１は、図１２に示した送信信号１５２を受信して受信信号２５１を出力する。受信信号２５１は、第１受信選択部２３１に入力される。第１受信選択部２３１は、第３トレーニング信号の受信時は受信信号２５１を受信遅延部２３２へ出力し、第４トレーニング信号及び第３データ信号の受信時には受信信号２５１を適応等化器２０６へ出力する。
【００８５】
受信遅延部２３２は、受信信号２２１を時間τだけ遅延させ、適応等化器２０６へ参照信号として入力する。適応等化器２０６には、受信信号２５１の等化器用ヘッダ区間では参照信号として受信信号２２１中の第３トレーニング信号が、そして入力信号として受信信号２２１中の第４トレーニング信号がそれぞれ入力されることになる。第３トレーニング信号と第４トレーニング信号は同一の信号であり、雑音や干渉波の形状が異なる。従って、適応等化器２０６のトレーニングの結果、第２の実施形態と同様にしてバンドパスフィルタが形成される。
【００８６】
受信信号２５１の復調用ヘッダ及び第３データ信号の区間では、適応等化器２０６のタップ係数は固定される。従って、適応等化器２０６によって形成されたバンドパスフィルタにより、復調用ヘッダ及び第３データ信号内の雑音や干渉波が抑圧される。
【００８７】
適応等化器２０６から出力される等化信号２５３は、第２選択部２３３へ入力される。第２選択部２３３は、受信信号２５１の等化器用ヘッダ区間では何も出力せず、復調用ヘッダ区間では入力信号である等化信号２５３を複素共役演算部２０８へ入力する。また、第２選択部２３３はペイロード区間では入力信号である等化信号２５３を乗算器２３５へ出力する。
【００８８】
複素共役演算部２０８は、入力された等化信号２５３である高周波信号に対して複素共役演算を行い、虚数部の符号を反転した信号、すなわち複素共役信号２５４を生成する。例えば、複素共役演算部２０８はｅj2πf2tで表される信号２５３をｅ-j2πf2tで表される複素共役信号２５４に変換する。記憶部２３４は、複素共役信号２５４の受信復調用ヘッダの信号を記憶し、乗算器２３５へ繰り返し出力する。なお、複素共役演算部２０８と記憶部２３４の位置を入れ替え、第２選択部２３３からの信号に含まれる受信復調用ヘッダの信号を記憶部２３４により記憶し、記憶した受信復調用ヘッダの信号を読み出して複素共役演算部２０８により複素共役演算を行ってもよい。
【００８９】
乗算器２３５は、ペイロード区間の信号と複素共役演算部２０８から出力される複素共役信号２５４に含まれる受信復調用ヘッダの信号とを乗算する。これにより第３の実施形態と同様に、乗算器２３５から出力される乗算信号２５７のＤＣに第２信号１４２が得られる。乗算信号２５７は、パスフィルタ２２１に入力される。ローパスフィルタ２２１は、乗算信号２５７である高周波信号のうち所定の周波数以下の信号（この例ではベースバンド信号）のみを通過させる。ここで、ローパスフィルタ２２１の通過帯域幅が図１９の送信機１００内の第２信号生成部１２２により生成される変調データ信号１４２の帯域幅と等しい場合、ローパスフィルタ２２１の出力信号２４５として変調データ信号１４２そのものが得られる。
【００９０】
信号検出部２２２は、ローパスフィルタ２２１から出力される変調データ信号を復調し、ディジタル化された音声データ、画像データ、文字メッセージのようなユーザデータ、通信システムパラメータのような報知データ、受信機を制御するための制御データといったデータを取り出す。
【００９１】
このように第４の実施形態によれば、受信機が送信信号の周波数を知る必要はなく、時間τのみを知っていれば、送信機が送信した送信系列、すなわちデータである第２信号を取り出すことができる。しかも、適応等化器２０６により適応的にバンドパスフィルタを形成することができるので、受信電力が低く、雑音電力が相対的に高い高雑音環境であっても、復調が可能となる。
【００９２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】受信機内にバンドパスフィルタを有する無線通信システムの概略を示すブロック図
【図２】第１の実施形態に係る無線送信機の要部を示すブロック図
【図３】図２の無線送信機から送信される送信信号に含まれる第１トレーニング信号及び第２トレーニング信号について示す図
【図４】第１の実施形態に係る無線受信機内のバンドパスフィルタを示すブロック図
【図５】図４中の適応等化器の例を示すブロック図
【図６】図４中の適応等化器の動作を説明するための等化器に入力される信号波形の例を示す図
【図７】バンドパスフィルタの動作を確認するために行った計算機シミュレーションの結果を示す図
【図８】第２の実施形態に係る無線送信機の要部を示すブロック図
【図９】図８の無線送信機から送信される送信信号に含まれる第３トレーニング信号及び第４トレーニング信号について示す図
【図１０】第２の実施形態に係る無線受信機内のバンドパスフィルタを示すブロック図
【図１１】図１０中の適応等化器の動作を説明するための等化器に入力される信号波形の例を示す図
【図１２】第３の実施形態に係る無線送信機からの送信信号のフォーマットを示す図
【図１３】第３の実施形態に係る無線送信機の要部を示すブロック図
【図１４】図１３の無線送信機から送信される送信信号の波形を示す図
【図１５】第３の実施形態に係る無線受信機を示すブロック図
【図１６】図１５の無線受信機の動作を説明するための図
【図１７】図１５の無線受信機を変形した例を示すブロック図
【図１８】第４の実施形態における送信信号のフォーマットを示す図
【図１９】第４の実施形態に係る無線送信機の要部を示すブロック図
【図２０】第４の実施形態に係る無線受信機を示すブロック図
【符号の説明】
【００９４】
１００・・・送信機
１０１・・・トレーニング系列生成部
１０２，１０３・・・周波数変換部
１０４・・・ローカル発振器
１０５・・・合成部
１０６・・・送信遅延部
１０７・・・選択部
１０８・・・第３周波数変換部
１０９・・・ローカル発振器
１１０・・・送信アンテナ
１２１・・・第１信号生成部
１２２・・・第２信号生成部
１２３・・・乗算器
１２４，１２５，１３０・・・周波数変換器
１２７・・・合成部
１２８・・・送信遅延部
１２９・・・選択部
２００・・・受信機
２０１・・・受信アンテナ
２０２・・・バンドパスフィルタ
２０３・・・受信処理部
２０５・・・周波数変換部
２０６・・・適応等化器
２０７・・・受信遅延部
２０８・・・複素共役演算部
２０９・・・ディジタルフィルタ
２１０・・・適応等化器
２２０・・・乗算器
２２１・・・ローパスフィルタ
２２２・・・信号検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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