(57)【要約】  単数または複数のポートに入力された信号を複数の受信信号として受信する受信装置が、受信信号に含まれている信号ブロック毎のユニークワードに基いて位相オフセットを推定する位相オフセット推定部と、推定した信号ブロック毎の位相オフセットに基いて補償する位相オフセット補償部とを有し、周波数領域で等化された信号に含まれる既知信号成分（ユニークワード）を用いて位相オフセットの補償を行うことによって、複雑な位相オフセットの変動を補償し、各受信ポートで得られる信号に対して、それぞれ位相オフセットの推定を行う。
2009154278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
前記位相オフセット推定部は、下記の一般式によって前記供給された受信信号の前記位相オフセットθ(q)を推定する請求項１に記載の受信装置。
2009154278.tif 000015
但し、y(m,q)は、q番目の信号ブロックにおける前記供給された受信信号、x(m)はユニークワード系列、パラメータmはM個のブロックをユニークワードブロックにおいてそれぞれのブロックを順に識別するための識別変数、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
前記位相オフセット推定部は、下記の一般式によって前記供給された受信信号の前記位相オフセットθ(q)を推定する請求項９に記載の通信システム。
2009154278.tif 000016
但し、y(m,q)は、q番目の信号ブロックにおける前記供給された受信信号、x(m)はユニークワード系列、パラメータmはM個のブロックをユニークワードブロックにおいてそれぞれのブロックを順に識別するための識別変数、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
前記位相オフセット推定工程は、下記の一般式によって前記供給された受信信号の前記位相オフセットθ(q)を推定する請求項１７に記載の受信方法。
2009154278.tif 000017
但し、y(m,q)は、q番目の信号ブロックにおける前記供給された受信信号、x(m)はユニークワード系列、パラメータmはM個のブロックをユニークワードブロックにおいてそれぞれのブロックを順に識別するための識別変数、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信および光通信における、受信装置、通信システムおよび受信方法に関する。
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。
【背景技術】
【０００２】
図１３に周波数領域等化（Frequency Domain Equalization：ＦＤＥ）を用いるシングルキャリア伝送の従来の受信機の例を示す。この受信機は、受信部１０１−１〜Ｒ、タイミング検出部１０２−１〜Ｒ、周波数オフセット補償部１０３−１〜Ｒ、直／並列変換部１０４−１〜Ｒ、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算部１０５−１〜Ｒ、等化部１０６−１〜Ｒ、重み演算部１０７−１〜Ｒ、信号合成部１０８、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算部１０９、並／直列変換部１１０、復調部１１１、局部発振器１１２を含む。ここで、Ｒは入力ポート数を示す。【０００３】
このシングルキャリア受信機において、受信機が有するＲ個の通信ポートから入力されたシングルキャリア受信信号は、局部発振器１１２からの発振信号を用いて、受信部１０１−１〜Ｒでベースバンドのディジタル信号に変換される。【０００４】
受信部１０１−１〜Ｒで変換された信号は、タイミング検出部１０２−１〜Ｒで、ポート毎にプリアンブル信号を用いて、信号位置が検出され、タイミング検出される。【０００５】
タイミング検出部１０２−１〜Ｒでタイミング検出された信号は、周波数オフセット補償部１０３−Ｒで、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、周波数オフセットが推定され、この推定された周波数オフセットに基いて補償される。【０００６】
その後、プリアンブル信号は、重み演算部１０７−１〜Ｒに入力され、重み演算部１０７−１〜Ｒで等化重みが算出される。【０００７】
一方、データ信号に対しては、直／並列変換部１０４−１〜Ｒで直／並列変換が行われた後、ＦＦＴ演算部１０５−１〜ＲでＦＦＴ演算が行われ、受信信号の周波数成分が得られる。次に、等化部１０６−１〜Ｒで、重み演算部１０７−１〜Ｒにおいて算出された重みを用いて、周波数領域で等化が行われる。【０００８】
その後、信号合成部１０８で、各ポートの信号である各周波数成分の信号を合成した後、ＩＦＦＴ演算部１０９でＩＦＦＴ演算することにより時間信号に変換する。時間信号に変換された信号は、並／直列変換部１１０で並／直列変換が行われた後、復調部１１１で復調される。これにより、シングルキャリア受信機で、送信データ系列が得られる。【０００９】
また、図１４に第ｒ（＝１〜Ｒ）ポートにおける周波数オフセット補償部１０３−ｒの構成を示す。周波数オフセット補償部１０３−ｒは、オフセット推定部１０３１−ｒと、オフセット補償部１０３２−ｒとを有する。
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。【００１０】
なお、図１３を用いて説明したシングルキャリア受信機の従来技術として、非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】A. Gusmao, R. Dinis, and N.  Esteves, “On frequency-domain equalization and diversity combining for broadband wireless communications,” IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 7, PP.1029-1033, July 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、光もしくは無線伝送を行う場合、局部発振器や受信機中の装置の不安定性により位相オフセットが生じてしまうことが知られている。そのため、非特許文献１に示すシングルキャリア受信機にあっては、光もしくは無線伝送を行おうとした際、送受信のそれぞれの基準周波数が異なるため、位相オフセットが生じてしまうという問題がある。【００１３】
また、従来技術のように、プリアンブル信号を用いて周波数オフセットを補償する方法が提案されているが、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合には、位相オフセットを完全には補償することはできないという問題がある。また、この問題は、キャリア周波数の安定度が無線に比べて低い光伝送の場合、より顕著となる。【００１４】
また、光もしくは無線伝送を行おうとした際、送受信のそれぞれの基準周波数が異なるため、周波数オフセットが生じてしまう。従来技術のように、プリアンブル信号を用いて周波数オフセットを補償する方法が提案されているが、時間的な周波数オフセットの不安定性や、受信ポート間での周波数オフセットの不一致が生じる場合には、周波数オフセットを完全には補償することはできないという問題がある。【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相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。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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本発明の受信装置は：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。【００１７】
また、本発明の通信システムは、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、前記受信装置が：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。【００１８】
さらに、本発明の受信方法は、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。【００１９】
本発明において、前記位相オフセット推定部または位相オフセット推定工程は、下記の一般式によって前記供給された受信信号の前記位相オフセットθ(q)を推定することが好ましい。
2009154278.tif 000003
但し、y(m,q)は、q番目の信号ブロックにおける前記供給された受信信号、x(m)はユニークワード系列、パラメータmはM個のブロックをユニークワードブロックにおいてそれぞれのブロックを順に識別するための識別変数、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、周波数領域で等化された信号に含まれる既知信号成分（ユニークワード）を用いて位相オフセットの補償を行うことによって、複雑な位相オフセットの変動を補償することができる。さらに、各受信ポートで得られる信号に対して、それぞれ位相オフセットの推定を行うことで、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相オフセットを補償することができる。【００２１】
また、本発明によれば、信号を送信する際、周波数領域等化で用いるガードインターバルＧＩとして、ユニークワードＵＷを利用するときに、その系列を複数繰り返して挿入する。受信側では、周波数領域等化を行う前にブロックごとに複数回繰り返されたユニークワードＵＷを用いて周波数オフセットを推定し、その推定された周波数オフセットを用いて補償する。これにより、周波数が不安定であったり、受信ポート間の周波数の不一致が生じたりする場合においても、時間多重したプリアンブル信号で補償しきれない周波数オフセットを、ユニークワードＵＷを用いて等化前に、各ポートでブロックごとに再度補償する。これによって、周波数オフセットを補償することができ、伝送特性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態による受信装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による受信装置が受信する送信信号を示す構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による受信装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による受信装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による受信装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１から第４の実施形態による受信装置における周波数オフセット補償部を示すブロック図である。
【図７】図６に示された周波数オフセット補償部で用いられる送信信号を示す第１の構成図である。
【図８】図６に示された周波数オフセット補償部で用いられる送信信号を示す第２の構成図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による受信装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による受信装置の受信特性を示すグラフである。
【図１１】偏波多重伝送に適した本発明の実施形態による受信装置の一部を示すブロック図である。
【図１２】偏波多重伝送に適した本発明の実施形態による受信装置の一部を示すブロック図である。
【図１３】従来の受信装置を示すブロック図である。
【図１４】従来の受信装置における周波数オフセット補償部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１の実施形態＞
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。
【００２４】
また、受信装置が受信する受信信号には、予め定められている信号であるユニークワードが信号ブロック毎に含まれているものとして説明する。また、この受信信号には、プリアンブル信号が含まれているものとして説明する。このユニークワードとプリアンブル信号とについては、図２を用いて、後述する。
【００２５】
受信装置は、複数の受信信号のうち予め対応付けられている受信信号の信号波形を整形する複数の処理部１０００−１〜Ｒと、複数の処理部１０００−１〜Ｒで整形された信号波形を合成する信号合成部１０１２と、信号合成部１０１２で合成された信号波形を復調する復調部１０１３と、局部発振器１０１４と、を有する。
【００２６】
複数の処理部１０００−１〜Ｒは、それぞれ、同様の構成を有している。ここでは、複数の処理部１０００−１〜Ｒのうちのいずれか１つの処理部である処理部１０００について、その構成を説明する。
【００２７】
処理部１０００は、受信部１００１、タイミング検出部１００２、周波数オフセット補償部１００３、直／並列変換部１００４、ＦＦＴ演算部１００５（フーリエ変換部）、等化部１００６、重み演算部１００７、ＩＦＦＴ演算部１００８（逆フーリエ変換部）、並／直列変換部１００９、位相オフセット推定部１０１０、および、位相オフセット補償部１０１１を、有している。
【００２８】
受信部１００１は、対応するアンテナ素子から受信信号を受信し、受信した受信信号を、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する。タイミング検出部１００２は、受信部１００１がベースバンドのディジタル信号に変換した受信信号、すなわち、予め対応付けられている受信信号に対して、信号位置を検出して、タイミング検出を行う。この信号位置の検出は、たとえば、信号に含まれているプリアンブル信号に基いて検出される。
【００２９】
周波数オフセット補償部１００３は、タイミング検出部１００２がタイミング検出した受信信号に対して、周波数オフセットを補償する。重み演算部１００７は、周波数オフセット補償部１００３が補償した受信信号に含まれているプリアンブル信号に基いて、等化重みを算出する。直／並列変換部１００４は、周波数オフセット補償部１００３が補償した受信信号を直／並列変換する。
【００３０】
ＦＦＴ演算部１００５は、直／並列変換部１００４が直／並列変換した受信信号をフーリエ変換する。等化部１００６は、重み演算部１００７が算出した等化重みに基いて、ＦＦＴ演算部１００５がフーリエ変換した受信信号を周波数成分毎に等化する。ＩＦＦＴ演算部１００８は、等化部１００６が等化した受信信号を逆フーリエ変換する。並／直列変換部１００９は、ＩＦＦＴ演算部１００８が逆フーリエ変換した受信信号を並／直列変換する。
【００３１】
タイミング検出部１００２から復調部１０１３に至る経路を受信信号変換経路と呼ぶと、位相オフセット推定部１０１０はこの受信信号変換経路上に配置される。より具体的には、本実施形態においては、位相オフセット推定部１０１０は、並／直列変換部１００９の後段に配置され、並／直列変換部１００９が並／直列変換した受信信号に基いて、位相オフセットを推定する。この位相オフセット推定部１０１０は、位相オフセットを推定する場合に、受信信号に含まれている信号ブロック毎のユニークワードに基いて位相オフセットを信号ブロック毎に推定する。
【００３２】
位相オフセット補償部１０１１は、受信信号変換経路上である位相オフセット推定部１０１０の後段に配置され、位相オフセット推定部１０１０が推定した位相オフセットに基いて、並／直列変換部１００９が並／直列変換した受信信号の位相オフセットを補償する。また、この位相オフセット補償部１０１１は、位相オフセット推定部１０１０の推定した信号ブロック毎の位相オフセットに基いて、並／直列変換部１００９が並／直列変換した受信信号の位相オフセットを補償する。
【００３３】
なお、信号合成部１０１２は、複数の処理部１０００がそれぞれ有する位相オフセット補償部１０１１が補償した受信信号を、合成する。
【００３４】
次に、図１を用いて説明した受信装置の動作について説明する。
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。
【００３５】
次に、受信部１００１−１〜Ｒより出力された信号は、タイミング検出部１００２−１〜Ｒで、プリアンブル信号を用いて信号位置が検出され、タイミング検出される。すなわち、タイミング検出部１００２−１〜Ｒで、入力ポート毎にプリアンブル信号を用いて信号位置が検出され、タイミング検出される。
【００３６】
次に、タイミング検出された信号は、周波数オフセット補償部１００３−１〜Ｒで、プリアンブル信号を用いて周波数オフセットが推定され、補償される。
【００３７】
その後、プリアンブル信号は重み演算部１００７−１〜Ｒに入力され、等化重みが算出される。一方、データ信号に対しては、直／並列変換部１００４−１〜Ｒで直／並列変換が行われた後、ＦＦＴ演算部１００５−１〜ＲでＦＦＴ演算が行われ、受信信号の周波数成分が得られる。
【００３８】
次に、等化部１００６−１〜Ｒで、重み演算部１００７−１〜Ｒで算出された重みを用いて、周波数領域で等化が行われる。次に、ＩＦＦＴ演算部１００８−１〜ＲでＩＦＦＴ変換が行われ、時間信号に変換され、並／直列変換部１００９−１〜Ｒで並／直列変換される。
【００３９】
次に、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒで、位相オフセットが推定される。次に、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒで、推定された位相オフセット推定に基いて、周波数オフセットもしくは位相オフセットが補償される。
【００４０】
次に、各ポートに対応する処理部１０００−１〜Ｒで補償された信号は、信号合成部１０１２で信号が合成され、復調部１０１３で受信信号が復調される。これにより、受信機で、送信データ系列が得られる。
【００４１】
次に、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒおよび位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒで行われる位相オフセット補償の一例について説明する。まず、図２に、本実施形態による受信装置が受信する送信信号のブロック構成を示す（次の参考文献１参照）。
【００４２】
[参考文献１]
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.
【００４３】
この図２に示すように、送信装置１０が送信する送信データ系列は、Ｎ個のブロックずつに分割され、Ｍ個のブロックを有するユニークワードＵＷが挿入され、全体でＫ（＝Ｎ＋Ｍ）個のブロックを有する信号ブロックが、送信信号として生成される。
【００４４】
このユニークワードＵＷは、予め定められている信号であり、既知信号成分である。なお、このユニークワードＵＷは、遅延パスや波長分散といった伝搬路での到来遅延差を補償するガードインターバルＧＩの役目も担っている。また、送信装置は、送信信号の先頭に、プリアンブル信号を含むプリアンブル信号ブロックを追加して、送信信号を生成する。
【００４５】
すなわち、送信信号は、送信信号の先頭にプリアンブル信号を含むプリアンブル信号ブロックを有しており、このプリアンブル信号ブロックに続いて、複数の信号ブロックを有している。それぞれの信号ブロックは、Ｋ個のブロックを有しており、Ｋ個のブロックのうち、Ｍ個のブロックであるユニークワードブロックには、ユニークワードＵＷの情報（信号）であるユニークワードＵＷ系列が含まれており、残りのＮ個のブロックであるデータブロックには、送信データ系列の情報であるデータ系列が含まれている。
【００４６】
受信装置は、送信装置１０からの送信信号を受信信号として受信し、この受信した受信信号を、Ｋ個のブロックである信号ブロックごとに、すなわち、組とされているユニークワードブロックとデータブロックごとに、上述したように、処理部１０００−１〜Ｒで、ＦＦＴ演算を行い、周波数領域等化を行うなどの処理を実行する。なお、図１を用いて説明したデータ信号とは、図２を用いて説明した信号ブロックに含まれている信号に対応する。
【００４７】
次に、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒと位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒとの動作について詳述する。
【００４８】
位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒは、位相オフセットを推定するために、前述した一般式
2009154278.tif 000004
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。
【００４９】
【数１】
2009154278.tif 000005
【００５０】
ここで、ｙ（ｒ、ｍ、ｑ）は、ｑ番目の信号ブロックにおける並／直列変換部１００９−ｒからの出力信号であり、ｘ（ｍ）はユニークワードＵＷ系列である。なお、パラメータｍは、Ｍ個のブロックを有しているユニークワードブロックにおいて、それぞれのブロックを順に識別するための識別変数である。また、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【００５１】
次に、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、（式１）により推定した位相オフセットθであって、ｑ番目の信号ブロックにおいて推定した位相オフセットθ（ｒ、ｑ）と、（ｑ−１）番目の信号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、並／直列変換部１００９−ｒから出力されたＮ個のブロック（データブロック）に含まれているデータ系列に対して線形補間を行う。
【００５２】
これにより、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、並／直列変換部１００９−ｒから出力されたＮ個のブロック（データブロック）に含まれているデータ系列の位相オフセットを補償する。
【００５３】
たとえば、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、ｑ番目の信号ブロックにおいて推定した位相オフセットθ（ｒ、ｑ）と、（ｑ−１）番目の信号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、並／直列変換部１００９−ｒから出力された、ｑ番目の信号ブロックが有するＮ個のブロック（データブロック）に含まれているデータ系列に対して、線形補間を行う。
【００５４】
これにより、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、ｑ番目の信号ブロックに対して、並／直列変換部１００９−ｒから出力されたＮ個のブロック（データブロック）に含まれているデータ系列の位相オフセットを補償する。
【００５５】
なお、上記説明では、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、二つの信号ブロックの位相オフセット推定値を用いて、１つの信号ブロックに含まれているデータ系列を、線形補間により補間したが、これに限られるものではない。たとえば、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、前後で合計Ｑ信号ブロックの位相オフセット推定値を用いて、１つの信号ブロックに含まれているデータ系列を、Ｃ（Ｃ≦Ｑ）次補間により補間することにより、位相オフセットを補償してもよい。
【００５６】
また、上記説明では、送信データ系列をＮ個のブロックずつに分割し、Ｍ個のブロックを有するユニークワードＵＷを挿入し、全体としてＫ（＝Ｎ＋Ｍ）個のブロックを有する信号ブロックを生成する場合について説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、次のようにして信号ブロックを生成するようにしてもよい。
【００５７】
まず、送信データ系列をＮ個のブロックずつに分割し、各ブロックで最後尾のＮｇブロックをガードインターバルＧＩとしてコピーするとともに対応する各ブロックの先頭に挿入し、全体として（Ｎ＋Ｎｇ）個のブロックを有する信号ブロックを生成するようにしてもよい（次の参考文献２参照）。なお、この場合、各ブロックでガードインターバルＧＩとしてコピーされた最後尾のＮｇブロックが、上述したユニークワードブロックに対応する。
【００５８】
[参考文献２]
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.
【００５９】
この場合、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒと位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒとによる位相オフセット補償としては、２逓倍法や４逓倍法（次の参考文献３参照）を用いて、ブラインドでオフセット補償を行うことができる。
【００６０】
[参考文献３]
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.
【００６１】
ユニークワードは、予め定められている信号でもよいし、上記に説明したように、各ブロックで最後尾のＮｇブロックがコピーされた信号であってもよい。すなわち、ユニークワードは、受信装置において、信号ブロック毎に検出可能な信号であってもよい。
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。
【００６２】
図１の説明においては、ＦＦＴ演算部１００５−１〜ＲおよびＩＦＦＴ演算部１００８−１〜Ｒを用いているが、この構成として、離散フーリエ変換器および逆離散フーリエ変換器のような直交変換器および逆直交変換器を用いることもできる。
【００６３】
上記説明では、受信装置が受信対象とする信号として、単数送信局によるシングルアクセスでの送信を仮定しているが、本実施形態による受信装置は、複数の送信局での送信でも用いることができるし、各送信局が複数の送信信号を送信している場合にも用いることができる。
【００６４】
受信装置において、受信信号をＮｓ倍のオーバーサンプリングで受信し、このＮｓ倍でオーバーサンプリングされた信号であって、アナログ・デジタル変換された信号を、上記に説明したように受信することも可能である。たとえば、受信装置において、受信部１００１−１〜Ｒで、受信信号を、Ｎｓ倍でオーバーサンプリングして、受信する。
【００６５】
この場合、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒは、位相オフセットを推定するために、前述した一般式
2009154278.tif 000006
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。
【００６６】
【数２】
2009154278.tif 000007
【００６７】
ここで、ｙ’（ｒ、ｍ、ｑ）は、Ｎｓ倍のオーバーサンプリングで得られたｑ番目の信号ブロックにおける並／直列変換部１００９−ｒからの出力信号を示し、ｘ’（ｍ）はＮｓ倍のオーバーサンプリングで表現されるユニークワードＵＷ系列を示す。なお、パラメータｍは、Ｎｓ倍にオーバーサンプリングされたＮｓ×Ｍ個のブロックを有しているユニークワードブロックにおいて、それぞれのブロックを順に識別するための識別変数である。また、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【００６８】
位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、この（式２）で位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒにより算出された位相オフセットθ’に基いて、（式１）で位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒにより算出された位相オフセットθの場合と同様に、並／直列変換部１００９−ｒから出力された（Ｎｓ×Ｎ）個の送信データ系列の位相オフセットを補償する。
【００６９】
上記説明では、受信装置として、シングルキャリア伝送における受信系であったが、マルチキャリア伝送においても同様に適用することが可能である。
【００７０】
上記説明では、周波数領域等化を基本とした受信装置の構成となっているが、タップドディレイフィルタを用いた時間領域等化を用いる際にも適用することができる。
【００７１】
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（次の参考文献４参照）。
【００７２】
[参考文献４]
D. C. Chu, “ Polyphase codes with good periodic correlation properties,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 5, N0. 7, pp.531-532, July 1972.
【００７３】
以上説明したように、第１の実施形態による受信装置においては、複数のポートに入力された信号、すなわち、複数のアンテナ素子で受信した信号を、周波数領域で等化された信号に含まれる既知信号成分（ユニークワード）を用いて位相オフセットの補償を行う。これによって、複雑な位相オフセットの変動を補償することができる。さらに、各受信ポートで得られる信号に対して、それぞれ位相オフセットの推定を行う。これによって、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相オフセットを補償して、送信データ系列を受信することが可能である。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
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。
【００７５】
図３において、位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒの構成は、図１を用いて説明した位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒの構成と同様である。また、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒの構成は、図１を用いて説明した位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒの構成と同様である。位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒおよび位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、タイミング検出部１００２−１〜Ｒから復調部１０１３に至る受信信号変換経路に配置される。
【００７６】
図１に示す第１の実施形態における受信装置の構成と、図２に示す第２の実施形態における受信装置の構成とは、次の点が異なる。
【００７７】
まず、第１の実施形態における受信装置においては、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒが推定した位相オフセットに基いて、並／直列変換部１００９−１〜Ｒが並／直列変換した受信信号を補償し、この補償した受信信号を信号合成部１０１２に出力していた。
【００７８】
これに対して、第２の実施形態における受信装置においては、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、周波数オフセット補償部１００３−１〜Ｒの後段に配置される。位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒが推定した位相オフセットに基いて、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し、この補償した受信信号を直／並列変換部１００４−１〜Ｒに出力する。
【００７９】
次に、第１の実施形態における受信装置においては、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒの補償した受信信号が、信号合成部１０１２に出力されていた。
【００８０】
これに対して、第２の実施形態における受信装置においては、並／直列変換部１００９−１〜Ｒの並／直列変換した受信信号が、信号合成部１０１２に出力される。なお、ここでは、並／直列変換部１００９−１〜Ｒの並／直列変換した受信信号が、信号合成部１０１２に直接に出力されているものとして説明したが、並／直列変換部１００９−１〜Ｒの並／直列変換した受信信号が、位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒを介して、信号合成部１０１２に出力されてもよい。
【００８１】
次に、第２の実施形態における受信装置の２つの動作について説明する。なお、第１の実施形態における受信装置の動作と同様の動作については、その説明を省略する。
【００８２】
まず、第１の動作について説明する。位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、周波数領域等化され並／直列変換された並／直列変換部１００９−１〜Ｒからの出力信号に対して、ユニークワードＵＷを用いて（式１）により、ｑ番目の信号ブロックに対する位相オフセットを推定する。次に、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、推定した位相オフセットの情報を、ポートが対応している位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒにフィードバックする。
【００８３】
位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、フィードバックされたｑ番目の信号ブロックに対する位相オフセットに基いて、周波数オフセット補償部１００３により補償された受信信号、すなわち、ｑ＋１番目の周波数領域等化前の受信信号に対して、位相オフセット補償を行う。
【００８４】
すなわち、この場合、受信装置は、ｑ番目の信号ブロックの情報からｑ＋１番目の信号ブロックの位相オフセットを推定して、ｑ＋１番目の信号ブロックの位相オフセット補償をする。このような処理は、オンライン処理に好適である。
【００８５】
次に、第２の動作について説明する。位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、周波数領域等化され並／直列変換された並／直列変換部１００９−１〜Ｒからの出力信号に対して、ユニークワードＵＷを用いて（式１）により、ｑ番目の信号ブロックの位相オフセットを推定する。次に、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、推定した位相オフセットの情報を、ポートが対応している位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒにフィードバックする。
【００８６】
次に、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、フィードバックされたｑ番目の信号ブロックに対する位相オフセットに基いて、ｑ番目の周波数領域等化前の受信信号に対して、位相オフセット補償を行う。その後、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒにより位相オフセット補償された受信信号に対して、等化処理が再度行われることで、ｑ番目の信号ブロックに含まれている信号の品質を向上させることができる。
【００８７】
すなわち、この場合、受信装置は、ｑ番目の信号ブロックの情報からｑ番目の信号ブロックの位相オフセットを推定して、ｑ番目の信号ブロックの位相オフセット補償をする。
このような処理は、オフライン処理に好適である。
【００８８】
なお、上記に説明した第２の動作を実行する受信装置の場合、この受信装置は、更に、周波数オフセット補償部１００３が補償した受信信号が記憶される周波数オフセット補償受信信号記憶部を構成として有している。そして、受信装置は、たとえば、次のように、動作する。
【００８９】
まず、周波数オフセット補償部１００３は、タイミング検出部１００２によって信号位置が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場合に、この補償した受信信号を、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒに出力するとともに、周波数オフセット補償受信信号記憶部に記憶させる。
【００９０】
その後、位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒが、フィードバックされたｑ番目の信号ブロックに対する位相オフセットに基いて、ｑ番目の周波数領域等化前の受信信号に対して位相オフセット補償を行う場合に、周波数オフセット補償受信信号記憶部から受信信号を読み出し、この読み出した受信信号に対して、フィードバックされたｑ番目の信号ブロックに対する位相オフセットに基いて位相オフセット補償を行う。これにより、受信装置は、上記に説明した第２の動作を実行することが可能となる。
【００９１】
上記に説明した第１または第２の動作を行うことで、第２の実施形態における受信装置は、第１の実施形態における受信装置と同様に、周波数領域で等化された信号に含まれる既知信号成分（ユニークワード）を用いて位相オフセットの補償を行うことで、複雑な位相オフセットの変動を補償し、各受信ポートで得られる信号に対して、それぞれ位相オフセットの推定を行うことで、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相オフセットを補償して、送信データ系列を受信することが可能である。
【００９２】
また、位相オフセットによって生じてしまったＦＦＴブロック間の直交性の崩れを補償することができる。
【００９３】
＜第３の実施形態＞
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。
【００９４】
図４において、位相オフセット推定部３０１０の構成は、図１を用いて説明した位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒまたは図３を用いて説明した位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒの内の、いずれかと同様である。また、位相オフセット補償部３０１１の構成は、図１を用いて説明した位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒまたは図３を用いて説明した位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒの内の、いずれかと同様である。位相オフセット推定部３０１０および位相オフセット補償部３０１１は、タイミング検出部１００２−１〜Ｒから復調部１０１３に至る受信信号変換経路に配置される。
【００９５】
図１に示す第１の実施形態における受信装置の構成と、図４に示す第３の実施形態における受信装置の構成とは、次の点が異なる。
【００９６】
まず、第１の実施形態における受信装置においては、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒは、並／直列変換部１００９−１〜Ｒが並／直列変換した受信信号に基いて、位相オフセットを推定していた。また、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒは、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒが推定した位相オフセットに基いて、並／直列変換部１００９−１〜Ｒが並／直列変換した受信信号を補償していた。
【００９７】
これに対して、第３の実施形態における受信装置においては、位相オフセット推定部３０１０は、信号合成部１０１２の後段に配置される。位相オフセット推定部３０１０は、信号合成部１０１２が合成した受信信号に基いて、位相オフセットを推定する。位相オフセット補償部３０１１は、位相オフセット推定部３０１０の後段に配置される。位相オフセット補償部３０１１は、位相オフセット推定部３０１０が推定した位相オフセットに基いて、信号合成部１０１２が合成した受信信号を補償する。
【００９８】
また、第１の実施形態における受信装置においては、信号合成部１０１２は、複数の処理部１０００がそれぞれ有する位相オフセット補償部１０１１が補償した受信信号を、合成していた。
【００９９】
これに対して、第３の実施形態における受信装置においては、信号合成部１０１２は、並／直列変換部１００９−１〜Ｒが並／直列変換した受信信号を、合成する。
【０１００】
すなわち、第１の実施形態による受信装置は、各ポート毎の受信信号に対して、位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒと位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒとの組を各ポート毎に有している。これに対して、第３の実施形態による受信装置は、各ポート毎の受信信号を合成した信号に対して、位相オフセット推定部３０１０と位相オフセット補償部３０１１との１組を有する。
【０１０１】
位相オフセット推定部３０１０は、信号合成部１０１２によって合成された出力信号の位相オフセットを、前述した一般式
2009154278.tif 000008
を用いて推定する。
【０１０２】
上記に説明した第３の実施形態による受信装置も、第１または第２の実施形態による受信装置と同様の効果が得られる。
【０１０３】
＜第４の実施形態＞
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。
【０１０４】
図５において、位相オフセット推定部４０１０の構成は、図４を用いて説明した位相オフセット推定部３０１０の構成と同様である。位相オフセット補償部４０１１−１〜Ｒの構成は、図１を用いて説明した位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒまたは図３を用いて説明した位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒの構成と同様である。位相オフセット推定部４０１０および位相オフセット補償部４０１１−１〜Ｒは、タイミング検出部１００２−１〜Ｒから復調部１０１３に至る受信信号変換経路に配置される。
【０１０５】
次に、図３に示す第２の実施形態における受信装置の構成と、図５に示す第４の実施形態における受信装置の構成との相違点について説明する。
【０１０６】
第２の実施形態においては、位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒは、並／直列変換部１００９−１〜Ｒが並／直列変換した受信信号に基いて、位相オフセットを推定していた。位相オフセット補償部２０１１−１〜Ｒは、ポートが対応している位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒが推定した位相オフセットに基いて、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し、この補償した受信信号を直／並列変換部１００４−１〜Ｒに出力していた。
【０１０７】
これに対して、第４の実施形態における受信装置においては、第３の実施形態と同様に、位相オフセット推定部４０１０は、信号合成部１０１２の後段に配置される。位相オフセット推定部４０１０は、信号合成部１０１２が合成した受信信号に基いて、位相オフセットを推定する。位相オフセット補償部４０１１−１〜Ｒは、それぞれ周波数オフセット補償部１００３−１〜Ｒの後段に配置される。位相オフセット補償部４０１１−１〜Ｒは、位相オフセット推定部４０１０が推定した位相オフセットに基いて、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し、この補償した受信信号を直／並列変換部１００４−１〜Ｒに出力する。
【０１０８】
この第４の実施形態による受信装置においては、位相オフセット推定部４０１０が、各ポート毎の受信信号を合成した信号に基いて位相オフセットを推定する。すなわち、位相オフセット推定部４０１０は、信号合成部１０１２によって合成された出力信号の位相オフセットを、前述した一般式
2009154278.tif 000009
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。
【０１０９】
上記に説明した第４の実施形態による受信装置も、第１から第３の実施形態による受信装置と同様の効果が得られる。
【０１１０】
次に、図６を用いて、上述した第１の実施形態から第４の実施形態による受信装置における周波数オフセット補償部１００３−１〜Ｒの構成について説明する。
【０１１１】
図６において、周波数オフセット補償部１００３−ｒ（ｒ＝１〜Ｒ）は、第一オフセット推定器（第一周波数オフセット推定部）１００３１−ｒ、第一オフセット補償部（第一周波数オフセット補償部）１００３２−ｒ、第二オフセット推定器（第二周波数オフセット推定部）１００３３−ｒ、および第二オフセット補償部（第二周波数オフセット補償部）１００３４−ｒから構成される。
【０１１２】
ここで、図７を参照して、本実施形態における送信信号のフレーム構成の一例を説明する。図７に示すように、送信信号は、プリアンブル信号を時間多重させ、続いて２回繰り返した２Ｍ個のユニークワードＵＷ（ユニークワードＵＷ１個あたりＭ個）と、Ｎ個のデータ信号とが交互に配置される（上述の参考文献１と２とを参照）。すなわち、本実施形態による受信装置が受信する受信信号には、プリアンブル信号と、複数のユニークワードＵＷと、データ信号とが信号ブロック毎に含まれている。
【０１１３】
図６の周波数オフセット補償部１００３−ｒ（ｒ＝１〜Ｒ）において、第一周波数オフセット推定部１００３１−ｒは、タイミング検出部がタイミング検出し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。
【０１１４】
第一オフセット補償部１００３２−ｒは、第一周波数オフセット推定部１００３１−ｒ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、タイミング検出部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。
【０１１５】
第二オフセット推定部１００３３−ｒは、第一オフセット補償部１００３２−ｒ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。
【０１１６】
第二オフセット補償部１００３４−ｒは、第二オフセット推定部１００３３−ｒ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、第一オフセット補償部１００３２−ｒ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。
【０１１７】
次に、周波数オフセット補償部１００３−ｒの動作について説明する。受信側では、次のようにして、時間多重されたプリアンブル信号を用いて周波数オフセット補償を行う。
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。
【０１１８】
算出された周波数オフセット推定値は、第一オフセット補償部１００３２−ｒに入力値として入力され、オフセット補償が行われる。
【０１１９】
第一オフセット補償部１００３２−ｒから出力されるオフセット補償されたデータ受信信号は、その後、第二オフセット補償部１００３４−ｒおよび１００３３−ｒの第二オフセット推定器１００３４−ｒに入力される。
【０１２０】
第二オフセット推定器１００３３−ｒでは、第一オフセット補償部１００３２−ｒからの周波数オフセット補償されたデータ受信信号を入力信号として、データ受信信号のユニークワードＵＷの部分を用いて、周波数オフセットの推定値を算出する。一例として、ユニークワードＵＷの受信信号と送信信号の時間相関を取って推定する算出方法を、次の（式３）に示す。
【０１２１】
【数３】
2009154278.tif 000010
【０１２２】
ここでｙ（ｒ、ｍ、ｑ）はｑ番目のブロックにおける第一オフセット補償部１００３２−ｒからの出力信号、ｘ（ｍ）はユニークワードＵＷ系列を示す。また、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
（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。
【０１２３】
上記処理により、受信側では、一つ目のユニークワードＵＷが二つ目のユニークワードＵＷのガードインターバルＧＩの役割を果たす。したがって、遅延分散や波長分散などがある伝搬路においてもユニークワードＵＷを用いて各ブロックで周波数オフセットを補償できる。そのため、ＦＦＴブロック間での周波数オフセットによる直交性の崩れを回復することができ、高精度な信号判定が可能となる。
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。
【０１２４】
なお、上記説明では、二つのブロックの周波数オフセット推定値を用いて一次線形補間により補間したが、前後Ｑブロックを用いてＣ次補間（ただし、Ｃ≦Ｑ）を行ってもよい。
【０１２５】
上記説明では、繰り返すユニークワードＵＷの個数を同じにしたが、図８に示すように異なる個数（Ｍ’≦Ｍ）にしてもよい。
【０１２６】
上記説明では、送信データ系列は、Ｍ個から成るユニークワードＵＷを２個挿入し、全体でＫ（＝Ｎ＋２Ｍ）個のブロックを生成する場合において説明したが、ユニークワードＵＷをＢ個挿入し（このＢは、任意の整数）、全体でＫ＝Ｎ＋ＢＭ個のブロックを生成することもできる。
【０１２７】
たとえば、Ｂ個のユニークワードＵＷを挿入した場合の周波数オフセット値は、次の（式４）により推定する。
【０１２８】
【数４】
2009154278.tif 000011
【０１２９】
この（式４）により得られた（Ｂ−１）個の周波数オフセット推定値
2009154278.tif 000012
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。
【０１３０】
また、次の（式５）により（Ｂ−１）個のユニークワードＵＷから得られた相関値を平均して周波数オフセットの推定値を得ることもできる。
【０１３１】
【数５】
2009154278.tif 000013
【０１３２】
この（式５）により周波数オフセットを推定すれば、２個挿入した場合の推定値θ（ｒ、ｑ）に対比して、雑音および干渉成分を低減できるので、高精度に周波数オフセット推定値を得ることができる。なお、*は複素共役を示し、argは角度を求める関数である。
【０１３３】
また、上記方法において、オーバーサンプリングを行い、Ｎｓ倍でアナログ・デジタル変換された信号にも同様に用いることができる。この場合、位相オフセットは、次の（式６）で算出することができる。
【０１３４】
【数６】
2009154278.tif 000014
【０１３５】
ここで、ｙ’（ｒ、ｍ、ｑ）はＮｓ倍のオーバーサンプリングで得られたｑ番目のブロックにおける第一オフセット補償部１００３２−ｒからの出力信号、ｘ‘（ｍ）はＮｓ倍のオーバーサンプリングで表現されるユニークワードＵＷ系列を示す。また、*は複素共役を示す。argは角度を求める関数である。
【０１３６】
上記説明では、周波数領域等化を基本とした受信機構成となっているが、タップドディレイフィルタを用いた時間領域等化を用いる際にも適用することができる。
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）。
【０１３７】
なお、上記説明では、各ポートでそれぞれ周波数オフセットを推定し、補償しているが、全ポートで周波数オフセットが同じ場合は、全ポートの周波数オフセット推定値を平均化して推定精度を向上させることもできる。
【０１３８】
上記に図６から図８を用いて説明した周波数オフセット補償部１００３−ｒ（ｒ＝１〜Ｒ）は、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、時間多重したプリアンブル信号で補償しきれない周波数オフセットを、ガードインターバルＧＩとしても動作するユニークワードＵＷを用いて等化前に、各ポートでブロックごとに再度補償する。これによって、周波数オフセットを補償することができ、伝送特性を改善することが可能となる。
【０１３９】
上記の図６から図８を用いた周波数オフセット補償部１００３−ｒ（ｒ＝１〜Ｒ）の説明においては、各信号ブロックは、ユニークワードＵＷとして、複数のユニークワードを有しているものとして説明した。このように、各信号ブロックが複数のユニークワードを有している場合には、第１の実施形態から第４の実施形態における位相オフセット推定部１０１０−１〜Ｒ、位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒ、位相オフセット推定部３０１０、および、位相オフセット推定部４０１０は、それぞれ、複数のユニークワードのうちの予め定められた任意の１つのユニークワードＵＷに基いて、位相オフセットを推定する。
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。
【０１４０】
＜第５の実施形態＞
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。
【０１４１】
無線伝送と光伝送とで異なる点は受信部１００１の構成である。また、局部発振器１０１４が、局部発振光源２０１４に変更される。
【０１４２】
第１から第４の実施形態のいずれかによる無線伝送を行う受信装置を、光伝送に適用させる場合、受信装置に入力される入力信号は、偏波ダイバシティ９０度ハイブリッドカプラを用いた場合には、Ｘ偏波とＹ偏波との２信号である。したがって、受信装置のポートの個数Ｒの値は２となる。すなわち、光伝送用受信装置は、受信部１００１−１〜２に対応する構成（後述する受信部２００１）を有している。
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。
【０１４３】
図９を用いて、図１、図３、図４または図５の受信部１００１−１〜２に対応する一例としての受信部２００１の構成について説明する。
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。
【０１４４】
それぞれのベースバンドアナログ信号は、対応するＡ／Ｄ変換器２００１３−１〜４によってディジタル信号に変換される。その後、Ａ／Ｄ変換器２００１３−１〜２から出力されるＸ偏波のＩ相とＱ相とに対応するディジタル信号は、Ｘ偏波に対しての、複素数の実部と虚部として処理される。
【０１４５】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器２００１３−１〜２から出力されるＸ偏波のＩ相とＱ相とに対応するディジタル信号は、複素信号化部２００１４−１を介して、図１、図３、図４または図５を用いて説明した第１から第４の実施形態のうちいずれかの受信装置のタイミング検出部１００２−１へ入力される。
【０１４６】
Ｘ偏波と同様に、Ａ／Ｄ変換器２００１３−３〜４から出力されるＹ偏波のＩ相とＱ相とに対応するディジタル信号は、Ｙ偏波に対しての、複素数の実部と虚部として処理される。
【０１４７】
具体的には、Ａ／Ｄ変換器２００１３−３〜４から出力されるＹ偏波のＩ相とＱ相とに対応するディジタル信号は、複素信号化部２００１４−２を介して、図１、図３、図４または図５を用いて説明した第１から第４の実施形態のうちいずれかの受信装置のタイミング検出部１００２−２へ入力される。
【０１４８】
タイミング検出部１００２−１〜２以降の信号処理は、光伝送および無線伝送のどちらの場合であっても同様の処理であるため、その説明を省略する。すなわち、第５の実施形態による受信装置の動作は、第１から第４の実施形態のうちいずれかの受信装置の動作と、同様である。
【０１４９】
なお、上記に説明したＢＰＤ（バランス型フォトダイオード）２００１２−１〜４として、ＢＰＤの代わりに、シングルエンドのＰＤ（フォトダイオード）を用いてもよい。
【０１５０】
上記の説明においては、偏波ダイバシティ９０度ハイブリッドカプラ２００１１を用い、互いに直交するＸ偏波とＹ偏波との２信号となる場合について説明したが、第５の実施形態による受信装置は、これに限られるものではない。たとえば、偏波ダイバシティ９０度ハイブリッドカプラ２００１１に代わって、９０度とは異なる予め定められた任意の角度を有する偏波ダイバシティハイブリッドカプラを用いてもよい。この場合、偏波は、電磁場において予め定められた任意の角度を持った偏波となる。
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。
【０１５１】
第５の実施形態による受信装置は、複数のポートに入力された信号、すなわち、分離された複数の偏波（たとえば、Ｘ偏波とＹ偏波）を複数の受信信号として受信し、第１から第４の実施形態と同様に、周波数領域で等化された信号に含まれる既知信号成分（ユニークワード）を用いて位相オフセットの補償を行う。したがって、複雑な位相オフセットの変動を補償し、各受信ポートで得られる信号に対して、それぞれ位相オフセットの推定を行うことができる。よって、時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相オフセットを補償して、送信データ系列を受信することが可能である。
【０１５２】
次に、図１０の実験結果を用いて、本実施形態による光伝送用受信装置による効果について説明する。図１０において、横軸はOSNR(Optical signal-to-noise ratio)であり、縦軸はBER(Bit error rate)である。
【０１５３】
この図１０の実験は、搬送波として波長1552.12nmであるECLレーザ（外部キャビティレーザ）を用い、GI（ガードインターバル）長は1.28nsであり、伝送速度は21.7Gb/secであり、back-to-backである場合の、光伝送の場合の実験結果である。
【０１５４】
図１０において、符号Ａで示される実験結果は、第５の実施形態による受信装置において、処理部２０００−１〜２が出力する偏波が、図１を用いて説明した第１の実施形態による受信装置のタイミング検出部１００２−１へ入力された場合の実験結果である。以降、この符号Ａで示される実験結果が得られた受信装置を、「第１の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」と称する。
【０１５５】
また、図１０において、符号Ｂで示される実験結果は、第５の実施形態による受信装置において、処理部２０００−１〜２が出力する偏波が、図４を用いて説明した第３の実施形態による受信装置のタイミング検出部１００２−１へ入力された場合の実験結果である。以降、この符号Ｂで示される実験結果が得られた受信装置を、「第３の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」と称する。
【０１５６】
なお、従来技術のように、プリアンブル信号を用いて周波数オフセットを補償する方法を用いた光伝送の受信装置の場合には、キャリア周波数の安定度が無線に比べて低く、十分な位相オフセットを補償することができない。したがって、その受信信号の誤り率は、誤り訂正符号を用いても復調できない程度となってしまう。すなわち、その誤り率BERは、図１０に表示できない値となる。
【０１５７】
この図１０の実験結果から、符号Ａの実験結果で示される「第１の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」、および、符号Ｂの実験結果で示される「第３の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」は、上述した従来技術による受信装置に対比して、光伝送の場合においても、誤り訂正符号を用いれば十分に復調できる程度のＢＥＲ特性が得られることがわかる。
【０１５８】
また、この図１０の実験結果より、符号Ａの実験結果で示される「第１の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」は、符号Ｂの実験結果で示される「第３の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」に対比しても、更に、ＢＥＲ特性が改善されていることがわかる。
【０１５９】
この実験結果から分かるように、従来技術のように、プリアンブル信号を用いて周波数オフセットを補償する方法を用いた受信装置に対比して、第１から第４の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置はいずれも、光伝送の場合においても、十分に、ＢＥＲ特性が改善されている。
【０１６０】
また、この実験結果から分かるように、符号Ｂの実験結果で示される「第３の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」のように各ポート(Ｘ、Ｙそれぞれの偏波)からの信号を合成してから位相オフセット補償を行うよりも、符号Ａの実験結果で示される「第１の実施形態を用いた第５の実施形態による受信装置」のように各ポートで位相オフセット補償を行ってから合成するほうが、特性が優れている。すなわち、符号Ａで示される特性の受信装置の方が、符号Ｂで示される特性の受信装置よりも、１〜２ｄＢ程度の特性改善が得られる。
【０１６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、周波数領域等化前に補償しきれない残留位相オフセットを、等化後のダイバシティ合成を行う前に、各ポートで再度補償することで、位相オフセットを補償することができ、伝送特性を改善することが可能となる。
【０１６２】
なお、上記においては、第１から第５の実施形態における受信装置は、複数の受信ポートとこの複数の受信ポートにそれぞれ対応する複数の処理部を有するものとして説明してきたが、これに限るものではない。たとえば、受信装置は、単数の受信ポートとこの単数の受信ポートに対応する単数の処理部を有していてもよい。
【０１６３】
上記説明では、各ポートがタイミング検出部を具備し、各ポートでタイミング検出を行っていたが、複数もしくは全てのタイミング検出部を共通にすることもできるし、あるポートのみがタイミング検出部を具備し、その検出結果を他のポートで用いるようにすることもできる。
【０１６４】
上記説明では、各ポートが重み演算部を具備し、各ポートで等化重みを算出していたが、複数もしくは全ての重み演算部を共通にすることもできる。特に、重み演算部を共通化することによって、各ポートの重みを考慮した重みを演算することができるため、特性が改善する。
【０１６５】
上記説明の信号合成部１０１２において、ポート毎の入力信号に対してそれぞれ異なる重みを乗算することで、伝送特性を改善することもできる。例えば、重み演算部で算出した等化重みをもとに、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を算出し、それに比例した重みを乗算する検波後最大比合成を行っても良い。
【０１６６】
上記説明では、等化器としてＦＦＴおよびＩＦＦＴを用いた周波数領域等化を適用した例を示したが、必ずしも周波数領域等化である必要はなく、例えば、タップドディレイラインフィルタを用いた時間領域等化で分散による歪みを等化することも可能である。
【０１６７】
上記説明では、単一信号系列伝送(またはSingle-input伝送)もしくは単一偏波伝送を仮定していたが、上述した本実施形態による受信装置を、ＭＩＭＯ（Multiple-input Multiple-output）伝送（もしくは偏波多重伝送）に適応することも可能である。この場合、多重された系列数分の受信装置を具備すればよい。
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。
【０１６８】
[参考文献５]
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.
【０１６９】
この場合においても、局部発振器、タイミング検出器、重み演算部の一部もしくは全てを共通にすることもできる。また、特に、重み演算部を共通化することによって、各ポートの重みを考慮した重みを演算することができるため、特性が改善する。
【０１７０】
上記においては第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場合について説明したが、第２の実施形態から第４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場合も同様である。
【０１７１】
また、上記第１および第２の実施形態では、信号合成部１０１２で信号を合成した後に復調部１０１３で信号を復調する構成であったが、各ポートで復調部１０１３を具備し、各ポートで復調した後に信号合成部で信号を合成しても良い。
【０１７２】
なお、上記構成では局部発振器を用いた同期検波の構成となっているが、局部発振器を用いない直接検波方式の場合でも、本実施形態による受信装置を用いることができる。
【０１７３】
上記構成では、第１の実施形態から第４の実施形態を、それぞれ、独立で用いていたが、複数の形態を組み合わせることも可能である。例えば、第１と第２の実施形態を組み合わせた場合、周波数オフセット補償部２０１１−１〜Ｒおよび位相オフセット推定部２０１０−１〜Ｒの後段に、位相オフセット補償部１０１１−１〜Ｒが追加され、２箇所で位相オフセットが補償されることになる。
【０１７４】
上記説明では、第１の実施形態から第４の実施形態のそれぞれの構成において、周波数オフセット補償部１００３−１〜Ｒは、図６から図８を用いて説明したような構成を有するものとして説明したが、これに限られるものではない。
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。
【０１７５】
上記に説明した周波数オフセット補償受信信号記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
【０１７６】
図１、図３、図４または図５における処理部１０００、２０００、３０００または４０００、または、処理部１０００、２０００、３０００または４０００に含まれている各部の構成は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【０１７７】
また、図１、図３、図４または図５における処理部１０００、２０００、３０００または４０００、または、処理部１０００、２０００、３０００または４０００に含まれている各部の構成は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、図１、図３、図４または図５における処理部１０００、２０００、３０００または４０００、または、処理部１０００、２０００、３０００または４０００に含まれている各部の構成の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【０１７８】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明は、無線通信および光通信における受信装置および通信システムに適用でき、受信信号に時間的な位相オフセットの不安定性または変動がある場合や、受信ポート間での位相オフセットの不一致が生じる場合においても、位相オフセットを補償することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１０１、１００１、２００１…受信部、
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
【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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【国際調査報告】
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