(57)【要約】【課題】  独立のパケット信号に対して残留キャリア周波数誤差補正を可能にし、さらに位相回転の補正およびクロック誤差の補正を可能し、パケットごとに独立に送信される信号から空間分割多重伝送された信号の復調を可能にする。【解決手段】  マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、キャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、サブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段とを備える。【選択図】        図１
2006173763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、
前記自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、
前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路。
【請求項２】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、
前記自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、
前記信号分離手段から出力される前記プリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号を用いて、前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号から送信信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段から出力される信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路。
【請求項３】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、
前記自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、
前記信号分離手段から出力される前記プリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段と、
前記チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号を用いて、前記位相回転検出補正手段から出力される前記空間分割多重された信号から送信信号を検出する信号検出手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路。
【請求項４】
請求項２に記載のマルチキャリア信号復調回路において、
前記位相回転検出補正手段に代えて、
前記自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記信号検出手段から出力される検出信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するクロック誤差検出補正手段と、
前記クロック誤差検出補正手段から出力される信号に対して、定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路。
【請求項５】
請求項３に記載のマルチキャリア信号復調回路において、
前記位相回転検出補正手段に代えて、
前記自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号の中のパイロットサブキャリアに加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するパイロット信号クロック誤差検出補正手段と、
前記パイロット信号クロック誤差検出補正手段から出力される前記パイロットサブキャリア信号を用いて、前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号に加わっている定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正手段と、
前記自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記定常位相回転検出補正手段から出力される前記空間分割多重されたデータサブキャリア信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するデータ信号クロック誤差検出補正手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路。
【請求項６】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行うステップ１と、
前記ステップ１でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うステップ２と、
前記ステップ２でサブキャリア復調されたサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力するステップ３と、
前記ステップ３で分離された前記空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行うステップ４と
を有することを特徴とするマルチキャリア信号復調方法。
【請求項７】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行うステップ１と、
前記ステップ１でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うステップ２と、
前記ステップ２でマルチキャリア復調されたサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力するステップ３と、
前記ステップ３で分離された前記プリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するステップ４と、
前記ステップ４で推定されたチャネル推定信号を用いて、前記ステップ３で分離された前記空間分割多重された信号から送信信号を検出するステップ５と、
前記ステップ５で検出された検出信号に加わっている位相回転の検出補正を行うステップ６と
を有することを特徴とするマルチキャリア信号復調方法。
【請求項８】
マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行うステップ１と、
前記ステップ１でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うステップ２と、
前記ステップ２でマルチキャリア復調されたサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力するステップ３と、
前記ステップ３で分離された前記プリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するステップ４と、
前記ステップ４で推定された前記空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行うステップ５と、
前記ステップ４で推定されたチャネル推定信号を用いて、前記ステップ５で位相回転補正された前記空間分割多重された信号から送信信号を検出するステップ６と
を有することを特徴とするマルチキャリア信号復調方法。
【請求項９】
請求項７に記載のマルチキャリア信号復調方法において、
前記ステップ６に代えて、
前記ステップ１で検出されたキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記ステップ５で検出された検出信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するステップ７と、
前記ステップ７で位相回転補正された信号に対して、定常位相回転を検出補正するステップ８と
を有することを特徴とするマルチキャリア信号復調方法。
【請求項１０】
請求項８に記載のマルチキャリア信号復調方法において、
前記ステップ５に代えて、
前記ステップ１で検出されたキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記ステップ３で分離された前記空間分割多重された信号の中のパイロットサブキャリアに加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するステップ７と、
前記ステップ７で位相回転補正された前記パイロットサブキャリア信号を用いて、前記ステップ３で分離された前記空間分割多重された信号に加わっている定常位相回転を検出補正するステップ８と、
前記ステップ１で検出されたキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、前記ステップ８で定常位相回転補正された前記空間分割多重されたデータサブキャリア信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するステップ９と
を有することを特徴とするマルチキャリア信号復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル無線通信システムにおいて、マルチキャリア信号の復調を行うマルチキャリア信号復調回路に関する。特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調方式に対応するマルチキャリア信号復調回路およびマルチキャリア信号復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア変調方式は、複数のサブキャリアを用いて情報を伝送する無線伝送方式である。入力データ信号は、サブキャリアごとにＱＰＳＫ（Quadrature phase shift keying)等に変調される。このマルチキャリア変調方式の中で、各サブキャリアの周波数が直交関係にあるＯＦＤＭ変調方式は、マルチパス伝搬が問題となる無線通信システムで広く用いられている。
【０００３】
ＯＦＤＭ変調方式は、マルチパスの影響を受けにくく高速伝送に適した変調方式であるが、さらなる伝送速度の向上を図るために、複数の送信アンテナから同一の周波数で同時に送信する空間分割多重方式が検討されている。この空間分割多重方式は、ＳＤＭ（Space division multiplexing ）伝送、あるいは複数の送信アンテナを用いた伝送路の特徴からＭＩＭＯ（Multi input multi output) 伝送とも呼ばれる。
【０００４】
図１２は、空間分割多重伝送システムの構成例を示す。図において、送信器は、シリアルパラレル変換（Ｓ／Ｐ）した各データ系列の送信信号を、符号器、インタリーバ、ＯＦＤＭ変調器を介して送信アンテナ（ここでは４本）から送信する構成である。受信器は、受信アンテナ（ここでは４本）の受信信号をＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ復調器で処理し、各データ系列ごとにデインタリーバ、復号器を介してパラレルシリアル変換（Ｐ／Ｓ）して出力する構成である。なお、ＯＦＤＭに空間分割多重伝送を適用した場合には、ＯＦＤＭシンボルの送信タイミングは同期させて送信する必要がある。
【０００５】
空間分割多重伝送では、周波数帯域幅を増加させることなくアンテナ数に応じて伝送速度を高めることができる。例えば、伝送速度を２倍にする場合には、２本のアンテナから同時送信を行う。受信側のアンテナ数は、通常は送信側で用いたアンテナ数と同数である。ただし、復調回路で使用する信号検出方式（Zero-forcing(ZF)方式、Minimum mean square error(MMSE) 方式、Ordered successive detection(OSD) 方式、最尤推定検出(Maximum Likelihood detection:MLD)方式等）にもよるが、例えば優れた誤り率を実現するＭＬＤ方式を用いた場合には、１本の受信アンテナで受信しても復調可能である。一方、送信アンテナ数よりも受信アンテナ数が多い場合には、受信ダイバーシティ効果が得られる。  
【０００６】
ここで、復調回路で使用するこれらの信号検出方式は、信号分離または干渉キャンセラとも呼ばれるが、その本質は多重化された信号からデータ系列ごとの送信信号を検出することである。この多重化されたＯＦＤＭ信号を受信するには、信号検出の前に受信信号に同期し、かつ受信信号から様々な歪み等を補正しながら復調することが必須になる。
【０００７】
図１３は、従来のマルチキャリア信号復調回路の構成例を示す（非特許文献１）。ここでは、２つのデータ系列を処理する２多重の受信信号が入力される場合を示す。
【０００８】
図において、ＡＦＣ（Automatic frequency control ：自動周波数制御）回路７１は、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ71を入力してキャリア周波数誤差の検出補正を行う。ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路７２は、キャリア周波数誤差が補正されたＯＦＤＭ信号Ｓ72を入力し、マルチキャリア復調したサブキャリア信号Ｓ73を出力する。このサブキャリア信号Ｓ73は、データ系列ごとに着目すると、伝搬路上で空間分割多重されたサブキャリア信号である。
【０００９】
空間分割多重されたサブキャリア信号Ｓ73は、チャネル推定回路７３および信号検出回路７４に入力される。チャネル推定回路７３は、入力するサブキャリア信号Ｓ73に対して伝搬路でのチャネルの歪みの推定を行い、チャネル推定信号Ｓ74を出力する。信号検出回路７４は、このチャネル推定信号Ｓ74を用いて、サブキャリア信号Ｓ73に対してデータ系列ごとの信号検出を行い、検出信号Ｓ75を出力する。
【００１０】
このように、従来のマルチキャリア信号復調回路では、空間分割多重信号の信号検出を行うために、ＡＦＣ回路でキャリア周波数誤差の検出および補正を行い、マルチキャリア復調、そしてチャネル推定を行った後に信号検出を行う構成になっている。
【非特許文献１】平明徳  他、「ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおけるタイミング／周波数同期方式」、電子情報通信学会、信学技報 RCS2003-21
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の無線ＬＡＮ方式（IEEE802.11a やIEEE802.11g など）では、信号の送受信はパケットごとに完全に独立なパケットモードで行われる。このようなパケットモードでは、受信パケットの先頭部にあるプリアンブル信号のみからキャリア周波数誤差の検出補正を行う必要がある。さらに、パイロット信号およびパイロットサブキャリア信号を用いてキャリア周波数誤差補正における制御誤差等の位相回転の検出補正を行うことが必要である。
【００１２】
図７は、IEEE802.11a にて規定されているＯＦＤＭ信号を用いたパケットフォーマットを示す。先頭のＰＬＣＰプリアンブルは、無線パケット信号の受信同期処理に必要な16μsec の既知の固定パターン信号である。10個のショートトレーニングシンボルからなるショートプリアンブル（８μsec ）は、サブキャリア数を12本に間引いた信号として規定され、主にＡＦＣ粗調整やタイミング検出などに利用される。２つのＯＦＤＭシンボルからなるロングプリアンブル（８μsec ）は、52本のサブキャリアすべてに既知パターンを割り当てた信号として規定され、主にＡＦＣ微調整やチャネル推定などに利用される。次に、データ部の伝送速度とパケット長を伝達するＳＩＧＮＡＬと呼ばれるヘッダ信号が送信される。ヘッダ信号は、１つのＯＦＤＭシンボルから構成される。
【００１３】
図８は、IEEE802.11a のパケットフォーマットを周波数軸／時間軸の二次元表現で示す。網かけ部分が既知トレーニング信号である。データ部のＯＦＤＭシンボルにも既知トレーニング信号である４本のパイロットサブキャリアが挿入される。受信側では、このパイロットサブキャリアの観測により全サブキャリア共通の位相回転を検出し、基準位相の回転を補正する位相トラッキング処理が行われる。
【００１４】
ところで、従来の無線ＬＡＮ方式（IEEE802.11a やIEEE802.11g など）とのバックワードコンパチビィリティを実現しながら、無線パケットの高速伝送を実現する空間分割多重伝送を用いた無線ＬＡＮシステムが望まれている。この空間分割多重伝送を用いる無線ＬＡＮでは、IEEE802.11a に準拠した信号が多重化される前のＯＦＤＭ信号になる。
【００１５】
しかし、図１３に示す従来のマルチキャリア信号復調回路は、独立に送受信されるパケットモードでの通信ではなく、連続的に送受信される連続モードでの通信を前提としている。そのため、パケットモードで送信されるＯＦＤＭ信号を復調する場合には、キャリア周波数誤差の検出精度が劣化する問題がある。また、従来のマルチキャリア信号復調回路は、独自のプリアンブルに基づく連続モードでのフレーム構成を前提としているため、従来の無線ＬＡＮ方式（IEEE802.11a やIEEE802.11g など）とのバックワードコンパチビィリティが確保できない問題もある。
【００１６】
さらに、従来はバックワードコンパチビィリティを考慮しないことから、全てのシンボルが空間分割多重された信号による独自フォーマットで通信を行っている。一方、バックワードコンパチビィリティを考慮する場合には、既存システムが復調可能である信号が送信された後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号が送信される。このプリアンブル信号は、空間分割多重された信号に用いるチャネルの歪を推定するために用いられる。ここで、空間分割多重された信号用のプリアンブル信号に対しても位相回転検出補正を行う場合には、位相回転検出補正を行った後にチャネル推定を行うことになるので遅延量が大きく、回路構成も複雑になる。このような遅延量の増加は、各端末で共通に１つのキャリア周波数を用いた多重通信を行っている無線ＬＡＮではスループットの低下に直結し、回路規模の増加は消費電力の増加につながる。
【００１７】
一方、ＡＦＣ回路でキャリア周波数誤差の検出補正を行った場合には、その残留キャリア周波数誤差に起因する定常の位相回転が加わる。この補正を行わない場合にはパケット誤りが生じてしまう。従来のマルチキャリア信号復調回路は、連続的に送信される複数のフレームに渡る補正を行うことを前提としているために、独立して送信されるパケット信号に対しての残留キャリア周波数誤差の補正を行うことができず、特性が大きく劣化する問題がある。
【００１８】
また、送受信機に周波数変換器が用いられる場合には、その位相雑音等の劣化要因が受信信号に加わり位相回転が生じる。しかし、従来のマルチキャリア信号復調回路では、サブキャリア復調後の位相回転補正は行われていない。また、クロック信号に誤差が生じている場合には、各サブキャリアに周波数の異なる位相回転が加わる。しかし、従来のマルチキャリア信号復調回路は、キャリア周波数誤差の検出補正しか考慮していないので、クロック誤差が生じた場合の誤差補正ができない。
【００１９】
本発明は、以上示した各問題点に対して、既存システムとのバックワードコンパチビィリティを確保し、独立のパケット信号に対して残留キャリア周波数誤差補正を可能にし、さらに位相回転の補正およびクロック誤差の補正を可能し、パケットごとに独立に送信される信号から空間分割多重伝送された信号の復調を可能にするマルチキャリア信号復調回路およびマルチキャリア信号復調方法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】
【００２０】
第１の発明は、マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段とを備える。
【００２１】
第１の発明では、マルチキャリア復調されたサブキャリア信号から、既存システムが復調可能な信号と、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号および空間分割多重された信号を分離した後に、空間分割多重された信号に対して位相回転補正を行うことができる。これにより、既存システムとのバックワードコンパチビィリティを確保しながら、パケット伝送に必要なキャリア周波数誤差の補正および位相回転の補正が可能となる。この位相回転補正では、残留キャリア周波数誤差や位相雑音に起因する定常の位相回転、あるいはクロック誤差に起因するサブキャリアごとに異なる位相回転の補正が可能である。
【００２２】
第２の発明は、マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、信号分離手段から出力されるプリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号を用いて、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号から送信信号を検出する信号検出手段と、信号検出手段から出力される信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段とを備える。これにより、空間分割多重された信号に対して信号検出後に位相回転補正を行うことができる。この信号検出手法には、様々な信号検出手法が考えられるが、主にレプリカを必要としないＺＦ，ＭＳＥ，ＯＳＤ方式にて適用が可能である。
【００２３】
第３の発明は、マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、信号分離手段から出力されるプリアンブル信号を用いて、伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段と、チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号を用いて、位相回転検出補正手段から出力される空間分割多重された信号から送信信号を検出する信号検出手段とを備える。
【００２４】
この発明では、信号検出前、すなわち空間分割多重された信号の検出方式に依存せずに位相回転補正を行うことができる。特に、誤り率特性に優れるＭＬＤ方式の適用も可能となる。
【００２５】
第４の発明は、第２の発明における位相回転検出補正手段に代えて、自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、信号検出手段から出力される検出信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するクロック誤差検出補正手段と、クロック誤差検出補正手段から出力される信号に対して、定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正手段とを備える。
【００２６】
この発明では、信号検出後に、クロック誤差に起因する各サブキャリアで異なる位相回転の検出補正を行い、次に残留キャリア周波数誤差や位相雑音に起因する定常の位相回転の検出補正を行うことができる。
【００２７】
第５の発明は、第３の発明における位相回転検出補正手段に代えて、自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号の中のパイロットサブキャリアに加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するパイロット信号クロック誤差検出補正手段と、パイロット信号クロック誤差検出補正手段から出力されるパイロットサブキャリア信号を用いて、信号分離手段から出力される空間分割多重された信号に加わっている定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正手段と、自動周波数制御手段から出力されるキャリア周波数誤差を示す信号を入力し、定常位相回転検出補正手段から出力される空間分割多重されたデータサブキャリア信号に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するデータ信号クロック誤差検出補正手段とを備える。
【００２８】
この発明では、信号検出前、すなわち空間分割多重された信号の検出方式に依存せずに、クロック誤差に起因する各サブキャリアで異なる位相回転の検出補正を行い、次に残留キャリア周波数誤差や位相雑音に起因する定常の位相回転の検出補正を行うことができる。
【００２９】
本発明のマルチキャリア信号復調方法においても、本発明のマルチキャリア信号復調回路の各手段の処理手順が同様に実行される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のマルチキャリア信号復調回路およびマルチキャリア信号復調方法は、既存システムにおける信号と空間分割多重された信号とのバックワードコンパチビィリティを確保するパケットについて、キャリア周波数誤差が生じた場合の位相回転補正、およびキャリア周波数誤差補正に起因する残留キャリア周波数誤差補正、さらに位相雑音等に起因する位相回転補正をパケットごとに行うことができる。また、クロック誤差に起因する位相回転補正をパケットごとに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のマルチキャリア信号復調回路の第１の実施形態を示す。ここでは、２つのデータ系列を処理する２多重の受信信号が入力される場合を示すが、データ系列数が３以上の場合についても同様に適用可能であり、さらに、受信アンテナ数がデータ系列数以上の場合においても同様に適用可能である（以下に示す実施形態においても同様）。
【００３２】
図において、ＡＦＣ回路１１は、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ１を入力し、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ１に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う。ＦＦＴ回路１２は、ＡＦＣ回路１１でキャリア周波数誤差が補正されたＯＦＤＭ信号Ｓ２を入力し、マルチキャリア復調を行う。信号分離回路１３は、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号Ｓ３を入力し、既存システムが復調可能なサブキャリア信号Ｓ４と、空間分割多重されたサブキャリア信号Ｓ５を分離して出力する。既存システム用復調回路１４は、既存システムが復調可能なサブキャリア信号Ｓ４を入力して対応する復調処理を行う。位相回転検出補正回路１５は、空間分割多重されたサブキャリア信号Ｓ５に対する位相回転の検出補正を行い、位相回転補正されたサブキャリア信号Ｓ６を出力する。
【００３３】
本発明のマルチキャリア信号復調回路は、例えばIEEE802.11a システムとのバックワードコンパチビィリティを確保しつつ、空間分割多重伝送された信号を復調するため、図９に示すIEEE802.11a 信号との共通部分を備えたパケットフォーマットを用いる。図１０は、IEEE802.11a 信号との共通部分を備えたパケットフォーマットを周波数領域と時間領域の二次元表現で示す。ただし、ＭＩＭＯプリアンブル数は２の場合を示したが、システムの要求およびデータ多重数により様々異なる。図１１は、３多重伝送を行う場合におけるパイロット信号の例を示す。ここでは、各パイロット信号が同一のデータを送信している。
【００３４】
本実施形態のマルチキャリア信号復調回路の基本動作について、図２および図９を参照して以下に説明する。
【００３５】
ＡＦＣ回路１１は、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ１のショートプリアンブルを用いて、受信信号レベルの検出や復調に必要な信号レベルの利得の調整を行う。また、ショートプリアンブルを用いてキャリア周波数誤差の粗調整を行い、さらにロングプリアンブルを用いてキャリア周波数誤差の微調整を行う。この微調整では、前段のショートプリアンブルで行われた粗調整より精度の高いキャリア周波数補正を行う。キャリア周波数誤差の検出補正がされたＯＦＤＭ信号Ｓ２はＦＦＴ回路１２に入力され、サブキャリア信号Ｓ３が復調される。
【００３６】
信号分離回路１３は、サブキャリア信号Ｓ３からまず既存システムが復調可能なサブキャリア信号Ｓ４としてプリアンブル信号および情報シンボルを順次出力し、既存システム用復調回路１４で位相回転補正を含む復調処理が行われる。次に、サブキャリア信号Ｓ３から分離された空間分割多重されたサブキャリア信号Ｓ５として、ＭＩＭＯプリアンブル信号（空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号）およびＭＩＭＯデータ信号（空間分割多重された信号）が順次出力される。ここで、位相回転検出補正回路１５ではＭＩＭＯプリアンブル信号に対しては位相回転の検出補正機能を停止し、最後に入力されるＭＩＭＯデータ信号に対して位相回転の検出補正を行う。ＭＩＭＯプリアンブル信号は、例えば後述するように空間分割多重された信号に加わった伝搬路の歪を推定するために使用される。以上の処理手順の概念を示したものが図２である。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３は、本発明のマルチキャリア信号復調回路の第２の実施形態を示す。図において、ＡＦＣ回路１１は、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ１を入力し、受信ＯＦＤＭ信号Ｓ１に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う。ＦＦＴ回路１２は、ＡＦＣ回路１１でキャリア周波数誤差が補正されたＯＦＤＭ信号Ｓ２を入力し、マルチキャリア復調を行う。信号分離回路１３は、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号Ｓ３を入力し、既存システムが復調可能なサブキャリア信号Ｓ４と、空間分割多重されたサブキャリア信号を分離して出力する。既存システム用復調回路１４は、既存システムが復調可能な信号Ｓ４を入力して対応する復調処理を行う。
【００３８】
一方、空間分割多重されたサブキャリア信号のうち、ＭＩＭＯプリアンブル信号Ｓ７がチャネル推定回路２１に入力され、ＭＩＭＯデータ信号Ｓ８が信号検出回路２２に入力される。チャネル推定回路２１は、入力するＭＩＭＯプリアンブル信号Ｓ７を用いて伝搬路のチャネルの歪の推定を行い、チャネル推定信号Ｓ９を出力する。信号検出回路２２は、このチャネル推定信号Ｓ９を用いて、ＭＩＭＯデータ信号Ｓ８に対してデータ系列ごとの信号検出を行い、検出信号Ｓ10を出力する。位相回転検出補正回路１５は、検出信号Ｓ10に対する位相回転の検出補正を行い、位相回転補正された信号Ｓ11を出力する。
【００３９】
ところで、既存システム用復調回路１４においても既存システムが復調可能な信号Ｓ４に対してチャネル推定を含む復調処理が行われるが、チャネル推定回路２１および信号検出回路２２を共用することが可能である。その場合の動作は次のようになる。
【００４０】
チャネル推定回路２１は、既存システムが復調可能なサブキャリア信号Ｓ４のロングプリアンブルを用いてチャネル推定を行う。このチャネル推定は、多重化されずに送信される受信パケット自体の情報が記載されるＳＩＧＮＡＬあるいは拡張ＳＩＧＮＡＬに対して行われる。ロングプリアンブルに続くＳＩＧＮＡＬでは、IEEE802.11a の信号か、あるいは空間分割多重されたＭＩＭＯ信号かを識別する。拡張ＳＩＧＮＡＬには、それ以降に受信するＭＩＭＯ信号部分の情報が記載される。なお、ＳＩＧＮＡＬおよび拡張ＳＩＧＮＡＬは、ロングプリアンブル以降に受信されるデータの復調に必要なサブキャリア変調方式の種類、伝送速度、パケット長、多重数等の情報が記載される情報シンボルである。これらの情報シンボルは、対象システムに応じて２シンボルである必要はなく、１シンボルでもよい。また、伝送されるパケットの条件が規定されている場合は、これらの情報シンボルの送信は必要ない。次に、ＭＩＭＯプリアンブル信号Ｓ７に対して、複数のアンテナから送信された信号の歪を推定するチャネル推定が再度行われる。信号検出回路２２は、推定されたチャネルの歪を示すチャネル推定信号Ｓ９を入力し、ＭＩＭＯデータ信号Ｓ８から各データ系列ごとの検出信号Ｓ10を出力する。
【００４１】
このようにチャネル推定回路２１では、空間分割多重を行わないシングル伝送時のチャネル推定を行うことが可能であり、併せて空間分割多重されたＭＩＭＯ信号のチャネル推定を行うことができる。また、チャネル推定回路２１は、送信側のチャネル推定用の（ロング）プリアンブルの信号形式に応じた構成がとられる。例えば、受信側に備えたプリアンブルを用いて同期検波を行ってチャネル推定結果を得る構成、あるいは逆行列演算を行う構成をとることができる。
【００４２】
また、信号検出回路２２では、シングル伝送（図９，１０のＳＩＳＯの信号部分）の場合には、単純な同期検波が行われる。さらに、空間分割多重された信号部分は、ＺＦ方式、ＭＭＳＥ方式、ＭＬＤ方式、ＯＳＤ方式、あるいはこれらの組み合わせ、さらにＭＬＤ方式の回路規模を簡易化した方式等の適用が可能である。特に、ＭＬＤ方式に基づいた信号検出は、シングル伝送時の信号検出にも適用可能である。
【００４３】
（第３の実施形態）
図４は、本発明のマルチキャリア信号復調回路の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、第２の実施形態における位相回転検出補正回路１５を信号検出回路２２の前段に配置し、信号検出回路２２に入力するＭＩＭＯデータ信号Ｓ８に加わっている残留キャリア周波数誤差等に起因する位相回転を補正するところにある。信号検出回路２２には、位相回転補正されたＭＩＭＯデータ信号Ｓ12が入力される。
【００４４】
例えばＭＬＤ方式を用いる場合には信号検出前に位相回転補正を行う必要があり、本実施形態の構成を用いることにより、ＭＬＤ方式の優れた誤り率特性を実現することができる。なお、他の方式では、位相回転検出補正回路１５は信号検出回路２２の前段または後段のいずれでもよい。
【００４５】
（第４の実施形態）
図５は、本発明のマルチキャリア信号復調回路の第４の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、第２の実施形態の位相回転検出補正回路１５に代えて、信号検出回路２２から出力される検出信号Ｓ10に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するクロック誤差検出補正回路３１と、クロック誤差検出補正回路３１から出力される信号Ｓ15に対して、定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正回路３２を備えるところにある。
【００４６】
通常、無線システムの復調回路には、基本タイミングを生成する発振器が存在する。この発振器から共通にキャリア周波数信号を生成し、また回路の動作を規定するクロック信号を生成している。したがって、ＡＦＣ回路１１で推定されるキャリア周波数の誤差からクロックの誤差を検出することができる。ＡＦＣ回路１１では、例えば粗調整のキャリア周波数誤差検出および微調整のキャリア周波数誤差検出が可能であり、それぞれ検出された粗調整誤差信号Ｓ14−１および微調整誤差信号Ｓ14−２を出力する。このとき、データ系列ごとに独立に処理する構成と、キャリア周波数誤差の検出値を平均化する構成を選択してもよい。
【００４７】
クロック誤差検出補正回路３１では、ＡＦＣ回路１１で検出された粗調整誤差信号Ｓ14−１および微調整誤差信号Ｓ14−２を用いて、クロック誤差に起因して検出信号Ｓ10に加わっている各サブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正する。定常位相回転検出補正回路３２では、クロック誤差検出補正回路３１から出力される信号Ｓ15に対して、残留キャリア周波数誤差および位相雑音等に起因する定常の位相回転を検出補正し、定常位相回転補正された検出信号Ｓ16を出力する。
【００４８】
（第５の実施形態）
図６は、本発明のマルチキャリア信号復調回路の第５の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、第３の実施形態の位相回転検出補正回路１５に代えて、信号分離回路１３から出力されるＭＩＭＯデータ信号Ｓ８の中のパイロットサブキャリアに加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するパイロット信号クロック誤差検出補正回路４１と、パイロット信号クロック誤差検出補正回路４１から出力されるパイロットサブキャリア信号Ｓ17を用いて、ＭＩＭＯデータ信号Ｓ８に加わっている定常位相回転を検出補正する定常位相回転検出補正回路４２と、定常位相回転検出補正回路４２から出力されるＭＩＭＯデータ信号Ｓ18に加わっているサブキャリアごとに異なる位相回転を検出補正するデータ信号クロック誤差検出補正回路４３を備えるところにある。
【００４９】
パイロット信号クロック誤差検出補正回路４１はＭＩＭＯデータ信号Ｓ８を入力し、ＡＦＣ回路１１から出力される粗調整誤差信号Ｓ14−１および微調整誤差信号Ｓ14−２を用いて、パイロットサブキャリア信号に対してクロック誤差に起因する各サブキャリアで異なる位相回転の検出補正を行う。この位相回転補正されたパイロットサブキャリア信号Ｓ17には、定常の位相回転のみが加わっている。定常位相回転検出補正回路４２は、この位相回転補正されたパイロットサブキャリア信号Ｓ17を用いて、ＭＩＭＯデータ信号Ｓ８に対して、残留キャリア周波数誤差および位相雑音等に起因する定常位相回転の検出補正を行い、定常位相回転補正されたＭＩＭＯデータ信号Ｓ18を出力する。データ信号クロック誤差検出補正回路４３は、ＡＦＣ回路１１から出力される粗調整誤差信号Ｓ14−１および微調整誤差信号Ｓ14−２を用いて、定常位相回転補正されたＭＩＭＯデータ信号Ｓ18に対して、クロック誤差に起因する各サブキャリアで異なる位相回転の検出補正を行う。信号検出回路２２は、チャネル推定信号Ｓ９を用いて位相回転補正されたＭＩＭＯデータ信号Ｓ19の信号検出を行い、検出信号Ｓ20を出力する。
【００５０】
以上説明した各実施形態における位相回転検出補正回路１５、定常位相回転検出補正回路３２，４２は、図１０に示すパイロットサブキャリア信号を用いて、残留キャリア周波数誤差および位相雑音等に起因する定常位相回転の検出補正を行う。さらに、各パイロットサブキャリア信号から得られた検出回転量について、サブキャリア数分に渡って平均化する手法、また時間方向に数シンボル平均化する手法等を用いてもよい。さらに、各データ系列ごとに独立に定常位相回転の検出補正を行う場合に、その結果を平均化するようにしてもよい。
【００５１】
また、クロック誤差検出補正回路３１、パイロット信号クロック誤差検出補正回路４１、データ信号クロック誤差検出補正回路４３は、各データ系列ごとに独立に位相回転の検出補正を行う場合に、その結果を平均化するようにしてもよい。
【００５２】
また、以上説明した各回路は、常に動作させず、必要なときにのみ動作させる構成をとることにより、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のマルチキャリア信号復調回路の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明による処理手順の概要を説明する図。
【図３】本発明のマルチキャリア信号復調回路の第２の実施形態を示す図。
【図４】本発明のマルチキャリア信号復調回路の第３の実施形態を示す図。
【図５】本発明のマルチキャリア信号復調回路の第４の実施形態を示す図。
【図６】本発明のマルチキャリア信号復調回路の第５の実施形態を示す図。
【図７】IEEE802.11a にて規定されているＯＦＤＭ信号を用いたパケットフォーマットを示す図。
【図８】二次元表現によるIEEE802.11a のパケットフォーマットを示す図。
【図９】本発明で用いるパケットフォーマット示す図。
【図１０】本発明で用いるパケットフォーマットの二次元表現を示す図。
【図１１】３多重送信の場合におけるパイロット信号の例を示す図。
【図１２】空間分割多重伝送システムの構成例を示す図。
【図１３】従来のマルチキャリア信号復調回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１１  ＡＦＣ回路
１２  ＦＦＴ回路
１３  信号分離回路
１４  既存システム用復調回路
１５  位相回転検出補正回路
２１  チャネル推定回路
２２  信号検出回路
３１  クロック誤差検出補正回路
３２  定常位相回転検出補正回路
４１  パイロット信号クロック誤差検出補正回路
４２  定常位相回転検出補正回路
４３  データ信号クロック誤差検出補正回路
７１  ＡＦＣ回路
７２  ＦＦＴ回路
７３  チャネル推定回路
７４  信号検出回路
【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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