(57)【要約】      （修正有）【課題】ドップラシフトの影響が大きい高速移動環境において、シンボルタイミングおよび周波数オフセットの推定を高速かつ容易にして基地局との同期を確立することができるドップラ周波数補正装置および方法を提供する。【解決手段】無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正装置において、受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定するドップラシフト推定部と、最大ドップラ周波数が相殺されるように受信信号の周波数を補正し、無線通信装置の受信部に出力する第１の周波数補正部とを備える。【選択図】図１
2011250346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正装置において、
前記受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定するドップラシフト推定部と、
前記最大ドップラ周波数が相殺されるように前記受信信号の周波数を補正し、前記無線通信装置の受信部に出力する第１の周波数補正部と
を備えたことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記ドップラシフト推定部は、
前記受信信号を同相成分と直交成分のデジタル信号に変換する手段と、
前記同相成分と直交成分のデジタル信号から周波数スペクトラムを計算する手段と、
ドップラスペクトラムの特徴的なパラメータを保持する手段と、
前記周波数スペクトラムと前記パラメータを比較して前記最大ドップラ周波数を推定する手段と
を備えたことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記受信信号から推定される前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置の送信信号の周波数を補正する第２の周波数補正部を備えた
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項４】
請求項３に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記受信信号と前記送信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第２の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が送信先の無線通信装置で相殺されるように前記送信信号の周波数を補正する構成である
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項５】
請求項１に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記無線通信装置（端末局）は、その移動方向の前後に位置する少なくとも２つの無線通信装置Ａ（基地局Ａ）および無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号を処理する受信部Ａおよび受信部Ｂを備え、
前記ドップラシフト推定部は、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定する構成であり、
前記第１の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数が相殺されるように前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号の周波数を補正し、前記受信部Ａに出力する構成であり、
さらに、前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正し、前記受信部Ｂに出力する第３の周波数補正部を備えた
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項６】
請求項５に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第３の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数で生じるドップラ周波数が相殺されるように前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正する構成である
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項７】
請求項５に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数を補正する第２の周波数補正部を備え、
前記最大ドップラ周波数の同符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数を補正する第４の周波数補正部を備えた
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項８】
請求項７に記載のドップラ周波数補正装置において、
前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第２の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する構成であり、
前記第４の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する構成である
ことを特徴とするドップラ周波数補正装置。
【請求項９】
無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正方法において、
ドップラシフト推定部で前記受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定し、
第１の周波数補正部で前記最大ドップラ周波数が相殺されるように前記受信信号の周波数を補正し、前記無線通信装置の受信部に出力する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のドップラ周波数補正方法において、
前記ドップラシフト推定部は、ドップラスペクトラムの特徴的なパラメータを保持する手段を備え、
前記受信信号を同相成分と直交成分のデジタル信号に変換し、
前記同相成分と直交成分のデジタル信号から周波数スペクトラムを計算し、
前記周波数スペクトラムと前記パラメータを比較して前記最大ドップラ周波数を推定する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のドップラ周波数補正方法において、
第２の周波数補正部を備え、前記受信信号から推定される前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置の送信信号の周波数を補正する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のドップラ周波数補正方法において、
前記受信信号と前記送信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第２の周波数補正部は、前記受信信号から推定される前記最大ドップラ周波数を調整し、前記送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が送信先の無線通信装置で相殺されるように前記送信信号の周波数を補正する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１３】
請求項９に記載のドップラ周波数補正方法において、
前記無線通信装置（端末局）は、その移動方向の前後に位置する少なくとも２つの無線通信装置Ａ（基地局Ａ）および無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号を処理する受信部Ａおよび受信部Ｂを備え、
前記ドップラシフト推定部は、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定し、
前記第１の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数が相殺されるように前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号の周波数を補正し、前記受信部Ａに出力し、
さらに第３の周波数補正部を備え、前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正し、前記受信部Ｂに出力する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のドップラ周波数補正方法において、
前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第３の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数で生じるドップラ周波数が相殺されるように前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のドップラ周波数補正方法において、
第２の周波数補正部を備え、前記最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数を補正し、
第４の周波数補正部を備え、前記最大ドップラ周波数の同符号の最大ドップラ周波数で、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数を補正する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のドップラ周波数補正方法において、
前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数が異なる構成であり、
前記第２の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が前記無線通信装置Ａ（基地局Ａ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正し、
前記第４の周波数補正部は、前記最大ドップラ周波数を調整し、前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が前記無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する
ことを特徴とするドップラ周波数補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイルＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access ）は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal frequency division multiple access ）により、複数の異なる端末局（ＭＳ）と基地局（ＢＳ）が通信を行うワイヤレスブロードバンドアクセスの一方式である。ＭＳ毎に伝送効率の優れるサブキャリアを割り当て、適応変調により最適な変調方式を選択することで、周波数利用効率が向上できる。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ信号の復調において、シンボルタイミングが理想の位置から後方にずれた場合には、後続のシンボルとの間でシンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter symbol interference ）が生じ、更にサブキャリア間干渉（ＩＣＩ：Inter carrier interference）が発生して特性が劣化する。したがって、シンボルタイミングならびに周波数オフセットの誤差を低減して特性劣化を抑制する必要がある。
【０００４】
ＭＳとＢＳでは、それぞれ異なるローカル周波数を用いているため、シンボルタイミングと周波数で同期を取る必要がある。これらの同期を取るために、受信信号のガードインターバルによる自己相関や、ＢＳが送信するプリアンブルの既知系列との相互相関を用いてシンボルタイミングや周波数オフセットを推定する方法が提案されている。
【０００５】
図７は、従来の受信装置の構成例を示す。
図７において、アンテナ１０１で受信した信号は、ＲＦ／ＩＦ部１０２において、帯域制限、レベル調整、ＶＣＯ１０３から入力されるローカル信号に基づく周波数変換などが行われ、ＦＦＴ１１１および周波数／タイミング補正部１０４に入力される。周波数／タイミング補正部１０４では、入力信号の一部は遅延回路１０５により遅延時間Ｔが与えられ、複素共役部１０６で複素共役に変換されてミキサ１０７に入力し、入力信号と乗算して積分器１０８に入力される。積分器１０８は、ミキサ１０７の出力信号をガートインターバル時間（ＴG ）で積分して最大相関出力検出器１０９に入力する。
【０００６】
最大相関出力検出器１０９に入力される信号ｘ(t) は、
【数１】
2011250346.tif 000003
と表され、最適なシンボルタイミングでピークが現れる。そのため、最大相関出力検出器１０９では、しきい値を設定してピーク時間を検出することで、最適なシンボルタイミングを検出できる。最大相関出力検出器１０９で検出されたシンボルタイミングは、ＦＦＴウィンドウタイミング決定部１１０に入力される。ＦＦＴウィンドウタイミング決定部１１０では、入力されたシンボルタイミングに基づいてＦＦＴウィンドウを決定し、ＦＦＴ１１１に入力する。ＦＦＴ１１１ではＦＦＴウィンドウタイミング決定部１１０から入力されるウィンドウに基づいて、ＲＦ／ＩＦ部１０２から入力する信号をＦＦＴして復調部へ出力する。
【０００７】
また、シンボルタイミングＴS が決定された後に、入力信号と入力信号を遅延させて複素共役をとった信号とを乗算して得られた相関信号を、ガートインターバル時間ＴG で移動平均した信号ｙ(t) は、
【数２】
2011250346.tif 000004
と表され、周波数オフセット量Δf が含まれるため、最大位相検出器１１２に入力して周波数オフセット量が推定される。推定された周波数オフセット量は、ＶＣＯ１０３に入力され、補正された周波数はＲＦ／ＩＦ部１０２に入力される。ＲＦ／ＩＦ部１０２では補正され周波数により、周波数変換などが行われる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】庄納  崇  他、「ＷｉＭＡＸ教科書」、インプレス標準教科書．
【非特許文献２】佐波  孝彦、「移動体通信における同期技術」、トリケップス、pp.129-140.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、ガードインターバルやプリアンブルを用いてシンボルタイミングや周波数オフセットを推定するには、10シンボル程度に渡る演算が必要となるため、高速移動環境では大きな劣化要因となる。特に、サブキャリア間隔と比較したドップラ周波数が無視できない程に移動速度が高速になった場合には、送受信間の同期が困難となり、通信が不可能となる恐れがある。
【００１０】
本発明は、ドップラシフトの影響が大きい高速移動環境において、シンボルタイミングおよび周波数オフセットの推定を高速かつ容易にして基地局との同期を確立することができるドップラ周波数補正装置および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】
【００１１】
第１の発明は、無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正装置において、受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定するドップラシフト推定部と、最大ドップラ周波数が相殺されるように受信信号の周波数を補正し、無線通信装置の受信部に出力する第１の周波数補正部とを備える。
【００１２】
第１の発明のドップラ周波数補正装置において、ドップラシフト推定部は、受信信号を同相成分と直交成分のデジタル信号に変換する手段と、同相成分と直交成分のデジタル信号から周波数スペクトラムを計算する手段と、ドップラスペクトラムの特徴的なパラメータを保持する手段と、周波数スペクトラムとパラメータを比較して最大ドップラ周波数を推定する手段とを備える。
【００１３】
第１の発明のドップラ周波数補正装置において、受信信号から推定される最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置の送信信号の周波数を補正する第２の周波数補正部を備える。
【００１４】
また、受信信号と送信信号の周波数が異なる構成であれば、第２の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が送信先の無線通信装置で相殺されるように送信信号の周波数を補正する構成とする。
【００１５】
第１の発明のドップラ周波数補正装置において、無線通信装置（端末局）は、その移動方向の前後に位置する少なくとも２つの無線通信装置Ａ（基地局Ａ）および無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号を処理する受信部Ａおよび受信部Ｂを備え、ドップラシフト推定部は、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定する構成であり、第１の周波数補正部は、最大ドップラ周波数が相殺されるように無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号の周波数を補正し、受信部Ａに出力する構成であり、さらに、最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正し、受信部Ｂに出力する第３の周波数補正部を備える。
【００１６】
また、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数が異なる構成であれば、第３の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数で生じるドップラ周波数が相殺されるように無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正する構成とする。
【００１７】
さらに、最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数を補正する第２の周波数補正部を備え、最大ドップラ周波数の同符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数を補正する第４の周波数補正部を備える。
【００１８】
また、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数が異なる構成であれば、第２の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が無線通信装置Ａ（基地局Ａ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する構成であり、第４の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する構成である。
【００１９】
第２の発明は、無線通信装置の高速移動に伴う受信信号のドップラシフトによるドップラ周波数を補正するドップラ周波数補正方法において、ドップラシフト推定部で受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定し、第１の周波数補正部で最大ドップラ周波数が相殺されるように受信信号の周波数を補正し、無線通信装置の受信部に出力する。
【００２０】
第２の発明のドップラ周波数補正方法において、ドップラシフト推定部は、ドップラスペクトラムの特徴的なパラメータを保持する手段を備え、受信信号を同相成分と直交成分のデジタル信号に変換し、同相成分と直交成分のデジタル信号から周波数スペクトラムを計算し、周波数スペクトラムとパラメータを比較して最大ドップラ周波数を推定する。
【００２１】
第２の発明のドップラ周波数補正方法において、第２の周波数補正部を備え、受信信号から推定される最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置の送信信号の周波数を補正する。
【００２２】
また、受信信号と送信信号の周波数が異なる構成であれば、第２の周波数補正部は、受信信号から推定される最大ドップラ周波数を調整し、送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が送信先の無線通信装置で相殺されるように送信信号の周波数を補正する。
【００２３】
第２の発明のドップラ周波数補正方法において、無線通信装置（端末局）は、その移動方向の前後に位置する少なくとも２つの無線通信装置Ａ（基地局Ａ）および無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号を処理する受信部Ａおよび受信部Ｂを備え、ドップラシフト推定部は、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号のドップラスペクトラムを測定し、ドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定し、第１の周波数補正部は、最大ドップラ周波数が相殺されるように無線通信装置Ａ（基地局Ａ）からの受信信号の周波数を補正し、受信部Ａに出力し、さらに第３の周波数補正部を備え、最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正し、受信部Ｂに出力する。
【００２４】
また、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数が異なる構成であり、第３の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数で生じるドップラ周波数が相殺されるように無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）からの受信信号の周波数を補正する。
【００２５】
さに、第２の周波数補正部を備え、最大ドップラ周波数の逆符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数を補正し、第４の周波数補正部を備え、最大ドップラ周波数の同符号の最大ドップラ周波数で、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数を補正する。
【００２６】
また、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）と無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数が異なる構成であれば、第２の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ａ（基地局Ａ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が無線通信装置Ａ（基地局Ａ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正し、第４の周波数補正部は、最大ドップラ周波数を調整し、無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）への送信信号の周波数で生じるドップラ周波数が無線通信装置Ｂ（基地局Ｂ）で相殺されるように当該送信信号の周波数を補正する。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明のドップラ周波数補正装置および方法を用いれば、受信部に入力する前に、受信信号のドップラスペクトラムから最大ドップラ周波数を推定し、受信信号の周波数をある程度補正することが可能となる。その結果、高速移動環境による周波数オフセットの増加により、受信部で自己相関や相互相関波形からでは周波数補正ができない場合でも、最大ドップラ周波数に応じて高速かつ容易に周波数補正を行い、基地局との同期を確立することができる。
【００２８】
また、受信信号から推定した最大ドップラ周波数補正を逆符号にして送信信号の補正をすることで、送信先の無線通信装置における周波数オフセットが緩和されるため、シンボルタイミングや周波数同期の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のドップラ周波数補正装置の実施例１の構成例を示す図である。
【図２】ドップラシフト推定部４の構成例を示す図である。
【図３】本発明のドップラ周波数補正装置の実施例２の構成例を示す図である。
【図４】本発明のドップラ周波数補正装置の実施例３の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施例３における基地局と端末局の配置例を示す図である。
【図６】本発明のドップラ周波数補正装置の実施例４の構成例を示す図である。
【図７】従来の受信装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明のドップラ周波数補正装置の実施例１の構成例を示す。
図１において、基地局からの送信信号は端末局のアンテナ１で受信され、送受信切替部２を介してドップラ周波数補正装置を構成するドップラシフト推定部４および周波数変換器５に入力される。送受信切替部２は、ＴＤＤシステムでは主にＴＤＤスイッチが用いられ、ＦＤＤシステムでは主にサーキュレータが用いられる。送信部３からの送信信号は、送受信切替部２を介してアンテナ１から送信される。
【００３１】
ドップラシフト推定部４は、端末局の移動で生じた受信信号のドップラシフトによる最大ドップラ周波数（−Δｆ）を推定する。周波数補正部５は、受信信号の周波数をドップラシフト推定部４から入力する最大ドップラ周波数（−Δｆ）で補正して受信部６に出力する。なお、受信部６は、図７に示すＲＦ／ＩＦ部１０２以降の構成に対応する。
【００３２】
これにより、受信信号は受信部６に入力される前にドップラシフトによる周波数誤差が補正されるため、受信部６でのシンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和され、同期確立に要する時間を短縮することができる。すなわち、高速移動環境により周波数オフセットが増加して受信部６で自己相関や相互相関波形から周波数補正ができない場合でも、周波数補正部５で最大ドップラ周波数（−Δｆ）を補正することにより、受信部６で高速かつ容易に周波数補正を行い、基地局との同期を確立することができる。
【００３３】
図２は、ドップラシフト推定部４の構成例を示す。
図２において、ドップラシフト推定部４は、周波数変換を行うための信号を生成する発振器４１と、発振器４１の出力位相をπ／２シフトする移相器４２と、受信信号と発振器４１の信号を乗算するミキサ４３ａと、受信信号と移相器４２の出力信号を乗算するミキサ４３ｂと、ミキサ４３ａ，４３ｂの出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器４４ａ，４４ｂと、Ａ／Ｄ変換器４４ａ，４４ｂから出力されるデジタル信号を帯域制限する帯域制限フィルタ４５ａ，４５ｂと、帯域制限されたデジタル信号から周波数スペクトラムを計算する演算部４６と、ドップラスペクトラムの特徴的なパラメータを保持するデータ記憶部４７と、演算部４６の結果とデータ記憶部４７とを比較する比較部４８を備える。
【００３４】
演算部４６は、高速／離散フーリエ変換（ＦＦＴ）などにより離散的にドップラスペクトラムを求め、この結果を移動平均して雑音などの影響を低減してドップラスペクトラムに特徴的な形状を抽出する。比較部４８は、データ記憶部４７が有するドップラスペクトラムモデルに対してフィッティングを行い、最大ドップラ周波数を推定する。なお、ドップラスペクトラムモデルには、Jakes モデルやベル型モデルなどがあり、環境に応じて選択する。
【実施例２】
【００３５】
図３は、本発明のドップラ周波数補正装置の実施例２の構成例を示す。
本実施例の特徴は、図１に示す実施例１の構成において、ドップラシフト推定部４で推定された最大ドップラ周波数を用いて送信部３からの送信信号の周波数を補正する周波数補正部７を備えたところにある。その他の構成は、図１に示すドップラ周波数補正装置と同様である。ただし、受信信号に対する周波数補正部５と送信信号に対する周波数補正部７で補正する周波数は逆符号となる。例えば、受信信号の周波数補正を−Δｆとすると、送信信号の周波数補正は＋Δｆとなる。
【００３６】
これにより、受信信号から推定される最大ドップラ周波数を用いて受信信号の周波数を補正することができ、受信部６におけるシンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和されるとともに、同期確立に要する時間を短縮することができる。さらに、受信信号から推定される最大ドップラ周波数を用いて送信信号に周波数オフセットを与えることにより、端末局の送信信号を受信する基地局でもドップラシフトによる周波数オフセットが緩和され、シンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和されるとともに、同期確立に要する時間を短縮することができる。
【００３７】
なお、受信信号周波数と送信信号周波数が異なるＦＤＤシステムでは、受信信号から推定した最大ドップラ周波数を調整し、送信信号の周波数で生じるドップラシフトが送信先の基地局の受信部で相殺されるように送信信号の周波数補正値を決めるようにしてもよい。
【実施例３】
【００３８】
図４は、本発明のドップラ周波数補正装置の実施例３の構成例を示す。
本実施例は、図５に示すように、端末局の移動に伴って基地局Ａから基地局Ｂにハンドオーバが行われる場合に、２つの基地局との通信を行う２系統の送受信系を備える構成に適用されるものである。ここでは、端末局が基地局Ａから遠ざかる速度と、次の基地局Ｂに近づく速度が逆符号でほぼ同等とする。すなわち、基地局Ａから遠ざかる端末局は、基地局Ａからの信号が−Δｆのドップラシフトを受けて到達するとき、基地局Ｂからの信号が＋Δｆのドップラシフトを受けて到達するものとする。
【００３９】
図４において、基地局Ａとの送受信系をアンテナ１Ａ、送受信切替部２Ａ、送信部３Ａ、受信部６Ｂとし、基地局Ｂとの送受信系をアンテナ１Ｂ、送受信切替部２Ｂ、送信部３Ｂ、受信部６Ｂとする。ドップラシフト推定部４は、アンテナ１Ａおよび送受信切替部２Ａを介して入力する基地局Ａからの受信信号における最大ドップラ周波数−Δｆを推定し、周波数補正部５Ａを介して受信信号の周波数を補正して受信部６Ｂに出力する。さらに、ドップラシフト推定部４は、推定値と逆符号の最大ドップラ周波数＋Δｆを周波数補正部５Ｂに与え、アンテナ１Ｂおよび送受信切替部２Ｂを介して入力する基地局Ｂからの受信信号の周波数を補正して受信部６Ｂに出力する。
【００４０】
これにより、基地局Ａからの受信信号から推定される最大ドップラ周波数を用いて、基地局Ａおよび基地局Ｂからの受信信号の周波数を補正することにより、それぞれの受信部６Ａ，６Ｂにおけるシンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和されるとともに、同期確立に要する時間を短縮することができる。
【００４１】
なお、アンテナ１Ａまたはアンテナ１Ｂのいずれか一方に、送受信切替部２Ａおよび送受信切替部２Ｂを並列に接続することで、アンテナ数を１として構成してもよい。以下に示す実施例４においても同様である。
【００４２】
また、アンテナ１Ｂに受信する受信信号をドップラシフト推定部４に入力し、その受信信号から推定した最大ドップラ周波数の逆符号で、アンテナ１Ａに受信する受信信号の周波数を補正してもよい。以下に示す実施例４においても同様である。
【００４３】
また、基地局Ａと基地局Ｂが互いに異なる周波数で信号を送信する場合には、基地局Ａの受信信号から推定した最大ドップラ周波数を調整し、基地局Ｂの受信信号の周波数で生じるドップラシフトが受信部６Ｂで相殺されるように、基地局Ｂの受信信号に対する周波数補正値を決めるようにしてもよい。
【実施例４】
【００４４】
図６は、本発明のドップラ周波数補正装置の実施例４の構成例を示す。
本実施例の特徴は、図４に示す実施例３の構成において、ドップラシフト推定部４で推定された最大ドップラ周波数を用いて送信部３Ａ，３Ｂからの送信信号の周波数を補正する周波数補正部７Ａ，７Ｂを備えたところにある。その他の構成は、図４に示すドップラ周波数補正装置と同様である。ただし、基地局Ａからの受信信号に対する周波数補正部５Ａと基地局Ａへの送信信号に対する周波数補正部７Ａで補正する周波数は逆符号となる。また、基地局Ｂからの受信信号に対する周波数補正部５Ｂと基地局Ｂへの送信信号に対する周波数補正部７Ｂで補正する周波数は逆符号となる。例えば、基地局Ａからの受信信号および基地局Ｂへの送信信号の周波数補正を−Δｆとすると、基地局Ｂからの受信信号および基地局Ａへの送信信号の周波数補正は＋Δｆとなる。
【００４５】
これにより、基地局Ａからの受信信号から推定される最大ドップラ周波数を用いて、基地局Ａおよび基地局Ｂからの受信信号の周波数を補正することができ、受信部６Ａ，６Ｂにおけるシンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和されるとともに、同期確立に要する時間を短縮することができる。さらに、基地局Ａからの受信信号から推定される最大ドップラ周波数を用いて、基地局Ａおよび基地局Ｂへの送信信号に周波数オフセットを与えることにより、端末局の送信信号を受信する基地局Ａおよび基地局Ｂでもドップラシフトによる周波数オフセットが緩和され、シンボルタイミングや周波数同期に対する要求が緩和されるとともに、同期確立に要する時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、受信信号周波数と送信信号周波数が異なるＦＤＤシステムや、さらに基地局Ａと基地局Ｂが互いに異なる周波数で信号を送信する場合には、基地局Ａの受信信号から推定した最大ドップラ周波数を調整し、送信信号の周波数で生じるドップラシフトが送信先の基地局Ａ，Ｂの受信部で相殺されるように、また基地局Ｂの受信信号の周波数で生じるドップラシフトが受信部６Ｂで相殺されるように、基地局Ａ，Ｂへの送信信号や基地局Ｂの受信信号に対する周波数補正値を決めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ  アンテナ
２，２Ａ，２Ｂ  送受信切替部
３，３Ａ，３Ｂ  送信部
４              ドップラシフト推定部
５，５Ａ，５Ｂ  周波数補正部
６，６Ａ，６Ｂ  受信部
７，７Ａ，７Ｂ  周波数補正部
４１            発振器
４２            移相器
４３ａ，４３ｂ  ミキサ
４４ａ，４４ｂ  Ａ／Ｄ変換器
４５ａ，４５ｂ  帯域制限フィルタ
４６            演算部
４７            データ記憶部
４８            比較部
【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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