(57)【要約】【課題】バースト波のプリアンブル部分における送信ダイバーシチを実現する無線送信装置を得ること。【解決手段】本発明は、無変調波であるＣＷパターンを含んだプリアンブル信号が先頭に付加されたバースト波をｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナからダイバーシチ送信する無線送信装置であって、それぞれ異なる周波数のＣＷパターンを生成するｎ個（ｎは２以上の整数）のＣＷパターン生成手段１−１〜１−３と、ｎ個のＣＷパターン生成手段で生成されたｎ個のＣＷパターンを重み付け加算することにより、各送信アンテナから送信するｍ個の送信ＣＷパターン信号を生成する重み付け加算手段（乗算器２−１１〜２−３３，加算器３−１〜３−３）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調波であるＣＷパターンを含んだプリアンブル信号が先頭に付加されたバースト波をｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナからダイバーシチ送信する無線送信装置であって、
それぞれ異なる周波数のＣＷパターンを生成するｎ個（ｎは２以上の整数）のＣＷパターン生成手段と、
前記ｎ個のＣＷパターン生成手段で生成されたｎ個のＣＷパターンを重み付け加算することにより、各送信アンテナから送信するｍ個の送信ＣＷパターン信号を生成する重み付け加算手段と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記ＣＷパターン生成手段の数ｎと前記送信アンテナの数ｍとの関係が「ｎ≧ｍ」となるように構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
ｎ≧３の場合、
各ＣＷパターン生成手段は、周波数軸上で隣接する各ＣＷパターンの周波数間隔が一定となるように、ＣＷパターンを生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
各ＣＷパターン生成手段は、自身および他のＣＷパターン生成手段で生成された各ＣＷパターンの周波数の平均値が周波数偏差ゼロのセンター周波数と一致するように、ＣＷパターンを生成する
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記重み付け加算手段は、前記ｎ個のＣＷパターンをベクトルの各要素とみなし、当該ｎ個のＣＷパターンと、複素重みを各要素としたｍ行ｎ列の行列とを乗算して前記ｍ個の送信ＣＷパターン信号を生成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記行列をフーリエ変換行列または逆フーリエ変換行列とする
ことを特徴とする請求項５に記載の無線送信装置。
【請求項７】
前記行列をザドフ・チュー系列とそのサイクリックシフト結果により構成された行列とする
ことを特徴とする請求項５に記載の無線送信装置。
【請求項８】
前記ｎを２のべき乗とし、
さらに、
前記行列をアダマール行列とする
ことを特徴とする請求項５に記載の無線送信装置。
【請求項９】
前記行列をＭ系列とそのサイクリックシフト結果により構成された行列とする
ことを特徴とする請求項５に記載の無線送信装置。
【請求項１０】
前記ＣＷパターン生成手段および前記重み付け加算手段を、ＤＳＰおよびメモリで構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バースト波を送信する無線通信システムに関するものであり、特に、バースト波プリアンブル部分における送信ダイバーシチを実現する信号を生成して送信する無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に無線通信を用いた移動通信においては、多重波伝搬により受信レベルが変動するフェージングが発生し、伝送品質が大きく劣化する。受信レベルの変動による伝送品質の劣化を軽減する技術として、ダイバーシチ技術が知られており、たとえば、下記特許文献１には、受信側の演算量を増大させないダイバーシチ方式が記載されている。また、特許文献１に記載された方式に類似する方式を適用した例として、下記特許文献２に記載された、誤り訂正と組み合わせて送信ダイバーシチを行う送信装置が知られている。特許文献２に記載の送信装置では、入力された情報系列に対し、符号化手段、インタリーバおよびシンボル生成手段が、所定の処理を実施してデータ部の送信信号を生成し、ｍ本の送信アンテナに対応したｍ組の周波数オフセット付与手段および無線部が、データ部の送信信号に送信アンテナごとに異なる周波数オフセットを付与し、アップコンバートして各送信アンテナから送信する。
【０００３】
また、下記特許文献３には、一般的なバースト波の概略構成が記載されている。下記特許文献３に記載されたバースト波は、最初にプリアンブル部が送信され、このプリアンブル部に引き続いて、ＵＷ（Unique  Word）パターン部、データ部の順で送信される。プリアンブル部は、送信側および受信側で既知の系列であり、無変調波からなるＣＷパターンと交番パターンとしてのＢＴＲ（Bit  Timing  Recovery）パターンにより構成されている。受信側では、ＣＷパターン、ＢＴＲパターンの順にプリアンブル部を受信し、バースト波到来検出、初期位相推定、周波数偏差推定等で利用される。また、ＵＷパターンは、バースト波到来検出、位相不確定性除去等で利用され、データ部には有効送信情報が含まれている。
【０００４】
特許文献３に記載されたバースト波検出装置では、バースト波の到来をＣＷパターンに基づいて検出し、その後の入力データを既知のＵＷパターンと比較してＵＷパターン検出を行っている。
【０００５】
なお、ＢＴＲパターンとＵＷが統合されている場合や、ＵＷまで含めてプリアンブルと呼ぶ場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−１１７３５４号公報
【特許文献２】特開２００７−３２５０７９号公報
【特許文献３】特開２００３−１９８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や特許文献２ではデータ部分の送信ダイバーシチ方式について開示されているが、プリアンブル部分の送信ダイバーシチ方式については示されていない。そのため、特許文献２で示される周波数オフセット方式を特許文献３で開示されているバーストフォーマットに適用した場合、ＣＷパターン部分に周波数オフセットが発生し同期引き込みができなくなるという問題が発生する。また、ここで発生する受信側での周波数オフセットは送信アンテナと受信アンテナの位置関係により変化するため受信側で取り除くことは困難である。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バースト波を送信する無線通信システムにおいて、バースト波のプリアンブル部分に含まれるＣＷパターン部分で周波数オフセットが発生するのを防止するとともにプリアンブル部分における送信ダイバーシチを実現する無線送信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無変調波であるＣＷパターンを含んだプリアンブル信号が先頭に付加されたバースト波をｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナからダイバーシチ送信する無線送信装置であって、それぞれ異なる周波数のＣＷパターンを生成するｎ個（ｎは２以上の整数）のＣＷパターン生成手段と、前記ｎ個のＣＷパターン生成手段で生成されたｎ個のＣＷパターンを重み付け加算することにより、各送信アンテナから送信するｍ個の送信ＣＷパターン信号を生成する重み付け加算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受信側においては、周波数オフセットが発生していない状態のＣＷパターンを受信できる、という効果を奏する。さらに、プリアンブル部分において送信ダイバーシチ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明にかかる無線送信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の無線送信装置が送信するバースト波の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、各ＣＷパターン生成手段出力の周波数配置を示す図である。
【図４】図４は、ＣＷパターン生成手段が偶数の場合における各ＣＷパターン生成手段出力の周波数配置を示す図である。
【図５】図５は、本発明にかかる無線送信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる無線送信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線送信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。図１では、送信アンテナを３本とした場合の例について示している。また、図２は、本実施の形態の無線送信装置が送信するバースト波の概略構成を示す図であり、上記特許文献３に記載されているバースト波と同じ構成としている。
【００１４】
まず、本実施の形態の無線送信装置の構成について説明する。図１に示したように、本実施の形態の無線送信装置は、ＣＷパターン生成手段１−１〜１−３と、乗算器２−１１〜２−１３，２−２１〜２−２３，２−３１〜２−３３と、加算器３−１〜３−３と、データ部生成手段１０と、周波数オフセット付与手段１１−１〜１１−３と、多重手段４−１〜４−３と、無線部１２−１〜１２−３と、送信アンテナ１３−１〜１３−３とを備えている。なお、各乗算器および加算器が重み付け加算手段を構成している。
【００１５】
ＣＷパターン生成手段１−１〜１−３は、図２に示した送信信号（バースト波）のＣＷパターンを生成する。上述したように、ＣＷパターンは無変調波であり、プリアンブル部の先頭に配置される。
【００１６】
乗算器２−１１〜２−１３，２−２１〜２−２３，２−３１〜２−３３は、ＣＷパターン生成手段１−１〜１−３で生成されたＣＷパターンに対して、重みＷ11〜Ｗ13，Ｗ21〜Ｗ22，Ｗ31〜Ｗ33をそれぞれ乗算する。加算器３−１〜３−３は、前段の３つの乗算器からの出力をそれぞれ加算する。
【００１７】
データ部生成手段１０は、図２に示したバースト波のＣＷパターン以外の信号、すなわち、ＢＴＲパターン、ＵＷパターンおよびデータ部の信号を生成する。周波数オフセット付与手段１１−１〜１１−３は、データ部生成手段１０で生成された信号に対して、それぞれ異なる周波数オフセットを付加する。
【００１８】
多重手段４−１〜４−３は、周波数オフセット付与手段１１−１〜１１−３からの出力信号と加算器３−１〜３−３からの出力信号を多重化し、図２に示した構成の送信信号を生成する。
【００１９】
無線部１２−１〜１２−３は、多重手段４−１〜４−３で生成された送信信号をアップコンバートする。送信アンテナ１３−１〜１３−３は、無線部１２−１〜１２−３でアップコンバートされた信号を送信する。
【００２０】
つづいて、上記構成を有する本実施の形態の無線送信装置の詳細動作について説明する。本実施の形態の無線送信装置において、ＣＷパターン生成手段１−１は周波数ｆ1[Hz]に相当するＣＷパターンを生成し、ＣＷパターン生成手段１−２は周波数ｆ2[Hz]に相当するＣＷパターンを生成し、ＣＷパターン生成手段１−３は周波数ｆ3[Hz]に相当するＣＷパターンを生成する。これらの各ＣＷパターン生成手段で生成されるＣＷパターンは、無線部１２−１〜１２−３でアップコンバートされる前のベースバンド信号であるため、ｆc[Hz]をセンター周波数（周波数偏差のない理想的な周波数）とすると、次式（１）で表わされる複素信号である。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
乗算器２−ａｂ（a=1〜3，b=1〜3）は、ＣＷパターン生成手段１−ｂで生成されたＣＷパターンに対して、重みＷabをそれぞれ乗算し、ＣＷパターンの位相を変更する。
【００２３】
加算器３−ａは、乗算器２−ａｂにおける乗算結果（位相変更後のＣＷパターン）を受け取り、受け取った乗算結果を加算して送信アンテナ１３−ａから送信するＣＷパターン信号（図２に示したＣＷパターン部分に配置する信号）を生成する。加算結果は、多重手段４−ａに入力される。
【００２４】
一方、データ部生成手段１０で生成された信号は、周波数オフセット付与手段１１−ａに分配され、周波数オフセット付与手段１１−ａは、データ部生成手段１０からの入力信号に対して、送信アンテナに対応した周波数オフセット（送信アンテナごとの周波数オフセット）を付加する。周波数オフセットが付加された後の各信号は、多重手段４−ａに入力される。
【００２５】
多重手段４−ａは、加算器３−ａからの入力信号と周波数オフセット付与手段１１−ａからの入力信号を時分割多重して図２に示した構成の送信信号を生成する。時分割多重化された信号（送信信号）は、無線部１２−ａに入力され、ｆc[Hz]でアップコンバートされた後、アンテナ１３−ａから送信される。
【００２６】
つづいて、各乗算器がＣＷパターンに対して乗算する重みＷabについて説明する。図３は、各ＣＷパターン生成手段出力（ＣＷパターン）の周波数配置を示す図である。周波数ｆ1〜ｆ3の配置は等間隔とする。ｆ2はセンター周波数ｆcでありｆ2−ｆ1＝ｆ3−ｆ2の関係がある。また、各ＣＷパターンの強度は同一とする。これにより、１アンテナの送信信号（各送信アンテナから送信されるＣＷパターン信号）の平均周波数はｆ2となり受信側での周波数オフセットを発生しない。ＣＷパターン部分での周波数間隔は、データ部分（データ部生成手段１０で生成された信号）に対して周波数オフセットを付加する周波数オフセット付与手段１１−１〜１１−３とは独立に設定できるものとする。
【００２７】
また、各ＣＷパターンの強度は同じとするため、各乗算器では|Ｗab|＝１を満たす重みＷabをＣＷパターン生成手段出力に乗算する。
【００２８】
受信側では各送信アンテナ出力が伝搬路で合成された信号を受信するが、この場合にダイバーシチ効果を得るためには各送信アンテナ出力が直交していることが望ましい。そのため、Ｗabで構成される次式（２）の行列Ｗを直交行列とする。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
|Ｗab|＝１を満たし直交する行列としては、例えば次式（３）や次式（４）で表される行列が存在する。
【００３１】
【数３】
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【００３２】
【数４】
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【００３３】
式（３）で示した行列は、フーリエ変換行列である。また、式（４）で表される行列は、次式（５）で表されるザドフ・チュー系列（Zadoff-Chu系列）ａkとこの系列をサイクリックシフトして得られた系列からなる行列である。式（５）において、Ｎは系列長、Ｍは系列番号を表し、ＮはＣＷパターン生成手段の数に相当する。このザドフ・チュー系列はサイクリックシフトに対して直交する性質を有している。逆フーリエ変換行列も上記条件を満たす行列の一つである。
【００３４】
【数５】
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【００３５】
なお、本実施の形態では、ＣＷパターン生成手段の数が３の場合の例について示したが、これに限定されない。そして、ＣＷパターン生成手段の数が２のべき乗である場合は、上記の行列Ｗ（重みＷabで構成される行列）として、アダマール行列等の直交行列を使用することができる。
【００３６】
ＣＷパターン生成手段の数が偶数の場合の各ＣＷパターン生成手段出力（ＣＷパターン）の周波数配置は、センター周波数ｆcとこれに隣接する２つのＣＷパターンとの間に、周波数間隔の１／２のオフセットが存在するものとなる。たとえば、ＣＷパターン生成手段の数が４個の場合、図４に示したような配置となる。
【００３７】
また、行列Ｗとして、完全な直交ではなくＭ系列など相関特性のよい疑似ランダム符号とこれをサイクリックシフトして得られた系列とにより構成される行列を使用するようにしてもよい。
【００３８】
このように、本実施の形態の無線送信装置は、周波数が一定間隔で離れた複数のＣＷパターンを生成し、各ＣＷパターンに複素重み付けを行った後、加算して、複数の送信アンテナから送信することとした。また、各ＣＷパターンの周波数を、各周波数偏差の平均が０となるように、すなわち、各ＣＷパターンの周波数の平均値が所望の周波数（センター周波数）となるように設定することとした。これにより、受信側においては、周波数オフセットが発生していない状態のＣＷパターンを受信できる。さらに、各ＣＷパターンに乗算する複素重みを、複素重みにより構成される行列が直交行列となるような値、またはＭ系列などの相関特性のよい疑似ランダム符号としたので、プリアンブル部分において送信ダイバーシチ効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、ＣＷパターン生成手段の数と送信アンテナの数が同じ場合について説明したが、送信アンテナ数をｍ，ＣＷパターン生成手段の数をｎとした場合、ｎ≧ｍであればアンテナ間の送信パターン出力を直交させる行列を作ることができる。よって、送信アンテナ数ｍとＣＷパターン生成手段の数ｎの関係がｎ≧ｍを満たす構成の無線送信装置とした場合には同様の効果が得られる。
【００４０】
実施の形態２．
図５は、本発明にかかる無線送信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の無線送信装置は、各ＣＷパターンをＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）およびメモリを用いて生成するように構成したものである。すなわち、実施の形態１の無線送信装置（図１参照）のＣＷパターン生成手段、乗算器および加算器を、ＤＳＰ５およびメモリ６−１〜６−３で実現し、同様の効果が得られるようにしたものである。
【００４１】
本実施の形態の無線送信装置においては、実施の形態１で説明したＣＷパターン生成手段１−１〜１−３が実行する処理と、乗算器２−１１〜２−１３，２−２１〜２−２３，２−３１〜２−３３が実行する処理と、加算器３−１〜３−３が実行する処理と同等の処理をＤＳＰ５があらかじめ行い、得られたＣＷパターン（加算器３−１〜３−３から出力されるものと同様のＣＷパターン）をメモリ６−１〜６−３に格納しておく。そして、バースト波を送信する場合、メモリ６−１〜６−３で保持しているＣＷパターンを多重手段４−１〜４−３に出力する。
【００４２】
このように構成することにより、多重手段４−１〜４−３で時分割多重するＣＷパターンをバーストごとに演算する必要がなくなり、処理量が削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる無線送信装置は、バースト波を送信する無線送信装置として有用であり、特に、フェージングが発生する環境において使用される通信装置を構成する無線送信装置に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１−１〜１−３  ＣＷパターン生成手段
２−１１〜２−１３，２−２１〜２−２３，２−３１〜２−３３  乗算器
３−１〜３−３  加算器
４−１〜４−３  多重手段
５  ＤＳＰ
６−１〜６−３  メモリ
１０  データ部生成手段
１１−１〜１１−３  周波数オフセット付与手段
１２−１〜１２−３  無線部
１３−１〜１３−３  送信アンテナ
【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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