(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、
前記受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、前記相関器は、前記ユニークワードの前記シンボル間隔を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、前記制御部は、
ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、
ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、前記オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、
ｉｉ）前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能な前記オフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、
前記オフセット捕捉期間パラメータは、ユニークワード間隔であり、
送信側からは、所定のユニークワード間隔の値の組のうちから選択されたユニークワード間隔でユニークワードが配置されたフレームが、前記フレーム平均サイズの数のフレームを１ブロックとして、順次ブロック単位で送信され、前記誤り検出符号は、前記ブロックに設けられ、
前記制御部は、伝送誤りが生じない範囲で、最大のユニークワード間隔の値を特定し、
前記所定のユニークワード間隔の値の組のうち、少なくとも最小のユニークワード間隔が選択される場合は、フレーム平均サイズを、初期値の２倍の個数に設定する、周波数オフセット推定装置。
【請求項２】
前記ブロックごとに前記誤り検出の結果をフィードバック情報として生成し、送信側に返信するためのフィードバック情報生成手段をさらに備える、請求項１記載の周波数オフセット推定装置。
【請求項３】
受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、
前記受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、前記相関器は、前記ユニークワードの前記シンボル間隔を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、前記制御部は、
ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、
ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、前記オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、
ｉｉ）前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能な前記オフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、
前記オフセット捕捉期間パラメータは、フレーム平均サイズであり、
送信側からは、所定のユニークワード間隔でユニークワードが配置された複数のフレームが送信され、
前記制御部は、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する、周波数オフセット推定装置。
【請求項４】
前記誤り検出符号は、ユニークワードの配置されたフレーム毎に対応して配置され、
前記誤り検出部は、所定数のフレームにわたって、伝送エラーの有無を判別する、請求項３記載の周波数オフセット推定装置。
【請求項５】
前記所定のフレーム平均サイズの組のうちの最大のフレーム平均サイズの数だけ受信したフレーム信号を格納するメモリをさらに備え、
前記制御部は、前記メモリに格納された信号に基づいて、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する、請求項３または４記載の周波数オフセット推定装置。
【請求項６】
各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、
前記無線信号を受信して検波するための受信手段と、
前記受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、前記受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、
前記搬送波周波数再生手段は、前記周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、前記周波数オフセット推定手段は、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、前記相関器は、前記ユニークワードの前記シンボル間隔を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに含み、前記制御部は、
ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、
ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、前記オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、
ｉｉ）前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能な前記オフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、
順次変更して送信される信号に対する誤り検出の結果を前記送信側にフィードバックするためのフィードバック手段と、
前記搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備え、
前記オフセット捕捉期間パラメータは、ユニークワード間隔であり、
送信側からは、所定のユニークワード間隔の値の組のうちから選択されたユニークワード間隔でユニークワードが配置されたフレームが、前記フレーム平均サイズの数のフレームを１ブロックとして、順次ブロック単位で送信され、前記誤り検出符号は、前記ブロックに設けられ、
前記制御部は、伝送誤りが生じない範囲で、最大のユニークワード間隔の値を特定し、
前記所定のユニークワード間隔の値の組のうち、少なくとも最小のユニークワード間隔が選択される場合は、フレーム平均サイズを、初期値の２倍の個数に設定する、無線通信装置。
【請求項７】
各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、
前記無線信号を受信して検波するための受信手段と、
前記受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、前記受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、
前記搬送波周波数再生手段は、前記周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、前記周波数オフセット推定手段は、
前記受信信号との前記ユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、前記相関器は、前記ユニークワードの前記シンボル間隔を可変として前記相関を算出することが可能であり、
前記算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、
前記誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、
前記相関器、前記オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに含み、前記制御部は、
ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、
ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、前記オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、
ｉｉ）前記誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能な前記オフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、
順次変更して送信される信号に対する誤り検出の結果を前記送信側にフィードバックするためのフィードバック手段と、
前記搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備え、
前記オフセット捕捉期間パラメータは、フレーム平均サイズであり、
送信側からは、所定のユニークワード間隔でユニークワードが配置された複数のフレームが送信され、
前記制御部は、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する、無線通信装置。
【請求項８】
前記誤り検出符号は、ユニークワードの配置されたフレーム毎に対応して配置され、
前記誤り検出部は、所定数のフレームにわたって、伝送エラーの有無を判別する、請求項７記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、より特定的には、搬送波再生のための周波数オフセットを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置では、送信装置側の周波数と受信装置側の周波数との間に偏差が存在し、この周波数偏差の影響でビット・エラー・レート（ＢＥＲ）特性が劣化することが知られている。そこで、受信側の復調装置では自動周波数制御（ＡＦＣ: Automatic Frequency Controller）回路などにより送受信間の周波数偏差を除去している。また、同様に送受信間で位相誤差または位相ずれが存在し、復調装置ではキャリアリカバリ（ＣＲ：Carrier Recovery）回路などによりその位相誤差を除去している。
【０００３】
ＡＦＣ回路は、位相回転器、周波数弁別器、電圧制御発振器（局部発振器）からなるＡＦＣループを構成し、ベースバンド帯域に周波数変換された受信変調信号から、周波数弁別回路が周波数偏差成分を求め、電圧制御発振器（ＶＣＯ）が当該周波数偏差成分に対応する周波数を有するＡＦＣ基準信号を生成し、位相回転器がＡＦＣ基準信号を利用して受信変調信号から周波数偏差に対応する位相回転を行ってその周波数偏差成分を除去するものとされている。
【０００４】
このようなＡＦＣ回路において、この回路の同期・非同期状態を検出し、非同期状態の時に自動的に同期確立することができる技術が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、衛星通信や移動体通信などの無線通信において、同期検波を実現する復調回路において、ＡＦＣ回路およびＣＲ回路を位相誤差が残留した状態で収束させ、この収束した状態で、位相不確定性除去回路により受信変調信号と既知パターンとの相関を取ることで残留する位相誤差を検出し、検出した位相誤差を補正するようにすることで、フィードバックループに対する調整パラメータを減らし、フィードバックループを簡素化する技術が開示されている。
【０００６】
一方で、近年、無線通信システムの普及により、マイクロ波帯を中心として周波数資源の不足が顕在化しており、高い周波数利用効率を達成するための伝送技術が求められている。直交偏波多重技術は、アンテナから放射される電波の波面方向に着目し、互いに直交する波面をもつ独立した信号を同一周波数で伝送するものである。
【０００７】
この直交多重偏波技術を適用すると、固定無線通信等で使用される直線偏波の場合、垂直（Ｖ）偏波と水平（Ｈ）偏波を用いたＶ，Ｈ偏波多重を実現できる。この場合、直交偏波多重技術を適用しない場合と比較して、周波数利用効率は２倍となる。Ｖ，Ｈ偏波多重信号は、例えば、２つの直線状放射素子を十字型に直交配置することにより送受信することができる。
【０００８】
さらに、衛星通信では、必ずしも直交しない３以上の偏波に信号を多重して周波数利用効率を向上させる偏波多重方式が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この方式では、各偏波にビットを割り当て、合成前の各偏波成分を水平（Ｈ）・垂直（Ｖ）偏波のＩＱ平面上に写像した値を多重（合成）することで信号点を形成する。このとき、Ｈ／Ｖ各偏波上のシンボル間の最小ユークリッド距離が最大となるように、信号点配置の最適化を行っている。
【０００９】
このような衛星通信では、一般に、ＳＮ比が低い状態での受信を行うことになるため、送信側と受信側での周波数の誤差（周波数オフセット）を検出して、周波数偏差の除去（周波数再生処理）を行うための回路においては、このような状況でも高い正確性が要求される。このような要求に応えるために、非特許文献２では、送信信号中に挿入される所定パターンのユニークワードの相関により周波数オフセットを検出するにあたり、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Ｄを可変とした場合のビットエラーレート（ＢＥＲ）などを評価した結果が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２１７０５４号
【特許文献２】特開２００９−２６７７１４号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】夜船、ウェバー、矢野、伴、小林、”衛星通信における多偏波空間多重伝送技術の提案”、IEICE Technical Report、Vol. 112、No. 191、pp.1-5、Aug. 2012．
【非特許文献２】J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, ”Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013), 27-29th Nov. 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般には、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Ｄを大きくすれば、より少ないフレーム数（より短い捕捉期間）で、周波数オフセットを推定できるものの、この場合、評価できる周波数オフセットの範囲が狭くなってしまう。一方で、粗い周波数オフセットの検出には、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Ｄを小さくする必要がある。しかし、ユニークワードのパイロットシンボルの間隔Ｄを小さくすることは、周波数オフセットの推定に要するフレーム数の増大を招いてしまう。
【００１３】
ここで、最大の許容できる間隔Ｄがどれほどであるかは、未知の周波数オフセットによって制限されている。
【００１４】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、同期検波を実現する復調回路において、オフセットの推定のパフォーマンスを適応的に最適化し、周波数オフセットを正確に推定して、搬送波の捕捉を行うことが可能な周波数オフセット推定装置およびこれを用いる無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の１つの局面に従うと、受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、相関器は、ユニークワードのシンボル間隔を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、制御部は、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、ｉｉ）誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能なオフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、オフセット捕捉期間パラメータは、ユニークワード間隔であり、送信側からは、所定のユニークワード間隔の値の組のうちから選択されたユニークワード間隔でユニークワードが配置されたフレームが、フレーム平均サイズの数のフレームを１ブロックとして、順次ブロック単位で送信され、誤り検出符号は、ブロックに設けられ、制御部は、伝送誤りが生じない範囲で、最大のユニークワード間隔の値を特定し、所定のユニークワード間隔の値の組のうち、少なくとも最小のユニークワード間隔が選択される場合は、フレーム平均サイズを、初期値の２倍の個数に設定する。
【００１７】
好ましくは、周波数オフセット推定装置は、ブロックごとに誤り検出の結果をフィードバック情報として生成し、送信側に返信するためのフィードバック情報生成手段をさらに備える。
【００１９】
この発明の他の局面に従うと、受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定装置であって、受信信号は、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含み、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を備え、相関器は、ユニークワードのシンボル間隔を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに備え、制御部は、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、ｉｉ）誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能なオフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、オフセット捕捉期間パラメータは、フレーム平均サイズであり、送信側からは、所定のユニークワード間隔でユニークワードが配置された複数のフレームが送信され、制御部は、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する。
【００２０】
好ましくは、誤り検出符号は、ユニークワードの配置されたフレーム毎に対応して配置され、誤り検出部は、所定数のフレームにわたって、伝送エラーの有無を判別する。
【００２１】
好ましくは、所定のフレーム平均サイズの組のうちの最大のフレーム平均サイズの数だけ受信したフレーム信号を格納するメモリをさらに備え、制御部は、メモリに格納された信号に基づいて、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する。
【００２２】
この発明のさらに他の局面に従うと、各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、無線信号を受信して検波するための受信手段と、受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、搬送波周波数再生手段は、周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、周波数オフセット推定手段は、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、相関器は、ユニークワードのシンボル間隔を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに含み、制御部は、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、ｉｉ）誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能なオフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、順次変更して送信される信号に対する誤り検出の結果を送信側にフィードバックするためのフィードバック手段と、搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備え、オフセット捕捉期間パラメータは、ユニークワード間隔であり、送信側からは、所定のユニークワード間隔の値の組のうちから選択されたユニークワード間隔でユニークワードが配置されたフレームが、フレーム平均サイズの数のフレームを１ブロックとして、順次ブロック単位で送信され、誤り検出符号は、ブロックに設けられ、制御部は、伝送誤りが生じない範囲で、最大のユニークワード間隔の値を特定し、所定のユニークワード間隔の値の組のうち、少なくとも最小のユニークワード間隔が選択される場合は、フレーム平均サイズを、初期値の２倍の個数に設定する。
【００２５】
この発明のさらに他の局面に従うと、  各々に複数のユニークワードが配置された複数のフレームと、誤り検出符号を含む無線信号を受信するための無線通信装置であって、無線信号を受信して検波するための受信手段と、受信手段からの受信信号の搬送波周波数と局部発振周波数との間の周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットに基づいて、受信信号の周波数誤差を補正するため搬送波周波数再生手段とを備え、 搬送波周波数再生手段は、周波数オフセットを推定するための周波数オフセット推定手段と含み、周波数オフセット推定手段は、受信信号とのユニークワードとの相関を算出するための相関器を含み、相関器は、ユニークワードのシンボル間隔を可変として相関を算出することが可能であり、算出された相関を、設定されたフレーム平均サイズの数のフレームにわたって積算し、周波数オフセットの推定値を算出するためのオフセット算出部と、誤り検出符号により、伝送誤りの検出を行うための誤り検出部と、相関器、オフセット算出部および誤り検出部を制御するための制御部とをさらに含み、制御部は、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズを、オフセット捕捉期間パラメータとするとき、ｉ）受信側において既知のシーケンスで、送信側で、オフセット捕捉期間パラメータを所定の値の組のうちで順次変更して送信される信号に対して、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、ｉｉ）誤り検出の結果に応じて、伝送誤りが生じない範囲で、最も少ないフレーム数の受信で周波数オフセットを推定可能なオフセット捕捉期間パラメータの値を特定し、 順次変更して送信される信号に対する誤り検出の結果を送信側にフィードバックするためのフィードバック手段と、搬送波周波数再生手段で補正された信号に対して、復号処理を行うための復号手段とをさらに備え、オフセット捕捉期間パラメータは、フレーム平均サイズであり、送信側からは、所定のユニークワード間隔でユニークワードが配置された複数のフレームが送信され、制御部は、所定のフレーム平均サイズの組のうちから選択されたフレーム平均サイズの数のフレームに対して、それぞれ、周波数オフセットの推定値の算出および誤り検出を実行し、伝送誤りが生じない範囲で、最小のフレーム平均サイズの数の値を特定する。
【００２６】
好ましくは、誤り検出符号は、ユニークワードの配置されたフレーム毎に対応して配置され、誤り検出部は、所定数のフレームにわたって、伝送エラーの有無を判別する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、同期検波を実現する復調回路において、適応的に周波数オフセットを正確に推定し、搬送波の捕捉を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態の送信機１０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図２】本実施の形態の受信機２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】ユニークワードにおけるシンボルの配置を説明するための図である。
【図４】ユニークワード間隔Ｄおよびフレーム平均サイズをＬを変化させた場合のＢＥＲ（Bit Error Rate）のＳＮＲ依存性を示す図である。
【図５】フレーム構造を説明するための図である。
【図６】搬送波周波数再生部２０７における周波数オフセット推定装置２０７０と、ＣＲＣデコード処理部２１６の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図７】送信側から受信側に送信されるユニークワードの配置およびフィードバックのタイミングを説明するための図である。
【図８】周波数オフセット推定装置２０７０における制御部３０１０の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】８ｋＨｚのオフセットの場合に対してシミュレーションにより評価された周波数オフセットを示す図である。
【図１０】周波数オフセットの値が異なる場合のシミュレーション結果を対比して示す図である。
【図１１】動作開始フェーズから通信フェーズに移る際の残留オフセットの値のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】周波数オフセットの大きさと、適応的に選択されるユニークワード間隔Ｄとの関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとＢＥＲとの関係を示す図である。
【図１４】フレーム平均サイズＬの中で、各フレームについてユニークワード間隔Ｄが一定でない場合を説明する概念図である。
【図１５】実施の形態３の処理フローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３０】
以下に説明するとおり、本実施の形態の無線通信システムは、偏波多重通信方式を採用するものである。
【００３１】
好ましくは、本実施の形態では、２つの偏波を用いて情報伝達を行うシステムにおける通信装置で、衛星通信のように送受信間に際立った障害物の無いシステム系で用いる状態が、より好適である。なお、送信機能のみの通信機には、本実施の形態の送信機能のみを、受信機能のみの通信機には、本実施の形態の受信機能のみを備える構成とすることが可能である。また、送受信機には、送受信機能を備える構成とすることも可能である。
【００３２】
また、本実施の形態の無線通信システムは、２直交の偏波(現実的なレベルでの直交であり、交差偏波成分は０でなくともよい)を同時に情報伝送に利用する無線通信機が対象である。ただし、本実施の形態の送信機、受信機、送受信機において、以下に説明するような偏波多重通信の機能を一時停止させて、従来の通信方式での通信に切り替えることが可能なようにシステムを構成することも可能である。
【００３３】
また、本実施の形態は、３以上の偏波に信号を多重する偏波多重方式に用いることも可能である。
【００３４】
（送信機および受信機の構成）
図１は、本実施の形態の送信機１０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００３５】
図１を参照して、送信機１０００は、送信するべきデジタルデータ信号（情報ビット）を受け、伝送誤りを捕捉するためにデータから計算されるチェックのためのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号化を行うＣＲＣ符号化部１００と、ＣＲＣ符号化部１００からの情報ビットに対して誤り訂正符号化処理を実行し送信シンボルに変換する誤り訂正符号化処理部１０１を備える。なお、誤り訂正符号化処理だけでなく、「インターリーブ処理」などが実行されてもよい。
【００３６】
送信機１０００は、さらに、送信されるシンボルをシリアル／パラレル変換（Ｓ／Ｐ変換）するＳ／Ｐ変換部１０２と、パラレル信号に変換された送信シンボルを、Ｉ／Ｑマッピングデータ記憶部１０６に保持された情報に基づいて、水平偏波（Ｈ偏波）および垂直偏波（Ｖ偏波）の各偏波成分について、信号空間ダイアグラム（コンステレーション）における信号点にマッピングするＶ／Ｈマッピング処理部１０４とを備える。
【００３７】
ここで、Ｉ成分とは、直交変調の際の同相成分を意味し、Ｑ成分とは、直交変調の際の直交位相成分のことを意味し、Ｉ／Ｑマッピングとは、Ｉ成分およびＱ成分で張られる平面上に信号点を配置することを意味する。
【００３８】
送信機１０００は、さらに、Ｖ／Ｈマッピング処理部１０４からのＶ偏波についてのＩ／Ｑ成分にユニークワードを挿入するためのユニークワード挿入部（以下、ＵＷ挿入部）１０７ａと、Ｖ／Ｈマッピング処理部１０４からのＨ偏波についてのＩ／Ｑ成分にユニークワードを挿入するためのＵＷ挿入部１０７ｂとを備える。
【００３９】
送信機１０００は、さらに、ＵＷ挿入部１０７ａからのＶ偏波についてのＩ／Ｑ成分を、対応する変調方式（たとえば、ＱＰＳＫ変調方式）で直交変調する直交変調部１０８ａと、ＵＷ挿入部１０７ｂからのＨ偏波についてのＩ／Ｑ成分を、対応する変調方式（たとえば、ＱＰＳＫ変調方式）で直交変調する直交変調部１０８ｂと、直交変調部１０８ａの出力をデジタル・アナログ変換するためのＤ／Ａ変換部１１０ａと、直交変調部１０８ｂの出力をデジタル・アナログ変換するためのＤ／Ａ変換部１１０ｂとを備える。
【００４０】
Ｄ／Ａ変換部１１０ａの出力は、図示しない電力増幅器で増幅され、送信フィルタ処理部１１２ａで不要な周波数成分を抑圧するためのフィルタ処理をされた後、垂直偏波アンテナ１１４ａから送出される。また、Ｄ／Ａ変換部１１０ｂの出力は、図示しない電力増幅器で増幅され、送信フィルタ処理部１１２ｂでフィルタ処理をされた後、水平偏波アンテナ１１４ｂから送出される。
【００４１】
送信機１０００は、さらに、後に説明するように、受信側からのフィードバック情報を受信するためのアンテナ１２０および受信処理部１２２とを備え、受信したフィードバック情報は、ＵＷ挿入部１０７ａおよび１０７ｂに伝達される。ＵＷ挿入部１０７ａおよび１０７ｂは、フィードバック情報に基づくユニークワード間隔Ｄで、送信信号にユニークワードを挿入する。
【００４２】
図２は、本実施の形態の受信機２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００４３】
図２を参照して、受信機２０００は、垂直偏波アンテナ２００ａと水平偏波アンテナ２００ｂと、垂直偏波アンテナ２００ａからの受信信号を図示しない低雑音増幅器が増幅した信号をフィルタ処理する受信フィルタ処理部２０２ａと、水平偏波アンテナ２００ｂからの受信信号を図示しない低雑音増幅器が増幅した信号をフィルタ処理する受信フィルタ処理部２０２ｂと、受信フィルタ処理部２０２ａからの信号をアナログデジタル変換するためのアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）２０４ａと、受信フィルタ処理部２０２ｂからの信号をアナログデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換部２０４ｂとを備える。
【００４４】
受信機２０００は、さらに、Ａ／Ｄ変換部２０４ａおよび２０４ｂからの信号をそれぞれ受けて、コンステレーション上におけるＩ／Ｑ成分を分離する直交検波部２０６ａおよび２０６を備える。
【００４５】
搬送波周波数再生部２０７は、直交検波部２６０ａまたは直交検波部２６０ｂからの信号に対して、それぞれ、後に説明するように局部発振器との間の周波数オフセットの値の推定を実行し、推定された周波数オフセットにもとづいて、入力された信号を、上述したＡＦＣ回路などと同様に構成により、周波数誤差がゼロに近づいた状態にまで補正する。
【００４６】
続いて、搬送波周波数再生部２０７において周波数誤差を補正された受信変調信号は、搬送波位相再生部２０８に入力される。搬送波周波数再生部２０７における周波数誤差の補正後も、周波数誤差が残留するため、受信シンボル点がゆっくりと回転し、特性の劣化を招く。そこで、搬送波位相再生部２０８において、残留した周波数誤差（位相誤差）の補正が行われる。搬送波位相再生部２０８は、補正後の受信変調信号における残留位相誤差をゼロに近づける。
【００４７】
最尤判定処理部２０８は、Ｉ／Ｑマッピングデータ記憶部２１０からのマッピング情報に基づいて、搬送波位相再生部２０８からの信号に対して、信号空間ダイアグラム上の所定の信号点に対する尤度を算出し、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）法による最尤復号を行う。ＭＬＤ法では、受信信号に対し、送信アンテナから送信されうる送信信号のすべての組合せを用いてメトリックを算出する。そして、最小の距離を与える送信信号の組合せを選択する。
【００４８】
なお、「信号点」とは、変調方式によりコンステレーション上に定義される基準となる位置のことをいい、「シンボル」とは、送信側で変調されて、基準クロックで伝送される情報の単位である「符号」を意味する。
【００４９】
最尤判定処理部２０８により算出された送信信号のビット情報は、パラレル／シリアル変換（Ｐ／Ｓ変換）を行うＰ／Ｓ変換部２１２を経て、誤り訂正復号処理部２１４により誤り訂正された後、受信データとして出力される。
【００５０】
なお、送信機側の構成に従って、誤り訂正復号処理部２１４では、畳み込みの復号やデインターリーブ処理が実行されてもよい。
【００５１】
さらに、ＣＲＣデコード処理部２１６は、受信した信号に対してＣＲＣデコード処理を実行し、現時点でのユニークワード間隔Ｄで伝送誤りが生じているか否かを示す情報をフィードバック情報として送信処理部２１８およびアンテナ２２０を介して、送信側に返信する。
（実施の形態１）
図３は、ユニークワードにおけるシンボルの配置を説明するための図である。
【００５２】
図３では、シンボルは、ＢＰＳＫ変調されている。
【００５３】
図３（ａ）は、位相を推定する状況を説明するための図である。
【００５４】
受信信号は、以下のように表される。
【００５５】
【数１】
0006472041.tif 000002
ここで、ｚnは、ノイズを表す。
【００５６】
この時、推定される周波数は、以下のように表される。
【００５７】
【数２】
0006472041.tif 000003
したがって、図３（ａ）にも示されるように、ノイズによる位相推定誤差は、ユニークワードの間隔Ｄが大きくなるほど、その影響が小さくなる。
【００５８】
図３（ｂ）は、ユニークワード間隔Ｄ＝１のとき（ユニークワードが連続して配置されるとき）の横軸にシンボルの位置（シンボル番号）、縦軸にシンボルのＰｉを振幅とともに示す。ノイズ環境下で、オフセット範囲が大きな場合にも推定を可能とするものの、精度は低下する。
【００５９】
図３（ｃ）は、ユニークワード間隔Ｄ＝４のときの横軸にシンボルの位置（シンボル番号）、縦軸にシンボルのＰｉを振幅とともに示す。シンボルがフレームのより広い範囲にわたって分散されるため、より高い精度を得ることができるものの、推定できるオフセットの範囲は小さくなる。
【００６０】
図３（ｂ）および図３（ｃ）とも、簡単のためにユニークワードシンボルが８個である場合を例示している。
【００６１】
図３（ｃ）に示すように、ユニークワード間隔Ｄ＝４の場合、ユニークワードシンボルの間にはデータシンボルが存在する。
【００６２】
図４は、ユニークワード間隔Ｄおよびフレーム平均サイズをＬを変化させた場合のＢＥＲ（Bit Error Rate）のＳＮＲ依存性を示す図である。
【００６３】
周波数オフセットの推定にあたっては、修正Ｌ＆Ｒアルゴリズムが、ＤＶＢ−Ｓ２衛星受信機中の広く使用され、周知な周波数オフセット推定アルゴリズムとなっている。このような修正Ｌ＆Ｒアルゴリズムは、ノイズ環境下での周波数評価特性を改善するために、Ｌフレームに関する平均相関を計算することに基づく。
【００６４】
修正Ｌ＆Ｒアルゴリズムについては、以下の文献に開示がある。
【００６５】
公知文献１：E. Casini, R. De Gaudenzi, and A. Ginesi, ”DVB-S2 modem algorithms design and performance over typical satellite channels,” Proceedings of the Int. Journal of Sat. Commun. and Networking, pp. 281--318, June 2004.
公知文献２：M. Luise. and R, Reggiannini, ”Carrier frequency recovery in all-digital modems for burst-mode transmissions,” IEEE Trans. Commun., Vol. 43, No. 2/3/4, pp. 1169--1178, Feb-Apr. 1995.
さらに、本特許出願の発明者により、以下の文献において、ＵＷシンボルの間の間隔Ｄが１以上となり得るように修正した方式が、以下の文献で提案されている。
【００６６】
公知文献３：J. Webber, M. Yofune, K. Yano, H. Ban, and K. Kobayashi, ”Performance of frequency recovery algorithms for a poly-polarization multiplexing satellite system”, 11th IEEE Malaysia International Conference on Communications (MICC2013), 27-29th Nov. 2013.
図４のグラフは、このような公知文献３に開示されているアルゴリズムにより算出したオフセット周波数を用いて受信した場合のＢＥＲのシミュレーション値を示している。
【００６７】
間隔Ｄの値が大きいほど、その評価は正確になるものの、周波数オフセットの推定器の引込可能なオフセット量は縮小される。
【００６８】
グラフは、フレーム平均サイズ（平均をとるフレームの数）が一定であれば、パラメーターＤを増加させることによりＢＥＲを縮小することができることを示す。これは周波数オフセット評価が、間隔Ｄが増加するにつれて、より正確になるからである。
【００６９】
図５は、本実施の形態でのフレーム構造を説明するための図である。
【００７０】
図５（ａ）は、比較のために使用する比較例のユニークワードの配置を示し、図５（ｂ）は、本実施の形態のフレーム構造を示す。
【００７１】
図５（ａ）に示すように、比較例としては、所定数の各フレームの先頭部分に、連続した所定数個のシンボル（ユニークワードのシンボル間隔Ｄ＝１，所定数は、たとえば、６４）から成るユニークワードが配置された部分（以下、ＵＷ部）が設けられたものを考える。なお、以下では、「ユニークワードのシンボル間隔」のことを単に「ユニークワード間隔」と呼ぶことにする。
【００７２】
一方、図５（ｂ）に示す本実施の形態のユニークワードの配置では、各フレームの先頭部分から、所定のユニークワード間隔（図５（ｂ）では、たとえば、Ｄ＝１〜６４）で所定数個のシンボルのユニークワードが分散して配置されている。
【００７３】
後に説明するように、本実施の形態では、受信側からのフィードバック情報に基づいて、ユニークワード間隔が選択され、選択されたユニークワード間隔がデータ通信にも使用される。
【００７４】
なお、ここで、ユニークワードとして使用されるシンボル数は、必ずしも上記の値に限定されるものではない。
【００７５】
なお、ここで、ユニークワード間隔Ｄ＝ｋ（ｋ：自然数）とは、第ｉ番目のシンボルがユニークワードであるときに、第（ｉ＋ｋ）番目のシンボルもユニークワードであることを意味する。
【００７６】
図６は、搬送波周波数再生部２０７における周波数オフセット推定装置２０７０と、ＣＲＣデコード処理部２１６の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００７７】
ここで、周波数オフセット推定装置２０７０は、上述したような、「ＵＷシンボルの間の間隔Ｄが１以上となり得るように修正した修正Ｌ＆Ｒアルゴリズム」を実行するためのハードウェアである。したがって、オフセット周波数の推定については、公知文献３に詳しいので、以下では、その概略を説明する。
【００７８】
周波数オフセット推定装置２０７０は、図示しない制御部の制御に従って、後に説明するように、直交検波部２０６ａまたは２０６ｂ（以下、総称するときは、直交検波部２０６）から入力された受信変調信号Ｚとメモリに保存したユニークワードＵＷとの相関を、以下の式に従って、相関長Ｎ（Ｎ：自然数）の相関器３０２０でとって、この相関値を、積算処理部３０３０で、移動平均サイズＬ（フレーム数で規定）だけ積算する。
【００７９】
すなわち、積算処理部３０３０は、Ｌフレームにわたって相関値を積算し、オフセット算出部３０４０が、積算された相関値を、以下の式（３）（４）に従って、周波数オフセットｆLR-Dハット（以下、文字Ｘの上に記号“＾”が付された時には、「Ｘハット」と記載する）に変換する。
【００８０】
【数３】
0006472041.tif 000004
ここで、ｌは現在のフレーム番号であり、ｍは遅延であり、Ｌpは、ユニークワードの長さであり、Ｎは相関長であり、Ｌは、フレーム平均サイズであり、Ｄはユニークワード間隔である。
【００８１】
また、z（ｋ）は、ｌ番目のフレームのｋ番目のシンボルと相関をとる既知のユニークワードのｋ番目のシンボルの共役との積を意味する。既知のユニークワードの共役との積をとることで、変調の影響を除去できる。ｚ*（ｋ）は、z（ｋ）の複素共役である。
【００８２】
式（１）では、ｌ番目のフレームについて、ｍだけずれたシンボル間の相関をとっていることに相当する。式（２）では、Ｌフレームにわたる相関値の積算をとっていることを意味する。
【００８３】
周波数オフセットｆLR-Dハットは、テーブルなどにより複素数の周波数誤差情報に変換され、図示しない複素乗算器において、入力された受信変調信号と周波数誤差情報との複素乗算が行われ、周波数誤差を補正した受信変調信号が得られる。搬送波周波数再生部２０７では、上記の動作を繰り返すことにより、補正後の受信変調信号における残留周波数誤差をゼロに近づける。
【００８４】
一方、図示しない制御部の制御にしたがって、ＣＲＣデコード処理部２１６は動作し、デコード部２１６２は、誤り訂正復号処理部２１４からの受信信号に対して、ＣＲＣデコード処理を行い、ＣＲＣチェック部２１６４が、ＣＲＣ符号により、伝送エラーの有無を判別する。間隔更新部２１６６は、現在のユニークワード間隔Ｄおよびフレーム平均サイズＬにおいて、エラーが生じたか否かに応じて、送信側へフィードバックする情報（たとえば、１ビットのパス／フェイル情報）を生成する。フィードバック情報は、図２で説明したとおり、受信側から送信側に返信される。なお、間隔更新部２１６６が、積算処理部３０３０で使用するフレーム平均サイズＬおよびオフセット算出部３０４０で使用するユニークワード間隔Ｄを制御する構成とすることができる。
【００８５】
このような構成とすることで、後により詳しく説明するように、送信側は、初期フェーズにおいては、ユニークワード間隔Ｄのとり得る値の組として予め定められた組のうちから、特定の間隔Ｄを順次選択しながら、選択されたユニークワード間隔Ｄの信号を送信する。受信側は、制御部の制御によるアルゴリズムにより、ＣＲＣチェックを行って、伝送エラーの有無を送信側にフィードバックする。
【００８６】
なお、誤り検出符号としては、ＣＲＣ符号に限定されず、他の誤り検出符号を使用してもよい。
【００８７】
図７は、送信側から受信側に送信されるユニークワードの配置およびフィードバックのタイミングを説明するための図である。
【００８８】
図７（ａ）は、１つのフレームの中に分布されるユニークワードの配置を示し、図７（ｂ）は、フレーム平均サイズであるＬ個のフレームとそれに対応して設けられるＣＲＣ符号の配置を示し、図７（ｃ）は、ユニークワード間隔Ｄを変更しながら、送信を行うフレームのブロック構造を示す。
【００８９】
図７（ａ）に示すように、ユニークワードは、指定された間隔Ｄで、１つのフレーム内に分布する。
【００９０】
図７（ｂ）に示すように、フレーム平均サイズであるＬ個（フレーム番号ｌ＝１〜Ｌ）の送信の直後および、これに続くＬD個（ＬD≧０）のフレーム毎に、たとえば、１６ビットのＣＲＣシンボルを配置する。ただし、ＣＲＣシンボルの配置は、このような配置に限定されるものではなく、たとえば、各フレームごとに設けられていてもよく、より一般には、受信側で、所定のユニークワード間隔ＤのフレームをＬ個受信した後に伝送エラーをチェックできる位置に少なくとも１つ配置されていればよく、望ましくは、所定のユニークワード間隔ＤのフレームをＬ個受信した後に伝送エラーをチェックできる位置に（ＬD＋１）個配置されていればよい。
【００９１】
図７（ｃ）に示すように、（Ｌ＋ＬD）個のフレームを１ブロックと呼ぶ。本実施の形態では、同一ブロック内では、ユニークワード間隔Ｄは、一定であるものとする。
【００９２】
たとえば、所定のユニークワード間隔の組がＤset＝｛Ｄ（１），Ｄ（２），…Ｄ（ＮD）｝であるとすると、図７（ｃ）に示すように、１番目のブロックは、ユニークワード間隔Ｄ＝Ｄ（１）、２番目のブロックは、ユニークワード間隔Ｄ＝Ｄ（２）、…ＮD番目のブロックは、ユニークワード間隔Ｄ＝Ｄ（ＮD）であるものとする。
【００９３】
なお、以下では、Ｄ（１）＜Ｄ（２）＜…＜Ｄ（ＮD）であるものとして説明するが、Ｄ（ｉ）の大きさの順序は、送信側と受信側で、事前にその順序が既知であるのであれば、必ずしもこのようなものに限られない。また、より大きなユニークワード間隔Ｄでリカバリ能力以内に最大のオフセットがあることが、送信の前に知られている場合、Ｄ（１）よりも大きな値から、処理を始めることも可能である。
【００９４】
図８は、周波数オフセット推定装置２０７０における制御部３０１０の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【００９５】
一般的には、移動平均サイズ（フレーム数）Ｌは、ユニークワード間隔Ｄを大きくすると、要求されるＳ／Ｎ比を維持して、小さくすることができる。移動平均サイズ（フレーム数）Ｌが小さくできるということは、同期のための補足時間（acquisition time）を小さくできることを意味する。しかし、ユニークワード間隔Ｄを大きくすることは、同時に、オフセット周波数を推定できる範囲（レンジ）が小さくなることを意味する。そこで、このようなトレードオフを解決するために、図８に示すようなフローで、周波数オフセットの評価を行う。
【００９６】
図８を参照して、オフセット周波数の算出処理が開始されると、送信側および受信側では、変数ｎおよび変数ｐを、それぞれ、ｎ＝０およびｐ＝１に設定する（Ｓ１００）。ここで、変数ｎは、所定のユニークワード間隔の組の中で、現在選択されているユニークワード間隔を指定するための変数であり、変数ｐは、受信側でのＣＲＣチェックで、伝送エラーがないとされる最大のユニークワード間隔を指定するための変数である。
【００９７】
なお、図８では、例示として、Ｄset＝｛Ｄ（１），Ｄ（２），…Ｄ（６）｝＝｛１，２，８，１６，３２，６４｝であるものとする。
【００９８】
続いて、送信側および受信側では、変数ｎを１インクリメントし、現在選択されているユニークワード間隔Ｄが、Ｄ（１）であるものと設定する（Ｓ１０２）。
【００９９】
続いて、送信側から、Ｄ＝Ｄ（１）でブロックが送信されると、受信側で、ＣＲＣチェックをパスするか否かが判断される（Ｓ１０４）。ここでは、たとえば、（ＬD＋１）個のＣＲＣシンボル（ＣＲＣ符号）について、フェイルとなる個数の平均が所定数以下であるときには、ＣＲＣチェックをパスすると判断するものとする。これにより、雑音がパスの判断に与える影響を低減できる。ただし、たとえば、（ＬD＋１）個のＣＲＣシンボル（ＣＲＣ符号）の全てについて、フェイルとなる個数が０であるときにパスすると判断するなど、他の判断基準であってもよい。
【０１００】
受信側では、ＣＲＣチェックをパス（伝送エラー無し）であれば、フィードバック情報ＣＲＣ（ｎ）＝０として、結果を送信側にフィードバックするとともに、変数ｐ＝ｎと設定する（Ｓ１０６）。
【０１０１】
一方、受信側で、ＣＲＣチェックをパスしない（伝送エラー有り）であれば、フィードバック情報ＣＲＣ（ｎ）＝１として、結果を送信側にフィードバックする（Ｓ１０８）。
【０１０２】
フィードバック情報の返信が終了すると、送信側および受信側では、変数ｎが、ユニークワード間隔の組Ｄsetの要素数ＮD以上となっているかが判断され（Ｓ１１０）、ＮD未満であれば、処理は、ステップＳ１０２に復帰して、次のユニークワード間隔が選択されて、同様の処理が繰り返される。
【０１０３】
一方、ステップＳ１１０で、ユニークワード間隔の組Ｄsetの要素数ＮD以上となっていれば、最終的なユニークワード間隔Ｄとして、Ｄ（ｐ）が設定される（Ｓ１１２）。なお、この場合ｐ＝１またはｐ＝２であって、小さいユニークワード間隔Ｄが選択されることとなった場合は、フレーム平均サイズを、初期値のＬ個の２倍の個数に設定することとしてもよい。
【０１０４】
すなわち、送信側から受信側への信号において、伝送エラーが発生しない範囲で、最大のユニークワード間隔Ｄが、最終的なユニークワード間隔として選択される。このようにすることで、搬送波周波数再生部２０７での引込可能周波数の範囲を最大化するとともに、周波数オフセットを高精度に推定することが可能となる。
【０１０５】
図９は、８ｋＨｚのオフセットの場合に対してシミュレーションにより評価された周波数オフセットを示す図である。
【０１０６】
図９において、最初に、ユニークワード間隔Ｄ＝１を使用するとき、引込（リカバリ）が、実際の値の近似的な値までしか実行できないような大きなオフセットがあるものとする。
【０１０７】
ユニークワード間隔Ｄの値は、図中で、階段状の線で示されるように、Ｌ個のフレームの送受信が完了する間隔で増加される。
【０１０８】
実際のオフセットの値は、図中では、細い線によって示され、その線の上に、ＣＲＣチェックにパスした場合は、丸印で示されている。図中では、ほとんどの領域で、ＣＲＣチェックにパスしているために、実際のオフセットの値の線には、丸印が重なって表示されている。
【０１０９】
図９の例では、最も大きなユニークワード間隔Ｄは、７２であり、このような最終の値がテストされた後、ユニークワード間隔Ｄの最も適切な値として、ここでは、Ｄ＝７２が選択されている。データの伝送が行われる残りのパケットに対しては、ユニークワード間隔Ｄの値は、この値に一定に保たれる。
【０１１０】
たとえば、静止した地上局と静止衛星のリンクでは、パケットを伝送する期間で、チャネルは、大きくは変化しない。したがって、ユニークワード間隔Ｄの値は一定に保持することができる。
【０１１１】
一方で、移動体との静止衛星のチャネルの場合や、他の条件が変動する場合などは、ユニークワード間隔Ｄの値を、図８で説明したような処理により、周期的に適応的に変化させることができる。
【０１１２】
図１０は、周波数オフセットの値が異なる場合のシミュレーション結果を対比して示す図である。
【０１１３】
図１０（ａ）は、図９の場合と同様に、周波数オフセットが８ｋＨｚの場合を示し、図１０（ｂ）は、周波数オフセットが４８ｋＨｚの場合を示す。
【０１１４】
図１０（ａ）では、図９と同様に、Ｄ＝７２が選択される。
【０１１５】
一方、図１０（ｂ）では、ユニークワード間隔Ｄの値が周波数オフセットの推定器の引込範囲を超える場合、オフセットの残余は増加する。また、評価値はラップラウンド効果により、著しい偽値を呈することになる。その結果、Ｄ＝１６というより小さな値が選択される。
【０１１６】
図１１は、動作開始フェーズから通信フェーズに移る際の残留オフセットの値のシミュレーション結果を示す図である。
【０１１７】
実線で示す適応的な場合には、最初の動作開始フェーズ中に、ユニークワード間隔Ｄの適切な値が見いだされる。
【０１１８】
点線および一点鎖線で示されるその他の場合は、それぞれ、Ｄ＝１で一定の場合とＤ＝４で一定の場合である。
【０１１９】
図１１では、通常のデータ通信（通信フェーズ）は、動作開始から、ほぼ１９０フレーム後から行われている。
【０１２０】
動作開始フェーズでは、ユニークワード間隔Ｄが増加されるとともにオフセットの残余が減少するという一般的傾向が見られる。
【０１２１】
適応的な場合は、平均残留を最小化するようなユニークワード間隔Ｄの適切な値が選択される。１６０フレームのあたりでの平坦部分は、オフセット周波数推定器の引込範囲を超えるような状態となるＤ＝７２という設定に相当する。適応的な場合は、このような状態が検知されて、ユニークワード間隔Ｄのより小さい値が続いて選択され、通常のデータ通信が実行される。
【０１２２】
この結果、通常のデータ通信では、適応的な場合が、最も残留オフセットが小さく維持されている。
【０１２３】
図１２は、周波数オフセットの大きさと、適応的に選択されるユニークワード間隔Ｄとの関係のシミュレーション結果を示す図である。
【０１２４】
周波数オフセットが増加するとともに、選択される値Ｄは、減少する。
【０１２５】
図１３は、ビットエネルギー対雑音電力密度比Eb/NoとＢＥＲとの関係を示す図である。
【０１２６】
図１３中では、パラメータとして、ユニークワード間隔Ｄを一定値で１〜６４の範囲で変化させた場合と適応的に変化させた場合とを対比して示す。
【０１２７】
適応的なアーキテクチャは、ユニークワード間隔が一定値の場合において最適なＤ＝３２の場合と、同等のパフォーマンスを達成しており、精度の高い動作であることがわかる。
【０１２８】
適応的なスキームの周波数オフセット残余は、さらにＤ＝３２の場合に近い平均値を有する。
【０１２９】
すべての領域で、適応的なスキームは、推定精度を最大限にし、したがって、ＢＥＲを低減することができる。
【０１３０】
以上説明したように、動作開始フェーズ中に、送信側で、所定のユニークワード間隔の組のうちから、特定のユニークワード間隔を選択しつつ、所定のフレーム数だけ送信し、受信側で、ＣＲＣ符号のデコード処理により伝送エラーを評価して、伝送エラーの生じない最大値のユニークワード間隔を特定する。データ通信フェーズでは、このようにして特定されたユニークワード間隔で、データ伝送を行うことで、受信側の搬送波周波数再生部での引込可能周波数の範囲を最大化するとともに、周波数オフセットを高精度に推定することが可能となる。この場合、ユニークワード間隔は、伝送エラーの生じない最大値のユニークワード間隔が選択されるので、より少ないフレーム数（より短い捕捉期間）で、周波数オフセットを推定できる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、フレーム平均サイズＬの値は、例えば、Ｌ＝１６またはＬ＝６４フレームである。
【０１３１】
したがって、受信側でＬフレーム分の信号が受信されるまで、送信側は、ユニークワード間隔Ｄの値を次の値に更新するのを待つことになる。
【０１３２】
つまり、実施の形態１の動作においては、一旦、ユニークワード間隔Ｄの値が、初期の動作開始フェーズにおいて、ある値にセットされたならば、１ブロック分の伝送の内でそれを変更することは必要ではない。
【０１３３】
実施の形態１の式（４）に示したように、ユニークワード間隔Ｄによる正規化は周波数評価を計算する際に必要なものである。実施の形態１では、一旦、Ｌ相関和が平均されれば、式（４）により、この正規化が計算されＬ相関は、すべて間隔Ｄの同じ値を使用して計算されると仮定する。
【０１３４】
ただし、たとえば、Ｌが比較的大きな値の場合、極端な場合としてはＬ＝１０２４個あるいはＬ＝２０４８個のフレームのような大きな値のＬの場合には、この期間内のユニークワード間隔Ｄを更新することが有用になりえる。
【０１３５】
実施の形態２として、フレーム平均サイズＬの中で、各フレームについてユニークワード間隔Ｄが一定でない場合に、オフセット周波数を推定する方法について説明する。
【０１３６】
Ｌ相関が、少なくとも２つの異なるユニークワード間隔Ｄの値を使用して計算される場合に、平均のオフセット周波数を計算することも可能である。
【０１３７】
図１４は、フレーム平均サイズＬの中で、各フレームについてユニークワード間隔Ｄが一定でない場合を説明する概念図である。
【０１３８】
図１４では、フレーム番号＝ｌ−Ｌ＋１〜ｌまでのＬ個のフレームを示す。
【０１３９】
この場合、実施の形態１の式（４）の正規化のためのユニークワード間隔Ｄに相当して、下のような式で示されるように、平均Ｄavを計算し、ｆLR-Dハットを算出する。
【０１４０】
【数４】
0006472041.tif 000005
ここで、Ｄxはフレームxで使用されるユニークワード間隔の値である。
【０１４１】
このようにして、周波数オフセットを算出することとすれば、ブロック内のユニークワード間隔が一定でない場合でも、周波数オフセットを算出することが可能となり、ブロック内のユニークワードの配置の自由度が向上する。たとえば、Ｄsetの中には明示的には含まれない要素の値であって、各要素の中間の値のユニークワード間隔Ｄを実効的に指定できる。
（実施の形態３）
実施の形態１では、フレーム平均サイズＬは原則として一定とし、ブロックごとに、ユニークワード間隔Ｄを変化させて、最適なユニークワード間隔を特定する方式を説明した。
【０１４２】
実施の形態３では、ユニークワード間隔Ｄは原則として一定とし、ブロックごとに、フレーム平均サイズＬを変化させて、最適なフレーム平均サイズＬを特定する方式を説明する。
【０１４３】
実施の形態３の無線通信システムの送信側および受信側のハードウェアの構成は、基本的に実施の形態１の構成と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４４】
実施の形態３では、図８で説明した処理のフローが、以下に説明するようなフローに置き換わる。
【０１４５】
図１５は、実施の形態３の処理フローを説明するためのフローチャートである。
【０１４６】
以下に説明するとおり、実施の形態３では、ＣＲＣチェックを利用することで、最小のフレーム平均サイズＬを特定する。
【０１４７】
図１５を参照して、まず、初期化処理として、送信側は、ユニークワード間隔Ｄの値を所定の値に設定し、この値Ｄは、送信の全体にわたって一定に保持される。受信側でも、このユニークワード間隔Ｄは、既知であるものとする。ここでは、Ｄ＝８とする（Ｓ２００）。
【０１４８】
さらに、初期化処理として、送信側および受信側において、共通に、事前に、Ｌset＝｛Ｌ（１），Ｌ（２），…，Ｌ（ｎ）｝を設定しているものとする（Ｓ２００）。
【０１４９】
ここでは、一例として、Ｌset＝｛Ｌ（１），Ｌ（２），Ｌ（３）｝＝｛Ｌmax，６４，１６｝とする。特に、限定されないが、以下に説明するように、Ｌsetの要素は、大きいものから順番に並んでいることが望ましい。以下では、Ｌsetの要素は、降順にならんでいるものとする。Ｌmaxは、テストされるＬの値の最大値である。
【０１５０】
その上で、初期的な動作開始フェーズの通信が行われる。
【０１５１】
たとえば、Ｌmaxの値は、衛星周波数バンド、ユニークワード間隔ＤあるいはＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）によってセットすることができる。ここで、ＭＣＳは、変調方式、符号化率などの組み合わせをインデックス化したものであり、たとえば、衛星周波数バンド、ユニークワード間隔ＤあるいはＭＣＳにより、Ｌmaxの値が、事前にテーブルとして準備されていてもよい。
【０１５２】
一般的には、チャネルのＳＮＲが低い場合や、変調の多値の程度が高いなどの場合は、Ｌmaxの値は、大きく設定される。たとえば、Ｌmax＝７６８などに設定される。
【０１５３】
一方、チャネルのＳＮＲが高い場合や、ユニークワード間隔Ｄが大きいなどの場合は、Ｌmaxの値は、小さく設定される。たとえば、Ｌmax＝１２８などに設定される。
【０１５４】
また、ＮLは、Ｌsetの中の要素の数である。ここでは、ＮL＝３である。また、ＬCは、
１つのフレーム平均サイズＬ（＝Ｌ（ｉ）：１≦ｉ≦ＮL）に対して、ＣＲＣチェックを繰り返す回数であり、図７では、ＬC＝（ＬD＋１）個である。また、変数ｎは、現在のＬsetのうちの現在の処理対象となっている要素を特定するための変数であり、初期的には、ｎ＝１とする（Ｓ２００）。
【０１５５】
さらに、図１５を参照して、受信側で、ユニークワードの含まれるＬmax個のフレームを受信する（Ｓ２０２）。
【０１５６】
続いて、フレーム平均サイズＬとして、Ｌ＝Ｌ（ｎ）に設定する。また、積算処理部３０３０で、移動平均サイズＬ（フレーム数で規定）だけ積算した値を処理対象とするのに合わせて、フレーム番号ｌ＝Ｌとする。これにより、ｌ＝１〜Ｌまでが、移動平均をとる対象となる（Ｓ２０４）。
【０１５７】
この状態で、周波数オフセット推定装置２０７０により周波数オフセットが評価される（Ｓ２０６）。
【０１５８】
フレーム番号ｌを１ずつ増加しながら、さらに、フレームを順次受信して、最初のＬ個のフレームとこれに引き続いて、合計Ｌc個のフレームについて、それぞれＣＲＣチェックを行う。ＣＲＣチェックをパスしない場合は、ＣＲＣ（ｌ）＝１とし、パスする場合は、ＣＲＣ（ｌ）＝０とする（Ｓ２０８）。
【０１５９】
不良数インデックスＦａｉｌ（ｎ）を以下の式で計算する（Ｓ２１０）。
【０１６０】
【数５】
0006472041.tif 000006
次に、現在の変数ｎの値が、Ｌsetの中の要素の数ＮL以上であるかが判例され（Ｓ２１２）、ＮL未満であれば、ｎの値が１だけインクリメントされて（Ｓ２１４）、処理は、ステップＳ２０４に復帰する。
【０１６１】
一方、ステップＳ２１２において、ｎがＮL以上であれば、不良数インデックスＦａｉｌ（ｎ）が最小のＬが、フレーム平均サイズとして選択され、送信側にフィードバック情報として通知される（Ｓ２１６）。
【０１６２】
なお、Ｌsetの中の要素のうち、２つ以上の要素で、不良数インデックスの値が同じ場合は、Ｌの大きさが最小なものを選択するのが望ましい。
【０１６３】
なお、Ｌ（２），Ｌ（３），…については、ステップＳ２０２で、ユニークワードの含まれるＬmax個のフレームを受信しているので、この受信情報を受信機側のメモリ内に格納しておくことで、この格納された情報に基づいて、ステップＳ２０４〜Ｓ２１４の処理を実行することが可能である。
【０１６４】
初期の動作開始フェーズで、Ｌの値を適応的に設定することで、以後の通信フェーズでも、安定した通信を行うことが可能となる。
【０１６５】
また、上述したような不良数インデックスにより、ＣＲＣチェックの結果を評価することは、実施の形態１で説明したユニークワード間隔Ｄを順次変更する場合にも適用できる。ＣＲＣチェックの値を、１回ではなく、複数回にわたって評価することで、その時点でのＬ（またはＤ）の値が適切であるかを、より正確に評価できる。
【０１６６】
実施の形態２のような構成でも、動作開始フェーズ中に、送信側で、所定のフレーム平均サイズの組のうちから、特定のフレーム平均サイズを選択しつつ、所定のフレーム数だけ送信し、受信側で、ＣＲＣ符号のデコード処理により伝送エラーを評価して、伝送エラーの生じない最小のフレーム平均サイズを特定する。データ通信フェーズでは、このようにして特定されたフレーム平均サイズで、データ伝送を行うことで、受信側で、周波数オフセットを高精度に推定することが可能となる。この場合、フレーム平均サイズは、伝送エラーの生じない最小のフレーム平均サイズが選択されるので、より少ないフレーム数（より短い捕捉期間）で、周波数オフセットを推定できる。
【０１６７】
実施の形態１でも実施の形態３でも、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズのいずれかを、所定の値の組の中で、順次変更しつつ、フレーム信号を送信側から受信側に送り、伝送エラーの生じない範囲で、最大のユニークワード間隔または最小のフレーム平均サイズを決定する。そこで、ユニークワード間隔またはフレーム平均サイズのことを総称して、「オフセット捕捉期間パラメータ」と呼ぶことにする。
【０１６８】
したがって、実施の形態１または実施の形態３では、「オフセット捕捉期間パラメータ」を所定の値の組の中で、順次変更しつつ、フレーム信号を送信側から受信側に送り、伝送エラーの生じない範囲で、より少ないフレーム数（より短い捕捉期間）で、周波数オフセットを推定できるオフセット捕捉期間パラメータの値を特定していることになる。
【０１６９】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７０】
１００  誤り訂正符号化処理部、１０２  Ｓ／Ｐ変換部、１０４  Ｖ／Ｈマッピング処理部、１０６，２１０  Ｉ／Ｑマッピングデータ記憶部、１０７ａ，１０７ｂ  ＵＷ挿入部、１０８ａ，１０８ｂ  直交変調部、１１０ａ，１１０ｂ  Ｄ／Ａ変換部、１１２ａ、１１２ｂ  送信フィルタ処理部、１１４ａ，２００ａ  垂直偏波アンテナ、１１４ｂ，２００ｂ  水平偏波アンテナ、２０２ａ，２０２ｂ  受信フィルタ処理部、２０４ａ，２０４ｂ  Ａ／Ｄ変換部、２０６ａ，２０６ｂ  直交検波部、２０７  搬送波周波数再生部、２０８  搬送波位相再生部、２０９  最尤判定処理部、２１２  Ｐ／Ｓ変換部、２１４  誤り訂正復号処理部、２１６  ＣＲＣデコード処理部、１０００  送信機、２０００  受信機。
【図１】
0006472041.tif 000007
【図２】
0006472041.tif 000008
【図３】
0006472041.tif 000009
【図４】
0006472041.tif 000010
【図５】
0006472041.tif 000011
【図６】
0006472041.tif 000012
【図７】
0006472041.tif 000013
【図８】
0006472041.tif 000014
【図９】
0006472041.tif 000015
【図１０】
0006472041.tif 000016
【図１１】
0006472041.tif 000017
【図１２】
0006472041.tif 000018
【図１３】
0006472041.tif 000019
【図１４】
0006472041.tif 000020
【図１５】
0006472041.tif 000021