(57)【要約】【課題】拡散符号および受信信号に基づいてトレーニング信号を生成することにより、受信機のメモリ容量削減を実現するトレーニング信号生成装置および適応等化器を得ること。【解決手段】本発明にかかるトレーニング信号生成装置３０５は、直接シーケンススペクトラム拡散受信機が備えるトレーニング信号生成装置であって、たとえば、規定周期毎に、拡散符号と逆拡散を行う前の受信拡散信号系列との相関をとり、相関値を出力する相関部３０４と、相関部３０４が出力する相関値のピークを検出した場合、ピーク値に基づいて、拡散符号または拡散符号をビット変換した符号のいずれか一方を選択し、選択した符号をトレーニング信号として出力するトレーニング信号生成部３０５と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接シーケンススペクトラム拡散受信機が備えるトレーニング信号生成装置であって、
規定周期毎に、拡散符号と逆拡散を行う前の受信拡散信号系列との相関をとり、相関値を出力する相関手段と、
前記相関手段が出力する相関値のピークを検出した場合、当該ピーク値に基づいて、前記拡散符号または当該拡散符号をビット変換した符号のいずれか一方を選択し、当該選択した符号をトレーニング信号として出力するトレーニング信号生成手段と、
を備えることを特徴とするトレーニング信号生成装置。
【請求項２】
前記トレーニング信号生成手段は、検出したピーク値が正の場合に前記拡散符号を選択出力し、一方、検出したピーク値が負の場合には、当該拡散符号をビット変換した符号を選択出力することを特徴とする請求項１に記載のトレーニング信号生成装置。
【請求項３】
前記トレーニング信号生成手段は、前記拡散符号のみを保持しておき、前記検出したピーク値が負の場合には、当該保持しておいた拡散符号をビット変換して得られた符号を出力することを特徴とする請求項２に記載のトレーニング信号生成装置。
【請求項４】
前記規定周期を、前記受信拡散信号系列の１チップ周期とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載のトレーニング信号生成装置。
【請求項５】
直接シーケンススペクトラム拡散受信機を構成する適応等化器であって、
請求項１〜４のいずれか一つに記載のトレーニング信号生成装置を備え、当該トレーニング信号生成装置が生成したトレーニング信号を使用して、受信信号の等化処理を行うことを特徴とする適応等化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号の等化処理に使用する特定の信号を生成するトレーニング信号生成装置に関するものであり、特に、直接シーケンススペクトラム拡散受信機において、逆拡散実行前の受信信号に基づいてトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成装置および適応等化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンド通信の普及にともない、家庭内やオフィスで簡単にネットワークを構築して大量なデータのやりとりを行う通信が可能となってきた。また、データを手軽に扱える通信手段として無線による通信が、機器の低価格化および小型化により急速に普及してきている。このような通信技術の発展により、パソコン等の情報データから家庭内の画像、音声データまで無線通信による情報のやりとりを容易に実現する環境が整いつつある。しかしながら、無線通信では、通信環境によってデータ転送の品質が左右され、たとえば、壁などの障害物や電子レンジ等の外部電波によって所望の電波に乗せた情報の欠如やエラーの発生が顕著である。
【０００３】
このような環境下で無線通信データを確実に転送するデータ受信手段として適応等化器がある。そして、適応等化器の中でも、適応アルゴリズムとしてＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムを使用したトランスバーサルフィルタは、一般的に小さい回路規模で構成可能なため、広く使用されている。
【０００４】
トランスバーサルフィルタを用いた適応等化器について説明する。受信装置におけるサンプリングクロック周期をＴとした場合、時刻ｔ＝ｎＴにおけるトランスバーサルフィルタの出力ｙ（ｎ）は、タップ係数ベクトルをｗ（ｎ）、入力信号ベクトルをｕ（ｎ）とすると、（式１）で与えられる。
【０００５】
ｙ（ｎ）＝ｗH（ｎ）ｕ（ｎ）・・・（式１）
ここで、Ｈは複素共役転置を表す。また、ベクトルｗ（ｎ）とｕ（ｎ）のベクトル次元数は、フィルタタップ数である。そして、ＬＭＳアルゴリズムによるタップ係数の更新は、（式２）で与えられる。
【０００６】
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）＋μｕ（ｎ）ｅ*（ｎ）・・・（式２）
ここで、μはステップサイズパラメータである。一方、ｅ（ｎ）は誤差信号であり、判定信号をｄ（ｎ）とすると、ｅ（ｎ）は、（式３）で与えられる。
【０００７】
ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ）・・・（式３）
ここで、＊は複素共役を表す（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
適応等化器で送信信号が復元されるには、送信側から、ある特定の波形や値の（受信側でも）既知のトレーニング信号（パイロット信号）が送信されているものとして、そのトレーニング信号が受信側でも時間的に同期して得られている必要がある。受信側では、既知のトレーニング信号を判定信号として適応フィルタが動作し、（式３）で示された誤差信号ｅ（ｎ）を最小にするタップ係数になれば、その係数を使用した適応フィルタの出力を復元された送信信号とする。
【非特許文献１】Ｓｉｍｏｍ  Ｈａｙｋｉｎ著、「適応フィルタ理論」、科学技術出版、２０００年１１月、ｐ．４１４−４２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、等化に使用する判定信号（上記ｄ（ｎ）に相当）は、送信側から送られてくる信号列を事前に受信側でも知る必要がある。そのため、受信機側では、予めトレーニング信号すべてをメモリに記憶しておくか、送信機側と同じトレーニング信号を生成する回路を用意しておく必要があり、メモリ容量または回路規模が増大する、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信機側で予めトレーニング信号を記憶しておく必要がなく、また最小限の回路でトレーニング信号を生成することが可能なトレーニング信号生成装置および適応等化器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明にかかるトレーニング信号生成装置は、直接シーケンススペクトラム拡散受信機が備えるトレーニング信号生成装置であって、たとえば、規定周期毎に、拡散符号と逆拡散を行う前の受信拡散信号系列との相関をとり、相関値を出力する相関手段と、相関手段が出力する相関値のピークを検出した場合、当該ピーク値に基づいて、拡散符号または当該拡散符号をビット変換した符号のいずれか一方を選択し、当該選択した符号をトレーニング信号として出力するトレーニング信号生成手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既知の拡散符号および受信信号からトレーニング信号を生成することができるので、受信機側で予めトレーニング信号を予め記憶しておく必要がなくなり、メモリ容量を削減し、最小限の回路でトレーニング信号を生成することができる。
【００１３】
また、受信側のみでトレーニング信号を生成でき、送信側トレーニング信号を必要としないので、通信速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明のトレーニング信号生成装置は、直接シーケンススペクトラム拡散受信機が備えるトレーニング信号生成装置であって、規定周期毎に、拡散符号と逆拡散を行う前の受信拡散信号系列との相関をとり、相関値を出力する相関手段と、相関手段が出力する相関値のピークを検出した場合、当該ピーク値に基づいて、拡散符号または当該拡散符号をビット変換した符号のいずれか一方を選択し、当該選択した符号をトレーニング信号として出力するトレーニング信号生成手段と、を備える。これにより、既知の拡散符号および拡散符号をビット変換した符号を使用して、受信信号の等化処理に使用するトレーニング信号を生成できるので、受信機がトレーニング信号を予め記憶しておく必要がなくなる、という作用を有する。
【００１５】
また、第２の発明のトレーニング信号生成装置は、第１の発明に記載のトレーニング信号生成装置において、トレーニング信号生成手段は、検出したピーク値が正の場合に拡散符号を選択出力し、一方、検出したピーク値が負の場合には、当該拡散符号をビット変換した符号を選択出力する。これにより、既知の拡散符号および拡散符号をビット変換した符号を使用して、受信信号の等化処理に使用するトレーニング信号を生成できるので、受信機がトレーニング信号を予め記憶しておく必要がなくなる、という作用を有する。
【００１６】
また、第３の発明のトレーニング信号生成装置は、第２の発明に記載のトレーニング信号生成装置において、トレーニング信号生成手段は、拡散符号のみを保持しておき、検出したピーク値が負の場合には、当該保持しておいた拡散符号をビット変換して得られた符号を出力する。これにより、既知の拡散符号および拡散符号をビット変換した符号を使用して、受信信号の等化処理に使用するトレーニング信号を生成できるので、受信機がトレーニング信号を予め記憶しておく必要がなくなる、という作用を有する。
【００１７】
また、第４の発明のトレーニング信号生成装置は、第１、第２または第３の発明に記載のトレーニング信号生成装置において、規定周期を、受信拡散信号系列の１チップ周期とする。これにより、既知の拡散符号および拡散符号をビット変換した符号を使用して、受信信号の等化処理に使用するトレーニング信号を生成できるので、受信機がトレーニング信号を予め記憶しておく必要がなくなる、という作用を有する。
【００１８】
また、第５の発明の適応等化器は、直接シーケンススペクトラム拡散受信機を構成する適応等化器であって、第１〜第４の発明のいずれかに記載のトレーニング信号生成装置を備え、当該トレーニング信号生成装置が生成したトレーニング信号を使用して、受信信号の等化処理を行う。これにより、適応等化器が、予め記憶しておいたトレーニング信号を使用せずに、受信信号を等化できる、という作用を有する。
【００１９】
以下に、本発明にかかるトレーニング信号生成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。
【００２０】
（実施の形態）
図１は、本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器を備える受信機および当該受信機と通信を行う送信機により構成された無線通信システムの構成例を示す図である。なお、本実施の形態においては、上記無線通信システムが無線ＬＡＮシステムである場合を例として説明を行う。
【００２１】
図１において、１０１は送信機、１０２は受信機であり、たとえば、送信機１０１が基地局（アクセスポイント）を構成し、受信機１０２が端末局を構成する。送信機１０１は、送信制御部１０４、送信高周波部１０５および送信アンテナ１０６を備え、受信機１０２は、受信アンテナ１０８、受信高周波部１０９および受信制御部１１０を備えている。なお、本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器は、受信制御部１１０を構成する。また、１０３は、送信機１０１が受信機１０２に対して送信する送信データ（ユーザデータ）、１０７は電波、１１１は、受信機１０２が送信機１０１から送信されたデータを再生して得られた受信データである。
【００２２】
上記構成の無線通信システムにおいて、送信機１０１がユーザデータ（送信データ１０３）を電波１０７に乗せて送信する動作と、受信機１０２が送信機１０１からの送信されたユーザデータを受信して受信データ１１１を得る動作を説明する。
【００２３】
まず、送信機１０１が送信データ１０３を受信機１０２へ送信する動作について説明する。送信制御部１０４は、送信データ１０３から、受信機１０２を送信先（あて先）とした通信用のパケット（データ）を生成する。具体的には、図２に示した構成の通信用パケットを生成する。
【００２４】
図２は、無線通信において使用されるパケットの構成例を示す図である。図２において、２０１は物理層パケットであり、物理層パケット２０１は、プリアンブル部２０２と、物理層ヘッダ２０３と、ペイロード２０４と、により構成される。プリアンブル２０２は、受信のタイミング同期を調整するためのデータである。物理層ヘッダ２０３は、パケットの送信先アドレス等の制御情報である。ペイロード２０４は、実際の物理層データである。また、ペイロード２０４は、データリンク層パケット２０５であり、制御情報であるデータリンク層ヘッダ２０６と、送信するユーザデータであるパケットボディ２０７と、パケットの誤り検査を行うＦＣＳ２０８と、により構成される。
【００２５】
送信高周波部１０５は、送信制御部１０４が生成した通信用パケット（物理層パケット２０１）に対してディジタル変調および無線周波数変調を行い、無線キャリア周波数に乗せて送信アンテナ１０６を介して空間上に電波１０７として伝送する。
【００２６】
つぎに、受信機１０２が、送信機１０１からの送信データ１０３を受信して受信データ１１１を得る動作について説明する。変調された送信データ１０３が乗せられた電波１０７を、受信アンテナ１０８を介して受信した受信高周波部１０９は、無線変調された状態の受信信号を無線復調する。
【００２７】
本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器を備えた受信制御部１１０は、受信高周波部１０９により無線復調された受信信号に対してディジタル復調を行い、パケットデータ（物理層パケット２０１）を復調する。さらに、この物理層パケット２０１から受信データ１１１を再生し、送信機１０１が送信したユーザデータを得る。
【００２８】
つづいて、本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器の動作について説明する。
【００２９】
図３は、本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器の構成例を示す図である。図３において、３０１は、無線復調された受信信号ｕ（ｎ）の入力があると、後述する相関部３０４における処理遅延時間に相当する時間が経過してから、入力信号ｕ（ｎ）を出力する遅延部である。３０２は、受信信号ｕ（ｎ）に基づいて送信データを再生し、再生結果を信号ｙ（ｎ）として出力する適応フィルタ部である。３０３は、再生信号ｙ（ｎ）とトレーニング信号ｄ（ｎ）の差分（誤差）信号ｅ（ｎ）に基づいて適応フィルタ部３０２のフィルタタップ係数を算出する係数計算部である。３０４は、予め保持している特定のビット列と入力された受信信号との相関をとり、相関値を出力する相関部である。３０５は、相関部３０４が出力した相関値に基づいてトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部である。
【００３０】
この適応等化器において、相関部３０４は、拡散符号により拡散された状態の受信信号ｕ（ｎ）を１チップ周期毎にサンプリングした結果と、予め保持しておいた相関データとの相関をとり、その結果（相関値）を出力する。ここで、相関データは、相関部３０４が自ら保持するようにしてもよいし、他のメモリ等（図示せず）が保持しておいてもよい。また、無線ＬＡＮシステムにおいては、上記相関データとしてバーカーコードが使用されている。このバーカーコードは、図４に示した１１チップの固定パターンの符号であり、信号の変調および復調に用いる拡散符号（および逆拡散符号）である。
【００３１】
なお、バーカーコードを相関データとして使用した場合、受信信号ｕ（ｎ）がトレーニング信号（拡散変調されたトレーニング信号）であれば、相関部３０４が出力する相関値は、図５に示したように、１１ビット（１１チップ周期）毎に大きなピークが現れる。
【００３２】
トレーニング信号生成部３０５は、相関部３０４から受け取った相関値に基づいてトレーニング信号を生成し、信号ｄ（ｎ）として出力する。なお、トレーニング信号生成動作の詳細については後述する。
【００３３】
係数計算部３０３は、適応フィルタ部３０２からの出力ｙ（ｎ）と、トレーニング信号生成部３０５の出力ｄ（ｎ）との誤差信号（ｅ（ｎ））が小さくなるように、適応フィルタ部３０２のフィルタタップ係数を算出（調整）し、フィルタタップ係数を最適化する。なお、フィルタタップ係数の最適化処理は、トレーニング信号受信区間（図２に示したプリアンブル２０２の受信区間）において実行する。また、フィルタタップ係数の最適化方法は、上述した従来技術で述べたような一般的な手法を用いる。そして、適応等化器は、最適化後のフィルタタップ係数を使用して物理層パケット２０１のペイロード２０４（図２参照）を復元する。
【００３４】
ここで、図６に基づいてトレーニング信号生成動作を説明する。
【００３５】
図６は、トレーニング信号生成処理の一例を示すフローチャートである。受信信号が入力されると、相関部３０４は、１チップ周期毎に、予め保持しておいた相関データと入力信号との相関値を出力する（ステップＳ１１）。
【００３６】
トレーニング信号生成部３０５は、相関部３０が出力した相関値のピーク値を検出し（ステップＳ１２）、検出したピーク値の正負判定を行う（ステップＳ１３）。つぎに、トレーニング信号生成部３０５は、上記正負判定の結果に基づいて、トレーニング信号列を生成する。具体的に説明すると、適応等化器は、１１ビット長のバーカーコードＢＫＰ（＝１０１１０１１１０００）およびＢＫＰをビット反転させたデータＢＫＮ（＝０１００１０００１１１）をメモリ等に予め保持しておく。そして、上記正負判定の結果、ピーク値が“＋１”の場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、トレーニング信号生成部３０５は、ＢＫＰを選択出力する（ステップＳ１４）。一方、上記正負判定の結果、ピーク値が“−１”の場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、トレーニング信号生成部３０５は、ＢＫＮを選択出力する（ステップＳ１５）。
【００３７】
なお、ＢＫＰおよびＢＫＮは、トレーニング信号生成部３０５が保持することとしてもよいし、他のメモリ等（図示せず）が保持しておいてもよい。また、ＢＫＰおよびＢＫＮは、互いにビット反転させた関係にあるので、いずれか一方のコードを保持しておき、トレーニング信号生成部３０５は、必要に応じてビット反転させたコードを出力するようにしてもよい。これにより予め保持しておく情報量の削減が図れる。
【００３８】
また、上述したように、トレーニング信号受信時には、１１ビット毎に相関値のピークが現れる。そのため、最初の相関値のピークを検出後は、上記ステップＳ１１において１１チップ周期毎に相関値を出力する（相関をとる）ようにしてもよい。これにより処理の削減が図れる。
【００３９】
最後に、上述した処理を行うことによりトレーニング信号を生成可能な理由について説明する。トレーニング信号は、ＢＰＳＫ変調方式を用いて１次変調される。すなわち、１次変調後のトレーニング信号は“＋１”，“−１”のいずれかで表されることとなる。そのため、１次変調後のトレーニング信号をバーカーコードで拡散（２次変調）すると、バーカーコード（上記ＢＫＰに相当）またはバーカーコードをビット反転したコード（上記ＢＫＮに相当）が生成される。したがって、受信側では、バーカーコードである相関データと受信信号の相関をとることにより、ＢＰＫまたはＢＰＮの受信を検出し、トレーニング信号を生成することが可能となる。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、予め保持しておいた相関データと受信信号との相関値を使用して、トレーニング信号を生成し、受信信号の等化を行うフィルタのフィルタタップ係数を最適化することとした。これにより、トレーニング信号を予め保持しておく必要がなくなり、メモリ容量や回路規模の増大を抑えた適応等化器を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかるトレーニング信号生成装置および適応等化器は、無線通信システムに有用であり、特に、既知の拡散符号および拡散変調された受信信号に基づいてトレーニング信号を生成する装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器を備える受信機により構成された無線通信システムの構成例を示す図
【図２】無線通信において使用されるパケットの構成例を示す図
【図３】本発明にかかるトレーニング信号生成装置を含んだ適応等化器の構成例を示す図
【図４】バーカーコードのビット構成を示す図
【図５】自己相関特性の一例を示す図
【図６】トレーニング信号生成処理の一例を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４３】
１０１    送信機
１０２    受信機
１０３    送信データ
１０４    送信制御部
１０５    送信高周波部
１０６    送信アンテナ
１０７    電波
１０８    受信アンテナ
１０９    受信高周波部
１１０    受信制御部
１１１    受信データ
２０１    物理層パケット
２０２    プリアンブル
２０３    物理層ヘッダ
２０４    ペイロード
２０５    データリンク層パケット
２０６    データリンク層ヘッダ
２０７    パケットボディ
２０８    ＦＣＳ
３０１    遅延部
３０２    適応フィルタ部
３０３    係数計算部
３０４    相関部
３０５    トレーニング信号生成部
【図１】
2008035170.tif 000003
【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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