(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、
を備えた無線送信装置において、
前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する
ことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記トレーニング信号生成手段は、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、
前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、
前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、
を備え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】
前記同期符号系列生成手段は、Ｎｐ行（Ｎｐはバースト信号に挿入する１パイロット信号のシンボル数）Ｎｑ−１列（Ｎｑはバースト信号に挿入するパイロット信号の数）の同期符号系列行列を生成して出力し、
前記差動符号化手段は、初期パターンベクトルに対して前記同期符号系列行列を列方向に差動符号化することでＮｐ行Ｎｑ列の差動符号化後行列を生成し、
前記インタリーブ手段は、前記差動符号化後行列の第ｍ行第ｎ列の要素が第ｎ番目のパイロット信号の第ｍシンボルのパイロットパターンに対応するよう並び替えて出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、
前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する無線送信装置
と無線通信接続を行う無線受信装置であって、
前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信手段と、
前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換手段と、
前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期手段と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出手段と、
前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期手段と、
前記フレーム検出手段で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定手段と、
前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正手段と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定手段と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正手段と、
前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別手段と
を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項５】
前記フレーム検出手段が、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、を備え、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出手段と、を備えることにより前記フレーム位置の検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線受信装置。
【請求項６】
前記搬送波周波数推定手段は、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて自己相関値の和を算出する自己相関値和算出手段で出力される自己相関値和の位相を検出し、搬送波周波数を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線受信装置。
【請求項７】
前記フレーム検出手段が、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、を備え、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出手段と、を備え、
前記自己相関値和算出手段は、前記相関値算出手段の算出した相関値を用いて前記事故相関値の和を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線受信装置。
【請求項８】
前記搬送波周波数推定手段は、精推定の結果に対して複数の周波数オフセット値を加減算することで複数の推定搬送波周波数を生成して出力する周波数オフセット加減算手段をさらに備え、
前記搬送波周波数補正手段では、受信バースト信号に対して、前記周波数オフセット加減算手段が生成した複数の推定搬送波周波数により搬送波周波数補正を行うことで複数の周波数補正後受信バースト信号を生成する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線受信装置。
【請求項９】
前記複数の搬送波周波数補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備え、
前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記決定された周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記伝搬路補正手段で伝搬路補正された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
【請求項１０】
前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備え、
前記最尤判定選択手段で選択された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
【請求項１１】
前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段と、
前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、所望の受信バーストデータ信号を決定する誤り検出判定選択手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
【請求項１２】
前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段と、
前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行う誤り検出判定選択手段と、
前記誤り検出判定選択手段で誤りの検出されない受信バーストが複数存在した場合に、前記誤りの検出されない複数の受信バーストの伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
【請求項１３】
前記周波数オフセット加減算手段において、
前記搬送波周波数推定手段による前記精推定値に対して加減算する複数の周波数オフセット値は、受信バースト信号におけるパイロット信号挿入周期の逆数を整数倍したもの
であることを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
【請求項１４】
シンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリング手段をさらに備え、
前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定手段の粗推定および前記搬送波周波数補正手段で利用する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線受信装置。
【請求項１５】
シンボル間干渉を除去するための第一の波形整形フィルタリング手段をさらに備え、
前記第一の波形整形フィルタリング手段によって前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、
前記第一の波形整形フィルタリング手段通過後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定手段の粗推定に利用し、
前記搬送波周波数補正手段では前記第一の波形整形フィルタリング手段を通過しない受信バースト信号に対して搬送波周波数補正を行い、
前記搬送波周波数補正手段による搬送波周波数補正後の受信バースト信号に対してシンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリングを行う第二の波形整形フィルタリング手段をさらに備え、
前記第二の波形整形フィルタリング手段による波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記伝搬路推定手段および伝搬路補正手段にて利用する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線受信装置。
【請求項１６】
前記伝搬路推定手段は時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定処理を行う
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の無線受信装置。
【請求項１７】
前記伝搬路補正手段は時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の無線受信装置。
【請求項１８】
前記伝搬路推定手段を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路推定処理を行う
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の無線受信装置。
【請求項１９】
前記伝搬路補正手段を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の無線受信装置。
【請求項２０】
前記伝搬路推定手段が、
前記周波数補正後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
搬送波再生情報、クロック再生情報およびフレーム同期情報を含むパイロット信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記受信信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号を用いて、パイロット信号位置における伝搬路歪み推定を行うパイロット部伝搬路推定手段と、
前記パイロット信号位置の伝搬路歪み情報を用いて、データ信号部の伝搬路歪みを補間推定し、受信バースト全体の伝搬路歪み情報を出力するデータ部伝搬路補間推定手段と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の無線受信装置。
【請求項２１】
前記伝搬路補間推定手段が、
データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部両端のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上でシンボル位置毎に線形補間して出力する
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線受信装置。
【請求項２２】
前記伝搬路補間推定手段が、
データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部近傍の複数のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上で単純平均して出力する
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線受信装置。
【請求項２３】
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成処理と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化処理と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換処理と、
を有する無線送信装置における無線送信方法であって、
前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する
ことを特徴とする無線送信方法。
【請求項２４】
前記トレーニング信号生成処理において、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、
前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、
前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、
を行うことを特徴とする請求項２３に記載の無線送信方法。
【請求項２５】
前記同期符号系列生成処理において、Ｎｐ行（Ｎｐはバースト信号に挿入する１パイロット信号のシンボル数）Ｎｑ−１列（Ｎｑはバースト信号に挿入するパイロット信号の数）の同期符号系列行列を生成して出力し、
前記差動符号化処理において、初期パターンベクトルに対して前記同期符号系列行列を列方向に差動符号化することでＮｐ行Ｎｑ列の差動符号化後行列を生成し、
前記インタリーブ処理において、前記差動符号化後行列の第ｍ行第ｎ列の要素が第ｎ番目のパイロット信号の第ｍシンボルのパイロットパターンに対応するよう並び替えて出力する
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線送信方法。
【請求項２６】
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、
前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する無線送信装置
と無線通信接続を行う無線受信装置における無線受信方法であって、
前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信処理と、
前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換処理と、
前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期処理と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出処理と、
前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期処理と、
前記フレーム検出処理により抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定処理と、
前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正処理と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定処理と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正処理と、
前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別処理と
を行うことを特徴とする無線受信方法。
【請求項２７】
前記フレーム検出処理においては、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、を行い、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出処理と、を行うことにより前記フレーム位置の検出する
ことを特徴とする請求項２６に記載の無線受信方法。
【請求項２８】
前記搬送波周波数推定処理は、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号系列を用いて自己相関値の和を算出する自己相関値和算出処理において出力される自己相関値和の位相を検出し、搬送波周波数を推定する
ことを特徴とする請求項２６に記載の無線受信方法。
【請求項２９】
前記フレーム検出処理においては、
フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、を行い、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、
前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出処理と、を有し、
前記自己相関値和算出処理において、前記相関値算出処理で算出した相関値を用いて前記事故相関値の和を算出する
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
【請求項３０】
前記搬送波周波数推定処理は、精推定の結果に対して複数の周波数オフセット値を加減算することで複数の推定搬送波周波数を生成して出力する周波数オフセット加減算処理をさらに備え、
前記搬送波周波数補正処理においては、受信バースト信号に対して、前記周波数オフセット加減算処理において生成した複数の推定搬送波周波数により搬送波周波数補正を行うことで複数の周波数補正後受信バースト信号を生成する
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
【請求項３１】
前記複数の搬送波周波数補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択処理をさらに備え、
前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理においては、前記決定された周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記伝搬路補正処理において伝搬路補正された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行う
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線受信方法。
【請求項３２】
前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択処理をさらに備え、
前記最尤判定選択処理において選択された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行う
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線受信方法。
【請求項３３】
前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行い、
前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、所望の受信バーストデータ信号を決定する誤り検出判定選択処理をさらに備える
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線受信方法。
【請求項３４】
前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行い、
前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、
前記誤り検出判定選択処理で誤りの検出されない受信バーストが複数存在した場合に、前記誤りの検出されない複数の受信バーストの伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線受信方法。
【請求項３５】
前記周波数オフセット加減算処理において、
前記搬送波周波数推定処理による前記精推定値に対して加減算する複数の周波数オフセット値は、受信バースト信号におけるパイロット信号挿入周期の逆数を整数倍したもの
であることを特徴とする請求項３０に記載の無線受信方法。
【請求項３６】
シンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリング処理をさらに備え、
前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定処理の粗推定および前記搬送波周波数補正処理で利用する
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
【請求項３７】
シンボル間干渉を除去するための第一の波形整形フィルタリング処理をさらに備え、
前記第一の波形整形フィルタリング処理において前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、
前記第一の波形整形フィルタリング処理通過後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定処理の粗推定に利用し、
前記搬送波周波数補正処理においては前記第一の波形整形フィルタリング処理を通過しない受信バースト信号に対して搬送波周波数補正を行い、
前記搬送波周波数補正処理による搬送波周波数補正後の受信バースト信号に対してシンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリングを行う第二の波形整形フィルタリング処理をさらに備え、
前記第二の波形整形フィルタリング処理による波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記伝搬路推定処理および伝搬路補正処理にて利用する
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
【請求項３８】
前記伝搬路推定処理において時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定処理を行う
ことを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の無線受信方法。
【請求項３９】
前記伝搬路補正処理において時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路補正処理を行う
ことを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の無線受信方法。
【請求項４０】
前記伝搬路推定処理を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路推定処理を行う
ことを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の無線受信方法。
【請求項４１】
前記伝搬路補正処理を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路補正処理を行う
ことを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の無線受信方法。
【請求項４２】
前記伝搬路推定処理において、
前記周波数補正後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、
搬送波再生情報、クロック再生情報およびフレーム同期情報を含むパイロット信号を生成するトレーニング信号生成処理と、
前記受信信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号を用いて、パイロット信号位置における伝搬路歪み推定を行うパイロット部伝搬路推定処理と、
前記パイロット信号位置の伝搬路歪み情報を用いて、データ信号部の伝搬路歪みを補間推定し、受信バースト全体の伝搬路歪み情報を出力するデータ部伝搬路補間推定処理と、
を有することを特徴とする請求項２６に記載の無線受信方法。
【請求項４３】
前記伝搬路補間推定処理において、
データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部両端のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上でシンボル位置毎に線形補間して出力する
ことを特徴とする請求項４２に記載の無線受信方法。
【請求項４４】
前記伝搬路補間推定処理において、
データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部近傍の複数のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上で単純平均して出力する
ことを特徴とする請求項４２に記載の無線受信方法。
【請求項４５】
無線送信装置と無線受信装置とを有する無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、
前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入し、
前記無線受信装置は、
前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信手段と、
前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換手段と、
前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期手段と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出手段と、
前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期手段と、
前記フレーム検出手段で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定手段と、
前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正手段と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定手段と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正手段と、
前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別手段と、を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４６】
無線送信装置と無線受信装置とを有する無線通信システムの無線通信方法であって、
前記無線送信装置は、
送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成処理と、
搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、
前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化処理と、
前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換処理と、を有し、
前記トレーニング信号生成処理で生成されるトレーニング信号を、前記多重化処理によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入し、
前記無線受信装置は、
前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信処理と、
前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換処理と、
前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期処理と、
前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出処理と、
前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期処理と、
前記フレーム検出処理で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定処理と、
前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正処理と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定処理と、
前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正処理と、
前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別処理と、を有する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル無線通信システム、すなわちデジタル無線通信技術を応用した信号伝送システムにおける無線送信装置および無線送信方法ならびに無線通信システムに関する。特に、無線受信装置で受信したバースト信号を記憶手段あるいは記憶過程において一括して蓄積し、さらに一括蓄積信号をデジタル信号処理することによってバースト同期処理並びに復調処理（シンボル識別処理）を行う一括蓄積復調を応用した無線送信装置と無線受信装置および無線送信方法と無線受信方法ならびに無線通信システムと無線通信方法に関する。
本願は、２００５年９月６日に日本に出願された特願２００５−２５７５３９号、２００６年３月６日に日本に出願された特願２００６−６０１０２号および特願２００６−６０１０３号、ならびに２００６年４月１３日に日本に出願された特願２００６−１１０７８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信の変調方式として、周波数変調方式（FSK： Frequency Shift Keying）、位相変調方式（PSK： Phase shift Keying）、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）などが知られている。FSKは非線形変調方式であるが、電力効率に優れ通信端末の小型化低消費電力化に有効であり、無線呼出しシステムなどに利用されてきた。【０００３】
ただし、近年の無線通信の高速大容量化の流れの中で、多くの無線通信システムで周波数利用効率の点で優れたPSKやQAM等の線形変調方式が利用される場面が多くなってきている。QAMは周波数利用効率の向上に有効であり、振幅と位相の両者に信号情報を重畳するため、狭い帯域で多くの情報を伝送可能である。そこで、固定マイクロ中継システムや無線LAN（Local Area Network）システムの高速伝送モードなどで広く利用されている。しかしQAMは電力効率が低く、多値化に伴って高い信号対雑音電力比を確保する必要がある。【０００４】
一方で、PSKは位相のみに信号情報を重畳する方式で、64QAMや256QAMなどの多値QAMと比較すると周波数利用効率の点では劣っている。しかしFSKやQAMと比較して、低い信号対雑音電力比の環境でもビット誤り率特性に優れるという特徴がある。これは送信電力を抑制しつつ長距離の無線伝送を行う場合に有効であり、特に二相位相変調（BPSK： Binary PSK）や四相位相変調（QPSK：Quadrature PSK）は、衛星通信システムや携帯電話システム、無線LANの低速伝送モードなど、最も広範に用いられているデジタル無線変調方式の一つである。【０００５】
周波数帯域の有効利用を考える上では、周波数軸上の議論だけでなく時間軸上での効率の議論も必要である。今日の無線通信システムでは、時間軸上でパケット（あるいはバースト）を多重化して伝送する時分割伝送方式（TDM：Time Division Multiplexing）が主流である。TDM伝送方式は、時間軸上で柔軟にパケット長やパケット数を変更・割り当てるのに適した多重化方式といえる。【０００６】
ここで、TDM伝送方式等で用いられる従来の無線送信装置のブロック図を図２６に例示する。従来の無線送信装置は、送信データビット系列Ｓ１００を情報シンボル系列に変換するシンボル生成回路１０１と、搬送波再生信号生成回路、クロック再生信号生成回路、フレーム同期信号生成回路からなるプリアンブル（トレーニング信号）Ｓ１０２を生成するプリアンブル生成回路１０２と、前記プリアンブルＳ１０２と前記情報シンボル系列Ｓ１０１を多重化し送信バースト信号Ｓ１０３を生成する多重化回路１０３と、前記送信バースト信号Ｓ１０３をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換回路１０４とから構成される。なお、従来の送信装置で生成される送信バーストのフレーム構成については図２８に例示する。【０００７】
さらに、従来の無線受信装置のブロック図を図２７に例示する。従来の同期検波を用いた逐次復調無線受信装置は、アナログ受信バースト信号Ｓ２００をアナログ-デジタル（Ａ／Ｄ）変換しデジタル受信バースト信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２０１と、受信バースト信号Ｓ２０１から搬送波再生信号部分を抽出し搬送波再生を行う搬送波再生回路２０２と、搬送波再生後にシンボルタイミング再生信号部分を抽出しシンボルタイミング再生を行うシンボルタイミング同期回路２０３と、検出されたシンボルタイミングに基づいて伝搬路歪みを推定する伝搬路推定回路２０４と、伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪みを補正する伝搬路歪み補正回路２０５と、伝搬路歪み補正後に受信情報シンボルを識別し受信データビット系列に変換するシンボル識別回路２０６と、シンボル識別後にフレーム同期信号を抽出しフレーム検出を行うフレーム検出回路２０７と、検出されたフレーム位置を用いてフレーム同期を行うフレーム同期回路２０８とから構成される。【０００８】
このように、無線パケット(バースト)伝送においては、シンボルタイミングや搬送波周波数等のバースト同期信号を抽出するために、プリアンブル信号やパイロット信号に代表されるトレーニング信号系列を無線バースト内に備えている。また、これらのトレーニング信号は、バースト内で変動する伝搬路歪みを補償するためにも用いられる。プリアンブル信号やパイロット信号はそれ自身は情報を持たない冗長信号であるため、伝送効率を低下させる原因となる。特にパケット長が小さい場合、伝送効率劣化が顕著となる。【０００９】
そこで伝送効率の劣化を抑制する方法として、受信器自身の局所発振器で準同期された受信バースト信号を一旦記憶回路に蓄積し、蓄積された受信バースト信号から同期用の信号を抽出してバースト同期・復調処理を行う一括復調方式がこれまでに提案されている(非特許文献１参照)。一括復調方式では、受信バースト信号全てを一旦蓄積して繰り返し読み出し、シンボルタイミング同期、搬送波周波数推定、伝搬路推定等の処理を行うことが可能となる。従ってトレーニング信号の短縮が可能となり、伝送効率の劣化を抑制できる。
【非特許文献１】並木淳治、「無線短パケット用蓄積一括復調方式」、電子通信学会論文誌、１９８４年、ｖｏｌ．Ｊ６７／Ｂ  Ｎｏ．１、ｐ．５４−６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
無線タグやセンサーネットワークのようなシステムでは、無線LANや次世代携帯電話などの広帯域通信システムと異なり、短パケット（バースト）通信が支配的になると考えられる。ここで、単純に各種同期用トレーニング信号を羅列した従来の逐次復調方式では、パケット長の短縮に伴い、著しくフレーム利用効率が劣化する。そこで既知の信号の短縮のためフレーム構成の工夫が必要になる。また、逐次復調方式で用いられる搬送波再生には引き込み精度を維持するためにはある程度のバースト長が必要であり、パケット長の短縮に伴い搬送波周波数同期特性が劣化するという問題がある。【００１１】
一方、例えば非特許文献１等に示された一括復調方式では、データ信号であるペイロード部を用いて搬送波周波数推定およびシンボルタイミング再生を行うため、プリアンブル部を省略できる。また、徐々に引き込む搬送波再生ではなく搬送波周波数を一括で推定し補正するため、短パケットでの同期検波に適した方式である。しかし、無線バーストをデータシンボルでのみ構成した一括復調方式では、バースト長が極端に短い場合、搬送波電力対雑音電力比(CNR: Carrier-to-Noise power Ratio)が低い領域では搬送波周波数推定に必要なエネルギーを確保できず、無線伝送ビット誤り率を劣化させるという問題がある。また、フレーム同期信号はデータ信号とは別に用意する必要があるため、これによるフレーム利用効率の低下は不可避である。【００１２】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、既知のトレーニング信号系列を工夫して短縮・共通化することによって無線伝送におけるフレーム利用効率が向上可能な無線送信装置および無線送信方法ならびに無線通信システムを提供することを目的とする。また、本発明は、低ＣＮＲ領域での搬送波周波数同期特性の精度を向上させた無線送信装置と無線受信装置および無線送信方法と無線受信方法ならびに無線通信システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、搬送波再生、シンボルタイミング再生、フレーム同期および伝搬路推定に必要な信号を共通のトレーニング信号系列を用いて実施できる無線送信装置と無線受信装置および無線送信方法と無線受信方法ならびに無線通信システムと無線通信方法を提供することを目的とする。【００１３】
また、さらに、上記のようなトレーニング信号系列として、バースト内に複数配置されているパイロット信号を利用して伝搬路推定を行うことが考えられる。しかし、例えばバースト内に配置されたパイロット信号を利用して搬送波周波数推定を行う場合、ＣＮＲが低い領域では周波数スリップ現象（雑音による位相変動と変調による位相変動とが識別できなくなる現象）のために搬送波周波数推定精度が劣化し、搬送波周波数の誤検出が増加してしまう。【００１４】
また、バーストが短パケットである場合には、バースト内のパイロット信号数が少なくなることで、搬送波周波数推定の精度が劣化することもある。これらの場合、無線伝送ビット誤り率が劣化してしまうという問題がある。【００１５】
本発明は、さらに、上記の事情を考慮してなされたもので、バースト同期処理の精度を向上させることができる無線受信装置および無線受信方法ならびに無線通信システムを提供することを目的とする。本発明は、例えばパイロット信号が複数配置された無線バーストを受信して搬送波周波数推定を行う場合に、周波数スリップ現象による搬送波周波数の誤検出確率を抑制し、搬送波周波数推定精度を向上させることが可能な無線受信装置および無線受信方法を提供することを目的とする。【００１６】
本発明は、また、短パケットを利用する場合であっても、無線伝送ビット誤り率を劣化させず、良好な特性を実現できる無線受信装置および無線受信方法ならびに無線通信システム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】
【００１７】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備えた無線送信装置において、前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入することを特徴とする無線送信装置である。【００１８】
また本発明は、上記無線送信装置において、前記トレーニング信号生成手段は、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、を備えることを特徴とする。【００１９】
また本発明は、上記無線送信装置において、前記同期符号系列生成手段が、Ｎｐ行（Ｎｐはバースト信号に挿入する１パイロット信号のシンボル数）Ｎｑ−１列（Ｎｑはバースト信号に挿入するパイロット信号の数）の同期符号系列行列を生成して出力し、前記差動符号化手段は、初期パターンベクトルに対して前記同期符号系列行列を列方向に差動符号化することでＮｐ行Ｎｑ列の差動符号化後行列を生成し、前記インタリーブ手段は、前記差動符号化後行列の第ｍ行第ｎ列の要素が第ｎ番目のパイロット信号の第ｍシンボルのパイロットパターンに対応するよう並び替えて出力することを特徴とする。【００２０】
また本発明は、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する無線送信装置と無線通信接続を行う無線受信装置であって、前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信手段と、前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換手段と、前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期手段と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出手段と、前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期手段と、前記フレーム検出手段で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定手段と、前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正手段と、前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定手段と、前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正手段と、前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別手段とを備えることを特徴とする無線受信装置である。【００２１】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記フレーム検出手段が、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、を備え、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出手段と、を備えることにより前記フレーム位置の検出することを特徴とする。【００２２】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記搬送波周波数推定手段は、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて自己相関値の和を算出する自己相関値和算出手段で出力される自己相関値和の位相を検出し、搬送波周波数を推定することを特徴とする。【００２３】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記フレーム検出手段が、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成手段と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化手段と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ手段と、を備え、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出手段と、を備え、前記自己相関値和算出手段は、前記相関値算出手段の算出した相関値を用いて前記事故相関値の和を算出することを特徴とする。【００２４】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記搬送波周波数推定手段は、精推定の結果に対して複数の周波数オフセット値を加減算することで複数の推定搬送波周波数を生成して出力する周波数オフセット加減算手段をさらに備え、前記搬送波周波数補正手段では、受信バースト信号に対して、前記周波数オフセット加減算手段が生成した複数の推定搬送波周波数により搬送波周波数補正を行うことで複数の周波数補正後受信バースト信号を生成することを特徴とする。【００２５】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記複数の搬送波周波数補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備え、前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記決定された周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、
前記伝搬路補正手段で伝搬路補正された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段をさらに備えることを特徴とする。【００２６】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備え、
前記最尤判定選択手段で選択された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段をさらに備えることを特徴とする。【００２７】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段と、前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、所望の受信バーストデータ信号を決定する誤り検出判定選択手段をさらに備えることを特徴とする。【００２８】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段および前記伝搬路補正手段では、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うシンボル識別手段と、前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行う誤り検出判定選択手段と、前記誤り検出判定選択手段で誤りの検出されない受信バーストが複数存在した場合に、前記誤りの検出されない複数の受信バーストの伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択手段をさらに備えることを特徴とする。【００２９】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記周波数オフセット加減算手段において、前記搬送波周波数推定手段による前記精推定値に対して加減算する複数の周波数オフセット値は、受信バースト信号におけるパイロット信号挿入周期の逆数を整数倍したものであることを特徴とする。【００３０】
また本発明は、上述の無線受信装置において、シンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリング手段をさらに備え、前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定手段の粗推定および前記搬送波周波数補正手段で利用することを特徴とする。【００３１】
また本発明は、上述の無線受信装置において、シンボル間干渉を除去するための第一の波形整形フィルタリング手段をさらに備え、前記第一の波形整形フィルタリング手段によって前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、前記第一の波形整形フィルタリング手段通過後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定手段の粗推定に利用し、前記搬送波周波数補正手段では前記第一の波形整形フィルタリング手段を通過しない受信バースト信号に対して搬送波周波数補正を行い、前記搬送波周波数補正手段による搬送波周波数補正後の受信バースト信号に対してシンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリングを行う第二の波形整形フィルタリング手段をさらに備え、前記第二の波形整形フィルタリング手段による波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記伝搬路推定手段および伝搬路補正手段にて利用することを特徴とする。【００３２】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段は時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定処理を行うことを特徴とする。【００３３】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路補正手段は時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路補正処理を行うことを特徴とする。【００３４】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路推定処理を行うことを特徴とする。【００３５】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路補正手段を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路補正処理を行うことを特徴とする。【００３６】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路推定手段が、前記周波数補正後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、搬送波再生情報、クロック再生情報およびフレーム同期情報を含むパイロット信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記受信信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号を用いて、パイロット信号位置における伝搬路歪み推定を行うパイロット部伝搬路推定手段と、前記パイロット信号位置の伝搬路歪み情報を用いて、データ信号部の伝搬路歪みを補間推定し、受信バースト全体の伝搬路歪み情報を出力するデータ部伝搬路補間推定手段と、を備えることを特徴とする。【００３７】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路補間推定手段が、データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部両端のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上でシンボル位置毎に線形補間して出力することを特徴とする。【００３８】
また本発明は、上述の無線受信装置において、前記伝搬路補間推定手段が、データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部近傍の複数のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上で単純平均して出力することを特徴とする。【００３９】
また本発明は、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成処理と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化処理と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換処理と、を有する無線送信装置における無線送信方法であって、前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入することを特徴とする無線送信方法である。【００４０】
また本発明は、上述の無線送信方法であって、前記トレーニング信号生成処理において、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、を行うことを特徴とする。【００４１】
また本発明は、上述の無線送信方法であって、前記同期符号系列生成処理において、Ｎｐ行（Ｎｐはバースト信号に挿入する１パイロット信号のシンボル数）Ｎｑ−１列（Ｎｑはバースト信号に挿入するパイロット信号の数）の同期符号系列行列を生成して出力し、前記差動符号化処理において、初期パターンベクトルに対して前記同期符号系列行列を列方向に差動符号化することでＮｐ行Ｎｑ列の差動符号化後行列を生成し、前記インタリーブ処理において、前記差動符号化後行列の第ｍ行第ｎ列の要素が第ｎ番目のパイロット信号の第ｍシンボルのパイロットパターンに対応するよう並び替えて出力することを特徴とする。【００４２】
また本発明は、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入する無線送信装置と無線通信接続を行う無線受信装置における無線受信方法であって、前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信処理と、前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換処理と、前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期処理と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出処理と、前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期処理と、前記フレーム検出処理により抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定処理と、前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正処理と、前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定処理と、前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正処理と、前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別処理とを行うことを特徴とする無線受信方法である。【００４３】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記フレーム検出処理においては、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、を行い、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成手段で生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出処理と、を行うことにより前記フレーム位置の検出することを特徴とする。【００４４】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記搬送波周波数推定処理は、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号系列を用いて自己相関値の和を算出する自己相関値和算出処理において出力される自己相関値和の位相を検出し、搬送波周波数を推定することを特徴とする。【００４５】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記フレーム検出処理においては、フレーム同期のための同期符号系列信号を生成する同期符号系列生成処理と、前記同期符号系列信号を差動符号化する差動符号化処理と、前記差動符号化された同期符号系列信号のインタリーブを行うインタリーブ処理と、を行い、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、前記受信バースト信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号系列を用いて相関値を算出する相関値算出処理と、を有し、前記自己相関値和算出処理において、前記相関値算出処理で算出した相関値を用いて前記事故相関値の和を算出することを特徴とする。【００４６】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記搬送波周波数推定処理は、精推定の結果に対して複数の周波数オフセット値を加減算することで複数の推定搬送波周波数を生成して出力する周波数オフセット加減算処理をさらに備え、前記搬送波周波数補正処理においては、受信バースト信号に対して、前記周波数オフセット加減算処理において生成した複数の推定搬送波周波数により搬送波周波数補正を行うことで複数の周波数補正後受信バースト信号を生成することを特徴とする。【００４７】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記複数の搬送波周波数補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択処理をさらに備え、前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理においては、前記決定された周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記伝搬路補正処理において伝搬路補正された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うことを特徴とする。【００４８】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定する最尤判定選択処理をさらに備え、前記最尤判定選択処理において選択された受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行うことを特徴とする。【００４９】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行い、前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、所望の受信バーストデータ信号を決定する誤り検出判定選択処理をさらに備えることを特徴とする。【００５０】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理および前記伝搬路補正処理において、前記複数の周波数補正後受信バースト信号それぞれに対して伝搬路推定および伝搬路補正を実施し、前記複数の伝搬路補正後の受信バースト信号に対してシンボル識別処理を行い、前記複数のシンボル識別後の受信バーストデータ信号に対して誤り検出判定選択を行い、前記誤り検出判定選択処理で誤りの検出されない受信バーストが複数存在した場合に、前記誤りの検出されない複数の受信バーストの伝搬路補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い一つの周波数補正後受信バースト信号を決定することを特徴とする。【００５１】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記周波数オフセット加減算処理において、前記搬送波周波数推定処理による前記精推定値に対して加減算する複数の周波数オフセット値は、受信バースト信号におけるパイロット信号挿入周期の逆数を整数倍したものであることを特徴とする。【００５２】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、シンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリング処理をさらに備え、前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定処理の粗推定および前記搬送波周波数補正処理で利用することを特徴とする。【００５３】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、シンボル間干渉を除去するための第一の波形整形フィルタリング処理をさらに備え、前記第一の波形整形フィルタリング処理において前記シンボルタイミング同期後の受信バースト信号に対して波形整形フィルタリングを行い、前記第一の波形整形フィルタリング処理通過後の受信バースト信号を前記搬送波周波数推定処理の粗推定に利用し、前記搬送波周波数補正処理においては前記第一の波形整形フィルタリング処理を通過しない受信バースト信号に対して搬送波周波数補正を行い、前記搬送波周波数補正処理による搬送波周波数補正後の受信バースト信号に対してシンボル間干渉を除去するための波形整形フィルタリングを行う第二の波形整形フィルタリング処理をさらに備え、前記第二の波形整形フィルタリング処理による波形整形フィルタリング後の受信バースト信号を前記伝搬路推定処理および伝搬路補正処理にて利用することを特徴とする。【００５４】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理において時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路推定処理を行うことを特徴とする。【００５５】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路補正処理において時分割で複数の周波数補正後受信バースト信号に対して伝搬路補正処理を行うことを特徴とする。【００５６】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路推定処理を行うことを特徴とする。【００５７】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路補正処理を複数備え、複数の周波数補正後受信バースト信号に対し並行して伝搬路補正処理を行うことを特徴とする。【００５８】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路推定処理において、前記周波数補正後の受信バースト信号からパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出処理と、搬送波再生情報、クロック再生情報およびフレーム同期情報を含むパイロット信号を生成するトレーニング信号生成処理と、前記受信信号から抽出されたパイロット信号と前記トレーニング信号生成処理において生成されたパイロット信号を用いて、パイロット信号位置における伝搬路歪み推定を行うパイロット部伝搬路推定処理と、前記パイロット信号位置の伝搬路歪み情報を用いて、データ信号部の伝搬路歪みを補間推定し、受信バースト全体の伝搬路歪み情報を出力するデータ部伝搬路補間推定処理と、を有することを特徴とする。【００５９】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路補間推定処理において、データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部両端のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上でシンボル位置毎に線形補間して出力することを特徴とする。【００６０】
また本発明は、上述の無線受信方法であって、前記伝搬路補間推定処理において、データ信号部の伝搬路歪み情報として、データ信号部近傍の複数のパイロット信号位置における伝搬路歪み情報を信号点平面上で単純平均して出力することを特徴とする。【００６１】
また本発明は、また本発明は、無線送信装置と無線受信装置とを有する無線通信システムであって、前記無線送信装置は、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成手段と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成手段と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化手段と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換手段と、を備え、前記トレーニング信号生成手段で生成されるトレーニング信号を、前記多重化手段によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入し、前記無線受信装置は、前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信手段と、前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換手段と、前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期手段と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出手段と、前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期手段と、前記フレーム検出手段で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定手段と、前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正手段と、前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定手段と、前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正手段と、前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別手段と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。【００６２】
また本発明は、無線送信装置と無線受信装置とを有する無線通信システムの無線通信方法であって、前記無線送信装置は、送信データビット系列を情報シンボル系列に変換するシンボル生成処理と、搬送波再生情報、クロック再生情報、フレーム同期情報からなるトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成処理と、前記トレーニング信号と前記情報シンボル系列を多重化し送信バースト信号を生成する多重化処理と、前記送信バースト信号をデジタル／アナログ変換するデジタル／アナログ変換処理と、を有し、前記トレーニング信号生成処理で生成されるトレーニング信号を、前記多重化処理によって、一定シンボル間隔で送信バースト内にパイロット信号として挿入し、前記無線受信装置は、前記無線送信装置から送信された無線バースト信号を受信する受信処理と、前記受信バースト信号のアナログ／デジタル変換を行うアナログ／デジタル変換処理と、前記アナログ／デジタル変換後の受信バースト信号を用いてシンボルタイミング同期を行うシンボルタイミング同期処理と、前記シンボルタイミング確立後の受信バースト信号からフレーム位置の検出とパイロット信号の抽出とを行うフレーム検出処理と、前記検出フレーム位置の情報を用いてフレーム同期を行うフレーム同期処理と、前記フレーム検出処理で抽出されたパイロット信号情報を用いて搬送波周波数推定を行う搬送波周波数推定処理と、前記フレーム同期確立後の受信バースト信号に対して、前記推定搬送波周波数を用いて搬送波周波数補正を行う搬送波周波数補正処理と、前記周波数補正後の受信バースト信号に基づき、伝搬路歪みを推定し出力する伝搬路推定処理と、前記周波数補正後の受信バースト信号に対して、前記伝搬路歪み情報を用いて伝搬路歪み補正を行う伝搬路補正処理と、前記伝搬路補正後の受信バースト信号の情報シンボル系列を受信データビット系列に変換するシンボル識別処理と、を有することを特徴とする無線通信方法である。
【発明の効果】
【００６３】
本発明の無線送信装置および無線受信装置では、図１７あるいは図１８に例示したフレーム構成を実現できる。ただし、図１７あるいは図１８で示したパイロット信号は等間隔で配置されており、搬送波再生、シンボルタイミング再生、フレーム同期、伝搬路歪み補正に必要な同期情報が共通トレーニング信号として含まれている。これは図２８に示した従来の無線送信装置および無線受信装置で用いられるフレーム構成と比較して、搬送波再生、シンボルタイミング再生およびフレーム同期に必要な情報を個別にフレーム内に持つ必要がない。したがって、特に短パケットの通信トラフィックが支配的な場合でも、伝送効率を向上させることができる。【００６４】
本発明の搬送波周波数推定は、バースト内に等間隔で分散配置された既知の信号系列であるパイロット信号を用いるため、短パケット長かつＣＮＲが低い環境においても高精度な搬送波周波数同期特性を実現することができる。従来の無線送信装置および受信装置では、バースト内で隣接するシンボルに符号系列情報を埋め込んでいる。したがってランダム信号系列との相互相関値をフレーム位置をずらして比較してピーク検出を行う必要があるため、系列長をある程度長くする必要がある。一方、本発明の無線受信装置では、パイロット信号生成回路で生成される複数の同期符号系列の直交性を利用してフレーム同期を行っている。また、隣接シンボルではなくパイロット挿入間隔単位で差動符号化された符号系列を用いている。したがって、本発明では、フレーム位置を前後にずらすとパイロットがオーバーラップする範囲では符号パターン同士が直交し相互相関値が著しく小さくなるため、短い同期符号系列長でも高精度なフレーム検出が可能となる。【００６５】
また本発明の無線受信装置は、同期符号系列に対する相互相関値を計算してフレーム検出を行うが、同期符号系列はパイロット挿入間隔単位で差動符号化されているため、算出される相互相関値はパイロット挿入間隔毎の自己相関値の和でもある。これを利用して、パイロット挿入間隔あたりの位相回転量、すなわち搬送波周波数オフセットが推定できる。すなわち、同じ信号処理でフレーム同期と搬送波周波数補正を同時に行うことができる。【００６６】
また本発明は、パイロット信号が複数配置されたバースト信号を復調する際に、同一パイロット信号内のシンボル信号間の自己相関和をとることで粗推定を行い、さらに、複数のパイロット信号間のシンボル信号間の自己相関和をとることで精推定を行うので、搬送波（キャリア）周波数推定の高精度化を図ることができる。さらに、精推定を行った結果に対して複数の周波数オフセットを加減算することで複数の周波数候補を生成し、それらの候補に対して、一括復調処理で必要な伝搬路推定、同期検波（伝搬路補正）をそれぞれ実施し、さらに同期検波後の信号に対して最尤判定を行い、最適な信号を求めた上で復調処理を行うようにしているので、単一の推定周波数を用いる場合に比べてより正確なキャリア周波数補正を実現することができる。この場合の装置構成は、複数の信号に対して時系列に処理するものと、複数の装置を並列的に設けて同時に処理するものが考えられる。【００６７】
また本発明の無線送信装置および受信装置では、各パイロット信号はデータ内に分散して配置される。したがって、パイロット信号毎に高精度な伝搬路推定を行うことが可能となり、伝搬路変動追従性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の無線受信装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】信号点位置を用いた最尤推定法について説明する第１の図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の無線受信装置で用いるバースト構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態を示すブロック図である。
【図１１】信号点位置を用いた最尤推定法について説明する第２の図である。
【図１２】第４、第６、第７、第８の実施形態による効果を説明する図である。
【図１３】本発明の実施例１におけるパラメータ比較条件を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１における特性比較を示す図（その１）である。
【図１５】本発明の実施例１における特性比較を示す図（その２）である。
【図１６】本発明の第９の実施の形態を示すブロック図である。
【図１７】本発明の無線送信装置および無線受信装置で用いるフレーム構成図を示す第１の図である。
【図１８】本発明の無線送信装置および無線受信装置で用いるフレーム構成図を示す第２の図である。
【図１９】本発明の無線送信装置のパイロット生成回路の実施の形態（第１０の実施形態）を示すブロック図である。
【図２０】本発明の無線送信装置のパイロット生成例を示す図である。
【図２１】本発明の無線受信装置の第１１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２２】本発明の無線受信装置のフレーム検出・同期回路の実施の形態（第１２の実施形態）を示すブロック図である。
【図２３】本発明の無線受信装置のフレーム位置情報の算出方法の例を示す図である。
【図２４】実施例２におけるパラメータ比較条件を示す図である。
【図２５】実施例２における特性を示す図である。
【図２６】従来の無線送信装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２７】従来の無線受信装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２８】従来の無線送信装置および無線受信装置で用いるフレーム構成図を示す図である。
【図２９】本発明の無線受信装置における伝搬路推定回路の実施の形態（第１４の実施形態）を示す図である。
【図３０】実施例３における伝搬路線形補間推定方法の例を示す図である。
【図３１】実施例３における伝搬路平均補間推定方法の例を示す第１の図である。
【図３２】実施例３における伝搬路平均補間推定方法の例を示す第２の図である。
【図３３】実施例３におけるパラメータ比較条件を示す図である。
【図３４】実施例３における特性を示す図である。
【図３５】実施例４におけるパラメータ条件を示す図である。
【図３６】実施例４における特性を示す第１の図を示す図である。
【図３７】実施例４における特性を示す第２の図を示す図である。
【図３８】実施例４における特性を示す第３の図を示す図である。
【図３９】実施例４における特性を示す第４の図を示す図である。
【図４０】実施例４における特性を示す第５の図を示す図である。
【図４１】実施例４における特性を示す第６の図を示す図である。
【図４２】実施例５ダイバーシチ技術を用いた場合の無線受信装置を示すブロック図である。
【図４３】実施例５実験における装置条件及び測定条件を示す図である。
【図４４】実施例５実験結果におけるパケット誤り特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１  準同期検波回路
１２  アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１３  受信信号記憶回路
１４  シンボルタイミング再生回路
１５，３１  波形整形フィルタ回路
１６  搬送波周波数推定回路
１７  搬送波周波数補正回路
１８  伝搬路推定回路
１９  同期検波回路
２０  復調回路
２１  周波数オフセット加減算回路
２２，３０  （複数受信バースト対応）搬送波周波数補正回路
２３，３２，４１  （複数受信バースト対応）伝搬路推定回路
２４，３３，４２  （複数受信バースト対応）同期検波回路
２５，３４，４６  最尤判定選択回路
４０  （複数受信バースト対応）最尤判定選択回路
４３，４４  （複数受信バースト対応）復調回路
４５   誤り検出選択判定回路
１０１，３０１  シンボル生成回路
１０２  プリアンブル生成回路
１０３，３０３  多重化回路
１０４，３０４  デジタル/アナログ変換回路
２０１，４０１  アナログ/デジタル変換回路
２０２  搬送波再生回路
２０３，４０４  シンボルタイミング同期回路
２０４  伝搬路推定回路
２０５  伝搬路補正回路
２０６，５０２  シンボル識別回路
２０７，４０５  フレーム検出回路
２０８，４０７  フレーム同期回路
３０２，７０２  パイロット信号生成回路
４０２  準同期検波回路
４０３  受信信号記憶回路
４０８  搬送波周波数推定回路
４０９  搬送波周波数補正回路
５００  伝搬路推定回路
５０１  伝搬路補正回路
６０１  同期符号系列生成回路
６０２  差動符号化回路
６０３  インタリーバ
７０１  パイロット部抽出回路
７０３  自己相関和算出回路
８０１  パイロット部抽出回路
８０２  パイロット信号生成回路
８０３  パイロット部伝搬路推定回路
８０４  データ部伝搬路補間推定回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明による無線受信装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。図１に示す無線受信装置は、準同期検波回路１１と、アナログ−デジタル変換器１２と、受信信号記憶回路１３と、シンボルタイミング再生回路１４と、波形整形フィルタ１５と、搬送波周波数推定回路１６と、搬送波周波数補正回路１７と、伝搬路推定回路１８と、同期検波回路１９と、復調回路２０とから構成されている。【００７１】
準同期検波回路１１は、入力受信バースト信号に対して受信器自身の局部発振器を用いて準直交同期検波を行う。アナログ−デジタル変換器１２は、準同期検波回路１１から出力されるアナログ検波信号（準同期検波信号）Ｓ１１をデジタル量子化されたデジタル信号Ｓ１２に変換する。受信信号記憶回路１３は、アナログ−デジタル変換器１２から出力される受信信号Ｓ１２を、受信バースト毎に全て一括蓄積する。【００７２】
シンボルタイミング再生回路１４は、受信信号記憶回路１３に記憶されている受信バースト信号Ｓ１３に含まれる一部あるいは全てのシンボルの受信信号情報からシンボルタイミングを抽出再生し、シンボルタイミングの同期を行う。すなわち、受信信号記憶回路１３に蓄積された受信バースト信号Ｓ１３は、シンボルタイミング再生回路１４に入力され、受信バースト信号Ｓ１３の一部あるいは全ての信号を用いてシンボル識別点が判定され、シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４として出力される。【００７３】
波形整形フィルタ１５は、シンボルタイミング再生回路１４によってシンボルタイミング同期が確立された受信バースト信号Ｓ１４に対し、シンボル間干渉を除去し所望の受信シンボル情報を抽出する処理を行う。すなわち、シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４は、波形整形フィルタ１５に入力され、隣接シンボル間干渉が除去され波形整形されたシンボル単位の受信バースト信号Ｓ１５が出力される。【００７４】
搬送波周波数推定回路１６は、波形整形フィルタ１５から出力される波形整形後の受信バースト信号Ｓ１５に含まれる一部あるいは全てのシンボルの受信信号情報から、受信信号の搬送波周波数の推定を行う。本実施の形態においては、搬送波周波数推定回路１６が、受信バースト信号の搬送波周波数の推定を行う際に、まず、同一パイロット信号のシンボル信号間の自己相関和（自己相関関数）により粗推定を行い、さらに複数のパイロット信号間（例えば隣り合う前後のパイロット信号間）のシンボル信号間の自己相関和により精推定を行うという２段階の処理によって搬送波周波数を推定するようにしている。【００７５】
本実施の形態で用いられる受信バーストの構成は、例えば図５に示すようにパイロット信号がデータバースト内に複数配置されたものとなっている。すなわち、任意のデータが所定（既知）の複数のパイロット信号によって分割された形でバースト信号が構成されている。なお、図５に示すように、既知の信号系列であるパイロット信号をデータバースト内に一定間隔（等間隔）等の所定間隔に配置した場合、一括で受信信号に対する信号処理を行う際にそれら等間隔で配置された複数のパイロット信号を利用することでシンボルタイミング同期、搬送波周波数推定、伝搬路推定等のバースト同期処理を容易に高精度化することができる。【００７６】
上述した搬送波周波数推定回路１６による２段階の推定処理は次のようにして行うことができる。ここで、図５に示すような受信バースト内のi番目のパイロット信号（パイロット部）の第jシンボルをPij（i＝１，…，m， j＝１，…，n）とする。粗推定は、同一パイロット部のシンボル、すなわちjが共通となるシンボル同士のシンボル自己相関和から求められる。また、精推定は、複数の異なるパイロット間で対応する位置のシンボル、すなわちjが共通となるシンボル同士の自己相関和から求められる。搬送周波数の推定は、粗推定では同一パイロット信号内のシンボル信号間の自己相関和を用いる。周波数推定精度は低いが、周波数推定範囲が広い為、周波数スリップ現象を起こしにくい。一方精推定では複数のパイロット信号間のシンボル信号間の自己相関和を用いる。周波数推定範囲が狭い為、周波数スリップ現象を起こし易いが、逆に周波数推定精度は高い。両者を組み合わせることによって、周波数推定範囲が広く、推定精度も高い、搬送波周波数の推定を行なうことができる。【００７７】
搬送波周波数補正回路１７は、搬送波周波数推定回路１６によって推定された推定搬送波周波数Ｓ１６を用いて、波形整形フィルタ１５から出力される受信バースト信号に対して周波数補正を行う。すなわち、波形整形後の受信バースト信号Ｓ１５は、搬送波周波数補正回路１７に入力され、推定搬送波周波数Ｓ１６を用いて複素乗算あるいは位相回転によって搬送波周波数補正が行われ、搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ１７が出力される。【００７８】
伝搬路推定回路１８は、搬送波周波数補正回路１７から出力された受信バースト信号Ｓ１７に含まれる一部あるいは全てのシンボルの受信信号情報から、振幅、位相回転等の伝搬路歪みをシンボル単位で推定して伝搬路歪み情報信号Ｓ１８を出力する。同期検波回路（伝搬路補正手段）１９は、伝搬路推定回路１８によって推定された伝搬路情報を用いて、搬送波周波数補正回路１７から出力された受信バースト信号Ｓ１７に対してシンボル単位で伝搬路歪み補正により直交同期検波を行う。復調回路２０は、同期検波回路１９から出力される直交同期検波後の受信バースト信号（同期検波信号）Ｓ１９を用いて受信バースト信号の復調処理を行う。【００７９】
以上のようにして、図１に示す無線受信装置は、受信信号記憶回路１３を用いて受信バースト信号を一括蓄積し、蓄積した信号を用いてシンボルタイミング再生、搬送波周波数推定、伝搬路推定等を行う。特に、搬送波周波数推定の際にはパイロット信号のシンボル信号間の自己相関和による２段階の推定を行うことで、効率良くかつ高精度に推定処理を行っている。【００８０】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１並びに後述する図４、図６、図７、図８、図９及び図１０の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。図２に示す第２の実施の形態では、図１に示す第１の実施の形態に対して周波数オフセット加減算回路２１が追加されている。【００８１】
図２において、受信信号Ｓ１０は、準同期検波回路１１に入力され、準同期検波信号Ｓ１１として出力される。準同期検波信号Ｓ１１はアナログ／デジタル変換器１２に入力され、デジタル量子化された受信信号Ｓ１２として出力される。デジタル変換された受信信号Ｓ１２は、受信信号記憶回路１３に受信バースト全体にわたって蓄積される。受信信号記憶回路１３に蓄積された受信バースト信号Ｓ１３は、同期処理及び復調処理のために適宜読み出される。【００８２】
受信信号記憶回路１３に蓄積された受信バースト信号Ｓ１３は、シンボルタイミング再生回路１４に入力され、受信バースト信号Ｓ１３の一部あるいは全ての信号を用いてシンボル識別点が判定され、シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４として出力される。シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４は、波形整形フィルタ１５に入力され、隣接シンボル間干渉が除去され波形整形されたシンボル単位の受信バースト信号Ｓ１５が出力される。【００８３】
波形整形後の受信バースト信号Ｓ１５は、搬送波周波数推定回路１６に入力され、受信バースト信号Ｓ１５の一部あるいは全ての信号を用いて搬送波周波数の粗推定及び精推定が行われ、推定搬送波周波数Ｓ１６が出力される。推定搬送波周波数Ｓ１６は周波数オフセット加減算回路２１に入力され、周波数オフセット加減算回路２１によって、搬送波周波数推定時に生じる周波数スリップ等の影響を考慮して計算される特定の周波数オフセットが加減算され、その結果得られる推定搬送波周波数を加えた複数の推定搬送波周波数Ｓ２１が出力される。【００８４】
また、波形整形後の受信バースト信号Ｓ１５は、搬送波周波数補正回路２２へも入力され、複数の推定搬送波周波数Ｓ２１を用いて複素乗算あるいは位相回転によって搬送波周波数補正が行われ、複数の推定搬送波周波数Ｓ２１の各周波数に対応した搬送波周波数補正後の受信バースト信号Ｓ２２が複数出力される。【００８５】
図１を参照して説明した本発明による無線受信装置の第１の実施の形態で受信バースト信号の搬送波周波数の粗推定及び精推定を行った場合には、精推定の引き込み範囲が±ｆｓ／(２Ｎｐｄ)｛ｆｓ：変調速度（ｓｙｍｂｏｌ／秒）、Ｎｐｄ：パイロット挿入間隔（ｓｙｍｂｏｌ）｝となる。但し、この時パイロット挿入周期ＴｐはＮｐｄ／ｆｓ（秒）で与えられる。ここで、パイロット信号挿入間隔Ｎｐｄ、すなわちパイロット信号挿入周期Ｔｐが大きいほど、搬送波周波数推定の引き込み範囲は小さくなる。粗推定の引き込み精度に対して精推定の引き込み範囲の乖離が大きくなると、周波数スリップ現象を生じやすくなる。その結果、搬送波周波数の誤検出率が増加し、無線伝送誤り率が劣化する。【００８６】
そこで、図２に示す本発明の第２の実施の形態では、搬送波周波数補正回路２２において、搬送波周波数オフセットの精推定値△fとして、周波数オフセット加減算回路２１から出力される周波数スリップを考慮した複数の推定周波数候補｛△ｆ±ｕ・ｆｓ／Ｎｐｄ（ｕ＝１，２，３，…）｝を用いて、並列に搬送波周波数補正を行っている。すなわち、周波数オフセット加減算回路２１において、搬送波周波数推定回路１６で推定された精推定値に対して加減算される複数の周波数オフセット値は、受信バースト信号におけるパイロット信号挿入周期を整数倍したものとなっている。この構成では、仮に周波数スリップ現象が生じた場合でも、複数の推定周波数候補の中には適切な推定搬送波周波数が含まれている可能性が高いことを利用している。【００８７】
搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ２２は、伝搬路推定回路２３に入力され、複数の受信バースト信号Ｓ２２の一部あるいは全ての信号を用いて伝搬路歪みを推定し、伝搬路歪み情報信号Ｓ２３が出力される。搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ２２は、同期検波回路２４に入力され、伝搬路歪み情報信号Ｓ２３を用いてそれぞれシンボル単位で伝搬路歪み補正が行われ、直交同期検波後の受信バースト信号Ｓ２４が出力される。【００８８】
直交同期検波後の複数の受信バースト信号Ｓ２４は、最尤判定選択回路２５に入力され、異なる推定搬送波周波数を用いて直交同期検波された複数の受信バースト信号から、信号点位置等の特徴を用いて最適なバーストの最尤判定選択を行い、その最適な受信バースト信号Ｓ２５が出力される。最尤判定選択された直交同期検波後の受信バースト信号Ｓ２５は、復調回路２０に入力され、所望の受信バーストデータ信号が抽出、復調される。【００８９】
図１に示した本発明の無線受信装置の第１の実施の形態では、単一の推定搬送波周波数に対して搬送波周波数補正、伝搬路推定、同期検波を行うのに対し、図２に示した本発明の第２の実施の形態では、搬送波周波数推定回路１６から出力される推定搬送波周波数Ｓ１６に対し周波数オフセット加減算回路２１で周波数オフセットを加減算して推定搬送波周波数Ｓ２１を複数出力し、搬送波周波数補正、伝搬路推定、同期検波を同時並列的に行い、最終的に最尤判定選択回路２５によって最適受信バーストを選択している点が異なる。【００９０】
ここで、図３を参照して、最尤判定選択回路２５における信号点位置を用いた最尤推定法について説明する。ここでは、変調方式をＱＰＳＫとした場合を例に挙げる。不適切な推定搬送波周波数を用いて周波数補正を行った場合、図３の左に示すように信号点位相がロックせず信号点配置がランダムとなる。一方、適切な推定搬送波周波数を用いて周波数補正を行った場合、図３の右に示すように信号点位相がロックして、ＱＰＳＫの理想的な信号点位置付近に分布する。すなわち、直交同期検波後のペイロード部の各信号点から最寄りのＱＰＳＫ理想信号点位置までの距離の和を計算し、この距離和が最短となる搬送波周波数候補を選択すればよい。ただし、ユークリッド距離やマンハッタン距離等直交座標系における距離判定だけでなく、極座標系における理想信号点位置との位相差の和等を利用してもよい。【００９１】
また、図２の構成では、上述したように複数の推定搬送波周波数候補から適切な推定搬送波周波数を選択するために、同期検波回路２４の後に最尤判定選択回路２５を用いている。不適切な推定搬送波周波数候補を用いて搬送波周波数補正を行った場合には、同期検波後の信号点配置がランダムとなる。この特徴を利用して最尤判定選択回路２５を構成することで、適切な推定搬送波周波数を選択することが可能となる。【００９２】
次に、本発明における無線受信装置の第３の実施の形態について図６を参照して説明する。図２のものに対応する部分には同じ参照番号を付してある。図６の第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態と全く等価な処理を行うものであるが、搬送波周波数補正、伝搬路推定、同期検波の並列処理を個別に書き下したものである。すなわち、図６の搬送波周波数補正回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、…が図２の搬送波周波数補正回路２２に対応し、図６の伝搬路推定回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、…が図２の伝搬路推定回路２３に対応し、そして、図６の同期検波回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、…が図２の同期検波回路２４に対応している。また、図６の推定搬送波周波数Ｓ２１ａ、Ｓ２１ｂ、Ｓ２１ｃ、…、Ｓ２１ｘ、搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂ、Ｓ２２ｃ、…、伝搬路歪み情報信号Ｓ２３ａ、Ｓ２３ｂ、Ｓ２３ｃ、…、及び受信バースト信号Ｓ２４ａ、Ｓ２４ｂ、Ｓ２４ｃ、…、Ｓ２４ｘが、図２の推定搬送波周波数Ｓ２１、受信バースト信号Ｓ２２、伝搬路歪み情報信号Ｓ２３、及び受信バースト信号Ｓ２４にそれぞれ対応している。【００９３】
なお、実回路の構成上は、図２に示した第２の実施の形態のように同じ回路を時分割で繰り返し用いても、図６に示した第３の実施の形態のように並列に回路を配置しても構わない。【００９４】
次に、本発明における無線受信装置の第４の実施の形態を図４に示す。図１、図２、図６、図７、図８、図９及び図１０の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。図４において、受信信号Ｓ１０は、準同期検波回路１１に入力され、準同期検波信号Ｓ１１として出力される。準同期検波信号Ｓ１１はアナログ／デジタル変換器１２に入力され、デジタル量子化された受信信号Ｓ１２として出力される。【００９５】
デジタル変換された受信信号Ｓ１２は、受信信号記憶回路１３に受信バースト全体にわたって蓄積される。受信信号記憶回路１３に蓄積された受信バースト信号Ｓ１３は、同期処理及び復調処理のために適宜読み出される。受信信号記憶回路１３に蓄積された受信バースト信号Ｓ１３は、シンボルタイミング再生回路１４に入力され、受信バースト信号Ｓ１３の一部あるいは全ての信号を用いてシンボル識別点が判定され、シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４として出力される。シンボルタイミング同期の確立された受信バースト信号Ｓ１４は、第一の波形整形フィルタ１５（本実施の形態では２つの波形整形フィルタを用いるためそれらを第一及び第二の波形整形フィルタとして区別している。）に入力され、隣接シンボル間干渉が除去され波形整形されたシンボル単位の受信バースト信号Ｓ１５が出力される。【００９６】
第一の波形整形後の受信バースト信号Ｓ１５は、搬送波周波数推定回路１６に入力され、受信バースト信号Ｓ１５の一部あるいは全ての信号を用いて搬送波周波数の粗推定及び精推定が行われ、推定搬送波周波数Ｓ１６が出力される。推定搬送波周波数Ｓ１６は、周波数オフセット加減算回路２１に入力され、搬送波周波数推定時に生じる周波数スリップ等の影響を考慮して計算される特定の周波数オフセットを加減算し、その結果得られる推定搬送波周波数を加えた複数の推定搬送波周波数Ｓ２１が出力される。【００９７】
また、シンボルタイミング同期確立後の受信バースト信号Ｓ１４は、搬送波周波数補正回路３０に入力され、複数の推定搬送波周波数Ｓ２１を用いて複素乗算あるいは位相回転によって搬送波周波数補正が行われ、搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ３０が出力される。搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ３０は、第二の波形整形フィルタ３１に入力され、隣接シンボル間干渉が除去され波形整形されたシンボル単位の受信バースト信号Ｓ３１が出力される。【００９８】
第二の波形整形後の受信バースト信号Ｓ３１は、伝搬路推定回路３２に入力され、複数の受信バースト信号Ｓ３１の一部あるいは全ての信号を用いて伝搬路歪みを推定し、伝搬路歪み情報信号Ｓ３２が出力される。搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ３１は、同期検波回路３３に入力され、伝搬路歪み情報信号Ｓ３２を用いてそれぞれシンボル単位で伝搬路歪み補正が行われ、直交同期検波後の受信バースト信号Ｓ３３が出力される。【００９９】
直交同期検波後の複数の受信バースト信号Ｓ３３は、最尤判定選択回路３４に入力され、異なる推定搬送波周波数を用いて直交同期検波された複数の受信バースト信号から、信号点位置等の特徴を用いて最適なバーストの最尤判定選択を行い、その最適な受信バースト信号Ｓ３４が出力される。最尤判定選択された直交同期検波後の受信バースト信号Ｓ３４は、復調回路２０に入力され、所望の受信バーストデータ信号が抽出、復調される。【０１００】
図４に示す本発明の第４の実施の形態は、図２に示す本発明の無線受信装置の第２の実施の形態と比較して大部分は共通である。ただし、図２の第２の実施の形態では、波形整形フィルタ１５通過後の受信バースト信号Ｓ１５に対して搬送波周波数補正回路２２で搬送波周波数補正を行うのに対して、図４の本発明の第４の実施の形態では、第一の波形整形フィルタ１５通過前の受信バースト信号Ｓ１４に対して搬送波周波数補正回路３０で搬送波周波数補正を行い、その後第二の波形整形フィルタ３１を通過させている点が異なる。【０１０１】
波形整形フィルタ１５は、希望シンボル信号抽出に影響する帯域制限通過フィルタである。送受信器間の搬送波周波数オフセットがこの帯域制限通過フィルタの通過帯域と比較して無視できない場合、すなわち搬送波周波数推定回路１６で推定された搬送波周波数オフセット△fが大きい場合には、波形整形フィルタ１５後の希望信号電力が帯域制限によって削減されてしまことになる。一方、図４の第４の実施の形態では、第一の波形整形フィルタ１５通過前の信号Ｓ１４に対して搬送波周波数補正を行い、周波数補正後に第二の波形整形フィルタ３１を通過させている、この構成によって、送受信器間の搬送波周波数オフセットが大きい場合でも、受信バースト信号の希望信号電力の削減を回避することが可能となる。【０１０２】
なお、図４の搬送波周波数補正回路３０、波形整形フィルタ３１、伝搬路推定回路３２、同期検波回路３３及び最尤判定選択回路３４が、それぞれ、図２の搬送波周波数補正回路２２、波形整形フィルタ１５、伝搬路推定回路２３、同期検波回路２４及び最尤判定選択回路２５と同様な構成を有している。【０１０３】
次に、本発明における無線受信装置の第５の実施の形態を図７に示す。図４の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。これは図４に示した第４の実施の形態と全く等価な処理を行うものであるが、搬送波周波数補正、伝搬路推定、同期検波の並列処理を個別に書き下したものである。実回路の構成上は、図４に示した第４の実施の形態のように同じ回路を繰り返し用いても、図７に示した第５の実施の形態のように並列に回路を配置しても構わない。【０１０４】
なお、図７の搬送波周波数補正回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、…が図４の搬送波周波数補正回路３０に対応し、図７の波形整形フィルタ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、…が図４の波形整形フィルタ３１に対応し、図７の伝搬路推定回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、…が図４の伝搬路推定回路３２に対応し、そして、図７の同期検波回路３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、…が図４の同期検波回路３３に対応している。また、図７の推定搬送波周波数Ｓ２１ａ、Ｓ２１ｂ、Ｓ２１ｃ、…、Ｓ２１ｘ、搬送波周波数補正後の複数の受信バースト信号Ｓ３０ａ、Ｓ３０ｂ、Ｓ３０ｃ、…、受信バースト信号Ｓ３１ａ、Ｓ３１ｂ、Ｓ３１ｃ、…、伝搬路歪み情報信号Ｓ３２ａ、Ｓ３２ｂ、Ｓ３２ｃ、…、及び受信バースト信号Ｓ３３ａ、Ｓ３３ｂ、Ｓ３３ｃ、…、Ｓ３３ｘが、図４の推定搬送波周波数Ｓ２１、受信バースト信号Ｓ３０、受信バースト信号Ｓ３１、伝搬路歪み情報信号Ｓ３２、及び受信バースト信号Ｓ３３にそれぞれ対応している。【０１０５】
以上述べたように、本発明における無線受信装置を用いることによって、高精度な搬送波周波数推定及び補正が可能となる。すなわち、無線バーストの長さが短く、搬送波信号電力対雑音電力比が小さい領域においても、良好な無線伝送誤り率特性を実現できる。【０１０６】
また、本発明によれば、パイロット信号が等間隔（一定間隔）で配置された無線バーストを受信して搬送波周波数推定を行う場合に、周波数スリップ現象による搬送波周波数の誤検出確率を抑制し、搬送波周波数推定精度を向上させることが可能となる。搬送波周波数推定精度を向上させることによって、ＣＮＲの低い環境においても無線伝送ビット誤り率の劣化を抑制でき、無線伝送距離を拡大することができる。また、短パケットを利用する場合であっても、無線伝送ビット誤り率を劣化させず、良好な特性を実現できる。【０１０７】
次に、図８を参照して、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１、図２、図４、図６、図７並びに後述する図９、図１０の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。図８に示す第６の実施の形態では、図４に示す第４の実施の形態と比較して最尤判定選択回路の位置が異なる。【０１０８】
図８において、受信信号Ｓ１０の入力から波形整形後の受信バースト信号Ｓ３１の出力の部分までは、図４に示した第４の実施の形態と全く共通である。
第二の波形整形後の受信バースト信号Ｓ３１は、最尤判定選択回路４０に入力され、複数の搬送波周波数補正後の信号に対して信号の最尤判定選択を行い、一つの周波数補正後受信バースト信号Ｓ４０が選択出力される。一つに絞られた周波数補正後受信バースト信号Ｓ４０は、伝搬路推定回路４１に入力され、受信バースト信号Ｓ４０の一部あるいは全ての信号を用いて伝搬路歪みを推定し、伝搬路ゆがみ情報信号Ｓ４１が出力される。周波数補正後受信バースト信号Ｓ４０は、同期検波回路４２に入力され、伝搬路歪み情報信号Ｓ４１を用いてそれぞれシンボル単位で伝搬路歪み補正が行われ、直交同期検波後の受信バースト信号Ｓ４２が出力される。直交同期検波後の単一の受信バースト信号Ｓ４２は、復調回路４３に入力され、所望の受信バーストデータ信号が抽出、復調される。【０１０９】
図８に示す本発明の第６の実施の形態は、図４に示す第４の実施の形態と比較して大部分は共通である。ただし、図４に示す第４の実施の形態では、複数の周波数補正後受信バースト信号Ｓ３１に対して伝搬路推定および直交同期検波を行った後に最尤判定選択を行うのに対し、図８に示す第６の実施の形態では、複数の周波数補正後受信バースト信号Ｓ３１を用いて最尤判定選択を行い、適切な受信バースト信号を選択した後に、伝搬路推定および直交同期検波を行う点が異なる。【０１１０】
ここで、図１１を参照して、最尤判定選択回路４０における信号点位置を用いた最尤推定法について説明する。ここでは、変調方式をＱＰＳＫとした場合を例に挙げる。不適切な推定搬送波周波数を用いて周波数補正を行った場合、図１１の左に示すように、４逓倍後の信号点位相がロックせず信号点配置がランダムとなる。一方、適切な推定搬送波周波数を用いて周波数補正を行った場合、図１１の右に示すように４逓倍後の信号点位相がロックして、ある信号点位置の周囲に分布する。すなわち、４逓倍後の信号点位置の分散を計算し、この分散が最小となる搬送波周波数候補を選択すればよい。ただし直交座標系における分散に限らず、極座標系での位相成分の分散や、分散に代わる指標を用いてもよい。【０１１１】
図８に示す本発明の第６の実施の形態は、同期検波前の受信バースト信号情報を用いて最尤判定選択を行うため、図４に示す第４の実施の形態と比較して伝送特性の劣化が懸念される。一方で、伝搬路推定および直交同期検波を複数の受信バーストに対して実施する必要がないため、回路の規模を小さくすることが可能となる。すなわち、バースト内での伝搬路変動がさほど大きくないと見なせる場合は、装置の簡略化に有効であるといえる。また、バーストが長い、あるいは十分ＣＮＲを確保できる環境においても、同様に伝搬路補償の影響を小さく見なせるため、第６の実施の形態は装置の簡略化に有効である。【０１１２】
次に、図９を参照して、本発明の第７の実施の形態について説明する。図１、図２、図４、図６、図７、図８並びに後述する図１０の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。図９に示す第７の実施の形態では、図４に示す第４の実施の形態と比較して最尤判定選択ではなく誤り検出を用いた判定選択を行う点が異なる。
図９において、受信信号Ｓ１０の入力から直交同期検波後の複数の受信バースト信号Ｓ３３の出力の部分までは、図４に示した第４の実施の形態と全く共通である。
直交同期検波後の複数の受信バースト信号Ｓ３３は、復調回路４４にそれぞれ入力され、複数の受信バーストデータ信号Ｓ４４として復調される。複数の復調後受信バーストデータ信号Ｓ４４は、誤り検出選択判定回路４５に入力され、誤りの検出されない所望の受信バーストデータ信号Ｓ４５が選択、抽出される。なお、図９においては搬送波周波数補正回路３０、伝搬路推定回路３２、同期検波回路３３の構成がそれぞれ１つである場合を示しているが、これらの構成が図６や図７（図６、図７においては符号が異なる）で示すように、並列に構成されるようにしてもよい。【０１１３】
図９に示す本発明の第７の実施の形態は、図４に示す第４の実施の形態と比較して大部分は共通である。ただし、図４に示す第４の実施の形態では、最尤判定選択の後選択された受信バースト信号のみに対して復調処理を行うのに対し、図９に示す第７の実施の形態では、全ての受信バースト信号Ｓ３３に対して復調処理を行い、複数の受信バーストデータ信号Ｓ４４に対して誤り検出を行い所望の受信バーストデータ信号を選択する点が異なる。なお、受信データを用いた誤り検出方式としては、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などが代表的例として挙げられる。【０１１４】
ここで、図１２を参照して、本発明の第７の実施の形態の伝送特性の特徴について定性的に説明する。図４に示す第４の実施の形態の伝送特性と比較して、図９に示す第７の実施の形態は低ＣＮＲ領域での伝送特性に優れる。ただし、これはデータ伝送に誤り訂正符号が適用されていることが前提となる。複数の受信バーストに対して一旦全て復調および誤り訂正復号を実施することにより、誤り検出の精度が向上する。したがって、誤り訂正を介さない第４の実施の形態と比較して、低ＣＮＲ領域での伝送特性が向上する。さらに、図１２ではパケット誤り率=Ｐｅｆでフロア特性を示している。これは不適切な搬送波周波数で周波数補正された受信バーストからの受信バーストデータ信号がランダムビット系列になるために、誤りバーストであるにもかかわらず、極めて低い確率ではあるが誤りが検出されないことがあるためである。ただし、一般に誤りの誤検出はＣＲＣビット長を延長する等によって抑制が可能である。あるいは、以下に示す第８の実施の形態を採ることにより、高ＣＮＲ領域におけるパケット誤り率を抑制することも可能である。【０１１５】
次に、図１０を参照して、本発明の第８の実施の形態について説明する。図１、図２、図４、図６、図７、図８並び図９の対応する部分とは同じ参照番号を付してある。図１０に示す第８の実施の形態では、図９に示す第７の実施の形態と比較して、さらに最尤判定選択を行う点が異なる。【０１１６】
図１０において、受信信号Ｓ１０の入力から直交同期検波後の複数の受信バーストデータ信号Ｓ４４の出力の部分までは、図９に示した第７の実施の形態と全く共通である。
複数の復調後受信バーストデータ信号Ｓ４４は、誤り検出選択判定回路４５に入力され、誤りの検出されない所望の受信バーストデータ信号Ｓ４５が選択、抽出される。ただし、不適切な搬送波周波数補正によって、誤りバーストであるにもかかわらず誤りが検出されなかった場合には、Ｓ４５は複数の受信バーストデータ信号として出力される。なお、図１０においては搬送波周波数補正回路３０、伝搬路推定回路３２、同期検波回路３３の構成がそれぞれ１つである場合を示しているが、これらの構成が図６や図７（図６、図７においては符号が異なる）で示すように、並列に構成されるようにしてもよい。【０１１７】
単一あるいは複数の受信バーストデータ信号Ｓ４５は、信号点位置最尤判定選択回路４６に入力される。入力信号が単一であった場合には、そのまま選択後の受信バーストデータ信号Ｓ４６として出力される。入力信号が複数であった場合には、本発明の第４の実施の形態における最尤判定選択回路３４と同様の処理が行われ適切な受信バーストデータ信号Ｓ４６が選択され、出力される。【０１１８】
ここで、図１２を参照して、本発明の第８の実施の形態の伝送特性の特徴について定性的に説明する。本発明における第４の実施の形態や第７の実施の形態の伝送特性と比較して、第８の実施の形態は、低ＣＮＲ領域でも高ＣＮＲ領域でも伝送特性に優れることが分かる。誤り検出における誤検出率は誤り検出ビット長を延長する等によって抑制が可能であるが、誤り検出ビットはデータ伝送上オーバーヘッドとなる冗長データであるため、短パケット通信においてはスループット劣化の要因となる。図１０に示す第８の実施の形態を採ることにより、誤り検出ビット長を抑制しつつ伝送特性を向上させることが可能となる。【０１１９】
また、本発明の無線受信装置における搬送波周波数推定は、特に無線バースト内で等間隔に分散配置されたパイロット信号を用いた場合、前後のパイロット間での自己相関和を用いて周波数推定を行う構成としたときに、周波数引き込み範囲を等価的に拡大できるという特徴を有している。【０１２０】
なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限定されず、例えば、各実施の形態における各ブロックを、他のブロックと統合して構成したり、あるいはさらに分割して構成したりすることも可能である。また、上記実施の形態では、複数の搬送周波数補正後の信号に対して、その後の処理を時分割で行う装置構成あるいは並列的に行う装置構成を用いているが、伝搬路推定と同期検波のどちらかを時分割、どちらかを並列的に構成するようにしてもよい。ただし、この場合には、各処理に対して重みづけなどを行って複数の信号に対する処理を行うようにしたり、あるいは各信号を一旦保持する記憶手段などを適宜追加したりすることになる。
【実施例１】
【０１２１】
図１及び図２に示した本発明の第１及び第２の実施の形態を用いた場合の実施例について図１３〜図１５を参照して説明する。ここでは、図１の無線受信装置と、図２の無線受信装置とについて、残留搬送波周波数推定誤差の累積確率分布、及びパケット誤り率特性について計算機シミュレーションを用いて比較を行っている。本実施例におけるパラメータ比較条件を図１３に示す。図１の無線受信装置においては単一の推定搬送波周波数を用いたが、図２の構成では周波数スリップの影響を考慮した３つの推定搬送波周波数を用いた。変調方式をＱＰＳＫとし、受信アンテナ２本のダイバーシチ構成、伝搬路は遅延波のないレイリーフェージングを仮定した。バースト長を１４８シンボル、データ長を１２８シンボル（１６ｂｙｔｅ）とし、パイロット信号として1信号４シンボルのものを５個配置することとした。【０１２２】
本実施例における残留搬送波周波数推定誤差の累積確率分布特性を図１４に示す。ただし、ＣＮＲ＝１２ｄＢと仮定した。図１の回路（第１の実施の形態）及び図２の回路（第２の実施の形態）共に、２６７Ｈｚ間隔で周波数スリップを生じている。図１の無線受信装置では、搬送波周波数引き込み範囲が±１３３Ｈｚと狭いため、引き込み特性が劣化している。結果として搬送波周波数の誤検出率が大きくなっている。一方、図２の構成では、±ｆｓ／Ｎｐｄ＝±１／Ｔｐの周波数スリップが救済されるため、図１の無線受信装置と比較して、搬送波周波数引き込み範囲が等価的に±４００Ｈｚまで拡大している、その結果、搬送波周波数の誤検出率が低下していることが分かる。【０１２３】
本実施例における、搬送波電力対雑音電力比に対するパケット誤り率特性を図１５に示す。図２の一括蓄積復調同路では、図１の無線受信装置と比較して、パケット誤り率が１％となる所要ＣＮＲが約３．５ｄＢ向上している。このように、搬送波周波数の誤検出率を抑制することにより、低ＣＮＲ領域における無線伝送誤り率特性を向上させることが可能となる。【０１２４】
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。
図１６は、本発明による無線送信装置の実施形態の構成例を示すブロック図である。
送信データビット系列Ｓ３００は、シンボル生成回路３０１でＰＳＫ等の情報シンボルに変換（変調）される。パイロット生成回路３０２では、パイロット信号Ｓ３０２が生成される。送信シンボル列Ｓ３０１は、多重化回路３０３でパイロット信号Ｓ３０２と多重化され、送信バースト信号Ｓ３０３が生成される。送信バースト信号Ｓ３０３は、Ｄ／Ａ変換回路３０４でＤ／Ａ変換され、送信バースト信号Ｓ３０４として出力される。【０１２５】
図１６に示した本発明による第９の実施形態では、無線送信装置において、搬送波再生、シンボルタイミング再生、フレーム同期、伝搬路歪み補正等に必要なトレーニング情報が共通のパイロット信号Ｓ３０２として生成される。多重化回路３０３により、図１７（無線送信装置および無線受信装置で用いるフレーム構成図を示す第１の図である。）に示したような構成のフレームを生成できる。搬送波再生、シンボルタイミング再生およびフレーム同期に必要な情報を個別にフレーム内に持つ必要がないため、特に短パケットの通信トラフィックが支配的な場合でも、伝送効率の向上が可能である。【０１２６】
図１８は無線送信装置および無線受信装置で用いるフレーム構成図を示す第２の図である。図１８は図１７で示したフレームをより詳細に示している。この図が示すように、搬送波周波数再生シンボルタイミング再生、フレーム同期、伝搬路歪み補正等の複数のバースト同期機能に対応した符号化パイロットシンボルが生成され、データシンボル系列における各データシンボルの間に送信される。【０１２７】
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。
図１９は、本発明による無線送信装置のパイロット信号生成回路の実施形態の構成例を示すブロック図である。ただし、図１９は図１６に示した無線送信装置の実施の形態のパイロット信号生成回路部分の構成例に相当する。同期符号系列生成回路６０１で生成された同期符号系列信号Ｓ６０１は、差動符号化回路６０２に入力され差動符号化される。差動符号化された同期符号系列信号Ｓ６０２は、インタリーバ６０３に入力され、パイロット信号Ｓ３０２が生成される。【０１２８】
図２０は、本発明の無線送信装置のパイロット生成例を示す図である。
ただし、パイロット信号毎のシンボル数Ｎｐ＝４、パイロット信号数Ｎｑ＝５の場合を例示している。パイロットパターン行列Ｕは、例えば以下のようにして求めることができる。同期符号系列生成回路６０１で、同期符号系列信号Ｓ６１として行列Ｖを生成する。ただし、Ｍ≧Ｎｐ、Ｎ≧Ｎｑとする。行列Ｖは、【０１２９】
【数１】
0004699467.tif 000002
【０１３０】
で与えられる。ここで、生成する同期符号ｖ１、ｖ２、…、ｖＭとしては、擬似雑音（ＰＮ：Pseudo Noise）符号等を利用することが可能である。ただし、符号間の直交性の高いWalsh-Hadamard符号系列等を利用することで、より高精度なフレーム検出が可能となる。Ｍ＝Ｎｐ，Ｎ＝Ｎｑの場合には行列Ｖを出力行列Ｖ’とし、Ｍ＞ＮｐあるいはＮ＞Ｎｑの場合には、行列Ｖを切り出して得られる行列Ｖ’を同期符号系列信号Ｓ６１として出力すればよい。すなわち、行列Ｖ’は、【０１３１】
【数２】
0004699467.tif 000003
【０１３２】
で与えられる。行列Ｖ’は、差動符号化回路６０２で差動符号化され、差動符号化後の同期符号系列信号Ｓ６２として行列Ｕが生成される。【０１３３】
【数３】
0004699467.tif 000004
【０１３４】
ただし、行列Ｕは、初期パターンベクトル【０１３５】
【数４】
0004699467.tif 000005
【０１３６】
に対して同期符号系列生成回路６０１より出力された行列Ｖ’を列方向に差動符号化して得られる。ここで、インタリーバ６３に行列Ｕを入力することにより、行列Ｕの第ｍ行第ｎ列要素が、第ｎパイロットの第ｍシンボルのパイロットパターンに対応してパイロット信号Ｓ６３として出力される。また、フレーム同期系列信号情報は差動符号化されて保持されているため、Ｕ生成時の初期パターンベクトルＩは任意のシンボル系列を選択できる。パイロット信号は無線受信装置においてシンボルタイミング同期にも用いられるが、できるだけ隣接シンボル間の符号が逆転するように初期パターンベクトルＩを選択することにより、シンボルタイミング同期特性を向上させることができる。【０１３７】
次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。
図２１は、本発明による無線受信装置の実施形態の構成例を示すブロック図である。
受信バースト信号Ｓ４００は、Ａ／Ｄ変換回路４０１によってＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換後の受信バースト信号Ｓ４０１は、一旦受信装置の局部発振器に基づき仮搬送波再生を行い、準同期検波回路４０２によって準同期検波される。なお、準同期検波回路４０２においてアナログ信号処理を行う場合には、Ａ／Ｄ変換回路４０１の前に当該準同期検波回路４０２が備えられる。ここで準同期検波回路４０２は受信信号をサンプリングして出力する回路である。準同期検波後の受信バースト信号Ｓ４０２は、受信信号記憶回路４０３に一旦記憶され、以後必要に応じて読み出され信号処理される。受信バースト信号Ｓ４０３に基づいてシンボルタイミング再生回路４０４でシンボルタイミングが確立される。シンボルタイミング確立後の受信バースト信号Ｓ４０４は、フレーム検出回路４０５に入力され、パイロット信号情報Ｓ４０５およびフレーム位置情報Ｓ４０６が出力される。またパイロット信号情報Ｓ４０５は、搬送波周波数推定回路４０８に入力され、搬送波周波数が推定される。さらにフレーム位置情報Ｓ４０６は、フレーム同期回路４０７に入力され、フレーム位置が確立する。フレーム同期確立後の受信バースト信号Ｓ４０７は、搬送波周波数補正回路４０９で推定搬送波周波数Ｓ４０８を用いて搬送波周波数補正される。搬送波周波数補正された受信バースト信号Ｓ４０９に基づき、伝搬路推定回路５００で伝搬路歪みが推定される。搬送波周波数補正された受信バースト信号Ｓ４０９は、伝搬路歪み情報Ｓ５００を用いて同期検波回路５０１でフェージング等による伝搬路歪みが補正される。伝搬路歪み補正後の受信バースト信号Ｓ５０１は、シンボル識別回路５０２で情報シンボルからデータビット系列に変換（復調）され、受信データ信号Ｓ５０２として出力される。なお、図２１における伝搬路補正回路５０１は、図１における同期検波回路１９と同等の回路である。通常同期検波の処理は搬送波再生の処理とセットで行われる概念の為、厳密には同期検波には「搬送波周波数補正」や「シンボル識別」の概念を含む。従ってより特定の機能処理として明確にする為に本実施形態においては「伝搬路補正回路」と表している。また、図２１におけるシンボル識別回路５０２は、図１における復調回路と同等の回路である。また図１と比較して本実施形態においては波形整形フィルタ（図１の符号１５）を有していないが、本実施形態においては任意の位置に波形整形フィルタを適用できる為、図示していない。【０１３８】
図２１に示した本発明による無線受信装置の実施形態は、図２７に示した従来の無線受信装置の実施形態と同等の同期機能ブロックを備えている。ただし、図２７に示した従来の無線受信装置がそれぞれ個別のトレーニング信号系列を必要とするのに対し、図１６に示した本発明の無線受信装置では、共通のパイロット信号を対象として実現できる点が異なる。また、各同期処理を実施する順番が異なる。【０１３９】
次に、本発明の第１２の実施の形態について説明する。
図２２は、本発明による無線受信装置のフレーム検出・同期回路の実施形態の構成例を示すブロック図である。
ただし、図２２は図２１に示した無線受信装置の実施の形態のフレーム検出回路部分の構成例に相当する。シンボルタイミング確立後の受信バースト信号Ｓ４０４は、パイロット部抽出回路７０１に入力され、パイロット部のみが抽出される。また、パイロット信号生成回路７０２では、実施形態１０に示したパイロット信号と同一のパイロット信号が生成される。相関値算出回路７０３では、抽出されたパイロット信号Ｓ７０１と、パイロット信号生成回路７０２で生成されたパイロット信号Ｓ７０２との間で、フレーム位置をずらしながら相関値が計算される。これは、パイロット信号Ｓ７０１とパイロット信号Ｓ７０２の間で相互相関値を算出することに相当し、算出された相互相関値の値を異なるずらしたフレーム位置間で比較し、相関値が最大となるフレーム位置情報Ｓ４０６として出力する。また、算出された相関値はパイロット信号挿入間隔に基づく自己相関値でもあるため、この自己相関値和をパイロット信号情報Ｓ４０５として出力する。【０１４０】
図２２に示した実施形態の構成例では、抽出されたパイロット信号Ｓ７０１とパイロット信号生成回路７０２で生成されたパイロット信号Ｓ７０２との間で、相関ピーク検出を用いたフレーム同期を行っている。（Ｎｐ＋Ｎｄ）シンボル間隔で複素共役乗算、すなわち自己相関の計算を行うことによって、搬送波周波数オフセットによるピーク値の低下を抑制することができる。複素共役乗算は差動信号の抽出に他ならないので、計算された差動信号に対して相互相関値を計算する。ただし、Ｎｄはパイロット間に挿入される単位データ長である。具体的な手順を以下に説明する。【０１４１】
時刻ｋＴにおける受信信号をｓ(ｋＴ)とおく。ただし、Ｔをシンボル時間とし、ナローアパーチャ窓の中央ナイキスト点（インデックス（０））を時間原点とする。【０１４２】
＜１＞受信信号の（Ｎｐ＋Ｎｄ）［シンボル］間隔で複素共役乗算を行う。差動信号ｓｄｉｆｆ（ｋＴ）は、【０１４３】
【数５】
0004699467.tif 000006
【０１４４】
で与えられる。ただし、＊は複素共役を表す。【０１４５】
＜２＞パイロットパターン行列Ｖ’を用いて相互相関計算を行う。相互相関値Ｓcross（ｋＴ）は、【０１４６】
【数６】
0004699467.tif 000007
【０１４７】
で与えられる。ただし、ｖｍｎは行列Ｖ’のｍ行ｎ列の要素、すなわち第ｎパイロット第ｍシンボルと第（ｎ＋１）パイロット第ｍシンボルとの間の差動信号を表す。【０１４８】
＜３＞ナローアパーチャ窓内で||Ｓcross（ｋＴ）||を最大にするｋ＝Ｋｍａｘ、すなわち、【０１４９】
【数７】
0004699467.tif 000008
【０１５０】
が検出するフレームのインデックス、すなわちフレーム位置情報Ｓ４０６となる。【０１５１】
図２３は、本発明の無線受信装置のフレーム位置情報の算出例を示す図である。
ただし、パイロット信号毎のシンボル数Ｎｐ＝４、ナローアパーチャ窓幅を３シンボルとした場合である。抽出差動信号ｓｄｉｆｆ（（ｋ＋ｉＬ（Ｎｐ＋Ｎｄ））Ｔ）を要素とする中間相関ベクトルｓｍｉｄ（ｋＴ），ｓｍｉｄ（（ｋ＋１）Ｔ），ｓｍｉｄ（（ｋ＋２）Ｔ），ｓｍｉｄ（（ｋ＋３）Ｔ）を用意し（ただしｋ＝−１，０，＋１）、ｖ’１〜ｖ’４との内積をそれぞれ計算し和を取ったものがＳcross（ｋＴ）であると解釈できる。この時、各項の相互相関値は、タイミングが一致すれば最大となるが、タイミングが１シンボル以上ずれた場合には相関がほぼ０（相関の相手がパイロット信号）あるいはランダムな相関（相関の相手がデータ）となるため、相関||Ｓcross（ｋＴ）||が最大となるインデックスｋ＝Ｋｍａｘが求めるべきフレームタイミングとなる。【０１５２】
次に、本発明の第１３の実施の形態について説明する。
フレーム検出回路４０５において検出された相互相関値ピーク値Ｓ４０５：Ｓcross（ＫｍａｘＴ）の位相成分から、１シンボルあたりの位相回転量推定値Ｓ４０８：Δｇを求めることができる。Δｇは、【０１５３】
【数８】
0004699467.tif 000009
【０１５４】
で与えられる。検出した１シンボルあたりのキャリア位相回転量Δｇを用いて、全パイロット及び全ペイロードの受信信号（シンボル単位）に対して受信周波数補正を行う。すなわち、搬送波周波数補正後の受信バースト信号Ｓ４０９：ｓＡＦＣ（ｋＴ）は、補正前の受信バースト信号Ｓ４０７：ｓ（ｋＴ）に対して【０１５５】
【数９】
0004699467.tif 000010
【０１５６】
で与えられる。
【実施例２】
【０１５７】
図１６、図１９、図２１および図２２に示した本発明における無線送信装置および無線受信装置の実施の形態を用いた場合の実施例について図２４および図２５を参照して説明する。ここでは、パケット誤り率特性について計算機シミュレーションを用いて比較を行っている。 本実施例２におけるパラメータ比較条件を図２４に示す。変調方式はＱＰＳＫ、伝搬路は１波レイリーフェージング、データ長は１６ｂｙｔｅ(１２８シンボル長)の短パケットを仮定した。なお、パイロット信号としては４シンボル長のものを５個配置した。また、受信ダイバーシチを実施しないものと２ブランチ最大比合成受信ダイバーシチを実施したものに対し、同期を理想とした場合に対してそれぞれパケット誤り率を比較した。【０１５８】
本実施例２における搬送波電力対雑音電力比に対するパケット誤り率特性を図２５に示す。本発明の実施例において、搬送波周波数再生、シンボルタイミング再生、フレーム同期、伝搬路歪み補正を含めた総合的な特性劣化は、各種同期を理想とした場合の特性と比較して、パケット誤り率が１０−２となる所要ＣＮＲにして約１ｄＢの劣化に抑制できている。一方で、本発明を用いることにより、８６%という高いフレーム利用効率を実現している。【０１５９】
次に、本発明の第１４の実施の形態について説明する。
図２９は、本発明の無線受信装置における伝搬路推定回路の構成例を示す図である。
ただし、図２９は、図２１に示した無線受信装置における伝搬路推定回路の構成例に相当する。
この伝搬路推定回路において、搬送波周波数補正後の受信バースト信号Ｓ４０９は、パイロット部抽出回路８０１に入力され、受信バースト信号の中のパイロット部分のみが抽出される。また、パイロット信号生成回路８０２では、上記第１０の実施の形態に示したパイロット信号と同一のパイロット信号Ｓ８０２が生成される。次にパイロット部伝搬路推定回路８０３では、受信バースト信号Ｓ４０９から抽出されたパイロット信号Ｓ８０１と、パイロット信号生成回路８０２で生成されたパイロット信号Ｓ８０２とを用いて、パイロット位置毎の伝搬路歪み情報Ｓ８０３を出力する。そしてデータ部伝搬路補間推定回路８０４では、パイロット位置毎の伝搬路歪み情報Ｓ８０３を用いて、データ信号部の伝搬路歪みを補間推定し、受信バースト全体の伝搬路歪み情報Ｓ５００として出力する。【０１６０】
図２９に示した伝搬路推定回路５００の構成例では、パイロット部伝搬路推定回路８０３で、各パイロット位置での伝搬路を推定している。受信バーストから抽出されたパイロット信号Ｓ８０１はフレーム同期を行うために符号化されているため、あらかじめ既知であるパイロット信号Ｓ８０２を用いて符号情報を除去することで振幅と位相の変動、すなわち伝搬路歪み情報のみを抽出することが可能となる。さらに、パイロット信号は複数シンボルから構成されているため、各パイロットシンボルから得られる伝搬路情報を平均することにより、雑音による伝搬路歪み推定誤差を低減することが可能となる。したがって、低ＣＮＲ領域においても良好な伝搬路推定が可能となり、各パイロット位置において高精度に伝搬路推定情報Ｓ８０３を出力することができる。なお、受信パイロット信号Ｓ８０１の第ｎパイロット第ｍシンボルをｓｎ(ｍＴ)、生成パイロット信号Ｓ８０２の第ｎパイロット第ｍシンボルをＵｍ，ｎとすると、第ｎパイロット位置における伝搬路推定情報Ｓ８０３は、【０１６１】
【数１０】
0004699467.tif 000011
【０１６２】
で与えられる。なお、Ｕｍ，ｎは、【０１６３】
【数１１】
0004699467.tif 000012
【０１６４】
で与えられる。【０１６５】
ここで、受信バースト内での伝搬路歪みは、フェージングの影響により連続的な振幅位相変動となる。したがって、次に、データ部伝搬路補間推定回路８０４は、周期的に挿入されている各パイロット位置における伝搬路推定情報Ｓ８０３を用いて、データ部分の伝搬路歪みを補間推定し、伝搬路歪み情報Ｓ８０４として出力する。伝搬路歪みの補間方法は任意の内挿方式が利用可能である。例えば、信号点平面上でデータ部の両端のパイロットの伝搬路歪み情報から線形補間する方法、データ部近傍の複数のパイロットを用いて単純平均する方法、データ部近傍の複数のパイロットを用いてスプライン補間する方法、全てのパイロットを用いてナイキスト内挿補間する方法等が挙げられる。
【実施例３】
【０１６６】
図３０は本発明の実施例３における伝搬路線形補間推定方法の例を示す図である。
図３１は本発明の実施例３における伝搬路平均補間推定方法の例を示す第１の図である。
図３２は本発明の実施例３における伝搬路平均補間推定方法の例を示す第２の図である。
図３３は本発明の実施例３におけるパラメータ比較条件を示す図である。
図３４は本発明の実施例３における特性を示す図である。
次に、図１６、図１９、図２１、図２２、および図２９に示した本発明における無線送信装置および無線受信装置の実施の形態を用いた場合の実施例について、図３０、図３１、図３２、図３３および図３４を用いて説明する。ここでは、異なる伝搬路の補間方式に対するパケット誤り率特性(Packet Error Rate: PER)について計算機シミュレーションを用いて比較を行っている。【０１６７】
本実施例３において比較対象とした補間方式は、まず、図３０に示すように、データ部両端のパイロット位置の伝搬路歪み情報を用いて、データ部の伝搬路歪みをシンボル毎に線形補間する。これにより、スプライン補間する方法やナイキスト内挿補間する方法等と比較して、演算が単純であり回路規模を小さくでき、実装が容易であるという特徴がある。【０１６８】
またデータ部最近傍となる複数のパイロット位置における伝搬路歪み情報を、単純に平均してデータ部の伝搬路歪みとして補間する方法は、図３１、図３２で示すように、前記線形補間する方法と比較して、シンボル毎ではなく複数シンボルブロック毎に伝搬路歪み情報として与える点に特徴がある。このため、さらに演算を単純化できるため回路規模が小さくなり、実装が容易であるという特徴がある。【０１６９】
本実施例３におけるパラメータ条件は、図３３に示すように、変調方式をＱＰＳＫ、伝搬路を１波レイリーフェージング、データ長を１６ｂｙｔｅ（１２８シンボル長）の短パケットと仮定した。なお、パイロット信号としては４シンボル長のものを５個配置した。また、比較のため伝搬路推定を理想とした場合についても評価し、それぞれパケット誤り率を比較した。【０１７０】
また、本実施例３における搬送波電力対雑音電力比に対するパケット誤り率特性は、図３４に示すように、線形補間および近傍２パイロット平均を用いた場合、伝搬路推定を理想とした場合の特性と比較して、いずれもPER=10-2となる所要ＣＮＲにして約１．５ｄＢ程度に抑制できている。パイロットシンボル方式における理論値からの劣化は約２ｄＢ程度であることが、「Sampei, S. and Sunaga, T., “Rayleigh fading compensation for QAM in land mobile radio communications,” Trans. IEEE Veh. Technol., Vol.42, No.2, pp.137-47, May 1993.」の文献等により知られており、本発明の方法は十分実用に耐えるものといえる。【０１７１】
また図３４に示すように、３近傍パイロット平均を用いた場合、２近傍パイロット平均より所要ＣＮＲ特性がさらに約１．５ｄＢ程度劣化している。これはパイロット平均区間が長くなることによる伝搬路追従精度劣化に起因している。しかしより多くのパイロット信号を補間に用いることで対雑音耐性は向上させられるため、想定されるフェージングモデルが変更されたりダイバーシチ技術を併用したりすることでより適用ＣＮＲ領域が低くなった場合には効果が大きくなり、実用性の高い方法である。また、ドップラー変動が小さくみなせる環境においても実用性の高い方法である。
【実施例４】
【０１７２】
図３５は本発明の実施例４におけるパラメータ条件を示す図である。
図３６は本発明の実施例４における特性を示す第１の図を示す図である。
図３７は本発明の実施例４における特性を示す第２の図を示す図である。
図３８は本発明の実施例４における特性を示す第３の図を示す図である。
図３９は本発明の実施例４における特性を示す第４の図を示す図である。
図４０は本発明の実施例４における特性を示す第５の図を示す図である。
図４１は本発明の実施例４における特性を示す第６の図を示す図である。
次に、図１６、図１９、図２１、図２２、および図２９に示した本発明における無線送信装置および無線受信装置の実施の形態を用いた場合の実施例について、図３５、図３６、図３７、図３８、図３９、図４０および図４１を用いて説明する。ここでは、フレーム誤検出率特性、搬送波周波数同期特性、および総合特性としてのパケット誤り率(Packet Error Rate: PER)特性について計算機シミュレーションを用いて比較を行っている。【０１７３】
本実施例４におけるパラメータ比較条件は、図３５に示すように、変調方式はＱＰＳＫ、伝搬路は白色熱雑音(ＡＷＧＮ)あるいは１波レイリーフェージング、データ長は１６ｂｙｔｅ（128シンボル長）の短パケットを仮定した。なお、パイロット信号としては４シンボル長のものを５個配置した。また、比較のため、本発明の実施例に加え、各種同期を理想とした場合およびプリアンブルを用いる逐次復調方式のそれぞれの同期特性を併せて比較評価した。【０１７４】
本実施例における搬送波電力対雑音電力比に対するフレーム誤検出率特性を図３６および図３７で示しているが、アパーチャ窓幅Ｗａｐを、３、５、７および９とした場合について比較を行っている。そして、図３６では伝搬路として白色熱雑音のみを考慮した場合を示している。ナローアパーチャ窓幅Ｗａｐ＝３とした場合、フレーム誤検出率が１０−２となる所要ＣＮＲは２．５ｄＢである。後述する図４０に示されるように、同期理想とした場合にＰＥＲ＝１０−２となる所要ＣＮＲが３．０であるから、この場合はフレーム誤検出がパケットの伝送特性に与える影響は殆ど無いといえる。勿論、Ｗａｐ＞３の場合でも、総合特性としてのパケット誤り率特性に多少の影響を残すものの、十分実用的なフレーム同期特性が得られる。このように、本発明を用いることにより、高精度なフレーム同期を期待できる。【０１７５】
また図３７では、伝搬路として一波レイリーフェージングを仮定した場合を示しているが、後述する図４１に示されるように、同期理想とした場合のＰＥＲ＝１０−２となる所要ＣＮＲが１９ｄＢであるのに対し、フレーム誤検出率が１０−２となる所要ＣＮＲはＷａｐ＝３の場合に約１５ｄＢ、Ｗａｐ＝５〜９の場合でも約１７ｄＢであり、いずれも２ｄＢ以上の十分なマージンがあることがわかる。すなわち、本発明を実施して得られるフレーム同期特性は、総合特性としてのパケット誤り率特性の劣化に対して殆ど影響を与えることはないといえる。【０１７６】
また本実施例における搬送波周波数同期特性を図３８および図３９で示している。ここでこれらの図において横軸は送受装置間の搬送波周波数オフセット、縦軸はパケット誤り率である。ただし、搬送波周波数オフセットの値は、変調速度ｆｓで正規化されている。また、搬送波周波数同期特性は、異なるＣＮＲの値に対して示されている。そして伝搬路として白色熱雑音のみを考慮した場合を図３８で示しており、また、伝搬路として一波レイリーフェージングを仮定した場合を図３９で示している。いずれの場合も、０．０２〜０．０２４ｆｓ程度の引き込み範囲を有し、引き込み範囲内では非常に平坦で良好な特性を実現できることがわかる。このように、本発明を用いて実現される搬送波周波数同期特性は、伝搬路モデルによらずバランスの取れた良好な搬送波周波数同期特性を実現できるといえる。 【０１７７】
また本実施例における本発明の構成と逐次復調方式とのパケット誤り率特性の比較を図４０および図４１で示している。ただし、逐次復調方式においてはプリアンブル長Ｎｐｒを１６、３２、６４シンボルに変化させている。伝搬路として白色熱雑音のみを考慮した場合を図４０で示しており、この図より、プリアンブルを用いる逐次復調方式においては、Ｎｐｒ≧３２で特性が飽和していることが分かる。この時、プリアンブルを用いない本発明の構成におけるＰＥＲ＝１０−２となる所要ＣＮＲの劣化は、わずか０．２ｄＢである。その一方で、図３５に示したとおり、フレーム利用効率は６０〜７１％から８６％と大幅に向上している。伝搬路として一波レイリーフェージングを仮定した場合を図４１で示しているが、この図より、プリアンブルを用いる逐次復調方式においては、プリアンブル長を長くするにつれて徐々にパケット誤り率特性は向上している。しかし、プリアンブルを用いない本発明の構成を用いた場合には、パケット誤り率が１０−２となる所要ＣＮＲにしてさらに０．５〜３ｄＢ程度特性が向上していることが分かる。同時に、図３５にも示したとおり、プリアンブルを用いる逐次復調方式では６０〜７８％であったフレーム利用効率が、本発明の構成では８６％に向上している。すなわち、本発明の実施により、パケット誤り率特性とフレーム利用効率の向上が同時に可能となる。
【実施例５】
【０１７８】
図４２はダイバーシチ技術を用いた場合の無線受信装置を示すブロック図である。
無線受信装置が複数のアンテナを備え、ダイバーシチ技術により信号を受信する場合には、図４２に示すよう複数のアンテナそれぞれから受信した信号を合成するためのダイバーシチ合成回路５０３が備えられる。図４２においては図２１で示した無線受信装置の伝搬路補正回路５０１とシンボル識別回路５０２の間にダイバーシチ合成回路を備えた場合の例を示している。【０１７９】
次に、図４２を用いて無線受信装置にダイバーシチ技術を用いた場合の実験結果について説明する。
図４２で示す無線受信装置を実験に用いたが、無線送信装置および無線受信装置の間を、フェ-ジングシミュレータを介して接続した。なお無線受信装置は空間ダイバーシチ特性を検証するため、最大３ブランチの最大比合成ダイバーシチ受信が可能な構成としている。【０１８０】
図４３は実験における装置条件及び測定条件を示す図である。
変調方式（Modulation method）はπ／４−ＱＰＳＫ、無線周波数（Carrier frequency band）は２８０ＭＨｚ、伝搬路（Propagation channel）は独立無相関の１波レイリーフェ−ジング（１−Path Rayleigh fading）とした。また、データ長（Data packet length）は１６ｂｙｔｅの短パケットとした。【０１８１】
図４４は実験結果におけるパケット誤り特性を示す図である。
この図では比較の為、計算機シミュレーションの結果も併せて示している。受信ブランチ数がいずれの場合も、実験値とシミュレーション値の差分は概ね１ｄＢ（デシベル）以内であるので、図４２の構成による実現性が高いことが分かる。また、ＰＥＲ＝１０−２となる所用ＣＮＲ（Carrier-to Noise power ratio）は、シングル受信と比較して２ブランチ受信の場合に約７ｄＢ、３ブランチ受信の場合に約１１ｄＢのダイバーシチ利得が得られることが実験より確認できており、ダイバーシチ技術と組み合わせた場合でも、本発明の有効性と実現性が高いことが分かる。
【図１】
0004699467.tif 000013
【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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【図１４】
0004699467.tif 000026
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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