(57)【要約】【課題】 既存システムと新システムとが共存して利用される場合に、回路規模と消費電力の増加を抑え、既存システムと新システムとの識別を行う受信を可能にする。【解決手段】 Ａｃｈ、Ｂｃｈのタイミング検出部のＭＦ係数部を共有し、各チャネルの違いを位相回転量、あるいは、符号反転により位相回転を実現することで、両チャネルのタイミング検出、および、識別を行う。また、新システムと共存を行う場合においても、新システムのタイミング部と既存システムのタイミング部１系の計２系を並列に備えるのみで、タイミング検出部以降のＦＦＴ回路、チャネル推定回路、チャネル等化回路等を、既存システムと新システムとの間で共存を図る。【選択図】  図１
2005072872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持手段と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持手段の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（以降、ＭＦと記す）係数乗算手段と、このＭＦ係数乗算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算手段と、この第一の加算手段の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出手段とを備えたディジタル受信回路において、
前記ＭＦ係数乗算手段と前記第一の加算手段との間に、
前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算手段と、
前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算手段と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算手段と、
この第二の位相回転演算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算手段と
を備え、
前記タイミング検出手段には、前記第一の加算手段の出力信号に加えて前記第二の加算手段の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う手段を備えた
ことを特徴とするディジタル受信回路。
【請求項２】
受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持手段と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持手段の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算手段と、このＭＦ係数乗算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算手段と、この第一の加算手段の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出手段とを備えたディジタル受信回路において、
前記ＭＦ係数乗算手段と前記第一の加算手段との間に、
前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算手段と、
前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算手段と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算手段と、
前記第二の位相回転演算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算手段と、
前記ＭＦ係数乗算手段と異なる所定の信号に対する無雑音状態での複数サンプルの信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持手段の出力信号とサンプル毎の乗算を行う第二のＭＦ係数乗算手段と、
この第二のＭＦ係数乗算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第三の加算手段と
を備え、
前記タイミング検出手段には、前記第一の加算手段の出力信号に加えて前記第二の加算手段の出力信号および前記第三の加算手段の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えて、その該当する受信信号の識別を行う手段を備えた
ことを特徴とするディジタル受信回路。
【請求項３】
前記受信信号に対し前記タイミング検出手段から出力されるタイミング信号を用いて、受信信号からＦＦＴ手段へ入力する信号を切り出すガードインターバル除去手段と、
前記ガードインターバル除去手段から出力された信号に対し前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じて、復調するサブキャリア数を選択してマルチキャリア一括復調を行うＦＦＴ手段と、
このＦＦＴ手段から出力された出力信号のプリアンブル信号を用い、前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択して伝送路の歪を推定するチャネル推定手段と、
前記ＦＦＴ手段から出力された出力信号のデータ信号に対し、前記チャネル推定手段からの出力信号を用いて、前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択し伝送路の歪を除去するチャネル等化処理を行うチャネル等化手段と
を備えた請求項２記載のディジタル受信回路。
【請求項４】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、
受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持機能と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持機能の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算機能と、このＭＦ係数乗算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算機能と、この第一の加算機能の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出機能とを備えたディジタル受信回路に相応する機能を実現させるプログラムにおいて、
前記ＭＦ係数乗算機能と前記第一の加算機能との間に、
前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算機能と、
前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算機能と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算機能と、
この第二の位相回転演算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算機能と
を実現させ、
前記タイミング検出機能には、前記第一の加算機能の出力信号に加えて前記第二の加算機能の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う機能を実現する
ことを特徴とするプログラム。
【請求項５】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、
受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持機能と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持機能の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算機能と、このＭＦ係数乗算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算機能と、この第一の加算機能の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出機能とを備えたディジタル受信回路に相応する機能を実現させるプログラムにおいて、
前記ＭＦ係数乗算機能と前記第一の加算機能との間に、
前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算機能と、
前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算機能と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算機能と、
前記第二の位相回転演算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算機能と、
前記ＭＦ係数乗算機能と異なる所定の信号に対する無雑音状態での複数サンプルの信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持機能の出力信号とサンプル毎の乗算を行う第二のＭＦ係数乗算機能と、
この第二のＭＦ係数乗算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第三の加算機能と
を実現させ、
前記タイミング検出機能には、前記第一の加算機能の出力信号に加えて前記第二の加算機能の出力信号および前記第三の加算機能の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えて、その該当する受信信号の識別を行う機能を実現させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項６】
前記受信信号に対し前記タイミング検出機能から出力されるタイミング信号を用いて、受信信号からＦＦＴ機能へ入力する信号を切り出すガードインターバル除去機能と、
前記ガードインターバル除去機能から出力された信号に対し前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じて、復調するサブキャリア数を選択してマルチキャリア一括復調を行うＦＦＴ機能と、
このＦＦＴ機能から出力された出力信号のプリアンブル信号を用い、前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択して伝送路の歪を推定するチャネル推定機能と、
前記ＦＦＴ機能から出力された出力信号のデータ信号に対し、前記チャネル推定機能からの出力信号を用いて、前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択し伝送路の歪を除去するチャネル等化処理を行うチャネル等化機能と
を実現させる請求項５記載のプログラム。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載のプログラムが記録された前記情報処理装置が読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディジタル無線通信システムに利用する。特に、マルチキャリア変調信号の受信回路に関し、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)変調方式の受信回路に利用する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア変調方式は、複数のサブキャリアを用いて情報伝送する方式である。サブキャリア毎に入力データ信号は１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等に変調される。このマルチキャリア変調方式の中で各サブキャリアの周波数が直交関係にある直交マルチキャリア変調方式は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）とも呼ばれ、マルチパス伝搬が問題となる無線通信システムで広く適用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭはマルチパスの影響を受けにくく高速伝送に適した変調方式であるが、更なる伝送速度の向上を図るためには、送信に使用するサブキャリア数を増加させる信号帯域幅の拡大を行った広帯域ＯＦＤＭ信号を伝送に用いる手法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
現在、見通し外通信が実現し易く、電波が回折しやすい性質を持つことからマイクロ波帯における無線システムが注目されている。しかし、このマイクロ波帯では、他システムとの混在が無く新規に無線システムを用いる場合には利用可能な周波数帯は非常に限られる。また、コストの面から考えると、新規にシステムを構築する場合には、既存のシステムを全て置き換え、新システムへ移行する形態は、既存システムを使用していたユーザから見るとシステムの置き換えとなり非常にコストがかかることが問題となる。
【０００５】
特に、コストが非常に重要な無線ＬＡＮ（例えば、非特許文献２参照）では大きな問題である。加えて、システムに割り当てられるシステム帯域幅が少ない無線ＬＡＮでは、新システムを構築する場合に新規に周波数が割り当てられる可能性は少ない。
【０００６】
このような背景のもと、新規に無線システムを構築する場合には、既存システムとの周波数帯域を共有した新システムを構築することが望まれる。特に、高速伝送に適した広帯域ＯＦＤＭ信号を用いる場合には既存システムとの周波数の共存が重要となる。
【０００７】
この場合には、周波数の配置から様々な場合が考えられる。この中で、新システムが既存システムへ最小限の影響に抑え、かつ、新システムが既存システムとの実装上の観点を考えた場合には、例えば、パイロット信号の位置、各サブキャリア周波数配置は共通であることが望ましい。この場合のパケットフォーマットを図８に示す（例えば、非特許文献３参照）。また、この場合の周波数配置を図９に示す。図９では、既存システムと新システムの周波数配置を併せて示している。ここでは、下側のＩＥＥＥ８０２．１１ａ  の信号のチャネルをＡｃｈ、上側のＩＥＥＥ８０２．１１ａの信号のチャネルをＢｃｈとする。非特許文献４のＯＦＤＭ受信器を参考に、この場合の受信の受信器構成は図１０に示すとおりである。
【０００８】
受信信号Ｓ１はＢｃｈ用のタイミング検出回路１に入力されＢｃｈ信号が到来した場合には、ピーク信号を出力しタイミング検出が行われる。検出されたタイミング信号Ｓ２を用いてガードインターバル（以降、ＧＩと記す）除去回路２では、ＧＩ除去信号Ｓ３が得られる。ＦＦＴ回路３では、ＧＩ除去信号Ｓ３に対してマルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号Ｓ４が得られる。チャネル推定回路４では、サブキャリア信号Ｓ４に対して、プリアンブル信号を用いて伝送路の歪推定が行われ、伝送路歪信号Ｓ５が得られる。チャネル等化回路５では、サブキャリア信号Ｓ４に対して伝送路歪信号Ｓ５を用いてチャネル等化信号Ｓ６が得られる。また、受信信号Ｓ１はＡｃｈ用のタイミング検出回路６に入力されＡｃｈ信号が到来した場合には、ピーク信号を出力しタイミング検出が行われる。
【０００９】
検出されたタイミング信号Ｓ７を用いてＧＩ除去回路７では、ＧＩ除去信号Ｓ８が得られる。ＦＦＴ回路８では、ＧＩ除去信号Ｓ８に対してマルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号Ｓ９が得られる。チャネル推定回路９では、サブキャリア信号Ｓ９に対して、プリアンブル信号を用いて伝送路の歪推定が行われ、伝送路歪信号Ｓ１０が得られる。
【００１０】
チャネル等化回路１０では、サブキャリア信号Ｓ９に対して伝送路歪信号Ｓ１０を用いてチャネル等化信号Ｓ１１が得られる。さらに、受信信号Ｓ１は広帯域信号用タイミング検出回路１１に入力され広帯域信号が到来した場合には、ピーク信号を出力しタイミング検出が行われる。
【００１１】
検出されたタイミング信号Ｓ１２を用いてＧＩ除去回路１２では、ＧＩ除去信号Ｓ１３が得られる。ＦＦＴ回路１３では、ＧＩ除去信号に対してマルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号Ｓ１４が得られる。チャネル推定回路１４では、サブキャリア信号Ｓ１４に対して、プリアンブル信号を用いて伝送路の歪推定が行われ、伝送路歪信号Ｓ１５が得られる。チャネル等化回路１５では、サブキャリア信号Ｓ１４に対して伝送路歪信号Ｓ１５を用いてチャネル等化信号Ｓ１６が得られる。
【非特許文献１】Ｇ．Ｆｅｔｔｗｅｉｓ，ＩＥＥＥ８０２．１１−０２／３２０ｒ０，Ｍａｙ．２００２
【非特許文献２】ＩＥＥＥ．Ｓｔｄ８０２．１１ａ−１９９９
【非特許文献３】鬼沢他，２００３  信学総大，Ｂ−５−２２２
【非特許文献４】Richard van Nee,Ramjee Prasad,“OFDMfor wireless multimedia communications,Artechhouse publishers,2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
無線ＬＡＮが使用されるマイクロ波帯では利用可能な周波数帯は非常に限られる。また、新規にシステムを構築する場合に既存のシステムを全て置き換えた後、新システムへ移行する形態は、既存システムを使用していたユーザから見るとシステムの置き換えとなり非常にコストがかかることが問題となる。
【００１３】
従って、新規に無線システムを構築する場合には、既存システムと周波数を共有して運用可能な新システムを構築することが望まれる。さらに、１つの受信機で既存システムと新システムが復調可能であることも重要である。この既存システムと新システムとを１つの受信機で復調する場合には、コストの面、回路規模、消費電力からも優れる。
【００１４】
しかし、従来技術では、周波数を共有する既存システムのＡｃｈ，Ｂｃｈ，また、新システムの受信回路をそれぞれ備える必要があるために、回路規模の増加、消費電力の増大が大きくなる問題がある。特に、無線ＬＡＮでは、独立したパケットによる通信が一般的であるために、まず受信動作の最初に、受信信号のタイミング検出を行う必要がある。この場合には、高精度なタイミング検出特性を実現するためにマッチトフィルタを用いることが多い。しかし、マッチトフィルタはマッチトフィルタの係数を乗算する乗算器、係数を備える記憶回路等が必要なために回路規模が大きくなる。従って、タイミング検出部分を複数備えることは、回路規模、消費電力の点からも大きな問題である。
【００１５】
当然、マッチトフィルタで検出するべき受信信号の信号長が大きくなれば、それに伴いマッチトフィルタの段数が大きくなるために回路規模が増加する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格で規定されるロングシンボルをタイミング検出に用いた場合には、４０ＭＨｚサンプルの場合では１２８ポイントもの信号に対してマッチトフィルタを構成する必要があり、回路規模、消費電力は著しく増加する問題がある。
【００１６】
本発明では、これらの問題を解決し、既存システムと新システムとが共存して利用される場合に、回路規模と消費電力の増加を抑え、既存システムと新システムとの識別を行う受信を可能にするディジタル受信回路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】
従来の問題を解決するために、本発明では、Ａｃｈ、Ｂｃｈのタイミング検出手段のＭＦ係数乗算手段を共有し、各チャネルの違いを位相回転量、あるいは、符号反転により位相回転を実現することで、両チャネルのタイミング検出、および、識別を行うことを特徴としている。
【００１８】
また、新システムと共存を行う場合においても、新システムのタイミング検出部分と既存システムのタイミング検出部分の計２系を並列に備えるのみで、タイミング検出部分以降のＦＦＴ回路、チャネル推定回路、チャネル等化回路等を、既存システムと新システムとの間で共存を図り回路規模、消費電力の削減を可能にしている。
【００１９】
本発明を図７を参照して説明する。通常のＤＣ成分を含むＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号のＭＦ係数を用いて各Ａｃｈ，ＢｃｈのＭＦ係数を実現している。例えば、ＡＤ(Analog Digital)コンバータのサンプリング周波数が４０ＭＨｚの場合には、各Ａｃｈ，ＢｃｈのＭＦ係数は、サンプル毎に各ｅｘｐ（−ｊ２／π），ｅｘｐ（ｊ２／π）の位相回転を与えることで実現できる。従って、ＭＦ係数と各受信信号を乗算した後に位相回転をさせることで乗算結果を表現することが可能である。また、チャネル周波数間隔とサンプリング周波数に一定の関係がある場合には、位相回転量を符号反転にて表現することも可能であり、乗算器の数を大幅に削減することが可能である。
【００２０】
例えば、図９の周波数間隔の信号を４０ＭＨｚサンプリングでディジタル信号にした場合には、位相回転量を符号反転で実現することが可能である。符号反転回路は信号の極性を変換するだけで実現が可能であり回路規模の削減に効果が大きい。
【００２１】
すなわち、本発明は、受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持手段と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持手段の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（以降、ＭＦと記す）係数乗算手段と、このＭＦ係数乗算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算手段と、この第一の加算手段の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出手段とを備えたディジタル受信回路である。
【００２２】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記ＭＦ係数乗算手段と前記第一の加算手段との間に、前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算手段と、前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算手段と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算手段と、この第二の位相回転演算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算手段とを備え、前記タイミング検出手段には、前記第一の加算手段の出力信号に加えて前記第二の加算手段の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う手段を備えたところにある（請求項１）。これを第１例とする。
【００２３】
これによれば、受信信号にＭＦの係数を各サンプル毎に乗算をした後で、位相回転演算を行い加算することにより、チャネル毎にタイミング検出を行い、ピーク検出による判定を用いて両チャネルの識別を可能にしている。また、位相回転量を演算することで各チャネルの識別を行っているためＭＦの係数を複数備える必要はなく回路規模を大幅に削減可能である。
【００２４】
すなわち「前記所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う」と説明したが、例えば、前記タイミング検出手段に入力された信号の持つタイミング情報が所定の条件を満たしているか否かを判定したり、あるいは、入力された信号のレベルが所定の条件を満たしているか否かを判定することにより、信号種別（ＡｃｈまたはＢｃｈ）の判定を行うことができる。
【００２５】
具体的には、ＭＦ係数乗算手段によってＡｃｈまたはＢｃｈである受信信号に対してＭＦ係数を乗算するが、＋方向位相回転演算手段または−方向位相回転演算手段により位相回転が行われたときに、受信信号と適合する方向に位相方向が回転された場合にのみ、適正なＭＦ係数乗算がなされる。したがって、受信信号と不適合な方向に位相方向が回転された場合は、受信信号が持っていたタイミング情報が壊されて前記所定の条件（この場合はタイミング情報に関する条件）を満たしていなかったり、あるいは、受信信号のレベルが低くなって前記所定の条件（この場合はレベルに関する条件）を満たしていない等の現象を生じる。これらの現象を観測することによって、受信信号の種別（ＡｃｈまたはＢｃｈ）を判定することができる。
【００２６】
あるいは、本発明のディジタル受信回路は、前記ＭＦ係数乗算手段と前記第一の加算手段との間に、前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算手段と、前記ＭＦ係数乗算手段の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算手段と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算手段と、前記第二の位相回転演算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算手段と、前記ＭＦ係数乗算手段と異なる所定の信号に対する無雑音状態での複数サンプルの信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持手段の出力信号とサンプル毎の乗算を行う第二のＭＦ係数乗算手段と、この第二のＭＦ係数乗算手段から出力される各サンプル信号の加算を行う第三の加算手段とを備え、前記タイミング検出手段には、前記第一の加算手段の出力信号に加えて前記第二の加算手段の出力信号および前記第三の加算手段の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えて、その該当する受信信号の識別を行う手段を備えたことを特徴とする（請求項２）。これを第２例とする。
【００２７】
これによれば、受信信号にＭＦの係数をサンプル毎に乗算した後で、位相回転演算を加算することにより、チャネル毎にタイミング検出を行い、ピーク検出による判定を用いて両チャネルの識別を可能にしている。また、帯域を共有する新システムである広帯域信号と帯域を共存した場合にも、タイミング検出部において、既存システムの各チャネル、新システムの識別が可能である。また、位相回転量を演算することで既存の各チャネルの識別を行っているためＭＦの係数を複数備える必要はなく回路規模を大幅に削減可能である。加えて、広帯域システムと既存システムの受信新保持回路を共有することでもタイミング部の回路規模増加を抑えることが可能である。
【００２８】
さらに、第２例のディジタル受信回路で、前記受信信号に対し前記タイミング検出手段から出力されるタイミング信号を用いて、受信信号からＦＦＴ手段へ入力する信号を切り出すＧＩ除去手段と、前記ＧＩ除去手段から出力された信号に対し前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じて、復調するサブキャリア数を選択してマルチキャリア一括復調を行うＦＦＴ手段と、このＦＦＴ手段から出力された出力信号のプリアンブル信号を用い、前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択して伝送路の歪を推定するチャネル推定手段と、前記ＦＦＴ手段から出力された出力信号のデータ信号に対し、前記チャネル推定手段からの出力信号を用いて、前記タイミング検出手段から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択し伝送路の歪を除去するチャネル等化処理を行うチャネル等化手段とを備えることができる（請求項３）。これを第３例とする。
【００２９】
これによれば、第２例のディジタル受信回路の特徴に加えて、識別を行った受信信号情報を用い、ＦＦＴ回路以降で信号処理を行うサブキャリア数を選択する。従って、ＦＦＴ回路以降の回路を共有化する特徴があり、回路規模の削減、消費電力の低下を実現する効果が大きい。また、位相回転量を演算することで既存各チャネルの識別を行っているためＭＦの係数を複数備える必要はなく、回路規模を大幅に削減可能である。
【００３０】
様々に考えられる本発明の構成の中で、第１例、第２例、第３例で示したＭＦ係数乗算回路の係数を示すビット数を削減して回路規模を削減する手法が適用可能である。また、タイミング検出手段では、タイミングの検出精度を高めるために加算手段の出力結果にフィルタ（ＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ、ＩＩＲ(Infinite Impulse Response)フィルタ）を適用する手法、あるいは、ＭＦに入力される信号電力で加算回路出力を正規化して伝送路が変動した場合でも加算回路出力値であるピーク値の変動を抑える手法等が考えられる。
【００３１】
また、タイミング検出手段では、事前に、あるいは、学習して設定したｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値との比較により検出を判定する手法、ピーク波形のパターンマッチングにより波形比較を行いタイミング検出を行う手法が当然適用可能である。
【００３２】
また、タイミング検出時に、伝送路の状態に応じて出力されるピーク波形の中で最も先に到来した波形をタイミング情報として出力する、あるいは、所定の遅延を行ったピーク波形を用いてタイミング情報とする、さらには、選択したピーク波形のタイミングから数サンプル時間的に前方にシフトされたタイミングを実際の検出タイミングとする等の手法が適用可能である。
【００３３】
また、各チャネルの識別、広帯域信号との識別は、タイミング情報を用いた識別手法が考えられる。さらに、受信信号レベルを参考にして信号の識別を行う手法も当然考えられる。
【００３４】
本発明では、以上説明した動作を行うことで、既存システムと新システムとが周波数を共有して運用される環境において、大幅に回路規模を削減した受信器を用いて各信号を受信可能である。本発明を用いることで、従来問題であった回路規模および消費電力が増加する問題を解決している。
【００３５】
また、本発明の他の観点は、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持機能と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持機能の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算機能と、このＭＦ係数乗算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第一の加算機能と、この第一の加算機能の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出機能とを備えたディジタル受信回路に相応する機能を実現させるプログラムである。
【００３６】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記ＭＦ係数乗算機能と前記第一の加算機能との間に、前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算機能と、前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算機能と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算機能と、この第二の位相回転演算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算機能とを実現させ、前記タイミング検出機能には、前記第一の加算機能の出力信号に加えて前記第二の加算機能の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う機能を実現するところにある（請求項４）。
【００３７】
あるいは、本発明のプログラムは、前記ＭＦ係数乗算機能と前記第一の加算機能との間に、前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に位相回転を与える第一の位相回転演算機能と、前記ＭＦ係数乗算機能の各サンプル信号に前記第一の位相回転演算機能と逆方向の位相回転演算を行う第二の位相回転演算機能と、前記第二の位相回転演算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第二の加算機能と、前記ＭＦ係数乗算機能と異なる所定の信号に対する無雑音状態での複数サンプルの信号波形を係数に持ち、前記受信信号保持機能の出力信号とサンプル毎の乗算を行う第二のＭＦ係数乗算機能と、この第二のＭＦ係数乗算機能から出力される各サンプル信号の加算を行う第三の加算機能とを実現させ、前記タイミング検出機能には、前記第一の加算機能の出力信号に加えて前記第二の加算機能の出力信号および前記第三の加算機能の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えて、その該当する受信信号の識別を行う機能を実現させることを特徴とする（請求項５）。
【００３８】
また、これに加えて、前記受信信号に対し前記タイミング検出機能から出力されるタイミング信号を用いて、受信信号からＦＦＴ機能へ入力する信号を切り出すガードインターバル除去機能と、前記ガードインターバル除去機能から出力された信号に対し前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じて、復調するサブキャリア数を選択してマルチキャリア一括復調を行うＦＦＴ機能と、このＦＦＴ機能から出力された出力信号のプリアンブル信号を用い、前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択して伝送路の歪を推定するチャネル推定機能と、前記ＦＦＴ機能から出力された出力信号のデータ信号に対し、前記チャネル推定機能からの出力信号を用いて、前記タイミング検出機能から出力される識別信号に応じてサブキャリア数を選択し伝送路の歪を除去するチャネル等化処理を行うチャネル等化機能とを実現させることもできる（請求項６）。
【００３９】
本発明のさらに他の観点は、本発明のプログラムが記録された前記情報処理装置が読取可能な記録媒体である（請求項７）。本発明のプログラムは本発明の記録媒体に記録されることにより、前記情報処理装置は、この記録媒体を用いて本発明のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記情報処理装置に本発明のプログラムをインストールすることもできる。
【００４０】
これにより、汎用の情報処理装置を用いて、既存システムと新システムとが共存して運用される場合に、回路規模および消費電力の増加を抑え、既存システムと新システムとの識別を行い、かつ、両システムの信号の受信を可能にするディジタル受信回路を実現することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明のディジタル受信回路を用いることで、既存システムと新システムとが共存して運用される場合に、回路規模および消費電力の増加を抑え、既存システムと新システムとの識別を行い、かつ、両システムの信号の受信を可能にするディジタル受信回路が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明実施例を図１ないし図８を参照して説明する。
【実施例１】
【００４３】
第一実施例を図１を参照して説明する。図１は第一実施例のディジタル受信回路の構成図である。
【００４４】
第一実施例は、図１に示すように、受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持回路１０１と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、受信信号保持回路１０１の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算回路１０２と、ＭＦ係数乗算回路１０２から出力される各サンプル信号の加算を行う合計回路１０４と、合計回路１０４の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出識別回路１０７とを備えたディジタル受信回路である。
【００４５】
ここで、第一実施例の特徴とするところは、ＭＦ係数乗算回路１０２と合計回路１０４との間に、ＭＦ係数乗算回路１０２の各サンプル信号に位相回転を与える＋方向位相回転演算回路１０３と、ＭＦ係数乗算回路１０２の各サンプル信号に＋方向位相回転演算回路１０３と逆方向の位相回転演算を行う−方向位相回転演算回路１０５と、この−方向位相回転演算回路１０５から出力される各サンプル信号の加算を行う合計回路１０６とを備え、タイミング検出識別回路１０７には、合計回路１０４の出力信号に加えて合計回路１０６の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えてその該当する受信信号の識別を行う手段を備えたところにある（請求項１）。
【００４６】
次に、第一実施例のディジタル受信回路の動作を説明する。受信信号Ｓ１０１は受信信号保持回路１０１に入力され各サンプル毎に信号の保持記憶がなされる。受信信号保持回路１０１の出力信号Ｓ１０２は、サンプル毎にＭＦ係数乗算回路１０２に入力されてサンプル毎に乗算が行われる。ＭＦ係数乗算回路１０２の出力信号Ｓ１０３は、＋方向位相回転演算回路１０３に入力されて＋方向への位相回転演算が行われる。＋方向位相回転演算回路１０３の出力信号Ｓ１０３は、サンプル毎に合計回路１０４にて加算される。
【００４７】
一方、ＭＦ係数乗算回路１０２の出力信号Ｓ１０６は、−方向位相回転演算回路１０５に入力されて−方向への位相回転演算が行われる。−方向位相回転演算回路１０５の出力信号Ｓ１０７は、サンプル毎に合計回路１０６にて加算される。タイミング検出識別回路１０７では、合計回路１０４の出力信号Ｓ１０５と合計回路１０６の出力信号Ｓ１０８とが入力され、いずれかの出力信号Ｓ１０５またはＳ１０８が所定の条件を満たした場合に、その出力信号Ｓ１０５またはＳ１０８に対応するタイミング信号Ｓ１０９と識別信号Ｓ１１０とを出力する。
【実施例２】
【００４８】
第二実施例を図２を参照して説明する。図２は第二実施例のディジタル受信回路の構成図である。
【００４９】
第二実施例は、図２に示すように、受信信号を複数サンプルにわたり保持する受信信号保持回路２０１と、所定の信号に対する複数サンプルに渡る無雑音状態の信号波形を係数に持ち、受信信号保持回路２０１の出力信号とサンプル毎の乗算を行うマッチトフィルタ（ＭＦ）係数乗算回路２０２と、ＭＦ係数乗算回路２０２から出力される各サンプル信号の加算を行う合計回路２０４と、合計回路２０４の出力信号から受信信号の受信タイミングを検出するタイミング検出識別回路２０７とを備えたディジタル受信回路である。
【００５０】
ここで、第二実施例の特徴とするところは、ＭＦ係数乗算回路２０２と合計回路２０４との間に、ＭＦ係数乗算回路２０２の各サンプル信号に位相回転を与える＋方向位相回転演算回路２０３と、ＭＦ係数乗算回路２０２の各サンプル信号に＋方向位相回転演算回路２０３と逆方向の位相回転演算を行う−方向位相回転演算回路２０５と、−方向位相回転演算回路２０５から出力される各サンプル信号の加算を行う合計回路２０６と、ＭＦ係数乗算回路２０２と異なる所定の信号に対する無雑音状態での複数サンプルの信号波形を係数に持ち、受信信号保持回路２０１の出力信号とサンプル毎の乗算を行う広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８と、この広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８から出力される各サンプル信号の加算を行う合計回路２０９とを備え、タイミング検出識別回路２０７には、合計回路２０４の出力信号に加えて合計回路２０６の出力信号および合計回路２０９の出力信号が入力され、いずれかの入力信号が所定の条件を満たした場合に、受信信号のタイミング検出に加えて、その該当する受信信号の識別を行う手段を備えたところにある（請求項２）。
【００５１】
次に、第二実施例のディジタル受信回路の動作を説明する。受信信号Ｓ２０１は受信信号保持回路２０１に入力され、各サンプル毎に信号の保持、記憶がなされる。受信信号保持回路２０１の出力信号Ｓ２０２は、サンプル毎にＭＦ係数乗算回路２０２に入力されてサンプル毎に乗算が行われる。ＭＦ係数乗算回路２０２の出力信号Ｓ２０３は、＋方向位相回転演算回路２０３に入力されて＋方向への位相回転演算が行われる。＋方向位相回転演算回路２０３の出力信号Ｓ２０４は、サンプル毎に合計回路２０４にて加算される。
【００５２】
一方、ＭＦ係数乗算回路２０２の出力信号Ｓ２０６は、−方向位相回転演算回路２０５にも入力されて−方向への位相回転演算が行われる。−方向位相回転演算回路２０５の出力信号Ｓ２０７は、同様に、サンプル毎に合計回路２０６にて加算される。
【００５３】
一方、受信信号保持回路２０１の出力信号Ｓ２１７は、広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８に入力され、広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８の出力信号Ｓ２１１を出力する。合計回路２０９では、サンプル毎に出力される広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８の出力信号Ｓ２１１を加算する処理を行う。加算結果はＳ２１２として出力を行う。タイミング検出識別回路２０７では、合計回路２０４、２０６、２０９の出力信号Ｓ２０５、Ｓ２０８、Ｓ２１２が入力され、タイミング信号Ｓ２０９と、識別信号Ｓ２１０を出力する。このときに、出力信号Ｓ２０５、Ｓ２０８に関しては第一実施例と同様に、いずれかの出力信号Ｓ２０５またはＳ２０８が所定の条件を満たした場合に、その出力信号Ｓ２０５またはＳ２０８に対応するタイミング信号Ｓ２０９と識別信号Ｓ２１０とを出力する。
【実施例３】
【００５４】
第三実施例のディジタル受信回路を図３を参照して説明する。図３は第三実施例のディジタル受信回路の構成図である。
【００５５】
第三実施例のディジタル受信回路は、第二実施例のディジタル受信回路と同じ構成に加えて、受信信号Ｓ３０１に対しタイミング検出識別回路３０７から出力されるタイミング信号を用いて、受信信号Ｓ３０１からＦＦＴ回路３１１へ入力する信号を切り出すＧＩ除去回路３１０と、ＧＩ除去回路３１０から出力された信号Ｓ３１３に対しタイミング検出識別回路３０７から出力される識別信号Ｓ３１０に応じて、復調するサブキャリア数を選択してマルチキャリア一括復調を行うＦＦＴ回路３１１と、このＦＦＴ回路３１１から出力された出力信号Ｓ３１４のプリアンブル信号を用い、タイミング検出識別回路３０７から出力される識別信号Ｓ３１０に応じてサブキャリア数を選択して伝送路の歪を推定するチャネル推定回路３１２と、ＦＦＴ回路３１１から出力された出力信号Ｓ３１４のデータ信号に対し、チャネル推定回路３１２からの出力信号Ｓ３１５を用いて、タイミング検出識別回路３０７から出力される識別信号Ｓ３１０に応じてサブキャリア数を選択し伝送路の歪を除去するチャネル等化処理を行うチャネル等化回路３１３とを備える（請求項３）。
【００５６】
次に、第三実施例のディジタル受信回路の動作を説明する。受信信号Ｓ３０１は受信信号保持回路３０１に入力されサンプル毎に信号の保持、記憶がなされる。受信信号保持回路３０１の出力信号Ｓ３０２はサンプル毎にＭＦ係数乗算回路３０２に入力されてサンプル毎に乗算が行われる。ＭＦ係数乗算回路３０２の出力信号Ｓ３０３は、＋方向位相回転演算回路３０３に入力されて＋方向への位相回転演算が行われる。＋方向位相回転演算回路３０３の出力信号Ｓ３０４は、サンプル毎に合計回路３０４にて加算される。
【００５７】
一方、ＭＦ係数乗算回路３０２の出力信号Ｓ３０６は、−方向位相回転演算回路３０５にも入力されて−方向への位相回転演算が行われる。−方向位相回転演算回路３０５の出力信号Ｓ３０７は、サンプル毎に合計回路３０６にて加算される。
【００５８】
一方、受信信号保持回路３０１の出力信号Ｓ３１７は、広帯域信号ＭＦ係数乗算回路３０８に入力され、広帯域信号ＭＦ係数乗算回路３０８の出力信号Ｓ３１１を出力する。合計回路３０９では、サンプル毎に出力される広帯域信号ＭＦ係数乗算回路３０８の出力信号Ｓ３１１を加算する処理を行う。加算結果はＳ３１２として出力される。タイミング検出識別回路３０７では、合計回路３０４、３０６、３０９の出力信号Ｓ３０５、Ｓ３０８、Ｓ３１２が入力され、タイミング信号Ｓ３０９と識別信号Ｓ３１０とを出力する。このときに、出力信号Ｓ３０５、Ｓ３０８に関しては第一実施例と同様に、いずれかの出力信号Ｓ３０５またはＳ３０８が所定の条件を満たした場合に、その出力信号Ｓ３０５またはＳ３０８に対応するタイミング信号Ｓ３０９と識別信号Ｓ３１０とを出力する。
【００５９】
一方、受信信号Ｓ３０１はＧＩ除去回路３１０に入力されタイミング信号Ｓ３０９に基づいてＧＩが除去される。ＧＩ除去回路３１０の出力信号Ｓ３１３は、ＦＦＴ回路３１１に入力され、識別信号Ｓ３１０に従い、サブキャリアを選択したマルチキャリア一括復調が行われ、サブキャリア信号Ｓ３１４を出力する。チャネル推定回路３１２では、サブキャリア信号Ｓ３１４に対し、識別信号Ｓ３１０に従い、サブキャリア数を選択した伝送路のチャネル歪の推定が行われる。チャネル等化回路３１３では、サブキャリア信号Ｓ３１４に対し、チャネル推定信号Ｓ３１５を用いて、識別信号Ｓ３１０に従い、サブキャリア信号を選択したチャネル等化処理が行われ、チャネル等化信号Ｓ３１６を出力する。
【実施例４】
【００６０】
本発明は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に本発明のディジタル受信回路に相応する機能を実現させるプログラムとして実現することができる（請求項４〜６）。このプログラムは、記録媒体に記録されて情報処理装置にインストールされ（請求項７）、あるいは通信回線を介して情報処理装置にインストールされることにより当該情報処理装置に、ＧＩ除去回路３１０、ＦＦＴ回路３１１、チャネル推定回路３１２、チャネル等化回路３１３、受信信号保持回路１０１、２０１、３０１、ＭＦ係数乗算回路１０２、２０２、３０２、＋方向位相回転演算回路１０３、２０３、３０３、合計回路１０４、２０４、３０４、１０６、２０６、２０９、３０６、３０９、−方向位相回転演算回路１０５、２０５、３０５、タイミング検出識別回路２０７、３０７、広帯域信号ＭＦ係数乗算回路２０８、３０８にそれぞれ相応する機能を実現させることができる。
（効果の確認）
実験による効果の確認結果を示す。実験は回路での実現性を考えてＦＰＧＡ(Field
Programmable Gate Array)による評価を行った。実験系の条件を図４に示す。
【００６１】
図４には１／５スケールモデルによる値も示した。新システムとして広帯域信号、既存システムとしてＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号を仮定した。実験ではＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号と広帯域信号とが混在する環境下で、シンボルタイミング検出部にて識別する場合について評価を行った。
【００６２】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号は各Ａｃｈ，Ｂｃｈとした。信号の送信は広帯域信号と共通の帯域を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号をＡｃｈ，Ｂｃｈと送信し、次に広帯域信号を順次送信することで、擬似的にランダム受信となる条件下で実験を行った。マルチパス環境下でのＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号、広帯域信号を受信した場合のＰＥＲ(Packet Error Rate)特性を図５、図６にそれぞれ示す。
【００６３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号を受信した図５では、送信側から理想的にシンボルタイミングを与える場合と比較して劣化が殆ど無い特性を実現している。さらに、広帯域信号を受信した図６の場合では、理想的なシンボルタイミングに対して約１．５ｄＢ程度の劣化は生じているが、広帯域ＯＦＤＭ信号を識別し復調可能なことが確認できる。従って、本受信器において広帯域信号、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ信号を適切にタイミング検出部にて識別し復調する効果が実験から確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のディジタル受信回路を用いることで、既存システムと新システムとが共存して運用される場合に、回路規模および消費電力の増加を抑え、既存システムと新システムとの識別を行い、かつ、両システムの信号の受信を可能にする。これにより、ユーザが新システムを導入する際のコストを軽減させることができるため、新システムの販路拡大に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第一実施例のディジタル受信回路の構成図。
【図２】第二実施例のディジタル受信回路の構成図。
【図３】第三実施例のディジタル受信回路の構成図。
【図４】本発明の効果を示す実験系の条件を示す図。
【図５】本発明を用いて１１ａ信号を識別復調した場合のＰＥＲ特性を示す図。
【図６】本発明を用いて広帯域信号を識別復調した場合のＰＥＲ特性を示す図。
【図７】本発明のタイミング検出部のＭＦ係数に関する説明図。
【図８】ディジタル送信回路から送信されるパケットフォーマットの説明図。
【図９】ディジタル送信回路から送信されるパケットフォーマットのスペクトル配置の説明図。
【図１０】従来の受信回路を構成したブロック図。
【符号の説明】
【００６６】
１  Ｂｃｈタイミング検出回路
２、７、１２、３１０  ＧＩ除去回路
３、８、１３、３１１  ＦＦＴ回路
４、９、１４、３１２  チャネル推定回路
５、１０、１５、３１３  チャネル等化回路
６  Ａｃｈタイミング検出回路
１１  広帯域信号用タイミング検出回路
１０１、２０１、３０１  受信信号保持回路
１０２、２０２、３０２  ＭＦ係数乗算回路
１０３、２０３、３０３  ＋方向位相回転演算回路
１０４、２０４、３０４、１０６、２０６、２０９、３０６、３０９  合計回路
１０５、２０５、３０５  −方向位相回転演算回路
１０７、２０７、３０７  タイミング検出識別回路
２０８、３０８  広帯域信号ＭＦ係数乗算回路
【図１】
2005072872.tif 000003
【図２】
2005072872.tif 000004
【図３】
2005072872.tif 000005
【図４】
2005072872.tif 000006
【図５】
2005072872.tif 000007
【図６】
2005072872.tif 000008
【図７】
2005072872.tif 000009
【図８】
2005072872.tif 000010
【図９】
2005072872.tif 000011
【図１０】
2005072872.tif 000012