JP2003283359A - 無線装置 - Google Patents
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Abstract
置において、周波数オフセットを補償するための構成を
備えた、無線装置を提供する。 【解決手段】 無線装置1000は、複数のアンテナ#
1〜#2と、同期検波のために搬送波を生成する搬送波
発信器10と、複数のアンテナからの複数の受信信号に
対して、それぞれ搬送波を乗算して検波処理を行うため
の乗算器12,14と、乗算器12,14からの信号に
基づいて周波数オフセットを推定して、MIMO方式通
信が行われている場合、1つの周波数オフセット推定値
を算出する周波数オフセット推定装置100と、周波数
オフセット推定値に基づいて、複数の乗算手段からの信
号に対して周波数オフセットの補正処理を行う周波数オ
フセット補正装置30,32とを備える。
Description
に、1つの無線端末と無線基地局との間で空間分割によ
り形成された複数のパスを介して多重通信することがで
きる無線装置の構成に関する。
システム(たとえば、Personal Handyphone System:以
下、PHS)では、電波の周波数利用効率を高めるため
に、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割す
ることにより複数ユーザの移動端末装置を無線基地シス
テムにパス多重接続させることができるPDMA(Path
Division Multiple Access)方式が提案されている。こ
のPDMA方式では、各ユーザの移動端末装置からの信
号は、周知のアダプティブアレイ処理により分離抽出さ
れる。なお、PDMA方式は、また、SDMA方式(Sp
atial DivisionMultiple Access)とも呼ばれる。
Division Multiple Access:FDMA),時分割多重接
続(Time Division Multiple Access :TDMA)およ
び空間多重分割接続(Path Division Multiple Acces
s:PDMA)の各種の通信システムにおけるチャネル
の配置図である。
MAおよびPDMAについて簡単に説明する。図13
(a)はFDMAを示す図であって、異なる周波数f1
〜f4の電波でユーザ1〜4のアナログ信号が周波数分
割されて伝送され、各ユーザ1〜4の信号は周波数フィ
ルタによって分離される。 図13(b)に示すTDM
Aにおいては、各ユーザのデジタル化された信号が、異
なる周波数f1〜f4の電波で、かつ一定の時間(タイ
ムスロット)ごとに時分割されて伝送され、各ユーザの
信号は周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末
装置間の時間同期とにより分離される。
すように、同じ周波数における1つのタイムスロットを
空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するもの
である。このPDMAでは各ユーザの信号は周波数フィ
ルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期
とアダプティブアレイなどの相互干渉除去装置とを用い
て分離される。
の技術であり、たとえば、文献1:菊間信良著の「アレ
ーアンテナによる適応信号処理」(科学技術出版)の第
35頁〜第49頁の「第3章 MMSEアダプティブア
レー」に詳細に説明されている。「アダプティブアレイ
処理」とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局の
アンテナごとの受信係数(ウェイト)からなるウェイト
ベクトルを計算して適応制御することによって、所望の
端末からの信号を正確に抽出する処理である。
り、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局
のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴っ
て分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下
り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴って
アレイアンテナから送信される。
(Personal Handy phone System)の通信方式として
は、送信受信のためのそれぞれ4スロット(1スロッ
ト:625μs)からなる1フレーム(5ms)を基本
単位としたTDMA方式が採用されている。このフレー
ムの構成は、PDMA方式でも同様である。このような
PHSの通信方式は、たとえば、「第2世代コードレス
通話システム」として標準化がなされている。
授受される信号の構成を説明するための概念図である。
れ、前半の4スロットがたとえば受信用であり後半の4
スロットがたとえば送信用である。
れ、図14に示した例では、1つの受信用および1つの
送信用のスロットを1組として最大4ユーザに対して1
フレームの信号を割当てることが可能である。ただし、
一般には、1フレームの信号は、1つの受信用および1
つの送信用のスロットを1組として3組のスロットが3
ユーザに対する通話チャネルに、残りの1組のスロット
が制御チャネル(コントロールチャネル)にそれぞれ割
当てられている。
のユーザ端末PS1,PS2が通信している場合、基地
局での受信信号がPDMA基地局のサービスを受けるも
のであるかの識別は、以下に説明するように行なわれ
る。
ようなフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機か
らのスロット信号は、大きくは、無線基地局にとって既
知の信号系列からなる参照信号区間と、無線基地局にと
って未知の信号系列からなるデータ(音声など)から構
成されている。
無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを
見分けるための情報の信号列(ユニークワード信号)を
含んでいる。
いるユニークワード信号と、受信した信号系列との対比
に基づいて、ユーザPS1に対応する信号系列を含んで
いると思われる信号を抽出するようにウエイトベクトル
制御(重み係数の決定)を行なう。
は、両者を区別するために、一方の信号に対して、他方
の信号は、所定の時間間隔だけ遅延した信号となってい
る。
ユニークワード信号(参照信号)区間を含むとともに、
巡回符号による誤り検出(CRC:cyclic redundancy
check)が可能な構成となっているものとする。
期確立の制御手順の際に、まず、制御チャネルによるリ
ンクチャネルの確立が行われた後に、干渉波(U波:Un
desired wave)測定処理を行ない、さらに割り当てられ
たチャネルにより通話条件の設定処理を行った後に通話
が開始される。このような手順については、PHSの規
格である第2世代コードレス通話システム標準規格RC
R STD−28(発行:(社団法人)電波産業界)に
詳しく開示されている。
ンスフローを示す図である。以下、図15を参照して、
簡単にその説明を行なう。
ールチャネル:CCH)を用いてリンクチャネル確立要
求信号(LCH確立要求信号)を基地局に対し送信す
る。PHS基地局は、空きチャネル(空き通話チャネ
ル:空きTチャネル)を検出し(キャリアセンス)、C
チャネルを用いて空きTチャネルを指定するリンクチャ
ネル割当信号(LCH割当信号)をPHS端末側に送信
する。
したリンクチャネル情報に基づき、指定されたTチャネ
ルに、ある一定以上のパワーの干渉波信号が受信されて
いないか測定(U波測定)し、一定のパワー以上の干渉
波信号が検出されない場合、すなわち、他のPHS基地
局がこの指定されたTチャネルを使用していない場合に
は、指定されたTチャネルを用いて同期バースト信号を
基地局に送信し、基地局からも同期バースト信号を端末
側に返信して同期確立を完了する。
以上のパワーの干渉波信号が検出されていた場合、すな
わち他のPHS基地局により使用中の場合には、PHS
端末は再度リンクチャネル確立要求信号から制御手順を
繰返すことになる。
は、干渉波が小さく良好な通信特性が得られるチャネル
を用いて、端末と基地局との間で通信チャネルの接続が
行なわれている。
テナを有する1つの端末とPDMA基地局との間で、同
一周波数の複数の空間パスを介して多重通信するMIM
O(Multi Input MultiOutput)方式(多入力多出力方
式)が提案されている。
ては、西村他による「MIMOチャネルでのSDMA下
り回線ビーム形成法」(2001年10月の信学技報A
−P2001−116,RCS2001−155の第2
3頁から第30頁)、富里他による「移動通信用MIM
Oチャネル信号伝達における無線信号処理」(2001
年10月の信学技報A−P2001−97,RCS20
01−136の第43頁から第48頁)などに詳細に説
明されている。
末と無線基地局との間の通信においては、上りの通信、
すなわち、無線端末から無線基地局への通信において
は、端末は複数のアンテナから異なる信号を送信する。
基地局側では、上りマルチビームを形成し、空間分割受
信した上で、異なるパスの信号を検波後に合成すること
により、伝送速度を、たとえば倍増させることができ
る。
基地局から無線端末への通信においては、基地局側では
下りマルチビームを形成し、空間分割送信してパスごと
に異なる信号を送信する。端末は、複数のアンテナに入
力された異なる信号を受信し、検波後に合成することに
より、伝送速度を、たとえば倍増させる。
と、PDMA基地局CS1との間で、MIMO方式の通
信が行なわれている状態を示す概念図である。
ナを有する基地局CS1は、このアンテナの指向性を2
つの方向DAおよびDBに向かわせることにより、2つ
の空間パスを経由して端末PS1から、基地局CS1に
到達した信号を受信することができる。逆に、送信する
場合は、方向DAおよび方向DBに対して送信指向性を
向けることで、この2つの空間パスを経由して、信号を
端末PS1に対して送信することが可能となる。一方、
端末PS1においては、2本のアンテナを備え、この2
つのアンテナから、異なる信号の送受信を行なう。
ける通信速度が32kbpsである場合は、2つの通信
パスを多重することによって、合計64kbpsで端末
PS1と基地局CS1との間で通信を行なうことが可能
となる。
受信に用いられる変調方式としては、PSK変調を基調
とする変調方式のたとえばQPSK変調等が用いられ
る。
受信信号に積算することにより検波を行なう同期検波が
一般的に行なわれる。
同期した複素共役搬送波を局部発振器により生成する。
しかし、同期検波を行なう場合に、通常、送信側と受信
側の発振器には「周波数オフセット」と呼ばれる周波数
誤差が存在する。この誤差によって、受信機側において
は受信信号をIQ平面状に表わした場合、受信信号点の
位置が回転してしまうことになる。このため、周波数オ
フセットを補償しなければ同期検波を行なうことが困難
である。
ような送受信機の間の局部発振周波数の精度のみなら
ず、設定誤差、温度変動、経時変化等により発生し、受
信機に入力される信号にキャリア周波数成分が残留する
ことにより、受信特性が急激に劣化してしまうという問
題が生じる。
いては、このような周波数オフセットを抑制する機構が
存在する。
通信品質に与える影響を説明するための概念図である。
ベースバンド信号S(t)に対して、搬送波発振器OS
C1から出力されるコサイン波cos(ωat)とを乗
算器MUL1で積算することで、送信信号を形成し、ア
ンテナ♯AN1から信号の送信を行なう。
して受信した信号に対して、搬送波発振器OSC2から
出力されるコサイン波cos(ωbt)を乗算器MUL
2で積算し、ローパスフィルタLPFを通過させること
でベースバンド信号q(t)を抽出する。
乗算することによって、ベースバンド信号を抽出する検
波方式である。以下、同期検波の基本動作をさらに説明
する。
(ωat)を掛けて送信する。受信側で、受信信号S
(t)cos(ωat)に対して、再生した搬送波co
s(ωbt)を掛けると、以下式が得られる。
ち、ωa=ωbであるならば、上記式(1)は、以下のよ
うに変形される。
によって除去可能であるため、結局ローパスフィルタ通
過後の出力q(t)は、以下の式で表わされる。
れが同期検波の基本動作である。
ずれ(周波数オフセット)が存在すると、信号q(t)
は、信号S(t)を必ずしも正確に反映した信号でなく
なる。このため、受信側での誤り率が増加してしまう。
周波数オフセットの推定を行なった上で、それを補正す
ることが必要となる。
とえばPHSシステムなどにおいては、ユニークワード
などの既知の信号区間において、受信信号と参照信号の
位相差を求めることにより、逐次的に周波数オフセット
を推定する方法がある。
の方法については、特開2001−285161号公報
(発明の名称:無線装置、出願人:三洋電機株式会社)
に開示されている。
トの補正および抑制を、上述したようなMIMO方式に
おける端末装置においては、どのような周波数オフセッ
トを行なうのが妥当であるかが明確でないという問題点
があった。
ためになされたものであって、その目的は、MIMO方
式で信号の送受信を行なう端末装置において、周波数オ
フセットを補償するための構成を備えた、無線装置を提
供することである。
するため、単一の他の無線装置との間に複数の空間パス
を形成して多入力多出力通信を行うことができる無線装
置であって、複数のアンテナと、同期検波のために搬送
波を生成する発振手段と、複数のアンテナからの複数の
受信信号に対して、それぞれ搬送波を乗算して検波処理
を行うための複数の乗算手段と、複数の乗算手段に共通
に設けられ、複数の乗算手段からの信号に基づいて周波
数オフセットを推定して、多入力多出力通信が行われて
いる場合、1つの周波数オフセット推定値を算出する周
波数オフセット推定手段と、周波数オフセット推定値に
基づいて、複数の乗算手段からの信号に対して周波数オ
フセットの補正処理を行う周波数オフセット補正手段と
を備える。
れた複数の通話チャネルを有する信号を受信し、複数の
乗算手段は、多入力多出力通信が行われている場合は、
複数のアンテナにそれぞれ受信される互いに異なる複数
の通話チャネルの信号に対して搬送波を乗算する。
が、複数の通話チャネルのうち、1つの通話チャネルで
通信が行われている場合、1つの通話チャネルについて
の周波数オフセット推定値を算出し、周波数オフセット
補正手段は、周波数オフセット推定値に基づいて、1つ
の通話チャネルについての周波数オフセット補正を行
う。
値が、複数の通話チャネルの信号についての周波数オフ
セットの平均値である。
ラーを検出する受信エラー検出手段をさらに備え、1つ
の周波数オフセット推定値は、複数の通話チャネルの信
号についての周波数オフセットについての、受信エラー
に基づく重み付け平均値である。
けて、最大レベルの信号を出力する乗算手段を選択し、
複数の通話チャンネルの信号を分離する選択手段をさら
に備え、周波数オフセット推定手段は、選択手段からの
信号に対して周波数オフセットを推定して、多入力多出
力通信が行われている場合、1つの周波数オフセット推
定値を算出し、複数の乗算手段からの信号に対して、ア
ダプティブアレイ処理を行うためのアダプティブアレイ
処理部をさらに備え、周波数オフセット補正手段は、周
波数オフセット推定値に基づいて、アダプティブアレイ
処理部からの信号に対して周波数オフセットの補正処理
を行う。
間に複数の空間パスを形成して多入力多出力通信を行う
ことができる無線装置であって、複数のアンテナと、同
期検波のために搬送波を生成する発振手段と、複数のア
ンテナからの複数の受信信号に対して、それぞれ搬送波
を乗算して検波処理を行うための複数の乗算手段と、複
数の乗算手段に共通に設けられ、複数の乗算手段からの
信号に対して周波数オフセットを推定する周波数オフセ
ット推定手段とを備え、周波数オフセット推定手段は、
複数の乗算手段にそれぞれ対応する複数の周波数オフセ
ット推定器と、複数の乗算手段のうちの所定数の乗算器
からの信号を用いて、通信を行う状態から、所定数より
も多い乗算器からの信号を用いて通信を行う状態に移行
する際に、すでに通信中であった乗算手段に対応する周
波数オフセット推定器の出力を、新たに通信を開始する
乗算手段に対応する周波数オフセット推定器に初期値と
して与えるための切換手段とを含み、周波数オフセット
推定値に基づいて、複数の乗算手段からの信号に対して
周波数オフセットの補正処理を行う周波数オフセット補
正手段とを備える。
方式対応の移動体通信システムの端末または基地局にお
いて、サブアレイに分割されたアンテナにより各空間パ
スでの通信を行う際に、正確な周波数オフセットの推定
と補償を行うことが可能になるので、安定したMIMO
方式の通信を実現することが可能である。
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相
当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
下、本発明のMIMO端末の構成について説明する前提
として、図16で説明したように、たとえば、2つのア
ンテナを有するMIMO端末CS1が、各アンテナごと
に周波数オフセットの推定および補正を行なう場合の、
構成および動作について簡単に説明する。
1の構成を説明するための概略ブロック図である。
ャネル(以下、「第1TCH」と呼ぶ)の信号を送受信
するためのアンテナ♯1と、第2の通話チャネル(以
下、「第2TCH」と呼ぶ)の信号を送受信するための
アンテナ♯2と、同期検波のために、搬送波を再生して
出力するための搬送波発振器10と、アンテナ♯1から
の信号と、搬送波発振器からの出力とを乗算するための
乗算器12と、アンテナ♯2からの信号と、搬送波発振
器10からの出力とを乗算するための乗算器14と、乗
算器12の出力を受けて、周波数オフセット値を推定す
るための第1の周波数オフセット推定装置20と、乗算
器14からの信号を受けて、周波数オフセット値の推定
を行なうための第2の周波数オフセット推定装置22
と、乗算器12からの信号を受けて、周波数オフセット
推定装置20からの第1の推定値に基づいて、周波数オ
フセットの補正処理を行なう第1の周波数オフセット補
正装置30と、乗算器14からの出力を受けて、第2の
周波数オフセット推定装置22からの第2の推定値に基
づいて、周波数オフセットの補正処理を行なう第2の周
波数オフセット補正装置32と、周波数オフセッ補正装
置30および32の出力を受けて、復調処理を行ない、
ベースバンド信号を抽出するための復調器34とを備え
る。
2TCHとは、同一のタイムスロットに対応する異なる
空間パスからの信号とすることができる。
ら出力される信号をコンスタレーション平面状の信号で
あるという意味で、「IQ信号」と呼ぶことにする。ま
た、特に、乗算器12から出力される信号と乗算器14
から出力される信号とを区別する必要があるときは、そ
れぞれ「IQ信号1」および「IQ信号2」と呼ぶこと
にする。
は、信号を受信して復調するまでの処理において必要な
部分のみを抽出して示しており、実際には、たとえば、
端末CS1が携帯電話機である場合は、通話を行なうた
めの音声の変換のための構成や、ユーザインターフェイ
スや、さらには、信号送信のための構成等が存在する
が、図1においては図示省略している。
本としているが、より本数は多くてもよい。この場合
は、より多くの通話チャネルを用いて、MIMO方式の
送受信を行うことが可能になる。
説明するためのフローチャートである。
始されると(ステップS100) まず、処理対象となるチャネルを特定するための変数c
の値が1に初期設定される(ステップS102)。
の判定が行なわれる(ステップS104)。
オフセット初期値θinitの値を0に設定する(ステップ
S106)。
S[c]から周波数オフセット初期値θinitを推定する
(ステップS108)。
S[c]とその参照信号から、周波数オフセットθ
[c]を逐次的に推定する(ステップS110)。
を、推定したオフセット値θ[c]により補正する(ス
テップS112)。
トされる(ステップS114)。その上で、変数cの値
が通話中のチャネル数以下であるか、言い換えると、図
1に示した構成では、cの値が3未満であるか否かの判
定が行われる(ステップS116)。
は、さらに、処理はステップS104に復帰する。
超える場合は、処理は終了する(ステップS120)。
ルcが通話中でない場合は(ステップS104)、処理
はステップS114に移行する。
方式での信号の送受信が可能な端末CS1において、周
波数オフセットを推定して、各チャネルごとに受信した
信号の補正を行なうこと自体は可能となる。
ような端末CS1の構成では、アンテナ♯1で通信中の
第1TCHと、アンテナ♯2で通信中の第2のTCHで
別々に周波数オフセットの推定を行なうことになる。こ
のため、受信エラーなどによって、一方の推定誤差が大
きくなったとしても、その誤差を補正することができな
いという問題がある。
きくなるため、受信エラーが発生しやすいという問題が
ある。
本発明に係るMIMO端末装置では、上述したような図
1に示した端末装置CS1の問題点を解決する構成を提
供する。
端末装置1000の構成を説明するための概略ブロック
図である。
置1000が携帯電話機等である場合に必要とされる音
声変換のための構成や、ユーザインターフェイスや、送
信のための構成等は図示省略されている。
電話機に限定されるものではなく、たとえば、パーソナ
ルコンピュータのPCカードスロットに挿入されて、M
IMO方式で送受信を行なうための無線装置や、あるい
はパーソナルコンピュータ等の機器内に、予め作り込ま
れた構成として、MIMO方式の通信を実現する無線装
置に適用されてもよい。
000の構成が、図1に示した端末装置CS1の構成と
異なる点は、以下のとおりである。
では、乗算器12の出力と乗算器14の出力とを、2つ
の信号伝達系統に対して共通に設けられた周波数オフセ
ット推定装置100が受けて、周波数オフセット推定装
置100が、第1の周波数オフセット補正装置30およ
び第2の周波数オフセット補正装置32に対して、周波
数オフセットの推定値をそれぞれ与える構成となってい
る点である。
S1の構成と同様であるので、同一部分には同一符号を
付してその説明は繰返さない。
の周波数オフセット推定装置100の構成を説明するた
めの概略ブロック図である。
置100は、乗算器12からのIQ信号1を受け、周波
数オフセットの計算を行なう周波数オフセット計算機1
02と、乗算器14からのIQ信号2を受けて、周波数
オフセットを算出するための周波数オフセット計算機1
04と、周波数オフセット計算機102および104か
らの出力を受けて、両者のオフセット値の平均値である
周波数オフセット推定値θを計算するための計算機10
6と、計算機106の出力と、周波数オフセット計算機
102の出力とを受けて、一方を選択的に出力するため
のスイッチ108と、計算機106の出力と、周波数オ
フセット計算機104の出力を受けて、一方を選択的に
出力するためのスイッチ110とを備える。
両チャネルとも通信中であって、MIMO方式での通信
を行なっている場合は、計算機106の出力を、第1T
CHのみでの通話が行なわれている場合は、周波数オフ
セット計算機102の出力を選択して出力する。
方式での通信が行なわれている場合は、計算機106か
らの出力を、第2TCHでの通話が行なわれている場合
は、周波数オフセット計算機104からの出力を選択し
て出力する。
推定装置100の動作を説明するための第1のフローチ
ャートである。
は、プリアンブル信号区間と、これに続くユニークワー
ド区間とを含むものとする。
フセットの初期値の推定を行なう場合は、プリアンブル
信号区間は特定の信号の繰返しであることを利用する。
つまり、周波数オフセットがない場合は、あるシンボル
と所定のシンボル後の信号、たとえば、8シンボル後の
シンボルの位相が一致することになる。この特性によ
り、初期値の推定を行なっている。
ド区間での周波数オフセット値の推定においては、周波
数オフセットがない場合は、受信信号のシンボルと参照
信号(PR,UW)のシンボルの位相は一致するはずで
ある。この特性により、周波数オフセットの推定を行な
っている。
始されると(ステップS200)、通話チャネルを特定
するための変数cの値が1に設定される(ステップS2
02)。
の判定が行なわれる(ステップS204)。
ト周波数の初期値θinitが0に設定され、一方、プリア
ンブル部の先頭シンボルであることを示す定数star
t_PRに変数sが設定される(ステップS206)。
端シンボルを示す値end_PRから7を引いた値(e
nd_PR−7)よりも小さいか否かの判定が行なわれ
る。
う値よりも小さい場合は、s番目の受信シンボルと、s
+8番目の受信シンボルの位相差Δθ1を計算する(ス
テップS210)。続いて、変数sの値が1だけインク
リメントされて(ステップS212)、処理はステップ
208に復帰する。
の値が(end_PR−7)という値以上である場合
は、オフセット周波数の初期値θinitの値が、位相差Δ
θ1の平均値の値に設定される。一方、変数sは、再
び、プリアンブル部先頭シンボルの位置を示す定数st
art_PRの値に設定される。さらに、チャネルcに
ついての周波数オフセット推定値θ[c]の値として、
初期値θinitが設定される(ステップS220)。
端シンボルの位置を示す定数end_UW−1よりも小
さいか否かの判定が行なわれる(ステップS222)。
ボルの位置を示す値(end_UW)よりも1だけ小さ
い値(end_UW−1)の値よりも小さい場合は、s
番目の受信シンボルの位相から、チャネルcについての
周波数オフセットθ[c]の位相回転分と初期値θinit
の位相(初期位相)とを引いた値と、s番目の参照信号
シンボルとの位相差Δθ2の計算が行なわれる(ステッ
プS224)。
ット推定値θ[c]の値として、θ[c]に、所定のス
テップ係数μstepにΔθ2の値を掛けた値を加えた
ものが代入される(ステップS226)。
トされて(ステップS228)、処理はステップS22
2に復帰する。
の値が、ユニークワード終端シンボルの位置を示す定数
end_UWよりの1だけ小さい値以上である場合は、
チャネルを指定するための変数cの値が1だけインクリ
メントされ(ステップS230)、続いて、変数cの値
が通信可能なチャネルの数以下であるかの判定、すなわ
ち、、この実施の形態の場合は、変数cの値が3未満で
あるか否かの判定が行なわれる(ステップS232)。
である場合は、処理はステップS204に復帰する。一
方、ステップS232において、変数cの値が、通信可
能なチャネル数を超える場合は、処理は次のステップS
240に移行する。
の動作を説明するための第2のフローチャートである。
表わす変数cの値が通信可能なチャネル数を超えている
と判定された場合は、続いて両方のチャネルで通信中で
あるか否かの判定が行なわれる(ステップS240)。
両方のチャネルで通信中である場合、すなわち、MIM
O方式での通信が行なわれている場合は、オフセット周
波数θの値として、(θ[1]+θ[2])/2が代入
される。すなわち、周波数オフセット値としては、2つ
のチャネルの周波数オフセット値の平均値が代入される
ことになる。
装置30に与えられる推定値θ[1]の値として、平均
値θが代入され(ステップS244)、第2の周波数オ
フセット補正装置32に対して与えられる推定値θ
[2]の値としても平均値θの値が代入される(ステッ
プS246)。
って、第1および第2の周波数オフセット補正装置30
および32が受信IQ信号の補正を行なう(ステップS
250)。
び補正処理が終了する(ステップS252)。
ネルで通信中でない場合、すなわち、一方の通話チャネ
ルにおいてのみ通話中であって、通常の通話ないし通信
が行なわれている場合は、処理はステップS250に移
行する。このときは、ステップS250では、通信中の
チャネルのみに対して、第1の周波数オフセット計算機
102または第2の周波数オフセット計算機104で算
出された周波数オフセットの値が、対応する第1または
第2の周波数オフセット補正装置30および32のいず
れか一方に与えられる。
ネルで同じ搬送波を使用するため、第1TCHの周波数
オフセット値と、第2TCHの周波数オフセット値は原
理的には全く同じ値を有しているはずである。したがっ
て、第1TCHの情報と、第2TCHの情報を用いてそ
の平均値を得ることで、周波数オフセット推定を行なう
ことにより、推定精度を向上させることが可能となる。
は、MIMO方式での通信が行なわれている期間中は、
周波数オフセット値を、第1TCHの周波数オフセット
値と、第2TCH周波数オフセット値の平均値として、
計算機106で算出された値を用いるのに対し、一方の
チャネルのみで通信している場合は、通常のチャネルに
対するオフセット値をそのまま出力する。
方式で通信中において、周波数オフセット推定装置10
0における推定誤差を小さくすることが可能となる。
形態2の周波数オフセット推定装置200の構成を説明
するための概略ブロック図である。
に示した周波数オフセット推定装置100の代わりに用
いることが可能なものである。
O端末装置1000は、実施の形態1のMIMO端末装
置1000の構成に加えて、さらに、復調器34から、
第1TCHの復調信号と第2TCHの復調信号とを受け
て、それぞれの通話チャネルに対して、受信エラーの測
定を行なう受信エラー測定器210を備えるものとす
る。
00においては、第1の周波数オフセット計算機102
からの出力から与えられる第1のオフセットの値は、乗
算器202において、重み係数w1と乗算される。
4から出力される第2のオフセット値は、第2の重み係
数w2と乗算器204により乗算される。
加算器206により加算されて、オフセット推定値とし
て、第1および第2の周波数オフセット補正装置30お
よび32にそれぞれ与えられる。
は、受信エラー測定器210が各通話チャネルについて
受信エラーの測定を行なった結果に基づいて、重み計算
機220が計算する。
数オフセット推定装置200においては、各通話チャネ
ルについてそれぞれ算出された誤り率に基づいて、第1
の周波数オフセット計算機102で計算されたオフセッ
ト値と第2の周波数オフセット計算機104で計算され
た第2のオフセット値とに対して、重み付けを行なった
上で加算する処理が行なわれる。
レート(FER)をe1とし、第2チャネルのフレーム
エラーレートFERをe2とした場合、以下の式で定め
られるように重み係数w1およびw2を決定する。
で通信を行なっているチャネルについての周波数オフセ
ット推定値が優先されて、第1および第2の周波数オフ
セット補正装置30および32に与えられる推定値が計
算されることになる。したがって、より正確な周波数オ
フセット値の算出が可能となる。
る場合は、通信していないチャネルのフレームエラーレ
ートは1となるので、通信中のチャネルに対するオフセ
ット値がそのまま出力されることになる。
推定装置200の動作を説明するためのフローチャート
である。
処理が開始されると、まず、図5において説明したのと
同様の手続に従って、第1の通話チャネルに対する周波
数オフセット推定値θ[1]および第2の通話チャネル
に対応する周波数オフセットの推定値θ[2]の推定を
行なう(ステップS300)。
TCHおよび第2TCHのそれぞれについて、エラー情
報の取得を行なう(ステップS302)。
み係数の計算式に従って、重み係数w1,w2の計算を
行なう(ステップS304)。
み計算機220により算出された重み係数w1およびw
2を、周波数オフセット計算機102および104から
のオフセット推定値θ[1]およびθ[2]に対してそ
れぞれ乗算することで、重み平均を行なった周波数オフ
セット推定値θを算出する(ステップS306)。
波数オフセット補正装置30に対して与えられる第1の
周波数オフセット推定値θ[1]に、重み平均θが設定
され(ステップS308)、第2の周波数オフセット補
正装置32に対して与えられる周波数オフセット推定値
θ[2]に対して、重み平均値θが設定される(ステッ
プS310)。
は、それぞれ推定した周波数オフセット値θによって受
信IQ信号を補正する(ステップS312)。
び補正処理が終了する(ステップS320)。
よい通話チャネルの受信信号に基づいて、周波数オフセ
ットの推定を行なうことができ、MIMO方式で通話中
であっても、より高い精度で周波数オフセットの推定お
よび補正を行なうことが可能となる。
形態3の周波数オフセット推定装置300の構成を説明
するための概略ブロック図である。
に示した周波数オフセット推定装置100の代わりに用
いることが可能なものである。
ット推定装置300において、第1の周波数オフセット
計算機102は、乗算器12からのIQ信号1を受け
て、周波数オフセットの推定を行なう。一方、第2の周
波数オフセット計算機104は、乗算器14からのIQ
信号2を受けて、周波数オフセットの推定を行なう。
の周波数オフセット計算機104からの出力、特に、初
期周波数オフセット値を受けて、第1の周波数オフセッ
ト計算機102に対して選択的に与えることが可能なス
イッチ302と、第1の周波数オフセット計算機102
の出力、特に初期周波数オフセット値を受けて、第2の
周波数オフセット計算機104に対して選択的に与える
ことが可能なスイッチ304とを備える。
通信中であって、通常の通話ないし通信が行なわれてい
るものとする。この状態に加えて、さらに、第2TCH
を起動して、MIMO方式での通信を開始し、通話を行
なう場合を考える。
きには、この第2TCHの通信状態が安定するまでは、
この第2のTCHからの受信信号に基づいて推定される
周波数オフセット値には誤差が大きな値となっている。
とで、第2TCHを起動するとき、すなわち、最初の同
期バースト受信の際の初期周波数オフセット値は、第1
TCHの周波数オフセット値を用いることが可能とな
る。
上述したとおりMIMO方式では、本来第2のTCHの
オフセット値に近い値を有しているはずであり、この値
を初期値として用いることで、推定値を速く収束させる
ことが可能となる。
推定装置300の動作を説明するためのフローチャート
である。
定処理が開始されると(ステップS400)、まず、チ
ャネル1(第1TCH)が通信中であるか否かの判定が
行われる(ステップS402)。
て、周波数オフセット値の初期推定値θinitの値が0に
設定される(ステップS404)。
S[1]から周波数オフセット初期値θinitの推定が行
なわれる(ステップS406)。
[1]とその参照信号から、周波数オフセットθ[1]
を逐次的に推定する(ステップS408)。
中であるか否かの判定が行なわれる(ステップS41
0)。
に、最初の同期バースト受信であるか否かの判定が行な
われる(ステップS412)。
ネル2に対する受信IQ信号S[2]から周波数オフセ
ット初期値θinitの推定が行なわれる(ステップS41
4)。
[2]とその参照信号から、周波数オフセットθ[2]
を逐次的に推定する(ステップS416)。
の同期バースト受信である場合は、オフセット初期値θ
initの値として、チャネル1に対する周波数オフセット
推定値θ[1]の値が設定され、処理はステップS41
6に移行する。
テップS402において、チャネル1が通信中でない場
合か、あるいはステップS410において、チャネル2
が通信中でない場合は、さらに受信IQ信号の補正が推
定されたオフセット推定値に基づいて行なわれる(ステ
ップS418)。
定処理および周波数オフセットの補正処理が終了する
(ステップS420)。
O端末が一方の通話チャネルにおいて通話中である状態
から、2つの通話チャネルを用いて、MIMO方式で通
信を行なう状態に切換わる過渡状態においても、安定に
周波数オフセットの推定を行なうことが可能となる。
方式で通信を行なうことが可能な無線端末の構成につい
て説明した。以下では、MIMO方式で通信を行なうこ
とが可能な無線基地局の構成について説明する。
3000の構成を説明するための概略ブロック図であ
る。
000は、外部との間で信号の送受信を行なうためのア
ンテナ♯1〜♯4と、無線基地局においての受信動作に
おいて、搬送波を再生して出力するための搬送波発振器
3010と、アンテナ♯1〜♯4にそれぞれ対応して設
けられ、アンテナ♯1〜♯4からの信号と、搬送波発振
器3010の出力とを乗算するための乗算器3020.
1〜3020.4と、乗算器3020.1〜3020.
4の出力を受けて、通信中の端末からの信号の到来タイ
ミングを検出するための同期処理装置3030と、同期
処理装置3030からの出力に基づいて、アダプティブ
アレイ処理を行ない、所定の受信指向性をもって受信信
号の分離を行なうためのアダプティブアレイ処理部30
40と、同期処理装置3030から出力される各アンテ
ナからのIQ信号に基づいて、各アンテナごとに、受信
レベルを検出して、最大受信レベルのアンテナを選択
し、4つのアンテナ♯1〜♯4のうち、最大の受信レベ
ルを有するアンテナからの信号に基づいて、第1の空間
パスの信号、すなわち、第1TCH信号と、第2の空間
パス、すなわち第2TCH信号とを分離する最大受信レ
ベルアンテナ選択部3050と、最大受信レベルアンテ
ナ選択部3050により分離された第1TCH信号およ
び第2TCH信号に基づいて、それぞれの通話チャネル
について、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3060と、周波数オフセット推定装
置3060からの推定結果に基づいて、アダプティブア
レイ処理部3040からの第1TCH信号について、周
波数オフセットの補正を行なう周波数オフセット補正装
置3100.1と、アダプティブアレイ処理部3040
からの信号を受けて、周波数オフセット推定装置306
0からの周波数オフセット推定値に応じて、周波数オフ
セットの補正を行なうための周波数オフセット補正装置
3100.2と、周波数オフセット補正装置3100.
1および3100.2の出力を受けて、それぞれ通話チ
ャネルに対する信号の復調処理を行なう復調器3110
とを備える。
3000においても、受信に必要な構成部のみを示し、
たとえば、送信に必要な構成部分については図示省略し
ている。
作について説明する。図12は、MIMO方式の無線端
末PS1と無線基地局3000との間で送受信される信
号の処理タイミングを説明するための概念図である。
末および基地局の構成と異なり、それぞれのチャネル
(第1TCHと第2TCH)で異なったユニークワード
を使用する。
2つのユニークワードを用いて相関同期をとれば、それ
ぞれのユニークワードについて1つずつピークが現れ、
2つの同期信号を得ることができる。
それぞれ時系列的に受信される信号を所定のタイミング
でサンプリングした信号である。また、図12において
は、第1TCHの同期タイミング(先頭信号の到来タイ
ミング)がサンプルr2のタイミングであり、第2TC
Hの同期タイミングがサンプルr5のタイミングであ
る。
る信号だとすると、第1TCH同期信号は、{r2,r
6,r10,r14,r18,…}の値となり、第2T
CH同期信号は、{r5,r9,r13,r17,r2
1,…}となる。
受信タイミングで受信されたとしても、それぞれ別のユ
ニークワードUWを用いて周波数オフセット推定を行な
うこととすれば、これら2つのチャネルのそれぞれにつ
いて、周波数オフセットを推定することが可能となる。
フセットの推定自体は、複数本あるアンテナ、たとえば
4本のアンテナのうちから最大の受信レベルで受信して
いる信号に基づいて、オフセット値の推定を行なうの
で、より高い精度で周波数オフセットの推定を行なうこ
とが可能となる。
0の構成は、実施の形態1や実施の形態2で説明した周
波数オフセット推定装置100または200と同様の構
成とすることができるので、実施の形態1または実施の
形態2と同様に、正確に周波数オフセットの推定を行な
うことができる。
1TCHおよび第2TCHは、同じ端末から送信される
信号であるため、周波数オフセットの値自体は原理的に
同じ値を有しているものと推定される。
つのチャネル情報をもとに、周波数オフセットの推定を
行なうことで、より高い精度で、周波数オフセットの推
定値を得て、周波数オフセットの補正を行なうことが可
能となる。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局
において、サブアレイに分割されたアンテナにより各空
間パスでの通信を行う際に、正確な周波数オフセットの
推定と補償を行うことが可能になるので、安定したMI
MO方式の通信を実現することが可能である。
めの概略ブロック図である。
めのフローチャートである。
000の構成を説明するための概略ブロック図である。
フセット推定装置100の構成を説明するための概略ブ
ロック図である。
00の動作を説明するための第1のフローチャートであ
る。
明するための第2のフローチャートである。
定装置200の構成を説明するための概略ブロック図で
ある。
00の動作を説明するためのフローチャートである。
定装置300の構成を説明するための概略ブロック図で
ある。
00の動作を説明するためのフローチャートである。
するための概略ブロック図である。
局3000との間で送受信される信号の処理タイミング
を説明するための概念図である。
び空間多重分割接続の各種の通信システムにおけるチャ
ネルの配置図である。
信号の構成を説明するための概念図である。
ある。
S1との間で、MIMO方式の通信が行なわれている状
態を示す概念図である。
を説明するための概念図である。
4 乗算器、20 第1の周波数オフセット推定装置、
22 第2の周波数オフセット推定装置、30第1の周
波数オフセット補正装置、32 第2の周波数オフセッ
ト補正装置、34 復調器、100,200,300
周波数オフセット推定装置、102,104 周波数オ
フセット計算機、106 計算機、210 受信エラー
測定器、220 重み計算機、302,304 スイッ
チ、1000 MIMO端末装置、3000 MIMO
基地局、3010 搬送波発信器、3020.1〜30
20.4 乗算器、3030 同期処理装置、3040
アダプティブアレイ処理部、3050 最大受信レベ
ルアンテナ選択部、3060 周波数オフセット推定装
置、3100.1〜3100.2 周波数オフセット推
定装置。
Claims (7)
- 【請求項1】 単一の他の無線装置との間に複数の空間
パスを形成して多入力多出力通信を行うことができる無
線装置であって、 複数のアンテナと、 同期検波のために搬送波を生成する発振手段と、 前記複数のアンテナからの複数の受信信号に対して、そ
れぞれ前記搬送波を乗算して検波処理を行うための複数
の乗算手段と、 前記複数の乗算手段に共通に設けられ、前記複数の乗算
手段からの信号に基づいて周波数オフセットを推定し
て、前記多入力多出力通信が行われている場合、1つの
周波数オフセット推定値を算出する周波数オフセット推
定手段と、 前記周波数オフセット推定値に基づいて、前記複数の乗
算手段からの信号に対して周波数オフセットの補正処理
を行う周波数オフセット補正手段とを備える、無線装
置。 - 【請求項2】 前記無線装置は、空間分割多重された複
数の通話チャネルを有する信号を受信し、 前記複数の乗算手段は、前記多入力多出力通信が行われ
ている場合は、前記複数のアンテナにそれぞれ受信され
る互いに異なる複数の通話チャネルの信号に対して前記
搬送波を乗算する、請求項1記載の無線装置。 - 【請求項3】 前記周波数オフセット推定手段は、前記
複数の通話チャネルのうち、1つの通話チャネルで通信
が行われている場合、前記1つの通話チャネルについて
の周波数オフセット推定値を算出し、 前記周波数オフセット補正手段は、前記周波数オフセッ
ト推定値に基づいて、前記1つの通話チャネルについて
の周波数オフセット補正を行う、請求項2記載の無線装
置。 - 【請求項4】 前記1つの周波数オフセット推定値は、
前記複数の通話チャネルの信号についての周波数オフセ
ットの平均値である、請求項2記載の無線装置。 - 【請求項5】 前記複数のアンテナごとの受信エラーを
検出する受信エラー検出手段をさらに備え、 前記1つの周波数オフセット推定値は、前記複数の通話
チャネルの信号についての周波数オフセットについて
の、前記受信エラーに基づく重み付け平均値である、請
求項2記載の無線装置。 - 【請求項6】 前記複数の乗算器からの信号を受けて、
最大レベルの信号を出力する乗算手段を選択し、前記複
数の通話チャンネルの信号を分離する選択手段をさらに
備え、 前記周波数オフセット推定手段は、前記選択手段からの
信号に対して周波数オフセットを推定して、前記多入力
多出力通信が行われている場合、1つの周波数オフセッ
ト推定値を算出し、 前記複数の乗算手段からの信号に対して、アダプティブ
アレイ処理を行うためのアダプティブアレイ処理部をさ
らに備え、 前記周波数オフセット補正手段は、前記周波数オフセッ
ト推定値に基づいて、前記アダプティブアレイ処理部か
らの信号に対して周波数オフセットの補正処理を行う、
請求項2記載の無線装置。 - 【請求項7】 単一の他の無線装置との間に複数の空間
パスを形成して多入力多出力通信を行うことができる無
線装置であって、 複数のアンテナと、 同期検波のために搬送波を生成する発振手段と、 前記複数のアンテナからの複数の受信信号に対して、そ
れぞれ前記搬送波を乗算して検波処理を行うための複数
の乗算手段と、 前記複数の乗算手段に共通に設けられ、前記複数の乗算
手段からの信号に対して周波数オフセットを推定する周
波数オフセット推定手段とを備え、 前記周波数オフセット推定手段は、前記複数の乗算手段
にそれぞれ対応する複数の周波数オフセット推定器と、 前記複数の乗算手段のうちの所定数の乗算器からの信号
を用いて、通信を行う状態から、前記所定数よりも多い
乗算器からの信号を用いて通信を行う状態に移行する際
に、すでに通信中であった乗算手段に対応する周波数オ
フセット推定器の出力を、新たに通信を開始する乗算手
段に対応する周波数オフセット推定器に初期値として与
えるための切換手段とを含み、 前記周波数オフセット推定値に基づいて、前記複数の乗
算手段からの信号に対して周波数オフセットの補正処理
を行う周波数オフセット補正手段とを備える、無線装
置。
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