JP2004320168A

JP2004320168A - 無線受信装置および無線受信方法

Info

Publication number: JP2004320168A
Application number: JP2003108306A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsumoto; 淳志松元; Kenichi Miyoshi; 憲一三好
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11
Also published as: CN1771681A; US20060274854A1; EP1615364A1; WO2004093360A1

Abstract

【課題】処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ること。
【解決手段】スイッチ２００は、受信アンテナを切り替えて受信信号を出力する。無線受信部２１０は、受信信号に対して所定の無線受信処理を施す。スイッチ２２０は、スイッチ２００と同期して切り替わり、無線受信処理後の信号を出力する。ＦＦＴ２４０−１、２４０−２は、各受信アンテナに対応する信号を高速フーリエ変換し、それぞれＮ個のサブキャリア信号を出力する。位相制御部２９０は、サンプリングタイミングの遅延による各サブキャリア信号の位相回転量をあらかじめ保持している。また、位相制御部２９０は、２本目のアンテナに対応するＮ個のサブキャリア信号を、保持している位相回転量だけそれぞれ位相回転させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線受信装置および無線受信方法に関し、特に、ダイバーシチ受信やアダプティブアレー受信のために複数の受信アンテナを有する無線受信装置および無線受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信システムにおいてＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）を適用することが検討されている。ＯＦＤＭは、周波数が互いに直交する複数のサブキャリアに信号を重畳して伝送する技術であり、周波数利用効率を向上させ、マルチパス干渉に対する耐性が大きいという利点がある。ＯＦＤＭは、主に、デジタルテレビ放送やＷＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）に用いられており、将来的にも適用範囲が広がると考えられる。
【０００３】
上述のように、ＯＦＤＭは周波数利用効率が高く、マルチパス干渉に対する耐性が大きいが、さらに、ダイバーシチ受信やアダプティブアレー受信を組み合わせることにより、フェージングの影響を低減して、より精度の高い無線通信を実現することができると考えられる。
【０００４】
一般に、ダイバーシチ受信やアダプティブアレー受信を行う無線受信装置は、複数の受信アンテナを有している。このような無線受信装置は、それぞれの受信アンテナによって受信された無線周波数（ＲＦ：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）の信号に対してダウンコンバートやＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇｕｅ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換などの無線受信処理を行う受信ＲＦ回路を、受信アンテナごとに有している。したがって、受信アンテナが多くなればなるほど、受信ＲＦ回路の数も増加し、結果として無線受信装置の受信アンテナおよび受信ＲＦ回路を含む受信部全体の回路規模が増大する。
【０００５】
従来、受信部の回路規模を削減するため、複数の受信アンテナと１つの受信ＲＦ回路との接続をスイッチによって切り替え、１つの受信ＲＦ回路によってすべての受信アンテナによって受信された信号に対して時系列で無線受信処理を施す無線受信装置が考えられている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【０００６】
この無線受信装置は、無線受信処理後の信号を、再度スイッチによってそれぞれの受信アンテナごとに振り分け、振り分けられたそれぞれの信号にＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）などによるフィルタリング処理を行って補間し、補間されて得られた信号を合成し、受信データを得る。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１２７６７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無線受信装置においては、受信アンテナおよび受信ＲＦ回路を含む受信部全体の回路規模を削減することはできるものの、各受信アンテナに対応して、新たに補間回路などの別の回路を設ける必要が生じるという問題がある。したがって、上記従来の無線受信装置においては、受信部全体の回路規模が削減される一方、受信部以外の回路規模は増大してしまう。回路規模の増大は、結果として、装置の大型化およびコストの増加を招くことになる。
【０００９】
さらに、上述した補間回路においては、補間の精度を一定以上に保つために、ＬＰＦなどによるフィルタリング処理の処理量を大きくする必要が生じる。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線受信装置は、互いに周波数が異なる複数のサブキャリア信号を含む同一の信号を互いに異なる受信タイミングでそれぞれ受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナそれぞれの受信信号を時系列に無線受信処理する受信手段と、前記時系列に無線受信処理された信号を直交変換して前記複数のアンテナそれぞれの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を得る変換手段と、少なくとも１つのアンテナの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じてそれぞれ位相回転させる制御手段と、を有する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、複数のアンテナから異なるタイミングで受信された信号を順次無線受信処理し、無線受信処理後の信号を直交変換して得られるアンテナごとの複数のサブキャリア信号のうち、少なくとも１つのアンテナに対応する複数のサブキャリア信号を受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じて位相回転させるため、複数のアンテナに対して無線受信処理を行う処理部は１つで済むとともに、受信タイミングのずれを位相回転のみで補償することができ、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１３】
本発明の無線受信装置は、前記制御手段は、前記信号の伝搬路環境による振幅変動および位相回転を推定するチャネル推定部、を含み、推定された位相回転および前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じて前記複数のサブキャリア信号を位相回転させる構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、チャネル推定によって求められた位相回転および受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じて複数のサブキャリア信号を位相回転させるため、通常のチャネル推定を行うと同時に受信タイミングのずれを補償することができ、装置全体の回路規模をさらに削減することができる。
【００１５】
本発明の無線受信装置は、前記制御手段は、前記複数のアンテナのうち最初に前記信号を受信する第１のアンテナの受信タイミングに対する受信タイミングの遅延時間に応じて、前記第１のアンテナ以外のアンテナに対応する前記複数のサブキャリア信号を位相回転させる構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、最初に信号を受信するアンテナからの受信タイミングの遅延時間に応じて、その他のアンテナに対応するサブキャリア信号を位相回転させるため、アンテナごとの受信タイミングのずれを正確に補償することができる。
【００１７】
本発明の無線受信装置は、前記制御手段は、前記複数のサブキャリア信号の周波数に応じて定まる位相回転量をあらかじめ保持する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、複数のサブキャリア信号の周波数に応じて定まる位相回転量をあらかじめ保持するため、位相回転を行うための処理負荷を小さくすることができる。
【００１９】
本発明の無線受信装置は、前記受信手段は、前記複数のアンテナを切り替える第１のスイッチと、前記第１のスイッチから出力される信号を順次無線受信処理する無線受信処理部と、無線受信処理後の信号をそれぞれ受信したアンテナに対応して振り分ける第２のスイッチと、を有する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、複数のアンテナを切り替えて出力される信号を順次無線受信処理し、無線受信処理後の信号を再度アンテナごとに振り分けるため、複数のアンテナの受信タイミングを精度良く制御できるとともに、複数のアンテナに対して無線受信処理を行う処理部は１つで済む。
【００２１】
本発明の無線受信装置は、位相回転後に同一周波数のサブキャリア信号同士を合成する合成手段と、合成されて得られた信号を通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段と、をさらに有する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、位相回転後に同一周波数のサブキャリア信号同士を合成し、通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散するため、各サブキャリア信号のパワーを増大させることができ、復調の誤りを少なくすることができるとともに、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式を用いる移動体通信システムにおいても、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００２３】
本発明の無線受信装置は、位相回転後に前記複数のアンテナのうち受信状態が最良のアンテナに対応するサブキャリア信号を選択する選択手段と、選択されて得られた信号を通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段と、をさらに有する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、位相回転後に前記複数のアンテナのうち受信状態が最良のアンテナに対応するサブキャリア信号を選択し、通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散するため、受信状態が劣悪なアンテナによって受信されたサブキャリア信号の影響を排除して、復調の誤りを少なくすることができるとともに、ＣＤＭＡ方式を用いる移動体通信システムにおいても、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００２５】
本発明の移動局装置は、上記のいずれかに記載の無線受信装置を有する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の無線受信装置と同様の作用効果を移動局装置において実現することができる。
【００２７】
本発明の基地局装置は、上記のいずれかに記載の無線受信装置を有する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の無線受信装置と同様の作用効果を基地局装置において実現することができる。
【００２９】
本発明の無線受信方法は、複数のアンテナを備える無線受信装置において用いられる無線受信方法であって、互いに周波数が異なる複数のサブキャリア信号を含む同一の信号を互いに異なる受信タイミングで前記複数のアンテナからそれぞれ受信するステップと、前記複数のアンテナそれぞれの受信信号を時系列に無線受信処理するステップと、時系列に無線受信処理した信号を直交変換して前記複数のアンテナそれぞれの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を得るステップと、少なくとも１つのアンテナの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じてそれぞれ位相回転させるステップと、を有するようにした。
【００３０】
この方法によれば、複数のアンテナから異なるタイミングで受信された信号を順次無線受信処理し、無線受信処理後の信号を直交変換して得られるアンテナごとの複数のサブキャリア信号のうち、少なくとも１つのアンテナに対応する複数のサブキャリア信号を受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じて位相回転させるため、複数のアンテナに対して無線受信処理を行う処理部は１つで済むとともに、受信タイミングのずれを位相回転のみで補償することができ、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、周波数が互いに直交する複数のサブキャリアに信号を重畳して伝送するＯＦＤＭにおいては、受信信号に対して直交変換であるＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）またはＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）などが行われるため、時系列で（すなわち、時間軸上に）サンプリングされる受信信号が周波数軸上に並べ替えられることに着目した。
【００３２】
そして、複数の受信アンテナそれぞれによって受信される受信信号のサンプリングタイミングをずらした場合、ＦＦＴ後には、このサンプリングタイミングのずれは各周波数のサブキャリアの位相回転となって現れることを見出し、本発明をするに至った。
【００３３】
すなわち、本発明の骨子は、複数の受信アンテナのサンプリングタイミングをずらすことにより、１つの受信ＲＦ回路によって各受信アンテナにおける受信信号の無線受信処理を行うとともに、無線受信処理後の信号をフーリエ変換した上で、サンプリングタイミングのずれによる位相回転を元に戻すことである。
【００３４】
以下、本発明の原理について、図１を参照しながら説明する。ここでは、まず、受信アンテナが２本の場合について説明する。
【００３５】
一般に、ＯＦＤＭにおいては、Ｎ個の互いに直交するサブキャリア１〜Ｎを用いて信号を送信する場合、図１（ａ）に示すように、各サブキャリア１〜Ｎの周波数間隔をΔｆとすれば、ＯＦＤＭ信号の帯域幅は（Δｆ×Ｎ）となる。そして、無線受信装置がこのＯＦＤＭ信号を受信する場合、受信アンテナが１本であれば、サンプリング周期を１／（Δｆ×Ｎ）として受信する。すなわち、１／（Δｆ×Ｎ）ごとにＯＦＤＭ信号をサンプリングする。
【００３６】
また、複数の受信アンテナを切り替えて受信する場合には、１本の受信アンテナは上記のサンプリング周期でＯＦＤＭ信号をサンプリングし、その他の受信アンテナはそれぞれ所定の時間だけ遅延したタイミングでＯＦＤＭ信号をサンプリングする。
【００３７】
ここでは、受信アンテナが２本であるため、一方のアンテナに対する他方のアンテナの遅延時間をτとすると、τは上記のサンプリング周期の半分、すなわち、以下の（式１）で表すことができる。
【００３８】
τ＝１／（２Δｆ×Ｎ）・・・（式１）
また、ＯＦＤＭにおいては、送信側では複数のサブキャリアに対応するデータに対してＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）することにより、時間軸上にデータを配置したＯＦＤＭ信号として送信し、受信側ではＯＦＤＭ信号を時間軸上でサンプリングし、ＦＦＴすることにより、データを再度周波数軸上に並べ替える。このようなＦＦＴおよびＩＦＦＴを式で表すと、以下の（式２）のように表すことができる。
【００３９】
【数１】

（式２）において、左辺から右辺への変換がＦＦＴであり、反対に右辺から左辺への変換がＩＦＦＴである。また、ωは角周波数であり、周波数ｆとは（式３）のような関係がある。
【００４０】
ω＝２πｆ・・・（式３）
ここで、受信アンテナが２本である場合、上述したように、一方のアンテナに対して他方のアンテナは遅延時間τだけ遅延してＯＦＤＭ信号をサンプリングする。この場合、（式２）は以下の（式４）のように表すことができる。
【００４１】
【数２】

（式４）において、ｊは虚数単位である。（式２）と（式４）を比較すると、ＦＦＴを行うことにより、遅延時間τは位相回転量ｅ^−ｊ ^ωτへ変換されることが分かる。この位相回転量ｅ^−ｊ ^ωτに（式１）および（式３）を代入すると以下の（式５）が得られる。
【００４２】
ｅ^−ｊ ^ωτ＝ｅｘｐ［−ｊ×２πｆ×１／（２Δｆ×Ｎ）］・・・（式５）
（式５）の右辺において、周波数ｆ以外は全て定数であることから、サンプリングタイミングの遅延による位相回転量は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアごとに異なり、かつ、各サブキャリア１〜Ｎの周波数のみに依存することが分かる。
【００４３】
具体的には、サブキャリア１の周波数をΔｆ、以下、サブキャリア２の周波数を２Δｆ、サブキャリア３の周波数を３Δｆ、・・・、サブキャリアＮの周波数をＮΔｆとすると、各サブキャリア１〜Ｎに関する位相回転量はそれぞれ、ｅｘｐ［−ｊπ／Ｎ］、ｅｘｐ［−ｊ２π／Ｎ］、ｅｘｐ［−ｊ３π／Ｎ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊπ］となる。
【００４４】
したがって、複数の受信アンテナのサンプリングタイミングをずらした場合でも、サンプリングタイミングのずれの結果として生じる位相回転を、サブキャリアごとに既知である位相回転量だけ元に戻すことにより、各受信アンテナにおいて同時にサンプリングを行った時と同様に扱うことができる。
【００４５】
また、受信アンテナがＬ本の場合でも、図１（ｂ）に示すように、１本のアンテナのサンプリング周期は上述した１／（Δｆ×Ｎ）である。そして、受信アンテナがＬ本の場合は、このサンプリング周期をＬ等分した１／（ＬΔｆ×Ｎ）ずつ各受信アンテナのサンプリングタイミングを遅延させることになる。
【００４６】
具体的には、２本目の受信アンテナに関しては、１本目の受信アンテナのサンプリングタイミングから１／（ＬΔｆ×Ｎ）だけ遅延したタイミングでサンプリングを行い、ｍ本目の受信アンテナに関しては、１本目の受信アンテナのサンプリングタイミングから（ｍ−１）／（ＬΔｆ×Ｎ）だけ遅延したタイミングでサンプリングを行うことになる。
【００４７】
したがって、受信アンテナが２本の場合と同様の議論から、ｍ本目の受信アンテナにおけるサンプリングタイミングの遅延による位相回転量ｅ^−ｊ ^ωτは、以下の（式６）で表すことができる。
【００４８】
ｅ^−ｊ ^ωτ＝ｅｘｐ［−ｊ×２πｆ×（ｍ−１）／（ＬΔｆ×Ｎ）］・・・（式６）
（式６）から分かるように、受信アンテナがＬ本の場合も、各受信アンテナに関する各サブキャリアの位相回転量は既知であるため、受信側でＦＦＴして得られた各サブキャリアの位相回転を元に戻すことにより、各受信アンテナが同時にサンプリングを行った時と同様に扱うことができる。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。図２に示す無線送信装置は、符号化部１００、変調部１１０、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）変換部１２０、ＩＦＦＴ１３０、ＧＩ（ＧｕａｒｄＩｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）付加部１４０、および無線送信部１５０を有している。
【００５１】
送信データは、符号化部１００によって誤り訂正符号化され、変調部１１０によって変調される。そして、変調データは、Ｓ／Ｐ変換部１２０によってＳ／Ｐ変換されることにより、Ｎ系列のパラレルデータが出力される。
【００５２】
Ｎ系列のパラレルデータがＩＦＦＴ１３０によって逆高速フーリエ変換されることにより、互いに直交するＮ個のサブキャリアに、それぞれ対応する各系列のデータが重畳される。そして、ＧＩ付加部１４０によって、シンボル間干渉を防ぐためのガードインターバルが付加され、ＯＦＤＭ信号が生成される。
【００５３】
生成されたＯＦＤＭ信号は、無線送信部１５０によって所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）が施され、送信アンテナを介して送信される。
【００５４】
図３は、本実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示す無線受信装置は、スイッチ２００、無線受信部２１０、スイッチ２２０、ＧＩ除去部２３０−１、２３０−２、ＦＦＴ２４０−１、２４０−２、チャネル推定部２５０−１、２５０−２、Ｐ／Ｓ変換部２６０、復調部２７０、復号部２８０、および位相制御部２９０を有している。なお、同図に示す無線受信装置は、２本の受信アンテナを有する構成としているが、本発明はこれに限られず、受信アンテナは３本以上でも良い。以下の説明では、２本の受信アンテナをそれぞれ「１本目のアンテナ」および「２本目のアンテナ」という。
【００５５】
スイッチ２００は、２本の受信アンテナを切り替え、各受信アンテナによる受信信号を無線受信部２１０へ出力する。なお、上述したように、それぞれの受信アンテナのサンプリング周期は、ＯＦＤＭ信号の帯域幅の逆数であり、スイッチ２００は、このサンプリング周期の半分の時間ごとに受信アンテナを切り替える。換言すれば、スイッチ２００は、２本目のアンテナのサンプリングタイミングを、１本目のアンテナのサンプリングタイミングに対してサンプリング周期の半分の時間だけ遅延させる。
【００５６】
本実施の形態においては、受信アンテナが２本であるため、スイッチ２００の切り替えはサンプリング周期の半分の時間ごとに行われるが、受信アンテナがＬ本（Ｌは３以上の整数）の場合は、スイッチ２００の切り替えはサンプリング周期の１／Ｌの時間ごとに行われる。
【００５７】
無線受信部２１０は、受信ＲＦ回路を含んでおり、スイッチ２００から出力された信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。
【００５８】
スイッチ２２０は、スイッチ２００と同期して切り替わり、無線受信処理後の信号を１本目のアンテナに対応するＧＩ除去部２３０−１または２本目のアンテナに対応するＧＩ除去部２３０−２へ出力する。
【００５９】
ＧＩ除去部２３０−１、２３０−２は、スイッチ２２０から出力された信号からガードインターバルを除去する。
【００６０】
ＦＦＴ２４０−１、２４０−２は、ガードインターバル除去後の信号を高速フーリエ変換することにより、Ｎ個のサブキャリアに対応する信号（以下、「サブキャリア信号」という）を出力する。
【００６１】
チャネル推定部２５０−１、２５０−２は、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナのそれぞれから受信された信号について、サブキャリア信号それぞれの伝搬路の影響による信号歪みを推定するチャネル推定を行い、各サブキャリア信号のチャネル推定値を算出する。
【００６２】
Ｐ／Ｓ変換部２６０は、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナのそれぞれ対応するサブキャリア信号同士を合成して得られるＮ系列の信号をＰ／Ｓ変換し、シリアルデータを出力する。
【００６３】
復調部２７０は、Ｐ／Ｓ変換部２６０から出力されるシリアルデータを復調する。
【００６４】
復号部２８０は、復調データを誤り訂正復号して、受信データを出力する。
【００６５】
位相制御部２９０は、１本目のアンテナに対して２本目のアンテナのサンプリングタイミングが遅延することによる各サブキャリア信号の位相回転量であって、無線受信装置の受信アンテナ数およびサブキャリアの周波数に応じてあらかじめ決定されている位相回転量を保持している。また、位相制御部２９０は、２本目のアンテナに対応するＦＦＴ２４０−２から出力されるＮ個のサブキャリア信号を、保持している位相回転量だけそれぞれ位相回転させる。
【００６６】
位相制御部２９０によってＮ個のサブキャリア信号が位相回転されることにより、スイッチ２００が切り替わることによる１本目のアンテナに対する２本目のアンテナのサンプリングタイミングの遅延の影響が除去され、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナが同時にサンプリングを行った時と同様に扱うことができる。
【００６７】
次いで、上記のように構成された無線受信装置の動作について説明する。
【００６８】
まず、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも１本目のアンテナ側に接続されており、１本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。一方、スイッチ２００およびスイッチ２２０が１本目のアンテナ側に接続されてから、サンプリング周期の半分の時間が経過すると、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも２本目のアンテナ側に接続されるように切り替えられる。そして、２本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。
【００６９】
このように、２本の受信アンテナを切り替えることにより、２本目のアンテナのサンプリングタイミングは１本目のアンテナに対してサンプリング周期の半分の時間だけ遅延するものの、受信ＲＦ回路を含む無線受信部２１０は１つで済み、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７０】
１本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−１によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−１によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。
【００７１】
そして、チャネル推定部２５０−１によって、サブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。これにより、伝搬路環境の影響を除去することができる。
【００７２】
一方、２本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−２によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−２によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。この高速フーリエ変換により、２本目のアンテナのサンプリングタイミングの遅延は、各サブキャリア信号の位相回転に変換されることになる。
【００７３】
ＦＦＴ２４０−２から出力されたサブキャリア信号には、位相制御部２９０がＮ個のサブキャリアに対応して保持している位相回転量がそれぞれ乗算される。この位相回転量は、上述したように、受信アンテナ数とＮ個のサブキャリアの周波数とのみに依存しているため、あらかじめ算出しておくことが可能である。このような既知の位相回転量をサブキャリア信号に乗算することにより、２本目のアンテナのサンプリングタイミングの遅延に起因する位相回転が戻されることになり、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナが同時にサンプリングを行ったものと見なすことができるようになる。
【００７４】
また、位相回転は、フィルタリングなどの処理と比較して処理量が小さく、簡単なベースバンド処理を行うのみであるため、回路規模が増大することはなく、処理負荷も小さい。
【００７５】
そして、チャネル推定部２５０−２によって、位相回転後のサブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。これにより、伝搬路環境の影響を除去することができる。
【００７６】
そして、チャネル推定後、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナのそれぞれに対応するサブキャリア信号が合成される。その結果得られたＮ系列のパラレルな信号は、Ｐ／Ｓ変換部２６０によってＰ／Ｓ変換され、シリアルデータが出力される。
【００７７】
出力されたシリアルデータは、復調部２７０によって復調され、復号部２８０によって誤り訂正復号され、受信データが得られる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、複数の受信アンテナを切り替えて受信信号をサンプリングし、１つの無線受信部によって無線受信処理を行い、それぞれの受信アンテナから受信された信号を高速フーリエ変換し、得られた複数のサブキャリア信号を既知の位相回転量だけ位相回転させるため、受信アンテナの切り替えによって生じる各アンテナのサンプリングの遅延の影響を除去することができ、複数の受信アンテナに対して１つの無線受信部のみを設けた場合でも処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、サンプリングタイミングのずれによる位相回転をチャネル推定の位相回転と同時に行う点である。
【００８０】
本実施の形態に係る無線送信装置の構成は、実施の形態１（図２）と同様であるため、その説明を省略する。
【００８１】
図４は、本実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。なお、同図に示す無線受信装置において、図３に示す無線受信装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４に示す無線受信装置は、スイッチ２００、無線受信部２１０、スイッチ２２０、ＧＩ除去部２３０−１、２３０−２、ＦＦＴ２４０−１、２４０−２、チャネル推定部２５０−１、Ｐ／Ｓ変換部２６０、復調部２７０、復号部２８０、およびチャネル推定部３００を有している。なお、同図に示す無線受信装置は２本の受信アンテナを有する構成としているが、本発明はこれに限られず、受信アンテナは３本以上でも良い。
【００８２】
チャネル推定部３００は、２本目のアンテナから受信された信号について、サブキャリア信号それぞれの伝搬路環境によるチャネル変動（すなわち、振幅変動および位相回転）と１本目のアンテナのサンプリングタイミングに対する遅延に起因する位相回転量とを同時に算出する。
【００８３】
一般に、チャネル推定は、伝搬路環境による振幅変動および位相回転を補償するものである。本実施の形態のチャネル推定部３００は、チャネル推定によって推定される伝搬路上での位相回転と、サンプリングタイミングの遅延に起因する位相回転とを同時に補償することができるチャネル推定値を算出する。
【００８４】
次いで、上記のように構成された無線受信装置の動作について説明する。
【００８５】
まず、実施の形態１と同様に、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも１本目のアンテナ側に接続されており、１本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。一方、スイッチ２００およびスイッチ２２０が１本目のアンテナ側に接続されてから、サンプリング周期の半分の時間が経過すると、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも２本目のアンテナ側に接続されるように切り替えられる。そして、２本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。
【００８６】
このように、２本の受信アンテナを切り替えることにより、２本目のアンテナのサンプリングタイミングは１本目のアンテナに対してサンプリング周期の半分の時間だけ遅延するものの、受信ＲＦ回路を含む無線受信部２１０は１つで済み、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００８７】
１本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−１によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−１によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。
【００８８】
そして、チャネル推定部２５０−１によって、サブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。これにより、伝搬路環境の影響を除去することができる。
【００８９】
一方、２本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−２によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−２によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。この高速フーリエ変換により、２本目のアンテナのサンプリングタイミングの遅延は、各サブキャリア信号の位相回転に変換されることになる。
【００９０】
そして、チャネル推定部３００によって、サブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。ここで、算出されるチャネル推定値は、振幅変動および位相回転を補償するための値であるが、このうち位相回転に関しては、伝搬路環境による位相回転とサンプリングタイミングの遅延に起因する位相回転との双方を補償するようなチャネル推定値がチャネル推定部３００によって算出される。
【００９１】
具体的には、例えば、通常のチャネル推定によって求められる伝搬路環境による位相回転に、サンプリングタイミングの遅延に起因する各サブキャリア信号の位相回転が加えられ、サブキャリア信号ごとのチャネル推定値が算出される。
【００９２】
これにより、実施の形態１とは異なり、サンプリングタイミングの遅延に起因する位相回転のみを制御するための回路が必要なくなり、この位相回転は、通常のチャネル推定と同時に補償されることになる。したがって、実施の形態１よりもさらに回路規模を削減することができる。
【００９３】
そして、チャネル推定後、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナのそれぞれに対応するサブキャリア信号が合成される。その結果得られたＮ系列のパラレルな信号は、Ｐ／Ｓ変換部２６０によってＰ／Ｓ変換され、シリアルデータが出力される。
【００９４】
出力されたシリアルデータは、復調部２７０によって復調され、復号部２８０によって誤り訂正復号され、受信データが得られる。
【００９５】
このように、本実施の形態によれば、複数の受信アンテナを切り替えて受信信号をサンプリングし、１つの無線受信部によって無線受信処理を行い、それぞれの受信アンテナから受信された信号を高速フーリエ変換し、得られた複数のサブキャリア信号を既知の位相回転量だけチャネル推定と同時に位相回転させるため、受信アンテナの切り替えによって生じる各アンテナのサンプリングの遅延の影響を除去することができ、複数の受信アンテナに対して１つの無線受信部のみを設けた場合でも処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模をさらに削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００９６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、ＣＤＭＡ方式を用いる移動体通信システムにおいて、本発明の無線受信装置を用いる点である。
【００９７】
図５は、本実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。なお、同図に示す無線送信装置において、図２に示す無線送信装置と同じ部分には同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。図５に示す無線送信装置は、符号化部１００、変調部１１０、拡散部４００、Ｓ／Ｐ変換部１２０、ＩＦＦＴ１３０、ＧＩ付加部１４０、および無線送信部１５０を有している。
【００９８】
符号化部１００によって誤り訂正符号化され、変調部１１０によって変調された送信データは、拡散部４００によって所定の拡散コードが用いられることにより拡散される。そして、拡散データは、Ｓ／Ｐ変換部１２０によってＳ／Ｐ変換され、Ｎ系列のパラレルデータが出力される。
【００９９】
Ｎ系列のパラレルデータは、ＩＦＦＴ１３０によって逆高速フーリエ変換され、ＧＩ付加部１４０によってガードインターバルが付加され、ＯＦＤＭ信号が生成される。
【０１００】
生成されたＯＦＤＭ信号は、無線送信部１５０によって所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）が施され、送信アンテナを介して送信される。
【０１０１】
図６は、本実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す無線受信装置において、図３および図４に示す無線受信装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示す無線受信装置は、スイッチ２００、無線受信部２１０、スイッチ２２０、ＧＩ除去部２３０−１、２３０−２、ＦＦＴ２４０−１、２４０−２、チャネル推定部２５０−１、Ｐ／Ｓ変換部２６０、復調部２７０、復号部２８０、チャネル推定部３００、および逆拡散部５００を有している。なお、同図に示す無線受信装置は、２本の受信アンテナを有する構成としているが、本発明はこれに限られず、受信アンテナは３本以上でも良い。
【０１０２】
逆拡散部５００は、図５に示す無線送信装置の拡散部４００にて用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて、Ｐ／Ｓ変換後のシリアルデータを逆拡散する。
【０１０３】
次いで、上記のように構成された無線受信装置の動作について説明する。
【０１０４】
まず、実施の形態１と同様に、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも１本目のアンテナ側に接続されており、１本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。一方、スイッチ２００およびスイッチ２２０が１本目のアンテナ側に接続されてから、サンプリング周期の半分の時間が経過すると、スイッチ２００およびスイッチ２２０は、いずれも２本目のアンテナ側に接続されるように切り替えられる。そして、２本目のアンテナから受信された信号は、無線受信部２１０によって所定の無線受信処理が行われる。
【０１０５】
このように、２本の受信アンテナを切り替えることにより、２本目のアンテナのサンプリングタイミングは１本目のアンテナに対してサンプリング周期の半分の時間だけ遅延するものの、受信ＲＦ回路を含む無線受信部２１０は１つで済み、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１０６】
１本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−１によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−１によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。
【０１０７】
そして、チャネル推定部２５０−１によって、サブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。これにより、伝搬路環境の影響を除去することができる。
【０１０８】
一方、２本目のアンテナから受信された信号は、ＧＩ除去部２３０−２によってガードインターバル部分が除去され、ガードインターバル除去後のＮ個のサンプリング信号は、ＦＦＴ２４０−２によって高速フーリエ変換され、Ｎ個のサブキャリア信号が出力される。この高速フーリエ変換により、２本目のアンテナのサンプリングタイミングの遅延は、各サブキャリア信号の位相回転に変換されることになる。
【０１０９】
そして、チャネル推定部３００によって、サブキャリア信号それぞれのチャネル推定値が算出され、算出されたチャネル推定値は各サブキャリア信号に乗算される。ここで、算出されるチャネル推定値は、振幅変動および位相回転を補償するための値であるが、このうち位相回転に関しては、伝搬路環境による位相回転とサンプリングタイミングの遅延に起因する位相回転との双方を補償するようなチャネル推定値がチャネル推定部３００によって算出される。
【０１１０】
そして、チャネル推定後、１本目のアンテナおよび２本目のアンテナのそれぞれに対応するサブキャリア信号が合成される。その結果得られたＮ系列のパラレルな信号は、Ｐ／Ｓ変換部２６０によってＰ／Ｓ変換され、シリアルデータが出力される。
【０１１１】
出力されたシリアルデータは、逆拡散部５００によって逆拡散され、復調部２７０によって復調され、復号部２８０によって誤り訂正復号され、受信データが得られる。
【０１１２】
このように、本実施の形態によれば、複数の受信アンテナを切り替えて所定の拡散コードで拡散された受信信号をサンプリングし、１つの無線受信部によって無線受信処理を行い、それぞれの受信アンテナから受信された信号を高速フーリエ変換し、得られた複数のサブキャリア信号を既知の位相回転量だけチャネル推定と同時に位相回転させ、送信側で用いられた拡散コードと同一の拡散コードで逆拡散するため、ＣＤＭＡ方式を用いた移動体通信システムにおいても、受信アンテナの切り替えによって生じる各アンテナのサンプリングの遅延の影響を除去することができ、複数の受信アンテナに対して１つの無線受信部のみを設けた場合でも処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模をさらに削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１１３】
なお、上記各実施の形態においては、チャネル推定後に２本の受信アンテナに対応するサブキャリア信号をそれぞれ合成する構成としたが、例えば受信レベルを測定することにより、受信状態が最良の受信アンテナに対応するサブキャリア信号を選択し、Ｐ／Ｓ変換する構成としても良い。
【０１１４】
また、上記各実施の形態においては、チャネル推定後に２本の受信アンテナに対応するサブキャリア信号をそれぞれ合成する構成としたが、合成前の各サブキャリア信号に重み付けを行ってから合成する構成としても良い。
【０１１５】
さらに、上記各実施の形態においては、送信装置には符号化部を、受信装置には復号化部を有する構成としたが、これら符号化部および復号化部を有さない構成としても良い。
【０１１６】
また、上記実施の形態３においては、２本の受信アンテナに対応するサブキャリア信号をそれぞれ合成してから逆拡散を行う構成としたが、２本の受信アンテナそれぞれに対応するサブキャリア信号に対して逆拡散を行ってから、逆拡散後の信号を合成する構成としても良い。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理負荷を増大させることなく、装置全体の回路規模を削減し、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の原理を説明するための図
【図２】本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態３に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
２００、２２０スイッチ
２１０無線受信部
２３０−１、２３０−２ＧＩ除去部
２４０−１、２４０−２ＦＦＴ
２５０−１、２５０−２、３００チャネル推定部
２６０Ｐ／Ｓ変換部
２７０復調部
２８０復号部
２９０位相制御部
５００逆拡散部

Claims

互いに周波数が異なる複数のサブキャリア信号を含む同一の信号を互いに異なる受信タイミングでそれぞれ受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナそれぞれの受信信号を時系列に無線受信処理する受信手段と、
前記時系列に無線受信処理された信号を直交変換して前記複数のアンテナそれぞれの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を得る変換手段と、
少なくとも１つのアンテナの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じてそれぞれ位相回転させる制御手段と、
を有することを特徴とする無線受信装置。
前記制御手段は、
前記信号の伝搬路環境による振幅変動および位相回転を推定するチャネル推定部、を含み、
推定された位相回転および前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じて前記複数のサブキャリア信号を位相回転させることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
前記制御手段は、
前記複数のアンテナのうち最初に前記信号を受信する第１のアンテナの受信タイミングに対する受信タイミングの遅延時間に応じて、前記第１のアンテナ以外のアンテナに対応する前記複数のサブキャリア信号を位相回転させることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
前記制御手段は、
前記複数のサブキャリア信号の周波数に応じて定まる位相回転量をあらかじめ保持することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
前記受信手段は、
前記複数のアンテナを切り替える第１のスイッチと、
前記第１のスイッチから出力される信号を順次無線受信処理する無線受信処理部と、
無線受信処理後の信号をそれぞれ受信したアンテナに対応して振り分ける第２のスイッチと、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
位相回転後に同一周波数のサブキャリア信号同士を合成する合成手段と、
合成されて得られた信号を通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
位相回転後に前記複数のアンテナのうち受信状態が最良のアンテナに対応するサブキャリア信号を選択する選択手段と、
選択されて得られた信号を通信相手局において用いられた拡散コードと同一の拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線受信装置を有することを特徴とする移動局装置。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線受信装置を有することを特徴とする基地局装置。
複数のアンテナを備える無線受信装置において用いられる無線受信方法であって、
互いに周波数が異なる複数のサブキャリア信号を含む同一の信号を互いに異なる受信タイミングで前記複数のアンテナからそれぞれ受信するステップと、
前記複数のアンテナそれぞれの受信信号を時系列に無線受信処理するステップと、
時系列に無線受信処理した信号を直交変換して前記複数のアンテナそれぞれの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を得るステップと、
少なくとも１つのアンテナの受信信号に含まれる複数のサブキャリア信号を前記複数のアンテナの受信タイミングの差異に起因する位相回転に応じてそれぞれ位相回転させるステップと、
を有することを特徴とする無線受信方法。