JP2013016967A - 無線通信システム、通信装置、無線通信方法、及び送信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の第1の通信装置は、前記第1の通信装置のすべてにおいて共通のトレーニング信号系列を生成し、トレーニング信号系列に対して第1の通信装置ごとに異なる遅延量の循環シフト遅延を付加し、前記循環シフト遅延が付加されたトレーニング信号系列を送信する。第2の通信装置は、複数のアンテナ素子ごとに、前記第1の通信装置から受信したトレーニング信号系列と、予め記憶しているトレーニング信号系列との相互相関値を算出し、算出した相互相関値から、前記第1の通信装置それぞれに対応する相互相関値を抽出し、抽出した相互相関値の遅延量から、前記受信したトレーニング信号系列間の位相差を算出し、算出した位相差の平均値から周波数オフセット推定値を算出する。
【選択図】図9
Description
また、上記に記載の発明において、前記閾値は、前記第1の通信装置ごとに異なる値であることを特徴とする。
なお、複数の基地局装置から単数若しくは複数の端末局装置へ空間多重伝送を行う構成においても本発明は実施可能である。また、変調方式は、OFDM伝送の代わりに、シングルキャリア(SC)伝送などを用いてもよい。
図1は、第1実施形態における無線通信システム1の構成を示す概略図である。同図に示すように、無線通信システム1は、U個の端末局装置100−1〜100−Uと、基地局装置200とを具備している。以下、全ての端末局装置100−1〜100−Uを代表して示す場合、あるいは、いずれか1つを示す場合、端末局装置100という。
付加する循環シフト遅延量DuΔTは、基地局装置200において、各々の遅延プロファイルが重ならないことが望ましい。例えば、全ての端末局装置100のアンテナ素子107−u−1〜107−u−M(u)と、基地局装置200のアンテナ素子と間の遅延量がGI長(NgΔT)内に収まると仮定すると、遅延量Duは、次式(1)として表される。ただし、M(0)=0である。
GI除去部204−1〜204−Nは、タイミング検出部207から入力されるタイミング情報を用いて、A/D変換部203−1〜203−Nが出力する受信信号系列から、端末局装置100において挿入されたNgサンプルのGIを除去する。
なお、伝搬路推定部206−1〜206−Uが推定した伝搬路情報で補償された受信信号系列は、不図示の復号部により復号されて、情報信号として出力される。
図6は、比較例におけるトレーニング信号系列の送受信の概要を示す図である。説明を簡単にするため、トレーニング信号系列の繰り返し数NT=2、端末局の数U=2、伝搬路のパス数は1としている。また、端末局#1、端末局#2及び基地局における局部発振器の周波数をそれぞれf1、f2及びf0としている。
端末局装置100−1は、トレーニング信号系列を中心周波数f1のRF信号に変換して送信する。一方、端末局装置100−2は、トレーニング信号系列に循環シフト遅延(CSD)を付加し、循環シフト遅延を加えたトレーニング信号系列を、中心周波数f2のRF信号に変換して送信する。端末局装置100−1、100−2から送信されたRF信号は、空間上で合成され、基地局装置200に受信される。
図8は、本実施形態による周波数オフセット推定部208の構成例を示す概略ブロック図である。同図に示すように、周波数オフセット推定部208は、相互相関算出部301−1〜301−Nと、フィルタ回路302−1−1〜302−N−Uと、周波数オフセット算出部303−1〜303−Uとを備えている。
図9は、本実施形態による相互相関算出部301−1〜301−Nが出力する遅延プロファイルの一例を示す図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は電力を示している。同図に示すように、式(3)により、複数パスから構成される遅延プロファイルが、端末局装置100ごとにNT個算出する。
図10は、本実施形態によるフィルタ回路302−1−1〜302−N−Uが遅延プロファイルを抽出するフィルタ処理の一例を示す図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は電力を示している。例えば、端末局装置100−2と基地局装置200との間の周波数オフセットを推定する場合には、フィルタ回路302−1−1〜302−N−Uは、図10に示すように、矩形フィルタを用いてD2ΔTとD3ΔTの間の遅延プロファイルを抽出する。このフィルタ処理は、一般的に次式(4)として表される。ただし、D1=0である。
基地局装置200は、各端末局装置100が用いたトレーニング信号系列と同じトレーニング信号系列を送信トレーニング信号系列として予め記憶しておき、当該送信トレーニング信号系列と、受信したトレーニング信号系列との相互相関値を算出する。更に、基地局装置200は、算出した相互相関値に生じている複数のピークから、端末局装置100それぞれに対応する相互相関値を抽出し、端末局装置100ごとの受信トレーニング信号を取得して、周波数オフセットの推定値を算出する。
このように、無線通信システム1は、通信のオーバーヘッドを増加させることなく、周波数オフセット推定値を算出することができる。
また、トレーニング信号のみを時間的にずらして送信する、つまり時間分割多元接続(Time Division Multiple Access;TDMA)を用いることにより、周波数オフセット量を動的に推定することが考えられる。しかし、端末局数が増加するとオーバーヘッドが大きくなってしまい、伝送スループットが減少して周波数利用効率が低下してしまい、上りリンクSDMA伝送を適用した効果が得られないことがある。
これに対して、本実施形態における無線通信システム1では、上述のように、周波数利用効率を低下させることなく、かつ動的に周波数オフセット量を推定することができ、伝送スループットを向上させることができる効果を奏する。
第2実施形態の特徴は、送信側の端末局装置100において第1トレーニング信号系列及び第2トレーニング信号系列を付加した信号を送信すること、及び、受信側の基地局装置200において第1トレーニング信号系列を用いて周波数オフセットを粗推定し、第2トレーニング信号系列を用いて周波数オフセットを精推定することである。このように、二段階で推定することで、より精度の高い周波数オフセット値を推定することができる。
なお、端末局装置100−uにおいて、第1CSD付加部102−u−2〜102−u−M(u)、及び第2CSD付加部103−u−1〜103−u−M(u)は、2つの異なるトレーニング信号系列で同じ遅延量を与えてもよいし、異なる遅延量にしてもよい。
100,100−1,100−u,100−U…端末局装置
101−u…トレーニング信号系列生成部
102−u−2,102−u−M(u)…第1CSD付加部
103−u−1,103−u−M(u)…第2CSD付加部
104−u−1,104−u−M(u)…GI挿入部
105−u−1,105−u−M(u)…D/A変換部
106−u−1,106−u−M(u)…無線部
107−u−1,107−u−M(u)…アンテナ素子
200…基地局装置
201−1,201−N…アンテナ素子
202−1,202−N…無線部
203−1,203−N…A/D変換部
204−1,204−N…GI除去部
205−1,205−N…周波数オフセット補償部
206−1,206−U…伝搬路推定部
207…タイミング検出部
208…周波数オフセット推定部
301−1,301−N…相互相関算出部
302−1−1,302−1−2,302−1−U,302−N−U…フィルタ回路
303−1,303−2,303−U…周波数オフセット算出部
400…周波数オフセット推定部
401−1,401−N…第1相互相関算出部
402−1−1,402−1−U,402−N−U…第1フィルタ回路
403−1,403−U…第1周波数オフセット算出部
404−1−1,404−1−U,404−N−U…周波数オフセット仮補償部
405−1−1,405−1−U,405−N−U…第2相互相関算出部
406−1−1,406−1−U,406−N−U…第2フィルタ回路
407−1,407−U…第2周波数オフセット算出部
Claims (8)
- 複数の第1の通信装置と通信し、複数のアンテナ素子を備えている第2の通信装置と、前記複数の第1の通信装置とを具備する無線通信システムであって、
前記第1の通信装置は、
前記第1の通信装置のすべてにおいて共通のトレーニング信号系列を生成するトレーニング信号系列生成部と、
前記トレーニング信号系列に対して第1の通信装置ごとに異なる遅延量の循環シフト遅延を付加する循環シフト遅延付加部と、
前記循環シフト遅延が付加されたトレーニング信号系列を送信する無線部と
を備え、
前記第2の通信装置は、
前記アンテナ素子ごとに、前記第1の通信装置から受信したトレーニング信号系列と、自装置に予め記憶されているトレーニング信号系列との相互相関値を算出する第1の相互相関算出部と、
前記第1の相互相関算出部が算出した相互相関値から、前記第1の通信装置それぞれに対応する相互相関値を抽出する第1のフィルタ回路と、
前記第1のフィルタ回路が抽出した相互相関値の遅延量から、前記受信したトレーニング信号系列間の位相差を算出し、算出した位相差の平均値から周波数オフセット推定値を算出する第1の周波数オフセット算出部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記第2の通信装置は、さらに、
前記第1の周波数オフセット算出部が算出した周波数オフセット推定値を用いて、前記受信したトレーニング信号系列に対して仮補償を行う周波数オフセット仮補償部と、
前記周波数オフセット仮補償部が仮補償をしたトレーニング信号系列と、前記記憶されているトレーニング信号系列との相互相関値を算出する第2の相互相関算出部と、
前記第2の相互相関算出部が算出した相互相関値から、前記第1の通信装置それぞれに対応する相互相関値を抽出する第2のフィルタ回路と、
前記第2のフィルタ回路が抽出した相互相関値の遅延量から、前記受信したトレーニング信号系列間の位相差を算出し、算出した位相差の平均値および前記第1の周波数オフセット算出部が算出した周波数オフセット推定値を用いて周波数オフセット精推定値を算出する第2の周波数オフセット算出部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記第1のフィルタ回路又は前記第2のフィルタ回路は、
算出した閾値より高い電力又は振幅を有する相互相関値を抽出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。 - 前記閾値は、前記第1の通信装置ごとに異なる値である
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。 - 複数の通信装置と通信し、複数のアンテナ素子を備えている基地局装置と、前記複数の通信装置とを具備する無線通信システムにおける通信装置であって、
前記第1の通信装置のすべてにおいて共通のトレーニング信号系列を生成するトレーニング信号系列生成部と、
前記トレーニング信号系列に対して通信装置ごとに異なる遅延量の循環シフト遅延を付加する循環シフト遅延付加部と、
前記循環シフト遅延が付加されたトレーニング信号系列を送信する無線部と
を備えることを特徴とする通信装置。 - 複数の第1の通信装置と通信し、複数のアンテナ素子を備える第2の通信装置と、前記複数の第1の通信装置とを具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第1の通信装置が、前記第1の通信装置のすべてにおいて共通のトレーニング信号系列を生成するトレーニング信号系列ステップと、
前記第1の通信装置が、前記トレーニング信号系列に対して前記第1の通信装置ごとに異なる遅延量の循環シフト遅延を付加する循環シフト遅延付加ステップと、
前記第1の通信装置が、前記循環シフト遅延が付加されたトレーニング信号系列を送信する送信ステップと、
前記第2の通信装置が、前記アンテナ素子ごとに、前記第1の通信装置から受信したトレーニング信号系列と、自装置に予め記憶されているトレーニング信号系列との相互相関値を算出する第1の相互相関算出ステップと、
前記第2の通信装置が、前記第1の相互相関算出ステップにおいて算出された相互相関値から、前記第1の通信装置それぞれに対応する相互相関値を抽出する第1のフィルタステップと、
前記第2の通信装置が、前記第1のフィルタステップにおいて抽出された各相互相関値の遅延量から、前記受信したトレーニング信号系列間の位相差を算出し、算出した位相差の平均値から周波数オフセット推定値を算出する第1の周波数オフセット算出ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 前記第2の通信装置が、前記第1の周波数オフセット算出ステップにおいて算出された周波数オフセット推定値を用いて、前記受信したトレーニング信号系列に対して仮補償を行う周波数オフセット仮補償ステップと、
前記第2の通信装置が、前記周波数オフセット仮補償ステップにおいて仮補償されたトレーニング信号系列と、前記記憶されているトレーニング信号系列との相互相関値を算出する第2の相互相関算出ステップと、
前記第2の通信装置が、前記第2の相互相関算出ステップにおいて算出された相互相関値から、前記第1の通信装置それぞれに対応する相互相関値を抽出する第2のフィルタステップと、
前記第2の通信装置が、前記第2のフィルタステップにおいて抽出された相互相関値の遅延量から、前記受信したトレーニング信号系列間の位相差を算出し、算出した位相差を平均化した値および前記第1の周波数オフセット算出ステップにおいて算出された周波数オフセット推定値を用いて周波数オフセットの精推定値を算出する第2の周波数オフセット算出ステップと
を有することを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。 - 複数の第1の通信装置と通信し、複数のアンテナ素子を備える第2の通信装置と、前記複数の第1の通信装置とを具備する無線通信システムにおける送信方法であって、
前記第1の通信装置が、前記第1の通信装置のすべてにおいて共通のトレーニング信号系列を生成するトレーニング信号系列生成ステップと、
前記第1の通信装置が、前記トレーニング信号系列に対して前記第1の通信装置ごとに異なる遅延量の循環シフト遅延を付加する循環シフト遅延付加ステップと、
前記第1の通信装置が、前記循環シフト遅延が付加されたトレーニング信号系列を送信する送信ステップと
を有することを特徴とする送信方法。
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