JP4730399B2 - 受信装置、受信方法、および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、受信装置、受信方法、および無線通信システムに関する。

近日、無線通信装置には、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信を可能とするために、複数の送受信アンテナが設けられる傾向にある。また、複数の送受信アンテナを備える無線通信装置には、複数の受信信号の各々との同期を検出するために、同期検出のための複数の相互相関検出器が設けられている。無線通信装置は、相互相関検出器において検出された同期タイミングに基づいて受信信号からのフレーム切り出しを行い、切り出したフレームごとにＦＦＴ処理を行う。なお、同期検出のための複数の相互相関器については、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００６−２３８５４８号公報

しかし、送受信アンテナと同数の相互相関検出器を無線通信装置に設けると、無線通信装置の回路規模および消費電力が増大してしまうという問題があった。一方、回路規模および消費電力の削減のために無線通信装置に設ける相互相関検出器の数を減少させると、相互相関の検出精度が劣化してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、相互相関の検出精度の劣化を抑制しつつ、相互相関検出のための回路規模を削減することが可能な、新規かつ改良された受信装置、受信方法、および無線通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のアンテナと、前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々の位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部により検出された位相差に基づき、複数の受信信号の位相を揃える位相調整部と、前記位相調整部により位相が揃えられた複数の受信信号を加算する加算部と、前記加算部における加算により得られた信号を利用して同期検出を行なう同期検出部と、を備える受信装置が提供される。

前記位相差検出部は、前記複数の受信信号の各々に付加される第１の繰り返し信号で前記位相差を検出し、前記位相調整部は、前記第１の繰り返し信号の後に付加される第２の繰り返し信号の位相を揃えてもよい。

前記受信装置は、前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に含まれる前記第２の繰り返し信号が記録される記憶部と、前記同期検出部による同期検出結果に基づき、前記複数の受信信号の各々に影響しているチャネル状況を推定するチャネル推定部と、前記記憶部に記録されている第２の繰り返し信号を、前記チャネル推定部によるチャネル状況の推定結果に基づいて補正する補正部と、を備え、前記同期検出部は、再度、前記補正部により補正された第２の繰り返し信号を利用して同期検出を行なってもよい。

前記受信装置は、前記加算部における加算により得られた信号を利用して前記複数の受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差推定部をさらに備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナの各々が周囲から送信された無線信号を受信信号として受信するステップと、前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々の位相差を検出するステップと、前記位相差に基づき、複数の受信信号の位相を揃えるステップと、位相が揃えられた複数の受信信号を加算するステップと、前記加算により得られた信号を利用して同期検出を行なうステップと、を含む受信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナ、前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々の位相差を検出する位相差検出部、前記位相差検出部により検出された位相差に基づき、複数の受信信号の位相を揃える位相調整部、前記位相調整部により位相が揃えられた複数の受信信号を加算する加算部、および、前記加算部における加算により得られた信号を利用して同期検出を行なう同期検出部、
を有する受信装置と、前記複数のアンテナにより受信される前記複数の受信信号の送信元である送信装置と、を備える無線通信システムが提供される。

以上説明したように本発明にかかる受信装置、受信方法、および無線通信システムによれば、相互相関の検出精度の劣化を抑制しつつ、相互相関検出のための回路規模を削減することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態の概要
〔１−１〕無線通信システムの全体構成
〔１−２〕送信装置の構成
〔１−３〕プリアンブルの構成
〔１−４〕受信装置の構成
〔２〕本実施形態に至る経緯
〔３〕本発明の第１の実施形態
〔３−１〕本発明の第１の実施形態にかかる同期回路部の構成
〔３−２〕本発明の第１の実施形態の動作
〔４〕本発明の第２の実施形態
〔５〕本発明の第３の実施形態
〔６〕まとめ

〔１〕本実施形態の概要
〔１−１〕無線通信システムの全体構成
まず、図１を参照し、本実施形態にかかる無線通信システム１の全体構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、当該無線通信システム１は、複数の無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂを含む。なお、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは、送信側としても受信側としても機能することができるが、図１においては無線通信装置１０Ａが送信側として機能し、無線通信装置（受信装置）１０Ｂが受信側として機能する例を示している。また、本明細書においては、同一機能を有する複数の構成の各々は、同一符号の後に異なるアルファベットを付することで区別する。しかし、同一機能を有する複数の構成の各々を特に区別する必要が無い場合、同一符号のみを付する。例えば、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂを特に区別する必要が無い場合、単に無線通信装置１０と総称する。

図１に示したように、無線通信装置１０Ａは複数のアンテナ１２Ａおよび１２Ｂを備え、無線通信装置１０Ｂは複数のアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄを備える。無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは、かかる複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを利用することにより、ダイバーシティ受信やＩＥＥＥ８０２．１１ｎに規定されるＭＩＭＯ通信を実現することができる。

ダイバーシティ受信は、無線通信装置１０Ｂが、複数のアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄで周囲から送信された無線信号を受信し、双方により受信された無線信号を複合的に利用することにより、無線信号のＳＮ比が低い場合でも通信の信頼性を向上する受信方法である。ＭＩＭＯ通信は、無線通信装置１０Ａがアンテナ１２Ａおよび１２Ｂから信号を送信し、無線通信装置１０Ｂがアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄで当該信号を受信して復号する通信方法である。以下、ＭＩＭＯ通信について具体的に説明する。

無線通信装置１０Ａのアンテナ１２Ａから送信された信号をｘ１、アンテナ１２Ｂから送信された信号をｘ２、無線通信装置１０Ｂのアンテナ１２Ｃが受信した信号をｙ１、１２Ｄが受信した信号をｙ２とする。また、アンテナ１２Ａおよびアンテナ１２Ｃ間の伝送路の特性をｈ１１、アンテナ１２Ａおよびアンテナ１２Ｄ間の伝送路の特性をｈ１２、アンテナ１２Ｂおよびアンテナ１２Ｃ間の伝送路の特性をｈ２１、アンテナ１２Ｂおよびアンテナ１２Ｄ間の伝送路の特性をｈ２２とする。この場合、無線通信装置１０Ａから送信された信号と、無線通信装置１０Ｂが受信した信号の関係は、以下の数式１のように表すことができる。

（数式１）

数式１の右辺の第１項はチャネル行列Ｈ（伝達関数）と称される場合がある。かかるチャネル行列Ｈは、無線通信装置１０Ｂがｘ１およびｘ２を送信する前に既知の信号を送信することにより無線通信装置１０Ａにおいて求めることが可能である。

無線通信装置１０Ｂは、チャネル行列Ｈの逆行列を利用してアンテナ１２Ａから送信された信号をｘ１と、アンテナ１２Ｂから送信された信号をｘ２と推定することができる。このように、ＭＩＭＯ通信は、利用する周波数帯域を広げることなくアンテナ数に比例して伝送速度を向上させることができる点で効果的である。なお、図１においては無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂが各々アンテナを２本備える例を示したが、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは３本以上の多数のアンテナを備えていてもよい。

また、チャネル行列Ｈの対角成分の成分は、信号分離の際にノイズとなり（クロストーク）、ストリームＳＮＲを下げる要因となる。そこで、クロストークを抑制するために、ビームフォーミング（固有モードＳＤＭ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が提案されており、かかるビームフォーミングを本発明に適用することも可能である。

また、無線通信装置１０は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。

〔１−２〕送信装置の構成
次に、図２を参照し、無線通信装置１０が送信装置として機能するための構成を説明する。

図２は、無線通信装置１０が送信装置として機能するための構成を示した機能ブロック図である。図２に示したように、無線通信装置１０は、アンテナ１２Ａおよび１２Ｂ、ＭＡＣ処理部３０、送信信号処理部４０、ＩＦＦＴ部５２Ａおよび５２Ｂ、送信フィルタ５４Ａおよび５４Ｂ、ＤＡＣ５６Ａおよび５６Ｂ、ＲＦ送信処理部５８Ａおよび５８Ｂを備える。

ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理部３０は無線通信におけるアクセス制御を行う。例えば、ＭＡＣ処理部３０は、送信データに対して自装置のＭＡＣアドレス、宛先装置のＭＡＣアドレスなどの制御情報を付加し、ビット列として出力する。

送信信号処理部４０は、ＭＡＣ処理部３０から出力されたビット列のＭＩＭＯ送信処理、変調処理などの信号処理を行う。ＭＩＭＯ送信処理としては、例えば、各ブランチへのビット列の割り振り、ビームフォーミングなどがあげられる。また、送信信号処理部４０は、伝送路の状況に応じ、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、８ＰＳＫなどのいずれかの変調方式により変調を行なってもよい。なお、送信信号処理部４０は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を実現するために、各サブキャリアに割当てられたビットごとに変調してもよい。

ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部５２は、送信信号処理部４０における信号処理により得られた周波数領域の信号を、高速逆フーリエ変換することにより、時間領域の送信信号（ＯＦＤＭ信号）に変換する。送信フィルタ５４は、ＩＦＦＴ部５２において得られた時間領域の送信信号から、所定の周波数成分を抽出する。なお、当該時間領域の送信信号にはガードインターバルが付加されていてもよい。

ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換部）５６は、送信フィルタ５４により抽出された周波数成分を有する送信信号を、デジタル形式からアナログ形式に変換する。そして、ＲＦ送信処理部５８が、アナログ形式に変換された送信信号を例えばＩＱ変調し、高周波信号（例えば、５ＧＨｚ帯）に変換する。そして、アンテナ１２は、接続されているＲＦ送信処理部５８から出力される高周波信号を無線信号として送信する。

なお、無線通信装置１０は、無線信号の先頭に既知信号パターンを有するプリアンブルを送信する。以下、かかるプリアンブルの構成について図３を参照して簡単に説明する。

〔１−３〕プリアンブルの構成
図３は、プリアンブルの一部の構成を示した説明図である。図３に示したように、プリアンブルは、Ｌ−ＳＴＦ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ）と、Ｌ−ＬＴＦ（Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ）と、Ｌ−ＳＩＧと、ＨＴ−ＳＩＧと、ＨＴ−ＳＴＦと、ＨＴ−ＬＴＦと、を含み、その後にデータ（ＤＡＴＡ）が付加される。

Ｌ−ＳＴＦ（第１の繰り返し信号）では、周期が０．８μｓである信号パターンが１０回繰り返され、無線通信装置１０はかかるＬ−ＳＴＦに基づいて無線信号の受信を検出する。Ｌ−ＬＴＦ（第２の繰り返し信号）では、周期が３．２μｓである信号パターンの後半部分（１．６μｓ）の後に、当該信号パターンが２回繰り返される。すなわち、Ｌ−ＬＴＦ先頭に付加される信号パターンの後半部分はガードインターバルとして機能する。

Ｌ−ＳＩＧおよびＨＴ―ＳＩＧは、当該フレームに含まれるデータの伝送速度や変調方式などの情報を含む。ＨＴ−ＬＴＦは、無線通信装置１０においてブランチごとにチャネルを推定するために用いられる。

このようなプリアンブルは、事前に時間領域の信号として無線通信装置１０に保持されており、無線通信装置１０は、保持しているプリアンブルを、ＩＦＦＴ部５２から出力される時間領域の送信信号の先頭に付加してもよい。

〔１−４〕受信装置の構成
次に、図４を参照し、無線通信装置１０が受信装置として機能するための構成を説明する。

図４は、無線通信装置１０が受信装置として機能するための構成を示した機能ブロック図である。図４に示したように、無線通信装置１０は、アンテナ１２Ａおよび１２Ｂ、ＲＦ受信処理部６０Ａおよび６０Ｂ、ＡＤＣ６２Ａおよび６２Ｂ、受信フィルタ６４Ａおよび６４Ｂ、ＩＱ補正部６６Ａおよび６６Ｂ、同期回路部７０、ＦＦＴ部７２Ａおよび７２Ｂ、チャネル推定部７４Ａおよび７４Ｂ、キャリブレーション部７６、信号合成部８０、復調部９２、およびＭＡＣ処理部３０を備える。

アンテナ１２は、周囲から送信された無線信号を受信し、接続されているＲＦ受信処理部６０へ高周波信号として出力する。ＲＦ受信処理部６０は、アンテナ１２から入力される高周波信号をダウンコンバーションし、アナログ形式のベースバンド受信信号（受信信号）を生成する。

ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）６２は、ＲＦ受信処理部６０により生成されたアナログ形式のベースバンド受信信号をデジタル形式のベースバンド受信信号に変換して出力する。受信フィルタ６４は、ＡＤＣ６２から出力されるデジタル形式のベースバンド受信信号に含まれる所定の周波数成分を抽出する。ＩＱ補正部６６は、ベースバンド受信信号を構成するＩチャネルおよびＱチャネルのインバランスを補正する。

同期回路部７０は、図３を参照して説明したＳＴＦを検出するための自己相関回路器、およびＬＴＦを検出するための相互相関検出器を備え、プリアンブルに続くパケットフレームの切り出しのための同期タイミングを検出する。なお、当該同期回路部７０の構成については、「〔３〕本発明の第１の実施形態」以降で詳細に説明する。

ＦＦＴ部７２は、同期回路部７０により検出された同期タイミングに基づいてパケットフレームを切り出し、切り出したパケットフレームごとにＦＦＴ処理を行い、周波数領域の受信信号を生成する。そして、チャネル推定部７４は無線信号の伝送路の伝達関数を推定する。すなわち、チャネル推定部７４は、数式１に示したチャネル行列Ｈを推定する。

信号合成部８０は、チャネル推定部７４により推定されたチャネル行列Ｈに基づいてＭＩＭＯ受信処理を行う。例えば、信号合成部８０は、チャネル推定部７４から出力される信号に、チャネル推定部７４により推定されたチャネル行列Ｈの逆行列を乗算してもよい。

復調部９２は、信号合成部８０により得られた信号を復調し、ビット列として出力する。ＭＡＣ処理部３０は、復調部９２からビット列が入力され、ビット列に含まれる制御情報を解析するとともに、ビット列に含まれる制御情報以外の情報を上位層へ供給する。

〔２〕本実施形態に至る経緯
以上、図１〜図４を参照し、本実施形態について概略的に説明した。続いて、本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部２００の構成を比較例として挙げて、本実施形態に至った経緯を説明する。

図５は、本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部２００の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部２００は、プリアンブルテーブル２４０と、シフトレジスタ２４２Ａおよび２４２Ｂと、フィルタ部２４４Ａおよび２４４Ｂと、合計部２４６Ａおよび２４６Ｂと、絶対値化部２４８Ａおよび２４８Ｂと、加算部２４９と、ピーク検出部２５０と、を備える。なお、同期回路部２００は自己相関を検出するための構成も備えるが、図５においては自己相関を検出するための構成に関する記載を省略している。

プリアンブルテーブル２４０には、Ｌ−ＬＴＦの信号パターンが保持されている。シフトレジスタ２４２Ａおよび２４２Ｂの各々には、対応するベースバンド受信信号のＬ−ＬＴＦが入力され、入力されたＬ−ＬＴＦを１サンプルずつ遅延して後段のレジスタに伝達する。

フィルタ部２４４Ａおよび２４４Ｂの各々は、シフトレジスタ２４２Ａまたは２４２Ｂの各々の各レジスタに保持されているサンプルに、プリアンブルテーブル２４０に保持されているＬ−ＬＴＦの信号パターンに応じた係数を乗算する。合計部２４６Ａおよび２４６Ｂの各々は、フィルタ部２４４Ａまたは２４４Ｂにおける乗算により得られた値を合計する。

絶対値化部２４８Ａおよび２４８Ｂの各々は、相互相関の位相がベースバンド受信信号間で揃っていないため、合計部２４６Ａまたは２４６Ｂにより得られた合計値を絶対値化する。そして、加算部２４９が、絶対値化部２４８Ａおよび２４８Ｂにより絶対値化された合計値を加算し、加算部２４９により加算された信号からピーク検出部２５０が同期タイミングを検出する。

このように、本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部２００は、各ベースバンド受信信号に含まれるＬ−ＬＴＦと、事前にプリアンブルテーブルに保持されているＬ−ＬＴＦとの相互相関を検出する。このため、本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部２００は、シフトレジスタ２４２、フィルタ部２４４、および合計部２４６などを、ブランチごとに備えている必要があった。

なお、パケット発見や周波数誤差推定などのための自己相関は、ベースバンド受信信号とその遅延信号の複素共役との積で求める。したがって、自己相関は各ベースバンド受信信号で位相が揃うので、各々の自己相関を合計してその後の処理で利用することが可能である。

これに対し、既知信号パターンとベースバンド受信信号との相互相関から同期タイミングを求める処理などの場合は、相互相関の位相が各ベースバンド受信信号で揃っていると限らないので、単純に各ベースバンド受信信号の相互相関を合計することは適切でなかった。このため、図５に示したように相互相関の絶対値や絶対値を利用することも適切であるが、シフトレジスタ２４２、フィルタ部２４４、および合計部２４６などの相互相関の検出ための回路規模は大きくなりがちであるという問題があった。

一方、回路規模を削減するために単に相互相関を検出するための構成を減少させると、相互相関を検出するための構成を複数のブランチで共有することが難しいので、いずれか１つのアンテナしか相互相関を検出するための構成に接続できなかった。このため、相互相関に基づくタイミング推定性能が劣化してしまうことが想定された。

そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の第１〜第３の実施形態にかかる無線通信装置１０を創作するに至った。本発明の第１〜第３の実施形態にかかる無線通信装置１０によれば、相互相関の検出精度の劣化を抑制しつつ、相互相関検出のための回路規模を削減することができる。以下、このような本発明の第１〜第３の実施形態について順次に説明する。

〔３〕本発明の第１の実施形態
〔３−１〕本発明の第１の実施形態にかかる同期回路部の構成
図６は、本発明の第１の実施形態にかかる同期回路部７０の構成を示した機能ブロック図である。図６に示したように、第１の実施形態にかかる同期回路部７０は、遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂ、複素共役演算部１０６Ａおよび１０６Ｂ、乗算部１０８Ａおよび１０８Ｂ、加算部１１０、平均部１１２、比較部１１４、周波数誤差演算部１１６、複素共役演算部１２０、乗算部１２２、位相差決定部１２４、複素共役演算部１２６、乗算部１２８、加算部１３０、プリアンブルテーブル１４０、シフトレジスタ１４２、フィルタ部１４４、合計部１４６、絶対値化部１４８、およびピーク検出部１５０を備える。

（自己相関検出、周波数誤差推定）
遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂ、複素共役演算部１０６Ａおよび１０６Ｂ、乗算部１０８Ａおよび１０８Ｂ、加算部１１０、平均部１１２、および比較部１１４は、プリアンブルに含まれるＬ−ＳＴＦにおいて自己相関を検出する自己相関検出部として機能する。

具体的には、遅延部１０４Ａは、ブランチＡのベースバンド受信信号（アンテナ１２Ａにより受信された無線信号に基づくベースバンド受信信号）が入力され、入力されたブランチＡのベースバンド受信信号を０．８μｓ遅延して出力する。なお、遅延部１０４Ａによるベースバンド受信信号の遅延時間０．８μｓは、Ｌ−ＳＴＦにおける信号パターンの繰り返し周期に該当する。遅延部１０４Ｂも同様に、ブランチＢのベースバンド受信信号（アンテナ１２Ｂにより受信された無線信号に基づくベースバンド受信信号）が入力され、入力されたブランチＢのベースバンド受信信号を０．８μｓ遅延して出力する。

複素共役演算部１０６Ａは、遅延部１０４Ａにより遅延されたＬ−ＳＴＦの複素共役を演算し、複素共役演算部１０６Ｂは、遅延部１０４Ｂにより遅延されたＬ−ＳＴＦの複素共役を演算する。乗算部１０８Ａは、ブランチＡのベースバンド受信信号、および０．８μｓ遅延され、かつ、複素共役演算が行なわれたブランチＡのベースバンド受信信号を乗算する。同様に、乗算部１０８Ｂは、ブランチＢのベースバンド受信信号、および０．８μｓ遅延され、かつ、複素共役演算が行なわれたブランチＢのベースバンド受信信号を乗算する。

加算部１１０は、乗算部１０８Ａにより得られた乗算値、および乗算部１０８Ｂにより得られた乗算値を加算し、平均部１１２は、加算部１１０により得られた加算値の平均をとる。そして、比較部１１４が、平均部１１２により得られた平均値に基づいてパケット検出を行なう。なお、相互相関と異なり、Ｌ−ＳＴＦおよび０．８μｓ遅延されたＬ−ＳＴＦ間の位相回転量（乗算部１０８Ａおよび１０８Ｂによる乗算値）は、ブランチＡおよびブランチＢで揃っており、加算部１１０において加算しても打ち消されないと考えられる。

また、比較部１１４は、パケットを検出し、Ｌ−ＳＴＦが終了すると判断すると、遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂ、位相差決定部１２４、およびプリアンブルテーブル１４０へ制御信号を出力する。遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂは、比較部１１４から制御信号を入力されると、遅延時間を０．８μｓから３．２μｓに切替え、入力されるＬ−ＬＴＦを３．２μｓ遅延して出力する。ここで、遅延時間３．２μｓは、Ｌ−ＬＴＦにおける信号パターンの繰り返し周期に該当する。

その結果、周波数誤差演算部１１６は、Ｌ−ＬＴＦにおいて、平均部１１２から出力される信号に基づいて受信信号の周波数誤差（周波数オフセット）を推定することができる。そして、周波数誤差演算部１１６は、推定した周波数誤差を示す周波数誤差信号を出力し、当該周波数誤差信号に基づく補正が行なわれる。このように、遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂにおける遅延時間をＬ−ＳＴＦとＬ−ＬＴＦとで切替えることにより、同一の回路構成を自己相関検出および周波数誤差推定の双方のために利用することができる。

（相互相関検出）
続いて、相互相関を検出するための構成について説明する。Ｌ−ＳＴＦの受信時、複素共役演算部１２０は、ブランチＡのベースバンド受信信号に含まれるＬ−ＳＴＦの複素共役を演算する。そして、乗算部１２２は、ブランチＡのＬ−ＳＴＦの複素共役と、ブランチＢのＬ−ＳＴＦとを乗算することにより、ブランチＡのＬ−ＳＴＦおよびブランチＢのＬ−ＳＴＦ間の位相差を算出する。

位相差決定部１２４は、乗算部１２２により得られる位相差を、Ｌ−ＳＴＦの終了を示す制御信号が比較部１１４から入力されるまで平均し、当該制御信号の入力時の平均値をブランチＡおよびブランチＢのベースバンド受信信号間の位相差として決定する。すなわち、複素共役演算部１２０、乗算部１２２、および位相差決定部１２４は、ブランチＡおよびブランチＢのベースバンド受信信号間の位相差を検出する位相差検出部として機能する。

そして、Ｌ−ＬＴＦの受信時、複素共役演算部１２６は、位相差決定部１２４により決定された位相差を示す回転ベクトルの複素共役を演算する。乗算部１２８は、ブランチＢのＬ−ＬＴＦに、複素共役演算部１２６により演算された回転ベクトルの複素共役を乗算することにより、ブランチＢのＬ−ＬＴＦをブランチＡのＬ−ＬＴＦの位相に揃える。すなわち、複素共役演算部１２６および乗算部１２８は、協働して位相調整部として機能する。

加算部１３０は、ブランチＡのＬ−ＬＴＦと、複素共役演算部１２６および乗算部１２８により位相がブランチＡのＬ−ＬＴＦと揃えられたブランチＢのＬ−ＬＴＦとを加算する。そして、加算部１３０により加算されたＬ−ＬＴＦがシフトレジスタ１４２へ出力される。

プリアンブルテーブル１４０には、Ｌ−ＬＴＦの信号パターンが保持されている。シフトレジスタ１４２には、加算部１３０において得られたＬ−ＬＴＦが入力され、入力されたＬ−ＬＴＦを１サンプルずつ遅延して後段のレジスタに伝達する。

フィルタ部１４４は、シフトレジスタ１４２の各レジスタに保持されているサンプルに、プリアンブルテーブル１４０に保持されているＬ−ＬＴＦの信号パターンに応じた係数を乗算する。合計部１４６は、フィルタ部１４４における乗算により得られた値を合計する。

絶対値化部１４８は、合計部１４６により得られた合計値を絶対値化する。そして、ピーク検出部１５０が、絶対値化部１４８により絶対値化された信号値のピーク位置を同期タイミングとして検出する。すなわち、プリアンブルテーブル１４０、シフトレジスタ１４２、フィルタ部１４４、合計部１４６、絶対値化部１４８、およびピーク検出部１５０は、相互相関検出部、または同期検出部として機能する。

このように、本実施形態によれば、複数のブランチのＬ−ＬＴＦを加算的に利用して相互相関および同期タイミングを検出することができる。したがって、本実施形態によれば、相互相関の検出のための回路規模を削減しつつ、相互相関の検出精度の劣化を抑制することが可能である。

〔３−２〕本発明の第１の実施形態の動作
以上、図６を参照して本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の同期回路部７０の構成について説明した。続いて、図７を参照し、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の動作を説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０において実行される受信方法の流れを示したフローチャートである。図７に示したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、まず、周囲から送信された無線信号を複数のアンテナ１２Ａおよび１２Ｂで受信する（Ｓ３０４）。続いて、ＲＦ受信処理部６０Ａおよび６０Ｂなどが、接続されているアンテナ１２Ａまたは１２Ｂにより受信された無線信号をベースバンド受信信号に変換する（Ｓ３０８）。

そして、同期回路部７０の位相差決定部１２４が、各ブランチのベースバンド受信信号に含まれるＬ−ＳＴＦを利用し、各ベースバンド受信信号の位相差を決定する（Ｓ３１２）。その後、同期回路部７０の加算部１３０が、位相が揃えられた各ベースバンド受信信号のＬ−ＬＴＦを加算し（Ｓ３１６）、ピーク検出部１５０が、加算されたＬ−ＬＴＦとプリアンブルテーブルに保持されているＬ−ＬＴＦとの相互相関を検出する（Ｓ３２０）。

〔４〕本発明の第２の実施形態
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、複数のブランチのＬ−ＬＴＦを加算し、当該加算により得られたＬ−ＬＴＦを利用して相互相関を検出することができる。さらに、本発明の第２の実施形態によれば、当該加算により得られたＬ−ＬＴＦを利用して周波数誤差を推定することも可能である。以下、このような本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置１０の同期回路部７１について図８を参照して説明する。

図８は、本発明の第２の実施形態にかかる同期回路部７１の構成を示した機能ブロック図である。図８に示したように、第２の実施形態にかかる同期回路部７１は、遅延部１０４Ａおよび１０４Ｂ、複素共役演算部１０６Ａおよび１０６Ｂ、乗算部１０８Ａおよび１０８Ｂ、加算部１１０、平均部１１２、比較部１１４、複素共役演算部１２０、乗算部１２２、位相差決定部１２４、複素共役演算部１２６、乗算部１２８、加算部１３０、プリアンブルテーブル１４０、シフトレジスタ１４２、フィルタ部１４４、合計部１４６、絶対値化部１４８、ピーク検出部１５０、遅延部１６４、複素共役演算部１６６、乗算部１６８、平均部１７２、および周波数誤差演算部１７６を備える。以下では、第１の実施形態と異なる構成について重きをおいて説明する。

加算部１３０は、ブランチＡのＬ−ＬＴＦと、複素共役演算部１２６および乗算部１２８により位相がブランチＡのＬ−ＬＴＦと揃えられたブランチＢのＬ−ＬＴＦとを加算する。そして、加算部１３０により加算されたＬ−ＬＴＦが、相互相関を検出するためのシフトレジスタ１４２に加え、周波数誤差を推定するための遅延部１６４および乗算部１６８へ出力される。

第１の実施形態において説明したように、シフトレジスタ１４２からピーク検出部１５０までの構成は、加算部１３０から出力されたＬ−ＬＴＦ（加算後）に基づいて相互相関および同期タイミングを検出する。さらに、第２の実施形態においては、遅延部１６４から周波数誤差演算部１７６までの構成が、加算部１３０から出力されたＬ−ＬＴＦ（加算後）に基づいて周波数誤差を推定することができる。

具体的には、遅延部１６４は、加算部１３０から出力されたＬ−ＬＴＦを３．２μｓ遅延して出力する。なお、遅延部１６４によるＬ−ＬＴＦの遅延時間３．２μｓは、Ｌ−ＬＴＦにおける信号パターンの繰り返し周期に該当する。複素共役演算部１６６は、遅延部１６４により遅延されたＬ−ＬＴＦの複素共役を演算する。乗算部１６８は、加算部１３０から出力されたＬ−ＬＴＦ、および３．２μｓ遅延され、かつ、複素共役演算が行なわれたＬ−ＬＴＦを乗算する（Ｌ−ＬＴＦの自己相関を検出する。）。そして、平均部１７２が乗算部１６８により得られた乗算値の平均をとり、当該平均値の位相に基づいて周波数誤差演算部１７６が周波数誤差を推定することができる。

〔５〕本発明の第３の実施形態
次に、図９を参照し、本発明の第３の実施形態にかかる無線通信装置１０の同期回路部７１’について説明する。

図９は、本発明の第３の実施形態にかかる同期回路部７１’の構成を示した機能ブロック図である。図９に示したように、本発明の第３の実施形態にかかる同期回路部７１’は、複素共役演算部１２０、乗算部１２２、位相差決定部１２４、複素共役演算部１２６、乗算部１２８、加算部１３０、プリアンブルテーブル１４０、シフトレジスタ１４２、フィルタ部１４４、合計部１４６、絶対値化部１４８、ピーク検出部１５０、遅延部１６４、複素共役演算部１６６、乗算部１６８、平均部１７２、周波数誤差演算部１７６、スイッチ１７８、記憶部１８０、およびチャネル補正部１８４を備える。なお、図９においては、図面の明瞭性の観点から、自己相関の検出のための構成を省略している。

第１または第２の実施形態において説明したように、Ｌ−ＳＴＦの受信時に、複素共役演算部１２０、乗算部１２２および位相差決定部１２４がブランチ間の位相差を決定する。そして、Ｌ−ＬＴＦの受信時に、複素共役演算部１２６、乗算部１２８、および加算部１３０が、決定された位相差に基づいてＬ−ＬＴＦのブランチ間の位相を揃え、各Ｌ−ＬＴＦを加算する。このとき、本実施形態においてはスイッチ１７８が加算部１３０と接続されているため、加算部１３０において加算されたＬ−ＬＴＦに基づいて相互相関および同期タイミングの検出や、周波数誤差推定が行なわれる。

そして、ピーク検出部１５０により検出された同期タイミング、および周波数誤差演算部１７６により推定された周波数誤差に基づいてＬ−ＬＴＦがＦＦＴ部７２Ａおよび７２Ｂなどで信号処理される。さらに、ＦＦＴ部７２Ａおよび７２Ｂなどで信号処理されたＬ−ＬＴＦに基づき、チャネル推定部７４Ａおよび７４Ｂが各ブランチに影響を与えているチャネル状況（送信元からアンテナ１２Ａへの伝達関数、およびアンテナ１２Ｂへの伝達関数）を推定する。

上記処理と並列し、本実施形態においては、Ｌ−ＬＴＦの受信時、各ブランチのＬ−ＬＴＦが記憶部１８０に記録される。かかる記憶部１８０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリや、ハードディスクおよび円盤型磁性体ディスクなどの磁気ディスクや、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ／＋Ｒ／＋ＲＷ／ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標））―Ｒ／ＢＤ−ＲＥなどの光ディスクや、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスク、レジスタなどの記憶媒体であってもよい。

そして、チャネル推定部７４Ａおよび７４Ｂによりチャネル状況が推定されると、チャネル補正部１８４は、推定されたチャネル状況に基づいて記憶部１８０に記録されている各Ｌ−ＬＴＦを合成し、また、スイッチ１７８とチャネル補正部１８４が接続される。その結果、シフトレジスタ１４２からピーク検出部１５０は、チャネル補正部１８４により合成されたＬ−ＬＴＦに基づいて、再度、同期タイミングを検出する。同様に、遅延部１６４から周波数誤差演算部１７６は、チャネル補正部１８４により合成されたＬ−ＬＴＦに基づいて、再度、周波数誤差を推定する。そして、１回目に得られた同期タイミングおよび周波数誤差が、２回目に得られた同期タイミングおよび周波数誤差に置き換えられる。

ここで、２回目に得られる同期タイミングおよび周波数誤差は、チャネル状況を考慮して補正されたＬ−ＬＴＦに基づいて得られるため、１回目に得られる同期タイミングおよび周波数誤差より精度が高いと考えられる。すなわち、本発明の第３の実施形態によれば、Ｌ−ＬＴＦを一時的に記憶部１８０に保持させることにより、同期タイミングの検出および周波数誤差の推定の精度の一層の向上を図ることができる。

〔６〕まとめ
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のブランチのＬ−ＬＴＦを加算的に利用して相互相関および同期タイミングを検出することができる。したがって、本実施形態によれば、相互相関の検出のための回路規模を削減しつつ、相互相関の検出精度の劣化を抑制することが可能である。より詳細には、ブランチ間でＬ−ＬＴＦなどの受信タイミングがずれる場合でも、全てのブランチのタイミングを考慮してタイミング検出を行なうことができるため、同期タイミングエラーに起因するパケットエラー増大を防止できる。例えば、ＯＦＤＭ方式においては、各ＯＦＤＭシンボルのガードインターバル区間に全てのブランチの信号の同期タイミングを収めることが可能となる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態ではブランチ数が２である例を説明したが、ブランチ数はかかる例に限定されず、無線通信装置１０のブランチ数は３以上の多数であってもよい。無線通信装置１０のブランチ数が多数である場合、無線通信装置１０は、全てのブランチ、または少なくとも２以上のブランチのＬ−ＬＴＦの位相を揃えて加算し、同期タイミングの検出および周波数誤差の推定などに利用してもよい。

また、本明細書の無線通信装置１０の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信装置１０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。

本実施形態にかかる無線通信システムの全体構成を示した説明図である。 無線通信装置が送信装置として機能するための構成を示した機能ブロック図である。 プリアンブルの一部の構成を示した説明図である。 無線通信装置が受信装置として機能するための構成を示した機能ブロック図である。 本実施形態に関連する無線通信装置の同期回路部の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる同期回路部の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置において実行される受信方法の流れを示したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる同期回路部の構成を示した機能ブロック図である。 本発明の第３の実施形態にかかる同期回路部の構成を示した機能ブロック図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ 無線通信装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ アンテナ
７０、７１、７１’ 同期回路部
１０６Ａ、１０６Ｂ、１２０、１２６、１６６ 複素共役演算部
１０８Ａ、１０８Ｂ、１２２、１２８、１６８ 乗算部
１１０、１３０ 加算部
１２４ 位相差決定部
１５０ ピーク検出部
１１６、１７６ 周波数誤差演算部

Claims (4)

1. 複数のアンテナと；
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に付加される第１の繰り返し信号の位相差を検出する位相差検出部と；
   前記位相差検出部により検出された位相差に基づき、前記第１の繰り返し信号の後に付加される第２の繰り返し信号の位相を揃える位相調整部と；
   前記位相調整部により位相が揃えられた複数の受信信号を加算する加算部と；
   前記加算部における加算により得られた信号を利用して同期検出を行なう同期検出部と；
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に含まれる前記第２の繰り返し信号が記録される記憶部と；
   前記同期検出部による同期検出結果に基づき、前記複数の受信信号の各々に影響しているチャネル状況を推定するチャネル推定部と；
   前記記憶部に記録されている第２の繰り返し信号を、前記チャネル推定部によるチャネル状況の推定結果に基づいて補正する補正部と；
   を備え、
   前記同期検出部は、再度、前記補正部により補正された第２の繰り返し信号を利用して同期検出を行なう、受信装置。
2. 前記受信装置は、前記加算部における加算により得られた信号を利用して前記複数の受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差推定部をさらに備える、請求項１に記載の受信装置。
3. 複数のアンテナの各々が周囲から送信された無線信号を受信信号として受信するステップと；
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に付加される第１の繰り返し信号の位相差を検出するステップと；
   前記位相差に基づき、前記第１の繰り返し信号の後に付加される第２の繰り返し信号の位相を揃えるステップと；
   位相が揃えられた複数の受信信号を加算するステップと；
   前記加算により得られた信号を利用して同期検出を行なうステップと；
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に含まれる前記第２の繰り返し信号を記憶部に記録するステップと；
   同期検出結果に基づき、前記複数の受信信号の各々に影響しているチャネル状況を推定するステップと；
   前記記憶部に記録されている第２の繰り返し信号を、チャネル状況の推定結果に基づいて補正するステップと；
   再度、補正された第２の繰り返し信号を利用して同期検出を行なうステップと；
   を含む、受信方法。
4. 複数のアンテナ、
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に付加される第１の繰り返し信号の位相差を検出する位相差検出部、
   前記位相差検出部により検出された位相差に基づき、前記第１の繰り返し信号の後に付加される第２の繰り返し信号の位相を揃える位相調整部、
   前記位相調整部により位相が揃えられた複数の受信信号を加算する加算部、
   前記加算部における加算により得られた信号を利用して同期検出を行なう同期検出部、
   前記複数のアンテナにより受信された複数の受信信号の各々に含まれる前記第２の繰り返し信号が記録される記憶部と；
   前記同期検出部による同期検出結果に基づき、前記複数の受信信号の各々に影響しているチャネル状況を推定するチャネル推定部と；
   前記記憶部に記録されている第２の繰り返し信号を、前記チャネル推定部によるチャネル状況の推定結果に基づいて補正する補正部と；
   を有し、
   前記同期検出部は、再度、前記補正部により補正された第２の繰り返し信号を利用して同期検出を行なう受信装置と；
   前記複数のアンテナにより受信される前記複数の受信信号の送信元である送信装置と；
   を備える、無線通信システム。
   

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