WO2019159358A1 - 無線通信装置および無線通信装置の周波数オフセット補償方法 - Google Patents

無線通信装置および無線通信装置の周波数オフセット補償方法 Download PDF

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    • H04L2027/0024—Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026—Correction of carrier offset

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication device, and can be applied to, for example, a wireless communication device that performs frequency hopping.
  • the guard interval correlation value of the received signal is used
  • a general method is to obtain a frequency offset from a phase difference between a real component and an imaginary component of a correlation peak and remove the frequency offset by a rotator.
  • An object of the present disclosure is to provide a wireless communication device that improves throughput.
  • the wireless communication device includes a frequency hopping unit that changes a wireless frequency in a predetermined pattern in time, and a frequency offset compensation unit.
  • the frequency offset compensation unit includes a frequency offset calculation unit that calculates a frequency offset amount from a received signal, a frequency offset amount, a radio frequency that has calculated the frequency offset amount, and a transition destination radio frequency that has been transitioned by the frequency hopping unit.
  • a hopping frequency value converter that calculates a frequency offset estimation value at the transition destination radio frequency by using the hopping frequency value conversion unit, and a rotator that rotates the phase of the received signal using the frequency offset estimation value at the transition destination radio frequency.
  • the wireless communication device includes a frequency hopping unit that changes a radio frequency in a predetermined pattern in time, and a frequency offset compensation unit.
  • the frequency offset compensation means uses the means for calculating the frequency offset amount from the received signal, the frequency offset amount, the radio frequency for which the frequency offset amount has been calculated, and the transition destination radio frequency that has been transitioned by the frequency hopping means.
  • Means for calculating a frequency offset estimated value at the transition destination radio frequency and means for rotating the phase of the received signal using the frequency offset estimated value at the transition destination radio frequency are provided to perform frequency offset compensation.
  • This wireless communication apparatus is realized by, for example, the wireless communication apparatus according to the first embodiment described later.
  • the wireless communication device further divides a single transmission stream into a plurality of transmission streams and transmits signals transmitted from a plurality of antennas at different radio frequencies to a plurality of radios different from each other by a plurality of antennas.
  • a frequency division multiplexing function for receiving a frequency stream and combining a plurality of reception streams into one reception stream, a radio frequency at each reception branch obtained from the reception streams of the plurality of frequencies, and a frequency offset calculated by each Means for storing the quantity.
  • the radio frequency transitioned by hopping is a radio frequency obtained by calculating the frequency offset amount in another branch, frequency offset compensation is performed using the stored frequency offset amount.
  • This wireless communication apparatus is realized by, for example, a wireless communication apparatus according to a second embodiment described later.
  • the wireless communication apparatus further includes means for performing a cross-correlation operation of known signals with respect to a reception signal used for calculating a frequency offset amount calculated for each reception stream, and a mutual correlation between the reception streams. Means for calculating a weighting coefficient by which each frequency offset value is multiplied from the correlation calculation result, and means for weighted averaging using the weighting coefficient when estimating the transition destination frequency offset amount. The transition destination frequency offset amount is estimated by this weighted average means.
  • This wireless communication apparatus is realized by, for example, a wireless communication apparatus according to a third embodiment described later.
  • FIG. 1 shows the configuration of the digital signal processing unit of the wireless communication apparatus of the first embodiment.
  • the digital signal processing unit 100 of the radio communication apparatus of the first embodiment includes an AGC (auto gain controller) unit 101, a guard interval correlation calculation unit (GI correlation calculation unit) 102, a frequency offset compensation unit 103, and a guard interval removal unit (GI). (Removal unit) 104, FFT operation unit 105, demodulation unit 106, and decoding unit 107.
  • the wireless communication apparatus includes an A / D conversion unit (not shown), an RF (high frequency) unit (not shown), and an antenna (not shown) in front of the AGC unit 101.
  • FIG. 2 shows an example of a transmission frame.
  • the transmission frame 700 includes a preamble symbol (preamble) 701 for AGC / synchronization acquisition, a header symbol (header) 702 for storing control information, a data symbol (data) 703 for data transmission, and a frequency switching time 704.
  • the frequency switching process of the RF unit is performed at the frequency switching time 704.
  • ⁇ f *> described in each symbol in the figure indicates a hopping frequency (f 0 , f 1 , f 2 ).
  • the transmission frame 700 does not have a preamble for each hopping.
  • the AGC unit 101 calculates the signal power of the input time signal, corrects the amplitude value so as to be a predetermined signal power, and outputs the input time signal with the corrected amplitude value to the guard interval correlation calculation unit 102.
  • the guard interval correlation calculation unit 102 performs a correlation calculation with a signal delayed by the effective symbol length (number of FFT points), and compensates the frequency offset compensation for the I component and Q component values of the guard interval correlation power peak value and the input time signal. Output to the unit 103.
  • the frequency offset compensator 103 calculates a phase from the I component and Q component values of the correlation power peak value, and estimates the frequency offset amount of the hopping frequency from the calculated phase and hopping frequency information, and the estimated frequency
  • the phase rotation amount is obtained from the offset amount value, the rotation is corrected by the rotator, and output to the guard interval removal unit 104.
  • the hopping frequency information is supplied from frequency hopping means that changes the radio frequency of the upper layer in a predetermined pattern over time.
  • the frequency offset compensation unit 103 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 shows the configuration of the frequency offset compensation unit 103.
  • the frequency offset compensation unit 103 includes a frequency offset (rotation amount) calculation unit 201, a hopping frequency value conversion unit 202, and a rotator 203.
  • the frequency offset (rotation amount) calculation unit 201 calculates the rotation amount ( ⁇ 0 ) (proportional to the frequency offset (f d )) using the I component and Q component values of the guard interval correlation power peak value.
  • the I and Q component values of the guard interval correlation power peak value are C GI, I , C GI, Q and the subcarrier interval is f SC .
  • the frequency offset amount (rotation amount) ( ⁇ 0 ) is expressed by the following equation (1) )by.
  • the hopping frequency value conversion unit 202 performs conversion into a frequency offset amount at the radio frequency by the following calculation, and outputs the converted frequency offset amount (rotation amount) ( ⁇ C ) to the rotator 203.
  • the frequency offset amount (rotation amount) ( ⁇ C ) after conversion is calculated by the following equation (2), where f 0 is the radio frequency in the preamble period and f C is the radio frequency at the hopping transition destination.
  • the frequency offset amount calculated by the hopping frequency value converter 202 is referred to as a frequency offset estimated value.
  • the rotator 203 performs phase rotation using the frequency offset amount ( ⁇ C ) calculated by the hopping frequency value converter 202 as the rotation amount of the rotator.
  • the phase rotation is calculated by the following equation (6), where y ′ (n) is the signal after phase rotation, y (n) is the signal before phase rotation, and N GI is the number of samples in the guard interval.
  • the feedforward type frequency offset compensation unit has been described.
  • a feedback type may be used.
  • the guard interval removal unit 104 detects the head of the symbol using the peak of the guard interval correlation or the preamble correlation, removes the guard interval part from the reception time signal, and outputs it to the FFT operation unit 105.
  • the FFT operation unit 105 outputs a reception frequency signal obtained by performing fast Fourier transform on the reception time signal from which the guard interval portion is removed, to the demodulation unit 106.
  • Demodulation section 106 performs channel equalization on the received frequency signal and outputs the received bit log likelihood ratio or the demodulation result of the hard decision result to decoding section 107.
  • Decoding section 107 performs error correction on the demodulation result, and outputs a received bit sequence subjected to error correction.
  • the frequency offset compensation is performed by obtaining the frequency offset estimation value at the hopping frequency from the frequency offset amount obtained during the preamble period and the hopping frequency, so that the preamble for obtaining the frequency offset amount for each hopping is unnecessary and the throughput is improved. can do.
  • the wireless communication apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the radio communication apparatus according to the second embodiment is an apparatus that uses both frequency division division (so-called carrier aggregation) and frequency hopping. That is, the wireless communication apparatus according to the second embodiment divides one transmission stream into a plurality of transmission streams, transmits the transmission streams from a plurality of antennas at different radio frequencies, and receives the streams at a plurality of different radio frequencies at the plurality of antennas.
  • the wireless communication apparatus is a frequency division multiplexing wireless communication system that combines a plurality of reception streams into one reception stream.
  • FIG. 4 shows the configuration of the digital signal processing unit of the wireless communication apparatus of the second embodiment.
  • the wireless communication apparatus includes a first reception branch 100A that processes a first reception stream of a first radio frequency, a second reception branch 100B that processes a second reception stream of a second radio frequency, and a frequency offset storage.
  • Each of the digital signal processing units of the first reception branch 100A and the second reception branch 100B includes an AGC unit 101, a guard interval correlation calculation unit 102, a frequency offset compensation unit 301, a guard interval removal unit 104, an FFT calculation unit 105, and a demodulation unit. 106 and a decoding unit 107.
  • the AGC unit 101 Since the AGC unit 101, the guard interval correlation calculation unit 102, the guard interval removal unit 104, the FFT calculation unit 105, the demodulation unit 106, and the decoding unit 107 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the frequency offset compensation unit 301 has access to the frequency offset storage unit 302 added thereto.
  • the calculated frequency offset amount is stored in the frequency offset storage unit 302 together with the radio frequency, and at the time of hopping, the frequency offset amount of the assigned radio frequency (the radio frequency at the hopping transition destination) is stored. If it exists in the frequency offset storage 302, it is two points that it is used.
  • FIG. 5 shows the configuration of the frequency offset compensation unit 301.
  • the frequency offset compensation unit 301 includes a frequency offset (rotation amount) calculation unit 201, a hopping frequency value conversion unit 202, an access unit 401, and a rotator 203.
  • the access unit 401 performs write access to the frequency offset storage unit 302 with the frequency offset amount ( ⁇ 0 ) calculated by the frequency offset (rotation amount) calculation unit 201 as ⁇ M.
  • the frequency offset amount of the radio frequency of the hopping transition destination exists in the frequency offset storage unit 302
  • the operation using the frequency offset amount ( ⁇ M ) read from the frequency offset storage unit 302 for the rotator 203 is performed. .
  • FIG. 6 shows an example of a hopping pattern.
  • the vertical direction is the radio frequency
  • the horizontal direction is the symbol number
  • the place where “A” is written is the first transmission / reception system and the leftmost radio frequency is used when transmitting / receiving the symbol
  • the place where “B” is written is the left end when transmitting / receiving the symbol in the second transmission / reception system
  • Symbol number 0 corresponds to the preamble period.
  • “A” of symbol numbers 8 and 9 surrounded by an ellipse X represents the first frequency offset amount of the radio frequency f 1 calculated by the second reception branch (second transmission / reception system) in the preamble period.
  • the reception branch (first transmission / reception system) can be used.
  • the frequency offset storage unit 302 stores the frequency offset amount calculated during the preamble period of each reception branch (transmission / reception system). Further, at the time of hopping, if the frequency offset amount of the radio frequency of the hopping transition destination is stored, it is read out to perform frequency offset compensation using it.
  • Fig. 7 shows an example of frequency offset storage.
  • a table for storing the frequency offset amount is provided for each radio frequency.
  • the frequency offset amount of the radio frequency where the preamble is not received is Null.
  • the example in which the number of frequency division divisions is 2 has been described, but it may be 3 or more. Even if the number is 3 or more, the number of systems in the receiving unit is increased and one frequency offset storage unit 302 is accessed.
  • the frequency offset amount and hopping frequency obtained during the preamble period of each reception branch are stored, and the radio frequency of the hopping transition destination is the preamble of any reception branch.
  • Frequency offset compensation is performed using the calculated radio frequency value of the preamble instead of the estimated value based on the radio frequency ratio. This eliminates the need to calculate a frequency offset estimation value of the radio frequency at the hopping transition destination.
  • the wireless communication device of the third embodiment is a device that uses both frequency division division and frequency hopping, as in the second embodiment.
  • FIG. 8 shows the configuration of the digital signal processing unit of the wireless communication apparatus of the third embodiment.
  • the wireless communication apparatus according to the third embodiment includes a first reception branch 200A that is a first reception stream of a first radio frequency, a second reception branch 200B that is a second reception stream of a second radio frequency, and a frequency offset storage unit. 302, a preamble correlation calculation unit 501 and a weighted average calculation unit 502.
  • the frequency offset compensation unit 503 and the frequency offset storage unit 302 are the same as those in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the preamble correlation calculation unit 501 performs a cross-correlation calculation between the known preamble time signal and the received signal, and outputs the correlation power to the weighted average calculation unit 502.
  • the weighted average calculation unit 502 calculates a weighting coefficient using the preamble correlation outputs COR1 and COR2 of each reception branch, and calculates the frequency offset amount of the radio frequency of the hopping transition destination from the frequency offset amount calculated during the preamble period of each reception branch. When calculating, a weighted average is performed using a weighting coefficient.
  • the weighting coefficient ( ⁇ n ) of the nth reception branch is obtained by the following equation (9).
  • the reliability of a branch having a high correlation can be increased.
  • the frequency offset amount of the radio frequency at the hopping transition destination by the weighted average is obtained by the following equation (10) using the weighting coefficients calculated by the equations (5), (7), and (8).
  • the frequency offset amount of the radio frequency of the hopping transition destination by the weighted average when the number of reception branches is N is obtained by the following equation (11).
  • the frequency offset amount of the frequency obtained in the preamble period of each receiving branch is not subjected to weighted averaging, and the calculated value is used as it is.
  • FIG. 9 shows the configuration of the frequency offset compensation unit 503.
  • the frequency offset compensation unit 503 includes a frequency offset (rotation amount) calculation unit 201, a hopping frequency value conversion unit 202, an access unit 601, and a rotator 203.
  • the access unit 601 performs write access to the frequency offset storage unit 302 with the calculated frequency offset amount ( ⁇ 0 ) as ⁇ M.
  • the frequency offset value ( ⁇ ′ M ) read from the frequency offset storage unit 302 and calculated by the weighted average calculation unit 502 is used as the rotator 203. The operation used for is performed.
  • the present embodiment it is possible to estimate the frequency offset amount of the radio frequency of the hopping transition destination with high reliability by performing weighted averaging using the preamble correlation output of each reception branch.
  • Frequency offset compensation unit 101 ... AGC part 102 ... GI correlation unit 103: Frequency offset compensation unit 104... GI removal unit 105 ... FFT operation unit 106.
  • Demodulator 107 Decoding unit 201: Frequency offset calculation unit 202 ... Hopping frequency value converter 203 ... Rotator 301: Frequency offset compensator 302: Frequency offset storage unit 401 ... access unit 501: Preamble correlation calculation unit 502 ... Weighted average calculation unit 503: Frequency offset compensation unit 601 ... Access unit

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Abstract

無線通信装置は、無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段と、周波数オフセット補償部と、を備える。前記周波数オフセット補償部は、受信信号から周波数オフセット量を算出する周波数オフセット算出部と、前記周波数オフセット量と前記周波数オフセット量を算出した無線周波数と前記周波数ホッピング手段により遷移した遷移先無線周波数とを用いて前記遷移先無線周波数における周波数オフセット推定値を算出するホッピング周波数値変換部と、前記遷移先無線周波数における前記周波数オフセット推定値を用いて前記受信信号を位相回転するローテータと、を備える。

Description

無線通信装置および無線通信装置の周波数オフセット補償方法
　本開示は無線通信装置に関し、例えば周波数ホッピングを行う無線通信装置に適用可能である。
　所定の時間およびパターンで送受信する搬送波周波数を切り替える周波数ホッピングを行うＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式）の無線通信において周波数オフセットを補償する際、受信信号のガードインターバル相関値を用いて、相関ピークの実数成分と虚数成分との位相差から周波数オフセットを求めて、ローテータにより周波数オフセットを除去する方法が一般的である。フレーム単位の伝送の場合、フレームの先頭に付加される既知のプリアンブルシンボルで算出した周波数オフセット値を当該フレームの周波数オフセット値として固定する方法もある。
特開２０１２－２３５３２８号公報 特開２００９－１４１６３４号公報 特表２０１２－５３１８５６号公報 特表２０１２－５１１２６９号公報
　しかし、周波数ホッピングを行うことにより遷移先での無線周波数で周波数オフセット量が変わるため、再度計算が必要となる。上述のガードインターバル相関を用いた方法で計算を行うにあたり、周波数ホッピング直後のＯＦＤＭシンボルは電力増幅器の立ち上がりの影響によりガードインターバルの先頭が削れるためガードインターバル相関による計算の周波数オフセット量の精度は劣化する。また、これを回避するため周波数ホッピング後にプリアンブル信号を付加する方法も考えられるが、システム全体の伝送レートが低下する問題が発生する。
  本開示の課題は、スループットが向上する無線通信装置を提供することにある。
　本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
  すなわち、無線通信装置は、無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段と、周波数オフセット補償部と、を備える。前記周波数オフセット補償部は、受信信号から周波数オフセット量を算出する周波数オフセット算出部と、前記周波数オフセット量と前記周波数オフセット量を算出した無線周波数と前記周波数ホッピング手段により遷移した遷移先無線周波数とを用いて前記遷移先無線周波数における周波数オフセット推定値を算出するホッピング周波数値変換部と、前記遷移先無線周波数における前記周波数オフセット推定値を用いて前記受信信号を位相回転するローテータと、を備える。
　上記無線通信装置によれば、スループットを向上することができる。
第一実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す図である。 送信フレーム構成の一例を示す図である。 図１の周波数オフセット補償部の構成を示す図である。 第二実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す図である。 図４の周波数オフセット補償部の構成を示す図である。 第二実施例における周波数多重分割と周波数ホッピング併用の周波数方向とシンボル(時間)方向一例を示す図である。 図５の周波数オフセット格納部の一例を示す図である。 第三実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す図である。 図８の周波数オフセット補償部の構成を示す図である。
　まず、実施形態の無線通信装置について以下説明する。
（１）無線通信装置は、無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段と、周波数オフセット補償手段と、を備える。この周波数オフセット補償手段は、受信信号から周波数オフセット量を算出する手段と、この周波数オフセット量とこの周波数オフセット量を計算した無線周波数とこの周波数ホッピング手段により遷移した遷移先無線周波数とを用いてその遷移先無線周波数における周波数オフセット推定値を算出する手段と、この遷移先無線周波数の周波数オフセット推定値を用いてこの受信信号を位相回転する手段と、を備え、周波数オフセット補償を行う。この無線通信装置は、例えば、後述する第一実施例の無線通信装置で実現される。
（２）上記（１）の無線通信装置は、さらに、一つの送信ストリームを複数の送信ストリームに分割してそれぞれ異なる無線周波数で複数のアンテナから送信された信号を複数のアンテナで異なる複数の無線周波数のストリームを受信して複数の受信ストリームを１つの受信ストリームに結合する周波数分割多重機能と、これら複数の周波数の受信ストリームから得られた各受信ブランチでの無線周波数と各々で計算した周波数オフセット量を記憶する手段と、を備える。ホッピングにより遷移した無線周波数が他のブランチで周波数オフセット量を計算した無線周波数であった場合、記憶した周波数オフセット量を用いて周波数オフセット補償を行う。この無線通信装置は、例えば、後述する第二実施例の無線通信装置で実現される。
（３）上記（２）の無線通信装置は、さらに、前記各受信ストリームで計算した周波数オフセット量算出に用いた受信信号に対して既知信号の相互相関演算を行う手段と、各受信ストリームの相互相関演算結果から各周波数オフセット値に乗じる重み付け係数を算出する手段と、遷移先周波数オフセット量推定を行う際に重み付け係数を用いて重み付け平均する手段と、を備える。この重み付け平均する手段により遷移先周波数オフセット量を推定する。この無線通信装置は、例えば、後述する第三実施例の無線通信装置で実現される。
　以下、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。
　第一実施例の無線通信装置について図１～３を用いて説明する。図１に第一実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す。第一実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部１００は、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）部１０１とガードインターバル相関演算部（ＧＩ相関演算部）１０２と周波数オフセット補償部１０３とガードインターバル除去部（ＧＩ除去部）１０４とＦＦＴ演算部１０５と復調部１０６と復号部１０７とを備える。なお、無線通信装置はＡＧＣ部１０１の前にはＡ／Ｄ変換部（不図示）やＲＦ（高周波）部（不図示）、アンテナ（不図示）を備える。
　図２に送信フレームの一例を示す。送信フレーム７００は、ＡＧＣ・同期捕捉用のプリアンブルシンボル（プリアンブル）７０１、制御情報格納用のヘッダシンボル（ヘッダ）７０２、データ伝送用のデータシンボル（データ）７０３、周波数切替時間７０４を備える。周波数切替時間７０４でＲＦ部の周波数切替処理を行う。また、図中の各シンボルに記載された＜ｆ＊＞はホッピング周波数（ｆ０，ｆ１，ｆ２・・・）を示す。送信フレーム７００は、ホッピング毎にプリアンブルを有していない。
　ＡＧＣ部１０１は、入力時間信号の信号電力を算出し、所定の信号電力になるように振幅値を補正して、振幅値を補正した入力時間信号をガードインターバル相関演算部１０２へ出力する。
　ガードインターバル相関演算部１０２は、有効シンボル長（ＦＦＴポイント数）分サンプル遅延させた信号との相関演算を行い、ガードインターバル相関電力ピーク値のI成分およびＱ成分値、入力時間信号を周波数オフセット補償部１０３へ出力する。
　周波数オフセット補償部１０３は、例えば、相関電力ピーク値のＩ成分およびＱ成分値から位相を算出し、また、算出した位相とホッピング周波数情報から当該ホッピング周波数の周波数オフセット量を推定し、推定した周波数オフセット量値から位相回転量を求め、ローテータで回転補正を行い、ガードインターバル除去部１０４へ出力する。上記ホッピング周波数情報は上位層である無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段から供給される。周波数オフセット補償部１０３について、図３を用いて説明する。
　図３に周波数オフセット補償部１０３の構成を示す。周波数オフセット補償部１０３は、周波数オフセット（回転量）算出部２０１と、ホッピング周波数値変換部２０２と、ローテータ２０３とを備える。
　周波数オフセット（回転量）算出部２０１は、ガードインターバル相関電力ピーク値のI成分とＱ成分値を用いて回転量（Δθ０）（周波数オフセット（ｆｄ）に比例）を算出する。ガードインターバル相関電力ピーク値のI成分とＱ成分値をＣＧＩ，Ｉ、ＣＧＩ，Ｑ、サブキャリア間隔をｆＳＣとすると、周波数オフセット量（回転量）（Δθ０）は次の式（１）による。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ホッピング周波数値変換部２０２は以下の計算により、当該無線周波数での周波数オフセット量に変換を行い、変換した周波数オフセット量（回転量）（ΔθＣ）をローテータ２０３へ出力する。変換後の周波数オフセット量（回転量）（ΔθＣ）は、プリアンブル期間の無線周波数をｆ０、ホッピング遷移先の無線周波数をｆＣとするとき、次の式（２）により計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　式（２）について説明する。無線周波数ｆ０と無線周波数ｆＣにおける移動速度ｖにおけるそれぞれの周波数オフセット量をｆｄ０，ｆｄＣ、光速をｃとするとき以下の式（３）（４）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　上記式（３）（４）を整理すると次の式（５）となり、周波数オフセット量は無線周波数の比で算出できる。ここで、ホッピング周波数値変換部２０２で算出した周波数オフセット量を周波数オフセット推定値という。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ローテータ２０３はホッピング周波数値変換部２０２で計算された周波数オフセット量（ΔθＣ）をローテータの回転量として、位相回転を行う。位相回転は、位相回転後の信号をｙ’(ｎ)、位相回転前の信号をｙ(ｎ)、ガードインターバルのサンプル数をＮＧＩとするとき、次の式（６）により計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　なお、本実施例ではフィードフォワード型の周波数オフセット補償部で説明したが、フィードバック型であっても構わない。
　ガードインターバル除去部１０４は、ガードインターバル相関やプリアンブル相関のピークを用いてシンボルの先頭を検出し、受信時間信号からガードインターバル部分を除去し、ＦＦＴ演算部１０５へ出力する。
　ＦＦＴ演算部１０５は、ガードインターバル部分が除去された受信時間信号に対して高速フーリエ変換を行った受信周波数信号を復調部１０６へ出力する。
　復調部１０６は、受信周波数信号に対してチャネル等化を行い、受信ビット対数尤度比または硬判定結果の復調結果を復号部１０７へ出力する。
　復号部１０７は、復調結果に対して誤り訂正を行い、誤り訂正を行った受信ビット系列を出力する。
　本実施例では、プリアンブル期間に求めた周波数オフセット量とホッピング周波数から当該ホッピング周波数における周波数オフセット推定値を求めて周波数オフセット補償を行うので、ホッピング毎に周波数オフセット量を求めるプリアンブルが不要となりスループットを向上することができる。
　第二実施例の無線通信装置について図４～６を用いて説明する。第二実施例の無線通信装置は、周波数多重分割（所謂キャリアアグリゲーション）と周波数ホッピングを併用する装置である。すなわち、第二実施例の無線通信装置は、一つの送信ストリームを複数の送信ストリームに分割してそれぞれ異なる無線周波数で複数のアンテナから送信し、複数のアンテナで異なる複数の無線周波数のストリームを受信して複数の受信ストリームを１つの受信ストリームに結合する周波数分割多重方式の無線通信システムにおける無線通信装置である。
　図４に第二実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す。第二実施例の無線通信装置は、第一無線周波数の第一受信ストリームを処理する第一受信ブランチ１００Ａと、第二無線周波数の第二受信ストリーム処理する第二受信ブランチ１００Ｂと、周波数オフセット格納部３０２と、を備える。第一受信ブランチ１００Ａおよび第二受信ブランチ１００Ｂのそれぞれのデジタル信号処理部は、ＡＧＣ部１０１とガードインターバル相関演算部１０２と周波数オフセット補償部３０１とガードインターバル除去部１０４とＦＦＴ演算部１０５と復調部１０６と復号部１０７と、を備える。
　ＡＧＣ部１０１とガードインターバル相関演算部１０２とガードインターバル除去部１０４とＦＦＴ演算部１０５と復調部１０６と復号部１０７は第一実施例と同様であるため、説明は省略する。
　周波数オフセット補償部３０１は、第一実施例の周波数オフセット補償部１０３の機能に加え、周波数オフセット格納部３０２へのアクセスが付加されている。具体的な動作としては、プリアンブル期間においては算出した周波数オフセット量を無線周波数と共に周波数オフセット格納部３０２へ格納し、ホッピング時は割り当てられた無線周波数（ホッピング遷移先の無線周波数）の周波数オフセット量が周波数オフセット格納部３０２に存在していればそれを用いるという二点である。
　図５に周波数オフセット補償部３０１の構成を示す。周波数オフセット補償部３０１は、周波数オフセット（回転量）算出部２０１と、ホッピング周波数値変換部２０２と、アクセス部４０１とローテータ２０３とを備える。
　周波数オフセット（回転量）算出部２０１と、ホッピング周波数値変換部２０２と、ローテータ２０３は第一実施例と同様であるため、説明は省略する。
　アクセス部４０１は、プリアンブル期間の場合、周波数オフセット（回転量）算出部２０１で算出した周波数オフセット量（Δθ０）をΔθＭとして周波数オフセット格納部３０２へ書き込みアクセスを行う。ホッピング時、当該ホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量が周波数オフセット格納部３０２に存在していれば、周波数オフセット格納部３０２から読み出した周波数オフセット量（ΔθＭ）をローテータ２０３に用いる動作を行う。
　図６にホッピングパターンの一例を示す。縦方向が無線周波数、横方向がシンボル番号、「Ａ」記載箇所は第一送受信系統でそのシンボル送受信時に左端の無線周波数を使用、「Ｂ」記載箇所は第二送受信系統でそのシンボル送受信時に左端の無線周波数を使用していることを示す。シンボル番号０がプリアンブル期間に相当する。図６の例では、楕円Ｘで囲まれたシンボル番号８と９の「Ａ」は、第二受信ブランチ（第二送受信系統）がプリアンブル期間で算出した無線周波数ｆ１の周波数オフセット量を第一受信ブランチ（第一送受信系統）が使用することが可能である。
　周波数オフセット格納部３０２は、各受信ブランチ（送受信系統）のプリアンブル期間に算出した周波数オフセット量を格納する。また、ホッピング時、当該ホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量が格納されていれば、それを用いて周波数オフセット補償を行うため読み出す。
　図７に周波数オフセット量格納の一例を示す。無線周波数毎に周波数オフセット量を格納するテーブルを設ける。プリアンブルが受信されていない無線周波数の周波数オフセット量はNullとする。
　なお、本実施例では周波数多重分割数が２における例で説明したが、３以上であっても構わない。３以上であっても受信部の系統数が増え、１つの周波数オフセット格納部３０２へアクセスする構成である。
　本実施例では、周波数多重分割と周波数ホッピングを併用する装置において、各受信ブランチのプリアンブル期間に求めた周波数オフセット量とホッピング周波数を記憶し、ホッピング遷移先の無線周波数がいずれかの受信ブランチのプリアンブルの無線周波数（ホッピング周波数）で合った場合、無線周波数の比による推定値ではなく、当該プリアンブルの無線周波数の算出値を用いて周波数オフセット補償を行う。これにより、ホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット推定値を算出する必要がなくなる。
　第三実施例の無線通信装置について図８を用いて説明する。第三実施例の無線通信装置は、第二実施例同様、周波数多重分割と周波数ホッピングを併用する装置である。図８に第三実施例の無線通信装置のデジタル信号処理部の構成を示す。第三実施例の無線通信装置は、第一無線周波数の第一受信ストリームである第一受信ブランチ２００Ａと、第二無線周波数の第二受信ストリームである第二受信ブランチ２００Ｂと、周波数オフセット格納部３０２と、プリアンブル相関演算部５０１と重み付け平均算出部５０２と、を備える。
　第一受信ブランチ２００Ａおよび第二受信ブランチ２００Ｂのデジタル信号処理部のうち周波数オフセット補償部５０３と周波数オフセット格納部３０２は第二実施例と同様であるため、説明は省略する。
　プリアンブル相関演算部５０１は、既知のプリアンブル時間信号と受信信号との相互相関演算を行い、相関電力を重み付け平均算出部５０２へ出力する。
　重み付け平均算出部５０２は、各受信ブランチのプリアンブル相関出力ＣＯＲ１，ＣＯＲ２を用いて重み付け係数を算出し、各受信ブランチのプリアンブル期間に算出した周波数オフセット量からホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量を算出する際、重み付け係数を用いて重み付け平均を行う。
　まず、重み付け係数の算出について説明する。第一受信ブランチの相関出力をｒ１、第二受信ブランチの相関出力をｒ２とするとき、重み付け係数（α１、α２）は次の式（７）（８）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　受信ブランチ数がＮのとき、第ｎ受信ブランチの重み付け係数（αｎ）は次の式（９）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　相関出力を重み付け係数に用いることにより、相関が高いブランチの信用度を上げることができる。
　次に重み付け平均について説明する。重み付け平均によるホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量は、式（５）と式（７）、（８）で算出した重み付け係数を用いて次の式（１０）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　受信ブランチ数がＮのときの重み付け平均によるホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量は次の式（１１）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　ただし、各受信ブランチのプリアンブル期間で求めた周波数の周波数オフセット量は重み付け平均を行わず、計算値をそのまま用いる。
　図９に周波数オフセット補償部５０３の構成を示す。周波数オフセット補償部５０３は、周波数オフセット（回転量）算出部２０１と、ホッピング周波数値変換部２０２と、アクセス部６０１とローテータ２０３と、を備える。
　アクセス部６０１は、プリアンブル期間の場合、算出した周波数オフセット量（Δθ０）をΔθＭとして周波数オフセット格納部３０２へ書き込みアクセスを行う。ホピング時、当該無線周波数の周波数オフセット値が周波数オフセット格納部３０２に存在していれば、周波数オフセット格納部３０２から読み出し、重み付け平均算出部５０２で算出した周波数オフセット値（Δθ’Ｍ）をローテータ２０３に用いる動作を行う。
　本実施例により、各受信ブランチのプリアンブル相関出力を用いて重み付け平均を行うことにより、信頼度の高いホッピング遷移先の無線周波数の周波数オフセット量の推定を行うことができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
１０１…ＡＧＣ部　
１０２…ＧＩ相関部　
１０３…周波数オフセット補償部　
１０４…ＧＩ除去部　
１０５…ＦＦＴ演算部　
１０６…復調部　
１０７…復号部　
２０１…周波数オフセット算出部　
２０２…ホッピング周波数値変換部　
２０３…ローテータ　
３０１…周波数オフセット補償部　
３０２…周波数オフセット格納部　
４０１…アクセス部　
５０１…プリアンブル相関演算部　
５０２…重み付け平均算出部　
５０３…周波数オフセット補償部　
６０１…アクセス部

Claims (6)

  1. 　無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段と、周波数オフセット補償部と、を備え、
    　前記周波数オフセット補償部は、
    　　受信信号から周波数オフセット量を算出する周波数オフセット算出部と、
    　　前記周波数オフセット量と前記周波数オフセット量を算出した無線周波数と前記周波数ホッピング手段により遷移した遷移先無線周波数とを用いて前記遷移先無線周波数における周波数オフセット推定値を算出するホッピング周波数値変換部と、
    　　前記遷移先無線周波数における前記周波数オフセット推定値を用いて前記受信信号を位相回転するローテータと、
    を備える無線通信装置。
  2. 　請求項１記載の無線通信装置において、さらに、
    　複数のアンテナで異なる複数の無線周波数のストリームを受信して複数の受信ストリームを１つの受信ストリームに結合する周波数多重分割機能に対応する複数の受信ブランチと、
    　前記複数の受信ストリームから得られた各受信ブランチでの無線周波数と前記各受信ブランチで算出した周波数オフセット量を記憶する格納部と、
    を備え、
    　前記各受信ブランチは前記周波数オフセット補償部を備え、
    　前記ローテータは、ホッピングにより遷移した無線周波数が他の前記受信ブランチで前記周波数オフセット量を算出した無線周波数であった場合、前記格納部に記憶した前記周波数オフセット量を用いて前記受信信号を位相回転する無線通信装置。
  3. 　請求項２記載の無線通信装置において、さらに、
    　前記各受信ブランチで算出した前記周波数オフセット量の算出に用いた前記受信信号に対して既知信号の相互相関演算を行う相関演算部と、
    　前記各受信ブランチの前記相関演算部による相互相関演算結果から各周波数オフセット量に乗じる重み付け係数を算出し、前記格納部に記憶した前記周波数オフセット量を前記重み付け係数を用いて重み付け平均して周波数オフセット量を算出する重み付け平均部と、
    を備え、
    　前記ローテータは、ホッピングにより遷移した前記無線周波数が他の前記受信ブランチで前記周波数オフセット量を算出した無線周波数であった場合、前記重み付け平均部で算出した前記周波数オフセット量を用いて前記受信信号を位相回転する無線通信装置。
  4. 　受信信号から周波数オフセット量を算出し、
    　前記周波数オフセット量と前記周波数オフセット量を算出した無線周波数と無線周波数を時間的に所定のパターンで変化させる周波数ホッピング手段により遷移した遷移先無線周波数とを用いて前記遷移先無線周波数における周波数オフセット推定値を算出し、
    　前記遷移先無線周波数における前記周波数オフセット推定値を用いて前記受信信号を位相回転する、
    無線通信装置の周波数オフセット補償方法。
  5. 　請求項４記載の無線通信装置の周波数オフセット補償方法において、さらに、
    　複数のアンテナで異なる複数の無線周波数のストリームを受信して複数の受信ストリームを１つの受信ストリームに結合し、
    　前記複数の受信ストリームから得られた各受信ストリームでの無線周波数と前記各受信ストリームで算出した周波数オフセット量を格納部に記憶し、
    　ホッピングにより遷移した無線周波数が他の前記受信ストリームで前記周波数オフセット量を算出した無線周波数であった場合、前記格納部に記憶した前記周波数オフセット量を用いて前記受信信号を位相回転する無線通信装置の周波数オフセット補償方法。
  6. 　請求項５記載の無線通信装置の周波数オフセット補償方法において、さらに、
    　前記各受信ストリームで算出した前記周波数オフセット量の算出に用いた前記受信信号に対して既知信号の相互相関演算を行い、
    　前記各受信ストリームの前記相互相関演算の結果から各周波数オフセット量に乗じる重み付け係数を算出し、
    　前記格納部に記憶した前記周波数オフセット量を前記重み付け係数を用いて重み付け平均して周波数オフセット量を算出し、
    　重み付け平均して算出した前記周波数オフセット量を用いて前記受信信号を位相回転する無線通信装置の周波数オフセット補償方法。
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