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無線通信システム及び方法並びにそれに使用される送信機及び受信機

国内特許コード P10A015637
整理番号 QPN01008
掲載日 2010年8月31日
出願番号 特願2001-270199
公開番号 特開2003-087210
登録番号 特許第3520341号
出願日 平成13年9月6日(2001.9.6)
公開日 平成15年3月20日(2003.3.20)
登録日 平成16年2月13日(2004.2.13)
発明者
  • 赤岩 芳彦
  • 牟田 修
出願人
  • 九州大学
発明の名称 無線通信システム及び方法並びにそれに使用される送信機及び受信機
従来技術、競合技術の概要 無線通信、例えば移動無線通信において、高速及び/又は高品質通信を実現するためには、周波数選択性フェージングによる信号歪みに対処する必要がある。波形歪みに対処する方式として、波形等化方式やマルチキャリア変調方式が知られている。
【0003】波形等化方式は、伝搬路歪みを除去するのに有効な技術であるが、例えば、20Mbps以上の高速伝送では、シンボル周期に対する伝搬路遅延時間差が大きくなり、等化器の回路規模と信号処理量が増加する。
【0004】マルチキャリア変調方式は、高速の源信号を複数キャリアを用いて並列低速伝送することによって信号歪みを軽減することができ、高速無線伝送の実現に有効である。
【0005】しかしながら、マルチキャリア信号は、ピーク対平均電力比がキャリア数に比例して増加するので、電力増幅器における非線形歪みを回避するために大きなバックオフをとることによる電力効率の低下が生じる。
【0006】したがって、電力効率の観点からは、マルチキャリア信号のサブキャリア数が少ない方が好ましいが、サブキャリア数が少ない場合、信号歪みが十分に軽減されないために誤り率特性が劣化するおそれがある。
【0007】サブキャリア数が比較的少ないマルチキャリア変調方式において高速伝送を実現するためには、受信側で伝搬路特性を推定し、簡易な波形等化を適用することが有効である。
【0008】従来、マルチキャリア変調方式において、伝搬路特性を推定する方式としては、情報信号内に既知のパイロット信号を内挿する方式が知られている。パイロット信号方式を内挿する方式としては、周波数領域で既知のパイロット信号(パイロットキャリア)を内挿する方式が知られている。
【0009】この方式は、周波数領域に内挿された隣接パイロット信号間の周波数間隔がチャネルの相関帯域幅に比べて小さい場合、すなわち、サブキャリア数が十分多い場合は有効であるが、隣接パイロット信号間の周波数間隔が相関帯域幅に比べて広い場合には、伝搬路特性の推定誤差が増加するために、受信誤り率特性が劣化するおそれがある。
【0010】牟田修,赤岩芳彦,「パイロット信号を内挿したマルチキャリア変調方式における伝搬路応答推定法」2000年 電子情報通信学会総合大会 講演論文集,B-5-1,pp.386,2000年3月において、マルチキャリア変調方式におけるパイロット信号を用いて伝搬路特性を推定する方式が提案されている。なお、この方式を、以後、従来の方式と称する。
【0011】従来の方式の基本原理を説明すると、先ず、全サブキャリアにパイロット信号を内挿し、その後、全サブキャリアのパイロット信号を、パイロット信号区間の中央で振幅を最大にし、位相を同位相にして合成する。この際、合成後のパイロット信号は、シンボル区間の中央で先鋭なピーク振幅が出現し、サイドローブの振幅が減衰した波形となり、合成後のパイロット信号の時間分解能が上昇する。受信側では、このパイロット信号のピーク振幅値を検出することによって、伝搬路特性を高い時間分解能で推定することができる。
産業上の利用分野 本発明は、例えば、無線LAN(local area network)による高速無線通信に有効なマルチキャリア変調方式に適用される無線通信システム及び方法並びにそれに使用される送信機及び受信機に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 マルチキャリア信号のサブキャリアごとにパイロット信号を内挿する手段と、全サブキャリアのパイロット信号の少なくとも一部について互いに相違する時刻に送信されるように、前記パイロット信号が内挿されたマルチキャリア信号を、送信する手段と、前記マルチキャリア信号を受信する手段と、前記マルチキャリア信号から全サブキャリアのパイロット信号を抽出する手段と、抽出された全サブキャリアのパイロット信号の同期をとる手段と、同期をとったパイロット信号のサブキャリア位相をパイロット信号区間の中央で同位相にして合成する手段と、合成されたパイロット信号からピーク振幅値を検出する手段と、検出されたピーク振幅値を用いて前記伝搬路の特性を推定する手段とを具えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】 前記伝搬路の特性を推定する手段が、前記ピーク検出値を用いて前記伝搬路のパラメータの推定値を計算し、その推定値から作成した前記パイロット信号の複製と前記パイロット信号との2乗誤差が最小となる前記伝搬路のパラメータを計算することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
【請求項3】 前記伝搬路のパラメータを用いて、周波数領域での等化を行う手段を更に具えることを特徴とする請求項2記載の無線通信システム。
【請求項4】 前記伝搬路のパラメータを、試行錯誤的なアルゴリズムを用いて計算することを特徴とする請求項2又は3記載の無線通信システム。
【請求項5】 前記パイロット信号を帯域制限する手段を更に具えることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の無線通信システム。
【請求項6】 マルチキャリア信号のサブキャリアごとにパイロット信号を内挿するステップと、全サブキャリアのパイロット信号の少なくとも一部について互いに相違する時刻に送信されるように、前記パイロット信号が内挿されたマルチキャリア信号を送信するステップと、前記マルチキャリア信号を受信するステップと、前記マルチキャリア信号から全サブキャリアのパイロット信号を抽出するステップと、抽出された全サブキャリアのパイロット信号の同期をとるステップと、同期をとったパイロット信号のサブキャリア位相をパイロット信号区間の中央で同位相にして合成するステップと、合成されたパイロット信号からピーク振幅値を検出するステップと、検出されたピーク振幅値を用いて前記伝搬路の特性を推定するステップとを具えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項7】 前記伝搬路の特性を推定するステップが、前記ピーク検出値を用いて前記伝搬路のパラメータの推定値を計算し、その推定値から作成した前記パイロット信号の複製と前記パイロット信号との2乗誤差が最小となる前記伝搬路のパラメータを計算するステップを有することを特徴とする請求項6記載の無線通信方法。
【請求項8】 前記伝搬路のパラメータを用いて、周波数領域での等化を行うステップを更に具えることを特徴とする請求項7記載の無線通信方法。
【請求項9】 前記伝搬路のパラメータを、試行錯誤的なアルゴリズムを用いて計算することを特徴とする請求項7又は8記載の無線通信方法。
【請求項10】 前記パイロット信号を帯域制限するステップを更に具えることを特徴とする請求項6から9のうちのいずれか1項に記載の無線通信方法。
【請求項11】 マルチキャリア信号のサブキャリアごとにパイロット信号を内挿する手段と、前記マルチキャリア信号から全サブキャリアのパイロット信号を抽出し、抽出された全サブキャリアのパイロット信号の同期をとり、同期をとったパイロット信号のサブキャリア位相をパイロット信号区間の中央で同位相にして合成し、合成されたパイロット信号からピーク振幅値を検出し、検出されたピーク振幅値を用いて前記伝搬路の特性を推定するために、全サブキャリアのパイロット信号の少なくとも一部について互いに相違する時刻に送信されるように、前記パイロット信号が内挿されたマルチキャリア信号を送信する手段とを具えることを特徴とする無線通信システム用の送信機。
【請求項12】 前記伝搬路の特性を、前記ピーク検出値を用いて前記伝搬路のパラメータの推定値を計算し、その推定値から作成した前記パイロット信号の複製と前記パイロット信号との2乗誤差が最小となる前記伝搬路のパラメータを計算することによって推定することを特徴とする請求項11記載の無線通信システム用の送信機。
【請求項13】 前記伝搬路のパラメータを、試行錯誤的なアルゴリズムを用いて計算することを特徴とする請求項12記載の無線通信システム用の送信機。
【請求項14】 前記パイロット信号を帯域制限する手段を更に具えることを特徴とする請求項11から13のうちのいずれか1項に記載の無線通信システム用の送信機。
【請求項15】 全サブキャリアの少なくとも一部について互いに相違する時刻に送信されるようにパイロット信号が内挿されたマルチキャリア信号を受信する手段と、前記マルチキャリア信号から全サブキャリアのパイロット信号を抽出する手段と、抽出された全サブキャリアのパイロット信号の同期をとる手段と、同期をとったパイロット信号のサブキャリア位相をパイロット信号区間の中央で同位相にして合成する手段と、合成されたパイロット信号からピーク振幅値を検出する手段と、検出されたピーク振幅値を用いて前記伝搬路の特性を推定する手段とを具えることを特徴とする無線通信システム用の受信機。
【請求項16】 前記伝搬路の特性を推定する手段が、前記ピーク検出値を用いて前記伝搬路のパラメータの推定値を計算し、その推定値から作成した前記パイロット信号の複製と前記パイロット信号との2乗誤差が最小となる前記伝搬路のパラメータを計算することを特徴とする請求項15記載の無線通信システム用の受信機。
【請求項17】 前記伝搬路のパラメータを用いて、周波数領域での等化を行う手段を更に具えることを特徴とする請求項16記載の無線通信システム用の受信機。
【請求項18】 前記伝搬路のパラメータを、試行錯誤的なアルゴリズムを用いて計算することを特徴とする請求項16又は17記載の無線通信システム用の受信機。
産業区分
  • 伝送方式
  • 電信
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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