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公開番号2025020784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124365
出願日2023-07-31
発明の名称受信機、無線通信システムおよび無線受信方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04L 27/18 20060101AFI20250205BHJP(電気通信技術)
要約【課題】受信機において、情報ビットの伝送速度が低下せず、かつ、情報ビットに対するSNR対BER性能が劣化しない無線通信を実現する。
【解決手段】受信機2は、複数のサブフレームのそれぞれの予め定められた位相シフト区間において予め定められた位相回転量で位相回転された変調受信シンボルに対して、位相シフト区間を検出するフレーム検出部25、検出した位相シフト区間の変調受信シンボルに対して位相回転量を打ち消すように位相回転させる位相逆シフト部28および位相回転量を打ち消すように位相回転された変調受信シンボルを復調して送信データを復元する復調部29を備え、位相回転量は複数のサブフレームそれぞれの開始位置を特定する予め定められたビット列であるユニークワードに基づいて定められている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のサブフレームに分割された送信データを位相偏移変調して生成された送信高周波信号を受信し、変調受信シンボルとして再生する受信機であって、
前記複数のサブフレームそれぞれの予め定められた区間において予め定められた位相回転量で位相回転された前記変調受信シンボルに対して、位相回転された前記予め定められた区間である位相シフト区間を検出するフレーム検出部と、
検出した前記位相シフト区間の前記変調受信シンボルに対して、前記予め定められた位相回転量を打ち消すように位相回転させて位相逆シフト後受信シンボルを生成する位相逆シフト部と、
前記位相逆シフト後受信シンボルを復調して前記送信データを復元する復調部と、
を備え、
前記変調受信シンボルの前記予め定められた位相回転量は、前記複数のサブフレームそれぞれの開始位置を特定する予め定められたビット列であるユニークワードに基づいて定められている受信機。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記フレーム検出部は、
Ｉ－Ｑ平面上に配置された前記変調受信シンボルのシンボル点である変調受信シンボル点の象限を判定することでＵＷビット判定値を算出し、前記ＵＷビット判定値と前記予め定められたビット列である前記ユニークワードとを比較することにより、前記位相シフト区間を検出する、
請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記フレーム検出部は、
前記Ｉ－Ｑ平面上に配置された前記変調受信シンボル点を前記変調受信シンボル点の偏角に対する閾値を用いて０または１の２値として硬判定し、前記硬判定の結果を前記ＵＷビット判定値として出力するＵＷビット硬判定部と、
前記ユニークワードのビット値と前記ユニークワードのビット数に相当する前記ＵＷビット判定値とをそれぞれ比較して、異なるビット値の数を合計した結果を誤りビット数として算出する誤りビット数算出部と、
前記誤りビット数が許容しうる前記誤りビット数である許容誤りビット数を超えるか否かを判定する許容誤りビット数比較部と、
を備える請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記送信データを位相偏移変調するときの変調多値数がＭ（Ｍ＝２
１
、２
２
、・・・、２
ｎ
：ｎは自然数）であり、前記変調受信シンボルの前記変調多値数が２Ｍであるならば、
前記ＵＷビット硬判定部は、
前記変調受信シンボル点の偏角θが（２ｍ－１）π／２Ｍ＜｜θ｜≦（２ｍ＋１）π／２Ｍ（ｍ＝１、２、・・・、２Ｍ／２－１）であるとき、前記ＵＷビット判定値を１と判定し、前記変調受信シンボル点の偏角θが（２ｍ－１）π／２Ｍ＜｜θ｜≦（２ｍ＋１）π／２Ｍ以外であるとき、前記ＵＷビット判定値を０と判定する、
請求項３に記載の受信機。
【請求項５】
前記許容誤りビット数比較部は、
前記誤りビット数が前記許容誤りビット数以下、または、前記誤りビット数が前記ユニークワードのビット数から前記許容誤りビット数を減算した値以上のいずれかの条件を満たすと、前記ＵＷビット判定値を前記ユニークワードと判定する、
請求項３に記載の受信機。
【請求項６】
前記フレーム検出部は、
前記Ｉ－Ｑ平面上に配置された前記変調受信シンボル点の対数尤度比または前記変調受信シンボル点の対数尤度比の近似値を前記ＵＷビット判定値として算出するＵＷビット軟判定部と、
前記ユニークワードと前記ユニークワードのビット数に相当する前記ＵＷビット判定値との相互相関の絶対値を算出する相互相関算出部と、
前記相互相関の絶対値が予め定められた閾値以上であるときの前記ＵＷビット判定値を前記ユニークワードと判定する絶対値比較部と、
を備える請求項２に記載の受信機。
【請求項７】
前記変調受信シンボルに対して、前記ユニークワードのビット数だけ遅延させ、遅延調整後受信シンボルを生成するシンボル遅延部をさらに備え、
前記位相逆シフト部は、前記ＵＷビット判定値を前記ユニークワードと判定したタイミングに基づいて前記位相シフト区間を特定し、前記位相シフト区間の前記遅延調整後受信シンボルに対して、前記ユニークワードに基づいて定められた前記予め定められた位相回転量を打ち消すように位相を回転させ、位相逆シフト後受信シンボルを生成する、
請求項２から６のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項８】
前記送信データを位相偏移変調するときの変調多値数がＭ（Ｍ＝２
１
、２
２
、・・・、２
ｎ
：ｎは自然数）である場合、前記変調受信シンボルの前記予め定められた位相回転量は、前記ユニークワードのビット値が１のときπ／Ｍであり、前記ユニークワードのビット値が０のとき０である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項９】
前記送信データを位相偏移変調するときのシンボルのマッピング規則は、グレイコードに従い、前記予め定められた位相回転量で位相回転された前記変調受信シンボルのマッピング規則は、グレイコードに従わない、
請求項１から６のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１０】
前記サブフレームの前記位相シフト区間は、前記サブフレームの一部区間である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の受信機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は受信機、無線通信システムおよび無線受信方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、無線通信システムでは送信データをサブフレーム単位に分割して伝送するが、サブフレームの開始位置を受信機が特定するためにはユニークワードを伝送する必要がある。以下、サブフレーム内の送信データを含むビットを情報ビットという。また、サブフレーム内のユニークワードを含むビットをＵＷ（Unique Word：ユニークワード）ビットという。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ユニークワードを伝送する一般的な方法として、ユニークワードをＵＷビットとしてサブフレームに挿入する技術が開示されている。また、非特許文献１には、ユニークワードを含む制御情報を伝送する別の方式として、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）の同相成分（Ｉ軸）および直交成分（Ｑ軸）に、情報ビットおよびＵＷビットをそれぞれ１ビットずつ含むビットパターンを割り当てるＷＣＤＭＡ方式（登録商標）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－５０６８６号公報
【非特許文献】
【０００５】
大石泰之、箕輪守彦、中村隆治著、「雑誌ＦＵＪＩＴＳＵ」２０００－１月号、Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ１、ｐ．１３～１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている無線通信方法では、サブフレームの開始位置を特定するためのサブフレームタイミングの検出精度を向上させるために、ＵＷビットのビット数を増やす必要がある。しかしながらが、ＵＷビットのビット数を増加させるほど、１つのサブフレームあたりに伝送できる情報ビットのビット数がＵＷビットのビット数分だけ減少するため、情報ビットの伝送速度が低下する問題がある。また、非特許文献１に開示されている無線通信方法では、情報ビットとＵＷビットをＱＰＳＫ変調された同一シンボルで伝送するため、ＵＷビットのビット数を増やしても情報ビットのビット数は、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying：二位相偏移変調）で送信する場合のビット数と比べて少なくならず、情報ビットの伝送速度は低下しない。しかしながら、各シンボルあたりに含まれる情報ビットは１ビットであるにも関わらずＱＰＳＫでの伝送となるため、ＵＷビットと情報ビットを別々のシンボルで伝送するＢＰＳＫ方式と比較して、情報ビットに対するＳＮＲ（Signal-to-Noise power Ratio：信号対雑音電力比）対ＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）性能が劣化する問題がある。
【０００７】
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、情報ビットの伝送速度が低下せず、かつ、情報ビットに対するＳＮＲ対ＢＥＲ性能が劣化しない無線通信を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示に係る受信機は、複数のサブフレームに分割された送信データを位相偏移変調して生成された送信高周波信号を受信し、変調受信シンボルとして再生する受信機であって、フレーム検出部と、位相逆シフト部と、復調部とを備える。フレーム検出部は、複数のサブフレームそれぞれの予め定められた区間において予め定められた位相回転量で位相回転された変調受信シンボルに対して、位相回転された予め定められた区間である位相シフト区間を検出する。位相逆シフト部は、検出した位相シフト区間の変調受信シンボルに対して、予め定められた位相回転量を打ち消すように位相回転させて、位相逆シフト後受信シンボルを生成する。復調部は、位相逆シフト後受信シンボルを復調して送信データを復元する。変調受信シンボルの予め定められた位相回転量は、複数のサブフレームそれぞれの開始位置を特定する予め定められたビット列であるユニークワードに基づいて定められている。
【０００９】
また、本開示に係る無線通信システムは、複数のサブフレームに分割された送信データを位相偏移変調して生成された送信シンボルを送信高周波信号に変換して送信する送信機および送信高周波信号を受信して変調受信シンボルとして再生し、変調受信シンボルを復調して送信データを復元する受信機を有する無線通信システムである。送信機は、変調部と、位相シフト部とを備える。変調部は、複数のサブフレームに分割した送信データを位相偏移変調して位相偏移変調シンボルを生成する。位相シフト部は、位相偏移変調シンボルを複数のサブフレームそれぞれの予め定められた区間において予め定められた位相回転量で位相回転し、送信シンボルを生成する。受信機は、フレーム検出部と、位相逆シフト部と、復調部とを備える。フレーム検出部は、変調受信シンボルに対して、予め定められた位相回転量で位相回転された予め定められた区間である位相シフト区間を検出する。位相逆シフト部は、検出した位相シフト区間の変調受信シンボルに対して、予め定められた位相回転量を打ち消すように位相回転させて、位相逆シフト後受信シンボルを生成する。復調部は、位相逆シフト後受信シンボルを復調して送信データを復元する。送信シンボルの予め定められた位相回転量は、複数のサブフレームそれぞれの開始位置を特定する送信機および受信機の双方で既知のビット列であるユニークワードに基づいて定められている。
【００１０】
また、本開示に係る無線受信方法は、複数のサブフレームに分割された送信データを位相偏移変調して生成された送信高周波信号を受信し、変調受信シンボルとして再生する無線受信方法であって、複数のサブフレームそれぞれの予め定められた区間において予め定められた位相回転量で位相回転された変調受信シンボルに対して、位相回転された予め定められた区間である位相シフト区間を検出し、検出した位相シフト区間の変調受信シンボルに対して、予め定められた位相回転量を打ち消すように位相回転させて、位相逆シフト後受信シンボルを生成し、位相逆シフト後受信シンボルを復調して送信データを復元し、変調受信シンボルの予め定められた位相回転量は、複数のサブフレームそれぞれの開始位置を特定する予め定められたビット列であるユニークワードに基づいて定められる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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