(57)【要約】【課題】雑音電力推定精度を向上することができる信号復調装置及び信号復調方法を提供することである。【解決手段】本発明にかかる信号復調装置は、受信信号３０を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成するサブキャリア成分生成部２０を有する。更に、参照信号３１に基づき時間領域においてサブキャリア成分生成部の出力３３に対して等化重みを計算すると共に、時間領域への変換を行う前の周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトし、時間領域での雑音推定位置を変化させる等化重み推定部２１を有する。更に、サブキャリア成分生成部２０の出力３３と等化重み推定部の出力３２とに基づき復調信号３４を生成するチャネル等化部１２を有する。【選択図】図１
2010206445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成するサブキャリア成分生成部と、
参照信号に基づき時間領域において前記サブキャリア成分生成部の出力に対して等化重みを計算すると共に、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトし、前記時間領域での雑音推定位置を変化させる等化重み推定部と、
前記サブキャリア成分生成部の出力と前記等化重み推定部の出力とに基づき復調信号を生成するチャネル等化部と、
を有する信号復調装置。
【請求項２】
前記参照信号は送信側で付加された既知の信号に対応する信号のレプリカであり、
前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分は、前記サブキャリア成分生成部の出力のうち既知の信号成分を含む受信信号に対して、前記レプリカを乗算することで得られるチャネルゲインである請求項１に記載の信号復調装置。
【請求項３】
前記等化重み推定部は、ｋを乗算するサブキャリアの番号、Δを任意の位相シフト量、ｊを複素虚数単位とした場合、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分に対して、位相シフトであるｅｘｐ（−ｊ２πΔｋ）を乗算する位相シフト部を有する、請求項１または２に記載の信号復調装置。
【請求項４】
前記等化重み推定部は、前記位相シフトされたサブキャリア成分に仮想的なサブキャリア成分を追加するポイント数拡大処理部を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の信号復調装置。
【請求項５】
前記等化重み推定部は、前記ポイント数拡大処理部により拡大されたサブキャリア成分を時間領域のサンプル列に逆離散フーリエ変換するＩＤＦＴ部を有する、請求項４に記載の信号復調装置。
【請求項６】
前記等化重み推定部は、前記ＩＤＦＴ部で生成された前記時間領域のサンプル列から雑音電力を推定する雑音推定部を有する、請求項５に記載の信号復調装置。
【請求項７】
前記参照信号は複素直交系列である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の信号復調装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の信号復調装置を受信装置として備えた通信装置。
【請求項９】
受信信号を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成し、
参照信号に基づき時間領域において前記サブキャリア成分の等化重みを計算すると共に、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトすることで前記時間領域での雑音推定位置を変化させ、
前記離散フーリエ変換処理された受信信号と前記等化重みの計算結果とに基づき復調信号を生成する、
信号復調方法。
【請求項１０】
前記サブキャリア成分のうち既知の信号成分を含む受信信号に対して前記参照信号を乗算することで、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分を生成する、請求項９に記載の信号復調方法。
【請求項１１】
ｋを乗算するサブキャリアの番号、Δを任意の位相シフト量、ｊを複素虚数単位とした場合、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分に対して、位相シフトであるｅｘｐ（−ｊ２πΔｋ）を乗算する、請求項９または１０に記載の信号復調方法。
【請求項１２】
前記位相シフトされたサブキャリア成分に仮想的なサブキャリア成分を追加する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の信号復調方法。
【請求項１３】
前記仮想的なサブキャリア成分が追加されたサブキャリア成分を時間領域のサンプル列に逆離散フーリエ変換する、請求項１２に記載の信号復調方法。
【請求項１４】
前記ＩＤＦＴ部で生成された前記時間領域のサンプル列から雑音電力を推定する、請求項１３に記載の信号復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号復調装置及び信号復調方法に関し、特にマルチキャリア変調信号を復調する信号復調装置及び信号復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号復調装置において、受信した周波数領域の信号を時間領域の信号に変換し、時間領域においてチャネル推定、雑音電力推定を行う手法が知られている（特許文献１、非特許文献１参照）。
図５は背景技術にかかる信号復調装置を説明するための図である。図５に示す信号復調装置は、サイクリックプレフィックス除去部（ＣＰ除去部）１０１と、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ部）１０２と、参照信号生成部１０３と、参照信号相関処理部１０４と、を有する。更に、ポイント数拡大処理部１０６と、離散逆フーリエ変換部（ＩＤＦＴ部）１０７と、雑音推定部１０８と、時間領域チャネル推定部１０９と、ＤＦＴ部１１０と、等化重み計算部１１１と、チャネル等化部１１２を有する。
【０００３】
図５に示す信号復調装置のチャネル推定、雑音推定処理は次の通りである。
まず、ＣＰ除去部１０１において受信信号であるマルチキャリア信号からサイクリックプレフィックスに相当する部分の信号を除去する。ＤＦＴ部１０２は、ＣＰ除去部１０１でＣＰを除去した受信信号を入力し、離散フーリエ変換を行い周波数領域に変換した受信信号を出力する。参照信号相関処理部１０４は、周波数領域の受信信号から既知の参照信号を含む受信信号成分を取り出し、参照信号生成部１０３で生成した参照信号との乗算を行う。
【０００４】
ポイント数拡大処理部１０６は、参照信号相関処理部１０４からの出力サンプルの両端に仮想的なサブキャリア成分を付加する。ＩＤＦＴ部１０７は、ポイント数拡大処理部１０６から出力された信号を時間領域の信号に変換する。帯域内全体に渡って良好なチャネル推定精度を得るためには、ポイント数拡大処理部１０６において出力サンプルの両端を滑らかに拡大する必要がある。これは、チャネル推定精度を向上するために必要な処理である。
雑音推定部１０８は、このようにして得られた時間領域の信号のうちチャネル応答窓外のサンプルから雑音レベルを推定する。時間領域チャネル推定部１０９は、チャネル応答窓を適用することで雑音パス除去を行い、チャネル推定値を得る。ＤＦＴ部１１０は、時間領域チャネル推定部１０９からの信号を離散フーリエ変換し、周波数領域の信号に変換する。等化重み計算部１１１は、ＤＦＴ部１１０から出力された周波数領域のチャネル推定値と雑音電力推定値を入力し、等化重みを計算する。チャネル等化部１１２は、等化重み計算部からの出力とＤＦＴ部１０２からの出力を入力し等化処理を行い、復調信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８５１５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】X. Hou, et.al, "LOW-COMPLEXITY ENHANCED DFT-BASED CHANNEL ESTIMATION FOR OFDM SYSTEMS WITH VIRTUAL SUBCARRIERS" The 18th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC'07), Sept., 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図５に示す信号復調装置のポイント数拡大処理部１０６において、出力サンプルの両端を滑らかに拡大すると、両端のサンプルに含まれる雑音成分が仮想的なサブキャリア成分にも含まれることになる。そして、このような信号をＩＤＦＴ部１０７で時間領域に変換すると、時間領域変換後のサンプル列の特定位置に強調された雑音成分が現れることになる。したがって、時間領域での特定サンプル位置における雑音強調が存在するため、雑音電力推定精度が劣化するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、雑音電力推定精度を向上することができる信号復調装置及び信号復調方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる信号復調装置は、受信信号を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成するサブキャリア成分生成部と、
参照信号に基づき時間領域において前記サブキャリア成分生成部の出力に対して等化重みを計算すると共に、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトし、前記時間領域での雑音推定位置を変化させる等化重み推定部と、
前記サブキャリア成分生成部の出力と前記等化重み推定部の出力とに基づき復調信号を生成するチャネル等化部と、を有する。
【００１０】
本発明にかかる信号復調方法は、受信信号を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成し、
参照信号に基づき時間領域において前記サブキャリア成分の等化重みを計算すると共に、前記時間領域への変換を行う前の前記周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトすることで前記時間領域での雑音推定位置を変化させ、
前記離散フーリエ変換処理された受信信号と前記等化重みの計算結果とに基づき復調信号を生成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により雑音電力推定精度を向上することができる信号復調装置及び信号復調方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態にかかる信号復調装置を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる信号復調装置の詳細な構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる等化重み推定部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる信号復調装置の効果を説明するための図である。
【図５】背景技術にかかる信号復調装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる信号復調装置を示す図である。本実施の形態にかかる信号復調装置は、受信信号３０を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成するサブキャリア成分生成部２０を有する。更に、参照信号３１に基づき時間領域においてサブキャリア成分生成部２０の出力に対して等化重みを計算すると共に、時間領域への変換を行う前の周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトし、時間領域での雑音推定位置を変化させる等化重み推定部２１を有する。更に、サブキャリア成分生成部２０の出力３３と等化重み推定部の出力３２とに基づき復調信号３４を生成するチャネル等化部１２を有する。
【００１４】
図２は、本実施の形態にかかる信号復調装置の詳細な図面である。図２において、図１と共通する部分については同じ符号を付している。以下、図２を用いて本実施の形態にかかる信号復調装置について詳細に説明する。
【００１５】
サブキャリア成分生成部２０は、サイクリックプレフィックス除去部（ＣＰ除去部）１と、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ部）２とを備える。また、等化重み推定部２１は、参照信号相関処理部４と、位相シフト部５と、ポイント数拡大処理部６と、離散逆フーリエ変換部（ＩＤＦＴ部）７と、雑音推定部８と、時間領域チャネル推定部９と、ＤＦＴ部１０と、等化重み計算部１１を有する。更に、本実施の形態にかかる信号復調装置は、参照信号生成部３と、チャネル等化部１２を有する。
【００１６】
ＣＰ除去部１は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）に相当する区間のサンプルを受信信号３０のサンプル列から除去する。
ＤＦＴ部２は、離散時間フーリエ変換により時間領域の受信信号のサンプル列を各サブキャリア成分に変換する。
参照信号生成部３は、送信側で信号に付加された既知の信号に対応する信号のレプリカである参照信号３１を生成する。参照信号相関処理部４は、ＤＦＴ部２の出力３３のうち既知の信号成分を含む受信信号に対して、参照信号生成部３が生成した参照信号３１を乗算し出力する。
【００１７】
位相シフト部５は、参照信号相関処理部４が出力する相関後の各サブキャリア成分に対して、位相シフトであるｅｘｐ（−ｊ２πΔｋ）を乗算する。この式においてｋは乗算するサブキャリアの番号、Δは任意の位相シフト量を表す。また、ｊは複素虚数単位である。雑音電力推定処理の度に異なるΔの値を用いることができる。
【００１８】
ポイント数拡大処理部６は、位相シフト部５により得られたサブキャリア成分に仮想的なサブキャリア成分を追加する。この追加に当たっては、既存のサブキャリア成分の両端に追加する仮想的なサブキャリア成分が、既存のサブキャリア成分の両端と滑らかにつながるように処理を行う。この処理は例えば、既存サブキャリア成分のコピーやゼロ詰め、或いはこれらを組み合わせた手法によって実現される。
【００１９】
ＩＤＦＴ部７は、拡大されたサブキャリア成分を時間領域サンプル列に逆離散フーリエ変換する。
雑音推定部８は、時間領域のサンプル列から雑音電力を推定する。雑音電力推定ではチャネル応答がサイクリックプレフィックス幅に収まっていると仮定し、サイクリックプレフィックス幅に相当する区間以外のポイントのサンプルを雑音サンプルとして２乗平均することにより雑音電力を求める。
【００２０】
時間領域チャネル推定部９は、チャネル応答の遅延広がりがサイクリックプレフィックス幅に収まっていると仮定した上でサイクリックプレフィックス幅に相当する時間窓を適用することで、時間領域のサンプル列から雑音サンプルを除去する。この処理によりチャネルインパルス応答を推定する。
【００２１】
ＤＦＴ部１０は、時間領域チャネル推定部９の出力であるチャネルインパルス応答を周波数領域のチャネル利得推定値に離散フーリエ変換する。
等化重み計算部１１は、雑音推定部８により得られた雑音電力推定値とＤＦＴ部１０により得られたチャネル利得推定値とから等化重みを計算する。例えば、あるひとつのサブキャリアに注目したときのチャネル推定値をＨ、雑音電力推定値をσ２とすると、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）ウェイトＷは次式で求められる。ここで、Ｈ*はＨの複素共役を表す。
2010206445.tif 000003
【００２２】
チャネル等化部１２は、等化重み計算部１１が生成した等化重み（等化重み推定部の出力３２）を元に、チャネル応答の逆特性を持つフィルタを生成し、ＤＦＴ処理後の受信信号３３に含まれるユーザデータ成分をそのフィルタにより濾波することで、チャネルにより生じた信号の歪みを補償する。以上の処理によりマルチキャリア変調信号復調器の出力である復調信号３４を得る。
【００２３】
図３は本実施の形態にかかる等化重み推定部３０の動作を説明するためのフローチャートである。等化重み推定部３０は、まず参照信号３１の受信の有無を判断する（Ｓ１）。参照信号３１を受信していない場合は、ユーザデータ信号をチャネル等化部１２で等化する（Ｓ２）。
【００２４】
参照信号３１を受信した場合は、参照信号生成部３にて生成した参照信号３１を乗算する（Ｓ３）。つまり、参照信号生成部３は、送信側で信号に付加された既知の信号に対応する信号のレプリカである参照信号３１を生成する。そして、参照信号相関処理部４は、ＤＦＴ部２の出力のうち既知の信号成分を含む受信信号に対して、参照信号生成部３が生成した参照信号３１を乗算し出力する。
【００２５】
次に、位相シフト部５はシフト量Δを更新し、参照信号相関処理部４が出力する相関後の各サブキャリア成分に対して、位相シフトであるｅｘｐ（−ｊ２πΔｋ）を乗算する（Ｓ４）。ここで、ｋは乗算するサブキャリアの番号、Δは任意の位相シフト量、ｊは複素虚数単位である。
【００２６】
次に、時間領域においてチャネル推定・雑音推定を行い、等化重みを更新する（Ｓ５）。ここで、サブキャリア成分の時間領域サンプル列への変換は、ＩＤＦＴ部７において逆離散フーリエ変換することで得ることができる。また、雑音電力推定は雑音推定部８で、チャネル推定は時間領域チャネル推定部９で行われる。また、雑音推定部８により得られた雑音電力推定値とＤＦＴ部１０により得られたチャネル利得推定値とから等化重みを計算することで、等化重みの値が更新される。
【００２７】
上記構成を有する本実施の形態にかかる信号復調装置によれば、位相シフト部５で各サブキャリア成分に対して位相シフトすることで、図４に示すように時間領域における雑音推定部及びチャネル推定部の着目時間位置（つまり、チャネル応答が含まれる範囲）を推定処理毎に変化させることができる。つまり、雑音推定はチャネル推定窓外のサンプルにて行うため、位相シフト量を変化させることにより雑音推定に用いるサンプルの位置もまた変化させることができる。ここで、図４におけるシフト量Δは、数１におけるΔで決定することができる。
【００２８】
一方、図４に示すように、周波数領域で位相シフト処理を行っても、ポイント数拡大処理に起因する雑音強調が生じる位置は位相シフトの影響を受けない。つまり、雑音強調が生じる位置は、周波数領域で位相シフト処理を行っても、時間軸上の特定位置に現れる。
【００２９】
よって、位相シフト部５で各サブキャリア成分に対して位相シフトすることで、ポイント数拡大処理に伴う雑音強調が雑音推定に与える影響を平均化し、より高い精度で雑音電力推定を行うことができる。
【００３０】
次に、本実施の形態にかかる信号復調方法について説明する。
本実施の形態にかかる信号復調方法は次の工程を有する。
受信信号を離散フーリエ変換処理することで周波数領域のサブキャリア成分を生成する工程。
参照信号に基づき時間領域においてサブキャリア成分の等化重みを計算すると共に、時間領域への変換を行う前の周波数領域のサブキャリア成分を位相シフトすることで時間領域での雑音推定位置を変化させる工程。
離散フーリエ変換処理された受信信号と等化重みの計算結果とに基づき復調信号を生成する工程。
【００３１】
また、本実施の形態にかかる信号復調方法は、サブキャリア成分のうち既知の信号成分を含む受信信号に対して参照信号を乗算することで、時間領域への変換を行う前の周波数領域のサブキャリア成分を生成する工程、を有してもよい。
【００３２】
また、本実施の形態にかかる信号復調方法は、ｋを乗算するサブキャリアの番号、Δを任意の位相シフト量、ｊを複素虚数単位とした場合、時間領域への変換を行う前の周波数領域のサブキャリア成分に対して、位相シフトであるｅｘｐ（−ｊ２πΔｋ）を乗算する工程、を有してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態にかかる信号復調方法は、位相シフトされたサブキャリア成分に仮想的なサブキャリア成分を追加する工程、を有してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態にかかる信号復調方法は、仮想的なサブキャリア成分が追加されたサブキャリア成分を時間領域のサンプル列に逆離散フーリエ変換する工程、を有してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態にかかる信号復調方法は、ＩＤＦＴ部で生成された前記時間領域のサンプル列から雑音電力を推定する工程、を有してもよい。
【００３６】
上記本実施の形態にかかる信号復調方法は、例えば図１、図２に示す信号復調装置を用いて実施することができる。
【００３７】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＣＰ除去部
２  ＤＦＴ部
３  参照信号生成部
４  参照信号相関処理部
５  位相シフト部
６  ポイント数拡大処理部
７  ＩＤＦＴ部
８  雑音推定部
９  時間領域チャネル推定部
１０  ＤＦＴ部
１１  等化重み計算部
１２  チャネル等化部
２０  サブキャリア成分生成部
２１  等化重み推定部
３０  受信信号
３１  参照信号
３２  等化重み推定部の出力
３３  ＤＦＴ部の出力
３４  復調信号
【図１】
2010206445.tif 000004
【図２】
2010206445.tif 000005
【図３】
2010206445.tif 000006
【図４】
2010206445.tif 000007
【図５】
2010206445.tif 000008