(57)【要約】予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、第１のパイロット信号のサブキャリア毎に電力情報を算出する電力情報算出手段、電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する係数算出手段、第１のパイロット信号のサブキャリア毎の電力情報に対し、対応する係数算出手段で算出された係数を乗算する乗算手段、乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定手段、算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、を備えたことを特徴とする受信機である。
2014024369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎に電力情報を算出する電力情報算出手段、
前記電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する係数算出手段、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎の電力情報に対し、対応する前記係数算出手段で算出された係数を乗算する乗算手段、
該乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定手段、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項２】
前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号の複素共役であることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記係数算出手段での係数の算出は、前記電力情報が前記閾値より小さい場合又は以下の場合には係数をゼロとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の受信機。
【請求項４】
前記伝送路推定手段は、自己が復調した復調信号及び送信機から受信したデータ信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出可能なことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の受信機。
【請求項５】
前記伝送路推定手段は、前記復調した復調信号が複数ある場合には、最も近時に復調された復調信号を用いることを特徴とする請求項４に記載の受信機。
【請求項６】
更に切替手段を有し、該切替手段は前記乗算手段に対して前記第１のパイロット信号、前記復調したデータ信号のいずれかを渡すことが可能であることを特徴とする請求項５に記載の受信機。
【請求項７】
前記電力情報は電力値であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の受信機。
【請求項８】
前記電力情報は信号電力対雑音電力比であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の受信機。
【請求項９】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号、予め保持する第３のパイロット信号及び受信した第４のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎に電力値を算出する第１の電力値算出手段、
該第１の電力値算出手段で算出された前記電力値と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する第１の係数算出手段、
前記第３のパイロット信号のサブキャリア毎に電力値を算出する第２の電力値算出手段、
該第２の電力値算出手段で算出された前記電力値と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する第２の係数算出手段、
前記第１の電力値算出手段により算出された電力値を前記第２の電力値算出手段により算出された電力値で割算した値である電力比を計算する電力比計算手段、
該電力比計算手段による電力比と予め定められたしきい値との比較に基づいて、第１のパイロット信号に対する第１の係数及び第３のパイロット信号に対する第２の係数を算出する第３の係数算出手段、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎の電力値に対し、対応する前記第３の係数算出手段で算出された第１の係数を乗算し、前記第３のパイロット信号のサブキャリア毎の電力値に対し、対応する前記第３の係数算出手段で算出された第２の係数を乗算する乗算手段、
該乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて第１の伝送路の周波数応答の推定値、前記乗算手段で乗算された第３のパイロット信号及び送信機から受信した第４のパイロット信号に基づいて第２の伝送路の周波数応答の推定値、を算出する伝送路推定手段、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項１０】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機の周波数応答推定方法において、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎に電力情報を算出する電力情報算出ステップ、
前記電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する係数算出ステップ、
前記第１のパイロット信号のサブキャリア毎の電力情報に対し、対応する前記係数算出手段で算出された係数を乗算する乗算ステップ、
該乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定ステップ、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理ステップ、
を備えたことを特徴とする受信機による伝送路の周波数応答推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機の周波数領域等化における無線伝送路の周波数応答推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信における復調技術として、周波数領域等化が広く知られている。周波数領域等化では、無線伝送路の周波数応答を受信機で推定し、信号が伝送路で受けた歪みを補償することで信号を復調する。そのため、高い精度で無線伝送路の周波数応答を推定できる伝送路推定技術が必要となる。【０００３】
従来の伝送路推定技術としては、例えばＯＦＤＭ(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)を対象とした特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、周波数領域で等間隔に配置された既知のパイロット信号を送信機が送信し、受信機１は、あらかじめ保持しているパイロット信号と受信したパイロット信号とを比較して周波数領域の伝送路を推定する方法が開示されている。【０００４】
ここで、パイロット信号は周波数領域で等間隔に送信されているために、受信機はパイロット信号が送信されている周波数の伝送路応答のみ推定することとなる。特許文献１に開示されている方法は、更に、推定した伝送路応答に対してＩＤＦＴ (Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ)を実行して一度時間領域の伝送路推定値に変換した後、窓関数を乗算し、再度ＤＦＴ (Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ)を用いて周波数領域に戻すことで、パイロット信号が送信されていない周波数の伝送路応答を補間することとしている。【０００５】
【特許文献１】特許第３０４４８９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、パイロット信号として周波数特性が平坦ではない信号を用いる場合に、高精度な伝送路推定を実施することができず、通信品質が劣化するという問題点があった。この発明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、パイロット信号として周波数特性が平坦ではないものを使用した場合でも、高い精度で伝送路の周波数応答を推定可能とし、周波数領域等化を用いる受信機で高い通信品質を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、予め保持する第１のパイロット信号及び第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、第１のパイロット信号のサブキャリア毎に電力情報を算出する電力情報算出手段、電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて係数を算出する係数算出手段、第１のパイロット信号のサブキャリア毎の電力情報に対し、対応する係数算出手段で算出された係数を乗算する乗算手段、乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定手段、算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、を備えた受信機に関するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、予め保持するパイロット信号のサブキャリア毎の電力情報に基づいて周波数応答の推定値を算出するために、パイロット信号として周波数特性が平坦ではないものを使用した場合でも、高い精度で伝送路の周波数応答を推定可能とし、周波数領域等化を用いる受信機１で高い通信品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における受信機１の全体構成図である。
【図２】実施の形態１における復調部１３の構成図である。
【図３】実施の形態１におけるフレームフォーマットと送信ブロックの構成図である。
【図４】実施の形態１における伝送路推定部２５の構成図である。
【図５】実施の形態２における復調部１３の構成図である。
【図６】実施の形態２における伝送路推定部２５−aの構成図である。
【図７】実施の形態３における伝送路推定部２５−bの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における受信機１の全体構成図である。図１において、１０はアンテナを、１１は高周波アナログ信号処理部を、１２はＡ/Ｄ変換処理部を、１３は本実施の形態の受信機１における特徴部となる復調部を、１４は復号部を、それぞれ示す。
【００１１】
次に、図１を用いて受信機１の全体動作について説明する。受信機１は、アンテナ１０で高周波アナログ信号を受信すると、高周波処理部１１においてフィルタ処理やダウンコンバート等、所定の処理を行った後、受信信号をＡ/Ｄ変換処理部１２へ受け渡す。Ａ/Ｄ変換処理部１２は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、復調部１３へ受け渡す。復調部１３は、後述する復調処理を行い、復調結果を復号部１４へ受け渡す。復号部１４は、送信機で施されている誤り訂正符号を復号し、データを得る。
【００１２】
図２は本発明の実施の形態１における復調部１３の構成図である。図２において、２０はＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）除去部を、２１はＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：離散フーリエ変換）処理部を、２２は周波数領域等化処理部を、２３はＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆離散フーリエ変換）処理部を、２４はシンボル判定部を、２５は本実施の形態の復調部の特徴である伝送路推定部を、それぞれ示す。
【００１３】
なお、本実施の形態では、送信機（図示せず）において複数の送信シンボルをまとめてブロックを形成し、ブロックの最後尾をコピーしてＣＰ(Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ)としてブロック先頭に付加する、シングルキャリアブロック伝送を用いるものとする。図３に、本実施の形態で用いるフレーム３４のフォーマットと送信ブロックを例示する。図３において、３０はフレーム先頭に配置されパイロット信号を有するパイロットブロックを、３１〜３３はフレーム内のデータ信号を有するデータブロックをそれぞれ図示している。パイロットブロック３０は、送信機と受信機１との間であらかじめ定められた信号を送信する。受信機１は、受信したパイロットシンボル３０の波形と、あらかじめ保持しているパイロットブロック３０の波形とを用いて、後述する処理で伝送路推定を実施する。
【００１４】
次に、図２を用いて復調部１３の動作を説明する。ＣＰ除去部２０は、Ａ/Ｄ変換処理部１２から入力されるディジタル信号から、前述したＣＰを除去した受信ブロックをＤＦＴ処理部２１へ受け渡す。ＤＦＴ処理部２１は、ＣＰが除去されたディジタル信号に対して、離散フーリエ変換を行い、周波数領域の受信ブロックを生成する。ＤＦＴ処理部２１は、パイロットブロック３０を処理するタイミングでは、処理結果を伝送路推定部２５へ受け渡し、データブロック３１〜３３を処理するタイミングでは、処理結果を周波数領域等化処理部２２へ受け渡す。
【００１５】
周波数領域等化処理部２２は、ＤＦＴ処理部２１から入力される周波数領域の受信ブロックに対して、伝送路推定部２５から入力される周波数領域の伝送路推定値から算出する等化係数を乗算することで、信号が伝送路で受けた信号波形歪みを補償する処理を行う。伝送路推定部２５の処理については後述する。等化係数算出アルゴリズムとしては、ゼロフォーシング規範に基づくものや、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）規範に基づく、公知の手法が適用できる。例えば、ｋ番目のサブキャリアにおける伝送路推定値をＨ(ｋ)、周波数領域の受信ブロックをＲ(ｋ)、等化係数をＷ(ｋ)、平均雑音電力をσ２で表わすと、ＭＭＳＥ規範に基づいて等化係数を算出する場合の周波数領域等化処理部２２の出力ｙ（ｋ）は、次の数式で表すことができる。
ｙ（ｋ）＝Ｗ(ｋ)Ｒ(ｋ)          …（式１）
Ｗ(ｋ)＝Ｈ(ｋ)*／（|Ｈ（ｋ）|２＋σ２）  …（式２）
ここで、Ａ*は信号Ａの複素共役を表す。
【００１６】
周波数領域等化処理部２２の処理結果は、ＩＤＦＴ処理部２３に受け渡される。ＩＤＦＴ処理部２３は、周波数領域等化処理部２２から入力される周波数領域等化後の受信ブロックに対して逆離散フーリエ変換を実施し、時間領域の等化後受信ブロックに変換する。時間領域の等化後受信ブロックは、シンボル判定部２４に入力される。シンボル判定部２４は、入力された時間領域の等化後受信ブロックから、送信ビット系列の推定値となる復調データを出力する。
【００１７】
つづいて、伝送路推定処理部２５の動作について詳しく説明する。図４に、伝送路推定部２５の構成を示す。図４において、４０は既知信号メモリを、４１は電力計算部を、４２は係数算出部を、４３は乗算部を、４４は初期推定部を、４５はＩＤＦＴ処理部を、４６は窓関数処理部を、４７はＤＦＴ処理部を、４８は平均化処理部を、それぞれ示す。
【００１８】
前述したように、伝送路推定部２５には、ＤＦＴ処理部２１においてパイロットブロック３０に対して離散フーリエ変換を行った処理結果、すなわち、周波数領域の受信パイロットブロックが入力される。周波数領域の受信パイロットブロックは、初期推定部４４に入力される。
【００１９】
既知信号メモリ４０には、パイロットブロック３０で送信されるパイロットブロックの周波数領域信号に対して複素共役を取った信号が予め記憶されており、電力計算部４１と乗算部４３が信号を読み出す構成を取る。なお、ここでは既知信号メモリ４０にはパイロットブロック３０で送信されるパイロットブロックの周波数領域信号に対して複素共役の信号が記憶されているとして説明するが、既知信号メモリ４０でパイロットブロックの周波数領域信号を保持し、複素共役算出部（図示せず）において、その複素共役の信号を算出しても良い。
【００２０】
電力計算部４１は、既知信号メモリ４０から読みだした周波数領域の信号に対して、サブキャリア単位で電力値を計算し、係数算出部４２へ受け渡す。
【００２１】
係数算出部４２は、あらかじめ定められたしきい値Ｘと、電力計算部４１から入力される電力値とを比較し、電力値がしきい値以上の場合は電力値の逆数を計算して係数として乗算部４３へ受け渡し、電力値がしきい値より小さい場合はゼロを係数として乗算部４３へ受け渡す。なお、ここでは、しきい値以上の場合、しきい値より小さい場合に場合分けをして説明したがこれに限られるものではない。しきい値より大きい場合、しきい値以下の場合で場合分けする場合もある
【００２２】
乗算部４３は、既知信号メモリ４０から読みだした周波数領域の信号と、係数算出部４２から入力される係数とを乗算し、初期推定部４４へ受け渡す。なお、乗算部４３は、既知信号メモリ４０から読みだした周波数領域の信号と、係数算出部４２から入力される係数とは、サブキャリア番号を揃えるように乗算を行う。すなわち、既知信号メモリ４０から読みだされたｋ番目のサブキャリアに対する周波数領域信号は、係数算出部４２においてｋ番目のサブキャリアに対する周波数領域信号を用いて算出された係数と、乗算部４３で掛け合わされることとなる。
【００２３】
係数算出部４２で用いるしきい値Ｘは、伝送路推定に用いるのが望ましくないと考えられるサブキャリア信号を判定するために設定する。本実施の形態では、一例として、しきい値Ｘ＝１．０とし、電力値が１．０未満であるサブキャリアに対して係数算出部４２で係数がゼロとされ、乗算部４３において周波数領域の信号に対して係数ゼロを乗算することとする。これにより、後述する初期推定部４４の処理において、周波数領域の伝送路推定値を推定する際に、１未満の電力値の逆数を乗算することによる雑音強調を回避することができる。
【００２４】
初期推定部４４は、乗算部４３から入力される係数乗算後の周波数領域信号を、ＤＦＴ処理部２１から入力される周波数領域の受信パイロットブロックに乗算することで、周波数領域の初期伝送路推定値を得る。
【００２５】
既知信号メモリ４０は、前述したようにパイロットブロック３０で送信されるパイロットブロックの周波数領域信号に対して複素共役を取った信号が格納されている。そのため、電力値がしきい値より小さい（又は以下である）ため係数としてゼロが乗算されたサブキャリア以外では、初期推定部４４における処理でパイロット信号成分が除去され、結果として伝送路の周波数応答の推定値が得られることとなる。具体的には、ｋ番目のサブキャリアにおける周波数領域の受信パイロットブロックをＰ(ｋ)、ｋ番目のサブキャリアにおける伝送路推定値をＨ(ｋ)、ｋ番目のサブキャリアにおける伝送路応答をＨ０(ｋ)、ｋ番目のサブキャリアにおける雑音成分をＮ(ｋ)で表わすと、初期推定部４４の処理は次の数式で表わされる。
Ｈ(ｋ)＝（Ｈ０(ｋ)Ｐ(ｋ)+Ｎ(ｋ)）×Ｐ(ｋ)*／|Ｐ(ｋ)|２  …（式３）
＝Ｈ０(ｋ)＋Ｎ(ｋ)Ｐ(ｋ)*／|Ｐ(k)|２    …（式４）
ここで、（Ｈ０(ｋ)Ｐ(ｋ)+Ｎ(ｋ)）はＤＦＴ処理部２１から入力されるデータであり、（Ｐ(ｋ)*／|Ｐ(ｋ)|２）は乗算部４３から入力されるデータである。
【００２６】
なお、乗算部４３において係数としてゼロが乗算されたサブキャリアにおいては、初期推定部４４の処理によって、周波数領域の初期伝送路推定値としてゼロが出力されることとなる。初期推定部４４の処理結果は、周波数領域の初期伝送路推定値として、ＩＤＦＴ処理部４５に受け渡される。
【００２７】
ＩＤＦＴ処理部４５は、初期推定部４４から入力された周波数領域の初期伝送路推定値に対して逆離散フーリエ変換を実行し、時間領域の初期伝送路推定値を得る。時間領域の初期伝送路推定値は、窓関数処理部４６へ受け渡される。
【００２８】
窓関数処理部４６は、予め決められた窓関数を時間領域の初期伝送路推定値へ乗算し、時間領域の初期伝送路推定値に対して重みづけを行う。一般的に、ＣＰ長が時間領域の伝送路応答における最大遅延時間より長くなるように設計されることが多い。そこで、本実施の形態における窓関数処理部４６は、ＣＰ長と同サイズのサンプル数が重みづけ係数として１を取り、その他のサンプルに対しては重みづけ係数としてゼロを取るような窓関数を用いる。この処理によって、時間領域の伝送路応答として有意な値を持たず、雑音成分が支配的であると考えられる信号をゼロで置き換えることが可能となり、推定値から雑音を除去する効果をもたらす。窓関数処理部４６の処理結果はＤＦＴ処理部４７に受け渡される。
【００２９】
ＤＦＴ処理部４７は、窓関数処理部４６から入力される、窓関数乗算後の時間領域の初期伝送路推定値に対して、離散フーリエ変換を行い、周波数領域の伝送路推定値を得る。ＤＦＴ処理部４７の出力では、初期推定部４４の出力の段階ではゼロとなっていたサブキャリアの伝送路推定値が、ＩＤＦＴ処理部４５〜ＤＦＴ処理部４７の一連の処理によって補間され、全てのサブキャリアに対する周波数領域の伝送路推定値を得ることができる。ＤＦＴ処理部４７の処理結果は、平均化処理部４８へ受け渡される。
【００３０】
平均化処理部４８は、前述した処理でパイロットブロック毎に推定された周波数領域の伝送路推定値を、時間方向に異なるパイロットブロック間で平均化処理を行い、雑音の影響を抑圧する。平均化方法は任意の手法を適用可能であるが、本実施の形態では複数パイロットブロックで推定された周波数領域の伝送路推定値を同相加算し、パイロットブロック数で除算する単純平均を用いることとする。平均化処理部４８の処理結果は、図２の周波数領域等化処理部２２へ受け渡され、前述したように、受信ブロックに対する周波数領域等化のための等化係数算出に用いられることとなる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、伝送路推定部２５における既知信号メモリ４０から読みだした周波数領域の信号に対して、電力計算部４１でサブキャリア毎の電力値を計算し、係数算出部４２において、サブキャリア毎の電力値としきい値とを比較し、しきい値より電力値が小さいサブキャリアに対しては係数としてゼロを乗算することとし、初期推定部４４における初期伝送路推定には用いない構成とした。また、初期推定部４４の後段において、ＩＤＦＴ処理部４５〜ＤＦＴ処理部４７の一連の処理によって、初期推定部４４の出力ではゼロとなっているサブキャリアの周波数領域の伝送路推定値を補間する構成とした。これにより、サブキャリア電力が高く、伝送路推定精度が良好な信号のみを用いて周波数領域の伝送路推定を実現でき、結果的に簡易な構成で良好な通信性能を実現できる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、既知信号メモリ４０にあらかじめ格納した信号に対して、サブキャリア毎に電力としきい値との比較を行い、乗算部４３で乗じるための係数を決定する構成としたが、係数乗算後の信号を既知信号メモリ４０に保持しておき、初期推定部４４から既知信号メモリ４０の信号を直接読みだす構成としてもよい。この場合、電力計算部４１、係数算出部４２、乗算部４３を省略することができるため、伝送路推定に用いるパイロットブロックの波形が固定であるような場合に回路規模を削減しながら同一の性能を実現可能となる。
【００３３】
また、本実施の形態では係数算出部４２からの係数を、乗算部４３において、既知信号メモリ４０から読みだした信号に対して乗算する構成としたが、必ずしもこの構成に限定されず、例えば、初期推定部４４に入力されているＤＦＴ処理部２１からの信号に対して係数を乗じる構成としても良い。
【００３４】
また、係数算出部４２におけるしきい値は、本実施の形態のように１つに限定する必要はなく、複数個定義し、各しきい値に対応した係数を複数用意する構成としてもよい。例えば、電力値として０．５未満のサブキャリアはゼロに置き換えることとし、電力値として０．５以上１．０未満のサブキャリアには０．５を乗じるような設定とすることで、極端に電力値が小さく、良好な伝送路推定精度は望めないサブキャリアは除外しつつ、通信環境に依っては伝送路推定に考慮した方が良好な結果を生む可能性があるようなサブキャリアは半分の重みで伝送路推定結果を取り込むようなことも可能である。
【００３５】
また、本実施の形態では、電力計算部４１においてサブキャリア単位で電力値を計算すると説明したが、これに限られるものではない。サブキャリア単位で計算する電力情報であればよく、電力情報は電力値や信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が含まれる。
【００３６】
また、本実施の形態では、初期推定部４４の後の工程において、ＩＤＦＴおよびＤＦＴを用いた周波数領域の伝送路推定値補間処理を用いる構成としたが、ここは、例えば、単純な線形補間を周波数方向に実行しても良いし、二次以上の補間を用いても良い。その他、任意の手法を適用可能である。
【００３７】
実施の形態２．
次に、本発明における実施の形態２について説明する。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、図５の示すとおり、復調部のシンボル判定部２４−aで一度復調された復調データを、伝送路推定部にＤＦＴを介して入力し、疑似的に既知パイロットブロックとみなして伝送路推定を繰り返し実施する構成とした点である。
【００３８】
図５に、実施の形態２における復調部１３の構成例を示す。なお、図５において図２と同じ機能を有する要素は同じ番号を付して、その説明を省略する。図５において、２１−aはＤＦＴ処理部を、２４−aはシンボル判定部を、２５−aは伝送路推定部を、５０はＤＦＴ処理部を、それぞれ示す。また、シンボル判定部２４−aは、図２のシンボル判定部２４に対して、更に、シンボル判定値である復調データをＤＦＴ処理部５０に対して出力する機能を有する。
【００３９】
実施の形態２における受信機１は、ＤＦＴ処理部２１−aが、周波数領域の受信パイロットブロックと、周波数領域の受信データブロックの双方を伝送路推定部２５−aに受け渡す。初回の受信処理においては、実施の形態１と同様の処理で、伝送路推定部２５−aにおいて受信パイロットブロックを用いた周波数領域の伝送路推定を行う。
【００４０】
次に、推定された伝送路推定値を用いて周波数領域等化処理部２２において周波数領域等化を行い、受信データブロックに対して、信号歪みを補償する。
【００４１】
その後、シンボル判定部２４‐aから１ブロック分のデータ信号の判定値が得られた後、送信シンボルの推定値をＤＦＴ処理部５０へ受け渡し、周波数領域の判定値に変換したのち、伝送路推定部２５−aに受け渡す。
【００４２】
伝送路推定部２５−aは、後述する処理を用いて、周波数領域の判定値を用いた伝送路推定を実施し、精度が改善された周波数領域の伝送路推定値を周波数領域等化処理部２２に受け渡す。
【００４３】
周波数領域等化処理部２２は、精度が改善された周波数領域の伝送路推定値を用いて、再度受信データブロックに対する信号歪み補償を実施する。
【００４４】
次に、伝送路推定部２５―aの処理を説明する。図６に、実施の形態２における伝送路推定部２５−aの構成例を示す。図において、図４と同じ機能を有する要素は同じ番号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
図６において、６０は切替器を示す。切替器６０には、既知信号メモリ４０からの信号と、図５のＤＦＴ処理部５０からの信号が入力されている。また、図６の初期推定部４４は、図４の初期推定部４４と同一の機能を有するが、入力信号として図５のＤＦＴ処理部２１‐aから周波数領域の受信パイロットブロックと、周波数領域の受信データブロックの双方を取ることができる。
【００４６】
伝送路推定部２５−aは、ＤＦＴ処理部２１−aから入力された周波数領域の受信パイロットブロックに対して処理を実施するタイミングでは、既知信号メモリ４０の信号を切替器６０に入力し、前述した処理で受信パイロットブロックを用いた周波数領域の伝送路推定処理を実行する。
【００４７】
一方、ＤＦＴ処理部２１-aから入力された周波数領域の受信データブロックに対して処理を実施するタイミングでは、図５のＤＦＴ処理部５０から入力される周波数領域の判定値を切替器６０へ入力し、周波数領域の判定値を既知のパイロットブロックとみなして、実施の形態１で説明したのと同様の処理を周波数領域の受信データブロックと、周波数領域の判定値を用いて実行することで、周波数領域の伝送路推定を実施する。
【００４８】
以上説明したデータブロックの判定値を用いた伝送路推定処理があらかじめ決められた回数繰り返された後、シンボル判定部２４‐aから出力される送信ビット系列の推定値が、図１の復号部１４へ受け渡されて、最終的なデータを得る。
【００４９】
このように、実施の形態２では、パイロットブロックを用いて周波数領域の伝送路推定を推定するだけではなく、データブロックの判定値を伝送路推定部２５−aに入力する構成とすることで、データブロックに対する判定値を既知のパイロットブロックの如く利用して繰り返し伝送路推定を行えるようにした。これにより、伝送路推定精度を改善することができ、結果的に通信品質を改善することが可能となる。
【００５０】
また、伝送路推定処理は、復調した復調信号が複数ある場合には、最も近時に復調された復調信号を用いると結果的に通信品質を改善することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、シンボル判定部２４−aの出力を伝送路推定部２５−aへ受け渡す構成としたが、これに限定されず、図１の復号部の復号結果を用いて繰り返し伝送路推定を実施する構成としてもよい。この場合、例えば、復号部１４の出力に対して、再度、送信側で用いているものと同一の符号化方法を用いて誤り訂正符号化を行い、その結果を図５のＤＦＴ処理部５０へ受け渡す構成とする方法や、復号部１４として広く知られているＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ）復号器やＳＯＶＡ(Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)復号器のような軟入力軟出力復号器を用い、復号器からの軟出力を図５のＤＦＴ処理部５０へ入力する構成としても良い。
【００５２】
また、本実施の形態では、伝送路推定を行う回数をあらかじめ決めておくこととしたが、受信処理中に適宜変更しても良い。例えば、シンボル判定部２４‐aの出力中の誤りが十分低減されたと見なせるタイミングで、所定の回数より少ない回数で繰り返し伝送路推定を中断することとしてもよい。また、繰り返し伝送路推定を中断する基準としては、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）のようなパリティビットを用いて判断してもよいし、シンボル判定部２４‐aとして、広く知られた軟判定方式を用いることとし、判定値の信頼度を判断基準としてもよい。
【００５３】
更に、本実施の形態では、判定値を用いて繰り返し伝送路推定を実施し、既に判定済みのデータブロックに対して、繰り返し伝送路推定結果を適用した周波数領域等化を実施することで、受信性能を高める構成としたが、例えば、繰り返し伝送路推定結果は同一データブロックに対して繰り返し適用せず、次のデータブロックを受信する際に周波数領域等化の等化係数に反映させる構成としても良い。この場合、一度周波数領域等化を実施して判定が行われたデータブロックの誤りは改善することができないが、精度が高められた伝送路推定値を次のデータブロックから適用することができるため、受信性能はデータブロックの処理数が増えるとともに改善されていくことが期待できる。このような構成は、受信機１における処理遅延が小さいことを要求される状況において良好な通信品質を実現するのに好適である。
【００５４】
実施の形態３．
次に、本発明における実施の形態３について説明する。本実施の形態が、実施の形態１および実施の形態２と異なる点は、受信機１において複数の異なる信号を受信し、それぞれの信号に対して伝送路推定および復調を行えるように構成した点である。
【００５５】
図７に、実施の形態３における伝送路推定部２５−ｂの構成例を示す。なお、図７において図４と同じ機能を有する要素は同じ番号を付して、その説明を省略する。図７において、７０−aは第１の既知信号メモリを、７０−ｂは第２の既知信号メモリを、７１は電力比計算部を、７２は係数算出部を、７３は乗算部を、それぞれ示す。
【００５６】
本実施の形態では、２つの送信機（第１の送信機、第２の送信機（図示せず））が同一時間および同一周波数を用いて異なる信号を送信しており、受信機１が各送信信号を個別に復調することを想定している。また、各送信機はパイロットブロック３０において異なる信号を送信する。図７において、第１の既知信号メモリ７０−aには、第１の送信機のパイロットブロック３０で送信されるパイロットブロックの周波数領域信号に対して複素共役を取った信号が予め記憶されており、第２の既知信号メモリ７０−ｂには、第２の送信機のパイロットブロック３０で送信されるパイロットブロックの周波数領域信号に対して複素共役を取った信号が予め記憶されている。
【００５７】
電力比計算部７１は、第１の既知信号メモリ７０−aと第２の既知信号メモリ７０−bから読みだした周波数領域の信号に対して、サブキャリア単位で電力比Ｚを計算し、係数算出部７２へ受け渡す。ここで、電力比Ｚは次の数式であらわされる。
電力比Ｚ
＝（第１の既知信号メモリ７０−aから読みだした周波数領域信号の電力／
第２の既知信号メモリ７０−ｂから読みだした周波数領域信号の電力）
【００５８】
係数算出部７２は、あらかじめ定められた、電力比Ｚに対するしきい値と、電力比計算部７１から入力される電力比Ｚとを比較して、第１の既知信号メモリ７０−aから読みだされる周波数領域の信号に対する係数（以下、係数１と呼ぶ）と、第２の既知信号メモリ７０−ｂから読みだされる周波数領域の信号に対する係数（以下、係数２と呼ぶ）とを算出する。本実施の形態では、しきい値と係数算出方法の例として、０．５＜電力比Ｚ＜２．０の場合は係数１＝係数２＝０とし、それ以外の場合は、各周波数領域信号の電力値の逆数を計算する。計算した係数１および係数２は、乗算部７３へ受け渡される。
【００５９】
乗算部７３は、第１の既知信号メモリ７０−aから読みだした周波数領域の信号に対して、係数算出部７２から入力される係数１を乗算し、第２の既知信号メモリ７０−ｂから読みだした周波数領域の信号に対して、係数算出部７２から入力された係数２を乗算する。係数乗算後の信号は初期推定部７４へ受け渡される。
【００６０】
初期推定部７４は、乗算部７３から入力される２系統の係数乗算後の周波数領域信号を、ＤＦＴ処理部２１から入力される周波数領域の受信パイロットブロックに乗算することで、第１の送信機から送信された信号に対する周波数領域の初期伝送路推定値と、第２の送信機から送信された信号に対する周波数領域の初期伝送路推定値とを得る。
【００６１】
以降、２つの周波数領域の初期伝送路推定値に対して、個別にＩＤＦＴ処理部４５以降の処理を行うことで、第１の送信機および第２の送信機に対する伝送路推定を完了する。得られた伝送路推定値を用いて、第１の送信機から送信された信号と、第２の送信機から送信された信号とを、それぞれ復調する。
【００６２】
このように、実施の形態３では、既知信号メモリを復調する信号数分だけ用意し、電力比計算部において計算された、周波数領域信号の電力比を用いて係数計算を行う構成とした。その結果、送信信号間のパイロットブロックが互いに強く干渉しあっているサブキャリアの信号を使わずに初期伝送路推定を行えるようになり、異なる送信機から到来している複数の信号を精度よく復調することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、２つの異なる送信機から信号が送信されていることを仮定して説明したが、単一の送信機が２つの送信アンテナを備え、各送信アンテナから異なる信号を送信している場合も適用できるものである。
【００６４】
また、係数算出部７２は、電力比計算部７１の計算結果としきい値とを比較して処理を行う構成としたが、これに限定されず、実施の形態１の係数算出部４２のようにサブキャリア毎の電力値に対するしきい値と、本実施の形態で説明した電力比に対するしきい値を併用してもよい。この場合、最初にサブキャリア毎の電力値に対するしきい値を満たさないものの係数はゼロとし、電力値に対するしきい値を満たしたものに対して更に電力比によるしきい値を適用して係数を計算する構成としても良い。この場合、電力値に対するしきい値を満たしたものに対してのみに対して電力比を計算するために、電力比の計算量を少なくすることができる。
【００６５】
更に、本実施の形態では、送信信号の送信源（送信機、または送信アンテナ）が２つの場合を例示して説明したが、これに限定されず、送信源が３つ以上の場合でも適用することができる。この場合、電力比計算部７１において、２つの信号間の電力比を全通り計算し、係数算出部７２において各電力比をそれぞれしきい値と比較して係数計算を行うことができる。また、上述したように、電力値に対するしきい値と電力比に対するしきい値を併用しても良い。また、係数をゼロにする個数は特に制約はなく、しきい値を満たさない場合は全ての送信源に対して係数がゼロになるサブキャリアがあってもよいし、逆に、全ての送信源に対してサブキャリアの電力値が係数となる場合もあり得る。
【００６６】
また、本実施の形態では、既知信号メモリに格納しているパイロットブロックの周波数領域の信号に対して、伝送路推定処理毎に係数計算および係数乗算を行う構成としているが、初期伝送路推定より以前の処理をあらかじめ実施して計算結果を求めておき、その結果を既知信号メモリに格納しておく構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１：受信機、１０：アンテナ、１１：高周波アナログ信号処理部、１２：Ａ/Ｄ変換処理部、１３：復調部、１４：復号部、２０：ＣＰ除去部、２１：ＤＦＴ処理部、２２：周波数領域等化処理部、２３：ＩＤＦＴ処理部、２４：シンボル判定部、２５：伝送路推定部、３０：パイロットブロック、３１〜３３：データブロック、３４：フレームフォーマット、４０：既知信号メモリ、４１：電力計算部、４２：係数算出部、４３：乗算部、４４：初期推定部、４５：ＩＤＦＴ処理部、４６：窓関数処理部、４７：ＤＦＴ処理部、４８：平均化処理部、２１−a：ＤＦＴ処理部、２４−a：シンボル判定部、２５−a：伝送路推定部、５０：ＤＦＴ処理部、６０：切替器、７０−a：第１の既知信号メモリ、７０−ｂ：第２の既知信号メモリ、７２：係数算出部、７３：乗算部、７４：初期推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月25日(2014.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、
前記第１のパイロット信号の電力情報をサブキャリアを単位として算出する電力情報算出手段、
前記電力情報算出手段で算出された前記電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて前記サブキャリアに対応する係数を算出する係数算出手段、
前記第１のパイロット信号のサブキャリアに対応するそれぞれの信号にそれぞれのサブキャリアに対応する前記係数を乗算する乗算手段、
前記乗算手段で乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定手段、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項２】
前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号の複素共役であることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記係数算出手段での係数の算出は、前記電力情報が前記閾値より小さい場合又は以下の場合には係数をゼロとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の受信機。
【請求項４】
前記伝送路推定手段は、自己が復調した復調信号及び送信機から受信したデータ信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出可能なことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の受信機。
【請求項５】
前記伝送路推定手段は、前記復調した復調信号が複数ある場合には、最も近時に復調された復調信号を用いることを特徴とする請求項４に記載の受信機。
【請求項６】
更に切替手段を有し、該切替手段は前記乗算手段に対して前記第１のパイロット信号、前記復調したデータ信号のいずれかを渡すことが可能であることを特徴とする請求項５に記載の受信機。
【請求項７】
前記電力情報は電力値であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の受信機。
【請求項８】
前記電力情報は信号電力対雑音電力比であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の受信機。
【請求項９】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号、予め保持する第３のパイロット信号及び受信した第４のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機において、
前記第１のパイロット信号の電力値をサブキャリアを単位として算出する第１の電力値算出手段、
前記第３のパイロット信号の電力値をサブキャリアを単位として算出する第２の電力値算出手段、
前記第１の電力値算出手段により算出された電力値を前記第２の電力値算出手段により算出された電力値で割算した値である電力比を計算する電力比計算手段、
前記電力比計算手段により算出された電力比と予め定められたしきい値との比較に基づいて、第１のパイロット信号に対する第１の係数及び第３のパイロット信号に対する第２の係数を算出する係数算出手段、
前記第１のパイロット信号のサブキャリアに対応するそれぞれの信号にそれぞれのサブキャリアに対応する前記第１の係数を乗算し、前記第３のパイロット信号のサブキャリアに対応するそれぞれの信号にそれぞれのサブキャリアに対応する前記第２の係数を乗算する乗算手段、
前記乗算手段で前記第１の係数が乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて第１の伝送路の周波数応答の推定値、前記乗算手段で前記第２の係数が乗算された第３のパイロット信号及び送信機から受信した第４のパイロット信号に基づいて第２の伝送路の周波数応答の推定値、を算出する伝送路推定手段、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理手段、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項１０】
予め保持する第１のパイロット信号及び受信した第２のパイロット信号を用いて伝送路の周波数応答を推定する受信機の周波数応答推定方法において、
前記第１のパイロット信号の電力情報をサブキャリアを単位として算出する電力情報算出ステップ、
前記電力情報算出ステップで算出された前記電力情報と予め決められた閾値との比較に基づいて前記サブキャリアに対応する係数を算出する係数算出ステップ、
前記第１のパイロット信号のサブキャリアに対応するそれぞれの信号にそれぞれのサブキャリアに対応する前記係数を乗算する乗算ステップ、
前記乗算ステップで乗算された第１のパイロット信号及び送信機から受信した第２のパイロット信号に基づいて伝送路の周波数応答の推定値を算出する伝送路推定ステップ、
前記算出した推定値に対して補間処理を行う補間処理ステップ、
を備えたことを特徴とする受信機による伝送路の周波数応答推定方法。
【国際調査報告】
2014024369.tif 000010
2014024369.tif 000011
2014024369.tif 000012