(57)【要約】  周波数領域でチャネル推定値を補間した場合においても、正しい伝搬遅延時間を測定するようにする。【解決手段】本発明の受信装置は、ＯＦＤＭのサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、チャネル推定手段により求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間手段と、補間手段により補間されたチャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換手段と、遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出手段とを備え、電力ピーク位置検出手段は、補間手段により補間された部分の信号電力を参照して、遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出する。
2014017137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置において、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段により求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間手段と、
前記補間手段により補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換手段と、
前記遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出手段と
を備え、
前記電力ピーク位置検出手段は、前記補間手段により補間された部分の信号電力を参照して、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出する
ことを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項２に記載の受信装置において、前記補間された部分の信号電力に前記変換手段による変換と同じ変換を施したときの時間軸の先頭部分の信号の電力値を計算する補間信号部電力算出手段を備え、前記電力ピーク位置検出手段は、前記補間信号部電力算出手段の計算結果を前記遅延プロファイルの対応する部分の信号電力から減算して得られる補正後の遅延プロファイルから、電力ピーク位置を検出することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
基地局との間でデータの送受信を行う送受信端末において、
請求項１または２に記載の受信装置を受信部として備え、
前記伝搬遅延時間に基づいて前記基地局への送信タイミングを調整する手段を備える
ことを特徴とする送受信端末。
【請求項４】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信してその伝搬遅延時間を測定する方法において、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、
前記チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、
前記補間ステップで補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、
前記遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップと
を有し、
前記ピーク位置検出ステップでは、前記補間ステップで補間された部分の信号電力を参照して、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出する
ことを特徴とする伝搬遅延時間測定方法。
【請求項５】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置のコンピュータにインストールされることにより、そのコンピュータに、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、
前記チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、
前記補間ステップで補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、
前記補間ステップで補間された部分の信号電力を参照し、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップと
を実行させる
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、送受信端末、伝搬遅延時間測定方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代通信方式として、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）で議論されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に代表されるような直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いた通信方式が注目されている。ＯＦＤＭは、使用する帯域を複数のサブキャリアに分割し、それぞれのサブキャリアに各データシンボルを割り当てて送信を行う方式である。サブキャリアが周波数軸上で互いに直交するように配置されるため、ＯＦＤＭは、周波数利用効率に優れている。また、１つ１つのサブキャリアは狭帯域となるため、マルチパス干渉の影響を抑えることができ、高速大容量通信を実現することができる。【０００３】
ＯＦＤＭを用いたデータ伝送方式では、一般に、送信側において、図１３に示されるように、データシンボル以外に既知のパイロットシンボルを、周波数方向および時間方向に間隔をあけて挿入する。受信側では、受信信号からパイロットシンボルの振幅・位相変動を検出し、その振幅・位相変動に基づいて、受信信号に含まれるデータシンボルを復調する。パイロットシンボルから検出された振幅・位相変動は、チャネル推定値と呼ばれる。【０００４】
チャネル推定値を求めるには、受信信号からサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）部を除去し、ＯＦＤＭの有効シンボル長に合わせた高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行ってパイロットシンボルを抽出し、抽出したパイロットシンボルを既知のパターンと照合する。これにより、そのシンボルの振幅・位相変動が求められる。これをチャネル推定値とする。【０００５】
周波数領域のチャネル推定値を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて時間領域に変換したものは、遅延プロファイルと呼ばれる。遅延プロファイルには、伝送路の伝搬パスに対応して電力のピークが生ずる。遅延プロファイルのレベルの低い部分は、伝搬パスがないか、伝搬パスが弱い部分で、雑音電力が支配的になっている。そのようなレベルの低い部分の遅延プロファイルの値を「０」に置き換えた後、ＦＦＴを用いて周波数領域に戻すことにより、元のチャネル推定値から雑音成分を除去することができる。また、遅延プロファイルの電力ピーク位置より、伝搬遅延時間を求めることができる。【０００６】
求められた伝搬遅延時間は、送信タイミング制御に用いられる。例えば、無線通信により基地局と情報を送受信する移動局が、基地局からの受信信号のタイミングにそのまま合わせて送信処理を実行すると、その送信信号は、基地局において、片道の伝搬時間の２倍の時間遅れて受信される。基地局は、複数の移動局と情報を送受信しているので、基地局とそれぞれの移動局との距離が異なると、各移動局からの受信信号に時間的な重なりが生じ、干渉が起こる。【０００７】
図１４および図１５を参照して、移動局が、基地局からの受信信号のタイミングにそのまま合わせて送信処理を実行した場合に発生する干渉について説明する。ここでは、簡単のため、ひとつの基地局ＢＳ（Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）と、２つの移動局ＭＳ１，ＭＳ２（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）との間の送受信を例に説明する。【０００８】
図１４に示すように、移動局ＭＳ1が、基地局ＢＳから受信フレームＡを受信し、基地局ＢＳに送信フレームａを送信するものとする。また、移動局ＭＳ２は、基地局ＢＳから受信フレームＢを受信し、基地局ＢＳに送信フレームｂを送信するものとする。このとき、移動局ＭＳ１，ＭＳ２が、基地局ＢＳからの信号受信のタイミングに合わせてそのまま送信フレームａ，ｂを送信すると、図１５に示されるように、移動局ＭＳ１，ＭＳ２からのそれぞれの送信信号が、基地局ＢＳにおいて、片道の伝搬時間の２倍の時間遅れて受信される。【０００９】
ここで、移動局ＭＳ１における受信フレームＡの伝搬遅延時間がｔ1、移動局ＭＳ２における受信フレームＢの伝搬遅延時間がｔ2であるとする。移動局ＭＳ１からの送信フレームａは、基地局ＢＳから移動局ＭＳ１への伝搬に要する時間の２倍である時間２ｔ1だけ遅れて、基地局ＢＳで受信される。また、移動局ＭＳ２からの送信フレームｂは、基地局ＢＳから移動局ＭＳ２への伝搬に要する時間の２倍である時間２ｔ2だけ遅れて、基地局ＢＳで受信される。ここで、基地局ＢＳと移動局ＭＳ１との距離と、基地局ＢＳと移動局ＭＳ２との距離とが異なる場合、それぞれの伝搬に要する時間は異なる（ｔ1≠ｔ2）。このため、基地局ＢＳでは、移動局ＭＳ１からの送信フレームａと、移動局ＭＳ２からの送信フレームｂとに、時間的な重なりが生じ、干渉が起こる。【００１０】
次に、図１６および図１７を参照して、移動局ＭＳ１および移動局ＭＳ２のそれぞれにおける送信タイミングの調整について説明する。【００１１】
移動局ＭＳ１で測定された伝搬遅延時間がｔ1、移動局ＭＳ２で測定された伝搬遅延時間がｔ2であるとする。このとき、移動局ＭＳ１は、図１６に示すように、受信フレームＡに対する送信フレームａの送信開始タイミングを、測定された伝搬遅延時間ｔ1の２倍の時間だけ早める。また、移動局ＭＳ２は、図１６に示すように、受信フレームＢに対する送信フレームｂの送信開始タイミングを、測定された伝搬遅延時間ｔ2の２倍の時間だけ早める。これにより、図１７に示すように、移動局ＭＳ１および移動局ＭＳ２からのそれぞれの送信フレームは、基地局ＢＳにおいて時間的な重なりを生ずることがなく、したがって干渉を起こすことなく受信される。【００１２】
図１８のフローチャートを参照して、伝搬遅延時間の測定について説明する。以下では、移動局、移動局として用いられる送受信端末、およびそれらの受信部として用いられる装置などを総称して、「受信装置」と呼ぶことにする。【００１３】
伝搬遅延時間を測定するためには、まず、チャネル推定値を求める。チャネル推定値を求めるためには、上述したように、受信信号からＣＰを除去し（ステップＳ２１）、ＯＦＤＭの有効シンボル長に合わせたＦＦＴを行って（ステップＳ２２）、パイロットシンボルを抽出する（ステップＳ２３）。抽出したパイロットシンボルを既知のパターンと照合し、そのシンボルの振幅・位相変動を求めることで、チャネル推定値が得られる（ステップＳ２４）。【００１４】
チャネル推定値から伝搬遅延時間を測定するには、周波数領域のチャネル推定値をＩＦＦＴにより時間領域に変換し（ステップＳ２６）、得られた遅延プロファイルから電力ピーク位置を検出する（ステップＳ２７）。この電力ピーク位置により、伝搬遅延時間を求めることができる。【００１５】
また、遅延プロファイルのレベルの低い部分については、遅延プロファイルの値を「０」に置き換え（ステップＳ２８）、ＦＦＴを用いて周波数領域に戻す（ステップＳ２９）ことにより、元のチャネル推定値から雑音成分を除去することができる。【００１６】
周波数領域のチャネル推定値をＩＦＦＴするとき、チャネル推定値、すなわち、パイロットシンボルの数が、２のべき乗でないことがある。そのようなときには、チャネル推定値のサンプル数のＩＦＦＴを実行するのではなく、チャネル推定値のサンプル数より大きいサイズのＩＦＦＴを実行する。その際、チャネル推定値は前詰めし、サンプル数が足りない部分は０を埋めるのではなく、チャネル推定値を補間する（ステップＳ２５）。これにより、遅延プロファイルにおいて、伝搬パスがない部分の信号電力が下がって、雑音成分の除去処理を改善することができる（例えば、非特許文献１）。【００１７】
また、遅延プロファイルを求める技術として、受信信号に含まれる既知パターンのサンプルをＩＦＦＴすることで、既知のサンプルの配置パターンによるノイズの影響を取り除く技術も知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】２００６年電子情報通信学会総合大会、講演番号Ｂ−５−９４
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１３４１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
周波数領域のチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗となるように補間し、ＩＦＦＴにより時間領域に変換して遅延プロファイルを求めると、補間の影響により、遅延プロファイルの先頭に、実際には存在しない電力ピークが生ずることがある。これでは、遅延プロファイルの電力ピーク位置から正しい伝搬遅延時間を測定することができなくなってしまう。【００２１】
図１９に、周波数領域でのチャネル推定値の例を示す。図１９以下、周波数領域でのチャネル推定値の例の図においては、Ｉ成分を実線、Ｑ成分を点線にて示す。【００２２】
図１９の例においては、チャネル推定値は２００点あり、２５６点のＩＦＦＴを行うために後ろの５６点は０で埋めている。図１９に示される周波数領域でのチャネル推定値に対してＩＦＦＴを実行すると、図２０に示される電力遅延プロファイルが得られる。図２０の例では、２４点目と４５点目に伝搬パスに対応する電力ピークが発生している。【００２３】
サンプル数の足りない部分に０を埋めた図１９および図２０に対して、サンプル数が足りない部分を補間する場合について、図２１および図２２を用いて説明する。【００２４】
図１９に示されたチャネル推定値の最終部分の５６点のうち、２０１点目と２０２点目は１９９点目と２００点目の値で外挿補間し、２５５点目と２５６点目は１点目と２点目の値で外挿補間し、２０３点目から２５４点目は２０２点目と２５５点目の値で内挿補間したものを図２１に示す。そして、図２１に示される補間後のチャネル推定値に対してＩＦＦＴが実行されて得られる電力遅延プロファイルを図２２に示す。【００２５】
図２１に示される補間後のチャネル推定値に対してＩＦＦＴを実行した図２２に示される遅延プロファイルにおいては、図２０と比較して、１５０点目付近の電力は低くなるが、遅延プロファイルの先頭に、電力のピークが発生してしまう。これはチャネル推定値を周波数領域で滑らかな線で補間したために、遅延プロファイルでは先頭および最後の部分に補間による信号の電力が集中するためである。しかしながら、図２０に示されるように、この例における遅延プロファイルの先頭には実際には伝搬パスは存在しない。すなわち、図２２に示される遅延プロファイルの先頭の電力ピークは、図２１を用いて説明した外挿および内挿の補間処理のために発生してしまった偽の電力ピークである。遅延プロファイルから伝搬遅延時間を測定する場合、図２２のように偽の電力ピークが存在すると、正しい伝搬遅延時間を測定することはできない。【００２６】
また、上述した特許文献１に記載の技術は、既知のサンプルの配置パターンを用いて、主波のインパルス応答の不要な成分を除去する技術であり、上述のようにチャネル推定値を周波数領域で補間するときに生ずる遅延プロファイルの偽の電力ピークに対処する技術ではない。【００２７】
本発明は、上記課題を解決し、演算回数を増やすことなく、正しい伝搬遅延時間を測定することができる受信装置、送受信端末、伝搬遅延時間測定方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明の受信装置は、直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置であり、直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、チャネル推定手段により求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間手段と、補間手段により補間されたチャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換手段と、遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出手段とを備え、電力ピーク位置検出手段は、補間手段により補間された部分の信号電力を参照して、遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出することを特徴とする。【００２９】
本発明の送受信端末は、基地局との間でデータの送受信を行う送受信端末であり、上述の受信装置を受信部として備え、伝搬遅延時間に基づいて基地局への送信タイミングを調整する手段を備えることを特徴とする。【００３０】
本発明の伝搬遅延時間測定方法は、直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信してその伝搬遅延時間を測定する方法において、直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、補間ステップで補間されたチャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップとを有し、ピーク位置検出ステップでは、補間ステップで補間された部分の信号電力を参照して、遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出することを特徴とする。【００３１】
本発明のコピュータプログラムは、直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置のコンピュータにインストールされることにより、そのコンピュータに、直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、補間ステップで補間されたチャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、補間ステップで補間された部分の信号電力を参照し、遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出して伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップとを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、正しい伝搬遅延時間を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】送受信端末の構成について説明するための図である。
【図２】チャネル推定部について説明するための図である。
【図３】補間の波形をＩＦＦＴして得られる時間領域の信号電力を示す図である。
【図４】図２２の電力遅延プロファイルから図３の補間部分の時間領域の信号電力を減算して得られる電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【図５】送受信端末が実行する処理について説明するためのフローチャートである。
【図６】伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にあった場合の周波数領域でのチャネル推定値の例を示す図である。
【図７】伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にあった場合の電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【図８】補間処理を行った場合の周波数領域でのチャネル推定値の例を示す図である。
【図９】補間処理を行った場合の電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【図１０】図８の２０１点目から２５６点目の補間信号の時間領域での信号電力の図である。
【図１１】図９の遅延プロファイルから図１０の補間部分の時間領域の信号電力を減算して得られる電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【図１２】チャネル推定部の変形例について説明するための図である。
【図１３】パイロットシンボルについて説明するための図である。
【図１４】移動局で送信タイミングの調整を行わない場合の情報の送受信について説明するための図である。
【図１５】移動局で送信タイミングの調整を行わない場合の情報の送受信について説明するための図である。
【図１６】伝搬遅延時間の測定結果に基づいて移動局で送信タイミングを調整して送信する場合について説明するための図である。
【図１７】伝搬遅延時間の測定結果に基づいて移動局で送信タイミングを調整して送信する場合について説明するための図である。
【図１８】従来の処理について説明するための図である。
【図１９】周波数領域でのチャネル推定値の例を示す図である。
【図２０】電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【図２１】補間処理を行った場合の周波数領域でのチャネル推定値の例を示す図である。
【図２２】補間処理を行った場合の電力遅延プロファイルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の一実施の形態の送受信端末について、図１〜図１２および上述した図２１および図２２を参照して説明する。なお、この送受信端末は、受信したデータの処理や、送信するデータの生成などに関する構成部を備えているが、これらは公知のものであり、ここではその説明は省略する。
【００３５】
この送受信端末は、受信部あるいは受信装置として、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１１、タイミング抽出部１２、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）除去部１３、ＦＦＴ部１４、チャネル推定部１５、および復調部１６を備える。また、この送受信端末は、送信部あるいは送信装置の一部として、ＲＦ部１１を受信部あるいは受信装置と共用し、送信処理部１７および送信タイミング調整部１８を備える。
【００３６】
ＲＦ部１１は、下り信号を受信して、タイミング抽出部１２およびＣＰ除去部１３に供給するとともに、送信タイミング調整部１８によって調整されるタイミングに従って、上り信号を送信する。タイミング抽出部１２は、ＲＦ部１１から供給された受信信号から、受信電力が最大になるタイミングを抽出し、ＣＰ除去部１３に供給する。受信電力が最大になるタイミングは、伝搬環境が１パスであれば伝搬時間に一致するが、複雑な伝搬環境においては、伝搬時間に一致するわけではない。ＣＰ除去部１３は、ＲＦ部１１から供給された受信信号から、タイミング抽出部１２から供給されたタイミングに基づいてＣＰを除去し、ＦＦＴ部１４に供給する。ＦＦＴ部１４は、ＣＰ除去部１３から供給されたＣＰ除去後の受信信号に対してＯＦＤＭの有効シンボル長に合わせたＦＦＴを実行して、周波数領域に変換し、チャネル推定部１５および復調部１６に供給する。チャネル推定部１５は、ＦＦＴ部１４から供給された周波数領域に展開された信号のうち、特定の時間・周波数位置に挿入されているパイロットシンボルに基づいてチャネル推定値を求め、復調部１６に供給するとともに、遅延プロファイルを計算して伝搬遅延時間を測定し、送信タイミング調整部１８に供給する。復調部１６は、ＦＦＴ部１４から供給された周波数領域に展開された信号のうちのデータの部分を、チャネル推定部１５において求められたチャネル推定値を用いて復調する。
【００３７】
送信処理部１７は、送信するデータを上り信号に変換し、送信タイミング調整部１８に供給する。送信タイミング調整部１８は、送信処理部１７から供給された上り信号を、チャネル推定部１５から供給された伝搬遅延時間の分だけ送信タイミングを早めて、ＲＦ部１１に供給する。
【００３８】
次に、図２を参照して、図１を用いて説明した送受信端末１１に含まれ、伝搬遅延時間測定処理を実行するチャネル推定部１５について説明する
【００３９】
チャネル推定部１５は、パイロットシンボル抽出部２１、チャネル推定処理部２２、周波数領域補間処理部２３、ＩＦＦＴ処理部２４、補間信号部電力算出部２５、および電力ピーク位置検出部２６を有する。
【００４０】
パイロットシンボル抽出部２１は、ＦＦＴ部１４の出力する周波数領域の信号からパイロットシンボルを抽出し、チャネル推定処理部２２に供給する。チャネル推定処理部２２は、パイロットシンボル抽出部２１により抽出されたパイロットシンボルを既知のパターンと照合することによりチャネル推定を実行し、得られたチャネル推定値を周波数領域補間処理部２３に供給するとともに、上述した復調部１６に供給する。
【００４１】
周波数領域補間処理部２３は、チャネル推定処理部２２の処理により得られたチャネル推定値に対して、チャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように、例えば、図２1を用いて説明したようにして、周波数領域のチャネル推定値のサンプル数が足りない部分の補間を実行する。ここでは、図２１を用いて上述した補間後のチャネル推定値が得られたものとして説明する。周波数領域補間処理部２３は、得られたチャネル推定値を、ＩＦＦＴ処理部２４および補間信号部電力算出部２５に供給する。
【００４２】
ＩＦＦＴ処理部２４は、周波数領域補間処理部２３により周波数領域が補間されたチャネル推定値に対してＩＦＦＴを実行して、遅延プロファイルを得る。ここでは、図２１を用いて上述した遅延プロファイルが得られたものとして説明する。ＩＦＦＴ処理部２４は、得られた遅延プロファイルを、電力ピーク位置検出部２６に供給する。
【００４３】
補間信号部電力算出部２５は、補間部分の信号に、遅延プロファイルと同じサイズのＩＦＦＴを施し、その信号電力を算出する。具体的には、補間信号部電力算出部２５は、周波数領域補間処理部２３により実行された周波数領域の補間部分の時間領域の信号電力を算出する。補間部分による時間領域の信号電力を計算する方法としては、例えば、補間部分の波形を、遅延プロファイルと同じサイズでＩＦＦＴして時間領域に変換する方法がある。図３は、図２１の補間部分（２０１点目から２５６点目）の波形をＩＦＦＴして時間領域の信号電力を算出したものである。補間信号部電力算出部２５は、算出された補間部分の信号電力を電力ピーク位置検出部２６に供給する。
【００４４】
電力ピーク位置検出部２６は、ＩＦＦＴにより求められた遅延プロファイルから、補間部分の信号電力を差し引いて電力ピーク値を検出する。具体的には、電力ピーク位置検出部２６は、ＩＦＦＴ処理部２４から供給された遅延プロファイルから、補間信号部電力値算出部２５から供給された図３の補間部分の時間領域の信号電力を減算して、図４に示される電力波形を得る。この電力波形から電力ピーク位置を検出することで、伝搬遅延時間を求めることができる。
【００４５】
すなわち、図４は、図２１の電力値から図３の電力値を減算し、デシベル値で表現したものである。図３の電力値が図２１の値より大きいときは、電力値は０とし、図４では負の下限値とした。図４を用いてピーク位置を測定すれば、遅延プロファイルの先頭に生ずる偽の電力ピークにより伝搬遅延時間の測定を誤ることはない。チャネル推定部１５は、チャネル推定値を補間する場合においても、伝搬遅延時間の測定を誤らずに、正しい伝搬遅延時間を測定することができる。
【００４６】
次に、図５のフローチャートを参照して、伝搬遅延時間の測定に関する送受信端末の処理を説明する。ここで説明する処理は、チャネル推定部１５による処理だけでなく、タイミング抽出部１２、ＣＰ除去部１３およびＦＦＴ部４の処理を含む。
【００４７】
ＲＦ部１１が下り信号を受信すると、ＣＰ除去部１３は、タイミング抽出部１２から供給されたタイミングに基づいて、受信信号からＣＰを除去する（ステップＳ１）。ＦＦＴ部１４は、ＣＰ除去後の受信信号に対してＯＦＤＭの有効シンボル長に合わせたＦＦＴを実行する（ステップＳ２）。
【００４８】
チャネル推定部１５内のパイロットシンボル抽出部２１は、ＦＦＴ部１４の出力する周波数領域の信号からパイロットシンボルを抽出する（ステップＳ３）。チャネル推定処理部２２は、パイロットシンボル抽出部２１により抽出されたパイロットシンボルを既知のパターンと照合することにより、チャネル推定を実行する（ステップＳ４）。周波数領域補間処理部２３は、チャネル推定処理部２２により得られたチャネル推定値に対して、チャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように、周波数領域の補間を実行する（ステップＳ５）。ＩＦＦＴ処理部２４は、周波数領域補間処理部２３により周波数領域が補間されたチャネル推定値に対してＩＦＦＴを実行し（ステップＳ６）、遅延プロファイルを得る。
【００４９】
補間信号部電力算出部２５は、周波数領域補間処理部２３により実行された周波数領域の補間部分の波形に対して、遅延プロファイルと同一のサイズのＩＦＦＴを実行することによって、時間領域に変換してこの部分の信号電力を計算する（ステップＳ７）。電力ピーク位置検出部２６は、遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して、伝送された信号の伝搬遅延時間を求める（ステップＳ８）。このとき、電力ピーク位置検出部２６は、ステップＳ８において、ステップＳ７で補間された部分の信号電力を参照して、遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出する。
【００５０】
次に、図６〜図１１を参照して、伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にあった場合のチャネル推定部１５の処理について説明する。
【００５１】
図６は伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にあった場合の周波数領域でのチャネル推定値の例である。チャネル推定値は２００点あり、２５６点のＩＦＦＴを行うために後ろの５６点は０で埋めている。図６をＩＦＦＴすると図７の電力遅延プロファイルになる。この例では１点目と２２点目に伝搬パスに対応する電力ピークがある。
【００５２】
これに対して、チャネル推定部１５において伝搬遅延時間が測定される場合について説明する。
【００５３】
図８は、周波数領域補間処理部２３において、図６のチャネル推定値の後ろの５６点のうち、２０１点目と２０２点目は１９９点目と２００点目の値で外挿補間し、２５５点目と２５６点目は１点目と２点目の値で外挿補間し、２０３点目から２５４点目は２０２点目と２５５点目の値で内挿補間した場合の波形である。
【００５４】
ＩＦＦＴ処理部２４において、図８をＩＦＦＴすると図９の電力遅延プロファイルになる。図９では、図７と比較して、１５０点目付近の電力が低くなっている。
【００５５】
そして、図１０は、補間信号部電力値算出部２５において得られる、図８の２０１点目から２５６点目部分の補間信号の電力遅延プロファイルである。
【００５６】
電力ピーク位置検出部２６は、図９から図１０の電力値を減算することにより、図１１に示されるような電力波形を得ることができる。図１１の電力波形では、遅延プロファイルの先頭にある伝搬パスを、電力ピーク位置として求めることができる。
【００５７】
図１９からから図２２を参照して説明したように、電力ピーク位置検出部２６は、外挿・内挿補間処理により作られた偽の電力ピークが先頭に発生した場合、図３および図４を用いて説明したようにしたように、偽のピーク部分を削除することができるのみならず、図６〜図１１から分かるように、伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にあっても、遅延プロファイルの先頭にある伝搬パスを見逃すことはない。
【００５８】
上述したように、チャネル推定値をＩＦＦＴした遅延プロファイルより伝搬遅延時間を測定する際に、周波数領域でチャネル推定値を補間することで、遅延プロファイルの先頭と最後の部分の電力が高くなってしまう。以上説明した実施の形態によれば、遅延プロファイルのこのような現象に対して、伝搬遅延時間の測定を誤らずに、正しい伝搬遅延時間を測定することができる。
【００５９】
補間部分による時間領域の信号電力を計算する別の方法として、時間波形の先頭部分のみを計算することもできる。これは、補間部分に滑らかな波形を用いることから、周波数領域の補間部分の波形を時間領域に変換したときの時間波形の全てに対してＩＦＦＴを全て実行する必要はないからである。この方法について、図１２および図１３を参照して説明する。
【００６０】
図１２は、チャネル推定部１５の変形例を示す。この変形例は、補間部分の時間波形の先頭のみを用いて処理をするために、図２に示す構成を変形したものである。このチャネル推定部１５は、図２に示す構成と同様に、パイロットシンボル抽出部２１、チャネル推定処理部２２、およびＩＦＦＴ処理部２４を有する。また、チャネル推定部１５は、図２に示す周波数領域補間処理部２３に代えて周波数領域補間処理部２３ａ、補間信号部電力算出部２５に代えて補間信号部電力算出部２５ａ、および電力ピーク位置検出部２６に代えて電力ピーク位置検出部２６ａを備える。ここで、チャネル推定値がＭ点であり、Ｎ点のＩＦＦＴで時間領域に変換するものとして説明する。Ｍ＜Ｎである。
【００６１】
周波数領域補間処理部２３ａは、補間信号生成部３１を備える。補間信号生成部３１は、チャネル推定処理部２２から周波数領域のＭ点のチャネル推定値を受け取り、このチャネル推定値をＮ−Ｍ点だけ右方向に補間する。Ｎ−Ｍ点の補間信号は、Ｍ点の周波数領域のチャネル推定値と共にＩＦＦＴ処理部２４に供給され、また、補間信号だけが、補間信号部電力算出部２５ａに供給される。
【００６２】
ＩＦＦＴ処理部２４は、周波数領域補間処理部２３ａから供給されたＭ点の周波数領域のチャネル推定値とＮ−Ｍ点の補間信号とをＩＦＦＴして、遅延プロファイルを得る。この遅延プロファイルは、電力ピーク位置検出部２６ａに供給される。
【００６３】
補間信号部電力算出部２５ａは、Ｎ点ＩＦＦＴの左端計算部３２と、電力値計算部３３とを備える。Ｎ点ＩＦＦＴの左端計算部３２は、周波数領域補間処理部２３ａからＮ−Ｍ点の補間信号の入力を受け、Ｎ点分のサイズのＩＦＦＴのうち左端Ｌ点分を計算する。これにより、補間信号をＩＦＦＴしたときの左端のＬ点分の遅延プロファイルが得られる。電力計算部３３は、この遅延プロファイルを用いて、補間信号をＩＦＦＴしたときの左端Ｌ点分の各点の電力値を得る。この電力値は、電力ピーク位置検出部２６ａに供給される。
【００６４】
電力ピーク位置検出部２６ａは、電力値計算部３４、減算処理部３５およびピーク位置検出部３６を備える。電力値計算部３４は、ＩＦＦＴ処理部２４から供給されたＮ点の遅延プロファイルの電力値を計算する。減算処理部３５は、電力値計算部３４から供給された遅延プロファイルのうちの左端から所定のＬ点分の電力値から、補間信号部電力算出部２５ａから供給された補間信号の左端Ｌ点分の各点の電力値を減算する。ピーク位置検出部３６は、減算処理部３５から供給されたＬ点分の電力値と、電力値計算部３４から供給されたＮ点分の電力値のうちの右側Ｎ−Ｌ点分に基づいて、ピーク位置を検出する。換言すれば、ピーク位置検出部３６は、電力値計算部３４から供給されたＮ点分の電力値のうちの左側Ｌ点分を、減算処理部３５から供給されたＬ点分の電力値に置き換えて、この波形からピーク位置を検出する。
【００６５】
Ｌ点として電力遅延プロファイルの先頭部分のどの程度の範囲を計算するかは、補間部分とＩＦＦＴサイズとの比率、および補間波形の滑らかさに依存する。例えば、補間部分がＩＦＦＴサイズの１／５〜１／４の場合には、ＩＦＦＴのサイズの１／６４程度とすると好適である。ＩＦＦＴのサイズが２５６の場合には、４サンプル程度である。これに対して、補間部分がＩＦＦＴサイズの１／２に近い場合には、時間波形の先頭の２〜３サンプルを計算する。また、補間部分がＩＦＦＴサイズに比して十分小さい場合は、補間部分の信号電力は考慮してなくてもよい。
【００６６】
伝搬パスが遅延プロファイルの先頭にないことが明らかな場合は、補間部分による信号電力は計算せずに、遅延プロファイルの先頭を外して伝搬遅延時間を測定するものとしてもよい。
【００６７】
伝搬遅延時間を測定するのに、チャネル推定値の雑音成分除去のためにチャネル推定値を周波数領域で補間した遅延プロファイルを用いるのではなく、チャネル推定値を周波数領域で補間せずにＩＦＦＴした遅延プロファイルを別途計算して、伝搬遅延時間を測定するものとしてもよい。
【００６８】
以上の実施の形態では本発明を送受信端末で実施する場合例に説明した。本発明は、このような送受信端末に限定されるものではなく、通信方式としてＯＦＤＭを用いる受信装置、そのような受信装置を有する送受信装置や受信端末などに広く適用できる。
【００６９】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００７０】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【００７１】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１１  ＲＦ部
１２  タイミング抽出部
１３  ＣＰ除去部
１４  ＦＦＴ部
１５  チャネル推定部
１６  復調部
１７  送信処理部
１８  送信タイミング調整部
２１  パイロットシンボル抽出部
２２  チャネル推定処理部（チャネル推定手段）
２３、２３ａ  周波数領域補間処理部（補間手段）
２４  ＩＦＦＴ処理部（変換手段）
２５、２５ａ  補間信号部電力算出部（補間信号部電力算出手段）
２６、２６ａ  電力ピーク位置検出部（電力ピーク位置検出手段）
３１  補間信号生成部
３２  Ｎ点ＩＦＦＴの左端計算部
３３  電力値計算部
３４  電力値計算部
３５  減算処理部
３６  ピーク位置検出部
【図１】
2014017137.tif 000003
【図２】
2014017137.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014017137.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月14日(2015.1.14)
【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】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１に記載の受信装置において、前記補間された部分の信号電力に前記変換手段による変換と同じ変換を施したときの時間軸の先頭部分の信号の電力値を計算する補間信号部電力算出手段を備え、前記電力ピーク位置検出手段は、前記補間信号部電力算出手段の計算結果を前記遅延プロファイルの対応する部分の信号電力から減算して得られる補正後の遅延プロファイルから、電力ピーク位置を検出することを特徴とする受信装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月21日(2015.12.21)
【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】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置において、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段により求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間手段と、
前記補間手段により補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換手段と、
前記遅延プロファイルの電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出手段と、
前記補間された部分の信号電力に前記変換手段による変換と同じ変換を施したときの時間軸の先頭部分の信号の電力値を計算する補間信号部電力算出手段と
を備え、
前記電力ピーク位置検出手段は、前記補間信号部電力算出手段の計算結果を前記遅延プロファイルの対応する部分の信号電力から減算して得られる補正後の遅延プロファイルから、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出する
ことを特徴とする受信装置。
【請求項２】
基地局との間でデータの送受信を行う送受信端末において、
請求項１に記載の受信装置を受信部として備え、
前記伝搬遅延時間に基づいて前記基地局への送信タイミングを調整する手段を備える
ことを特徴とする送受信端末。
【請求項３】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信してその伝搬遅延時間を測定する方法において、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、
前記チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、
前記補間ステップで補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、
前記補間ステップで補間された部分の信号電力に前記変換ステップでの変換と同じ変換を施したときの時間軸の先頭部分の信号の電力値を計算する補間信号部電力算出ステップと、
前記補間信号部電力算出ステップの計算結果を前記遅延プロファイルの対応する部分の信号電力から減算して得られる補正後の遅延プロファイルから、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップと
を有することを特徴とする伝搬遅延時間測定方法。
【請求項４】
直交周波数分割多重方式で伝送された信号を受信する受信装置のコンピュータにインストールされることにより、そのコンピュータに、
直交周波数分割多重のサブキャリアに配置されたパイロットシンボルから周波数領域のチャネル推定値を求めるチャネル推定ステップと、
前記チャネル推定ステップで求められたチャネル推定値のサンプル数が２のべき乗になるように補間する補間ステップと、
前記補間ステップで補間された前記チャネル推定値を時間領域に変換して遅延プロファイルを求める変換ステップと、
前記補間ステップで補間された部分の信号電力に前記変換ステップでの変換と同じ変換を施したときの時間軸の先頭部分の信号の電力値を計算する補間信号部電力算出ステップと、
前記補間信号部電力算出ステップの計算結果を前記遅延プロファイルの対応する部分の信号電力から減算して得られる補正後の遅延プロファイルから、前記遅延プロファイル上の適切な電力ピーク位置を検出して前記伝送された信号の伝搬遅延時間を求める電力ピーク位置検出ステップと
を実行させる
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2014017137.tif 000025
2014017137.tif 000026