(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機から送信された、位相関係が既知の２個以上の信号を受信する受信機の通信回線品質推定装置であって、
規定された前記信号の組み合わせから求めた雑音成分の電力値を累積加算して平均化する第１の電力値算出手段と、
前記信号の電力値を累積加算して平均化する第２の電力値算出手段と、
前記第１の電力値算出手段から入力した雑音信号電力値と前記第２の電力値算出手段から入力した受信信号電力値とを用いて通信回線品質を推定する電力比計算手段と、
を備え、
前記第１の電力値算出手段が信号の最初の組み合わせを用いて雑音成分の電力値を求めている場合に、
さらに、
前記電力比計算手段の通信回線品質推定結果と判定しきい値とを比較し、前記通信回線品質推定結果が前記判定しきい値より大きい場合は前記通信回線品質が良好であるとして前記通信回線品質の推定を終了することを判定し、前記通信回線品質推定結果が前記判定しきい値より小さい場合は前記通信回線品質が劣悪であるとして前記通信回線品質の推定を継続することを判定するしきい値判定手段と、
前記しきい値判定手段の判定に基づいて、前記第１の電力値算出手段および前記第２の電力値算出手段に対して、２番目以降の組み合わせの信号を出力するか否かを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする通信回線品質推定装置。
【請求項２】
前記電力比計算手段は、前記受信信号電力値から前記雑音信号電力値を減算して所望信号電力値を算出し、前記所望信号電力値と前記雑音信号電力値との比から通信回線品質を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項３】
前記信号の組み合わせとして、前記２個以上の信号のうちの２個の信号の組み合わせにおいて、一方の信号に対して他方の信号が逆位相の場合、
前記第１の電力値算出手段は、前記信号の組み合わせにおいて信号を加算することで雑音成分の電力値を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項４】
前記信号の組み合わせとして、前記２個以上の信号のうちの２個の信号の組み合わせにおいて、一方の信号と他方の信号が同一の場合、
前記第１の電力値算出手段は、前記信号の組み合わせにおいて信号を減算することで雑音成分の電力値を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項５】
送信機から送信された、位相関係が既知の２個以上の信号を受信する受信機の通信回線品質推定装置であって、
規定された前記信号の組み合わせから求めた雑音成分の電力値を累積加算して平均化する第１の電力値算出手段と、
前記信号の電力値を累積加算して平均化する第２の電力値算出手段と、
前記第１の電力値算出手段から入力した雑音信号電力値と前記第２の電力値算出手段から入力した受信信号電力値とを用いて通信回線品質を推定する第１の電力比計算手段と、
データ復調処理に必要な、前記送信機と前記受信機との間の無線伝送路の応答を推定する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定手段から入力した伝送路推定結果の電力値を累積加算して平均化する第３の電力値算出手段と、
前記第１の電力値算出手段から入力した受信信号電力値と前記第３の電力値算出手段から入力した伝送路推定結果電力値との比を計算する第２の電力比計算手段と、
前記第１の電力比計算手段からの出力値および前記第２の電力比計算手段からの出力値を入力とし、通信回線品質を推定して通信回線品質推定結果を出力する通信回線品質推定結果出力手段と、
を備えることを特徴とする通信回線品質推定装置。
【請求項６】
前記通信回線品質推定結果出力手段は、前記第１の電力比計算手段からの出力値または前記第２の電力比計算手段からの出力値のいずれかと選択しきい値とを比較し、比較結果に基づいて、いずれかの出力値を通信回線品質推定結果として出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項７】
前記通信回線品質推定結果出力手段は、前記第１の電力比計算手段からの出力値および前記第２の電力比計算手段からの出力値を合成した値を通信回線品質推定結果として出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項８】
送信機と受信機との間でシンボル間の位相関係が既知のサンプルを含む前記送信機からの信号を受信する前記受信機の通信回線品質推定装置であって、
サブキャリアによらず同一の位相をとる、異なるシンボル間のサンプルを用いて求めた雑音成分の電力値を平均化する第１の電力値算出手段と、
前記信号の電力値を累積加算して平均化する第２の電力値算出手段と、
前記第１の電力値算出手段から入力した雑音信号電力値と前記第２の電力値算出手段から入力した受信信号電力値とを用いて通信回線品質を推定する電力比計算手段と、
を備えることを特徴とする通信回線品質推定装置。
【請求項９】
前記第１の電力値算出手段は、既知の位相関係が同位相の場合、異なるシンボル間でサンプルを減算して前記雑音成分を求める、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項１０】
前記第１の電力値算出手段は、既知の位相関係が逆位相の場合、異なるシンボル間でサンプルを加算して前記雑音成分を求める、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項１１】
前記第１の電力値算出手段は、２つのシンボル間でサンプルが同位相または逆位相の関係にない場合、一方のサンプルの値を補正し、他方のサンプルと同位相にして減算して、または他方のサンプルと逆位相にして加算して、前記雑音成分を求める、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信回線品質推定装置。
【請求項１２】
送信機と受信機との間でシンボル間の位相関係が既知のサンプルを含む前記送信機からの信号を受信する前記受信機であって、
周波数領域の信号に対して等化係数を乗じて信号歪みを補償する等化処理手段と、
前記周波数領域の信号と伝送路推定結果とに基づいて推定された第１の通信回線品質推定結果と、信号歪み補償後の信号とを入力し、前記信号歪み補償後の信号の通信回線の品質推定を行う通信回線品質推定手段と、
前記通信回線品質推定手段における第２の通信回線品質推定結果と、前記第１の通信回線品質推定結果と、前記伝送路推定結果とを入力し、前記等化係数を算出する等化係数算出手段と、
を備え、
前記通信回線品質推定手段は、
前記信号歪み補償後の信号である周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する変換手段と、
前記第１の通信回線品質推定結果を初期値とし、前記時間領域の信号について雑音成分の電力値を求めて平均化する第１の電力値算出手段と、
前記時間領域の信号の電力値を累積加算して平均化する第２の電力値算出手段と、
前記第１の電力値算出手段から入力した雑音信号電力値と前記第２の電力値算出手段から入力した受信信号電力値とを用いて通信回線品質を推定し、前記第２の通信回線品質推定結果を出力する電力比計算手段と、
を備えることを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル無線通信において通信回線品質を推定する通信回線品質推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信装置では、送信電力制御、適応変調といった送信モードの制御、また、受信機における復調処理に使用するために、ＳＮＲ（Signal  to  Noise  power  Ratio：信号電力対雑音電力比）などの通信回線品質を測定する手段を有することが一般的である。【０００３】
従来の通信回線品質推定技術としては、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）を対象とした技術が下記特許文献１において開示されている。下記特許文献１では、送信機と受信機の間で既知の信号をサブキャリアにマッピングして送信するＯＦＤＭ通信の受信機において、既知信号の変調成分を除去した後、隣接した既知信号間の差分の電力値を雑音電力推定値とする。次に、全受信信号電力から、推定した雑音電力推定値を減算し、所望信号電力推定値を得る。最後に、所望信号電力推定値と雑音電力推定値の比を計算することでＳＮＲ推定を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２９００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、受信機で既知信号の変調成分を除去する必要がある。そのため、通信回線品質推定に係る処理量が増える、という問題があった。また、所望信号電力推定値を、全受信信号電力と雑音電力推定値との差分で計算する。そのため、通信環境に依らず常に高い精度で通信回線品質推定を実現することが難しい、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な処理で精度良く通信回線品質推定を実施可能な通信回線品質推定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信機と受信機との間で位相関係が既知の既知信号を含む前記送信機からの信号を受信する前記受信機の通信回線品質推定装置であって、規定された前記既知信号の組み合わせから求めた雑音成分の電力値を累積加算して平均化する第１の電力値算出手段と、前記既知信号の電力値を累積加算して平均化する第２の電力値算出手段と、前記第１の電力値算出手段から入力した雑音信号電力値と前記第２の電力値算出手段から入力した受信信号電力値とを用いて通信回線品質を推定する電力比計算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる通信回線品質推定装置は、簡易な処理で精度良く通信回線品質推定を実施できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１の送信機の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の受信機の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１の送信フレームのフレームフォーマットを示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の通信回線品質推定部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２の送信フレームのフレームフォーマットを示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２の通信回線品質推定部の構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３の受信機の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３の通信回線品質推定部の構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態４のフレーム構成と信号の送信方法について例示する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４の受信機の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４の通信回線品質推定部の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、サブキャリア番号１を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。
【図１３】図１３は、サブキャリア番号３を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。
【図１４】図１４は、サブキャリア番号５を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。
【図１５】図１５は、サブキャリア番号７を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態５のデータ復調部の構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５の第２の通信回線品質推定部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる通信回線品質推定装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
以下、ＯＦＤＭ伝送を例に説明する。図１は、本実施の形態における送信機の構成例を示す図である。送信機は、データ変調部１０と、既知信号生成部１１と、周波数マッピング部１２と、ＩＤＦＴ（Inverse  Discrete  Fourier  Transform）部１３と、ＣＰ（Cyclic  Prefix）付加部１４と、フレーム生成部１５と、Ｄ／Ａ変換処理部１６と、高周波処理部１７と、送信アンテナ１８と、を備える。
【００１２】
次に、図１を用いて送信機の全体動作について説明する。送信機は、データ変調部１０で送信したい情報ビットに対して変調処理を行う。ここの変調処理は、任意の方式が適用できる。例えば、ＢＰＳＫ（Binary  Phase  Shift  Keying）などが適用できる。既知信号生成部１１は、通信回線品質推定に用いるための既知信号を生成する。周波数マッピング部１２は、データ変調部１０から入力されるデータ信号と、既知信号生成部１１から入力される既知信号とを、所定のサブキャリアに割り当てる処理を行う。ＩＤＦＴ部１３は、周波数マッピング部１２でサブキャリア割り当てが行われた信号に対してＩＤＦＴを行い、時間領域の信号に変換する。ＣＰ付加部１４は、ＩＤＦＴ部１３で生成された時間領域の信号に対して、最後尾の所定のサンプル数をコピーし、時間領域信号の先頭に付加する処理を行う。ＣＰ付加部１４までの一連の処理によって、ＯＦＤＭシンボルが生成されることとなる。フレーム生成部１５は、所定のフォーマットに従って、複数のＯＦＤＭシンボルをフレームと呼ばれる単位にグルーピングする。Ｄ／Ａ変換処理部１６は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する処理を行う。高周波処理部１７は、Ｄ／Ａ変換処理部１６で変換されたアナログ信号に対してアップコンバート等の所定の高周波信号処理を実施する。その後、送信アンテナ１８から高周波信号処理後のアナログ信号を送信する。
【００１３】
図２は、本実施の形態における受信機の構成例を示す図である。受信機は、受信アンテナ２０と、高周波処理部２１と、Ａ／Ｄ変換処理部２２と、ＣＰ除去部２３と、ＤＦＴ（Discrete  Fourier  Transform）部２４と、データ復調部２５と、通信回線品質推定部２６と、を備える。
【００１４】
次に、図２を用いて受信機の全体動作について説明する。受信アンテナ２０で受信した高周波無線信号に対して、高周波処理部２１において、ダウンコンバート等の所定の高周波信号処理を実施後、Ａ／Ｄ変換処理部２２が、ディジタル信号に変換する。ＣＰ除去部２３は、ＯＦＤＭシンボルの先頭に付加されているＣＰを除去する。ＤＦＴ部２４は、ＣＰが除去されたＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴを行い、周波数領域の受信信号に変換する。通信回線品質推定部２６は、周波数領域の受信信号からＳＮＲを推定する。データ復調部２５は、周波数領域の受信信号と、通信回線品質推定部２６で推定したＳＮＲとを用いて、送信データを復調する。
【００１５】
以下、本実施の形態で特徴的な部分である通信回線品質推定について詳細に説明する。図３は、フレーム生成部１５で生成した本実施の形態の送信フレームのフレームフォーマットを示す図である。図３では、２フレーム分の信号を図示しており、フレーム３０が１フレーム目、フレーム３１が２フレーム目に相当する。１フレームは、周波数軸方向に４サブキャリア、時間軸方向に７ＯＦＤＭシンボルで構成されている。各フレーム内の信号について、ｘ０〜ｘ３およびｙ０〜ｙ３は、それぞれ既知信号生成部１１で生成された既知信号を示す。ここで、既知信号は、ｘ０＝−ｙ０，ｘ１＝−ｙ１，ｘ２＝−ｙ２，ｘ３＝−ｙ３の関係を満たしていれば、任意の信号を用いてよい。また、フレーム内の「ｄ」で示した信号は、データ変調部１０で生成された送信データである。
【００１６】
図４は、受信機における本実施の形態の通信回線品質推定部２６の構成例を示す図である。通信回線品質推定部２６は、パイロット加算部４０と、第１の電力計算部４１と、第１の平均化処理部４２と、第２の電力計算部４３と、第２の平均化処理部４４と、電力比計算部４５と、を備える。パイロット加算部４０および第２の電力計算部４３には、ＤＦＴ部２４の出力である周波数領域の受信信号が入力されている。なお、パイロット加算部４０、第１の電力計算部４１および第１の平均化処理部４２で第１の電力値算出手段を構成し、第２の電力計算部４３および第２の平均化処理部４４で第２の電力値算出手段を構成する。
【００１７】
以下、図３に示したフレームフォーマットの信号を送受信する場合を例に用いて、通信回線品質推定部２６の動作を説明する。なお、説明の便宜上、図３に示したフレームのうち、ｘ０〜ｘ３およびｙ０〜ｙ３がマッピングされているＯＦＤＭシンボルのことを、それぞれ、先頭パイロットＯＦＤＭシンボル、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボル、と呼ぶこととする。また、本実施の形態における通信回線品質推定部２６は、各パイロットＯＦＤＭシンボルでのみ動作し、送信データがマッピングされているＯＦＤＭシンボルでは動作しないものとする。
【００１８】
パイロット加算部４０は、周波数領域の受信信号を受け取ると、先頭パイロットＯＦＤＭシンボルを受信した際には信号をそのまま蓄積し、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルを受信した際には、蓄積している先頭パイロットＯＦＤＭシンボルに対して、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルを、サブキャリア毎に加算する処理を行う。前述したように、各パイロットＯＦＤＭシンボルで伝送している既知信号は、ｘ０＝−ｙ０，ｘ１＝−ｙ１，ｘ２＝−ｙ２，ｘ３＝−ｙ３の関係があることから、パイロット加算部４０の処理によって、既知信号成分がキャンセルされることとなる。その結果、所望信号以外の雑音成分のみが残留する。パイロット加算部４０は、処理結果を第１の電力計算部４１へ出力する。
【００１９】
第１の電力計算部４１は、パイロット加算部４０から入力された信号の電力値をサブキャリア毎に計算した後、１ＯＦＤＭシンボル分累積加算する。第１の電力計算部４１は、計算した電力値を、第１の平均化処理部４２へ出力する。
【００２０】
第１の平均化処理部４２は、第１の電力計算部４１から入力された電力値を複数フレームに渡り平均化する。平均化方法に関して特に制約はなく、例えば、所定の平均化フレーム数で算術平均を計算する方法などがある。第１の平均化処理部４２は、平均化した電力値を、電力比計算部４５へ出力する。
【００２１】
第２の電力計算部４３は、周波数領域の受信信号に対して、パイロットＯＦＤＭシンボル毎に電力値を計算する。第２の電力計算部４３は、計算した電力値を、第２の平均化処理部４４へ出力する。
【００２２】
第２の平均化処理部４４は、第２の電力計算部４３から入力されたパイロットＯＦＤＭシンボルの電力値を複数ＯＦＤＭシンボルおよび複数フレームに渡り平均処理を実施する。第１の平均化処理部４２と同様、平均化方法は任意の方法を適用できる。第２の平均化処理部４４は、平均化したパイロットＯＦＤＭシンボルの電力値を、電力比計算部４５へ出力する。
【００２３】
電力比計算部４５は、第１の平均化処理部４２から入力された雑音信号の電力値（以下、αと表わす）と、第２の平均化処理部４４から入力された受信信号の電力値（以下、βと表わす）との比（以下、ｚと表わす）を次に示す式（１）のように計算する。
【００２４】
ｚ＝（β−α×０．５）／（α×０．５）  …（１）
【００２５】
ここで、αに乗じる係数０.５は、パイロット加算部４０におけるパイロットＯＦＤＭシンボル同士を加算する処理によって雑音成分が２倍になるため、それを打ち消すために導入している。式（１）によって、ＳＮＲが求められる。電力比計算部４５は、計算したＳＮＲを、データ復調部２５へ出力する。ＳＮＲは、データ復調部２５において所定の復調処理のために使用される。
【００２６】
本実施の形態において、送信機は、自機と受信機との間で位相関係が既知の既知信号を受信した受信機が既知信号の組み合わせにおいて加算または減算により求めた雑音成分の電力値を用いて通信回線品質を推定する場合に、受信機に対して既知信号を含む信号を送信する送信手段を備えている。送信機からの信号を受信した受信機の通信回線品質推定装置である通信回線品質推定部２６では、規定された既知信号の組み合わせから求めた雑音成分の電力値を累積加算して平均化し、また、既知信号の電力値を累積加算して平均化し、平均化された２つの電力値を用いて通信回線品質を推定する。このとき、受信機では、パイロット成分を除去するために、受信信号に対して既知パイロット信号の逆変調成分を乗算するような処理は不要である。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態では、送信機において、位相関係がｘ０＝−ｙ０，ｘ１＝−ｙ１，ｘ２＝−ｙ２，ｘ３＝−ｙ３のように逆位相となるような既知信号を用いてパイロットＯＦＤＭシンボルを生成する構成とした。また、受信機において、逆位相の既知信号を加算することで既知信号成分を除去し、雑音電力推定を実施する構成とした。これにより、受信機において既知信号の変調成分を除去する処理を行うことなく、簡易な処理で通信回線品質推定を実現することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、パイロットＯＦＤＭシンボルを構成する既知信号として、逆位相となる信号を用いる構成としたが、位相関係が既知でさえあれば逆位相となる信号に限定されない。例えば、同一の信号を送信し、パイロット加算部４０においてパイロットＯＦＤＭシンボル同士の減算を行う構成とすれば同一の効果を実現できる。
【００２９】
また、本実施の形態では、ｘ０〜ｘ３，ｙ０〜ｙ３をそれぞれ一つのパイロットＯＦＤＭシンボルに割り当てる構成としたが、この組合せは任意の構成にしてよい。例えば、先頭パイロットＯＦＤＭシンボルにｘ０，ｙ０，ｘ１，ｙ１を割り当て、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルにｘ２，ｙ２，ｘ３，ｙ３と割り当ててもよい。この場合、パイロット加算部４０では、先頭パイロットＯＦＤＭシンボルを処理するタイミングでは、ｘ０+ｙ０，ｘ１＋ｙ１が計算されるように、先頭パイロットＯＦＤＭシンボル内でサブキャリア方向に加算処理を実行する。２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルを処理するタイミングでも同様に、ｘ２＋ｙ２，ｘ３＋ｙ３が計算されるように、サブキャリア方向に加算処理を実行する。このような構成とすると、先頭パイロットＯＦＤＭシンボルを処理する際に生じる、信号蓄積による処理遅延が生じないという効果が得られる。更に、位相関係が既知である信号の配置パターンは必ずしも隣接サブキャリア、隣接ＯＦＤＭシンボルに割り当てる必要はなく、任意の場所とすることができる。この場合は、パイロット加算部４０において、位相関係が既知である信号同士を適切に選択して加算処理を行えばよい。
【００３０】
また、本実施の形態では、１ＯＦＤＭシンボルが既知信号のみで構成されるパイロットＯＦＤＭシンボルと、送信データのみで構成されるＯＦＤＭシンボルとが時間多重されるフレーム構成としているが、既知信号と送信データが同一ＯＦＤＭシンボルの異なるサブキャリアに割り当てられる構成としてもよい。この場合、通信回線品質推定部２６は、既知信号がマッピングされているサブキャリアに対してのみその処理を実行することとなる。このような構成を用いた場合、図３のように間欠的にパイロットＯＦＤＭシンボルが挿入されるのではなく、時間的に連続して既知信号を挿入することができるため、通信環境の変動に追従しやすいという効果をもたらす。
【００３１】
また、本実施の形態では、パイロット加算部４０において同一フレーム内の先頭パイロットＯＦＤＭシンボルと、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルとの間でサブキャリア毎の加算を行う構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、先頭フレームの２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルと、２フレーム目の先頭パイロットＯＦＤＭシンボルとの間で加算する構成としてもよい。この場合、雑音信号電力を計算するシンボル数が増えるため、精度よく通信回線品質を推定できる。
【００３２】
また、本実施の形態では、通信回線品質として、ＯＦＤＭシンボルが占める全帯域幅に対するＳＮＲを算出することとしたが、例えば、サブキャリア当たりのＳＮＲを算出する構成にしてもよい。この場合、式（１）を求めるために使用したαおよびβを、１ＯＦＤＭシンボル分の電力値から、サブキャリア当たりの電力値となるようにすればよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、通信回線品質推定部２６において、ＤＦＴ部２４から入力される周波数領域の受信信号を用いて通信回線品質推定を行う構成としたが、この構成に限定されず、例えば、ＤＦＴを行う前の時間領域信号を用いる構成としてもよい。この場合、時間領域信号のなかに、パイロット加算部４０で加算する信号同士が逆位相となるような部分が含まれるように既知信号を設計すればよい。また、第２の電力計算部４３の処理を時間領域信号を用いて実行し、パイロット加算部４０〜第１の電力計算部４１の処理を周波数領域信号を用いて実行する構成としてもよいし、その逆の構成も取りうる。
【００３４】
また、本実施の形態では、所望信号電力を推定するために、パイロットＯＦＤＭシンボルの全電力値から、推定した雑音電力値を減算する構成としたが、送信データがマッピングされているＯＦＤＭシンボルの全電力値から、推定した雑音電力値を減算する構成としてもよい。この場合、パイロットＯＦＤＭシンボルと送信データがマッピングされているＯＦＤＭシンボルとの送信電力比があらかじめ既知である場合、通信回線品質推定部２６において電力比を考慮した平均化を行えばよい。このような構成にすることで、送信データがマッピングされているＯＦＤＭシンボルも使用して所望信号電力を推定することができ、通信回線品質の推定精度向上が期待できる。
【００３５】
実施の形態２．
本実施の形態では、１フレーム内に複数のパイロットＯＦＤＭシンボルを配置し、通信回線品質推定の実施要否を適宜判断する構成とする。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３６】
図５は、フレーム生成部１５で生成した本実施の形態の送信フレームのフレームフォーマットを示す図である。図５では、フレーム５０が本実施の形態における１フレームを示す。本実施の形態では、フレーム内の先頭のＯＦＤＭシンボルと、２番目のＯＦＤＭシンボルと、６番目のＯＦＤＭシンボルと、１０番目のＯＦＤＭシンボルが、パイロットＯＦＤＭシンボルとなっており、その他は送信データから構成されている。ここで、既知信号は、ｘ００＝−ｙ００＝ｘ１０＝−ｙ１０，ｘ０１＝−ｙ０１＝ｘ１１＝−ｙ１１，ｘ０２＝−ｙ０２＝ｘ１２＝−ｙ１２，ｘ０３＝−ｙ０３＝ｘ１３＝−ｙ１３の関係が成り立つように既知信号生成部１１で生成される。また、ｘ００〜ｘ０３が割り当てられたＯＦＤＭシンボルを先頭パイロットＯＦＤＭシンボルと、ｙ００〜ｙ０３が割り当てられたＯＦＤＭシンボルを２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルと、ｘ１０〜ｘ１３が割り当てられたＯＦＤＭシンボルを３番目のパイロットＯＦＤＭシンボルと、ｙ１０〜ｙ１３が割り当てられたＯＦＤＭシンボルを４番目のパイロットＯＦＤＭシンボルと、それぞれ呼ぶこととする。
【００３７】
図６は、受信機における本実施の形態の通信回線品質推定部２６の構成例を示す図である。なお、図６において、図４と同一の機能を有する部分は同一の番号を付してその説明を省略する。通信回線品質推定部２６は、パイロット加算部４０と、第１の電力計算部４１と、第１の平均化処理部４２と、第２の電力計算部４３と、第２の平均化処理部４４と、電力比計算部４５と、制御部６０と、しきい値判定部６１と、を備える。ＤＦＴ部２４の出力である周波数領域の受信信号は、制御部６０を介してパイロット加算部４０および第２の電力計算部４３に入力されている。
【００３８】
制御部６０およびしきい値判定部６１は、推定されたＳＮＲ値と所定の条件とを比較して、通信回線品質推定を実施するか否かを切り替える処理を実施する。以下、制御部６０およびしきい値判定部６１の動作を中心に説明する。
【００３９】
制御部６０は、先頭のパイロットＯＦＤＭシンボルと２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルを処理するタイミングでは、入力された周波数領域の受信信号をそのままパイロット加算部４０および第２の電力計算部４３へ出力し、実施の形態１で説明した方法を用いて通信回線品質推定を行う。電力比計算部４５は、計算したＳＮＲを、データ復調部２５とともにしきい値判定部６１へ出力する。
【００４０】
しきい値判定部６１は、入力されたＳＮＲと、通信回線品質推定を終了するか継続するかを判定する判定しきい値とを比較し、ＳＮＲが判定しきい値より大きい場合は通信回線品質が良好であるとして、通信回線品質推定終了を通知する信号を制御部６０へ出力する。また、しきい値判定部６１は、ＳＮＲが判定しきい値より小さい場合は通信回線品質が劣悪であるとして、通信回線品質推定を継続することを通知する信号を制御部６０へ出力する。
【００４１】
制御部６０は、３番目のパイロットＯＦＤＭシンボルの処理タイミングにおいて、しきい値判定部６１から通信回線品質推定終了を通知する信号を受け取っている場合は、パイロット加算部４０および第２の電力計算部４３に対して周波数領域の受信信号を出力せず、通信回線品質推定部としてＳＮＲ推定を行わないように制御する。一方、制御部６０は、しきい値判定部６１から通信回線品質推定を継続することを通知する信号を受け取っている場合は、周波数領域の受信信号をパイロット加算部４０および第２の電力計算部４３に出力し、通信回線品質推定を実施する。このとき、パイロット加算部４０は、２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルと、３番目のパイロットＯＦＤＭシンボルとを加算して処理を継続することとなる。
【００４２】
このように、パイロット加算部４０において位相関係が既知のパイロットＯＦＤＭシンボルの最初の組み合わせ（先頭のパイロットＯＦＤＭシンボルと２番目のパイロットＯＦＤＭシンボル）を用いて雑音成分の電力値を求めている場合に、しきい値判定部６１が通信回線品質推定の終了または継続を判定すると、制御部６０は、２番目以降の組み合わせの位相関係が既知のパイロットＯＦＤＭシンボル（３番目以降のパイロットＯＦＤＭシンボル）の出力を制御する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、先頭のパイロットＯＦＤＭシンボルと２番目のパイロットＯＦＤＭシンボルとを用いて推定した通信回線品質に基づいて、フレーム内の後続するパイロットＯＦＤＭシンボルにおいて通信回線品質推定を実施するか否かを決定する構成とした。通信回線品質が良好な条件では、通信回線品質推定に用いるパイロットＯＦＤＭシンボル数は比較的少なくても高い精度で通信回線品質を推定することが期待でき、通信回線品質が劣悪な条件では、通信回線品質推定精度を高くするためには多くのパイロットＯＦＤＭシンボル数が必要であると考えられるためである。これにより、実際の通信回線品質に応じて、通信回線品質推定に用いるパイロットＯＦＤＭシンボル数を制御することが可能となる。その結果、推定精度の劣化を抑えながら受信機の処理量削減効果が期待できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、しきい値判定部６１において、ＳＮＲに対して判定しきい値を設定する構成としたが、しきい値判定部６１の動作を決めるパラメータはこれに限定されず、例えば、周波数領域の受信信号に残留している残留周波数オフセット量をも考慮し、周波数オフセットが大きく且つＳＮＲが高い場合は３番目および４番目のパイロットＯＦＤＭシンボルを用いない構成とすることもできる。図５のフレーム構成では、２番目〜４番目のパイロットＯＦＤＭシンボルの間隔が広いため、周波数オフセットがある状況では、パイロット加算部４０の処理で完全に既知信号成分が除去できず、推定精度が落ちる可能性がある。この影響は、通信回線品質が良好であるほど顕著に現れるため、しきい値判定部６１においてＳＮＲと周波数オフセットとを考慮して動作を切り替える構成とすることで、通信回線品質推定精度劣化を回避することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では図５に例示したフレーム構成を適用したが、実施の形態１と同様にフレーム構成に制約はない。例えば、フレーム先頭により多くのパイロットＯＦＤＭシンボルを配置し、フレーム内部ではより間隔を広げてパイロットＯＦＤＭシンボルを配置してもよい。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態では、伝送路推定結果を用いて通信回線品質を推定する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４７】
図７は、本実施の形態における受信機の構成例を示す図である。なお、図７において、図２と同一の機能を有する部分は同一の番号を付してその説明を省略する。受信機は、受信アンテナ２０と、高周波処理部２１と、Ａ／Ｄ変換処理部２２と、ＣＰ除去部２３と、ＤＦＴ部２４と、データ復調部２５と、伝送路推定部７０と、通信回線品質推定部７１と、を備える。ＤＦＴ部２４の処理結果である周波数領域の受信信号は、データ復調部２５、伝送路推定部７０、および通信回線品質推定部７１にそれぞれ入力されている。
【００４８】
伝送路推定部７０は、データ復調部２５における復調処理のために必要な、送信機と受信機との間の無線伝送路の応答を推定する。伝送路推定部７０で適用する無線伝送路応答の推定方法には、例えば、パイロットＯＦＤＭシンボルにおいてサブキャリア毎に受信した既知信号と、受信機であらかじめ保持しておいた既知信号のレプリカとを比較することで、無線伝送路で受けた波形歪みを推定する方法などが広く知られており、このような一般的な方法を適用可能である。以降は、伝送路推定部７０における伝送路推定結果として、サブキャリア毎の周波数伝達関数が推定されるものと仮定して説明する。伝送路推定部７０は、伝送路推定結果をデータ復調部２５および通信回線品質推定部７１へ出力する。伝送路推定結果は、データ復調部２５においてデータ復調処理に使用されるとともに、通信回線品質推定部７１において通信回線品質推定に使用される。
【００４９】
図８は、受信機における本実施の形態の通信回線品質推定部７１の構成例を示す図である。なお、図８において、図４と同一の機能を有する部分は同一の番号を付してその説明を省略する。通信回線品質推定部７１は、パイロット加算部４０と、第１の電力計算部４１と、第１の平均化処理部４２と、第２の電力計算部４３と、第２の平均化処理部４４と、（第１の）電力比計算部４５と、第３の電力計算部８０と、第３の平均化処理部８１と、第２の電力比計算部８２と、通信回線品質推定結果出力部８３と、を備える。伝送路推定部７０の出力である伝送路推定結果は、第３の電力計算部８０に入力されている。また、ＤＦＴ部２４の出力である周波数領域の受信信号は、パイロット加算部４０および第２の電力計算部４３に入力されている。なお、第３の電力計算部８０および第３の平均化処理部８１で第３の電力値算出手段を構成する。
【００５０】
第３の電力計算部８０は、入力されたサブキャリア毎の周波数伝達関数に対して、サブキャリア毎に電力値を計算し、１ＯＦＤＭシンボル分累積加算した後、第３の平均化処理部８１へ出力する。
【００５１】
第３の平均化処理部８１は、入力された電力値を平均化する。平均化方法は、算術平均等、任意の方法を適用できる。平均結果は、第２の電力比計算部８２へ出力する。
【００５２】
一方、パイロット加算部４０〜（第１の）電力比計算部４５は、実施の形態１と同様の処理を実行し、ＳＮＲを計算する。ここで、第１の平均化処理部４２は、処理結果を、（第１の）電力比計算部４５に加えて、第２の電力比計算部８２に対しても出力する。また、（第１の）電力比計算部４５は、処理結果を、通信回線品質推定結果出力部８３に対して出力する。
【００５３】
第２の電力比計算部８２は、第３の平均化処理部８１から入力した伝送路推定結果の電力値（以下、γと表わす）と、第１の平均化処理部４２から入力した雑音信号の電力値αとの比（以下、ｙと表わす）を次に示す式（２）のように計算する。
【００５４】
ｙ＝γ／（α×０．５）  …（２）
【００５５】
第２の電力比計算部８２は、計算した電力比ｙを、通信回線品質推定結果出力部８３へ出力する。
【００５６】
通信回線品質推定結果出力部８３は、第２の電力比計算部８２から入力した電力比ｙと、所定の選択しきい値とを比較して、電力比ｙが選択しきい値より小さい場合は電力比ｙを出力し、電力比ｙが選択しきい値より大きい場合は、（第１の）電力比計算部４５から入力した電力比ｚを出力する。すなわち、通信回線品質推定結果出力部８３は、電力比ｙの計算結果に応じて、通信回線品質推定部７１から出力する通信回線品質推定値を電力比ｙと電力比ｚで切り替えるように制御する。
【００５７】
通信回線品質推定部７１は、通信回線品質推定値をデータ復調部２５へ出力する。通信回線品質推定部７１から出力される通信回線品質推定値は、データ復調部２５においてデータ復調処理に使用される。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態では、実施の形態１で説明した通信回線品質推定部に対して、伝送路推定部７０で推定した伝送路推定結果の電力値を用いて電力比ｙを計算できる構成とした。更に、電力比ｙと所定の選択しきい値を比較した結果に応じて、通信回線品質推定部の出力として電力比ｙと電力比ｚを切り替え可能な構成とした。一般に、ＳＮＲが非常に低い通信環境では、実施の形態１で例示した式（１）の電力比計算方法では、良好な精度でＳＮＲを計算できない場合が生じる。本実施の形態の構成を用いることにより、異なる二つの基準からＳＮＲを計算できるため、実際の通信環境に依らず、広範なＳＮＲの範囲に対して良好な通信回線品質推定手段を提供することが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態では、通信回線品質推定結果出力部８３において、電力比ｙと選択しきい値とを比較する構成としたが、電力比ｚと選択しきい値とを比較する構成としてもよい。また、実施の形態２に例示した構成と、実施の形態３に例示した構成とを組み合わせることもできる。
【００６０】
更に、電力比計算部４５および第２の電力比計算部８２で計算した電力比ｙと電力比ｚに対して、補正係数をかける構成としてもよい。このような構成とすることで、例えば、伝送路推定部７０で推定した伝送路推定結果の電力値に固定的な誤差が生じているような場合に、通信回線品質推定結果から誤差量を取り除くことができ、良好な推定精度を維持することができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、通信回線品質推定結果出力部８３において、電力比ｙと電力比ｚを条件に応じて切替える構成としたが、例えば、電力比ｙと電力比ｚとを、しきい値判定の結果に応じて重みづけ合成して通信回線品質推定結果とすることもできる。更に、選択しきい値として複数用意しておき、電力比ｙを出力する場合、電力比ｙと電力比ｚを重みづけ合成して出力する場合、電力比ｚを出力する場合、のような条件分岐とすることもできる。
【００６２】
また、通信回線品質推定結果出力部８３において、重みづけ合成方法には任意の手法を用いることができる。例えば（ｙ＋ｚ）／２のように単純平均することができる。重みづけ合成する構成とすることで、電力比ｙと電力比ｚの双方の推定結果を用いた高精度な通信回線品質推定を実現できる。更に、電力比ｚは計算せず、電力比ｙのみを用いて通信回線品質推定を実施する構成としてもよい。このような構成は、電力比ｚでは十分な推定精度が確保できないような非常に低ＳＮＲな環境のみで通信を行う場合に、簡易な構成で良好な推定精度を実現できるという効果を期待できる。
【００６３】
以上、本発明の詳細を例示したが、本発明の範囲は上記で説明した実施の形態に限定されず、考えうるあらゆる構成がその範囲に含まれる。
【００６４】
実施の形態４．
本実施の形態では、時間領域のシンボルに関して、シンボル内の所定のサンプル位置のサンプルが毎シンボル固定位相をとる信号を送信機から送信し、受信機において前記サンプルの差分をシンボル間で計算することで雑音電力推定を実施する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００６５】
図９は、本実施の形態におけるフレーム構成と信号の送信方法について例示する図である。送信機から送信される送信フレームのフレームフォーマットを示すものである。図９では１フレーム分の信号を示しており、２シンボル配置されたパイロットシンボル９０と、４シンボル配置されたデータシンボル９１と、から構成される。図９では、各シンボルは８サブキャリアを有する。
【００６６】
本実施の形態では、全サブキャリアの中から信号送信が可能なサブキャリアを複数設定し、これらのサブキャリアをサブキャリアセットと定義する。ここでは、図９において、斜線で示したサブキャリア（１番目、３番目、５番目、７番目の４つのサブキャリア）をサブキャリアセットとする。また、サブキャリアセットを構成するサブキャリアは、互いに等間隔となるように選択する。
【００６７】
送信機では、パイロットシンボルにおいて、サブキャリアセットの中からあらかじめ定められたサブキャリアを選択して送信し、データシンボルにおいて、情報ビットに応じてサブキャリアセットの中からサブキャリアを選択して送信する。図９では、各シンボルで選択されたサブキャリアを「１」で表している。なお、ここでは、２シンボルのパイロットシンボルで同一のサブキャリアを選択するようにしている。
【００６８】
図１０は、本実施の形態における受信機の構成例を示す図である。受信機は、受信アンテナ２０と、高周波処理部２１と、Ａ／Ｄ変換処理部２２と、ＣＰ除去部２３と、ＤＦＴ部２４と、データ復調部２５と、通信回線品質推定部１００と、を備える。本実施の形態では、通信回線品質推定部１００は、ＣＰ除去部２３から入力される時間領域のシンボルを用いて通信回線品質推定の処理を行い、処理結果をデータ復調部２５へ出力する。
【００６９】
次に、通信回線品質推定部１００の動作を説明する。図１１は、本実施の形態における通信回線品質推定部１００の構成例を示す図である。通信回線品質推定部１００は、第１の電力計算部４１と、第１の平均化処理部４２と、第２の電力計算部４３と、第２の平均化処理部４４と、電力比計算部４５と、セレクタ１１０，１１１と、パイロット減算部１１２と、サンプル減算部１１３と、サンプル電力計算部１１４と、を備える。なお、セレクタ１１０、パイロット減算部１１２、第１の電力計算部４１、サンプル減算部１１３、サンプル電力計算部１１４、セレクタ１１１および第１の平均化処理部４２で第１の電力値算出手段を構成し、第２の電力計算部４３および第２の平均化処理部４４で第２の電力値算出手段を構成する。
【００７０】
セレクタ１１０は、ＣＰ除去部２３から受け取る時間領域のシンボルを出力する信号経路を切り替える処理を行う。具体的に、セレクタ１１０は、パイロットシンボルを処理するタイミングでは時間領域のシンボルをパイロット減算部１１２へ出力し、データシンボルを処理するタイミングでは時間領域のシンボルをサンプル減算部１１３へ出力する。
【００７１】
パイロット減算部１１２は、先頭のパイロットシンボルを処理するタイミングでは信号をそのまま蓄積し、２番目のパイロットシンボルを処理するタイミングでは、蓄積している先頭のパイロットシンボルから２番目のパイロットシンボルを、同一サンプルタイミング間で減算する処理を行う。パイロット減算部１１２は、減算した演算結果を第１の電力計算部４１へ出力する。
【００７２】
第１の電力計算部４１は、パイロット減算部１１２より入力されたサンプル毎の減算結果に対してサンプル毎に電力値を計算した後、電力値を１シンボル分累積加算してセレクタ１１１へ出力する。
【００７３】
サンプル減算部１１３は、サブキャリアセットによって決定される、シンボル内の特定サンプルのみを抽出する。サンプルの抽出方法の詳細を以下に説明する。本実施の形態では、８本のサブキャリアの中から１番目、３番目、５番目、７番目、のサブキャリアをサブキャリアセットとして定義している。各シンボルは、一つのサブキャリアにだけ信号成分が存在するため、時間領域波形は使用するサブキャリア番号によって周波数が決まる正弦波となる。この様子を図１２〜１５に例示する。図１２は、サブキャリア番号１を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。図１３は、サブキャリア番号３を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。図１４は、サブキャリア番号５を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。図１５は、サブキャリア番号７を使用した場合の時間領域のシンボルを示す図である。図１２〜１５において、横軸はシンボル内のサンプル番号を示す。図１２〜１５より、０番目のサンプルと４番目のサンプルは、選択するサブキャリア番号に依らず同一の位相を取ることがわかる。サンプル減算部１１３では、このように、サブキャリア番号に依らず共通の位相を取るサンプル（ここでは、０番目のサンプルと４番目のサンプル）のみを抽出する。
【００７４】
サンプル減算部１１３は、上記で示すようなサブキャリア番号に依らず共通の位相を取るサンプルの抽出を行った後、フレーム内の初回のデータシンボルを処理するタイミングでは信号をそのまま蓄積する。サンプル減算部１１３は、２番目のデータシンボルを処理するタイミングでは、初回のデータシンボルと同一のサンプル位置のサンプルを抽出し、蓄積している初回のデータシンボルから抽出されたサンプルとの間で、同一サンプル位置同士で差分を計算し、計算した結果をサンプル電力計算部１１４へ出力する。上述したように、シンボル間で同一位相を取るサンプルのみを抽出して差分計算を行っているため、差分結果には雑音成分のみが残留することとなる。また、サンプル減算部１１３は、２番目以降のデータシンボルを処理する場合には、次のデータシンボルを処理するタイミングで引き続き差分計算を行えるように、抽出したサンプルを蓄積しておく。
【００７５】
サンプル電力計算部１１４は、サンプル減算部１１３から入力される信号に対して、サンプル毎に電力値を計算した後、シンボル内で総和を計算する。ここで、サンプル減算部１１３において前述した条件を満たすサンプルのみを抽出しているので、サンプル電力計算部１１４における電力値の総和計算も抽出されたサンプル数分だけ加算する処理となる。サンプル電力計算部１１４は、最後に、電力値の総和計算結果が全サンプルの電力値に相当する値となるように補正を行う。サンプル電力計算部１１４は、具体的に、電力値の総和計算結果に対してシンボル内の全サンプル数を乗じた後、抽出サンプル数で割る処理を行う。
【００７６】
セレクタ１１１は、第１の電力計算部４１とサンプル電力計算部１１４から信号を受け取れるように構成されており、パイロットシンボルを処理するタイミングでは第１の電力計算部４１からの入力を第１の平均化処理部４２へ出力し、データシンボルを処理するタイミングではサンプル電力計算部１１４からの入力を第１の平均化処理部４２へ出力するように信号経路を切り替える。
【００７７】
第１の平均化処理部４２は、セレクタ１１１から入力された信号をシンボル間で平均化した後、電力比計算部４５へ出力する。
【００７８】
第２の電力計算部４３および第２の平均化処理部４４については、実施の形態１（図４参照）と同等の処理を行う。なお、第２の電力計算部４３に対する入力は、実施の形態１と異なり時間領域のシンボルであるが、サンプル毎に電力値を計算した後、１シンボル分の総和を計算することで同様の計算ができる。更に、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、第２の電力計算部４３に対してデータシンボルも入力されるが、パイロットシンボルとデータシンボルとの間で特に処理内容に違いは無い。第２の平均化処理部４４は、平均化された１シンボル当たりの電力値を電力比計算部４５へ出力する。
【００７９】
電力比計算部４５は、実施の形態１と同様の処理を行うことでＳＮＲを計算し、データ復調部２５へ出力する。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態では、信号送信に使用できるサブキャリアをサブキャリアセットとして定義し、送信機において、サブキャリアセット内から１本のサブキャリアを用いて信号を送信することで、異なるシンボル間で同一の位相を取るサンプルが出現するように構成した。更に、受信機において、通信回線品質推定部１００が、同一の位相を取るサンプルを抽出し、抽出したサンプル間で差分計算を行うことで雑音成分を推定する構成とした。これにより、既知のパイロットシンボル部分に加えてデータシンボル部分でも通信回線品質推定を実施でき、通信回線品質推定精度が向上するという効果が得られる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、シンボル間で同一の位相を取るサンプルが出現するような信号を送信するためにサブキャリアセットを定義し、各シンボルではサブキャリアセットの中から１サブキャリアを選択して送信する構成としたが、これに限定するものではなく、送信シンボル間で同一サンプル位置に同一位相が出現するように構成できれば任意の送信方法が適用できる。
【００８２】
また、本実施の形態では、送信シンボル間で同一サンプル位置に同一位相が出現するように構成したが、必ずしも同一位相である必要は無く、送信シンボル間で既知の固定位相差が出現するような信号を送信することにしてもよい。この場合、通信回線品質推定部１００は、送信シンボル間で該当サンプルの差分を計算するのではなく、前記固定位相差をキャンセルできるような位相回転を片方のサンプルに乗じてから減算することで、通信回線品質推定が達成できる。なお、サンプル間の位相が逆位相になるような位相回転を片方のサンプルに乗じてからサンプルを加算することでも同一の効果が得られる。
【００８３】
また、本実施の形態では、パイロットシンボルは同一サブキャリアで信号を送信する構成としたが、パイロットシンボル間で送信するサブキャリアを変更してもよい。その場合、通信回線品質推定部１００は、シンボルタイミングに依らず常にサンプル減算部１１３およびサンプル電力計算部１１４を使用して雑音電力を推定するように構成すればよい。パイロットシンボル間でサブキャリアを変更することは、例えば、周波数選択性フェージング対策として有効であると考えられ、このようなシステムにも適用できる。また、パイロットシンボル数についても２シンボルに限定する必要は無く、２シンボル以上であれば任意の個数とすることができる。この場合、パイロット減算部１１２は、２番目以降のパイロットシンボルを処理する際に、パイロットシンボル間の減算処理に加えて、１番目のパイロットシンボルの場合と同様に信号を蓄積し、次のパイロットシンボルとの間の差分計算ができるように構成するとよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、パイロットシンボルとデータシンボルの双方に関して、同一のサブキャリアセットを定義する構成としたが、例えば、パイロットシンボルとデータシンボルで別のサブキャリアを用いてサブキャリアセットを定義してもよいし、パイロットシンボルは実施の形態１〜３と同様に全サブキャリアを使用し、データのみ本実施の形態のようにサブキャリアセットを定義する構成としてもよい。これらの構成にすることで、周波数選択性フェージング等への耐性を強くでき、通信品質向上を実現できる。
【００８５】
更に、本実施の形態では、サンプル電力計算部１１４において、抽出したサンプルの電力値を全サンプルの電力値に換算する処理を行っているが、抽出したサンプルの電力値のままで平均化を行い、最後に電力比計算部４５で全サンプルの電力値に変換してからＳＮＲを計算する構成としてもよい。この場合、平均化が完了した電力推定値に対して１回だけ補正を行うため、推定値のバラつきを抑えた精度のよい通信回線品質推定結果が得られる。
【００８６】
実施の形態５．
本実施の形態では、受信信号から波形歪みを除去した後の信号を用いて通信回線品質推定を実施する。実施の形態３，４と異なる部分について説明する。
【００８７】
本実施の形態におけるフレームフォーマットは、実施の形態４と同様に図９のものを用いることとする。また、受信機の全体構成は、実施の形態３における図７と同一であるが、データ復調部２５の内部に第２の通信回線品質推定部を備える。図１６は、本実施の形態におけるデータ復調部２５の構成例を示す図である。本実施の形態において、データ復調部２５は、等化処理部１６０と、等化係数算出部１６１と、シンボル判定部１６２と、第２の通信回線品質推定部１６３と、を備える。
【００８８】
次に、本実施の形態におけるデータ復調部２５の動作を説明する。図１６に示すデータ復調部２５では、等化処理部１６０には、図７に示すＤＦＴ部２４から周波数領域の受信信号が入力され、等化係数算出部１６１には、伝送路推定部７０から伝送路推定結果と、通信回線品質推定部７１から通信回線品質推定値とが入力され、第２の通信回線品質推定部１６３には、通信回線品質推定部７１から通信回線品質推定値が入力されている。
【００８９】
等化処理部１６０は、データシンボルを処理するタイミングにおいて、周波数領域の受信信号に対して、サブキャリア毎に等化係数算出部１６１から入力される等化係数を乗じて信号歪みを補償する。等化処理部１６０は、処理結果である信号歪みが補償されたデータシンボルを、シンボル判定部１６２および第２の通信回線品質推定部１６３へ出力する。
【００９０】
シンボル判定部１６２は、等化処理部１６０から入力された信号歪みが補償されたデータシンボルを用いて、送信機で送信されている情報信号の判定を行う。
【００９１】
等化係数算出部１６１は、パイロットシンボルを処理するタイミングでは、伝送路推定部７０から入力された伝送路推定結果と、通信回線品質推定部７１から入力された通信回線品質推定値とを用いて、受信信号が受けている信号歪みを補償するための等化係数をサブキャリア毎に算出する。等化係数の算出方法については、任意の方法を適用できる。例えば、ＭＭＳＥ（Minimum  Mean  Square  Error）規範に基づくアルゴリズムが当業者に広く知られている。なお、等化係数算出部１６１では、第２の通信回線品質推定部１６３からも通信回線品質推定値を受け取る構成となっているが、パイロットシンボルを処理するタイミングではこれを使用しない。等化係数算出部１６１は、データシンボルを処理するタイミングでは、伝送路推定部７０から入力された伝送路推定結果と、後述する処理によって第２の通信回線品質推定部１６３で推定された通信回線品質推定値とを用いて等化係数をサブキャリア毎に計算し、等化処理部１６０へ出力する。
【００９２】
図１７は、本実施の形態における第２の通信回線品質推定部１６３の構成例を示す図である。通信回線品質推定部１６３は、第２の電力計算部４３と、第２の平均化処理部４４と、電力比計算部４５と、サンプル減算部１１３と、サンプル電力計算部１１４と、第４の平均化処理部１７０と、ＩＤＦＴ部１７１と、を備える。第２の通信回線品質推定部１６３は、図１１に例示した実施の形態４における通信回線品質推定部１００から、セレクタ１１０、パイロット減算部１１２、第１の電力計算部４１、セレクタ１１１を取り除き、第１の平均化処理部４２に代えて第４の平均化処理部１７０を備え、更に、ＩＤＦＴ部１７１を備えた構成となっている。なお、サンプル減算部１１３、サンプル電力計算部１１４および第４の平均化処理部１７０で第１の電力値算出手段を構成し、第２の電力計算部４３および第２の平均化処理部４４で第２の電力値算出手段を構成する。
【００９３】
ＩＤＦＴ部１７１は、等化処理部１６０から受け渡される、信号歪みが補償されたデータシンボルに対して、逆離散フーリエ変換を行い、時間領域信号に変換する変換手段である。
【００９４】
サンプル減算部１１３は、ＩＤＦＴ部１７１から受け渡される時間領域信号に対して、実施の形態４と同様に、サブキャリアセットから決定される、シンボル内の特定サンプルのみを抽出する。サンプル減算部１１３は、フレーム内の初回のデータシンボルを処理するタイミングでは信号をそのまま蓄積し、２番目以降のデータシンボルを処理するタイミングでは、初回のデータシンボルと同一のサンプル位置のサンプルを抽出し、蓄積している初回のデータシンボルから抽出されたサンプルとの間で、同一サンプル位置同士で差分を計算し、サンプル電力計算部１１４へ出力する。また、サンプル減算部１１３では、次のデータシンボルを処理するタイミングで引き続き差分計算を行えるように、抽出したサンプルを蓄積しておく。
【００９５】
サンプル電力計算部１１４は、実施の形態４と同様の処理で電力値を計算し、第４の平均化処理部１７０へ出力する。
【００９６】
第４の平均化処理部１７０は、通信回線品質推定部７１から入力される通信回線品質推定値を初期値として、サンプル電力計算部１１４から入力された電力値を平均化する処理を行う。この平均化処理には、例えば、ＩＩＲ（Infinite  Impulse  Response）フィルタを用いた平均化処理等が適用できる。第４の平均化処理部１７０は、平均化結果を電力比計算部４５へ出力する。
【００９７】
第２の電力計算部４３、第２の平均化処理部４４、および、電力比計算部４５は、前述と同様の処理を行い、最終的に、電力比計算部４５から等化係数算出部１６１に対して、通信回線品質推定結果を出力する。
【００９８】
以上説明したように、本実施の形態では、実施の形態４と同様に、信号送信に使用できるサブキャリアをサブキャリアセットとして定義し、データシンボル部分でも通信回線品質推定を実施できるように構成したのに加えて、データシンボルを用いた通信回線品質推定を、受信信号に含まれる信号歪みを補償した後の信号を用いて行えるようにした。これにより、信号歪みが存在する環境においても精度の良い通信回線品質推定値が得られ、通信品質が改善するという効果が得られる。また、データシンボル部分で通信回線品質推定値の更新が行えるため、通信回線品質の変動に対する追従性が高くなり、環境に依らず良好な通信を維持することができるようになる。
【００９９】
なお、本実施の形態では、第２の通信回線品質推定部１６３における処理結果は、等化係数算出部１６１にのみ出力する構成としたが、特にこれに限定されない。例えば、本実施の形態では明示していないが、誤り訂正符号化が適用されている場合には、復調部において軟判定を行うことで復号性能が改善されることが知られており、推定した通信回線品質推定値を、軟判定を計算するために用いてもよい。また、適応変調等の制御で利用するために、変復調を制御する回路に対して出力する構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明にかかる通信回線品質推定装置は、無線通信に有用であり、特に、ディジタル無線通信に適している。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  データ変調部、１１  既知信号生成部、１２  周波数マッピング部、１３，１７１  ＩＤＦＴ部、１４  ＣＰ付加部、１５  フレーム生成部、１６  Ｄ／Ａ変換処理部、１７  高周波処理部、１８  送信アンテナ、２０  受信アンテナ、２１  高周波処理部、２２  Ａ／Ｄ変換処理部、２３  ＣＰ除去部、２４  ＤＦＴ部、２５  データ復調部、２６，１００  通信回線品質推定部、４０  パイロット加算部、４１  第１の電力計算部、４２  第１の平均化処理部、４３  第２の電力計算部、４４  第２の平均化処理部、４５  （第１の）電力比計算部、６０  制御部、６１  しきい値判定部、７０  伝送路推定部、７１  通信回線品質推定部、８０  第３の電力計算部、８１  第３の平均化処理部、８２  第２の電力比計算部、８３  通信回線品質推定結果出力部、１１０，１１１  セレクタ、１１２  パイロット減算部、１１３  サンプル減算部、１１４  サンプル電力計算部、１６０  等化処理部、１６１  等化係数算出部、１６２  シンボル判定部、１６３  第２の通信回線品質推定部、１７０  第４の平均化処理部。
【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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【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】
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