(57)【要約】【課題】付加雑音の有無にかかわらず、伝送効率を向上させるチャネル推定装置及びチャネル推定方法を提供する。【解決手段】複素ケプストラム演算部１１０は、受信信号のデータ部を複素ケプストラム分析し、移動平均演算部１２１は、複素ケプストラムの移動平均値を算出する。カットオフケフレンシ判定部１２２は、平均化複素ケプストラムの絶対値のピークを検出し、予め定められた閾値を超えるピークのケフレンシのうち、最も高いケフレンシをカットオフケフレンシとし、リフタリング処理部１２３は、複素ケプストラムのうち、カットオフケフレンシより高い成分を０とするリフタリング処理を行う。ＦＦＴ部１２４は、リフタリング処理された複素ケプストラムにＦＦＴ処理を施してチャネル推定値を求める。【選択図】図１
2011009950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号から複素ケプストラムを算出する複素ケプストラム演算手段と、
算出された前記複素ケプストラムに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定し、推定した範囲におけるケフレンシの複素ケプストラムを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段と、
を具備するチャネル推定装置。
【請求項２】
前記チャネル推定値算出手段は、
算出された前記複素ケプストラムの所定周期分の移動平均値を算出する平均化手段を具備し、
算出した移動平均値の絶対値のピークに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定する請求項１に記載のチャネル推定装置。
【請求項３】
前記チャネル推定値算出手段は、
算出された前記移動平均値の絶対値のピークを検出し、予め定められた閾値を超える前記ピークのケフレンシのうち、最も高いケフレンシをカットオフケフレンシと判定するカットオフケフレンシ判定手段と、
算出された前記複素ケプストラムのうち、前記カットオフケフレンシより高い成分を０とするリフタリング処理を行うリフタリング処理手段と、
を具備する請求項２に記載のチャネル推定装置。
【請求項４】
受信信号から複素ケプストラムを算出する複素ケプストラム演算工程と、
算出された前記複素ケプストラムに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定し、推定した範囲におけるケフレンシの複素ケプストラムを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出工程と、
を具備するチャネル推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複素ケプストラム分析を用いたチャネル推定装置及びチャネル推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、信号は障害物などで反射してマルチパス環境が生じたり、移動体の移動によりドップラー変動が生じたりすると、伝搬路を通った信号は振幅変動や位相回転といった影響を受ける。このため、受信品質を向上させるためには、伝搬路の状態を推定するチャネル推定が重要となる。
【０００３】
一般的なチャネル推定は、受信信号のパイロットシンボル部分とパイロットシンボルのレプリカとの相関演算により行われる。ゆえに、信号に一定間隔でパイロットシンボルを挿入する必要があるため、パイロットシンボル分のリソースを消費し、その分伝送効率が低下する。
【０００４】
そこで、パイロットシンボルなどの既知信号を用いずにチャネル推定を行う技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、伝搬路を有限長（Ｌ次）のＦＩＲフィルタと仮定したＯＦＤＭシステムにおいて、付加雑音がないと仮定すると、送信信号のｚ変換の逆を受信信号のｚ変換に掛けることで伝搬路のインパルス応答が得られることが開示されている。ここで、伝搬路は有限長のＦＩＲフィルタと仮定しているため、実際のインパルス応答長以降は０になる。この性質に基づき、送信信号のｚ変換の逆を未知数とした線形方程式を解くことにより、既知信号（パイロットシンボル）を用いずにチャネル推定を行うことができ、伝送効率の低下を回避することができる。
【０００５】
また、特許文献２には、過去のチャネル推定値を比較し、チャネル推定値の変動量に応じてパイロットシンボルの挿入周期を変更し、チャネル変動が少ない場合には、パイロットシンボルの挿入周期を長くすることにより、伝送効率を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０１２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２９４３号公報
【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、上述した特許文献１に開示の技術では、伝搬路（ＦＩＲフィルタ）の次数を推定することが重要であるが、付加雑音がある場合にはこの伝搬路の次数推定が困難である。すなわち、付加雑音が無視できる程度に高いＳＮＲが必要である。
【０００８】
また、上述した特許文献２に開示の技術では、パイロットシンボルの挿入周期は長くなるものの、パイロットシンボルを使用することには変わりないので、伝送効率は少なからず低下する。
【０００９】
本発明の目的は、付加雑音の有無にかかわらず、伝送効率を向上させるチャネル推定装置及びチャネル推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のチャネル推定装置は、受信信号から複素ケプストラムを算出する複素ケプストラム演算手段と、算出された前記複素ケプストラムに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定し、推定した範囲におけるケフレンシの複素ケプストラムを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段と、を具備する。
【００１１】
本発明のチャネル推定方法は、受信信号から複素ケプストラムを算出する複素ケプストラム演算工程と、算出された前記複素ケプストラムに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定し、推定した範囲におけるケフレンシの複素ケプストラムを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、付加雑音の有無にかかわらず、伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るチャネル推定装置の構成を示すブロック図
【図２】平均化複素ケプストラムの絶対値を示す図
【図３】複素ケプストラムの各ケフレンシ成分について示した図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（一実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係るチャネル推定装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、チャネル推定装置１００は、複素ケプストラム演算部１１０と、チャネル推定値算出部１２０を備え、受信信号からチャネル推定値を導出する。
【００１６】
また、複素ケプストラム演算部１１０は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１１１、複素対数演算部１１２、位相アンラップ処理部１１３及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１１４を備え、受信信号から複素ケプストラムを算出する。以下、各部の構成について説明する。
【００１７】
ＦＦＴ部１１１は、受信信号のデータ部にＦＦＴ処理を施して複素対数演算部１１２に出力する。受信信号をｘ（ｔ）で表し、ＦＦＴ処理後の信号をＸ（ω）とすると、ＦＦＴ処理は次式（１）のように表せる
Ｆ［ｘ（ｔ）］＝Ｘ（ω）・・・（１）
【００１８】
複素対数演算部１１２は、ＦＦＴ部１１１から出力された受信信号の複素対数を算出して位相アンラップ処理部１１３に出力する。なお、複素対数演算処理は次式（２）のように表せる。
ｌｏｇＸ（ω）＝ｌｏｇ｜Ｘ（ω）｜＋ｉａｒｇＸ（ω）・・・（２）
【００１９】
位相アンラップ処理部１１３は、複素対数演算部１１２から出力された信号に位相アンラップ処理を行ってＩＦＦＴ部１１４に出力する。ここで、複素対数の虚部は位相に相当するが、計算機等で位相ａｒｇＸ（ω）を求めると、計算値は−π〜πの範囲となるため、前後の値に２πの位相飛びが生じる可能性がある。これを補正するために位相アンラップ処理を行う。
【００２０】
ＩＦＦＴ部１１４は、位相アンラップ処理部１１３から出力された信号にＩＦＦＴ処理を施してチャネル推定値算出部１２０の移動平均演算部１２１及びリフタリング処理部１２３に出力する。
【００２１】
このように、複素ケプストラム演算部１１０は、受信信号をＦＦＴして得られた値の複素対数をＩＦＦＴしており、これを複素ケプストラム分析という。この処理は、音声信号と伝搬路特性を分離する手段として、音声信号処理の分野でよく用いられている。また、この処理は、伝搬路特性と信号のパワースペクトルとを比較した場合、伝搬路特性が周波数領域で滑らかに変化する関数であるという性質を利用しており、伝搬路特性が低ケフレンシ、信号の特性が高ケフレンシに現れる。よって、伝搬路の次数を推定する必要がなく、付加雑音の影響を考慮する必要もない。なお、周波数領域における、スペクトラム（Spectrum）、周波数（Frequency）、フィルタ（Filter）は、それぞれケプストラム領域における、ケプストラム（Cepstrum）、ケフレンシ（Quefrency）、リフタ（Lifter）に相当する。
【００２２】
チャネル推定値算出部１２０は、移動平均演算部１２１、カットオフケフレンシ判定部１２２、リフタリング処理部１２３及びＦＦＴ部１２４を備え、複素ケプストラム演算部１１０のＩＦＦＴ部１１４から出力された複素ケプストラムを用いてチャネル推定値を算出する。以下、各部の構成について説明する。
【００２３】
移動平均演算部１２１は、複素ケプストラム演算部１１０から出力された複素ケプストラムの過去数周期分の移動平均値を算出し、算出した複素ケプストラムの移動平均値（平均化複素ケプストラム）をカットオフケフレンシ判定部１２２に出力する。なお、移動平均の算出に用いる複素ケプストラムの周期数については、予め設定しておく。
【００２４】
カットオフケフレンシ判定部１２２は、移動平均演算部１２１から出力された平均化複素ケプストラムの絶対値のピークを検出し、予め定められた閾値を超えるピークのケフレンシのうち、最も高いケフレンシをカットオフケフレンシとして、リフタリング処理部１２３に出力する。
【００２５】
リフタリング処理部１２３は、複素ケプストラム演算部１１０から出力された複素ケプストラムのうち、カットオフケフレンシ判定部１２２から出力されたカットオフケフレンシより高い成分を０とするリフタリング処理を行い、ＦＦＴ部１２４に出力する。
【００２６】
ＦＦＴ部１２４は、リフタリング処理部１２３から出力された複素ケプストラムにＦＦＴ処理を施してチャネル推定値を求め、求めたチャネル推定値をチャネル推定装置１００から出力する。
【００２７】
次に、上述したカットオフケフレンシ判定部１２２の動作について具体的に説明する。カットオフケフレンシ判定部１２２は、移動平均演算部１２１から出力された平均化複素ケプストラムの絶対値を算出する。算出した平均化複素ケプストラムの絶対値を図２に示す。図２において、横軸はケフレンシを、縦軸はパワを示している。なお、複素ケプストラムの移動平均値を用いているのは、伝搬路状態によっては瞬間的な遅延パスの消失等が生じ、ピークの検出が困難となるためである。
【００２８】
カットオフケフレンシ判定部１２２は、ケフレンシ０から検出打ち切りケフレンシ（ここでは、ケフレンシ４０）の間において、平均化複素ケプストラムの絶対値のピークのうち予め定められた閾値を超えるピークを検出する。図２では、ピーク４３〜４５までの３つのピークが検出される。
【００２９】
検出された３つのピークのケフレンシには伝搬路情報が含まれていると考えられるので、これらのピークのうち、最も高いケフレンシであるケフレンシ１４をカットオフケフレンシとし、リフタリング処理部１２３に通知する。このように、カットオフケフレンシ判定部１２２は、検出されたピークに基づいて、伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定することになる。
【００３０】
次に、上述したリフタリング処理部１２３の動作について具体的に説明する。図３は、複素ケプストラムの各ケフレンシ成分について示した図である。図３（ａ）はリフタリング処理前を、図３（ｂ）はリフタリング処理後をそれぞれ示している。これらの図から分かるように、リフタリング処理部１２３は、カットオフケフレンシ（ここでは、ケフレンシ１４）より高いケフレンシの複素ケプストラムの成分を０に置き換える。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、受信信号のデータ部を複素ケプストラム分析し、複素ケプストラムのピークを検出し、検出したピークから伝搬路情報が含まれるケフレンシの範囲を推定してカットオフケフレンシを設定し、カットオフケフレンシに基づいて、複素ケプストラムのリフタリング処理を行うことにより、パイロットシンボルなどの既知信号を用いることなくチャネル推定値を算出することができるので、既知信号分のリソースをデータに割り当てることができ、よって、伝送効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、受信信号のデータ部を複素ケプストラム分析し、パイロット信号などの既知信号を用いることなくチャネル推定値を算出するものとして説明したが、リソースに余裕がある場合などパイロット信号を含む信号を受信する場合には、パイロット信号を複素ケプストラム分析してチャネル推定値を算出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかるチャネル推定装置及びチャネル推定方法は、移動通信システムにおける無線受信装置等に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１１０  複素ケプストラム演算部
１１１  ＦＦＴ部
１１２  複素対数演算部
１１３  位相アンラップ処理部
１１４  ＩＦＦＴ部
１２０  チャネル推定値算出部
１２１  移動平均演算部
１２２  カットオフケフレンシ判定部
１２３  リフタリング処理部
１２４  ＦＦＴ部
【図１】
2011009950.tif 000003
【図２】
2011009950.tif 000004
【図３】
2011009950.tif 000005