(57)【要約】【課題】受信機の受信信号から直接波の受信信号を抽出するときの精度向上を図る。【解決手段】ＯＦＤＭ方式の無線通信システムであり、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号を、サイクリックプレフィックスなしで送信する送信機１０と、送信機１０から送信されたＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出する受信機２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ方式の無線通信システムであり、
送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号を、サイクリックプレフィックスなしで送信する送信機と、
前記送信機から送信されたＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出する受信機と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記サイクリックプレフィックスなしの区間に、前記送信機の送信電力を一定に保つためのランダム信号を送信するサブキャリアを、前記有信号サブキャリア及び前記無信号サブキャリア以外の周波数帯域に設けたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの受信機であり、
送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号がサイクリックプレフィックスなしで送信機から送信された該ＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出する、
ことを特徴とする受信機。
【請求項４】
ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの直接波抽出方法であり、
送信機が、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号を、サイクリックプレフィックスなしで送信するステップと、
受信機が、前記送信機から送信されたＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出するステップと、
を含むことを特徴とする直接波抽出方法。
【請求項５】
ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの受信機のコンピュータに、
送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号がサイクリックプレフィックスなしで送信機から送信された該ＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均するステップと、
平均した時間信号を周波数領域に変換するステップと、
前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出するステップと、
を実行させるための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、無線通信システム、受信機、直接波抽出方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの送信機から送信された電波は、電波伝搬路を介して受信機に到達する。その受信機に到達する電波は、一般に直接波と反射波を含む。受信機の受信信号から直接波の受信信号を抽出する技術の一つとして、直接波と反射波の電力比を表すＫファクターを利用する技術が知られている。例えば、遅延プロファイルを元にして、Ｋファクターが規定値より大きくなることを判定の基準として、直接波を抽出している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Doukas, A. ; Univ. of Patras, Patras ; Kalivas, G.、“Rician K Factor Estimation for Wireless Communication Systems”、Wireless and Mobile Communications, 2006. ICWMC '06. International、pp. 69、29-31 July 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来技術では、電波伝搬路として特に道幅の狭い環境においては、直接波と反射波との間の到来時間差が少なく、また電力差も少ないことからＫファクターが小さく、遅延プロファイルを元にして、Ｋファクターの変化を利用して直接波を抽出することが難しい。このため、直接波の抽出精度が低下する。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、受信機の受信信号から直接波の受信信号を抽出するときの精度向上を図ることができる、無線通信システム、受信機、直接波抽出方法、及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る無線通信システムは、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式の無線通信システムであり、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号を、サイクリックプレフィックスなしで送信する送信機と、前記送信機から送信されたＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出する受信機と、を備えたことを特徴とする。
（２）本発明に係る無線通信システムは、上記（１）の無線通信システムにおいて、前記サイクリックプレフィックスなしの区間に、前記送信機の送信電力を一定に保つためのランダム信号を送信するサブキャリアを、前記有信号サブキャリア及び前記無信号サブキャリア以外の周波数帯域に設けたことを特徴とする。
【０００７】
（３）本発明に係る受信機は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの受信機であり、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号がサイクリックプレフィックスなしで送信機から送信された該ＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出する、ことを特徴とする。
【０００８】
（４）本発明に係る直接波抽出方法は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの直接波抽出方法であり、送信機が、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号を、サイクリックプレフィックスなしで送信するステップと、受信機が、前記送信機から送信されたＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均し、平均した時間信号を周波数領域に変換し、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
（５）本発明に係るコンピュータプログラムは、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムの受信機のコンピュータに、送受信機間で既知である既知信号を送信信号として割り当てる有信号サブキャリアと、送信信号として０を割り当てる無信号サブキャリアとを有するＯＦＤＭ信号がサイクリックプレフィックスなしで送信機から送信された該ＯＦＤＭ信号の時間信号の受信を繰り返して平均するステップと、平均した時間信号を周波数領域に変換するステップと、前記無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することを判断基準として直接波の受信信号を抽出するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受信機の受信信号から直接波の受信信号を抽出するときの精度向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ信号の送信手順を説明するためのタイムチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態に係るＯＦＤＭ信号の送信手順を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１の構成を示すブロック図である。この無線通信システム１は直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式を使用する。無線通信システム１において、送信機１０はＯＦＤＭ信号送信部１１を備える。受信機２０はＯＦＤＭ信号受信部２１を備える。
【００１３】
送信機１０において、ＯＦＤＭ信号送信部１１はＯＦＤＭ信号を送信する。送信機１０から送信されたＯＦＤＭ信号の電波は、電波伝搬路を介して受信機２０に到達する。その受信機２０に到達するＯＦＤＭ信号の電波は一般に直接波と反射波を含む。受信機２０において、ＯＦＤＭ信号受信部２１は、送信機１０から送信されて受信機２０に到達した電波からＯＦＤＭ信号を受信する。また、ＯＦＤＭ信号受信部２１は、受信したＯＦＤＭ信号（以下、ＯＦＤＭ受信信号と称する）から直接波の信号（以下、直接波受信信号と称する）を抽出する。
【００１４】
以下、図２を参照して、本実施形態に係る送信機１０および受信機２０の動作を説明する。図２は、本実施形態に係るＯＦＤＭ信号の送信手順を説明するためのタイムチャートである。
【００１５】
［送信機の送信処理］
初めに送信機１０のＯＦＤＭ信号送信部１１の動作を説明する。まずＯＦＤＭシンボルの送信開始タイミング（ｔ＝０とする）に合わせて、送信信号として、送受信機間で既知である疑似乱数系列を割り当てる。ＯＦＤＭシンボル時間（ガードインターバルを含まない）をＴとし、ガードインターバル時間をＴｇとする。そして、疑似乱数系列の長さをＮ、疑似乱数系列のシンボル時間をＴｎとすると、疑似乱数系列は「Ｎ×Ｔｎ≦Ｔ」を満たすものとする。疑似乱数系列として、例えば、Ｍ系列を利用できる。又は、疑似乱数系列としては、ｋ×Ｔｎ時間遅延した自身との相関値が低くなる系列であれば、任意の系列であってもよい（但し、ｋ＜Ｎ）。これにより、時刻「ｔ＝０」から「ｔ＝Ｔ」まで疑似乱数系列（例えばＭ系列）が送信される（図２参照）。
【００１６】
次いで、時刻「ｔ＝Ｔ」から「ｔ＝Ｔ＋Ｔｇ」までは送信信号として０を割り当てる（つまり、送信を行わない）。次いで、時刻「ｔ＝Ｔ＋Ｔｇ」からは、送受信機間で既知である既知信号を各サブキャリアに割り当てたＯＦＤＭシンボル（以下、シンボルＡと称する）の送信を開始する。但し、送受信機間で既知である特定のサブキャリア（以下、無信号サブキャリアと称する）には既知信号を割り当てない。つまり、無信号サブキャリアには送信信号として０を割り当てる。したがって、シンボルＡとして、無信号サブキャリア以外のサブキャリア（以下、有信号サブキャリアと称する）には既知信号が割り当てられ、無信号サブキャリアには０が割り当てられる。
【００１７】
これにより、時刻「ｔ＝Ｔ」から「ｔ＝Ｔ＋Ｔｇ」までのガードインターバルのタイミングではサイクリックプレフィックス（Cyclic prefix：Ｃ／Ｐ）を付加していない状態になる（図２参照）。この後、シンボルＡを時刻「ｔ＝Ｔ＋Ｔｇ」から「２Ｔ＋Ｔｇ」まで送信する（図２参照）。
【００１８】
上述の送信手順を、「２Ｔ＋２Ｔｇ」の周期で所定回数、又は受信機２０からの終了通知を受けるまで繰り返す（図２参照）。
【００１９】
［受信機の受信処理］
次に受信機２０のＯＦＤＭ信号受信部２１の動作を説明する。まず、送信機１０から送信されたＯＦＤＭ信号を受信し、このＯＦＤＭ受信信号と送受信機間で既知である疑似乱数系列（例えばＭ系列）とのスライディング相関を演算する。この相関値のピークが立つタイミングをシンボル同期タイミングとして保持する。受信機側の時刻をt’とし、シンボル同期タイミングを「t’＝０」とする。
【００２０】
次いで、時刻「t’＝Ｔ＋Ｔg」から「t’＝２Ｔ＋Ｔg」までのＯＦＤＭ受信信号（時間領域のＯＦＤＭ受信信号（時間信号））「ｒ１（ｉ），ｉ＝０，１，２，３，・・・」を取得する。ｉは受信シンボル番号である。ｒ１（ｉ）は１回目に取得されたｉ番目の受信シンボルの時間信号である。この時間信号の取得を「２Ｔ＋２Ｔｇ」の周期で繰り返し、該取得した時間信号の平均を計算する。ｊ回目に取得したｉ番目の受信シンボルの時間信号をｒｊ（ｉ）とすると、ｉ番目の受信シンボルの時間信号の平均ｒ（ｉ）は次式で表される。
ｒ（ｉ）＝（ｒ１（ｉ）＋ｒ２（ｉ）＋・・・＋ｒｊ（ｉ））／ｊ
【００２１】
次いで、その時間信号の平均ｒ（ｉ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより、各サブキャリアの受信信号ｒ（ｋ）を取得する。次いで、有信号サブキャリアと無信号サブキャリアの電力比を計算する。次いで、該電力比に基づいて、有信号サブキャリアの電力の方が無信号サブキャリアの電力よりも規定値以上大きいかを判断する。
【００２２】
この判断の結果が合格（有信号サブキャリアの電力の方が無信号サブキャリアの電力よりも規定値以上大きい）である場合には、上述の時間信号の平均処理を終了する。これは、サイクリックプレフィックスがない状態でＦＦＴを行うと、反射波（言い換えれば遅延波）によってサブキャリア間干渉が生じるが、時間平均によってサブキャリア間干渉が減少したことを、遅延波が除去されたことの判定基準として利用していることによる。これにより、該判断の結果が合格である場合には、時間信号の平均ｒ（ｉ）を、送信機１０から受信機２０までの電波伝搬路における反射波の成分が相殺されたものとして扱うことができる。したがって、該判断が合格した時には、有信号サブキャリアの受信信号ｒ（ｋ）は直接波受信信号が抽出されている。
【００２３】
上述したように本実施形態によれば、Ｋファクターが小さい電波環境であっても、受信機２０の受信信号から直接波の受信信号を容易に抽出することができる。これにより、受信機２０の受信信号から直接波の受信信号を抽出するときの精度が向上する。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００２５】
例えば、直接波の受信信号を抽出する判断基準として、無信号サブキャリアの電力の小ささが規定条件を満足することであってもよい。例えば、上述した実施形態のように、有信号サブキャリアと無信号サブキャリアの電力比に基づいて、有信号サブキャリアの電力の方が無信号サブキャリアの電力よりも規定値以上大きいであってもよい。又は、有信号サブキャリアと無信号サブキャリアの電力比に基づいて、無信号サブキャリアの電力の方が有信号サブキャリアの電力よりも規定値以上小さいであってもよい。又は、無信号サブキャリアの電力が規定値以下であるであってもよい。
【００２６】
［他の実施形態］
上述した実施形態では、図２のタイムチャートに示される時刻「Ｔ」から「Ｔ＋Ｔｇ」まで及び時刻「２Ｔ＋Ｔｇ」から「２Ｔ＋２Ｔｇ」までのように信号を送信しないタイミングと、それ以外の信号を送信するタイミングとが存在する。このように送信信号の電力が変化することにより送信機の電力増幅器などで歪みが生じることがある。その歪みの発生を防止すための方法として、図３に例示されるように、Ｃ／Ｐなしの区間において、サブキャリアｆｂにより、送信電力を一定に保つためのランダム信号を送信する。該サブキャリアｆｂは、疑似乱数系列及びシンボルＡのサブキャリアｆａ以外の周波数ｆから構成されるサブキャリアとして設けられる。シンボルＡのサブキャリアは、シンボルＡの有信号サブキャリアと無信号サブキャリアから構成される。
【００２７】
例えば、評価したい（送信できる）周波数帯域が１０ＭＨｚであるとする。この１０ＭＨｚのうち、例えば周波数の低い方の５ＭＨｚに疑似乱数系列及びシンボルＡのサブキャリアｆａを割り当て、一方、Ｃ／Ｐなしの区間において周波数の高い方の５ＭＨｚにサブキャリアｆｂを割り当てる。これにより、周波数の低い方の５ＭＨｚにおいて直接波の抽出を行うことができると共に、送信機の電力増幅器などでの歪みの発生を防止できる。なお、周波数の高い方の５ＭＨｚにおいて直接波の抽出を行う場合には、周波数の割り当ての仕方を逆に、つまり、周波数の高い方の５ＭＨｚに疑似乱数系列及びシンボルＡのサブキャリアｆａを割り当て、一方、Ｃ／Ｐなしの区間において周波数の低い方の５ＭＨｚにサブキャリアｆｂを割り当てればよい。
【００２８】
また、上述した無線通信システム１の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
【００２９】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００３０】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１…無線通信システム、１０…送信機、１１…ＯＦＤＭ信号送信部、２０…受信機、２１…ＯＦＤＭ信号受信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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