(57)【要約】  本発明にかかる受信装置は、ヌルシンボルが含まれた信号を受信する受信機１であって、受信した信号からヌルシンボルを抽出するヌル抽出部１３と、ヌル抽出部１３で抽出された各ヌルシンボルの電力を計算する電力計算部１４と、電力計算部１４で計算された各ヌルシンボルの電力に対して複数種類のフィルタリングを実行し、複数種類の電力平均値を求める２次元フィルタ部１５と、２次元フィルタ部１５が求めた電力平均値の非線形処理を行った値に基づいて、受信した信号に含まれているデータシンボルを規格化する規格化部１６と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヌルシンボルが含まれた信号を受信する受信装置であって、
受信した信号からヌルシンボルを抽出するヌル抽出手段と、
前記ヌル抽出手段で抽出された各ヌルシンボルの電力を計算する電力計算手段と、
前記電力計算手段で計算された各ヌルシンボルの電力に対して複数種類のフィルタリングを実行し、複数種類の電力平均値を求めるフィルタ手段と、
前記フィルタ手段が求めた前記電力平均値の非線形処理を行った値に基づいて、前記受信した信号に含まれているデータシンボルを規格化する規格化手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、時間周波数領域においてフィルタリングを実行することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記複数種類のフィルタリングは、狭帯域干渉により受信信号に付加された干渉成分の電力平均値を算出するためのフィルタリングと、バースト干渉により受信信号に付加された干渉成分の電力平均値を算出するためのフィルタリングと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
マルチキャリア無線伝送システムを構成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＳＭ（Industry-Science-Medical）バンドなどにおいて免許の不要な無線通信システムが普及している。この無線通信においては、同一時間、周波数を用いる別の通信や他の無線システム、その他電子レンジ等の電気機器、妨害者などからの干渉波を受け、その通信品質が低下するため、耐干渉性能の向上が必要である。耐干渉性能を向上させる手段として、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）方式においてランダムにヌルシンボルを挿入し、ヌルシンボルで干渉電力を測定する手法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９０６８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
干渉波には、周波数が信号帯域幅より狭い狭帯域干渉、パケット長より時間的に短いバースト干渉、電子レンジの様に短時間では正弦波であるが周波数が変動する干渉など様々なタイプがあり、これらの干渉のタイプを事前に知ることができない場合は、ヌルシンボルから干渉電力を測定する場合に最適なフィルタリングを行うことができない。このため、あるタイプの干渉に対しては耐干渉性能が高くても、別のタイプの干渉に対しては耐干渉性能が低下する、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐干渉性能の高い受信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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヌルシンボルが含まれた信号を受信する受信装置であって、受信した信号からヌルシンボルを抽出するヌル抽出手段と、前記ヌル抽出手段で抽出された各ヌルシンボルの電力を計算する電力計算手段と、前記電力計算手段で計算された各ヌルシンボルの電力に対して複数種類のフィルタリングを実行し、複数種類の電力平均値を求めるフィルタ手段と、前記フィルタ手段が求めた前記電力平均値の非線形処理を行った値に基づいて、前記受信した信号に含まれているデータシンボルを規格化する規格化手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、干渉の種類に応じた最適なフィルタリング結果を得ることができ、受信性能を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明にかかる受信装置を適用した無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、無線機の構成例を示す図である。
【図３】図３は、送信機の構成例を示す図である。
【図４】図４は、受信機の構成例を示す図である。
【図５】図５は、ヌルシンボルが挿入された信号の一例を示す図である。
【図６】図６は、２次元フィルタ部のフィルタ特性としての重み係数の一例を示す図である。
【図７】図７は、フィルタ演算の一例を示す図である。
【図８】図８は、２次元フィルタ部の構成例を示す図である。
【図９】図９は、２次元フィルタの特性（重み係数）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる受信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。
【００１０】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる受信装置を適用した無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、複数の基地局６と複数の移動局７を含んで構成されており、これらの基地局６と移動局７は、それぞれ無線機５およびアンテナ１０を備える。複数の基地局６はそれぞれ有線ネットワーク８に接続される。移動局７は、例えば自動車や鉄道車両、航空機、船舶などの交通手段（移動体）に無線機５が搭載されたものである。また、移動局７を構成しているものと同様の無線機５を人が持ち運ぶ形態もあり得る。図１では記載を省略しているが、受信装置は無線機５を構成している。
【００１１】
基地局６はそれぞれセルと呼ばれるエリアの中にあり、そのエリア内の複数の移動局７と通信を行う。移動局７は基地局６経由で有線ネットワーク８上の通信相手などと通信することができる。移動局７が隣のセルに移動した場合は基地局６との接続を切り替えることにより通信を持続することができる。
【００１２】
図２は、無線機５の構成例を示す図である。図示したように無線機５にはアンテナ１０が接続されており、その内部に受信機１、送信機２およびアンテナ共用器３を備える。時分割共用の場合、アンテナ共用器３は送受の切り替えを行うスイッチであり、周波数分割共用の場合、アンテナ共用器３は送信と受信の周波数を分離するフィルタである。図２では、無線信号を相互に送受信する２台の無線機５を記載しているが、いずれか一方の無線機５が基地局６に搭載され、他方の無線機５が移動局７に搭載されている。
【００１３】
図３は、送信機２の構成例を示す図であり、図示したように、送信機２は、ＲＦ部２１、ＩＦＦＴ部２２、ヌル付加部２３、変調部２４および誤り訂正符号化部２５を備えている。送信機２においては、送信データを誤り訂正符号化部２５が符号化し、変調部２４では符号化後の送信データをＱＰＳＫやＱＡＭといった変調方式に従って変調する。誤り訂正符号化部２５は、専用のハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアで実現してもよい。ソフトウェアで誤り訂正符号化部２５を実現する場合、例えば、誤り訂正符号化部２５として動作するためのプログラムをＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、システムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）などのプロセッサが実行することにより実現する。ヌル付加部２３は、変調後の送信データにヌルを付加し、ヌル付加後の送信データに対してＩＦＦＴ部２２がＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform：逆高速フーリエ変換）を実施してＯＦＤＭ変調を行い、ＯＦＤＭ変調後の送信データをＲＦ部２１が高周波に変換して出力する。
【００１４】
図４は、受信機１の構成例を示す図である。図示したように、受信機１は、ＲＦ部１１、ＦＦＴ部１２、ヌル抽出部１３、電力計算部１４、２次元フィルタ部１５、規格化部１６、復調部１７および誤り訂正復号部１８を備えている。受信機１においては、送信機２が送信した高周波信号を受信すると、まず、受信した信号をＲＦ部１１がベースバンド信号に変換し、次に、ＯＦＤＭシンボル毎にＦＦＴ部１２がサブキャリアに分解する。ヌル抽出部１３は、シンボル毎、ＯＦＤＭサブキャリア毎の信号（ＦＦＴ部１２からの出力信号）からヌルシンボルを抽出し、電力変換部１４がヌル抽出部１３で抽出されたヌルシンボルである複素数信号（Ｉ＋Ｑｊ）の電力値Ｉ2＋Ｑ2を計算し、２次元フィルタ部１５が時間周波数領域で電力値の平均化を行う。規格化部１６は、２次元フィルタ部１５によって算出された平均電力値を用いて、ＦＦＴ部１２からの出力信号のうち、ヌルでない信号部分（データ信号部分）の規格化を行う。規格化は電力値（２次元フィルタ部１５から出力された平均電力値）の平方根で除算することにより行う。ヌルシンボル部分の平均電力値は干渉電力そのものであり、干渉電力が大きいシンボルは小さな重みとなることで干渉が抑圧される。このとき、干渉と同時に信号（データ成分）も抑圧されるが、規格化部１６から出力された信号を復調部１７が復調した後、誤り訂正復号部１８が復号処理を行うことにより回復することができる。誤り訂正復号部１８は、専用のハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアで実現してもよい。ソフトウェアで誤り訂正復号部１８を実現する場合、例えば、誤り訂正復号部１８として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現する。
【００１５】
図５は、ヌルシンボルが挿入（付加）された信号の一例を示す図である。ヌルシンボルでないところは信号（データシンボル）が伝送される。図６は、２次元フィルタ部１５のフィルタ特性としての重み係数の一例を示す図である。図６では、７×７の時間周波数領域で重みがすべて１の特性を有するフィルタを示している。図７は、図６に示した特性のフィルタを用いて図５に示した信号をフィルタリングする場合のフィルタ演算の一例を示す図である。この例では、Ａ点（Ａが付与されたデータシンボル）の干渉電力はＡ点を中心として７×７の領域にあるヌル点（Ｂが付与されたヌルシンボル）の電力の平均となる。
【００１６】
図８は、２次元フィルタ部１５の構成例を示す図である。２次元フィルタ部１５は、第１の２次元フィルタ１５１、第２の２次元フィルタ１５２、第３の２次元フィルタ１５３および最大値選択部１５４を備える。各２次元フィルタ（第１の２次元フィルタ１５１、第２の２次元フィルタ１５２および第３の２次元フィルタ１５３）は、それぞれ異なる特性を有する。最大値選択部１５４は、各２次元フィルタから出力される電力値のうち、最大の電力値を選択して出力する。各２次元フィルタはそれぞれ異なるタイプの干渉に適したフィルタであるため、その最大値を干渉電力とすることで異なるタイプの干渉に対応することができる。
【００１７】
図９は、各２次元フィルタの特性（重み係数）の一例を示す図である。図９の例では、第１の２次元フィルタ１５１が時間周波数領域で３×１５の範囲で等重みのフィルタ、第２の２次元フィルタ１５２が時間周波数領域で７×７の範囲で等重みのフィルタ、第３の２次元フィルタ１５３が時間周波数領域で１５×３の範囲で等重みのフィルタとしている。第１の２次元フィルタ１５１は時間分解能が高く周波数分解能が低い。そのため時間変動が速い干渉に対して性能が高いが、狭帯域干渉に対しては性能が低い。一方、第３の２次元フィルタ１５３は時間分解能が低く周波数分解能が高い。そのため時間変動が速い干渉に対して性能が低いが、狭帯域干渉に対しては性能が高い。第２の２次元フィルタ１５２は、第１の２次元フィルタ１５１と第３の２次元フィルタ１５３の中間の特性となる。これらのフィルタ出力の最大値などの非線形処理によるフィルタリング結果として２次元フィルタ部１５が出力することで狭帯域干渉と時間変動の速いバースト干渉に対して高い耐干渉性能を得ることができる。非線形処理には最大値以外にメジアン値などを用いることができる。
【００１８】
図８では、特性の異なる３種類の２次元フィルタを備えた２次元フィルタ部１５の構成例を示したが、４種類以上の２次元フィルタを備えた構成や２種類の２次元フィルタを備えた構成としてもよい。
【００１９】
このように、本実施の形態の受信装置は、複数のヌルシンボルにおける受信電力を時間周波数領域で平均化する２次元フィルタ処理において、複数の異なる特性のフィルタを用いてフィルタリングを行い、複数のフィルタリング結果のうち最大値などの非線形処理を使用してデータシンボルの規格化を行うこととした。これにより、狭帯域干渉やバースト干渉など、干渉の種類に応じた最適なフィルタリング結果を得ることができ、受信性能を向上させることができる。
【００２０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
以上のように、本発明にかかる受信装置は、ヌルシンボルが挿入されている無線信号を送受信する通信装置（基地局、移動局など）を構成する受信装置として有用である。
【符号の説明】
【００２２】
１  受信機、２  送信機、３  アンテナ共用器、５  無線機、６  基地局、７  移動局、８  有線ネットワーク、１０  アンテナ、１１，２１  ＲＦ部、１２  ＦＦＴ部、１３  ヌル抽出部、１４  電力計算部、１５  ２次元フィルタ部、１６  規格化部、１７  復調部、１８  誤り訂正復号部、２２  ＩＦＦＴ部、２３  ヌル付加部、２４  変調部、２５  誤り訂正符号化部、１５１  第１の２次元フィルタ、１５２  第２の２次元フィルタ、１５３  第３の２次元フィルタ、１５４  最大値選択部。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月18日(2016.5.18)
【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】
ヌルシンボルが含まれた信号を受信する受信装置であって、
受信した信号からヌルシンボルを抽出するヌル抽出手段と、
前記ヌル抽出手段で抽出された各ヌルシンボルの電力を計算する電力計算手段と、
前記電力計算手段で計算された各ヌルシンボルの電力に対して複数種類のフィルタリングを実行し、複数種類の電力平均値を求めるフィルタ手段と、
前記フィルタ手段が求めた前記電力平均値の非線形処理を行った値に基づいて、前記受信した信号に含まれているデータシンボルを規格化する規格化手段と、
を備え、
前記フィルタ手段が実行する各フィルタリングは、同一の前記各ヌルシンボルの電力を対象として前記電力平均値を求めることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、時間周波数領域においてフィルタリングを実行することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記複数種類のフィルタリングは、狭帯域干渉により受信信号に付加された干渉成分の電力平均値を算出するためのフィルタリングと、バースト干渉により受信信号に付加された干渉成分の電力平均値を算出するためのフィルタリングと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
マルチキャリア無線伝送システムを構成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の受信装置。
【国際調査報告】
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