(57)【要約】【課題】Ｍ−ａｒｙ通信システムの受信装置においてＳＮ比推定を実現する。【解決手段】Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置２００は、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の符号系列を生成する符号系列発生部１３と、受信部１２の受信信号によって表される符号系列と前記Ｍ個の符号系列との相関演算を行ってＭ個の相関値を生成するＭ個の相関器１ａ〜Ｍａと、ＳＮ比推定部２２と、を備え、周期的に同期用符号系列を表す同期信号を受信する。ＳＮ比推定部２２は、同期信号の受信タイミングにおける、同期用符号系列に対応する相関器の出力に基づいてＳＮ比を推定する。或いは、同期信号の受信タイミングにおける、同期用符号系列に対応する相関器の出力から信号成分を推定する一方で、同期信号の受信タイミングにおける、それ以外の相関器の出力から雑音成分を推定し、前記信号成分と前記雑音成分からＳＮ比を推定する。【選択図】図２
2008141545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定位置に特定の符号系列を含む、Ｍ−ａｒｙ通信方式に従って、送信された信号を受信する受信部と、
Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の符号系列を生成する符号系列発生部と、
前記受信部の受信信号によって表される符号系列と前記Ｍ個の符号系列の夫々との相関を表すＭ個の相関値を生成する相関部と、を備えた、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置であって、
前記特定の符号系列に対応する相関値に基づいて、ＳＮ比を推定するＳＮ比推定部を備えた
ことを特徴とするＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項２】
前記受信部は、前記特定位置に対応する特定タイミングに前記特定の符号系列を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項３】
前記Ｍ個の相関値の内、前記特定の符号系列に対応する相関値を特定相関値と呼び、それ以外の相関値を非特定相関値と呼んだ場合、
前記ＳＮ比推定部は、前記特定タイミングにおける前記特定相関値及び前記非特定相関値に基づいて前記ＳＮ比を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項４】
前記ＳＮ比推定部は、
前記特定タイミングにおける前記特定相関値に基づいて、前記ＳＮ比における信号成分を推定する信号成分推定部と、
前記特定タイミングにおける前記非特定相関値に基づいて、前記ＳＮ比における雑音成分を推定する雑音成分推定部と、を備え、
前記信号成分と前記雑音成分から前記ＳＮ比を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項５】
当該受信装置は、周期的に、前記特定の符号系列に対応する同期信号を受信し、
前記特定タイミングは、前記同期信号の受信タイミングである
ことを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項６】
前記相関部は、前記受信信号によって表される前記符号系列と前記Ｍ個の符号系列の夫々との相関演算を行うことにより、前記Ｍ個の相関値を生成する
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式（Ｍ進スペクトラム拡散通信方式）を用いて通信を行うＭ−ａｒｙ通信システムの受信装置に関し、特に、その受信装置におけるＳＮ比推定手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、周波数利用効率の良い通信方式としてＭ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式が提案されており、今後のＡＶ分野への適用が期待されている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。この通信方式を採用した従来のＭ−ａｒｙ通信システムについて簡単に説明する。
【０００３】
Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける送信装置は、Ｍ個の符号系列を発生する符号系列発生部を備え、送信データに応じて、１個の符号系列を選択する（Ｍは２以上の整数）。例えば、２ビットの情報を送信する場合には、４個の符号系列が必要となる。また、これらＭ個の符号系列において、異なる符号系列間の相互相関は、略ゼロとされる。
【０００４】
一方、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置は、送信側と同じＭ個の符号系列を発生する符号系列発生部と、Ｍ個の相関器を備え、これらの符号系列の夫々と、送信装置から受信した符号系列との相関演算を行って、Ｍ個の相関値を得る。
【０００５】
送信装置で選択された符号系列と同じ符号系列を用いて相関演算を行った場合の相関値は大きい値となるが、送信装置で選択された符号系列と異なる符号系列を用いて相関演算を行った場合の相関値は、上述のように異なる符号系列間の相互相関が略ゼロであるため、非常に小さい値となる。
【０００６】
従って、受信装置では、送信装置が用いるすべての符号系列と、受信した符号系列との相関演算を行い、最も大きい相関値を得ることのできる符号系列に対応するデータを、送信データであると推定することができる。尚、送信装置と受信装置は、符号系列とデータの対応関係を表す情報を共有しているため、受信装置は、このような送信データの推定を行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３５３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−７４１９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５４００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、無線通信において、ＳＮ比（信号対雑音比）推定は重要な技術となっている。例えば、アンテナの指向性制御はＳＮ比を基準として実施される。また、消費電力の低減及び干渉の低減を目的とした、送信電力を必要最小限に抑える電力制御もＳＮ比を基に実施可能である。
【０００９】
ＳＮ比推定の手法の１つとして、パイロット信号（参照信号）を用いないブラインドＳＮ比推定手法がある。ブラインドＳＮ比推定手法としては、２次モーメントと４次モーメントを用いる方法、高次モーメントを用いる方法、及び、最尤推定アルゴリズムを用いる方法がある。しかし、これらの方法は何れも、信号成分が定常的に存在する通信方式を対象としている。Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式では、Ｍ個の相関器の内、どの相関器に信号成分が含まれているかの推定が困難であり、従来のブラインドＳＮ比推定手法をそのまま用いる訳にはいかない。
【００１０】
尚、上記特許文献３に記載の手法は、Ｍ相ＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式に適用されるＳＮ比推定手法であり、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式に適用されるものではない。
【００１１】
そこで本発明は、ＳＮ比推定を実現可能とする、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係るＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置は、特定位置に特定の符号系列を含む、Ｍ−ａｒｙ通信方式に従って、送信された信号を受信する受信部と、  Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の符号系列を生成する符号系列発生部と、
前記受信部の受信信号によって表される符号系列と前記Ｍ個の符号系列の夫々との相関を表すＭ個の相関値を生成する相関部と、を備えた、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置であって、前記特定の符号系列に対応する相関値に基づいて、ＳＮ比を推定するＳＮ比推定部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置において、ＳＮ比推定が可能となる。
【００１４】
具体的には例えば、前記受信部は、前記特定位置に対応する特定タイミングに前記特定の符号系列を受信する。
【００１５】
また例えば、前記Ｍ個の相関値の内、前記特定の符号系列に対応する相関値を特定相関値と呼び、それ以外の相関値を非特定相関値と呼んだ場合、
前記ＳＮ比推定部は、前記特定タイミングにおける前記特定相関値及び前記非特定相関値に基づいて前記ＳＮ比を推定する。
【００１６】
特定タイミングにおける非特定相関値をも利用することにより、所望の精度のＳＮ比推定を比較的短期間で実現することが可能となる。
【００１７】
具体的には例えば、前記ＳＮ比推定部は、前記特定タイミングにおける前記特定相関値に基づいて、前記ＳＮ比における信号成分を推定する信号成分推定部と、前記特定タイミングにおける前記非特定相関値に基づいて、前記ＳＮ比における雑音成分を推定する雑音成分推定部と、を備え、前記信号成分と前記雑音成分から前記ＳＮ比を推定する。
【００１８】
また具体的には例えば、当該受信装置は、周期的に、前記特定の符号系列に対応する同期信号を受信し、前記特定タイミングは、前記同期信号の受信タイミングである。
【００１９】
また具体的には例えば、前記相関部は、前記受信信号によって表される前記符号系列と前記Ｍ個の符号系列の夫々との相関演算を行うことにより、前記Ｍ個の相関値を生成する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＳＮ比推定を実現可能とする、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。
【００２３】
本発明の実施の形態に係るＭ−ａｒｙ通信システムは、図１の送信装置１００と図２の受信装置２００を有して構成される。送信装置１００と受信装置２００は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式（Ｍ進スペクトラム拡散通信方式）を用いて通信を行う。
【００２４】
［図１：送信装置の構成及び基本的動作］
図１は、送信装置１００の機能ブロック図である。送信装置１００は、符号系列発生部１と、セレクタ２と、送信部４と、アンテナ５と、を有する。
【００２５】
符号系列発生部１は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信用の合計Ｍ個の符号系列を生成し、それらをセレクタ２に出力する（Ｍは２以上の整数）。このＭ個の符号系列は、符号系列Ｃ１、Ｃ２、・・・、及びＣＭ（以下、「符号系列Ｃ１〜ＣＭ」と表記することがある。他の符号系列や相関器などに関しても同様）から構成される。符号系列Ｃ１〜ＣＭにおいて、異なる符号系列間の相互相関が略ゼロになるように、符号系列Ｃ１〜ＣＭは定められる。
【００２６】
セレクタ（選択部）２は、図２の受信装置２００に伝達されるべき送信データに応じて、符号系列発生部１から受けた符号系列Ｃ１〜ＣＭの内の１つを選択し、選択した符号系列を送信部４へ出力する。
【００２７】
送信部４は、セレクタ２が選択した符号系列を変調して変調信号を生成する。そして、送信部４は、変調信号に周波数変換処理を施して無線信号を生成し、アンテナ５を介して該無線信号を出力する。
【００２８】
［図２：受信装置の構成及び基本的動作］
図２は、受信装置２００の機能ブロック図である。受信装置２００は、アンテナ１１と、受信部１２と、符号系列発生部１３と、データ受信用相関部１４と、最大値検出部１５と、データ推定部１６と、同期制御部１７と、セレクタ２１と、ＳＮ比推定部２２と、を有する。データ受信用相関部１４は、Ｍ個の相関器１ａ、２ａ、・・・、及びＭａを有する。
【００２９】
受信部１２は、送信装置１００から送信された無線信号を、アンテナ１１を介して受信し、受信した無線信号に周波数変換処理を施して変調信号を生成する。そして、受信部１２は、変調信号を復調することにより、送信装置１００にて選択されて送信された符号系列を表すデータ（以下、符号系列データという）を生成し、この符号系列データをデータ受信用相関部１４及び同期制御部１７に出力する。
【００３０】
符号系列発生部１３は、共通の位相Ｐａを有するＭ個の符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａ（即ち、Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、・・・及びＣＭａ）を生成して出力する。位相Ｐａは、同期制御部１７からの同期制御信号に従って決定される。
【００３１】
符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａは、夫々、送信装置１００の符号系列発生部１が生成する符号系列Ｃ１〜ＣＭと同じ（或いは、後述するように、類似する）符号系列である。
【００３２】
データ受信用相関部１４における相関器１ａ、２ａ、・・・及びＭａは、夫々、符号系列発生部１３から受けた符号系列Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、・・・及びＣＭａと、受信部１２から受けた符号系列データとの相関演算を行う。そして、相関器１ａ〜Ｍａは、夫々、相関演算により得られた相関値を最大値検出部１５へ出力する。
【００３３】
ここで、相関演算とは、符号系列発生部１３から受けた符号系列と符号系列データとを乗算し、その乗算結果を送信データの１ビット分の期間、積分することによって得られた積分値を、相関値として得る処理を言うものとする。得られる相関値は、相関演算される、符号系列発生部１３から受けた符号系列と符号系列データによって表される符号系列との相関の大きさを表し、該相関が大きくなるに従って得られる相関値は大きくなる。
【００３４】
送信装置１００で選択された符号系列と同じ符号系列を用いて相関演算を行った場合の相関値は大きい値となるが、送信装置１００で選択された符号系列と異なる符号系列を用いて相関演算を行った場合の相関値は、上述のように異なる符号系列間の相互相関が略ゼロであるため、非常に小さい値となる。
【００３５】
最大値検出部１５は、相関器１ａ〜Ｍａから受けた相関値の中から、相関値の最大値を検出し、相関値に最大値を与える符号系列を表す最大符号系列情報を出力する。
【００３６】
データ推定部１６は、最大符号系列情報の表す符号系列に対応するデータを送信データとして推定する。受信装置２００は、推定によって得られた送信データに応じて、所望の動作を行う。尚、送信装置１００と受信装置２００は、符号系列とデータ（送信データ）の対応関係を表す情報を共有しているため、受信装置２００は、このような送信データの推定を行うことができる。
【００３７】
同期制御部１７は、送信装置１００と受信装置２００との間における、同期の初期位相を捕捉する同期捕捉及び捕捉した同期を維持する同期追跡と、を実施する。同期捕捉及び同期追跡の手法として様々な手法が提案されており、同期制御部１７は、それらの内の何れをも採用可能である。同期追跡の手法としては、例えば、上記特許文献１又は２に記載の手法を採用可能である。
【００３８】
同期捕捉後、同期制御部１７は、同期追跡を行う。即ち、相関器１ａ〜Ｍａに与えられる、符号系列データによって表される符合系列の位相と符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａの位相Ｐａとが一致するように同期制御信号を生成及び出力する。
【００３９】
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、同期追跡の一手法を簡単に説明する。最大の相関値に対応する符号系列が送信装置１００側で選択された符号系列と一致していると仮定し、符号系列データによって表される符合系列の位相と符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａの位相Ｐａとのずれ量が小さいほど、最大の相関値が大きくなるという特性を利用する。
【００４０】
具体的には例えば、同期制御部１７に、Ｍ個の前方相関器及びＭ個の後方相関器（何れも不図示）を設けると共に、符号系列発生部１３に共通の位相Ｐｂを有するＭ個の符号系列Ｃ１ｂ〜ＣＭｂ及び共通の位相Ｐｃを有するＭ個の符号系列Ｃ１ｃ〜ＣＭｃを発生させる。ここで、位相Ｐｂを位相Ｐｃより進ませると共に、位相Ｐｂと位相Ｐｃの中間位相を、符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａの位相Ｐａと一致させる。位相Ｐｂと位相Ｐｃの位相差は、符号系列の１チップ分の位相とされる（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００４１】
Ｍ個の前方相関器は、夫々、符号系列データとＭ個の符号系列Ｃ１ｂ〜ＣＭｂとの相関演算を行い、Ｍ個の後方相関器は、夫々、符号系列データとＭ個の符号系列Ｃ１ｃ〜ＣＭｃとの相関演算を行う。その後、Ｍ個の前方相関器の相関演算によって得られたＭ個の相関値の内、最大値検出部１５から出力される最大符号系列情報に対応する相関値Ｖｂを特定すると共に、Ｍ個の後方相関器の相関演算によって得られたＭ個の相関値の内、最大値検出部１５から出力される最大符号系列情報に対応する相関値Ｖｃを特定する。尚、相関器１ａ〜Ｍａが算出したＭ個の相関値の内の最大の相関値をＶａにて表す。そして、相関値ＶｂとＶｃが一致するように、各位相Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃを制御する。
【００４２】
即ち、図３（ｂ）の如く、Ｖｂ＞Ｖｃとなっている場合は、各位相Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃを同じ位相量だけ進め、図３（ｃ）の如く、Ｖｂ＜Ｖｃとなっている場合は、各位相Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃを同じ位相量だけ遅らせる。一方、図３（ａ）の如く、Ｖｂ＝Ｖｃとなっている場合は、各位相Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃを変更しない。
【００４３】
これにより、相関値Ｖｂと相関値Ｖｃが一致するように各位相が調整され、結果、相関値Ｖａが、それの取りうる最大値付近に保たれる。即ち、符号系列データによって表される符合系列の位相と符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａの位相Ｐａとが一致した状態が保たれる。
【００４４】
セレクタ２１は、相関器１ａ〜Ｍａが算出したＭ個の相関値の内、必要な相関値を選択して、選択した相関値をＳＮ比推定部２２に出力する。ＳＮ比推定部２２は、セレクタ２１から与えられた相関値に基づいて、送信装置１００と受信装置２００との間の通信における信号対雑音比（以下、単に「ＳＮ比」という）を推定する。推定されたＳＮ比は、送信装置１００の送信電力制御などに利用される。
【００４５】
［ＳＮ比推定の原理］
受信装置２００は、セレクタ２１とＳＮ比推定部２２を用いて、特徴的なＳＮ比推定を実施する。このＳＮ比推定の手法の原理を説明する。以下、同期捕捉及び同期追跡が適切になされ、符号系列データによって表される符合系列の位相と符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａの位相Ｐａとが完全に一致しているものとする。そして、送信装置１００で符号系列Ｃ１が選択された場合を考える。符号系列Ｃ１〜ＣＭと符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａは一致しているものとし、両者を区別することなく、単に符号系列或いはＭ個の符合系列と呼ぶ。
【００４６】
この場合、図４に示す如く、相関器１ａの出力には、雑音成分と送信データに対応する信号成分（情報信号成分）とが含まれ、他の相関器２ａ〜Ｍａの出力には、雑音成分のみが含まれる。
【００４７】
Ｍ個の符号系列を直交系列とし、雑音をガウス雑音として、各相関器から出力される雑音について考察する。Ｍ個の符号系列をαklで表す。ｋは、符号系列の種類を表し、１≦ｋ≦Ｍを満たす各整数をとる。ｌは、各符号系列におけるデータの番号を表し、０≦ｌ＜Λを満たす各整数をとる。Λは、各符号系列の符号長である。また、符号系列のｌ番目のデータが発生する期間を（ｌ−１）Ｔ〜ｌＴとし、この期間に発生する雑音をνlとする。そうすると、相関器ｋａ（１≦ｋ≦Ｍ）より出力される雑音ηkは、下記式（１）にて表され、雑音ηkの相互相関φkjは、下記式（２）によって表される。
【００４８】
【数１】
2008141545.tif 000003
【数２】
2008141545.tif 000004
【００４９】
ここで、ν2は、νlの平均雑音電力である。また、ｊは、符号系列の種類を表し、１≦ｋ≦Ｍ、且つ、ｊ≠ｋ、を満たす各整数をとる。式（２）より、各相関器の出力における雑音は、独立なガウス雑音であることが分かる。この性質を利用して、シンボル正解率Ψを求める。シンボルとは、送信装置１００が送信しようとする送信データの単位情報（“００”、“０１”などの情報）であり、シンボル正解率Ψとは、受信装置２００が、そのシンボルを正しく認識（推定）する確率である。
【００５０】
図５に、雑音がないと仮定した場合における各相間器の出力電圧を示す。各相関器は電圧信号を出力し、電圧信号の電圧値によって相関値が表されるものとする。信号成分が入力された相関器１ａの出力電圧は２の平方根となり、その他の相関器２ａ〜Ｍａの出力電圧は０となる。ここで、信号電力を１で規格化しており、２の平方根は、相関器１ａの出力電圧の尖頭値である。
【００５１】
雑音の分散をσ2で表す。そうすると、下記式（３）が成立する。
【００５２】
【数３】
2008141545.tif 000005
【００５３】
一方で、信号成分が入力されない相関器出力の存在確率は下記式（４）によって表される。従って、上記式（３）及び（４）より、シンボル正解率Ψは、下記式（５）によって表される。
【００５４】
【数４】
2008141545.tif 000006
【００５５】
【数５】
2008141545.tif 000007
【００５６】
受信装置２００は、送信装置１００からの送信信号の内、情報が既知の部分を用い、出力に必ず信号成分が含まれる相関器を用いてＳＮ比を推定する。デジタル通信は、所謂パケットを単位として行われる。各パケットは、図６に示す如く、同期をとるための同期信号と、映像情報などの情報が含まれるデータ信号と、から形成される。図６は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）システムのトランスポートストリームにおけるパケット構成を示している。図６のパケットは、１バイトの同期信号と１８７バイトのデータ信号から形成される。同期信号は、同期用符号系列によって表され、同期用符号系列は、符号系列Ｃ１〜ＣＭの何れかとされる。
【００５７】
受信装置２００は、同期信号が入力されているタイミングにおいて、同期用符号系列に対応する相関器を選択し、選択した相関器の出力を用いてＳＮ比を推定する。同期用符号系列は既知であるので、選択された相関器の出力には信号成分が含まれている。
【００５８】
従来より、パイロット信号（参照信号）を用いないブラインドＳＮ比推定手法の１つとして、２次モーメントと４字モーメントを用いる手法がある。この手法は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調等において位相に不確定がある場合に有効である。一方、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式では、相関器の出力に信号成分が含まれるために、１次モーメントと２次モーメントを用いることによってＳＮ比の推定が可能である。
【００５９】
この１次モーメントと２次モーメントを用いる手法について説明する。まず、同期用符号系列に対応する相関器の出力に含まれる信号成分の電圧をａで表し、その信号成分の電力をＳで表す。また、１つの相関器の出力に含まれる雑音成分の電圧をｎで表し、その雑音成分の電力をＮで表す。そして、同期用符号系列に対応する相関器の出力電圧をｙにて表す。そうすると、下記式（６）が成立する。
【００６０】
【数６】
2008141545.tif 000008
【００６１】
ここで、ｙ、ａ及びｎの夫々に付与されている添え字ｔは、時刻を表す。尚、ここにおけるｙは、積分演算を示すために導入した上記式（４）におけるｙとは異なるものである。以下、ｙ（及びｙt）は、同期用符号系列に対応する相関器の出力電圧を表すものとする。
【００６２】
ｙを確率変数と捉えた場合における１次モーメント及び２次モーメントを夫々Ｍ1及びＭ2とすると、ａ、Ｓ及びＮ、並びに、ａの推定値ａe、Ｓの推定値Ｓe及びＮの推定値Ｎeは、下記式（７）〜（９）の関係式を満たす。
【００６３】
【数７】
2008141545.tif 000009
【数８】
2008141545.tif 000010
【数９】
2008141545.tif 000011
【００６４】
ここで、Ｅ（  ）は、平均演算子であり、それはカッコ内の確率変数（標本）の平均値を示す。例えば、Ｅ（ｙ）は、ｙの平均値を表す。また、信号成分の電圧ａを一定であるとし、Ｎ１＝Ｅ（ｎ2）、とおくと、式（７）〜（９）から下記式（１０）及び（１１）が導かれる。
【００６５】
【数１０】
2008141545.tif 000012
【数１１】
2008141545.tif 000013
【００６６】
次に、推定値Ｓe及び推定値Ｎeを、最尤推定アルゴリズム（最尤推定法）を用いて求める場合を考える。尤度関数をＺ（Ｓ，Ｎ）とする。平均回数をＬとすると、尤度関数Ｚ（Ｓ，Ｎ）は、下記式（１２）によって表される。
【００６７】
【数１２】
2008141545.tif 000014
【００６８】
そして、Ｚ（Ｓ，Ｎ）に対応する対数尤度関数をＬＺ（Ｓ，Ｎ）とすると、ＬＺ（Ｓ，Ｎ）は下記式（１３）によって表される。
【００６９】
【数１３】
2008141545.tif 000015
【００７０】
そうすると、推定値Ｓe及び推定値Ｎeの各最尤値（各最尤推定量）は、下記式（１４）及び（１５）より、一意に定まる。尚、式（１４）の左辺は、Ｓ＝Ｓe且つＮ＝Ｎeとおいた場合におけるＬＳ（Ｓ，Ｎ）の変数Ｓに対する偏微分であり、式（１５）の左辺は、Ｓ＝Ｓe且つＮ＝Ｎeとおいた場合におけるＬＳ（Ｓ，Ｎ）の変数Ｎに対する偏微分である。
【００７１】
【数１４】
2008141545.tif 000016
【数１５】
2008141545.tif 000017
【００７２】
式（１４）及び（１５）より、下記式（１６）及び（１７）が得られる。これらは、１次モーメントと２次モーメントを用いて考えた上記式（８）及び（９）と合致する。つまり、最尤推定アルゴリズムを用いても、１次モーメントと２次モーメントを用いても、ＳとＮの推定結果は同じとなる。
【００７３】
【数１６】
2008141545.tif 000018
【数１７】
2008141545.tif 000019
【００７４】
次に、或る限定された区間に、同期用符号系列に対応する相関器の出力に信号成分が含まれる確率及び雑音成分が含まれる確率について考える。まず、平均回数Ｌで平均化後の雑音の分散をσL2で表すとすると、下記式（１８）が成立する。ここで、ＮMは、雑音の平均電力を表す。
【００７５】
【数１８】
2008141545.tif 000020
【００７６】
或る区間［Ｓa，Ｓb］において同期用符号系列に対応する相関器の出力に信号成分が含まれる確率ＰSは、下記式（１９）によって表される。また、分散を１とした雑音（推定雑音）をＮ２で表す。そうすると、或る区間［Ｓa，Ｓb］において同期用符号系列に対応する相関器の出力に雑音Ｎ２の成分が含まれる確率ＰN2は、下記式（２０）によって表される。ここで、ｃｈｉ（ｙ，Ｌ）は、ｙ及びＬについてのカイ自乗分布を表す。
【００７７】
【数１９】
2008141545.tif 000021
【数２０】
2008141545.tif 000022
また、上記式（１１）におけるＮ１は、下記式（２１）によって表される。尚、相関器の出力から検出される信号値は尖頭値であるため、ＮM×Ｎ２に、２が乗じられる。
【００７８】
【数２１】
2008141545.tif 000023
【００７９】
ＳＮ比の推定値ρeは、下記式（２２）によって表され、これにより、Ｎ１は下記式（２３）によって表される。
【００８０】
【数２２】
2008141545.tif 000024
【数２３】
2008141545.tif 000025
【００８１】
ａeが定数であるとすると、式（２３）より、推定ＳＮ比が区間［ρa，ρb］に存在する確率Ｐρ’、即ち、確からしいＳＮ比が区間［ρa，ρb］に推定される確率Ｐρ’は、下記式（２４）によって表される。ここで、下記式（２５）及び（２６）が満たされる。
【００８２】
【数２４】
2008141545.tif 000026
【数２５】
2008141545.tif 000027
【数２６】
2008141545.tif 000028
【００８３】
現実にはａeが定数ではないことを考慮しつつ、ｚ＝ａe且つａを２の平方根とすると、式（２５）及び（２６）を用いて式（２４）から下記式（２７）が導かれる。
【００８４】
【数２７】
2008141545.tif 000029
【００８５】
［具体的なＳＮ比推定手法の説明］
具体的には、受信装置２００において、以下のようにＳＮ比を推定すればよい。以下に、第１及び第２推定手法を例示する。今、同期信号にて表される同期用符号系列が、符号系列Ｃ１及びＣ１ａに一致しているものとする。送信装置１００と受信装置２００は、同期用符号系列が符号系列Ｃ１及びＣ１ａと一致していることを予め認識している。送信装置１００は、図６を示して説明した、１８８バイトのデータサイズを有する上述のパケットを、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式にて、周期的に受信装置２００に送信する。
【００８６】
第１推定手法を説明する。上記の各式は、主として、第１推定手法を説明するための式である。第１推定手法では、セレクタ２１は、符号系列Ｃ１ａ（即ち、同期用符号系列）に対応する相関器の相関値、即ち相関器１ａが出力する相関値を選択して、選択した相関値をＳＮ比推定部２２に与える。ＳＮ比推定部２２は、同期信号を受信するタイミング（より詳細には、同期用符号系列と符号系列１ａとの相関演算によって得られた相関値が相関器１ａから出力されているタイミングであり、以下、「特定タイミング」と呼ぶ）における相関器１ａの相関値に基づいて、ＳＮ比を推定する。
【００８７】
図７に示す如く、特定タイミングは、送信装置１００と受信装置２００との間で規定された通信規約などに従いつつ、所定の周期にて繰り返し訪れる。特定タイミングは、時間的な幅（今の例の場合、１バイト分の時間幅）を持った概念であり、それを、特定期間と言い換えることもできる。尚、当然ではあるが、適切に同期捕捉及び同期追跡がなされている状態において、受信装置２００は、特定タイミングを認知可能である。図７は、受信装置２００の受信信号（又は送信装置１００の送信信号）を時系列で並べて示した図である。図７に示す如く、受信装置２００の受信信号（又は送信装置１００の送信信号）を時系列で並べて考えた場合、受信信号の特定の位置に、同期用符号系列を表す同期信号が存在する。
【００８８】
具体的には、ＳＮ比推定部２２は、各特定タイミングにおける相関器１ａの出力電圧をｙとして捉え、上記式（１６）及び（１７）に基づいて、相関器１ａから出力される信号成分の電力Ｓの推定値Ｓe及び雑音成分の電力Ｎの推定値Ｎeを算出し、Ｓe／ＮeをＳＮ比として推定する。同期信号を１回受信するごとに、標本としてのｙが１個取得される。
【００８９】
特定タイミングが、第（Ｑ−Ｌ＋１）、第（Ｑ−Ｌ＋２）、・・・、第Ｑの特定タイミングの順番で訪れ、現時点における特定タイミングが第Ｑの特定タイミングであるとすると、現時点における推定値Ｓe及びＮeは、第（Ｑ−Ｌ＋１）、第（Ｑ−Ｌ＋２）、・・・、第Ｑの特定タイミングにおける相関器１ａの出力電圧ｙ、即ち、平均回数Ｌ分の出力電圧ｙの１次モーメントと２次モーメントから算出される。
【００９０】
次に、第２推定手法を説明する。第１推定手法では、同期用符号系列に対応する相関器１ａの出力を用いて、信号成分の電力Ｓだけでなく雑音成分の電力Ｎをも推定している。しかしながら、上記の特定タイミングにおいて相関器１ａ以外の相関器の出力には雑音成分のみが含まれることになるため、雑音成分の電力Ｎを、相関器１ａ以外の相関器の出力を用いて推定することも可能である。このため、第２推定手法では、雑音成分の電力Ｎを、相関器１ａ以外の相関器の出力を用いて推定する。第１推定手法より、第２推定手法の方が、推定ＳＮ比が早く収束することが予想される。
【００９１】
第２推定手法を採用する場合、雑音成分の電力Ｎの推定値Ｎeは、下記式（２８）によって表すことができる。
【００９２】
【数２８】
2008141545.tif 000030
【００９３】
ここで、ｙNは、相関器１ａ以外の相関器の出力電圧を表す。相関器１ａ以外の相関器の出力が互いに独立であるため、式（２８）が成立することになる。また、ＥM-1（  ）は、平均回数がＥ（  ）の（Ｍ−１）倍の平均演算子であり、それはカッコ内の確率変数（標本）の平均値を示す。例えば、ＥM-1（ｙN2）は、平均回数を（Ｍ−１）ＬとしたｙN2の平均値を表す。
【００９４】
第２推定手法においては、推定ＳＮ比が区間［ρa，ρb］に存在する確率Ｐρ’は、下記式（２９）によって表される。ここで、下記式（３０）及び（３１）が満たされる。また、Ｋ＝（Ｍ−１）Ｌ、が成立する。
【００９５】
【数２９】
2008141545.tif 000031
【数３０】
2008141545.tif 000032
【数３１】
2008141545.tif 000033
【００９６】
第２推定手法を採用する場合、図２のＳＮ比推定部２２は、図８に示す如く、信号成分推定部２２ａ及び雑音成分推定部２２ｂと備えて構成される。
【００９７】
セレクタ２１は、符号系列Ｃ１ａ（即ち、同期用符号系列）に対応する相関器１ａが出力する相関値を選択して、選択した相関値を信号成分推定部２２ａに与える。信号成分推定部２２ａは、上記特定タイミングにおける相関器１ａの相関値に基づいて、信号成分の電力Ｓの推定値Ｓeを算出する。つまり、信号成分推定部２２ａは、上記式（１６）に従い、第１推定手法におけるＳＮ比推定部２２が推定値Ｓeを算出する手法と同じ手法にて、推定値Ｓeを算出する。
【００９８】
他方、セレクタ２１は、相関器２ａ〜Ｍａから出力される各相関値を雑音成分推定部２２ｂに与える。雑音成分推定部２２ｂは、上記特定タイミングにおける相関器２ａ〜Ｍａの各相関値に基づいて、雑音成分の電力Ｎの推定値Ｎeを算出する。
【００９９】
具体的には、雑音成分推定部２２ｂは、各特定タイミングにおける相関器２ａ〜Ｍａの出力電圧の夫々をｙNとして捉えて、上記式（２８）に基づいて推定値Ｎeを算出する。換言すれば、各特定タイミングにおける相関器２ａ〜Ｍａの出力電圧の夫々を、式（２８）の平均演算子ＥM-1（  ）に対する標本ｙNとして取り扱って、上記式（２８）に基づき推定値Ｎeを算出する。同期信号を１回受信するごとに、標本としてのｙNが、相関器２ａ〜Ｍａの個数分、即ち（Ｍ−１）個取得される。
【０１００】
特定タイミングが、第（Ｑ−Ｌ＋１）、第（Ｑ−Ｌ＋２）、・・・、第Ｑの特定タイミングの順番で訪れ、現時点における特定タイミングが第Ｑの特定タイミングであるとすると、現時点における推定値Ｎeは、第（Ｑ−Ｌ＋１）、第（Ｑ−Ｌ＋２）、・・・、第Ｑの特定タイミングにおける相関器２ａ〜Ｍａの出力電圧ｙN、即ち、平均回数（Ｍ−１）Ｌ分の出力電圧ｙNの２次モーメントから算出される。
【０１０１】
最終的に、ＳＮ比推定部２２は、信号成分推定部２２ａにて推定された推定値Ｓeと雑音成分推定部２２ｂにて推定された推定値Ｎeに基づき、Ｓe／ＮeをＳＮ比として推定する。
【０１０２】
［推定ＳＮ比の収束数値計算］
次に、第１推定手法に対応する式（２７）と第２推定手法に対応する式（２９）についての数値計算結果を説明する。推定ＳＮ比と真のＳＮ比との差が９５％以上の確率で±０．５ｄＢに収まるようになるまでに必要な平均回数（即ち、同期信号の受信回数）を、各ＳＮ比について求めた。
【０１０３】
図９において、曲線３０１は、式（２７）について求めた、平均回数とＳＮ比との関係を表し、曲線３０３は、式（２９）について求めた、平均回数とＳＮ比との関係を表す。また、Ｍ＝２５６、とした。例えば、真のＳＮ比が１０ｄＢである場合に、９５％以上の確率で９．５〜１０．５ｄＢのＳＮ比が推定されるようになるまでに必要な平均回数は、第１推定手法では１０００回弱であり、第２推定手法では１００回弱である。
【０１０４】
第２推定手法では、ＳＮ比が高くなるにつれて収束に必要な平均回数が減少していくことが分かる。一方、第１推定手法では、ＳＮ比が高くなると収束に必要な平均回数が飽和するような挙動をとる。これは、第１推定手法に対応する式（１１）には信号成分に関する項が含まれており、ＳＮ比が高くなるにつれて、この項の影響が大きく現れることに由来するものと考えられる。
【０１０５】
［電力制御］
第１又は第２推定手法によって推定されたＳＮ比は、送信装置１００の送信電力制御などに用いられる。図１０を参照して具体例を挙げる。
【０１０６】
図１０において、ホームサーバ１０１は図１の送信装置１００を備え、表示装置２０１は図２の受信装置２００を備える。ホームサーバ１０１は、送信装置１００を用い、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式にて映像信号及び音声信号を含むＡＶデータを表示装置２０１に送信する。このＡＶデータは、上述のようなパケットを単位として送信され、送信装置１００からの送信信号には同期信号が含まれる。
【０１０７】
表示装置２０１は、受信装置２００を用いて送信データとしてのＡＶデータを復元し、復元したＡＶデータに基づき映像の表示や音声の出力を行う。この際、受信装置２００は、同期信号を利用して上述の如くＳＮ比を推定し、推定したＳＮ比に基づいて送信装置１００の送信出力電力を必要最小限に抑えるための制御データを生成する。この制御データは、表示装置２０１からホームサーバ１０１に対して伝送され、ホームサーバ１０１の送信装置１００は、この制御データに従って、ＡＶデータを送信する際の送信電力を制御する。
【０１０８】
より具体的には、推定されたＳＮ比が所定の基準ＳＮ比よりも高い場合は、上記送信電力の減少を指示する制御データを生成し、推定されたＳＮ比が上記基準ＳＮ比よりも低い場合は、上記送信電力の増大を指示する制御データを生成する。これにより、ＡＶデータを送信する際の送信電力が、所望のＳＮ比を得るための必要最小限の送信電力付近に維持され、省エネルギー化が図られると共に他の通信信号との干渉が低レベルに抑えられる。尚、表示装置２０１からホームサーバ１０１への制御データの送信は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式を用いて行うことも可能であるし、それ以外の通信方式を用いて行うことも可能である。
【０１０９】
第１と第２推定手法を対比しつつ、このような電力制御に関する数値計算結果を、以下に示す。信号誤り率１０-2を最低条件として電力制御する場合を考える。また、Ｍ＝２５６、とする。この場合、信号誤り率が１０-2となるＳＮ比は約１１ｄＢである。制御のためのマージンを約３ｄＢとし、送信電力の増大又は減少の境界である基準ＳＮ比を１４ｄＢとする。
【０１１０】
そして、真のＳＮ比が１１ｄＢの時にＳＮ比が１４ｄＢ以上であると推定される確率が１０-4以下になるまでに必要な平均回数（即ち、同期信号の受信回数）を求めた。この結果、第１推定手法を対する平均回数は８３回であったのに対し、第２推定手法に対するそれは４回であった。
【０１１１】
図６に示す１８８バイトのパケット構成を例にとり、ビットレートを標準的な画像の伝送レートである６Ｍｂｐｓ（Mega Bits Per Second）であるとして、１秒間にＳＮ比が推定できる頻度を求める。まず、６Ｍｂｐｓをシンボルレートに換算すると、３／４ Mega Symbols Per Secondとなる。
【０１１２】
第１推定手法では、１回のＳＮ比推定に８３個のデータが必要であり、同期信号（同期シンボル）の出現頻度が１８８回に１回であることを加味すると、３／４ Mega÷（８３×１８８）≒４８より、１秒間に約４８回のＳＮ比推定が可能である。一方、第２推定手法では、同様に考えると、１秒間に約９９７回のＳＮ比推定が可能である。例えば、携帯電話機に適用されるＩＳ−９５（Interim Standard-95）規格では１秒間に８００回の電力制御がなされるが、第２推定手法を採用することにより、ほぼ所望の電力制御が実現可能となる。
【０１１３】
＜＜変形等＞＞
上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈６を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【０１１４】
［注釈１］
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
【０１１５】
［注釈２］
図２の符号系列発生部１３が生成する符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａが、図１の符号系列発生部１が生成する符号系列Ｃ１〜ＣＭと、同じである場合を例示したが、本発明は、それに限定されない。
【０１１６】
符号系列発生部１３が、符号系列Ｃ１〜ＣＭと完全に一致している符号系列を生成する必要は必ずしもなく、符号系列Ｃ１〜ＣＭと類似性が高い符号系列（換言すれば、相関が大きい符号系列）を生成すれば足る。即ち、送信装置１００にて生成される符号系列の一部と、受信装置２００にて生成される符号系列の一部とが異なっていても良い。例えば、符号系列Ｃ１の一部と符号系列Ｃ１ａの一部とが異なっていても良い。送信装置１００の符号系列と受信装置２００の符号系列との間に相違があると、相違がない場合に比べて相関演算により得られる相関値が小さくなるが、受信装置２００が適用されるシステムにおいて許容される誤り率を実現できれば、それらに相違があっても構わない。
【０１１７】
このことは、符号系列発生部１３にて生成される、符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａと、符号系列Ｃ１ｂ〜ＣＭｂと、符号系列Ｃ１ｃ〜ＣＭｃと、の間においても同様である。
【０１１８】
［注釈３］
また、データ受信用相関部１４に含まれる相関器の個数を、Ｍ個未満とすることもできる。この場合、１つの相関器を時分割で用いることにより、１つの相関器に複数の符号系列に対応する相関演算を実行させればよい。
【０１１９】
［注釈４］
「符号系列Ｃ１ａ〜ＣＭａは共通の位相Ｐａを有する」と述べたが、本明細書において、位相に関する「共通」は、位相が厳密に共通であることを意味するものではなく、上述してきた機能を実現することに対して顕著な問題が生じない程度の僅かな位相の相違をも含む概念である。
【０１２０】
例えば、ノイズ等による位相のゆらぎ、配線遅延及びその他の設計上の理由等に起因して、相関器１ａ〜Ｍａに入力される符号系列データの位相が各相関器１ａ〜Ｍａ間で異なる場合には、この位相の相違に対応するべく、積極的に、互いに僅かに位相を異ならせたＭ個の符号系列を符号系列発生部１３が生成する場合もある。この場合におけるＭ個の符号系列も「共通」の位相を有している、と表現する。符号系列Ｃ１ｂ〜ＣＭｂなどに関しても同様である。
【０１２１】
［注釈５］
また、図１の送信装置１００及び受信装置２００の夫々は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。特に、図２のＳＮ比推定部２２の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。
【０１２２】
［注釈６］
図１０を参照して、送信装置１００及び受信装置２００をホームサーバ１０１及び表示装置２０１に搭載する例を示したが、それらを、様々な通信機器（又は通信機器を含む電子機器）に搭載することが可能である。例えば、受信装置２００は、携帯電話機（不図示）に搭載され、携帯電話機における通話やデータ受信に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る送信装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る受信装置の機能ブロック図である。
【図３】図２の符号系列発生部が発生する符号系列の位相と得られる相関値との関係を表す図であり、図２の同期制御部による位相制御手法を説明するための図である。
【図４】図２の各相関器の出力の一状態を示す図である。
【図５】図４に対応し、雑音がないと仮定した場合における図２の各相間器の出力電圧を示す図である。
【図６】図１の送信装置から図２の受信装置へ送信されるパケットの構成を示す図である。
【図７】図２のＳＮ比推定部によるＳＮ比推定タイミングを表す図である。
【図８】図２のＳＮ比推定部の内部ブロック図の一例を示す図である。
【図９】図２のＳＮ比推定部のＳＮ比推定に関与する、シミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図１の送信装置と図２の受信装置の応用例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  送信装置
２００  受信装置
１１  アンテナ
１２  受信部
１３  符号系列発生部
１４  データ受信用相関部
１５  最大値検出部
１６  データ推定部
１７  同期制御部
２１  セレクタ
２２  ＳＮ比推定部
１ａ〜Ｍａ  相関器
【図１】
2008141545.tif 000034
【図２】
2008141545.tif 000035
【図３】
2008141545.tif 000036
【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】
2008141545.tif 000041
【図９】
2008141545.tif 000042
【図１０】
2008141545.tif 000043