(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、
パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、計算したパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理部と、
周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定する相関処理部とを備え、
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数１】
0004780419.tif 000015
の式を満たすように生成することを特徴とする伝送路推定装置。
【請求項２】
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値を雑音電力値に反比例して適応的に変更することを特徴とする請求項１記載の伝送路推定装置。
【請求項３】
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとし、前記雑音電力値をσ２とし、所定のオフセット値をβとしたとき、前記クリッピングの所定値ＧＴＨを、
【数２】
0004780419.tif 000016
の式を満たすように設定することを特徴とする請求項２記載の伝送路推定装置。
【請求項４】
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値の異なる複数のパイロット参照信号候補をあらかじめ計算し、雑音電力値に反比例した値に基づき最適なクリッピングを行ったパイロット参照信号を前記複数のパイロット参照信号候補から選択することを特徴とする請求項１記載の伝送路推定装置。
【請求項５】
前記相関処理部の後段に前記相関処理部で推定した伝送路推定値の雑音を抑圧し、信号電力対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）を改善する雑音抑圧部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の伝送路推定装置。
【請求項６】
前記雑音抑圧部は、前記相関処理部で推定した伝送路推定値を時間領域に変換した伝送路応答の各パスに対して、所定の区間以外のパスを雑音パスとして除去する時間窓フィルタと、所定の雑音しきい値以下のパスを雑音パスとして除去する雑音パス除去部との両方あるいはいずれかを備え、前記雑音パスを除去した伝送路応答を周波数領域に変換し、雑音を抑圧した伝送路推定値を出力することを特徴とする請求項５記載の伝送路推定装置。
【請求項７】
前記雑音抑圧部は、前記相関処理部で推定した伝送路推定値を時間領域に変換した伝送路応答の各パスに対して、所定の区間以外のパスを雑音パスとして除去する時間窓フィルタと、所定の雑音しきい値以下のパスを雑音パスとして除去する雑音パス除去部とを備え、前記雑音しきい値を決定するための雑音レベルには、前記時間窓フィルタで除去した雑音の平均値を用いることを特徴とする請求項５記載の伝送路推定装置。
【請求項８】
シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により等化処理を行う等化装置において、
パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、計算したパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理部と、
周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定する相関処理部と、
前記周波数領域の伝送路特性から等化ウエイトを計算するウエイト計算部と、
前記等化ウエイトにより周波数領域の受信信号の等化処理を行う等化フィルタとを備え、
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数３】
0004780419.tif 000017
の式を満たすように生成することを特徴とする等化装置。
【請求項９】
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値を雑音電力値に反比例して適応的に変更することを特徴とする請求項８記載の等化装置。
【請求項１０】
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値の異なる複数のパイロット参照信号候補をあらかじめ計算し、雑音電力値に反比例した値に基づき最適なクリッピングを行ったパイロット参照信号を前記複数のパイロット参照信号候補から選択することを特徴とする請求項８記載の等化装置。
【請求項１１】
前記相関処理部の後段に前記相関処理部で推定した伝送路推定値の雑音を抑圧し、Ｓ／Ｎを改善する雑音抑圧部をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の等化装置。
【請求項１２】
前記雑音抑圧部は、前記相関処理部で推定した伝送路推定値を時間領域に変換した伝送路応答の各パスに対して、所定の区間以外のパスを雑音パスとして除去する時間窓フィルタと、所定の雑音しきい値以下のパスを雑音パスとして除去する雑音パス除去部との両方あるいはいずれかを備え、雑音パスを除去した伝送路応答を周波数領域に変換し、雑音を抑圧した伝送路推定値を出力することを特徴とする請求項１１記載の等化装置。
【請求項１３】
前記雑音抑圧部は、前記相関処理部で推定した伝送路推定値を時間領域に変換した伝送路応答の各パスに対して、所定の区間以外のパスを雑音パスとして除去する時間窓フィルタと、所定の雑音しきい値以下のパスを雑音パスとして除去する雑音パス除去部とを備え、前記雑音しきい値を決定するための雑音レベルには、前記時間窓フィルタで除去した雑音の平均値を用いることを特徴とする請求項１１記載の等化装置。
【請求項１４】
前記ウエイト計算部は、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）あるいはＺＦに基づき等化ウエイトを計算することを特徴とする請求項８記載の等化装置。
【請求項１５】
シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路特性を推定する伝送路推定方法において、
パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、計算したパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理を行い、
周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定し、
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数４】
0004780419.tif 000018
の式を満たすように生成するものであることを特徴とする伝送路推定方法。
【請求項１６】
シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により等化処理を行う等化方法において、
パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、計算したパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理を行い、
周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定し、
前記周波数領域の伝送路特性から等化ウエイトを計算し、
前記等化ウエイトにより周波数領域の受信信号の等化処理を行い、
前記ＺＦ計算およびクリッピング処理は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数５】
0004780419.tif 000019
の式を満たすように生成するものであることを特徴とする等化方法。
【請求項１７】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の伝送路推定装置を用いたことを特徴とする無線システム。
【請求項１８】
請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の等化装置を用いたことを特徴とする無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路推定装置および等化装置並びに無線システムに関し、特にシングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路推定と等化処理を行う伝送路推定装置および等化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信の上りリンク無線方式では、通信エリア拡大のため端末では高い送信電力効率を実現する必要があり、低ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：Peak to Average Power Ratio）のシングルキャリア（ＳＣ：Single-Carrier）方式が有力とされている。また、次世代移動通信では、高速データ伝送を実現することが重要であり、ＳＣ信号を用いて高速データ伝送を行うとマルチパスによるシンボル間干渉（マルチパス干渉）が問題となる。【０００３】
このマルチパス干渉を抑圧する簡単な方法に線形等化器があり、等化処理を周波数領域の信号処理で行い、演算処理量を大幅に削減できる周波数領域イコライザが検討されている（非特許文献１）。この周波数領域イコライザでは、等化ウエイトを計算するため、周波数領域の伝送路特性が必要となり、パイロット受信信号を直接周波数領域に変換し、周波数領域でパイロット参照信号との相関処理により伝送路特性を推定する方法が検討されている。【０００４】
図９は、従来例の無線システムで用いる伝送路推定装置および等化装置（周波数領域イコライザ）の構成を示している。図９に示す従来例の伝送路推定装置および等化装置は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部１０１、直並列（Ｓ／Ｐ）変換部１０２、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）部１０３、受信フィルタ１０４、伝送路推定部１０５、ウエイト計算部１１３、等化フィルタ１１４、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）部１１５、並直列（Ｐ／Ｓ）変換部１１６で構成される。【０００５】
図６に周波数領域イコライザを用いる場合の無線フレームフォーマットの一例を示す。無線フレーム信号は、複数のパイロット信号あるいはデータ信号のブロックで構成され、図６の例では先頭にパイロット信号ブロックがあり、その後ろにデータ信号ブロックが複数連続する構成になっている。各ブロックの先頭には、ＦＦＴ処理の際に前ブロックからのマルチパス干渉を回避するため、ＧＩが付加される。ＧＩには、一般に各ブロックの最後部データを最前部に付加するサイクリックプリフィクスが用いられる。【０００６】
ＧＩ除去部１０１は、受信信号を入力し、ＧＩに相当する部分の信号を除去する。Ｓ／Ｐ変換部１０２は、ＧＩ除去部１０１でＧＩを除去した受信信号をＳ／Ｐ変換する。ＦＦＴ部１０３は、Ｓ／Ｐ変換部１０２で変換した受信信号を入力とし、ＮＦＦＴ（ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）ポイントのＦＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。【０００７】
受信フィルタ１０４は、周波数領域で受信信号の帯域制限を行い、波形整形と雑音抑圧を行う。受信フィルタ１０４には、一般にレイズドコサインロールオフフィルタが用いられる。図９の構成では、受信信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＦＦＴ部１０３に先立ち、時間領域の信号処理でフィルタリングを行うこともできる。【０００８】
伝送路推定部１０５は、周波数領域でパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理により伝送路特性を推定する。伝送路推定部１０５は、パイロット参照信号生成部１０６、相関処理部１１１、雑音抑圧部１１２で構成される。【０００９】
パイロット参照信号生成部１０６は、Ｓ／Ｐ変換部１０７、ＦＦＴ部１０８、送受信フィルタ１０９、Zero Forcing法（ＺＦ）／最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）計算部１１０からなる。【００１０】
Ｓ／Ｐ変換部１０７は、パイロット符号をＳ／Ｐ変換する。ＦＦＴ部１０８は、Ｓ／Ｐ変換部１０７で変換したパイロット符号をＦＦＴし、周波数領域に変換する。送受信フィルタ１０９は、パイロット符号の周波数領域信号を送受信フィルタに通す。図９の構成では、パイロット符号の周波数領域信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＦＦＴ部１０８に先立ち、時間領域の信号処理でフィルタリングを行うこともできる。また、演算処理量の削減のため、送受信フィルタ１０９の処理を省略することもできる。【００１１】
ＺＦ／ＭＭＳＥ計算部１１０は、送受信フィルタ１０９の出力信号を用いて相関処理に用いるパイロット参照信号を計算する。【００１２】
図１０にＺＦ伝送路推定を行うためのパイロット参照信号を計算するＺＦ計算部１１０の構成を示す。ＺＦ計算部１１０は、自乗計算部１２１、逆数計算部１２２、乗算部１２３で構成される。ＺＦ伝送路推定を行うためのサブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で表される。【００１３】
【数１】
0004780419.tif 000002
ここで、Ｃ（ｍ）は送受信フィルタ１０９の出力信号を示す。【００１４】
図１１にＭＭＳＥ伝送路推定を行うためのパイロット参照信号を計算するＭＭＳＥ計算部１１０の構成を示す。ＭＭＳＥ計算部１１０は、自乗計算部１２１、雑音加算部１２４、逆数計算部１２２、乗算部１２３で構成される。ＭＭＳＥ伝送路推定を行うためのサブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で表される。【００１５】
【数２】
0004780419.tif 000003
ここで、σ２は雑音電力を示す。【００１６】
相関処理部１１１は、パイロット参照信号Ｘ（ｍ）および受信フィルタ１０４で帯域制限したパイロット受信信号を入力とし、サブキャリア毎に相関をとることにより、周波数領域の伝送路特性を推定する。サブキャリアｍの伝送路推定値Ｈ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で計算される。【００１７】
【数３】
0004780419.tif 000004
ここで、ＰＲＸ（ｍ）は受信フィルタ１０４で帯域制限されたパイロット受信信号、添字＊は複素共役を示す。ＺＦ伝送路推定では、パイロット受信信号の符号特性を送受信フィルタの特性を含めてキャンセルし、伝送路特性Ｈ（ｍ）だけを検出できるが、パイロット符号の周波数領域信号の大きさが一定でない場合に雑音強調が生じ、伝送路推定精度が劣化してしまう。【００１８】
図７は、パイロット符号にランダム符号を用いた場合のパイロット参照信号の利得特性（１／｜Ｃ（ｍ）｜２特性）を示しているが、符号本来の特性と帯域の端では送受信フィルタの減衰により利得が０ｄＢより大きくなる場合に雑音強調が生じる。この雑音強調を抑えるため、ＭＭＳＥ伝送路推定では、伝送路推定値の平均自乗誤差が最小となるようにパイロット参照信号の利得を決めることにより、ＺＦ伝送路推定と比べ伝送路推定精度を改善することができる。【００１９】
雑音抑圧部１１２は、相関処理部１１１で推定した伝送路推定値の雑音を抑圧し、信号電力対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）を改善する。雑音抑圧部１１２には、隣接するサブキャリアを平均する方法や伝送路推定値を一度ＩＦＦＴで時間領域に変換し、雑音パスを除去する方法がある。【００２０】
ウエイト計算部１１３は、伝送路推定部１０５の出力である周波数領域の伝送路推定値を入力とし、等化ウエイトを計算する。ウエイト計算部１１３は、一般にＭＭＳＥが用いられる。サブキャリアｍにおけるＭＭＳＥウエイトＷ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、伝送路推定値Ｈ（ｍ）を用いて、次式で計算される。【００２１】
【数４】
0004780419.tif 000005
等化フィルタ１１４は、ウエイト計算部１１３で計算した等化ウエイトおよび受信フィルタ１０４で帯域制限した受信信号を入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域で受信信号の等化処理を行う。受信フィルタ１０４で帯域制限したデータ受信信号をＤＲＸ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）、ウエイト計算部１１３で計算したウエイトをＷ（ｍ）とすると、等化フィルタ１１４で等化された信号Ｙ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で表される。【００２２】
【数５】
0004780419.tif 000006
ここで、添字＊は複素共役を示す。【００２３】
ＩＦＦＴ部１１５は、等化フィルタ１１４の出力である周波数領域の等化信号を入力とし、ＮＦＦＴポイントのＩＦＦＴを行い、時間領域の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部１１６は、時間領域に変換した信号をＰ／Ｓ変換し、復調信号として出力する。
【非特許文献１】D.Falconer, S.L.Ariyavisitakul, A.Benyamin-Seeyar, and B.Eidson, “Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Access,” IEEE Commun.Mag., vol.40, no.4, pp.58-66, Apr.2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
以上に述べたように、従来の伝送路推定装置および等化装置では、ＺＦ／ＭＭＳＥ計算部１１０および相関処理部１１１において、ＺＦ伝送路推定を行う場合には、パイロット符号の周波数領域信号の大きさが一定でない場合に雑音強調が生じ、伝送路推定精度が劣化し、ひいては等化特性が劣化する。【００２５】
また、ＭＭＳＥ伝送路推定を行う場合には、ＺＦ伝送路推定と比べ伝送路推定精度が向上するが、演算処理量が増加するという問題がある。これは、パイロット符号は通信中に変わらないため、ＺＦ伝送路推定を行う場合は、パイロット参照信号は通信に先立ち一度だけ生成すればよいが、ＭＭＳＥ伝送路推定を行う場合は雑音電力値が更新される度に図１１に示される雑音加算部１２４、逆数計算部１２２、乗算部１２３の処理を行い、パイロット参照信号を再計算する必要があるためである。【００２６】
本発明の目的は、シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路推定と等化処理を行う伝送路推定装置および等化装置において、伝送路推定部の相関処理で用いるパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングすることにより、少ない演算処理量で優れた伝送路推定精度を実現できる伝送路推定装置および等化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明が提供する伝送路推定装置は、シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、その利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理部と、周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定する相関処理部とを備え、前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数６】
0004780419.tif 000007
の式を満たすように生成することを特徴とする。
【００２８】
本発明が提供する等化装置は、シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により等化処理を行う等化装置において、パイロット符号を周波数領域に変換した信号を用いて、Zero Forcing法（ＺＦ）に基づきパイロット参照信号を計算し、その利得を所定値でクリッピングして、クリッピングしたパイロット参照信号を生成するＺＦ計算およびクリッピング処理部と、周波数領域のパイロット受信信号と前記クリッピングしたパイロット参照信号との相関をとることにより周波数領域の伝送路特性を推定する相関処理部と、前記周波数領域の伝送路特性から等化ウエイトを計算するウエイト計算部と、前記等化ウエイトにより周波数領域の受信信号の等化処理を行う等化フィルタとを備え、前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号を成すサブキャリアをｍ（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ：ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）とし、前記サブキャリアｍにおける前記パイロット符号を周波数領域に変換した信号、前記クリッピングしたパイロット参照信号の利得、及び前記クリッピングしたパイロット参照信号をそれぞれＣ（ｍ）、Ｇ（ｍ）、及びＸ（ｍ）とし、前記クリッピングの所定値をＧＴＨとしたとき、前記サブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）を、
【数７】
0004780419.tif 000008
の式を満たすように生成することを特徴とする。
【００２９】
また、前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値を雑音電力値に反比例して適応的に変更してもよい。また、前記ＺＦ計算およびクリッピング処理部は、前記クリッピングの所定値の異なる複数のパイロット参照信号候補をあらかじめ計算し、雑音電力値に反比例した値に基づき最適なクリッピングを行ったパイロット参照信号を前記複数のパイロット参照信号候補から選択してもよい。【００３０】
また、前記相関処理部の後段に前記相関処理部で推定した伝送路推定値の雑音を抑圧し、信号電力対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）を改善する雑音抑圧部を備えてもよい。前記雑音抑圧部は、前記相関処理部で推定した伝送路推定値を時間領域に変換した伝送路応答の各パスに対して、所定の区間以外のパスを雑音パスとして除去する時間窓フィルタと、所定の雑音しきい値以下のパスを雑音パスとして除去する雑音パス除去部との両方あるいはいずれかを備え、前記雑音パスを除去した伝送路応答を周波数領域に変換し、雑音を抑圧した伝送路推定値を出力してもよい。【００３１】
また、前記ウエイト計算部は、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）あるいはＺＦに基づき等化ウエイトを計算してもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路推定と等化処理を行う伝送路推定装置および等化装置において、伝送路推定部の相関処理で用いるパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングすることにより、少ない演算処理量で優れた伝送路推定精度を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一の実施例に係る無線システムで用いる伝送路推定装置および等化装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第一の実施例において、ＺＦ計算およびクリッピング処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第二の実施例において、ＺＦ計算およびクリッピング処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三の実施例において、ＺＦ計算およびクリッピング処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第一の実施例において、雑音抑圧部の構成例を示すブロック図である。
【図６】従来例の周波数領域イコライザを用いる場合の無線フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図７】従来例において、パイロット符号にランダム符号を用いた場合のパイロット参照信号の利得特性を示す図である。
【図８】本発明の第一の実施例において、クリッピングを行ったパイロット参照信号の利得特性を示す図である。
【図９】従来例の伝送路推定装置および等化装置のブロック図である。
【図１０】従来例において、ＺＦ／ＭＭＳＥ計算部内のＺＦ計算部の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来例において、ＺＦ／ＭＭＳＥ計算部内のＭＭＳＥ計算部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、１０１  ＧＩ除去部
２、７、３５、１０２、１０７  Ｓ／Ｐ変換部
３、８、３６、１０３、１０８  ＦＦＴ部
４、１０４  受信フィルタ
５、１０５  伝送路推定部
６、１０６  パイロット参照信号生成部
９、１０９  送受信フィルタ
１０  ＺＦ計算およびクリッピング処理部
１１、１１１  相関処理部
１２、１１２  雑音抑圧部
１３、１１３  ウエイト計算部
１４、１１４  等化フィルタ
１５、３１、１１５  ＩＦＦＴ部
１６、３２、１１６  Ｐ／Ｓ変換部
２１、１２１  自乗計算部
２２、１２２  逆数計算部
２３、１２３  乗算部
２４  クリッピング部
２５−１〜Ｎ  パイロット参照信号候補生成部
２６  パイロット参照信号選択部
３３  時間窓フィルタ
３４  雑音パス除去部
１１０  ＺＦ／ＭＭＳＥ計算部
１２４  雑音加算部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明の伝送路推定装置および等化装置の第１の実施例を示す構成図である。図１に示す本実施例の無線システムで用いる伝送路推定装置および等化装置は、ＧＩ除去部１、Ｓ／Ｐ変換部２、ＦＦＴ部３、受信フィルタ４、伝送路推定部５、ウエイト計算部１３、等化フィルタ１４、ＩＦＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６で構成される。本実施例では、伝送路推定部５の相関処理で用いるパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングすることを特徴とする。【００３７】
ＧＩ除去部１は、受信信号を入力し、ＧＩに相当する部分の信号を除去する。Ｓ／Ｐ変換部２は、ＧＩ除去部１でＧＩを除去した受信信号をＳ／Ｐ変換する。ＦＦＴ部３は、Ｓ／Ｐ変換部２で変換した受信信号を入力とし、ＮＦＦＴ（ＮＦＦＴは２以上かつ２のべき乗の整数）ポイントのＦＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。【００３８】
受信フィルタ４は、周波数領域で受信信号の帯域制限を行い、波形整形と雑音抑圧を行う。受信フィルタ４には、一般にレイズドコサインロールオフフィルタが用いられる。図１の構成では受信信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＦＦＴ部３に先立ち時間領域の信号処理でフィルタリングを行うこともできる。【００３９】
伝送路推定部５は、周波数領域でパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理により伝送路特性を推定する。伝送路推定部５は、パイロット参照信号生成部６、相関処理部１１、雑音抑圧部１２で構成される。【００４０】
パイロット参照信号生成部６は、Ｓ／Ｐ変換部７、ＦＦＴ部８、送受信フィルタ９、ＺＦ計算およびクリッピング処理部１０からなる。Ｓ／Ｐ変換部７は、パイロット符号をＳ／Ｐ変換する。ＦＦＴ部８は、Ｓ／Ｐ変換部７で変換したパイロット符号をＦＦＴし、周波数領域に変換する。送受信フィルタ９は、パイロット符号の周波数領域信号を送受信フィルタに通す。図１の構成では、パイロット符号の周波数領域信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＦＦＴ部８に先立ち時間領域の信号処理でフィルタリングを行うこともできる。また、演算処理量の削減のため送受信フィルタ９の処理を省略することもできる。【００４１】
ＺＦ計算およびクリッピング処理部１０は、送受信フィルタ９の出力信号を用いて相関処理に用いるパイロット参照信号を計算する。【００４２】
図２に第一の実施例におけるＺＦ計算およびクリッピング処理部１０の構成を示す。【００４３】
図２に示すＺＦ計算およびクリッピング処理部１０は、自乗計算部２１、逆数計算部２２、クリッピング部２４、乗算部２３で構成される。クリッピング部２４は、ＺＦで計算したパイロット参照信号の利得（１／｜Ｃ（ｍ）｜２）を所定値でクリッピングする。伝送路推定を行うためのサブキャリアｍのパイロット参照信号Ｘ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で表される。【００４４】
【数８】
0004780419.tif 000009
ここで、Ｇ（ｍ）はクリッピングを行ったパイロット参照信号の利得であり、次式で計算される。
【００４５】
【数９】
0004780419.tif 000010
ここで、ＧＴＨはクリッピングの所定値（クリッピング値）を示す。
【００４６】
相関処理部１１は、パイロット参照信号Ｘ（ｍ）および受信フィルタ４で帯域制限したパイロット受信信号ＰＲＸ（ｍ）を入力とし、サブキャリア毎に相関をとることにより、周波数領域の伝送路特性を推定する。サブキャリアｍの伝送路推定値Ｈ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で計算される。【００４７】
【数１０】
0004780419.tif 000011
ここで、添字＊は複素共役を示す。
【００４８】
本実施例の伝送路推定では、パイロット符号の周波数領域信号の大きさが一定でない場合にパイロット参照信号の利得Ｇ（ｍ）を所定値ＧＴＨ以下に制限することにより、雑音強調を小さく抑えている。【００４９】
図８は、クリッピング値ＧＴＨを１０ｄＢとした場合のクリッピングを行ったパイロット参照信号の利得特性（Ｇ（ｍ）特性）を示している。これによると、Ｇ（ｍ）の最大利得を１０ｄＢに制限することにより雑音強調を小さく抑え、ＺＦ伝送路推定と比べ伝送路推定精度を改善できる。また、ＺＦ伝送路推定と同様にパイロット参照信号は通信に先立ち一度だけ生成すればよいため、演算処理量の増加を抑えることができる。【００５０】
雑音抑圧部１２は、相関処理部１１で推定した伝送路推定値の雑音を抑圧し、Ｓ／Ｎを改善する。雑音抑圧部１１２には、隣接するサブキャリアを平均する方法や伝送路推定値を一度ＩＦＦＴで時間領域に変換し、雑音パスを除去する方法がある。【００５１】
図５は、雑音抑圧部１２の構成例を示す。雑音抑圧部１２は、ＩＦＦＴ部３１、Ｐ／Ｓ変換部３２、時間窓フィルタ３３、雑音パス除去部３４、Ｓ／Ｐ変換部３５、ＦＦＴ部３６で構成される。【００５２】
ＩＦＦＴ部３１は、相関処理部１１で推定した伝送路推定値を時間領域の伝送路応答に変換する。Ｐ／Ｓ変換部３２は、伝送路応答をＰ／Ｓ変換する。時間窓フィルタ３３は、Ｐ／Ｓ変換した伝送路応答を時間窓フィルタに通すことにより雑音を抑圧する。例えば、伝送路応答がＧＩ幅に収まっていると仮定し、伝送路応答の各値（パス）に対してＧＩ幅に相当する区間以外のパスを雑音パスとして除去する（０に置換する）。【００５３】
雑音パス除去部３３は、時間窓フィルタを通過した各パスに対してさらに所定の雑音しきい値（雑音レベルに所定のしきい値を加えた値）以下のパスを雑音パスとして除去する（０に置換する）。ここで、雑音しきい値には、時間窓フィルタで除去した雑音の平均値を用いることができる。図５では、時間窓フィルタ３３、雑音パス除去部３４の両方を用いた構成を示しているが、それらのいずれかを用いた構成も考えられる。【００５４】
Ｓ／Ｐ変換部３４は、雑音パスを除去した伝送路応答をＳ／Ｐ変換する。ＦＦＴ部３５は、Ｓ／Ｐ変換した伝送路応答を周波数領域の信号に変換し、Ｓ／Ｎを改善した伝送路推定値を出力する。【００５５】
ウエイト計算部１３は、伝送路推定部５の出力である周波数領域の伝送路推定値を入力とし、等化ウエイトを計算する。ウエイト計算部１３は、一般にＭＭＳＥが用いられる。サブキャリアｍにおけるＭＭＳＥウエイトＷ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、伝送路推定値Ｈ（ｍ）及び雑音電力σ２を用いて、次式で計算される。【００５６】
【数１１】
0004780419.tif 000012
等化フィルタ１４は、ウエイト計算部１３で計算した等化ウエイトおよび受信フィルタ４で帯域制限した受信信号を入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域で受信信号の等化処理を行う。受信フィルタ４で帯域制限したデータ受信信号をＤＲＸ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）、ウエイト計算部１３で計算したウエイトをＷ（ｍ）とすると、等化フィルタ１４で等化された信号Ｙ（ｍ）（１≦ｍ≦ＮＦＦＴ）は、次式で表される。
【００５７】
【数１２】
0004780419.tif 000013
ここで、添字＊は複素共役を示す。
【００５８】
ＩＦＦＴ部１５は、等化フィルタ１４の出力である周波数領域の等化信号を入力とし、ＮＦＦＴポイントのＩＦＦＴを行い、時間領域の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部１６は、時間領域に変換した信号をＰ／Ｓ変換し、復調信号として出力する。【００５９】
以上に説明したように、本実施例では、ＺＦで計算したパイロット参照信号の利得を所定値でクリッピングすることにより、ＺＦ伝送路推定からの演算処理量の増加を抑え、伝送路推定精度の向上を実現できる。
【実施例２】
【００６０】
次に本発明の別の実施例について説明する。第二の実施例は、図１においてＺＦ計算およびクリッピング処理部１０の動作のみが第一の実施例と異なっている。他の部分の動作は第一の実施例と同様であるため、その説明は省略する。【００６１】
図３に第二の実施例におけるＺＦ計算およびクリッピング処理部１０の構成を示す。【００６２】
図３に示すＺＦ計算およびクリッピング処理部１０は、自乗計算部２１、逆数計算部２２、クリッピング部２４、乗算部２３で構成される。第一の実施例では、クリッピング部２４は、パイロット参照信号の利得（１／｜Ｃ（ｍ）｜２）を所定値でクリッピングするが、第二の実施例では、雑音電力σ２に反比例した値により適応的にクリッピングを行う。すなわち、雑音電力σ２が大きい場合には、クリッピング値ＧＴＨを小さくして雑音強調が起こらないようにする。例えば、クリッピング値ＧＴＨは、次のように設定される。【００６３】
【数１３】
0004780419.tif 000014
ここで、βは所定のオフセット値である。
【００６４】
本実施例では、パイロット参照信号の利得を雑音電力値により適応的にクリッピングすることにより、ＺＦ伝送路推定と比べ伝送路推定精度を改善し、ＭＭＳＥ伝送路推定と同等の伝送路推定精度を実現することができる。また、本実施例では、雑音電力値が更新される度にクリッピング部２４、乗算部２３の処理を行う必要があるものの、逆数計算部２２の計算は行う必要がないため、ＭＭＳＥ伝送路推定と比べ演算処理量を小さく抑えることができる。【００６５】
以上に説明したように、本実施例では、ＺＦで計算したパイロット参照信号の利得を雑音電力値により適応的にクリッピングすることにより、ＭＭＳＥ伝送路推定と比べ演算処理量を小さく抑え、ＭＭＳＥ伝送路推定と同等の伝送路推定精度を実現できる。
【実施例３】
【００６６】
本発明のさらに別の実施例について説明する。第三の実施例は、図１においてＺＦ計算およびクリッピング処理部１０の動作のみが第一および第二の実施例と異なっている。他の部分の動作は第一および第二の実施例と同様であるため、その説明は省略する。【００６７】
図４に第三の実施例におけるＺＦ計算およびクリッピング処理部１０の構成を示す。【００６８】
図４に示すＺＦ計算およびクリッピング処理部１０は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のパイロット参照信号候補生成部２５−１〜Ｎと、パイロット参照信号選択部２６とで構成される。パイロット参照信号候補生成部２５−１〜Ｎのそれぞれの構成は、図２の構成と同じである。【００６９】
パイロット参照信号候補生成部２５−１〜Ｎは、パイロット参照信号の利得（１／｜Ｃ（ｍ）｜２）をそれぞれ異なる所定値（図中の所定値１〜Ｎ）でクリッピングし、Ｎ個のパイロット参照信号候補Ｘ１（ｍ）〜ＸＮ（ｍ）を計算する。【００７０】
パイロット参照信号選択部２６は、雑音電力値σ２から式（１１）により求めたクリッピング値ＧＴＨに最も近い値でクリッピングしたパイロット参照信号Ｘ（ｍ）をＮ個のパイロット参照信号候補Ｘ１（ｍ）〜ＸＮ（ｍ）から選択する。【００７１】
第二の実施例では、パイロット参照信号の利得を雑音電力σ２に反比例した値で適応的にクリッピングすることにより、ＭＭＳＥ伝送路推定と同等の伝送路推定精度を実現することができる。しかしながら、雑音電力値σ２が更新される度にクリッピング部２４、乗算部２３の処理を行う必要があり、ＭＭＳＥ伝送路推定からの演算処理量の削減効果が小さい。【００７２】
これに対し本実施例では、パイロット参照信号の利得を異なる所定値でクリッピングした複数のパイロット参照信号候補を計算し、雑音電力値σ２に基づき最適なクリッピングを行ったパイロット参照信号を選択することにより、ＭＭＳＥ伝送路推定と同様の伝送路推定精度を実現することができる。また、複数のパイロット参照信号は通信に先立ち一度だけ生成すればよいため、演算処理量の増加を抑えることができる。【００７３】
以上に説明したように、本実施例では、ＺＦで計算したパイロット参照信号の利得を異なる所定値でクリッピングした複数のパイロット参照信号候補を計算し、雑音電力値により最適なパイロット参照信号を選択することにより、ＺＦ伝送路推定からの演算処理量の増加を抑え、ＭＭＳＥ伝送路推定と同等の伝送路推定精度を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、無線システムで用いる伝送路推定装置および等化装置に利用することできる。特に本発明は、シングルキャリア信号を周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号処理により伝送路推定と等化処理を行う伝送路推定装置および等化装置に好適に利用することができる。
【図１】
0004780419.tif 000020
【図２】
0004780419.tif 000021
【図３】
0004780419.tif 000022
【図４】
0004780419.tif 000023
【図５】
0004780419.tif 000024
【図６】
0004780419.tif 000025
【図７】
0004780419.tif 000026
【図８】
0004780419.tif 000027
【図９】
0004780419.tif 000028
【図１０】
0004780419.tif 000029
【図１１】
0004780419.tif 000030