(57)【要約】【課題】  ＲＡＭ容量の増加を抑えつつ平均化効果の効率化を図ったチャネル推定装置を得る。【解決手段】  相関器１０１が送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の、また相関器１０２がデータ系列の、逆拡散処理を行う。周波数誤差推定部１０７が送受間の周波数ずれによる位相回転を推定し、この推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を回路が除去し、同相加算回路１０５が平均化を行い、該平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を回路１０６が再度付加する。また、推定値に基づいてＴＣＸＯ１０８を制御し、基準となる周波数の調節を行う。本手順に基き、検出された送受間の周波数ずれによる位相回転分を差し引いてから、同相加算回路１０５において同相加算を行う。これにより、ＦＶを非対称に平均化しても、特性の劣化を抑えて、ＲＡＭ容量を削減させＲＡＭ容量の増加を抑えつつ、高い平均化効果を得ることができる。【選択図】  図１
2005079632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の逆拡散処理を行う第１の相関器と、
データ系列の逆拡散処理を行う第２の相関器と、
送受間の周波数ずれによる位相回転を推定し、該推定値に基づいて基準となる周波数の調節を行う周波数誤差推定部と、
前記送受間の周波数ずれによる位相回転成分を除去し平均化後に改めて付加するチャネル推定部とを、有して構成されたことを特徴とするチャネル推定装置。
【請求項２】
前記周波数誤差推定部で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去回路を、さらに有して構成されたことを特徴とする請求項１記載のチャネル推定装置。
【請求項３】
前記送受間の周波数ずれによる位相回転を推定するチャネル推定部を、さらに有し、該チャネル推定部は、前記周波数誤差推定部で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する回路と、平均化を行う同相加算回路と、平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を再度付加する回路と、を有して構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のチャネル推定装置。
【請求項４】
前記得られたチャネル推定結果によりデータシンボルの位相を回転させる同期検波回路と、受信信号中のデータシンボルを復号が開始されるまでの間一時的に保存しておくＲＡＭとを、さらに有することを特徴とする請求項２または３に記載のチャネル推定装置。
【請求項５】
送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の逆拡散処理を行う第１の相関ステップと、
データ系列の逆拡散処理を行う第２の相関ステップと、
送受間の周波数ずれによる位相回転を推定し、該推定値に基づいて基準となる周波数の調節を行う周波数誤差推定ステップと、
前記送受間の周波数ずれによる位相回転成分を除去し平均化後に改めて付加するチャネル推定ステップとを、有して構成されたことを特徴とするチャネル推定方法。
【請求項６】
前記周波数誤差推定ステップで推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去ステップを、さらに有して構成されたことを特徴とする請求項５記載のチャネル推定方法。
【請求項７】
前記送受間の周波数ずれによる位相回転を推定するチャネル推定ステップを、さらに有し、該チャネル推定ステップは、前記周波数誤差推定ステップ１０７で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去ステップと、平均化を行う同相加算ステップと、平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を再度付加する位相回転分再度付加ステップと、を有して構成されたことを特徴とする請求項５または６に記載のチャネル推定方法。
【請求項８】
前記得られたチャネル推定結果によりデータシンボルの位相を回転させる同期検波ステップと、受信信号中のデータシンボルを復号が開始されるまでの間一時的に保存しておくデータシンボル一時記憶ステップとを、さらに有することを特徴とする請求項６または７に記載のチャネル推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル無線通信システムにおける、特に、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 方式において使用される、チャネル推定装置及びチャネル推定方法に関する。より詳しくは、チャネル推定値からＡＦＣの補正ずれによる影響を除去した上で平均化を行うことにより、ＲＡＭ容量の増加を抑えつつ長い期間の平均化効果の効率化を図った、チャネル推定装置及びチャネル推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チャネル推定では、既知の信号（パイロット信号）を用いて信号がチャネルで受ける影響を推定している。しかし、送信側と受信側の周波数ずれによって生じる位相回転やフェージングの影響により、チャネル推定精度は劣化する。そこで、従来では、チャネル推定精度の向上のため雑音信号の影響の排除を目的として、前後複数のパイロットシンボルから得られるチャネル推定結果を同相加算して、平均化する方法が用いられている。
【０００３】
図４は、従来のチャネル推定装置の構成例を示すブロック図である。また、図５〜図９は、従来のチャネル推定処理の手順例とその問題点を説明するための図である。
本従来例において、受信信号に対して相関器４０１では、送信時に使用した拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を行う。この逆拡散処理によって得られたＦＶを、同相加算回路４０３に送る。なお、このＦＶは、相関器４０１で得られたパイロット系列に、理想パイロット系列の共役を乗算して得られたフェージングベクター（ＦＶ）を言う。ここで得られるＦＶは、図７に示すように、送受間の周波数ずれから生じる一定方向に回転するベクトルｆ（ｉ）と、伝搬路でのフェージングの影響によって生じる比較的ランダムなベクトルＦ（ｉ）との、乗算値として検出される。
【０００４】
図４の同相加算回路４０３では、ノイズや瞬時変動による影響を取り除いてチャネル推定精度を高めるため、所定の期間ＦＶを加算し、平均化する処理が行われる。
【０００５】
従来の技術では、復号しようとするデータシンボルに対応するパイロットシンボルの前後の、パイロットシンボルを用いる。しかしながらこの場合には、図５のように、復号しようとするデータシンボルの受信時刻よりも後の時刻に受信されたパイロットシンボルから得られる、チャネル推定値を用いている。この結果、チャネル推定に用いられるパイロットシンボルと同時に受信されるデータシンボルは、受信されてから実際に復号が開始されるまでに時間差が生じる。そのため、一旦ＲＡＭに保存する必要があり、平均化時間の長さに比例してＲＡＭの規模が大きくなるという問題点がある。
また、上記のような問題点を解決すべく、図６のように、復号しようとするデータシンボルよりも、前の時刻に受信したパイロットシンボルから得られるＦＶのみを使って、平均化処理を行った場合を考察する。図８は、復号対象のデータシンボル位置を中心として、前後のパイロットシンボルを同数使用して同相加算した場合の処理結果例を示す。また、図９は、復号対象のデータシンボル位置より前のパイロットシンボルのみを使用して同相加算した場合の、処理結果例を示す。なお、簡単のため図８および図９では、Ｆ（ｉ）が一定値であるとする。
【０００６】
この場合、平均化後のＦＶであるａｖ｛ＦＶ（ｎ）｝は、理想的には、復号対象シンボル位置であるＦＶ(n)と同じ方向を向くはずである。図８のように、復号対象のデータシンボル位置を中心として、前後のパイロットシンボルを同数使用する場合には、ｆ（ｉ）成分がちょうど打ち消しあってａｖ｛ＦＶ（ｎ）｝がＦＶ（ｎ）と同じ方向を向く。しかし、図９のように、復号対象のデータシンボル位置より前のパイロットシンボルのみを使用して同相加算した場合には、ｆ（ｉ）成分が打ち消し合わない。このため、推定されたａｖ｛ＦＶ（ｎ）｝が本来の方向であるＦＶ（ｎ）とは異なる方向を向いてしまい、特性が劣化してしまう問題点がある。
【０００７】
上記の問題に関連する従来技術例では、チャネル推定時の重み付け係数を制御することにより、より高精度なチャネル推定を行ったり（特許文献１）、重み係数算出回路でｆＤ検出値に応じて重み係数を算出し、チャネル推定制度の向上を図ったり（特許文献２）、パイロットチャネルを利用したチャネル推定を用いたり（特許文献３）、受信信号の周波数誤差の分散を算出し、チャネル推定を行ったり（特許文献４）、する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−０７８１１１号公報
【特許文献２】特開２００２−０３３７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−０５７６０１号公報
【特許文献４】特開２００２−２１７７８３号公報
【特許文献５】特開２００２−３０００８４号公報
【特許文献６】特開２００２−３４４３５４号公報
【特許文献７】特開２００２−３５９６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を鑑みて考案されたものであり、同相加算平均化を行う前に送受間の周波数ずれの成分f(n)を除去し、平均化後に改めて周波数ずれによる位相回転分を付加して、チャネル推定値を算出する。このことにより、ＲＡＭ容量の増加を抑えつつ送受間の周波数ずれの影響を受けることなく、チャネル推定の精度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を、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の本発明のチャネル推定装置は、送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の逆拡散処理を行う第１の相関器（１０１）と、データ系列の逆拡散処理を行う第２の相関器（１０２）と、送受間の周波数ずれによる位相回転を推定し、該推定値に基づいて基準となる周波数の調節を行う周波数誤差推定部（１０７）と、送受間の周波数ずれによる位相回転成分を除去し平均化後に改めて付加するチャネル推定部（１０３）とを、有して構成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のチャネル推定装置において、周波数誤差推定部（１０７）で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去回路（１０４）を、さらに有して構成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のチャネル推定装置において、送受間の周波数ずれによる位相回転を推定するチャネル推定部（１０３）を、さらに有し、該チャネル推定部（１０３）は、周波数誤差推定部（１０７）で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する回路（１０４）と、平均化を行う同相加算回路（１０５）と、平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を再度付加する回路（１０６）と、を有して構成されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のチャネル推定装置において、得られたチャネル推定結果によりデータシンボルの位相を回転させる同期検波回路（１１０）と、受信信号中のデータシンボルを復号が開始されるまでの間一時的に保存しておくＲＡＭ（１０９）とを、さらに有することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明のチャネル推定方法は、送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の逆拡散処理を行う第１の相関ステップと、データ系列の逆拡散処理を行う第２の相関ステップと、送受間の周波数ずれによる位相回転を推定し、該推定値に基づいて基準となる周波数の調節を行う周波数誤差推定ステップと、送受間の周波数ずれによる位相回転成分を除去し平均化後に改めて付加するチャネル推定ステップとを、有して構成されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載のチャネル推定方法において、周波数誤差推定ステップで推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去ステップを、さらに有して構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載のチャネル推定方法において、送受間の周波数ずれによる位相回転を推定するチャネル推定ステップを、さらに有し、該チャネル推定ステップは、周波数誤差推定ステップで推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する位相回転分除去ステップと、平均化を行う同相加算ステップと、平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を再度付加する位相回転分再度付加ステップと、を有して構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載のチャネル推定方法において、得られたチャネル推定結果によりデータシンボルの位相を回転させる同期検波ステップと、受信信号中のデータシンボルを復号が開始されるまでの間一時的に保存しておくデータシンボル一時記憶ステップとを、さらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のチャネル推定装置及びチャネル推定方法は、ＲＡＭ容量の増加を抑えつつ特性の劣化を抑えて、高い平均化効果を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明によるチャネル推定装置及びチャネル推定方法の実施の形態を、詳細に説明する。図１から図４を参照すると、本発明のチャネル推定装置及びチャネル推定方法の一実施形態が示されている。これらの図１は、実施例１に適用されるチャネル推定装置の構成例を示すブロック図である。図２は、図１中の周波数誤差推定部１０７の、より詳細な回路構成例を示すブロック図である。図３は、図１に対応する変化例・応用例を示すチャネル推定装置のブロック図である。
【００１９】
図１において、相関器１０１で得られたパイロット系列に理想パイロット系列の共役を乗算して得られたフェージングベクター（ＦＶ）より、周波数誤差推定部１０７で検出された送受間の周波数ずれによる位相回転分を差し引いてから、同相加算回路１０５において同相加算を行う。これにより、ＲＡＭ容量を削減するために、ＦＶを図６のように非対称に平均化しても、特性の劣化を抑えてＲＡＭ容量の増加を抑えつつ、高い平均化効果を得ることができる。
【実施例１】
【００２０】
（実施例の構成）
実施例１を、図１に示す。本図１に示したチャネル推定装置は、相関器１０１、１０２、チャネル推定部１０３、（位相回転分を除去する）回路１０４、同相加算回路１０５、（位相回転分を再度付加する）回路１０６、周波数誤差推定部１０７、ＴＣＸＯ（temperature compensated crystal oscillator／温度補償型水晶発振器）１０８、ＲＡＭ１０９、同期検波回路１１０、を有して構成される。
これらの各構成部により構成されるチャネル推定装置では、同相加算回路１０５を用いて同相加算を実施する。これらの構成内容を以下に詳述する。
【００２１】
図1のチャネル推定装置において、相関器１０１は、送信時と同一の拡散符号を乗算してパイロット系列の逆拡散処理を行う。
相関器１０２は、データ系列の逆拡散処理を行う。
チャネル推定部１０３は、周波数誤差推定部１０７で推定された送受間の周波数ずれによる位相回転分を除去する回路１０４と、平均化を行う同相加算回路１０５と、平均化後のチャネル推定値に送受間の周波数ずれによる位相回転分を再度付加する回路１０６と、から構成される。
周波数誤差推定部１０７は、送受間の周波数ずれによる位相回転を推定する。また、推定値に基づいてＴＣＸＯ１０８を制御し、基準となる周波数の調節を行う。
ＲＡＭ１０９は、受信信号中のデータシンボルを復号が開始されるまでの間一時的に保    存しておく。
同期検波回路１１０は、得られたチャネル推定結果によりデータシンボルの位相を回転    させる。
【００２２】
図２に、周波数誤差推定部１０７の、より詳細な回路構成例を示す。本図２において、周波数誤差推定部１０７は、周波数誤差推定回路２０１と、推定した周波数誤差を基にＦＶから除去する位相の回転量を算出する位相補正値計算回路（１）２０２と、同相加算後のＦＶに再度付加する位相の回転量を計算する位相補正値計算回路（２）２０３と、周波数誤差からＴＣＸＯの補正値を計算するＴＣＸＯ補正値計算回路２０４と、を有して構成される。
【００２３】
（実施例１の動作の説明）
実際の動作例について、図を参照して以下に説明する。
図1において、受信信号は、まず相関器１０１，１０２へと入力される。相関器１０１，１０２では、送信時と同一の拡散符号を乗算することにより逆拡散処理を行う。
ＣＤＭＡ方式において、信号は、特定の拡散符号により拡散され、複数の異なる拡散符号で拡散された信号が多重化されている(コード多重)。送信時に使用したものと同一の拡散符号を、受信側で再度乗算することによって、拡散前の信号を取り出すことができる。なお、本実施例では、受信信号に１つのパイロット信号系列と１つのデータ系列が、コード多重されているものとする。
【００２４】
受信信号は、送信側と受信側の周波数ずれや伝搬路で受けるフェージングの影響により、位相が回転した状態で受信される。このため、チャネル推定が必要となる。チャネル推定では、あらかじめ送信側と受信側双方で、既知の信号系列（パイロット系列）をデータ系列と多重化して送信して、受信側でその変動を推定する。このことにより、データ系列がチャネルでどのような影響を受けたかを、推定する。
【００２５】
相関器１０１で、送信側で拡散処理の際に使用したものと同一の拡散系列を乗算する逆拡散処理により、取り出されたパイロット信号系列は、シンボル毎にチャネルの影響を受ける前の理想パイロット系列の共役を乗算され、チャネルで受けた位相変動を、フェージングベクター（ＦＶ）として算出する。ここで、符号i番目のシンボルから得られるＦＶは、図７で示すように、送信側と受信側の周波数ずれによって生じる一定の位相変化であるｆ（ｉ）と、伝搬路でのフェージングによって生じる比較的ランダムな位相変化であるＦ（ｉ）との、乗算値として検出される。得られたＦＶは、回路１０４および周波数誤差推定部１０７へと出力される。
【００２６】
周波数誤差推定部１０７では、ＦＶとその１つ前のＦＶとの差分を、比較的長期間にわたって同相加算し、一定方向への位相変化であるｆ（ｉ）を推定する。推定された位相変化f(i)は、回路１０４へ出力される。
回路１０４では、ＦＶから周波数ずれによる位相回転変化であるｆ（ｉ）を逆回転により除去し、伝搬路でのフェージングの影響であるＦ（ｉ）を算出する。
【００２７】
パイロットシンボルの変化により推定したチャネルの影響であるＦＶは、そのままでは瞬時的な変動やノイズを含んでいる。そのような瞬時的な変動やノイズは、特性劣化の要因となる。このため、その影響を軽減するべく複数のＦＶを一定期間にわたって平均化するという方法が用いられる。
得られた位相回転変化F(i)を同相加算回路１０５へと出力し、一定期間、例えば５シンボル間にわたって図６のように平均化を行い、回路１０６へと出力される。
【００２８】
回路１０６では、平均化後のＦ（ｎ）に周波数誤差推定部で推定したｆ（ｎ）を、再び位相回転により付加してチャネル推定値を計算し、同期検波回路１１０へと出力する。
上記のチャネル推定値は、パイロット系列がチャネルで受けた影響を表しており、多重化されて送信されているデータ系列も同様の位相変動を受けていると考えられる。このため、同期検波回路１１０では、ＲＡＭ１０９に一旦保存されていた復号対象のデータシンボルを、チャネル推定値の位相分だけ位相を逆回転する。
【００２９】
（実施例１の効果）
第１の効果は、ＦＶの平均化の過程において、ＲＡＭ容量の増加を抑えることができ回路規模の増大化を防ぐことができるという点にある。その理由は、パイロットシンボルから推定されるＦＶから送信側と受信側の周波数ずれによって生じる位相回転の成分を、一旦除去してから平均化を行うからである。
上記の手順に基けば、位相回転成分を予め除去することにより、図５のように、復号対象のデータシンボルを基準として時間的に前後のパイロットシンボルを同数ずつ用いる必要がなくなる。これにより、図６のように時間的に前のパイロットシンボルのみを用いて平均化を行うため、データシンボルを一旦ＲＡＭに蓄えておく必要が無く、必要とするＲＡＭ容量を小さくできることとなる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の実施例１では、ＣＤＭＡ方式でのチャネル推定について記載した。しかし、一般的な無線方式は、ＣＤＭＡ方式に限らず他の無線方式へ適用しても良い。また、上記実施例１では、説明を簡単にするため、受信信号に1つのパイロット系列と１つのデータ系列が多重されている場合について説明した。しかし、受信信号中のデータ系列の数は、この限りではなく、図３のように複数のデータ系列が多重されていても良い。変化例、応用例のより具体的な一例を以下に記す。
【００３１】
実施例１を示す図５および図６では、データ系列とパイロット系列のシンボルレートが同じになっている。しかし、シンボルレートは同じでなくても良い。具体例は、下記の通りである。
同相加算回路１０５での平均化期間は１４シンボル間となっているが、平均化期間に制限は無い。
同相加算回路１０５での平均化は単なる平均だけではなく、重み付けを含んだ平均化でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に適用されるチャネル推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】周波数誤差推定部１０７のより詳細な回路構成例を示すブロック図である。
【図３】変化例・応用例を示すチャネル推定装置のブロック図である。
【図４】従来のチャネル推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】従来のチャネル推定装置のチャネル推定手順例を説明するための図である。
【図６】従来のチャネル推定装置のチャネル推定手順例を説明するための図である。
【図７】受信信号の一般的なフェージングベクター（ＦＶ）の分布例を示す図である。
【図８】前後のパイロットシンボルを同数使用した場合の処理結果例を示す。
【図９】前のパイロットシンボルのみを使用した場合の処理結果例を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１０１、１０２    相関器
１０３    チャネル推定部
１０４    （位相回転分を除去する）回路
１０５    同相加算回路
１０６    （位相回転分を再度付加する）回路
１０７    周波数誤差推定部
１０８    ＴＣＸＯ（temperature compensated crystal oscillator／温度補償型水晶発振器）
１０９    ＲＡＭ
１１０    同期検波回路
２０１    周波数誤差推定回路
２０２    位相補正値計算回路
２０３    位相補正値計算回路
２０４    ＴＣＸＯ補正値計算回路
【図１】
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【図２】
2005079632.tif 000004
【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】
2005079632.tif 000009
【図８】
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【図９】
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