(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ通信方式の受信装置に関し、サブキャリア数が２のべき乗でない場合でも、各サブキャリアのチャネル推定値のＩＦＦＴ処理により得られる遅延プロファイルの雑音除去を適正に行い、精度の高い各サブキャリアのチャネル推定値を得る。【解決手段】チャネル推定部１−１は、各サブキャリアの既知のパイロット信号の受信信号に対してそのパイロットレプリカとの相関演算を行い、仮のチャネル推定値を算出し、該仮のチャネル推定値の中からそれぞれ２のべき乗の数（２n，２m）のサブキャリアのチャネル推定値群を切り出してＩＦＦＴ処理部１−２１，１−２２でそれぞれ逆高速フーリエ変換を行うことにより得られる遅延プロファイルに対して、各雑音パス除去部１−３１，１−３２で電力値が所定の閾値以下のサンプルを雑音成分と見なして除去した後、各ＦＦＴ処理部１−４１，１−４２により高速フーリエ変換する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各サブキャリアのチャネル推定値を逆フーリエ変換処理する逆フーリエ変換手段と、
該逆フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上で電力が所定のしきい値より小さいパスサンプルを雑音成分と見なして除去する雑音除去手段と、
該雑音成分を除去した後の遅延プロファイルをフーリエ変換処理するフーリエ変換手段とを備えたＯＦＤＭ通信方式の受信装置において、
前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値の中から切り出した２のべき乗の数のサブキャリアのチャネル推定値のみに対して逆高速フーリエ変換処理を行うことを特徴とするＯＦＤＭ通信方式の受信装置。
【請求項２】
前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値の中から切り出した、２のべき乗の数のサブキャリアのチャネル推定値の複数の異なる組合せパターンのサブキャリアチャネル推定値群に対して、該サブキャリアチャネル推定値群単位で逆高速フーリエ変換処理を行い、前記雑音除去手段は、該サブキャリアチャネル推定値群単位の遅延プロファイル上で雑音成分除去することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ通信方式の受信装置。
【請求項３】
前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値のうちの一部のサブキャリアのチャネル推定値が、前記複数のサブキャリアチャネル推定値群に重複して含まれるように切り出しが行われたサブキャリアチャネル推定値群に対して、該サブキャリアチャネル推定値群単位で逆高速フーリエ変換処理を行うことを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ通信方式の受信装置。
【請求項４】
前記雑音除去手段は、１つのサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上で除去されずに選択されたパスサンプルを基準として、他のサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上において、該基準となる遅延プロファイル上で選択されたパスサンプルと同タイミングのパスサンプルを選択し、残りのパスサンプルを除去することを特徴とする請求項２又は３に記載のＯＦＤＭ通信方式の受信装置。
【請求項５】
前記基準となる１つのサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイルを選定する手段として、各サブキャリアチャネル推定値群における各サブキャリアのチャネル推定値の平均電力又は信号対雑音比が最大となるサブキャリアチャネル推定値群を選定することを特徴とする請求項４に記載のＯＦＤＭ通信方式の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ通信方式の受信装置に関し、特に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplex）通信方式によるディジタル移動通信システムに好適に適用され、通信路の状態を推定するチャネル推定機能を備えた受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信方式は、高速の信号系列を複数の信号系列に並列化し、複数の低速のサブキャリアを用いて同時に伝送を行うマルチキャリア通信方式の一種であり、それぞれのサブキャリアが互いに直交するように配置される。送信側では逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行って各サブキャリアの周波数多重化を行い、受信側では高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行って受信信号から各サブキャリアの信号を分離する構成により、送受信装置を容易に実現化することができる。
【０００３】
また、送信側において逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理の出力信号を循環的に拡張した信号をガードインターバル（ＧＩ）として各ＯＦＤＭシンボルに付加して送信し、受信側では各ＯＦＤＭシンボルの信号系列から有効シンボル区間の信号系列をＦＦＴウィンドウで切り出して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う。仮に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理の有効シンボル区間のタイミングがずれていても、ガードインターバル（ＧＩ）以内に収まっているずれであれば、隣接シンボルからの干渉を受けずに信号を復調することができる。
【０００４】
図４に一般的なＯＦＤＭ通信方式の受信機全体の構成図を示す。アンテナ４−１から受信された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器４−２によりアナログ信号からディジタル信号に変換された後、ＦＦＴタイミング検出部４−３に入力され、ＦＦＴタイミング検出部４−３では受信信号の自己相関のピークを検出する手段等により、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うタイミングを検出する。
【０００５】
この高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のタイミング情報を用い、ガードインターバル（ＧＩ）除去部では受信信号から有効シンボル区間の信号系列を切り出し、これを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４−５に出力する。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４−５では、入力される有効シンボル区間の信号系列を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理することにより、各サブキャリアの受信信号が得られる。
【０００６】
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４−５で得られる各サブキャリアの受信信号は、それぞれチャネル推定部４−６に入力され、チャネル推定部４−６では、データシンボルと共に多重されて送信される既知のパイロットシンボルの受信信号に対して相関演算を行うことにより、各サブキャリアのチャネル（通信路）特性の推定値（以下、「チャネル推定値」という。）が得られる。
【０００７】
各サブキャリアの受信信号に対して、それぞれのチャネル推定値の複素共役数を乗じることにより、マルチパスフェージング等に起因する通信路での信号の歪みが補償される。その後、データ復調部４−７で各サブキャリアの受信信号を基に、データ信号の復調処理を行い、復調したデータ信号を誤り訂正復号化部４−８で誤り訂正復号化を行って送信データ信号が復元される。
【０００８】
チャネル推定値の精度が低いと、受信信号に対する通信路での歪の補償が適正に行われず、データ信号の復調処理の精度が劣化することから、チャネル推定値の精度を向上させるための方式が様々提案されている。以下に、非特許文献１に記載されているチャネル推定値の精度向上の一手法について説明する。
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会  「電子情報通信学会技術研究報告」ＲＣＳ２００１−１７７，ｐｐ．１−６，Ｎｏｖ．２００１
【０００９】
各サブキャリアのチャネル推定値を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理した後の信号は、複素遅延プロファイルに相当する。これを電力値に変換した電力遅延プロファイルの一例を図５に示す。図５において、ピークが現れているサンプルは各遅延パスの信号成分を示し、それ以外の低レベルのサンプルは雑音成分と見なすことができ、遅延パスの信号成分と雑音成分とをレベルの比較により容易に区別することができる。
【００１０】
このような特性に着目し、複素遅延プロファイルにおいて、各遅延パスの信号成分の電力最大値から予め定めた規定値分下がったレベルをパス検出しきい値とし、該パス検出しきい値以下のサンプルを雑音成分のみを含んでいると判断してゼロの値に置き換えた信号を、再度、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理することにより雑音の影響がより少ないチャネル推定値を得ることができる。
【００１１】
上記の雑音成分除去によるチャネル推定部の構成を図６に示す。同図に示すチャネル推定部は、図４に示すチャネル推定部４−６にそのまま適用することができる。図６において、チャネル推定部６−１は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部から入力される各サブキャリアの既知のパイロット信号の受信信号に対して、そのパイロットレプリカとの相関演算を行うことにより、仮のチャネル推定値を算出する。
【００１２】
この各チャネル推定値を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部６−２により逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）した後の複素遅延プロファイルに対して、雑音パス除去部６−３では、まず、電力値が最大のサンプルを検出する。そして、この電力値が最大のサンプルと電力値の差が規定値以上のサンプルを雑音成分と見なしてゼロの値に置き換える。このようにして得られる信号を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部６−４により高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することにより、雑音除去したチャネル推定値が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述したように、各サブキャリアのチャネル推定値を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理した後の電力遅延プロファイルの低レベルのサンプルを雑音成分と見なして除去した後に、再度、所定レベル以上のパスサンプルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理することによりチャネル推定値を得る方式では、チャネル推定部における逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部６−２及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部６−４のＦＦＴサイズとサブキャリア数とが等しい、つまりサブキャリア数が２のべき乗であることが前提となっている。
【００１４】
サブキャリア数が２のべき乗でない場合は、図７に示すように、チャネル推定部７−１から出力されるサブキャリア数よりＦＦＴサイズが大きい逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部７−２を用い、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部７−２において、各サブキャリアの信号が入力されない余分の入力端子には、ゼロ等の値のダミー信号を入力し、雑音パス除去部７−３で雑音成分を除去した後に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部７−４では、先のダミー信号を入力した成分に対する出力信号は不使用とし、残りの各サブキャリアの信号成分に対する出力信号を各サブキャリアのチャネル推定値として出力する。なお、図示の例では、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部７−２及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部７−４にＦＦＴサイズが２10＝１０２４のものを用いた例を示している。
【００１５】
このダミー信号の挿入により、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部への入力信号が不連続となるため、図８に示すように、遅延プロファイルにおいて各パスの信号成分の両脇にサイドローブが発生し、各パスの信号成分が複数のサンプルに分散して現れる。そのため、サブキャリア数が２のべき乗である場合と比較して、信号成分とノイズ成分との区別が困難なものとなる。
【００１６】
このような遅延プロファイルに対して、前述のようにパス検出しきい値以下のサンプルを雑音と見なして雑音除去処理を行うと、図８に示すパス２の信号成分のように、雑音成分のみならず、パスの信号成分のサイドローブも除去されてしまう場合が生じ、サイドローブが除去された遅延プロファイルに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行うとチャネル推定値の特性が劣化してしまう。
【００１７】
本発明は、サブキャリア数が２のべき乗の数と一致しない場合でも、各サブキャリアのチャネル推定値の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理により得られる遅延プロファイルの雑音除去を適正に行い、各サブキャリアのチャネル推定値として精度の高い推定値を得ることができるＯＦＤＭ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】
【００１８】
本発明のＯＦＤＭ受信装置は、（１）各サブキャリアのチャネル推定値を逆フーリエ変換処理する逆フーリエ変換手段と、該逆フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上で電力が所定のしきい値より小さいパスサンプルを雑音成分と見なして除去する雑音除去手段と、該雑音成分を除去した後の遅延プロファイルをフーリエ変換処理するフーリエ変換手段とを備えたＯＦＤＭ通信方式の受信装置において、前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値の中から切り出した２のべき乗の数のサブキャリアのチャネル推定値のみに対して逆高速フーリエ変換処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、（２）前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値の中から切り出した、２のべき乗の数のサブキャリアのチャネル推定値の複数の異なる組合せパターンのサブキャリアチャネル推定値群に対して、該サブキャリアチャネル推定値群単位で逆高速フーリエ変換処理を行い、前記雑音除去手段は、該サブキャリアチャネル推定値群単位の遅延プロファイル上で雑音成分除去することを特徴とする。
【００２０】
また、（３）前記逆フーリエ変換手段は、各サブキャリアのチャネル推定値のうちの一部のサブキャリアのチャネル推定値が、前記複数のサブキャリアチャネル推定値群に重複して含まれるように切り出しが行われたサブキャリアチャネル推定値群に対して、該サブキャリアチャネル推定値群単位で逆高速フーリエ変換処理を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、（４）前記雑音除去手段は、１つのサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上で除去されずに選択されたパスサンプルを基準として、他のサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイル上において、該基準となる遅延プロファイル上で選択されたパスサンプルと同タイミングのパスサンプルを選択し、残りのパスサンプルを除去することを特徴とする。
【００２２】
また、（５）前記基準となる１つのサブキャリアチャネル推定値群の逆高速フーリエ変換処理により得られる遅延プロファイルを選定する手段として、各サブキャリアチャネル推定値群における各サブキャリアのチャネル推定値の平均電力又は信号対雑音比が最大となるサブキャリアチャネル推定値群を選定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
ある信号に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を連続して行うと、ＦＦＴサイズに拘わらず、元の信号が完全に復元される。従って、全サブキャリアのチャネル推定値うち一部のサブキャリアのチャネル推定値を切り出して上述のように雑音除去処理を行うことができる。
【００２４】
全サブキャリアのチャネル推定値に対して雑音除去処理を行うには、サブキャリアのチャネル推定値の切り出しパターンを複数用意し、切り出しパターン単位で雑音除去処理を行う。この場合、各サブキャリアのチャネル推定値がいずれかの切り出しパターンに含まれるようにし、あるサブキャリアが重複して複数の切り出しパターンに含まれていてもよい。
【００２５】
この場合、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理においてダミー信号を挿入する必要がないため、遅延プロファイルにおいて各パスの信号成分が鋭いピークとして現れ、雑音成分のみを確実に除去することができ、サブキャリア数が２のべき乗でない場合でも、遅延プロファイルの雑音除去処理を適正に行い、各サブキャリアのチャネル推定値の精度を向上させることができる。
【００２６】
また、１つのサブキャリアチャネル推定値群の遅延プロファイルを基準として、他のサブキャリアチャネル推定値群の遅延プロファイル上の雑音を除去することにより、演算量を削減することができる。更に、信号対雑音（ＳＮ）比の高いチャネル推定値が含まれているサブキャリアチャネル推定値群の遅延プロファイルを基準とすることにより、他の信号対雑音（ＳＮ）比の低いサブキャリアチャネル推定値群の遅延プロファイルにおける雑音除去処理をより正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明による雑音成分除去を行うチャネル推定部の構成を示す。同図において、チャネル推定部１−１は、前段の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４−５（図４参照）から入力される各サブキャリアの既知のパイロット信号の受信信号に対して、そのパイロットレプリカとの相関演算を行うことにより、仮のチャネル推定値を算出する。
【００２８】
チャネル推定部１−１から出力される各サブキャリアの仮のチャネル推定値の中から、それぞれ２のべき乗の数（２n，２m）のサブキャリアのチャネル推定値群を切り出して各逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部１−２１，１−２２へ入力し、各逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部１−２１，１−２２はそれぞれ２のべき乗の数（２n，２m）のサブキャリアのチャネル推定値群に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行う。
【００２９】
各逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部１−２１，１−２２により逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）した後のそれぞれの遅延プロファイルに対して、各雑音パス除去部１−３１，１−３２においてそれぞれ電力値が最大のサンプルを検出し、この電力値が最大のサンプルと電力値の差が規定値以上のサンプルを雑音成分と見なしてゼロの値に置き換える。このようにサブキャリアチャネル推定値群毎に雑音除去した遅延プロファイルを、各高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部１−４１，１−４２により高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することにより、雑音除去したチャネル推定値が得られる。
【００３０】
図２は、各サブキャリアのチャネル推定値を２種類の切り出しパターンにより切り出す様子を示している。ここで、第１の切り出しパターン及び第２の切り出しパターンにより切り出されるサブキャリアのチャネル推定値を、それぞれ第１のサブキャリアチャネル推定値群及び第２のサブキャリアチャネル推定値群と称する。
【００３１】
第１のサブキャリアチャネル推定値群は、サブキャリア番号＃０からサブキャリア番号＃（２n−１）までの２n個のサブキャリアチャネル推定値群を含むように切り出し、第２のサブキャリアチャネル推定値群は、サブキャリア番号＃（Ｎ−２m）からサブキャリア番号＃（Ｎ−１）までの２m個のサブキャリアチャネル推定値群を含むように切り出す。ここで、Ｎはサブキャリアの総数、ｍ，ｎはＮ以下の整数である。
【実施例１】
【００３２】
図３はサブキャリア数が７６８の場合の本発明の雑音成分除去によるチャネル推定部の構成例を示す。チャネル推定部３−１から出力される７６８個の仮のサブキャリアチャネル推定値に対して、第１の切り出しパターンにより、サブキャリア番号の先頭から５１２個のサブキャリアチャネル推定値を切り出し、第２の切り出しパターンにより、最後尾のサブキャリア番号から５１２個のサブキャリアチャネル推定値の切り出し、それぞれ、第１及び第２のサブキャリアチャネル推定値群とする。ここで、７６８個のサブキャリアチャネル推定値の中間の２５６個のサブキャリアチャネル推定値は、第１及び第２のサブキャリアチャネル推定値群に重複して含まれている。
【００３３】
次に、各サブキャリアチャネル推定値群で独立に雑音除去処理を行う。具体的には、５１２個の各サブキャリアチャネル推定値を、各５１２ポイントの逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部３−２１，３−２２により逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理し、複素遅延プロファイルを算出する。複素遅延プロファイルで電力が最大のサンプルを検出し、このサンプルとの電力の差が規定値以上のサンプルを雑音成分と見なしてゼロの値に置き換える。
【００３４】
この雑音除去後の信号を各５１２ポイントの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部３−４１，３−４２により高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理することにより、雑音除去後の５１２個のサブキャリアチャネル推定値が得られる。最後に、各サブキャリアチャネル推定値群から得られるサブキャリアチャネル推定値を合成する。具体的には、各サブキャリアチャネル推定値群に重複して含まれているサブキャリアチャネル推定値について、各サブキャリアチャネル推定値群の値を平均化する。
【実施例２】
【００３５】
前述の実施例１において、複素遅延プロファイルの各パスの信号成分は、各サブキャリアチャネル推定値群にまたがって含まれている。そのため、複素遅延プロファイルにおいて、各パスの信号成分がピークとして現れるサンプルは、各サブキャリアチャネル推定値群で共通である。従って、複素遅延プロファイル上で雑音成分と見なして除去するサンプルを選択する際、あるサブキャリアチャネル推定値群を基準とし、そのサブキャリアチャネル推定値群において選択されたサンプルを、その他のサブキャリアチャネル推定値群で選択することにより、演算量を削減することができる。
【００３６】
また、周波数選択性フェージング環境下では、チャネル推定値の電力は各サブキャリア間でばらつきがある。従って、信号対雑音（ＳＮ）比の高いチャネル推定値が含まれているサブキャリアチャネル推定値群を基準とすることにより、それ以外の、信号対雑音（ＳＮ）比の低いチャネル推定値が含まれているサブキャリアチャネル推定値群で、雑音除去処理をより正確に行うことができる。具体的には、各サブキャリアのチャネル推定値の平均電力が最大となるサブキャリアチャネル推定値群を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による雑音成分除去を行うチャネル推定部の構成を示す図である。
【図２】本発明による各サブキャリアのチャネル推定値を２種類の切り出しパターンで切り出す様子を示す図である。
【図３】サブキャリア数が７６８の場合の本発明の雑音成分除去によるチャネル推定部の構成例を示す図である。
【図４】一般的なＯＦＤＭ通信方式の受信機全体の構成を示す図である。
【図５】電力遅延プロファイルの一例を示す図である。
【図６】従来の雑音成分除去によるチャネル推定部の構成を示す図である。
【図７】サブキャリア数が２のべき乗でない場合の従来の雑音成分除去によるチャネル推定部の構成を示す図である。
【図８】ダミー信号の挿入による逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）後の遅延プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１−１  チャネル推定部
１−２１，１−２２  逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部
１−３１，１−３２  雑音パス除去部
１−４１，１−４２  高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部
【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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