(57)【要約】【課題】フェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を補正する。【解決手段】チャネル推定部１０９は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求める。位相差ベクトル生成部１１２は、チャネル推定部１０９から前回出力されたチャネル推定値と今回出力されたチャネル推定値との位相差ベクトルを求める。チャネル補正係数設定部１１３は、位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定する。チャネル補正係数乗算部１１４は、チャネル補正係数をチャネル推定値に乗算して、チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を出力する。雑音推定部１１０は、受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を出力する。【選択図】  図１
2007214750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、
このチャネル推定部から前回出力された前記チャネル推定値と今回出力された前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成部と、
前記位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定するチャネル補正係数設定部と、
前記チャネル補正係数を前記チャネル推定値に乗算して、前記チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を出力するチャネル補正係数乗算部と、
前記受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を前記補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を出力する雑音推定部とを有することを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、
このチャネル推定部から前回出力された前記チャネル推定値と今回出力された前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成部と、
前記位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定する雑音補正係数設定部と、
前記受信信号から雑音推定値を求める雑音推定部と、
前記雑音補正係数を前記雑音推定値に乗算して、前記雑音推定値を補正した補正雑音推定値を出力する雑音補正係数乗算部とを有することを特徴とする無線受信機。
【請求項３】
請求項１記載の無線受信機において、
前記チャネル補正係数設定部は、予め記憶されたチャネル補正係数の中から、前記位相差ベクトルの正接（ｔａｎ）の値に応じてチャネル補正係数を選択して設定することを特徴とする無線受信機。
【請求項４】
請求項２記載の無線受信機において、
前記雑音補正係数設定部は、予め記憶された雑音補正係数の中から、前記位相差ベクトルの正接（ｔａｎ）の値に応じて雑音補正係数を選択して設定することを特徴とする無線受信機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線受信機において、
さらに、前記受信信号を等化する補正等化部を有し、
前記補正等化部は、前記補正雑音推定値及び前記チャネル推定値、若しくは前記補正チャネル推定値及び前記雑音推定値を用いてＭＭＳＥ（最小誤差二乗法）等化器のウェイトを計算するウェイト計算部と、前記ウェイトを前記受信信号に乗算して、前記受信信号を等化するウェイト乗算部とを備えることを特徴とする無線受信機。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線受信機において、
さらに、既知のパイロット信号を用いてパス検出を行うパスサーチ部を有し、
前記パスサーチ部は、雑音電力と前記雑音補正係数とを用いて前記パス検出の判定基準とすることを特徴とする無線受信機。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線受信機において、
さらに、前記補正雑音推定値若しくは前記補正チャネル推定値を用いて、他の無線受信機との間の電力制御を行う電力制御手段を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項８】
請求項１又は３記載の無線受信機において、
さらに、前記位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが前記雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、前記チャネル補正係数を無効化するチャネル補正制御部を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項９】
請求項２又は４記載の無線受信機において、
さらに、前記位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが前記雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、前記雑音補正係数を無効化する雑音補正制御部を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項１０】
既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定手順と、
このチャネル推定手順によって前回得られた前記チャネル推定値と今回得られた前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成手順と、
前記位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定するチャネル補正係数設定手順と、
前記チャネル補正係数を前記チャネル推定値に乗算して、前記チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を求めるチャネル補正係数乗算手順と、
前記受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を前記補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を求める雑音推定手順とを有することを特徴とする雑音推定値補正方法。
【請求項１１】
既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定手順と、
このチャネル推定手順によって前回得られた前記チャネル推定値と今回得られた前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成手順と、
前記位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定する雑音補正係数設定手順と、
前記受信信号から雑音推定値を求める雑音推定手順と、
前記雑音補正係数を前記雑音推定値に乗算して、前記雑音推定値を補正した補正雑音推定値を求める雑音補正係数乗算手順とを有することを特徴とする雑音推定値補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェージング環境下で信号を受信して復調する際に、チャネル推定を用いる無線受信機に係り、特に雑音推定値を補正する無線受信機および雑音推定値補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体無線通信では、パケットデータトラヒックの高速化や大容量化が盛んである。一方、乗り物の高速化も進んでいるため、高速伝送レートの無線装置が高速移動する際のフェージングの影響は大きな特性劣化要因となる。
このようなフェージングの影響を低減する装置として、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）方式等の移動体無線通信において、受信信号に含まれるパイロット信号を重み付け平均化してチャネル推定値を求め、このチャネル推定値を用いて受信データを復調する復調装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、パイロット信号の平均化の際の重み付け係数を適応的に制御することにより、高精度なチャネル推定を行うＣＤＭＡ同期検波用チャネル推定装置が提案されている（特許文献２参照）。
また、マルチパスフェージングによる特性劣化を低減する方法として、チップ等化器や周波数等化器を用いる方法が提案されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。
さらに、受信信号の信号対雑音比の推定値を用いて電力制御を行う方法が提案されている（非特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７９３号公報
【特許文献２】特開２０００−７８１１１号公報
【非特許文献１】川村，岸山，樋口，佐和橋，「ＨＳＤＰＡにおける他セル干渉除去を考慮したマルチパス干渉キャンセラとチップ等化器の特性比較」，信学技報RCS2002-38，社団法人電子情報通信学会，p.123-128，2002
【非特許文献２】D.Falconer et al.，「Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless System」，IEEE Communications Magazine，Vol.40，No.4，p.58-66, 2002
【非特許文献３】「3GPP TS 25.214 V6.6.0」，3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Physical layer procedures (FDD) (Release 6)，5章，p.13-30，2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チャネル推定値を用いて計算する雑音推定値Ｖは、次式のように表される。式（１）において、Ｅchipは受信信号電力、ｈlはｌパス目のチャネル推定値、Ｌは総パス数、Ｅｃ／Ｉｏｒはパイロット電力Ｅｃと全送信電力Ｉｏｒの比である。
【０００６】
【数１】
2007214750.tif 000003
【０００７】
移動体の高速移動時には、フェージングによって位相変動が起こるが、パイロット信号から推定される複数パイロットシンボルを平均してチャネル推定値を求める際に、位相変動があると、受信電力が実際より小さく計算される。これにより、チャネル推定値を用いて計算する雑音推定値Ｖが大きく計算され、チャネル推定値の信号対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）の推定精度が劣化する。
【０００８】
この結果、雑音推定値とチャネル推定値とを受信信号の等化に用いる無線受信機では、等化器による等化特性が劣化し、また雑音推定値とチャネル推定値とをパスサーチに用いる無線受信機では、パスアサイン特性が劣化し、雑音推定値とチャネル推定値とを電力制御に用いる無線受信機では、制御特性が劣化するという問題点があった。例えばＭＭＳＥ等化器を含む無線受信機では、雑音推定値とチャネル推定値とを用いて求めたウェイト値が誤るため、等化特性が劣化する。
これに対して、特許文献２にはチャネル推定を高精度に行う方法が開示されているが、雑音推定値を補正する方法は従来実現されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を補正することができる無線受信機および雑音推定値補正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】
【００１０】
本発明の無線受信機は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、このチャネル推定部から前回出力された前記チャネル推定値と今回出力された前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成部と、前記位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定するチャネル補正係数設定部と、前記チャネル補正係数を前記チャネル推定値に乗算して、前記チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を出力するチャネル補正係数乗算部と、前記受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を前記補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を出力する雑音推定部とを有するものである。
また、本発明の無線受信機は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部と、このチャネル推定部から前回出力された前記チャネル推定値と今回出力された前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成部と、前記位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定する雑音補正係数設定部と、前記受信信号から雑音推定値を求める雑音推定部と、前記雑音補正係数を前記雑音推定値に乗算して、前記雑音推定値を補正した補正雑音推定値を出力する雑音補正係数乗算部とを有するものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例において、前記チャネル補正係数設定部は、予め記憶されたチャネル補正係数の中から、前記位相差ベクトルの正接（ｔａｎ）の値に応じてチャネル補正係数を選択して設定するものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例において、前記雑音補正係数設定部は、予め記憶された雑音補正係数の中から、前記位相差ベクトルの正接（ｔａｎ）の値に応じて雑音補正係数を選択して設定するものである。
【００１１】
また、本発明の無線受信機の１構成例は、さらに、前記受信信号を等化する補正等化部を有し、前記補正等化部は、前記補正雑音推定値及び前記チャネル推定値、若しくは前記補正チャネル推定値及び前記雑音推定値を用いてＭＭＳＥ（最小誤差二乗法）等化器のウェイトを計算するウェイト計算部と、前記ウェイトを前記受信信号に乗算して、前記受信信号を等化するウェイト乗算部とを備えるものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例は、さらに、既知のパイロット信号を用いてパス検出を行うパスサーチ部を有し、前記パスサーチ部は、雑音電力と前記雑音補正係数とを用いて前記パス検出の判定基準とするものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例は、さらに、前記補正雑音推定値若しくは前記補正チャネル推定値を用いて、他の無線受信機との間の電力制御を行う電力制御手段を有するものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例は、さらに、前記位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが前記雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、前記チャネル補正係数を無効化するチャネル補正制御部を有するものである。
また、本発明の無線受信機の１構成例は、さらに、前記位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが前記雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、前記雑音補正係数を無効化する雑音補正制御部を有するものである。
【００１２】
また、本発明の雑音推定値補正方法は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定手順と、このチャネル推定手順によって前回得られた前記チャネル推定値と今回得られた前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成手順と、前記位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定するチャネル補正係数設定手順と、前記チャネル補正係数を前記チャネル推定値に乗算して、前記チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を求めるチャネル補正係数乗算手順と、前記受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を前記補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を求める雑音推定手順とを有するものである。
また、本発明の雑音推定値補正方法は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定手順と、このチャネル推定手順によって前回得られた前記チャネル推定値と今回得られた前記チャネル推定値との位相差ベクトルを求める位相差ベクトル生成手順と、前記位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定する雑音補正係数設定手順と、前記受信信号から雑音推定値を求める雑音推定手順と、前記雑音補正係数を前記雑音推定値に乗算して、前記雑音推定値を補正した補正雑音推定値を求める雑音補正係数乗算手順とを有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前回のチャネル推定値と今回のチャネル推定値との位相差ベクトルを求め、位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定し、チャネル補正係数をチャネル推定値に乗算してチャネル推定値を補正し、雑音推定値を補正チャネル推定値を用いて補正するようにしたので、無線受信機の高速移動時にフェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を補正することができる。その結果、本発明では、信号対雑音比もしくは信号対雑音比と干渉電力比を利用する特性の劣化、例えば等化器の等化特性の劣化、パスサーチによるパスアサイン特性の劣化、あるいは電力制御の特性の劣化を少ない計算量と簡易な構成で防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明では、前回のチャネル推定値と今回のチャネル推定値との位相差ベクトルを求め、位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定し、雑音補正係数を雑音推定値に乗算して雑音推定値を補正するようにしたので、無線受信機の高速移動時にフェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を補正することができる。
【００１５】
また、本発明では、補正雑音推定値及びチャネル推定値、若しくは補正チャネル推定値及び雑音推定値をＭＭＳＥ等化器のウェイト計算に用いるようにしたので、補正等化部の等化特性の劣化を少ない計算量と簡易な構成で防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明では、雑音電力と雑音補正係数とを用いてパス検出の判定基準とすることにより、パスサーチ部のパスアサイン特性の劣化を少ない計算量と簡易な構成で防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明では、補正雑音推定値若しくは補正チャネル推定値を他の無線受信機との間の電力制御に用いるようにしたので、制御特性の劣化を少ない計算量と簡易な構成で防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明では、位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、チャネル補正係数を無効化するようにしたので、有効なチャネル補正係数のみを使用して雑音推定値を補正することができる。
【００１９】
また、本発明では、位相差ベクトルの生成に用いる前回と今回の２つのチャネル推定値のいずれかが雑音推定値に基づくしきい値より小さい場合は、雑音補正係数を無効化するようにしたので、有効な雑音補正係数のみを使用して雑音推定値を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る無線受信機のチャネル推定値補正装置及び雑音推定値補正装置の構成を示すブロック図である。図１のチャネル推定値補正装置及び雑音推定値補正装置は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部１０９と、受信信号から雑音推定値を求め、この雑音推定値を補正チャネル推定値を用いて補正した補正雑音推定値を出力する雑音推定部１１０と、チャネル補正係数をチャネル推定値に乗算して、チャネル推定値を補正した補正チャネル推定値を出力するチャネル推定値補正部１１１と、雑音推定部１１０から出力された雑音推定値を一定周期分だけ遅延させる遅延部１１９とを有する。
【００２１】
チャネル推定値補正部１１１は、前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値との乗算結果である位相差ベクトルを出力する位相差ベクトル生成部１１２と、位相差ベクトルに基づいてチャネル補正係数を出力するチャネル補正係数設定部１１３と、チャネル補正係数をチャネル推定値に掛けて補正チャネル推定値を出力するチャネル補正係数乗算部１１４と、チャネル補正係数が有効か否かを判断するチャネル補正制御部１１７とから構成される。さらに、位相差ベクトル生成部１１２は、チャネル推定値を一定周期分だけ遅延させる遅延部１１５と、前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値とを乗算する複素共役乗算部１１６とから構成される。
【００２２】
以下、本実施の形態のチャネル推定値補正装置及び雑音推定値補正装置の動作を説明する。チャネル推定部１０９は、図示しない受信部から出力される受信信号に含まれるパイロットシンボルを、図示しないパスサーチ部から出力される一定周期毎に更新されるパスタイミング情報に従って既知のパイロット信号で複素共役を掛けるか若しくは逆拡散し、複素共役を掛けるか若しくは逆拡散によって得たパイロットシンボルを平均して、一定周期毎にチャネル推定値を出力する。
【００２３】
図２は本実施の形態の動作を説明するための図である。図２（Ａ）は無線受信機が静止又は低速移動する際のパイロットシンボルを示している。パイロットシンボルはノイズの影響を受けているため、Ｎｃｅ個のパイロットシンボルを平均することでノイズの影響を軽減することができる。
【００２４】
図２（Ｂ）は無線受信機が高速移動する際のパイロットシンボルを示している。高速移動時には、フェージングにより、主にドップラー周波数ｆＤで知られる位相変動の影響を受けるため、第ｌパスのｍ番目のパイロットシンボルをｒｌ（ｍ）と表すと、０番目からＮｃｅ番目までのパイロットシンボルは、時間と共に位相回転する。図２（Ｂ）のように位相回転するパイロットシンボルを虚数部と実数部でそれぞれ平均すると、ｌパス目のチャネル推定値ｈlは以下の式（２）のように表される。
【００２５】
【数２】
2007214750.tif 000004
【００２６】
ここで、式（２）のωはパイロットシンボル区間の位相変動を示し、式（３）の関係にある。
Δθ＝ω×Ｎｃｅ                                                  ・・・（３）
パイロットシンボルの位相変動量Δθと受信電力の劣化量との関係は図３のように計算される。
【００２７】
チャネル推定値補正部１１１のチャネル補正制御部１１７は、チャネル推定部１０９から出力されたチャネル推定値と、位相差ベクトル生成部１１２の遅延部１１５から出力された１周期前の前回のチャネル推定値と、パスサーチ部から出力されたパスタイミング情報と、雑音推定部１１０から遅延部１１９を通して出力された前回の雑音推定値とに基づいて、受信電力が最大となる最大パスのタイミングが１周期前の前回の最大パスタイミングと同一か否かを判断し、最大パスタイミングが同一でない場合、または今回（現在の周期）と前回のチャネル推定値の大きさが雑音推定値に所定係数を掛けた値より小さい場合に、チャネル補正係数Ｚｃを無効化する有効無効信号を出力する。また、チャネル補正制御部１１７は、今回と前回の最大パスタイミングが同一で、かつ今回と前回のチャネル推定値の大きさが雑音推定値に所定係数を掛けた値以上の場合は、チャネル補正係数Ｚｃが有効であることを示す有効無効信号を出力する。
【００２８】
位相差ベクトル生成部１１２は、遅延部１１５を通した前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値との乗算を複素共役乗算部１１６によって行うことにより、その乗算結果を位相差ベクトルとして出力する。
【００２９】
チャネル補正係数設定部１１３は、チャネル補正制御部１１７から出力された有効無効信号がチャネル補正係数Ｚｃの無効を示している場合、チャネル推定値の補正を無効化する（すなわち、チャネル補正係数Ｚｃとして「１」を出力する）。また、チャネル補正係数設定部１１３は、有効無効信号がチャネル補正係数Ｚｃの有効を示している場合、予め記憶した値の中からチャネル補正係数Ｚｃを位相差ベクトルに基づいて選択するか、若しくはチャネル補正係数Ｚｃを位相差ベクトルに基づいて計算し、チャネル補正係数Ｚｃを出力する。
【００３０】
位相差ベクトル生成部１１２から出力される位相差ベクトルは、図２（Ｂ）及び式（３）に示すΔθの角度を持つ。チャネル補正係数設定部１１３には、予め計算された図３に示すような位相変動量Δθと電力劣化量との関係が記憶されていると共に、予め計算された図４に示すような位相θと正接値（ｔａｎ）との関係が記憶されている。チャネル補正係数設定部１１３は、位相差ベクトルの正接値を計算し、図４の関係から位相差ベクトルの角度（位相）θを求め、位相変動量Δθ＝θとして、図３の関係から電力劣化量を求める。チャネル補正係数Ｚｃは、電力劣化量の逆数なので、電力劣化量からチャネル補正係数Ｚｃを求めることができる。現実的には、電力劣化量の逆数のルートを予めテーブルとして持っておくと計算を削減できる。また、チャネル補正係数設定部１１３は、図３の関係を使用せずに、式（４）からチャネル補正係数Ｚｃを計算してもよい。
【００３１】
【数３】
2007214750.tif 000005
【００３２】
チャネル補正係数乗算部１１４は、チャネル推定部１０９から出力されたチャネル推定値とチャネル補正係数設定部１１３から出力されたチャネル補正係数Ｚｃとを乗算し、乗算結果を補正チャネル推定値として出力する。なお、チャネル補正制御部１１７は、最大パスタイミングが前回の最大パスタイミングと同一でない場合、前回と今回の双方で大きな電力値を持つパスの位置を探して、この最大パス以外のパスを位相差ベクトル生成に用いる。
【００３３】
雑音推定部１１０は、受信部から出力された受信信号とチャネル推定値補正部１１１から１周期前に出力された前回の補正チャネル推定値とから雑音推定値（雑音電力）を求める。雑音推定値の計算に補正チャネル推定値を用いることにより、雑音推定値の補正を行うことができる。補正前の雑音推定値Ｖは、例えば前記の式（１）のように計算することができる。これに対して、補正後の雑音推定値をＶ’とすると、雑音推定値Ｖ’は、式（１）にチャネル補正係数Ｚｃを代入した式（５）により以下のように計算することができる。
【００３４】
【数４】
2007214750.tif 000006
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、前回のチャネル推定値と今回のチャネル推定値との位相差ベクトルを求め、位相差ベクトルに応じたチャネル補正係数を設定し、チャネル補正係数をチャネル推定値に乗算してチャネル推定値を補正し、雑音推定値を補正チャネル推定値を用いて補正するようにしたので、無線受信機の高速移動時にフェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を簡易な構成で補正することができる。また、本実施の形態では、三角関数を用いず、複素共役と掛け算とＩ，Ｑ割り算（ｔａｎ）の結果によって、予めマッピングしたチャネル補正係数を選択することによって少ない計算量でチャネル補正係数を設定することができるので、雑音推定値の劣化を少ない計算量で防ぐことができる。特に、無線受信機が移動局である場合には、消費電力削減が重要なため、計算量の削減は重要な事項である。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る無線受信機の雑音推定値補正装置の構成を示すブロック図である。図５の雑音推定値補正装置は、既知のパイロット信号を用いて受信信号から一定周期毎にチャネル推定値を求めるチャネル推定部１０１と、受信信号から雑音推定値を求める雑音推定部１０２と、雑音補正係数を雑音推定値に乗算して、雑音推定値を補正した補正雑音推定値を出力する雑音推定値補正部１０３とを有する。
【００３７】
雑音推定値補正部１０３は、前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値との乗算結果である位相差ベクトルを出力する位相差ベクトル生成部１１４と、位相差ベクトルに基づいて雑音補正係数を出力する雑音補正係数設定部１０５と、雑音補正係数を雑音推定値に掛けて補正雑音推定値を出力する雑音補正係数乗算部１０６と、雑音補正係数が有効か否かを判断する雑音補正制御部１１８とから構成される。さらに、位相差ベクトル生成部１０４は、チャネル推定値を一定周期分だけ遅延させる遅延部１０７と、前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値とを乗算する複素共役乗算部１０８とから構成される。
【００３８】
以下、本実施の形態の雑音推定値補正装置の動作を説明する。チャネル推定部１０１は、第１の実施の形態のチャネル推定部１０９と同様に、図示しない受信部から出力される受信信号に含まれるパイロットシンボルを、図示しないパスサーチ部から出力される一定周期毎に更新されるパスタイミング情報に従って既知のパイロット信号で複素共役を掛けるか若しくは逆拡散し、複素共役を掛けるか若しくは逆拡散によって得たパイロットシンボルを平均して、一定周期毎にチャネル推定値を出力する。
雑音推定部１０２は、受信部から出力された受信信号とチャネル推定部１０１から出力されたチャネル推定値とから雑音推定値Ｖを求める。雑音推定値Ｖは例えば前記の式（１）のように計算することができる。
【００３９】
雑音推定値補正部１０３の雑音補正制御部１１８は、チャネル推定部１０１から出力されたチャネル推定値と、位相差ベクトル生成部１０４の遅延部１０７から出力された１周期前の前回のチャネル推定値と、パスサーチ部から出力されたパスタイミング情報と、雑音推定部１０２から出力された雑音推定値Ｖとに基づいて、最大パスタイミングが前回の最大パスタイミングと同一か否かを判断し、最大パスタイミングが同一でない場合、または今回（現在の周期）と前回のチャネル推定値の大きさが雑音推定値に所定係数を掛けた値より小さい場合に、雑音補正係数Ｚｎを無効化する有効無効信号を出力する。また、雑音補正制御部１１８は、今回と前回の最大パスタイミングが同一で、かつ今回と前回のチャネル推定値の大きさが雑音推定値に所定係数を掛けた値以上の場合は、雑音補正係数Ｚｎが有効であることを示す有効無効信号を出力する。
【００４０】
位相差ベクトル生成部１０４は、遅延部１０７を通した前回のチャネル推定値の複素共役と今回のチャネル推定値との乗算を複素共役乗算部１０８によって行うことにより、その乗算結果を位相差ベクトルとして出力する。
【００４１】
雑音補正係数設定部１０５は、雑音補正制御部１１８から出力された有効無効信号が雑音補正係数Ｚｎの無効を示している場合、雑音推定値の補正を無効化する（すなわち、雑音補正係数Ｚｎとして「１」を出力する）。また、雑音補正係数設定部１０５は、有効無効信号が有効を示している場合、予め記憶した値の中から雑音補正係数Ｚｎを位相差ベクトルに基づいて選択するか、若しくは雑音補正係数Ｚｎを位相差ベクトルに基づいて計算し、雑音補正係数Ｚｎを出力する。
【００４２】
信号対雑音比もしくは信号対雑音干渉電力比をターゲットにすることを考え、且つＺｃ≒１と仮定すると、式（５）より以下の式（６）が成立する。
【００４３】
【数５】
2007214750.tif 000007
【００４４】
したがって、雑音補正係数Ｚｎは、以下のように設定できる。第１の実施の形態で説明したように、チャネル補正係数Ｚｃは位相差ベクトルに基づいて求めることができるので、このチャネル補正係数Ｚｃから式（７）によって雑音補正係数Ｚｎを求めることができる。
【００４５】
【数６】
2007214750.tif 000008
【００４６】
雑音補正係数乗算部１０６は、雑音推定部１０２から出力された雑音推定値Ｖと雑音補正係数設定部１０５から出力された雑音補正係数Ｚｎとを乗算し、乗算結果を補正雑音推定値として出力する。なお、雑音補正制御部１１８は、最大パスタイミングが前回の最大パスタイミングと同一でない場合、前回と今回の双方で大きな電力値を持つパスの位置を探して、この最大パス以外のパスを位相差ベクトル生成に用いる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態では、前回のチャネル推定値と今回のチャネル推定値との位相差ベクトルを求め、位相差ベクトルに応じた雑音補正係数を設定し、雑音補正係数を雑音推定値に乗算して雑音推定値を補正するようにしたので、無線受信機の高速移動時にフェージング環境下で発生する雑音推定値の劣化を簡易な構成で補正することができる。また、本実施の形態では、三角関数を用いず、複素共役と掛け算とＩ，Ｑ割り算（ｔａｎ）の結果によって、予めマッピングした雑音補正係数を選択することによって少ない計算量で雑音補正係数を設定することができるので、雑音推定値の劣化を少ない計算量で防ぐことができる。
【００４８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６、図７は本発明の第３の実施の形態に係るＣＤＭＡ方式等の移動体無線通信システムの構成を示すブロック図であり、図６は基地局（無線受信機）の構成を示すブロック図、図７は移動局（無線受信機）の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態のチャネル推定値補正装置及び雑音推定値補正装置、又は第２の実施の形態の雑音推定値補正装置を使用する具体例を示すものである。
【００４９】
基地局３０１は、基地局ネットワーク通信部３０２と、基地局チャネル符号化部３０３と、基地局変調部３０４と、基地局拡散変調部３０５と、基地局送信部３０６と、基地局送信アンテナ３０８と、基地局受信アンテナ３３２と、基地局受信部３３３と、基地局補正パスサーチ部３３８と、基地局補正等化部３３５と、基地局復調部３３６と、基地局チャネル復号部３３７とを有する。
【００５０】
移動局３１１は、移動局受信アンテナ３１２と、移動局受信部３１３と、移動局補正パスサーチ部３１５と、移動局補正等化部３１６と、移動局復調部３１７と、移動局チャネル復号部３１８と、データ出力処理部３２０と、外部出力装置３２１，３２２と、外部入力装置３２３，３２４と、データ符号化部３２５と、移動局チャネル符号化部３２６と、移動局変調部３２７と、移動局拡散変調部３２８と、移動局送信部３２９と、移動局送信アンテナ３３０とを有する。図７において、３０９は下り送信電波、３１０は伝送路、３３１は上り送信電波である。
【００５１】
以下、本実施の形態の移動体無線通信システムの動作を説明する。
基地局３０１においてネットワーク通信部３０２は、図示しないネットワークから移動局３１１に通知する信号を受信する。
基地局チャネル符号化部３０３は、ネットワーク通信部３０２を介してネットワークから受け取った信号のチャネル符号化を行う。
【００５２】
基地局変調部３０４は、基地局チャネル符号化部３０３でチャネル符号化された信号をＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）などの変調方式で変調する。
基地局拡散変調部３０５は、基地局変調部３０４で変調された信号を拡散変調する。拡散変調された信号は、基地局送信部３０６を通じて基地局送信アンテナ３０８から下り送信電波３０９として送信される。この下り送信電波３０９は、伝送路３１０の影響を受ける。
【００５３】
移動局３１１の移動局受信アンテナ３１２は、下り送信電波３０９を受信し、移動局受信部３１３は、受信信号を出力する。
移動局補正パスサーチ部３１５は、移動局受信部３１３から出力された受信信号から既知のパイロットパターンを用いて電力ディレイプロファイルを作成し、パスタイミング情報を出力する。このパスタイミング情報は、一定周期毎に更新される。
【００５４】
移動局補正等化部３１６は、移動局受信部３１３から出力された受信信号と移動局補正パスサーチ部３１５から出力されたパスタイミング情報に基づいてチャネル推定を行い、１周期前の前回と今回のチャネル推定値から雑音補正係数Ｚを求めて出力する（Ｚ＝Ｚｎ＝１／Ｚｃ）。
【００５５】
図８は移動局補正パスサーチ部３１５の動作を説明するための図である。移動局補正パスサーチ部３１５は、図８に示すような電力ディレイプロファイルから、受信電力が最大となる最大パス（図８の第１パス）からの電力劣化量が許容電力劣化量ＸｄＢより小さく、かつ受信電力が所定のしきい値を超える最大Ｌ個のパスを検出して、検出したパスのタイミング情報を出力する。従来のパスサーチ法では、雑音電力Ｙをしきい値としてパスを検出していた。これに対して、本実施の形態では、雑音電力Ｙに雑音補正係数Ｚを乗算したＹ×Ｚをしきい値としてパスを検出するので、雑音電力Ｙのみのしきい値を用いた場合には有効にならない第３パスを、しきい値Ｙ×Ｚを用いることによって検出することができ、パスを有効利用できることが分かる。
【００５６】
移動局補正等化部３１６は、後述のように移動局補正パスサーチ部３１５からのパスタイミング情報に基づいてチャネル推定し、チャネル行列を生成して等化ウェイト計算を行い、移動局受信部３１３から出力された受信信号を等化して伝送路３１０の影響を取り除く。
【００５７】
移動局復調部３１７は、移動局補正等化部３１６から出力された受信信号を逆拡散し、さらに逆拡散した信号をＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの変調方式で復調する。
移動局チャネル復号部３１８は、移動局復調部３１７で復調された信号を復号し、データ出力処理部３２０は、移動局チャネル復号部３１８で復号された信号に対して画像処理・音声処理を施し、ＬＣＤ等の表示器である外部出力装置３２１に画像信号を出力し、スピーカ等の音声出力装置である外部出力装置３２２に音声信号を出力する。
【００５８】
一方、移動局３１１のデータ符号化部３２５は、キースイッチ等の外部入力装置３２３からの入力信号及びマイクロホン等の外部入力装置３２４からの音声信号に対して音声符号化・画像処理等を行う。
移動局チャネル符号化部３２６は、データ符号化部３２５で処理された信号をチャネル符号化する。
【００５９】
移動局変調部３２７は、移動局チャネル符号化部３２６でチャネル符号化された信号をＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの変調方式で変調する。
移動局拡散変調部３２８は、移動局変調部３２７で変調された信号を拡散変調する。拡散変調された信号は、移動局送信部３２９を通じて移動局送信アンテナ３３０から上り送信電波３３１として送信される。この上り送信電波３３１は、伝送路３１０の影響を受ける。
【００６０】
基地局３０１の基地局受信アンテナ３３２は、上り送信電波３３１を受信し、基地局受信部３３３は、受信信号を出力する。
基地局補正パスサーチ部３３８は、基地局受信部３３３から出力された受信信号から既知のパイロットパターンを用いて電力ディレイプロファイルを作成し、パスタイミング情報を出力する。このパスタイミング情報は、一定周期毎に更新される。
【００６１】
移動局補正等化部３３５は、基地局受信部３３３から出力された受信信号と基地局補正パスサーチ部３３８から出力されたパスタイミング情報に基づいてチャネル推定を行い、１周期前の前回と今回のチャネル推定値から雑音補正係数Ｚを求めて出力する（Ｚ＝Ｚｎ＝１／Ｚｃ）。
【００６２】
基地局補正パスサーチ部３３８は、図８に示すような電力ディレイプロファイルから、受信電力が最大となる最大パス（図８の第１パス）からの電力劣化量が許容電力劣化量ＸｄＢより小さく、かつ受信電力がしきい値Ｙ×Ｚを超える最大Ｌ個のパスを検出して、検出したパスのタイミング情報を出力する。
【００６３】
基地局補正等化部３３５は、後述のように基地局補正パスサーチ部３３８からのパスタイミング情報に基づいてチャネル推定し、チャネル行列を生成して等化ウェイト計算を行い、基地局受信部３３３から出力された受信信号を等化して伝送路３１０の影響を取り除く。
基地局復調部３３６は、基地局補正等化部３３５から出力された受信信号を逆拡散し、さらに逆拡散した信号をＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの変調方式で復調する。
基地局チャネル復調部３３７は、基地局復調部３３６で復調された信号をチャネル復号し、ネットワーク通信部３０２は、基地局チャネル復調部３３７で復号された信号をネットワークに送信する。
【００６４】
図９は本実施の形態における移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の１構成例を示すブロック図である。この図９の例は、第２の実施の形態の雑音推定値補正装置を使用した例であり、移動局補正等化部３１６及び基地局補正等化部３３５を等化器で構成する場合を示している。
【００６５】
移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５のチャネル推定部４０１は、第２の実施の形態のチャネル推定部１０１と同様に、図示しない受信部（移動局受信部３１３又は基地局受信部３３３）から出力される受信信号に含まれるパイロットシンボルを、図示しないパスサーチ部（移動局補正パスサーチ部３１５又は基地局補正パスサーチ部３３８）から出力される一定周期毎に更新されるパスタイミング情報に従って既知のパイロット信号で複素共役を掛けるか若しくは逆拡散し、複素共役を掛けるか若しくは逆拡散によって得たパイロットシンボルを平均して、一定周期毎にチャネル推定値を出力する。
【００６６】
雑音推定部４０２は、第２の実施の形態の雑音推定部１０２と同様に、受信部から出力された受信信号とチャネル推定部４０１から出力されたチャネル推定値とから雑音推定値Ｖを求める。
雑音推定値補正部４０３は、第２の実施の形態の雑音推定値補正部１０３と同様に動作し、補正雑音推定値Ｖ’を出力する。
【００６７】
図１０はウェイト計算部４０４の動作を説明するための図である。ウェイト計算部４０４は、パスサーチ部で検出されたパスタイミングｔ０，ｔ１，ｔ２とチャネル推定部４０１から出力されたチャネル推定値ｈ0，ｈ1，ｈ2と雑音推定値補正部４０３から出力された補正雑音推定値Ｖ’とを用いてウェイト行列を計算する。移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の構成としてチップ等化器を採用する場合は、図１１のようにチャネル行列Ｈを配置する。図１１におけるＴｔａｐは、チップ等化フィルタの１タップ区間である。そして、ウェイト計算部４０４は、式（８）によりウェイト行列Ｗを計算する。式（８）におけるＩは単位行列である。
Ｗ＝（ＨHＨ＋Ｖ’Ｉ）-1ＨH                                      ・・・（８）
【００６８】
移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の構成としてチップ等化器を採用する場合、ウェイト乗算部４０５は、ＦＩＲフィルタなどで構成される。ウェイト乗算部４０５は、受信部から出力された受信信号に対して、ウェイト計算部４０４で計算されたウェイト行列Ｗを乗算することにより、受信信号を等化して伝送路による劣化を取り除き、等化した受信信号を図示しない復調部（移動局復調部３１７又は基地局復調部３３６）に出力する。
以上により、移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５を実現することができる。
【００６９】
なお、移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の構成として周波数等化器を採用する場合、ウェイト計算部４０４は、検出パスタイミングｔ０，ｔ１，ｔ２を用いてチャネル推定値を図１２に示すように配置する。図１２におけるＴｓａｍｐｌｉｎｇは、データサンプリング区間を表す。そして、ウェイト計算部４０４は、図１２に示したチャネル推定値のベクトルを高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）して、式（９）に従ってウェイト行列Ｗｎを計算する。
【００７０】
【数７】
2007214750.tif 000009
【００７１】
式（９）におけるＦｋｎはＦＦＴ後のチャネル推定値ｋｎ、Ｆｋｎ*はチャネル推定値Ｆｋｎの共役複素数を表す。
移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の構成として周波数等化器を採用する場合、ウェイト乗算部４０５は、受信部から出力された受信信号をＦＦＴ変換し、ＦＦＴ変換後の受信信号に対してウェイト行列Ｗｎを乗算し、逆高速フーリエ変換（Invers Fast Fourier Transform ：ＩＦＦＴ）することにより、受信信号を等化して伝送路による劣化を取り除き、等化した受信信号を復調部に出力する。
【００７２】
図１３は本実施の形態における移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５の他の構成例を示すブロック図である。この図１３の例は、第１の実施の形態の雑音推定値補正装置を使用した例である。
チャネル推定部４０６は、チャネル推定部４０１と同様に一定周期毎にチャネル推定値を出力する。
【００７３】
雑音推定部４０７は、雑音推定部１１０と同様に雑音推定値Ｖを求める。チャネル推定値補正部４０８は、第１の実施の形態のチャネル推定値補正部１１１と同様に動作し、補正チャネル推定値を出力する。
【００７４】
ウェイト計算部４０９は、図９のウェイト計算部４０４と同様にウェイト行列を計算する。ただし、ここではチャネル推定部４０６から出力されるチャネル推定値の代わりに、チャネル推定値補正部４０８から出力される補正チャネル推定値を使用し、雑音推定値補正部４０３から出力される補正雑音推定値Ｖ’の代わりに、雑音推定部４０７から出力される雑音推定値Ｖを使用する。ウェイト乗算部４１０の動作はウェイト乗算部４０５と同様である。
こうして、移動局補正等化部３１６又は基地局補正等化部３３５を実現することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、第１、第２の実施の形態を等化部とパスサーチ部に適用する例を示したが、補正した雑音推定値又は補正チャネル推定値を、基地局と移動局との間、もしくは移動局相互間の送信電力制御や受信電力制御に用いることもできる。移動局や基地局に設ける電力制御手段の具体的な構成については、例えば非特許文献３に開示されている。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、例えばＣＤＭＡ方式等の無線受信機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線受信機のチャネル推定値補正装置及び雑音推定値補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る無線受信機の動作を説明するための図である。
【図３】パイロットシンボルの位相変動量と受信電力の劣化量との関係を示す図である。
【図４】位相と正接値との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る無線受信機の雑音推定値補正装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る移動体無線通信システムの基地局の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る移動体無線通信システムの移動局の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の移動局の移動局補正パスサーチ部の動作を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態における移動局補正等化部又は基地局補正等化部の１構成例を示すブロック図である。
【図１０】図９の移動局補正等化部又は基地局補正等化部におけるウェイト計算部の動作を説明するための図である。
【図１１】図９の移動局補正等化部又は基地局補正等化部におけるウェイト計算部で用いるチャネル行列の配置を示す図である。
【図１２】図９の移動局補正等化部又は基地局補正等化部におけるウェイト計算部によるチャネル推定値の配置を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における移動局補正等化部又は基地局補正等化部の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１，１０９，４０１，４０６…チャネル推定部、１０２，１１０，４０２，４０７…雑音推定部、１０３，４０３…雑音推定値補正部、１０４，１１２…位相差ベクトル生成部、１０５…雑音補正係数設定部、１０６…雑音補正係数乗算部、１０７，１１５，１１９…遅延部、１０８，１１６…複素共役乗算部、１１１，４０８…チャネル推定値補正部、１１３…チャネル補正係数設定部、１１４…チャネル補正係数乗算部、１１６…複素共役乗算部、１１７…チャネル補正制御部、１１８…雑音補正制御部、３０１…基地局、３１１…移動局、３１３…移動局受信部、３１５…移動局補正パスサーチ部、３１６…移動局補正等化部、３３３…基地局受信部、３３５…基地局補正等化部、３３８…基地局補正パスサーチ部、４０４，４０９…ウェイト計算部、４０５，４１０…ウェイト乗算部。
【図１】
2007214750.tif 000010
【図２】
2007214750.tif 000011
【図３】
2007214750.tif 000012
【図４】
2007214750.tif 000013
【図５】
2007214750.tif 000014
【図６】
2007214750.tif 000015
【図７】
2007214750.tif 000016
【図８】
2007214750.tif 000017
【図９】
2007214750.tif 000018
【図１０】
2007214750.tif 000019
【図１１】
2007214750.tif 000020
【図１２】
2007214750.tif 000021
【図１３】
2007214750.tif 000022