JP2005033429A - 受信機、コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることができる受信機を実現する。
【解決手段】パイロット信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る遅延プロファイル算出手段と、遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去するフィルタリング手段と、フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る離散フーリエ変換部３６と、フィルタ通過範囲を制御するフィルタ制御部３７とを備え、フィルタ通過範囲は、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】パイロット信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る遅延プロファイル算出手段と、遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去するフィルタリング手段と、フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る離散フーリエ変換部３６と、フィルタ通過範囲を制御するフィルタ制御部３７とを備え、フィルタ通過範囲は、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに係り、特に、伝送路等化を行う受信機、並びにその受信機をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周波数領域等化方式を用いる無線通信システムの一つとしてＳＣ−ＦＤＥ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）方式を用いたシステムが知られている。ＳＣ−ＦＤＥ方式は、時間領域で信号を作成し、周波数領域で伝送路特性を推定して受信信号の伝送路等化を行う伝送方式であり、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式と同様に自パス干渉の影響を軽減することができるものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、ＳＣ−ＦＤＥ方式の従来の無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。図６において、送信機１では、先ずパイロット信号挿入部１１が送信データにパイロット信号を付加する。このパイロット信号は、受信機側との間で予め整合された既知の信号である。次いで、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入部１２がパイロット信号、データのそれぞれの先頭にＣＰを挿入する。このＣＰ付きの送信信号はアンテナ１３から無線送信される。図７は、このＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成例を示す図である。図７の例では、パイロット信号の末尾の３２シンボルがパイロット信号の先頭部分（ＣＰ部分）に複写され、また、データの末尾の３２シンボルがデータの先頭部分（ＣＰ部分）に複写されている。なお、ＣＰの系列長ＮＣＰは、伝送路の最大遅延時間（最大伝送遅延時間）より長い時間に対応する長さに設定される。図７の例では、ＣＰの系列長ＮＣＰは３２シンボルである。また、パイロット信号の系列長Ｎｐは１２８シンボル、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【０００４】
受信機２１では、送信機１から無線送信された信号がアンテナ２１により受信される。ＣＰ除去部２２は、この受信信号からＣＰを除去する。次いで、選択部２３が、ＣＰ除去後の受信信号に含まれるパイロット信号を伝送路推定部２４０へ出力し、データを等化部２５へ出力する。伝送路推定部２４０は、受信パイロット信号に基づいて周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果である伝送路特性推定値を等化部２５へ出力する。等化部２５は、伝送路推定部２４０から供給される伝送路特性推定値を用いて受信データを周波数領域で等化し出力する。
【０００５】
図８は、図６に示される従来の伝送路推定部２４０の構成を示すブロック図である。この図８の構成は、例えば非特許文献２に開示されている。
図８において、伝送路推定部２４０には、ＣＰが除去された系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）が入力される。次いで、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部３１が系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）に対してＮｐポイントの離散フーリエ変換を行う。ここで、離散フーリエ変換のサンプリング時間は１シンボル分の時間である。次いで、この変換後のパイロット信号Ｐｒ（ｆ）に対して乗算器３２により所定信号を乗じることによって、（１）式に示される周波数領域における伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）が得られる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
但し、Ｐｔ（ｆ）は周波数領域における既知のパイロット信号、＊は複素共役の表記である。
【０００８】
次いで、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部３３が伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）を逆離散フーリエ変換して遅延プロファイルｈ（ｎ）を出力する。この遅延プロファイルｈ（ｎ）は、周波数領域で推定された伝送路特性が時間領域に変換されたものである。次いで、遅延プロファイルｈ（ｎ）に対して乗算器３４により所定のフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を乗じる。このフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）は、ＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させるものである。これにより、遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰの範囲外の時間領域にある雑音成分が除去される。
【０００９】
次いで、補間部３５がフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルをデータの系列長Ｎｄに適合させるために、データの系列長Ｎｄに不足する時間領域を０で補間する。例えば、上記図７の伝送フレームが用いられた場合、パイロット信号の系列長Ｎｐが１２８シンボルであり、遅延プロファイルｈ（ｎ）は１２８シンボル分の長さを有するものとなる。そして、フィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルは、先頭からＣＰの系列長ＮＣＰである３２シンボル分の時間領域にある成分のみが抽出されたものとなる。したがって、フィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルには、先頭から３２シンボル分の時間以降の時間領域の値がない。しかし、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルであるので、先頭から３２シンボル分の時間以降の２２４シンボル分の時間領域の値を０で補間する。
【００１０】
次いで、ＤＦＴ部３６がこの補間後の遅延プロファイルを逆離散フーリエ変換して周波数領域における伝送路特性推定値ＨＩ（ｆ）を出力する。この伝送路特性推定値ＨＩ（ｆ）は、上記図６の等化部２５へ出力され、等化部２５において受信データの周波数領域等化に使用される。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｄ． Ｆａｌｃｏｎｅｒ， Ｓ． Ｌ． Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ， Ａ． Ｂｅｎｙａｍｉｎ−Ｓｅｅｙａｒ ， Ｂ． Ｅｉｄｓｏｎ， “Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，” ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎ． Ｍａｇ．， Ｖｏｌ． ４０， Ｎｏ． ４， ｐｐ． ５８−６６， Ａｐｒｉｌ ２００２．
【非特許文献２】
Ａ． Ｃｚｙｌｗｉｋ， “Ｌｏｗ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｉｌｏｔ−Ａｉｄｅｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，” Ｐｒｏｃ． ＧＬＯＢＥＣＯＭ ’９８， ｐｐ． ２０６８−２０７３， Ｓｙｄｎｅｙ， Ａｕｓｔｒａｌｉａ， Ｎｏｖ． １９９８．
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の受信機では、伝送路推定部２４０においてフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）により遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させ、それ以外の成分を除去するが、この構成では伝送路特性推定値の精度が悪くなる場合がある。例えば、先行波のパスタイミングに対して非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位で到来する遅延波がある場合には、伝送路特性推定値の精度が劣化して受信データの品質が低下するという問題が生じている。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることができる受信機を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、本発明の受信機をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の受信機は、既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機において、前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る遅延プロファイル算出手段と、前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去するフィルタリング手段と、前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る離散フーリエ変換手段と、前記フィルタ通過範囲を制御するフィルタ制御手段とを備え、前記フィルタ通過範囲は、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の受信機においては、前記フィルタ通過範囲は、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の受信機においては、前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じたフィルタ通過範囲を予め複数格納するフィルタ条件記憶手段を備え、前記フィルタ制御手段は、前記フィルタ条件記憶手段に格納されているフィルタ通過範囲の中から、制御入力に対応する所定のフィルタ通過範囲を選択することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の受信機においては、前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する補間手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の受信機においては、前記伝送フレーム内において、既知信号領域の先頭に前記既知信号の末尾部分が複写されているか、又は、送信データ領域の先頭に前記送信データの末尾部分が複写されているか、又は、前記既知信号に係る複写及び前記送信データに係る複写の双方が行われていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の受信機においては、前記複写部分の長さは、前記最大伝送遅延時間に対応する長さ以上であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載のコンピュータプログラムは、既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機における伝送特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る機能と、前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去する機能と、前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る機能と、前記フィルタ通過範囲を、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むように制御する機能とをコンピュータに実現させることを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタ通過範囲として、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むように制御する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタ通過範囲の制御時において、前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じた前記フィルタ通過範囲が予め複数格納された記憶手段から、制御入力に対応する所定の前記フィルタ通過範囲を選択することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
これにより、前述の受信機がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムを例に挙げて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による受信機２を備えたＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムの概略構成を示す図である。図１において、送信機１は上記図６の従来の構成と同様であり、先ずパイロット信号挿入部１１が、受信機側との間で予め整合された既知のパイロット信号を送信データに付加する。次いで、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入部１２がパイロット信号、データのそれぞれの先頭にＣＰを挿入し、このＣＰ付きの送信信号がアンテナ１３から無線送信される。このＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成は、例えば上記した図７の構成である。そして、ＣＰの系列長ＮＣＰ（図７の例では３２シンボル）は、伝送路の最大遅延時間（最大伝送遅延時間）より長い時間に対応する長さに設定される。また、図７の例ではパイロット信号の系列長Ｎｐは１２８シンボル、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【００２６】
図１に示される受信機２において、上記図６の従来の構成と異なっているのは伝送路推定部２４のみであり、その他の構成は従来と同様である。
送信機１から送信された信号は受信機２のアンテナ２１により受信され、この受信信号はＣＰ除去部２２に入力される。次いで、ＣＰ除去部２２が、入力された受信信号からＣＰを除去する。次いで、選択部２３が、ＣＰ除去後の受信信号に含まれるパイロット信号を伝送路推定部２４へ出力し、データを等化部２５へ出力する。伝送路推定部２４は、受信パイロット信号に基づいて周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果である伝送路特性推定値を等化部２５へ出力する。等化部２５は、伝送路推定部２４から供給される伝送路特性推定値を用いて受信データを周波数領域で等化し出力する。
【００２７】
図２は、図１に示す伝送路推定部２４の構成を示すブロック図である。図２において、伝送路推定部２４には、ＣＰが除去された系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）が入力される。次いで、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部３１が系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）に対してＮｐポイントの離散フーリエ変換を行う。ここで、離散フーリエ変換のサンプリング時間は１シンボル分の時間である。次いで、この変換後のパイロット信号Ｐｒ（ｆ）に対して乗算器３２により所定信号を乗じることによって、上記（１）式に示される周波数領域における伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）が得られる。
【００２８】
次いで、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部３３が伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）を逆離散フーリエ変換して遅延プロファイルｈ（ｎ）を出力する。この遅延プロファイルｈ（ｎ）は、周波数領域で推定された伝送路特性が時間領域に変換されたものである。次いで、遅延プロファイルｈ（ｎ）に対して乗算器３４により、フィルタ制御部３７から供給されるフィルタを乗じる。フィルタ条件記憶部３８には、予め複数のフィルタ通過範囲が格納されており、フィルタ制御部３７は、フィルタ条件記憶部３８に格納されているフィルタ通過範囲の中から、制御入力に対応する所定のフィルタ通過範囲を選択する。そして、該選択したフィルタ通過範囲を有するフィルタを乗算器３４へ出力する。この乗算器３４によるフィルタリングにより、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分が除去される。なお、フィルタ制御部３７から供給されるフィルタの通過範囲の詳細については後述する。
【００２９】
次いで、補間部３５がフィルタ通過後の遅延プロファイルをデータの系列長Ｎｄに適合させるために、データの系列長Ｎｄに不足する時間領域を０で補間する。次いで、ＤＦＴ部３６がこの補間後の遅延プロファイルを逆離散フーリエ変換して周波数領域における伝送路特性推定値ＨＮＥ−Ｉ（ｆ）を出力する。この伝送路特性推定値ＨＮＥ−Ｉ（ｆ）は、上記図１の等化部２５へ出力され、等化部２５において受信データの周波数領域等化に使用される。
【００３０】
次に、上述した遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲について詳細に説明する。
先行波のパスタイミングに対してシンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換のサンプリング時間単位で到来する遅延波のみである場合には、ＣＰの系列長ＮＣＰが最大伝送遅延時間より長い時間に対応する長さであることから、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、遅延波に対応する応答成分がＣＰの系列長ＮＣＰの時間範囲内に収まる。したがって、フィルタリングによりＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させても問題はない。
【００３１】
しかし、先行波のパスタイミングに対して非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位で到来する遅延波がある場合には、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答時間の幅がシンボル時間単位で遅延する場合に比して大きくなる。このため、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波がある場合において、その遅延時間が非シンボル時間単位であるときは、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答成分がＣＰの系列長ＮＣＰの時間を超えて出現することがある。
【００３２】
したがって、従来のようにフィルタリングによりＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させると、遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰの範囲外の時間領域にある雑音成分が除去されるだけでなく、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間を超えて出現する応答成分までもが除去されてしまう。この結果、得られた伝送路特性推定値は精度不十分なものなので、当該伝送路特性推定値により伝送路等化が行われた受信データはその品質が低下することとなる。
【００３３】
このような知見に基づき、本実施形態においては、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲を、遅延プロファイルｈ（ｎ）の先頭からＣＰの系列長ＮＣＰの時間以上の範囲（第１の通過範囲）を含むようにする。これにより、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波がある場合においてその遅延時間が非シンボル時間単位であっても、当該遅延波に対応する応答成分が保存されるので、伝送路特性推定値の精度が劣化することはなくなる。
【００３４】
また、先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波がある場合において、その遅延時間が非シンボル時間単位であるときは、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答成分が遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾部分に出現することがある。これに対応するために、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲を、上記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾から所定時間溯った位置までの範囲（第２の通過範囲）をさらに含むようにするのがより好ましい。これにより、先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波がある場合においてその遅延時間が非シンボル時間単位であっても、当該遅延波に対応する応答成分が保存されるので、伝送路特性推定値の精度が劣化することはなくなる。
【００３５】
図３は、上述した遅延プロファイルの雑音除去及び補間の具体例を示す図である。図３（ａ）には遅延プロファイルｈ（ｎ）が示されている。図３（ｂ）には雑音除去及び補間後の遅延プロファイルが示されている。図３において１サンプリング時間は１シンボル時間に対応している。この図３の例は、上記図７の伝送フレームが用いられた場合のものであり、パイロット信号の系列長Ｎｐが１２８シンボルであるので、図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）は１２８シンボル分の長さを有している。また、ＣＰの系列長ＮＣＰは３２シンボルであり、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【００３６】
図３（ａ）において、雑音除去用のフィルタの第１の通過範囲は、遅延プロファイルｈ（ｎ）の先頭（ｎ＝０）から｛（ＮＣＰ＋１）＋Ｎｆ｝までの範囲である。但し、Ｎｆは、先行波に対する遅延波に対応する応答時間の幅の大きさに応じて設定される値である。
また、第２の通過範囲は、遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾（ｎ＝２５６）からＮｂまで溯った範囲である。
上記Ｎｆ及びＮｂの値は例えば実測値に基づいて決定される。
【００３７】
そして、雑音除去のためのフィルタリングにより図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）から上記第１及び第２の通過範囲内にある成分が抽出される。次いで、それら抽出された成分を用いて、系列長Ｎｄが２５６シンボルであるデータに適合する遅延プロファイルの作成が行われる。ここで、第１の通過範囲に対応する時間領域と第２の通過範囲に対応する時間領域に挟まれた時間領域（図３（ｂ）の［Ｎｄ−｛（ＮＣＰ＋１）＋Ｎｆ＋Ｎｂ｝］で示された領域）については、遅延プロファイルの値が０で補間される。これにより、図３（ｂ）に示される遅延プロファイルが得られる。
【００３８】
上記した図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）にはＣＰの系列長ＮＣＰの３２シンボル時間を超えて出現する応答成分があるが、この応答成分が図３（ｂ）の雑音除去及び補間後の遅延プロファイルにおいて保存されている。また、図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）には末尾部分に応答成分が出現しているが、この応答成分が図３（ｂ）の雑音除去及び補間後の遅延プロファイルにおいて保存されている。この結果、得られた伝送路特性推定値は良好なものとなり、伝送路等化後の受信データの品質が保たれる。
【００３９】
なお、上記図２のフィルタ条件記憶部３８には、例えば実測値に基づいて予め算出された上記Ｎｆ及びＮｂの値が、その算出条件（実測条件等）に対応付けて格納される。そして、フィルタ制御部３７は、フィルタ条件記憶部３８に格納されているＮｆ及びＮｂの値の中から、制御入力される算出条件に対応するＮｆ及びＮｂの値を選択して乗算器３４へ出力するフィルタを構成する。
【００４０】
図４及び図５は、本実施形態による受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）のＥｂ／Ｎ０特性をシミュレーションした結果のグラフ図である。このシミュレーション条件は、等平均強度２パスレイリー環境下で遅延時間τＳを変化させている。また、図７の伝送フレーム構成を用い、各パスのフェージングはフレーム間で独立、フレーム内で一定のレイリーフェージングを用いている。
また、従来技術との比較のために、従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性をシミュレーションした結果のグラフを図９及び図１０に示している。これら図９及び図１０のシミュレーション条件は、上記図４及び図５のものと同じである。
【００４１】
従来のＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性では、図９に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である３０．５シンボルの場合、すなわちＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波であってその遅延時間が非シンボル時間単位の場合に、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性が劣化している。また、図１０に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である１．５シンボルの場合、すなわち先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波であってその遅延時間が非シンボル時間単位の場合に、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性が劣化している。
【００４２】
しかしながら、本実施形態によるシミュレーション結果では、上述した第１の通過範囲のフィルタリングにより、図４に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である３０．５シンボルの場合において、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性は劣化せず、良好である。また、上述した第２の通過範囲のフィルタリングにより、図５に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である１．５シンボルの場合において、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性は劣化せず、良好である。
【００４３】
上述したように本実施形態によれば、先行波に対する遅延波の遅延時間が非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位となるような無線通信環境に対応して伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることが可能となる。この結果、無線通信システムの信頼性が向上する。
【００４４】
なお、図１及び図２に示される受信機２は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この受信機２はメモリおよびＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などの演算処理装置により構成され、受信機２の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００４５】
また、図１及び図２に示す受信機２が行う各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより周波数領域等化方式による受信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００４６】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態においては、図７に示されるように伝送フレーム内のパイロット信号と送信データの双方に対してＣＰを付加したが、パイロット信号又は送信データのいずれかのみにＣＰを付加するようにしてもよい。或いは、ＣＰを全く付加しない構成であってもよいが、伝送路等化の精度向上の観点から、パイロット信号又は送信データのいずれかにＣＰを付加することが好ましい。さらに好ましくはパイロット信号と送信データの双方に対してＣＰを付加するのがよい。
【００４８】
なお、上述した実施形態においては、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムに適用したが、周波数領域等化方式を用いる他の無線通信システムにも同様に適用することができる。
【００４９】
また、本発明の受信機は、携帯電話や自動車電話などの移動通信サービスシステム、その他各種の無線通信サービスシステムに適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先行波に対する遅延波の遅延時間が離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位となるような無線通信環境に対応して伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による受信機２を備えたＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す伝送路推定部２４の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による遅延プロファイルの雑音除去及び補間の具体例を示す図である。
【図４】図１に示す受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第１のシミュレーション結果である。
【図５】図１に示す受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第２のシミュレーション結果である。
【図６】ＳＣ−ＦＤＥ方式の従来の無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】ＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成例を示す図である。
【図８】図６に示す従来の伝送路推定部２４０の構成を示すブロック図である。
【図９】図６に示す従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第１のシミュレーション結果である。
【図１０】図６に示す従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第２のシミュレーション結果である。
【符号の説明】
２…受信機、２１…アンテナ、２２…ＣＰ除去部、２３…選択部、２４…伝送路推定部、２５…等化部、３１…離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部（遅延プロファイル算出手段）、３２…乗算器（遅延プロファイル算出手段）、３３…逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部（遅延プロファイル算出手段）、３４…乗算器（フィルタリング手段）、３５…補間部、３６…離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部、３７…フィルタ制御部、３８…フィルタ条件記憶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに係り、特に、伝送路等化を行う受信機、並びにその受信機をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周波数領域等化方式を用いる無線通信システムの一つとしてＳＣ−ＦＤＥ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）方式を用いたシステムが知られている。ＳＣ−ＦＤＥ方式は、時間領域で信号を作成し、周波数領域で伝送路特性を推定して受信信号の伝送路等化を行う伝送方式であり、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式と同様に自パス干渉の影響を軽減することができるものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、ＳＣ−ＦＤＥ方式の従来の無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。図６において、送信機１では、先ずパイロット信号挿入部１１が送信データにパイロット信号を付加する。このパイロット信号は、受信機側との間で予め整合された既知の信号である。次いで、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入部１２がパイロット信号、データのそれぞれの先頭にＣＰを挿入する。このＣＰ付きの送信信号はアンテナ１３から無線送信される。図７は、このＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成例を示す図である。図７の例では、パイロット信号の末尾の３２シンボルがパイロット信号の先頭部分（ＣＰ部分）に複写され、また、データの末尾の３２シンボルがデータの先頭部分（ＣＰ部分）に複写されている。なお、ＣＰの系列長ＮＣＰは、伝送路の最大遅延時間（最大伝送遅延時間）より長い時間に対応する長さに設定される。図７の例では、ＣＰの系列長ＮＣＰは３２シンボルである。また、パイロット信号の系列長Ｎｐは１２８シンボル、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【０００４】
受信機２１では、送信機１から無線送信された信号がアンテナ２１により受信される。ＣＰ除去部２２は、この受信信号からＣＰを除去する。次いで、選択部２３が、ＣＰ除去後の受信信号に含まれるパイロット信号を伝送路推定部２４０へ出力し、データを等化部２５へ出力する。伝送路推定部２４０は、受信パイロット信号に基づいて周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果である伝送路特性推定値を等化部２５へ出力する。等化部２５は、伝送路推定部２４０から供給される伝送路特性推定値を用いて受信データを周波数領域で等化し出力する。
【０００５】
図８は、図６に示される従来の伝送路推定部２４０の構成を示すブロック図である。この図８の構成は、例えば非特許文献２に開示されている。
図８において、伝送路推定部２４０には、ＣＰが除去された系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）が入力される。次いで、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部３１が系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）に対してＮｐポイントの離散フーリエ変換を行う。ここで、離散フーリエ変換のサンプリング時間は１シンボル分の時間である。次いで、この変換後のパイロット信号Ｐｒ（ｆ）に対して乗算器３２により所定信号を乗じることによって、（１）式に示される周波数領域における伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）が得られる。
【０００６】
【数１】
但し、Ｐｔ（ｆ）は周波数領域における既知のパイロット信号、＊は複素共役の表記である。
【０００８】
次いで、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部３３が伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）を逆離散フーリエ変換して遅延プロファイルｈ（ｎ）を出力する。この遅延プロファイルｈ（ｎ）は、周波数領域で推定された伝送路特性が時間領域に変換されたものである。次いで、遅延プロファイルｈ（ｎ）に対して乗算器３４により所定のフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を乗じる。このフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）は、ＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させるものである。これにより、遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰの範囲外の時間領域にある雑音成分が除去される。
【０００９】
次いで、補間部３５がフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルをデータの系列長Ｎｄに適合させるために、データの系列長Ｎｄに不足する時間領域を０で補間する。例えば、上記図７の伝送フレームが用いられた場合、パイロット信号の系列長Ｎｐが１２８シンボルであり、遅延プロファイルｈ（ｎ）は１２８シンボル分の長さを有するものとなる。そして、フィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルは、先頭からＣＰの系列長ＮＣＰである３２シンボル分の時間領域にある成分のみが抽出されたものとなる。したがって、フィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）を通過後の遅延プロファイルには、先頭から３２シンボル分の時間以降の時間領域の値がない。しかし、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルであるので、先頭から３２シンボル分の時間以降の２２４シンボル分の時間領域の値を０で補間する。
【００１０】
次いで、ＤＦＴ部３６がこの補間後の遅延プロファイルを逆離散フーリエ変換して周波数領域における伝送路特性推定値ＨＩ（ｆ）を出力する。この伝送路特性推定値ＨＩ（ｆ）は、上記図６の等化部２５へ出力され、等化部２５において受信データの周波数領域等化に使用される。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｄ． Ｆａｌｃｏｎｅｒ， Ｓ． Ｌ． Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ， Ａ． Ｂｅｎｙａｍｉｎ−Ｓｅｅｙａｒ ， Ｂ． Ｅｉｄｓｏｎ， “Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，” ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎ． Ｍａｇ．， Ｖｏｌ． ４０， Ｎｏ． ４， ｐｐ． ５８−６６， Ａｐｒｉｌ ２００２．
【非特許文献２】
Ａ． Ｃｚｙｌｗｉｋ， “Ｌｏｗ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｉｌｏｔ−Ａｉｄｅｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，” Ｐｒｏｃ． ＧＬＯＢＥＣＯＭ ’９８， ｐｐ． ２０６８−２０７３， Ｓｙｄｎｅｙ， Ａｕｓｔｒａｌｉａ， Ｎｏｖ． １９９８．
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の受信機では、伝送路推定部２４０においてフィルタｈＦｉｌｔｅｒ（ｎ）により遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させ、それ以外の成分を除去するが、この構成では伝送路特性推定値の精度が悪くなる場合がある。例えば、先行波のパスタイミングに対して非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位で到来する遅延波がある場合には、伝送路特性推定値の精度が劣化して受信データの品質が低下するという問題が生じている。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることができる受信機を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、本発明の受信機をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の受信機は、既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機において、前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る遅延プロファイル算出手段と、前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去するフィルタリング手段と、前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る離散フーリエ変換手段と、前記フィルタ通過範囲を制御するフィルタ制御手段とを備え、前記フィルタ通過範囲は、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の受信機においては、前記フィルタ通過範囲は、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の受信機においては、前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じたフィルタ通過範囲を予め複数格納するフィルタ条件記憶手段を備え、前記フィルタ制御手段は、前記フィルタ条件記憶手段に格納されているフィルタ通過範囲の中から、制御入力に対応する所定のフィルタ通過範囲を選択することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の受信機においては、前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する補間手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の受信機においては、前記伝送フレーム内において、既知信号領域の先頭に前記既知信号の末尾部分が複写されているか、又は、送信データ領域の先頭に前記送信データの末尾部分が複写されているか、又は、前記既知信号に係る複写及び前記送信データに係る複写の双方が行われていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の受信機においては、前記複写部分の長さは、前記最大伝送遅延時間に対応する長さ以上であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載のコンピュータプログラムは、既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機における伝送特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る機能と、前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去する機能と、前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る機能と、前記フィルタ通過範囲を、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むように制御する機能とをコンピュータに実現させることを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタ通過範囲として、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むように制御する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタ通過範囲の制御時において、前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じた前記フィルタ通過範囲が予め複数格納された記憶手段から、制御入力に対応する所定の前記フィルタ通過範囲を選択することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムにおいては、前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
これにより、前述の受信機がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムを例に挙げて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による受信機２を備えたＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムの概略構成を示す図である。図１において、送信機１は上記図６の従来の構成と同様であり、先ずパイロット信号挿入部１１が、受信機側との間で予め整合された既知のパイロット信号を送信データに付加する。次いで、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入部１２がパイロット信号、データのそれぞれの先頭にＣＰを挿入し、このＣＰ付きの送信信号がアンテナ１３から無線送信される。このＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成は、例えば上記した図７の構成である。そして、ＣＰの系列長ＮＣＰ（図７の例では３２シンボル）は、伝送路の最大遅延時間（最大伝送遅延時間）より長い時間に対応する長さに設定される。また、図７の例ではパイロット信号の系列長Ｎｐは１２８シンボル、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【００２６】
図１に示される受信機２において、上記図６の従来の構成と異なっているのは伝送路推定部２４のみであり、その他の構成は従来と同様である。
送信機１から送信された信号は受信機２のアンテナ２１により受信され、この受信信号はＣＰ除去部２２に入力される。次いで、ＣＰ除去部２２が、入力された受信信号からＣＰを除去する。次いで、選択部２３が、ＣＰ除去後の受信信号に含まれるパイロット信号を伝送路推定部２４へ出力し、データを等化部２５へ出力する。伝送路推定部２４は、受信パイロット信号に基づいて周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果である伝送路特性推定値を等化部２５へ出力する。等化部２５は、伝送路推定部２４から供給される伝送路特性推定値を用いて受信データを周波数領域で等化し出力する。
【００２７】
図２は、図１に示す伝送路推定部２４の構成を示すブロック図である。図２において、伝送路推定部２４には、ＣＰが除去された系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）が入力される。次いで、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部３１が系列長Ｎｐのパイロット信号ｐｒ（ｎ）に対してＮｐポイントの離散フーリエ変換を行う。ここで、離散フーリエ変換のサンプリング時間は１シンボル分の時間である。次いで、この変換後のパイロット信号Ｐｒ（ｆ）に対して乗算器３２により所定信号を乗じることによって、上記（１）式に示される周波数領域における伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）が得られる。
【００２８】
次いで、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部３３が伝送路特性推定値Ｈ（ｆ）を逆離散フーリエ変換して遅延プロファイルｈ（ｎ）を出力する。この遅延プロファイルｈ（ｎ）は、周波数領域で推定された伝送路特性が時間領域に変換されたものである。次いで、遅延プロファイルｈ（ｎ）に対して乗算器３４により、フィルタ制御部３７から供給されるフィルタを乗じる。フィルタ条件記憶部３８には、予め複数のフィルタ通過範囲が格納されており、フィルタ制御部３７は、フィルタ条件記憶部３８に格納されているフィルタ通過範囲の中から、制御入力に対応する所定のフィルタ通過範囲を選択する。そして、該選択したフィルタ通過範囲を有するフィルタを乗算器３４へ出力する。この乗算器３４によるフィルタリングにより、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分が除去される。なお、フィルタ制御部３７から供給されるフィルタの通過範囲の詳細については後述する。
【００２９】
次いで、補間部３５がフィルタ通過後の遅延プロファイルをデータの系列長Ｎｄに適合させるために、データの系列長Ｎｄに不足する時間領域を０で補間する。次いで、ＤＦＴ部３６がこの補間後の遅延プロファイルを逆離散フーリエ変換して周波数領域における伝送路特性推定値ＨＮＥ−Ｉ（ｆ）を出力する。この伝送路特性推定値ＨＮＥ−Ｉ（ｆ）は、上記図１の等化部２５へ出力され、等化部２５において受信データの周波数領域等化に使用される。
【００３０】
次に、上述した遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲について詳細に説明する。
先行波のパスタイミングに対してシンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換のサンプリング時間単位で到来する遅延波のみである場合には、ＣＰの系列長ＮＣＰが最大伝送遅延時間より長い時間に対応する長さであることから、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、遅延波に対応する応答成分がＣＰの系列長ＮＣＰの時間範囲内に収まる。したがって、フィルタリングによりＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させても問題はない。
【００３１】
しかし、先行波のパスタイミングに対して非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位で到来する遅延波がある場合には、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答時間の幅がシンボル時間単位で遅延する場合に比して大きくなる。このため、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波がある場合において、その遅延時間が非シンボル時間単位であるときは、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答成分がＣＰの系列長ＮＣＰの時間を超えて出現することがある。
【００３２】
したがって、従来のようにフィルタリングによりＣＰの系列長ＮＣＰ内の成分のみを通過させると、遅延プロファイルｈ（ｎ）からＣＰの系列長ＮＣＰの範囲外の時間領域にある雑音成分が除去されるだけでなく、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間を超えて出現する応答成分までもが除去されてしまう。この結果、得られた伝送路特性推定値は精度不十分なものなので、当該伝送路特性推定値により伝送路等化が行われた受信データはその品質が低下することとなる。
【００３３】
このような知見に基づき、本実施形態においては、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲を、遅延プロファイルｈ（ｎ）の先頭からＣＰの系列長ＮＣＰの時間以上の範囲（第１の通過範囲）を含むようにする。これにより、ＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波がある場合においてその遅延時間が非シンボル時間単位であっても、当該遅延波に対応する応答成分が保存されるので、伝送路特性推定値の精度が劣化することはなくなる。
【００３４】
また、先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波がある場合において、その遅延時間が非シンボル時間単位であるときは、遅延プロファイルｈ（ｎ）において、当該遅延波に対応する応答成分が遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾部分に出現することがある。これに対応するために、遅延プロファイルｈ（ｎ）から雑音成分を除去するためのフィルタの通過範囲を、上記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾から所定時間溯った位置までの範囲（第２の通過範囲）をさらに含むようにするのがより好ましい。これにより、先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波がある場合においてその遅延時間が非シンボル時間単位であっても、当該遅延波に対応する応答成分が保存されるので、伝送路特性推定値の精度が劣化することはなくなる。
【００３５】
図３は、上述した遅延プロファイルの雑音除去及び補間の具体例を示す図である。図３（ａ）には遅延プロファイルｈ（ｎ）が示されている。図３（ｂ）には雑音除去及び補間後の遅延プロファイルが示されている。図３において１サンプリング時間は１シンボル時間に対応している。この図３の例は、上記図７の伝送フレームが用いられた場合のものであり、パイロット信号の系列長Ｎｐが１２８シンボルであるので、図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）は１２８シンボル分の長さを有している。また、ＣＰの系列長ＮＣＰは３２シンボルであり、データの系列長Ｎｄは２５６シンボルである。
【００３６】
図３（ａ）において、雑音除去用のフィルタの第１の通過範囲は、遅延プロファイルｈ（ｎ）の先頭（ｎ＝０）から｛（ＮＣＰ＋１）＋Ｎｆ｝までの範囲である。但し、Ｎｆは、先行波に対する遅延波に対応する応答時間の幅の大きさに応じて設定される値である。
また、第２の通過範囲は、遅延プロファイルｈ（ｎ）の末尾（ｎ＝２５６）からＮｂまで溯った範囲である。
上記Ｎｆ及びＮｂの値は例えば実測値に基づいて決定される。
【００３７】
そして、雑音除去のためのフィルタリングにより図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）から上記第１及び第２の通過範囲内にある成分が抽出される。次いで、それら抽出された成分を用いて、系列長Ｎｄが２５６シンボルであるデータに適合する遅延プロファイルの作成が行われる。ここで、第１の通過範囲に対応する時間領域と第２の通過範囲に対応する時間領域に挟まれた時間領域（図３（ｂ）の［Ｎｄ−｛（ＮＣＰ＋１）＋Ｎｆ＋Ｎｂ｝］で示された領域）については、遅延プロファイルの値が０で補間される。これにより、図３（ｂ）に示される遅延プロファイルが得られる。
【００３８】
上記した図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）にはＣＰの系列長ＮＣＰの３２シンボル時間を超えて出現する応答成分があるが、この応答成分が図３（ｂ）の雑音除去及び補間後の遅延プロファイルにおいて保存されている。また、図３（ａ）の遅延プロファイルｈ（ｎ）には末尾部分に応答成分が出現しているが、この応答成分が図３（ｂ）の雑音除去及び補間後の遅延プロファイルにおいて保存されている。この結果、得られた伝送路特性推定値は良好なものとなり、伝送路等化後の受信データの品質が保たれる。
【００３９】
なお、上記図２のフィルタ条件記憶部３８には、例えば実測値に基づいて予め算出された上記Ｎｆ及びＮｂの値が、その算出条件（実測条件等）に対応付けて格納される。そして、フィルタ制御部３７は、フィルタ条件記憶部３８に格納されているＮｆ及びＮｂの値の中から、制御入力される算出条件に対応するＮｆ及びＮｂの値を選択して乗算器３４へ出力するフィルタを構成する。
【００４０】
図４及び図５は、本実施形態による受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）のＥｂ／Ｎ０特性をシミュレーションした結果のグラフ図である。このシミュレーション条件は、等平均強度２パスレイリー環境下で遅延時間τＳを変化させている。また、図７の伝送フレーム構成を用い、各パスのフェージングはフレーム間で独立、フレーム内で一定のレイリーフェージングを用いている。
また、従来技術との比較のために、従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性をシミュレーションした結果のグラフを図９及び図１０に示している。これら図９及び図１０のシミュレーション条件は、上記図４及び図５のものと同じである。
【００４１】
従来のＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性では、図９に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である３０．５シンボルの場合、すなわちＣＰの系列長ＮＣＰの時間と同じ程度の遅延時間をもって到来する遅延波であってその遅延時間が非シンボル時間単位の場合に、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性が劣化している。また、図１０に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である１．５シンボルの場合、すなわち先行波のパスタイミングに対して非常に短い遅延をもって到来する遅延波であってその遅延時間が非シンボル時間単位の場合に、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性が劣化している。
【００４２】
しかしながら、本実施形態によるシミュレーション結果では、上述した第１の通過範囲のフィルタリングにより、図４に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である３０．５シンボルの場合において、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性は劣化せず、良好である。また、上述した第２の通過範囲のフィルタリングにより、図５に示されるように、遅延時間τＳが非シンボル時間単位である１．５シンボルの場合において、ＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性は劣化せず、良好である。
【００４３】
上述したように本実施形態によれば、先行波に対する遅延波の遅延時間が非シンボル時間単位、すなわち離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位となるような無線通信環境に対応して伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることが可能となる。この結果、無線通信システムの信頼性が向上する。
【００４４】
なお、図１及び図２に示される受信機２は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この受信機２はメモリおよびＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などの演算処理装置により構成され、受信機２の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００４５】
また、図１及び図２に示す受信機２が行う各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより周波数領域等化方式による受信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００４６】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態においては、図７に示されるように伝送フレーム内のパイロット信号と送信データの双方に対してＣＰを付加したが、パイロット信号又は送信データのいずれかのみにＣＰを付加するようにしてもよい。或いは、ＣＰを全く付加しない構成であってもよいが、伝送路等化の精度向上の観点から、パイロット信号又は送信データのいずれかにＣＰを付加することが好ましい。さらに好ましくはパイロット信号と送信データの双方に対してＣＰを付加するのがよい。
【００４８】
なお、上述した実施形態においては、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムに適用したが、周波数領域等化方式を用いる他の無線通信システムにも同様に適用することができる。
【００４９】
また、本発明の受信機は、携帯電話や自動車電話などの移動通信サービスシステム、その他各種の無線通信サービスシステムに適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先行波に対する遅延波の遅延時間が離散フーリエ変換の非サンプリング時間単位となるような無線通信環境に対応して伝送路特性推定値の精度を安定させることができ、受信データの品質向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による受信機２を備えたＳＣ−ＦＤＥ方式の無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す伝送路推定部２４の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による遅延プロファイルの雑音除去及び補間の具体例を示す図である。
【図４】図１に示す受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第１のシミュレーション結果である。
【図５】図１に示す受信機２の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第２のシミュレーション結果である。
【図６】ＳＣ−ＦＤＥ方式の従来の無線通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】ＣＰ付きの送信信号の伝送フレームの構成例を示す図である。
【図８】図６に示す従来の伝送路推定部２４０の構成を示すブロック図である。
【図９】図６に示す従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第１のシミュレーション結果である。
【図１０】図６に示す従来の受信機２００の伝送路等化後の受信データについてのＢＥＲのＥｂ／Ｎ０特性の第２のシミュレーション結果である。
【符号の説明】
２…受信機、２１…アンテナ、２２…ＣＰ除去部、２３…選択部、２４…伝送路推定部、２５…等化部、３１…離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部（遅延プロファイル算出手段）、３２…乗算器（遅延プロファイル算出手段）、３３…逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）部（遅延プロファイル算出手段）、３４…乗算器（フィルタリング手段）、３５…補間部、３６…離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部、３７…フィルタ制御部、３８…フィルタ条件記憶部
Claims (10)
- 既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機において、
前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る遅延プロファイル算出手段と、
前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去するフィルタリング手段と、
前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る離散フーリエ変換手段と、
前記フィルタ通過範囲を制御するフィルタ制御手段とを備え、
前記フィルタ通過範囲は、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含む
ことを特徴とする受信機。 - 前記フィルタ通過範囲は、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
- 前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じたフィルタ通過範囲を予め複数格納するフィルタ条件記憶手段を備え、
前記フィルタ制御手段は、前記フィルタ条件記憶手段に格納されているフィルタ通過範囲の中から、制御入力に対応する所定のフィルタ通過範囲を選択する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信機。 - 前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する補間手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載の受信機。
- 前記伝送フレーム内において、既知信号領域の先頭に前記既知信号の末尾部分が複写されているか、又は、送信データ領域の先頭に前記送信データの末尾部分が複写されているか、又は、前記既知信号に係る複写及び前記送信データに係る複写の双方が行われていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に記載の受信機。
- 前記複写部分の長さは、前記最大伝送遅延時間に対応する長さ以上であることを特徴とする請求項５に記載の受信機。
- 既知信号及び送信データを格納する伝送フレームを用いて送信機から送信された信号を受信し、周波数領域で伝送路特性を推定して前記受信信号を伝送路等化する受信機における伝送特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
前記既知信号に基づいて離散フーリエ変換により周波数領域における伝送路特性を推定し、この推定結果を逆離散フーリエ変換により時間領域に変換して遅延プロファイルを得る機能と、
前記遅延プロファイルからフィルタ通過範囲外の時間領域にある成分を除去する機能と、
前記フィルタリング後の遅延プロファイルを離散フーリエ変換により周波数領域に変換して前記伝送路等化に使用される伝送路特性推定値を得る機能と、
前記フィルタ通過範囲を、遅延プロファイルの先頭から最大伝送遅延時間以上の第１の通過範囲を含むように制御する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 前記フィルタ通過範囲として、前記第１の通過範囲に加えて、遅延プロファイルの末尾から所定時間溯った位置までの第２の通過範囲をさらに含むように制御する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする請求項７に記載のコンピュータプログラム。
- 前記フィルタ通過範囲の制御時において、前記送信機から送信される信号の伝送遅延時間に応じた前記フィルタ通過範囲が予め複数格納された記憶手段から、制御入力に対応する所定の前記フィルタ通過範囲を選択することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のコンピュータプログラム。
- 前記フィルタリング後の遅延プロファイルに対して、前記送信データの長さに不足する時間領域をゼロで補間する機能をコンピュータに実現させることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかの項に記載のコンピュータプログラム。
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|---|---|---|---|---|
| JP2010268044A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Fujitsu Ltd | 受信装置 |
| JP2013509753A (ja) * | 2009-10-28 | 2013-03-14 | 中▲興▼通▲訊▼股▲ふん▼有限公司 | マルチアンテナシステムにおけるチャネル推定方法及びその装置 |
| CN108321821A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-24 | 山东大学 | 基于sod-irk的时滞电力***稳定性判别方法 |
-
2003
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