JP2007151046A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現する通信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる通信装置は、既知系列と当該既知系列と同一長のデータ系列とを含み、さらに、既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列がＣＰ系列として挿入された信号、を繰り返し受信する通信装置であって、ＣＰ系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域変換器７と、周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化器８と、周波数領域の既知系列を用いてタップ係数系列を推定するタップ係数推定器１２と、推定されたタップ係数系列を平滑化する平滑化器１３と、を備える構成とした。
【選択図】 図１−２

Description

本発明は、周波数選択性フェージングの影響を受ける可能性のある通信環境で動作する通信装置に関するものであり、特に、周波数領域において受信信号の歪みを補償する通信装置に関するものである。

以下、従来の周波数領域における等化器について説明する。移動体通信では、反射，回折，散乱波によってマルチパス伝送路が形成され、送信波形は周波数選択性フェージングの影響を受ける。

上記周波数選択性フェージングの影響を克服するための技術として、近年、ＳＣ−ＦＤＥ（Single Carrier - Frequency Domein Equalizer）方式が提案されている（下記非特許文献１参照）。ＳＣ−ＦＤＥ方式においては、送信機側がデータ系列の前段にＣＰ（Cyclic Prefix：サイクリックプレフィックス）を付加する。一般に、このＣＰは、データ区間の後部数個のデータと同じデータをコピーし付加する。一方、受信機側では、ＣＰより後段のデータ区間を取り出し、周波数領域に変換し、周波数領域にて等化処理を行う。なお、等化処理を行うためには、伝送路の情報を予め知っているか、何らかの処理にて伝送路を推定する必要があり、特に、伝送路を推定する機能をもつ等化器を適応等化器という。

ここで、従来の適応等化器について説明する。適応等化器は、等化器と伝送路（タップ係数）推定器を備えている。等化器は、伝送路推定処理において推定されたタップ係数を用いて等化処理を行うフィルタである。また、伝送路推定器は、等化器に入力される前の周波数領域での系列と、適応フィルタの出力を時間領域に変換した後の系列と参照系列との誤差系列を周波数領域に変換した系列と、に基づいて、伝送路を推定する。この手法は、ＬＭＳ（Least Mean Square）と呼ばれ、上記誤差系列の二乗平均誤差の評価関数を持ち、その評価関数を最小とするようにタップ係数を更新する。なお、上記参照系列とは、既知信号系列や、適応フィルタ出力後の信号を判定した信号系列、を意味する。

D.Falconer,S.L.Ariyavisitakul,A.Benyamin-Seeyar and B.Eidson,"Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Systems,"IEEE Commun.Mag.,Vol.40,pp.58-66,Apr.2002.

しかしながら、上記従来の手法では、たとえば、参照系列が短い場合、参照系列の周波数利得が変動し、この変動により周波数利得の低い成分が発生する。このような場合には、推定したタップ係数系列においても周波数利得が低い成分が発生することとなり、その結果、タップ係数推定速度および推定精度が低下する、という問題があった。

また、参照系列の周波数利得が比較的平坦な場合でも、参照系列長がデータ系列長より短いフレームフォーマットを用いた場合には、参照系列長を用いて推定したタップ係数をデータ系列長まで拡張するため、補間処理を必要とする。この補間処理により、上記と同様にタップ係数系列の周波数利得が変動し、周波数利得の低い成分が発生してしまうため、タップ係数推定速度および推定精度が低下する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数領域の適応等化において、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現する通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる通信装置は、予め既知の信号系列（時間領域の既知系列）と、当該既知系列と同一長のデータ系列と、を含み、さらに、前記既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列が、それぞれ当該既知系列およびデータ系列の前段にサイクリックプレフィックス（ＣＰ）系列として挿入された信号（時間領域受信信号）、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、たとえば、前記時間領域受信信号から前記ＣＰ系列を除去するＣＰ除去手段と、ＣＰ系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列（既知系列と同一の系列）および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、を備え、前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする。

この発明によれば、参照系列の周波数利得が変動せず、推定したタップ係数系列についても周波数利得の低い成分の発生を回避できるので、従来技術と比較して、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明にかかる送信側の通信装置（送信機と呼ぶ）の構成例を示す図であり、データ変調器１と、ＣＰ（サイクリックプレフィックス）付加器２と、送信アンテナ３と、を備えている。また、図１−２は、本発明にかかる受信側の通信装置（受信機と呼ぶ）の構成例を示す図であり、受信アンテナ４と、ＣＰ除去器５と、ＳＰ変換器６と、周波数領域変換器７と、等化器８と、時間領域変換器９と、ＰＳ変換器１０と、判定器１１と、タップ係数推定器１２と、平滑化器１３と、を備えている。また、図２は、上記通信装置（送信機，受信機）を用いるフレームフォーマットの一例を示す図であり、ＣＰ系列，ＵＷ（ユニークワード）系列，ＣＰ系列，Ｄａｔａ（データ）系列…から構成されている。

つづいて、上記のように構成される実施の形態１の通信装置の動作を説明する。図１−１に示す送信機において、データ変調器１では送信データや制御信号等を変調する。ＣＰ付加器２では、図２に示すように、ＵＷ系列末尾およびＤａｔａ系列末尾の数シンボルをコピーし、それぞれＵＷ系列およびＤａｔａ系列の前段に挿入する。そして、ＣＰ付加器２においてＣＰが挿入された信号系列が、送信アンテナ３から送信される。なお、ＵＷ系列とＤａｔａ系列はデータシンボル数が同一である。ＣＰは、伝送路にて発生する遅延波の影響を受けた不連続なデータが周波数変換されることを防ぐために挿入する。また、ＣＰの長さは、伝送路で発生する遅延波の最大遅延時間（想定される最大遅延時間）より長く設定する。

ここで、ＵＷとしては、Chu系列やFrank-Zadoff系列のような、CAZAC（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列の信号が主に使用される（下記非特許文献１参照）。これらの系列は周波数領域の振幅スペクトルが一定という性質を持つ。

一方、図１−２に示す受信機では、まず、受信アンテナ４において上記ＣＰが挿入された信号系列（伝送路を経由した信号）を受信する。そして、所定の受信処理でベースバンドデジタル信号に変換された信号を、ＣＰ除去器５に対して出力する。ここで、簡単のため受信信号は１倍オーバーサンプリングとする。

ＣＰ除去器５では、図２に示すフレームフォーマットからＵＷ系列とＤａｔａ系列の前段に付加されているＣＰ系列の除去処理を行う。ＳＰ変換部６では、時間軸上直列に入力されるＣＰ除去後の信号を並列にするシリアル／パラレル変換処理を行う。

周波数領域変換器７では、受信したＵＷ系列（図２の「training block」に相当）を時間領域から周波数領域へ変換する。そして、周波数領域に変換されたＵＷ系列を、等化器８とタップ係数推定器１２へ出力する。ここで、周波数領域への変換は、フーリエ変換を用い、フーリエ変換処理には、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）もしくはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いる。以降のフーリエ変換処理も同様である。

等化器８は、図３のように構成され、たとえば、ｍ個のタップ係数乗算器２１が、周波数変換器７の出力である周波数領域のＵＷ系列：Ｒ^UW ₁（ｎ）〜Ｒ^UW _m（ｎ）に対して、タップ係数推定器１２の出力である推定タップ係数系列：Ｗ^UW ₁（ｎ）〜Ｗ^UW _m（ｎ）：を乗算する。たとえば、等化器８の出力であるＵＷ系列をＹ^UW ₁（ｎ）〜Ｙ^UW _m（ｎ）とすると、等化器８は、式（１）に示すように等化処理を行う。そして、式（１）の処理を行った結果として、ＵＷ系列Ｙ^UW _M（ｎ）をタップ係数推定器１２と時間領域変換器９へ出力する。

Ｙ^UW _M（ｎ）＝Ｗ^UW _M（ｎ）＊Ｒ^UW _m（ｎ） …（１）
（Ｍ＝１，２，…，ｍ）

なお、ｍは系列の周波数領域の各要素であり、ＵＷ長をＮ^UWとすると、Ｎ^UW（＝ｍ）サンプル存在する。ｎは特定のＵＷ系列に対して等化処理を行った場合の時間を表す。また、添字ＵＷはＵＷ系列であることを表す。

時間領域変換器９では、周波数領域のＵＷ系列を時間領域へ変換する。周波数領域への変換は逆フーリエ変換を用い、逆フーリエ変換処理にはＩＤＦＴもしくはＩＦＦＴを用いる。以降の逆フーリエ変換処理も同様である。そして、時間領域に変換したＵＷ系列を、ＰＳ変換器１０へ出力する。

ＰＳ変換部１０では、パラレル信号であるＵＷ系列をシリアル信号に変換する。そして、シリアル信号に変換した後の信号を判定器１１へ出力する。判定器１１では、上記処理によって歪みを補償したＵＷ系列に対して判定処理を行う。

タップ係数推定器１２では、上記周波数領域変換器７の各ＵＷ系列出力信号と、上記等化器８の各ＵＷ系列出力信号と、予め周波数領域に変換され保持された参照系列（既知系列）と、を用いて、タップ係数を推定する。なお、参照系列は既知のＵＷ系列である。具体的なタップ係数推定手法としては、たとえば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いる。上記参照系列を用いることにより、誤差系列を時間領域で算出する必要がなく、式（２）にて推定処理を行うことができる。

Ｗ^UW _M（ｎ＋１）＝Ｗ^UW _M（ｎ）＋１／２μ（Ｓ^UW _M（ｎ）−Ｙ^UW _M（ｎ））Ｒ^UW _M ^*（ｎ）
…（２）

なお、Ｓ^UW _M（ｎ）は、予め周波数領域に変換された参照系列を表し、Ｒ^UW _M ^*（ｎ）はＲ^UW _M（ｎ）の複素共役である。また、μはタップ係数の更新を調整するパラメータであり、適切な値を設定する。

平滑化器１３は、図４のように、ＰＳ変換器３１と移動平均フィルタ３２とＳＰ変換器３３から構成され、移動平均フィルタ３２において、タップ係数推定器１２から受け取ったタップ係数系列：Ｗ^UW _M（ｎ）を平滑化する。移動平均フィルタのタップ数，各タップの重み係数は、ＵＷ長および想定される伝送路特性に基づいて、適切なタップ数と重み付けを設定する。そして、平滑化器１３において平滑化されたタップ係数系列を等化器８へ出力する。

また、上記周波数領域変換器７においては、上記のようにＵＷ系列を周波数領域へ変換した後、さらに、Ｄａｔａ系列（図２の「data block」に相当）を時間領域から周波数領域へ変換し、その結果を等化器８へ出力する。そして、上記等化器８においては、上記のように等化処理を行った後、さらに、入力されたＤａｔａ系列に対して等化処理を行い、等化処理を行った後の信号を時間領域変換器９へ出力する。すなわち、等化器８は、周波数領域で推定したタップ係数系列を用いて、ＵＷ系列およびＤａｔａ系列に対して等化処理を行う。なお、乗算するタップ係数は、平滑化器１３にて平滑化されたタップ係数系列を用いる。ここでの等化処理を式（３）に示す。

Ｙ^D _M（ｎ）＝Ｗ_M（ｎ）＊Ｒ^D _M（ｎ） …（３）

なお、Ｒ^D _M（ｎ）は周波数変換器７の出力であるＤａｔａ信号系列を表し、Ｗ_M（ｎ）は平滑化器１３の出力である推定タップ係数系列を表し、Ｙ^D _M（ｎ）は等化器８の出力であるＤａｔａ信号系列を表す。

以降、時間領域変換器９，ＰＳ変換器１０，判定器１１は、受け取ったＤａｔａ系列に対して、上記ＵＷ系列に対する処理と同様の処理を行う。

そして、本実施の形態では、上記ＵＷ系列を用いたタップ係数推定器１２の処理を繰り返し行うことにより、式（２）によるタップ係数系列の推定精度を向上させ、伝送路の歪みを補償する。

このように、本実施の形態においては、図２に示すフレームフォーマットを用い、タップ係数推定処理について、既知のＵＷ系列である参照系列と等化処理後のＵＷ系列との誤差算出を、周波数領域にて行うこととし、さらに、ＵＷ系列を用いて推定したタップ係数系列をＤａｔａ系列に適用する場合に、そのタップ係数系列を平滑化することとした。これにより、参照系列の周波数利得が変動せず、推定したタップ係数系列についても周波数利得の低い成分の発生を回避できるので、従来技術と比較して、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、上記処理に限らず、たとえば、他の周波数領域でのタップ係数推定処理や時間領域でのタップ係数推定処理を用いた場合であっても、上記のようにタップ係数を平滑化することにより、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現できる。

実施の形態２．
図５は、本発明にかかる受信側の通信装置（受信機と呼ぶ）の実施の形態２の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態１の構成からＣＰ除去器５を削除し、補間器１４を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる処理について説明する。

図６は、実施の形態２のフレームフォーマットの一例を示す図である。ここでは、ＣＰ系列，Ｄａｔａ系列，ＵＷ系列…の順にフレームを形成し、図示のとおり、ＵＷ系列のコピーをＣＰ系列として設定する。なお、フレーム効率（１フレームにおけるＤａｔａ系列の割合）を高めるため、Ｄａｔａ系列はＵＷ系列よりも長く設定し、たとえば、ＵＷ系列の長さをＮ^UWとし、Ｄａｔａ系列の長さをＮ^Dとする（Ｎ^UW＜Ｎ^D）。また、連続的に受信する各フレームのＵＷは同一のものを用いる。

つづいて、本実施の形態の受信機の動作を説明する。本実施の形態の受信機では、まず、ベースバンドデジタル信号に変換された受信信号を、ＣＰ系列を除去せずにＳＰ変換器６へ出力し、ＳＰ変換部６が、時間軸上において直列に入力される受信信号を並列信号に変換する。

つぎに、周波数領域変換器７では、受信したＣＰ系列（図６の「training block」に相当）を時間領域から周波数領域へ変換する。そして、周波数領域に変換されたＣＰ系列を、等化器８とタップ係数推定器１２へ出力する。

つぎに、タップ係数推定器１２では、上記周波数領域変換器７の各ＣＰ系列出力信号と、上記式（１）により得られる等化器８の各ＣＰ系列出力信号と、予め周波数領域に変換された参照系列（既知系列）と、を用いて、上記式（２）によりタップ係数系列Ｗ^UW _M（ｎ＋１）を推定する。

そして、補間器１４では、Ｎ^UW長のタップ係数系列をＮ^D長まで拡張するため、補間処理を行う。図７は、補間器１４の構成例を示す図である。具体的には、入力されるＮ^UW長のタップ係数系列Ｗ^UW _M（ｎ＋１）を時間領域変換器４１にて時間領域に変換し、その後、０（ゼロ）補間器４２が、時間領域に変換されたＮ^UW長のタップ係数系列Ｗ^UW _m（ｎ＋１）の末尾にゼロを挿入することで、タップ係数系列をＮ^D長まで拡張し、最終的に、周波数領域変換器４３が、Ｎ^D長に拡張された時間領域のタップ係数系列を周波数領域へ変換し、Ｎ^D長の周波数領域のタップ係数系列を出力する。

つぎに、平滑化器１３により平滑化されたＮ^D長の周波数領域のタップ係数系列を受け取った等化器８では、そのタップ係数系列を用いて、入力されたＤａｔａ系列に対して等化処理を行う。ここでの等化処理を式（４）に示す。ただし、Ｄａｔａ系列長はＮ^Dである。

Ｙ^D _M（ｎ）＝Ｗ_M（ｎ）＊Ｒ^D _M（ｎ） …（４）
（Ｍ＝１，２，…，ｍ）

なお、Ｒ^D _M（ｎ）は周波数変換器７の出力であるＤａｔａ系列を表し、Ｗ_M（ｎ）は平滑化器１３の出力である推定タップ係数系列を表し、Ｙ^D _M（ｎ）は等化器８の出力であるＤａｔａ系列を表す。また、ｍは系列の周波数領域の各要素であり、Ｄａｔａ長をＮ^Dとすると、Ｎ^D（＝ｍ）サンプル存在する。

このように、本実施の形態においては、ＵＷ系列がＤａｔａ系列より短い場合に、補間処理を用いて、推定したタップ係数系列をＤａｔａ系列長まで拡張し、その際に発生する振幅スペクトラムの変動を平滑化処理により軽減させることとした。これにより、ＵＷ系列がＤａｔａ系列より短い場合であっても、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現できる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３のフレームフォーマットの一例を示す図である。ここでは、ＵＷ系列，Ｄａｔａ系列，ＣＰ系列…の順にフレームを形成し、図示のとおり、ＵＷ系列の後部数シンボルをコピーしてＣＰ系列とし、Ｄａｔａ系列の末尾にそのＣＰ系列を挿入する。

なお、実施の形態３の通信装置（送信機，受信機に相当）の構成は、前述の実施の形態２と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、前述の実施の形態２では、ＣＰ系列（図６の「training block」に相当）を用いてタップ係数推定処理を行ったが、本実施の形態では、タップ係数推定器１２が、ＵＷ系列（図８の「training block」に相当）を用いてタップ係数推定処理を行う。

このように、本実施の形態においては、ＵＷ系列長分のＣＰ系列を設定せずに、ＣＰ系列をＵＷ系列長よりもさらに短く設定することとした。これにより、前述の実施の形態２と比較して、さらにフレーム効率（１フレームにおけるＤａｔａ系列の割合）を高めることができる。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかる受信側の通信装置（受信機と呼ぶ）の実施の形態４の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態１の構成からＣＰ除去器５を削除し、補間器１５を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態１〜３と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態２および３と異なる処理について説明する。

まず、ＳＰ変換部６から並列信号を受け取った補間器１５は、系列長Ｎ^UWのＵＷ系列をＮ^D長まで補間する。ここでは、ＵＷ系列の末尾に、系列長がＮ^Dになるまでゼロを付加することで、ＵＷ系列を補間する。つぎに、周波数領域変換器７では、Ｎ^D長のＵＷ系列を時間領域から周波数領域へ変換する。

つぎに、等化器８では、補間後のＵＷ系列に対して等化処理を行う。ここでの等化処理を式（５）に示す。ただし、Ｄａｔａ系列長はＮ^Dである。

Ｙ^UW _M（ｎ）＝Ｗ^UW _M（ｎ）＊Ｒ^UW _M（ｎ） …（５）
（Ｍ＝１，２，…，ｍ）

なお、Ｒ^UW _M（ｎ）は周波数変換器７の出力であるＵＷ系列を表し、Ｗ^UW _M（ｎ）はタップ係数推定器１３の出力である推定タップ係数系列を表し、Ｙ^UW _M（ｎ）は等化器８の出力であるＤａｔａ系列を表す。また、ｍは系列の周波数領域の各要素であり、ＵＷ長をＮ^Dとすると、Ｎ^D（＝ｍ）サンプル存在する。

つぎに、タップ係数推定器１２では、上記周波数領域変換器７の各ＵＷ系列出力信号と、上記式（５）により得られる等化器８の各ＵＷ系列出力信号と、予め時間領域で系列長Ｎ^Dに補間されかつ周波数領域に変換された参照系列（既知系列）と、を用いて、下記式（６）によりタップ係数系列Ｗ^UW _M（ｎ＋１）を推定する。ただし、Ｄａｔａ系列長はＮ^Dである。

Ｗ^UW _M（ｎ＋１）＝Ｗ^UW _M（ｎ）＋１／２μ（Ｓ^UW _M（ｎ）−Ｙ^UW _M（ｎ））Ｒ^UW _M ^*（ｎ）
…（６）

なお、Ｓ^UW _M（ｎ）は予め時間領域で系列長Ｎ^Dに補間されかつ周波数領域に変換された参照系列を表し、Ｒ^UW _M ^*（ｎ）はＲ^UW _M（ｎ）の複素共役である。また、μはタップ係数の更新を調整するパラメータであり、適切な値を設定する。

また、本実施の形態において、補間器１５は、上記処理で系列長Ｎ^UWのＵＷ系列をＮ^D長まで補間した後、Ｄａｔａ系列に対しては補間処理を行わず、そのままの状態で周波数領域変換器７へ出力する。

このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態２のように、タップ係数系列推定後に補間処理を行うのではなく、ＵＷ系列の等化処理およびタップ係数推定処理を行う前に、Ｎ^UW長のＵＷ系列長をＤａｔａ系列長Ｎ^Dまで拡張（補間）し、系列長Ｎ^Dでタップ係数系列を推定することとした。これにより、ＵＷ系列がＤａｔａ系列より短い場合であっても、実施の形態２，３と同様に、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。

実施の形態５．
図１０は、本発明にかかる受信側の通信装置（受信機と呼ぶ）の実施の形態５の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態４の構成に対して、ＣＰ除去器５，ＵＷ検出／選択器１６を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態１〜４と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１〜４と異なる処理について説明する。

図１１は、実施の形態５のフレームフォーマットの一例を示す図である。図１１において、フレーム（flame）＃１は、ＣＰ＃１（ＵＷ＃１）系列，ＵＷ＃１系列，Ｄａｔａ＃１系列，ＵＷ＃１（ＣＰ＃１）系列で構成され、フレーム＃２は、ＣＰ＃２（ＵＷ＃２）系列，ＵＷ＃２系列，Ｄａｔａ＃２系列，ＵＷ＃２系列で構成されている。

たとえば、本実施の形態のフレーム＃１は、データブロック（data block）をＤａｔａ＃１系列とＵＷ＃１系列で構成し、タイミングブロック（Training block）としてＵＷ＃１系列をコピーしてデータブロックの前に付加し、さらに、ＵＷ＃１系列をコピーしてＣＰ＃１系列として扱い、そのＣＰ＃１系列をフレームの先頭に付加する。また、フレーム＃２についても同様に構成する。そして、送信機側においては、フレーム＃１とフレーム＃２を交互に送信する。

なお、本実施の形態においては、ＵＷ＃１系列およびＵＷ＃２系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性の系列を選ぶ。図１２は、ＵＷ＃１系列およびＵＷ＃２系列の一例を示す図である。

つづいて、本実施の形態の受信機の動作を説明する。本実施の形態の受信機では、まず、ＣＰ除去器５においてＣＰ系列（ＣＰ＃１系列またはＣＰ＃２系列に相当）を除去し、ＣＰ除去後の受信信号をＳＰ変換器６とＵＷ検出／選択器１６へ出力する。

ＵＷ検出／選択器１６では、ＣＰが除去された受信信号に基づいて、フレーム＃１またはフレーム＃２のどちらを受信しているかを判別する。ＵＷ検出には、予め保持している時間領域のＵＷ＃１系列（参照系列＃１）およびＵＷ＃２系列（参照系列＃２）との相関処理を行う。そして、相関値の大きい方の参照系列を選択し、周波数領域に変換し、データ系列長まで拡張された周波数領域の参照系列をタップ係数推定器１２へ出力する。

一方、ＳＰ変換器６，補間器１５，周波数領域変換器７では、それぞれ前述した実施の形態と同様の処理が行われ、さらに、タップ係数推定器１−１２では、データ系列長まで拡張されたＵＷ＃１系列またはＵＷ＃２系列を入力とした周波数領域変換器７の出力信号と、等化器８の出力信号と、ＵＷ検出／選択器１６の出力系列であるデータ系列長の参照系列と、を用いて、前述した伝送路推定を行う。

このように、本実施の形態においては、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうように選ばれた複数のＵＷを用いることとし、これらのＵＷを使用して、前述した実施の形態と同様の処理で、タップ係数を推定することとした。これにより、さらに良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、実施の形態４の構成に対して本実施の形態の特徴的な構成を付加する形で説明したが、これに限らず、たとえば、複数のＵＷを使用可能とした実施の形態１〜３のフレームフォーマットを採用し、かつ、本実施の形態のＵＷ検出／選択器１６を実施の形態１〜３の構成に対して適用した場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、用いるＵＷを２種類としたが、これに限らず、３種類以上のＵＷを用いてフレームフォーマットを構成することとしてもよい。

実施の形態６．
図１３は、実施の形態６のフレームフォーマットの一例を示す図である。図１３において、フレーム＃１は、ＣＰ系列，ＵＷ＃１系列，Ｄａｔａ系列，ＣＰ系列の順に配置され、フレーム＃２は、ＣＰ系列，ＵＷ＃２系列，Ｄａｔａ系列，ＣＰ系列の順に配置されている。

たとえば、本実施の形態のフレーム＃１は、ＵＷ＃１系列末尾の数シンボルをＣＰ系列としてコピーし、ＵＷ＃１系列の先頭およびＤａｔａ系列の末尾に付加する。同様に、フレーム＃２についても、ＵＷ＃２系列末尾の数シンボルをＣＰ系列としてコピーし、ＵＷ＃２系列の先頭およびＤａｔａ系列の末尾に付加する。

なお、実施の形態６の通信装置（送信機，受信機に相当）の構成は、前述の実施の形態５と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

このように、本実施の形態においては、複数のＵＷ系列を用いる場合であっても、ＵＷ系列長分のＣＰ系列を設定せずに、ＣＰ系列をＵＷ系列長よりも短く設定することとした。これにより、前述の実施の形態５と比較して、さらにフレーム効率（１フレームにおけるＤａｔａ系列の割合）を高めることができる。

実施の形態７．
図１４は、本発明にかかる受信側の通信装置（受信機と呼ぶ）の実施の形態７の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態５および６の構成からタップ係数推定器１２，ＵＷ検出／選択器１６を削除し、タップ係数推定器１２ａ，ＵＷ検出／選択器１６ａ，減算器１７，ＳＰ変換器１８，周波数領域変換器１９を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態１〜６と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態５および６と異なる処理について説明する。

本実施の形態においては、まず、ＵＷ検出／選択器１６ａが、ＣＰが除去された受信信号に基づいて、フレーム＃１またはフレーム＃２のどちらを受信しているかを判別する。ＵＷ検出には、予め保持している時間領域の参照系列＃１および参照系列＃２との相関処理を行う。そして、相関値の大きい方の参照系列を選択し、選択した参照系列を減算器１７へ出力する。

つぎに、減算器１７が、ＵＷ検出／選択器１６ａにより選択された参照系列と、時間領域のＰＳ変換部１０の出力信号と、の誤差を算出し、その誤差信号系列をＳＰ変換器１８へ出力する。つぎに、ＳＰ変換器１８が、受け取った誤差信号系列をシリアル系列からパラレル系列に変換し、その結果を周波数領域変換器１９へ出力する。つぎに、周波数領域変換器１９が、パラレルの誤差信号系列を時間領域から周波数領域へ変換し、その結果をタップ係数推定器１２ａへ出力する。

そして、タップ係数推定器１２ａが、データ系列長まで拡張されたＵＷ＃１系列またはＵＷ＃２系列を入力とした周波数領域変換器７の出力信号と、周波数領域変換器１９の出力信号と、を用いて伝送路推定を行う。

このように、本実施の形態においては、タップ係数推定処理を行う場合に、参照系列（ＵＷ系列）と等化処理後の信号系列との誤差算出を時間領域にて行うこととした。これにより、複数のＵＷ系列を用いてタップ係数を推定した場合においても、前述した実施の形態５および６と同等の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、周波数選択性フェージングの影響を受ける可能性のある通信環境で動作する受信機として有用であり、特に、適応等化器を備えた受信機に適している。

本発明にかかる送信機の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信機の実施の形態１の構成例を示す図である。 実施の形態１のフレームフォーマットの一例を示す図である。 等化器の構成例を示す図である。 平滑化器の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信機の実施の形態２の構成例を示す図である。 実施の形態２のフレームフォーマットの一例を示す図である。 補間器の構成例を示す図である。 実施の形態３のフレームフォーマットの一例を示す図である。 本発明にかかる受信機の実施の形態４の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信機の実施の形態５の構成例を示す図である。 実施の形態５のフレームフォーマットの一例を示す図である。 ＵＷ＃１系列およびＵＷ＃２系列の一例を示す図である。 実施の形態６のフレームフォーマットの一例を示す図である。 本発明にかかる受信機の実施の形態７の構成例を示す図である。

符号の説明

１ データ変調器
２ ＣＰ付加器
３ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
５ ＣＰ除去器
６ ＳＰ変換器
７ 周波数領域変換器
８ 等化器
９ 時間領域変換器
１０ ＰＳ変換器
１１ 判定器
１２，１２ａ タップ係数推定器
１３ 平滑化器
１４，１５ 補間器
１６，１６ａ ＵＷ検出／選択器
１７ 減算器
１８ ＳＰ変換器
１９ 周波数領域変換器
２１ タップ係数乗算器
３１ ＰＳ変換器
３２ 移動平均フィルタ
３３ ＳＰ変換器
４１ 時間領域変換器
４２ ０補間器
４３ 周波数領域変換器

Claims (8)

1. 予め既知の信号系列（時間領域の既知系列）と、当該既知系列と同一長のデータ系列と、を含み、さらに、前記既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列がサイクリックプレフィックス（ＣＰ）系列として設定された信号（時間領域受信信号）、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
   前記時間領域受信信号から前記ＣＰ系列を除去するＣＰ除去手段と、
   ＣＰ系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
   前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
   前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列（既知系列と同一の系列）および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
   推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
   を備え、
   前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。
2. データ系列と、当該データ系列よりも短い予め既知の信号系列（時間領域の既知系列）と、を有し、前記既知系列の全部または一部のコピーがサイクリックプレフィックス（ＣＰ）系列として設定された信号（時間領域受信信号）、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
   前記時間領域受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
   前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
   前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列（既知系列と同一の系列）および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
   補間処理により、前記既知系列を用いて推定されたタップ係数系列をデータ系列長まで拡張する補間手段と、
   拡張後のタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
   を備え、
   前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。
3. 前記補間手段は、
   前記タップ係数推定手段により推定された周波数系列のタップ係数系列を時間領域へ変換する時間領域変換手段と、
   時間領域に変換されたタップ係数系列に対してゼロ補間を行い、タップ係数系列をデータ系列長まで拡張するゼロ補間手段と、
   データ系列長まで拡張された時間領域のタップ係数系列を周波数領域へ変換する周波数領域変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. データ系列と、当該データ系列よりも短い予め既知の信号系列（時間領域の既知系列）と、を有し、前記既知系列の全部または一部のコピーがサイクリックプレフィックス（ＣＰ）系列として設定された信号（時間領域受信信号）、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
   補間処理により、前記時間領域の既知系列をデータ系列長まで拡張する補間手段と、
   補間後の受信信号から周波数領域の拡張後既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
   前記周波数領域の拡張後既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
   前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の拡張後既知系列、周波数領域の参照系列（保持している既知系列をデータ系列長まで拡張した系列）および前記等化手段が出力する周波数領域の拡張後既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
   推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
   を備え、
   前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する拡張後既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。
5. 前記補間手段は、前記時間領域の既知系列に対してゼロ補間を行うことにより、データ系列長の拡張後既知系列を生成することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. さらに、
   前記時間領域受信信号に含まれる既知系列を検出し、予め保持している時間領域の複数の参照系列の中から、前記検出された既知系列との相関値が最大となる参照系列を選択し、さらに、選択した参照系列に基づいて前記周波数領域の参照系列（既知系列長またはデータ系列長の参照系列）を生成する参照系列選択手段、
   を備え、
   検出対象の既知系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性を持つ複数の系列を採用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
7. さらに、
   前記時間領域受信信号に含まれる既知系列を検出し、予め保持している時間領域の複数の参照系列の中から、前記検出された既知系列との相関値が最大となる参照系列を選択する参照系列選択手段、
   を備え、
   前記タップ係数推定手段は、前記周波数領域における誤差信号系列の算出処理に代えて、選択した参照系列と等化後の既知系列との誤差信号系列を時間領域で算出し、得られた時間領域の誤差信号系列を周波数領域の誤差信号系列に変換し、その後、当該周波数領域の誤差信号系列と前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列とを用いてタップ係数系列を推定することとし、
   また、前記参照系列選択手段による検出対象の既知系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性を持つ複数の系列を採用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
8. 前記平滑化手段は、
   推定されたパラレルのタップ係数系列をシリアル系列に変換するＰＳ変換手段と、
   前記シリアル系列の移動平均を計算する移動平均フィルタ手段と、
   平均化処理後のシリアル系列をパラレル系列に変換し、その変換結果を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力するＳＰ変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の通信装置。

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