JP2011166782A - チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及び装置、チャンネル推定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及び装置、チャンネル推定方法及び装置を提供する。
【解決手段】チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法は、サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析し、サンプルチャンネルのパス遅延分布とパスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築し、構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に無線通信に関し、例えば、チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及び装置、ならびにチャンネル推定方法及び装置に関する。

周辺における建物、物体、歩行者、車両及び地面等の影響により、無線信号は伝送中に反射、屈折、回折及び散乱等を発生するおそれがある。したがって、受信側に受信された無線信号は、一般的にディープフェージング（deep fading）と遅延スプレッド（delay spread）を経たものである。送信されたデータを復元するため、受信機は信号が経た無線チャンネルに対して推定を行ってから、さらに、受信信号の損失を補償する。チャンネルに対して推定を行うモジュールはチャンネル推定モジュールと呼ばれ、受信された信号に対して補償を行うモジュールは等化モジュールと呼ばれる。チャンネル推定モジュールは無線システムにとって極めて重要なものであり、チャンネル推定の性能が高くなるほど、システムのビットエラー性能が良くなり、即ちシステムにおいて正しく受信されたデータが多くなる。

近年新興の伝送技術としては、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、OFDM）技術がある。OFDMシステムは、先ず、送信側で送信待ちデータに対して逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform、IFFT）を行って時間領域の信号に変換する。その後、送信側の装置はその信号を時間領域において伝送させる。受信側では、受信された信号を高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、FFT）により周波数領域の信号に変換してから、送信データを復元するように等化、復調及び復号化等の処理を行う。伝送信号の時間領域で経た、一定の遅延スプレッドを有するマルチパスチャンネルは、周波数領域に変換されるとフラットフェージングチャンネルに等価変換される。そのため、OFDMシステムはフェージングに対する強い抵抗力を有し、近年では、OFDMは、ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス（Worldwide Interoperability for Microwave Access、Wimax）システムとロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution、LTE）システム等の無線通信システム、及び地上波デジタル・マルチメディア・放送（Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial、DMB-T）、中国モバイルマルチメディア放送（China Mobile Multimedia Broadcasting、CMMB）及びデジタルビデオ放送（Digital Video Broadcasting、DVB）等のデジタルテレビ放送システムなどに、広く適用されている。

ここで、l個目のOFDM符号中のk個目のサブキャリアに搭載された周波数領域のデータをX_k,lとすると、そのデータに対応する周波数領域の等価受信信号Y_k,lは次式のように示される。
ここで、H_k,lはX_k,lが経た等価周波数領域のフラットフェージングチャンネルであり、N_k,lは周波数領域の等価加法性ホワイトガウスノイズである。そのガウスノイズの平均値はゼロ、分散はσ² _Nである。

OFDMシステムのチャンネル推定とは、等価周波数領域チャンネル応答H_k,lを推定することである。最小平均二乗誤差（Minimum Mean Square Error、MMSE）基準は、推定誤差の平均値を最小化させるものである。MMSE基準によるチャンネル推定アルゴリズムは最適チャンネル推定アルゴリズムの一つである。MMSEチャンネル推定アルゴリズムによれば、l個目のOFDM符号中のk個目のサブキャリアにおけるチャンネル周波数領域応答の推定値He_k,lは（２）式により算出される。

（２）式中、変数He_k,lはサブキャリア（k,l）におけるチャンネル周波数領域応答の推定値であり、ベクトルw_k,lはMMSEチャンネル推定器のフィルタ係数である。またベクトルHe^p _k,lは予め選択されたサブキャリア（k,l）におけるチャンネル周波数領域応答のパイロットポイントのチャンネルインパルス応答推定値を配列して構成される。仮に、各データサブキャリアは、M個の観測点を利用してMMSEチャンネル推定が行われ、且つこれらM個の観測点のシーケンス番号がそれぞれ（k₁,l₁）、（k₂,l₂）、...、（k_M,l_M）であるとすると、ベクトルHe^p _k,lは以下の（３）式により示される。

MMSE基準によれば、w_k,lは関数J（w_k,l）が最も小さくなる解である。ここで、関数J（w_k,l）は（４）式により得られる。

直交原理によれば、w_k,lは下記の（５）式により算出される。

ここで、θ_k,lはサブキャリア（k,l）における周波数領域チャンネル応答とM個の観測点の受信値の相互相関ベクトルであり、以下のように示される。

（６）式中の相互相関値θ_k-km,l-lm、m=1,2,...,Mは以下のように表示される。

（５）式において、行列Φ_k,lはM個の観測点の受信値の自己相関行列であり、以下のように表される。

ここで、自己相関値Φ_k-km,l-lm、∀m',m=1,2,...,Mの式は以下のようになる。

（７）式と（９）式により得られた相関値は、時間領域の相関性と周波数領域の相関性の両方を含む。一般的に、その相関値中の時間領域の相関性と周波数領域の相関性とは、互いに独立しているとみなすことができる。そのため、（７）式と（９）式のそれぞれは、下記の（１０）式と（１１）式のように、時間領域の相関値と周波数領域の相関値の積として表すことができる。
ここで、N₀はノイズの単側波帯のパワースペクトル密度（N₀=2σ²N）であり、E_s（k_m,l_m）はサブキャリア（k_m,l_m）に搭載された送信信号のエネルギーである。関数δ（k_m-k_m',l_m-l_m'）の式は以下のようになる。

以上の説明からわかるように、時間領域の相関値θ_Δt（l-l_m）と周波数領域の相関値θ_Δf（k-k_m）を知っていることがMMSEチャンネル推定アルゴリズムを円滑に実施させるための前提条件となる。

ここで、時間領域の相関値θ_Δt（l-l_m）は、送信側と受信側の相対的な移動速度、及びチャンネルの経験したドップラーフェージングのタイプに相関する。例えば、チャンネルのドップラーパワースペクトルが最も一般的なClarkeモデル（Jakesモデルとも呼ばれる）の場合、時間領域の相関値θ_Δt（l-l_m）は以下のように表すことができる。
ここで、関数J₀は第1種の0次ベッセル関数、T_sはシステムベースバンドのサンプリング周期である。f_dは単側波帯の最大ドップラー周波数であり、送信側と受信側の相対的な移動速度に相関し、以下の（１４）式により算出される。

（１４）式において、F_Gはキャリア周波数、vは受信側の送信側に対する移動速度、cは光速である。言い換えれば、チャンネルのドップラータイプが既知であることを前提として、受信側の送信側に対する移動速度を推定することにより求めると、チャンネルの時間領域の相関特性が得られる。

しかし、チャンネルの周波数領域の相関特性の算出は、時間領域の相関性の算出過程よりも複雑である。これは、チャンネルの周波数領域の相関特性が信号が経た時間領域におけるマルチパスチャンネルのパスの数、パス毎のパワー及び遅延に相関するからである。周波数領域の相関性を算出するアルゴリズムは一般的に大きく分けて２種類ある。第１の種類は信号が経た時間領域におけるマルチパスチャンネルに対して推定を行うものである。第２の種類はチャンネルの周波数領域の相関性の定義を出発点としてチャンネルの周波数領域の相関性の推定値を得るように、大量の周波数領域の受信パイロット信号及び周波数領域の受信データ信号の統計結果を利用するものである。何れかの方法を採用しても、チャンネル推定を行うと共にチャンネルの周波数領域の相関性に対してリアルタイム同期推定を行うために大量の演算と統計が必要とされているため、システムに高いコストをかけ、システムに大きい遅延を引き起こす。

これに鑑みて、本明細書は、MMSEチャンネル推定アルゴリズムを採用する際のシステムコストが大きく削減され、かつシステム遅延が減少される、非常に簡単な、チャンネル相関性を算出する方法及びその装置、ならびに相応するチャンネル推定方法及びその装置を提供する。

上記の目的を実現するため、一つの実施形態によれば、チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法が提供される。この方法は、サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析し、サンプルチャンネルのパス遅延分布とパスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築し、構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する。

このチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法は、遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定することをさらに含むことが好ましい。この場合に、解析区間毎にサンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、且つ、解析区間毎にサンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析することが好ましい。

好ましくは、各解析区間において複数のパス遅延は、均一分布又は等差逓増分布、あるいは他の分布を呈する。また好ましくは、各解析空間において各パスのエネルギー分布は線形逓減分布、指数逓減分布、等エネルギー均一分布、あるいは他の分布を呈する。

チャンネルの周波数領域の相関性の算出は、異なる最大遅延スプレッドに対して、下記の式により、構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性をそれぞれ算出することが好ましい。
ここで、θ_Δf（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関性関数であり、abs（・）は絶対値の計算操作であり、（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関値を算出する両周波数点間のサブキャリア間隔数であり、iはパスのシーケンス番号であり、σ_i ²はi番目のパスのパスエネルギーであり、τ_iはi番目のパスのパス遅延である、

ここで、サンプルチャンネルは、PAチャンネル、EPAチャンネル、VAチャンネル、EVAチャンネル、PBチャンネル、TUチャンネルとETUチャンネル等のチャンネルのうちの一個又は複数個を含む。

他の実施形態によれば、チャンネルの周波数領域の相関性の算出装置が提供される。この装置は、サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析するパス遅延解析手段と、サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析するパスエネルギー解析手段と、サンプルチャンネルのパス遅延分布とパスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築するチャンネルモデル構築手段と、構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する周波数相関性算出手段とを備える。

このチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置は、遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定するように配置された解析区間選択手段をさらに備えることが好ましい。この場合に、パス遅延解析手段は解析区間毎にサンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、パスエネルギー解析手段は解析区間毎にサンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析することが好ましい。

好ましくは、チャンネルモデル構築手段は、各解析区間において複数のパスの遅延が均一分布、等差逓増分布、或は他の分布を呈し、各解析空間において各パスのエネルギー分布が線形逓減分布、指数逓減分布、等エネルギー均一分布、或は他の分布を呈する原則に従って、チャンネルモデルを構築する。

さらに他の実施形態によれば、チャンネル推定方法が提供される。この推定方法は、パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出し、上記の実施形態またはその変形例による各チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法により得られ、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取り、受信側の送信側に対する移動速度を推定し、受信側の送信側に対する移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出し、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、算出された最小平均二乗誤差フィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定する。

このチャンネル推定方法は、チャンネルの最大遅延スプレッドを推定し、推定された最大遅延スプレッドに基づいて、それに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取ることをさらに含むことが好ましい。

このチャンネル推定方法において、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することは、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することを含むことが好ましい。この場合に、算出された最小平均二乗誤差フィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定することは、算出されたパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用してパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行うこと、及び、最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいてデータサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って、データサブキャリアのチャンネルを推定することを含むことが好ましい。

好ましくは、最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに対して線形補間、2次補間、最小平均二乗誤差フィルタリング、ローパスフィルタリングあるいはスプライン補間を行うことにより、データサブキャリアのチャンネルを推定することが好ましい。

このチャンネル推定方法によれば、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することは、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することを含むことが好ましい。この場合に、算出された最小平均二乗誤差フィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネル推定を取得することは、算出されたデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用してパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行って、データサブキャリアのチャンネルを推定することを含むことが好ましい。

さらに他の実施形態によれば、チャンネルの推定装置が提供される。この推定装置は、パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出するパイロットチャンネル推定手段と、上記の実施形態またはその変形例による各チャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により得られ、かつ予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る周波数領域相関性読取手段と、受信側の送信側に対する移動速度を推定する移動速度推定手段と、受信側の送信側に対する移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出する時間領域相関性算出手段と、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手段、及び算出された最小平均二乗誤差フィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定手段とを備える。

このチャンネル推定装置は、さらに、チャンネルの最大遅延スプレッドを推定する遅延スプレッド推定手段、及び推定された最大遅延スプレッドに基づいて、それに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る周波数領域相関性読取手段を備えることが好ましい。

このチャンネル推定装置において、フィルタ係数算出手段は、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することが好ましい。この場合に、データチャンネル推定手段は、算出されたパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用してパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行うパイロット最小平均二乗誤差フィルタ手段、及び最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいてデータサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って、データサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定器を備えることが好ましい。

好ましくは、データチャンネル推定器は、最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに対して線形補間、2次補間、最小平均二乗誤差フィルタリング、ローパスフィルタリングあるいはスプライン補間を行うことにより、データサブキャリアのチャンネルを推定する。

このチャンネル推定装置において、フィルタ係数算出手段は算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、データチャンネル推定手段は算出されたデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して、パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行ってデータサブキャリアのチャンネルを推定することが好ましい。

さらに他の実施形態によれば、機器読取可能のプログラムコードを含む記憶媒体が提供される。情報処理装置に上記のプログラムコードが読み込まれ、情報処理装置がそのプログラムコードを実行すると、そのプログラムコードは情報処理装置に上記のチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法またはチャンネル推定方法の何れかを実行させる。

さらに他の実施形態によれば、機器実行可能のコマンドを含むコンピュータプログラムが提供される。情報処理装置に上記のコマンドを実行すると、そのコマンドは、情報処理装置に上記のチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法またはチャンネル推定方法の何れかを実行させる。

一つの実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法における処理のフローチャートである。 一つの実施形態により構築されたチャンネルモデルを示す模式図である。 一つの実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置の構成ブロック図である。 一つの実施形態によるチャンネル推定方法における処理のフローチャートである。 一つの実施形態によるチャンネル推定装置の構成ブロック図である。 他の実施形態によるチャンネル推定方法における処理のフローチャートである。 他の実施形態によるチャンネル推定装置の構成ブロック図を示す。 チャンネル推定方法及びEPAチャンネルでのシミュレーション結果を示す図である。 チャンネル推定方法及びEPAチャンネルでのシミュレーション結果を示す図である。 各実施形態による方法及び装置の実施に適用できるコンピュータの模式ブロック図である。

図面とともに実施形態の説明を参照することにより、本発明の以上及びその他の目的、特徴と利点をより容易に理解することができる。図面における構成要素は本発明の原理を説明するために示されるものに過ぎない。図面において、同一又は類似の技術的特徴又は構成要素は、同一又は類似の図面符号で示される。

以下に、各実施形態を図面に基づいて記述する。明瞭、簡便のため、明細書には実際の実施形態の全ての特徴が記述されているわけではない。しかし、以下のことが理解されるべきであり、例えば、このような実際の実施形態を開発する過程において、開発者の具体的な目標を実現するためには、実施形態に特定される多くのことを決定しなければならない。例えば、システムと業務に関連する様々な制限条件を満たすことであり、これらの制限条件は相違する実施形態によって変化する可能性がある。なお、開発の仕事は非常に複雑であり、時間を費やす可能性があるのだが、ここに開示している内容を利用する当業者には、このような開発の仕事は型どおりの任務だけである。

必要以上に詳述することによって本発明が不明瞭になるのを防ぐために、図面には、実施形態に密接な関係がある装置構成及び/または処理ステップだけが示されており、実施形態にあまり関係のないその他の詳細は省略されている。また、一つの図面又は一種類の実施形態において説明された要素と特徴は、１以上の他の図面あるいは実施形態において示された要素及び特徴と組み合わせることができる。

以下、先ず図１〜図３を参照して、一つの実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及びその装置の基本的動作原理を説明する。

図１に示すように、一実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法は、解析サンプルチャンネル選択ステップＳ１１０、解析区間選択ステップＳ１２０、パス遅延分布解析ステップＳ１３０、パスエネルギー分布解析ステップＳ１４０、チャンネルモデル構築ステップＳ１５０及びチャンネル周波数相関性算出ステップＳ１６０等を含む。

先ず、解析サンプルチャンネル選択ステップＳ１１０において解析用のサンプルチャンネルを特定する。システムへの適用において発生可能な全てのシーンを考慮したうえ、一実施例では、Pedestrian A（PA）チャンネル、Extended Pedestrian A（EPA）チャンネル、Vehicular A（VA）チャンネル、Extended Vehicular A（EVA）チャンネル、Pedestrian B（PB）チャンネル、Typical Urban（TU）チャンネル及びExtended Typical Urban（ETU）チャンネルのうちの少なくとも一つを解析用のサンプルチャンネルとして選択する。

次に、解析区間選択ステップＳ１２０において、時刻0からチャンネルの遅延スプレッドまでの区間を観測区間全体とし、必要に応じて解析区間を特定する。例えば、一実施例では、三つの解析区間[0,T/4]、[0,T/2]と[0,T]を選択することができる。ここで、Tは構築待ちチャンネルモデルの遅延スプレッドである。勿論、その他の数の解析区間等、例えば四つの解析区間[0,T/8]、[0,T/4]、[0,T/2]と[0,T]を選択してもよい。

その後、パス遅延分布解析ステップＳ１３０において、解析区間毎に、全てのサンプルチャンネルのパス遅延分布の統計値を算出する。一実施例として、上記のような三つの解析区間が選択された場合に対して統計的に得られた各サンプルチャンネルのパス遅延分布を、表１に示す。

次に、パスエネルギー分布解析ステップＳ１４０において、解析区間毎に、全てのサンプルチャンネルのパスエネルギー分布の統計値を算出する。一実施例として、同様に、統計的に得られた各サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を表２に示す。

その後、チャンネルモデル構築ステップＳ１５０において、パス遅延分布解析ステップＳ１３０で得られたサンプルチャンネルのパス遅延分布とパスエネルギー分布解析ステップＳ１４０で得られたパスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築する。ここで、表１及び表２に示された各サンプルチャンネルのパス遅延分布及びパスエネルギー分布を例としてわかるように、第１の解析区間[0,T/4]のマルチパス数の平均値は3.429であり、その平均マルチパスエネルギーは総エネルギーの87.3834%である。また、第２の解析区間[0,T/2]のマルチパス数の平均値は5.286であり、その平均マルチパスエネルギーは総エネルギーの97.347%である。さらに、第３の解析区間[0,T]のマルチパス数の平均値は6.714であり、その平均マルチパスエネルギーは総エネルギーの100.000%である。以上の平均データから、ここで構築されたチャンネルモデルのパス遅延分布及びパスエネルギー分布は、第１の解析区間[0,T/4]のマルチパス数が4、そのマルチパスエネルギーが総エネルギーの87%となり、第２のの解析区間[0,T/2]のマルチパス数が5、そのマルチパスエネルギーが総エネルギーの97%となり、第３のの解析区間[0,T]のマルチパス数が7、そのマルチパスエネルギーが総エネルギーの100%となるように選択される。図２は構築されたチャンネルモデルの模式図である。

図２に示すように、選択されたパラメータによれば、区間[0,T/4]において4個のパス、区間[T/4,T/2]において1個のパス、区間[T/2,T]において2個のパスがある。一実施例によれば、[0,T/4]における4個のパスの遅延は均一分布を呈する。また区間[T/4,T/2]における1個のパスは均一分布を呈する。また区間[T/2,T]において、2個目のパスはチャンネルの最大遅延スプレッドに位置し、区間[T/2,T]において1個目のパスはその区間の中央に位置すると想定される。そのほか、各パスの遅延が等差逓増分布等を呈するとしてもよい。また、各解析区間において、マルチパスの総エネルギーは表２に示された選択パラメータに従い、各パスのエネルギー分布が線形逓減を呈する。そのほか、各パスのエネルギー分布が指数逓減分布を呈するとしてもよく、また各パスのエネルギーが等エネルギーの均一分布を呈するとしてもよく、あるいは各パスのエネルギーがその他の可能な分布などを呈するとしてもよい。

最後に、チャンネル周波数領域相関性算出ステップＳ１６０において、チャンネルモデル構築ステップＳ１５０で構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する。OFDMシステムにおいては、一般的に、その経験した時間領域におけるマルチパスチャンネルの最大遅延スプレッドがシステムに採用された巡回プレフィックスの長さを超えないとみなしている。そのため、巡回プレフィックスの長さが参考できるパラメータとなる。異なる適用環境において、システムの巡回プレフィックスの長さに対して異なる比例値、例えば巡回プレフィックス長さの1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8、8/8がチャンネルモデルの最大遅延スプレッドとして選択される。そして下記の（15）式に従って異なる遅延スプレッドのチャンネルの周波数領域の相関値を算出する。
ここで、θ_Δf（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関性関数であり、abs（・）は絶対値の計算操作である。また（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関値を算出する両周波数点間のサブキャリア間隔数であり、iはパスのシーケンス番号であり、σ_i ²はi番目のパスのパスエネルギーであり、τ_iはi番目のパスのパス遅延である。

ここで、端末固有参照信号（UE-Specific Reference Signal）を有するLTE時分割多重（Time Division Duplex、TDD）システムの具体的な状況を考慮し、仮に推定待ちリソースが1リソースブロック（Resource Block、RB）に制限されると想定する。この場合、整数変数（k-k_m）の値の取る区間を[0,10]に設けることができる。下記の表３は、チャンネルモデルの最大遅延スプレッドが4/8巡回プレフィックスの長さとして選択され、且つ（k-k_m）の値の取る区間が[0,10]である場合の一つのチャンネルの周波数領域の相関性の具体的な算出結果を示している。

ここで、チャンネル周波数領域相関性算出ステップＳ１６０の算出結果は、チャンネル推定装置が動作する時の使用に備えてテーブルの形式で保存できる。

また、上記の解析サンプルチャンネル選択ステップＳ１１０と解析区間選択ステップＳ１２０は必須なものではない。決められたサンプルチャンネルに対して必要に応じてパス遅延分布解析ステップＳ１３０、パスエネルギー分布解析ステップＳ１４０、チャンネルモデル構築ステップＳ１５０及びチャンネル周波数領域相関性算出ステップＳ１６０等のステップを直接実行してもよい。

以下に図３を参照して一つの実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置の動作原理を説明する。図３に示すように、この実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置は、パス遅延解析手段３２０と、パスエネルギー解析手段３３０と、チャンネルモデル構築手段３４０と、周波数領域相関性算出手段３５０とを備える。
パス遅延解析手段３２０はサンプルチャンネルのパス遅延分布を解析する。またパスエネルギー解析手段３３０はサンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析する。チャンネルモデル構築手段３４０はサンプルチャンネルのパス遅延分布及びパスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築する。そして周波数領域相関性算出手段３５０は構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する。

また、この実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置は、遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選択するように配置される解析区間選択手段３１０をさらに備えてもよい。この場合に、パス遅延解析手段３２０は解析区間毎にサンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、パスエネルギー解析手段３３０は解析区間毎にサンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析する。

ここで、サンプルチャンネルは、PAチャンネル、EPAチャンネル、VAチャンネル、EVAチャンネル、PBチャンネル、TUチャンネルとETUチャンネル等のチャンネルのうちの一個又は複数個を含むことができる。

チャンネルの周波数領域の相関性の算出装置に含まれる解析区間選択手段３１０、パス遅延解析手段３２０、パスエネルギー解析手段３３０、チャンネルモデル構築手段３４０、及び周波数領域相関性算出手段３５０における処理のそれぞれは、上記したチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法に含まれる解析区間選択ステップＳ１２０、パス遅延分布解析ステップＳ１３０、パスエネルギー分布解析ステップＳ１４０、チャンネルモデル構築ステップＳ１５０、及びチャンネル周波数領域相関性算出ステップＳ１６０における処理と同様である。そのため、簡潔のためこれら手段の詳細説明を省略する。

以上のように、図１〜図３を参照して一つの実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及びチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置の動作原理を説明した。以下、図４〜図７を参照して上記のチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及びチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置を利用したチャンネル推定方法とチャンネル推定装置の動作原理を具体的に説明する。

図４は他の実施形態によるチャンネル推定方法における処理のフローチャートを示す。図４に示すように、この実施形態によるチャンネル推定方法は、パイロット最小二乗（Least Square、LS）チャンネル推定ステップＳ４１０、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０、移動速度推定ステップＳ４４０、チャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ４６０、パイロットMMSEフィルタリングステップＳ４７０、及びデータサブキャリアチャンネル推定ステップＳ４８０等を含む。

先ず、パイロットLSチャンネル推定ステップＳ４１０において、システムのパイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答に対する推定を行う。仮にパイロットの位置するサブキャリアが（k,l）であるとすると、そのパイロットサブキャリアのLSチャンネル推定結果は以下のように示される。
ここで、Y_k,lはパイロットX_k,lの受信値である。

最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０において、時間領域におけるマルチパスチャンネルの最大遅延スプレッドを推定する。そして、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０において、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０で推定されたマルチパスチャンネルの最大遅延スプレッドをシーリングし、即ち、それより大きく、かつそれに最も近い値を所定の値として選択する。その後、シーリングして選択された所定の値に基づいて相応するチャンネルの周波数領域の相関値の予め記憶された表を読み出す。

ここで、LTE TDDシステムにおいて、端末固有参照信号はマルチパスチャンネルの最大遅延スプレッドの推定に用いることができないので、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０は必須なものではない。この場合に、一つのチャンネルの周波数領域の相関性の表しか予め記憶できないので、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０を省略し、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０で予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性の予め記憶された表を直接に読み出せばよい。

しかしながら、その他のシステム、例えば共通参照信号（Common Reference Signal）を利用してチャンネル推定を行うLTEシステムの場合、共通参照信号の推定結果により周波数領域のチャンネルを時間領域へ変換すると共にノイズを除去し、最後に時間領域のチャンネルの推定結果に基づいてチャンネルの最大遅延スプレッド推定を粗略に推定することができる。一般的に、チャンネルの最大遅延スプレッド推定値の誤差が大きくても、良好なチャンネル推定効果を取得可能である。そして、チャンネル周波数領域相関性読取ステップS430において、推定された最大遅延スプレッド推定に基づいてそれに相応するチャンネルの周波数領域の相関性の予め記憶された表を選定して読み出す。

また、移動速度推定ステップＳ４４０において受信側の送信側に対する移動速度を推定する。そしてチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０において、移動速度推定ステップＳ４４０で推定された受信側の送信側に対する移動速度の推定結果を利用して、上記の（13）式と（14）式に従って、チャンネルの時間領域の相関性を算出する。例えば、移動速度の推定について、LTE TDDシステムでは、共通参照信号を採用することができ、共通参照信号の経たチャンネルの時間領域の相関性を推定することによって、受信側の移動速度を推定する。

なお、先に移動速度推定ステップＳ４４０とチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０を実行し、それから、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０とチャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０を実行してもよい。チャンネルの周波数領域の相関性と時間領域の相関性を取得できればよい。

チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０とチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０でチャンネルの周波数領域の相関性と時間領域の相関性をそれぞれ取得する。その後に、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ４６０において、上記の（10）式と（11）式に従って相互相関ベクトルθ及び自己相関行列Фをそれぞれ算出すると共に、（5）式に従ってMMSEフィルタ係数を算出する。その具体的な実施例において、演算時間を節約するため、チャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０で算出されたチャンネル時間領域相関性及びチャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０で読み取られたチャンネル周波数領域相関性のみを利用してパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数を算出する。

次に、パイロットMMSEフィルタリングステップＳ４７０において、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ４６０で算出されたパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数を利用して、パイロットLSチャンネル推定ステップＳ４１０で出力されたパイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答をフィルタリングする。これにより、これらパイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答の信頼性が向上する。

そして、データサブキャリアチャンネル推定ステップＳ４８０において、パイロットMMSEフィルタリングステップＳ４７０で出力された、MMSEフィルタリングされたパイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答の推定値を利用して、推定待ちリソース中のデータサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答に対して推定を行う。推定の過程において、具体的な推定方法は限定されない。一般的に時間領域と周波数領域のそれぞれに対して線形補間を行うような最も簡単なチャンネル推定方法を採用するだけで非常に良い結果を得ることができる。勿論、2次補間、MMSEフィルタリング、ローパスフィルタリング及びスプライン補間等の方法を採用してもよい。

例えば、データサブキャリアチャンネル推定ステップＳ４８０において線形補間のチャンネル推定方法を採用する場合に、先ずMMSEフィルタリングされた、パイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答の推定値に対して解析を行うことができる。チャンネルの時間領域に沿った変化がチャンネルの周波数領域に沿った変化よりも早ければ、先に周波数領域の線形補間を行い、それから、その周波数領域の線形補間結果を利用して時間領域の線形補間を行う。さもなければ、先に、時間領域の線形補間を行い、それから、その時間領域の線形補間結果を利用して周波数領域の線形補間を行う。

最後に、データサブキャリアチャンネル推定ステップＳ４８０のチャンネル推定結果が出力され、受信機における後続の等化、復調等の処理に用いられる。

なお、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０で読み取られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性は、上記の各実施形態によるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法又はチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により算出されたものである。

以下に、図５を参照して一つの実施形態によるチャンネル推定装置を説明する。図5に示すように、この実施形態によるチャンネル推定装置は、パイロットチャンネル推定手段５０１と、周波数領域相関性読取手段５０７と、移動速度推定手段５０４と、時間領域相関性算出手段５０５と、MMSEフィルタ係数算出手段５０６と、データチャンネル推定手段５１０とを備える。
パイロットチャンネル推定手段５０１は、パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出する。周波数領域相関性読取手段５０７は、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る。なお、チャンネルの周波数領域の相関性は、例えば、チャンネル推定装置が有する半導体メモリ、磁気記録媒体あるいは光記録媒体などのメモリに予め記憶される。移動速度推定手段５０４は、受信側の送信側に対する移動速度を推定する。時間領域相関性算出手段５０５は、受信側の送信側に対する移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出する。MMSEフィルタ係数算出手段５０６は、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してMMSEフィルタ係数を算出する。データチャンネル推定手段５１０は、算出されたMMSEフィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネル推定を取得する。
この実施形態によるチャンネル推定装置において、周波数領域相関性読取手段５０７により読み取られた、上記の予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性も、上記の各実施形態の何れかによるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法又はチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により算出されたものである。

また、この実施形態によるチャンネル推定装置において、演算の複雑度を軽減するため、MMSEフィルタ係数算出手段５０６は時間領域相関性算出手段５０５により算出されたチャンネルの時間領域の相関性及び周波数領域相関性読取手段５０７により読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性のみを利用してパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数を算出する。この場合に、データチャンネル推定手段５１０は、パイロットMMSEフィルタ手段５０２とデータチャンネル推定器５０３を備える。パイロットMMSEフィルタ手段５０２は、MMSEフィルタ係数算出手段５０６により算出されたパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数を利用してパイロットチャンネル推定手段５０１から出力されたパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対してMMSEフィルタリングを行う。データチャンネル推定器５０３は、パイロットMMSEフィルタ手段502から出力された、MMSEフィルタリングされたパイロットサブキャリアに基づいて、データサブキャリアのチャンネルに対して推定を行ってデータサブキャリアのチャンネル推定を取得する。

データチャンネル推定器５０３は、推定を行う際に、時間領域と周波数領域のそれぞれに対して線形補間を行うような最も簡単なチャンネル推定方法を採用するだけで、非常に良い結果を得ることができる。勿論、データチャンネル推定器５０３は、2次補間、MMSEフィルタリング、ローパスフィルタリング及びスプライン補間等の方法を採用してもよい。線形補間のチャンネル推定方法を採用する場合を例とすれば、先にMMSEフィルタリングされたパイロットサブキャリアにおける周波数領域のチャンネル応答の推定値に対して解析を行うことができる。チャンネルの時間領域に沿った変化がチャンネルの周波数領域に沿った変化よりも早ければ、データチャンネル推定器５０３は、先に、周波数領域の線形補間を行い、それから、その周波数領域の線形補間結果を利用して時間領域の線形補間を行う。さもなければ、データチャンネル推定器５０３は、先に、時間領域の線形補間を行い、それから、その時間領域の線形補間結果を利用して周波数領域の線形補間を行う。

また、共通参照信号を利用してチャンネル推定を行うLTEシステム等に対して、この実施形態によるチャンネル推定装置は、チャンネルの最大遅延スプレッドを推定する遅延スプレッド推定手段５０８をさらに備えることができる。この場合に、周波数領域相関性読取手段５０７は、遅延スプレッド推定手段５０８により推定された最大遅延スプレッドに基づいてそれに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る。

この実施形態によるチャンネル推定装置に含まれるパイロットチャンネル推定手段５０１、遅延スプレッド推定手段５０８、周波数領域相関性読取手段５０７、移動速度推定手段５０４、時間領域相関性算出手段５０５、MMSEフィルタ係数算出手段５０６、パイロットMMSEフィルタ手段５０２、及びデータチャンネル推定器５０３における処理過程のそれぞれは、上記の図４を参照して説明されたチャンネル推定方法に含まれるパイロットLSチャンネル推定ステップＳ４１０、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０、移動速度推定ステップＳ４４０、チャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ４６０、パイロットMMSEフィルタリングステップＳ４７０、及びデータサブキャリアチャンネル推定ステップＳ４８０における処理と同様であるので、簡潔のためその具体的な説明を省略する。

次に、図６と図７を参照して他の実施形態によるチャンネル推定方法とチャンネル推定装置の動作原理を説明する。

図６は他の実施形態によるチャンネル推定方法における処理のフローチャートを示す。図６に示すように、この実施形態によるチャンネル推定方法は、パイロットLSチャンネル推定ステップＳ６１０、最大遅延スプレッド推定ステップＳ６２０、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０、移動速度推定ステップＳ６４０、チャンネル時間領域相関性算出ステップＳ６５０、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ６６０及びMMSEフィルタリングステップＳ６７０等を含む。

この実施形態によるチャンネル推定方法に含まれるパイロットLSチャンネル推定ステップＳ６１０、最大遅延スプレッド推定ステップＳ６２０、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０、移動速度推定ステップＳ６４０、及びチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ６５０における処理過程のそれぞれは、図４を参照して説明されたチャンネル推定方法に含まれるパイロットLSチャンネル推定ステップＳ４１０、最大遅延スプレッド推定ステップＳ４２０、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ４３０、移動速度推定ステップＳ４４０、及びチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ４５０の処理過程と類似している。そのため、ここで簡潔のためその具体的な説明を省略する。

図４を参照して説明されたMMSEフィルタ係数算出ステップＳ４６０においてパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数のみを算出することと異なり、この実施形態によるMMSEフィルタ係数算出ステップＳ６６０では、チャンネル時間領域相関性算出ステップＳ６５０で算出されたチャンネルの時間領域の相関性とチャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０で読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアのMMSEフィルタ係数を算出する。次に、MMSEフィルタリングステップS６７０において、MMSEフィルタ係数算出ステップＳ６６０で算出されたデータサブキャリアのMMSEフィルタ係数を利用してパイロットLSチャンネル推定ステップＳ６１０で出力されたパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対してMMSEフィルタリングを行ってデータサブキャリアのチャンネル推定を取得する。最後にMMSEフィルタリングステップＳ６７０のチャンネル推定結果が出力され、受信機における後続の等化、復調等の処理に用いられる。

なお、LTE TDDシステムにおいては、端末固有参照信号はマルチパスチャンネルの最大遅延スプレッドの推定に用いることができないので、最大遅延スプレッド推定ステップＳ６２０は必須なものではない。この場合に、一つのチャンネルの周波数領域の相関性の表しか予め記憶できない。そこで、最大遅延スプレッド推定ステップＳ６２０を省略し、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０で予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性の予め記憶された表を直接読み出せばよい。

また、その他のシステム、例えば共通参照信号を利用してチャンネル推定を行うLTEシステムの場合、共通参照信号の推定結果により周波数領域のチャンネルを時間領域へ変換すると共にノイズを除去する。そして最後に時間領域のチャンネルの推定結果に基づいてチャンネルの最大遅延スプレッド推定を粗略に推定できる。そして、推定された最大遅延スプレッド推定に基づいて、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０において、相応するチャンネルの周波数領域の相関性の予め記憶された表を選定して読み出す。

また、この実施形態によるチャンネル推定方法において、先に移動速度推定ステップＳ６４０とチャンネル時間領域相関性算出ステップＳ６５０を実行し、それから、最大遅延スプレッド推定ステップＳ６２０とチャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０を実行してもよい。チャンネルの周波数領域の相関性と時間領域の相関性を取得できればよい。

また、チャンネル周波数領域相関性読取ステップＳ６３０で読み取られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性は、上記の各実施形態の何れかによるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法又はチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により得られたものである。

以下に図７を参照して他の実施形態によるチャンネル推定装置を説明する。図７に示すように、この実施形態によるチャンネル推定装置は、パイロットチャンネル推定手段７０１と、周波数領域相関性読取手段７０７と、移動速度推定手段７０４と、時間領域相関性算出手段７０５と、MMSEフィルタ係数算出手段７０６と、データチャンネル推定手段７０３とを備える。
パイロットチャンネル推定手段７０１は、パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出する。周波数領域相関性読取手段７０７は、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る。この実施形態においても、チャンネルの周波数領域の相関性は、例えば、チャンネル推定装置が有する半導体メモリ、磁気記録媒体あるいは光記録媒体などのメモリに予め記憶される。移動速度推定手段７０４は、受信側の送信側に対する移動速度を推定する。時間領域相関性算出手段７０５は、受信側の送信側に対する移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出する。MMSEフィルタ係数算出手段７０６は、算出されたチャンネルの時間領域の相関性と読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してMMSEフィルタ係数を算出する。そしてデータチャンネル推定手段７０３は、算出されたMMSEフィルタ係数とパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネル推定を取得する。この実施形態によるチャンネル推定装置において、周波数領域相関性読取手段７０７により読み取られた上記の予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性も、上記の各実施形態の何れかによるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法又はチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により算出されたものである。

同様に、図５を参照して説明されたMMSEフィルタ係数算出手段５０６がパイロットサブキャリアのMMSEフィルタ係数のみを算出することと異なり、この実施形態によるMMSEフィルタ係数算出手段７０６は、時間領域相関性算出手段７０５により算出されたチャンネルの時間領域の相関性と周波数領域相関性読取手段７０７により読み取られたチャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアのMMSEフィルタ係数を算出する。次に、データチャンネル推定手段７０３は、MMSEフィルタ係数算出手段７０６により算出されたデータサブキャリアのMMSEフィルタ係数を利用してパイロットチャンネル推定手段７０１から出力されたパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対してMMSEフィルタリングを行ってデータサブキャリアのチャンネル推定を取得する。最後にデータチャンネル推定手段７０３のチャンネル推定結果が出力され、受信機における後続の等化、復調等の処理に用いられる。

同様に、共通参照信号を利用してチャンネル推定を行うLTEシステム等に対して、この実施形態によるチャンネル推定装置は、チャンネルの最大遅延スプレッドを推定する遅延スプレッド推定手段７０８をさらに備えることができる。この場合に、周波数領域相関性読取手段７０７は、遅延スプレッド推定手段７０８により推定された最大遅延スプレッドに基づいて、それに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る。

なお、周波数領域相関性読取手段７０７により読み取られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性も、上記の各実施形態の何れかによるチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法又はチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により得られたものである。

また、この実施形態によるチャンネル推定装置に含まれるパイロットチャンネル推定手段７０１、遅延スプレッド推定手段７０８、周波数領域相関性読取手段７０７、移動速度推定手段７０４、及び時間領域相関性算出手段７０５における処理過程のそれぞれは、図５を参照して説明されたチャンネル推定装置に含まれるパイロットチャンネル推定手段５０１、遅延スプレッド推定手段５０８、周波数領域相関性読取手段５０７、移動速度推定手段５０４、及び時間領域相関性算出手段５０５の処理過程と同様であるので、ここで簡潔のためその具体的な説明を省略する。

図８と図９は、本明細書に開示されたチャンネル推定方法とチャンネル推定装置についてのEPAチャンネルとEVAチャンネルでのシミュレーション結果をそれぞれ示している。このシミュレーションは端末固有参照信号を採用するLTE TDDシステムにおいて実行され、仮に推定待ちリソースが1リソースブロックに制限されることを想定している。本アルゴリズムは、チャンネルの周波数領域の相関値を算出する際に、仮にチャンネルの最大遅延スプレッドが4/8の巡回プレフィックスの長さであるとする。ここで、EPAチャンネルの実際の最大遅延スプレッドは410nsである。4/8の巡回プレフィックスの長さは約2343.7nsである。以上の説明からわかるように、チャンネル長さの推定値の偏差が非常に大きいにもかかわらず、チャンネルの推定結果が非常に良い。これにより、本明細書に開示されたチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法及びその装置、並びにチャンネル推定方法及びその装置のロバストネスと有効性が十分に実証された。

上述の装置における各構成モジュール及び手段は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアあるいはそれらの組み合わせによって構成されることができる。その構成に使用可能な具体的な手法又は方式は当業者に熟知されているものであり、ここでは説明しない。ソフトウェア又はファームウェアにより実現される場合には、記憶媒体又はネットワークから専用のハードウェア構成を持つコンピュータ（例えば図１０に示した汎用コンピュータ1100）に対してこのソフトウェアを構成するプログラムをインストールし、各種プログラムがインストールされると、そのコンピュータは各種機能等を実行することができる。
なお、上記の各実施形態による装置は、例えば、OFDM方式により無線信号を送信し、あるいは受信する基地局または携帯端末のような移動局に組み込まれる。

図１０においては、中央処理装置（CPU）1101が、読取専用メモリ（ROM）1102に記憶されたプログラム又はメモリ部1108からランダムアクセスメモリ（RAM）1103にアップロードされたプログラムに従って、各種の処理を実行する。RAM1103においても、必要に応じてCPU1101が各種の処理を実行するとき等に必要なデータが記憶されている。CPU1101、ROM1102とRAM1103同士はバス504を介して接続されている。入力／出力インタフェース1105もパス1104に接続されている。

入力部1106（キーボード、マウス等を含む）と、出力部1107（ディスプレイ、例えばブラウン管（CRT）、液晶ディスプレイ（LCD）等とスピーカ等を含む）と、メモリ部1108（ハードディスク等を含む）と、通信部1109（ネットワークインターフェースカード、例えばLANカード、モデム等を含む）とは、入力／出力インタフェース1105に接続されている。通信部1109がネットワーク、例えばインターネットを経由して通信処理を実行する。必要に応じて、入力／出力インタフェース1105にはドライブ1110も接続されている、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等のような取り外し可能な媒体1111は、必要に応じてドライブ1110に取り付けられており、その中から読み出されたコンピュータプログラムが必要に応じてメモリ部1108にインストールされるようにする。

ソフトウェアで上記の一連の処理を実現する場合、ネットワーク例えばインターネット、又は記憶媒体例えば取り外し可能な媒体1111からソフトウェアを構成するプログラムがコンピュータ1100にインストールされてもよい。

このような記憶媒体は、図１０に示したような、その中にプログラムが記憶されているものであって、デバイスと分離して配送されることでユーザにプログラムを提供する取り外し可能な媒体1111には限定されないことを、当業者は理解すべきである。取り外し可能な媒体1111の例として、磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）含む）、光ディスク（コンパクトディスクリードオンリーメモリ（CD−ROM）やディジタルヴァーサタイルディスク（DVD）を含む）、光磁気ディスク（ミニディスク（登録商標）含む）及び半導体メモリを含む。または、記憶媒体はROM1102、メモリ部1108に含まれるハードディスクなどでもよい。その中にプログラムが記憶されており、且つこれらを含むデバイスと一緒にユーザに配送される。

本発明は更に、機器で読取可能な命令コードが記憶されたプログラムを提供する。上記の命令コードが機器で読み取られて実行されると、その機器は、上記の実施形態の何れかの方法を実行することができる。

それに対して、上記の機器で読み取り可能な命令コードを含むプログラムを記憶する記憶媒体も本明細書の開示に含まれる。この記憶媒体は、フロッピーディスク（登録商標）、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード、メモリスティック等を含むが、これらに限定されない。

以上の具体的な実施形態の説明において、一種の実施形態について記述し及び／又は示した特徴は、同一あるいは類似の形態で一つ又は複数の他の実施形態で使用されたり、他の実施形態における特徴と組み合わせたり、あるいは他の実施形態における特徴を代替することができる。

なお、専門用語“含む／有する”が本文で使用される場合には、特徴、要素、ステップ又はコンポーネントの存在を意味するが、一つ又は複数の他の特徴、要素、ステップ又はコンポーネントの存在又は付加を排除しない。

また、本明細書に開示された方法は明細書において記述した時間順に実行することには限られず、その他の時間順序に従って、並行にあるいは個別に実行されてもよい。従って、本明細書で記述した方法の実行順序は本発明の技術的範囲への限定を構成しない。

上記に本発明の具体的実施例を記述することにより本発明を開示したが、上記の全ての実施例と例示はいずれも例示的なものであり、限定的なものではないことを理解すべきである。当業者は添付の特許請求の範囲の精神と範囲に、本発明に対する各種の修正、改良或は均等物を設計することができる。これらの修正、改良或は均等物は本発明の保護範囲内に含まれるものであると考えられるべきである。

以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法であって、
サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、
前記サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析し、
前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布と前記パスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築し、
構築された前記チャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する、
ことを含む方法。
（付記２）
遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定することをさらに含み、
前記パス遅延分布の解析は、前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布を解析し、
前記パスエネルギー分布の解析は、前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パスエネルギー分布を解析する、
付記１に記載の方法。
（付記３）
前記複数の解析区間のそれぞれにおいて複数のパスの遅延は、均一分布または等差逓増分布を呈し、
前記複数の解析区間のそれぞれにおいて前記複数のパスのエネルギー分布は、線形逓減分布、指数逓減分布或は等エネルギー均一分布を呈する、
付記２に記載の方法。
（付記４）
前記チャンネルの周波数領域の相関性の算出は、異なる最大遅延スプレッドに対して、下記の式により、構築された前記チャンネルモデルに基づいて前記チャンネルの周波数領域の相関性をそれぞれ算出し、
ここで、θ_Δf（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関性関数であり、abs（・）は絶対値の計算操作であり、（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関値を算出する両周波数点間のサブキャリア間隔数であり、iはパスのシーケンス番号であり、σ_i ²はi番目のパスのパスエネルギーであり、τ_iはi番目のパスのパス遅延である、
付記３に記載の方法。
（付記５）
チャンネルの周波数領域の相関性の算出装置であって、
サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析するパス遅延解析手段と、
前記サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析するパスエネルギー解析手段と、
前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布と前記パスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築するチャンネルモデル構築手段と、
構築された前記チャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する周波数領域相関性算出手段と、
を備える算出装置。
（付記６）
遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定する解析区間選択手段をさらに備え、
前記パス遅延解析手段は前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布を解析し、前記パスエネルギー解析手段は前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パスエネルギー分布を解析する、付記５に記載の算出装置。
（付記７）
前記チャンネルモデル構築手段は、前記複数の解析区間のそれぞれにおいて複数のパスの遅延が均一分布又は等差逓増分布を呈し、且つ前記複数の解析区間のそれぞれにおいて前記複数のパスのエネルギー分布が線形逓減分布、指数逓減分布または等エネルギー均一分布を呈する原則に従って、前記チャンネルモデルを構築する付記６に記載の算出装置。
（付記８）
前記周波数領域相関性算出手段は、異なる最大遅延スプレッドに対して、下記の式により、前記チャンネルモデル構築手段により構築されたチャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性をそれぞれ算出し、
ここで、θ_Δf（k-k_m）はチャンネル周波数領域の相関性関数であり、abs（・）は絶対値の計算操作であり、（k-k_m）はチャンネルの周波数領域の相関値を算出する両周波数点間のサブキャリア間隔数であり、iはパスのシーケンス番号であり、σ_i ²はi番目のパスのパスエネルギーであり、τ_iはi番目のパスのパス遅延である、
付記７に記載の算出装置。
（付記９）
チャンネル推定方法であって、
パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出し、
付記１〜４の何れか一項に記載のチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法により得られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取り、
受信側の送信側に対する移動速度を推定し、
前記受信側の前記送信側に対する前記移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出し、
算出された前記チャンネルの時間領域の相関性と読み取られた前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定する、
ことを含む方法。
（付記１０）
チャンネルの最大遅延スプレッドを推定し、かつ
推定された前記最大遅延スプレッドに基づいて、それに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る、
ことをさらに含む付記９に記載のチャンネル推定方法。
（付記１１）
前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して前記最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することは、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定することは、
前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行い、かつ
前記最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいて前記データサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って前記データサブキャリアのチャンネルを推定することを含む、
付記１０に記載の方法。
（付記１２）
前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して前記最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することは、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネル推定を取得することは、前記データサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して、前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行って前記データサブキャリアのチャンネルを推定する、
付記１０に記載のチャンネル推定方法。
（付記１３）
パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出するパイロットチャンネル推定手段と、
付記５〜８の何れか一項に記載のチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により得られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る周波数領域相関性読取手段と、
受信側の送信側に対する移動速度を推定する移動速度推定手段と、
前記受信側の前記送信側に対する前記移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出する時間領域相関性算出手段と、
算出された前記チャンネルの時間領域の相関性と読み取られた前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差ファイル係数を算出するフィルタ係数算出手段と、
算出された前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定手段と、
を備えるチャンネル推定装置。
（付記１４）
チャンネルの最大遅延スプレッドを推定する遅延スプレッド推定手段をさらに備え、
前記周波数領域相関性読取手段は、推定された前記最大遅延スプレッドに基づいて、それに相応する、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る、
付記１３に記載のチャンネル推定装置。
（付記１５）
前記フィルタ係数算出手段は、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用してパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
前記データチャンネル推定手段は、
前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行うパイロット最小平均二乗誤差フィルタ手段と、
前記最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいて前記データサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って前記データサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定器とを備える
付記１４に記載のチャンネル推定装置。
（付記１６）
前記フィルタ係数算出手段は、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用してデータサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
前記データチャンネル推定手段は、算出されたデータサブキャリアの前記最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用してパイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行ってデータサブキャリアのチャンネルを推定する、付記１４に記載のチャンネル推定装置。

３１０ 解析区間選択手段
３２０ パス遅延解析手段
３３０ パスエネルギー解析手段
３４０ チャンネルモデル構築手段
３５０ 周波数領域相関性算出手段
５０１ パイロットチャンネル推定手段
５１０ データチャンネル推定手段
５０２ パイロットMMSEフィルタ手段
５０３ データチャンネル推定器
５０４ 移動速度推定手段
５０５ 時間領域相関性算出手段
５０６ MMSEフィルタ係数算出手段
５０７ 周波数領域相関性読取手段
５０８ 遅延スプレッド推定手段
７０１ パイロットチャンネル推定手段
７０３ データチャンネル推定手段
７０４ 移動速度推定手段
７０５ 時間領域相関性算出手段
７０６ MMSEフィルタ係数算出手段
７０７ 周波数領域相関性読取手段
７０８ 遅延スプレッド推定手段

Claims (10)

1. チャンネルの周波数領域の相関性の算出方法であって、
   サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析し、
   前記サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析し、
   前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布と前記パスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築し、
   構築された前記チャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する、
   ことを含む方法。
2. 遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定することをさらに含み、
   前記パス遅延分布の解析は、前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布を解析し、
   前記パスエネルギー分布の解析は、前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パスエネルギー分布を解析する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の解析区間のそれぞれにおいて複数のパスの遅延は、均一分布または等差逓増分布を呈し、
   前記複数の解析区間のそれぞれにおいて前記複数のパスのエネルギー分布は、線形逓減分布、指数逓減分布或は等エネルギー均一分布を呈する、
   請求項２に記載の方法。
4. チャンネルの周波数領域の相関性の算出装置であって、
   サンプルチャンネルのパス遅延分布を解析するパス遅延解析手段と、
   前記サンプルチャンネルのパスエネルギー分布を解析するパスエネルギー解析手段と、
   前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布と前記パスエネルギー分布に基づいてチャンネルモデルを構築するチャンネルモデル構築手段と、
   構築された前記チャンネルモデルに基づいてチャンネルの周波数領域の相関性を算出する周波数領域相関性算出手段と、
   を備える算出装置。
5. 遅延スプレッドに基づいて複数の解析区間を選定する解析区間選択手段をさらに備え、
   前記パス遅延解析手段は前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パス遅延分布を解析し、前記パスエネルギー解析手段は前記複数の解析区間のそれぞれごとに前記サンプルチャンネルの前記パスエネルギー分布を解析する、請求項４に記載の算出装置。
6. 前記チャンネルモデル構築手段は、前記複数の解析区間のそれぞれにおいて複数のパスの遅延が均一分布又は等差逓増分布を呈し、且つ前記複数の解析区間のそれぞれにおいて前記複数のパスのエネルギー分布が線形逓減分布、指数逓減分布または等エネルギー均一分布を呈する原則に従って、前記チャンネルモデルを構築する請求項５に記載の算出装置。
7. チャンネル推定方法であって、
   パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出し、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のチャンネルの周波数領域の相関性の算出方法により得られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取り、
   受信側の送信側に対する移動速度を推定し、
   前記受信側の前記送信側に対する前記移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出し、
   算出された前記チャンネルの時間領域の相関性と読み取られた前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
   前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定する、
   ことを含む方法。
8. 前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して前記最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出することは、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
   前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネル推定を取得することは、
   前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行い、かつ
   前記最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいて前記データサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って前記データサブキャリアのチャンネルを推定することを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定を算出するパイロットチャンネル推定手段と、
   請求項４〜６の何れか一項に記載のチャンネルの周波数領域の相関性の算出装置により得られた、予め記憶されたチャンネルの周波数領域の相関性を読み取る周波数領域相関性読取手段と、
   受信側の送信側に対する移動速度を推定する移動速度推定手段と、
   前記受信側の前記送信側に対する前記移動速度に基づいてチャンネルの時間領域の相関性を算出する時間領域相関性算出手段と、
   算出された前記チャンネルの時間領域の相関性と読み取られた前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用して最小平均二乗誤差ファイル係数を算出するフィルタ係数算出手段と、
   算出された前記最小平均二乗誤差フィルタ係数と前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に基づいてデータサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定手段と、
   を備えるチャンネル推定装置。
10. 前記フィルタ係数算出手段は、前記チャンネルの時間領域の相関性と前記チャンネルの周波数領域の相関性を利用してパイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を算出し、
    前記データチャンネル推定手段は、
    前記パイロットサブキャリアの最小平均二乗誤差フィルタ係数を利用して前記パイロットサブキャリアの最小二乗チャンネル推定に対して最小平均二乗誤差フィルタリングを行うパイロット最小平均二乗誤差フィルタ手段と、
    前記最小平均二乗誤差フィルタリングを行ったパイロットサブキャリアに基づいて前記データサブキャリアのチャンネルに対して推定を行って前記データサブキャリアのチャンネルを推定するデータチャンネル推定器とを備える
    請求項９に記載のチャンネル推定装置。