JP4175220B2

JP4175220B2 - マルチキャリア復調方法及びマルチキャリア復調装置

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Publication number: JP4175220B2
Application number: JP2003315922A
Authority: JP
Inventors: 徳祥鈴木; 伝幸柴田; 勝史三田; 純志今井; 修朗伊藤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-09-08
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Description

本発明はマルチキャリア通信において、時間と共に変化するチャネル変動を補償して復調するための方法、及び装置に関する。本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式による送信に対し、高速で移動する移動体上の受信装置に特に有効である。

高速移動体上に設けられた受信装置で、固定局からの送信信号を受信する時、伝搬路特性が刻々と変化する。市街地の高速道路等を走行する車両で放送信号を受信する場合を例にとれば、周囲に多数の障害物があり、伝搬路特性も極めて高速に変化する。ＯＦＤＭ方式等のマルチキャリア変調信号を受信する場合、当該伝搬路特性の変化は、各サブキャリア毎に異なる。このような高速に変化する各サブキャリア毎の伝搬路特性は、通信品質を大きく落とすことにつながる。具体的には、各サブキャリア間の直交性がくずれ、キャリア間干渉が増大することにより、パイロット信号に対する干渉がチャネル推定精度の低下をもたらし、それがチャネル補償精度を低下させることになる。

伝送路特性の高速な時変動の補償としては下記特許文献１及び２が、また、伝送路特性の推定精度の改善方法としては下記特許文献３及び４が知られている。
特開２０００−２８６８１７号公報特開平１１−６８６３０号公報特開２００１−４４９６３号公報特開２００２−２６１７２９号公報上記特許文献１記載の技術は、ＯＦＤＭ受信機において、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）の前の段階で、時間領域等化手段を設けたものである。また、上記特許文献２記載の技術は、ＯＦＤＭ受信機において、ＦＦＴの前と後で歪補償を行うものである。また、上記特許文献３、４記載の技術は、スキャッタードパイロット信号を用いて、パイロット信号が占有するシンボルのチャネル以外の各シンボルのチャネルの伝搬路特性を、当該パイロット信号が占有するシンボルのチャネルの伝搬路特性から補間するものである。図１．Ａのように、パイロット信号は全シンボルに含まれなくてよく、且つパイロット信号を含む他のシンボルと比較して、異なるサブキャリアに配置させることができる。こうして、パイロット信号が占有するシンボルのチャネルの伝搬路特性から、パイロット信号が占有するシンボルのチャネル以外の各シンボルのチャネルの伝搬路特性を、時間・周波数平面上で内挿及び外挿により補間することが可能である。

スキャッタードパイロット信号を用いたチャネル特性の時間・周波数補間を図７を用いて説明する。まず、通常のパイロット信号による周波数フェージングのみ補償する構成を図７．Ａに示す。図７．Ａはマルチキャリア復調装置９００の構成の概略を示すブロック図である。受信波を直交復調器９１でベースバンド信号に直交復調してサンプリングする。次に直並列変換器（Ｓ／Ｐ）９２でガードインターバルを含んだ１シンボル長ごとに出力する。この出力を、ガードインターバル（ＧＩ）除去器９３に入力し、ガードインターバルを除去して１シンボル長の時間軸の信号をＮ点高速フーリエ変換器（Ｎ点ＦＦＴ）９４に出力する。Ｎ点ＦＦＴ９４の出力は、Ｎ個のサブキャリアの信号である。ここからパイロットシンボル抽出器９５１にてパイロット信号を抽出する。次にチャネル特性推定器９５２により、パイロット信号を有するサブキャリアの、当該チャネル特性を推定する。次にチャネル特性周波数補間器９５３で、パイロット信号のチャネル特性から全チャネルの伝搬路特性を補間する。尚、パイロット信号がシンボルごとに設けられていない場合は、次にパイロット信号が抽出されるまで、各サブキャリアに対し、同一のチャネル特性を適用する。こうして周波数領域等化器９７で、Ｎ点ＦＦＴ９４の出力であるＮ個の複素数に対応した、チャネル特性周波数補間器９５３の出力するチャネル伝搬路特性を示すＮ個の複素数で当該Ｎ点ＦＦＴ９４の出力であるＮ個の複素数を除すれば、チャネル特性の補償された出力が得られる。

次にスキャッタードパイロット信号によって時間・周波数補償する構成を図７．Ｂに示す。図７．Ｂはマルチキャリア復調装置９５０の構成の概略を示すブロック図である。図７．Ｂはマルチキャリア復調装置９５０と図７．Ａはマルチキャリア復調装置９００の構成の違いは、図７．Ｂはマルチキャリア復調装置９５０において、Ｎ点ＦＦＴ９４と周波数領域等化器９７の間にバッファ（遅延回路、メモリ又はシフトレジスタ）９６を設けたことと、チャネル特性周波数補間器９５３に代えてチャネル特性時間・周波数補間器９５４を設けたことである。

１シンボル長の時間軸の信号をＮ点ＦＦＴ９４に入力し、ＦＦＴによりＮ個のサブキャリアの信号を得る。ここからパイロットシンボル抽出器９５１にてパイロット信号を抽出し、チャネル特性推定器９５２により、パイロット信号を有するサブキャリアの、チャネル特性を推定する。次にチャネル特性時間・周波数補間器９５４で、パイロット信号のチャネル特性から全チャネルの伝搬路特性を補間するとともに、パイロット信号が設けられていないシンボルの全チャネルの伝搬路特性を、１つ前に抽出されたパイロット信号を有するシンボルとの間で補間により求める。この際、各シンボル間のガードインターバルが占める時間も考慮される。こうして周波数領域等化器９７で、バッファ９６を介してＮ点ＦＦＴ９４の出力であるＮ個の複素数に対応した、チャネル特性時間・周波数補間器９５４の出力するチャネル伝搬路特性を示すＮ個の複素数で当該バッファ９６の出力であるＮ個の複素数を除すれば、チャネル特性の補償された出力が得られる。これは時間的に変化するチャネル特性をも補償している。

上記特許文献１記載の技術は、各サブキャリアに対し一律に補償を行うので、フラットフェージング環境では有効であるが、周波数選択性フェージング環境では有効とは言えない。上記特許文献２記載の技術は、ＯＦＤＭの１シンボル長の区間内においては時間変動を無視している。また、上記特許文献３、４記載の技術は、１シンボル長の区間内の時間変動を補償することはできない。

そこで本発明者らは、上記特許文献３、４にあるようなスキャッタードパイロット信号を用いて、周波数選択性フェージング環境下での１シンボル長の区間内の時間変動をも補償しうるチャネル変動補償方法及び装置に係る発明を完成した。即ち、本願発明の目的は、マルチキャリア変調信号のチャネル変動補償方法及びチャネル変動補償装置において、周波数選択性フェージング環境下での１シンボル長の区間内の伝搬路特性の時間変動をも補償することである。

請求項１に記載の手段は、マルチキャリア復調方法において、受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行い、分割された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求め、当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号から補償された時間軸上の信号を生成し、当該補償された時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンにより各サブキャリアに分離することを特徴とする。

また、請求項２に記載の手段は、マルチキャリア復調方法において、受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行い、分割された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求め、当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンに変換して伝搬路特性の補償された各サブキャリアに分離することを特徴とする。また、請求項３に記載の手段は、スキャッタードパイロット信号に基づき前記各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求めることを特徴とする。

また、請求項４に記載の手段は、マルチキャリア復調方法において、Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、２個以上の群に分割し、当該各群を複素信号の個数を点数とする離散フーリエ変換により離散フーリエ変換して仮チャネル群に分割し、前記Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、Ｎ点離散フーリエ変換によりサブキャリアに分離して得られたパイロット信号から伝搬路特性を求め、当該パイロット信号の伝搬路特性から、時間・周波数平面における各仮チャネルの伝搬路特性を補間により決定し、前記仮チャネルの各々を前記時間・周波数平面に対応させて、各仮チャネルの伝搬路特性を補償し、補償した各仮チャネルの信号から、各々対応する点数の逆離散フーリエ変換により逆離散フーリエ変換して補償された時間軸上のＮ個の複素信号を求め、当該補償された時間軸上のＮ個の複素信号をＮ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離して、伝搬路特性の補償された各サブキャリアの信号を得ることを特徴とする。また、請求項５に記載の手段は、Ｎは２の巾乗であり、Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、Ｎの約数個から成る２個以上の群に分割するものであって、前記Ｎ点離散フーリエ変換以外の離散フーリエ変換を、対応する点数の離散ウェーブレット変換又はウェーブレットパケット変換に代え、前記逆離散フーリエ変換を、対応する点数の逆離散ウェーブレット変換又は逆ウェーブレットパケット変換に代えたことを特徴とする。

また、請求項６に記載の手段は、Ｎは２の巾乗であり、Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、前記Ｎの約数の個数から成る２個以上の群に分割することを特徴とする。

請求項７乃至請求項１２に記載の手段はマルチキャリア復調装置であって、各々請求項１乃至請求項６のマルチキャリア復調方法を実現するための手段を有するものである。

１シンボルを時間・周波数平面の矩形と考えて、これをヌルキャリアを含む各サブキャリアに対応するチャネル毎に分割するのではなく、それとは異なる分割方法により時間・周波数平面上で分割して仮チャネルとする。この時、分割により生成する仮チャネルの数は、本来のチャネルの数と一致させる。こうして、１シンボル長の各サブキャリアに対応するチャネル毎に伝搬路特性を補償するのでなく、時間・周波数平面上で異なる分割による仮チャネル毎に伝搬路特性を補償する。これにより、周波数軸上のフェージングに対する補償は甘くなるが、時間軸上で分割しているので、時間軸上のフェージングに対する補償を強化することができる。よって、周波数選択性フェージングを補償しながら、１シンボルよりも短いタイミングで時間軸上のフェージングに対する補償をすることができ、高速に変化する伝搬路特性に追随するマルチキャリア復調方法又はマルチキャリア復調装置とすることができる。

離散フーリエ変換及び逆離散フーリエ変換は、点数が２の階乗のものについては高速フーリエ変換器を用いることができるので極めて容易に実現できる。離散フーリエ変換、特に高速フーリエ変換についてはいわゆる部分離散フーリエ変換や部分高速フーリエ変換が研究されており、例えばＮ個の複素数を２回に分けて、点数の少ないＮ／２点離散フーリエ変換で得られた２組のＮ／２個の複素数（部分離散フーリエ変換）から、元のＮ個の複素数をＮ点離散フーリエ変換して得られるＮ個の複素数に変換することも公知である。これを用いると更に本願発明の実現は容易となる。

まず、本願発明について、そのイメージを図１．Ａ、図１．Ｂを用いて説明する。図１．Ａは、特許文献３、４に記載の、スキャッタードパイロット信号を用いた従来のチャネル変動推定方法の概念図である。図１．Ａにおいては、各シンボルの到達するタイミングである時間を横軸にとり、各シンボル内のチャネルを示す周波数を縦軸にとった。図１．Ａは、ｐ＋１シンボル長の時間でＯＦＤＭのシンボルが順にｐ＋１個、到来するものを意味している。図１．Ａにおいては最も左のシンボルの４個のチャネルと、最も右のシンボルの４個のチャネルをスキャッタードパイロット信号が占有している。これらの８個のスキャッタードパイロット信号を復調することで、当該８個のスキャッタードパイロット信号が占有している当該シンボルにおける各チャネルの伝搬路特性を算出し、これら当該シンボルにおける８個のチャネルの伝搬路特性を基に、図１．Ａに示すｐ＋１個のシンボルの他のチャネルの伝搬路特性を内挿又は外挿による補間により求めることができる。即ち、伝搬路特性を角周波数ωと時間ｔの関数Ｚ（ω，ｔ）としたときに、測定された８個のＺ（ω₁，ｔ₀）、…Ｚ（ω₀，ｔ_ｐ）から、補間演算により任意点（ω，ｔ）のＺ（ω，ｔ）を求めることになる。このように求めた、各シンボルの各チャネルの伝搬路特性でＦＦＴ後の各サブキャリアの値を除することでチャネル変動を補償できる。これが、スキャッタードパイロット信号を用いた、時間変動する周波数選択性フェージング環境下でのチャネル変動補償である。

一方本願発明は、図１．Ｂのような概念図となる。図１．Ｂに示す本願発明においては、図１．Ａに対応するマルチキャリア変調信号を受信する。まず、通常の復調方法、例えばＮ点ＦＦＴにより、スキャッタードパイロット信号を解析する。次に、例えばＦＦＴの点数をＮ／２点とし、且つ１シンボル長のＮ点を前半と後半との２つに分割して別途全シンボルの復調を行う。こうして復調したものは、図１．Ｂのような、本来ｐ＋１シンボルであったものが２（ｐ＋１）個のＦＦＴ区間に、周波数方向のチャネルの数が半分となり、キャリア周波数間隔が２倍となったものとなる。上記通常のＮ点ＦＦＴにより得られたスキャッタードパイロット信号を解析して求められる本来の当該８個のスキャッタードパイロット信号が占有している当該シンボルにおける各チャネルの伝搬路特性から、図１．Ｂの三角印の位置の各Ｎ／２点ＦＦＴの出力に対する伝搬路特性を算出する。こうして伝搬路特性で除して、伝搬路特性を補償した信号をＮ／２点逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）した後、Ｎ点ＦＦＴを行えば、伝搬路特性を補償した、マルチキャリア変調信号から本来得るべきデータを得ることができる。

本発明で用いることのできるウェーブレット変換と、ウェーブレットパケットについて説明する。詳細な説明については例えば貴家仁志「マルチレート信号処理」昭晃堂第１４９頁以降等に記載されている。図２はウェーブレット級数展開を、フーリエ級数展開と比較して説明するための図である。時間・周波数平面の上での分割パターンが、フーリエ級数展開では周波数ごとに同一シンボル長で展開され、時間軸方向の分割は無い。しかし、ウェーブレット級数展開では、時間軸方向にも分割がされる。

図３はウェーブレットパケットについての説明のための説明図である。図３．Ａは「２分割マルチレートフィルタバンク」を示す。図３各図においては、ＨＰＦ、ＬＰＦはその前段からの入力信号の帯域を２分割するものであって、その通過帯域特性は、ウェーブレットの基底関数によって決められる。通常のウェーブレット変換或いはウェーブレットパケット変換では同じＨＰＦと示してあるものは全て同じ通過帯域特性を持つが、２分割マルチレートフィルタバンクごとに異なる通過帯域特性としても良い。また、下向きの矢印と２とで、ディジタル信号の間引きを示す。

図３．Ｂは図３．Ａの「２分割マルチレートフィルタバンク」を多段に組んでウェーブレットパケットを構成し、離散ウェーブレット変換器を構成する例を示す。図３．Ｃ、図３．Ｄは離散ウェーブレット変換器と離散フーリエ変換器以外にも、「２分割マルチレートフィルタバンク」を多段に任意に組むことで、時間・周波数平面での１シンボルの様々な分割ができ、離散ウェーブレットパケット変換器が構成できることを示す。また、フィルタのタップ係数に複素数を用いるものは複素マルチレートフィルタバンクと呼ばれ、実数係数では実現できない様々な分割パターンを実現できる。

このように、図１には複数個の各シンボルを、各々前半と後半でＮ／２点フーリエ変換することで時間・周波数平面での１シンボルの分割ができることを示す。また、そのような分割は、図２及び図３のように、「２分割マルチレートフィルタバンク」を多段に組むことで極めて容易に様々に実行できる。尚、以下でＮ／２点離散ウェーブレット変換と呼ぶときは、横方向に最大ｌｏｇ₂Ｎ／２段の「２分割マルチレートフィルタバンク」を組んだものに相当する離散ウェーブレット変換であるものとする。例えば図２や図３．Ｂにおいては、「２分割マルチレートフィルタバンク」は横方向に最大３段であって、８点離散ウェーブレット変換である。

図４は、本発明の具体的な実施例であるマルチキャリア復調装置１００の構成の概略を示すブロック図である。受信波を直交復調器１でベースバンド信号に直交復調してサンプリングする。次に直並列変換器（Ｓ／Ｐ）２でガードインターバルを含んだ１シンボル長ごとに出力する。この出力を、ガードインターバル（ＧＩ）除去器３にて、ガードインターバルを除去して１シンボル長の時間軸のＮ個の複素信号をＮ点高速フーリエ変換器（Ｎ点ＦＦＴ）４１に出力する。また、ＧＩ除去器３の出力は、１シンボル長の時間軸の前半のＮ／２個の複素信号がＮ／２点高速フーリエ変換器（Ｎ／２点ＦＦＴ）５１１に入力され、また、１シンボル長の時間軸の後半のＮ／２個の複素信号がＮ／２点ＦＦＴ５２１に入力される。

Ｎ点ＦＦＴ４１の出力は、Ｎ個のサブキャリアの信号である。ここからパイロットシンボル抽出器４２にてパイロット信号を抽出する。次にチャネル特性推定器４３により、パイロット信号を有するサブキャリアの、当該チャネル特性を推定する。次にチャネル特性時間・周波数補間器４４で、パイロット信号のチャネル特性と、１つ前に抽出されたパイロット信号を有するシンボルにおけるパイロット信号のチャネル特性とから、Ｎ／２点ＦＦＴ５１１とＮ／２点ＦＦＴ５２１における仮チャネルの伝搬路特性を求める。

「Ｎ／２点ＦＦＴ５１１とＮ／２点ＦＦＴ５２１における仮チャネルの伝搬路特性」の算出の詳細は次の通りである。まず、Ｎ点ＦＦＴに対応するチャネルのパイロット信号について、次のように番号を振って説明する。１つ前に抽出されたパイロット信号を有するシンボルの番号を０とし、新たに抽出されたパイロット信号を有するシンボルの番号をｐとする。ただし、ｐは１以上でよい。シンボル０とシンボルｐの間にｐ−１個のパイロット信号を有しないシンボルが存在する。

Ｎ点ＦＦＴ４１におけるサブキャリアの番号を０からＮ−１の整数とする。パイロット信号がシンボル０と、シンボルｐに存在するとして、時間軸、周波数軸及び複素のチャネル特性（振幅と位相の特性）の軸から成る空間を想定する。時間軸、周波数軸及び複素チャネル特性の軸から成る空間により、チャネル特性の補間を説明する。

まず、パイロット信号を基にしたチャネル応答の場所を、時間・周波数平面上で決定する。これは各ＯＦＤＭ１シンボルを、横方向の長さが時間軸上のシンボル長、縦方向の長さが周波数帯域（任意単位で決定される）、隣のＯＦＤＭ１シンボルを示す矩形との間隙の時間軸方向の幅をガードインターバル長の矩形とし、周波数軸方向にＮ分割して各チャネルの領域とする。ここでパイロット信号を基にしたチャネル応答の場所を、パイロット信号が占めるチャネルの領域を示す矩形の中心とする。次に、シンボルｐに含まれるパイロット信号の間のチャネル応答について、前記パイロット信号を基にしたチャネル応答から時間軸に垂直方向に線形に決定する。次に、１つ前のパイロット信号を有するシンボル０について、パイロット信号を基にしたチャネル応答から時間軸に垂直方向に線形に決定されたチャネル応答と、シンボルｐについてパイロット信号を基にしたチャネル応答から時間軸に垂直方向に線形に決定されたチャネル応答とを、周波数軸に垂直方向に結んで、線形に決定する。こうして、時間・周波数平面上のどの点に対しても、チャネル応答が決定される。

次に、Ｎ／２点ＦＦＴ５１１とＮ／２点ＦＦＴ５２１における仮チャネルの伝搬路特性を決定するため、つぎのように時間・周波数平面上の位置を割り当てる。各ＯＦＤＭ１シンボルを示す矩形（隣のＯＦＤＭ１シンボルを示す矩形との間隙の時間軸方向の幅はガードインターバルである）を、図１．Ａでは周波数軸方向にＮ分割したが、図１．Ｂのように、周波数軸方向にＮ／２分割し、時間軸方向に２分割する。こうしてＮ／２点の「粗いＦＦＴ」で分解された各信号が占める仮チャネル領域を決定する。尚、サブキャリア番号０に当たる領域は「時間軸上」に当該仮チャネル領域の中心が位置するようにする。こうして、「粗いＦＦＴ」で分解された各信号が占める仮チャネル領域が決定されるので、その中心の座標に、前述の時間・周波数平面上の任意の点に対して決定されたチャネル応答を対応させて、当該仮チャネル領域のチャネル応答とする。尚、必要に応じ内挿のみならず、外挿を使って、必要な仮チャネル全てのチャネル応答を求める。

こうして、仮チャネルのチャネル応答が決定されたので、シンボル１からシンボルｐまでの各々の前半に対応するチャネル応答ＣＦＲ１及び後半に対応するチャネル応答ＣＦＲ２を、順次チャネル特性時間・周波数補間器４４から周波数領域等化器５１３及び５２３に出力する。一方バッファ５１２及び５２２からは、シンボル１からシンボルｐの各々の前半及び後半に対応する周波数軸上の信号が順次チャネル特性時間・周波数補間器４４から周波数領域等化器５１３及び５２３に出力される。こうして、周波数領域等化器５１３及び５２３において、シンボル１からシンボルｐまでの各々の前半及び後半に対応するチャネル応答を補償した周波数軸上の信号が、Ｎ／２点ＩＦＦＴ５１４とＮ／２点ＩＦＦＴ５２４に出力される。Ｎ／２点ＩＦＦＴ５１４とＮ／２点ＩＦＦＴ５２４は逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）により時間軸上の信号を生成してＮ点ＦＦＴ４５に出力する。Ｎ点ＦＦＴ４５が高速フーリエ変換により算出する周波数軸上の信号は、１シンボル長の前半と後半での伝搬路特性がいずれも補償された信号である。この後、並直列変換器（Ｐ／Ｓ）６を介して、信号列として取り出される。

図５は本発明の具体的な実施例であるマルチキャリア復調装置２００の構成の概略を示すブロック図である。図５のマルチキャリア復調装置２００の構成は、図４のマルチキャリア復調装置１００の構成のうち、Ｎ点ＦＦＴ４１及び４５、並びにＮ／２点ＩＦＦＴ５１４とＮ／２点ＩＦＦＴ５２４を省き、代わりに２つのＮ／２点ＦＦＴの出力をＮ点ＦＦＴの出力に変換する変換器７１及び７２を設けたものである。図５のマルチキャリア復調装置２００は、２つのＮ／２点ＦＦＴ５１１とＮ／２点ＦＦＴ５２１の出力を変換器７１により、図１のＮ点ＦＦＴ４１の出力と同一のものを得ること、周波数領域等化器５１３と５２３の出力を変換器７２により、図１のＮ点ＦＦＴ４５の出力と同一のものを得ることとしたものである。即ち、図４のマルチキャリア復調装置１００と比較して、２箇所のＮ点ＦＦＴと、２箇所のＮ／２点ＩＦＦＴを省略できるので、より小型のマルチキャリア復調装置とすることができる。

図６は本発明の具体的な実施例であるマルチキャリア復調装置３００の構成の概略を示すブロック図である。図６のマルチキャリア復調装置３００の構成は、図４のマルチキャリア復調装置１００の構成のうち、Ｎ／２点ＦＦＴ５１１とＮ／２点ＦＦＴ５２１、Ｎ／２点ＩＦＦＴ５１４とＮ／２点ＩＦＦＴ５２４及びチャネル特性時間・周波数補間器４４を、Ｎ／２点ＷＰＴ５５１とＮ／２点ＷＰＴ５６１、Ｎ／２点ＩＷＰＴ５５４とＮ／２点ＩＷＰＴ５６４及びチャネル特性時間・周波数補間器４６に置き換えたものである。

Ｎ／２点ＷＰＴ５５１とＮ／２点ＷＰＴ５６１は上述の通り、Ｎ／２点ＦＦＴに対応する離散ウェーブレット変換器であり、Ｎ／２点ＩＷＰＴ５５４とＮ／２点ＩＷＰＴ５６４はそれらＮ／２点ＷＰＴ５５１とＮ／２点ＷＰＴ５６１に対応する逆離散ウェーブレット変換器である。勿論、これらをマルチレートフィルタバンクで形成しても良い。チャネル特性時間・周波数補間器４６は、補間すべきチャネル応答の位置を、Ｎ／２点ＷＰＴ５５１とＮ／２点ＷＰＴ５６１の出力の時間・周波数平面上でのチャネルの位置に対応して補間を行うようにするものである。図６のマルチキャリア復調装置３００も、図４のマルチキャリア復調装置１００同様、１シンボル長の前半と後半での伝搬路特性がいずれも補償された信号を出力できる。理解のため、各出力における時間・周波数領域の分割を図示した。

例えば上記実施例１では、並列処理を可能とするため、シンボル前半及び後半それぞれの処理系列でＮ／２点ＦＦＴ、バッファ、周波数領域等化器、Ｎ／２点ＩＦＦＴを設け、Ｎ点ＦＦＴ４１と４５を設けるものを示したが、ＣＰＵ等の制御系を設けて制御することで、Ｎ／２点ＦＦＴ５１１と５２１を１個のＮ／２点ＦＦＴで代用しても、バッファ５１２と５２２を１個のメモリーで代用しても、周波数領域等化器５１３と５２３を１個の周波数領域等化器で代用しても、Ｎ／２点ＩＦＦＴ５１４と５２４を１個のＮ／２点ＩＦＦＴで代用しても、Ｎ点ＦＦＴ４１と４５を１個のＮ点ＦＦＴで代用しても良い。実施例２、３においても同じ演算処理を行う２つの演算器を制御系を設けて制御することで１個の演算器で代用しても良い。その際、必要箇所にバッファ（遅延回路、メモリ）を増設することも本願発明に包含される。

上記実施例では、常時１シンボルの前半と後半とでチャネル応答を補償したマルチキャリア復調装置を例示したが、本発明はこれらに限定されない。別途チャネル応答を監視する装置をもうけて、チャネル応答の変動が小さい場合は通常の１シンボル単位でのチャネル応答を補償する復調装置を用い、チャネル応答の変動が大きい場合に上記の構成に切り換えるもの、更にはチャネル応答の変動が非常に大きい場合に１シンボルを４分割、８分割、…として各分割された時間及び周波数領域でチャネル応答を補償したマルチキャリア復調装置に切り換えるものも本願発明を適用するものである。１シンボルを４分割とした場合は、Ｎ点の時間軸上の複素信号をＮ／４点ＦＦＴで４回に分けて処理する。１シンボルを８分割、…とした場合も同様である。

また、複素マルチレートフィルタバンクにより、ＦＦＴやＷＰＴ以外の任意の時間及び周波数の領域分割を行って、本願発明のように各分割された時間及び周波数領域でチャネル応答を補償したマルチキャリア復調装置も本願発明を適用するものである。

本発明の概略を説明するための概念図。本発明の概略を説明するための概念図。本発明の概略を説明するための概念図。実施例１のマルチキャリア復調装置１００の構成の概略を示すブロック図。実施例２のマルチキャリア復調装置２００の構成の概略を示すブロック図。実施例３のマルチキャリア復調装置３００の構成の概略を示すブロック図。従来のマルチキャリア復調装置の構成の概略を示すブロック図

符号の説明

１：直交複調器
２：直並列変換器（Ｓ／Ｐ）
３：ＧＩ除去器
４１、４５：Ｎ点高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）
４２：パイロットシンボル抽出器
４３：チャネル特性推定器
４４、４６：チャネル特性時間・周波数補間器
５１１、５２１：Ｎ／２点高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）
５１２、５２２：バッファ
５１３、５２３、５５３、５６３：周波数領域等化器
５１４、５２４：Ｎ／２点逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）
５５１、５６１：Ｎ／２点離散ウェーブレット変換器（ＷＰＴ）
５５４、５６４：Ｎ／２点逆離散ウェーブレット変換器（ＩＷＰＴ）
６：並直列変換器（Ｐ／Ｓ）
７１、７２：ＦＦＴ部分全体変換器

Claims

マルチキャリア復調方法において、
受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行い、分割された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求め、当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号から補償された時間軸上の信号を生成し、当該補償された時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンにより各サブキャリアに分離することを特徴とするマルチキャリア復調方法。
マルチキャリア復調方法において、
受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行い、分割された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求め、当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンに変換して伝搬路特性の補償された各サブキャリアに分離することを特徴とするマルチキャリア復調方法。
スキャッタードパイロット信号に基づき前記各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチキャリア復調方法。
マルチキャリア復調方法において、
Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、２個以上の群に分割し、
当該各群を複素信号の個数を点数とする離散フーリエ変換により離散フーリエ変換して仮チャネル群に分割し、
前記Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、Ｎ点離散フーリエ変換によりサブキャリアに分離して得られたパイロット信号から伝搬路特性を求め、
当該パイロット信号の伝搬路特性から、時間・周波数平面における各仮チャネルの伝搬路特性を補間により決定し、
前記仮チャネルの各々を前記時間・周波数平面に対応させて、各仮チャネルの伝搬路特性を補償し、
補償した各仮チャネルの信号から、各々対応する点数の逆離散フーリエ変換により逆離散フーリエ変換して補償された時間軸上のＮ個の複素信号を求め、
当該補償された時間軸上のＮ個の複素信号をＮ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離して、伝搬路特性の補償された各サブキャリアの信号を得ることを特徴とするマルチキャリア復調方法。
Ｎは２の巾乗であり、
Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、Ｎの約数個から成る２個以上の群に分割するものであって、
前記Ｎ点離散フーリエ変換以外の離散フーリエ変換を、対応する点数の離散ウェーブレット変換又はウェーブレットパケット変換に代え、
前記逆離散フーリエ変換を、対応する点数の逆離散ウェーブレット変換又は逆ウェーブレットパケット変換に代えたことを特徴とする請求項４に記載のマルチキャリア復調方法。
Ｎは２の巾乗であり、
Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、前記Ｎの約数の個数から成る２個以上の群に分割することを特徴とする請求項４に記載のマルチキャリア復調方法。
マルチキャリア復調装置において、
受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行う仮復調手段と、
仮復調された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求めるチャネル伝搬路特性推定手段と、
当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号を求める補償手段と、
当該補償された時間及び周波数軸上の信号から補償された時間軸上の信号を生成する仮変調手段と、
当該補償された時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンにより各サブキャリアに分離する正復調手段と
を有することを特徴とするマルチキャリア復調装置。
マルチキャリア復調装置において、
受信した時間軸上の信号を送信側に対応した時間・周波数分割のパターンと異なる時間・周波数分割を行う仮復調手段と、
仮復調された各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求めるチャネル伝搬路特性推定手段と、
当該仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号を求める補償手段と、
当該補償された時間及び周波数軸上の信号を、送信側に対応した時間・周波数分割のパターンに変換して伝搬路特性の補償された各サブキャリアに分離する仮正変換手段と
を有することを特徴とするマルチキャリア復調装置。
前記補償手段は、スキャッタードパイロット信号に基づき前記各仮チャネルに対応する伝搬路特性の推定値を補間により求めることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のマルチキャリア復調装置。
マルチキャリア復調装置において、
時間軸上のＮ個の複素信号をＮ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離するＮ点離散フーリエ変換手段と、
Ｎ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、２個以上の群に分割する分割手段と、
分割された各群の複素信号の個数を点数とする離散フーリエ変換により離散フーリエ変換して各仮チャネルの信号に変換する離散フーリエ変換手段と、
前記Ｎ点離散フーリエ変換手段によりサブキャリアに分離して得られたパイロット信号の伝搬路特性を求めるパイロット信号伝搬路特性決定手段と、
当該パイロット信号の伝搬路特性から、時間・周波数平面における前記各仮チャネルの伝搬路特性を補間により決定するチャネル伝搬路特性推定手段と、
前記各仮チャネルごとに伝搬路特性の補償を行い、伝搬路特性の補償された各仮チャネルの時間及び周波数軸上の信号を求める補償手段と、
補償した各仮チャネルの信号から、各々対応する点数の逆離散フーリエ変換により逆離散フーリエ変換して補償された時間軸上のＮ個の複素信号を求める逆離散フーリエ変換手段と、
当該補償された時間軸上のＮ個の複素信号をＮ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離するＮ点離散フーリエ変換と
を有することを特徴とするマルチキャリア復調装置。
Ｎは２の巾乗であり、
前記分割手段はＮ点離散フーリエ変換により各サブキャリアに分離すべき時間軸上のＮ個の複素信号を、Ｎの約数個から成る２個以上の群に分割するものであり、
前記Ｎ点離散フーリエ変換手段以外の離散フーリエ変換手段を、対応する点数の離散ウェーブレット変換手段又はウェーブレットパケット変換手段に代え、
前記逆離散フーリエ変換手段を、対応する点数の逆離散ウェーブレット変換手段又は逆ウェーブレットパケット変換手段に代えたことを特徴とする請求項１０に記載のマルチキャリア復調装置。
Ｎは２の巾乗であり、
前記分割手段は前記Ｎの約数の個数から成る２個以上の群に分割することを特徴とする請求項１０に記載のマルチキャリア復調装置。