WO2013171823A1 - 受信装置および受信方法 - Google Patents

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unit
weight
signal
transmission path
decoding
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文大 長谷川
西本　浩
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a receiving apparatus and a receiving method.
  • transmission path frequency selectivity and time variation occur due to multipath fading caused by reflection of a transmission signal on a building or the like, and Doppler fluctuation caused by movement of a terminal.
  • the received signal is a signal in which a transmission symbol interferes with a symbol that arrives after a delay time.
  • a single carrier block transmission method has recently attracted attention in order to obtain the best reception characteristics (for example, see Non-Patent Document 1 below).
  • the single carrier (SC) block transmission system has lower peak power than the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission system (for example, see Non-Patent Document 2 below), which is a multiple carrier (MC) block transmission. can do.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • a transmitter that performs SC block transmission for example, the following transmission is performed to take measures against multifading.
  • PSK Phase Shift Keying
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the digital modulation signal is converted into a time domain signal by a precoder and IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) processing unit. Convert.
  • a PSK or QAM signal is generated by an error correction code and a bit sequence generated by using an interleaver that arranges the bit sequence in a discontinuous form in terms of time, frequency, and the like.
  • Error correction codes include commonly used convolutional codes, turbo codes, LDPC (Low Density Parity Check) codes, and the like. Thereafter, as a countermeasure against multipath fading, a CP is inserted in a CP (Cyclic Prefix) insertion unit.
  • the CP insertion unit copies a predetermined number of samples after the time domain signal and adds them to the beginning of the transmission signal.
  • ZP zero padding
  • a transmitter that performs SC transmission generally performs DFT (Discrete Fourier Transform) processing by a precoder.
  • DFT Discrete Fourier Transform
  • a precoder using a unitary matrix for example, see Non-Patent Document 3 below.
  • the transmission peak power is suppressed while reducing the influence of multipath fading.
  • the decoding result may be deteriorated in an environment where the transmission path fluctuation is significant.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a receiving apparatus capable of improving decoding characteristics.
  • the present invention performs transmission path estimation using a received signal and obtains a transmission path estimated value, the transmission path estimated value, and the received signal
  • a demodulation processing unit that performs a demodulation process using the transmission path
  • a weight calculation unit that calculates a decoding weight for each transmission path using the transmission path estimation value
  • a decoding process using the weight and the result of the demodulation process
  • a decoding unit for performing the above.
  • the receiving apparatus and receiving method according to the present invention have the effect of improving the decoding characteristics.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration example of the receiving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a reception processing procedure according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration example of the receiving apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example of a transmission apparatus that transmits an SC block signal.
  • FIG. 5 shows an example of pilot and data symbol arrangement.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of interpolation of the transmission path estimation value of the carrier of the data symbol.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a transmission path estimation value and power.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration example of the receiving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a reception processing procedure according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration example of the receiving apparatus according to
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the weight and the power for each transmission path when the weight is calculated based on the power.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a weight calculation method according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a reception processing procedure according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration example of a first embodiment of a receiving device according to the present invention.
  • the receiving apparatus of the present embodiment includes a receiving antenna 1, a reception processing unit 2, a storage unit 3-1, 3-2, 3-3, a transmission path estimation unit 4, a demodulation processing unit 5, A weight calculation unit 6, a control unit 7, and a decoding unit 8 are provided.
  • the reception signal received from the reception antenna 1 is input to the reception processing unit 2.
  • the reception signal is subjected to predetermined reception processing by the reception processing unit 2 and then stored in the storage unit 3-1 (reception signal storage unit).
  • the received signal accumulated in the storage unit 3-1 is input to the transmission path estimation unit 4 and the demodulation processing unit 5 by a control signal from the control unit 7.
  • the transmission path estimation unit 4 performs transmission path estimation using the input received signal, and inputs the transmission path estimation value to the demodulation processing unit 5 and the weight calculation unit 6.
  • the demodulation processing unit 5 performs demodulation processing using the input received signal and transmission path estimation value, and the demodulated signal is stored in the storage unit 3-2 (demodulation signal storage unit).
  • the weight calculator 6 calculates a weight (decoding weight) using the input transmission path estimation value.
  • the weight is accumulated in the storage unit 3-3 (weight storage unit).
  • the decoding unit 8 performs a decoding process based on the demodulated signal stored in the storage unit 3-2 and the weight stored in the storage unit 3-3. When an interleaver is used on the transmission side in the decoding process, a deinterleaver is used to return the bit arrangement to the original position.
  • the transmission path estimation unit 4 performs transmission path estimation using the received signal output from the storage unit 3-1.
  • a known signal hereinafter referred to as a pilot signal
  • the transmission path estimation unit 4 extracts the received signal including the pilot signal and performs transmission path estimation.
  • any method may be used as the transmission path estimation method, and a method that does not use a pilot signal may be used.
  • the demodulation processing unit 5 performs demodulation using the transmission path estimation value and the received signal. In the present embodiment, any method may be used for the demodulation process.
  • the decoding unit 8 performs decoding using, for example, an LLR (Log Likelihood Ratio) at the time of decoding.
  • the LLR for each bit can be calculated using the following equation (1). For example, when x is a value of +1 or ⁇ 1, the LLR is a value obtained by taking the logarithm (log) of the ratio between the probability of x being +1 and the probability of being ⁇ 1.
  • the LLR for each random number is defined as in the following equation (2). i is an integer satisfying 0 ⁇ i ⁇ 2.
  • the weighted LLR is expressed by the following expression (3) in the case of the above expression (2).
  • weighted LLR values can be generated.
  • the weight is calculated based on the transmission path estimation value so as to have a high value at a time and frequency with high reliability. Therefore, the higher the weight, the higher the reliability of the LLR value.
  • the random number is described.
  • x i is a received signal corresponding to time i (in this case, i is not limited to 0 ⁇ i ⁇ 2), and a weight for the received signal is used as a weight to generate a transmission path estimation value.
  • reliability is given by the magnitude of the weight, so that the reliability of the LLR value is increased and the decoding characteristic is improved.
  • the weight generation method may be any generation method as long as the method is generated based on the channel estimation value.
  • the weight generation method By generating the weight based on the transmission path estimation value, it is possible to create a weight that varies with time i in a transmission path with a significant time fluctuation. Further, a normalized value may be used as the weight.
  • the storage units 3-1 to 3-3 are used to store received signals, demodulated signals, and weights, respectively.
  • the capacity that can be stored may differ depending on the amount of data to be stored, and the data output from the storage units 3-1 to 3-3 and the recording timing to the storage units 3-1 to 3-3 are limited by the control unit 7. Is done.
  • the control unit 7 controls the storage unit 3-1 using the control signal so that the received signal can be stored while the transmission path estimation unit 4, the weight calculation unit 6, and the demodulation processing unit 5 are operating. To do.
  • the control unit 7 controls to output the weight and the transmission path estimation value by the control signal, respectively.
  • the storage units 3-1 to 3-3 also have a function of feeding back to the control unit 7 how much data amount has been stored or read.
  • the capacity of the storage units 3-2 and 3-3 is, for example, greater than or equal to the capacity capable of storing data that can be decoded by the decoding unit 8.
  • the storage unit 3-1 only needs to have a capacity capable of storing the reception signal output from the reception processing unit 2 during the transmission path estimation, demodulation processing, and weight calculation processing.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of a reception processing procedure according to the present embodiment.
  • each unit of the receiving apparatus performs initial setting (step S1), and the reception processing unit 2 performs reception processing (reception signal processing) on the reception signal (step S2).
  • reception processing reception signal processing
  • the control unit 7 returns to step S2.
  • step S3 When a predetermined amount of received signal is stored in the storage unit 3-1 (step S3, Yes), the control unit 7 instructs the storage unit 3-1 to output the received signal, and the transmission path estimation unit 4 estimates the transmission path. Is implemented (step S4). Then, demodulation processing (step S5) by the demodulation processing unit 5 and weight calculation (step S6) by the weight calculation unit 6 are performed in parallel. The control unit 7 determines whether or not a predetermined amount of demodulated signal is stored in the storage unit 3-2 (step S7). If the predetermined amount of demodulated signal is stored (step S7 Yes), the storage unit 3- 2 is controlled to output a demodulated signal, and the process proceeds to step S9.
  • control unit 7 determines whether or not the specified amount of weight is stored in the storage unit 3-3 (step S8). If the specified amount of weight is stored (Yes in step S8), the storage unit 3- 3 is controlled to output a weight, and the process proceeds to step S9. If a predetermined amount of demodulated signal is not stored in step S7 (No in step S7), the process returns to step S5. If the specified amount of weight is not stored in step S8 (No in step S8), the process returns to step S6.
  • step S9 the decoding unit 8 performs a decoding process using the input demodulated signal and weight (step S9), and outputs a decoded bit as a decoding result (step S10).
  • control unit 7 inputs a predetermined amount of weight and a demodulated signal (for example, a weight and demodulated signal for a predetermined number of SC symbols) to the decoding unit 8, and the decoding unit 8 Decoding can be performed using the demodulated signal.
  • a demodulated signal for example, a weight and demodulated signal for a predetermined number of SC symbols
  • the weight is calculated based on the channel estimation value, and the decoding process is performed using the LLR value multiplied by the weight at the time of decoding. For this reason, weighting can be performed in accordance with the state of the transmission line even in a transmission line with significant time fluctuation, and decoding characteristics can be improved.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration example of the second embodiment of the receiving device according to the present invention.
  • a receiving apparatus that receives a signal (SC block signal) generated by an SC block transmission method will be described.
  • the receiving apparatus of the present embodiment includes a receiving antenna 1, a CP removing unit 21, a DFT unit 22, storage units 3-1 to 3-3, a transmission path estimation unit 4, an equalization processing unit 51, A signal processing unit 52, a demodulation unit 55, a power calculation unit 61, a weight processing unit 62, a control unit 7, and a decoding unit 8 are provided.
  • the signal processing unit 52 includes a zero processing unit 521, a roll-off processing unit 522, and an IDFT unit 523. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example of a transmission apparatus that transmits an SC block signal.
  • This transmission apparatus includes a precoder 101 that performs precoding processing such as DFT on information symbols, a pilot symbol generation unit 102 that generates pilot symbols, and a multiplexing unit that multiplexes pilot symbols and information symbols after precoding processing. 103. Further, this transmission apparatus includes an IDFT unit 104 that converts the multiplexed signal into a time domain signal by IDFT processing, and a CP insertion unit 105 that inserts a CP into the time domain signal.
  • FIG. 4 shows an example of the position of the pilot symbol in the signal input to the IDFT unit 104, but the position of the pilot symbol is not limited to this. Note that the transmission apparatus that transmits the SC block signal received by the reception apparatus of the present embodiment is not limited to the example of FIG.
  • the signal received from the receiving antenna 1 is subjected to CP removal by the CP removal unit 21 and DFT processing by the DFT unit 22, and is stored in the storage unit 3-1.
  • the received signal is output under the control of the control unit 7, and the transmission channel estimation unit 4 performs transmission channel estimation.
  • the transmission path estimation unit 4 inputs the transmission path estimation value to the equalization processing unit 51 and the power calculation unit 61.
  • the equalization processing unit 51 performs frequency domain equalization processing using the input transmission path estimation value, and inputs the processed signal to the zero processing unit 521.
  • the zero processing unit 521 removes the zero carrier (unused frequency band) from the input signal, and inputs the signal after the zero carrier removal to the roll-off processing unit 522.
  • the roll-off processing unit 522 performs roll-off filter processing on the input signal, and inputs the processed signal to the IDFT unit 523.
  • the IDFT unit 523 performs IDFT processing on the input signal, and inputs the processed signal to the demodulation unit 55.
  • the demodulator 55 performs demodulation processing using the input signal, and stores the demodulated signal in the storage unit 3-2.
  • the power calculator 61 calculates the power of each carrier in the frequency domain based on the input transmission path estimation value.
  • the weight processing unit 62 calculates the weight based on the carrier power information on the frequency and the reliability, and stores the weight in the storage unit 3-3.
  • the power of each carrier can be accurately obtained even in a multipath fading environment by obtaining the power from the transmission path estimation value in the frequency domain.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of pilot and data symbol arrangement.
  • the horizontal axis is the time axis
  • the vertical axis is the frequency axis.
  • FIG. 5 shows an example using 8 carriers as an example. Pilot symbols for channel estimation are periodically arranged on the frequency, and SC block signals including the pilot symbols are periodically arranged on the time. The In the example of FIG. 5, SC block signals including pilot symbols are arranged every other symbol.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of interpolation of the transmission path estimation value of the carrier of the data symbol.
  • Various methods are generally used for interpolating the transmission path estimation value of the carrier of the data symbol using the pilot symbol, and any method may be used.
  • the value of the transmission path of the j-th carrier in the symbol of the i-th SC block signal is represented as h i, j .
  • the value of the transmission path can be obtained using a pilot symbol or the like.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a transmission path estimation value and power. As shown in FIG. 7, when h i, j * is a conjugate of h i, j , the power can be expressed by the following equation (4).
  • the weight (weight) for the symbol of the i-th SC block signal is denoted by w i .
  • the weight w i may be calculated in any way by the weight processing unit 62 as long as the information and reliability of the carrier power on the frequency are reflected. For example, if one SC block symbol is composed of N (N is an integer equal to or greater than 1) carriers, the power average of N carriers that are all carriers may be set as w i as shown in the following equation (5). maximum power in all carriers as shown in equation (6) may be the w i, the minimum power in all carriers may be w i as shown in the following equation (7).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the weight and the power for each transmission path when the weight is calculated based on the power.
  • time is taken on the horizontal axis, and weights (weights obtained using power calculated based on transmission path estimation values) w 1 , w 2 ,. Is shown.
  • the weight is calculated so that the weight value becomes large at the time when the power is high, the weight value of the symbol having high power, that is, high reliability can be increased, and the reliability is high.
  • a decoding result is obtained.
  • the power calculation unit 61 and the weight processing unit 62 correspond to the weight calculation unit 6 of the first embodiment
  • the equalization processing unit 51, the signal processing unit 52, and the demodulation unit 55 are the demodulator of the first embodiment. This corresponds to the processing unit 5. Therefore, in the present embodiment, in the procedure described in FIG. 2 of the first embodiment, the processing by the equalization processing unit 51, the signal processing unit 52, and the demodulation unit 55 is performed in step S5, and in step S6. The above-described processing of the power calculation unit 61 and the weight processing unit 62 is performed.
  • the CP removal unit does not have to be provided when the CP is not inserted in the SC block signal on the transmission side, and CP is not provided when zero padding is performed on the SC block signal on the transmission side.
  • a zero removing unit for removing zero is provided instead of the removing unit.
  • the weight multiplied by the LLR value becomes a high value during the time when the transmission line with high power is generated, that is, a reliable decoding result is obtained.
  • a reliable decoding result is obtained.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a weight calculation method according to the third embodiment of the present invention.
  • the configuration of the receiving apparatus of the present embodiment is the same as that of the receiving apparatus of the second embodiment.
  • the values of the transmission lines h i, j of all carriers are estimated to obtain the power
  • the weight is calculated using the power of the SC block symbol including the pilot symbol, and the weight of the SC block symbol of only the data symbol is calculated by interpolation.
  • FIG. 9 (1) first, the weights w 3 and w 6 of SC block symbols including pilot symbols are calculated. Next, other weights are calculated by interpolation using w 3 and w 6 (FIG. 9 (2)). Any method may be used as the interpolation method.
  • the operations of the present embodiment other than those described above are the same as those of the second embodiment.
  • the weight is calculated using the power of the SC block symbol including the pilot symbol, and the weight of the SC block symbol including only the data symbol is calculated by interpolation. For this reason, it is possible to improve the decoding characteristics with a small amount of calculation.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a reception processing procedure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration of the receiving apparatus of the present embodiment is the same as that of the receiving apparatus of the second embodiment.
  • the control unit 7 controls the operation of each storage unit and each unit, the weight calculation method can be adaptively changed. For example, when there is little change in the transmission path fluctuation, an excessive amount of calculation is required if the weight calculation is performed for each SC block symbol. Therefore, it is possible to control the past value to be written in the storage unit 3-3. is there. Further, the control unit 7 can determine whether the weight calculation process being used is effective based on a value indicating the reliability of the decoded bit output from the decoding unit 8 and change the calculation method. .
  • FIG. 10 shows a flowchart when the weight calculation method is set based on the reliability of the decoding result. Steps S1 to S5 and step S7 are the same as in the first embodiment.
  • the control unit 7 sets a weight calculation method for the power calculation unit 61 and the weight processing unit 62 (step S61). Then, the power calculation unit 61 and the weight processing unit 62 perform weight calculation (step S62), and step S8 similar to that in the first embodiment is performed.
  • step S9 When the specified amount of demodulated signal is stored in the storage unit 3-2 (step S7 Yes) and when the specified amount of weight is stored in the storage unit 3-3 (step S8 Yes), the decoding unit 8 Processing is performed and the reliability is notified to the control unit 7 (step S91).
  • the control unit 7 determines whether or not the reliability notified from the decoding unit 8 is high (greater than a predetermined value) (step S92), and when the reliability is high (Yes in step S92), outputs a decoded bit ( Step S10). If the reliability is not high (No at Step S92), the process returns to Step S61 to reset the weight calculation method.
  • the weight calculation method may specify whether to use the average, maximum, or minimum value of the power as the weight, or obtain the weight after obtaining the power of all carriers as described in the second embodiment. Or, as described in the third embodiment, it may be specified whether to use the power of the SC block symbol including the pilot symbol to calculate the weight and obtain the weight by interpolation. You may specify the setting.
  • a weight calculation unit is further provided separately from the power calculation unit 61 and the weight processing unit 62, and the control unit 7 includes the weight calculation unit, the power calculation unit 61, and the weight processing. You may make it select which of the part 62 is used.
  • control unit 7 sets the weight calculation method based on the reliability of the decoding result. For this reason, an optimal weight calculation method can be set according to the state, and decoding characteristics can be improved.
  • the receiving apparatus and the receiving method according to the present invention are useful for digital communication systems, and are particularly suitable for communication systems that perform SC block transmission.

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Abstract

　復号特性を向上させることができる受信装置を得ることを目的とする。本発明にかかる受信装置は、受信信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路推定値を求める伝送路推定部４と、伝送路推定値および受信信号を用いて復調処理を行う復調処理部５と、伝送路推定値を用いて伝送路ごとの復号用の重みを算出する重み計算部６と、重みと復調処理の結果とを用いて復号処理を行う復号部８と、を備える。

Description

受信装置および受信方法
　本発明は、受信装置および受信方法に関する。
　デジタル通信システムにおいて、送信信号が建物などに反射して起こるマルチパスフェージングや端末の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路の周波数選択性と時間変動が発生する。このようなマルチパス環境において、受信信号は送信シンボルと遅延時間が経って届くシンボルとが干渉した信号となる。
　このような周波数選択性のある伝送路において、最良の受信特性を得るためシングルキャリアブロック伝送方式が近年注目を集めている（例えば、下記非特許文献１参照）。シングルキャリア（Single　Carrier：ＳＣ）ブロック伝送方式は、マルチキャリア（Multiple　Carrier：ＭＣ）ブロック伝送であるＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）伝送方式（例えば、下記非特許文献２参照）に比べピーク電力を低くすることができる。
　ＳＣブロック伝送を行う送信機では、例えば次のような伝送を行うことによりマルチフェージング対策を行っている。まず、”Modulator”においてデジタル変調信号であるＰＳＫ（Phase　Shift　Keying）信号やＱＡＭ（Quadrature　Amplitude　Modulation）信号を生成後、プリコーダおよびＩＤＦＴ（Inverse　Discrete　Fourier　Transform）処理部によりデジタル変調信号を時間領域信号に変換する。ＰＳＫやＱＡＭ信号は誤り訂正符号およびビットを時間、周波数などで不連続な形でビット系列を配置するインターリーバを用いて生成したビット系列によって生成される。誤り訂正符号は一般的に用いられる畳み込み符号，ターボ符号，ＬＤＰＣ（Low　Density　Parity　Check）符号などがある。その後マルチパスフェージング対策として、ＣＰ（Cyclic　Prefix）挿入部においてＣＰが挿入される。ＣＰ挿入部では時間領域信号の後ろの所定数のサンプルをコピーして、送信信号の初めに付加する。この他に、マルチパスフェージング対策手段として、データの初め又は終わりの部分にゼロを挿入するＺＰ（zero　padding：ゼロ挿入）が行われる。
　また、送信ピーク電力を抑圧するため、ＳＣ伝送を行う送信機では、一般的にプリコーダによりＤＦＴ（Discrete　Fourier　Transform）処理が行われる。他にユニタリ行列を用いたプリコーダ等が用いられる例もある（例えば、下記非特許文献３参照）。
N.　Benvenuto,　R.　Dinis，　D.　Falconer　and　S.　Tomasin,　"Single　carrier　modulation　with　nonlinear　frequency　domain　equalization:　an　idea　whose　time　has　come　-　again"，　Proceeding　of　the　IEEE,　vol.　98,　no.　1,　Jan　2010,　pp.　69-96. J.　A.　C.　Bingham,　　"Multicarrier　modulation　for　data　transmission:　an　idea　whose　time　has　come",　IEEE　Commun.　Mag.，　vol.　28,　no.　5,　May　1990,　pp.　5-14. M.　L.　McCloud,　　"Analysis　and　design　of　short　block　OFDM　spreading　matrices　for　use　on　multipath　fading　channels",　IEEE　Trans.　on　Commun.,　vol.　53,　no.　4,　April　2005,　pp.　656-665.
　上記従来のＳＣ伝送の技術によれば、マルチパスフェージングの影響を低減しつつ送信ピーク電力を抑圧している。しかしながら、伝送路変動が著しい環境の中では、復号結果が劣化する可能性がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、復号特性を向上させることができる受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、本発明は、受信信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路推定値を求める伝送路推定部と、前記伝送路推定値および前記受信信号を用いて復調処理を行う復調処理部と、前記伝送路推定値を用いて伝送路ごとの復号用の重みを算出する重み計算部と、前記重みと前記復調処理の結果とを用いて復号処理を行う復号部と、を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる受信装置および受信方法は、復号特性を向上させることができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１の受信装置の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態２の受信装置の機能構成例を示す図である。 図４は、ＳＣブロック信号を送信する送信装置の機能構成例を示す図である。 図５は、パイロットおよびデータシンボル配置の一例を示す図である。 図６は、データシンボルのキャリアの伝送路推定値の補間の概念を示す図である。 図７は、伝送路推定値と電力の関係の一例を示す図である。 図８は、電力に基づいて重みを算出した場合の、重みと伝送路ごとの電力との関係の一例を示す図である。 図９は、実施の形態３の重みの算出方法の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態４の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下に、本発明にかかる受信装置および受信方法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は、本発明にかかる受信装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の受信装置は、受信アンテナ１，受信処理部２，記憶部３－１，３－２，３－３，伝送路推定部４，復調処理部５，重み計算部６，制御部７，復号部８を備える。
　受信処理部２には受信アンテナ１から受信した受信信号が入力される。受信信号は、受信処理部２により所定の受信処理が施された後、記憶部３－１（受信信号用記憶部）に蓄積される。記憶部３－１に蓄積された受信信号は、制御部７からの制御信号によって伝送路推定部４および復調処理部５に入力される。伝送路推定部４は、入力された受信信号を用いて伝送路推定を実施し、伝送路推定値を復調処理部５および重み計算部６へ入力する。
　復調処理部５は、入力された受信信号と伝送路推定値を用いて復調処理を実施し、復調信号は記憶部３－２（復調信号用記憶部）に蓄積される。重み計算部６は、入力された伝送路推定値を用いて重み（復号用重み）を算出する。重みは記憶部３－３（重み用記憶部）に蓄積される。復号部８は、記憶部３－２に蓄積されている復調信号と、記憶部３－３に蓄積されている重みと、に基づいて復号処理を行う。復号処理において送信側でインターリーバが用いられた場合、ビット配置を元の位置に戻すためにディインターリーバを用いる。
　以下、各部の処理について詳細に説明する。伝送路推定部４は、記憶部３－１から出力される受信信号を用いて伝送路推定を行う。一般的に既知信号（以降パイロット信号と呼ぶ）が受信信号に含まれているので、この場合伝送路推定部４はパイロット信号が含まれる受信信号を抽出し、伝送路推定を行う。なお、本実施の形態では、伝送路推定方法はどのような方法を用いても良くパイロット信号を用いない方法でもよい。
　復調処理部５は、伝送路推定値および受信信号を用いて復調を行う。本実施の形態において、復調処理はどのような手法を用いても良い。
　復号部８は、復号時に例えばＬＬＲ（Log　Likelihood　Ratio）を用いて、復号を行う。各ビットに対するＬＬＲは以下の式（１）を用いて算出することが可能である。例えば、ｘが＋１か－１の値になる場合、ＬＬＲはｘが＋１となる確率と－１になる確率との比の対数（log）をとった値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、ここではｐ（ｘ＝＋１）をｘが＋１になる確率とし、ｐ（ｘ＝－１）をｘが－１になる確率する。ＬＬＲの値が０よりも大きい場合ｘ＝＋１と判断し、０よりも小さい場合ｘ＝－１とする。また、例としてｘ0，ｘ1，ｘ2の３個の乱数があり、それぞれ＋１か－１になるとする。この場合，それぞれの乱数に対するＬＬＲを下記の式（２）のように定義する。ｉは、０≦ｉ≦２の整数とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここでｗiをｉ番目の重み（復号用重み）と定義すると、上記の式（２）の場合、重み付け後のＬＬＲは、以下の式（３）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このようにして、重みを付けたＬＬＲ値を生成することが出来る。重みは、伝送路推定値に基づいて、信頼度の高い時刻、周波数で高い値となるように算出される。したがって、重みの高いほどＬＬＲ値の信頼度が高くなる。上記では、乱数について説明したが、ｘiを時間ｉに対応する受信信号とし（この場合ｉは０≦ｉ≦２に限定されない）、受信信号に対する重みを重みとして伝送路推定値によって生成して上記の重みとして用いれば、重みの大きさにより信頼度を与えられるので、ＬＬＲ値の信頼性が増し復号特性が向上する。なお、重みの生成方法は、伝送路推定値によって生成する方法であればどのような生成方法でもよい。伝送路推定値によって重みを生成することにより、時間変動が著しい伝送路において、時間ｉと共に変動する重みを作ることが可能となる。また、重みは正規化した値を用いても良い。
　記憶部３－１～３－３は、受信信号、復調された信号、重みをそれぞれ保存するために用いられる。それぞれ保存できる容量は格納するデータ量に応じて異なっていてよく、記憶部３－１～３－３からのデータ出力や記憶部３－１～３－３への記録タイミングは制御部７によって制限される。例えば、制御部７は、記憶部３－１において、伝送路推定部４、重み計算部６、復調処理部５が稼働中には、受信信号を保存することが可能となるよう制御信号により制御する。また、例えば、制御部７は、記憶部３－２、３－３にそれぞれある程度復調信号および重みが保存されたら、制御信号により重み，伝送路推定値をそれぞれ出力するよう制御する。記憶部３－１～３－３はどれだけのデータ量が蓄積あるいは読み出されたかを制御部７にフィードバックする機能も有する。
　なお、記憶部３－２，３－３の容量は、例えば復号部８において復号できるデータを保存しておくことができる容量以上とする。また、記憶部３－１は伝送路推定、復調処理および重み計算の処理中に、受信処理部２から出力される受信信号を保存できる容量があれば良い。
　図２は、本実施の形態の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、受信装置の各部は初期設定を行い（ステップＳ１）、受信処理部２が、受信信号に対し受信処理（受信信号処理）を行う（ステップＳ２）。制御部７は、所定量の受信信号が記憶部３－１に保存されていない場合（ステップＳ３　Ｎｏ）、ステップＳ２へ戻る。
　所定量の受信信号が記憶部３－１に保存された場合（ステップＳ３　Ｙｅｓ）、制御部７は、記憶部３－１に受信信号の出力を指示し、伝送路推定部４により伝送路推定が実施される（ステップＳ４）。そして、復調処理部５による復調処理（ステップＳ５）と重み計算部６による重み計算（ステップＳ６）が並行して実施される。制御部７は、記憶部３－２に規定量の復調信号が保存されたか否かを判断し（ステップＳ７）、規定量の復調信号が保存された場合（ステップＳ７　Ｙｅｓ）、記憶部３－２に対して復調信号を出力するよう制御し、ステップＳ９へ進む。
　また、制御部７は、記憶部３－３に規定量の重みが保存されたか否かを判断し（ステップＳ８）、規定量の重みが保存された場合（ステップＳ８　Ｙｅｓ）、記憶部３－３に対して重みを出力するよう制御し、ステップＳ９へ進む。ステップＳ７で、規定量の復調信号が保存されていない場合（ステップＳ７　Ｎｏ）、ステップＳ５へ戻る。ステップＳ８で、規定量の重みが保存されていない場合（ステップＳ８　Ｎｏ）、ステップＳ６へ戻る。
　ステップＳ９では、復号部８が、入力された復調信号と重みとを用いて復号処理を実施し（ステップＳ９）、復号結果として復号ビットを出力する（ステップＳ１０）。
　以上の処理により、制御部７は、規定量の重みおよび復調信号（例えば、所定数のＳＣシンボル分の重みおよび復調信号）を復号部８へ入力し、復号部８は、規定量の重みおよび復調信号を用いて復号を行うことができる。
　以上のように、本実施の形態では、伝送路推定値に基づいて重みを算出し、復号時に重みを乗算したＬＬＲ値を用いて復号処理を行うようにした。このため、時間変動が著しい伝送路においても、伝送路の状態に応じて重み付けを行うことができ、復号特性を向上させることができる。
実施の形態２．
　図３は、本発明にかかる受信装置の実施の形態２の機能構成例を示す図である。本実施の形態では、受信装置の一例として、ＳＣブロック伝送方式により生成された信号（ＳＣブロック信号）を受信する受信装置について説明する。
　本実施の形態の受信装置は、受信アンテナ１と、ＣＰ除去部２１と、ＤＦＴ部２２と、記憶部３－１～３－３と、伝送路推定部４と、等化処理部５１と、信号処理部５２と、復調部５５と、電力計算部６１と、重み処理部６２と、制御部７と、復号部８と、を備える。また、信号処理部５２は、ゼロ処理部５２１、ロールオフ処理部５２２およびＩＤＦＴ部５２３を備える。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　図４は、ＳＣブロック信号を送信する送信装置の機能構成例を示す図である。この送信装置は、情報シンボルに対してＤＦＴ等のプリコーディング処理を行うプリコーダ１０１と、パイロットシンボルを生成するパイロットシンボル生成部１０２と、パイロットシンボルとプリコーディング処理後の情報シンボルとを多重する多重部１０３を備える。さらに、この送信装置は、多重後の信号をＩＤＦＴ処理により時間領域信号に変換するＩＤＦＴ部１０４と、時間領域信号にＣＰを挿入するＣＰ挿入部１０５と、を備える。図４には、ＩＤＦＴ部１０４へ入力される信号内のパイロットシンボルの位置の一例を示しているが、パイロットシンボルの位置はこれに限定されない。なお、本実施の形態の受信装置が受信するＳＣブロック信号を送信する送信装置は、図４の例に限定されない。
　以下、本実施の形態の受信装置の動作について説明する。受信アンテナ１から受信した信号は、ＣＰ除去部２１によるＣＰ除去およびＤＦＴ部２２によるＤＦＴ処理が施され記憶部３－１に記憶される。所定量の受信信号が記憶部３－１に蓄積されると制御部７からの制御により受信信号が出力され、伝送路推定部４により伝送路推定が実施される。伝送路推定部４は、伝送路推定値を等化処理部５１および電力計算部６１へ入力する。
　等化処理部５１は、入力された伝送路推定値を用いて周波数領域等化処理を実施し、処理後の信号をゼロ処理部５２１へ入力する。ゼロ処理部５２１は、入力された信号からゼロキャリア（不使用周波数帯）を除去し、ゼロキャリア除去後の信号をロールオフ処理部５２２へ入力する。ロールオフ処理部５２２は、入力された信号に対してロールオフフィルタ処理を実施し、処理後の信号をＩＤＦＴ部５２３へ入力する。ＩＤＦＴ部５２３は、入力された信号に対してＩＤＦＴ処理を実施して、処理後の信号を復調部５５へ入力する。復調部５５は、入力された信号を用いた復調処理を実施し、復調信号を記憶部３－２へ記憶する。
　一方、電力計算部６１は、入力された伝送路推定値に基づいて、周波数領域にて各キャリアの電力を算出する。重み処理部６２は、周波数上のキャリア電力の情報と信頼度に基づいて重みを算出し、重みを記憶部３－３へ格納する。本実施の形態では、周波数領域にて伝送路推定値から電力を求めることで、マルチパスフェージング環境においても各キャリアの電力を正確に求めることが可能である。
　図５は、パイロットおよびデータシンボル配置の一例を示す図である。図５では、横軸を時間軸とし、縦軸を周波数軸としている。図５では、一例として８キャリアを用いた例を示しており、伝送路推定用のパイロットシンボルは定期的に周波数上に配置され、パイロットシンボルを含むＳＣブロック信号は定期的に時間上に配置される。図５の例では、１シンボルおきにパイロットシンボルを含むＳＣブロック信号が配置されている。
　図５に示すようなパイロットシンボルの配置の場合、図６に示すようにデータシンボルのキャリアの伝送路推定値はパイロットシンボルを用いて得た推定値を用いた補間により推定される。図６は、データシンボルのキャリアの伝送路推定値の補間の概念を示す図である。なお、パイロットシンボルを用いてデータシンボルのキャリアの伝送路推定値を補間する手法は様々な手法が一般に用いられており、どのような手法を用いても良い。
　ここで重み計算の具体例として、ｉ番目のＳＣブロック信号のシンボルにおけるｊ番目のキャリアの伝送路の値をｈi,jと表すこととする。伝送路の値はパイロットシンボル等を用いて得ることができる。
　図７は、伝送路推定値と電力の関係の一例を示す図である。図７に示すようにｈi,j *をｈi,jの共役とすると、電力は以下の式（４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここでｉ番目のＳＣブロック信号のシンボルに対する重み（重み）をｗiと示す。重みｗiは周波数上のキャリア電力の情報と信頼性が反映されるのであれば、重み処理部６２においてどのように算出しても良い。例えば１ＳＣブロックシンボルがＮ（Ｎは１以上の整数）キャリアで構成されているとすると、以下の式（５）に示すように全キャリアであるＮキャリアの電力平均をｗiとしてもよく、以下の式（６）に示すように全キャリア中の最大の電力をｗiとしてもよく、以下の式（７）に示すように全キャリア中の最小の電力をｗiとしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　上記のように重みを算出すると、時間と共に変わる重みが得られる。図８は、電力に基づいて重みを算出した場合の、重みと伝送路ごとの電力との関係の一例を示す図である。図８では、横軸に時間をとり、ＳＣシンボル単位で、重み（伝送路推定値に基づいて算出した電力を用いて求めた重み）ｗ1，ｗ2，…と、伝送路の電力の一例を示している。図８に示すように、電力の高い時刻で重みの値が大きくなるように重みを算出すれば、電力の高いすなわち信頼度の高いシンボルの重みの値を大きくすることができ、信頼度の高い復号結果が得られる。
　本実施の形態では、電力計算部６１および重み処理部６２が実施の形態１の重み計算部６に対応し、等化処理部５１、信号処理部５２および復調部５５が実施の形態１の復調処理部５に対応する。したがって、本実施の形態では、実施の形態１の図２で述べた手順において、ステップＳ５で、上述の等化処理部５１、信号処理部５２および復調部５５による処理を実施し、ステップＳ６で、上述の電力計算部６１および重み処理部６２の処理を実施する。
　なお、ＣＰ除去部は、送信側にてＳＣブロック信号にＣＰが挿入されていない場合は備えなくてよく、送信側にてＳＣブロック信号にゼロパディング（zero　padding）が実施されている場合はＣＰ除去部の代わりにゼロを除去するゼロ除去部を備える。
　本実施の形態では、電力の高い伝送路が発生する時間において、ＬＬＲ値に乗算する重みが高い値となり、すなわち信頼性の高い復号結果が得られる。このように、伝送路の電力に基づいて算出した重みを復号時にＬＬＲ値に反映させることで、優れた復号特性が得られる。復号は複数のＳＣブロックシンボルをまとめて行われるので、図８に示した例を用いると、電力に応じて様々な信頼性が含まれたデータを用いて復号を行うので多様性が得られ、復号特性が向上する。
実施の形態３.
　図９は、本発明にかかる実施の形態３の重みの算出方法の一例を示す図である。本実施の形態の受信装置の構成は実施の形態２の受信装置と同様である。
　実施の形態２では、全てのキャリアの伝送路ｈi,jの値の推定を行って各キャリアの電力｜ｈi,j｜を求め、求めた電力に基づいて重みの計算を行った。本実施の形態では、低演算量の重み算出手法として、パイロットシンボルを含むＳＣブロックシンボルの電力を用いて重みを算出して、補間によりデータシンボルのみのＳＣブロックシンボルの重みを算出する。図９（１）に示すように、まず、パイロットシンボルを含むＳＣブロックシンボルの重みｗ3とｗ6を算出する。次に、ｗ3とｗ6を用いて他の重みを補間により算出する（図９（２））。補間方法はどのような手法を用いても良い。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態２と同様である。
　以上のように、本実施の形態では、パイロットシンボルを含むＳＣブロックシンボルの電力を用いて重みを算出して、補間によりデータシンボルのみのＳＣブロックシンボルの重みを算出するようにした。このため、低演算量で復号特性を向上させることができる。
実施の形態４．
　図１０は、本発明にかかる実施の形態４の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施の形態の受信装置の構成は実施の形態２の受信装置と同様である。
　制御部７は各記憶部および各部の動作を制御するので、適応的に重み計算手法を変えることも可能である。例えば、伝送路変動に変化が少ない場合、重み計算をＳＣブロックシンボル毎に行うと過度の演算量が必要となるので、過去の値を記憶部３－３に書き込むように制御することが可能である。また、制御部７が、復号部８から出力される復号ビットの信頼度を示す値などを元に、使われている重み算出処理が効果的か判断し、算出方法を変えることも可能である。
　図１０は、重み計算方法を復号結果の信頼度に基づいて設定する場合のフローチャートを示している。ステップＳ１～ステップＳ５、ステップＳ７は、実施の形態１と同様である。制御部７は、電力計算部６１および重み処理部６２に対し、重み算出方法を設定する（ステップＳ６１）。そして、電力計算部６１および重み処理部６２により重み計算が行われ（ステップＳ６２）、実施の形態１と同様のステップＳ８が実施される。
　記憶部３－２に規定量の復調信号が保存された場合（ステップＳ７　Ｙｅｓ）、かつ記憶部３－３に規定量の重みが保存された場合（ステップＳ８　Ｙｅｓ）、復号部８は、復号処理を行い、信頼度を制御部７へ通知する（ステップＳ９１）。制御部７は、復号部８から通知された信頼度が高い（所定の値以上）か否かを判断し（ステップＳ９２）、信頼度が高い場合（ステップＳ９２　Ｙｅｓ）、復号ビットを出力する（ステップＳ１０）。信頼度が高くない場合（ステップＳ９２　Ｎｏ）、ステップＳ６１へ戻り重み算出方法を設定しなおす。この場合の重み算出方法は、重みとして電力の平均、最大、最小値のいずれを用いるかの指定でもよいし、実施の形態２で述べたように全てのキャリアの電力を求めてから重みを求めるか、実施の形態３で述べたようにパイロットシンボルを含むＳＣブロックシンボルの電力を用いて重みを算出して、補間により重みを求めるか、のいずれを用いるかの指定してもよいし、その他の設定の指定でもよい。
　また、電力以外を用いて重みを算出する場合は、電力計算部６１および重み処理部６２とは別に重み算出部をさらに備え、制御部７が、当該重み算出部と電力計算部６１および重み処理部６２とのどちらを用いるかを選択するようにしてもよい。
　以上のように、本実施の形態では、制御部７が復号結果の信頼度等に基づいて、重み算出方法を設定するようにした。このため、状態に応じて最適な重み算出方法を設定することができ、復号特性を向上させることができる。
　以上の実施の形態２、３、４では、ＳＣ伝送を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されず有線を含むさまざまな方式の受信装置に適用が可能である。また、重み算出の内容についても、平均、最大、最小値を求めることを説明したが、これらに限定されない。
　以上のように、本発明にかかる受信装置および受信方法は、デジタル通信システムに有用であり、特に、ＳＣブロック伝送を行う通信システムに適している。
　１　受信アンテナ
　２　受信処理部
　３－１，３－２，３－３　記憶部
　４　伝送路推定部
　５　復調処理部
　６　重み計算部
　７　制御部
　８　復号部
　５１　等化処理部
　５２　信号処理部
　５５　復調部
　６１　電力計算部
　６２　重み処理部
　５２１　ゼロ処理部
　５２２　ロールオフ処理部
　５２３　ＩＤＦＴ部

Claims (10)

  1. 　受信信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路推定値を求める伝送路推定部と、
    　前記伝送路推定値および前記受信信号を用いて復調処理を行う復調処理部と、
    　前記伝送路推定値を用いて伝送路ごとの復号用の重みを算出する重み計算部と、
    　前記重みと前記復調処理の結果とを用いて復号処理を行う復号部と、
    　を備えることを特徴とする受信装置。
  2. 　前記受信信号を記憶するための受信信号用記憶部と、
    　前記重みを記憶するための重み用記憶部と、
    　前記復調処理の結果である復調信号を記憶するための復調信号用記憶部と、
    　前記受信信号用記憶部、前記重み用記憶部および前記復調信号用記憶部の入出力を制御する制御部と、
    　をさらに備え、
    　前記伝送路推定部は、前記制御部の制御により前記受信信号用記憶部から出力された受信信号を用いて前記伝送路推定を行い、
    　前記重み計算部は、前記重みを前記重み用記憶部へ格納し、
    　前記復調処理部は、前記復調処理の結果を前記復調信号用記憶部へ格納し、
    　前記復号部は、前記制御部の制御により前記重み用記憶部から入力される前記重みと前記制御部の制御により前記復調信号用記憶部から入力される前記復調信号とを用いて前記復号処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
  3. 　前記受信信号をＳＣブロック伝送により送信されたＳＣブロック信号とし、前記ＳＣブロック信号に含まれるcyclic　prefixを除去するＣＰ除去部と、
    　cyclic　prefix除去後の受信信号に対してＤＦＴ処理を行うＤＦＴ部と、
    　をさらに備え、
    　前記ＤＦＴ部は、前記ＤＦＴ処理後の受信信号を前記受信信号用記憶部へ格納することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
  4. 　前記受信信号をＳＣブロック伝送により送信されたＳＣブロック信号とし、前記ＳＣブロック信号に含まれるzero　paddingを除去するゼロ除去部と、
    　zero　padding除去後の受信信号に対してＤＦＴ処理を行うＤＦＴ部と、
    　をさらに備え、
    　前記ＤＦＴ部は、前記ＤＦＴ処理後の受信信号を前記受信信号用記憶部へ格納することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
  5. 　前記復調処理部は、
    　前記受信信号に対して周波数領域等化を行う等化処理部と、
    　不使用周波数帯の信号を除去するゼロ処理部と
    　ロールオフフィルタ処理を行うロールオフ処理部と、
    　前記ロールオフフィルタ処理後の信号に対してＩＤＦＴ処理を行うＩＤＦＴ処理部と、
    　前記ＩＤＦＴ処理後の信号に対して復調を行う復調部と、
    　を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の受信装置。
  6. 　前記重み計算部は、
    　前記伝送路推定値に基づいて伝送路電力を推定して各キャリアの電力を求める電力計算部と、
    　前記電力に基づいて、ＳＣシンボルごとに周波数上の電力平均値、最大値または最小値を前記重みとして求める重み処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項３、４または５に記載の受信装置。
  7. 　前記重み計算部は、
    　前記伝送路推定値に基づいて伝送路電力を推定してパイロットシンボルが含まれるＳＣブロックシンボルの電力を求める電力計算部と、
    　前記電力に基づいて、パイロットシンボルが含まれるＳＣブロックシンボルのＳＣシンボルごとに電力平均値、最大値または最小値を前記重みとして求め、前記重みを用いて補間によりパイロットシンボルを含まないＳＣブロックシンボルの前記重みを求める重み処理部と、
    　を備えることを特徴とする請求項３、４または５に記載の受信装置。
  8. 　前記制御部は、所定のシンボル数のＳＣシンボルに対応する前記復調信号、前記重みを前記復調信号用記憶部、前記重み用記憶部からそれぞれ前記復号部へ入力されるよう制御し、
    　前記復号部は、前記所定のシンボル数のＳＣシンボルの復号を行うことを特徴とする請求項３～７のいずれか１つに記載の受信装置。
  9. 　前記重み計算部は前記重みの算出方法として複数の方法に対応可能とし、
    　前記制御部は、前記復号部による復号処理により得られる信頼度に基づいて、前記複数の方法のうちの１つを選択して前記重み計算部へ設定することを特徴する請求項２～７のいずれか１つに記載の受信装置。
  10. 　受信信号を用いて伝送路推定を行い、伝送路推定値を求める伝送路推定ステップと、
    　前記伝送路推定値および前記受信信号を用いて復調処理を行う復調処理ステップと、
    　前記伝送路推定値を用いて伝送路ごとの復号用の重みを算出する重み計算ステップと、
    　前記重みと前記復調処理の結果とを用いて復号処理を行う復号ステップと、
    　を含むことを特徴とする受信方法。
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