JP5032538B2

JP5032538B2 - 伝送路応答推定器

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Publication number: JP5032538B2
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Inventors: 達久古川; 秀浩松岡
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Description

本発明は、放送および無線通信の受信システムにおける伝送路応答推定器に関する。

一般的に、放送システム及び無線通信システムでは、送信局から送信された無線信号は、受信機に到達する間に地形や建造物などによって反射、散乱、回折され、複数の無線信号となって受信機に到達する。受信機が、これら複数の経路を辿った同じ無線信号を受信した場合、これらが互い合成された信号となるため、信号波形が歪んでしまうことがある。この現象は一般的にマルチパスと呼ばれており、各々の無線信号が辿った経路はマルチパス伝送路と呼ばれている。

そこで、受信機では、波形が歪んでしまった受信信号から、送信局から送信された無線信号の原波形を再生する処理が行われる。この処理は一般的に等化処理と呼ばれている。

一般にマルチパス伝送路で発生する歪み成分は、インパルスを入力信号としたときのフィルタ応答として表すことができ、この伝送路応答を精度良く推定することが、受信機の等化処理の精度向上につながる。この伝送路応答は一般的に遅延プロファイルと呼ばれている。

従来、無線通信システムの受信機における伝送路応答推定器は、受信信号に含まれる既知信号系列を参照信号として使用し、受信信号と参照信号との複素時間相関を求めることによって、遅延プロファイルを算出する方法が知られている(例えば非特許文献１参照)。

また、無線システムによっては、既知信号系列として、特定の符号系列(例えばＰＮ(Pseudo random noise)系列など)を用い、その特定の符号系列の前後に巡回拡張して前置符号と後置符号とが挿入された信号系列が用いられる場合がある。
ここで、例えば、信号フレームが上述の巡回拡張された既知信号系列(以降、フレームヘッダ)と信号データ(以降、フレームボディ)とから成り、この信号フレームが連続的または断続的に配置されている無線システムを想定する。この信号フレームに対して、上述した非特許文献１に示すような伝送路応答推定器を用いて遅延プロファイルを算出すると、以下のような成分によって伝送路応答推定精度が劣化してしまう。

(1)フレームヘッダと参照信号との相互相関による劣化成分
(2)フレームボディと参照信号との相互相関による劣化成分
劣化成分(1)は、フレームヘッダと参照信号との複素時間相関をとった場合に原理的に生じる劣化成分である。対策としては非特許文献２において提案されており、劣化の原因である相互相関成分があらかじめ予測できることを利用し、伝送路応答から差し引くことで劣化成分をキャンセルしている。

劣化成分(2)は、フレームヘッダ長と比較して遅延時間が長いマルチパスを受信した場合にフレームボディと参照信号との相互相関が大きくなり顕著な問題となる。対策としては非特許文献２において対策が提案されており、一度復調した信号データを再変調してフレームボディを生成し、受信信号フレームからフレームボディ成分をキャンセルすることで、劣化を抑制している。

しかし、これらの対策方法に共通する問題として、算出した複素時間相関からマルチパスと劣化成分を区別する際、電力が比較的高いマルチパスは容易に区別可能だが、電力が比較的低いマルチパスが存在した際にはその区別が困難となる。比較的電力の低いマルチパスを区別する方法として例えば、所定の閾値以上の電力をマルチパスと判定する場合、閾値を高く設定するとマルチパスを見逃す可能性があり、逆に閾値を低く設定すると劣化成分をマルチパスと誤判定する可能性が生じる。従って、このような区別方法では、結果として伝送路応答推定精度が劣化してしまうことが問題となる。

佐藤拓朗、「ＣＤＭＡ技術の基礎から応用まで」、株式会社リアライズ社、第１章、１．１１節 Guanghui Liu etc,"ITD-DFE Based Channel Estimation and Equalization in TDS-OFDM Recevers",IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol.53, No.2, MAY 2007

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、比較的電力の低いマルチパスが存在する環境下においても高精度な伝送路応答推定が可能な伝送路応答推定器を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入された構成のフレームが連続的あるいは断続的に配置された信号を受信する無線システムの受信機に使用される伝送路応答推定器であって、前記信号と、前記信号との相関特性の優劣に関して各々相反する特性を持つ既知パターン信号の一部または全部との時間相関を算出する複数の相関部と、前記相関特性の既知パターンの一部である優良な期間において、各々の前記相関部の出力のいずれかに有効な遅延波が有るか否かを判定し、その期間を各々の相関出力から抽出するための選択期間を示す制御信号を出力する解析部と、前記解析部の出力をもとに前記複数の相関部の出力を選択または結合したものを遅延プロファイルとして出力する遅延プロファイル生成部とを具備したことを特徴とする伝送路応答推定器が提供される。

本発明の他の態様によれば、特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入された構成のフレームが連続的あるいは断続的に配置された信号を受信する無線システムの受信機に使用される伝送路応答推定器であって、前記信号と、前記信号との相関特性の優劣に関して各々相反する特性を持つ既知パターン信号の一部または全部との時間相関を算出する複数の相関部と、等化出力から得られる品質データが良好な値になるように、前記相関特性の既知パターンの一部である優良な期間において、各々の前記相関部の出力のいずれかに有効な遅延波が有るか否かを判定し、その期間を動的に、各々の相関出力から抽出するための選択期間を変更する制御信号を出力する解析部と、前記解析部の出力をもとに前記複数の相関部の出力を選択または結合したものを遅延プロファイルとして出力する遅延プロファイル生成部と、前記遅延プロファイル生成部の出力をもとに前記信号を位相振幅等化する等化部と、前記等化部の出力の品質を測定し、得られた品質データを前記解析部へ供給する品質測定部とを具備したことを特徴とする伝送路応答推定器が提供される。

本発明によれば、比較的電力の低いマルチパスが存在する環境下においても高精度な伝送路応答推定が可能な伝送路応答推定器を提供することができる。

本発明の第1の実施形態に係る伝送路応答推定器を示すブロック図。図１における解析部の構成の一例を示すブロック図。特定の符号系列が巡回拡張された特定の既知パターン信号が周期的に挿入されたフレームの構成を説明する図。マルチパスのない主波のみの受信信号に対して、PN255とPN420の２種類の異なった符号長の参照信号で複素時間相関をとるときの様子を示す図。図４の主波のみの受信信号に対して、相関計算を行った結果の相関波形を示す図。マルチパスのない主波のみの受信信号に対して参照信号PN420の符号長でのスライディング相関を行った場合における、電力ピーク発生のタイミングと、フレームボディのデータを全て０としたときに生ずる劣化成分(1)を示す図。マルチパスのない主波のみの受信信号に対して参照信号PN420の符号長でのスライディング相関を行った場合における、フレームヘッダのデータを全て０としたときに生ずる劣化成分(2)を示す図。マルチパスのない主波のみの受信信号に対して参照信号PN255の符号長でのスライディング相関を行った場合における、電力ピーク発生のタイミング及びフラット期間の生成を示す図。受信信号として主波と遅延波1と遅延波２のマルチパスを含む場合における、２種類の異なった符号長の参照信号PN420，PN255で複素時間相関をとるときの様子を示す図。図９のようなマルチパスを含む受信信号に対して相関計算を行った場合の相関波形を示す図。マルチパスを含む受信信号に対して参照信号PN255による相関検出を行った場合における図１０の相関波形を、主波，遅延波１及び遅延波２の各成分波形に分けて示した図。 PN420相関とPN255相関の２つの相関波形の特徴を生かし、好適な相関波形を生成する方法を説明する図。本発明の第２の実施形態に係る伝送路応答推定器を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第1の実施の形態に係る伝送路応答推定器の構成を示している。
本第１の実施形態は、特定の符号系列が巡回拡張された特定の既知パターン信号が周期的に挿入されたフレーム構成を有する無線システムの受信機に適用した例である。

図１において、伝送路応答推定器１０は、受信信号と、符号長の異なる複数(図では２つ)の既知パターン信号である参照信号１，２との時間相関を算出する複数(図では２つ)の相関部１１，１２と、２つの相関部１１，１２の出力から各々の好適な選択期間を示す制御信号を出力する解析部１３と、解析部１３からの制御信号をもとに２つの相関部１１，１２の出力を適応的に選択または結合したものを遅延プロファイルとして出力する遅延プロファイル生成部１４と、を備えている。

受信信号は、図３を参照して後述するが、既知パターン信号が周期的に挿入された構成の信号フレーム(以降、単にフレーム)で構成されている。受信信号は相関部１１と相関部１２に供給される。相関部１1は、受信信号と参照信号１との複素時間相関を計算し、相関値を正規化する。正規化された相関値は解析部１３と遅延プロファイル生成部１４に供給される。同様に、相関部２は、受信信号と参照信号２との複素時間相関を計算し、相関値を正規化する。ここで、参照信号1と参照信号２とは異なる符号長を有した既知パターン信号である。なお、相関部１1，１２における正規化は、相関部１1，１２それぞれから出力される２種類の相関波形における共通の相関信号(受信信号のうちの主波に対する相関値或いは同一の遅延波に対する相関値)の電力レベルを同一とするために行うものである。相関部１1，１２からの正規化した２つの相関値は解析部１３と遅延プロファイル生成部１４とに供給される。

解析部１３では、前段の相関部１1，１２から得た２種類の相関値の電力量を演算し、演算されたそれぞれの電力量が閾値を越えたか否かを判定することによって、有効な遅延波の存在の有無と有効な遅延波がある場合はそれら遅延波の時間位置を検出することにより、２種類の相関値のそれぞれから利用好適な相関出力を抽出するための選択期間を示す制御信号を出力する。

遅延プロファイル生成部１４は、解析部１３からの制御信号を元に、相関部１1，１２から出力される２種類の相関値を選択または結合し、利用好適な期間の遅延プロファイルを組み合わせた最終的な遅延プロファイルを出力する。

図２は図１における解析部１３の構成の一例を示している。
図２において、解析部１３は、電力演算部１３１と、電力演算部１３２と、有効遅延波判定部１３３と、制御部１３４とを備えている。

電力演算部１３１は、相関部１１から出力される時間相関値を入力し、その電力量を演算する。
電力演算部１３２は、相関部１２から出力される時間相関値を入力し、その電力量を演算する。
有効遅延波判定部１３３は、電力演算部１３１及び電力演算部１３２から得られる後述のフラット期間における第１，第２の相関出力のいずれか一方又は両方の電力量が閾値を超えたか否かを判定することによって、少なくとも１つの相関波形のフラット期間に遅延波として有効な大きさの遅延波が有るか否かを判定する。

ここで、フラット期間は、後述の図８で説明しているように、主波(又は遅延波)のフレームヘッダのＰＮ系列の先頭に相関したことを示す電力ピークが立つが、このピークを中心にフレームヘッダの先頭から前置符号(Ａ)と、前述の後置符号(Ｂ)と同じ符号列(Ｂ’)とを加えた時間長の末尾までに相当する期間として求めることができる。

制御部１３４は、有効遅延波判定部１３３による判定結果から、相関部１１，１２からの２種類の相関値のそれぞれから利用好適な期間を示す制御信号を出力するものであって、有効遅延波判定部１３３が遅延波無しと判定したときは、制御信号として相関計算範囲における全ての期間に例えばハイレベルのみを出力し、有効遅延波判定部１３３が遅延波有りと判定したときは、相関計算範囲におけるフラット期間には制御信号としてローレベルを出力し、かつフラット期間以外に対応する期間には制御信号としてハイレベルを出力する。ここで、相関計算範囲とは、謂わばスライディング量なので、相関演算して１シンボル分の値を求めた回数、つまり波形の長さがそれに当たる。また、制御信号のハイレベルは、後述する遅延プロファイル生成部１４で相関部１１からの第１の相関出力を選択することに対応し、制御信号のローレベルは、遅延プロファイル生成部１４で相関部１２からの第２の相関出力を選択することに対応する。

上記のように構成された解析部１３では、相関部１１，１２から出力される相関信号のフラット期間における電力量を演算し、そのフラット期間に遅延波として有効な遅延波が有るか無しかを判定し、その判定結果に基づいて制御信号を出力して遅延プロファイル生成部１４を制御する。そして、解析部１３は、遅延波無しと判定すれば、相関部１１からの相関波形のみを遅延プロファイルとして選択して出力するように遅延プロファイル生成部１４を制御する一方、遅延波有りと判定すれば、相関部１２からその相関波形のフラット期間の波形を選択し、かつ相関部１１からはその相関波形における前述のフラット期間以外に対応する期間の波形を選択して出力するように遅延プロファイル生成部１４を制御する。

遅延プロファイル生成部１４は、解析部１３の制御信号によって、相関計算範囲において、相関部１１からの第１の相関信号を選択するか、相関部１２からの第２の相関信号を選択するかの謂わばセレクタとして動作する。

このように構成された伝送路応答推定器において、精度よく伝送路応答を推定する方法を、図３乃至図９を参照して説明する。
図３は、特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入された構成のフレームが連続的に配置された信号を示している。なお、このようなフレームが断続的に配置されていてもよい。

まず、図３を参照して、特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入されたフレーム構成を説明する。
図３に示すように、フレームは、フレームヘッダと、フレームボディから構成されている。フレームヘッダは、特定の符号系列（例えばＰＮ系列のＭ系列など）の前後に巡回拡張して前置符号（cyclic prefix）と後置符号（cyclic postfix）とが挿入された既知パターン信号で形成されている。

具体的には、フレームヘッダは、前置符号Ａ(８２シンボル)と、所定の符号系列であるＰＮ系列(２５５シンボル。以降、PN255と記す)と、後置符号Ｂ(８３シンボル)とで構成される。フレームヘッダの長さはこれらの和の符号長となり、８２＋２５５＋８３＝４２０シンボル(以降、PN420と記す)となる。ここで、前置符号ＡはPN255の末尾系列Ａ’（８２シンボル）と同じ符号列であり、後置符号ＢはPN255の先頭系列Ｂ'(８３シンボル)と同じ符号列で構成されている。
フレームボディは、例えばトランスポートストリーム(ＴＳ)などの信号データで形成されている。

次に、図３に示すような特定の符号系列が巡回拡張されたフレームヘッダが挿入されたフレームが連続的あるいは断続的に配置された構成の受信信号において、伝送路応答を推定するために複素時間相関を計算する方法を説明する。なお、図３に示すようなフレーム構成は、中華人民共和国(以下、中国)の地上デジタル放送の方式として使われている。

図４は、マルチパスを含まない主波のみの受信信号に対して、２種類の異なった符号長の参照信号PN255とPN420で複素時間相関を算出するときの様子を示している。ここでは、参照信号を受信信号に対して例えばシンボルごとに１つずつずらして相関関係を算出していくスライディング相関によって複素時間相関を計算している例を示している。

PN420の符号長で複素時間相関を計算する場合は、受信信号の主波のフレームヘッダの先頭よりも４２０シンボル前のタイミングから、主波のフレームヘッダ(４２０シンボル)の末尾まで計算する。この期間が相関計算範囲である。なお、この複素時間相関の範囲はこれに限らず、もっと広い範囲にとってもよい。例えば、主波のフレームヘッダの先頭よりも４２０シンボル以上前のタイミングから、主波のフレームヘッダの末尾を越えた時間位置までの広い範囲であってもよい。PN255の符号長で複素時間相関を計算する場合は、受信信号のフレームヘッダの主波の先頭よりも２５５シンボル前のタイミングから、主波のフレームヘッダ(４２０シンボル)の末尾まで計算する。この期間が相関計算範囲である。なお、この複素時間相関の範囲についてもこれに限らず、もっと広い範囲にとってもよい。例えば、主波のフレームヘッダの先頭よりも２５５シンボル以上前のタイミングから、主波のフレームヘッダの末尾を越えた時間位置までの広い範囲であってもよい。

図５(a)及び(b)は図４のようなマルチパスを含まない主波のみの受信信号に対して、上記のような相関計算を行った結果である相関出力の波形(以降、相関波形)を示している。

ただし、実際には図５(a)及び(b)は前置符号と後置符号によって、非特許文献２で述べられているような擬似ピークが存在する波形になる。図５(a)はPN420の相関波形を示し、図５(b)はPN255の相関波形を示している。擬似ピークとは、例えば図４で主波に対してPN420でシンボル単位でスライディング相関を実行していく過程で、PN420の符号列Ａ(＝Ａ’)と符号列Ｂ(＝Ｂ’)の連続した符号列の組が、主波のフレームヘッダ内の符号列Ａ(＝Ａ’)と符号列Ｂ(＝Ｂ’)の符号列の組と部分的に相関がとれた(ＡとＢ’の組と、Ａ’とＢの組とが一致、即ち部分一致した)場合に、小さいレベルの電力ピークが立つことを意味している。この擬似ピークは、図４で説明した相関計算によれば、参照信号PN420と受信信号のフレームヘッダとが完全に相関がとれた場合に生じる電力ピークを中心にその前後に１つずつに発生することになる。なお、本発明の実施形態を実施するに当たっては、擬似ピークの存在は問題とならないため、説明を容易にするために図５(a)及び(b)、図１０(a)及び(b)等の図面では擬似ピークを省略して簡略化した記載としている。

以下に、図５(a)及び(b)の相関波形の特徴を説明する。図５(a)及び(b)は図４のような主波のみの受信信号に対する相関波形を示している。
図５(a)及び(b)において縦軸は電力を、横軸は遅延シンボル時間を表している。図５(a)に示すPN420の符号長の場合は420＋420＝840シンボルの相関値が得られ、図５(b)に示すPN255の符号長の場合は420+255＝675シンボルの相関値が得られる。PN420の840シンボル期間、及びPN255の675シンボル期間は、参照信号１及び２の各符号長での相関計算範囲である。なお、相関計算範囲はPN420相関，PN255相関のそれぞれの場合について840シンボル，675シンボルに限定されず、もっと広い範囲にとってもよいことは、前述した通りである。ここで、図５(a)に示すPN420相関波形のピーク電力をpeak_420と表し、ピーク以外のノイジーな期間(以降、ノイズ期間)の最大電力値をnoisy_420と表す。

また、図５(b)に示すPN255相関波形についてもpeak_255及びnoisy_255を同様に示す。PN255相関波形の特徴として、前述した前置符号と後置符号によって、ピークの前82シンボルからピークの後83シンボルまで一定値になる期間が存在する。この一定値の期間をフラット期間(flat期間)と表し、この電力値をflat_255と表す。このフラット期間については図８で説明している。

この時、フラット期間においてはpeak_420/noisy_420 ＜ peak_255/flat_255となり、PN255の方がピークが際立つ。それ以外の期間に関しては、PN420，PN255の相関検出の区間積分回数がPN420相関の方が多いため、peak_420/noisy_420 ＞ peak_255/noisy_255となり、PN420の方がピークが際立つと言える。ここで区間積分回数とは、相関波形における１シンボル分の値を求める時に相関演算で演算する積分範囲を意味し、この場合参照信号の長さ(420又は255)がそれに当たる。よって、フラット期間とそれ以外の期間とでPN420相関波形とPN255相関波形を切り替えると最大の相関計算範囲に亘ってピークが際立った好適な相関波形を得ることが可能となる。

図６は主波のみの受信信号に対して参照信号PN420の符号長でのスライディング相関を行った場合における、ピーク発生タイミングと、フレームボディのデータを全て０としたときに生ずる劣化成分(1)を示している。
主波に対してPN420相関をとると、フレームヘッダ(巡回拡張ＰＮ系列)以外のフレームボディのデータが全て０であった場合にもPN420相関がとれた(完全一致した)時点ではピークpeak_420が立つがそれ以外のタイミング(フレームヘッダとPN420が互いに一部重なった状態)では振幅の小さなノイズ成分である劣化成分波形noisy_420が劣化成分(1)として出力される。ピークpeak_420が立つタイミングは、参照信号PN420が主波のフレームのフレームヘッダと完全に一致した状態におけるフレームヘッダの先頭位置のタイミングである。

図６では、劣化成分波形noisy_420については、フレームヘッダと参照信号PN420との相互相関による劣化成分(1)が生ずる。フレームヘッダと参照信号PN420との相互相関による劣化成分(1)は、フレームヘッダに対して参照信号PN420が少しでもずれると、相関がなくなり劣化成分noisy_420として発生する。

図７は主波のみの受信信号に対して参照信号PN420の符号長でのスライディング相関を行った場合における、フレームヘッダのデータを全て０としたときに生ずる劣化成分(2)を示している。
主波に対してPN420相関をとると、フレームボディの信号データは有するがフレームヘッダのデータが全て０であった場合には、参照信号PN420とフレームヘッダの時間長が完全一致した時点では相関値が瞬時０となるが少しでもその一致がずれると互いに相互相関がない部分が生じる結果、振幅の小さなノイズ成分である劣化成分波形noisy_420が劣化成分(2)として出力される。

図７では、フレームボディと参照信号PN420との相互相関による劣化成分(2)は、フレームヘッダに対して参照信号PN420が１シンボルでも外れて、参照信号PN420の少なくとも一部が信号データの有るフレームボディ領域内にスライドした状態になったときに、互いに相互相関がない部分が生じるので劣化成分(2)としてのnoisy_420が発生する。

このように、図６のようなフレームボディが０の場合は、noisy_420に含まれるのは相互相関による劣化成分(1)だけであり、図７のようなフレームヘッダが０の場合は、noisy_420に含まれるのは相互相関による劣化成分(2)だけである。本来は、フレームボディには信号データがあり、フレームヘッダにも既知の信号系列として特定の符号系列があるので、劣化成分波形noisy_420には、フレームヘッダと参照信号PN420との相互相関による劣化成分(1)と、フレームボディと参照信号PN420との相互相関による劣化成分(2)とが含まれることになる。

図８は主波のみの受信信号に対して参照信号PN255の符号長でのスライディング相関を行った場合における、ピーク発生タイミング及びフラット期間の生成を示している。同時に、参照信号PN420の符号長でのピーク発生タイミングも示してある。

主波に対してPN255相関をとると、スライディング相関を行っていくときに主波の巡回拡張ＰＮ系列(フレームヘッダに相当)の範囲にPN255系列(図４参照)が入っている期間は、相関が完全に一致しているとき以外は相関が完全には一致していないがPN255系列と同じ系列成分を含んだフレームヘッダ期間内にあるときは、相関はあるがぴったり同じではないという状態にあり、この状態では、相関が完全に一致したときの電力ピークpeak_255に対してその両側にフラット期間flat_255が生じる。フラット期間flat_255以外の期間は相関がとれていない期間となり、劣化成分noisy_255が生成される期間となっている。一方、参照信号PN420による相関検出の場合は相関が完全に一致するところしかなく、フラットになる期間はなく、相関が少しでもずれると劣化成分noisy_420が生成される期間となっている。

図９は、受信信号として主波と遅延波1と遅延波２のマルチパスを含む場合における、PN420とPN255の２種類の異なった符号長で複素時間相関をとるときの様子を示している。
図１０(a)及び(b)は、図９のようなマルチパスを含む受信信号に対して相関計算を行った場合の相関波形を示している。図１０(a)はPN420相関波形を示し、図１０(b)はPN225相関波形を示している。以下に、この時のPN420相関波形と、PN255相関波形の特徴を比較する。

まず、遅延波1に注目すると、図１０(a)に示すPN420相関波形の遅延波1は主波と遅延波２のノイズ期間の影響を受け歪んでいる。一方、図１０(b)に示すPN255相関波形の遅延波1は、主波のフラット期間に当たるため、遅延波２のノイズ期間だけの影響を受けている。

次に遅延波２に注目すると、図１０(a)に示すPN420相関波形の遅延波２は主波と遅延波1のノイズ期間の影響を受け歪んでいるが、複素時間相関の区間積分回数が多いためピークを認識できる電力量がある。一方、図１０(b)に示すPN255相関波形の遅延波２も主波と遅延波1のノイズ期間の影響を受け歪んでおり、さらに複素時間相関の区間積分回数が少ないためこの場合、ピークを認識することは困難である。

図１１は、マルチパスを含む受信信号に対して参照信号PN255による相関検出を行った場合における相関波形(図１０(b)参照)を、主波，遅延波１及び遅延波２の３つの相関波形に分解して示したものである。従って、図１１に示すPN255相関による主波，遅延波１及び遅延波２の３つの相関波形を合体したものが、図１０(b)のPN255相関波形となる。

以上のようなPN420とPN255 の相関波形の特徴を生かし、好適な相関波形を生成する方法を図１２(a)〜(f)を参照して説明する。
まず、受信信号に対して、PN420を参照信号とした複素時間相関をとり、図１２(a)に示すようにPN420相関波形を算出する。また同様に、PN255を参照信号とし、図１２(b))に示すようにPN255相関波形(b)を算出する。

次に、図１２(a)のPN420相関波形と図１２(b)のPN255相関波形を正規化することにより、それぞれの相関波形は図１２(c)及び図１２(d)のようになる。正規化する方法として例えば、PN420相関波形をPN255相関波形に正規化する場合には、PN420相関波形の全値に対しpeak_255/peak_420を掛けることで正規化することができる。または、複素時間相関の区間積分回数の比(255/420)を掛け合わせることでも正規化が可能である。正規化する方法はこれに限らない。

次にフラット期間に遅延波が含まれているか否かをチェックする。フラット期間に所定の電力閾値を超える遅延波があるかどうかで判定しても良いし、フラット期間の総電力量で判定しても良い。
この判定でフラット期間に遅延波が存在すると判定した場合は、フラット期間(図１２(d)に示すγ期間)は図１２(f)に示すように図１２(d)のPN255相関波形から抽出し、フラット期間以外の期間(図１２(c)に示すα、β期間)は図１２(e)に示すように図１２(c)のPN420相関波形から抽出する。ここで判定をせずに定常的にフラット期間は図１２(d)のPN255相関波形から抽出し、それ以外の期間は図１２(c)のPN420相関波形から抽出するようにしてもよい。
最後に図１２(e)の波形と図１２(f) の波形を結合し、最終的な遅延プロファイルを得る。

以上のように、２種類の相関波形の有効な特徴を活用することで、最終的に好適な遅延プロファイルを得ることができる。
本実施形態では、２種類の異なった符号長の参照信号としての既知パターン信号で複素時間相関をとった例を述べたが、２種類に限らず、複数種類の異なった符号長の既知パターン信号から求めてもよい。また、複数の相関部を用意する必要はなく、1つの相関部で複数の異なった符号長の複素時間相関を計算することで、回路規模を削減する構成としてもよい。

さらに、以上のようにして得た遅延プロファイルのうち、電力が所定の閾値を超えない遅延波をノイズと見なし０として、Ｓ／Ｎを改善してもよいし、また先述した非特許文献２に述べられているような方法で擬似ピークを除去する構成としてもよい。
第１の実施形態によれば、比較的電力の低いマルチパスが存在する環境下においても伝送路応答の推定精度を向上させることができ、高精度な伝送路応答推定器を実現することが可能となる。

［第２の実施形態］
図１３は、第２の実施形態にかかる伝送路応答推定器の構成を示している。図１３において図1との同一の構成要素には同一符号を付して説明する。
第1の実施形態では、解析部１３にて電力量によって相関波形のフラット期間における遅延波の有無を判定し、その判定結果に基づいて複数の相関部の出力から利用好適な相関出力の選択期間を決定していた。

この第２の実施形態では、等化後の復調Ｓ／Ｎを判定基準として、復調Ｓ／Ｎが好適になるように、動的に相関波形の選択期間を制御することが第1の実施形態と異なる。
図１３に示すように、この第２の実施形態の伝送路応答推定器は、第1の実施形態に加えて、等化部１５と、品質測定部１６とを備える。解析部１３Ａは、品質測定部１６からの品質データが入力され、この品質データが好適(良好な値)になるように、複数の相関部１１，１２の出力から動的に、相関出力を抽出するための選択期間を変更する制御信号を出力する。
等化部１５は、遅延プロファイル生成部１４から出力される遅延プロファイルを元に、受信信号のフレームボディを振幅位相等化する。等化結果は品質測定部１６に供給される。

品質測定部１６は、例えばＳ／Ｎ測定部で構成されており、等化部１５の等化結果を元に基準シンボルからのユークリッド距離を算出し、それを積分するなどして、現在の等化結果の品質をＳ／Ｎとして算出する。算出したＳ／Ｎは解析部１３Ａにフィードバックする。
解析部１３Ａは、品質測定部１６より品質データとして供給されるＳ／Ｎが好適になるように、Ｓ／Ｎに応じて複数の相関部１１，１２の出力から各々の好適な選択期間を示す制御信号を遅延プロファイル生成部１４に出力し、動的に相関部１１，１２からの相関波形の選択期間を変更制御する。

ここで、Ｓ／Ｎに応じて動的に相関部１１，１２からの相関波形の選択期間を変更制御するとは、Ｓ／Ｎに応じて、相関部１１，１２からの相関出力１，２の一方を選択してもよく、このとき相関出力２を選択した場合は、その選択後にさらにフラット期間の時間幅をＳ／Ｎに応じて動的に変更させてもよい。また、相関計算範囲において、Ｓ／Ｎに応じて、相関部１１，１２からの相関出力１，２の両方を選択してもよく、その場合には各相関出力から各々の好適な選択期間を変更、即ち相関出力２を抽出するための選択期間としてフラット期間の時間幅をＳ／Ｎに応じて動的に変更させてもよい。

よって、第２の実施形態にかかる伝送路応答推定器１０Ａは、電力レベルの低い遅延波をも検出して、より高精度に遅延プロファイルを生成することができる。
本実施形態では、解析部１３ＡにＳ／Ｎだけが入力される例を示したが、第１の実施形態のように相関波形の電力を算出した結果と、品質データとしてのＳ／Ｎとの組み合わせによって、相関波形の選択期間を決定してもよい。

また、上記実施形態では、品質測定部１６の品質データとしてＳ／Ｎについて述べたが、等化後の復調データの誤り率を品質データとして用いて、誤り率に応じて動的に相関波形の選択期間を決定してもよい。
第２の実施形態によれば、より高い精度で遅延プロファイルを生成できるので、高精度な伝送路応答推定が可能となる。

１０，１０Ａ…伝送路応答推定器
１１，１２…相関部
１３，１３Ａ…解析部
１４…遅延プロファイル生成部
１５…等化部
１６…品質測定部

Claims

特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入された構成のフレームが連続的あるいは断続的に配置された信号を受信する無線システムの受信機に使用される伝送路応答推定器であって、
前記信号と、前記信号との相関特性の優劣に関して各々相反する特性を持つ既知パターン信号の一部または全部との時間相関を算出する複数の相関部と、
前記相関特性の既知パターンの一部である優良な期間において、各々の前記相関部の出力のいずれかに有効な遅延波が有るか否かを判定し、その期間を各々の相関出力から抽出するための選択期間を示す制御信号を出力する解析部と、
前記解析部の出力をもとに前記複数の相関部の出力を選択または結合したものを遅延プロファイルとして出力する遅延プロファイル生成部と、
を具備したことを特徴とする伝送路応答推定器。
前記解析部は、前記複数の相関部の出力から所定の期間の総電力が所定の閾値を超えるあるいは所定の電力を超える遅延波の有無を元に選択期間を示す制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の伝送路応答推定器。
前記遅延プロファイル生成部は、所定の閾値を超えない電力を有する遅延波を０にする、あるいは、前記複数の相関部の相関演算によって生じる擬似遅延波を抑圧することを特徴とする請求項１に記載の伝送路応答推定器。
特定の符号系列が巡回拡張された既知パターン信号が周期的に挿入された構成のフレームが連続的あるいは断続的に配置された信号を受信する無線システムの受信機に使用される伝送路応答推定器であって、
前記信号と、前記信号との相関特性の優劣に関して各々相反する特性を持つ既知パターン信号の一部または全部との時間相関を算出する複数の相関部と、
等化出力から得られる品質データが良好な値になるように、前記相関特性の既知パターンの一部である優良な期間において、各々の前記相関部の出力のいずれかに有効な遅延波が有るか否かを判定し、その期間を動的に、各々の相関出力から抽出するための選択期間を変更する制御信号を出力する解析部と、
前記解析部の出力をもとに前記複数の相関部の出力を選択または結合したものを遅延プロファイルとして出力する遅延プロファイル生成部と、
前記遅延プロファイル生成部の出力をもとに、前記信号を位相振幅等化する等化部と、
前記等化部の出力の品質を測定し、得られた品質データを前記解析部へ供給する品質測定部と、
を具備したことを特徴とする伝送路応答推定器。