JP2007142603A - 受信装置並びにチャネル推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、時間軸上の遅延プロファイルの有効な成分を切り出してより正確なチャネル推定を行なう。
【解決手段】チャネル推定を行なう際、サブキャリア毎に分離した信号を遅延プロファイルの移動量に相当する回転量だけ位相回転させてからｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成し、時間軸上において遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けることに相当する処理を行なう。これによって、必要な遅延信号のみを取り出すことができ、より精度の高いチャネル推定が可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、伝送路経由でＯＦＤＭ信号を受信する受信装置並びに受信したＯＦＤＭ信号から伝送路が持つチャネル特性を推定するチャネル推定装置に関する。

旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１などを挙げることができる。

無線伝送を行なう場合、フェージングによる伝送品質の劣化が特に問題となる。そこで、無線伝送の高速化・高品質化を実現する技術として、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）伝送方式が期待されている。ＯＦＤＭ伝送方式では、各サブキャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。サブキャリアが互いに直交するとは、任意のサブキャリアのスペクトラムのピーク点が常に他のサブキャリアのスペクトラムのゼロ点と一致していることを意味する。ＯＦＤＭ変調方式によれば、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強い。

ＯＦＤＭ送信機は、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各サブキャリアに割り当ててサブキャリア毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数サブキャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各サブキャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、ＯＦＤＭ受信機は、この逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各サブキャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生する。

例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格として、マルチキャリア方式の１つであるＯＦＤＭ変調方式が採用されている。また、近年では「ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信」と呼ばれる、非常に広い周波数帯域を使用した無線通信方式が注目を集めているが、ＩＥＥＥ８０２．１５．３における標準化会議においてＯＦＤＭ＿ＵＷＢ方式が検討されている。

ここで、無線通信においては、送信機から送り出された信号は伝搬路上のチャネル特性の影響を受けて受信機で受信されるという問題がある。具体的には、伝送信号は、伝搬路上で位相が回転するとともに信号振幅が変動するため、受信機側では受信した信号から元のデータを正しく復号できなくなる。このため、受信機では、チャネル特性を推定し、受信信号に対し位相回転量並びに振幅を補正するといったチャネル補正を行なう必要がある。

チャネル推定は、一般的には、送信機と受信機間で既知の系列を送受信することで得られる。すなわち、送信機は、チャネル推定用のトレーニング系列（以下、「チャネル推定用シーケンス」とする）をパケットのプリアンブルに含めて送信し、受信機は受信したプリアンブルに既知のトレーニング系列を乗算することによって、伝搬路上での位相回転量並びに振幅変動量を取得し、ペイロードに対して位相回転量だけ逆回転しさらに振幅を元に戻すという操作を行なうことでチャネル補正を施すことができる。

ＯＦＤＭ伝送方式の場合、１つのチャネル推定用シーケンスは例えば１つのＯＦＤＭシンボルで構成される。チャネル推定用シーケンスのうち一部のサブキャリアがフェージングの影響により欠けてしまうことがあり（図９を参照のこと）、正しくチャネル推定を行なえなくなるという問題がある。このため、チャネル推定用のＯＦＤＭシンボルに含まれる個々のサブキャリアについて、隣り合う複数本のサブキャリアと周波数軸上で移動平均処理することで、フェージングの影響を除去することが一般に行なわれている。さらに、ＲＦアナログ処理する際に付加される熱雑音によるチャネル推定の精度の低下を回避するために、送信側からはチャネル推定用シーケンスを複数回送信し、受信側で平均化することにより、熱雑音の影響を低減してチャネル推定の精度を向上するようにしている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

図１０には、ＯＦＤＭ伝送方式におけるチャネル推定並びにチャネル補正の仕組みを模式的に示している。

送信機からの伝送パケットは、ペイロードの前に、チャネル推定用シーケンスを送るチャネル推定部が付加されている。チャネル推定部は、例えば２個若しくはそれ以上のＯＦＤＭシンボルで構成される。

受信機では、時間軸信号として送られてきた受信信号を受信ＲＦ処理し、さらにＦＦＴ（すなわちＯＦＤＭ復調）を行なって周波数軸上に並んだサブキャリアに分離した後（図示しない）、パケットのチャネル推定部を取り出して、自分が保持する既知のチャネル推定用シーケンスと乗算を行ない、相関値を求める。

周波数軸上に並んだサブキャリアの中には、伝送で生じたフェージングにより掛けたものが存在することがある。そこで、チャネル推定用シーケンスに含まれる個々のサブキャリアについて、隣り合う複数本のサブキャリアと周波数軸上で平均化することで、フェージングの影響を除去する。図示の例では、周波数軸上で前後する３個のサブキャリアを平均化しているが、サブキャリアの個数は特に限定されない。経験的には、３個のサブキャリアで平均化すると精度は向上するが、５個のサブキャリアを用いると逆に精度が劣化することが知られている。また、さらにチャネル推定用の複数のＯＦＤＭシンボルと時間軸上で平均化して、チャネル推定の精度を向上する。

そして、このようにして得られたチャネル推定結果を、パケットのペイロード部に乗算して、チャネル特性に起因する振幅変動並びに位相回転を補正する操作を行なう。

また、遅延時間の大きな信号成分は雑音とみなすことができるので、チャネル推定の際に、時間軸上の受信ＯＦＤＭ信号に所定の矩形波を掛けることで、雑音を除去してチャネル推定の精度を上げることができる。この時間軸上で矩形波を乗算する処理は、周波数軸上で各サブキャリアからなる信号にｓｉｎｃ関数を畳み込むことに相当する。すなわち、周波数軸上で隣り合う複数のサブキャリアに対して、ｓｉｎｃ関数の振幅を重み付けして合成する。

図１１には、周波数軸上に並んだサブキャリアとｓｉｎｃ関数により割り当てられる重み係数の関係を示している。同図では、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１、４分の１のウィンドウ幅を持つ矩形波信号をそれぞれ掛ける場合のｓｉｎｃ関数、並びに、ウィンドウを設けずに重み付けする場合のｓｉｎｃ関数を表している。

各サブキャリアに対する重み付けは、ｓｉｎｃ関数の振幅値を近似することで行なう。図１２並びに図１３には、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１、４分の１の矩形波ウィンドウを掛ける場合のｓｉｎｃ関数によって、各サブキャリアに割り当てられる重み係数をそれぞれ示している。ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１の矩形波ウィンドウを掛ける場合、該当するサブキャリアへの重み係数を１とすると、その前後１つのサブキャリアに対し０．６の重み係数が割り当てられる。また、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の４分の１の矩形波ウィンドウを掛ける場合、該当するサブキャリアへの重み係数を１とすると、その前後１つのサブキャリアに対し０．９の重み係数が、さらに前後２つのサブキャリアに対し０．６の重み係数がそれぞれ割り当てられる。ちなみに矩形波ウィンドウを設けない場合は、重み付け平均を行なわないことに相当し、該当するサブキャリアにのみ重み係数１が割り当てられることになる。

図１４には、遅延時間の大きな信号成分を除去するために、ＯＦＤＭ復調により分離された各サブキャリアに対してｓｉｎｃ関数で重み付け合成を行なう場合のチャネル推定の仕組みを模式的に示している。この場合も、送信機からの伝送パケットは、ペイロードの前に、チャネル推定用シーケンスを送るチャネル推定部が付加されているものとする。

受信機では、時間軸信号として送られてきた受信信号を受信ＲＦ処理し、さらにＦＦＴ（すなわちＯＦＤＭ復調）を行なって周波数軸上に並んだ複数のサブキャリアに分離した後（図示しない）、パケットのチャネル推定部に相当する部分を取り出して、自分が保持する既知のチャネル推定シーケンスと乗算を行ない、相関値を求める。

次いで、チャネル推定用シーケンスに含まれる個々のサブキャリアについて、隣り合う複数本のサブキャリアに対しｓｉｎｃ関数の振幅で決定される重み係数を乗算した後、周波数軸上で平均化する。また、さらにチャネル推定用の複数のＯＦＤＭシンボルと時間軸上で平均化して、チャネル推定の精度を向上する。

そして、このようにして得られたチャネル推定結果を、パケットのペイロード部に乗算して、チャネル特性に起因する振幅変動並びに位相回転を補正する操作を行なう。

しかしながら、上述したようなチャネル推定方法では、隣り合う複数本のサブキャリアを単純平均するだけなので、重み付け合成により最適な合成が行なわれているという保証はなく、特性は劣化する。

また、隣り合うサブキャリアを重み付けして単純平均する場合、遅延時間の大きな信号の成分が切り取られてしまうことになるので、劣悪な環境においては特性が劣化してしまう。

例えば、あるサブキャリアについての時間軸上の遅延プロファイルを図１５とすると、図１２並びに図１３に示したｓｉｎｃ関数重み付け係数を用いてそれぞれ重み付け合成を行なう場合、図１６並びに図１７に示すように、遅延プロファイルにＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１並びに４分の１の矩形波ウィンドウを掛けることになるから、時間軸上の負方向の不要な成分を取り込むことになる。このような場合、時間軸上の正方向には有効な遅延プロファイルを含むものの、負方向の成分はノイズに過ぎない。また、４分の１の矩形信号を用いる場合には、遅延プロファイルの比較的大きな信号の成分まで切り取られてしまうので、劣悪な環境では特性の劣化が避けられない。

特開２０００−３５８０１０、段落番号００１３

本発明の目的は、伝送路経由でＯＦＤＭ信号を好適に受信することができる優れた受信装置、並びに、受信したＯＦＤＭ信号から伝送路が持つチャネル特性を高精度に推定することができる優れたチャネル推定装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、周波数軸上で隣り合う複数本のサブキャリアを最適に重み付け合成して、より正確なチャネル特性を推定することができる、優れた受信装置並びにチャネル推定装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、時間軸上の遅延プロファイルの有効な信号成分を切り出してより正確なチャネル推定を行なうことができる、優れた受信装置並びにチャネル推定装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、受信したＯＦＤＭ信号をフーリエ変換してサブキャリア毎の信号に分離してから、チャネル補正のために、パケットのプリアンブルとして含まれるチャネル推定用シーケンスを既知シーケンスで乗算してチャネル推定値を得る際に、時間軸上の遅延プロファイルの所望の信号成分を切り出す処理を行なうことを特徴とする受信装置である。

本発明は、ＯＦＤＭ信号を受信処理する受信装置に関する。ＯＦＤＭ伝送方式は、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強いという特徴がある。

伝搬路上ではチャネル特性の影響を受けて伝送信号の位相が回転するとともに信号振幅が変動することから、受信装置側では、元のデータを正しく復号するためには、チャネル特性を推定し、受信信号に対し位相回転量並びに振幅を補正するといったチャネル補正を行なう必要がある。

チャネル推定は、通常、パケットのプリアンブルとして含まれるチャネル推定用シーケンスを既知シーケンスで乗算して、その相関値により伝搬路上での位相回転量並びに振幅変動量を取得することにより行なわれる。また、隣り合う複数本のサブキャリアと周波数軸上で移動平均処理することでフェージングの影響を除去し、複数回のチャネル推定用シーケンスについて時間軸上で平均することで雑音によるチャネル推定の精度の低下を抑えるようにしている。さらに、遅延時間の大きな信号成分を雑音として除去するために、時間軸上の受信ＯＦＤＭ信号に所定の矩形波を掛ける操作が行なわれる。

この時間軸上で矩形波を乗算する処理は、サブキャリア毎に分離された信号に対しｓｉｎｃ関数で決定される重みをつけて合成することに相当する。しかしながら、隣り合う複数本のサブキャリアを単純平均するだけなので、重み付け合成により最適な合成が行なわれているという保証はなく、特性は劣化するという問題がある。また、遅延プロファイルの適当な信号成分を切り出していないという問題もある。

そこで、本発明に係る受信装置では、時間軸上で見ると遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理を施して、必要な遅延信号のみを取り出すようにした。この結果、より精度の高いチャネル推定が可能となる。また、精度の高いチャネル推定を行なうことで、ＯＦＤＭ受信装置としては、劣悪な通信環境においてもビット・エラー率を改善することができる。

時間軸上において遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理は、具体的には、サブキャリア毎に分離した信号を遅延プロファイルの移動量に相当する回転量だけ位相回転させてから、ｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成するという周波数軸上の平均化処理により実現する。

このときのサブキャリアの位相回転量は、時間軸上で遅延プロファイルに適用する矩形波の幅に依存する。具体的には、サブキャリアに与える位相回転量をＲ［ｄｅｇ］、矩形波の幅（但し、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する比率とする）をＷとおくと、位相回転量Ｒは、以下の式で表される。

Ｒ＝３６０×Ｗ ［ｄｅｇ］

但し、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する矩形波ウィンドウの比率Ｗ自体は設計事項である。

時間軸上で見ると遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理は、上述した周波数軸平均化処理の他に、時間軸上において、受信信号の遅延プロファイルから所望する信号成分を切り出すための矩形波ウィンドウを掛ける処理を行なうことによっても実現することができる。

この場合、サブキャリア毎に分離した信号を逆フーリエ変換して時間軸上の遅延プロファイルを得て、該遅延プロファイルの所望の信号成分の位置に適合する矩形波信号を乗算した後、フーリエ変換してサブキャリア毎の信号に再び分離するようにすればよい。

本発明によれば、受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、周波数軸上で隣り合う複数本のサブキャリアを最適に重み付け合成して、より正確なチャネル特性を推定することができる、優れた受信装置並びにチャネル推定装置を提供することができる。

また、本発明によれば、受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、時間軸上の遅延プロファイルの有効な信号成分を切り出してより正確なチャネル推定を行なうことができる、優れた受信装置並びにチャネル推定装置を提供することができる。

本発明によれば、受信したチャネル推定用シーケンスにおいて、サブキャリアを位相回転させてからｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成するが、これは、時間軸上で見ると遅延プロファイルを位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けることに相当するので、必要な遅延信号のみを取り出すことができ、より精度の高いチャネル推定が可能となる。また、精度の高いチャネル推定を行なうことで、ＯＦＤＭ受信装置としては、劣悪な通信環境においてもビット・エラー率を改善することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

図１には、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示している。この受信装置は、図２に示すように、同期用プリアンブルと、チャネル推定用プリアンブルを含んだパケットを受信するものとする。また、チャネル推定用プリアンブルには、１ＯＦＤＭシンボルからなる既知のチャネル推定用シーケンスが２個含まれているとする。

ＲＦ処理部２では、アンテナ１で受信したＯＦＤＭ信号に対し、所望の帯域を取り出すフィルタリング、低雑音電力増幅、周波数変換によるダウンコンバート、周波数変換時に生じる不要なサイドバンドの除去、ＡＤ変換が行なわれ、ベースバンド信号として出力する。

同期処理部３は、ベースバンド信号に含まれる同期用プリアンブル信号を用いて周波数誤差並びにシンボル・タイミングを検出して、周波数誤差の補正を行なう。

ガード・インターバル（ＧＩ）除去部４は、検出されたシンボル・タイミングに基づいて、ベースバンド信号に対し、１ＯＦＤＭシンボル毎に１ＯＦＤＭシンボル長からガード・インターバルに相当する信号を除いた時間幅のＦＦＴウィンドウ処理を施す。

ＦＦＴ部５は、入力されるベースバンド信号を１ＯＦＤＭシンボル毎に高速フーリエ変換して、サブキャリア毎の信号に分離する。

チャネル補正部６は、入力されるサブキャリアの信号のうち、チャネル推定用シーケンスに相当する信号を用いて、ＯＦＤＭ信号の伝搬路すなわちチャネルの特性を推定する。そして、チャネル推定結果から、サブキャリアの位相回転量や振幅変動を知ることができ、パケットのペイロード部に相当するサブキャリアの信号に対し位相並びに振幅の補正を施す。

復号部７は、チャネル補正後のデータ信号に対しシンボル判定を行ない、そのデータ信号に復号する。そして、復号データは、上位層（アプリケーション）によってデータ処理が施される。

チャネル補正部６では、受信したチャネル推定用シーケンスに相当する信号について、ＦＦＴ部５によりサブキャリア毎に分離した後、自分が保持する既知のチャネル推定用シーケンスと乗算を行なうことで、ＯＦＤＭ信号が通過してきたチャネル特性、すなわち位相回転量と振幅変動を算出することができる。

このチャネル推定の際、周波数軸上に並んだサブキャリアの中には伝送路で生じたフェージングにより欠けたものが存在することがあることから、隣り合う複数本のサブキャリアと周波数軸上で平均化することで、フェージングの影響を除去する。また、周波数軸上で各サブキャリアからなる信号にｓｉｎｃ関数を畳み込むことにより、重み付け合成を行なうことで、時間軸上で矩形波を乗算することに相当する処理を行なって、遅延時間の大きな雑音成分を信号から除去する。

しかしながら、隣り合う複数本のサブキャリアを単純平均するだけでは、時間軸上で遅延プロファイルを含まない領域を含んでしまうとともに、遅延時間は大きいが必要な信号成分が除去されてしまうという問題がある。このため、最適な合成が行なわれているという保証はなく、特性は劣化する。

そこで、本実施形態に係る受信装置では、チャネル補正部６でチャネル推定を行なう際に、時間軸上で見ると遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理を施して、必要な遅延信号のみを取り出すようにした。この結果、より精度の高いチャネル推定が可能となる。また、精度の高いチャネル推定を行なうことで、ＯＦＤＭ受信装置としては、劣悪な通信環境においてもビット・エラー率を改善することができる。

時間軸上において遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理は、具体的には、サブキャリア毎に分離した信号を遅延プロファイルの移動量に相当する回転量だけ位相回転させてからｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成するという周波数軸平均化処理により実現する。

この結果、必要な遅延信号のみを取り出すことができ、より精度の高いチャネル推定が可能となる。また、精度の高いチャネル推定を行なうことで、ＯＦＤＭ受信装置としては、劣悪な通信環境においてもビット・エラー率を改善することができる。

図３には、本実施形態に係るチャネル補正部６の内部構成を示している。チャネル補正部６には、時間軸信号として送られてきた受信信号を受信ＲＦ処理し、さらにＦＦＴ（すなわちＯＦＤＭ復調）を行なって周波数軸上に並んだ複数のサブキャリアに分離した後の信号が入力される。

まず、乗算部６１において、パケットのチャネル推定部に相当する部分を取り出して、自分が保持する既知のチャネル推定シーケンスと乗算を行なう。

次いで、位相回転部６２では、時間軸上での遅延プロファイルの移動量に相当する回転量だけサブキャリアを位相回転させる。位相回転量は、時間軸上で遅延プロファイルに適用する矩形波の幅に依存するが、この点については後述に譲る。

そして、重み付け合成部６３では、ｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成し、各サブキャリアにｓｉｎｃ関数の振幅で決定される重み係数を乗算した後、周波数軸上で平均化する。

その後、逆位相回転部６４では、位相回転部６２で与えた位相回転量だけサブキャリアを逆方向に回転させる。

このような位相回転部６２、重み付け合成部６３、及び逆位相回転部６４の処理によって、チャネル推定値を周波数軸上で平均化する。さらに、時間軸平均化部６５において、チャネル推定用の複数（２個）のＯＦＤＭシンボルについてチャネル推定値を時間軸上で平均化して、チャネル推定の精度を向上する。

そして、乗算部６６では、このようにして得られたチャネル推定結果を、パケットのペイロード部に乗算して、チャネル特性に起因する振幅変動並びに位相回転を補正する操作を行なう。

上述したように、位相回転部６２では、時間軸上での遅延プロファイルの移動量に相当する回転量だけサブキャリアを位相回転させるが、このときの位相回転量は、時間軸上で遅延プロファイルに適用する矩形波の幅に依存する。ここで、サブキャリアに与える位相回転量をＲ［ｄｅｇ］、矩形波の幅（但し、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する比率とする）をＷとおくと、位相回転量Ｒは、以下の式で表される。

Ｒ＝３６０×Ｗ ［ｄｅｇ］

ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する矩形波ウィンドウの比率Ｗ自体は設計事項である。上記の計算式によれば、Ｗを１／４、１／８に設定したときの適切な位相回転量はそれぞれ以下の通りとなる。

Ｗ＝１／４のとき、Ｒ＝３６０×１／４＝９０［ｄｅｇ］
Ｗ＝１／８のとき、Ｒ＝３６０×１／８＝４５［ｄｅｇ］

例えば、Ｗ＝１／４に設定したときにｓｉｎｃ関数で与えられるサブキャリアの重み付け係数は図１３に示した通りである。このとき、サブキャリア当たりの位相回転量を４５［ｄｅｇ］に設定したときの位相回転の例は下表の通りとなる。

そして、サブキャリア毎に分離した信号に対し４５ｄｅｇだけ位相回転を行なうことは時間軸上でＦＦＴウィンドウを１／４だけずらすことに相当するから、この場合の遅延プロファイルは図４に示す通り、図１７に示した場合よりも１／４ＦＦＴウィンドウの分だけ時間軸上で前に進む。

また、Ｗ＝１／４で且つサブキャリア当たりの位相回転量を９０［ｄｅｇ］に設定したときの位相回転の例は下表の通りとなる。

そして、９０ｄｅｇだけ位相回転を行なうことは時間軸上でＦＦＴウィンドウを１／２だけずらすことに相当するから、この場合の遅延プロファイルは図５に示す通り、図１７に示した場合よりも１／２ＦＦＴウィンドウの分だけ時間軸上で前に進む。また、図１２に示した場合よりも、遅延プロファイルの有効な信号成分が多く矩形波に取り込まれていることが確認できる。

既に述べたように、サブキャリア毎に分離した信号に対し４５度位相回転を行なうことは時間軸上でＦＦＴウィンドウを１／４だけずらすことに相当する。図６には、ＯＦＤＭ受信信号を時間軸上で見た様子を示している。同図に示すように、受信信号は、有効シンボル部分と、有効シンボルの前に設けられたガード・インターバルと、有効シンボルの終端からはみ出した遅延波部分からなる。サブキャリアに位相回転を与えない場合、有効シンボルに相当するＦＦＴウィンドウ１が設定され、図１２に示したようなチャネル情報となる。これに対し、サブキャリア毎に４５ｄｅｇの位相回転を与えると、時間軸上で後方に１／４だけずれたＦＦＴウィンドウ２となり、信号が歪むという問題がある。ガード・インターバルは、有効シンボルの終端からガード・インターバル長だけのシンボルのコピーを有効シンボルの先頭に付加したものであるから、これを利用して、受信信号のガード・インターバル部分における歪を除去することは可能である。

図３に示したチャネル補正部６の構成例では、時間軸上において遅延プロファイルを所望の位相回転量に応じた分だけ前に移動させてから矩形波を掛けるという処理を、周波数軸平均化処理の際に、各サブキャリアを重み付け合成する際にサブキャリアに所定の位相回転を与えることで実現している。勿論、時間軸上において、受信信号の遅延プロファイルから所望する信号成分を切り出すための矩形波ウィンドウを掛ける処理を行なうことによっても同様の操作が可能である。

図７には、受信信号の遅延プロファイルから所望する信号成分を切り出すための矩形波ウィンドウを掛ける処理を行なうように構成されたチャネル補正部６の構成例を示している。

チャネル補正部６には、時間軸信号として送られてきた受信信号を受信ＲＦ処理し、さらにＦＦＴ（すなわちＯＦＤＭ復調）を行なって周波数軸上に並んだ複数のサブキャリアに分離した後の信号が入力される。

まず、乗算部６１において、パケットのチャネル推定部に相当する部分を取り出して、自分が保持する既知のチャネル推定シーケンスと乗算を行なう。

次いで、ＩＦＦＴ部６７では、周波数軸上に並んだ各サブキャリアに対し、高速フーリエ逆変換を適用して、サブキャリア間の直交性を保ったまま時間軸上の信号に変換する。

そして、矩形信号乗算部６８では、時間軸上において、受信信号の遅延プロファイルから所望する信号成分を切り出すための、所望のウィンドウ幅を持つ矩形波を掛ける。図８には、ＩＦＦＴ後の遅延波プロファイルに対し、有効シンボル長の４分の１の矩形信号を乗算する様子を示している。これは、図３に示したチャネル補正部６において、各サブキャリアに９０ｄｅｇの位相回転を与える場合と同様の操作となる（図５を参照のこと）。

その後、ＦＦＴ部６９において、時間軸上の受信シンボルに高速フーリエ変換を施して、再びサブキャリア毎の信号に分離する。

ＩＦＦＴ部６７、矩形信号乗算部６８、及びＦＦＴ部６９における処理は、位相回転部６２、重み付け合成部６３、及び逆位相回転部６４の処理によって実現される、チャネル推定値の周波数軸平均化処理と等価である。さらに、時間軸平均化部６５において、チャネル推定用の複数（２個）のＯＦＤＭシンボルについてチャネル推定値を時間軸上で平均化して、チャネル推定の精度を向上する。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示した図である。 図２は、本発明の実施形態において使用する伝送パケットの構成例を示した図である。 図３は、チャネル補正部６の内部構成を示した図である。 図４は、サブキャリア毎に分離した信号に対し４５ｄｅｇだけ位相回転を行なう場合の時間軸上での遅延プロファイルを示した図である。 図５は、サブキャリア毎に分離した信号に対し９０ｄｅｇだけ位相回転を行なう場合の時間軸上での遅延プロファイルを示した図である。 図６は、ＯＦＤＭ受信信号を時間軸上で見た様子を示した図である。 図７は、受信信号の遅延プロファイルから所望する信号成分を切り出すための矩形波ウィンドウを掛ける処理を行なうように構成されたチャネル補正部６の構成例を示した図である。 図８は、ＩＦＦＴ後の遅延波プロファイルに対し、有効シンボル長の４分の１の矩形信号を乗算する様子を示した図である。 図９は、チャネル推定用シーケンスのうち一部のサブキャリアがフェージングの影響により欠けてしまう様子を示した図である。 図１０は、ＯＦＤＭ伝送方式における、チャネル推定の仕組みを模式的に示した図である。 図１１は、周波数軸上に並んだサブキャリアとｓｉｎｃ関数により割り当てられる重み係数の関係を示した図である。 図１２は、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１の矩形波ウィンドウを掛ける場合のｓｉｎｃ関数によって、各サブキャリアに割り当てられる重み係数を示した図である。 図１３は、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の４分の１の矩形波ウィンドウを掛ける場合のｓｉｎｃ関数によって、各サブキャリアに割り当てられる重み係数を示した図である。 図１４は、遅延時間の大きな信号成分を除去するために、ＯＦＤＭ復調により分離された各サブキャリアに対してｓｉｎｃ関数で重み付け合成を行なう場合のチャネル推定の仕組みを模式的に示した図である。 あるサブキャリアについての時間軸上の遅延プロファイルを示した図である。 図１６は、遅延プロファイルにＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の２分の１の矩形波ウィンドウを掛けた様子を示した図である。 図１７は、遅延プロファイルにＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長の４分の１の矩形波ウィンドウを掛けた様子を示した図である。

符号の説明

１…アンテナ
２…ＲＦ処理部
３…同期処理部
４…ガード・インターバル除去部
５…ＦＦＴ部
６…チャネル補正部
７…復号部
６１…乗算部
６２…位相回転部
６３…重み付け合成部
６４…逆位相回転部
６５…時間軸平均化部
６６…乗算部
６７…ＩＦＦＴ部
６８…矩形信号乗算部
６９…ＦＦＴ部

Claims (8)

1. ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
   チャネル上で伝送されたＯＦＤＭ信号を受信する受信手段と、
   ＯＦＤＭ信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換手段と、
   分離された各サブキャリア信号を用いてチャネル特性を推定してチャネル補正を行なうチャネル補正手段と、
   チャネル補正後のデータ信号に対しシンボル判定を行ない、元のデータ信号に復号する復号手段を備え、
   前記チャネル補正手段は、受信データに含まれるチャネル推定用シーケンスを既知シーケンスで乗算してチャネル推定値を得る際に、時間軸上の遅延プロファイルの所望の信号成分を切り出す処理を行なう、
   ことを特徴とする受信装置。
2. 前記チャネル補正手段は、サブキャリア毎に分離した信号を遅延プロファイルの時間軸上の所望の移動量に相当する回転量だけ位相回転させてから、ｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成し、その後、同じ位相回転量だけサブキャリアを逆方向に回転させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記チャネル補正手段は、サブキャリア毎に分離した信号に与える位相回転量を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する矩形波ウィンドウ幅の比率に応じて決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 前記チャネル補正手段は、サブキャリア毎に分離した信号を逆フーリエ変換して時間軸上の遅延プロファイルを得て、該遅延プロファイルの所望の信号成分の位置に適合する矩形波信号を乗算した後、フーリエ変換してサブキャリア毎の信号に再び分離する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
5. ＯＦＤＭ信号を伝送したチャネルの特性を推定するチャネル推定装置であって、
   フーリエ変換によりＯＦＤＭ信号を周波数軸上に並ぶ複数のサブキャリアに分離した後に、受信データに含まれるチャネル推定用シーケンスを既知シーケンスで乗算してチャネル推定値を得るチャネル推定値算出手段と、
   時間軸上の遅延プロファイルの所望の信号成分を切り出す処理を行なう信号成分抽出手段と、
   を具備することを特徴とするチャネル推定装置。
6. 前記信号成分抽出手段は、
   サブキャリア毎に分離した信号を遅延プロファイルの時間軸上の所望の移動量に相当する回転量だけ位相回転させる位相回転手段と、
   位相回転の値の信号に対し、ｓｉｎｃ関数を畳み込んで隣り合う複数本のサブキャリアを重み付け合成するｓｉｎｃ関数重み付け合成手段と、
   重み付け合成した後の信号を、前記位相回転手段による位相回転と同じ回転量だけサブキャリアを逆方向に回転させる逆位相回転手段と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のチャネル推定装置。
7. 前記位相回転手段は、サブキャリア毎に分離した信号に与える位相回転量を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボル長に対する矩形波ウィンドウ幅の比率に応じて決定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のチャネル推定装置。
8. 前記信号成分抽出手段は、
   サブキャリア毎に分離した信号を逆フーリエ変換して時間軸上の遅延プロファイルを得る逆フーリエ変換手段と、
   該遅延プロファイルの所望の信号成分の位置に適合する矩形波信号を乗算する矩形波信号乗算手段と、
   矩形波信号を乗算して該遅延プロファイルから所望の信号成分を切り出した後、フーリエ変換してサブキャリア毎の信号に再び分離するフーリエ変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のチャネル推定装置。
   

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