JP2007151046A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現する通信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる通信装置は、既知系列と当該既知系列と同一長のデータ系列とを含み、さらに、既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列がCP系列として挿入された信号、を繰り返し受信する通信装置であって、CP系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域変換器7と、周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化器8と、周波数領域の既知系列を用いてタップ係数系列を推定するタップ係数推定器12と、推定されたタップ係数系列を平滑化する平滑化器13と、を備える構成とした。
【選択図】 図1−2
【解決手段】本発明にかかる通信装置は、既知系列と当該既知系列と同一長のデータ系列とを含み、さらに、既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列がCP系列として挿入された信号、を繰り返し受信する通信装置であって、CP系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域変換器7と、周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化器8と、周波数領域の既知系列を用いてタップ係数系列を推定するタップ係数推定器12と、推定されたタップ係数系列を平滑化する平滑化器13と、を備える構成とした。
【選択図】 図1−2
Description
本発明は、周波数選択性フェージングの影響を受ける可能性のある通信環境で動作する通信装置に関するものであり、特に、周波数領域において受信信号の歪みを補償する通信装置に関するものである。
以下、従来の周波数領域における等化器について説明する。移動体通信では、反射,回折,散乱波によってマルチパス伝送路が形成され、送信波形は周波数選択性フェージングの影響を受ける。
上記周波数選択性フェージングの影響を克服するための技術として、近年、SC−FDE(Single Carrier - Frequency Domein Equalizer)方式が提案されている(下記非特許文献1参照)。SC−FDE方式においては、送信機側がデータ系列の前段にCP(Cyclic Prefix:サイクリックプレフィックス)を付加する。一般に、このCPは、データ区間の後部数個のデータと同じデータをコピーし付加する。一方、受信機側では、CPより後段のデータ区間を取り出し、周波数領域に変換し、周波数領域にて等化処理を行う。なお、等化処理を行うためには、伝送路の情報を予め知っているか、何らかの処理にて伝送路を推定する必要があり、特に、伝送路を推定する機能をもつ等化器を適応等化器という。
ここで、従来の適応等化器について説明する。適応等化器は、等化器と伝送路(タップ係数)推定器を備えている。等化器は、伝送路推定処理において推定されたタップ係数を用いて等化処理を行うフィルタである。また、伝送路推定器は、等化器に入力される前の周波数領域での系列と、適応フィルタの出力を時間領域に変換した後の系列と参照系列との誤差系列を周波数領域に変換した系列と、に基づいて、伝送路を推定する。この手法は、LMS(Least Mean Square)と呼ばれ、上記誤差系列の二乗平均誤差の評価関数を持ち、その評価関数を最小とするようにタップ係数を更新する。なお、上記参照系列とは、既知信号系列や、適応フィルタ出力後の信号を判定した信号系列、を意味する。
D.Falconer,S.L.Ariyavisitakul,A.Benyamin-Seeyar and B.Eidson,"Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Systems,"IEEE Commun.Mag.,Vol.40,pp.58-66,Apr.2002.
しかしながら、上記従来の手法では、たとえば、参照系列が短い場合、参照系列の周波数利得が変動し、この変動により周波数利得の低い成分が発生する。このような場合には、推定したタップ係数系列においても周波数利得が低い成分が発生することとなり、その結果、タップ係数推定速度および推定精度が低下する、という問題があった。
また、参照系列の周波数利得が比較的平坦な場合でも、参照系列長がデータ系列長より短いフレームフォーマットを用いた場合には、参照系列長を用いて推定したタップ係数をデータ系列長まで拡張するため、補間処理を必要とする。この補間処理により、上記と同様にタップ係数系列の周波数利得が変動し、周波数利得の低い成分が発生してしまうため、タップ係数推定速度および推定精度が低下する、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数領域の適応等化において、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現する通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、本発明にかかる通信装置は、予め既知の信号系列(時間領域の既知系列)と、当該既知系列と同一長のデータ系列と、を含み、さらに、前記既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列が、それぞれ当該既知系列およびデータ系列の前段にサイクリックプレフィックス(CP)系列として挿入された信号(時間領域受信信号)、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、たとえば、前記時間領域受信信号から前記CP系列を除去するCP除去手段と、CP系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列(既知系列と同一の系列)および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、を備え、前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする。
この発明によれば、参照系列の周波数利得が変動せず、推定したタップ係数系列についても周波数利得の低い成分の発生を回避できるので、従来技術と比較して、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる、という効果を奏する。
以下に、本発明にかかる通信装置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1−1は、本発明にかかる送信側の通信装置(送信機と呼ぶ)の構成例を示す図であり、データ変調器1と、CP(サイクリックプレフィックス)付加器2と、送信アンテナ3と、を備えている。また、図1−2は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の構成例を示す図であり、受信アンテナ4と、CP除去器5と、SP変換器6と、周波数領域変換器7と、等化器8と、時間領域変換器9と、PS変換器10と、判定器11と、タップ係数推定器12と、平滑化器13と、を備えている。また、図2は、上記通信装置(送信機,受信機)を用いるフレームフォーマットの一例を示す図であり、CP系列,UW(ユニークワード)系列,CP系列,Data(データ)系列…から構成されている。
図1−1は、本発明にかかる送信側の通信装置(送信機と呼ぶ)の構成例を示す図であり、データ変調器1と、CP(サイクリックプレフィックス)付加器2と、送信アンテナ3と、を備えている。また、図1−2は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の構成例を示す図であり、受信アンテナ4と、CP除去器5と、SP変換器6と、周波数領域変換器7と、等化器8と、時間領域変換器9と、PS変換器10と、判定器11と、タップ係数推定器12と、平滑化器13と、を備えている。また、図2は、上記通信装置(送信機,受信機)を用いるフレームフォーマットの一例を示す図であり、CP系列,UW(ユニークワード)系列,CP系列,Data(データ)系列…から構成されている。
つづいて、上記のように構成される実施の形態1の通信装置の動作を説明する。図1−1に示す送信機において、データ変調器1では送信データや制御信号等を変調する。CP付加器2では、図2に示すように、UW系列末尾およびData系列末尾の数シンボルをコピーし、それぞれUW系列およびData系列の前段に挿入する。そして、CP付加器2においてCPが挿入された信号系列が、送信アンテナ3から送信される。なお、UW系列とData系列はデータシンボル数が同一である。CPは、伝送路にて発生する遅延波の影響を受けた不連続なデータが周波数変換されることを防ぐために挿入する。また、CPの長さは、伝送路で発生する遅延波の最大遅延時間(想定される最大遅延時間)より長く設定する。
ここで、UWとしては、Chu系列やFrank-Zadoff系列のような、CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)系列の信号が主に使用される(下記非特許文献1参照)。これらの系列は周波数領域の振幅スペクトルが一定という性質を持つ。
一方、図1−2に示す受信機では、まず、受信アンテナ4において上記CPが挿入された信号系列(伝送路を経由した信号)を受信する。そして、所定の受信処理でベースバンドデジタル信号に変換された信号を、CP除去器5に対して出力する。ここで、簡単のため受信信号は1倍オーバーサンプリングとする。
CP除去器5では、図2に示すフレームフォーマットからUW系列とData系列の前段に付加されているCP系列の除去処理を行う。SP変換部6では、時間軸上直列に入力されるCP除去後の信号を並列にするシリアル/パラレル変換処理を行う。
周波数領域変換器7では、受信したUW系列(図2の「training block」に相当)を時間領域から周波数領域へ変換する。そして、周波数領域に変換されたUW系列を、等化器8とタップ係数推定器12へ出力する。ここで、周波数領域への変換は、フーリエ変換を用い、フーリエ変換処理には、DFT(Discrete Fourier Transform)もしくはFFT(Fast Fourier Transform)を用いる。以降のフーリエ変換処理も同様である。
等化器8は、図3のように構成され、たとえば、m個のタップ係数乗算器21が、周波数変換器7の出力である周波数領域のUW系列:RUW 1(n)〜RUW m(n)に対して、タップ係数推定器12の出力である推定タップ係数系列:WUW 1(n)〜WUW m(n):を乗算する。たとえば、等化器8の出力であるUW系列をYUW 1(n)〜YUW m(n)とすると、等化器8は、式(1)に示すように等化処理を行う。そして、式(1)の処理を行った結果として、UW系列YUW M(n)をタップ係数推定器12と時間領域変換器9へ出力する。
YUW M(n)=WUW M(n)*RUW m(n) …(1)
(M=1,2,…,m)
(M=1,2,…,m)
なお、mは系列の周波数領域の各要素であり、UW長をNUWとすると、NUW(=m)サンプル存在する。nは特定のUW系列に対して等化処理を行った場合の時間を表す。また、添字UWはUW系列であることを表す。
時間領域変換器9では、周波数領域のUW系列を時間領域へ変換する。周波数領域への変換は逆フーリエ変換を用い、逆フーリエ変換処理にはIDFTもしくはIFFTを用いる。以降の逆フーリエ変換処理も同様である。そして、時間領域に変換したUW系列を、PS変換器10へ出力する。
PS変換部10では、パラレル信号であるUW系列をシリアル信号に変換する。そして、シリアル信号に変換した後の信号を判定器11へ出力する。判定器11では、上記処理によって歪みを補償したUW系列に対して判定処理を行う。
タップ係数推定器12では、上記周波数領域変換器7の各UW系列出力信号と、上記等化器8の各UW系列出力信号と、予め周波数領域に変換され保持された参照系列(既知系列)と、を用いて、タップ係数を推定する。なお、参照系列は既知のUW系列である。具体的なタップ係数推定手法としては、たとえば、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いる。上記参照系列を用いることにより、誤差系列を時間領域で算出する必要がなく、式(2)にて推定処理を行うことができる。
WUW M(n+1)=WUW M(n)+1/2μ(SUW M(n)−YUW M(n))RUW M *(n)
…(2)
…(2)
なお、SUW M(n)は、予め周波数領域に変換された参照系列を表し、RUW M *(n)はRUW M(n)の複素共役である。また、μはタップ係数の更新を調整するパラメータであり、適切な値を設定する。
平滑化器13は、図4のように、PS変換器31と移動平均フィルタ32とSP変換器33から構成され、移動平均フィルタ32において、タップ係数推定器12から受け取ったタップ係数系列:WUW M(n)を平滑化する。移動平均フィルタのタップ数,各タップの重み係数は、UW長および想定される伝送路特性に基づいて、適切なタップ数と重み付けを設定する。そして、平滑化器13において平滑化されたタップ係数系列を等化器8へ出力する。
また、上記周波数領域変換器7においては、上記のようにUW系列を周波数領域へ変換した後、さらに、Data系列(図2の「data block」に相当)を時間領域から周波数領域へ変換し、その結果を等化器8へ出力する。そして、上記等化器8においては、上記のように等化処理を行った後、さらに、入力されたData系列に対して等化処理を行い、等化処理を行った後の信号を時間領域変換器9へ出力する。すなわち、等化器8は、周波数領域で推定したタップ係数系列を用いて、UW系列およびData系列に対して等化処理を行う。なお、乗算するタップ係数は、平滑化器13にて平滑化されたタップ係数系列を用いる。ここでの等化処理を式(3)に示す。
YD M(n)=WM(n)*RD M(n) …(3)
なお、RD M(n)は周波数変換器7の出力であるData信号系列を表し、WM(n)は平滑化器13の出力である推定タップ係数系列を表し、YD M(n)は等化器8の出力であるData信号系列を表す。
以降、時間領域変換器9,PS変換器10,判定器11は、受け取ったData系列に対して、上記UW系列に対する処理と同様の処理を行う。
そして、本実施の形態では、上記UW系列を用いたタップ係数推定器12の処理を繰り返し行うことにより、式(2)によるタップ係数系列の推定精度を向上させ、伝送路の歪みを補償する。
このように、本実施の形態においては、図2に示すフレームフォーマットを用い、タップ係数推定処理について、既知のUW系列である参照系列と等化処理後のUW系列との誤差算出を、周波数領域にて行うこととし、さらに、UW系列を用いて推定したタップ係数系列をData系列に適用する場合に、そのタップ係数系列を平滑化することとした。これにより、参照系列の周波数利得が変動せず、推定したタップ係数系列についても周波数利得の低い成分の発生を回避できるので、従来技術と比較して、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。
なお、本実施の形態においては、上記処理に限らず、たとえば、他の周波数領域でのタップ係数推定処理や時間領域でのタップ係数推定処理を用いた場合であっても、上記のようにタップ係数を平滑化することにより、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現できる。
実施の形態2.
図5は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態2の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態1の構成からCP除去器5を削除し、補間器14を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態1と異なる処理について説明する。
図5は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態2の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態1の構成からCP除去器5を削除し、補間器14を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態1と異なる処理について説明する。
図6は、実施の形態2のフレームフォーマットの一例を示す図である。ここでは、CP系列,Data系列,UW系列…の順にフレームを形成し、図示のとおり、UW系列のコピーをCP系列として設定する。なお、フレーム効率(1フレームにおけるData系列の割合)を高めるため、Data系列はUW系列よりも長く設定し、たとえば、UW系列の長さをNUWとし、Data系列の長さをNDとする(NUW<ND)。また、連続的に受信する各フレームのUWは同一のものを用いる。
つづいて、本実施の形態の受信機の動作を説明する。本実施の形態の受信機では、まず、ベースバンドデジタル信号に変換された受信信号を、CP系列を除去せずにSP変換器6へ出力し、SP変換部6が、時間軸上において直列に入力される受信信号を並列信号に変換する。
つぎに、周波数領域変換器7では、受信したCP系列(図6の「training block」に相当)を時間領域から周波数領域へ変換する。そして、周波数領域に変換されたCP系列を、等化器8とタップ係数推定器12へ出力する。
つぎに、タップ係数推定器12では、上記周波数領域変換器7の各CP系列出力信号と、上記式(1)により得られる等化器8の各CP系列出力信号と、予め周波数領域に変換された参照系列(既知系列)と、を用いて、上記式(2)によりタップ係数系列WUW M(n+1)を推定する。
そして、補間器14では、NUW長のタップ係数系列をND長まで拡張するため、補間処理を行う。図7は、補間器14の構成例を示す図である。具体的には、入力されるNUW長のタップ係数系列WUW M(n+1)を時間領域変換器41にて時間領域に変換し、その後、0(ゼロ)補間器42が、時間領域に変換されたNUW長のタップ係数系列WUW m(n+1)の末尾にゼロを挿入することで、タップ係数系列をND長まで拡張し、最終的に、周波数領域変換器43が、ND長に拡張された時間領域のタップ係数系列を周波数領域へ変換し、ND長の周波数領域のタップ係数系列を出力する。
つぎに、平滑化器13により平滑化されたND長の周波数領域のタップ係数系列を受け取った等化器8では、そのタップ係数系列を用いて、入力されたData系列に対して等化処理を行う。ここでの等化処理を式(4)に示す。ただし、Data系列長はNDである。
YD M(n)=WM(n)*RD M(n) …(4)
(M=1,2,…,m)
(M=1,2,…,m)
なお、RD M(n)は周波数変換器7の出力であるData系列を表し、WM(n)は平滑化器13の出力である推定タップ係数系列を表し、YD M(n)は等化器8の出力であるData系列を表す。また、mは系列の周波数領域の各要素であり、Data長をNDとすると、ND(=m)サンプル存在する。
このように、本実施の形態においては、UW系列がData系列より短い場合に、補間処理を用いて、推定したタップ係数系列をData系列長まで拡張し、その際に発生する振幅スペクトラムの変動を平滑化処理により軽減させることとした。これにより、UW系列がData系列より短い場合であっても、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現できる。
実施の形態3.
図8は、実施の形態3のフレームフォーマットの一例を示す図である。ここでは、UW系列,Data系列,CP系列…の順にフレームを形成し、図示のとおり、UW系列の後部数シンボルをコピーしてCP系列とし、Data系列の末尾にそのCP系列を挿入する。
図8は、実施の形態3のフレームフォーマットの一例を示す図である。ここでは、UW系列,Data系列,CP系列…の順にフレームを形成し、図示のとおり、UW系列の後部数シンボルをコピーしてCP系列とし、Data系列の末尾にそのCP系列を挿入する。
なお、実施の形態3の通信装置(送信機,受信機に相当)の構成は、前述の実施の形態2と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、前述の実施の形態2では、CP系列(図6の「training block」に相当)を用いてタップ係数推定処理を行ったが、本実施の形態では、タップ係数推定器12が、UW系列(図8の「training block」に相当)を用いてタップ係数推定処理を行う。
このように、本実施の形態においては、UW系列長分のCP系列を設定せずに、CP系列をUW系列長よりもさらに短く設定することとした。これにより、前述の実施の形態2と比較して、さらにフレーム効率(1フレームにおけるData系列の割合)を高めることができる。
実施の形態4.
図9は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態4の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態1の構成からCP除去器5を削除し、補間器15を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜3と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態2および3と異なる処理について説明する。
図9は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態4の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態1の構成からCP除去器5を削除し、補間器15を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜3と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態2および3と異なる処理について説明する。
まず、SP変換部6から並列信号を受け取った補間器15は、系列長NUWのUW系列をND長まで補間する。ここでは、UW系列の末尾に、系列長がNDになるまでゼロを付加することで、UW系列を補間する。つぎに、周波数領域変換器7では、ND長のUW系列を時間領域から周波数領域へ変換する。
つぎに、等化器8では、補間後のUW系列に対して等化処理を行う。ここでの等化処理を式(5)に示す。ただし、Data系列長はNDである。
YUW M(n)=WUW M(n)*RUW M(n) …(5)
(M=1,2,…,m)
(M=1,2,…,m)
なお、RUW M(n)は周波数変換器7の出力であるUW系列を表し、WUW M(n)はタップ係数推定器13の出力である推定タップ係数系列を表し、YUW M(n)は等化器8の出力であるData系列を表す。また、mは系列の周波数領域の各要素であり、UW長をNDとすると、ND(=m)サンプル存在する。
つぎに、タップ係数推定器12では、上記周波数領域変換器7の各UW系列出力信号と、上記式(5)により得られる等化器8の各UW系列出力信号と、予め時間領域で系列長NDに補間されかつ周波数領域に変換された参照系列(既知系列)と、を用いて、下記式(6)によりタップ係数系列WUW M(n+1)を推定する。ただし、Data系列長はNDである。
WUW M(n+1)=WUW M(n)+1/2μ(SUW M(n)−YUW M(n))RUW M *(n)
…(6)
…(6)
なお、SUW M(n)は予め時間領域で系列長NDに補間されかつ周波数領域に変換された参照系列を表し、RUW M *(n)はRUW M(n)の複素共役である。また、μはタップ係数の更新を調整するパラメータであり、適切な値を設定する。
また、本実施の形態において、補間器15は、上記処理で系列長NUWのUW系列をND長まで補間した後、Data系列に対しては補間処理を行わず、そのままの状態で周波数領域変換器7へ出力する。
このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態2のように、タップ係数系列推定後に補間処理を行うのではなく、UW系列の等化処理およびタップ係数推定処理を行う前に、NUW長のUW系列長をData系列長NDまで拡張(補間)し、系列長NDでタップ係数系列を推定することとした。これにより、UW系列がData系列より短い場合であっても、実施の形態2,3と同様に、良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。
実施の形態5.
図10は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態5の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態4の構成に対して、CP除去器5,UW検出/選択器16を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜4と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態1〜4と異なる処理について説明する。
図10は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態5の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態4の構成に対して、CP除去器5,UW検出/選択器16を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜4と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態1〜4と異なる処理について説明する。
図11は、実施の形態5のフレームフォーマットの一例を示す図である。図11において、フレーム(flame)#1は、CP#1(UW#1)系列,UW#1系列,Data#1系列,UW#1(CP#1)系列で構成され、フレーム#2は、CP#2(UW#2)系列,UW#2系列,Data#2系列,UW#2系列で構成されている。
たとえば、本実施の形態のフレーム#1は、データブロック(data block)をData#1系列とUW#1系列で構成し、タイミングブロック(Training block)としてUW#1系列をコピーしてデータブロックの前に付加し、さらに、UW#1系列をコピーしてCP#1系列として扱い、そのCP#1系列をフレームの先頭に付加する。また、フレーム#2についても同様に構成する。そして、送信機側においては、フレーム#1とフレーム#2を交互に送信する。
なお、本実施の形態においては、UW#1系列およびUW#2系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性の系列を選ぶ。図12は、UW#1系列およびUW#2系列の一例を示す図である。
つづいて、本実施の形態の受信機の動作を説明する。本実施の形態の受信機では、まず、CP除去器5においてCP系列(CP#1系列またはCP#2系列に相当)を除去し、CP除去後の受信信号をSP変換器6とUW検出/選択器16へ出力する。
UW検出/選択器16では、CPが除去された受信信号に基づいて、フレーム#1またはフレーム#2のどちらを受信しているかを判別する。UW検出には、予め保持している時間領域のUW#1系列(参照系列#1)およびUW#2系列(参照系列#2)との相関処理を行う。そして、相関値の大きい方の参照系列を選択し、周波数領域に変換し、データ系列長まで拡張された周波数領域の参照系列をタップ係数推定器12へ出力する。
一方、SP変換器6,補間器15,周波数領域変換器7では、それぞれ前述した実施の形態と同様の処理が行われ、さらに、タップ係数推定器1−12では、データ系列長まで拡張されたUW#1系列またはUW#2系列を入力とした周波数領域変換器7の出力信号と、等化器8の出力信号と、UW検出/選択器16の出力系列であるデータ系列長の参照系列と、を用いて、前述した伝送路推定を行う。
このように、本実施の形態においては、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうように選ばれた複数のUWを用いることとし、これらのUWを使用して、前述した実施の形態と同様の処理で、タップ係数を推定することとした。これにより、さらに良好な伝送路推定速度および伝送路推定精度を実現することができる。
なお、本実施の形態においては、実施の形態4の構成に対して本実施の形態の特徴的な構成を付加する形で説明したが、これに限らず、たとえば、複数のUWを使用可能とした実施の形態1〜3のフレームフォーマットを採用し、かつ、本実施の形態のUW検出/選択器16を実施の形態1〜3の構成に対して適用した場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、用いるUWを2種類としたが、これに限らず、3種類以上のUWを用いてフレームフォーマットを構成することとしてもよい。
実施の形態6.
図13は、実施の形態6のフレームフォーマットの一例を示す図である。図13において、フレーム#1は、CP系列,UW#1系列,Data系列,CP系列の順に配置され、フレーム#2は、CP系列,UW#2系列,Data系列,CP系列の順に配置されている。
図13は、実施の形態6のフレームフォーマットの一例を示す図である。図13において、フレーム#1は、CP系列,UW#1系列,Data系列,CP系列の順に配置され、フレーム#2は、CP系列,UW#2系列,Data系列,CP系列の順に配置されている。
たとえば、本実施の形態のフレーム#1は、UW#1系列末尾の数シンボルをCP系列としてコピーし、UW#1系列の先頭およびData系列の末尾に付加する。同様に、フレーム#2についても、UW#2系列末尾の数シンボルをCP系列としてコピーし、UW#2系列の先頭およびData系列の末尾に付加する。
なお、実施の形態6の通信装置(送信機,受信機に相当)の構成は、前述の実施の形態5と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
このように、本実施の形態においては、複数のUW系列を用いる場合であっても、UW系列長分のCP系列を設定せずに、CP系列をUW系列長よりも短く設定することとした。これにより、前述の実施の形態5と比較して、さらにフレーム効率(1フレームにおけるData系列の割合)を高めることができる。
実施の形態7.
図14は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態7の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態5および6の構成からタップ係数推定器12,UW検出/選択器16を削除し、タップ係数推定器12a,UW検出/選択器16a,減算器17,SP変換器18,周波数領域変換器19を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜6と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態5および6と異なる処理について説明する。
図14は、本発明にかかる受信側の通信装置(受信機と呼ぶ)の実施の形態7の構成例を示す図であり、この受信機は、前述した実施の形態5および6の構成からタップ係数推定器12,UW検出/選択器16を削除し、タップ係数推定器12a,UW検出/選択器16a,減算器17,SP変換器18,周波数領域変換器19を追加した構成となっている。なお、前述の実施の形態1〜6と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態5および6と異なる処理について説明する。
本実施の形態においては、まず、UW検出/選択器16aが、CPが除去された受信信号に基づいて、フレーム#1またはフレーム#2のどちらを受信しているかを判別する。UW検出には、予め保持している時間領域の参照系列#1および参照系列#2との相関処理を行う。そして、相関値の大きい方の参照系列を選択し、選択した参照系列を減算器17へ出力する。
つぎに、減算器17が、UW検出/選択器16aにより選択された参照系列と、時間領域のPS変換部10の出力信号と、の誤差を算出し、その誤差信号系列をSP変換器18へ出力する。つぎに、SP変換器18が、受け取った誤差信号系列をシリアル系列からパラレル系列に変換し、その結果を周波数領域変換器19へ出力する。つぎに、周波数領域変換器19が、パラレルの誤差信号系列を時間領域から周波数領域へ変換し、その結果をタップ係数推定器12aへ出力する。
そして、タップ係数推定器12aが、データ系列長まで拡張されたUW#1系列またはUW#2系列を入力とした周波数領域変換器7の出力信号と、周波数領域変換器19の出力信号と、を用いて伝送路推定を行う。
このように、本実施の形態においては、タップ係数推定処理を行う場合に、参照系列(UW系列)と等化処理後の信号系列との誤差算出を時間領域にて行うこととした。これにより、複数のUW系列を用いてタップ係数を推定した場合においても、前述した実施の形態5および6と同等の効果を得ることができる。
以上のように、本発明にかかる通信装置は、周波数選択性フェージングの影響を受ける可能性のある通信環境で動作する受信機として有用であり、特に、適応等化器を備えた受信機に適している。
1 データ変調器
2 CP付加器
3 送信アンテナ
4 受信アンテナ
5 CP除去器
6 SP変換器
7 周波数領域変換器
8 等化器
9 時間領域変換器
10 PS変換器
11 判定器
12,12a タップ係数推定器
13 平滑化器
14,15 補間器
16,16a UW検出/選択器
17 減算器
18 SP変換器
19 周波数領域変換器
21 タップ係数乗算器
31 PS変換器
32 移動平均フィルタ
33 SP変換器
41 時間領域変換器
42 0補間器
43 周波数領域変換器
2 CP付加器
3 送信アンテナ
4 受信アンテナ
5 CP除去器
6 SP変換器
7 周波数領域変換器
8 等化器
9 時間領域変換器
10 PS変換器
11 判定器
12,12a タップ係数推定器
13 平滑化器
14,15 補間器
16,16a UW検出/選択器
17 減算器
18 SP変換器
19 周波数領域変換器
21 タップ係数乗算器
31 PS変換器
32 移動平均フィルタ
33 SP変換器
41 時間領域変換器
42 0補間器
43 周波数領域変換器
Claims (8)
- 予め既知の信号系列(時間領域の既知系列)と、当該既知系列と同一長のデータ系列と、を含み、さらに、前記既知系列末尾およびデータ系列末尾の数シンボルをコピーして得られた信号系列がサイクリックプレフィックス(CP)系列として設定された信号(時間領域受信信号)、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
前記時間領域受信信号から前記CP系列を除去するCP除去手段と、
CP系列除去後の受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列(既知系列と同一の系列)および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
を備え、
前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。 - データ系列と、当該データ系列よりも短い予め既知の信号系列(時間領域の既知系列)と、を有し、前記既知系列の全部または一部のコピーがサイクリックプレフィックス(CP)系列として設定された信号(時間領域受信信号)、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
前記時間領域受信信号から周波数領域の既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
前記周波数領域の既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列、周波数領域の参照系列(既知系列と同一の系列)および前記等化手段が出力する周波数領域の既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
補間処理により、前記既知系列を用いて推定されたタップ係数系列をデータ系列長まで拡張する補間手段と、
拡張後のタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
を備え、
前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。 - 前記補間手段は、
前記タップ係数推定手段により推定された周波数系列のタップ係数系列を時間領域へ変換する時間領域変換手段と、
時間領域に変換されたタップ係数系列に対してゼロ補間を行い、タップ係数系列をデータ系列長まで拡張するゼロ補間手段と、
データ系列長まで拡張された時間領域のタップ係数系列を周波数領域へ変換する周波数領域変換手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の通信装置。 - データ系列と、当該データ系列よりも短い予め既知の信号系列(時間領域の既知系列)と、を有し、前記既知系列の全部または一部のコピーがサイクリックプレフィックス(CP)系列として設定された信号(時間領域受信信号)、を繰り返し受信し、かつ、前記データ系列を等化する通信装置であって、
補間処理により、前記時間領域の既知系列をデータ系列長まで拡張する補間手段と、
補間後の受信信号から周波数領域の拡張後既知系列およびデータ系列を生成する周波数領域信号生成手段と、
前記周波数領域の拡張後既知系列およびデータ系列を等化する等化手段と、
前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の拡張後既知系列、周波数領域の参照系列(保持している既知系列をデータ系列長まで拡張した系列)および前記等化手段が出力する周波数領域の拡張後既知系列を用いて、タップ係数系列を繰り返し推定するタップ係数推定手段と、
推定されたタップ係数系列に対して平滑化を行い、平滑化後のタップ係数系列を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力する平滑化手段と、
を備え、
前記タップ係数推定手段は、タップ係数系列の推定処理に用いる、前記参照系列と前記等化手段が出力する拡張後既知系列との誤差信号系列を、周波数領域で算出することを特徴とする通信装置。 - 前記補間手段は、前記時間領域の既知系列に対してゼロ補間を行うことにより、データ系列長の拡張後既知系列を生成することを特徴とする請求項4に記載の通信装置。
- さらに、
前記時間領域受信信号に含まれる既知系列を検出し、予め保持している時間領域の複数の参照系列の中から、前記検出された既知系列との相関値が最大となる参照系列を選択し、さらに、選択した参照系列に基づいて前記周波数領域の参照系列(既知系列長またはデータ系列長の参照系列)を生成する参照系列選択手段、
を備え、
検出対象の既知系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性を持つ複数の系列を採用することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の通信装置。 - さらに、
前記時間領域受信信号に含まれる既知系列を検出し、予め保持している時間領域の複数の参照系列の中から、前記検出された既知系列との相関値が最大となる参照系列を選択する参照系列選択手段、
を備え、
前記タップ係数推定手段は、前記周波数領域における誤差信号系列の算出処理に代えて、選択した参照系列と等化後の既知系列との誤差信号系列を時間領域で算出し、得られた時間領域の誤差信号系列を周波数領域の誤差信号系列に変換し、その後、当該周波数領域の誤差信号系列と前記周波数領域信号生成手段が出力する周波数領域の既知系列とを用いてタップ係数系列を推定することとし、
また、前記参照系列選択手段による検出対象の既知系列として、互いの周波数利得の低い成分を打ち消しあうような特性を持つ複数の系列を採用することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の通信装置。 - 前記平滑化手段は、
推定されたパラレルのタップ係数系列をシリアル系列に変換するPS変換手段と、
前記シリアル系列の移動平均を計算する移動平均フィルタ手段と、
平均化処理後のシリアル系列をパラレル系列に変換し、その変換結果を、前記データ系列を等化する際のタップ係数系列として出力するSP変換手段と、
を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005346225A JP2007151046A (ja) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | 通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005346225A JP2007151046A (ja) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | 通信装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007151046A true JP2007151046A (ja) | 2007-06-14 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005346225A Pending JP2007151046A (ja) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | 通信装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007151046A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009044699A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | National Institute Of Information & Communication Technology | 無線端末、データ送信方法、データ受信方法 |
JP2009044698A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | National Institute Of Information & Communication Technology | 無線端末、データ送信方法 |
JP2009049882A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Mobile Techno Corp | 伝搬路推定装置及び受信装置 |
JP2014027502A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Japan Radio Co Ltd | 受信装置及び受信方法 |
WO2015033524A1 (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | 日本電気株式会社 | デジタル処理装置及びデジタル処理方法 |
-
2005
- 2005-11-30 JP JP2005346225A patent/JP2007151046A/ja active Pending
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