JP2007158721A - 受信機およびシンボル区間抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を抽出し、これらの変動に影響されること無く一定の受信品質を保持する。
【解決手段】 伝搬路状況の推定を行ない、先行波の到来時刻および遅延波の到来時刻の差である遅延時間と推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成する伝搬路状況推定部（２４）と、遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、各分離シンボル区間における受信品質を示すデータを算出する受信品質データ算出部（２６）と、その算出された受信品質を示すデータのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定する使用シンボル抽出区間選定部（２７）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＯＦＤＭ、ＭＣ−ＣＤＭＡまたはＯＦＣＤＭ等のマルチキャリア伝送システムに用いられる受信機およびその受信機のシンボル区間抽出方法に関する。

従来、例えばＯＦＤＭシステムにおいて、マルチパス等を原因とする遅延波が到来した時に、隣接シンボルからの干渉を防ぐために、データシンボルの前にガードインターバル（以下、「ＧＩ」と呼称する。）を付加して送信する技術が知られている。このＧＩは、前記データシンボルの最後尾の一部をコピーしたものである。例えば、ＯＦＤＭシステムの受信機において、マルチパス環境下で最初に到来した波（以下、先行波）からＧＩ長以下の遅延時間の遅延波が到来した場合、先行波のデータシンボルと同期させてＧＩを除去し、データシンボルを取り出し、復調することで隣接データシンボルからの干渉を抑制することができる。

一方、先行波からＧＩ長を超える遅延時間の遅延波が到来した場合は、隣接シンボルからの干渉を受け、シンボル間干渉、キャリア間干渉が生じ、誤り率が大きく劣化してしまう。この特性劣化への解決策として、まず第１に、ＧＩ長を大きく設定する手法が知られている。しかし、この手法では冗長度が増加し、通信効率の劣化につながってしまう。また、第２および第３の解決策としては、特開２００３−１８８８４７、または（非特許文献１）に開示されている手法が知られている。

図１２は、従来の受信機の概略構成を示すブロック図である。アンテナ１２０が受信した受信信号のうちプリアンブルは、プリアンブル抽出部１２１が抽出する。同期確立部１２２は、復調装置全体の同期をとる。遅延時間差推定部１２３は、遅延波の遅延時間差を推定する。サブキャリア位相・振幅抽出部１２４は、各サブキャリアの位相・振幅情報を検出する。使用シンボル抽出部１２５は、遅延時間差推定部１２３で推定した最大遅延時間差に基づいて干渉のないシンボルを抽出する。

使用シンボル抽出部１２５で抽出されたシンボルは、整合フィルタ部１２６においてサブキャリア毎に分離される。キャリア間干渉除去部１２７は、整合フィルタ部１２６で分離された各サブキャリアからキャリア間干渉を除去する。伝搬路特性等化部１２８は、各サブキャリアの位相・振幅変動を補正する。シンボル判定部１２９は、伝搬路特性等化部１２８から入力されたデータに基づいて、データ復調信号系列を出力する。Ｐ／Ｓ変換部１３０は、並列に入力された信号を直列の信号に変換して出力する。

上記のような構成により、図１３に示すように、隣接シンボルからの干渉を受けていないＯＦＤＭシンボル区間のみを抽出し（図１３の使用シンボル区間）、抽出した前記ＯＦＤＭシンボル区間を用いて整合フィルタで各サブキャリアに分離した後、前記ＯＦＤＭシンボルを抽出したことにより生じるサブキャリア間干渉を除去する。これにより、ＧＩを超える遅延波が到来しても、通信効率を低下させることなく、大きな特性劣化を防ぐことができる。
特開２００３−１８８８４７号公報 ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ．ＦＵＮＤＡＭＥＮＴＡＬＳ ＶＯＬ．Ｅ８５−Ａ，ＮＯ．１２ ＤＥＣＥＭＢＥＲ ２００２，Ｐ．２８５９

しかしながら、上記のような手法で使用シンボルを抽出すると、隣接シンボルからの干渉成分、例えば、図１３の斜線で塗りつぶした部分については除去できるが、同時に、先行波およびＧＩ内の遅延時間の遅延波の自シンボル信号、例えば、図１３の格子で塗りつぶした部分も除去することとなる。つまり、貴重な信号エネルギーを除去することとなってしまい、その結果、サブキャリアに分離した後のＳＮＲ（またはＳＩＮＲ）が小さくなり、干渉成分を除去したにもかかわらず誤り率特性が劣化する場合がある。特に、遅延時間の大きい遅延波が到来したときは顕著である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を抽出し、これらの変動に影響されること無く一定の受信品質を保持することができる受信機およびシンボル区間抽出方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る受信機は、マルチキャリア伝送方式で無線信号を受信する受信機であって、伝搬路状況の推定を行ない、最初に到来した先行波の到来時刻および前記先行波より遅れて到来した遅延波の到来時刻の差である遅延時間と前記推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成する伝搬路状況推定部と、前記遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、前記各分離シンボル区間における受信品質を示すデータを算出する受信品質データ算出部と、前記算出された受信品質を示すデータのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定する使用シンボル抽出区間選定部と、を備え、前記選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出することを特徴としている。

このように、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定し、その選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を選定することが可能となる。その結果、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に影響されることなく一定の受信品質を保持することが可能となる。なお、伝搬路の推定には、パイロットシンボルを用いる手法を採っても良いが、本発明は、これに限定されるわけではない。パイロットシンボルを用いる手法以外の手法で、遅延プロファイルを推定しても良い。

（２）また、本発明に係る受信機において前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記受信品質を示すデータのうち、受信品質が最上位であるデータに対応する分離シンボル区間を選定することを特徴としている。

このように、受信品質が最上位であるデータに対応する分離シンボル区間を選定し、その選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を選定することが可能となる。その結果、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に影響されることなく一定の受信品質を保持することが可能となる。

（３）また、本発明に係る受信機において、前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記受信品質を示すデータと、予め定められた閾値とを比較して、前記受信品質を示すデータが前記閾値よりも良好である場合に、当該データに対応する分離シンボル区間を選定することを特徴としている。

このように、受信品質を示すデータが閾値よりも良好である場合に、当該データに対応する分離シンボル区間を選定するので、一定の受信品質を保持しつつ演算量を少なくさせることができる。すなわち、フレーム毎またはパケット毎などに使用シンボル区間を更新する際に、その都度使用シンボル区間を算定すると演算量が多くなってしまうので、閾値よりも受信品質が良好である場合のみに当該データに対応する分離シンボル区間を選定するのである。これにより、演算量を減らしつつ受信品質を保持することができる。

（４）また、本発明に係る受信機において、前記使用シンボル抽出区間選定部は、受信したパイロットシンボルよりも先に到来したパイロットシンボルに基づいて算出されたシンボル区間において前記受信したパイロットシンボルを抽出した場合の受信品質を示すデータが、予め定められた閾値よりも良好である場合は、先に到来したパイロットシンボルに基づいて算出されたシンボル区間を、前記受信したパイロットシンボルの分離シンボル区間とすることを特徴としている。

このように、先に到来したパイロットシンボルについての受信品質が、予め定められた閾値よりも良好である場合は、先に到来したパイロットシンボルに基づいて算出されたシンボル区間を、受信したパイロットシンボルの分離シンボル区間とするので、一定の受信品質を保持しつつ演算量を少なくさせることができる。

（５）また、本発明に係る受信機は、前記閾値を記憶する記憶部を備えることを特徴としている。

このように、閾値を記憶するので、受信品質を示すデータと閾値の比較し、比較の結果、受信品質を示すデータが閾値よりも良好である場合に、当該データに対応する分離シンボル区間を選定することができる。これにより、一定の受信品質を保持しつつ演算量を少なくさせることができる。

（６）また、本発明に係る受信機において、前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記推定された伝搬路状況に応じて、データシンボル区間、パイロットシンボル区間、フレーム区間、またはパケット区間ごとに前記分離シンボル区間を選定することを特徴としている。

このように、分離シンボル区間を選定するので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を抽出することが可能となる。

（７）また、本発明に係る受信機において、前記受信品質を示すデータは、信号成分対干渉成分および雑音成分の比、または信号成分対干渉成分の比であることを特徴としている。

このように、受信品質を示すデータは、信号成分対干渉成分および雑音成分の比、または信号成分対干渉成分の比であるので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を抽出することが可能となる。

（８）また、本発明に係る受信機において、前記伝搬路状況推定部は、受信信号から抽出されたパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとに基づいて伝搬路状況を推定することを特徴としている。

このように、パイロットシンボルを用いることによって、従来の構成に大きな変更を加えることなく本発明を実施することが可能となる。

（９）また、本発明に係るシンボル区間抽出方法は、マルチキャリア伝送方式で無線信号を受信する受信機のシンボル区間抽出方法であって、受信信号から抽出されたパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとに基づいて伝搬路状況の推定を行なうステップと、最初に到来した先行波の到来時刻および前記先行波より遅れて到来した遅延波の到来時刻の差である遅延時間と前記推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成するステップと、前記遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、前記各分離シンボル区間における受信品質を示すデータを算出するステップと、前記算出された受信品質を示すデータのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定するステップと、前記選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。

このように、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定し、その選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を選定することが可能となる。その結果、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に影響されることなく一定の受信品質を保持することが可能となる。

本発明によれば、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定し、その選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するので、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従した最適な使用シンボル区間を選定することが可能となる。その結果、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に影響されることなく一定の受信品質を保持することが可能となる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る受信機では、伝搬路状況の推定を行ない、最初に到来した先行波の到来時刻および先行波より遅れて到来した遅延波の到来時刻の差である遅延時間と、その推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成する。そして、その遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、各分離シンボル区間における受信品質を示すデータ、例えば、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号電力対干渉電力および雑音電力）を算出する。この算出されたＳＩＮＲのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定し、選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る受信機は、遅延プロファイルから遅延波による干渉量を求め、信号電力対干渉電力および雑音電力（ＳＩＮＲ）が最大となる分離シンボル区間を選定し、その分離シンボル区間を使用してサブキャリア分離を行なう。

図１は、第１の実施形態におけるフレームフォーマットの一例を示す図である。図１に示すように、データシンボルの前に既知信号であるパイロットシンボルを付加して送信する。第１の実施形態および、以下の実施形態に係るフレームフォーマットは、これに限らず、遅延プロファイル、および雑音電力が推定することが可能な構成であればよい。また、以下の実施形態では、受信信号のパイロットシンボルから伝搬路状況を推定し、遅延プロファイルを推定する場合について説明するが、遅延プロファイルの取得方法は、推定可能であればこれに限らない。

図２は、第１の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。この受信機２０は、アンテナ２１で無線信号を受信し、パイロット抽出部２２で受信した無線信号からパイロットシンボルを抽出する。サブキャリア位相・振幅推定部２３は、パイロットシンボルから、チャネル変動による各サブキャリアの位相・振幅の変動を推定する。この推定した各サブキャリアの位相・振幅を伝搬路状況推定部２４および復調部３０に入力する。

伝搬路状況推定部２４は、サブキャリア位相・振幅推定部２３において推定したサブキャリア位相・振幅から遅延プロファイルを推定する。同期部２５は、伝搬路状況推定部２４が推定した遅延プロファイルから最初に到来したとする波との同期をとる。ＳＩＮＲ推定部２６は、推定した遅延プロファイルから、サブキャリア分離に使用するシンボル区間（以下、「分離シンボル区間」と呼称する。）を可変した時の各々の信号Ｓ対（干渉Ｉ＋雑音Ｎ）比を推定する。使用シンボル抽出区間選定部２７は、ＳＩＮＲ推定部２６で算出した分離シンボル区間毎のＳＩＮＲ値のうち、ＳＩＮＲが最大となる分離シンボル区間を選定する。使用シンボル抽出部２８は、使用シンボル抽出区間選定部２７で選定された分離シンボル区間を使用シンボル区間として抽出する。ここで、抽出するシンボルを使用シンボルと呼ぶ。

サブキャリア分離部２９は、使用シンボル抽出部２８で抽出した使用シンボルを用いて時間信号を各周波数信号に変換する。復調部３０は、サブキャリア分離部２９で分離した各サブキャリア信号のチャネル特性を等化し、データ復調、チャネル復号する。Ｐ／Ｓ変換部３１は、並列に入力された信号を直列の信号に変換して出力する。

なお、ＳＩＮＲ推定部２６は、受信品質データ算出部を構成する。

次に、以上のように構成された第１の実施形態に係る受信機の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。まず、パイロット抽出部２２において、受信信号からパイロットシンボル部分を抽出する（ステップＳ１）。次に、伝搬路状況推定部２４において、抽出されたパイロットシンボルより伝搬路推定を行い、遅延プロファイルを推定する（ステップＳ２）。伝搬路状況推定部２４が推定した遅延プロファイルは、例えば、図４に示すように推定される。

次に、ＳＩＮＲ推定部２６は、推定された遅延プロファイルからシンボルのＳＩＮＲ（信号電力対干渉電力および雑音電力）を推定する区間を選定する（ステップＳ３）。図４に、ＳＩＮＲを推定する区間を選定した一例を示す。ここでは、最初に到来した先行波（図４中の＃１）および先行波の後に到来した遅延波（図４中の＃２〜＃６）が到来したタイミングのサンプルポイントｄ_１〜ｄ_６から区間ｔｄ_１〜ｔｄ_６をＳＩＮＲの推定を行う区間として選定した例である。なお、このＳＩＮＲを推定する区間選定は、これに限らず、データシンボルの全サンプルポイント、または、データシンボルのサンプルポイントのｎポイント毎などの推定が可能である。

次に、選定した区間ｔｄ_ｉ（図４では、ｉ＝１，２，・・・６）について、各々の区間を使用してサブキャリアを分離した場合のＳＩＮＲについて推定する（ステップＳ４）。選定した各区間ｔｄ_ｉでのＳＩＮＲ推定値を「ＳＩＮＲ_ｔｄｉ」とする。

次に、使用シンボル抽出区間選定部２７において、上記のように推定されたＳＩＮＲ推定値「ＳＩＮＲ_ｔｄｉ」について、数式（１）を満たす区間をサブキャリア分離に使用するシンボル区間である使用シンボル区間ｔｄ_ｍと選定する（ステップＳ５）。

ただし、ｉはＳＩＮＲを推定したサンプルポイント数を表わす。この数式（１）のように推定したＳＩＮＲ値が最大となるシンボル抽出区間を使用シンボル区間とする。

次に、使用シンボル抽出部２８において、数式（１）により選定した使用シンボル区間ｔｄ_ｍで、データシンボルを抽出し（ステップＳ６）、サブキャリア分離部２９において、その抽出されたデータシンボルを用いてサブキャリア分離を行う（ステップＳ７）。最後に、復調部３０において、サブキャリア分離された各サブキャリアの信号を、推定したサブキャリア位相・振幅値で伝搬路特性を等化し、データ復調、チャネル復号して、データを得る（ステップＳ８）。

上記において、使用シンボル区間ｔｄ_ｍを、数式（１）の推定したＳＩＮＲ値が最大となるシンボル抽出区間で選定したが、データシンボルのサンプルポイントのうち、この選定した区間ｔｄ_ｍの前後、数サンプルポイントずらしても同じ効果が得られる。

ここで、使用シンボル区間ｔｄ_ｍの更新タイミングについて説明する。まず１つに、パイロットシンボル毎に更新する場合である。図１に示すフォーマットにおいては、ブロック１の区間は、パイロットシンボル１ａ，１ｂにより推定された遅延プロファイルからのＳＩＮＲ推定値より使用シンボル区間を選定し、ブロック２の区間では、パイロットシンボル２ａ，２ｂにより推定された遅延プロファイルからのＳＩＮＲ推定値より使用シンボル区間を選定することになる。このようにパイロットシンボル毎に使用シンボル区間を更新することにより、急激な伝搬路変動に対しても最適な使用シンボル区間によりサブキャリア分離が可能となる。

２つ目は、フレーム毎、パケット毎に更新する場合である。フレーム、あるいはパケットの最初に到来するパイロットシンボルにより、上記で説明した使用シンボル区間の選定を行い、その選定区間の使用シンボルにより、フレーム内、あるいはパケット内の全てのデータシンボルに対してサブキャリア分離を行う。このように、フレーム毎、及びパイロット毎に使用シンボル区間を更新することにより、演算量の削減が可能となる。

次に、サブキャリア位相・振幅推定、遅延プロファイル推定、ＳＩＮＲ推定についての一例を示す。各々の推定方法は、以下の説明の方法の限りではない。

（サブキャリア位相・振幅推定）
既知シンボルであるパイロットシンボルを時間信号から周波数信号に変換し、サブキャリア位相・振幅を推定する。受信機２０において、受信信号のパイロット部ｒ_ｐ（ｔ）は、数式（２）のように示される。

ただし、ｈ（ｔ）は伝搬路、ｓ_ｐ（ｔ）はパイロット信号を表わす。

この受信信号のパイロット部ｒ_ｐ（ｔ）を周波数信号に変換すると数式（３）のように示される。

以上の結果を用いて、伝搬路を推定する。推定した伝搬路は、数式（４）の左辺によって表わされる。

ただし、Ｓ_ｐ（ｆ）^＊は複素共役を表わす。

（遅延プロファイル推定）
数式（４）の左辺で示されるように、サブキャリア位相・振幅推定部２３で推定した伝搬路を時間信号に変換すると遅延プロファイルが得られる。この遅延プロファイルは、数式（５）のように表わされる。

次に、ＳＩＮＲ推定部２６の動作について説明する。図５は、ＳＩＮＲ推定部２６の概略構成を示すブロック図である。分離シンボル区間設定部５１は、ＳＩＮＲを推定する分離シンボル区間を決定し、設定を行なう。受信電力算出部５２は、遅延プロファイルから各パスの電力を算出する。レプリカ作成部５３は、既知であるパイロットシンボルに伝搬路推定値を畳み込み演算することでレプリカを作成する。信号電力推定部５４は、遅延プロファイルから分離シンボル区間毎に所望信号電力を推定する。干渉電力推定部５５は、遅延プロファイルから分離シンボル区間毎に干渉信号電力を推定する。雑音電力推定部５６は、遅延プロファイルから分離シンボル区間毎に雑音電力を推定する。ＳＩＮＲ算出部５７は、信号電力推定部５４、干渉電力推定部５５、および雑音電力推定部５６から入力される信号に基づいて、ＳＩＮＲを算出して出力する。

動作の一例として、伝搬路状況推定部２４により図４に示す遅延プロファイルを取得した場合に沿って動作を説明する。また、ここでは、取得した遅延プロファイルより、先行波、および遅延波が到来した時間のサンプルポイント（ｄ_１〜ｄ_６）で抽出した場合のみについて、ＳＩＮＲ推定を行うとした場合を説明する。

分離シンボル区間設定部５１では、取得した遅延プロファイルから、ＳＩＮＲ推定する分離シンボル区間を決定する。図４に示す遅延プロファイルでは、先行波（図中＃１）と遅延波（図中＃２〜＃６）が到来している場合であり、各々の遅延波のシンボルの先頭から先行波のシンボルの最後尾を分離シンボル区間するｔｄ_１〜ｔｄ_６までの６パターンを、ＳＩＮＲを算出する区間と設定する。

（受信電力算出）
受信電力算出部５３では、式（５）により算出された遅延プロファイルにより＃１〜＃６の先行波、および遅延波の各々の受信電力を算出する。図４に示す遅延プロファイルより、＃１〜＃６の電力を各々Ｐ_１〜Ｐ_６と算出したとする。次に、ｔｄ_１〜ｔｄ_６の区間各々について、信号電力、干渉電力、雑音電力を推定する。以下、例として、分離シンボル区間がｔｄ_１のときについて説明する。

（信号電力推定）
信号電力推定部５４では、ｔｄ_１を分離シンボル区間とした場合、＃１の先行波は、ｔｄ_１全区間が自シンボルの信号であるため、信号電力はＰ_１とする。次に、＃２は、ｔｄ_１区間において、自シンボルと隣接シンボルからの干渉を受けている。遅延プロファイルより、＃１と＃２のパス間隔を推定する。このパス間隔がｔａ_ｊ、（ｊ＝２）と推定したとすると、所望シンボルの電力Ｐ_Ｓ２と隣接シンボルの電力Ｐ_ＩＳＩ２を数式（６）および数式（７）より算出する。

ただし、ｔｂ_ｊ＝ｔｄ_１−ｔａ_ｊで、ｊは、遅延波番号を示す。また、図４では、ｊ＝２，３，４，５，６である。

同様に、隣接チャネルからの干渉を受けている＃３〜＃６についても、数式（６）および数式（７）で所望シンボルと隣接シンボル電力を算出する。以上により、分離シンボル区間がｔｄ_１のときの信号電力Ｐ_{ｔｄ１、Ｓ}を数式（８）より算出する。

隣接シンボルからの干渉を受けていない波は、算出した電力を自シンボルの電力とし、干渉を受けている波は、数式（６）により自シンボル電力を算出する。

（干渉電力推定）
干渉電力推定部５５では、分離シンボル区間内に隣接シンボルからの干渉のある遅延波である＃２〜＃６において、式（７）に従い隣接シンボル電力を算出し、分離シンボル区間ｔｄ_１のときの全干渉電力Ｐ_{ｔｄ１，Ｕ}を数式（９）のように算出する。

（雑音電力推定）
まず、レプリカ作成部５３で、伝搬路状況推定部２４で算出した遅延プロファイル（数式（５））を受信機が持っている既知のパイロットシンボルＳ_ｐ（ｔ）にｔｄ_１の区間において乗算する。乗算した信号をＳ’_ｐ（ｔ）とすると、数式（１０）となる。

分離シンボル区間がｔｄ_１のときの雑音電力Ｎ_ｔｄ１を数式（１１）で算出する。

ただし、ｉは分離シンボル区間を表わす。また、ｒ_ｐ，ｉ（ｔ）は、受信信号のパイロットシンボル部を表わす。

（ＳＩＮＲ算出）
数式（８）、（９）、（１１）より、ＳＩＮＲ_ｔｄ１は、数式（１２）で算出する。

以上のように、信号電力推定、干渉電力推定、雑音電力推定を分離シンボル区間がｔｄ_２〜ｔｄ_６においても推定し、各々の分離シンボル区間についてＳＩＮＲ_ｉを算出する。

以上の数式（２）〜（１２）によって算出した結果の一例を図６および図７に示す。伝搬路状況推定部２４で図６の遅延プロファイルが得られた場合において、式（２）〜（１２）に従い、各分離シンボル区間の時のＳＩＮＲを算出した結果が図７である。図６は、１２パスが指数関数的に到来し、各パスが３ｄＢずつ減衰していき、各パス間隔はτ（＝ＧＩ長の１／４、ＧＩ長＝データシンボル長の１／３）の場合の遅延プロファイルである。この遅延プロファイルより、＃１〜＃１２が到来した時間のサンプルポイント（ｔｄ_１〜ｔｄ_１２）で抽出した場合のＳＩＮＲ推定結果の一例が図７である。横軸は、各々の分離シンボル区間ｔｄ_ｉである。

図７に示したように、隣接チャネルからの干渉成分を除去した分離シンボル区間ｔｄ_１２よりも干渉成分が含まれている分離シンボル区間ｔｄ_７〜ｔｄ_１１のほうが、ＳＩＮＲ値が大きくなり、サブキャリアへの分離に使用するシンボルを隣接チャネルからの干渉を含まないように抽出した場合、その抽出区間が、伝送特性が最適となる区間でない場合がある。

（使用シンボル区間決定）
ＳＩＮＲ推定部２６で推定した、分離シンボル区間ｔｄ_ｉ毎のＳＩＮＲ推定値ＳＩＮＲ_ｉのうち、数式（１）を満たす分離シンボル区間を使用シンボル区間ｔｄ_ｍに選定する。ＳＩＮＲ推定部２６において、図７の推定結果を得た場合、分離シンボル区間ｔｄ_１〜ｔｄ_１２のうち、ＳＩＮＲ値が最大となる分離シンボル区間ｔｄ_９を使用シンボル区間と選定する。この様子を図８に示す。

（サブキャリア分離）
上記のように選定した使用シンボル区間ｔｄ_９を使用してサブキャリア分離を行う。サブキャリア分離は、一例として、整合フィルタによる分離がある（非特許文献１を参照）。使用シンボル区間ｔｄ_ｍが、データシンボルの全区間（図１３に示すデータシンボル区間）と異なる場合、サブキャリア間の直交性が保たれないため、ＩＣＩが発生し、上記のＳＩＮＲ推定部で推定した使用シンボル区間ｔｄ_ｍが最適区間でない場合があるが、このＩＣＩを、復調部でＩＣＩキャンセラを用いて除去することで、使用シンボル区間ｔｄ_ｍが最適区間となる。

また、ＩＣＩキャンセラを用いない場合は、上記式（９）の干渉電力Ｐ_{ｔｄ１、Ｕ}にＩＣＩ成分を加えることにより使用シンボル区間ｔｄ_ｍを最適区間にすることができる。数式（１３）にＩＣＩ，ＩＳＩ成分を含んだ場合の、分離シンボル区間内に隣接シンボルからの干渉のある遅延波の干渉電力Ｐ_{ＩＳＩ＋ＩＣＩ，ｊ}の算出を示す。すなわち、数式（１３）で算出した各遅延波の干渉電力から全干渉電力Ｐ_{ｔｄ１，Ｕ}を算出し、ＳＩＮＲを推定する。図４の遅延プロファイルを取得した場合において、ＩＣＩ成分を考慮したときの全干渉電力Ｐ_{ｔｄ１，Ｕ}を数式（１４）により算出する。

ただし、ｊは、遅延波番号を表わし、図４では、ｊ＝２，３，４，５，６である。

（第２の実施形態）
フレーム毎、パケット毎に使用シンボル区間を更新する場合、その都度、使用シンボル区間を算定するには、演算量が多くなるため、所定の品質を保ちながら演算量を抑える使用シンボル区間の選定方法を実現する。

図９は、第２の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。この受信機９０は、アンテナ９１で無線信号を受信し、パイロット抽出部９２において受信した無線信号からパイロットシンボルを抽出する。サブキャリア位相・振幅推定部９３は、抽出されたパイロットシンボルから、チャネル変動による各サブキャリアの位相・振幅の変動を推定する。この推定した各サブキャリアの位相・振幅を伝搬路状況推定部９４および復調部１０１に入力する。

伝搬路状況推定部９４は、推定されたサブキャリア位相・振幅から遅延プロファイルを推定する。同期部９５は、推定された遅延プロファイルから最初に到来したとする波との同期をとる。ＳＩＮＲ推定部９６は、既知信号であるパイロット信号から、サブキャリア分離に使用するシンボル区間（以下、「分離シンボル区間」と呼称する。）を可変した時の各々の信号Ｓ対（干渉Ｉ＋雑音Ｎ）比を推定する。

記憶部９７は、所定の誤り率特性を得るために必要であるＳＩＮＲ閾値を記憶する。使用シンボル抽出区間選定部９８は、ＳＩＮＲ推定部９６で算出した分離シンボル区間毎のＳＩＮＲ値のうち、記憶部９７に設定したＳＩＮＲ閾値を満たす分離シンボル区間を選定する。使用シンボル抽出部９９は、使用シンボル抽出区間選定部９８で選定された分離シンボル区間を抽出する。ここで抽出されたシンボルを使用シンボルと呼ぶ。

サブキャリア分離部１００は、使用シンボル抽出部９９で抽出した使用シンボルを用いて時間信号を各周波数信号に変換する。復調部１０１は、サブキャリア分離部１００で分離した各サブキャリア信号について、チャネル特性を等化し、データ復調、チャネル復号する。Ｐ／Ｓ変換部１０２は、並列に入力された信号を直列の信号に変換して出力する。

次に、以上のように構成された第２の実施形態に係る受信機の動作について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、フレーム毎に使用シンボル区間を更新する場合について説明する。

まず、フレーム内の最初のパイロットシンボルであるかどうかを判断し（ステップＴ１）、フレーム内の最初のパイロットシンボルである場合は、その受信信号から最初に到来したパイロットシンボル部分を抽出する（ステップＴ２）。次に、抽出したパイロットシンボルより伝搬路推定を行い、遅延プロファイルを推定する（ステップＴ３）。次に、推定した遅延プロファイルからシンボルのＳＩＮＲを推定する区間ｔｄ_ｉ（ただし、ｉはＳＩＮＲを推定するサンプルポイントであり、図４では、ｉ＝１，２，・・・６である。）を選定する（ステップＴ４）。次に、選定した区間ｔｄ_ｉについて、各々の区間を使用してサブキャリアを分離した場合のＳＩＮＲについて推定する（ステップＴ５）。選定した各区間ｔｄ_ｉでのＳＩＮＲ推定値をＳＩＮＲ_ｔｄｉとする。

次に、前記推定したＳＩＮＲ推定値ＳＩＮＲ_ｔｄｉにおいて、式（１）を満たす区間をサブキャリア分離に使用するシンボル区間である使用シンボル区間ｔｄ_ｍと選定する（ステップＴ６）。次に、式（１）により選定した使用シンボル区間ｔｄ_ｍで、データシンボルを抽出し（ステップＴ７）、その抽出したデータシンボルを用いてサブキャリア分離を行う（ステップＴ８）。最後に、推定したサブキャリア位相・振幅値で伝搬路特性を等化し、データ復調、チャネル復号して、データを得る（ステップＴ９）。

フレーム内において、次のパイロットシンボルが到来するまでは、以上の方法で選定した使用シンボル区間ｔｄ_ｍで、データシンボルを抽出し、サブキャリア分離を行う。図１に示すフレームフォーマットで伝送されている場合においては、ブロック１の間は、上記方法でパイロットキャリア１ａ、１ｂにより選定した使用シンボル区間ｔｄ_ｍを用いてサブキャリア分離を行う。

次に、フレーム内の最初のパイロット以外のパイロットシンボルが抽出された場合について動作を説明する。図１のフレームフォーマットでは、パイロットシンボル２ａ、２ｂが抽出された場合である。（以下、最初のパイロットシンボルをパイロット１、最初のパイロット以外のパイロットシンボルをパイロット２と呼ぶ。）
まず、パイロットシンボルを抽出し（ステップＴ１０）、パイロット２のシンボルにおいて、上記で算出した使用シンボル区間ｔｄ_ｍで抽出し、その抽出した区間でサブキャリア分離したときのＳＩＮＲであるＳＩＮＲ_ｍを算出する（ステップＴ１１）。次に、パイロット２以後のデータシンボルの変調方式により定められるＳＩＮＲ閾値Ｌｊを選定する。第２の実施形態に係る受信機９０の記憶部９７は、変調方式、符号化率により定められたＳＩＮＲ閾値テーブルを保持しており、記憶部９７のテーブルから、取得したデータシンボルの変調方式、符号化率別のＳＩＮＲ閾値を選定する。変調方式、符号化率により定められたＳＩＮＲの閾値テーブルの一例を図１１に示す。ＳＩＮＲ閾値Ｌｊ（ｊ＝１，２・・・６）は、マルチキャリア受信機が設定されているＱｏｓ等により設定された値である。なお、今回は一例として、変調方式、符号化率により定められＳＩＮＲの閾値テーブル例を示したが、閾値値テーブルはこれに限らない。また、データシンボルの変調方式情報は、送信機からの制御チャネルからの制御信号による取得、あるいは、受信したフレームのヘッダーなどに付加した場合などがあり、その取得方法は問わない。

次に、データシンボルの変調方式より選定したＳＩＮＲ閾値Ｌｊとパイロット１により算出したＳＩＮＲ推定値ＳＩＮＲ_ｍを比較する（ステップＴ１２）。ステップＴ１２において、ＳＩＮＲ_ｍ≧Ｌｊである場合、パイロット１により算出した使用シンボル区間ｔｄ_ｍでデータシンボルを抽出し（ステップＴ７）、その抽出したデータシンボルを用いてサブキャリア分離を行う（ステップＴ８）。

一方、ステップＴ１２において、ＳＩＮＲ_ｍ＜Ｌｊである場合、パイロット２を用いて遅延プロファイルを算出し（ステップＴ３）、以後、算出した遅延プロファイルを用いて、パイロット１同様に式（１）を満たす使用シンボル区間ｔｄ_ｍを算出する。（以後、パイロット１により算出された使用シンボル区間をｔｄ_１、パイロット２により算出された使用シンボル区間をｔｄ_２と呼ぶ。）なお、第２の実施形態では、ＳＩＮＲ_ｍ＝Ｌｊである場合、計算量削減の観点から、使用シンボル区間としてｔｄ_１を選定しているが、これに限らず、例えば、品質向上の観点から、使用シンボル区間としてｔｄ_２を選定する場合もある。

また、データシンボル毎に変調方式、符号化率が異なる場合においては、Ｌｊもデータシンボル毎に可変することもできる。

以上説明したように、本実施の形態に係る受信機によれば、サブキャリアへの分離に使用するＯＦＤＭシンボル区間を抽出し、その抽出区間のシンボルを用いてサブキャリアへの分離を行うことで、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に追従し、最適な使用シンボル区間を選定することが可能となり、遅延波の遅延時間、所望波および遅延波の電力レベルの変動に影響されることなく一定の品質を保持することできる。

第１の実施形態におけるフレームフォーマットの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る受信機の動作を示すフローチャートである。 伝搬路状況推定部が推定した遅延プロファイルを示す図である。 ＳＩＮＲ推定部の概略構成を示すブロック図である。 伝搬路状況推定部が推定した遅延プロファイルを示す図である。 分離シンボル区間とＳＩＮＲとの関係を示す図である。 伝搬路状況推定部が推定した遅延プロファイルを示す図である。 第２の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る受信機の動作を示すフローチャートである。 変調方式、符号化率により定められたＳＩＮＲの閾値テーブルの一例を示す図である。 従来の受信機の概略構成を示すブロック図である。 最初の到来波および遅延波についてデータシンボル区間および使用シンボル区間を定めた状態を示す図である。

符号の説明

２０、９０ 受信機
２１、９１ アンテナ
２２、９２ パイロット抽出部
２３、９３ サブキャリア位相・振幅推定部
２４、９４ 伝搬路状況推定部
２５、９５ 同期部
２６、９６ ＳＩＮＲ推定部
２７、９８ 使用シンボル抽出区間選定部
２８、９９ 使用シンボル抽出部
２９、１００ サブキャリア分離部
３０、１０１ 復調部
５１ 分離シンボル区間設定部
５２ 受信電力算出部
５３ レプリカ作成部
５４ 信号電力推定部
５５ 干渉電力推定部
５６ 雑音電力推定部
５７ ＳＩＮＲ算出部
９７ 記憶部

Claims (9)

1. マルチキャリア伝送方式で無線信号を受信する受信機であって、
   伝搬路状況の推定を行ない、最初に到来した先行波の到来時刻および前記先行波より遅れて到来した遅延波の到来時刻の差である遅延時間と前記推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成する伝搬路状況推定部と、
   前記遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、前記各分離シンボル区間における受信品質を示すデータを算出する受信品質データ算出部と、
   前記算出された受信品質を示すデータのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定する使用シンボル抽出区間選定部と、を備え、
   前記選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出することを特徴とする受信機。
2. 前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記受信品質を示すデータのうち、受信品質が最上位であるデータに対応する分離シンボル区間を選定することを特徴とする請求項１記載の受信機。
3. 前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記受信品質を示すデータと、予め定められた閾値とを比較して、前記受信品質を示すデータが前記閾値よりも良好である場合に、当該データに対応する分離シンボル区間を選定することを特徴とする請求項１記載の受信機。
4. 前記使用シンボル抽出区間選定部は、受信したパイロットシンボルよりも先に到来したパイロットシンボルに基づいて算出されたシンボル区間において前記受信したパイロットシンボルを抽出した場合の受信品質を示すデータが、予め定められた閾値よりも良好である場合は、先に到来したパイロットシンボルに基づいて算出されたシンボル区間を、前記受信したパイロットシンボルの分離シンボル区間とすることを特徴とする請求項１記載の受信機。
5. 前記閾値を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４記載の受信機。
6. 前記使用シンボル抽出区間選定部は、前記推定された伝搬路状況に応じて、データシンボル区間、パイロットシンボル区間、フレーム区間、またはパケット区間ごとに前記分離シンボル区間を選定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の受信機。
7. 前記受信品質を示すデータは、信号成分対干渉成分および雑音成分の比、または信号成分対干渉成分の比であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の受信機。
8. 前記伝搬路状況推定部は、受信信号から抽出されたパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとに基づいて伝搬路状況を推定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の受信機。
9. マルチキャリア伝送方式で無線信号を受信する受信機のシンボル区間抽出方法であって、
   受信信号から抽出されたパイロットシンボルと既知のパイロットシンボルとに基づいて伝搬路状況の推定を行なうステップと、
   最初に到来した先行波の到来時刻および前記先行波より遅れて到来した遅延波の到来時刻の差である遅延時間と前記推定した伝搬路状況の減衰との関係を示す遅延プロファイルデータを生成するステップと、
   前記遅延プロファイルデータに基づいて、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間の候補となる複数の分離シンボル区間を設定し、前記各分離シンボル区間における受信品質を示すデータを算出するステップと、
   前記算出された受信品質を示すデータのうち、受信品質が良好であると認められるデータに対応する分離シンボル区間を選定するステップと、
   前記選定された分離シンボル区間を、サブキャリア分離を行なうために使用するシンボル区間として抽出するステップと、を少なくとも含むことを特徴とするシンボル区間抽出方法。

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