JP2008283514A - 雑音成分推定装置及び受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】フェージング環境下でも良好にSN比を推定する。
【解決手段】受信機(2)は、拡散用PN系列を用いてスペクトラム拡散された信号を受信する。データ用相関器(24)は、拡散用PN系列と同じPN系列を用いて逆拡散を行い、データを復元する。雑音推定用相関器(26)は、受信信号と拡散用PN系列に直交する雑音推定用PN系列との相関演算を実施することにより受信信号に含まれる信号成分を除去する。SN比算出部(31)は、データ用相関器(24)の出力と雑音推定用相関器(26)の出力に基づいてSN比を推定算出する。
【選択図】図2
【解決手段】受信機(2)は、拡散用PN系列を用いてスペクトラム拡散された信号を受信する。データ用相関器(24)は、拡散用PN系列と同じPN系列を用いて逆拡散を行い、データを復元する。雑音推定用相関器(26)は、受信信号と拡散用PN系列に直交する雑音推定用PN系列との相関演算を実施することにより受信信号に含まれる信号成分を除去する。SN比算出部(31)は、データ用相関器(24)の出力と雑音推定用相関器(26)の出力に基づいてSN比を推定算出する。
【選択図】図2
Description
本発明は、受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置に関する。また、本発明は、その雑音成分推定装置を利用した受信機に関する。
無線通信において、SN比(信号対雑音比)推定は重要な技術となっている。例えば、ターボ符号に基づく復号化処理の精度向上、電力制御、アンテナの指向性制御は、推定されたSN比を基に行われる。
SN比の推定手法として様々な手法が提案されているが(例えば、下記非特許文献1及び2参照)、多くの方法は信号振幅が変動するフェージング環境下での適用が困難である。
非特許文献1には、フェージング環境下でも適用できる手法が提案されている。しかしながら、この手法では、フェージングの種類によってSN比推定用の演算式のパラメータが変わる。このため、前もってフェージングの種類が分かっている必要があり、実用性が低い。また、演算式そのものが複雑であり、演算負荷が重くなる。尚、SN比を良好に推定するためには、当然、雑音成分を良好に推定する必要がある。
A.Ramesh、他2名,「SNR Estimation in Generalized Fading Channels and its Application to Turbo Decoding」,Proceedings 2001 IEEE International Conference on Communications,Finland,2001年,vol. 4,p.1094-1098
滝沢賢一、他2名,「SN比ブラインド推定を用いたエスパアンテナ適応ビーム形成規範」,信学技報(technical report of IEICE.),社団法人電子情報通信学会,2002年,A・P2002-114(2002-12),p.13-18
そこで本発明は、フェージング環境下でも良好に雑音成分を推定可能な雑音成分推定装置及びこれを利用した受信機を提供することを目的とする。
本発明に係る雑音成分推定装置は、受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、前記受信信号に含まれる信号成分に対して直交する信号、又は、該信号を基準として設定された、前記信号成分に対して直交するとみなせる信号を、雑音推定用信号として発生する雑音推定用信号発生手段と、前記受信信号と前記雑音推定用信号との相関を検出する相関検出手段と、を備え、前記相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定することを特徴とする。
受信信号に含まれる信号成分と雑音推定用信号との相関はゼロ又は極めて小さくなるので、その相関の検出結果から信号成分が略除去されることとなる。従って、相関検出手段による相関の検出結果に基づいて雑音成分を推定することが可能である。この推定はフェージング環境下でも良好に行うことができる。
尚、「直交する」とは、完全に直交するだけでなく、実質的に直交することをも含む概念と捉えることができる。つまり、「直交する」とは、対比する信号間における相互相関が完全にゼロとなることを意味するだけでなく、該相互相関が実質的にゼロになることをも含む概念と捉えることができる。このように考えた場合、上記の「該信号を基準として設定された、前記信号成分に対して直交するとみなせる信号」は、「前記受信信号に含まれる信号成分に対して直交する信号」に含まれる概念ともなる。この考え方は、後述の「拡散用符号系列と雑音推定用符号系列との間に関する直交」にも、後述の「各サブキャリアと直交信号との間に関する直交」にも当てはまる。
具体的には例えば、前記受信機は、スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信し、前記信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、前記雑音推定用信号発生手段は、前記拡散用符号系列に直交する雑音推定用符号系列、又は、その雑音推定用符号系列を基準として設定された、前記拡散用符号系列に対して直交するとみなせる雑音推定用符号系列を、前記雑音推定用信号として発生し、前記相関検出手段は、前記受信信号と前記雑音推定用信号発生手段によって発生された前記雑音推定用符号系列との相関を検出する。
そして例えば、前記雑音推定用信号発生手段は、前記雑音推定用信号としての前記雑音推定用符号系列を複数発生し、前記複数の雑音推定用符号系列は互いに異なり、前記相関検出手段は、前記受信信号と前記複数の雑音推定用符号系列の夫々との相関を検出し、当該雑音成分推定装置は、各相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定するようにしてもよい。
これにより、雑音成分の推定精度の向上が期待される。
また具体的には例えば、前記受信機は、OFDM伝送方式に従って送信された信号を受信し、前記受信信号は複数のサブキャリアが多重化されたOFDM信号であり、前記雑音推定用信号発生手段は、各サブキャリアに直交する直交信号を前記雑音推定用信号として発生する。
尚、直交信号の周波数を適切に設定することで各サブキャリアと直交信号とを直交させることができるが、実際の直交信号の周波数には、通常、誤差が含まれる。従って、各サブキャリアと直交信号との関係を規定する「直交」という文言は、誤差に由来する周波数ずれをも含んだ概念と捉えられるべきである。
そして例えば、前記雑音推定用信号発生手段は、前記雑音推定用信号としての前記直交信号を複数発生し、前記複数の直交信号の周波数は互いに異なり、前記相関検出手段は、前記受信信号と前記複数の直交信号の夫々との相関を検出し、当該雑音成分推定装置は、各相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定するようにしてもよい。
これにより、雑音成分の推定精度の向上が期待される。
また、本発明に係る雑音成分推定装置は、スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、前記受信信号に含まれる信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、当該雑音成分推定装置は、前記受信機に伝送されるべきデータを復元するために前記受信信号に作用させる逆拡散用符号系列よりも前記拡散用符号系列との類似性が低い雑音推定用符号系列を発生する雑音推定用信号発生手段と、前記受信信号と前記雑音推定用符号系列との相関を検出する相関検出手段と、を備え、前記相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定することを特徴とする。
また、本発明に係る雑音成分推定装置は、規定された区間内の信号成分の平均がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下となる信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、前記区間内における前記受信信号の平均に応じた信号を出力する平均化手段を備え、前記平均化手段の出力信号に基づいて前記雑音成分を推定することを特徴とする。
規定された区間内の信号成分の平均がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下となる信号を受信する場合、前記区間内における受信信号を平均化すれば、信号成分が完全に或いは殆ど除去される。このため、前記平均化手段の出力信号から雑音成分を推定することが可能である。この推定はフェージング環境下でも良好に行うことができる。
また、本発明に係る雑音成分推定装置は、スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、前記受信信号に含まれる信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、前記拡散用符号系列のビット区間内平均の絶対値がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下であり、当該雑音成分推定装置は、前記ビット区間内における前記受信信号の平均に応じた信号を出力する平均化手段を備え、前記平均化手段の出力信号に基づいて前記雑音成分を推定することを特徴とする。
拡散用符号系列のビット区間内平均の絶対値がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下である場合、ビット区間内における受信信号を平均化すれば、信号成分が完全に或いは殆ど除去される。このため、前記平均化手段の出力信号から雑音成分を推定することが可能である。この推定はフェージング環境下でも良好に行うことができる。
また、本発明に係る受信機は、上記の何れかに記載の雑音成分推定装置を備えている。
本発明によれば、フェージング環境下でも良好に雑音成分を推定可能となる。
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。
<<第1実施形態>>
まず、本発明の第1実施形態について説明する。本発明の第1実施形態に係る通信システムは、図1の送信機1と図2の受信機2を有して構成される。図1は、送信機1の機能ブロック図であり、図2は、受信機2の機能ブロック図である。送信機1と受信機2は、SS伝送方式(スペクトラム拡散伝送方式)を用いて通信を行う。特に、本実施形態に係る通信システムでは、DS(直接拡散)方式を採用したSS伝送方式が用いられる。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。本発明の第1実施形態に係る通信システムは、図1の送信機1と図2の受信機2を有して構成される。図1は、送信機1の機能ブロック図であり、図2は、受信機2の機能ブロック図である。送信機1と受信機2は、SS伝送方式(スペクトラム拡散伝送方式)を用いて通信を行う。特に、本実施形態に係る通信システムでは、DS(直接拡散)方式を採用したSS伝送方式が用いられる。
図1の送信機1は、符号11〜14にて参照される各部位を備えて構成される。送信機1内で、受信機2に伝達されるべき送信データが生成される。送信データは、例えば、音声や映像を表すデータである。変調部11は、送信データを表す信号によって、送信機1内で生成されたキャリア(搬送波)を変調する。この変調の方式としてBPSK(Binary Phase Shift Keying)方式を用いる。乗算器12は、変調後の信号に対してPN系列発生部14で発生された拡散用PN(Pseudorandom Noise)系列を乗じることにより、信号のスペクトラムを拡散させる。スペクトラムが拡散された信号は、アンテナ13を介し、無線信号として送信される。
図2の受信機2は、符号21〜31にて参照される各部位を備えて構成される。周波数変換部22は、送信機1から送信された無線信号を、アンテナ21を介して受信し、受信した無線信号に周波数変換処理を施すことによりベースバンド信号を生成及び出力する。周波数変換部22によって実施される周波数変換処理は、送信機1の変調部11にて実施された変調を復調するための処理に相当する。従って、周波数変換部22から出力されるベースバンド信号は、送信機1で生成される送信データにPN系列発生部14で発生された拡散用PN系列を乗じた信号となる。但し、実際には、この信号に雑音成分が重畳している。以下、周波数変換部22の出力信号を、「受信PN系列信号」と呼ぶ。
データ用PN系列発生部23は、拡散用PN系列と同じPN系列を発生して出力する。尚、受信機2は、送信データの受信に先立って、拡散用PN系列を認識している。データ用PN系列発生部23にて発生されるPN系列を、以下、「データ用PN系列」と呼ぶ。データ用相関器24は、受信PN系列信号にデータ用PN系列を作用させる逆拡散を行い、これによって送信データを復元する。より具体的には、受信PN系列信号とデータ用PN系列との相関を求めるための相関演算を行い、この相関演算によって得られた信号を出力する。データ用PN系列は、逆拡散を行うための逆拡散用PN系列である。
雑音推定用PN系列発生部25は、拡散用PN系列に直交するPN系列を発生して出力する。雑音推定用PN系列発生部25にて発生されるPN系列を、以下、「雑音推定用PN系列」と呼ぶ。雑音推定用相関器26は、受信PN系列信号と雑音推定用PN系列との相関を求めるための相関演算を行い、この相関演算によって得られた信号を出力する。
ここで、相関演算とは、2つの対象信号の各瞬時値を乗算し、その乗算結果を所定の積分区間、積分することによって得られる積分値を導出する処理を言うものとする。積分区間とは、送信データの1ビット分の区間である。導出された積分値は、一般的に相関値と呼ばれ、送信データの1ビット分の区間は、一般的にビット区間と呼ばれる。データ用相関器24にとっての上記2つの対象信号は、受信PN系列信号とデータ用PN系列であり、雑音推定用相関器26にとっての上記2つの対象信号は、受信PN系列信号と雑音推定用PN系列である。
2つの対象信号の各時刻における瞬時値に類似性が全くない場合、相関値はゼロとなり、類似性が増加するに従って相関値の絶対値は増大する。相関値の最大値を1で正規化して考えた場合、2つの対象信号の波形が完全に一致すれば相関値は1となる。一方、2つの対象信号の内の一方の対象信号が他方の対象信号の反転信号であれば、相関値は−1となる。
データ用相関器24の出力信号によって表される相関値は、送信機1にて生成された送信データの値を表している。従って、受信機2は、データ用相関器24の出力信号に基づいて送信データによって表される音声や映像等を復元し、音声出力や映像出力等を行う。
受信機2にて送信データを復元するためには、受信PN系列信号に含まれる拡散用PN系列の位相とデータ用PN系列の位相が一致している必要がある。即ち、両PN系列が同期している必要があるが、この同期は、受信機2に備えられた同期制御部(不図示)によって確立されているものとする。この同期制御部は、同期の初期位相を捕捉する同期捕捉及び捕捉した同期を維持する同期追跡を実施する。同期捕捉及び同期追跡の手法は公知であるため、詳細な説明を割愛する。また、受信PN系列信号に含まれる拡散用PN系列の位相と雑音推定用PN系列の位相も一致しているものとする。
図2の符号27〜31にて参照される各部位の説明は後に行うこととし、本実施形態に係るSN比(信号対雑音比)推定手法の原理を、従来技術との対比を交えながら説明する。
まず、送信機1から送信される信号q(t)は、下記式(1)にて表すことができる。信号q(t)は、電圧信号である。d(t)は、時刻tにおける送信データであり、1又は−1の値をとる。pn(t)は、時刻tにおける拡散用PN符号のチップの値であり、1又は−1の値をとる。Sは、信号の電力を表す。ωは、図1の変調部11の変調(BPSK)を用いられるキャリアの角周波数であり、θは、該キャリア信号の位相である。
送信機1からは、第1、第2、第3、・・・第(k−1)、第k番目のビットの送信データが順次送信される(kは任意の自然数)。信号q(t)が、フェージングの影響と加法性白色ガウス雑音(AWGN;Additive White Gaussian Noise)の影響を受けた場合、k番目のビットの送信データについてのデータ用相関器24の出力信号rkは、下記式(2)で表される。信号rkは、電圧信号である。ここで、dkは、第k番目のビットの送信データの値であり、1又は−1の値をとる。αkは、第k番目のビットの送信データについての伝送信号に作用した、フェージングによる振幅の変動成分である。今、フェージングによる振幅の変動が、送信データの伝送速度に比べて十分に遅い場合を考える。Nkは、第k番目のビットの送信データについての伝送信号に重畳した加法性白色ガウス雑音(単位は電圧)である。
フェージング伝送路モデルとして一般的な所謂「仲上mモデル」を想定する。仲上mモデルにおいて、フェージングによる振幅の変動成分の電力が1となるように正規化した場合、フェージングの振幅の確率密度関数P(x)は下記式(3)で表される。ここで、xは、フェージングの振幅を表し、mは、いわゆる仲上パラメータである。Γ(m)は、mを変数とするガンマ関数である。
ここで、E( )は、平均演算子であり、それはカッコ内の確率変数(標本)の平均値を示す。例えば、E(rk 2)は、rk 2の平均値を表す。例えば、kが1〜1000の間の各整数をとると考えた場合、E(rk 2)は、r1 2、r2 2、r3 2、・・・、r999 2及びr1000 2の平均値を表す。この場合、E(rk 2)についての平均回数は1000である。
推定されるSN比をγで表した場合、zとγは一定の関係を満たす。この関係を規定する関数としてfを導入する。つまり、下記式(5)が成立するとする。
SN比γを求めるためには、f(γ)の逆関数を求める必要がある。また、f(γ)は、仲上パラメータmに依存する。例えば、レイリーフェージングを想定した場合、つまりm=1の場合には、f(γ)は下記式(6)の右辺のように表されることになる。
非特許文献1の手法では、f(γ)がmの関数となるため、前もってmが定まったフェージング環境でしかSN比を推定できない。また、式(6)のような複雑な関数の逆関数を計算する必要があるため演算負荷が重くなる。
非特許文献1の手法においてSN比推定用の演算式が複雑になる要因は、式(4)においてE(rk 2)及びE(|rk|)2がαk及びNkの関数になることにある。
本発明では、非特許文献1の手法の不具合を解消するべく、雑音電力のみを独立に求める手法を提案する。
DS方式を採用したSS伝送方式では、拡散用PN符号の符号長が偶数である場合、必ず、それに直交するPN系列が存在する。今、符号長がLの2つのPN系列PN1及びPN2を想定する(Lは正の偶数)。そして、PN系列PN1及びPN2は、互いに直交しているものとする。即ち、PN系列PN1とPN2との間において、下記式(7)が成立するものとする。ここで、jは、PN系列におけるチップ番号を表す。つまり、PN1jは、PN系列PN1を形成するj番目のチップの値を表し、PN2jは、PN系列PN2を形成するj番目のチップの値を表す。PN1j及びPN2jは、夫々、1又は−1の値をとる。
例えば、PN系列PN1及びPN2は、符号長が8であって以下のようなデータを有する。或るPN系列に関し、{ }内に表記された1又は−1は、そのPN系列を形成する各チップの値を表している。
PN1={1,−1,1,1,1,−1,1,1}
PN2={1,1,1,−1,1,1,−1,1}
PN1={1,−1,1,1,1,−1,1,1}
PN2={1,1,1,−1,1,1,−1,1}
そして、送信機1における拡散用PN系列及び受信機2におけるデータ用PN系列がPN系列PN1であり、且つ、受信機2における雑音推定用PN系列がPN系列PN2である場合を考える。
相関演算前の信号、即ち、図2のデータ用相関器24及び雑音推定用相関器26への入力信号(受信PN系列信号)は、下記式(8)にて表すことができる。ここで、式(9)及び式(10)が成立する。rkj、pn1kj及びNkjは、第k番目のビットの送信データについての記号であって、且つ、rkjは、相関演算前の信号の内の、j番目のチップ区間における信号を表し、pn1kjは、PN系列PN1におけるj番目のチップの値を表し、Nkjは、j番目のチップ区間における伝送信号に重畳した加法性白色ガウス雑音を表す。
データ用相関器24は、PN系列PN1を用いて相関演算を行うため、その出力信号は上記式(2)によって表されるrkとなるが、雑音推定用相関器26は、PN系列PN2を用いて相関演算を行うため、その出力信号ckは、下記式(11)にて表されることとなる。ckは、k番目のビットの送信データについての雑音推定用相関器26の出力信号を表す。Nk’は、Nkと略同じの性質を持つ加法性白色ガウス雑音(単位は電圧)である。
受信機2の受信信号の信号成分の推定電力値及び雑音成分の推定電力値を、それぞれ推定信号電力及び推定雑音電力と呼び、それらを夫々Se及びNeで表すとすると、推定雑音電力Neは下記式(12)より求めることができる。また、E(rk 2)は、下記式(13)で表すことができるから、最終的に求めるべきSN比γは、下記式(14)で表すことができる。
上述のSN比推定手法は、図2の構成に適用される。つまり、自乗部27は、rkに対応するデータ用相関器24の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部28に送る。平均化処理部28は、自乗部27から与えられるrk 2に対応する信号値を所定の平均回数にて平均化し、平均化後の信号値を出力する。平均回数1000回にて平均化を行う場合、例えば、r1 2、r2 2、r3 2、・・・、r999 2及びr1000 2の平均値を出力する。
一方、自乗部29は、ckに対応する雑音推定用相関器26の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部30に送る。平均化処理部30は、自乗部29から与えられるck 2に対応する信号値を所定の平均回数にて平均化し、平均化後の信号値を出力する。平均化処理部28と平均化処理部30における平均回数は、通常、同じである。
上述の説明では、説明の簡略化上、受信信号における実部と虚部の存在を意識していなかったが、実際には、受信機2の受信信号は複素信号である。そして、この複素信号の内、雑音成分についての虚部は、BPSK復調を担う周波数変換部22で除去される。このため、実際には、上記式(12)の右辺は真に推定されるべき推定雑音電力Neの半分であり、上記式(13)の左辺は、真に推定されるべき推定雑音電力Neの半分と推定信号電力Seとの和に等しい。従って、SN比算出部31は、平均化処理部28から出力される信号値より平均化処理部30から出力される信号値を差し引いた値を推定信号電力とし且つ平均化処理部30から出力される信号値に2を乗じた値を推定雑音電力とした上で、推定信号電力と推定雑音電力の比から受信機2の受信信号のSN比を推定算出する。
[シミュレーション結果]
図2の受信機2におけるSN比推定方式と非特許文献1におけるSN比推定方式との比較を、シミュレーションによって行った。各方式で推定されたSN比を、推定SN比と呼ぶ。このシミュレーションでは、フェージングモデルとしてレイリーフェージングモデルを用いた。尚、非特許文献1のSN比推定方式を用いた場合、上記式(6)の右辺の逆関数を求めることが必要となるが、この逆関数を解析的に求めることはできない。そこで、非特許文献1の手法に基づく推定SN比を1dB刻みで見積もった。例えば、パラメータzから逆算されるγが2.5dBと3.5dBの間にある時、推定SN比は3dBであると考える。
図2の受信機2におけるSN比推定方式と非特許文献1におけるSN比推定方式との比較を、シミュレーションによって行った。各方式で推定されたSN比を、推定SN比と呼ぶ。このシミュレーションでは、フェージングモデルとしてレイリーフェージングモデルを用いた。尚、非特許文献1のSN比推定方式を用いた場合、上記式(6)の右辺の逆関数を求めることが必要となるが、この逆関数を解析的に求めることはできない。そこで、非特許文献1の手法に基づく推定SN比を1dB刻みで見積もった。例えば、パラメータzから逆算されるγが2.5dBと3.5dBの間にある時、推定SN比は3dBであると考える。
行ったシミュレーションは、第1〜第3のシミュレーションから成る。各シミュレーションにおいて、平均回数とは、式(4)及び式(12)〜(14)に対応する平均回数(図2の構成の場合、平均化処理部28及び30における各平均回数)を意味する。
第1のシミュレーションでは、平均回数を1000回で固定し、推定SN比と真のSN比との差が±0.5dB以下となる確率を、各SN比について求めた。図3は、第1のシミュレーションの結果を表している。図3において、横軸はSN比を表し、縦軸は求めるべき確率を表している。図3において、曲線301及び302は求めるべき確率のSN比依存性を表し、曲線301は受信機2についてのそれを、曲線302は非特許文献1についてのそれを表している。各SN比において、受信機2についての確率の方が、非特許文献1のそれよりも高いことが分かる。
第2のシミュレーションでは、平均回数を1000回で固定し且つ真のSN比を4dBで固定した上で、推定SN比の分布を求めた。SN比4dBは、ビット誤り率が約10-2となるSN比に相当する。図4は、第2のシミュレーションの結果を表している。図4において、横軸はSN比(推定SN比)を表し、縦軸は推定SN比の分布を確率で表している。図4において、黒棒は、受信機2の推定SN比の分布を表す棒グラフであり、白棒は、非特許文献1の推定SN比の分布を表す棒グラフである。特に、符号311が付された黒棒は受信機2の推定SN比が3.5dBと4.5dBの間となった確率を表し、符号312が付された白棒は非特許文献1の推定SN比が3.5dBと4.5dBの間となった確率を表している。符合311に対応する前者の方が、符号312に対応する後者よりも随分高いことが分かる。
第3のシミュレーションでは、真のSN比を4dBで固定した上で平均回数を変化させ、推定SN比が3.5dBと4.5dBの間に収まる確率を求めた。図5は、第3のシミュレーションの結果を表している。図5において、横軸は平均回数を表し、縦軸は求めるべき確率で表している。図5において、曲線321及び322は平均回数と求めるべき確率との関係を表し、曲線321は受信機2についてのそれを、曲線322は非特許文献1についてのそれを表している。受信機2の方が、より少ない平均回数でより高精度にSN比を推定できていることが分かる。
本実施形態に係る手法によれば、複雑な関数を用いる必要がなく、少ない演算量にてSN比を高速且つ高精度に推定することができる。また、非特許文献1の手法と異なり、フェージング環境を前もって知る必要もなく、フェージングによる振幅変動の性質によらずSN比を求めることができるため、実用性が高い。特に、フェージングによる振幅の変動が、送信データの伝送速度に比べて十分に遅い場合に有益である。
尚、雑音推定用PN系列と拡散用PN系列を直交させる上述したが、雑音推定用PN系列は、拡散用PN系列に実質的に直交しておればよく、完全に直交する必要は必ずしもない。拡散用PN系列に完全に直交するPN系列を完全直交PN系列と呼ぶとすると、完全直交PN系列との類似性が高いPN系列(換言すれば相関が大きいPN系列)を雑音推定用PN系列とすればよく、完全直交PN系列の一部と雑音推定用PN系列の一部が異なっていても良い。完全直交PN系列と雑音推定用PN系列との間に相違があると、相違がない場合に比べて推定SN比の精度が劣化するが、受信機2が適用される通信システムにおいて許容される精度が確保されるならそれらに相違があっても構わない。
受信機2は、拡散用PN系列に直交するとみなせる程度に完全直交PN系列と類似するPN系列を設定し、これを雑音推定用PN系列として用いればよい。このような雑音推定用PN系列は、送信データの受信に先立って、完全直交PN系列を基準にして予め設定しておくことが可能である。
同様の事が、データ用PN系列にも当てはまる。つまり、データ用PN系列が拡散用PN系列と完全に同一である必要は必ずしも無い。拡散用PN系列と類似性が高いPN系列をデータ用PN系列とすればよく、通信システムが許容できる範囲内で、拡散用PN系列の一部とデータ用PN系列の一部を異ならせることも可能である。
上述の如く求められた推定SN比は、誤り訂正や電力制御などに利用することができる。推定SN比を利用した実施形態として、以下に、第2〜第4実施形態を例示する。第1実施形態に記載した事項は、矛盾なき限り、第2〜第4実施形態にも適用される。また、第2〜第4実施形態に記載した事項を、任意に組み合わせることも可能であり、また、他の実施形態(例えば、後述の第5、第6実施形態等)に適用することも可能である。
<<第2実施形態>>
第2実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図6の受信機2aから形成される。図6は、受信機2aの機能ブロック図である。受信機2aは、図2の受信機2に誤り訂正部41を追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2aは同様である。従って、誤り訂正部41に関する説明のみを行う。但し、第2実施形態においては、送信機1側で生成される送信データが、誤り訂正用の符号化がなされた符号化データであるとする。この場合、データ用相関器24の出力信号によって表されるデータは、符号化データとなる。具体的には例えば、送信機1側にてターボ符号を用いて誤り訂正用の符号化を行う。
第2実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図6の受信機2aから形成される。図6は、受信機2aの機能ブロック図である。受信機2aは、図2の受信機2に誤り訂正部41を追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2aは同様である。従って、誤り訂正部41に関する説明のみを行う。但し、第2実施形態においては、送信機1側で生成される送信データが、誤り訂正用の符号化がなされた符号化データであるとする。この場合、データ用相関器24の出力信号によって表されるデータは、符号化データとなる。具体的には例えば、送信機1側にてターボ符号を用いて誤り訂正用の符号化を行う。
誤り訂正部41は、データ用相関器24の後段に配置され、データ用相関器24の出力信号にて表される符号化データに対して誤り訂正を施しつつ符号化データを復号し、符号化前の送信データを復元する。この際、ターボ符号による誤り訂正は、SN比算出部31にて算出された推定SN比に基づいて実施される。ターボ符号による誤り訂正の精度は、良好に推定されたSN比によって向上することが知られている。誤り訂正の内容自体は公知であるため、詳細な説明を割愛する。
<<第3実施形態>>
第3実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図7の受信機2bから形成される。図7は、受信機2bの機能ブロック図である。受信機2bは、図2の受信機2に送信部45及び電力制御部46を追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2bは同様である。従って、送信部45及び電力制御部46に関する説明のみを行う。但し、第3実施形態では、受信機2bが送信側で送信機1が受信側になることをも想定している。例えば、受信機2bは、携帯電話機(不図示)に搭載される。
第3実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図7の受信機2bから形成される。図7は、受信機2bの機能ブロック図である。受信機2bは、図2の受信機2に送信部45及び電力制御部46を追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2bは同様である。従って、送信部45及び電力制御部46に関する説明のみを行う。但し、第3実施形態では、受信機2bが送信側で送信機1が受信側になることをも想定している。例えば、受信機2bは、携帯電話機(不図示)に搭載される。
受信機2bが送信側となる場合、受信機2bから送信機1に対して送信されるべきデータは、送信部45によって変調されて無線信号に変換され、その無線信号の電力が電力制御部46によって制御された後に、アンテナ21を介して送信機1に伝送される。この際、電力制御部46は、SN比算出部31にて算出された推定SN比に基づいて無線信号の電力制御を行う。具体的には例えば、推定SN比が比較的高い場合に受信機2bから送信される無線信号の電力が比較的小さくなるように、推定SN比が比較的低い場合に受信機2bから送信される無線信号の電力が比較的大きくなるように、電力制御を行う。
尚、推定SN比に応じた制御信号を送信機1に伝達することにより、送信機1から送信される信号の電力を制御することも可能である。例えば、推定SN比が所望の基準SN比付近に維持されるように送信機1からの送信電力を制御すればよい。
<<第4実施形態>>
第4実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図8の受信機2cから形成される。図8は、受信機2cの機能ブロック図である。受信機2cは、図2の受信機2にアンテナ51を含む1以上のアンテナを追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2cは同様である。従って、アンテナの追加に関する説明のみを行う。
第4実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図8の受信機2cから形成される。図8は、受信機2cの機能ブロック図である。受信機2cは、図2の受信機2にアンテナ51を含む1以上のアンテナを追加したものとなっており、この追加を除いて、受信機2と2cは同様である。従って、アンテナの追加に関する説明のみを行う。
受信機2cに設けられた、アンテナ21及び51を含む複数のアンテナは、アレーアンテナを構成している。本実施形態では、アレーアンテナを形成する各アンテナの出力を重み付け加算した合成信号を、受信信号として周波数変換部22に与えるようにする。重み付け加算によって合成信号を生成する際の、各アンテナ出力に対する重み付けを調整することにより、アレーアンテナ全体の指向性を制御できることが知られている。そこで、本実施形態では、SN比算出部31にて算出された推定SN比に基づいて上記重み付けを調整し、これによって推定SN比が最大値付近に保たれるようにする。
<<第5実施形態>>
次に、第5実施形態について説明する。第1実施形態では、拡散用PN系列に直交する1つのPN系列を用いて雑音成分を推定している。しかしながら、拡散用PN系列に直交するPN系列は複数存在する。第5実施形態では、拡散用PN系列に直交する複数のPN系列を利用して雑音推定を行う。
次に、第5実施形態について説明する。第1実施形態では、拡散用PN系列に直交する1つのPN系列を用いて雑音成分を推定している。しかしながら、拡散用PN系列に直交するPN系列は複数存在する。第5実施形態では、拡散用PN系列に直交する複数のPN系列を利用して雑音推定を行う。
第5実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図9の受信機2dから形成される。図9は、受信機2dの機能ブロック図である。受信機2dは、符号21〜29及び31にて参照される各部位を備えており、それらは、図2の受信機2におけるそれらと同様のものである。受信機2dは、第1実施形態の受信機2の一部を変形したものであり、両者間で共通の部分の説明を原則として割愛する。第1実施形態で述べた事項は、矛盾なき限り本実施形態にも適用される。受信機2dは、受信機2における平均化処理部30の代わりに平均化処理部30aを備えている。受信機2dは、更に、雑音推定用PN系列発生部65、雑音推定用相関器66及び自乗部69を備えている。
雑音推定用PN系列発生部65は、雑音推定用PN系列発生部25と同様に、拡散用PN系列に直交するPN系列を発生して出力する。本実施形態において、雑音推定用PN系列発生部25及び65にて発生されるPN系列を、夫々、第1の雑音推定用PN系列及び第2の雑音推定用PN系列と呼ぶ。第1及び第2の雑音推定用PN系列は、互いに直交している。
雑音推定用相関器26は、受信PN系列信号と第1の雑音推定用PN系列との相関を求めるための相関演算を行い、この相関演算によって得られた信号を出力する一方、雑音推定用相関器66は、受信PN系列信号と第2の雑音推定用PN系列との相関を求めるための相関演算を行い、この相関演算によって得られた信号を出力する。
例えば、拡散用PN系列が{1,−1,1,−1}である場合を考える。この場合、第1の雑音推定用PN系列を{1,1,−1,−1}とすれば、拡散用PN系列と第1の雑音推定用PN系列の積は、{1,−1,−1,1}となる。そして、
第2の雑音推定用PN系列を{1,−1,−1,1}とすれば、拡散用PN系列と第2の雑音推定用PN系列の積は、{1,1,−1,−1}となる。
第2の雑音推定用PN系列を{1,−1,−1,1}とすれば、拡散用PN系列と第2の雑音推定用PN系列の積は、{1,1,−1,−1}となる。
第1及び第2の雑音推定用PN系列の間で直交性をもたせると、上記の2つの積同士も互いに直交することになる。つまり、雑音推定用相関器26と66の出力は、互いに独立となる。
自乗部29は、雑音推定用相関器26の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部30aに送る。同様に、自乗部69は、雑音推定用相関器66の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部30aに送る。平均化処理部30aは、自乗部29及び69から与えられる各信号値の平均値を算出し、更に該平均値を所定の平均回数にて平均化する。そして、平均化後の信号値を出力する。
SN比算出部31は、平均化処理部28から出力される信号値より平均化処理部30aから出力される信号値を差し引いた値を推定信号電力とし且つ平均化処理部30aから出力される信号値に2を乗じた値を推定雑音電力とした上で、推定信号電力と推定雑音電力の比から受信機2dの受信信号のSN比を推定算出する。
図5からも分かるように、雑音推定用の信号値の平均回数が増大すれば雑音推定精度は高まる。受信機2dの如く構成すれば、平均化処理に対する単位時間当たりの標本数が、図2の受信機2におけるそれの2倍となる。このため、本実施形態のように構成すれば、雑音推定精度をより高めることが可能となる。
尚、第1及び第2の雑音推定用PN系列の夫々と拡散用PN系列とが直交する場合を上述したが、第1実施形態で述べたように、各雑音推定用PN系列は、拡散用PN系列に実質的に直交しておればよく、完全に直交する必要は必ずしもない。拡散用PN系列に完全に直交するPN系列を完全直交PN系列と呼ぶとすると、完全直交PN系列との類似性が高いPN系列(換言すれば相関が大きいPN系列)を各雑音推定用PN系列とすればよく、完全直交PN系列の一部と各雑音推定用PN系列の一部が異なっていても良い。
受信機2dは、拡散用PN系列に直交するとみなせる程度に完全直交PN系列と類似する複数のPN系列(上述の例の場合、2つのPN系列)を設定し、これらを各雑音推定用PN系列として用いればよい。このような各雑音推定用PN系列は、送信データの受信に先立って、完全直交PN系列を基準にして予め設定しておくことが可能である。
また、第1及び第2の雑音推定用PN系列が互いに直交する場合を上述したが、両者が完全に直交する必要は必ずしもない。仮に、第1及び第2の雑音推定用PN系列を完全に同じとした場合、雑音推定用相関器26及び66からは同じ信号が出力されることとなって自乗部69の出力を平均化処理部30aに与える意味がなくなる(即ち、雑音推定精度の向上に寄与しない)。
雑音推定精度の最大化を目指すためには、第1及び第2の雑音推定用PN系列を完全に直交させて雑音推定用相関器26及び66の出力を独立にすればよいのであるが、究極的には、第1及び第2の雑音推定用PN系列が少しでも異なっていれば足る。第1及び第2の雑音推定用PN系列が少しでも異なれば、雑音推定用相関器26及び66からは異なる信号が出力されることになるため、若干なりとも雑音推定精度の向上に寄与するからである。但し、雑音推定精度をより向上させるためには、第1及び第2の雑音推定用PN系列の相関(類似性)はなるだけ低い方がよく、第1及び第2の雑音推定用PN系列を完全に或いは実質的に直交させるとよい。
また、雑音推定用PN系列を2つとする場合を例示したが、勿論、雑音推定用PN系列を3つ以上とすることも可能である。雑音推定用PN系列の個数を増大させれば、雑音推定精度の更なる向上が見込める。勿論、生成される複数の雑音推定用PN系列は、互いに異なり、望ましくは互いに直交している。
<<第6実施形態>>
次に、第6実施形態を説明する。第1〜第5実施形態では、雑音推定用PN系列を発生し、相関演算を介して雑音推定を行っているが、拡散用PN系列の1ビット区間内平均がゼロである場合は信号の加算のみで信号成分が除去されるため、相関演算を行うことなく雑音成分を推定することが可能である。この手法を適用した実施形態として、第6実施形態を説明する。
次に、第6実施形態を説明する。第1〜第5実施形態では、雑音推定用PN系列を発生し、相関演算を介して雑音推定を行っているが、拡散用PN系列の1ビット区間内平均がゼロである場合は信号の加算のみで信号成分が除去されるため、相関演算を行うことなく雑音成分を推定することが可能である。この手法を適用した実施形態として、第6実施形態を説明する。
第6実施形態に係る通信システムは図1の送信機1と図10の受信機2eから形成される。図10は、受信機2eの機能ブロック図である。受信機2eは、符号21〜24、27、28及び31にて参照される各部位を備えており、それらは、図2の受信機2におけるそれらと同様のものである。受信機2eは、第1実施形態の受信機2の一部を変形したものであり、両者間で共通の部分の説明を原則として割愛する。第1実施形態で述べた事項は、矛盾なき限り本実施形態にも適用される。受信機2eには、符号71〜73にて参照される各部位が備えられている。
本実施形態では、拡散用PN系列の1ビット区間内平均がゼロである場合を想定している。拡散用PN系列の1ビット区間内平均とは、拡散用PN系列を形成する各チップの値の総和を符号長で割ったものである。例えば、拡散用PN系列は{1,−1,1,−1,1,−1,1,−1}である。この場合、相関演算を行うことなく、1ビット区間分の受信信号を加算するだけで信号成分を除去することができる。
具体的には、加算処理部71は、周波数変換部22から出力される受信PN系列信号を1ビット区間分加算し、その加算結果を出力する(換言すれば、受信PN系列信号を1ビット区間分積分し、その積分結果を出力する)。この加算によって信号成分が除去されることになる。複数の被演算値の加算値と平均値は正比例関係にあるため、加算処理部(平均化手段)71による処理は、1ビット区間分の受信PN系列信号を平均化する処理であるとも解釈される。尚、送信機1と受信機2eの間で同期が確立されており、受信機2eは、受信PN系列信号に含まれる拡散用PN系列の位相を正しく認識しているものとする。そして、加算処理部71は、認識している位相に基づき、各送信データについての1ビット区間に対して加算処理を実行する。
自乗部72及び平均化処理部73の機能は、図2の自乗部29及び平均化処理部30の機能と同様である。即ち、自乗部72は、加算処理部71の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部73に送る。平均化処理部73は、自乗部72から与えられる信号値を所定の平均回数にて平均化し、平均化後の信号値を出力する。
SN比算出部31は、平均化処理部28から出力される信号値より平均化処理部73から出力される信号値を差し引いた値を推定信号電力とし且つ平均化処理部73から出力される信号値に2を乗じた値を推定雑音電力とした上で、推定信号電力と推定雑音電力の比から受信機2eの受信信号のSN比を推定算出する。
上述のように構成することにより、受信信号の平均化(加算)という簡素な処理にて、信号成分を除去することができ、これによってSN比を推定することができる。勿論、第1実施形態で実現される効果も期待される。
尚、拡散用PN系列の1ビット区間内平均がゼロであることが最も望ましいのであるが、その1ビット区間内平均が厳密にゼロである必要は必ずしもなく、それが実施的にゼロであればよい。例えば、拡散用PN系列の1ビット区間内平均の絶対値がゼロ近傍の上限値以下であればよい。この上限値は正の値であり、通信システムで許容されるSN比推定精度が確保されるように該上限値を予め規定しておくことができる。
<<第7実施形態>>
上述してきた雑音推定方法を、OFDM(直交周波数多重分割;Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式に従って通信を行う通信システムに適用することもできる。この通信システムに関する実施形態として、第7実施形態を説明する。
上述してきた雑音推定方法を、OFDM(直交周波数多重分割;Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式に従って通信を行う通信システムに適用することもできる。この通信システムに関する実施形態として、第7実施形態を説明する。
一般的に知られるように、OFDM伝送方式は、1チャンネルの帯域内に互いに直交する多数のサブキャリアを多重して伝送する方式である。図11に、第7実施形態に係る受信機102を示す。図示されない送信機から受信機102にOFDM伝送方式に従ったOFDM信号が伝送される。受信機102は、符号111〜115、121〜126及び130で参照される各部位を備える。
図示されない送信機では、サブキャリアごとに、伝送すべきベースバンド信号に応じてサブキャリアをQAM(Quadrature Amplitude Modulation)などの変調方式で変調し、その変調によって得られる信号に対して逆高速フーリエ変換(IFFT;Inverse Fast Fourier Transform)を施すことでOFDM信号を生成する。ベースバンド信号は、伝送されるべき映像信号や音声信号を含む。生成されたOFDM信号は、所定の搬送波帯域に周波数変換された後、受信機102に対して送信機から送信される。尚、送信機と受信機102との間で同期が確立されているものとする。
互いに直交するN本のサブキャリアを多重することによってOFDM信号は形成される(Nは、2以上の整数)。N本のサブキャリアは、第1〜第Nのサブキャリアから成り、第nのサブキャリアの周波数をnf0で表す(nは整数であって、1≦n≦N)。f0は、周波数軸上で隣接するサブキャリア間の周波数間隔(所謂キャリア間隔)である。また、OFDM信号を時間tの関数sB(t)で表す。そうすると、OFDM信号sB(t)は、下記式(15)のように表現される。
ここで、an及びbnは、第nのサブキャリアを変調するためのベースバンド信号に応じたデータシンボルである。OFDM信号sB(t)の全体は、N組のデータシンボルを含んでいる。実際には、sB(t)にて表されるOFDM信号を所定の搬送波帯域に周波数変換した信号を、無線信号として受信機102に送信する。
また、N本のサブキャリアは互いに直交しているため、下記式(16)を満たす。換言すれば、式(16)が満たされるようにf0が設定されている。p及びqは整数であり、T=1/f0である。
図11の受信機102の各部位の説明を行う。受信部112は、アンテナ111を介して受信した送信機(不図示)からの信号に対して周波数変換等の処理を行い、sB(t)にて表されるOFDM信号を出力する。但し、受信部112の出力信号は、sB(t)にて表されるOFDM信号に雑音成分が重畳した信号となっている。
FFT処理部113は、受信部112からのOFDM信号を、高速フーリエ変換(FFT;Fast Fourier Transform)を用いて時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する。この変換によって得られた周波数軸上のOFDM信号は、等化処理部114に送られ、歪みを除去する等化処理を行ってから復調処理部115に送られる。復調処理部115は、歪みが除去された信号からベースバンド信号を復調する。
自乗部121は、受信部112の出力信号の各瞬時値を自乗した信号値を、ベースバンド信号の1シンボル分の区間分(即ちTの時間長さを有する区間分)積分し、その積分値を順次、平均化処理部122に出力する。平均化処理部122は、自乗部121の出力信号値を所定の平均回数にて平均化し、平均化後の信号値を出力する。
直交信号発生器123は、OFDM信号を形成するN本のサブキャリアの全てに対して直交する信号を発生する。発生した信号を直交信号と呼ぶ。直交信号は、例えば、(N+1)f0の周波数を有する正弦波である。勿論、その周波数は(N+2)f0や(N+3)f0等であってもよい。
相関器124は、受信部112の出力信号と直交信号との相関を求めるための相関演算を行う。つまり、受信部112の出力信号と直交信号の各瞬時値を乗算し、その乗算結果をベースバンド信号の1シンボル分の区間分(即ちTの時間長さを有する区間分)積分する。そして、その積分によって得られた積分値を出力する。直交信号は各サブキャリアと直交しているため、上記相関演算によって信号成分が除去され、相関器124の出力には雑音成分しか含まれないことになる。
自乗部125は、相関器124の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部126に送る。平均化処理部126は、自乗部125から与えられる信号値を所定の平均回数にて平均化し、平均化後の信号値を出力する。
平均化処理部122の出力信号値は、受信機102の受信信号における信号成分の電力に雑音成分の電力が重畳した値となっており、平均化処理部126の出力信号値は、受信機102の受信信号における雑音成分の電力を表す。従って、これらから、受信機102の受信信号におけるSN比を推定可能である。即ち、SN比算出部130は、平均化処理部122及び126の各出力信号値に基づいてSN比を推定算出する。
上述のように構成することにより、OFDM信号を受信する受信機において、簡素な構成にて高精度のSN比推定が可能となる。
尚、直交信号発生器123が各サブキャリアに対して直交する直交信号を発生すると述べたが、ここにおける直交とは、勿論、誤差を含む概念である。例えば、直交信号発生器123が(N+1)f0の周波数を有する直交信号を発生する場合、実際に発生される信号は誤差を含むため、その信号の周波数は(N+1)f0から若干ずれる。この種の周波数ずれがあったとしても、直交信号発生器123が発生する直交信号は各サブキャリアに直交していると解釈される。これは後述する第8実施形態でも同様である。
<<第8実施形態>>
図2の受信機2を図9の受信機2dに変形したように、図11の受信機102を図12の受信機102aのように変形することも可能である。この変形例を、第8実施形態として説明する。第7実施形態に記載した事項は、矛盾無き限り、本実施形態にも適用される。図12は、受信機102aの機能ブロック図である。受信機102aは、受信機102に、符号133〜135にて参照される各部位を追加した構成となっている。また、この追加に伴い、受信機102における平均化処理部126の代わりに受信機102aには平均化処理部126aが設けられている。
図2の受信機2を図9の受信機2dに変形したように、図11の受信機102を図12の受信機102aのように変形することも可能である。この変形例を、第8実施形態として説明する。第7実施形態に記載した事項は、矛盾無き限り、本実施形態にも適用される。図12は、受信機102aの機能ブロック図である。受信機102aは、受信機102に、符号133〜135にて参照される各部位を追加した構成となっている。また、この追加に伴い、受信機102における平均化処理部126の代わりに受信機102aには平均化処理部126aが設けられている。
直交信号発生器133は、OFDM信号を形成するN本のサブキャリアの全てに対して直交し、且つ、直交信号発生器123が発生する信号にも直交する信号を発生する。例えば、直交信号発生器123が(N+1)f0の周波数を有する直交信号を発生する一方、直交信号発生器133が(N+2)f0の周波数を有する直交信号を発生する。
相関器134は、受信部112の出力信号と直交信号発生器133からの直交信号との相関を求めるための相関演算を行う。つまり、受信部112の出力信号と直交信号発生器133からの直交信号の各瞬時値を乗算し、その乗算結果をベースバンド信号の1シンボル分の区間分(即ちTの時間長さを有する区間分)積分する。そして、その積分によって得られた積分値を出力する。
自乗部135は、相関器134の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部126aに送る。一方で、自乗部125は、相関器124の出力信号値を自乗した信号値を、順次、平均化処理部126aに送る。平均化処理部126aは、自乗部125及び135から与えられる各信号値の平均値を算出し、更に該平均値を所定の平均回数にて平均化する。そして、平均化後の信号値を出力する。SN比算出部130は、平均化処理部122及び126aの各出力信号値に基づいてSN比を推定算出する。
受信機102aの如く構成すれば、平均化処理に対する単位時間当たりの標本数が、図11の受信機102のそれの2倍になる。このため、雑音推定精度をより高めることが可能となる。
尚、2つの直交信号を用いる場合を例示したが、直交信号を3つ以上とすることも可能である。雑音推定用の直交信号の個数を増大させれば、雑音推定精度の更なる向上が見込める。勿論、生成される複数の直交信号は互いに直交し、且つ、各直交信号はN本のサブキャリアの全てに対して直交している。
<<変形等>>
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。矛盾なき限り、或る実施形態に記載した事項を他の任意の実施形態に適用することも可能である。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。矛盾なき限り、或る実施形態に記載した事項を他の任意の実施形態に適用することも可能である。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
[注釈1]
各実施形態で説明した受信機(2、2a、2b、2c、2d、2e、102又は102a)は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能であり、受信機の一部の部位(例えば、図2等の雑音推定用相関器26)の機能をソフトウェアにて実現することも可能である。
各実施形態で説明した受信機(2、2a、2b、2c、2d、2e、102又は102a)は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能であり、受信機の一部の部位(例えば、図2等の雑音推定用相関器26)の機能をソフトウェアにて実現することも可能である。
[注釈2]
各実施形態で説明した受信機(2、2a、2b、2c、2d、2e、102又は102a)を様々な通信機器(又は通信機器を含む電子機器)に搭載することが可能である。例えば、各実施形態で説明した受信機は、携帯電話機(不図示)に搭載され、携帯電話機における通話やデータ受信に利用される。
各実施形態で説明した受信機(2、2a、2b、2c、2d、2e、102又は102a)を様々な通信機器(又は通信機器を含む電子機器)に搭載することが可能である。例えば、各実施形態で説明した受信機は、携帯電話機(不図示)に搭載され、携帯電話機における通話やデータ受信に利用される。
[注釈3]
例えば、以下のように考えることができる。各実施形態の受信機は雑音成分推定装置を備える。図2等の受信機(2、2a、2b又は2c)において、雑音成分推定装置は、符号25、26、29及び30で参照される各部位を含む。また、図9の受信機2dにおいて、雑音成分推定装置は、符号25、26、29、30a、65、66及び69で参照される各部位を含む。また、図10の受信機2eにおいて、雑音成分推定装置は、符号71〜73で参照される各部位を含む。また、図11の受信機102において、雑音成分推定装置は、符号123〜126で参照される各部位を含む。また、図12の受信機102aにおいて、雑音成分推定装置は、符号123〜125、126a、133〜135で参照される各部位を含む。
例えば、以下のように考えることができる。各実施形態の受信機は雑音成分推定装置を備える。図2等の受信機(2、2a、2b又は2c)において、雑音成分推定装置は、符号25、26、29及び30で参照される各部位を含む。また、図9の受信機2dにおいて、雑音成分推定装置は、符号25、26、29、30a、65、66及び69で参照される各部位を含む。また、図10の受信機2eにおいて、雑音成分推定装置は、符号71〜73で参照される各部位を含む。また、図11の受信機102において、雑音成分推定装置は、符号123〜126で参照される各部位を含む。また、図12の受信機102aにおいて、雑音成分推定装置は、符号123〜125、126a、133〜135で参照される各部位を含む。
1 送信機
2、2a、2b、2c、2d、2e、102、102a 受信機
25 雑音推定用PN系列発生部
26 雑音推定用相関器
123 直交信号発生器
124 相関器
2、2a、2b、2c、2d、2e、102、102a 受信機
25 雑音推定用PN系列発生部
26 雑音推定用相関器
123 直交信号発生器
124 相関器
Claims (9)
- 受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、
前記受信信号に含まれる信号成分に対して直交する信号、又は、該信号を基準として設定された、前記信号成分に対して直交するとみなせる信号を、雑音推定用信号として発生する雑音推定用信号発生手段と、
前記受信信号と前記雑音推定用信号との相関を検出する相関検出手段と、を備え、
前記相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする雑音成分推定装置。 - 前記受信機は、スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信し、前記信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、
前記雑音推定用信号発生手段は、前記拡散用符号系列に直交する雑音推定用符号系列、又は、その雑音推定用符号系列を基準として設定された、前記拡散用符号系列に対して直交するとみなせる雑音推定用符号系列を、前記雑音推定用信号として発生し、
前記相関検出手段は、前記受信信号と前記雑音推定用信号発生手段によって発生された前記雑音推定用符号系列との相関を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の雑音成分推定装置。 - 前記雑音推定用信号発生手段は、前記雑音推定用信号としての前記雑音推定用符号系列を複数発生し、
前記複数の雑音推定用符号系列は互いに異なり、
前記相関検出手段は、前記受信信号と前記複数の雑音推定用符号系列の夫々との相関を検出し、
当該雑音成分推定装置は、各相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする請求項2に記載の雑音成分推定装置。 - 前記受信機は、OFDM伝送方式に従って送信された信号を受信し、前記受信信号は複数のサブキャリアが多重化されたOFDM信号であり、
前記雑音推定用信号発生手段は、各サブキャリアに直交する直交信号を前記雑音推定用信号として発生する
ことを特徴とする請求項1に記載の雑音成分推定装置。 - 前記雑音推定用信号発生手段は、前記雑音推定用信号としての前記直交信号を複数発生し、
前記複数の直交信号の周波数は互いに異なり、
前記相関検出手段は、前記受信信号と前記複数の直交信号の夫々との相関を検出し、
当該雑音成分推定装置は、各相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする請求項4に記載の雑音成分推定装置。 - スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、
前記受信信号に含まれる信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、
当該雑音成分推定装置は、
前記受信機に伝送されるべきデータを復元するために前記受信信号に作用させる逆拡散用符号系列よりも前記拡散用符号系列との類似性が低い雑音推定用符号系列を発生する雑音推定用信号発生手段と、
前記受信信号と前記雑音推定用符号系列との相関を検出する相関検出手段と、を備え、
前記相関の検出結果に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする雑音成分推定装置。 - 規定された区間内の信号成分の平均がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下となる信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、
前記区間内における前記受信信号の平均に応じた信号を出力する平均化手段を備え、
前記平均化手段の出力信号に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする雑音成分推定装置。 - スペクトラム拡散伝送方式に従って送信された信号を受信する受信機に用いられ、前記受信機の受信信号に含まれる雑音成分を推定する雑音成分推定装置において、
前記受信信号に含まれる信号成分のスペクトラムは拡散用符号系列によって拡散されており、前記拡散用符号系列のビット区間内平均の絶対値がゼロ又はゼロ近傍の所定値以下であり、
当該雑音成分推定装置は、
前記ビット区間内における前記受信信号の平均に応じた信号を出力する平均化手段を備え、
前記平均化手段の出力信号に基づいて前記雑音成分を推定する
ことを特徴とする雑音成分推定装置。 - 請求項1〜請求項8の何れかに記載の雑音成分推定装置を備えた
ことを特徴とする受信機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007126368A JP2008283514A (ja) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | 雑音成分推定装置及び受信機 |
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JP2008283514A true JP2008283514A (ja) | 2008-11-20 |
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ID=40143950
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JP2007126368A Pending JP2008283514A (ja) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | 雑音成分推定装置及び受信機 |
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JP (1) | JP2008283514A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-05-11 JP JP2007126368A patent/JP2008283514A/ja active Pending
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