JP2009088771A - 補間方法、およびそれを利用した補間装置、受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に制御信号を補間すること。
【解決手段】無線装置１００は、周波数分割多重され、パイロットシンボルが時間軸方向に周期的に含まれた信号を受信し、受信した信号を離散フーリエ変換処理して、複数のサブキャリア信号に分離する。つぎに、分離された複数のサブキャリア信号から、時間軸上において、連続した３点のパイロットシンボルを取得する。取得された３点のパイロットシンボルのうちの両端のパイロットシンボルに対する中央のパイロットシンボルの相対的な位置を算出し、３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定する。推定された形状にしたがって、３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間に、１点以上の新たなデジタル信号を時間軸方向に周期的に補間する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線技術に関し、特に伝搬路を推定するための補間方法およびそれを利用した補間装置、受信装置に関する。

一般的に、無線通信においては、データ速度を向上するために、データ以外の制御情報、たとえば、パイロット信号などの既知情報の量はデータに比して少な目に設定されている。したがって、制御信号が存在しない期間においては、その期間を挟む２つの制御情報を用いて直線補間することにより、少ない量の制御情報を補填していた。しかしながら、一般的に、直線補間された値は誤差を多く含むことがあり、受信性能に影響を与える場合があった。従来、２点間を直線補間する際に、予め記憶された補正値を用いて、より正確に直線補間する技術が開示されていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１７３９７１号公報

しかしながら、補正値により直線補間を補正する場合、補正値を記憶するための記憶領域が必要となり、ハードウェアコストが増加するといった課題があった。本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その総括的な目的は、効率的に制御信号を補間するための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の補間装置は、同一の時間間隔で並んだ複数のデジタル信号のうち、連続した３点のデジタル信号を取得する取得部と、取得部によって取得された３点のデジタル信号のうちの両端のデジタル信号に対する中央のデジタル信号の相対的な振幅を算出する相対振幅算出部と、相対振幅算出部によって算出された相対的な振幅に応じて、３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定する推定部と、推定部によって推定された形状にしたがって、３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間の時間帯に、１点以上の新たなデジタル信号を補間する補間処理部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、効率的に制御信号を補間できる。

本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施形態は、ＯＦＤＭ方式における復調装置に関する。本実施形態の復調装置は、地上波ディジタルテレビジョン放送などに好適である。

ＯＦＤＭ方式においては、周波数軸、時間軸上に分散して、パイロットシンボルが配置される。そのため、パイロットシンボルが配置されていない領域においては、周囲に配置されたパイロットシンボルを元に補間処理が実施されることによって、チャネル推定値が導出される。

従来、補間処理においては、直線補間や、ＩＩＲフィルタなどが用いられていた。しかしながら、直線補間においては誤差が大きくなる場合があり、また、ＩＩＲフィルタにおいては、回路規模や回路コストが増大するといった問題があった。そのため、簡易な構成により実現できる補間方法が望まれていた。

したがって、本実施形態においては、補間処理に用いられるパイロットシンボルシンボルの個数を増やすことによって、より正確に補間処理を実施する。詳細は後述するが、２つのパイロットシンボルの間を補間する場合、その２つのパイロットシンボルのさらに１つ前のパイロットシンボルを取得する。そして、取得された３点のパイロットシンボルを結ぶ曲線の形状を効率的に推定し、推定された形状をもとに補間処理を実施する。これにより、簡易に補間処理が実現できることとなる。

図１は、本発明の実施形態にかかる無線装置１００の構成例を示す図である。無線装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１０と、ＦＦＴ部１２と、伝搬路推定部１４と、補間処理部１６と、乗算部１８とベースバンド処理部２０とを含む。なお、説明の便宜上、復調系についてのみ図示している。

Ａ／Ｄ変換器１０は、アンテナで受信したＯＦＤＭ信号をディジタル信号に変換して出力する。ＦＦＴ部１２は、Ａ／Ｄ変換器１０から出力されたディジタル信号に対して、ＦＦＴ処理を実行して、複数のサブキャリア信号を出力する。

図２は、図１のＦＦＴ部１２の出力例を示す図である。横軸は周波数を示し、Ｆ０、Ｆ１、・・・は、サブキャリアを示す。縦軸は時間を示し、Ｔ０、Ｔ１、・・・は、時間軸方向のシンボルを示す。図２においては、パイロットシンボルを「×」で示し、パイロットシンボル以外のシンボルを「○」で示している。パイロットシンボル以外のシンボルとは、たとえば、送信データが含まれたシンボルである。

図示するごとく、パイロットシンボルは、Ｆ０、Ｆ３、Ｆ６、・・・に示されるサブキャリアにのみ配置される。さらに、これらのサブキャリアのうち、時間軸方向において、３シンボルタイミングおきに、パイロットシンボルが配置される。このように、周波数軸、時間軸上に分散して配置されるパイロットシンボルをスキャッタードパイロットという。

図１に戻る。伝搬路推定部１４は、ＦＦＴ部１２から出力された複数のサブキャリアのうち、パイロットシンボルを抽出し、チャネル推定値を導出する。具体的には、伝搬路推定部１４は、ＦＦＴ部１２から出力された複数のサブキャリアのうち、図２に示されるようなＦ０、Ｆ３、Ｆ６、・・・に示されるそれぞれのサブキャリアから、パイロットシンボルが割り当てられているタイミングにおいて、パイロットシンボルを抽出する。たとえば、Ｆ０やＦ６のサブキャリアにおいては、Ｔ０、Ｔ４、Ｔ８・・・のタイミングでパイロットシンボルを抽出し、また、Ｆ３のサブキャリアにおいては、Ｔ１、Ｔ５、Ｔ９・・・のタイミングで抽出すればよい。

以下においては、説明の便宜上、Ｆ０におけるＴ４に示されるパイロットシンボル（以下、中央パイロットシンボルＰ１と表記する。）と、Ｔ８に示されるパイロットシンボル（以下、後方パイロットシンボルＰ２と表記する。）の間を補間する場合について説明する。この場合、Ｆ０のＴ０に示されるパイロットシンボル（以下、前方パイロットシンボルＰ０と表記する。）をさらに用いて補間処理を実行する。以下、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２との間に補間されたシンボルを、第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３、もしくは、それらを代表して補間シンボルＰｉと表記する。

補間処理部１６は、まず、時間方向について、たとえば、伝搬路推定部１４から出力された前方パイロットシンボルＰ０、中央パイロットシンボルＰ１、後方パイロットシンボルＰ２の３つのパイロットを用いて、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２との間の補間処理を実行する。さらに、補間処理部１６は、周波数方向についての補間処理を実行する。詳細は後述する。乗算部１８は、補間処理部１６によって補間処理が実施されたシンボルと伝搬路推定部１４から出力されたシンボルとを乗じて、ベースバンド処理部２０に出力する。ベースバンド処理部２０は、入力されたシンボルに対して復調処理を実施する。

図３は、図１の補間処理部１６における第１の処理例を示す図である。横軸は時間を示す。縦軸は振幅を示す。ここでは、図示するような振幅を有する前方パイロットシンボルＰ０、中央パイロットシンボルＰ１、後方パイロットシンボルＰ２が補間処理部１６に入力されたものとする。補間処理部１６における補間処理は、直線補間よりも、なめらかな曲線となるように補間する。そのため、補間されるシンボルの前後のパイロットである中央パイロットシンボルＰ１、後方パイロットシンボルＰ２の他に、中央パイロットシンボルＰ１の１つ前のパイロットである前方パイロットシンボルＰ０も用いることとしている。

具体的には、補間処理部１６は、前方パイロットシンボルＰ０と、中央パイロットシンボルＰ１と、後方パイロットシンボルＰ２とを滑らかに結ぶ曲線を推定し、その曲線に沿うように、第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３を補間する。

なお、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２の間を直線補間する場合、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２とを結ぶ直線６００に沿うように、Ｐｉ１’〜Ｐｉ３’が補間される。この場合、本実施形態において導出された第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３との誤差が生じることとなる。この誤差は受信性能の劣化につながるため、なるべく小さな値とすることが望まれる。したがって、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２との間の補間処理においては、本実施形態のように、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２に加えて、前方パイロットシンボルＰ０をも考慮して、３点を結ぶような曲線をもとにしたほうがよいこととなる。

ここで、補間処理部１６における曲線の形状の推定方法について具体的に説明する。なお、以下においては、前方パイロットシンボルＰ０、中央パイロットシンボルＰ１、後方パイロットシンボルＰ２の振幅値をそれぞれＳ０、Ｓ１、Ｓ２と表記する。

図４は、図１の補間処理部１６における第２の処理例を示す図である。横軸は時間を示す。縦軸は振幅値を示す。曲線の形状の推定においては、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２に対する中央パイロットシンボルＰ１の相対的な位置を導出する。相対的な位置の導出は、図示するごとく、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２とを結ぶ直線７００に対する中央パイロットシンボルＰ１の位置を求めればよい。

具体的には、相対的な位置の導出は、（１）中央のシンボルである中央パイロットシンボルＰ１は、両端のシンボルである前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２真ん中を結んだ直線７００に対して、上下いずれに位置するかについて判定することと、（２）その直線７００と中央パイロットシンボルＰ１との距離を導出することとが含まれる。これらにより、前方パイロットシンボルＰ０と中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２の３点を結ぶ曲線の形状を推定できることとなる。

まず、直線７００と、中央パイロットシンボルＰ１に接しながら振幅軸に対して並行となっている直線７１０との交点ＰＰを導出する。ここで、直線７００と中央パイロットシンボルＰ１との距離は、交点ＰＰの振幅値と、中央パイロットシンボルＰ１の振幅値Ｓ１との差により、導出できる。

また、交点ＰＰの振幅値と、中央パイロットシンボルＰ１の振幅値Ｓ１とを比較して、Ｓ１のほうが大きい場合、中央パイロットシンボルＰ１は直線７００より上に位置し、Ｓ１のほうが小さい場合、直線７００より下に位置すると判定できる。直線７００より上に位置するとは、前方パイロットシンボルＰ０〜後方パイロットシンボルＰ２を結ぶべき曲線が上に凸となっていることを示している。一方、下に位置するとは、曲線が下に凸となっていることを示す。なお、Ｓ１と交点ＰＰの振幅値とが同一の場合、中央パイロットシンボルＰ１は、直線７００の線上に位置する。この場合、通常の直線補間に相当する補間処理が実施されることとなる。

ここで、数式を用いて具体的に説明する。まず、交点ＰＰの振幅値は、（Ｓ０＋Ｓ２）／２で表現される。そうすると、直線７００と中央パイロットシンボルＰ１との距離は、｜Ｓ１−（Ｓ０＋Ｓ２）／２｜で表現される。また、中央パイロットシンボルＰ１の振幅値Ｓ１との関係は、以下の不等式で表現される。

（Ｓ０＋Ｓ２）／２ ＞ Ｓ１ ： 下に凸の曲線
（Ｓ０＋Ｓ２）／２ ＜ Ｓ１ ： 上に凸の曲線
（Ｓ０＋Ｓ２）／２ ＝ Ｓ１ ： 直線（３点は、直線７００の線上）

ここで、上記不等式の両辺を２倍し、右辺にＳ０とＳ２を移項し、左辺をＳで表現すると、以下のように表される。また、Ｓを用いると、距離は、｜Ｓ／２｜で表現される。なお、以下においては、Ｓを評価式、もしくは、評価値という。
Ｓ＝−Ｓ０＋２Ｓ１−Ｓ２
Ｓ＜０：下に凸の曲線、Ｓ＞０：上に凸の曲線、Ｓ＝０：直線

なお、評価式Ｓは、Ｓ１とＳ２に対するＳ０の相対的な振幅値、すなわち、Ｓ１とＳ０の差分（Ｓ１−Ｓ０）と、Ｓ２とＳ１との差分（Ｓ２−Ｓ１）との差分によっても導出できる。すなわち、（Ｓ１−Ｓ０）−（Ｓ２−Ｓ１）＝−Ｓ０＋２Ｓ１−Ｓ２となり、前述した評価式Ｓと一致する。

以上まとめると、前方パイロットシンボルＰ０と中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２とを結ぶ曲線の形状を推定するために、｜Ｓ／２｜により距離を導出し、Ｓの符号により曲線の凸の向きを検出する。このように、評価値Ｓを用いることによって、簡易に形状が推定できることとなる。また、詳細は後述するが、距離により、補間シンボルＰｉ間を結ぶ直線の傾きが示された係数を決定する。また、曲線の凸の向きにより、各補間シンボルＰｉの振幅値を導出するための補間式を決定する。この補間式に、係数を代入することによって、簡易に、かつ、より正確に補間処理を実施できる。

図５は、図１の補間処理部１６の構成例を示す図である。補間処理部１６は、第１遅延部２２と、第２遅延部２４と、評価値算出部２６と、係数導出部２８と、時間軸補間部３０と、周波数軸補間部３２とを含む。

第１遅延部２２と第２遅延部２４は、同一の遅延間隔を有する遅延器である。遅延間隔は、図２に示されるような各シンボルの間隔となる。また、第１遅延部２２と第２遅延部２４は、メモリやフリップフロップなどのシフトレジスタにより構成されてもよい。ここで、第１遅延部２２は、伝搬路推定部１４から入力されたシンボルを遅延して、第２遅延部２４と、評価値算出部２６と、時間軸補間部３０とに中央パイロットシンボルＰ１を出力する。第２遅延部２４は、第１遅延部２２から出力されたシンボルを遅延して、評価値算出部２６に前方パイロットシンボルＰ０を出力する。

評価値算出部２６は、入力された前方パイロットシンボルＰ０と中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２とを用いて、評価値Ｓを導出する。係数導出部２８は、評価値算出部２６によって導出された評価値Ｓをもとに、後述する係数テーブルから、係数を導出する。時間軸補間部３０は、まず、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２とを用いて、後述する補間式テーブルから補間式を選択する。つぎに、係数導出部２８から出力された係数と、選択した補間式に基づいて、第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３を導出する。周波数軸補間部３２は、時間軸補間部３０から出力された第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３を用いて、周波数軸について補間処理を実行する。周波数軸についての補間処理は、後述する時間軸方向の補間処理と同様の補間処理でもよいし、公知の直線補間による補間処理であってもよい。

ここで、係数の導出について具体的に説明する。図６は、図５の係数導出部２８における係数テーブル３００の例を示す図である。係数テーブル３００は、距離欄３１０と、係数欄３２０とを含む。係数欄３２０は、補間するシンボルの個数だけそれぞれの係数欄を含む。図６においては、３つのシンボルの係数を示す欄として、第１係数欄３２２〜第３係数欄３２６を示している。

距離欄３１０は、Ｓの範囲を示しており、それぞれの範囲ごとに、係数欄３２０に係数が示される。いいかえると、係数テーブル３００においては、距離に応じて、係数を決定している。図示するごとく、Ｓが２未満の場合、それぞれの係数の差は一定となっているため、直線補間と同様の傾きとなる。言い換えると、Ｓが２未満のように小さくなるにつれて、中央パイロットシンボルＰ１の位置が直線７００に近づくこととなる。したがって、直線７００に近づくほど、直線補間に近い補間処理が実施されるようになる。

一方、Ｓが２以上の場合、すなわち、中央パイロットシンボルＰ１が直線７００から離れるにつれて、第１係数欄３２２から第３係数欄３２６に示される係数は、徐々に大きくなるように設定される。また、Ｓが大きくなるにつれて、第１係数欄３２２に示される係数Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３のそれぞれの値が小さくなるように設定される。

Ｓが大きくなることは、中央パイロットシンボルＰ１と交点ＰＰとの差が大きくなることを示している。この場合、前方パイロットシンボルＰ０から後方パイロットシンボルＰ２を結ぶ曲線２００は、中央パイロットシンボルＰ１を頂点として、より急峻な曲線となる。したがって、中央パイロットシンボルＰ１から後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれて、すなわち、第１補間シンボルＰｉ１から第３補間シンボルＰｉ３になるにつれて、それぞれのシンボル間の傾きが大きくなる。

また、同一のＳにおいて、係数Ｘiは、iが大きくなるほど、その値が大きくなるように設定される。また、各係数間の差も、iが大きくなるほど、その値が大きくなる。なお、各係数間の差は、「それぞれのシンボル間の傾き」を示し、図６の係数Ｘi間の差により表現される。たとえば、｜Ｓ｜が３以上４未満の場合、Ｘ_１とＸ_２との差は「０．５」となり、これは、第１補間シンボルＰｉ１と第２補間シンボルＰｉ２とを結ぶ直線の傾きを示している。また、Ｘ_２とＸ_３との差は「１」となり、第２補間シンボルＰｉ２と第３補間シンボルＰｉ３とを結ぶ直線の傾きを示し、第１補間シンボルＰｉ１と第２補間シンボルＰｉ２との傾き「０．５」よりも大きくなっている。このように、iが大きくなるにつれて、係数の差が徐々に広がり、傾きが徐々に大きくなる。このように係数を設定することにより、中央パイロットシンボルＰ１から後方パイロットシンボルＰ２に向けて、各補間シンボルとの間の傾きを徐々に変化させることができ、そのため、より滑らかな曲線に近づくように、各補間シンボルを導出することができる。また、距離に応じて、その変化の度合いを変えることができ、より正確に、各補間シンボルを導出することができる。なお、各補間シンボルを導出するとは、各補間シンボルの振幅値を導出することと等価である。

なお、距離欄３１０に示したＳの下限、および、上限の値は、説明を簡易とするために示した値である。これらの値は、入力されるパイロットシンボルの振幅値に応じて適宜決定されればよい。また、係数欄３２０に示される値を図示したような値、たとえば、０．５（＝１／２）や、０．７５（＝１／２＋１／４）、あるいは、２．５（＝２＋１／２）など、２のべき乗の加減算で表せる数字にすることによって、後段の計算処理において、乗算器を用いずに、簡易な回路で実現することができる。

図７は、図５の時間軸補間部３０における補間式テーブル４００の例を示す図である。図７は、曲線の形状に応じて、補間式を決定している。具体的には、Ｓの符号と、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２との大小関係により、第１ケース５１０〜第４ケース５４０の４つのケースにおける補間式のいずれかを選択する。なお、以下においては、第１ケース５１０と第４ケース５４０において用いられる補間式を第１補間式、第２ケース５２０と第３ケース５３０において用いられる補間式を第２補間式という。

補間式テーブル４００は、符号欄４１０と傾き欄４２０とを含む。符号欄４１０は、第１符号欄４１２と第２符号欄４１４を含み、それぞれ、Ｓが０以上の場合、０未満の場合に対応している。傾き欄４２０は、第１傾き欄４２２と第２傾き欄４２４とを含む。第１傾き欄４２２は、Ｓ１がＳ２より小さい場合における補間式を示している。第２傾き欄４２４は、Ｓ１がＳ２以上である場合における補間式を示している。言い換えると、第１傾き欄４２２は、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２および第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３において、互いに隣接するシンボル同士の傾き（以下、「隣接シンボル間の傾き」という。）が正となる場合の補間式を示し、第２傾き欄４２４は、傾きが負となる場合の補間式を示している。

ここで、本実施形態における補間処理について、８つのケースを順に示す。図８（ａ）、（ｂ）は、図７の第１ケース５１０〜第４ケース５４０のそれぞれの場合の曲線例を示す図である。横軸は時間を示す。縦軸は振幅を示す。図８（ａ）は、図示するように、前方パイロットシンボルＰ０のほうが後方パイロットシンボルＰ２よりも下方に存在する場合についての例である。ここでは、４つの中央パイロットシンボルＰ１として、第１中央パイロットシンボルＰ１１〜第４中央パイロットシンボルＰ１４を例示した。また、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２を両端として、第１中央パイロットシンボルＰ１１〜第４中央パイロットシンボルＰ１４のそれぞれを通る曲線２００を第１曲線２１０〜第４曲線２４０として図示している。

第１曲線２１０の場合、第１中央パイロットシンボルＰ１１は、後方パイロットシンボルＰ２よりも大きく、かつ、Ｓは正となるため、第２ケース５２０の場合となる。図示するごとく、Ｓ１のほうがＳ２よりも大きいため、第１曲線２１０における隣接シンボル間の傾きは、すべて負となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。なお、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなるとは、隣接シンボル間の振幅値の差の絶対値が徐々に大きくなることと等価である。

第２曲線２２０の場合、第２中央パイロットシンボルＰ１２は、後方パイロットシンボルＰ２よりも小さく、かつ、Ｓは正となるため、第１ケース５１０の場合となる。図示するごとく、Ｓ２のほうがＳ１よりも大きいため、第２曲線２２０における隣接シンボル間の傾きは、すべて正となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に小さくなる。

第３曲線２３０の場合、第３中央パイロットシンボルＰ１３は、後方パイロットシンボルＰ２よりも小さく、かつ、Ｓは負となるため、第３ケース５３０の場合となる。図示するごとく、Ｓ２のほうがＳ１よりも大きいため、第３曲線２３０における隣接シンボル間の傾きは、すべて正となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。

第４曲線２４０の場合、第４中央パイロットシンボルＰ１４は、後方パイロットシンボルＰ２よりも小さく、かつ、Ｓは負となるため、第３ケース５３０の場合となる。図示するごとく、Ｓ２のほうがＳ１よりも大きいため、第４曲線２４０における隣接シンボル間の傾きは、第３曲線２３０の場合と同様に、すべて正となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。

図８（ｂ）は、図示するように、前方パイロットシンボルＰ０のほうが後方パイロットシンボルＰ２よりも上方に存在する場合についての例である。ここでは、中央パイロットシンボルＰ１として、第５中央パイロットシンボルＰ１５〜第８中央パイロットシンボルＰ１８を例示した。また、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２を両端として、第５中央パイロットシンボルＰ１５〜第８中央パイロットシンボルＰ１８のそれぞれを通る曲線２００を第５曲線２５０〜第８曲線２８０として図示している。

第５曲線２５０の場合、第５中央パイロットシンボルＰ１５は、後方パイロットシンボルＰ２よりも大きく、かつ、Ｓは正となるため、第２ケース５２０の場合となる。図示するごとく、Ｓ１のほうがＳ２よりも大きいため、第５曲線２５０における隣接シンボル間の傾きは、第１曲線２１０と同様に、すべて負となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。

第６曲線２６０の場合、第６中央パイロットシンボルＰ１６は、後方パイロットシンボルＰ２よりも大きく、かつ、Ｓは正となるため、第２ケース５２０の場合となる。図示するごとく、Ｓ１のほうがＳ２よりも大きいため、第６曲線２６０における隣接シンボル間の傾きは、第１曲線２１０、第５曲線２５０と同様に、すべて負となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。

第７曲線２７０の場合、第７中央パイロットシンボルＰ１７は、後方パイロットシンボルＰ２よりも大きく、かつ、Ｓは負となるため、第４ケース５４０の場合となる。図示するごとく、Ｓ１のほうがＳ２よりも大きいため、第６曲線２６０における隣接シンボル間の傾きは、すべて負となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に小さくなる。

第８曲線２８０の場合、第８中央パイロットシンボルＰ１８は、後方パイロットシンボルＰ２よりも小さく、かつ、Ｓは負となるため、第３ケース５３０の場合となる。図示するごとく、Ｓ２のほうがＳ１よりも大きいため、第８曲線２８０における隣接シンボル間の傾きは、第３曲線２３０、第４曲線２４０の場合と同様に、すべて正となり、後方パイロットシンボルＰ２に近づくにつれ、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる。

図８（ａ）、（ｂ）によると、第１曲線２１０と第４曲線２４０と第５曲線２５０と第８曲線２８０の場合、第２ケース５２０もしくは第３ケース５３０となり、第２補間式が採用される。これらのケースは、いずれも、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２を結ぶ直線７００との距離が大きい場合である。これらの曲線は、他の曲線と比べて、中央パイロットシンボルＰ１と直線７００との距離が長くなっている。したがって、図６との関係では、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる関係にある。すなわち、第２補間式は、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に大きくなる補間式であるといえる。

一方、第２曲線２２０と第３曲線２３０と第６曲線２６０と第７曲線２７０と距離のように、直線７００との距離が小さい場合、ケースが一意に定まらないため、補間式も確定しない。ここで、第２曲線２２０と第７曲線２７０の場合、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に小さくなる第１補間式が採用されることとなる。すなわち、第１補間式は、隣接シンボル間の傾きの絶対値が徐々に小さくなる補間式であるといえる。

ここで、第２曲線２２０と第７曲線２７０の場合を総括して表現すると、「中央パイロットシンボルＰ１の振幅値Ｓ１が、交点ＰＰにおける振幅値ＳＳと後方パイロットシンボルＰ２のおける振幅値Ｓ２の値である場合（以下、場合１という）」となる。具体的には、ＳＳ＜Ｓ１＜Ｓ２の場合が第２曲線２２０に相当し、ＳＳ＞Ｓ１＞Ｓ２の場合が第７曲線２７０に相当し、このような場合１においては、第１補間式が採用されることとなる。一方、場合１以外においては、第２曲線２２０と第７曲線２７０以外の曲線に相当し、第２補間式が採用されることとなる。いいかえると、第１曲線２１０〜第８曲線２８０に示される８つのケースは、Ｓ１とＳＳとＳ２によって使用されるべき補間式を大別できる。すなわち、ＳとＳ１とＳ２を用いた図７の代わりに、補間の対象となる中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２の振幅値Ｓ１、Ｓ２と、前方パイロットシンボルＰ０と後方パイロットシンボルＰ２との振幅値により決定されるＳＳとによって、補間式が決定されてもよいこととなる。

ここで、例を用いて説明する。ここでは、前方パイロットシンボルＰ０〜後方パイロットシンボルＰ２のそれぞれの振幅値として、Ｓ０＝４、Ｓ１＝３、Ｓ２＝５が得られたと仮定する。そうすると、図５の評価値算出部２６は、以下のようにＳを計算して、
Ｓ＝−４＋２＊３−５＝−３
を得る。したがって、係数導出部２８は、図６を参照して、Ｘ_１＝０．５、Ｘ_２＝１、Ｘ_３＝２を導出する。また、Ｓ＜０であり、かつ、Ｓ１＜Ｓ２であるため、第３ケース５３０となり、時間軸補間部３０は、第２補間式を選択する。

ここで、時間軸補間部３０は、選択した第２補間式に、Ｓ０〜Ｓ２と、Ｘ_１〜Ｘ_３とを代入して、以下のように、第１補間シンボルＰｉ１〜第３補間シンボルＰｉ３の振幅値Ｓｉ１〜Ｓｉ３を計算する。
Ｓi１＝（（４−０．５）＊Ｓ１＋０．５＊Ｓ２）／４ ＝ ３．２５
Ｓi２＝（（４―１．０）＊Ｓ１＋１．０＊Ｓ２）／４ ＝ ３．５
Ｓi３＝（（４−２．０）＊Ｓ１＋２．０＊Ｓ２）／４ ＝ ４

なお、中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２とを直線補間した場合、
Ｓi１＝ ３．５
Ｓi２＝ ４
Ｓi３＝ ４．５
となり、前述した値との差が大きいことが分かる。

上述したこれらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

つぎに、動作について説明する。図９は、図５の補間処理部１６の動作例を示すフローチャートである。まず、評価値算出部２６は、前方パイロットシンボルＰ０と中央パイロットシンボルＰ１と後方パイロットシンボルＰ２のそれぞれの振幅値Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２を取得する（Ｓ１０）。つぎに、評価値算出部２６は、取得したＳ０、Ｓ１、Ｓ２を用いて、評価式Ｓを計算する（Ｓ１２）。ここで、係数導出部２８は、Ｓにしたがって、図６に示すような、係数を導出する（Ｓ１４）。

ここで、時間軸補間部３０は、Ｓが０以上の場合（Ｓ１６のＹ）であって、かつ、Ｓ１がＳ２以上の場合（Ｓ１８のＹ）、第２補間式を選択する（Ｓ２０）。また、Ｓが０以上の場合（Ｓ１６のＹ）であって、かつ、Ｓ１がＳ２未満の場合（Ｓ１８のＮ）、第１補間式を選択する（Ｓ２２）。また、Ｓが０未満の場合（Ｓ１６のＮ）であって、かつ、Ｓ１がＳ２以上の場合（Ｓ２４のＹ）、第１補間式を選択する（Ｓ２２）。また、Ｓが０未満の場合（Ｓ１６のＮ）であって、かつ、Ｓ１がＳ２未満の場合（Ｓ２４のＮ）、第２補間式を選択する（Ｓ２６）。

つぎに、時間軸補間部３０は、選択した補間式と、係数導出部２８で導出された係数とを用いて、Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３を計算する（Ｓ２８）。さいごに、時間軸補間部３０は、計算したＳｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３を用いて、補間処理を実行する（Ｓ３０）。

本発明の実施形態によれば、連続した３点のデジタル信号のうちの両端のデジタル信号に対する中央のデジタル信号の相対的な振幅を算出することによって、効率的に、３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定できる。また、推定された形状にしたがって、３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間の時間帯に、１点以上の新たなデジタル信号を補間することによって、より正確に補間処理を実施できる。

また、両端のデジタル信号を結んだ直線上において、中央のデジタル信号と同一の時間に仮想のデジタル信号を配置させたときの仮想のデジタル信号の振幅値を算出し、算出された仮想のデジタル信号の振幅値と、中央のデジタル信号の振幅値との差を距離として算出することによって、効率的に、中央のデジタル信号の相対的な位置を導出できる。

ここで、算出された距離が大きくなるほど、中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、最後方のデジタル信号とにおける各デジタル信号間を結ぶ直線の傾きの絶対値が、最後方のデジタル信号に近づくにつれて大きくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することによって、より滑らかな曲線上に補間処理を実施できるため、より正確な補間処理が実施できる。

また、中央のデジタル信号と、仮想のデジタル信号と、最後方のデジタル信号との振幅値の大小関係を判定し、中央のデジタル信号の振幅値が、仮想のデジタル信号の振幅値と最後方のデジタル信号の振幅値と間の値である場合、中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、最後方のデジタル信号とにおける各デジタル信号間を結ぶ直線の傾きの絶対値が、最後方のデジタル信号に近づくにつれて小さくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することによって、簡易に補間処理を実施できる。

また、連続した３点のデジタル信号におけるそれぞれの振幅値が、順に、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２となっている場合、Ｓ＝−Ｓ０＋２×Ｓ１−Ｓ２で定義される評価式を用いて、評価式において導出されるＳの絶対値により距離を簡易に算出できる。また、Ｓ１＞Ｓ２かつＳ＞０の場合、または、Ｓ１＜Ｓ２かつＳ＞０の場合、中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、最後方のデジタル信号とにおける各デジタル信号間を結ぶ直線の傾きの絶対値が、最後方のデジタル信号に近づくにつれて小さくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定し、それ以外の場合、各デジタル信号間を結ぶ直線の傾きの絶対値が、最後方のデジタル信号に近づくにつれて大きくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することによって、簡易に補間処理を実施できる。

以上、本発明について実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施形態において、無線装置１００は、ＯＦＤＭが適用されるとして説明したが、これにかぎらず、他の無線通信方式であってもよい。また、無線通信における補間処理について説明したが、補間処理一般についても適用できる。その場合、本発明の態様は、以下のように表現されてもよい。補間装置は、Ｘ−Ｙ二次元座標系におけるＸ軸方向に同一の間隔で並んだ複数のデジタル信号のうち、連続した３点のデジタル信号を取得する取得部と、取得部によって取得された３点のデジタル信号のうちの両端のデジタル信号に対する中央のデジタル信号のＹ軸方向における相対的な位置を算出する相対位置算出部と、相対位置算出部によって算出された相対的な位置に応じて、３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定する推定部と、推定部によって推定された形状にしたがって、３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間に、１点以上の新たなデジタル信号をＸ軸方向に周期的に補間する補間処理部と、を備える。

また、補間すべき新たなシンボルの個数が３つの場合において、図７に、第１補間式と第２補間式とを例示したが、これにかぎらず、たとえば、補間すべき新たなシンボルの個数が任意の個数であってもよい。その場合、以下にような補間式が設定されてもよい。ここで、αは、補間すべきシンボルの個数に１を加えた値である。また、βは、図６に示される係数の最大値よりも大きな値とする。βは、Ｘ_３に、Ｘ_３とＸ_２との差よりも大きな値を足した値となってもよい。具体的には、β＝Ｘ_３＋（Ｘ_３−Ｘ_２）＋γとすればよい。γは０以上の実数とする。
第１補間式＝（Ｘ_{（α−ｎ）}×Ｓ１＋（β−Ｘ_{（α−ｎ）}）×Ｓ２）／α
第２補間式＝（（β−Ｘ_ｎ）×Ｓ１＋Ｘ_ｎ×Ｓ２）／α

本発明の実施形態にかかる無線装置の構成例を示す図である。 図１のＦＦＴ部の出力例を示す図である。 図１の補間処理部における第１の処理例を示す図である。 図１の補間処理部における第２の処理例を示す図である。 図１の補間処理部の構成例を示す図である。 図５の係数導出部における係数テーブルの例を示す図である。 図５の時間軸補間部における補間式テーブルの例を示す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、図７の第１ケース〜第４ケースのそれぞれの場合の曲線例を示す図である。 図５の補間処理部の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ Ａ／Ｄ変換器、 １４ 伝搬路推定部、 １６ 補間処理部、 １８ 乗算部、 ２０ ベースバンド処理部、 ２６ 評価値算出部、 ２８ 係数導出部、 ３０ 時間軸補間部、 ３２ 周波数軸補間部、 １００ 無線装置、 ２００ 曲線、 ３００ 係数テーブル、 ４００ 補間式テーブル。

Claims (7)

1. 同一の時間間隔で並んだ複数のデジタル信号のうち、連続した３点のデジタル信号を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された３点のデジタル信号のうちの両端のデジタル信号に対する中央のデジタル信号の相対的な振幅を算出する相対振幅算出部と、
   前記相対振幅算出部によって算出された相対的な振幅に応じて、前記３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された形状にしたがって、前記３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間の時間帯に、１点以上の新たなデジタル信号を補間する補間処理部と、
   を備えることを特徴とする補間装置。
2. 前記相対振幅算出部は、前記両端のデジタル信号を結んだ直線上において、前記中央のデジタル信号と同一の時間に仮想のデジタル信号を想定したときの前記仮想のデジタル信号の振幅値を算出する第１算出部と、前記第１算出部によって算出された前記仮想のデジタル信号の振幅値と、前記中央のデジタル信号の振幅値との差を距離として算出する第２算出部と、を含み、
   前記補間処理部は、前記第２算出部によって算出された距離が大きくなるほど、前記中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、前記最後方のデジタル信号とにおいて、互いに隣接したデジタル信号間を結ぶ各直線の傾きの絶対値が、前記最後方のデジタル信号に近づくにつれて大きくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することを特徴とする請求項１に記載の補間装置。
3. 前記補間処理部は、前記中央のデジタル信号の振幅値が、前記仮想のデジタル信号の振幅値と前記最後方のデジタル信号の振幅値と間の値である場合、前記中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、前記最後方のデジタル信号とにおいて、互いに隣接したデジタル信号間を結ぶ各直線の傾きの絶対値が、前記最後方のデジタル信号に近づくにつれて小さくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することを特徴とする請求項２に記載の補間装置。
4. 前記取得部において取得される連続した３点のデジタル信号におけるそれぞれの振幅値は、順に、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２となっており、
   前記第２算出部は、
   Ｓ＝−Ｓ０＋２×Ｓ１−Ｓ２
   で定義される評価式を用いて、前記評価式において導出されるＳの絶対値により距離を算出することを特徴とする請求項２または３に記載の補間装置。
5. 前記補間処理部は、Ｓ１＞Ｓ２かつＳ＞０の場合、または、Ｓ１＜Ｓ２かつＳ＞０の場合、前記中央のデジタル信号と、１以上の新たなデジタル信号と、前記最後方のデジタル信号とにおいて、互いに隣接したデジタル信号間を結ぶ各直線の傾きの絶対値が、前記最後方のデジタル信号に近づくにつれて小さくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定し、それ以外の場合、互いに隣接したデジタル信号間を結ぶ各直線の傾きの絶対値が、前記最後方のデジタル信号に近づくにつれて大きくなるように、１以上の新たなデジタル信号の振幅値を決定することを特徴とする請求項４に記載の補間装置。
6. パイロットシンボルが時間軸方向に周期的に含まれた信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された信号から、時間軸上において、連続した３点のパイロットシンボルを取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された３点のパイロットシンボルのうちの両端のパイロットシンボルに対する中央のパイロットシンボルの相対的な位置を算出する相対位置算出部と、
   前記相対位置算出部によって算出された相対的な位置に応じて、前記３点のパイロットシンボルが結ばれるべき曲線の形状を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された形状にしたがって、前記３点のパイロットシンボルのうちの中央のパイロットシンボルと最後方のパイロットシンボルとの間の時間帯に、１点以上の新たなデジタル信号を補間する補間処理部と、
   前記補間処理部によって補間されたデジタル信号を用いて、前記受信部におって受信された信号に対して復調処理を実行する復調部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
7. 同一の時間間隔で並んだ複数のデジタル信号のうち、連続した３点のデジタル信号を取得するステップと、
   取得された３点のデジタル信号のうちの両端のデジタル信号に対する中央のデジタル信号の相対的な振幅を算出するステップと、
   算出された相対的な振幅に応じて、前記３点のデジタル信号が結ばれるべき曲線の形状を推定するステップと、
   推定された形状にしたがって、前記３点のデジタル信号のうちの中央のデジタル信号と最後方のデジタル信号との間の時間帯に、１点以上の新たなデジタル信号を補間するステップと、
   を含むことを特徴とする補間方法。

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