JP2009118388A

JP2009118388A - 受信装置

Info

Publication number: JP2009118388A
Application number: JP2007291925A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sato; 高宏佐藤
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US20090122888A1; CN101431495A; CN101431495B; US8116395B2

Abstract

【課題】周波数選択性フェージング環境下において最適な合成シンボルを生成する。
【解決手段】本発明に係る受信装置６０は、受信したシンボルに関するサブキャリアのそれぞれに対し、サブキャリアのそれぞれが有する品質に応じた重み付けを行うサブキャリア単位合成部３６と、サブキャリアのそれぞれに対してシンボルの品質に基づく共通の重み付けを行うシンボル単位合成部３５と、シンボル単位合成部３５とサブキャリア単位合成部３６の使用を切り替える合成方式切替部と、を有するものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線データの受信装置に関し、特にＭＢ−ＯＦＤＭ方式で変調された信号を受信する受信装置に関する。

近年、無線データ伝送の高速化を実現する技術として、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式が注目されている。また、このＯＦＤＭ変調方式と周波数ホッピングを組み合わせてウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信に適用した無線伝送システムの標準規格、すなわちＭＢ−ＯＦＤＭ（マルチバンド直交周波数分割多重方式）がある（非特許文献１）。

ＯＦＤＭ変調方式では、送信すべき一のシンボルに含まれる複数のデータの各々をまず多数のサブキャリアに分散する（マルチキャリア方式）。ここで、一度に伝送されるデータのことをシンボル（またはＯＦＤＭシンボル）と呼ぶ。ＯＦＤＭ変調方式では、複数のサブキャリアを逆フーリエ変換によって一の時間領域の信号に変換した後、当該一の時間領域の信号を搬送波で変調した上で送信する。各サブキャリアは周波数軸上で直交性を保ち、等間隔に配列されている。

このＯＦＤＭ変調方式をウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信に適用した通信方法として、ＭＢ−ＯＦＤＭ（マルチバンド直交周波数分割多重）方式が知られている。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、５２８ＭＨｚの周波数帯域をバンドと呼び、これを複数（原則３バンド、一部例外的に２バンド）束ねたものをバンドグループと呼んでいる。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、１バンドグループ内において、１つまたは複数のＯＦＤＭシンボル毎に、搬送波の中心周波数を変化させて（ホッピングさせて）占有するバンドを変化させながら通信を行う。

具体的には、１バンドグループ内のバンドをそれぞれバンド１、バンド２、バンド３とした場合に、１ＯＦＤＭシンボル毎に、データを伝送するサブキャリアが占有するバンドを、バンド１→バンド２→バンド３→バンド１・・・と変化させながらデータを伝送する。このように、ＯＦＤＭシンボル毎にサブキャリアが占有するバンドを変化させながらデータを伝送することを周波数ホッピングと呼んでいる。

図１８は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式において、搬送波の周波数をホッピングさせながらデータ伝送を行う様子を示すものである。図１８に示すように、３つのバンド１、２、３を利用して通信を行うピコネットＡ、及びピコネットＢが近接してあるとする。なおここで、ピコネットは、マスタ（ホスト）とスレーブ（デバイス）によって構成されたネットワークである。ピコネットＡは、バンド１→バンド２→バンド３・・・と、紙面右斜め上方向に向かうホッピングパタンで通信を行う一方、ピコネットＢは、バンド３→バンド２→バンド１・・・と、右斜め下方向に向かうホッピングパタンで通信を行っているものとする。なお、図１８に示すように、受信装置側でダイバシチ効果を得るために、同一内容のデータは２つの共役なシンボルに拡散されて伝送経路に順次送出される。具体的には、１つのシンボルＡ１は、共役な２つのシンボル（Ａ１−１）及び（Ａ１−２）の計２回連続して伝送される。

ここで、時間Ｔ１や時間Ｔ２のように、ピコネットＡとピコネットＢとが同時刻に同一周波数帯域（バンド２）を用いて通信を行うと、２つのシンボル（Ａ１−２）及び（Ｂ１−２）同士がフレーム衝突し、シンボル（Ａ１−２）及び（Ｂ１−２）は互いに干渉し合う。この結果、ピコネットＡ、及びピコネットＢが近接するネットワーク環境では、受信されるシンボルの品質が低下するという問題がある。ここでいうシンボルの品質とは、例えばシンボルに含まれるノイズの量を意味する。すなわち、シンボル（Ａ１−２）とシンボル（Ｂ１−２）が同一のバンドを使用することにより干渉が生じると、シンボル（Ａ１−２）とシンボル（Ｂ１−２）に含まれるノイズの量は増加する。このようなピコネット間の干渉は、隣接ピコネット干渉と呼ばれている。

特許文献１には、このような隣接ピコネット干渉によるシンボルの劣化を補完するよう構成された受信装置が開示されている。図１９は、特許文献１に記載された受信装置のシンボルを合成するシンボル合成回路を示すブロック図である。ＳＮＲ測定部１０１は、時間拡散されたシンボルの信号品質をそれぞれ測定する。重み決定回路１０２では、第１シンボル（Ａ１−１）の信号品質（ＳＮＲ１）に応じて第１シンボル（Ａ１−２）に対する重み付け係数Ｗ１を設定すると共に、第２シンボル（Ａ１−２）の信号品質（ＳＮＲ２）に応じて第２シンボル（Ａ１−２）に対する重み付け係数Ｗ２を設定する。なお、第１シンボル（Ａ１−１）と第２シンボル（Ａ１−２）は、同一の送信データを含むシンボルである。なお、ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）とは、信号に含まれるノイズの割合を示す値である。

加算器１０３は、乗算器１０４において第１シンボル（Ａ１−１）に重み付け係数Ｗ１が乗算された値と、乗算器１０５において第２シンボル（Ａ１−２）に重み付け係数Ｗ２が乗算された値とを足し合わせることで、受信データとなる合成シンボルを生成する。このように、シンボル毎の信号品質に応じて重み付け係数Ｗ１、Ｗ２を決定することにより、例えば、信号品質の悪いシンボル（Ａ１−２）に小さな重み付け係数Ｗ２を設定し、信号品質の良いシンボル（Ａ１−１）に大きな重み付け係数Ｗ１を設定することにより、隣接ピコネット干渉等によって生じる信号品質の劣化の影響を低減させることができる。

また、特許文献２には、同一時刻に送られた単一のＭＢ−ＯＦＤＭシンボルを、２つのアンテナによって受信する空間ダイバシチ方式の受信装置において、サブキャリアの信号品質に応じて、第１アンテナによって受信されたシンボルの重み付け係数を設定すると共に、第２アンテナによって受信されたシンボルの重み付け係数を設定する合成方法が開示されている。
特開２００５−２６９３９２号公報特開２００５−６１１６号公報 ISO/IEC 26907 High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard

しかしながら、ＯＦＤＭ変調方式では、干渉や雑音が各サブキャリアに及ぼす影響は一律ではない。そのため、特許文献１の受信装置のようにシンボル毎に重み付け係数を設定すると、周波数毎に信号品質が変化する周波数選択性フェージング環境下にあっては、最適な合成シンボルを生成することができないという問題点を有する。この問題点について、図２０を用いて以下に詳細に説明する。

図２０は、各バンド１〜３を占有する複数のサブキャリアの正規化電解強度Ｅ（ｄＢ）（以下単に電界強度と示す）を示す図である。図２０において、実線はバンド１を占有するサブキャリアの電界強度を示し、一点波線はバンド２を占有するサブキャリアの電界強度を示し、点線はバンド３を占有するサブキャリアの電界強度を示している。

ここで、各バンドにおいては、複数のサブキャリアが周波数軸上に等間隔に並べられている。具体的には、サブキャリア間の周波数間隔をｍとし、各バンドの中心周波数をｆｎとすると、・・・ｆｎ−２ｍ、ｆｎ−１ｍ、ｆｎ、ｆｎ＋１ｍ、ｆｎ＋２ｍ・・・とサブキャリアが並んでいる。ここで、サブキャリアが有する振幅の減衰量を示す上記電界強度は、バンドごとに異なる。図２０は、中心周波数をｆ１とするバンドを占有するサブキャリアの電界強度と、中心周波数をｆ２とするバンドを占有するサブキャリアの電界強度と、中心周波数をｆ３とするバンドを占有するサブキャリアの電界強度とを重ね合わせたものである。具体的には、図２０は、各バンド内のサブキャリアのそれぞれが受ける振幅の減衰をそれぞれのバンドの中心周波数を重ねた上で表示している。換言すると、図２０の周波数軸の左端から右端までが、１つのバンドの周波数帯域であり、図２０は、各バンド１〜３の周波数帯域を中心周波数ｆｎにおいて重ね合わせて示したものである。そのため、例えば、バンド１の周波数ｆ１＋ｍの電界強度、バンド２の周波数ｆ２＋ｍの電界強度、及びバンド３の周波数ｆ３＋ｍの電界強度は、すべて周波数ｆｎ＋ｍ上の点として示されている。

ここで、時間ダイバシチによる通信方式では、バンド１〜３をホッピングさせながら、同一シンボルが２回伝送される。すなわち、シンボルの有するデータは、図２０に示す同じ周波数上であって異なるバンドを占有するサブキャリアによって伝送されることとなる。具体的には、シンボルＡ１に含まれるデータを示す第１シンボル（Ａ１−１）はバンド１を占有するサブキャリアによって伝送され、シンボルＡ１に含まれるデータを示す第２シンボル（Ａ１−２）はバンド２を占有するサブキャリアにより伝送される。すなわち、シンボルＡ１を構成するデータは、周波数ｆ１＋ｍのサブキャリア及び周波数ｆ２＋ｍのサブキャリアに分けて２回伝送されることとなる。

なお、縦軸の電界強度は、搬送されるデータ内容に依存しないため、サブキャリアの電界強度はサブキャリア自身の信号品質として評価することができる。電界強度は、受信装置側で受信される受信パワーであり、電界強度が大きければ信号品質は良く、電界強度が小さければ信号品質が悪いと評価される。

ここで、従来の受信装置（例えば、特許文献１）では、シンボル毎の信号品質に基づいてシンボルの重み付け係数が設定されていた。すなわち、従来の受信装置では、シンボルを搬送するサブキャリア全体の信号品質をシンボル毎に判断し、シンボル毎の信号品質に基づいてシンボルの重み付けを行っていた。例えば、バンド１を占有するサブキャリアの全体の信号品質が「良」、バンド２を占有するサブキャリアの全体の信号品質が「悪」と、判定されたとする。この場合、信号品質が「良」であるバンド１によって搬送された第１シンボルについては重み付け係数を大きく設定し、信号品質が「悪」であるバンド２によって搬送された第２シンボルについては重み付け係数を小さく設定していた。

しかしながら、図２０に示すように、受信信号の品質はその振幅情報を見るだけでも明らかなように、受信信号に含まれるサブキャリアが占有するバンド毎に異なる。例えばバンド１に着目してみると、Ａ点では電界強度が極端に低く、バンド１におけるＡ点の周波数を有するサブキャリアは振幅が大きく減衰することになる。その一方、バンド２のＢ点に着目してみると、Ｂ点の電界強度は高く、バンド２におけるＢ点の周波数を有するサブキャリアは振幅が減衰しないことになる。すなわち、受信信号の品質は、受信する信号のサブキャリアがどのバンドにあるかによって大きく異なる。従って、周波数毎に電界強度が変化する周波数選択性フェージング環境下では、従来の受信装置のように、シンボル毎に重み付け係数を設定する合成方法では、必ずしも最適な受信データを合成することはできない。

本発明に係る受信装置の一態様は、受信したシンボルに関するサブキャリアのそれぞれに対し、前記サブキャリアのそれぞれが有する品質に応じた重み付けを行うサブキャリア単位合成部と、前記サブキャリアのそれぞれに対して前記シンボルの品質に基づく共通の重み付けを行うシンボル単位合成部と、前記シンボル単位合成部と前記サブキャリア単位合成部の使用を切り替える合成方式切替部と、を有する、ものである。

このようにサブキャリア毎の信号品質に応じて、サブキャリア単位に重み付け係数を決定することにより周波数選択性フェージング環境下において、最適な合成シンボルを生成することができる。

本発明に係る受信装置の一態様によれば、周波数選択性フェージング環境下において、最適な合成シンボルを生成することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る送信装置１０の構成の概要である。図１にあるＣ１は送信すべき一シンボル分のデータである。Ｃ１は送信すべきデータとしてＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を含む。このＳ１ないしＳ４が、シリアルに直並列変換器１１に入力される。ここで、Ｓ１ないしＳ４は、具体的には、例えば２ビットのデータであるとすることができる。直並列変換器１１はシリアルに入力されたＳ１ないしＳ４を、パラレルにマッピング処理部１２に出力する。マッピング処理部１２はパラレルに入力されたＳ１ないしＳ４のそれぞれをデジタル変調する。ここではその一例として、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）を用いるものとする。マッピング処理部１２は、図２に示すように、Ｓ１ないしＳ４のそれぞれを直交する周波数成分を有するサブキャリアＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１のそれぞれに変調する。

マッピング処理部１２はデジタル変調により生成したサブキャリアＳ１１ないし４１を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）器１３に出力する。逆フーリエ変換器１３は、入力されたサブキャリアＳ１１ないしＳ４１を合成し、一の時間領域の信号であるシンボルｔ１を生成してＤ／Ａ変換器１４に出力する。Ｄ／Ａ変換器１４は入力されたシンボルｔ１をアナログ信号に変換して乗算器１５に出力する。そして乗算器１５は入力されたアナログ信号と搬送波cosω_ctとを乗算し、シンボルｔ１のアナログ信号をアナログ変調（周波数変換・アップコンバージョン処理、以下、アナログ変調と記述する）してアンテナ１６に出力する。アンテナ１６は変調信号を外部に送信する。なお、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１が合成された結果であるシンボルｔ１を変調する搬送波周波数（以下周波数と記述する）をｆｃ１とする。

ここで、送信装置は、一シンボル分のデータであるＣ１を搬送波の周波数を変更して再度送信するものとする。すなわち周波数ホッピングによってシンボルＣ１を時間拡散する。Ｃ１を二度目に送信する際のサブキャリアをＳ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２と表すことにする。そして、逆フーリエ変換器１３が、これらＳ１２ないしＳ４２を合成して出力する時間領域信号をシンボルｔ２とする。そしてシンボルｔ２はＤ／Ａ変換器１４によってアナログ信号となり、乗算器１５によってアナログ変調される。シンボルｔ２のアナログ信号を変調する周波数をｆｃ２とする。一シンボル分データＣ１が二度送信された後、Ｃ２が同様に二度にわたり異なる搬送波周波数で送信され、その後はＣ３、Ｃ４・・・が同様に二度ずつ送信される。図３は係る周波数ホッピングの様子を模式的に示している。それぞれの一シンボル分データは２回にわたり、異なる搬送波の周波数でアナログ変調され、送信されることが分かる。以下では説明の簡略化のため、一シンボル分データＣ１が２回送信されることを具体例として想定するとともに、サブキャリアはＳ１１ないしＳ４１、Ｓ１２ないしＳ４２のみを具体例として考える。

ここで、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１、Ｓ１２ないしＳ４２についてさらに説明する。図４は周波数ｆｃ１を有する搬送波により変調されたシンボルｔ１が含むサブキャリアＳ１１ないしＳ４１と、周波数ｆｃ２を有する搬送波により変調されたシンボルｔ２が含むサブキャリアＳ１２ないしＳ４２との周波数軸上での位置関係を示している。図１のマッピング処理部１２はデジタル変調としてＱＰＳＫを使用し、送信すべき信号をマッピングする。一度目の送信では、Ｓ１をＳ１１、Ｓ２をＳ２１、Ｓ３をＳ３１、Ｓ４をＳ４１にマッピングする。二度目の送信では、Ｓ１をＳ１２、Ｓ２をＳ２２、Ｓ３をＳ３２、Ｓ４をＳ４２にマッピングする。そして、例えば、各サブキャリアＳ１１ないしＳ４１は、逆フーリエ変換される。その結果、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１は直交する周波数成分を有し、周波数軸上で等間隔に配置される。その後、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１はアナログ変調される。

ここで、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１は、搬送波ｆｃ１によって変調されているため、周波数ｆｃ１を中心として配置されている。一方、バンド２に位置するサブキャリアＳ１２ないしＳ４２は、時間領域信号の送信時に搬送波ｆｃ２を使用しているので、周波数ｆｃ２を中心に周波数軸上に配置されている。なお、本実施の形態の説明では、理解を容易とするために、マッピング処理部１２は、サブキャリアＳ１１とＳ１２、Ｓ２１とＳ２２、Ｓ３１とＳ３２、Ｓ４１とＳ４２をそれぞれ同一の周波数に変調するものとする。実際にはマッピング処理部１２はＳ１１とＳ１２、Ｓ２１とＳ２２、Ｓ３１とＳ３２、Ｓ４１とＳ４２、のそれぞれを異なる周波数に変調することがある。

図５は、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１によって占有されるバンド１と、サブキャリアＳ１２ないしＳ４２によって占有されるバンド２を、中心周波数ｆｃ１、ｆｃ２において重ねて合わせ上下に示したものである。このように、バンド１のサブキャリアＳ１１ないしＳ４１と、バンド２のサブキャリアＳ１２ないしＳ４２のそれぞれは、１対１に対応し、対応するサブキャリアに同一のビットデータが搬送される。

図６は本実施の形態に係る受信装置６０を示す。送信装置１０が送信した信号は、アンテナ６１によって受信され、ＢＰＦ６２に出力される。ＢＰＦ６２は受信信号から希望する帯域の信号のみを処理すべく帯域制限を行うフィルタである。ＢＰＦ６２は抽出した信号をＬＮＡ６３に出力する。受信される信号は、微弱であるため、ＬＮＡ６３によって処理しやすいよう受信信号を増幅する。ＬＮＡ６３によって増幅された信号は、ダイレクトコンバージョン方式によってベースバンド帯域に変換された後にＬＰＦ６４に入力される。なお、中心周波数は、ホッピングにより随時変化しているので、マルチバンド制御部７９からの制御に従って、中心周波数を変化させる。係るベースバンド信号はＶＧＡ６５の調整処理を経た後にＡ／Ｄ変換器６６に入力される。なお、受信信号のパワーを計測し、ＶＧＡ６５を調整（ＡＧＣ処理）することで、Ａ／Ｄのダイナミックレンジを有効活用することができる。Ａ／Ｄ変換器６６は、受信信号をデジタル信号に変換してキャリアセンス処理等を施すAcquisition AFC部６７に出力する。

Acquisition AFC部６７は、送受信機間の周波数誤差の補正やキャリアセンス処理を実施する。また、Acquisition AFC部６７は、キャリアセンスで確定したタイミングでホッピング処理を行うように、マルチバンド制御部７９に指示する。Acquisition AFC部６７は処理信号をフーリエ変換器６８に出力し、フーリエ変換器６８は、時間域信号である入力信号を周波数域信号に変換する。すなわち入力信号に含まれるサブキャリア毎に変換する。フーリエ変換器６８はサブキャリア毎の信号をＥＱ部６９に出力する。ＥＱ部６９は、受信した各サブキャリアの伝送路特性を補正した後、Ｔｒａｃｋｉｎｇ部７０に出力する。Ｔｒａｃｋｉｎｇ部７０は、残留周波数誤差や位相歪などによる影響を補正する。Ｔｒａｃｋｉｎｇ部７０は処理した信号を復調軟判定部７１に出力する。

復調軟判定部７１は、軟判定型のデマッピング処理を行う。Ｄｅ−Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ７２は、受信された信号を送信器側で送信した信号の順に並び替える。Ｖｉｔｅｒｂｉ復号７３は、ビタビ復号器による誤り訂正処理を実施し、受信特性の向上を図る。Ｄｅ−Ｓｃｒａｍｂｌｅｒ７４は、デスクランブル処理を行う。誤り訂正７５は、リードソロモン符号復号による誤り訂正処理を行う。エラー検出ＨＣＳ７６は、ＣＲＣ（cyclic redundancy check）多項式などによる、ＨＣＳ（Header check Sequence）を行い、エラーを検出する。エラー検出ＨＣＳ７６によってエラーが検出されたフレームは、廃棄される。エラー検出ＨＣＳ７６は、エラーを検出すると、フレーム解析パラメータ抽出７７に対してエラーが検出されたフレームを廃棄するよう廃棄指示信号Ｉ_１を出力する。

フレーム解析パラメータ抽出７７は、復調軟判定部７１に対し、Ｈｅａｄｅｒフレームの解析結果からＰａｙｌｏａｄの復調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど）を指示する（Ｉ_２）。また、フレーム解析パラメータ抽出７７は、Ｄｅ−ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ７２に対し、Ｈｅａｄｅｒフレームの解析結果からＰａｙｌｏａｄのＩｎｔｅｒｌｅａｖｅパラメータ（深さなど）を指示する（Ｉ_３）。また、フレーム解析パラメータ抽出７７は、Ｖｉｔｅｒｂｉ復号７３に対し、Ｈｅａｄｅｒフレームの解析結果から畳み込み符号パラメータ（符号化率や拘束長など）を指示する（Ｉ_４）。これにより、フレーム解析パラメータ抽出７７から復号された受信データが出力される。

図７は、本実施の形態に係る受信装置６０の一部を示したものである。具体的には、ＦＦＴ２１は図６のフーリエ変換器６８に対応し、ＦＥＱ２３は図６のＥＱ部６９に対応する。そして図７のＦＥＱ２３以降の装置（デインターリーバを除く）は、図６の復調軟判定部７１に対応する。本実施の形態に係る受信装置は、受信したシンボルに関するサブキャリアのそれぞれに対し、サブキャリアのそれぞれが有する品質に応じた重み付けを行うサブキャリア単位合成部３６と、サブキャリアのそれぞれに対してシンボルの品質に基づく共通の重み付けを行うシンボル単位合成部３５と、シンボル単位合成部３５とサブキャリア単位合成部３６の使用を切り替える合成方式切替部３７と、を備えている。シンボル単位合成部３５は、拡散された第１および第２シンボルを受信するとともに、前記第１および第２シンボルのそれぞれの品質を算出する。合成方式決定部は、第１および第２シンボルの品質の差に基づいてシンボル単位合成部３５とサブキャリア単位合成部３６の使用の切り替えを制御する。

また、合成方式切替部３７は、シンボルの品質に基づきシンボル単位合成部３５とサブキャリア単位合成部３６の使用の切り替えを制御する合成方式決定部３１を備えている。合成方式決定部３１は、例えば、受信された第１シンボルおよび第２シンボルのＳＮＲに基づいて、シンボル単位合成部３５とサブキャリア単位合成部３６の使用の切り替える。

以下、図７に係る装置の各構成部と動作について説明する。具体的な説明のため、まずシンボルｔ１がＦＦＴ２１に入力された場合を考える。ＦＦＴ２１はシンボルｔ１をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換する。すなわち、ＦＦＴ２１はシンボルｔ１をサブキャリアＳ１１ないしＳ４１に変換する。ＦＦＴ２１はサブキャリアＳ１１ないしＳ４１を並列に出力する。各サブキャリアはＦＥＱ２３およびトラッキング部２２で上述の処理を施され、その後、ＦＥＱ２３から並列に出力される。

次に、第１シンボルバッファ２６は、入力されたサブキャリアＳ１１ないしＳ４１を保持する。この様子を図８に示す。一方、図８に記載されている通り、第２シンボルバッファ２７は、入力されたシンボルｔ２が含むサブキャリアＳ１２ないしＳ４２を保持するためのものである。第１および第２シンボルバッファは、保持したサブキャリアを並列に出力する。

一方、シンボル品質推定保持部２４もシンボルｔ１が含むサブキャリアＳ１１ないしＳ４１が入力される。この様子を図９（ａ）に示す。シンボル品質推定保持部２４は受信した各サブキャリアＳ１１ないしＳ４１のそれぞれに含まれるＳＮＲを算出する。図９（ｂ）はシンボル品質推定保持部２４が行う処理を示す図である。図９（ｂ）に示されているように、シンボル品質推定保持部２４は、基準となる送信信号成分と受信信号成分のそれぞれからの変化から各サブキャリアが有するノイズ成分を求め、ＳＮＲを算出する。その後、各サブキャリアのＳＮＲを平均してシンボルｔ１に関するＳＮＲに変換して出力する。図７に示すように、シンボル品質推定保持部２４はシンボルｔ１に関するＳＮＲをそれぞれシンボル重み付け決定部２５と合成方式決定部３１に出力する。シンボル品質推定保持部２４は同様に、シンボルｔ２を受信した場合にも同様にシンボルｔ２に関するＳＮＲを出力する。ここで、本実施の形態では、シンボル品質推定保持部２４が算出して出力する信号をシンボルごとの信号品質と定義する。

シンボル重み付け決定部２５には、シンボルｔ１に関するＳＮＲが入力される。なお、シンボル重み付け決定部２５には、後にシンボルｔ２に関するＳＮＲも入力される。その様子を図１０に示す。シンボルｔ１に関するＳＮＲおよびシンボルｔ２に関するＳＮＲが入力されたシンボル重み付け決定部２５は、シンボルｔ１およびシンボルｔ２に対する重み付け係数を決定する。例えば、シンボル重み付け決定部２５がシンボルｔ１に関するＳＮＲにより、シンボルｔ１には大量のノイズが混入し、一方でシンボルｔ２にはノイズがほとんど混入していないと判断した場合、係るノイズ量に応じた小さい係数Ａをシンボルｔ１に対して決定するとともに、シンボルｔ２に対しては大きな係数Ｂを設定する。例えば最も簡単な例としては、シンボルｔ１に対する係数Ａを０とし、シンボルｔ２に対する係数を１とすることが考えられる。この場合、ノイズが大量に混入してＳＮＲが悪化しているシンボルｔ１は、他のシンボルと干渉を起こしたことが考えられる。干渉の一例としては、前述した隣接ピコネット干渉がある。ここで、係数Ａと係数Ｂは、和が１となる関係であればよい。

乗算器４１は、第１シンボルバッファ２６が出力したサブキャリアＳ１１ないしＳ４１が入力されるとともに、シンボル重み付け決定部２５が出力した係数Ａが入力され、乗算処理を行う。具体的には乗算器４１はＳ１１ないしＳ４１のそれぞれに対して同一の係数Ａを乗算して出力する。すなわち、シンボル重み付け決定部２５が決定するシンボルｔ１に関する係数Ａは、シンボルｔ１が含む各サブキャリアＳ１１ないしＳ４１に関して共通な重み付け係数である。一方乗算器４２は、第２シンボルバッファ２７が出力したサブキャリアＳ１２ないしＳ４２が入力されるとともに、シンボル重み付け係数Ｂが入力され、乗算処理を行う。具体的には乗算器４２は、Ｓ１２ないしＳ４２のそれぞれに対して同一の係数Ｂを乗算して出力する。すなわちシンボル重み付け係数Ｂはシンボルｔ２が含むサブキャリアＳ１２ないしＳ４２に共通な重み付け係数である。

図１１は、加算器４３の動作を示す。加算器４３は、上述した乗算器４１および乗算器４２のそれぞれが出力した信号、すなわち重み付けがされた各サブキャリアの加算処理を行う。具体的には、加算器４３は、シンボルｔ１とシンボルｔ２に含まれる各サブキャリアの内、対応するサブキャリアであって重み付け係数が乗算されたもの同士を加算して並列に出力する。図１１は係る加算処理の様子を示している。

図１２（ａ）はサブキャリア品質推定保持部２８およびサブキャリアカウンタ２９への入力信号および出力信号を示し、図１２（ｂ）は係るサブキャリア品質推定保持部２８が行う動作を示す図である。サブキャリア品質推定保持部２８も同様に、サブキャリアＳ１１ないしＳ４１が並列に入力される。そして、サブキャリア品質推定保持部２８はサブキャリアＳ１１ないしＳ４１のそれぞれのＳＮＲを計算する。具体的には図１２（ｂ）に示されているように、基準となる送信信号成分と受信信号成分のそれぞれからの変化から、各サブキャリアのノイズ量を計算し、ＳＮＲを算出する。サブキャリアＳ１１ないしＳ４１のＳＮＲの算出を完了した後、サブキャリア品質推定保持部２８はまず、例えばＳ１１のＳＮＲであるＳＮＲ１１を出力するとともに、ＳＮＲ１１出力済信号をサブキャリアカウンタに出力する。係るＳＮＲ１１出力済信号が入力されたサブキャリアカウンタ２９は、カウンタの値を初期値からカウントアップし、係るカウントアップ後の値を示す信号を出力指示信号としてサブキャリア品質推定保持部２８に出力する。

出力指示信号を入力したサブキャリア品質推定保持部は、例えばＳ２１のＳＮＲであるＳＮＲ２１を出力するとともに、ＳＮＲ２１出力済信号をサブキャリアカウンタに出力する。以降は同様にサブキャリア品質推定保持部とサブキャリアカウンタとの間で信号をやり取りし、サブキャリア品質推定保持部はサブキャリアＳ１１ないしＳ４１のＳＮＲであるＳＮＲ１１ないしＳＮＲ４１を出力する。ＳＮＲ１１ないしＳＮＲ４１はサブキャリア重み付け決定部に出力される。以上の例はシンボルｔ１に関するサブキャリアＳ１１ないしＳ４１に関するものであるが、サブキャリア品質推定保持部にシンボルｔ２に関するサブキャリアＳ１２ないしＳ４２が入力される場合も同様である。

ここで、サブキャリアは、前述したように、送信装置側でどのような周波数にマッピングされたかにより受信特性が異なる。本実施の形態に関する説明においてはシンボルｔ１とシンボルｔ２に含まれるサブキャリアの内、Ｓ１１とＳ１２、Ｓ２１とＳ２２、Ｓ３１とＳ３２、Ｓ４１とＳ４２は同一の周波数成分を有するようにデジタル変調を施されているが、シンボルｔ１とシンボルｔ２は搬送波の周波数がそれぞれｆｃ１とｆｃ２であって異なる。そのため、図２０に示されているように、Ｓ１１とＳ１２、Ｓ２１とＳ２２、Ｓ３１とＳ３２、Ｓ４１とＳ４２は、いずれも受信特性が異なる。この点に着目し、本実施の形態では、サブキャリア品質推定保持部はシンボルｔ１およびシンボルｔ２に含まれるサブキャリアのそれぞれに関するＳＮＲを算出し、これを各サブキャリアの品質と定義することにした。なお、サブキャリアごとの品質に、サブキャリアごとの電力、演算量軽減のために間引いたサブキャリアのそれぞれから求めたＳＮＲや電力を用いる方法も考えられる。数本のサブキャリア単位で信号品質の推定、サブキャリアのそれぞれの重み付けを行うことも可能である。

図１３は、サブキャリア重み付け決定部３０が各サブキャリアに重み付け係数を決定するとともに、乗算器４４と乗算器４５とが、各サブキャリアの重み付け係数を各サブキャリアに乗算する処理を示している。サブキャリア重み付け決定部３０には、シンボルｔ１に関するサブキャリアのそれぞれに対応するＳＮＲが入力される。そして、サブキャリア重み付け決定部３０は、各ＳＮＲに基づく重み付け係数を決定する。具体的にはサブキャリア重み付け決定部３０は、Ｓ１１に関するＳＮＲであるＳＮＲ１１が入力されるとともに、Ｓ１１に対する重み付け係数Ｓを決定する。また、サブキャリア重み付け決定部３０には、Ｓ２１に関するＳＮＲであるＳＮＲ２１が入力され、Ｓ２１に関する重み付け係数であるＴを決定する。

同様に、サブキャリア重み付け決定部３０は、Ｓ３１に関する重み付け係数Ｕ、Ｓ４１に関する重み付け係数Ｖを決定する。また、サブキャリア重み付け決定部３０は、シンボルｔ２に関するサブキャリアのそれぞれのＳＮＲ、すなわちＳＮＲ１２ないしＳＮＲ４２も入力される。そしてサブキャリア重み付け決定部３０は、同様に、Ｓ１２に関する重み付け係数Ｗ、Ｓ２２に関する重み付け係数であるＸ、Ｓ３２に関する重み付け係数であるＹ、Ｓ４２に関する重み付け係数Ｚを決定する。そしてサブキャリア重み付け決定部３０は、決定した重み付け係数Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖを乗算器４４に出力するとともに、重み付け係数Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚを乗算器４５に出力する。

一方で、第１シンボルバッファ２６はシンボルｔ１に関するサブキャリアＳ１１ないしＳ４１を保持した後に乗算器４４に出力する。同様に、第２シンボルバッファ２７はシンボルｔ２に関するサブキャリアＳ１２ないしＳ４２を保持した後に乗算器４５に出力する。サブキャリアＳ１１ないしＳ４１と、重み付け係数Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖが入力された乗算器４４は、サブキャリアＳ１１に対しては係数Ｓを乗算し、Ｓ２１に対しては係数Ｔを乗算し、Ｓ３１に対しては係数Ｕを乗算し、Ｓ４１に対しては係数Ｖを乗算する。そして乗算器４４は、それぞれの乗算結果を、例えば並列に出力する。サブキャリアＳ１２ないし４２と、重み付け係数Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚを受信した乗算器４５は、サブキャリアＳ１２に対して係数Ｗを乗算し、サブキャリアＳ２２に対しては係数Ｘを乗算し、サブキャリアＳ３２に対しては係数Ｙを乗算し、サブキャリアＳ４２に対しては係数Ｚを乗算する。そして乗算器４５はそれぞれの乗算結果を例えば並列に出力することができる。なお、係数ＳとＷ、ＴとＸ、ＵとＹ、ＶとＺはそれぞれ和が１となる関係にある。

サブキャリア重み付け決定部３０は、各サブキャリアに対して別個に重み付け係数を設定し、乗算器４４と乗算器４５のそれぞれは、別個の重み付け係数をそれぞれ対応するサブキャリアに乗算する。これらの点がシンボル重み付け係数決定部２５とその出力を受信する乗算器４１、４２のそれぞれが行う処理とは異なる点である。すなわち、本実施の形態では、シンボル毎に重み付け係数を設定するだけではなく、さらに、サブキャリアごとの品質に基づいて、サブキャリアのそれぞれに対して重み付け係数を設定していることになる。

図１４は加算器４６の動作を示している。加算器４６は乗算器４４および乗算器４５のそれぞれの出力が入力される。そして、加算器４６は、に加算処理を行う。加算器４６は、加算結果を並列に出力する。係る加算器４６の出力結果は、シンボルｔ１とシンボルｔ２が送信した一シンボル分データＣ１を、シンボルｔ１およびシンボルｔ２のそれぞれに含まれるサブキャリアのそれぞれのＳＮＲの値、すなわち一般的には品質に基づき重み付けして合成した信号となる。

図１５（ａ）と図１５（ｂ）は合成方式決定部３１の動作を説明している。まず合成方式決定部３１には、図１５（ａ）に示されているように、シンボル品質推定保持部２４が出力したシンボルｔ１に関するＳＮＲおよびシンボルｔ２に関するＳＮＲが入力される。さらに、シンボル品質推定保持部２４には、閾値Ｐが入力される。閾値Ｐは、外部のレジスタから入力されるようにしてもよいし、合成方式決定部３１が受け取ったシンボルｔ１に関するＳＮＲとシンボルｔ２に関するＳＮＲとに基づき設定してもよい。次に合成方式決定部３１は、図１５（ｂ）に示されているように、シンボルｔ１に関するＳＮＲとシンボルｔ２に関するＳＮＲとの差分の絶対値を求め、係る差分の絶対値が所定の一の閾値より大きいか、一の閾値以下であるかを判断する。

当該差分が閾値より大きい場合、シンボルｔ１またはシンボルｔ２のどちらかに大量のノイズが混入したことを示しており、係る場合はシンボルｔ１またはシンボルｔ２のいずれかが他のシンボルと干渉を起こした可能性が高い。したがって合成方式決定部３１は、シンボル重み付け係数決定部２５が決定した重み付け係数によって重み付けされたシンボルを出力するようにセレクタ３２にセレクト信号を送信する。一方、シンボルｔ１に関するＳＮＲとシンボルｔ２のＳＮＲの差分の絶対値が小さい場合には、合成方式決定部３１はサブキャリア重み付け決定部３０が決定した重み付け係数によって重み付けされたシンボルを出力すべく、セレクタ３２に対してセレクト信号を出力する。

図１６は、本発明の実施の形態に係る受信装置の動作のシーケンス図である。アンテナによって受信された信号をＦＦＴ１６によって離散フーリエ変換する（Ｓ１）。これにより、受信された信号は、サブキャリア毎の振幅、位相の情報を有するデータに変換される。同一データが拡散されたシンボルの信号処理が完了するまでは、受信したシンボルを随時、シンボル品質推定保持部２４、及びサブキャリア品質推定保持部２８に出力する（Ｓ３、Ｓ４）。受信したシンボルが奇数シンボルであるか偶数シンボルであるかを判定し（Ｓ５）、奇数シンボルであれば第１シンボルバッファ２６に格納し（Ｓ６）、偶数シンボルであれば第２シンボルバッファ２７に格納する（Ｓ７）。上述した受信装置の各構成容姿の具体的説明の例に照らせば、奇数シンボルはシンボルｔ１を意味し、偶数シンボルはシンボルｔ２を意味する。

そして、ステップＳ２において、偶数シンボルの信号品質の推定及び格納が完了すると、シンボル品質推定保持部２４によって判定されたシンボルの信号品質が読み出される（Ｓ８）。そして、同一データが拡散された第１シンボル（例えばシンボルｔ１）と第２シンボル（例えばシンボルｔ２）との信号品質の差が閾値を超えているか否か判定する（Ｓ９）。そして、第１シンボルと第２シンボルとの信号品質の差が閾値以上であれば、受信されたシンボルが干渉の影響を受けていると判断し、シンボル毎の合成処理を開始する（Ｓ１０）。シンボル単位も合成処理では、シンボル品質推定保持部２４によって推定・保持されたシンボル毎の信号品質（例えば、ＳＮＲ）を読み出す（Ｓ１１）。そして、シンボル品質推定保持部２４から読み出された推定結果からシンボル毎の重み付け係数を設定し、重み付けを行う（Ｓ１２）。これにより、シンボル単位で合成された合成シンボルが生成される。

一方、ステップＳ９において、第１シンボルと第２シンボルとの信号品質の差が閾値以下の場合では、受信されたシンボルが干渉の影響を受けていないと判断し、サブキャリア毎の合成処理を開始する（Ｓ１３）。サブキャリア単位の合成処理では、サブキャリア品質推定保持部２８によって推定・保持されたサブキャリア毎の信号品質（例えば、ＳＮＲ）を読み出す（Ｓ１４）。そして、この信号品質に応じてサブキャリア毎に重み付け係数を設定し、シンボルの重み付けをサブキャリア単位で行う（Ｓ１５）。そして、全てのサブキャリアの重み付けが完了するまで、サブキャリアカウンタ２９を順次インクリメントしながら、サブキャリア毎に重み付けを行う（Ｓ１７）。そして、全てのサブキャリアの重み付けが完了するまで繰り返し（Ｓ１６）、サブキャリア単位で合成した合成シンボルを生成する。

図１７は、本実施形態に係る受信装置と従来の受信装置における、ＣＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）とＦＥＲ（ＦｒａｍｅＥｒｒｏｒＲａｔｅ）との関係を示す図である。図１７に示すように同一のＣＮＲ条件化において従来例に比べて本実施形態の方が低いエラーレートを確保している。すなわち、本実施形態に関わる受信装置では、周波数選択性フェージング環境下において、ノイズの影響を低減していることがわかる。

このように、本実施形態に係る受信装置は、受信シンボルに含まれるサブキャリアのそれぞれに対して重み付けを行うことで、同じシンボル内であっても信号品質が良好なサブキャリアに対して大きな重み付け係数を設定し、信号品質が悪いサブキャリアに対して小さな重み付け係数を設定することにより、周波数選択性フェージング環境下における受信特性を改善することができる。

また、本実施形態に係る受信装置は、受信信号の干渉の有無を判断し、受信された信号に干渉の影響が有る場合は、シンボル毎に重み付けを行い、干渉のない場合では、サブキャリア毎に重み付けを行うよう切り替えることにより、周波数選択性フェージング環境下などにおいても、常に最適な合成方法で合成シンボルを生成することができる。

本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る送信装置１０の構成の概要である。マッピング処理部１２におけるサブキャリア変調を示す図である。周波数ホッピングの様子を模式的に示した図である。サブキャリアＳ１１ないしＳ４１と、サブキャリアＳ１２ないしＳ４２との周波数軸上での位置関係を示した図である。バンド１とバンド２を中心周波数において重ねて合わせ上下に示した図である。本実施の形態に係る受信装置６０を示す図である。本実施の形態に係る受信装置６０の一部を示したものである。第１シンボルバッファ２６及び第２シンボルバッファ２７の処理を示す図である。シンボル品質推定保持部２４の処理を示す図である。シンボル重み付け決定部２５の処理を示す図である。加算器４３の処理を示す図である。サブキャリア品質推定保持部２８及び乗算器４１、４２の処理を示す図である。サブキャリア重み付け決定部３０及び乗算器４４、４５の処理を示す図である。加算器４６の処理を示す図である。合成方式決定部３１の処理を示す図である。受信装置６０のシーケンスを示すフローチャートである。本実施形態に係る受信装置６０と従来の受信装置における、ＣＮＲとＦＥＲの関係を示す図である。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式において、周波数ホッピングさせながらデータ伝送を行う様子を示すものである。特許文献１に記載された受信装置のシンボルを合成するシンボル合成回路を示すブロック図である。周波数ｆｎと電界強度ｄＢとの関係を示す図である。

符号の説明

１０送信装置
１１直並列変換器
１２マッピング処理部
１３逆フーリエ変換器
１４Ｄ／Ａ変換器
１５乗算器
１６アンテナ
２２トラッキング部
２４シンボル品質推定保持部
２５決定部
２５係数決定部
２５決定部
２６シンボルバッファ
２７シンボルバッファ
２８サブキャリア品質推定保持部
２９サブキャリアカウンタ
３０サブキャリア重み付け決定部
３１合成方式決定部
３２セレクタ
３３デインターリーバ
３５サブキャリア単位合成部
４１、４２、４４、４５乗算器
４３、４６加算器
６０受信装置
６１アンテナ
６２ＢＰＦ
６３ＬＮＡ
６４ＬＰＦ
６５ＶＧＡ
６６Ａ／Ｄ変換器
６７ＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＡＦＣ部
６８ＦＦＴ
６９ＥＱ部
７０Ｔｒａｃｋｉｎｇ部
７１復調軟定部
１０１測定部
１０１フーリエ変換機
１０２決定回路
１０３加算器
１０３決定回路
１０４乗算器
１０５乗算器

Claims

受信したシンボルに関するサブキャリアのそれぞれに対し、前記サブキャリアのそれぞれが有する品質に応じた重み付けを行うサブキャリア単位合成部と、
前記サブキャリアのそれぞれに対して前記シンボルの品質に基づく共通の重み付けを行うシンボル単位合成部と、
前記シンボル単位合成部と前記サブキャリア単位合成部の使用を切り替える合成方式切替部と、
を有することを特徴とする受信装置。
前記合成方式切替部は、前記シンボルの品質に基づき前記シンボル単位合成部と前記サブキャリア単位合成部の使用の切り替えを制御する合成方式決定部を含むことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
前記シンボル単位合成部は第１および第２シンボルを受信するとともに前記第１および第２シンボルのそれぞれの品質を算出し、
前記合成方式決定部は前記第１および第２シンボルの品質の差に基づいて前記シンボル単位合成部と前記サブキャリア単位合成部の使用の切り替えを制御することを決定することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
前記合成方式切替部は、前記第１および第２シンボルの品質の差が所定の閾値以下である場合、前記サブキャリア単位合成部の使用を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
前記シンボルの品質は、前記シンボルに関する前記サブキャリアのそれぞれに関する信号対雑音比の平均であることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
前記サブキャリアのそれぞれの品質は、前記サブキャリアのそれぞれに関する信号対雑音比であることを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
受信したシンボルに関するサブキャリアのそれぞれに対し、前記サブキャリアのそれぞれが有する品質に応じた重み付けを行うサブキャリア単位合成部を有することを特徴とする受信装置。
前記サブキャリアのそれぞれの品質は、前記サブキャリアのそれぞれに関する信号対雑音比であることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。