JP2009141514A

JP2009141514A - チャネル推定装置及び無線通信システム

Info

Publication number: JP2009141514A
Application number: JP2007313864A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishihara; 浩一石原; Riichi Kudo; 理一工藤; Taiji Takatori; 泰司鷹取; Kazuyasu Okada; 一泰岡田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】各パスがマルチキャリア信号のサンプル長の分数間隔の遅延を有している場合にも雑音・干渉等が低減できるチャネル推定装置を提供する。
【解決手段】各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調器2001と、逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換器2002と、雑音電力を推定する雑音電力推定部2003と、雑音電力推定値を用いて閾値を決定し、チャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ2004と、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力する離散フーリエ変換器2005とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、広帯域信号を伝送する無線通信システムに用いて好適なチャネル推定装置及び無線通信システムに関する。

本発明の背景技術の例として、図６および図７にマルチキャリア送受信機の構成例を示す。

図６のようなマルチキャリア伝送の送信機において、101は符号化部、102はデータ変調部、103は時間多重部、104は直／並列変換器、105はＮポイント逆離散フーリエ変換器、106はＧＩ（Guard Interval；ガードインターバル）挿入部、107は無線部、108は送信アンテナを示す。

また、図７のようなマルチキャリア伝送の受信機において、111は受信アンテナ、112は無線部、113はＧＩ除去部、114は離散フーリエ変換器、115は等化部、116は並／直列変換器、117はデータ復調部、118はチャネル復号部、119はチャネル推定部を示す。

ここでは簡単のため、Ｎサブキャリアを用いるマルチキャリア伝送で、１ブロックのパイロット信号（既知信号）を時間多重してチャネル推定する場合を考える。

図６に示す送信機構成では、２値送信データ系列が符号化部101で符号化された後、データ変調部102でＰＳＫ（Phase Shift Keying）もしくはＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）による変調が行われて送信シンボル系列が生成される。得られた送信シンボル系列に対し、時間多重部103でＮ個のパイロットシンボルを時間多重し、得られた送信シンボル系列を直／並列変換器104およびＮポイント逆離散フーリエ変換器105を用いてマルチキャリア信号を生成した後、ＧＩ挿入部106でＧ個のＧＩ挿入が行われ、マルチキャリア送信信号のブロックが生成される。ここで、この時点での送信信号を図８に示す。図８のように、１個のパイロットブロックのあとにデータブロックが時間多重された送信信号のフレーム構成となる。その後、無線部107を経由して送信アンテナ108より信号が送信される。

図７において、マルチキャリア送信信号は、受信アンテナ111より受信され、無線部112を経由した後、ＧＩ除去部113でＧＩが除去され、離散フーリエ変換器114で受信信号のＮ個の周波数成分が得られる。その後、パイロットブロックに対しては、チャネル推定部119でチャネル推定を行って等化のための重みを出力する。また、データブロックに対しては、チャネル推定部119が出力した重みに基づいて推定したチャネルを用いて等化部115でチャネル等化が行われ、並／直列変換器116で並／直列変換が行われた後、データ復調部117およびチャネル復号部118によりデータ復調およびチャネル復号が行われる。

図９にチャネル推定部119の構成例を示す。逆変調器121によって送受信機で予め共有しているパイロットシンボルを用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を得た後、Ｎポイント逆離散フーリエ変換器122でＮ個のチャネルインパルス応答の推定値を得る。得られたチャネルインパルス応答の推定値に対して矩形フィルタ123で、式（Ａ）に示すようなフィルタ特性Ｆ（ｔ）を適用し、０からＧ番目のチャネルインパルス応答だけを残し、それ以外を０と置き換えて雑音・干渉等を低減する。なお、式（Ａ）においてｔは時系列データのインデックス（データの並びの順番を表す数）を示す。

その後、矩形フィルタ123で上記のフィルタが適用されたインパルス応答の推定値に対して離散フーリエ変換器124でＮポイントの離散フーリエ変換を行い、雑音・干渉等を低減したチャネル推定値を得て、等化重み演算器125で等化のための重みを生成する。
J. J. van de Beek, O. Edfors, M. Sandell, S. K. Wilson, and P. O. Borjesson, "On channel estimation in OFDM systems," Proc. 45th IEEE Veh. Technol. Conf., pp. 815-819, Chicago, IL, Jul. 1995. T. Fukuhara, H. Yuan, Y Takeuchi, and H. Kobayashi, "A novel channel estimation method for OFDM transmission technique under fast time-variant fading channel," Proc. 57th IEEE Veh. Technol. Conf. pp. 2343-2347, Korea, Apr. 2003.

広帯域無線伝送では、無線伝搬路において信号スペクトルが歪んでしまうため、受信側でチャネル等化が必要であるが、そのためには高精度なチャネル推定が必要である。

その高精度なチャネル推定法の一つに、チャネルインパルス応答が有限時間内にしか存在しないという仮定のもとでチャネル推定を行う方法が提案されている。この方法では、逆変調により得られたチャネルの伝達関数に対して逆離散フーリエ変換によりチャネルインパルス応答を得て、時間領域にて矩形窓関数を乗算することにより雑音を低減した上で離散フーリエ変換することで高精度なチャネル推定を行う。この技術は、マルチキャリア信号がそのサンプル長の整数倍間隔の遅延を有していることを仮定している。しかし、実際の伝搬環境では、各パスがマルチキャリア信号のサンプル長の分数間隔の遅延を有している場合が殆どであり、逆離散フーリエ変換により得られたチャネルインパルス応答の推定値は、遅延時間領域全体に広がった歪を発生してしまう。そのため、このような窓関数を乗算する方法では、大幅なチャネル推定精度の劣化を引き起こしてしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、各パスがマルチキャリア信号のサンプル長の分数間隔の遅延を有している場合にも雑音・干渉等が低減できるチャネル推定装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号から雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、前記雑音電力推定手段によって抽出された雑音電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段とを具備することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力を推定する受信信号電力推定手段と、前記受信信号電力推定手段によって抽出された受信信号電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段とを具備することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力および雑音電力を推定する受信信号電力・雑音電力推定手段と、前記受信信号電力・雑音電力推定手段によって抽出された受信信号電力と雑音電力の推定値の比を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段とを具備することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出された信号から電力遅延スプレッドを推定する電力遅延スプレッド推定手段と、前記電力遅延スプレッド推定手段によって抽出された電力遅延スプレッドの推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段とを具備することを特徴とする。

請求項５〜８記載の発明は、単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置と、単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置とからなる無線通信システムであって、請求項１〜４の特徴を有する受信装置を具備することを特徴とする。

本発明によれば、逆離散フーリエ変換により得たチャネルインパルス応答に対して時間領域にて矩形窓関数を乗算することにより雑音を低減するのではなく、逆離散フーリエ変換手段によって推定して得られたチャネルインパルス応答に対して、ある閾値を設定し、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用するようにしたため、マルチキャリアのサンプル長の非整数倍の遅延を有するチャネルインパルス応答が存在する場合においても、雑音および干渉を低減することが可能であり、なおかつチャネルインパルス応答の打ち切りを防ぐため、高精度なチャネル推定が可能となる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に本発明の第一の実施形態を示す。図１に示すチャネル推定部119aは、図７のマルチキャリア伝送受信機におけるチャネル推定部119に対応するものである。また、図７のマルチキャリア伝送受信機のチャネル推定部119を図１に示すチャネル推定部119aで置き換えるとともに、図６のマルチキャリア伝送送信機と組み合わせることで、マルチキャリア伝送の送受信システムを構成することができる。なお、他の実施の形態も同様である。

図中、符号2001は逆変調器、符号2002はＮポイント逆離散フーリエ変換器、符号2003は雑音電力推定部、符号2004は雑音・干渉低減フィルタ、符号2005は離散フーリエ変換器、符号2006は等化重み演算器である。なお、離散フーリエ変換のポイント数をＮ、ガードインターバルのサンプル数をＧとする。

チャネル推定部119aでは、得られたＮ個の受信パイロット信号が入力信号として逆変調器2001に入力され、逆変調器2001で送受信機で予め共有しているパイロットシンボルを用いて周波数成分毎に逆変調が行われ、Ｎ個のチャネル推定値が得られる。Ｎ個の得られたチャネル推定値に対して、Ｎポイントの逆離散フーリエ変換器2002で逆離散フーリエ変換を行い、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値を得る。得られたＮ個からなるチャネルインパルス応答の推定値は雑音・干渉低減フィルタ2004に入力される。また、逆変調器2001のＮ個の出力は、雑音電力推定部2003に入力信号として入力され、雑音電力推定部2003が雑音電力を推定し、その結果を出力する。

雑音電力は、既存の技術と同様に、信号が送信されていない時間帯において得られた信号の周波数成分に対して二乗平均を取ることによって推定可能である。また、周波数成分毎に受信パイロット信号から推定されたチャネル推定値と送信パイロット信号を掛け合わせたものを減算した結果に対して二乗平均を取ることによって得ることもできる。その他、雑音電力の代わりにある一定値を与えることもできる。

雑音・干渉低減フィルタ2004では、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値および雑音電力の推定値を入力として、雑音電力の推定値をもとに閾値を決定し、その閾値以下（あるいは未満）の電力を持つチャネルインパルス応答を、０に置き換えて出力する。すなわち、雑音・干渉低減フィルタ2004は、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値に対して、雑音電力の推定値を用いて決定された閾値を基準として、その閾値よりも大きい電力をもつチャネルインパルス応答の推定値はそのまま（１を乗算して）出力し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えて（０を乗算して）出力するというように、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置として適用されることになる。

その後、Ｎ個のチャネルインパルス応答を入力信号として離散フーリエ変換器2005で離散フーリエ変換を行い、Ｎ個の周波数のチャネル推定値を得て、その結果を等化重み演算器2006に入力信号として入力し、等化重みを計算し、その結果を出力する。

上記では、Ｎ個全ての周波数成分に対してパイロット信号が挿入されている場合を示しているが、ガードバンド等の通信に使用していないサブキャリアが存在する場合にも用いることができる。ただしその場合は、逆離散フーリエ変換を行う前に使用していないサブキャリアにおけるチャネルを補間する必要がある。

また、上記説明では、閾値以下のインパルス応答は全て０に置き換えたが、ガードインターバル内には電力の小さなインパルス応答が存在する場合があるため、ガードインターバル内０〜Ｇ番目のチャネルインパルス応答に対してはそのまま用い、それ以外Ｇ＋１〜Ｎ番目のチャネルインパルス応答に対して閾値以下の電力を持つインパルス応答は全て０に置き換えることによってチャネルインパルス応答の打ち切りによる特性劣化を低減することもできる。

また、上記方法では、閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えていたが、０に置き換えずに一定のａ倍（０＜ａ＜１）にすることで雑音を低減しつつチャネルインパルス応答の打ち切りを抑えることも可能である。

また、上記方法では、閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に対しては０もしくはａという一定値を乗算していたが、図２に示すように閾値以下の範囲の中で、閾値以上の電力を持つチャネルインパルス応答から離れていれば離れているほど小さな値を乗算することでより高精度なチャネル推定を可能とすることができる。ここで、以下に２つの例（重みａの例）を挙げる。

ここでｉは閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値の集合のインデックス、ｘ_iおよびｙ_iはそれぞれ、ｉ番目の集合におけるチャネルインパルス応答の始まりおよび終わりのインデックス、ｂは任意の正の数である。

また、上記では、単送信アンテナ・単受信アンテナによる伝送を仮定しているが、複数の送信アンテナもしくは複数の受信アンテナ、もしくはその両方が存在する場合においても用いることができる。その場合、上記フィルタを複数のアンテナで共有することも可能であり、アンテナごとの異なるフィルタを用いることもできる。また、複数の受信アンテナを用いた場合、どの受信アンテナのチャネル推定においても閾値を超えなかった場合のみフィルタをかけることも可能である。

また、上記では、マルチキャリア伝送におけるチャネル推定であったが、シングルキャリア伝送においても適用することが可能である。

また、装置固有の周波数特性の影響を軽減するために、予め装置内でキャリブレーションを取った後で、本技術を用いることで高精度なチャネル推定ができる。

図３に本発明の第二の実施形態を示す。図３に示すチャネル推定部119bは、図１の雑音電力推定部2003を受信信号電力推定部2103に置き換えるとともに、図１の雑音・干渉低減フィルタ2004の入力信号を雑音電力の推定値から受信信号電力の推定値に変更した雑音・干渉低減フィルタ2004bに置き換えた構成であり、他の構成は、図１のチャネル推定部119aと同一である。

図中、符号2001は逆変調器、符号2002は逆離散フーリエ変換器、符号2103は受信信号電力推定部、符号2004bは雑音・干渉低減フィルタ、符号2005は離散フーリエ変換器、符号2006は等化重み演算器である。なお、離散フーリエ変換のポイント数をＮ、ガードインターバルのサンプル数をＧとする。

チャネル推定部119bでは、得られたＮ個の受信パイロット信号が入力信号として逆変調器2001に入力され、逆変調器2001で送受信機で予め共有しているパイロットシンボルを用いて周波数成分毎に逆変調が行われ、Ｎ個のチャネル推定値を得る。Ｎ個の得られたチャネル推定値に対して、Ｎポイントの逆離散フーリエ変換器2002で逆離散フーリエ変換を行い、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値を得る。得られたＮ個からなるチャネルインパルス応答の推定値は雑音・干渉低減フィルタ2004bに入力される。また、逆変調器2001のＮ個の出力は、受信信号電力推定部2103に入力信号として入力され、受信信号電力推定部2103が受信信号電力を推定し、その結果を出力する。

受信信号電力は、周波数成分毎に受信パイロット信号から推定されたチャネル推定値に対して二乗平均を取ることによって得ることができる。

雑音・干渉低減フィルタ2004bでは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値および受信信号電力の推定値を入力として、受信信号電力の推定値をもとに閾値を決定し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えて出力する。すなわち、雑音・干渉低減フィルタ2004bは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値に対して、受信信号電力の推定値を用いて決定された閾値を基準として、その閾値よりも大きい電力をもつチャネルインパルス応答の推定値はそのまま（１を乗算して）出力し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えて（０を乗算して）出力するというように、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置として適用されることになる。

また、上記方法では、閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に対しては０に置き換えていたが、０に置き換えずに一定のａ倍（０＜ａ＜１）にすることで雑音を低減しつつチャネルインパルス応答の打ち切りを抑えることも可能である。

また、上記方法では、閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に対しては０もしくはａという一定値を乗算していたが、図２に示すように閾値以下の範囲の中で、閾値以上の電力を持つチャネルインパルス応答から離れていれば離れているほど小さな値を乗算することでより高精度チャネル推定を可能とすることができる。式（１）、（２）に２つの例（重み）を挙げる。

また、上記では、単送信アンテナ・単受信アンテナによる伝送を仮定しているが、複数の送信アンテナもしくは複数の受信アンテナ、もしくはその両方が存在する場合においても用いることができる。その場合、上記フィルタを複数のアンテナで共有することも可能であり、アンテナごとの異なるフィルタを用いることもできる。

図４に本発明の第三の実施形態を示す。図４に示すチャネル推定部119cは、図１の雑音電力推定部2003を受信信号電力・雑音電力推定部2203に置き換えるとともに、図１の雑音・干渉低減フィルタ2004の入力信号を雑音電力の推定値から受信信号電力および雑音電力の推定値に変更した雑音・干渉低減フィルタ2004cに置き換えた構成であり、他の構成は、図１のチャネル推定部119aと同一である。

図中、符号2001は逆変調器、符号2002は逆離散フーリエ変換器、符号2203は受信信号電力・雑音電力推定部、符号2004cは雑音・干渉低減フィルタ、符号2005は離散フーリエ変換器、符号2006は等化重み演算器である。なお、離散フーリエ変換のポイント数をＮ、ガードインターバルのサンプル数をＧとする。

チャネル推定部119cでは、得られたＮ個の受信パイロット信号が入力信号として逆変調器2001に入力され、逆変調器2001で送受信機で予め共有しているパイロットシンボルを用いて周波数成分毎に逆変調が行われ、Ｎ個のチャネル推定値を得る。Ｎ個の得られたチャネル推定値に対して、Ｎポイントの逆離散フーリエ変換器2002で逆離散フーリエ変換を行い、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値を得る。得られたＮ個からなるチャネルインパルス応答の推定値は雑音・干渉低減フィルタ2004cに入力される。また、逆変調器2001のＮ個の出力は、受信信号電力・雑音電力推定部2203に入力信号として入力され、受信信号電力・雑音電力推定部2203が受信信号電力および雑音電力を推定し、その結果を出力する。

雑音・干渉低減フィルタ2004cでは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値および受信信号電力および雑音電力の推定値を入力として、受信信号電力および雑音電力の比をもとに閾値を決定し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に関しては、０に置き換えて出力する。すなわち、雑音・干渉低減フィルタ2004cは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値に対して、受信信号電力および雑音電力の推定値の比を用いて電力に対応する値となるように決定された閾値を基準として、その閾値よりも大きい電力をもつチャネルインパルス応答の推定値はそのまま（１を乗算して）出力し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えて（０を乗算して）出力するというように、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置として適用されることになる。

また、上記方法では、閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に対しては０もしくはａという一定値を乗算していたが、図２に示すように閾値以下の範囲の中で、閾値以上の電力を持つチャネルインパルス応答から離れていれば離れているほど小さな値を乗算することでより高精度なチャネル推定を可能とすることができる。式（１）、（２）に２つの例（重み）を挙げる。

図５に本発明の第四の実施形態を示す。図５に示すチャネル推定部119dは、図１の逆変調器2001の出力を入力とする雑音電力推定部2003を逆離散フーリエ変換器2002の出力を入力とする電力遅延スプレッド推定部2303に置き換えるとともに、図１の雑音・干渉低減フィルタ2004の入力信号を雑音電力の推定値から電力遅延スプレッドの推定値に変更した雑音・干渉低減フィルタ2004dに置き換えた構成であり、他の構成は、図１のチャネル推定部119aと同一である。

図中、符号2001は逆変調器、符号2002は逆離散フーリエ変換器、符号2303は電力遅延スプレッド推定部、符号2004dは雑音・干渉低減フィルタ、符号2005は離散フーリエ変換器、符号2006は等化重み演算器である。なお、離散フーリエ変換のポイント数をＮ、ガードインターバルのサンプル数をＧとする。

チャネル推定部119dでは、得られたＮ個の受信パイロット信号が入力信号として逆変調器2001に入力され、逆変調器2001で送受信機で予め共有しているパイロットシンボルを用いて周波数成分毎に逆変調が行われ、Ｎ個のチャネル推定値を得る。Ｎ個の得られたチャネル推定値に対して、Ｎポイントの逆離散フーリエ変換器2002で逆離散フーリエ変換を行い、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値を得る。得られたＮ個からなるチャネルインパルス応答の推定値は雑音・干渉低減フィルタ2004dおよび電力遅延スプレッド推定部2303に入力される。

電力遅延スプレッド推定部2303では、チャネルの電力遅延スプレッドを推定し、その結果を出力する。電力遅延スプレッドＴは、逆離散フーリエ変換器2002の出力結果より、次式で求めることができる。

ここで、ｎはチャネルインパルス応答の推定値のインデックス、ｇ（ｎ）はｎ番目のチャネルインパルス応答の推定値であり、周波数チャネル推定値としたときの、逆離散フーリエ変換器2002の出力値として与えられる。

雑音・干渉低減フィルタ2004dでは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値および電力遅延スプレッドの推定値を入力として、電力遅延スプレッドの推定値をもとに閾値を決定し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答に関しては、０に置き換えて出力する。すなわち、雑音・干渉低減フィルタ2004dは、Ｎ個からなるチャネルインパルス応答の推定値に対して、電力遅延スプレッドの推定値を用いて電力に対応する値となるように決定された閾値を基準として、その閾値よりも大きい電力をもつチャネルインパルス応答の推定値はそのまま（１を乗算して）出力し、その閾値以下の電力を持つチャネルインパルス応答の推定値を０に置き換えて（０を乗算して）出力するというように、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置として適用されることになる。

上記では、N個のチャネルインパルス応答から電力遅延スプレッドを推定していたが、はじめのＧ個のみを使って推定してもよい。

また、上記では、Ｎ個全ての周波数成分に対してパイロット信号が挿入されている場合を示しているが、ガードバンド等の通信に使用していないサブキャリアが存在する場合にも用いることができる。ただしその場合は、逆離散フーリエ変換を行う前に使用していないサブキャリアにおけるチャネルを補間する必要がある。

以上のように、本発明の各実施の形態では、推定して得られたチャネルインパルス応答に対して、ある閾値を設定し、その閾値以下の電力のインパルス応答の推定値を例えば０に置き換えることで雑音・干渉を低減する。その際、その閾値は例えば受信ＳＮＲ (Signal to Noise Ratio) に基づいて可変することができる。この構成によって、本発明は、マルチキャリアのサンプル長の非整数倍の遅延を有するチャネルインパルス応答が存在する場合においても、雑音および干渉を低減することが可能であり、なおかつチャネルインパルス応答の打ち切りを防ぐため、高精度なチャネル推定が可能となる。

なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限定されず、各図に示す各部を統合したり、細分化したり、あるいは例えば閾値を決定する機能を雑音・干渉低減フィルタ2004ではなく雑音電力推定部2003内に設けたりする変更が適宜可能である。

本発明の第一の実施形態の構成を示すブロック図である。図１の実施の形態において、チャネルインパルス応答の推定値の電力と、その閾値と、雑音・干渉低減フィルタ2004の定数ａの関係を模式的に示す図である。本発明の第二の実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の第三の実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の第四の実施形態の構成を示すブロック図である。背景技術としておよび本発明の各実施の形態を組み合わせたマルチキャリア伝送受信機とともに用いることができるマルチキャリア伝送送信機の構成例を示すブロック図である。背景技術としておよび本発明の各実施の形態を組み合わせて用いることができるマルチキャリア伝送受信機の構成例を示すブロック図である。図６のマルチキャリア伝送送信機による送信信号フレームの構成例を示す図である。図７のチャネル推定部119の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

119a、119b、119c、119d…チャネル推定部
2001…逆変調器
2002…逆離散フーリエ変換器
2003…雑音電力推定部
2004、2004b、2004c、2004d…雑音・干渉低減フィルタ
2005…離散フーリエ変換器
2006…等化重み演算器
2103…受信信号電力推定部
2203…受信信号電力・雑音電力推定部
2303…電力遅延スプレッド推定部

Claims

単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、
前記雑音電力推定手段によって抽出された雑音電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とするチャネル推定装置。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力を推定する受信信号電力推定手段と、
前記受信信号電力推定手段によって抽出された受信信号電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とするチャネル推定装置。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力および雑音電力を推定する受信信号電力・雑音電力推定手段と、
前記受信信号電力・雑音電力推定手段によって抽出された受信信号電力と雑音電力の推定値の比を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とするチャネル推定装置。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信される単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置において、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出された信号から電力遅延スプレッドを推定する電力遅延スプレッド推定手段と、
前記電力遅延スプレッド推定手段によって抽出された電力遅延スプレッドの推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とするチャネル推定装置。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置と、単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置とからなる無線通信システムであって、
前記受信装置は、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、
前記雑音電力推定手段によって抽出された雑音電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置と、単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置とからなる無線通信システムであって、
前記受信装置は、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力を推定する受信信号電力推定手段と、
前記受信信号電力推定手段によって抽出された受信信号電力推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置と、単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置とからなる無線通信システムであって、
前記受信装置は、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号から受信信号電力および雑音電力を推定する受信信号電力・雑音電力推定手段と、
前記受信信号電力・雑音電力推定手段によって抽出された受信信号電力と雑音電力の推定値の比を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置と、単数又は複数の無線信号を１又は複数のアンテナ素子によって受信する受信装置とからなる無線通信システムであって、
前記受信装置は、
単数又は複数のアンテナ素子を備えた送信装置から送信された既知信号を含む無線信号を各アンテナ素子で受信し、この受信した無線信号に離散フーリエ変換を適用して得られた無線信号の各周波数成分に対してその既知信号を用いて逆変調を行い、各周波数成分のチャネル推定値を抽出する逆変調手段と、
前記逆変調手段によって抽出された信号に対して逆離散フーリエ変換を行ってチャネルインパルス応答の推定値を抽出する逆離散フーリエ変換手段と、
前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出された信号から電力遅延スプレッドを推定する電力遅延スプレッド推定手段と、
前記電力遅延スプレッド推定手段によって抽出された電力遅延スプレッドの推定値を用いて閾値を決定し、前記逆離散フーリエ変換手段によって抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、その閾値を基準として異なる値を乗算する雑音・干渉低減演算装置を適用する雑音・干渉低減フィルタ手段と、
前記雑音・干渉低減フィルタ手段から抽出されたチャネルインパルス応答の推定値に対して、離散フーリエ変換を適用してチャネル推定値を出力値として出力する離散フーリエ変換手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。