JP2009267816A

JP2009267816A - 無線受信装置、干渉除去方法、無線通信システムおよび無線通信方法

Info

Publication number: JP2009267816A
Application number: JP2008115887A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Nishimori; 健太郎西森; Atsushi Masuno; 淳増野; Takatoshi Sugiyama; 隆利杉山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP5020158B2

Abstract

【課題】干渉波の信号除去の精度を高めることができる無線受信装置を提供する。
【解決手段】無線受信装置は、アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出し、当該検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換する。また、プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける電力を算出し、当該電力が予め定められた閾値を超える場合には、信号におけるプリアンブル信号を０と置き換え出力し、算出した電力が閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する。次にプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう。また、アンテナ素子系列毎に出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する。そして、ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、フーリエ変換前の信号と、ウエイト値とを用いて、アンテナ素子系列ごとに乗算して合成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、干渉波の信号除去を行なう無線受信装置、干渉除去方法、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

近年、携帯電話や無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの普及により、限られた周波数帯域でできるだけ高速な伝送を行なうための技術が検討されている。限られた周波数帯域で高速伝送を実現する技術として、近年ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が注目を集めている。ＭＩＭＯとは、送信側装置と受信側装置のそれぞれにアレーアンテナを備え、送信側装置がアンテナごとに異なるデータを送信し、受信側装置では、何らかの干渉除去技術・復号技術により、この送信側装置の各アンテナから送信された異なるデータを１つにしたデータを復元することで、単一のアンテナ同士の送受信に比べて、同一周波数で著しく伝送速度を向上させることのできる技術である。そしてＭＩＭＯの技術は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムなどで利用されている。

ここで、ＭＩＭＯに限らず多くの無線通信システムでは、１つのアクセスポイントに対して通信できる領域は限られていることから、当該無線通信システムをあらゆる場所で利用できるようにする場合には、広範囲の領域に、多くのアクセスポイントを設置することが必要となる。しかしながら、多くのアクセスポイントが設置され、これらに接続される端末数が多くなると、端末間の信号の干渉量が多くなる。また干渉量が多くなると、必然的に無線通信システム内の通信のスループットが低下する。また無線ＬＡＮなどのシステムでは、自立分散的に各セルが動作するので、通常はキャリアセンスにより干渉波の到来時には通信を中断しているのが現状である。

このような問題を解決する手段として、干渉波が到来しても、受信側装置で干渉波を除去するアダプティブアレーアンテナの技術が知られている（特許文献１参照）。図６は、アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。この図で示すアダプティブアレーアンテナでは、既知信号と受信信号の差分を最小化することで干渉波の影響を除去している。ここで、上述した信号の干渉波は突発的に到来するものであるため、場合によっては所望の信号の電力よりも大きくなる場合がある。この場合、参照信号そのものを取得することが困難となるため、図６で示したような通常のアダプティブアレーアンテナを用いた干渉除去は困難である。

この方法を解決する手段として、参照信号を必要としないアダプティブアレーアンテナが知られている。この代表として、所望波と干渉波の受信電力差を利用したパワーインバージョンアダプティブアレーや、ＣＭＡアダプティブアレーが知られている（非特許文献２参照）。
菊間信良、「アレーアンテナによる適応信号処理」、株式会社科学技術出版、１９９８年９月２０日、p.115-123 守倉正博、外１名、「インプレス標準教科書シリーズ改訂版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、株式会社インプレスネットビジネスカンパニー、２００５年１月１日、p.200-201

しかしながら、上記非特許文献２による干渉波の除去は、所望信号が干渉信号の受信電力より小さい場合に、干渉信号を除去することが可能であるものの、所望信号と干渉信号の電力比によっては所望信号そのものを除去することになる。またＣＭＡアダプティブアレーに関しても、基本的には、電力の小さい信号を除去するように動作するので、伝搬環境の状況によっては、所望信号を除去することになってしまう。

そこでこの発明は、干渉波の信号除去の精度を高めることができる無線受信装置、干渉除去方法、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する無線受信装置であって、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子と、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出するフーリエ変換ウインドウ調整部と、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する干渉信号抽出部と、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう逆フーリエ変換部と、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する干渉除去ウエイト生成部と、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成するウエイト乗算部と、を備えることを特徴とする無線受信装置である。

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列と、第１要素のみを１としそれ以外を０とする拘束ベクトルとを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列の最小固有値に相当する固有ベクトルを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記干渉信号抽出部は、前記第１電力の算出において、プリアンブルが設定されていないサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されていないサブキャリアの平均電力のいずれかを算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記フーリエ変換部の出力信号を受け付けて、前記プリアンブルが設定されたサブキャリアにおける第２電力を算出し、当該第２電力が予め定められた第２閾値以下である場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部に、前記受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭をずらす指示を行うプリアンブル判定部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線受信装置。

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記プリアンブル判定部は、前記第２電力の算出において、プリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されているサブキャリアの平均電力のいずれかを算出することを特徴とする。

また本発明は、複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子を備えた無線受信装置における干渉除去方法であって、フーリエ変換ウインドウ調整部が、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出し、フーリエ変換部が、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換し、干渉信号抽出部が、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力し、逆フーリエ変換部が、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行ない、干渉除去ウエイト生成部が、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出し、ウエイト乗算部が、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成することを特徴とする干渉除去方法である。

また本発明は、上述の干渉除去方法において、前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列と、第１要素のみを１としそれ以外を０とする拘束ベクトルとを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の干渉除去方法において、前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列の最小固有値に相当する固有ベクトルを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の干渉除去方法において、前記干渉信号抽出部は、前記第１電力の算出において、プリアンブルが設定されていないサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されていないサブキャリアの平均電力のいずれかを算出することを特徴とする。

また本発明は、上述の干渉除去方法において、プリアンブル判定部が、前記フーリエ変換部の出力信号を受け付けて、前記プリアンブルが設定されたサブキャリアにおける第２電力を算出し、当該第２電力が予め定められた第２閾値以下である場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部に、前記受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭をずらす指示を行うことを特徴とする。

また本発明は、上述の干渉除去方法において、前記プリアンブル判定部は、前記第２電力の算出において、プリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されているサブキャリアの平均電力のいずれかを算出することを特徴とする。

また本発明は、複数の送信アンテナを有する無線送信装置と、当該無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する無線受信装置と、を備えた無線通信システムであって、前記無線受信装置が、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子と、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出するフーリエ変換ウインドウ調整部と、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する干渉信号抽出部と、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう逆フーリエ変換部と、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する干渉除去ウエイト生成部と、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成するウエイト乗算部と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。

また本発明は、複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子を備えた無線受信装置における無線通信方法であって、フーリエ変換ウインドウ調整部が、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出し、フーリエ変換部が、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換し、干渉信号抽出部が、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力し、逆フーリエ変換部が、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行ない、干渉除去ウエイト生成部が、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出し、ウエイト乗算部が、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成することを特徴とする無線通信方法である。

本発明によれば、周期的なプリアンブル信号を周波数領域で解析し、信号送信を行っていないサブキャリアを利用して干渉波の有無を把握し、干渉波がある場合にはプリアンブル信号を０に置き換えることでアンテナ毎の干渉電力を算出している。そのうえで、パワーインバージョンアダプティブアレー（電力最小化法）を適用して、所望の受信信号から干渉信号を除去している。これにより、干渉信号の電力が所望信号の電力よりも大きい場合でも干渉除去が可能となり、さらに、干渉波（干渉信号）が突発的に到来するような環境であっても、効率よく干渉波（干渉信号）を除去することができる。

以下、本発明の一実施形態による無線受信装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による無線受信装置の構成を示すブロック図である。
この図で示す無線受信装置は、アンテナ１０〜１０_Ｎ、受信部１１〜１１_Ｎ、メモリ１２〜１２_Ｎ、ＦＦＴ窓調整部１３〜１３_Ｎ、ＦＦＴ部１４〜１４_Ｎ、プリアンブル判定部１５〜１５_Ｎ、干渉信号抽出部１６〜１６_Ｎ、ＩＦＦＴ部１７〜１７_Ｎ、干渉除去ウエイト生成部１８、ウエイト乗算部１９、ＯＦＤＭ復号部２０を備えている。つまり、無線受信装置はＮ系統の符号１１から符号１７で示した各処理部を備えている。そして、本実施形態における無線受信装置は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のデジタル変調方式により送信された信号を受信する。

本実施形態の無線受信装置は、複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信するものである。そして、無線受信装置は、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子を備えており、ＦＦＴ窓調整部（フーリエ変換ウインドウ調整部）１３〜１３_Ｎが、アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出する。また、ＦＦＴ部（フーリエ変換部）１４〜１４_Ｎが、ＦＦＴ窓調整部１３〜１３_Ｎで検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換する。また、干渉信号抽出部１６〜１６_Ｎが、プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、信号におけるプリアンブル信号を０と置き換え出力し、算出した第１電力が第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する。次にＩＦＦＴ部（逆フーリエ変換部）１７〜１７_Ｎが干渉信号抽出部１６〜１６_Ｎから出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう。また、干渉除去ウエイト生成部１８が、アンテナ素子系列毎の逆フーリエ変換部１６〜１６_Ｎから出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する。そして、ウエイト乗算部１９が、ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、ＦＦＴ窓調整部１３〜１３_Ｎから分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、算出したウエイト値とを用いて、アンテナ素子系列ごとに乗算して合成する処理を行なう。

また、プリアンブル判定部１５〜１５_Ｎは、ＦＦＴ部１４〜１４_Ｎの出力信号を受け付けて、プリアンブルが設定されたサブキャリアにおける第２電力を算出し、当該第２電力が予め定められた第２閾値以下である場合には、ＦＦＴ窓調整部１３〜１３_Ｎに、受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭をずらす指示を行う。

これにより、干渉波の信号除去の精度を高めることができる無線受信装置を提供することを目的とする。

図２はプリアンブル信号と干渉信号の関係を表す図である。
ここで、プリアンブル信号について説明する。プリアンブル信号には、通常、時系列の信号が用いられる。これは上記非特許文献２に開示されている。プリアンブル信号は、ある周期性を持った信号を繰り返し送るなどの方法が用いられ、無線受信装置では、このプリアンブル信号の情報を予め既知のデータと保持している。そして、受信したプリアンブル信号と既知のプリアンブル信号との情報の相関をとることで、受信信号のタイミング検出を行なっている。なお、プリアンブル信号は、周波数領域で見ると、全てのサブキャリアに信号をマッピングしているわけではなく、ある特定のサブキャリアのみに信号をマッピングしている。本願発明では、この特徴を利用している。

そして、図２で示すように、無線受信装置側で受信した信号を周波数領域で見ると、プリアンブル信号が設定されたサブキャリアは「所望信号＋干渉信号」であるが、プリアンブル信号が設定されないサブキャリアは「干渉信号＋雑音」で構成される。つまり、プリアンブル信号が設定されないサブキャリアには所望信号が存在しない。従って、無線受信装置で受信した周波数領域の信号から干渉信号を検出すれば、干渉信号を除去することが可能となる。なお、実際には、プリアンブル信号は時系列信号を用いて処理するため、図２で示すような周波数領域の波形を用いない。しかしながら、実際、ＯＦＤＭ復号部では、プリアンブル信号区間以外の信号は周波数領域で復号を行なっている。従って、本願発明では、プリアンブル信号区間についてもＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い周波数領域で解析する。

図３はウエイト乗算部の機能構成を示す図である。
図４は無線受信装置の処理フローを示す図である。
次に、図１、図３、図４を用いて本実施形態による無線受信装置の処理について説明する。
まず、受信部１１が信号を受信し（ステップＳ１）、メモリ１２に記録する（ステップＳ２）。無線受信装置で受信した信号には、所望信号と干渉信号が含まれている。従って、プリアンブル信号区間の時系列信号を抽出するために、ＦＦＴ窓調整部１３が、ＦＦＴのウインドウを設定する時刻（ＦＦＴのスタート時間）を調整する（ステップＳ３）。なお、従来の方法でも相関演算により、ある程度のプリアンブル信号の開始時刻は推定できるので、ここでは、そのプリアンブルの時刻位置を正確に推定するための処理となる。次に、ＦＦＴ部１４が、ＦＦＴのウインドウ設定時間（ＦＦＴのスタート時間）からプリアンブル区間長まで、アンテナ素子ごとに受信信号のＦＦＴを行なう（ステップＳ４）。そして、プリアンブル判定部１５が、予めプリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力を計算する（ステップＳ５）。ＦＦＴウインドウが正しい時刻位置に設定されていれば、図２で示すような信号が無線受信装置で復元できるため、ある電力閾値を設けてプリアンブル区間の信号であるかどうかを判定すればよい（ステップＳ６）。また、プリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力が閾値未満である場合には、その信号を破棄し（ステップＳ７）、ＦＦＴ窓調整部１３が、再度メモリ１２に記録されている受信信号のデータを読み込んで、同一データに対してＦＦＴウインドウを少しずらして上記処理を繰り返す。そして、閾値以上である場合には、その信号を後ろの処理部へ出力する。ここで、プリアンブル信号の区間が設定された後は、アンテナごとの受信信号をウエイト乗算部１９へ分岐する。この分岐された信号にはプリアンブル信号とともにデータ本体も含まれる。

次に、干渉信号抽出部１６が、干渉信号を検出する処理を行なう。具体的には、プリアンブルが設定されないサブキャリアにおける総電力を計算する（ステップＳ８）。この総電力値が閾値以上であるかを判定し（ステップＳ９）、閾値未満である場合は、干渉信号が到来しなかったものとして、干渉除去ウエイト生成部に対して、ウエイトをかけない指示、つまりウエイト＝１とする制御を行う（ステップＳ１０）。この場合、分岐された受信信号に対してウエイト乗算部１９では、ウエイト＝１として処理を行なうことで、無線受信処理を進めることが出来る。また、プリアンブルが設定されないサブキャリアにおける総電力値が閾値以上である場合には、干渉波が到来したものとして以下の処理を行なう。ここで干渉信号抽出部１６は、後に続く干渉除去ウエイト生成部１８において、干渉信号のみを取り除く処理が行なわれるため、一旦、プリアンブルが設定されたサブキャリアの信号を０に置き換えて処理を行なう（ステップＳ１１）。その後、ＩＦＦＴ部１７がＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）処理を行い時系列の信号に戻す。この処理を行なうことで、元々は所望信号と干渉信号が重なった信号から、干渉信号（＋雑音）に置き換えることができる。

また干渉除去ウエイト生成部１８が、ＩＦＦＴ処理後の時系列の信号に対して、干渉波を除去するウエイト値を計算する（ステップＳ１２）。先に示したように、この信号は干渉信号で構成されるため、パワーインバージョンアダプティブアレー（電力最小化法）の動作原理を用いて、干渉信号を除去するウエイト値を生成する。ウエイト値は以下の式で算出することが出来る。

Ｗ＝Ｒ_ｘｘ ^−１Ｓ・・・（１）
Ｗ＝［ｗ_１，ｗ_２，・・・，ｗ_Ｎ］^Ｔ・・・（２）
Ｓ＝［１，０，・・・，０］^Ｔ・・・（３）

上記の式においては、Ｗはウエイトベクトル（Ｎ×１行列）、Ｒは受信信号と受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列（Ｎ×Ｎ行列）、Ｓは第１要素のみを１としそれ以外を０とする拘束ベクトル（Ｎ×１行列）、Ｔは転置行列を表す。干渉信号のみを除去するウエイトとしては、これ以外に、相関行列の最小固有値に相当する固有ベクトルを用いることも可能である。

そして、図３で示すように、ウエイト乗算部１９が、干渉除去ウエイト生成部１８で生成されたウエイト値を用いて、ＦＦＴ部１４前で分岐された信号をアンテナ素子毎に乗算し、合成して、所望信号（＋雑音）のみを抽出する（ステップＳ１３）。そして、ＯＦＤＭ復号部２０が、信号を復号する（ステップＳ１４）。

図５は本実施形態よる無線送信装置の信号割当を表す図である。
無線受信装置では、プリアンブルのタイミングが比較的容易に検出できることを上記したが、干渉電力が大きくなると、プリアンブル信号区間の相関検出が難しくなる。図５はその対策のための無線送信装置における信号割当の概要を示しており、送信側で工夫を行なっている。つまりプリアンブル信号区間のサブキャリアをＮ１〜Ｎ５とすると、プリアンブル信号区間以外では、図５に示すように、サブキャリアには信号を付加しない。こうすることで、プリアンブル信号区間以外では、所望信号が到来しないので、無線受信装置のプリアンブル判定部１５においてプリアンブル信号区間の検出精度を良くすることができる。

なお、本実施形態においては、プリアンブル信号が設定されているサブキャリアの総電力により、プリアンブル区間の信号であるかどうかを判定しているが、平均電力を用いてプリアンブル区間の信号であるかどうかを判定するようにしてもよい。また干渉信号を検出においても、プリアンブルが設定されないサブキャリアにおける総電力を計算して、干渉信号が到来したかどうかを判定しているが、平均電力を用いて干渉信号が到来したかどうかを判定するようにしてもよい。

上述の無線受信装置によれば、周期的なプリアンブル信号を周波数領域で解析し、信号送信を行っていないサブキャリアを利用して干渉波の有無を把握し、干渉波がある場合にはプリアンブル信号を０に置き換えることでアンテナ毎の干渉電力を算出している。そのうえで、パワーインバージョンアダプティブアレー（電力最小化法）を適用して、所望の受信信号から干渉信号を除去している。これにより、干渉信号の電力が所望信号の電力よりも大きい場合でも干渉除去が可能となり、さらに、干渉波（干渉信号）が突発的に到来するような環境であっても、効率よく干渉波（干渉信号）を除去することができる。

無線受信装置の構成を示すブロック図である。プリアンブル信号と干渉信号の関係を表す図である。ウエイト乗算部の機能構成を示す図である。無線受信装置の処理フローを示す図である。無線送信装置の信号割当を表す図である。アダプティブアレーアンテナの構成を示す図である。

符号の説明

１１・・・受信部
１２・・・メモリ
１３・・・ＦＦＴ窓調整部
１４・・・ＦＦＴ部
１５・・・プリアンブル判定部
１６・・・干渉信号抽出部
１７・・・ＩＦＦＴ部
１８・・・干渉除去ウエイト生成部
１９・・・ウエイト乗算部
２０・・・ＯＦＤＭ復号部

Claims

複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する無線受信装置であって、
Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子と、
前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出するフーリエ変換ウインドウ調整部と、
前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する干渉信号抽出部と、
前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう逆フーリエ変換部と、
前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する干渉除去ウエイト生成部と、
前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成するウエイト乗算部と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。
前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列と、第１要素のみを１としそれ以外を０とする拘束ベクトルとを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列の最小固有値に相当する固有ベクトルを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
前記干渉信号抽出部は、前記第１電力の算出において、プリアンブルが設定されていないサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されていないサブキャリアの平均電力のいずれかを算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線受信装置。
前記フーリエ変換部の出力信号を受け付けて、前記プリアンブルが設定されたサブキャリアにおける第２電力を算出し、当該第２電力が予め定められた第２閾値以下である場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部に、前記受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭をずらす指示を行うプリアンブル判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線受信装置。
前記プリアンブル判定部は、前記第２電力の算出において、プリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されているサブキャリアの平均電力のいずれかを算出する
ことを特徴とする請求項請求項５に記載の無線受信装置。
複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子を備えた無線受信装置における干渉除去方法であって、
フーリエ変換ウインドウ調整部が、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出し、
フーリエ変換部が、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換し、
干渉信号抽出部が、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力し、
逆フーリエ変換部が、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行ない、
干渉除去ウエイト生成部が、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出し、
ウエイト乗算部が、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成する
ことを特徴とする干渉除去方法。
前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列と、第１要素のみを１としそれ以外を０とする拘束ベクトルとを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の干渉除去方法。
前記干渉除去ウエイト生成部が、前記受信信号と当該受信信号の複素共役転置乗算で得られる相関行列の最小固有値に相当する固有ベクトルを用いて電力最小化法により前記ウエイト値を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の干渉除去方法。
前記干渉信号抽出部は、前記第１電力の算出において、プリアンブルが設定されていないサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されていないサブキャリアの平均電力のいずれかを算出する
ことを特徴とする請求項９に記載の干渉除去方法。
プリアンブル判定部が、前記フーリエ変換部の出力信号を受け付けて、前記プリアンブルが設定されたサブキャリアにおける第２電力を算出し、当該第２電力が予め定められた第２閾値以下である場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部に、前記受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭をずらす指示を行う
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の干渉除去方法。
前記プリアンブル判定部は、前記第２電力の算出において、プリアンブルが設定されているサブキャリアの総電力、またはプリアンブルが設定されているサブキャリアの平均電力のいずれかを算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載の干渉除去方法。
複数の送信アンテナを有する無線送信装置と、
当該無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する無線受信装置と、
を備えた無線通信システムであって、
前記無線受信装置が、
Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子と、
前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出するフーリエ変換ウインドウ調整部と、
前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力する干渉信号抽出部と、
前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行なう逆フーリエ変換部と、
前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出する干渉除去ウエイト生成部と、
前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成するウエイト乗算部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
複数の送信アンテナを有する無線送信装置から送信され、一部の周波数のサブキャリアに既知のプリアンブル信号が周期的に設定されたＯＦＤＭ信号を受信する、Ｎ（Ｎ≧２）個の無線アンテナ素子を備えた無線受信装置における無線通信方法であって、
フーリエ変換ウインドウ調整部が、前記アンテナ素子系列ごとに受信信号におけるプリアンブル信号区間の先頭を検出し、
フーリエ変換部が、前記フーリエ変換ウインドウ調整部で検出された信号からプリアンブル区間長までの信号をフーリエ変換し、
干渉信号抽出部が、前記プリアンブルが設定されていないサブキャリアにおける第１電力を算出し、当該第１電力が予め定められた第１閾値を超える場合には、前記信号における前記プリアンブル信号を０と置き換え出力し、前記算出した第１電力が前記第１閾値以下である場合にはウエイト乗算の停止指示を出力し、
逆フーリエ変換部が、前記干渉信号抽出部から出力されたプリアンブル信号が０と置き換えられた信号の逆フーリエ変換を行ない、
干渉除去ウエイト生成部が、前記アンテナ素子系列毎の前記逆フーリエ変換部から出力された各信号それぞれの干渉除去用のウエイト値を算出し、
ウエイト乗算部が、前記ウエイト乗算の停止指示の出力を受けていない場合には、前記フーリエ変換ウインドウ調整部から分岐出力されて直接入力を受け付けた信号と、前記算出したウエイト値とを用いて、前記アンテナ素子系列ごとに乗算して合成する
ことを特徴とする無線通信方法。