JP2011176450A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算量を従来よりも削減し、なおかつ高精度に伝送路推定を行う受信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる受信装置は、伝送路利得を算出するレプリカ乗算部６３と、伝送路パラメータを生成する伝送路パラメータ推定部６４と、特定の伝送路状態における伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報、および情報が示す各伝送路推定値を重み付けするための重み付け係数が登録されたテーブル、を１つ以上保持し、入力された伝送路パラメータに対応するテーブルを出力するテーブル管理手段（テーブル選択部６５および重み付けテーブル部６６）と、レプリカ乗算部６３で算出された伝送路利得と、テーブル管理手段から出力されたテーブルと、に基づいて信号位置それぞれにおける伝送路推定値を算出する伝送路推定部６７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、分散パイロットを用いたマルチキャリア通信の受信装置に関する。

分散パイロットを用いたマルチキャリア通信において、分散パイロットから理論上最適に伝送路を推定する方法として、二次元Ｗｉｅｎｅｒ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇを用いる方法が提案されている（非特許文献１参照）。

この方法では、まず、伝送路の遅延広がりで重み付けした周波数方向（サブキャリア数）の距離と、ドップラ周波数で重み付けした時間方向（シンボル）の距離とで表される二次元平面上で、伝送路推定値を求めたいサブキャリアシンボル成分から距離が近い順にパイロット成分をＮ個選択する。そして、このＮ個のパイロット成分における伝送路推定値（パイロット信号は送受信機の間で既知であるため、受信信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）し、パイロット成分を送信シンボルで除算することにより伝送路推定値は得られる）、前記伝送路推定値を求めたいサブキャリアシンボルと上記Ｎ個のパイロット成分の距離（上述した二次元平面上における距離）、および信号対雑音電力比から得られる相関行列と、伝送路利得の真値と伝送路推定値の二乗誤差が最小となるように算出されたＮ×１の重み付け係数ベクトルとの積和演算により、所望の伝送路推定値を得ている。

また、分散パイロットを用いたマルチキャリア通信における従来の伝送路推定手法として、受信信号から伝送路の遅延広がり及びドップラ周波数を推定する手段を持ち、この推定手段によって推定された伝送路の遅延広がり及びドップラ周波数から、受信信号に含まれる分散パイロット成分の間に位置するデータ成分の伝送路推定値を内挿補間する方法を決定し、決定した内挿補間方法を用いて伝送路推定を行う方式が提案されている（下記特許文献１参照）。

特開２００９−２６０６０４号公報

Peter Hoeher, Stefan Kaiser, Patrick Robertson,"Two-Dimensional Pilot-Symbol-Aided Channel Estimation by Wiener Filtering," in Proc. IEEE ICASSP '97, pp.1845-1848, April 1997.

上記非特許文献１で開示されている伝送路推定技術では、全サブキャリアシンボル成分に対して理論上最適な重み付け係数ベクトルを算出するために逆行列演算を必要とするので、Ｈ／Ｗ上で実装するのは困難であるという問題があった。

また、上記特許文献１では、内挿補間方法を決定する手段を有し、この手段により決定した方法にて伝送路推定を行う移動局装置が開示されているが、推定精度と演算量の関係ついては記載はない。すなわち、伝送路推定処理の演算量の削減については考慮されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、演算量を従来よりも削減し、なおかつ高精度に伝送路推定を行う受信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定数のシンボルからなるフレームごとにパイロット信号が周期的に配置されたマルチキャリア信号の受信装置であって、パイロット信号のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記レプリカの複素共役をフレーム内の各受信パイロット信号にそれぞれ乗算し、時間および周波数により示されるパイロット信号位置それぞれにおける伝送路利得を算出する伝送路利得算出手段と、受信信号に基づいて、伝送路状態を示す１つ以上の伝送路パラメータを生成するパラメータ生成手段と、パイロット信号が配置されていない位置それぞれについての、特定の伝送路状態における伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報、および当該情報が示す各伝送路推定値を重み付けするための重み付け係数が登録されたテーブル、を１つ以上保持し、前記パラメータ生成手段から伝送路パラメータが入力された場合には、当該伝送路パラメータが示す伝送路状態に対応するテーブルを出力するテーブル管理手段と、前記伝送路利得算出手段で算出された伝送路利得と、前記テーブル管理手段から出力されたテーブルと、に基づいて信号位置それぞれにおける伝送路推定値を算出する伝送路推定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、伝送路推定を積和演算のみで行うことが可能となり、演算量を削減できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる受信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の周波数領域処理部の構成例を示す図である。 図３は、ＯＦＤＭ信号のフレーム構成の一例を示す図である。 図４は、重み付けテーブル部が保持しておく重み付け係数テーブルを説明するための図である。 図５は、実施の形態２の周波数領域処理部の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。 図７は、実施の形態３において複数の漏洩同軸ケーブルと複数の受信アンテナを用いて、空間多重を行う例を示す図である。

以下に、本発明にかかる受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
本実施の形態においては、一例として、分散パイロットを用いたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）通信の受信装置を説明する。

図１は、本発明にかかる受信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態の受信装置は、マルチキャリア信号を受信するアンテナ１と、アンテナ１で受信されたＲＦ（Radio Frequency）信号Ｓ１１をベースバンドアナログ信号Ｓ２１に変換するアナログ部２と、入力されたベースバンドアナログ信号Ｓ２１をバースバンドデジタル信号Ｓ３１に変換するＡＤ変換部３と、バースバンドデジタル信号Ｓ３１からＧＩ（Guard Interval）を除去する時間領域処理部４と、時間領域処理部４から出力されたＧＩ除去時間信号Ｓ４１を周波数信号Ｓ５１に変換するＦＦＴ部５と、周波数信号Ｓ５１に対して後述する信号処理を実行して復調軟判定ビット系列Ｓ６１を生成する周波数領域処理部６と、復調軟判定ビット系列Ｓ６１に対して誤り訂正処理を実行して復号ビット系列Ｓ７１を生成する誤り訂正復号部７と、を備える。

このような構成の受信装置において、周波数領域処理部６は、特徴的な処理を実行することにより、従来よりも少ない演算量で高精度に伝送路を推定する。

図２は、周波数領域処理部６の構成例を示す図である。図示したように、周波数領域処理部６は、パイロット分離部６１、レプリカ生成部６２、レプリカ乗算部６３、伝送路パラメータ推定部６４、テーブル選択部６５、重み付けテーブル部６６、伝送路推定部６７、伝送路等化部６８およびデマッピング部６９を備える。

パイロット分離部６１は、ＦＦＴ部５から入力された周波数信号Ｓ５１をデータシンボル成分（データ信号Ｓ６１１）とパイロットシンボル成分（パイロット信号Ｓ６１２）に分離する。

レプリカ生成部６２は、パイロットシンボル成分のレプリカを生成し、レプリカ乗算部６３（伝送路利得算出手段に相当）は、このレプリカ（信号Ｓ６２１）をパイロット信号Ｓ６１２へ乗算してパイロット成分の伝送路利得Ｓ６３１を生成する。

伝送路パラメータ推定部６４（パラメータ生成手段に相当）は、周波数信号Ｓ５１に基づいて、推定伝送路パラメータＳ６４１を生成する。

テーブル選択部６５は、推定伝送路パラメータＳ６４１に基づいて、テーブル選択信号Ｓ６５１を生成する。

重み付けテーブル部６６は、１つ以上の重み付け係数テーブルを保持しており、テーブル選択信号Ｓ６５１に基づいて、保持しているテーブルの中の１つを選択し、それをテーブル値Ｓ６６１として出力する。なお、重み付けテーブル部６６はテーブル選択部６５とともに、テーブル管理手段を構成する。

伝送路推定部６７は、パイロット成分の伝送路利得Ｓ６３１と、テーブル値Ｓ６６１とに基づいて伝送路推定を行い、推定結果を伝送路推定値Ｓ６７１として出力する。

伝送路等化部６８は、伝送路推定値Ｓ６７１およびデータ信号Ｓ６１１に基づいて、等化後のデータ信号Ｓ６８１を生成する。

デマッピング部６９は、等化後のデータ信号Ｓ６８１をデマッピングして復調軟判定ビット系列Ｓ６１を生成する。

ここで、重み付けテーブル部６６の詳細について説明する。重み付けテーブル部６６は、Ｔ種類（Ｔは１以上の整数）の重み付け係数テーブル６６−ｔ（０≦ｔ≦Ｔ−１）からなる。

また、各重み付け係数テーブル６６−ｔには、１６シンボル，３２サブキャリアの計５１２個全ての成分(k,l)（0≦k≦31，0≦l≦15）について、以下の２種類の値（ＡおよびＢ）が、推定に用いるパイロット数Ｍ個分（0≦M≦31）が記載されている。推定に用いるパイロット数Ｍが大きいほど推定精度が高くなるが、それに伴って演算量は大きくなる。便宜上、本実施の形態では、Ｍ＝４として説明を行う。

Ａ：伝送路推定に使用するパイロットシンボルの座標(K,L)
（K，Lはパイロットシンボルが挿入されている場所のいずれかの座標）
Ｂ：伝送路推定に使用するＡのパイロットシンボルの重み（Ａに対応するパイロットシンボルの重み）

上記Ａの選択方法、および上記Ｂの算出方法は、先に示した非特許文献１に以下の通り記載されている。

＜Ａの選択方法＞
サブキャリア方向，ＯＦＤＭシンボル方向の２次元平面上で、伝送路を推定したい(k,l)成分に最も「近い」パイロットから順番に、所定数（Ｍ個）のパイロットを選択する。ここで言う「近い」とは、パイロットシンボルの座標を(K,L)、シンボルレート正規化ドップラ周波数ｆｄ、シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間ｄｓとした場合に、次式（１）で示される距離ｄが小さいことを指す。
ｄ＝｛(K-k)*ｆｄ｝²＋｛(L-l)*ｄｓ｝² …(１)

ｆｄが小さいほど時間（シンボル）方向の相関が大きく、ｄｓが小さいほど周波数（サブキャリア）方向の相関が大きい。式（１）に従って使用するパイロットを選択するということは、(k,l)成分の伝送路推定値をより精度良く推定するために、(k,l)成分と相関の大きいパイロット成分を選択するということを意味する。

＜Ｂの算出方法＞
(k,l)成分の推定に用いるＭ個（本実施の形態では４個）のパイロットに対する最適な重み付け係数ベクトルｗ(k,l)は、使用する４個のパイロットシンボル同士の自己相関行列Φ、および推定を行う(k,l)成分と４個のパイロットの相互相関ベクトルθ(k,l)により次式（２）で表される。なお、「Ｔ」は転置を示す。
ｗ^T(k,l)＝θ^T(k,l)Φ^-1 …(２)

ここで、伝送路を広義定常であると仮定すると、伝送路推定値を求めたい（k,l）成分と、＜Ａの選択方法＞で式（１）に従って選択されたパイロット(K_m,L_m)（0≦m≦3）との相互相関値θ(k-K_m,l-L_m)、及び(K_m,L_m)とそれ自身を含む４個のパイロット(K_m',L_m')（0≦m'≦3）との相関ベクトルΦ(K_m-K_m',L_m-L_m')は、信号対雑音電力比ｓｎを用いて式（３），式（４）のように表される。また、使用する全パイロット同士の相関行列Φは、Φ(K_m-K_m',L_m-L_m')を用いて式（５）のように表される。

θ(k-K_m,l-L_m)＝sinc(2π*fd*(k-K_m))*sinc(2π*ds*(l-L_m)) …(３)
Φ(K_m-K_m',L_m-L_m')＝δ(K_m-K_m',L_m-L_m')／ｓｎ＋θ(K_m-K_m',L_m-L_m') …(４)
Φ＝(Φ(K₀-K_m',L₀-L_m'),Φ(K₁-K_m',L₁-L_m'),Φ(K₂-K_m',L₂-L_m'),Φ(K₃-K_m',L₃-L_m'))…(５)

以上が非特許文献１に記載されているＡの選択方法及びＢの算出方法であるが、背景技術の項で説明したように、Ｂの算出方法では、全ての(k,l)成分について、式（２）のｗ^T(k,l)を算出するため、式（５）に示すΦの逆行列を算出していた。

ここで、式（１），式（３）〜式（５）に着目すると、ｄ，θ，Φともに、算出に必要な値は、伝送路推定値を求めたい(k,l)成分と使用するパイロットの位置関係、および伝送路パラメータのみに依存し、受信した信号には依存しない。また、(k,l)成分とその伝送路推定で使用するパイロットの位置関係はフレーム内のパイロットの座標配置を決定すれば、式（１）より伝送路パラメータのみに依存して定まるため、伝送路パラメータのみを決定すれば式（２）のｗ(k,l)は一意に定まる。

通信システムにより、伝送路パラメータの変動範囲はある程度絞られるため、少数の重み付け係数テーブルで伝送路の状態に応じて最適に近い伝送路推定を行うことが可能となる。

つづいて、本実施の形態の受信装置の詳細動作について、図面を参照しながら説明する。まず、この受信装置が想定する条件について示す。

図３は、本実施の形態の受信装置が復調するＯＦＤＭ信号のフレーム構成の一例を示す図である。図３において、白塗りの四角形（□）および黒塗りの四角形は、１サブキャリアシンボル成分を表しており、横方向はサブキャリア，縦方向はシンボルを表している。１フレームは３２サブキャリア，１６シンボルの構成とし、□はデータシンボル成分を表し，残りはパイロットシンボル成分を表す。

パイロットシンボル成分は、送信側および受信側双方において既知のビット系列をＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）変調したものであり、図３に示した構成例では、１フレームに３２個含まれる。

データシンボル成分は、受信側において既知でないビット系列を送信側で２５６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調したシンボルとし、１フレーム内にパイロットシンボル３２個を除いた４８０個含まれる。

また、遅延波による干渉対策として、ＯＦＤＭ信号１シンボルにつきＧＩが４サンプル付加されているものとする。

また、本実施の形態では、重み付けテーブル部６６が保持しておく重み付け係数テーブルを、図４に示したような、８つの伝送路状態にそれぞれ対応させた８種類（テーブル＃０〜＃７）とする。すなわち、重み付けテーブル部６６は、１フレーム内に配置されるパイロットシンボルそれぞれに対応する複数の重み付け係数が記載されたテーブルを８種類保持しており、各テーブルに含まれる重み付け係数は、伝送路状態に応じた値となっている。たとえばテーブル＃０は、ｆｄ（シンボルレート正規化ドップラ周波数）とｄｓ（シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間）が小さく、なおかつｓｎ（信号対雑音電力比）が大きい状態の伝送路推定で使用する重み付け係数がテーブル化されたものである。

各テーブルには、フレーム内の各(k,l)成分（データシンボルが配置される４８０個の成分）とその伝送路推定に使用されるＭ個（本実施の形態では４個）のパイロットの組み合わせそれぞれに対する重み付け係数が含まれる。すなわち、１テーブルあたり４８０×Ｍ個のレコード（対応付けられた情報の列）が含まれ、１つのレコードには、処理対象（伝送路推定対象）の成分の識別情報（たとえば座標(k,l)）と、その成分における伝送路推定で使用する４個のパイロットシンボルの識別情報（たとえば座標）と、これら４個の各パイロットシンボルにそれぞれ対応する４つの重み付け係数が含まれる。

次に、図１〜図４に基づいて、受信装置の詳細動作を説明する。

本実施の形態の受信装置において、受信アンテナ１は、図示を省略した送信機から送信された信号（図３に示したフレーム構成を持つＯＦＤＭ信号）を受信し、受信信号Ｓ１１としてアナログ部２に入力させる。アナログ部２は、入力された受信信号Ｓ１１をダウンコンバートしてベースバンドアナログ信号Ｓ２１に変換し、ＡＤ変換部３へ出力する。ここで、アナログ部２は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）、アナログＬＰＦ（Low Pass Filter）、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）およびＡＦＣ（Automatic Frequency Control）のいずれか一つ以上を含んでも良い。

ＡＤ変換部３は、入力されたベースバンドアナログ信号Ｓ２１のサンプリングを行ってベースバンドディジタル受信信号Ｓ３１に変換し、時間領域処理部４へ出力する。

時間領域処理部４は、入力されたベースバンドディジタル受信信号Ｓ３１からＧＩを除去してＧＩ除去時間信号Ｓ４１に変換し、ＦＦＴ部５へ出力する。なお、時間領域処理部４は、入力されたベースバンドディジタル受信信号Ｓ３１からＧＩを除去する前に、相関処理を実施してシンボル同期をとる処理およびフレーム同期をとる処理のいずれか一つ以上を含んでも良い。

ＦＦＴ部５は、入力されたＧＩ除去時間信号Ｓ４１を３２サンプルごとにシリアル／パラレル変換して３２ポイントＦＦＴを実行する。また、ＦＦＴを実行して得られた周波数信号を３２ポイントごとにパラレル／シリアル変換し、その結果得られた信号を周波数信号Ｓ５１として周波数領域処理部６へ出力する。

周波数領域処理部６（図２参照）において、ＦＦＴ部５から入力された周波数信号Ｓ５１は、パイロット分離部６１および伝送路パラメータ推定部６４へ入力される。

周波数領域処理部６のパイロット分離部６１は、入力された周波数信号Ｓ５１をデータ成分（図３の□で示した成分に相当）とパイロット成分に分離し、データ成分は受信データ信号Ｓ６１１として伝送路等化部６８へ出力し、また、パイロット成分は受信パイロット信号Ｓ６１２としてレプリカ乗算部６３へ出力する。

レプリカ生成部６２は、既知系列をＢＰＳＫ変調することにより、受信パイロット信号Ｓ６１２に対応するレプリカ信号Ｓ６２１を生成する。また、レプリカ信号Ｓ６２１をレプリカ乗算部６３へ出力する。

レプリカ乗算部６３は、パイロット分離部６１から入力された受信パイロット信号Ｓ６１２に対し、レプリカ生成部６２から入力されたレプリカ信号Ｓ６２１の複素共役を乗算してパイロット伝送路利得Ｓ６３１を算出する。また、パイロット伝送路利得Ｓ６３１を伝送路推定部６７へ出力する。

伝送路パラメータ推定部６４は、入力された周波数信号Ｓ５１に基づいて、伝送路の状態を示す推定伝送路パラメータＳ６４１を生成し、テーブル選択部６５へ出力する。ここで、推定伝送路パラメータＳ６４１は、たとえば、シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ），シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ），信号対雑音電力比（ｓｎ）とする。ただし、これらのｆｄ，ｄｓ，ｓｎの中のいずれか１つまたは２つとしてもよい。また、本実施の形態では伝送路パラメータ推定部６４への入力信号を周波数信号Ｓ５１としているが、この限りではなく、上述したベースバンドディジタル受信信号Ｓ３１、ＧＩ除去後時間信号Ｓ４１、周波数信号Ｓ５１、受信パイロット信号Ｓ６１２、レプリカ信号Ｓ６２１およびパイロット伝送路利得Ｓ６３１の中のいずれか一つ、または２つ以上をパラメータ推定部６４への入力としてもよい。各パラメータの生成方法については特に規定しない。

テーブル選択部６５は、伝送路パラメータ推定部６４から入力された推定伝送路パラメータＳ６４１に基づいて、重み付けテーブル部６６で保持されている８種類の重み付け係数テーブルのうちの１つを示すテーブル選択信号Ｓ６５１を生成し、重み付けテーブル部６６へ出力する。具体的には、テーブル選択部６５は、入力された推定伝送路パラメータＳ６４１（ここでは、上述したとおりｆｄ，ｄｓ，ｓｎとする）に含まれる各パラーメータを、対応する所定のしきい値と比較し、比較結果に応じた値のテーブル選択信号Ｓ６５１を生成する。たとえば、各しきい値を図４に示したＦＤｔｈ（ドップラ周波数を判定するためのしきい値），ＤＳｔｈ（マルチパス最大遅延時間を判定するためのしきい値），ＳＮｔｈ（信号対雑音電力比を判定するためのしきい値）とし、これらのしきい値と各パラメータ（ｆｄ，ｄｓ，ｓｎ）の大小関係に応じて、‘０’〜‘７’のいずれかの数値を示すテーブル選択信号Ｓ６５１を生成する。テーブル選択信号Ｓ６５１の値をどれにするかは、以下のように決定する。

・テーブル選択信号‘０’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）≧ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）＜ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）＜ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘１’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）≧ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）≧ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）＜ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘２’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）≧ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）＜ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）≧ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘３’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）≧ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）≧ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）≧ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘４’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）＜ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）＜ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）＜ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘５’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）＜ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）≧ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）＜ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘６’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）＜ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）＜ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）≧ＤＳｔｈ
・テーブル選択信号‘７’出力条件
信号対雑音電力比（ｓｎ）＜ＳＮｔｈ かつ
シンボルレート正規化ドップラ周波数（ｆｄ）≧ＦＤｔｈ かつ
シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間（ｄｓ）≧ＤＳｔｈ

重み付けテーブル部６６は、８種類の重み付け係数テーブルに‘０’〜‘７’の番号を付与して管理しておき、テーブル選択部６５からテーブル選択信号Ｓ６５１が入力されると、この信号が示している番号に対応するテーブルを選択し、そのテーブル値Ｓ６６１（選択したテーブルに登録されている情報）を伝送路推定部６７へ出力する。

伝送路推定部６７は、入力されたパイロット伝送路利得Ｓ６３１およびテーブル値Ｓ６６１に基づいて、１フレーム内の(k,l)成分（データシンボルが配置されている成分）それぞれについての伝送路推定値を算出する。具体的には、伝送路推定部６７は、まず、テーブル値Ｓ６６１を確認し、処理対象としている(k,l)成分の伝送路推定値算出で使用する４個のパイロット伝送路利得Ｓ６３１を把握し、次に、これら４個のパイロット伝送路利得と対応する４つの重み付け係数ベクトルとを積和演算し、得られた演算結果を、(k,l)成分（処理対象としている成分）の伝送路推定値とする。以上の処理を１フレーム内の各成分（データシンボルが配置されている成分）に対して実行することにより、１フレーム内のデータシンボルが配置されている４８０個の成分（座標）それぞれについての伝送路推定値を算出する。算出した４８０個の伝送路推定値は伝送路推定値Ｓ６７１として伝送路等化部６８へ出力する。

伝送路等化部６８は、パイロット分離部６１から入力された各データ信号Ｓ６１１を、その座標(k,l)に対応する伝送路推定値Ｓ６７１（伝送路推定部６７から出力された上記５１２個の伝送路推定値のうち、処理対象のデータ信号に対応する１つの伝送路推定値）で除算することにより、等化後のデータ信号Ｓ６８１を生成する。

なお、本実施の形態の伝送路等化部６８は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）を想定していないが、ＭＩＭＯ分離可能な送受信アンテナ数と、送信アンテナ数×受信アンテナ数分の伝送路推定値を入力とし、ＭＩＭＯに対応した伝送路等化を行うようにしてもよい。

デマッピング部６９は、伝送路等化部６８から出力された、等化後のデータ信号Ｓ６８１に対して、信号の送信側で適用している変調方式（本実施の形態では２５６ＱＡＭとなる）に対応した復調処理を行い、軟判定ビット系列Ｓ６１を誤り訂正復号部７へ出力する。

誤り訂正復号部７は、入力された軟判定ビット系列Ｓ６１に対して誤り訂正処理を行い、復号ビット系列Ｓ７１を出力する。誤り訂正復号部７は、たとえば、ターボ復号にて誤り訂正を行う。もちろん、他の復号方法を適用してもよい。

このように、本実施の形態の受信装置は、伝送路推定で使用する重み付け係数のテーブルを、伝送路の状態を示すパラメータ（たとえば、上述したｆｄ，ｄｓ，ｓｎ）のとりうる値に対応させて複数用意しておき、伝送路推定を行う際には、伝送路の状態に基づいて最適なテーブルを特定し、そのテーブルを使用して伝送路推定を行うこととした。具体的には、各パラメータをしきい値判定することによりテーブルを特定し、この特定したテーブルに含まれるデータを使用して伝送路推定を行うこととした。これにより、伝送路の変動が大きい場合、小さい場合それぞれに適した伝送路推定を積和演算のみで実現できるようになり、演算量を削減できる。

なお、本実施の形態では、説明を簡単化するために、１フレーム内の(k,l)成分ごとに異なる重み付け係数を対応付けて、１テーブルあたり４８０×４個のレコードが含まれるようにした場合の例について説明したが、以下のようにすることで、テーブル化して保持しておくデータ量を削減することが可能である。すなわち、パイロットシンボルが周期的に配置されている場合（たとえば図３に示したような配置の場合）、データシンボルが配置されている（k,l）成分の中には、近隣の４つのパイロットシンボル（伝送路推定で使用するパイロットシンボル）との位置関係が同一となるものが複数含まれる。そのため、近隣の４つのパイロットシンボルとの位置関係が同一となっている成分の伝送路推定では、同一の重み付け係数を使用することが可能である。よって、近隣の４つのパイロットシンボルとの位置関係が同一となっている各成分に対応する重み付け係数を共通化することにより、テーブル化して保持しておく情報量を削減できる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の受信装置について説明する。上記の実施の形態１では、伝送路パラメータを推定し、その結果により重み付け係数テーブルを選択するように構成した受信装置について説明したが、本実施の形態では、伝送路パラメータの推定を省略した上で、最適な重み付け係数テーブルを用いて伝送路推定を行う受信装置について説明する。

図５は、実施の形態２の受信装置が備える周波数領域処理部の構成例を示す図である。本実施の形態の周波数領域処理部６ａは、実施の形態１で説明した周波数領域処理部６（図２参照）の伝送路パラメータ推定部６４、テーブル選択部６５および重み付けテーブル部６６を、重み付けテーブル６６ａ、パイロット伝送路推定部７０、推定誤差計算部７１および推定誤差比較部７２に置き換えたものである。また、パイロット伝送路推定部７０、推定誤差計算部７１および推定誤差比較部７２は、テーブル特定手段を構成する。なお、図２に示した周波数領域処理部６と同じ構成要素および同じ信号については、図２と同一の符号を付して説明を省略する。また、実施の形態１と同様に、図３に示したフレーム構成および図４に示した８種類の重み付け係数テーブルを使用する場合の例を説明する。

本実施の形態の受信装置においては、レプリカ乗算部６３は、生成したパイロット伝送路利得Ｓ６３１を伝送路推定部６７、パイロット伝送路推定部７０および推定誤差計算部７１へ出力する。

重み付けテーブル部６６ａ（テーブル保持手段に相当）は、実施の形態１の重み付けテーブル部６６と同様に、入力されたテーブル選択信号Ｓ７２１に対応する重み付け係数テーブルを伝送路推定部６７へ出力する。ただし、本実施の形態では、重み付けテーブル部６６ａで保持されている各テーブルが、パイロットシンボルが配置されている成分も含んだ５２０個の(k,l)成分すべてについてのレコード（各成分にそれぞれ対応する５２０個のレコード）を含むものとする。また、テーブル選択信号Ｓ７２１は、推定誤差比較部７２で生成されたものとなる。また、重み付けテーブル部６６ａは、１フレームに含まれる３２個のパイロット成分について、８種類のテーブル値Ｓ６６２をテーブル番号の小さい順にパイロット伝送路推定部７０へ出力する。

パイロット伝送路推定部７０は、重み付けテーブル部６６ａから入力されたパイロット成分のテーブル値Ｓ６６２（伝送路状態に応じた重み付け係数）と、レプリカ乗算部６３から入力されたパイロット伝送路利得Ｓ６３１とを積和演算することで、３２個のパイロット成分の伝送路推定値を算出する。パイロット伝送路推定部７０は、この処理を８種類のテーブル全てについて行い、各テーブルに対応する伝送路推定値を、伝送路推定値Ｓ７０１として順に推定誤差計算部７１へ出力する。すなわち、このパイロット伝送路推定部７０は、伝送路推定の対象としている成分の近隣の４個のパイロットシンボルを用いた推定結果（パイロット伝送路利得Ｓ６３１）とテーブル値Ｓ６６２とに基づいて、１成分あたり８個の伝送路推定値を算出する。

推定誤差計算部７１は、パイロット伝送路推定部７０から入力された各パイロット伝送路推定値Ｓ７０１（伝送路推定の対象成分の近隣のパイロットシンボルと８種類の重み付け係数テーブルとを用いて算出した伝送路推定値）と、レプリカ乗算部６３から入力されたパイロット伝送路利得Ｓ６３１（伝送路推定の対象成分に配置されているパイロットシンボルから直接求めた伝送路推定値）との誤差電力（電力の差）を計算し、さらに、パイロットシンボル３２個分の誤差電力を加算して合計誤差電力を得る。推定誤差計算部７１は、この合計誤差電力の計算をパイロット伝送路推定部７０から順に出力される８通りのパイロット伝送路推定値Ｓ７０１についてそれぞれ行い、各テーブルに対応する合計誤差電力Ｓ７１１をテーブル番号に従った順番で推定誤差比較部７２へ出力する。

ここで、パイロット伝送路推定部７０から入力されるパイロット伝送路推定値Ｓ７０１のうち、その時点の伝送路状態に対応するテーブル値を用いて算出されたものは、他のテーブルを用いて算出されたものと比較して、伝送路推定の対象成分に配置されているパイロットシンボルから直接求めた伝送路推定値であるパイロット伝送路利得Ｓ６３１に近い値となるはずである。

よって、推定誤差比較部７２は、テーブル番号順に入力された８通りの合計誤差電力Ｓ７１１を確認し、合計誤差電力が最も小さくなるテーブルの番号を示すテーブル選択信号Ｓ７２１を生成して重み付けテーブル部６６ａへ出力する。

以上のようにすることで、実施の形態１で必要であった伝送路パラメータの推定を省略した上で、８通りのテーブルの中から最も誤差の小さいテーブル（その時点の伝送路状態に対応した最適なテーブル）を選択してデータ成分の伝送路推定を行うことが可能となる。このような構成を適用した場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態１に記載の受信装置及び実施の形態２に記載の受信装置を、漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ：Leaky CoaXial cable）を用いた移動体通信において使用する例を示した図である。

図６に示した通信システムにおいて、基地局８と中継器９は光ファイバケーブルまたは同軸ケーブルのいずれかを用いて接続されており、基地局８は、アナログ変調信号またはデジタル変調信号のいずれかの信号Ｓ８１を送信し、この信号Ｓ８１は中継器９に入力される。

中継器９は、受信した信号Ｓ８１を増幅して、漏洩同軸ケーブル１０にアナログ信号Ｓ９１を出力する。なお、中継器９は、デジタル−アナログ変換機能、信号増幅機能のいずれか１つ以上を含んでも良い。

漏洩同軸ケーブル１０は、一端から入力されたアナログ信号Ｓ９１を伝送するとともにケーブルに設けられたスリットから、無線信号Ｓ１０１として出力する。

漏洩同軸ケーブル１０の脇を移動する移動局１１は、漏洩同軸ケーブル１０から出力された無線信号Ｓ１０１をアンテナで受信し、実施の形態１または実施の形態２で説明した受信装置を用いて信号の復調を行う。

通信システムをこのように構成することにより、実施の形態１および２で説明した受信装置を、漏洩同軸ケーブルを用いた移動体通信においても適用することが可能である。

また、上記の漏洩同軸ケーブルを用いた通信システムの変形例として、図７に示した通信システムが考えられる。図７に示した通信システムでは、２つ以上の複数の漏洩同軸ケーブル１０および１２から出力された異なる無線信号Ｓ１０１及びＳ１２１を、移動局１１に設置された２つ以上の複数のアンテナで同時に受信するようにしている。このように、漏洩同軸ケーブルを用いた移動体通信においても、空間多重した信号を復調することが可能である。

以上のように、本発明にかかる受信装置は、マルチキャリア信号を受信する場合に有用であり、特に、伝送路推定を少ない演算量で実行する受信装置に適している。

１ アンテナ
２ アナログ部
３ ＡＤ変換部
４ 時間領域処理部
５ ＦＦＴ部
６，６ａ 周波数領域処理部
７ 誤り訂正復号部
８ 基地局
９ 中継器
１０，１２ 漏洩同軸ケーブル
１１ 移動局
６１ パイロット分離部
６２ レプリカ生成部
６３ レプリカ乗算部
６４ 伝送路パラメータ推定部
６５ テーブル選択部
６６，６６ａ 重み付けテーブル部
６７ 伝送路推定部
６８ 伝送路等化部
６９ デマッピング部
７０ パイロット伝送路推定部
７１ 推定誤差計算部
７２ 推定誤差比較部

Claims (6)

1. 所定数のシンボルからなるフレームごとにパイロット信号が周期的に配置されたマルチキャリア信号の受信装置であって、
   パイロット信号のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
   前記レプリカの複素共役をフレーム内の各受信パイロット信号にそれぞれ乗算し、時間および周波数により示されるパイロット信号位置それぞれにおける伝送路利得を算出する伝送路利得算出手段と、
   受信信号に基づいて、伝送路状態を示す１つ以上の伝送路パラメータを生成するパラメータ生成手段と、
   パイロット信号が配置されていない位置それぞれについての、特定の伝送路状態における伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報、および当該情報が示す各伝送路推定値を重み付けするための重み付け係数が登録されたテーブル、を１つ以上保持し、前記パラメータ生成手段から伝送路パラメータが入力された場合には、当該伝送路パラメータが示す伝送路状態に対応するテーブルを出力するテーブル管理手段と、
   前記伝送路利得算出手段で算出された伝送路利得と、前記テーブル管理手段から出力されたテーブルと、に基づいて信号位置それぞれにおける伝送路推定値を算出する伝送路推定手段と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記パラメータ生成手段は、シンボルレート正規化ドップラ周波数、シンボル周期正規化マルチパス最大遅延時間および信号対雑音電力比の中のうち、少なくとも１つを前記伝送路パラメータとして生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記伝送路推定手段は、伝送路推定値を算出する信号位置と、前記テーブル管理手段から出力されたテーブルに登録されている伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報とに基づいて、前記伝送路利得算出手段で算出された伝送路利得の中の一部の伝送路利得を選択し、さらに、当該選択した伝送路利得と当該テーブルに登録されている重み付け係数とに基づいて、当該信号位置における伝送路推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 所定数のシンボルからなるフレームごとにパイロット信号が周期的に配置されたマルチキャリア信号の受信装置であって、
   パイロット信号のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
   前記レプリカの複素共役をフレーム内の各受信パイロット信号にそれぞれ乗算し、時間および周波数により示されるパイロット信号位置それぞれにおける伝送路利得を算出する伝送路利得算出手段と、
   信号位置それぞれについての、特定の伝送路状態における伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報、および当該情報が示す各伝送路推定値を重み付けするための重み付け係数が登録されたテーブル、を複数保持するテーブル保持手段と、
   パイロット信号位置それぞれにおける伝送路推定値を、前記伝送路利得算出手段により算出された、推定対象位置以外のパイロット信号位置の伝送路利得と、前記テーブル保持手段で保持されているテーブルとに基づいて複数算出し、当該算出した複数の伝送路推定値それぞれを、前記伝送路利得算出手段により算出された、前記推定対象位置の伝送路利得と比較し、当該比較結果に基づいて、前記テーブル保持手段で保持されているテーブルの１つを特定するテーブル特定手段と、
   前記伝送路利得算出手段で算出された伝送路利得と、前記テーブル特定手段により特定されたテーブルと、に基づいて、パイロット信号が配置されていない位置それぞれにおける伝送路推定値を算出する伝送路推定手段と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
5. 前記伝送路推定手段は、伝送路推定値を算出する信号位置と、前記テーブル特定手段により特定されたテーブルに登録されている伝送路推定値の算出で利用するパイロット信号位置の伝送路推定値の情報とに基づいて、前記伝送路利得算出手段で算出された伝送路利得の中の一部の伝送路利得を選択し、さらに、当該選択した伝送路利得と当該テーブルに登録されている重み付け係数とに基づいて、当該信号位置における伝送路推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
6. 前記伝送路推定手段は、前記選択した伝送路利得と、前記選択した伝送路利得にそれぞれ対応する前記重み付け係数とを積和演算することにより伝送路推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項３または５に記載の受信装置。

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