JP2012004918A - 無線通信装置、受信方法およびそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を抑えながら種々の干渉が発生する場合でも良好な受信特性が得られること。
【解決手段】受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備え、第1の受信処理部と第2の受信処理部とを切り換えて使用することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備え、第1の受信処理部と第2の受信処理部とを切り換えて使用することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、無線通信装置、受信方法およびそのプログラムに関する。
無線通信においては、特に広帯域伝送の場合、先行して受信するパスに加え、建物や山などの障害物からの反射を経由する等して遅延して到来するパスが存在するために、シンボル間干渉(ISI:Inter Symbol Interference)が発生する。このように複数のパスが到来する環境をマルチパス環境という。例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;直交周波数分割多重)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access;直交周波数多元接続)、MC−CDM(Multi Carrier−Code Division Multiplexing;マルチキャリア−符号分割多重)などのマルチキャリア伝送では、マルチキャリアの時間領域の信号にガードインターバル(GI:Guard Interval)を付加することで、GI以内の遅延パスであればISIが生じることを防止する。しかしながら、GIを超える遅延パスが存在する場合、ISIに加え、FFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)の周期性が崩れるためにキャリア間干渉(ICI:Inter Carrier Interference)も生じる。また、受信装置が高速に移動している場合、1つのOFDMシンボル内における伝搬路変動が大きくなり、これによってもICIが生じる。ISIやICIは受信性能を大幅に劣化させる。
非特許文献1〜3には、ISIやICIを低減し、良好な受信特性(誤り率など)を得るための技術が記載されている。具体的に、非特許文献1〜3は、誤り訂正復号結果のビット対数尤度比(LLR:Log Likelihood Ratio)から送信信号のレプリカを作成し、それを用いて干渉を除去することで、良好な受信品質を実現するものである。非特許文献1では、送信信号レプリカを用いてマルチパスを複数のブロックに分割し、周波数領域で所望信号のみを処理することでISIおよびICIを抑圧する。非特許文献2では、送信信号レプリカを用いて、伝搬路変動が大きいときに発生するICIを時間領域で除去する。非特許文献3では、送信信号レプリカを用いて、GI長を超えるパスによって発生するISIとICIを時間領域で除去する。
K. Kato, R. Yamada, T. Yoshimoto, K. Shimezawa, M. Kubota, and N. Okamoto、「Multipath Division Turbo Equalization with Block Inter-Carrier Interference Cancellation in Cellular System with Amplify-and-Forward Relaying」in Proc. IEEE PIMRC 2009、2009年9月
伊藤、須山、府川、鈴木、「高速フェージングによるICIを除去するスキャッタードパイロット信号用OFDMターボ干渉キャンセル受信」電子情報通信学会技術報告、RCS2003−74、2003年7月
寒河江、須山、鈴木、府川、「ガードインターバルを超えるマルチパス遅延環境に対するスキャッタードパイロット信号用OFDMターボ等化受信」電子情報通信学会技術報告、RCS2003−64、2003年6月
しかしながら、非特許文献1〜3は、想定する干渉の除去処理により、多くの電力を消費するという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を抑えながら種々の干渉が発生する場合でも良好な受信特性が得られる無線通信装置、受信方法およびそのプログラムを提供することにある。
(1)この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の無線通信装置は、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備え、前記第1の受信処理部と前記第2の受信処理部とを切り換えて使用することを特徴とする。
(2)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を、受信した信号に基づいて決定する受信処理切換部をさらに備えることを特徴とする。
(3)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、前記受信した信号に基づく伝搬路推定値を用いて、前記決定を行うことを特徴とする。
(4)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値の時間変動を用いて、前記決定を行うことを特徴とする。
(5)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、前記時間変動が所定の閾値より大きいときは、前記第2の受信処理部の使用を決定することを特徴とする。
(6)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記伝搬路推定値の時間相関を、前記時間変動とすることを特徴とする。
(7)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値に基づく遅延波の最大遅延時間を用いて、前記決定を行うことを特徴とする。
(8)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値を構成する遅延波のうち、複素振幅の大きさが所定の閾値を上回るものを有効な遅延波であると判定し、前記有効な遅延波の最大遅延時間が所定の遅延閾値を上回ったときは、前記第2の受信処理部の使用を決定すること、を特徴とする。
(9)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記遅延閾値は、ガードインターバル長であることを特徴とする。
(10)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、使用している通信パラメータの値に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする。
(11)また、本発明の無線通信装置は、上述の無線通信装置であって、前記受信処理切換部は、受信した信号中の制御情報に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする。
(12)また、本発明の受信方法は、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備える無線通信装置における受信方法であって、前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を決定する過程を有することを特徴とする。
(13)また、本発明のプログラムは、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備える無線通信装置のコンピュータに、前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を決定する手順を実行させる。
この発明によれば、消費電力を抑えながら種々の干渉が発生する場合でも良好な受信特性が得られる。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システムは、情報データを送信する送信装置a1と、送信装置a1が送信した情報データを受信する受信装置b1(無線通信装置)とを含んで構成される。図1は、本実施形態に係る送信装置の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、送信装置a1は、パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT(逆高速フーリエ変換;Inverse Fast Fourier Transform)部a105、GI挿入部a106、及び送信部a107を含んで構成される。送信装置a1には、送信アンテナa108が接続される。なお、送信装置a1は、送信アンテナa108を含んで構成されていてもよい。
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システムは、情報データを送信する送信装置a1と、送信装置a1が送信した情報データを受信する受信装置b1(無線通信装置)とを含んで構成される。図1は、本実施形態に係る送信装置の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、送信装置a1は、パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT(逆高速フーリエ変換;Inverse Fast Fourier Transform)部a105、GI挿入部a106、及び送信部a107を含んで構成される。送信装置a1には、送信アンテナa108が接続される。なお、送信装置a1は、送信アンテナa108を含んで構成されていてもよい。
パイロット生成部a101は、受信装置b1がその波形(あるいは、その信号系列)の複素振幅値を予め記憶するパイロットシンボルを生成し、マッピング部a104に出力する。
符号部a102は、受信装置b1に送信する情報データDの情報ビットに対して畳込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check:低密度パリティ検査)符号などの誤り訂正符号を用いて符号化し、符号化ビットを生成する。符号部a102は、生成した符号化ビットを変調部a103に出力する。
変調部a103は、符号部a102から入力された符号化ビットを、PSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)やQAM(Quadrature amplitude modulation:直交振幅変調)などの変調方式を用いて変調し、変調シンボルを生成する。変調部a103は、生成した変調シンボルをマッピング部a104に出力する。
符号部a102は、受信装置b1に送信する情報データDの情報ビットに対して畳込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check:低密度パリティ検査)符号などの誤り訂正符号を用いて符号化し、符号化ビットを生成する。符号部a102は、生成した符号化ビットを変調部a103に出力する。
変調部a103は、符号部a102から入力された符号化ビットを、PSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)やQAM(Quadrature amplitude modulation:直交振幅変調)などの変調方式を用いて変調し、変調シンボルを生成する。変調部a103は、生成した変調シンボルをマッピング部a104に出力する。
マッピング部a104は、パイロット生成部a101から入力されたパイロットシンボル、及び変調部a103から入力された変調シンボルを、予め定められたマッピング情報に基づいてリソース(時間−周波数帯域)にマッピングして周波数領域の信号を生成し、生成した周波数領域の信号をIFFT部a105に出力する。なお、リソースとは、送信装置a1が送信するフレームにおいて1つのサブキャリアと1つの後述するFFT区間から成る、変調シンボルを配置する単位である。また、マッピング情報は、送信装置a1が決定し、送信装置a1から受信装置b1へ予め通知される。
IFFT部a105は、マッピング部a104から入力された周波数領域の信号を逆高速フーリエ変換することで、周波数−時間変換し、時間領域の信号を生成する。ここで、逆高速フーリエ変換を行う単位の時間区間をFFT区間という。IFFT部a105は、生成した時間領域の信号をGI挿入部a106に出力する。
GI挿入部a106は、IFFT部a105から入力された時間領域の信号に対して、FFT区間の信号毎にガードインターバルを付加する。ここで、ガードインターバルとは、FFT区間の信号の後方の一部を複製したものであるサイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix:CP)やゼロ区間が続くゼロパディング、Golay符号等を用いた既知信号等であり、GI挿入部a106は、このような信号をこのFFT区間の信号の前方に付加する。
GI挿入部a106は、IFFT部a105から入力された時間領域の信号に対して、FFT区間の信号毎にガードインターバルを付加する。ここで、ガードインターバルとは、FFT区間の信号の後方の一部を複製したものであるサイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix:CP)やゼロ区間が続くゼロパディング、Golay符号等を用いた既知信号等であり、GI挿入部a106は、このような信号をこのFFT区間の信号の前方に付加する。
なお、FFT区間と、GI挿入部a106がその時間区間の信号に付加したガードインターバルの時間区間(GI区間という)と、を併せてOFDMシンボル区間という。また、OFDMシンボル区間の信号をOFDMシンボルという。GI挿入部a106は、ガードインターバルを付加した信号を送信部a107に出力する。
なお、ガードインターバルをFFT区間の後方に挿入してもよい。例えば、サイクリックプレフィックスを用いる場合、FFT区間の前方の一部の複製をFFT区間の信号の後方に付加する。また、サイクリックプレフィックスの場合は、OFDMシンボル区間で周期性が保たれるようにすればよく、前記の限りではない。
なお、ガードインターバルをFFT区間の後方に挿入してもよい。例えば、サイクリックプレフィックスを用いる場合、FFT区間の前方の一部の複製をFFT区間の信号の後方に付加する。また、サイクリックプレフィックスの場合は、OFDMシンボル区間で周期性が保たれるようにすればよく、前記の限りではない。
送信部a107は、GI挿入部a106から入力された信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部a107は、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナa108から受信装置b1へ送信する。
図2は、本実施形態に係る受信装置b1の構成を示す概略ブロック図である。この図に示すように、受信装置b1は、受信部b102、受信処理切換部c1、第1の受信処理部b103、及び第2の受信処理部b104を含んで構成される。また、受信装置b1には、受信アンテナb101が接続される。なお、受信装置b1は、受信アンテナb101を含んで構成されていてもよい。
受信部b102は、送信装置a1が送信した送信信号を、受信アンテナb101を介して受信する。受信部b102は、受信した信号に対して、ベースバンド帯への周波数変換及びアナログ・デジタル変換を行い、受信信号RSを生成する。
受信処理切換部c1は、受信部b102から入力された受信信号RSに基づいて、第1の受信処理部b103を動作させるか、第2の受信処理部b104を動作させるかを決定する。受信処理切換部c1は、決定結果を示すON/OFF信号Oを出力する。受信処理切換部c1は、第1の受信処理部b103を動作させる場合はOFFを示すON/OFF信号Oを、第2の受信処理部b104を動作させる場合はONを示すON/OFF信号Oを出力する。ON/OFF信号Oは、例えば1ビットの信号とし、0をONに、1をOFFに割当てることで実現できる。第1の受信処理部b103は、受信信号RSに対して干渉除去を伴わない受信処理を行い、第2の受信処理部b104は、受信信号RSに対して干渉除去を伴う受信処理を行う。
受信処理切換部c1は、受信部b102から入力された受信信号RSに基づいて、第1の受信処理部b103を動作させるか、第2の受信処理部b104を動作させるかを決定する。受信処理切換部c1は、決定結果を示すON/OFF信号Oを出力する。受信処理切換部c1は、第1の受信処理部b103を動作させる場合はOFFを示すON/OFF信号Oを、第2の受信処理部b104を動作させる場合はONを示すON/OFF信号Oを出力する。ON/OFF信号Oは、例えば1ビットの信号とし、0をONに、1をOFFに割当てることで実現できる。第1の受信処理部b103は、受信信号RSに対して干渉除去を伴わない受信処理を行い、第2の受信処理部b104は、受信信号RSに対して干渉除去を伴う受信処理を行う。
具体的には、受信処理切換部c1は、受信部b102から入力された受信信号RSと、予め記憶するパイロットシンボルに基づいて、周波数応答を推定する。受信処理切換部c1は、推定した周波数応答、もしくはそれを用いて推定できるチャネルインパルス応答から、時間的に離れたもの同士を比較し、時間相関を測定する。具体的な方法は、動作原理と併せて後述する。
また、受信処理切換部c1は、推定した周波数応答から、チャネルインパルス応答を推定し、最大遅延パスの遅延時間を測定する。具体的な方法は、動作原理と併せて後述する。チャネルインパルス応答の推定は、最小二乗法やMMSE(Minimum Mean Square Error)等、既知の技術で実現できる。
また、受信処理切換部c1は、推定した周波数応答から、チャネルインパルス応答を推定し、最大遅延パスの遅延時間を測定する。具体的な方法は、動作原理と併せて後述する。チャネルインパルス応答の推定は、最小二乗法やMMSE(Minimum Mean Square Error)等、既知の技術で実現できる。
受信処理切換部c1は、伝搬路の時間変動が大きい(時間相関値が小さい)こと、又は、最大遅延時間がガードインターバルを超えていることを検出した場合、ON信号を第1の受信処理部b103及び第2の受信処理部b104に出力する。また、受信処理切換部c1は、上記以外のとき、すなわち、伝搬路の時間変動が小さい(時間相関が大きい)こと、および、最大遅延時間がガードインターバルを超えていないことを検出した場合、OFF信号を第1の受信処理部b103及び第2の受信処理部b104に出力する。なお、ここで、時間相関が小さいとは、時間相関が所定の閾値よりも小さいことを示し、時間相関が大きいとは、時間相関が所定の閾値よりも大きいことを示す。時間相関が所定の閾値と等しい場合については、時間相関が大きい場合に含めてもよいし、時間相関が小さい場合に含めてもよい。
第1の受信処理部b103は、受信処理切換部c1からON信号が入力された場合、動作を止める。これにより、電力を消費させないことができる。第1の受信処理部b103は、受信処理切換部c1からOFF信号が入力された場合、後述する第1の受信処理を行う。
第2の受信処理部b104は、受信部b102と直接繋げば、受信装置として動作できる。これは、例えば干渉除去技術を備える、既に完成したチップを用いること等で実現でき、干渉除去技術には、非特許文献1〜3のような手法のいずれを用いてもよい。第2の受信処理部b104は、受信処理切換部c1からOFF信号が入力された場合、動作を止める。これにより、電力を消費させないことができる。第2の受信処理部b104は、受信処理切換部c1からON信号が入力された場合、受信部b102から入力される受信信号に基づいて、干渉除去を伴う第2の受信処理を行う。なお、第2の受信処理では、干渉除去を行うため、第1の受信処理に比べて多くの電力を消費する。
第2の受信処理部b104は、受信部b102と直接繋げば、受信装置として動作できる。これは、例えば干渉除去技術を備える、既に完成したチップを用いること等で実現でき、干渉除去技術には、非特許文献1〜3のような手法のいずれを用いてもよい。第2の受信処理部b104は、受信処理切換部c1からOFF信号が入力された場合、動作を止める。これにより、電力を消費させないことができる。第2の受信処理部b104は、受信処理切換部c1からON信号が入力された場合、受信部b102から入力される受信信号に基づいて、干渉除去を伴う第2の受信処理を行う。なお、第2の受信処理では、干渉除去を行うため、第1の受信処理に比べて多くの電力を消費する。
図3は、第1の受信処理部b103の構成を示す概略ブロック図である。この図において、第1の受信処理部b103は、GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b113、復調部b114、復号部b115、及び動作制御部b116を含んで構成される。GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b113、復調部b114、復号部b115の各部が動作することで、第1の受信処理を行う。
GI除去部b111は、受信部b102から入力された受信信号RSから、ガードインターバルを除去することで、信号処理区間の時間領域の信号を抽出し、FFT部b112へ出力する。
GI除去部b111は、受信部b102から入力された受信信号RSから、ガードインターバルを除去することで、信号処理区間の時間領域の信号を抽出し、FFT部b112へ出力する。
FFT部b112は、GI除去部b111から入力された時間領域の信号を高速フーリエ変換することで、時間周波数変換を行い、変換結果である周波数領域の信号を復調部b114に出力する。
伝搬路推定部b113は、受信部b102から入力された受信信号RSと、予め記憶するパイロットシンボルに基づいて周波数応答を推定する。
また、伝搬路推定部b113は、予め記憶するパイロットシンボルを用い、パイロットシンボルが配置されるサブキャリア(パイロットサブキャリアという)において、雑音電力を測定する。具体的な算出方法は、動作原理と併せて後述する。
なお、本実施形態においては、受信処理切換部c1が伝搬路推定を行うため、第1の受信処理部b103は伝搬路推定部b113を持たず、復調部b114に入力する周波数応答の推定値を受信処理切換部c1から出力してもよい。
伝搬路推定部b113は、受信部b102から入力された受信信号RSと、予め記憶するパイロットシンボルに基づいて周波数応答を推定する。
また、伝搬路推定部b113は、予め記憶するパイロットシンボルを用い、パイロットシンボルが配置されるサブキャリア(パイロットサブキャリアという)において、雑音電力を測定する。具体的な算出方法は、動作原理と併せて後述する。
なお、本実施形態においては、受信処理切換部c1が伝搬路推定を行うため、第1の受信処理部b103は伝搬路推定部b113を持たず、復調部b114に入力する周波数応答の推定値を受信処理切換部c1から出力してもよい。
復調部b114は、伝搬路推定部b113から入力された周波数応答および雑音電力を用いて、ZF(Zero Forcing)基準、MMSE基準等のフィルタ係数を算出する。復調部b114は、算出したフィルタ係数を用いて、GI除去部b111から入力された周波数領域の信号の振幅と位相の変動の補償(伝搬路補償という)を行う。復調部b114は、伝搬路補償を行った信号を、送信装置a1から予め通知されたマッピング情報に基づいてデマッピングし、デマッピングした信号に対して、変調部a103の変調に応じた復調処理を行う。復調部b114は、復調処理の結果のビット対数尤度比(LLR;Log Likelihood Ratio)を復号部b115に出力する。
復号部b115は、復調部b114から入力されたビット対数尤度比に対して、例えば、最尤復号法(MLD;Maximum Likelihood Decoding)、最大事後確率(MAP;Maximum A posteriori Probability)、log−MAP、Max−log−MAP、SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)等を用いて、符号部a102の誤り訂正符号に応じた復号処理を行う。復号部b115は、この復号処理により、送信装置a1が送信した情報データを復元し、受信データRとして出力する。
動作制御部b116は、受信処理切換部c1が出力したON/OFF信号Oに基づき、第1の受信処理部b103を構成する各部(GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b113、復調部b114、復号部b115)の動作を制御する。動作制御部b116は、ON/OFF信号OがOFFを示すときは、各部を動作させ、ONを示すときは、各部を停止させる。
図4は、第2の受信処理部b104の一例であり、その構成を示す概略ブロック図である。第2の受信処理部b104は、GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b123、復調部b114、復号部b125、送信信号レプリカ生成部b126、干渉除去部b127、動作制御部b128を含んで構成される。第2の受信処理部b104(図4)と第1の受信処理部b103(図3)とを比較すると、伝搬路推定部b123と復号部b125と動作制御部b128の動作が異なり、送信信号レプリカ生成部b126と干渉除去部b127が追加されている。しかし、その他の構成要素(GI除去部b111、FFT部b112、復調部b114)が持つ機能は第1の受信処理部b103と同じである。第1の受信処理部と同じ機能の説明は省略する。
伝搬路推定部b123は、周波数応答を復調部b114に出力するだけでなく、ISI係数およびICI係数を干渉除去部b127に出力する。
復号部b125は、受信データRを出力するだけでなく、符号化ビットのLLRを送信信号レプリカ生成部b126に出力する。
送信信号レプリカ生成部b126は、復号部b125から入力されたLLRに基づいて送信信号レプリカを生成し、干渉除去部b127に出力する。
干渉除去部b127は、伝搬路推定部b123から入力されるISI係数およびICI係数と、送信信号レプリカ生成部b126から入力される送信信号レプリカに基づいて、周波数領域の受信信号からISI及びICIを除去し、復調部b114に出力する。
復号部b125は、受信データRを出力するだけでなく、符号化ビットのLLRを送信信号レプリカ生成部b126に出力する。
送信信号レプリカ生成部b126は、復号部b125から入力されたLLRに基づいて送信信号レプリカを生成し、干渉除去部b127に出力する。
干渉除去部b127は、伝搬路推定部b123から入力されるISI係数およびICI係数と、送信信号レプリカ生成部b126から入力される送信信号レプリカに基づいて、周波数領域の受信信号からISI及びICIを除去し、復調部b114に出力する。
動作制御部b128は、受信処理切換部c1が出力したON/OFF信号Oに基づき、第2の受信処理部b104を構成する各部(GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b123、復調部b114、復号部b125、送信信号レプリカ生成部b126、干渉除去部b127)の動作を制御する。動作制御部b128は、ON/OFF信号OがONを示すときは、各部を動作させ、OFFを示すときは、各部を停止させる。
図5は、本実施形態に係る受信信号の一構成例を示す概略図である。この図で示す例は、最大遅延がGI長を超えず、前のOFDMシンボルによる干渉は無い場合の例である。この図において、横軸は時間軸であり、予め定めた時間幅で区切られた離散時刻である。また、この図において、右斜め上がりの斜線でハッチングした領域は、ガードインターバルを示す。また、左斜め上がりの斜線でハッチングした領域は前後のOFDMシンボルの受信信号を示す。また、NはFFT(区間のポイント数(IFFT区間のポイント数でもある)、NgはGIのポイント数である。ここで、ポイント数とは離散時刻の数である。
図5は、受信信号が、先行波(0th path)と、3つの遅延波(1st path、2nd path、3rd path)とが合成された信号であることを示す。GI除去部b111は、ガードインターバルを除去することで、先行波(0th path)のFFT区間に該当する部分(k=Ng〜Ng+N−1)を信号処理区間として、その信号処理区間の信号を抽出する。図5の場合、この信号処理区間には、3つの遅延波についても、前後のOFDMシンボルの受信信号を含まないので、受信装置b1は、前後のOFDMシンボルによる干渉の生じない信号を抽出できる。
図6は、本実施形態に係る受信信号の別の構成例を示す概略図である。この図は、最大遅延がGI長を超え、前のOFDMシンボルによる干渉がある場合の図である。この図において、横軸は時間軸であり、予め定めた時間幅で区切られた離散時刻である。また、この図において、右斜め上がりの斜線でハッチングした領域は、ガードインターバルを示す。また、左斜め上がりの斜線でハッチングした領域は前のOFDMシンボルの受信信号を示す。図6は、受信信号が、先行波(0th path)と、11の遅延波(1st path、・・・、11th path)とが合成された信号であることを示す。
図6の場合、ガードインターバルを除去して抽出する信号処理区間(FFT区間)に前のOFDMシンボルの信号を含む(4つめ以降の遅延波)ので、ISIとICIが発生し、伝送特性が劣化する。この原理は、動作原理と併せて後述する。この場合、第2の受信処理部b104において、干渉除去処理を行い、伝送特性を改善させる。
<動作原理について>
以下、受信装置b1の動作原理について、図2および3を参照しながら説明をする。まず、干渉が発生する環境における受信信号のモデル化を行う。すなわち、最大遅延がガードインターバルを超え、1つのOFDMシンボル内の伝搬路変動が無視できないものとしてモデル化を行う。
受信部b102が受信した第iシンボルの第k離散時刻の受信信号ri,kは、次式(1)、(2)で表わされる。
以下、受信装置b1の動作原理について、図2および3を参照しながら説明をする。まず、干渉が発生する環境における受信信号のモデル化を行う。すなわち、最大遅延がガードインターバルを超え、1つのOFDMシンボル内の伝搬路変動が無視できないものとしてモデル化を行う。
受信部b102が受信した第iシンボルの第k離散時刻の受信信号ri,kは、次式(1)、(2)で表わされる。
ここで、Dは最大遅延時間の離散値、hi,d,kは第iシンボルの伝搬路番号dのパス(第dパスという)における第k離散時刻の複素振幅、si、kは第iシンボルの時間領域の送信信号であり、zi,kは第iシンボルの時間領域の雑音である。なお、d=0〜Dの複素振幅をまとめて、チャネルインパルス応答という。なお、伝搬路番号0のパスは、先行波のパスであり、伝搬路番号1以降のパスは、遅延波のパス(dth path)である。また、伝搬路番号dのパスは、先行波より、離散時刻dだけ遅延して受信装置b1に到達するパスである。また、NはFFT区間のポイント数、Si,nは第nサブキャリアの第iシンボルの変調信号、NgはGI区間のポイント数(図5参照)、jは虚数単位である。また、0≦k≦N+Ng−1であり、k−d<0のような場合はsi,k−d=si−1,k−d+N+Ngである。
受信信号ri,kのFFT区間に対して、FFT部b105にて、時間周波数変換を行った後の信号Ri,nは、次式(3)、(4)、(5)で表わされる。
受信信号ri,kのFFT区間に対して、FFT部b105にて、時間周波数変換を行った後の信号Ri,nは、次式(3)、(4)、(5)で表わされる。
ここで、式(3)の第2項はICIを表わし、第3項はISIを表わす。Zi,nは第nサブキャリアにおける雑音である。また、Wi,n,mは第mサブキャリアから第nサブキャリアへの信号のICI係数、Vi,n,mは第mサブキャリアから第nサブキャリアへのISI係数である。ISIの発生要因は、最大遅延がGI長を超える場合、すなわちD>Ngであることである。D≦Ngであれば、式(5)から分かるように、Vi,n,m=0となり、ISIは発生しない。また、ICIの発生要因は、最大遅延がGI長を超える場合と、1つのOFDMシンボル内での伝搬路変動が無視できない場合である。D≦Ngであれば、式(4)のうち、d=Ng+1からDまでの和の部分が無くなる。また、伝搬路の変動が無視できる場合、すなわちhi,d,k=hi,dである場合、m≠nの場合にd=0からNgまでの和の部分が0となる。
受信処理切換部c1は、2つの干渉発生要因である、ガードインターバル長を超える遅延波の有無と、伝搬路変動の大小とを検出する。これは、受信処理切換部c1において、伝搬路推定を行うことで実現される。
<伝搬路変動の検出>
まず、受信処理切換部c1による伝搬路変動の検出について説明する。図7は、本実施形態における送信フォーマットの第1の構成例を示す図である。図7において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。まず、図7のような、パイロットシンボルだけから構成されるOFDMシンボルを先頭に持つような送信フォーマットの場合を考える。この場合、先頭のOFDMシンボルにおける時間波形が既知となるので、受信処理切換部c1は、時間領域の伝搬路推定を行うことができる。この処理は、具体的にはRLS(Recursive Least Square;再帰最小二乗)アルゴリズムや、その他のアルゴリズム、例えばLMS(Least Mean Square;最小二乗平均)アルゴリズム等、既知の技術で実現することができる。これにより、複素振幅の推定値h’i0,d,kが計算される。なお、i0は、パイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルの番号を表わし、図7では先頭のOFDMシンボルの番号である。
まず、受信処理切換部c1による伝搬路変動の検出について説明する。図7は、本実施形態における送信フォーマットの第1の構成例を示す図である。図7において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。まず、図7のような、パイロットシンボルだけから構成されるOFDMシンボルを先頭に持つような送信フォーマットの場合を考える。この場合、先頭のOFDMシンボルにおける時間波形が既知となるので、受信処理切換部c1は、時間領域の伝搬路推定を行うことができる。この処理は、具体的にはRLS(Recursive Least Square;再帰最小二乗)アルゴリズムや、その他のアルゴリズム、例えばLMS(Least Mean Square;最小二乗平均)アルゴリズム等、既知の技術で実現することができる。これにより、複素振幅の推定値h’i0,d,kが計算される。なお、i0は、パイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルの番号を表わし、図7では先頭のOFDMシンボルの番号である。
順方向(過去から未来)のRLSアルゴリズム、あるいはLMSアルゴリズムを用いた場合、推定値の収束にある程度の時間区間を必要とする。すなわち、推定値そのものはk=0〜Ng+N−1について得られるが、信頼できる推定値は、ある離散時刻K以降、k=K〜Ng+N−1の範囲となる。Kの求め方は、RLSアルゴリズムやLMSアルゴリズムに関する既知技術である。例えば、RLSアルゴリズムやLMSアルゴリズムは、推定値を常に更新し続けるため、値が変動し続けるが、充分な精度が取れるようになってからは変動が小さくなる。この変動がある閾値より小さくなった最初の離散時刻をKとする等すればよい。
このとき、伝搬路番号dのパスにおける、時間差τに対する時間相関は、次式(6)のように求められる。
このとき、伝搬路番号dのパスにおける、時間差τに対する時間相関は、次式(6)のように求められる。
ここで、Y*はYの複素共役を表わす。変動が大きいか否かを判断するだけであるので、理想的にはτ=1にのみに対して相関値を求めればよい。ただし、この値は離散時刻にして1ポイントしか離れていないため、伝搬路変動が大きい場合でも時間相関値は大きめに算出される。計算に使えるビット数が限られている場合は、大きい値同士の区別が付けられなくなるので、τの値を大きくして比較しやすくする必要がある。これは、受信装置b1を設計する段階で決めてもよいし、設計段階では可変にしておき、受信装置b1のファームウェア、ソフトウェア等をアップデートするときに更新する等してもよい。
受信処理切換部c1は、全てのパスが同等の時間変動をするものと仮定し、時間差τに関する最終的な時間相関を次式(7)のように求める。
受信処理切換部c1は、全てのパスが同等の時間変動をするものと仮定し、時間差τに関する最終的な時間相関を次式(7)のように求める。
この時間相関値ρτが、所定の閾値(時間変動閾値とよぶ)より小さいときは、受信処理切換部c1は、伝搬路の時間変動が無視できる程度に小さい、すなわち変動が無いと判定する。逆に、この時間相関値ρτが、時間変動閾値より大きいときは、受信処理切換部c1は、伝搬路の時間変動が有ると判定する。この閾値は、計算機シミュレーションや運用後の実地調査の結果に基づいて、受信装置b1を作成するときに決めておいてもよいし、ある変数として保持しておき、受信装置b1のファームウェア、ソフトウェア等をアップデートするときに更新する等してもよい。
なお、全てのパスが同等の時間変動をするという仮定は、受信される波があらゆる方向からやってくるという仮定の下では正しいため、ビル等に囲まれる環境が想定される受信装置b1にとっては、正しい仮定といえるが、違う基準、例えば最悪ケースを考えてもよい。すなわち、受信処理切換部c1は、次式(8)のように計算した結果を、最終的な時間相関としてもよい。
なお、全てのパスが同等の時間変動をするという仮定は、受信される波があらゆる方向からやってくるという仮定の下では正しいため、ビル等に囲まれる環境が想定される受信装置b1にとっては、正しい仮定といえるが、違う基準、例えば最悪ケースを考えてもよい。すなわち、受信処理切換部c1は、次式(8)のように計算した結果を、最終的な時間相関としてもよい。
ただし、mind(ρd,τ)は、dを変動させた中で、最も値が小さいρd,τを表わす。また、最小値でなくとも、中央値のものでもよく、本発明の範囲は、これらに限定されるものではない。
以下、第1の構成例とは異なる送信フォーマットの場合の、受信処理切換部c1による時間相関値の算出方法を説明する。図8は、本実施形態における送信フォーマットの第2の構成例を示す図である。図8において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図8のように、パイロットシンボルだけから構成されるOFDMシンボルが、先頭(1番目)と3番目の2つある場合は、OFDMシンボルの離れている分の時間差における時間相関を測定してもよい。すなわち、この例においては2つ分に相当する。この場合、もう1つのパイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルの番号をi1とすると、伝搬路番号dのパスにおける、時間差τ1=(i1−i0)(Ng+N)に対する時間相関を、受信処理切換部c1は、次式(9)のように求める。
以下、第1の構成例とは異なる送信フォーマットの場合の、受信処理切換部c1による時間相関値の算出方法を説明する。図8は、本実施形態における送信フォーマットの第2の構成例を示す図である。図8において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図8のように、パイロットシンボルだけから構成されるOFDMシンボルが、先頭(1番目)と3番目の2つある場合は、OFDMシンボルの離れている分の時間差における時間相関を測定してもよい。すなわち、この例においては2つ分に相当する。この場合、もう1つのパイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルの番号をi1とすると、伝搬路番号dのパスにおける、時間差τ1=(i1−i0)(Ng+N)に対する時間相関を、受信処理切換部c1は、次式(9)のように求める。
なお、2つではなく、さらに多くのパイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルが存在する場合も、同様に計算できる。
なお、以上の説明では、k=K〜Ng+N−1までの推定値を用いる方法について説明したが、k=0〜Ng+N−1でもよい。この場合は、全時刻において精度の高い推定値が必要となるが、それはRLSアルゴリズムやLMSアルゴリズム等の逆方向(未来から過去)への適用等で実現できる。
なお、以上の説明では、k=K〜Ng+N−1までの推定値を用いる方法について説明したが、k=0〜Ng+N−1でもよい。この場合は、全時刻において精度の高い推定値が必要となるが、それはRLSアルゴリズムやLMSアルゴリズム等の逆方向(未来から過去)への適用等で実現できる。
図9は、本実施形態における送信フォーマットの第3の構成例を示す図である。図9において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図9のようにパイロットシンボルが、OFDMシンボル中で、飛び飛びに配置されている場合を説明する。ただし、ここでは、時間的に離れたOFDMシンボルで、同一のサブキャリアにパイロットシンボルが存在する場合について説明する。図9では、先頭(1番目)と3番目の2つのOFDMシンボルにパイロットシンボルが含まれる。前方のOFDMシンボル番号をi0とし、後方のOFDMシンボル番号をi1とする。式(3)〜(5)の信号モデルを次式(10)〜(12)のように書き直す。
このとき、第iシンボル第nサブキャリアにおける周波数応答の推定値W’i,n,nを、受信処理切換部c1は、次式(13)のようにして求める。
ただし、このときのnはパイロットサブキャリアに限る。受信処理切換部c1は、時間差τ1=(i1−i0)(Ng+N)に対する時間相関を、次式(14)のように求める。
ただし、Pは、パイロットサブキャリアの集合を表す。なお、2つより多いOFDMシンボルにパイロットシンボルが含まれる場合も、同様に算出することができる。
図10は、本実施形態における送信フォーマットの第4の構成例を示す図である。図10において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図10のように、パイロットシンボルを持つOFDMシンボルが複数存在するが、パイロットサブキャリアが異なる場合について説明する。
図10は、本実施形態における送信フォーマットの第4の構成例を示す図である。図10において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図10のように、パイロットシンボルを持つOFDMシンボルが複数存在するが、パイロットサブキャリアが異なる場合について説明する。
図10では、先頭(1番目)と3番目のOFDMシンボルにパイロットシンボルが配置されており、先頭のOFDMシンボルについては、周波数の小さい方から奇数番目のサブキャリアにパイロットシンボルが配置され、3番目のOFDMシンボルについては、周波数の小さい方から偶数番目のサブキャリアにパイロットシンボルが配置されている。なお、前述と同様に、前方のOFDMシンボル番号をi0とし、後方のOFDMシンボル番号をi1とする。式(11)から分かるように、OFDMシンボル内の変動が無視できない場合の第nサブキャリアの周波数応答は、変動する複素振幅の時間平均に対するフーリエ変換である。すなわち、第iシンボルにおける時間平均結果をci,dとすると、周波数応答はWi,n,nは次式(15)のように表せる。
そこで、OFDMシンボルi0およびi1に対して、W’i,n,nを用いてci,dを推定する。この際の推定は、最小二乗法、MMSE、IFFT後のクリッピング、離散コサイン変換を用いた方法等、既知の技術で実現できる。推定値をc’i,dとすると、時間差τ1=(i1−i0)(Ng+N)に対する時間相関を、受信処理切換部c1は、次式(17)のようにして求める。
なお、2つではなく、さらに多くのパイロットシンボルから構成されるOFDMシンボルが存在する場合も、同様に計算できる。
図11は、本実施形態における送信フォーマットの第5の構成例を示す図である。図11において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図11のように、パイロットシンボルが配置されたOFDMシンボルが1つしかなく、そのOFDMシンボルにパイロットシンボルとそれ以外のシンボル(ここでは情報データシンボル)が混在している場合は、パイロットシンボルのみから時間相関を測定するのは困難である。この場合は、受信処理切換部c1は、復調、又は復調および復号を行った後で得られる送信信号のレプリカを用いて時間領域のOFDMシンボルレプリカを生成し、それに対して前述の時間領域の伝搬路推定を行う。
図11は、本実施形態における送信フォーマットの第5の構成例を示す図である。図11において、縦軸は周波数、横軸は時間を表す。また、濃い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントにパイロットシンボルが配置されていることを示し、薄い網掛けでハッチングされた円は、そのリソースエレメントに情報データシンボルが配置されていることを示す。図11のように、パイロットシンボルが配置されたOFDMシンボルが1つしかなく、そのOFDMシンボルにパイロットシンボルとそれ以外のシンボル(ここでは情報データシンボル)が混在している場合は、パイロットシンボルのみから時間相関を測定するのは困難である。この場合は、受信処理切換部c1は、復調、又は復調および復号を行った後で得られる送信信号のレプリカを用いて時間領域のOFDMシンボルレプリカを生成し、それに対して前述の時間領域の伝搬路推定を行う。
<ガードインターバル長を超える遅延波の検出>
次に、受信処理切換部c1による遅延時間がガードインターバル長を超える遅延波の有無の検出について説明する。図7〜図11のいずれの送信フォーマットの場合でも、受信処理切換部c1は、まず、チャネルインパルス応答を推定する。伝搬路変動の検出の説明の通り、時間領域推定が可能な送信フォーマットの場合は、チャネルインパルス応答としてhi,d,kを推定し、不可能な場合はci,dを推定する等を行う。図12は、Ng=6の場合に得られたチャネルインパルス応答の推定値の一例である。受信処理切換部c1は、チャネルインパルス応答を推定して得られた9本のパスの中から、有効なパスを検出する。この結果、Ngよりも大きい遅延時間に有効なパスを検出したときは、受信処理切換部c1は、ガードインターバル長を超える遅延波が有ると判定する。
次に、受信処理切換部c1による遅延時間がガードインターバル長を超える遅延波の有無の検出について説明する。図7〜図11のいずれの送信フォーマットの場合でも、受信処理切換部c1は、まず、チャネルインパルス応答を推定する。伝搬路変動の検出の説明の通り、時間領域推定が可能な送信フォーマットの場合は、チャネルインパルス応答としてhi,d,kを推定し、不可能な場合はci,dを推定する等を行う。図12は、Ng=6の場合に得られたチャネルインパルス応答の推定値の一例である。受信処理切換部c1は、チャネルインパルス応答を推定して得られた9本のパスの中から、有効なパスを検出する。この結果、Ngよりも大きい遅延時間に有効なパスを検出したときは、受信処理切換部c1は、ガードインターバル長を超える遅延波が有ると判定する。
例えば、図12のように、受信処理切換部c1は、予め所定の閾値を設定しておき、複素振幅の大きさがそれを上回るものを有効な遅延波として検出する。この際の最適な閾値は、雑音電力によって変動するが、受信装置b1を設計する段階で、雑音電力に応じた代表値を装置内に保存しておく等の手法が考えられる。その際の代表値は、完全に固定しても良いし、受信装置b1のファームウェアやソフトウェア等をアップデートする際に更新する等しても良い。
以上のようにして、伝搬路変動がある、あるいはGI長を超える遅延波が存在すると、判定したときは、受信処理切換部c1は、ONを示す信号を出力するので、第2の受信処理部b104による受信処理が行われる。
次に、伝搬路変動がなく、かつGI長を超える遅延パスが存在しないと判断した場合、第1の受信処理部b103が行う受信処理について説明する。この場合、式(3)〜(5)において、hi,d,k=hi,d、D≦Ngとなるため、FFT部b112が復調部b114に出力する第iシンボル第nサブキャリアにおける受信信号Ri,nは次式(18)、(19)のようになる。
復調部b114は、例えばMMSE基準のフィルタリングを用いた場合、復調シンボルS’i,nを、次式(20)を用いて算出する。ただし、σz 2は雑音電力であり、次式(21)のように表わせる。
ただし、E[X]は、Xのアンサンブル平均を示す。なお、本実施形態では、伝搬路推定部b113がパイロットシンボルを用いてこれらの電力を算出し、その結果を式(20)に用いて復調シンボルS’i,nを算出する。具体的には、次式(22)のように計算できる。
ここで、σ’2 zはσz 2の推定値であり、Piは第iシンボルにおいて、パイロットサブキャリアを表わす集合である。なお、これは、充分な数の算術平均がアンサンブル平均に等しいと仮定した場合、式(22)が次式(23)のようにできることを利用した算出法である。
この式は、パイロットシンボルの電力が1に正規化され、周波数応答の電力平均が1に正規化される場合のものである。すなわち、この式は、次式(24)が満たされる場合のものである。
なお、パイロットシンボルの電力が1でない場合は、その分の調整係数を導入すればよい。また、周波数応答の正規化は、受信部b102にてアナログ−デジタル変換されるときの振幅調整に起因する。
復調部b114は、式(20)の復調シンボルS’i,nからビット対数尤度比を算出する。この算出処理には等価振幅利得が用いられる。具体的には、QPSKの場合、次式(25)で表わされる第nサブキャリアの等価振幅利得μi,nに対して、ビット対数尤度比λは次式(26)、(27)で表わされる。ここで、式(26)、(27)は、それぞれ1ビット目のビットbi,n,0、2ビット目のビットbi,n,1のビット対数尤度比λ(bi,n,0)、λ(bi,n,1)である。復号部b115は、これらビット対数尤度比を用いて、復号を行う。
復調部b114は、式(20)の復調シンボルS’i,nからビット対数尤度比を算出する。この算出処理には等価振幅利得が用いられる。具体的には、QPSKの場合、次式(25)で表わされる第nサブキャリアの等価振幅利得μi,nに対して、ビット対数尤度比λは次式(26)、(27)で表わされる。ここで、式(26)、(27)は、それぞれ1ビット目のビットbi,n,0、2ビット目のビットbi,n,1のビット対数尤度比λ(bi,n,0)、λ(bi,n,1)である。復号部b115は、これらビット対数尤度比を用いて、復号を行う。
次に、第2の受信処理部b104が行う受信処理について説明する。伝搬路推定部b123が出力するICI係数及びISI係数は、式(4)及び式(5)で表わされる。送信信号レプリカ生成部b126から出力される送信信号レプリカは、第iシンボル第nサブキャリアの送信信号Si,nの仮判定値であり、ビットを判定した結果からの硬判定値でもよいし、LLRを用いた軟判定値でもよい。このレプリカとICI係数及びISI係数を乗算することで、式(3)の第2項及び第3項を除去する。干渉を除去した信号が復調部b114に出力され、以後の動作は第1の受信処理部b103と同様である。第2の受信処理部b104は、上記の動作を、受信データRに誤りが検出されなくなるか、事前に定められた最大の繰り返し回数に到達するまで繰り返す。
なお、本実施形態で説明した第2の受信処理部b104は、干渉を除去する受信処理の一例であって、他の構成でもよく、例えば非特許文献1〜3のようなものでもよい。
なお、本実施形態で説明した第2の受信処理部b104は、干渉を除去する受信処理の一例であって、他の構成でもよく、例えば非特許文献1〜3のようなものでもよい。
<受信装置b1の動作について>
図13は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図2の受信部b102が受信信号を受信処理切換部c1に出力した後の処理である。
(ステップS101)受信処理切換部c1は、受信信号と、パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定する。その後、ステップS102へ進む。
(ステップS102)受信処理切換部c1は、ステップS101で得られる伝搬路推定値から、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、GI長を超える遅延波が存在するかを判定する。これらのいずれかに該当する場合(Yes)、ステップS103へ進む。一方、これらの両方に該当しない場合(No)、ステップS104へ進む。
図13は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図2の受信部b102が受信信号を受信処理切換部c1に出力した後の処理である。
(ステップS101)受信処理切換部c1は、受信信号と、パイロットシンボルを用いて伝搬路を推定する。その後、ステップS102へ進む。
(ステップS102)受信処理切換部c1は、ステップS101で得られる伝搬路推定値から、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、GI長を超える遅延波が存在するかを判定する。これらのいずれかに該当する場合(Yes)、ステップS103へ進む。一方、これらの両方に該当しない場合(No)、ステップS104へ進む。
(ステップS103)受信処理切換部c1は、ONを示すON/OFF信号を出力する。このONを示す信号を受けて、第2の受信処理部b104は、受信部b102から入力される受信信号に対して、干渉除去を含む受信処理を行う。その後、復号結果のビットを出力し、受信装置b1は動作を終了する。一方、このONを示す信号を受けて、第1の受信処理部b103は、動作を停止する。
(ステップS104)受信処理切換部c1は、OFFを示すON/OFF信号を出力する。このOFFを示す信号を受けて、第1の受信処理部b103のGI除去部b111は、受信部b102から入力される受信信号からガードインターバルを除去する。その後、FFT部b112は、ガードインターバルを除去した信号に対して、時間周波数変換(FFT)を行う。その後、ステップS105へ進む。一方、OFFを示す信号を受けて、第2の受信処理部b104は、動作を停止する。
(ステップS105)復調部b114は、ステップS104で得られる周波数領域の信号に対して、ステップS102で得られる伝搬路推定値を用いて伝搬路補償し、ビット対数尤度比を算出する。その後、ステップS106へ進む。
(ステップS106)復号部b115は、ステップS105での算出結果のビット対数尤度比に対して、誤り訂正等の復号処理を行う。その後、復号結果のビットを出力し、受信装置b1は動作を終了する。
(ステップS106)復号部b115は、ステップS105での算出結果のビット対数尤度比に対して、誤り訂正等の復号処理を行う。その後、復号結果のビットを出力し、受信装置b1は動作を終了する。
このように、本実施形態によれば、受信処理切換部c1は、伝搬路推定値を推定し、OFDMシンボル内での伝搬路変動が大きいか、もしくは、GI長を超える遅延波が存在するかを検出する。この結果に基づいて、第1の受信処理部b103と第2の受信処理部b104の動作を切替えることで、消費電力の増大を防止することができる。
図2のように、受信装置b1において第2の受信処理部104が単独で受信回路として機能できるものとしていたが、第1の受信処理部b103と機能を分けあってもよい。図14は、本実施形態における受信装置の別の構成例であって、第1の受信処理部と第2の受信処理部とが機能を分けあう構成例を示す概略ブロック図である。同図において、図2に対応する部分には、同じ符号(b101、b102、b111〜b115、c1)を付し、説明を省略する。図14に示す受信装置b1は、受信部b102、受信処理切換部c1、第1の受信処理部b103−1、第2の受信処理部b104−1を含んで構成される。第1の受信処理部b103−1は、GI除去部b111、FFT部b112、伝搬路推定部b113、復調部b114、復号部b115−1、動作制御部b116−1を含んで構成される。
図14に示す受信装置b1では、受信処理切換部c1が、OFFを示す信号を出力しているときは、第2の受信処理部b104−1は、動作を停止し、第1の受信処理部b103−1は、図2の第1の受信処理部103と同様に動作する。一方、受信切換部c1が、ONを示す信号を出力しているときは、該信号を受けた動作制御部b116−1による制御に従い、復号部b115−1は、誤り訂正処理をした符号化ビットの対数尤度比を第2の受信処理部b104−1に出力する。ONを示す信号を受けて、第2の受信処理部b104−1は、復号部b115−1から入力されるビット対数尤度比と、受信部b102から入力される受信信号と、伝搬路推定部b113から入力される伝搬路の推定値とに基づいて、受信信号から干渉成分を除去する。
そして、第2の受信処理部b104−1は、干渉成分を除去した信号を復調部b114に出力する。復調部b114は、通常受信処理と同様の復調処理を行い、復調処理結果である符号化ビットの対数尤度比を復号部b115−1に出力する。復号部b115−1は、この符号化ビットの対数尤度比を誤り訂正処理して、復号ビットを得る。そして、この復号ビットを、受信データRとして出力する。なお、復号部b115−1が、この誤り訂正処理により得られた符号化ビットの対数尤度比を、第2の受信処理部b104−1に再度出力することで、受信装置b1が繰り返し処理を行うようにし、繰り返し処理の繰り返し回数を、復号部b115−1が制御するようにしてもよい。
また、第2の受信処理部b104−1からの出力は、復調部b114で復調できる形になっていなくとも、例えば第2の受信処理部b104−1が時間領域の信号で、干渉を除去した信号を作成し、GI除去部b111に出力するようにしてもよい。
なお、伝搬路推定において、1つのOFDMシンボル内の変動に追従するには、RLSアルゴリズムやLMSアルゴリズム等の時間領域処理が必須となり、消費電力が大きくなる。従って、伝搬路推定部b113は、変動追従用の伝搬路推定方法と、変動に追従しないが消費電力の少ない伝搬路推定方法を実装しておき、受信処理切換部c1が伝搬路の変動なしと判定した場合、変動に追従しない伝搬路推定、すなわち消費電力の少ない伝搬路推定を行うことで、消費電力を節約するようにしてもよい。
なお、伝搬路推定において、1つのOFDMシンボル内の変動に追従するには、RLSアルゴリズムやLMSアルゴリズム等の時間領域処理が必須となり、消費電力が大きくなる。従って、伝搬路推定部b113は、変動追従用の伝搬路推定方法と、変動に追従しないが消費電力の少ない伝搬路推定方法を実装しておき、受信処理切換部c1が伝搬路の変動なしと判定した場合、変動に追従しない伝搬路推定、すなわち消費電力の少ない伝搬路推定を行うことで、消費電力を節約するようにしてもよい。
なお、式(3)のような、1つのOFDMシンボル内の変動によるICI係数を周波数領域で直接推定することで、ICIの抑圧をすることも考えられるが、その場合も伝搬路の変動のあるなしで伝搬路推定処理を分けてもよい。
なお、以上の説明では、図2のように、第2の受信処理部b104は、GI長を超える遅延波と伝搬路の高速変動に起因する干渉の両方を除去できるものとしたが、GI長を超える遅延パスによる干渉を除去する部と高速変動に起因する干渉を除去する部の2つを持っていてもよい。それにより、3通りの受信処理を切替えるようにしてもよい。
なお、以上の説明では、図2のように、第2の受信処理部b104は、GI長を超える遅延波と伝搬路の高速変動に起因する干渉の両方を除去できるものとしたが、GI長を超える遅延パスによる干渉を除去する部と高速変動に起因する干渉を除去する部の2つを持っていてもよい。それにより、3通りの受信処理を切替えるようにしてもよい。
なお、以上の説明では、遅延時間がGI長を超える遅延波を検出した場合、第2の受信処理部b104を動作させる場合について説明したが、遅延時間がGI長を超えていてもある閾値(遅延閾値とよぶ)を超えない場合は、第1の受信処理部b103のみを動作させるようにしてもよい。すなわち、遅延波の最大遅延時間に応じて、いずれの受信処理部を動作させるかを決定するようにしてもよい。
特に、QPSK等の変調レベルの低い(変調多値数の小さい)変調方式で、符号化率の低い誤り訂正符号を用いた場合は、遅延時間がGI長を超えることによる伝送特性の劣化は小さいので、遅延閾値をGI長よりも大きな値とすることで、第2の受信処理部b104を動作させないことによる消費電力の抑圧効果を大きくすることができる。さらに、変調多値数と、符号化率とに応じて、遅延閾値を変更するようにしてもよい。なお、GI長を超える遅延波を検出した場合に受信処理切換部c1がON信号を出力することは、遅延閾値をGI長に設定した、ということに相当する。
なお、本実施形態における無線通信システムは、マルチキャリア信号の通信を行うとして説明したが、DFT−S−OFDMなど、FFTを用いたシングルキャリア信号の通信を行うようにしてもよい。
なお、本実施形態における無線通信システムは、マルチキャリア信号の通信を行うとして説明したが、DFT−S−OFDMなど、FFTを用いたシングルキャリア信号の通信を行うようにしてもよい。
このように、本実施形態における無線通信システムは、遅延波の最大遅延時間と、伝搬路の時間変動とに応じて、干渉除去を行うか否かを決定することで、良好な伝送特性を保ちつつ、消費電力を抑圧することができる。
(第2の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態では、受信装置b1が伝搬路を推定し、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、GI長を超える遅延パスが存在するかを検出し、干渉除去を伴う受信処理をするか、通常のOFDM信号の受信処理をするかを決定する。本実施形態では、伝搬路推定値からではなく、通信パラメータの値に基づいて干渉除去を行うか否かを決定する場合について説明する。
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態では、受信装置b1が伝搬路を推定し、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、GI長を超える遅延パスが存在するかを検出し、干渉除去を伴う受信処理をするか、通常のOFDM信号の受信処理をするかを決定する。本実施形態では、伝搬路推定値からではなく、通信パラメータの値に基づいて干渉除去を行うか否かを決定する場合について説明する。
なお、本実施形態に係る無線通信システムは、送信装置a1と、受信装置b2(無線通信装置)とを含んで構成される。送信装置a1は、第1の実施形態に示した送信装置a1と同様であるので、説明は省略する。
図15は、本実施形態に係る受信装置b2の構成を示す概略ブロック図である。受信装置b2は、受信部b102、第1の受信処理部b103、第2の受信処理部b104、受信処理切換部c2を含んで構成され、受信部102には受信アンテナb101が接続される。本実施形態に係る受信装置b2(図15)と第1の実施形態に係る受信装置b1(図2)とを比較すると、受信処理切換部c1の代わりに受信処理切換部c2が追加されている。しかし、その他の構成要素(受信アンテナb101、受信部b102、第1の受信処理部b103、及び第2の受信処理部b104)が持つ機能は第2の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
図15は、本実施形態に係る受信装置b2の構成を示す概略ブロック図である。受信装置b2は、受信部b102、第1の受信処理部b103、第2の受信処理部b104、受信処理切換部c2を含んで構成され、受信部102には受信アンテナb101が接続される。本実施形態に係る受信装置b2(図15)と第1の実施形態に係る受信装置b1(図2)とを比較すると、受信処理切換部c1の代わりに受信処理切換部c2が追加されている。しかし、その他の構成要素(受信アンテナb101、受信部b102、第1の受信処理部b103、及び第2の受信処理部b104)が持つ機能は第2の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
受信処理切換部c2は、通信パラメータに基づき、干渉除去の必要有り、無しを判定し、必要が無いときはOFF信号を、必要が有るときにはON信号を、第1の受信処理部b103および第2の受信処理部b104へ出力する。
<動作原理について>
通信パラメータによって、干渉除去の必要性が決められることについて説明する。例えば、使用可能な周波数帯が分かれており、どちらも使用できる場合を考える。図16は、本実施形態における無線通信システムが使用可能な周波数帯域を示す図である。図16に示すように、本実施形態における無線通信システムは、低い帯域fLと、高い帯域fHとを使用することができる。
伝搬路変動の速さを示す指標である最大ドップラー周波数fDは、次式(28)のように表わすことができる。
通信パラメータによって、干渉除去の必要性が決められることについて説明する。例えば、使用可能な周波数帯が分かれており、どちらも使用できる場合を考える。図16は、本実施形態における無線通信システムが使用可能な周波数帯域を示す図である。図16に示すように、本実施形態における無線通信システムは、低い帯域fLと、高い帯域fHとを使用することができる。
伝搬路変動の速さを示す指標である最大ドップラー周波数fDは、次式(28)のように表わすことができる。
ここで、vは受信装置b2の移動速度の大きさ、cは光の速さ、fcは使用帯域の中心周波数である。すなわち、図16においては、低い帯域についてはfc=fL、高い帯域についてはfc=fHとなる。式(28)から分かるように、同じ移動速度でも使用帯域が高いほど伝搬路変動が大きくなるので、受信処理切換部c2は、使用帯域が、高い帯域fHのときはONを示す信号を出力して、干渉除去を行うようにし、使用帯域が、低い帯域fLのときはOFFを示す信号を出力して、干渉除去を行わないようにする。
また、送信信号のサブキャリア間隔によって決めてもよい。サブキャリア間隔の大きさをΔfとすると、伝搬路変動によって受信装置b2が受ける影響を示す指標である正規化最大ドップラー周波数はfD/Δfとなる。従って、サブキャリア間隔の大きい場合ほど、伝搬路の変動に強くなる。例えば、受信処理切換部c2は、サブキャリア間隔が所定の閾値より大きい場合は、干渉除去を行わないようにする。
また、使用帯域と、サブキャリア間隔とをあわせてもよい。上述のように、正規化最大ドップラー周波数はfD/Δfであるので、同じ移動速度であれば、正規化最大ドップラー周波数は、fc/Δfに比例する。そこで、例えば、受信処理切換部c2は、fc/Δfが所定の閾値より小さい場合は、干渉除去を行わないようにする。
また、送信信号のGI長によって決めてもよい。GI長が長い場合は、遅延パスに強くなるため、干渉除去の必要がなくなる。受信処理切換部c2は、GI長が所定の閾値より大きい場合は、干渉除去を行わないようにする。
また、送信信号のGI長によって決めてもよい。GI長が長い場合は、遅延パスに強くなるため、干渉除去の必要がなくなる。受信処理切換部c2は、GI長が所定の閾値より大きい場合は、干渉除去を行わないようにする。
<受信装置b2の動作について>
図17は、本実施形態に係る受信装置b2の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図15の受信部b102が受信信号を受信処理切換部c2に出力した後の処理である。
本実施形態に係る受信装置b2の動作(図17)と第1の実施形態に係る受信装置b1の動作(図13)とを比較すると、ステップS201、S202の処理が異なる。しかし、他の処理(ステップS103〜S106の処理)は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ処理(ステップS103〜S106)の説明は省略する。また、ステップS101はステップS202とS104の間にある。すなわち、ステップS101の処理をした後、ステップS104の処理を行う。
図17は、本実施形態に係る受信装置b2の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図15の受信部b102が受信信号を受信処理切換部c2に出力した後の処理である。
本実施形態に係る受信装置b2の動作(図17)と第1の実施形態に係る受信装置b1の動作(図13)とを比較すると、ステップS201、S202の処理が異なる。しかし、他の処理(ステップS103〜S106の処理)は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ処理(ステップS103〜S106)の説明は省略する。また、ステップS101はステップS202とS104の間にある。すなわち、ステップS101の処理をした後、ステップS104の処理を行う。
(ステップS201)受信処理切換部c2は、受信信号から通信パラメータを取得する。なお、受信信号から、現在使用している通信システムを判別し、その判別結果に基づき、通信パラメータを取得するようにしてもよい。ここで、通信システムとは、標準化によって決められた通信方式等を指し、例えば、LTE(Long Term Evolution)システム、WLAN(Wireless LAN)システムなどである。その後、ステップS202へ進む。
(ステップS202)受信処理切換部c2は、取得した通信パラメータに対して、干渉除去処理が必要か否かを決定する。この決定は、上述のように、通信パラメータの値と閾値とを比較することで行なっても良いし、通信パラメータの値に応じて必要か否かを予め記憶しておき、その記憶を用いて行うようにしてもよい。干渉除去処理が必要である場合(Yes)、ステップS103へ進む。干渉除去処理が必要でない場合(No)、ステップS101へ進む。
(ステップS202)受信処理切換部c2は、取得した通信パラメータに対して、干渉除去処理が必要か否かを決定する。この決定は、上述のように、通信パラメータの値と閾値とを比較することで行なっても良いし、通信パラメータの値に応じて必要か否かを予め記憶しておき、その記憶を用いて行うようにしてもよい。干渉除去処理が必要である場合(Yes)、ステップS103へ進む。干渉除去処理が必要でない場合(No)、ステップS101へ進む。
このように、本実施形態によれば、受信処理切換部c2は、使用している通信パラメータに基づき、干渉除去が必要か否かを決定する。この決定結果に基づいて、第1の受信処理部b103と第2の受信処理部b104の動作を切替えることで、良好な伝送特性を保ちつつ、消費電力の増大を防止することができる。
なお、以上の説明では、使用周波数帯、サブキャリア間隔、GI長に基づいて処理を切替える場合について説明したが、これに限らない。例えば、スペクトルの広がりを抑えるため、OFDM時間波形に特殊なフィルタリング処理をすることが考えられる。この場合、スペクトルの広がりは抑えられるものの、処理によってはICIが発生する。したがって、このフィルタリング処理を行うときは、干渉除去処理を行うようにする等でもよい。
(第3の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、干渉除去が必要か否かを、送信側から受信側に通知する場合について説明する。本実施形態における無線通信システムは、端末装置a3と、基地局装置b3(無線通信装置)とを含んで構成される。本実施形態では、アップリンクの通信に、本発明を適用した場合の一例を示す。本実施形態では、端末装置a3が、基地局装置b3から受信した信号に基づき、端末装置a3が高速移動しているか否か等を判定する。端末装置a3は、この判定結果に基づく干渉除去処理の必要性の有無を示す情報を、基地局装置b3にフィードバックする。基地局装置b3は、干渉除去処理が必要とのフィードバックがあった場合、端末装置a3からの信号を受信する際に、干渉除去処理を行う。
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、干渉除去が必要か否かを、送信側から受信側に通知する場合について説明する。本実施形態における無線通信システムは、端末装置a3と、基地局装置b3(無線通信装置)とを含んで構成される。本実施形態では、アップリンクの通信に、本発明を適用した場合の一例を示す。本実施形態では、端末装置a3が、基地局装置b3から受信した信号に基づき、端末装置a3が高速移動しているか否か等を判定する。端末装置a3は、この判定結果に基づく干渉除去処理の必要性の有無を示す情報を、基地局装置b3にフィードバックする。基地局装置b3は、干渉除去処理が必要とのフィードバックがあった場合、端末装置a3からの信号を受信する際に、干渉除去処理を行う。
<端末装置a3の構成について>
図18は、本実施形態に係る端末装置a3の構成を示す概略ブロック図である。端末装置a3は、パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、受信部a310、干渉検出部a311、受信処理部a312を含んで構成される。また、送信部a107には、送信アンテナa108が接続され、受信部a310には、受信アンテナa309が接続される。本実施形態に係る端末装置a3(図18)と第1の実施形態に係る送信装置a1(図1)とを比較すると、受信アンテナa309、受信部a310、干渉検出部a311、及び受信処理部a312が追加されている。しかし、他の構成要素(パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、及び送信アンテナa108)が持つ機能は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
図18は、本実施形態に係る端末装置a3の構成を示す概略ブロック図である。端末装置a3は、パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、受信部a310、干渉検出部a311、受信処理部a312を含んで構成される。また、送信部a107には、送信アンテナa108が接続され、受信部a310には、受信アンテナa309が接続される。本実施形態に係る端末装置a3(図18)と第1の実施形態に係る送信装置a1(図1)とを比較すると、受信アンテナa309、受信部a310、干渉検出部a311、及び受信処理部a312が追加されている。しかし、他の構成要素(パイロット生成部a101、符号部a102、変調部a103、マッピング部a104、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、及び送信アンテナa108)が持つ機能は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
受信部a310は、第3の実施形態に係る基地局装置b3からの信号を、受信アンテナa309を介して受信する。受信部a310は、受信した信号に対して、周波数変換及びアナログ−デジタル変換を行う。
干渉検出部a311は、受信部a310から入力された受信信号から、伝搬路推定等を用いて伝搬環境を測定する。この結果、干渉抑圧が必要と判断した場合はON信号を、干渉抑圧が不必要と判断した場合はOFF信号を設定し、マッピング部a104に出力する。
受信処理部a312は、受信部a310から入力された受信信号に対して、復調、誤り訂正処理などをして、基地局装置b3が送信した情報データを復元し、受信データR1として出力する。
干渉検出部a311は、受信部a310から入力された受信信号から、伝搬路推定等を用いて伝搬環境を測定する。この結果、干渉抑圧が必要と判断した場合はON信号を、干渉抑圧が不必要と判断した場合はOFF信号を設定し、マッピング部a104に出力する。
受信処理部a312は、受信部a310から入力された受信信号に対して、復調、誤り訂正処理などをして、基地局装置b3が送信した情報データを復元し、受信データR1として出力する。
図19は、本実施形態に係る基地局装置b3の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置b3は、受信部b102、第1の受信処理部b103、第2の受信処理部b104、受信処理切換部c3、送信処理部b305、送信部b306を含んで構成される。また、受信部b102には受信アンテナb101が接続され、送信部b306には送信アンテナb307が接続される。本実施形態に係る基地局装置b3(図19)と第1の実施形態に係る受信装置b1(図2)とを比較すると、受信処理切換部c1の代わりに受信処理切換部c3が追加され、また、新たに送信処理部b305、送信部b306、送信アンテナb307が追加されている。しかし、その他の構成要素(受信アンテナb101、受信部b102、第1の受信処理部b103、及び第2の受信処理部b104)が持つ機能は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
受信処理切換部c3は、受信部b102から入力される受信信号から、送信装置a3が送信した干渉情報を復号し、復号結果のON信号、あるいは、OFF信号を、第1の受信処理部b103及び第2の受信処理部b104へ出力する。
送信処理部b305は、端末装置a3に送信する情報データD1を変調して、送信する信号を生成する。
送信部b306は、送信処理部b305が生成した信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部b306は、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナb307から端末装置a3へ送信する。
送信処理部b305は、端末装置a3に送信する情報データD1を変調して、送信する信号を生成する。
送信部b306は、送信処理部b305が生成した信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部b306は、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナb307から端末装置a3へ送信する。
<動作原理について>
送信側からの通知で、干渉の有無を決定できることについて説明する。無線通信において、第1の通信装置から第2の通信装置への信号と、第2の通信装置から第1の通信装置への信号では、伝搬環境はほぼ同じである。従って、端末装置a3から基地局装置b3への信号に、干渉が含まれるかどうかは、基地局装置b3から端末装置a3への信号で判断してもよい。本実施形態は、この事実に基づいている。
送信側からの通知で、干渉の有無を決定できることについて説明する。無線通信において、第1の通信装置から第2の通信装置への信号と、第2の通信装置から第1の通信装置への信号では、伝搬環境はほぼ同じである。従って、端末装置a3から基地局装置b3への信号に、干渉が含まれるかどうかは、基地局装置b3から端末装置a3への信号で判断してもよい。本実施形態は、この事実に基づいている。
<端末装置a3及び基地局装置b3の動作について>
図20は、本実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図18の受信部a310が受信信号を干渉検出部a311に出力した後の処理である。
(ステップS301)干渉検出部a311は、受信信号から伝搬路を推定する。
(ステップS302)干渉検出部a311は、伝搬路推定値から、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、遅延時間がGI長を超える遅延波が存在するかを判定する。これらのいずれかに該当する場合(Yes)、ステップS303へ進む。一方、これらの両方に該当しない場合(No)、ステップS306へ進む。なお、ステップS302における判定は、第1の実施形態における受信処理切換部c1と同様にして行う。
図20は、本実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図18の受信部a310が受信信号を干渉検出部a311に出力した後の処理である。
(ステップS301)干渉検出部a311は、受信信号から伝搬路を推定する。
(ステップS302)干渉検出部a311は、伝搬路推定値から、OFDMシンボル内の伝搬路変動が大きいか、もしくは、遅延時間がGI長を超える遅延波が存在するかを判定する。これらのいずれかに該当する場合(Yes)、ステップS303へ進む。一方、これらの両方に該当しない場合(No)、ステップS306へ進む。なお、ステップS302における判定は、第1の実施形態における受信処理切換部c1と同様にして行う。
(ステップS303)マッピング部a104は、ON信号を制御情報としてマッピングし、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、及び送信アンテナa108を介して、基地局装置b3へ送信する。すなわち、干渉除去が必要であることを基地局装置b3へ通知する。その後、ステップS304へ進む。
(ステップS304)基地局装置b3は、端末装置a3から送信された信号を受信し、その受信処理切換部c3は、受信アンテナb101及び受信部b102を介して受信した受信信号から、ステップS303で送信された制御情報を読む。すなわち、受信処理切換部c3は、干渉除去が必要であることの通知を読み取る。その後、ステップS305へ進む。
(ステップS304)基地局装置b3は、端末装置a3から送信された信号を受信し、その受信処理切換部c3は、受信アンテナb101及び受信部b102を介して受信した受信信号から、ステップS303で送信された制御情報を読む。すなわち、受信処理切換部c3は、干渉除去が必要であることの通知を読み取る。その後、ステップS305へ進む。
(ステップS305)受信処理切換部c3は、ONを示すON/OFF信号を出力する。第2の受信処理部b104は、ONを示す信号を受けて、受信部b102から入力された受信信号に対して受信処理を行う。すなわち、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う。また、第1の受信処理部b103は、ONを示す信号を受けて、動作を停止する。その後、基地局装置b3は受信処理を終了する。
(ステップS306)マッピング部a104は、OFF信号を制御情報としてマッピングし、IFFT部a105、GI挿入部a106、送信部a107、及び送信アンテナa108を介して、基地局装置b3へ送信する。すなわち、干渉除去が不要であることを基地局装置b3へ通知する。その後、ステップS307へ進む。
(ステップS307)基地局装置b3は、端末装置a3から送信された信号を受信し、その受信処理切換部c3は、受信アンテナb101及び受信部b102を介して受信した受信信号から、ステップS303で送信された制御情報を読む。すなわち、受信処理切換部c3は、干渉除去が不要であることの通知を読み取る。その後、ステップS308へ進む。
(ステップS307)基地局装置b3は、端末装置a3から送信された信号を受信し、その受信処理切換部c3は、受信アンテナb101及び受信部b102を介して受信した受信信号から、ステップS303で送信された制御情報を読む。すなわち、受信処理切換部c3は、干渉除去が不要であることの通知を読み取る。その後、ステップS308へ進む。
(ステップS308)受信処理切換部c3は、OFFを示すON/OFF信号を出力する。第1の受信処理部b103は、OFFを示す信号を受けて、受信部b102から入力された受信信号に対して受信処理を行う。すなわち、通常受信処理を行う。また、第2の受信処理部b104は、OFFを示す信号を受けて、動作を停止する。その後、基地局装置b3は受信処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、干渉検出部a311は、伝搬路推定値から干渉の有無を判定し、結果を基地局装置b3に送信する。受信処理切換部c3は、制御情報から干渉抑圧処理が必要か否かを読み取り、その結果に基づいて、第1の受信処理部b103と第2の受信処理部b104の動作を切替えることで、消費電力の増大を防止することができる。
なお、以上の説明において、干渉検出部a311の干渉検出基準は、第1の実施形態と同じく伝搬路推定値に基づいているが、第2の実施形態を用いて、使用しているシステムに従って干渉検出を行ってもよい。
なお、以上の説明において、干渉検出部a311の干渉検出基準は、第1の実施形態と同じく伝搬路推定値に基づいているが、第2の実施形態を用いて、使用しているシステムに従って干渉検出を行ってもよい。
なお、以上の実施形態では、送信装置と受信装置が1対1で通信をする場合や、端末装置から基地局装置への通信に、本発明を適用する形態を説明したが、複数の端末装置が信号を中継し、ネットワークを構築するアドホックネットワーク等に用いてもよい。この場合、信号を中継する端末装置が高速移動していた場合、目的地の端末装置に干渉の有無を通知することは非常に有効な手法となる。
なお、以上の説明では、伝搬路推定値を用いて干渉の有無を判定しているが、他の方法でもよい。例えば、送信装置あるいは端末装置が、自分の移動の早さを測定し、それに基づいて決定してもよい。
なお、以上の説明では、伝搬路推定値を用いて干渉の有無を判定しているが、他の方法でもよい。例えば、送信装置あるいは端末装置が、自分の移動の早さを測定し、それに基づいて決定してもよい。
なお、上述した実施形態における送信装置a1、a2、端末装置a3、及び受信装置b1、b2、基地局装置b3の一部、例えば、受信処理切換部c1、干渉検出部b311などをコンピュータを用いて実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、送信装置a1、a2、端末装置a3、及び受信装置b1、b2、基地局装置b3に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における送信装置a1、a2、端末装置a3、及び受信装置b1、b2、基地局装置b3の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現しても良い。送信装置a1、a2、端末装置a3、及び受信装置b1、b2、基地局装置b3の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
a1、a2…送信装置
a101…パイロット生成部
a102…符号部
a103…変調部
a104…マッピング部
a105…IFFT部
a106…GI挿入部
a107…送信部
a108…送信アンテナ
a309…受信アンテナ
a310…受信部
a311…干渉検出部
a312…受信処理部
b1、b2…受信装置
b101…受信アンテナ
b102…受信部
b103、b103−1…第1の受信処理部
b104、b104−1…第2の受信処理部
b111…GI除去処理部
b112…FFTb
b113…伝搬路推定部
b114…復調部
b115、b115−1…復号部
b116、b116−1…動作制御部
b305…送信処理部
b306…送信部
b307…送信アンテナ
c1、c2、c3…受信処理切換部
a101…パイロット生成部
a102…符号部
a103…変調部
a104…マッピング部
a105…IFFT部
a106…GI挿入部
a107…送信部
a108…送信アンテナ
a309…受信アンテナ
a310…受信部
a311…干渉検出部
a312…受信処理部
b1、b2…受信装置
b101…受信アンテナ
b102…受信部
b103、b103−1…第1の受信処理部
b104、b104−1…第2の受信処理部
b111…GI除去処理部
b112…FFTb
b113…伝搬路推定部
b114…復調部
b115、b115−1…復号部
b116、b116−1…動作制御部
b305…送信処理部
b306…送信部
b307…送信アンテナ
c1、c2、c3…受信処理切換部
Claims (13)
- 受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、
受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、
を備え、
前記第1の受信処理部と前記第2の受信処理部とを切り換えて使用すること
を特徴とする無線通信装置。 - 前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を、受信した信号に基づいて決定する受信処理切換部をさらに備えること
を特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記受信処理切換部は、前記受信した信号に基づく伝搬路推定値を用いて、前記決定を行うことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値の時間変動を用いて、前記決定を行うことを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、前記時間変動が所定の閾値より大きいときは、前記第2の受信処理部の使用を決定することを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。
- 前記伝搬路推定値の時間相関を、前記時間変動とすることを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値に基づく遅延波の最大遅延時間を用いて、前記決定を行うことを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、前記伝搬路推定値を構成する遅延波のうち、複素振幅の大きさが所定の閾値を上回るものを有効な遅延波であると判定し、前記有効な遅延波の最大遅延時間が所定の遅延閾値を上回ったときは、前記第2の受信処理部の使用を決定すること、
を特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。 - 前記遅延閾値は、ガードインターバル長であることを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、使用している通信パラメータの値に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
- 前記受信処理切換部は、受信した信号中の制御情報に基づいて、前記決定を行うことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
- 受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備える無線通信装置における受信方法であって、
前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を決定する過程を有することを特徴とする受信方法。 - 受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なわない受信処理を行う第1の受信処理部と、受信した信号に対して、干渉除去処理を伴なう受信処理を行う第2の受信処理部と、を備える無線通信装置のコンピュータに、
前記第1の受信処理部と、前記第2の受信処理部とのうち、使用する受信処理部を決定する手順を実行させるためのプログラム。
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- 2011-06-09 WO PCT/JP2011/063226 patent/WO2011158727A1/ja active Application Filing
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