JP3437445B2 - 線形信号予測を用いた受信装置及び方法 - Google Patents

線形信号予測を用いた受信装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信システム
の基地局装置又は移動局装置等に適用されるものであ
り、移動体通信等において、送信データを正しく復調す
るために、僅かな手がかりである既知信号や、仮判定信
号等を用いて周波数オフセット、基準位相、同期及び無
線回線など様々な誤差やパラメータを推定する必要があ
る場合に、最小自乗法を用いた線形予測が一般的に用い
られているが、その各観測値の尤度を最小自乗法に導入
することで線形予測の精度を向上させることが可能な線
形信号予測を用いた受信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の最小自乗法では、観測値は全て同
じ重みづけを受けていた。即ち、観測値のうち確からし
いものも、確からしくないものも、予測結果に対して同
一の寄与度を有していた。
【０００３】ここで、最小自乗法について説明する。図
６は、最小自乗法の説明図である。なお、この図６は、
観測点が等間隔の６点の場合の例である。
【０００４】図６において、１〜６は観測値「０」〜
「５」で、７は推定結果、１１〜１６は誤差「０」〜
「５」である。推定結果７を仮定し、各観測値「０〜
５」１〜６と、推定結果７との誤差を誤差「０〜５」１
１〜１６とすると、誤差「０〜５」１１〜１６の２乗和
を最小とするような推定結果７を求めるには、下式
（１）及び（２）のような計算を行えばよい。
【０００５】観測点をｘ（ｉ）、観測値をｙ（ｉ）、観
測点数をＮとし、求めるべき１次式をＡｘ（ｉ）＋Ｂと
するとき、Ａ，Ｂは以下のように求まる。
【０００６】
【数１】 Ａを強制的に０にしてＢのみを計算すれば、ｙ（ｉ）の
平均が得られる。
【０００７】ここで、横軸は時間などの観測点であり、
縦軸はその観測点における観測値である。Aは推定結果
７の傾きを示し、Bは切片を示している。
【０００８】図７は、従来の第１の線形信号予測を用い
た受信装置のブロック図を示す。但し、図７に示す受信
装置７００は、従来の最小自乗法を用いて信号系列を推
定する一般的な例である。
【０００９】図７に示す受信装置７００は、観測器７０
２及び最小自乗予測器７０３を備えて構成されている。
また、同図７に示す加算器７０１は、受信信号に外乱が
重畳されてしまうことを表現するために記載したもので
ある。
【００１０】このような構成において、加算器７０１に
は、信号系列７０４が入力されるが、その信号系列７０
４は、１次式で表せるような信号系列であること仮定し
ている。
【００１１】信号を伝搬する際には、信号系列７０４に
対して、熱雑音などの外乱７０５が加算器７０１で加算
される。この結果を観測器７０２で観測する。観測結果
には外乱７０５が含まれているため、信号系列７０４が
１次式で表せるような系列であったとしても、観測結果
は誤差を含んでいる。
【００１２】そこで、最小自乗予測器７０３で、上式
（１）及び（２）に基づき誤差の２乗が最も小さくなる
ような１次式を推定し、予測系列７０６を得る。これに
よって、外乱７０５があっても、信号系列７０４に近い
値が予測系列７０６として得られる。
【００１３】図８は、従来の第２の線形信号予測を用い
た受信装置のブロック図を示す。但し、図８に示す受信
装置８００は、上記図７を参照して説明した最小自乗法
を周波数オフセット推定に使用した例である。周波数オ
フセットは、時間と位相の関係が１次式で表せるため、
その手法が使用できる。
【００１４】図８に示す受信装置８００は、受信アンテ
ナ８０１、周波数オフセット補償器８０２、復調器８０
３、周波数オフセット検出器８０４、及び最小自乗予測
器８０５を備えて構成されている。
【００１５】このような構成において、受信アンテナ８
０１で受信した信号には既に外乱が加わっている。周波
数オフセット検出器８０４では、その受信信号から送受
信間の周波数オフセットを検出する。
【００１６】最小自乗予測器８０５では、その観測値を
用いて上式（１）及び（２）の計算を行い、確からしい
周波数オフセットを求め、この予測結果８０６を用い
て、周波数オフセット補償器８０２では、受信信号に対
して補償を行う。この結果を復調器８０３で使用するこ
とで、周波数オフセットが補償された品質の良い復調デ
ータ８０７が得られる。
【００１７】図９は、従来の第３の線形信号予測を用い
た受信装置のブロック図を示す。但し、図９に示す受信
装置９００は、上記最小自乗法を同期検波に必須な位相
推定に使用した例である。同期検波においては、図８で
説明した周波数オフセット補償に僅かな誤差があるだけ
で性能が劣化し、基準位相が時間に比例して回転する。
この位相回転は時間と位相の関係が１次式で表せるた
め、この手法が使用できる。
【００１８】また、周波数オフセット補償が完全であっ
た場合でも、固定位相回転があるため、位相の平均化は
必須であり、このため、やはり最小自乗法或いは単純平
均等を用いて補償する必要がある。
【００１９】図９に示す受信装置９００は、受信アンテ
ナ９０１、位相補償器９０２、復調器９０３、位相誤差
検出器９０４、最小自乗予測器９０５を備えて構成され
ている。
【００２０】このような構成において、受信アンテナ９
０１で受信した信号には既に外乱が加わっている。位相
補償器９０２では、過去の信号から得られた予測結果９
０６をもとに受信信号の位相を補償し、その結果を復調
器９０３で復調することにより復調データ９０７が得ら
れる。
【００２１】一方、位相補償器９０２で位相を補償され
た信号をもとに、位相誤差検出器９０４が位相のずれを
観測する。この観測結果を上式（１）及び（２）に入れ
ることで最小自乗予測器９０５で位相のずれを予測し、
予測結果９０６が得られ、その後の信号の復調に反映さ
せることができる。これによって、同期検波を行う場合
に、正しい基準位相で検波が行え、品質の良い復調デー
タ９０７が得られる。
【００２２】図１０は、従来の第４の線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図を示す。但し、図１０に示す
受信装置１０００は、上記最小自乗法を同期ずれ推定に
使用した例である。同期ずれは、送受信間のクロックの
発信周波数差より生じ、時間とずれの関係が１次式で表
せるため、この手法が使用できる。
【００２３】図１０に示す受信装置１０００は、受信ア
ンテナ１００１、同期位置補正器１００２、復調器１０
０３、同期ずれ検出器１００４、及び最小自乗予測器１
００５を備えて構成されている。
【００２４】このような構成において、受信アンテナ１
００１で受信した信号には既に外乱が加わっている。同
期ずれ検出器１００４では、受信信号から送受信間の同
期位置のずれを検出する。
【００２５】最小自乗予測器１００５では、その観測値
を用いて上式（１）及び（２）の計算を行い、確からし
い同期ずれを求め、この予測結果１００６を用いて、同
期ずれ補正器１００２では受信信号に対して補正を行
う。この結果を復調器１００３で使用することで、同期
ずれが補正された品質の良い復調データ１００７が得ら
れる。
【００２６】図１１は、従来の第５の線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図を示す。但し、図１１に示す
受信装置１１００は、上記最小自乗法を回線推定に使用
した例である。この例はダイバーシチ合成受信の例であ
る。
【００２７】ダイバーシチ合成する際には各アンテナか
らの信号に対して付加する重み付けの値を推定する必要
があるため、その推定にこの手法を用いている。回線
は、短時間であれば時間と位相の関係がほぼ１次式で表
せるため、この手法が使用できる。
【００２８】図１１に示す受信装置１１００は、受信ア
ンテナ１１０１，１１０２、合成器１１０３、復調器１
１０４、回線インパルス応答推定器１１０５，１１０
６、最小自乗予測器１１０７，１１０８を備えて構成さ
れている。
【００２９】このような構成において、受信アンテナ１
１０１，１１０２で受信した信号には既に外乱が加わっ
ている。回線インパルス応答推定器１１０５では、受信
アンテナ１１０１で受信した受信信号に対する、回線の
インパルス応答の推定を行う。
【００３０】最小自乗予測器１１０７では、その観測値
を用いて上式（１）及び（２）の計算を行い、確からし
い回線インパルス応答を求め、この予測結果１１０９を
合成器１１０３に与えて、受信アンテナ１１０１で受信
した受信信号に対する重みづけに反映させる。
【００３１】一方、回線インパルス応答推定器１１０６
では、受信アンテナ１１０２で受信した受信信号に対す
る、回線のインパルス応答の推定を行う。最小自乗予測
器１１０８では、その観測値を用いて上式（１）及び
（２）の計算を行い、確からしい回線インパルス応答を
求め、この予測結果１１１０を合成器１１０３に与え
て、受信アンテナ１１０２で受信した受信信号に対する
重みづけに反映させる。
【００３２】合成器１１０３で、受信アンテナ１１０
１，１１０２で受信した信号に最適な重みづけを施して
合成することで、復調器１１０４から、合成ダイバーシ
チによる品質の良い復調データ１１１１が得られる。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の線
形信号予測を用いた受信装置は、全ての観測値を同じ重
み付けで使用しているため、外乱やフェージングなど
で、信頼度の低くなっている観測値も、予測値に対し
て、信頼度の高い観測値と同じ寄与度を有していた。そ
れにも増して、信頼度の低い観測値ほど正しい１次式か
らのずれが大きいため、最小自乗法の予測結果に重大な
悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
【００３４】即ち、時系列の信号に対して１次式でその
系列の予測を行う際に、最小自乗法が用いられるが、最
小自乗法は各観測点とのユークリッド距離が最も小さく
なるように、１次式のパラメータである「傾き」と「切片」
を決定する方法である。最小自乗法は、観測点の確から
しさが全て等しい場合には最適な予測ができるが、観測
点によって確からしさが異なる場合には、確からしさが
低い観測点の影響を受けて、予測精度が劣化することに
なる。
【００３５】本発明は、最小自乗法にてシステムの予測
を行う際に、信頼度の高い観測値の寄与度を大きくする
ことができ、これによって従来よりも精度の高い推定が
行え、この推定値を使用する、周波数オフセット補償、
位相補償、同期ずれ補正、合成ダイバーシチなどの性能
を向上させることができる線形信号予測を用いた受信装
置及び方法を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の構成とした。
【００３７】請求項１記載の線形信号予測装置は、１次
式で表すことができる信号系列に外乱が加わった信号を
観測点ｘ（ｉ）で観測して観測値ｙ（ｉ）を出力する観
測手段と、各観測値ｙ（ｉ）の尤度Ｌ（ｉ）を検出する
尤度検出手段と、Ｎ個の観測点から最小自乗法により１
次式ｙ＝Ａｘ＋ＢのＡ、Ｂを推定する際に前記尤度Ｌ
（ｉ）を導入し、 によりＡ，Ｂを求め、この１次式の予測系列を得る最小
自乗予測手段と、を具備する構成とした。
【００３８】この構成により、最小自乗予測における最
小自乗法に観測点の確からしさを示す尤度が導入される
ことで、信頼度の高い観測値ほど大きな重みづけがつけ
られて最小自乗予測が行われるようになり、これによっ
て、外乱等の影響を受けにくい、精度の良い信号予測系
列を得ることができる。
【００３９】また、請求項２記載の線形信号予測を用い
た受信装置は、請求項１記載の線形信号予測装置を用い
た構成とした。
【００４０】この構成により、受信装置が請求項１記載
の作用効果を得ることができる。
【００４１】また、請求項３記載の線形信号予測を用い
た受信装置は、受信信号から送受信間の周波数オフセッ
トを検出する周波数オフセット検出手段と、過去に検出
した周波数オフセットをもとに最小自乗法による１次式
の予測系列を得て、検出点での周波数オフセットの予測
を行う最小自乗予測手段と、前記予測の結果に応じて前
記受信信号のオフセットを補償する周波数オフセット補
償手段と、前記補償された受信信号を復調する復調手段
と、を具備する線形信号予測を用いた受信装置であっ
て、前記復調された信号フレームのＳ／Ｎを尤度として
検出するフレームＳ／Ｎ推定手段を具備し、前記最小自
乗予測手段は、前記過去に検出した周波数オフセットを
前記尤度で重み付けして前記１次式の予測系列を取得す
る構成とした。
【００４２】この構成により、信号フレームのＳ／Ｎの
推定値である尤度に応じて、信頼度の高い周波数オフセ
ットの検出値ほど大きな重みづけが行われるので、外乱
等の影響を受けにくい、精度の良い予測結果が得られ、
この結果、品質の良い復調データが得られる。
【００４３】また、請求項４記載の線形信号予測を用い
た受信装置は、過去の信号から得られた位相誤差をもと
に最小自乗法による１次式の予測系列を得て、検出点で
の同期誤差を予測する最小自乗予測手段と、前記予測結
果をもとに受信信号の位相を補償する位相補償手段と、
前記補償された信号を復調する復調手段と、前記復調さ
れた信号から位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、
を具備する線形信号予測を用いた受信装置であって、前
記復調された信号の振幅を尤度として求める振幅計算手
段を具備し、前記最小自乗予測手段は、過去の信号から
得られた位相誤差を前記尤度で重み付けして前記１次式
の予測系列を取得する構成とした。
【００４４】この構成により、同期検波が行われる際
に、最小自乗法に信号振幅が尤度として導入されること
で、信頼度の高い位相誤差の検出値ほど大きな重みづけ
がつけられるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の
良い位相誤差の予測結果が得られ、この結果、品質の良
い復調データが得られる。
【００４５】また、請求項５記載の線形信号予測を用い
た受信装置は、受信信号の同期ずれを検出する同期ずれ
検出手段と、過去に検出した同期ずれをもとに最小自乗
法による１次式の予測系列を得て、検出点での同期ずれ
の予測を行う最小自乗予測手段と、前記予測の結果に応
じて前記受信信号の同期ずれを補償する同期位置補正手
段と、前記補償された受信信号を復調する復調手段と、
を具備する線形信号予測を用いた受信装置であって、前
記復調された信号の品質を尤度として検出する同期信号
品質推定手段を具備し、前記最小自乗予測手段は、過去
に検出した同期ずれを前記尤度で重み付けして前記１次
式の予測系列を取得する構成とした。
【００４６】この構成により、同期保持を行う際に、最
小自乗法に同期信号の品質が尤度として導入されること
で、信頼度の高い同期ずれの検出値ほど大きな重みづけ
がつけられるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の
良い同期ずれの予測結果が得られ、その結果、品質の良
い復調データが得られる。
【００４７】また、請求項６記載の線形信号予測を用い
た受信装置は、複数のアンテナで受信された個々の受信
信号に対する回線のインパルス応答を推定する回線イン
パルス応答推定手段と、過去に推定した回線のインパル
ス応答をもとに最小自乗法による１次式の予測系列を得
て、推定点でのインパルス応答の予測を行う最小自乗予
測手段と、前記個々の受信信号を前記予測の結果に応じ
た重み付けを行って合成する合成手段と、前記合成され
た信号を復調する復調手段と、を具備する線形信号予測
を用いた受信装置であって、前記復調された信号に対す
る回線品質を尤度として検出する回線品質推定手段を具
備し、前記最小自乗予測手段は、過去に推定した回線の
インパルス応答を前記尤度で重み付けして前記１次式の
予測系列を取得する構成とした。
【００４８】この構成により、受信信号の合成が行われ
る際に、最小自乗法に回線品質が尤度として導入される
ことで、信頼度の高いインパルス応答の推定値ほど大き
な重みづけがつけられるため、外乱等の影響を受けにく
い、精度の良いインパルス応答の予測結果が得られ、そ
の結果、品質の良い復調データが得られる。
【００４９】また、請求項７記載の基地局装置は、請求
項２乃至請求項６のいずれかに記載の受信装置、を具備
する構成とした。
【００５０】この構成により、基地局装置が請求項２乃
至請求項６のいずれかに記載の作用効果を得ることがで
きる。
【００５１】また、請求項８記載の移動局装置は、請求
項２乃至請求項６のいずれかに記載の受信装置、を具備
する構成とした。
【００５２】この構成により、移動局装置が請求項２乃
至請求項６のいずれかに記載の作用効果を得ることがで
きる。
【００５３】また、請求項９記載の移動体通信システム
は、請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の受信装置
を、基地局装置又は移動局装置に具備する構成とした。
【００５４】この構成により、移動体通信システムが請
求項２乃至請求項６のいずれかに記載の作用効果を得る
ことができる。
【００５５】また、請求項１０記載の線形信号予測方法
は、１次式で表すことができる信号系列に外乱が加わっ
た信号を観測点ｘ（ｉ）で観測して観測値ｙ（ｉ）を出
力し、各観測値ｙ（ｉ）の尤度Ｌ（ｉ）を検出し、Ｎ個
の観測点から最小自乗法により１次式ｙ＝Ａｘ＋Ｂの
Ａ、Ｂを推定する際に前記尤度Ｌ（ｉ）を導入し、 によりＡ，Ｂを求め、この１次式の予測系列を得るよう
にした。
【００５６】この方法により、最小自乗予測における最
小自乗法に観測点の確からしさを示す尤度が導入される
ことで、信頼度の高い観測値ほど大きな重みづけがつけ
られて最小自乗予測が行われるようになり、これによっ
て、外乱等の影響を受けにくい、精度の良い信号予測系
列を得ることができる。
【００５７】また、請求項１１記載の線形信号予測を用
いた受信方法は、受信信号から送受信間の周波数オフセ
ットを検出し、過去に検出した周波数オフセットをもと
に最小自乗法による１次式の予測系列を取得し、検出点
での周波数オフセットの予測を行い、前記予測の結果に
応じて前記受信信号のオフセットを補償し、この補償さ
れた受信信号を復調する線形信号予測を用いた受信方法
において、この復調信号フレームのＳ／Ｎを尤度として
検出し、前記過去に検出した周波数オフセットを前記尤
度で重み付けして前記１次式の予測系列を取得するよう
にした。
【００５８】この方法により、信号フレームのＳ／Ｎの
推定値である尤度に応じて、信頼度の高い周波数オフセ
ットの検出値ほど大きな重みづけが行われるので、外乱
等の影響を受けにくい、精度の良い予測結果が得られ、
この結果、品質の良い復調データが得られる。
【００５９】また、請求項１２記載の線形信号予測を用
いた受信方法は、過去の信号から得られた位相誤差をも
とに最小自乗法による１次式の予測系列を取得し、位相
誤差の検出点での同期誤差の予測を行い、予測結果をも
とに受信信号の位相を補償し、この補償された信号を復
調し、この復調された信号から位相誤差を検出する線形
信号予測を用いた受信方法において、復調された信号の
振幅を尤度として求め、過去の信号から得られた位相誤
差を前記尤度で重み付けして前記１次式の予測系列を取
得するようにした。
【００６０】この方法により、同期検波が行われる際
に、最小自乗法に信号振幅が尤度として導入されること
で、信頼度の高い位相誤差の検出値ほど大きな重みづけ
がつけられるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の
良い位相誤差の予測結果が得られ、この結果、品質の良
い復調データが得られる。
【００６１】また、請求項１３記載の線形信号予測を用
いた受信方法は、受信信号の同期ずれを検出し、過去に
検出した同期ずれをもとに最小自乗法による１次式の予
測系列を取得し、検出点での同期ずれの予測を行い、前
記予測の結果に応じて前記受信信号の同期ずれを補償
し、この補償された受信信号を復調する線形信号予測を
用いた受信方法において、この復調された信号の品質を
尤度として検出し、過去に検出した同期ずれを前記尤度
で重み付けして前記１次式の予測系列を取得するように
した。
【００６２】この方法により、同期保持を行う際に、最
小自乗法に同期信号の品質が尤度として導入されること
で、信頼度の高い同期ずれの検出値ほど大きな重みづけ
がつけられるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の
良い同期ずれの予測結果が得られ、その結果、品質の良
い復調データが得られる。
【００６３】また、請求項１４記載の線形信号予測を用
いた受信方法は、複数のアンテナで受信された個々の受
信信号に対する回線のインパルス応答を推定し、過去に
推定した回線のインパルス応答をもとに最小自乗法によ
る１次式の予測系列を取得し、推定点でのインパルス応
答の予測を行い、前記個々の受信信号を前記予測の結果
に応じた重み付けを行って合成し、この合成された信号
を復調する線形信号予測を用いた受信方法において、こ
の復調された信号に対する回線品質を尤度として検出
し、過去に推定した回線のインパルス応答を前記尤度で
重み付けして前記１次式の予測系列を取得するようにし
た。
【００６４】この方法により、受信信号の合成が行われ
る際に、最小自乗法に回線品質が尤度として導入される
ことで、信頼度の高いインパルス応答の推定値ほど大き
な重みづけがつけられるため、外乱等の影響を受けにく
い、精度の良いインパルス応答の予測結果が得られ、そ
の結果、品質の良い復調データが得られる。
【００６５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の線形信号予測を用
いた受信装置及び方法の実施の形態を図面を用いて具体
的に説明する。
【００６６】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る線形信号予測を用いた受信装置のブロック
図を示す。
【００６７】実施の形態１の特徴は、最小自乗予測にお
ける最小自乗法に観測点の確からしさを示す尤度を導入
することで、精度の高い信号予測ができるようにした点
にある。
【００６８】図１に示す受信装置１００は、観測器１０
２と、最小自乗予測器１０３と、尤度検出器１０４とを
備えて構成されている。また、同図１に示す加算器１０
１は、受信信号に外乱が重畳されてしまうことを表現す
るために記載したものである。
【００６９】このような構成において、加算器１０１に
入力される信号系列１０５は、１次式で表せるような信
号系列であること仮定している。信号を伝搬する際に
は、信号系列１０５に対して、熱雑音などの外乱１０６
が加算器１０１で加算される。
【００７０】この結果を観測器１０２で観測する。観測
結果には外乱１０６が含まれているため、信号系列１０
５が１次式で表せるような系列であったとしても、観測
結果は誤差を含んでいる。
【００７１】そこで、最小自乗予測器１０３で、誤差の
２乗が最も小さくなるような１次式を推定し、予測系列
１０７を得る。このことで、外乱１０６があっても、信
号系列１０５に近い値が予測系列１０７として得られ
る。このとき、最小自乗予測器１０３は、次式（３）及
び（４）を用いて計算を行う。
【００７２】観測点をｘ（ｉ）、観測値をｙ（ｉ）、ｙ
（ｉ）の尤度をＬ（ｉ）、観測点数をＮとし、求めるべ
き１次式をＡｘ（ｉ）＋Ｂとするとき、Ａ，Ｂは以下の
ように求まる。
【００７３】
【数２】 Ａを強制的に０にしてＢのみを計算すれば、尤度で重み
付けを行ったｙ（ｉ）の平均が得られる。
【００７４】最小自乗予測器１０３で用いられる尤度
は、尤度検出器１０４で観測値毎に求める必要がある。
このことで、信頼度の高い観測値ほど大きな重みづけを
つけられて上式（３）及び（４）に反映されるため、外
乱等の影響を受けにくい、精度の良い予測系列１０７が
得られる。
【００７５】このように、実施の形態１によれば、観測
器１０２で、外乱を含む信号を観測し、尤度検出器１０
４で、その観測点の確からしさを示す尤度を検出し、最
小自乗予測器１０３で、最小自乗法により観測点におけ
る信号の予測を行う際に尤度で重み付けを行うようにし
た。
【００７６】これによって、最小自乗予測における最小
自乗法に観測点の確からしさを示す尤度が導入されるこ
とで、精度の高い信号予測ができる。
【００７７】つまり、信頼度の高い観測値ほど大きな重
みづけがつけられて最小自乗予測が行われるようにな
り、これによって、外乱等の影響を受けにくい、精度の
良い予測系列１０７を得ることができる。
【００７８】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係る線形信号予測を用いた受信装置のブロック
図を示す。
【００７９】実施の形態２の特徴は、最小自乗法に信号
フレームのＳ／Ｎの推定値を尤度として導入すること
で、精度の高い周波数オフセットの予測と補償ができる
ようにした点にある。
【００８０】即ち、図２に示す受信装置２００は、その
最小自乗法を周波数オフセット推定に使用した例であ
る。周波数オフセットは、時間と位相の関係が１次式で
表せるため、その手法が使用できる。
【００８１】図２に示す受信装置２００は、受信アンテ
ナ２０１と、周波数オフセット補償器２０２と、復調器
２０３と、周波数オフセット検出器２０４と、最小自乗
予測器２０５と、フレームＳ／Ｎ推定器２０６とを備え
て構成されている。
【００８２】このような構成において、受信アンテナ２
０１で受信した信号には既に外乱が加わっている。周波
数オフセット検出器２０４では、受信信号から送受信間
の周波数オフセットを検出する。
【００８３】最小自乗予測器２０５は、その観測値を用
いて上式（３）及び（４）の計算を行い、確からしい周
波数オフセットを求め、この予測結果２０７を用いて、
周波数オフセット補償器２０２が、受信信号に対して補
償を行う。
【００８４】この結果を復調器２０３で使用すること
で、周波数オフセットが補償された品質の良い復調デー
タ２０８が得られる。
【００８５】このとき、最小自乗予測器２０５は、上式
（３）及び（４）を使用するが、そこに用いられる尤度
は、フレームＳ／Ｎ推定器２０６で観測値毎に求める必
要があり、信号フレームのＳ／Ｎの推定値が尤度として
求められる。
【００８６】このことで、信頼度の高い観測値ほど大き
な重みづけをつけられて上式（３）及び（４）に反映さ
れるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の良い予測
結果２０７が得られ、その結果、品質の良い復調データ
２０８が得られる。
【００８７】このように、実施の形態２によれば、周波
数オフセット検出器２０４で、外乱を含む受信信号から
送受信間の周波数オフセットを検出し、最小自乗予測器
２０５で、最小自乗法により先の検出点における周波数
オフセットの予測を、検出点の確からしさを示す尤度で
重み付けして行い、周波数オフセット補償器２０２で、
その予測の結果に応じて受信信号のオフセットを補償
し、この補償された受信信号を復調器２０３で復調し、
この復調された信号フレームのＳ／ＮをフレームＳ／Ｎ
推定器２０６で、前記した尤度として検出するようにし
た。
【００８８】これによって、最小自乗法に信号フレーム
のＳ／Ｎの推定値が尤度として導入されることで、精度
の高い周波数オフセットの予測と補償ができる。
【００８９】つまり、信号フレームのＳ／Ｎの推定値で
ある尤度に応じて、信頼度の高い周波数オフセットの検
出値ほど大きな重みづけが行われるので、外乱等の影響
を受けにくい、精度の良い予測結果２０７が得られ、こ
の結果、品質の良い復調データ２０８が得られる。
【００９０】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３に係る線形信号予測を用いた受信装置のブロック
図を示す。
【００９１】実施の形態３の特徴は、同期検波を行う際
に、最小自乗法に信号振幅を尤度として導入することで
精度の高い基準位相検出の予測及び補償ができるように
した点にある。
【００９２】即ち、図３に示す受信装置３００は、その
最小自乗法を同期検波に必須な位相推定に使用した例で
ある。同期検波においては、上記図２で説明した周波数
オフセット補償に僅かな誤差があるだけで性能が劣化
し、基準位相が時間に比例して回転する。この位相回転
は時間と位相の関係が１次式で表せるため、この手法が
使用できる。
【００９３】また、周波数オフセット補償が完全であっ
た場合でも、固定位相回転があるため、位相の平均化は
必須であり、このため、やはり最小自乗法あるいは単純
平均などを用いて補償する必要がある。
【００９４】図３に示す受信装置３００は、受信アンテ
ナ３０１と、位相補償器３０２と、復調器３０３と、位
相誤差検出器３０４と、最小自乗予測器３０５と、振幅
計算器３０６とを備えて構成されている。
【００９５】このような構成において、受信アンテナ３
０１で受信した信号には既に外乱が加わっている。位相
補償器３０２では、過去の信号から得られた予測結果３
０７をもとに受信信号の位相を補償する。この結果を復
調器３０３で復調することにより復調データ３０８が得
られる。
【００９６】この復調データ３０８における位相補償器
３０２で位相が補償された信号をもとに、位相誤差検出
器３０４が位相のずれを検出（観測）する。この観測結
果は最小自乗予測器３０５に入力され、ここで、その観
測結果を上式（３）及び（４）に入れることで位相のず
れが予測され、予測結果３０７が得られ、その後の信号
の復調に反映される。
【００９７】これによって、同期検波を行う場合に、正
しい基準位相で検波が行え、品質の良い復調データ３０
８が得られる。このとき、最小自乗予測器３０５は、上
式（３）及び（４）を使用するが、そこに用いられる尤
度は、振幅計算器３０６で観測値毎に求める必要があ
る。
【００９８】これによって、信頼度の高い観測値ほど大
きな重みづけがつけられて上式（３）及び（４）に反映
されるため、外乱等の影響を受けにくい、精度の良い予
測結果３０７が得られ、この結果、品質の良い復調デー
タ３０８が得られる。
【００９９】このように、実施の形態３によれば、位相
補償器３０２で、過去の信号から得られた位相誤差の予
測結果３０７をもとに受信信号の位相を補償し、復調器
３０３で、その補償された信号を復調し、位相誤差検出
器３０４で、その復調された信号から位相誤差を検出
し、振幅計算器３０６で、その復調された信号の振幅を
求め、最小自乗予測器３０５で、その振幅を先の検出点
の確からしさを示す尤度として用い、最小自乗法による
検出点での前記した同期誤差の予測を、その尤度で重み
付けして行うようにした。
【０１００】これによって、同期検波が行われる際に、
最小自乗法に信号振幅が尤度として導入されることで精
度の高い基準位相検出の予測及び補償ができる。
【０１０１】つまり、信頼度の高い位相誤差の検出値ほ
ど大きな重みづけがつけられるため、外乱等の影響を受
けにくい、精度の良い予測結果３０７が得られ、この結
果、品質の良い復調データ３０８が得られる。
【０１０２】（実施の形態４）図４は、本発明の実施の
形態４に係る線形信号予測を用いた受信装置のブロック
図を示す。
【０１０３】実施の形態４の特徴は、同期保持を行う際
に、最小自乗法に同期信号の品質を尤度として導入する
ことで精度の高い同期位置の予測及び補償ができるよう
にした点にある。
【０１０４】即ち、図４に示す受信装置４００は、その
最小自乗法を同期ずれ推定に使用した例である。同期ず
れは、送受信間のクロックの発信周波数差より生じ、時
間とずれの関係が１次式で表せるため、この手法が使用
できる。
【０１０５】図４に示す受信装置４００は、受信アンテ
ナ４０１と、同期位置補正器４０２と、復調器４０３
と、同期ずれ検出器４０４と、最小自乗予測器４０５
と、同期信号品質推定器４０６とを備えて構成されてい
る。
【０１０６】このような構成において、受信アンテナ４
０１で受信した信号には既に外乱が加わっている。同期
ずれ検出器４０４は、受信信号から送受信間の同期位置
のずれを検出する。
【０１０７】最小自乗予測器４０５は、その観測値を用
いて上式（３）及び（４）の計算を行い、確からしい同
期ずれを求め、この予測結果４０７を用いて、同期位置
補正器４０２が受信信号に対して補正を行う。この結果
を復調器４０３で使用することで、同期ずれが補正され
た品質の良い復調データ４０８が得られる。
【０１０８】このとき、最小自乗予測器４０５は、上式
（３）及び（４）を使用するが、そこで用いられる尤度
は、同期信号品質推定器４０６で観測値毎に求められ
る。これによって、信頼度の高い観測値ほど大きな重み
づけがつけられて上式（３）及び（４）に反映されるた
め、外乱等の影響を受けにくい、精度の良い予測結果４
０７が得られ、その結果、品質の良い復調データ４０８
が得られる。
【０１０９】このように、実施の形態４によれば、同期
ずれ検出器４０４で、受信信号の同期ずれを検出し、最
小自乗予測器４０５で、最小自乗法による検出点での同
期ずれの予測を、検出点の確からしさを示す尤度で重み
付けして行い、同期位置補正手段４０２で、予測の結果
に応じて受信信号の同期ずれを補償し、この補償された
受信信号を復調器４０３で復調し、また、その復調され
た信号の品質を前記の尤度として同期信号品質推定器４
０６で検出するようにした。
【０１１０】これによって、同期保持を行う際に、最小
自乗法に同期信号の品質が尤度として導入されることで
精度の高い同期位置の予測及び補償ができる。
【０１１１】つまり、信頼度の高い同期ずれの検出値ほ
ど大きな重みづけがつけられるため、外乱等の影響を受
けにくい、精度の良い予測結果４０７が得られ、その結
果、品質の良い復調データ４０８が得られる。
【０１１２】（実施の形態５）図５は、本発明の実施の
形態５に係る線形信号予測を用いた受信装置のブロック
図を示す。
【０１１３】実施の形態５の特徴は、受信信号の合成を
行う際に、最小自乗法に回線品質を尤度として導入する
ことで精度の高い回線のインパルス応答予測を可能と
し、合成後の信号品質を改善できるようにした点にあ
る。
【０１１４】即ち、図５に示す受信装置５００は、その
最小自乗法を回線推定に使用した例である。この例はダ
イバーシチ合成受信の例である。ダイバーシチ合成する
際には各アンテナからの信号に対して付加する重み付け
の値を推定する必要があるため、その推定にこの手法を
用いている。回線は、短時間であれば時間と位相の関係
がほぼ１次式で表せるため、この手法が使用できる。
【０１１５】図５に示す受信装置５００は、受信アンテ
ナ５０１，５０２と、合成器５０３と、復調器５０４
と、回線インパルス応答推定器５０５，５０６と、最小
自乗予測器５０７，５０８と、回線品質推定器５０９と
を備えて構成されている。
【０１１６】このような構成において、受信アンテナ５
０１，５０２で受信した信号には既に外乱が加わってい
る。回線インパルス応答推定器５０５は、受信アンテナ
５０１で受信した受信信号に対する、回線のインパルス
応答の推定を行う。
【０１１７】最小自乗予測器５０７は、その観測値を用
いて上式（３）及び（４）の計算を行い、確からしい回
線インパルス応答を求め、この予測結果５１０を合成器
５０３に与えて、受信アンテナ５０１で受信した受信信
号に対する重みづけに反映させる。
【０１１８】一方、回線インパルス応答推定器５０６
は、受信アンテナ５０２で受信した受信信号に対する、
回線のインパルス応答の推定を行う。最小自乗予測器５
０８は、その観測値を用いて上式（３）及び（４）の計
算を行い、確からしい回線インパルス応答を求め、この
予測結果５１１を合成器５０３に与えて、受信アンテナ
５０２で受信した受信信号に対する重みづけに反映させ
る。
【０１１９】合成器５０３において、受信アンテナ５０
１，５０２で受信した信号に最適な重みづけを施して合
成することで、復調器５０４において、合成ダイバーシ
チによる品質の良い復調データ５１２が得られる。
【０１２０】このとき、最小自乗予測器５０７は、上式
（３）及び（４）を使用するが、そこに用いられる尤度
は、回線品質推定器５０９で観測値毎に求める。これに
よって、信頼度の高い観測値ほど大きな重みづけがつけ
られて上式（３）及び（４）に反映されるため、外乱等
の影響を受けにくい、精度の良い予測結果５１０，５１
１が得られ、その結果、品質の良い復調データ５１２が
得られる。
【０１２１】このように、実施の形態５によれば、回線
インパルス応答推定器５０５，５０６で、複数のアンテ
ナ５０１，５０２で受信された個々の受信信号に対する
回線のインパルス応答を推定し、最小自乗予測器５０
７，５０８で、最小自乗法による前記した推定点でのイ
ンパルス応答の予測を、推定点の確からしさを示す尤度
で重み付けして行い、合成器５０３で、個々の受信信号
を先の予測結果に応じた重み付けを行って合成し、この
合成された信号を復調器５０４で復調し、この復調信号
に対する回線品質を前記した尤度として回線品質推定器
５０９で検出するようにした。
【０１２２】これによって、受信信号の合成が行われる
際に、最小自乗法に回線品質が尤度として導入されるこ
とで、精度の高い回線のインパルス応答予測を可能と
し、合成後の信号品質を改善することができる。
【０１２３】つまり、信頼度の高いインパルス応答の推
定値ほど大きな重みづけがつけられるため、外乱等の影
響を受けにくい、精度の良い予測結果５１０，５１１が
得られ、その結果、品質の良い復調データ５１２が得ら
れる。
【０１２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、最小自乗法にてシステムの予測を行う際に、
信頼度の高い観測値の寄与度を大きくすることができ、
従来方法よりも精度の高い推定が行えるようになり、そ
の推定値を使用する、周波数オフセット補償、位相補
償、同期ずれ補正、合成ダイバーシチなどの性能を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２に係る線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態３に係る線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態４に係る線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図
【図５】本発明の実施の形態５に係る線形信号予測を用
いた受信装置のブロック図
【図６】最小自乗法の説明図
【図７】従来の第１の線形信号予測を用いた受信装置及
び方法のブロック図
【図８】従来の第２の線形信号予測を用いた受信装置及
び方法のブロック図
【図９】従来の第３の線形信号予測を用いた受信装置及
び方法のブロック図
【図１０】従来の第４の線形信号予測を用いた受信装置
及び方法のブロック図
【図１１】従来の第５の線形信号予測を用いた受信装置
及び方法のブロック図
【符号の説明】
１０２ 観測器 １０３，２０５，３０５，４０５，５０７，５０８ 最
小自乗予測器 １０４ 尤度検出器 ２０２ 周波数オフセット補償器 ２０３，３０３，４０３，５０４ 復調器 ２０４ 周波数オフセット検出器 ２０６ フレームＳ／Ｎ推定器 ３０２ 位相補償器 ３０４ 位相誤差検出器 ３０６ 振幅計算器 ４０２ 同期位置補正器 ４０４ 同期ずれ検出器 ４０６ 同期信号品質推定器 ５０３ 合成器 ５０５，５０６ 回線インパルス応答推定器 ５０９ 回線品質推定器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 3/00 - 3/44 H04B 7/005 - 7/015

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次式で表すことができる信号系列に外
    乱が加わった信号を観測点ｘ（ｉ）で観測して観測値ｙ
    （ｉ）を出力する観測手段と、各観測値ｙ（ｉ）の尤度
    Ｌ（ｉ）を検出する尤度検出手段と、Ｎ個の観測点から
    最小自乗法により１次式ｙ＝Ａｘ＋ＢのＡ、Ｂを推定す
    る際に前記尤度Ｌ（ｉ）を導入し、 によりＡ，Ｂを求め、この１次式の予測系列を得る最小
    自乗予測手段と、を具備することを特徴とする線形信号
    予測装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の線形信号予測装置を用い
    たことを特徴とする線形信号予測を用いた受信装置。
  3. 【請求項３】 受信信号から送受信間の周波数オフセッ
    トを検出する周波数オフセット検出手段と、過去に検出
    した周波数オフセットをもとに最小自乗法による１次式
    の予測系列を得て、検出点での周波数オフセットの予測
    を行う最小自乗予測手段と、前記予測の結果に応じて前
    記受信信号のオフセットを補償する周波数オフセット補
    償手段と、前記補償された受信信号を復調する復調手段
    と、を具備する線形信号予測を用いた受信装置であっ
    て、 前記復調された信号フレームのＳ／Ｎを尤度として検出
    するフレームＳ／Ｎ推定手段を具備し、 前記最小自乗予測手段は、前記過去に検出した周波数オ
    フセットを前記尤度で重み付けして前記１次式の予測系
    列を取得する ことを特徴とする線形信号予測を用いた受
    信装置。
  4. 【請求項４】 過去の信号から得られた位相誤差をもと
    に最小自乗法による１次式の予測系列を得て、検出点で
    の同期誤差を予測する最小自乗予測手段と、前記予測結
    果をもとに受信信号の位相を補償する位相補償手段と、
    前記補償された信号を復調する復調手段と、前記復調さ
    れた信号から位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、
    を具備する線形信号予測を用いた受信装置であって、 前記復調された信号の振幅を尤度として求める振幅計算
    手段を具備し、 前記最小自乗予測手段は、過去の信号から得られた位相
    誤差を前記尤度で重み付けして前記１次式の予測系列を
    取得する ことを特徴とする線形信号予測を用いた受信装
    置。
  5. 【請求項５】 受信信号の同期ずれを検出する同期ずれ
    検出手段と、過去に検出した同期ずれをもとに最小自乗
    法による１次式の予測系列を得て、検出点での同期ずれ
    の予測を行う最小自乗予測手段と、前記予測の結果に応
    じて前記受信信号の同期ずれを補償する同期位置補正手
    段と、前記補償された受信信号を復調する復調手段と、
    を具備する線形信号予測を用いた受信装置であって、 前記復調された信号の品質を尤度として検出する同期信
    号品質推定手段を具備し、 前記最小自乗予測手段は、過去に検出した同期ずれを前
    記尤度で重み付けして前記１次式の予測系列を取得する
    ことを特徴とする線形信号予測を用いた受信装置。
  6. 【請求項６】 複数のアンテナで受信された個々の受信
    信号に対する回線のインパルス応答を推定する回線イン
    パルス応答推定手段と、過去に推定した回線のインパル
    ス応答をもとに最小自乗法による１次式の予測系列を得
    て、推定点でのインパルス応答の予測を行う最小自乗予
    測手段と、前記個々の受信信号を前記予測の結果に応じ
    た重み付けを行って合成する合成手段と、前記合成され
    た信号を復調する復調手段と、を具備する線形信号予測
    を用いた受信装置であって、 前記復調された信号に対する回線品質を尤度として検出
    する回線品質推定手段を具備し、 前記最小自乗予測手段は、過去に推定した回線のインパ
    ルス応答を前記尤度で重み付けして前記１次式の予測系
    列を取得する ことを特徴とする線形信号予測を用いた受
    信装置。
  7. 【請求項７】 請求項２乃至請求項６のいずれかに記載
    の受信装置、を具備することを特徴とする基地局装置。
  8. 【請求項８】 請求項２乃至請求項６のいずれかに記載
    の受信装置、を具備することを特徴とする移動局装置。
  9. 【請求項９】 請求項２乃至請求項６のいずれかに記載
    の受信装置を、基地局装置又は移動局装置に具備するこ
    とを特徴とする移動体通信システム。
  10. 【請求項１０】 １次式で表すことができる信号系列に
    外乱が加わった信号を観測点ｘ（ｉ）で観測して観測値
    ｙ（ｉ）を出力し、各観測値ｙ（ｉ）の尤度Ｌ（ｉ）を
    検出し、Ｎ個の観測点から最小自乗法により１次式ｙ＝
    Ａｘ＋ＢのＡ、Ｂを推定する際に前記尤度Ｌ（ｉ）を導
    入し、 によりＡ，Ｂを求め、この１次式の予測系列を得ること
    を特徴とする線形信号予測方法。
  11. 【請求項１１】 受信信号から送受信間の周波数オフセ
    ットを検出し、過去に検出した周波数オフセットをもと
    に最小自乗法による１次式の予測系列を取得し、検出点
    での周波数オフセットの予測を行い、前記予測の結果に
    応じて前記受信信号のオフセットを補償し、この補償さ
    れた受信信号を復調する線形信号予測を用いた受信方法
    において、 この復調信号フレームのＳ／Ｎを尤度として検出し、前
    記過去に検出した周波数オフセットを前記尤度で重み付
    けして前記１次式の予測系列を取得する ことを特徴とす
    る線形信号予測を用いた受信方法。
  12. 【請求項１２】 過去の信号から得られた位相誤差をも
    とに最小自乗法による１次式の予測系列を取得し、位相
    誤差の検出点での同期誤差の予測を行い、予測結果をも
    とに受信信号の位相を補償し、この補償された信号を復
    調し、この復調された信号から位相誤差を検出する線形
    信号予測を用いた受信方法において、 復調された信号の振幅を尤度として求め、過去の信号か
    ら得られた位相誤差を 前記尤度で重み付けして前記１次
    式の予測系列を取得する ことを特徴とする線形信号予測
    を用いた受信方法。
  13. 【請求項１３】 受信信号の同期ずれを検出し、過去に
    検出した同期ずれをもとに最小自乗法による１次式の予
    測系列を取得し、検出点での同期ずれの予測を行い、前
    記予測の結果に応じて前記受信信号の同期ずれを補償
    し、この補償された受信信号を復調する線形信号予測を
    用いた受信方法において、 この復調された信号の品質を尤度として検出し、過去に
    検出した同期ずれを前記尤度で重み付けして前記１次式
    の予測系列を取得する ことを特徴とする線形信号予測を
    用いた受信方法。
  14. 【請求項１４】 複数のアンテナで受信された個々の受
    信信号に対する回線のインパルス応答を推定し、過去に
    推定した回線のインパルス応答をもとに最小自乗法によ
    る１次式の予測系列を取得し、推定点でのインパルス応
    答の予測を行い、前記個々の受信信号を前記予測の結果
    に応じた重み付けを行って合成し、この合成された信号
    を復調する線形信号予測を用いた受信方法において、 この復調された信号に対する回線品質を尤度として検出
    し、過去に推定した回線のインパルス応答を前記尤度で
    重み付けして前記１次式の予測系列を取得する ことを特
    徴とする線形信号予測を用いた受信方法。
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