JP4163018B2 - 伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法、無線復調装置、コンピュータプログラム - Google Patents
伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法、無線復調装置、コンピュータプログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式等を用いる無線システムに適用される伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法、無線復調装置、並びにその伝送路特性推定装置をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式は無線ＬＡＮや地上波デジタル放送などに用いられており、移動通信システムにおいても無線伝送方式の有力な候補の一つとなっている。このＯＦＤＭ方式では、サブキャリア毎に異なる変調方式を選ぶことができるので、受信電力特性に応じて変調方式を適応的に変えることが可能である。例えば、受信電力特性が優れているサブキャリアには多値変調方式を選択し、一方、受信電力特性が劣るサブキャリアには復調特性の良い所定の変調方式を選択する。この場合、多値変調方式を適用した際には受信時に同期検波を行うが、これを精度よく行うためには伝送路特性を推定して受信信号に対し伝送路等化を行う必要がある。
また、移動通信システムにＯＦＤＭ方式を適用する場合、高速に時間変動する伝送路特性に対し、追従して推定することが要求される。
【０００３】
従来の伝送路特性推定装置は、受信した伝送フレーム内のプリアンブル部分に格納されている所定のパイロット信号に基づいて伝送路特性を推定している（例えば、非特許文献１参照）。また、伝送フレーム内のユーザデータ格納部分に、所定のパイロット信号を幾つかのサブキャリア毎に配置するようにしておき、それら各パイロット信号に基づいて伝送路特性を推定することにより、伝送路特性の時間変動に追従するものもある。
【０００４】
【非特許文献１】
ユーピンチャオ（Yuping Zhao）、外１名，「ア ノベル チャンネル エスティメイション メソッド フォ オウエフディエム モバイル コミュニケイション システムズ ベイスド オン パイロット シグナルズ アンド トランスフォームドメイン プロセッシング（A Novel Channel Estimation Method for OFDM Mobile Communication Systems Based on Pilot Signals and Transform-Domain Processing）」，アイイーイーイー ブイティシー’９７（Proc. IEEE VTC’97），１９９７年，ｐ．２０８９−２０９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の伝送路特性推定装置では、伝送路特性の時間変動に追従するために、伝送フレーム内のユーザデータ格納部分に複数のパイロット信号を配置するので、伝送効率が低下するという問題がある。特に、精度よく追従させるためにはパイロット信号の配置密度を高める必要があり、一定の精度以上を要求することは現実的に困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムにおける伝送路特性の推定精度の向上を図ることができる伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、時間変動に追従して伝送路特性を精度よく推定することができ、且つ、伝送効率の低下を生じさせることのない伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、その伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置を提供することも目的とする。
【０００９】
また、本発明は、その伝送路特性推定装置をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムを提供することも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る伝送路特性推定装置は、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定装置であって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する等化手段と、この補正後の受信信号を復調する復調手段と、この復調後のデータを変調する変調手段と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器と、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを予め記憶する記憶手段と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、前記記憶手段の時間波形データを参照信号として相関検出し、一方、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する相関検出手段と、前記相関検出手段から出力される相関値をフーリエ変換して前記伝送路特性データを算出するフーリエ変換器とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記フーリエ変換器により算出された過去の所定回分の伝送路特性データを平均化して前記等化手段に出力する平均化手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記復調後のデータを誤り訂正する誤り訂正手段を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記フーリエ変換器は、前記相関値に基づく受信電力の大きさに基づいてフーリエ変換に使用する範囲を選択することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記再変調された周波数領域信号のうち、等間隔に配置された周波数成分のみを用いて前記逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換後の信号を前記参照信号として使用することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る無線復調装置は、前述の伝送路特性推定装置を備え、該伝送路特性推定装置で復調済みのデータを出力に使用することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る無線復調装置においては、受信したユーザデータを、このユーザデータを元に算出された前記伝送路特性データが前記等化手段へ入力されるタイミングに合わせて前記等化手段へ入力する調整手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る伝送路特性推定方法は、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定方法であって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する過程と、この補正後の受信信号を復調する過程と、この復調後のデータを変調する過程と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する過程と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する過程と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程と、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する過程と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程とを含むことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する処理と、この補正後の受信信号を復調する処理と、この復調後のデータを変調する処理と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する処理と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する処理と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理と、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する処理と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理とをコンピュータに実行させることを特徴としている。
これにより、前述の伝送路特性推定装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムを例に挙げて説明する。
図１は、ＯＦＤＭ方式による無線システムの伝送フレームの一構成例を示す図である。この図１において、一つのフレームは先頭に位置するプリアンブル部分と、このプリアンブル部分に続くユーザデータ格納部分とから構成されている。プリアンブル部分には１シンボル分（１伝送単位分）のパイロットデータが格納されている。ユーザデータ格納部分には、データ１からデータＮまでのＮ個のユーザデータシンボル（伝送単位のユーザデータ）が格納されるとともに、各シンボル毎にガードインターバル（ＧＩ）が格納されている。ガードインターバルは、直後のユーザデータシンボルの後ろＭサンプル分のデータがコピーされたものである。このＭサンプル分の時間、すなわちガードインターバルの時間は伝送時の最大遅延許容時間を示している。この最大遅延許容時間は、無線システムにおいて予め定められており、送信側装置及び受信側装置にそれぞれ設定される。
各ユーザデータシンボルには、ユーザデータ本体とその誤り訂正用符号が含まれている。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図２において、アンテナ受信部２は、アンテナとアナログ−デジタル変換器、直交復調部を備え、アンテナで受信した伝送信号をデジタル化して直交復調したものを受信信号として出力する。
【００２５】
スイッチＳＷ１はアンテナ受信部２とＧＩ除去部３の接続を開閉する。スイッチＳＷ１は、アンテナ受信部２で受信した伝送フレーム（図１参照）のプリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には開放されており、ユーザデータ格納部分の受信信号が出力される時には閉じられる。
ＧＩ除去部３は、アンテナ受信部２から出力された受信信号からガードインターバルを除去して出力する。フーリエ変換器４は、ＧＩ除去部３から入力されたガードインターバル除去後の受信信号を離散フーリエ変換（以下、単にフーリエ変換と称する）する。
【００２６】
等化器６は、フーリエ変換器１４から入力される伝送路特性データＡに基づいて、フーリエ変換器４から出力されたフーリエ変換後の受信信号を補正する。伝送路特性データは、受信信号に対し伝送路等化を行うためのデータである。復調器８は等化器６によって補正された受信信号を復調する。この復調後のデータは無線復調装置から出力される。
【００２７】
プリアンブル時間波形データ記憶部１０は、送信側でプリアンブル部分に格納する既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを予め記憶している。この時間波形データは、アンテナ受信部２から出力される受信信号と同じ時間領域のものである。
【００２８】
相関検出回路１２にはアンテナ受信部２から出力された受信信号が入力される。相関検出回路１２は、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データとの間で、サンプルタイミング毎に相関検出を行い、相関値を検出する。この相関値はフーリエ変換器１４に出力される。
【００２９】
フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを伝送路特性データＡとして等化器６に出力する。この伝送路特性データＡはプリアンブル部分の受信信号に基づいて算出されたものである。これにより、等化器６は、スイッチＳＷ１が閉じられている期間に入力されるＮ個のユーザデータシンボルを、同一フレーム内のプリアンブル部分から得られた伝送路特性データＡを用いて補正する。
【００３０】
図３は、相関検出回路１２が行う相関検出の概念図である。図３に示すように、受信波は複数のマルチパス波が合成されたものとなる。ここでは、最初に到達したマルチパス波を基本波と称し、基本波以降に到達したマルチパス波を遅延波と称する。
相関検出回路１２は、相関検出範囲において、参照信号のタイミングを時間的にずらしながら相関検出を行う。この相関検出において、参照信号のタイミングがマルチパス波のタイミングに合うと、そのマルチパス波の複素振幅に比例した相関値が得られる。この相関値は当該マルチパス波の振幅成分と位相成分を含むものとなる。そして、相関検出範囲において得られた相関値は遅延プロファイルを構成する。
【００３１】
上記第１の実施形態では、相関検出回路１２は、参照信号としてプリアンブル部分の時間波形データを使用し、受信信号のプリアンブル部分の遅延プロファイルを取得する。そして、フーリエ変換器１４により該遅延プロファイルをフーリエ変換して、プリアンブル部分の受信信号に基づく伝送路特性データを算出する。
このように、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムの受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００３２】
次に、第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図４において図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図４に示す実施形態では、アンテナ受信部２と相関検出回路１２の間に遅延回路１６を設ける。また、復調器８の出力データを変調する変調器２０と、この変調器２０の出力データを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器２２を設ける。また、相関検出回路１２への入力データを、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データにするか、あるいは逆フーリエ変換器２２の出力データにするかを切り替えるスイッチＳＷ２を設ける。
【００３３】
図４に示す無線復調装置の動作を説明する。
スイッチＳＷ１は、アンテナ受信部２で受信した伝送フレーム（図１参照）のプリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には開放されており、ユーザデータ格納部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には閉じられる。
先ず、スイッチＳＷ１が開放し、プリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から遅延回路１６を介して相関検出回路１２に入力される。このタイミングでは、スイッチＳＷ２は相関検出回路１２とプリアンブル時間波形データ記憶部１０を接続している。
【００３４】
次いで、相関検出回路１２は、上記第１の実施形態と同様に、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データとの間で、サンプルタイミング毎に相関検出を行う。そして、検出した相関値をフーリエ変換器１４に出力する。フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを第１の伝送路特性データＡ−１として等化器６に出力する。
【００３５】
次いで、スイッチＳＷ１が閉じ、受信した伝送フレームのユーザデータ格納部分の最初のユーザデータシンボルであるデータ１がフーリエ変換器４に入力される。フーリエ変換器４は入力されたデータ１をフーリエ変換して等化器６に出力する。
【００３６】
次いで、等化器６は、フーリエ変換器１４から入力された第１の伝送路特性データＡ−１に基づいてデータ１を補正する。この補正後のデータ１は、復調器８によって復調された後、変調器２０に入力される。また、該復調後のデータは無線復調装置の出力データとして出力される。
【００３７】
次いで、変調器２０は復調後のデータ１を変調して出力する。そして、逆フーリエ変換器２２が変調器２０の出力データを逆フーリエ変換して出力する。この出力時にはスイッチＳＷ２は相関検出回路１２と逆フーリエ変換器２２を接続する。なお、スイッチＳＷ２は、次に受信した伝送フレームのプリアンブル部分の受信信号が遅延回路１６から出力される時まで、相関検出回路１２と逆フーリエ変換器２２を接続する。
【００３８】
補正及び復変調及び逆フーリエ変換後のデータ１が逆フーリエ変換器２２から逆フーリエ変換器２２へ入力される時には、該入力タイミングに合わせるように遅延回路１６で遅延されていた、受信したままのデータ１が相関検出回路１２へ入力される。次いで、相関検出回路１２は、補正及び復変調及び逆フーリエ変換後のデータ１を参照信号として、受信したままのデータ１との間でサンプルタイミング毎に相関検出を行う。そして、検出した相関値をフーリエ変換器１４に出力する。フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを第２の伝送路特性データＡ−２として等化器６に出力する。
【００３９】
次いで、等化器６は、この第２の伝送路特性データＡ−２に基づいて、受信したデータ２を補正する。この補正後のデータ２は、復調器８によって復調された後、変調器２０に入力されるとともに、無線復調装置から出力される。以降、受信した伝送フレームの最後のユーザデータシンボルであるデータＮまで、この処理が繰り返される。
【００４０】
上述したように第２の実施形態によれば、先ず、伝送フレーム中のプリアンブル部分の受信信号を用いて、伝送路等化の基準となる第１の伝送路特性データを算出する。次いで、この第１の伝送路特性データを元に、伝送フレーム中の最初のユーザデータシンボルを用いて第２の伝送路特性データを算出する。そして、これ以降は、直前の第２の伝送路特性データを元に各ユーザデータシンボル毎に順次、次の第２の伝送路特性データを算出する。
【００４１】
これにより、第２の伝送路特性データは、ユーザデータシンボルの受信毎に更新されるので、伝送路特性の時間変動に追従するものとなる。さらに、ユーザデータを用いることによって時間変動に追従させるので、伝送効率は低下しない。また、第１の実施形態と同様に、受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００４２】
図５は、ユーザデータシンボルについて相関検出する際に参照信号を作成する方法であって、上記図３の場合よりも相関検出精度を上げることを目的とした方法を説明するための概念図である。
上記図３で説明したように、受信波は複数のマルチパス波からなるので、アンテナ受信部２から出力される信号には、図５に示すように、各マルチパス波に対応する複数の受信信号が含まれている。そして、ユーザデータ格納部分の受信信号はＧＩとこのＧＩに対応するユーザデータシンボル（図５では有効シンボル）を連続して含んでいる。しかし、図３に示す手法では、相関検出が他のシンボルにまたがって行われるため、相関値にノイズが発生する。そのため、他のシンボル成分の影響を受けない基本波の有効シンボル部分の時間信号のみを用いて相関検出を行う。
【００４３】
しかし、参照信号として使用するのは、補正及び復変調及び逆フーリエ変換後の有効シンボルのみである。したがって、この参照信号用の有効シンボルのタイミングを時間的にずらしながら相関検出を行っても、受信信号のＧＩについて相関検出できない。そこで、相関検出回路１２は、参照信号用の有効シンボルを１サンプルタイミングずらす毎に、そのずらした分だけ、すなわち、有効シンボルの最後尾の１サンプル分のデータを有効シンボルの先頭部分に追加して、次の参照信号とする。
【００４４】
例えば、図５の参照信号１をＸａサンプル分ずらして参照信号２とする場合、有効シンボルの最後尾のＸａサンプル分のデータ１０１を有効シンボルの先頭部分に追加する。同様に、参照信号３は、参照信号１からずらした分のデータ１０２が有効シンボルの先頭部分に追加される。参照信号４は、参照信号１からずらした分のデータ１０３が有効シンボルの先頭部分に追加される。
【００４５】
これにより、同一の相関検出範囲において、ＧＩと有効シンボルからなる受信信号に対応した参照信号を作成することができ、相関検出を問題なく行うことができる。また、有効シンボルのみを用いた相関検出の場合、変調方式の選択次第では、各マルチパス間の相関値が０となるため、伝送路特性の推定精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
次に、第３の実施形態を説明する。図６は、本発明の第３の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図６において図４の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図６に示す実施形態では、フーリエ変換器１４の後段に平均化部３０を備える。この平均化部３０は、フーリエ変換器１４から入力される伝送路特性データＡについて、過去の所定回分を平均し、この平均値を等化器６へ出力する。この実施形態によれば、復調器８で発生した復調誤りが伝送路特性の推定結果に与える影響を軽減することができる。
【００４７】
次に、第４の実施形態を説明する。図７は、本発明の第４の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図７に示す実施形態では、復調器８の後段に誤り訂正部３２を備える。この誤り訂正部３２は、復調後のデータについて、その誤り訂正符号に基づきデータ誤りを訂正する。これにより、相関検出回路１２には誤り訂正後に変調及び逆フーリエ変換されたデータが入力され、相関検出されるので、相関値の精度が向上し、この結果、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００４８】
次に、第５の実施形態を説明する。図８は、本発明の第５の実施形態による無線復調装置の構成を示すブロック図である。この無線復調装置には、上記４の伝送路特性推定装置を適用しているが、図６あるいは図７の伝送路特性推定装置についても同様に適用可能である。
図８に示す実施形態では、等化器６の前段にスイッチＳＷ３を備える。スイッチＳＷ３の一つの端子１０１はフーリエ変換器４に接続される。もう一方の端子１０２には遅延回路３４の出力が接続される。また、復調器８の後段にスイッチＳＷ４を備える。スイッチＳＷ４の一つの端子２０１は変調器２０に接続される。もう一方の端子２０２は無線復調装置の出力端子となる。これらスイッチＳＷ３，ＳＷ４は、無線復調装置の出力データを生成するときに、それぞれ端子１０２，２０２側に切り替わる。
【００４９】
遅延回路３４の入力は、フーリエ変換器４に接続される。遅延回路３４は、受信したユーザデータシンボルを、このユーザデータシンボルを元に算出された第２の伝送路特性データＡ−２が等化器６へ入力されるタイミングに合わせて出力するように、遅延させる。この時、スイッチＳＷ３は端子１０１から端子１０２へ、スイッチＳＷ４は端子２０１から端子２０２へ、それぞれ切り替わる。これにより、この時に等化器６で補正されたデータは復調後、無線復調装置の出力データとして出力される。この出力データは、当該データ受信時の伝送特性に基づいて補正されているので、非常に精度よく復調されたものとなる。
【００５０】
なお、上記第２〜第５の実施形態において、逆フーリエ変換器２２は、変調器２０により再変調された周波数領域信号のうち、等間隔に配置された周波数成分のみを用いて逆フーリエ変換してもよい。例えば、偶数番目の周波数成分のみを使用する。そして、相関検出回路１２は、その逆フーリエ変換後の信号を参照信号として使用する。
【００５１】
次に、図９〜図１１を参照して、伝送路特性データを算出するために、フーリエ変換器１４がフーリエ変換に使用する範囲の選択方法を説明する。図９〜図１１は、フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第１〜第３の選択方法を説明するための図である。これら図９〜図１１には、相関検出回路１２が相関検出範囲において検出した相関値（遅延プロファイル）の一例が示されている。縦軸は受信電力の振幅を示し、横軸は時間を示す。波形Ｗ０は基本波の相関値に基づく受信電力を示す。波形Ｗ１〜Ｗ３は各遅延波の相関値に基づく受信電力を示す。
【００５２】
図９に示す選択方法は、相関検出範囲全体をフーリエ変換に使用する範囲Ｆ１に選択する。これにより、フーリエ変換器１４は、相関検出範囲において検出された相関値全てを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。なお、フーリエ変換のポイント数は、有効シンボルのサンプル数と一致するように０を外挿する。
【００５３】
図１０に示す選択方法は、相関検出範囲のうち、所定の割合以上の受信電力が存在する範囲をフーリエ変換に使用する範囲Ｆ２に選択する。これにより、フーリエ変換器１４は、該範囲Ｆ２において検出された相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。これにより、ノイズ成分が除去され、有意な相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出することができるので、伝送路特性の推定精度が向上する。この結果、復調されたデータのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性が良くなる。
【００５４】
図１１に示す選択方法では、先ず、相関検出範囲において、所定の閾値以上の受信電力の相関値を検出し、閾値以下の相関値は０に置き換える。そして、その検出した相関値を含む時間範囲をフーリエ変換に使用する範囲に選択する。図１１の例では、基本波Ｗ０，遅延波Ｗ１〜Ｗ３の各相関値が検出される。そして、それらの相関値を含む各時間範囲が、フーリエ変換に使用する範囲Ｆ３ａ〜Ｆ３ｄに選択される。これにより、フーリエ変換器１４は、それら範囲Ｆ３ａ〜Ｆ３ｄに含まれる基本波Ｗ０，遅延波Ｗ１〜Ｗ３の各相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。これにより、フーリエ変換に使用される相関値の確度がさらに向上するので、伝送路特性の推定精度をさらに向上させることができる。
【００５５】
なお、図１１に示す選択方法において、所定の閾値以上の受信電力の相関値の時間範囲を抽出し、抽出した時間範囲のうち、所定の割合以上の受信電力が存在する範囲のみをフーリエ変換に使用する範囲に選択するようにしてもよい。
【００５６】
なお、上述した実施形態においては、フーリエ変換器４と等化器６が、受信信号を周波数領域で補正する等化手段に対応する。
【００５７】
なお、上述した実施形態では、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムに適用したが、他の多重方式にも同様に適用することができる。例えば、ＳＣ−ＦＤＥ（Single Carrier-Frequency Domain Equalization）方式を用いる無線システムに適用することも可能である。
【００５８】
また、図２，図４，図６〜図８においてそれぞれ各部が行う処理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、実行することにより伝送路特性推定処理及び無線復調処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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。
【００５９】
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が送信された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（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
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い。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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムの受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度の向上を図ることができる。
【００６２】
本発明によれば、プリアンブル部分の受信信号に基づいて伝送路等化の基準となる第１の伝送路特性データが算出され、次いで、この第１の伝送路特性データを元に、最初の伝送単位のユーザデータ（ユーザデータシンボル）に基づいて第２の伝送路特性データが算出され、これ以降は、直前の第２の伝送路特性データを元に各伝送単位のユーザデータ毎に順次、次の第２の伝送路特性データが算出される。
【００６３】
これにより、第２の伝送路特性データは、伝送単位のユーザデータ（ユーザデータシンボル）の受信毎に更新されるので、伝送路特性の時間変動に追従するものとして得ることができる。さらに、ユーザデータを用いることによって時間変動に追従させるので、伝送効率は低下せず、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムにおける伝送路特性を時間変動に追従して精度よく推定することができ、且つ、伝送効率の低下を生じさせることがないという効果が得られる。この結果、復調時の誤り率の低下、及び、サブキャリア毎の受信特性の高精度な推定が可能となる。
【００６４】
本発明によれば、復調時に発生した復調誤りが伝送路特性の推定結果に与える影響を軽減することができる。
【００６５】
本発明によれば、誤り訂正後に変調されたデータに基づいて伝送路特性データが算出されるので、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００６６】
本発明によれば、有意な相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出することができるので、伝送路特性の推定精度が向上する。この結果、復調されたデータのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性が良くなる。
【００６７】
本発明によれば、無線復調装置の出力データ（復調後のデータ）が当該データ受信時の伝送特性に基づいて補正されるので、非常に精度よく復調されたものとなり、無線復調装置の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＯＦＤＭ方式による無線システムの伝送フレームの一構成例を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 相関検出回路１２が行う相関検出の概念図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 ユーザデータシンボルについて相関検出する際に参照信号を作成する方法を説明するための概念図である。
【図６】 本発明の第３の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第４の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の第５の実施形態による無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第１の選択方法を説明するための図である。
【図１０】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第２の選択方法を説明するための図である。
【図１１】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第３の選択方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２…アンテナ受信部、３…ＧＩ除去部、４，１４…フーリエ変換器、６…等化器、８…復調器、１０…プリアンブル時間波形データ記憶部、１２…相関検出回路、１６，３４…遅延回路、２０…変調器、２２…逆フーリエ変換器、３０…平均化部、３２…誤り訂正部
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式等を用いる無線システムに適用される伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法、無線復調装置、並びにその伝送路特性推定装置をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式は無線ＬＡＮや地上波デジタル放送などに用いられており、移動通信システムにおいても無線伝送方式の有力な候補の一つとなっている。このＯＦＤＭ方式では、サブキャリア毎に異なる変調方式を選ぶことができるので、受信電力特性に応じて変調方式を適応的に変えることが可能である。例えば、受信電力特性が優れているサブキャリアには多値変調方式を選択し、一方、受信電力特性が劣るサブキャリアには復調特性の良い所定の変調方式を選択する。この場合、多値変調方式を適用した際には受信時に同期検波を行うが、これを精度よく行うためには伝送路特性を推定して受信信号に対し伝送路等化を行う必要がある。
また、移動通信システムにＯＦＤＭ方式を適用する場合、高速に時間変動する伝送路特性に対し、追従して推定することが要求される。
【０００３】
従来の伝送路特性推定装置は、受信した伝送フレーム内のプリアンブル部分に格納されている所定のパイロット信号に基づいて伝送路特性を推定している（例えば、非特許文献１参照）。また、伝送フレーム内のユーザデータ格納部分に、所定のパイロット信号を幾つかのサブキャリア毎に配置するようにしておき、それら各パイロット信号に基づいて伝送路特性を推定することにより、伝送路特性の時間変動に追従するものもある。
【０００４】
【非特許文献１】
ユーピンチャオ（Yuping Zhao）、外１名，「ア ノベル チャンネル エスティメイション メソッド フォ オウエフディエム モバイル コミュニケイション システムズ ベイスド オン パイロット シグナルズ アンド トランスフォームドメイン プロセッシング（A Novel Channel Estimation Method for OFDM Mobile Communication Systems Based on Pilot Signals and Transform-Domain Processing）」，アイイーイーイー ブイティシー’９７（Proc. IEEE VTC’97），１９９７年，ｐ．２０８９−２０９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の伝送路特性推定装置では、伝送路特性の時間変動に追従するために、伝送フレーム内のユーザデータ格納部分に複数のパイロット信号を配置するので、伝送効率が低下するという問題がある。特に、精度よく追従させるためにはパイロット信号の配置密度を高める必要があり、一定の精度以上を要求することは現実的に困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムにおける伝送路特性の推定精度の向上を図ることができる伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、時間変動に追従して伝送路特性を精度よく推定することができ、且つ、伝送効率の低下を生じさせることのない伝送路特性推定装置および伝送路特性推定方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、その伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置を提供することも目的とする。
【０００９】
また、本発明は、その伝送路特性推定装置をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムを提供することも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る伝送路特性推定装置は、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定装置であって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する等化手段と、この補正後の受信信号を復調する復調手段と、この復調後のデータを変調する変調手段と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器と、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを予め記憶する記憶手段と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、前記記憶手段の時間波形データを参照信号として相関検出し、一方、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する相関検出手段と、前記相関検出手段から出力される相関値をフーリエ変換して前記伝送路特性データを算出するフーリエ変換器とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記フーリエ変換器により算出された過去の所定回分の伝送路特性データを平均化して前記等化手段に出力する平均化手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記復調後のデータを誤り訂正する誤り訂正手段を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記フーリエ変換器は、前記相関値に基づく受信電力の大きさに基づいてフーリエ変換に使用する範囲を選択することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る伝送路特性推定装置においては、前記再変調された周波数領域信号のうち、等間隔に配置された周波数成分のみを用いて前記逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換後の信号を前記参照信号として使用することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る無線復調装置は、前述の伝送路特性推定装置を備え、該伝送路特性推定装置で復調済みのデータを出力に使用することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る無線復調装置においては、受信したユーザデータを、このユーザデータを元に算出された前記伝送路特性データが前記等化手段へ入力されるタイミングに合わせて前記等化手段へ入力する調整手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る伝送路特性推定方法は、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定方法であって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する過程と、この補正後の受信信号を復調する過程と、この復調後のデータを変調する過程と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する過程と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する過程と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程と、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する過程と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程とを含むことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する処理と、この補正後の受信信号を復調する処理と、この復調後のデータを変調する処理と、この変調後のデータを逆フーリエ変換する処理と、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する処理と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理と、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する処理と、この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理とをコンピュータに実行させることを特徴としている。
これにより、前述の伝送路特性推定装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムを例に挙げて説明する。
図１は、ＯＦＤＭ方式による無線システムの伝送フレームの一構成例を示す図である。この図１において、一つのフレームは先頭に位置するプリアンブル部分と、このプリアンブル部分に続くユーザデータ格納部分とから構成されている。プリアンブル部分には１シンボル分（１伝送単位分）のパイロットデータが格納されている。ユーザデータ格納部分には、データ１からデータＮまでのＮ個のユーザデータシンボル（伝送単位のユーザデータ）が格納されるとともに、各シンボル毎にガードインターバル（ＧＩ）が格納されている。ガードインターバルは、直後のユーザデータシンボルの後ろＭサンプル分のデータがコピーされたものである。このＭサンプル分の時間、すなわちガードインターバルの時間は伝送時の最大遅延許容時間を示している。この最大遅延許容時間は、無線システムにおいて予め定められており、送信側装置及び受信側装置にそれぞれ設定される。
各ユーザデータシンボルには、ユーザデータ本体とその誤り訂正用符号が含まれている。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図２において、アンテナ受信部２は、アンテナとアナログ−デジタル変換器、直交復調部を備え、アンテナで受信した伝送信号をデジタル化して直交復調したものを受信信号として出力する。
【００２５】
スイッチＳＷ１はアンテナ受信部２とＧＩ除去部３の接続を開閉する。スイッチＳＷ１は、アンテナ受信部２で受信した伝送フレーム（図１参照）のプリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には開放されており、ユーザデータ格納部分の受信信号が出力される時には閉じられる。
ＧＩ除去部３は、アンテナ受信部２から出力された受信信号からガードインターバルを除去して出力する。フーリエ変換器４は、ＧＩ除去部３から入力されたガードインターバル除去後の受信信号を離散フーリエ変換（以下、単にフーリエ変換と称する）する。
【００２６】
等化器６は、フーリエ変換器１４から入力される伝送路特性データＡに基づいて、フーリエ変換器４から出力されたフーリエ変換後の受信信号を補正する。伝送路特性データは、受信信号に対し伝送路等化を行うためのデータである。復調器８は等化器６によって補正された受信信号を復調する。この復調後のデータは無線復調装置から出力される。
【００２７】
プリアンブル時間波形データ記憶部１０は、送信側でプリアンブル部分に格納する既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを予め記憶している。この時間波形データは、アンテナ受信部２から出力される受信信号と同じ時間領域のものである。
【００２８】
相関検出回路１２にはアンテナ受信部２から出力された受信信号が入力される。相関検出回路１２は、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データとの間で、サンプルタイミング毎に相関検出を行い、相関値を検出する。この相関値はフーリエ変換器１４に出力される。
【００２９】
フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを伝送路特性データＡとして等化器６に出力する。この伝送路特性データＡはプリアンブル部分の受信信号に基づいて算出されたものである。これにより、等化器６は、スイッチＳＷ１が閉じられている期間に入力されるＮ個のユーザデータシンボルを、同一フレーム内のプリアンブル部分から得られた伝送路特性データＡを用いて補正する。
【００３０】
図３は、相関検出回路１２が行う相関検出の概念図である。図３に示すように、受信波は複数のマルチパス波が合成されたものとなる。ここでは、最初に到達したマルチパス波を基本波と称し、基本波以降に到達したマルチパス波を遅延波と称する。
相関検出回路１２は、相関検出範囲において、参照信号のタイミングを時間的にずらしながら相関検出を行う。この相関検出において、参照信号のタイミングがマルチパス波のタイミングに合うと、そのマルチパス波の複素振幅に比例した相関値が得られる。この相関値は当該マルチパス波の振幅成分と位相成分を含むものとなる。そして、相関検出範囲において得られた相関値は遅延プロファイルを構成する。
【００３１】
上記第１の実施形態では、相関検出回路１２は、参照信号としてプリアンブル部分の時間波形データを使用し、受信信号のプリアンブル部分の遅延プロファイルを取得する。そして、フーリエ変換器１４により該遅延プロファイルをフーリエ変換して、プリアンブル部分の受信信号に基づく伝送路特性データを算出する。
このように、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムの受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００３２】
次に、第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図４において図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図４に示す実施形態では、アンテナ受信部２と相関検出回路１２の間に遅延回路１６を設ける。また、復調器８の出力データを変調する変調器２０と、この変調器２０の出力データを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器２２を設ける。また、相関検出回路１２への入力データを、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データにするか、あるいは逆フーリエ変換器２２の出力データにするかを切り替えるスイッチＳＷ２を設ける。
【００３３】
図４に示す無線復調装置の動作を説明する。
スイッチＳＷ１は、アンテナ受信部２で受信した伝送フレーム（図１参照）のプリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には開放されており、ユーザデータ格納部分の受信信号がアンテナ受信部２から出力される時には閉じられる。
先ず、スイッチＳＷ１が開放し、プリアンブル部分の受信信号がアンテナ受信部２から遅延回路１６を介して相関検出回路１２に入力される。このタイミングでは、スイッチＳＷ２は相関検出回路１２とプリアンブル時間波形データ記憶部１０を接続している。
【００３４】
次いで、相関検出回路１２は、上記第１の実施形態と同様に、プリアンブル部分の受信信号が入力されると、プリアンブル時間波形データ記憶部１０に記憶されている時間波形データとの間で、サンプルタイミング毎に相関検出を行う。そして、検出した相関値をフーリエ変換器１４に出力する。フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを第１の伝送路特性データＡ−１として等化器６に出力する。
【００３５】
次いで、スイッチＳＷ１が閉じ、受信した伝送フレームのユーザデータ格納部分の最初のユーザデータシンボルであるデータ１がフーリエ変換器４に入力される。フーリエ変換器４は入力されたデータ１をフーリエ変換して等化器６に出力する。
【００３６】
次いで、等化器６は、フーリエ変換器１４から入力された第１の伝送路特性データＡ−１に基づいてデータ１を補正する。この補正後のデータ１は、復調器８によって復調された後、変調器２０に入力される。また、該復調後のデータは無線復調装置の出力データとして出力される。
【００３７】
次いで、変調器２０は復調後のデータ１を変調して出力する。そして、逆フーリエ変換器２２が変調器２０の出力データを逆フーリエ変換して出力する。この出力時にはスイッチＳＷ２は相関検出回路１２と逆フーリエ変換器２２を接続する。なお、スイッチＳＷ２は、次に受信した伝送フレームのプリアンブル部分の受信信号が遅延回路１６から出力される時まで、相関検出回路１２と逆フーリエ変換器２２を接続する。
【００３８】
補正及び復変調及び逆フーリエ変換後のデータ１が逆フーリエ変換器２２から逆フーリエ変換器２２へ入力される時には、該入力タイミングに合わせるように遅延回路１６で遅延されていた、受信したままのデータ１が相関検出回路１２へ入力される。次いで、相関検出回路１２は、補正及び復変調及び逆フーリエ変換後のデータ１を参照信号として、受信したままのデータ１との間でサンプルタイミング毎に相関検出を行う。そして、検出した相関値をフーリエ変換器１４に出力する。フーリエ変換器１４は、入力された相関値をフーリエ変換し、フーリエ変換後のデータを第２の伝送路特性データＡ−２として等化器６に出力する。
【００３９】
次いで、等化器６は、この第２の伝送路特性データＡ−２に基づいて、受信したデータ２を補正する。この補正後のデータ２は、復調器８によって復調された後、変調器２０に入力されるとともに、無線復調装置から出力される。以降、受信した伝送フレームの最後のユーザデータシンボルであるデータＮまで、この処理が繰り返される。
【００４０】
上述したように第２の実施形態によれば、先ず、伝送フレーム中のプリアンブル部分の受信信号を用いて、伝送路等化の基準となる第１の伝送路特性データを算出する。次いで、この第１の伝送路特性データを元に、伝送フレーム中の最初のユーザデータシンボルを用いて第２の伝送路特性データを算出する。そして、これ以降は、直前の第２の伝送路特性データを元に各ユーザデータシンボル毎に順次、次の第２の伝送路特性データを算出する。
【００４１】
これにより、第２の伝送路特性データは、ユーザデータシンボルの受信毎に更新されるので、伝送路特性の時間変動に追従するものとなる。さらに、ユーザデータを用いることによって時間変動に追従させるので、伝送効率は低下しない。また、第１の実施形態と同様に、受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００４２】
図５は、ユーザデータシンボルについて相関検出する際に参照信号を作成する方法であって、上記図３の場合よりも相関検出精度を上げることを目的とした方法を説明するための概念図である。
上記図３で説明したように、受信波は複数のマルチパス波からなるので、アンテナ受信部２から出力される信号には、図５に示すように、各マルチパス波に対応する複数の受信信号が含まれている。そして、ユーザデータ格納部分の受信信号はＧＩとこのＧＩに対応するユーザデータシンボル（図５では有効シンボル）を連続して含んでいる。しかし、図３に示す手法では、相関検出が他のシンボルにまたがって行われるため、相関値にノイズが発生する。そのため、他のシンボル成分の影響を受けない基本波の有効シンボル部分の時間信号のみを用いて相関検出を行う。
【００４３】
しかし、参照信号として使用するのは、補正及び復変調及び逆フーリエ変換後の有効シンボルのみである。したがって、この参照信号用の有効シンボルのタイミングを時間的にずらしながら相関検出を行っても、受信信号のＧＩについて相関検出できない。そこで、相関検出回路１２は、参照信号用の有効シンボルを１サンプルタイミングずらす毎に、そのずらした分だけ、すなわち、有効シンボルの最後尾の１サンプル分のデータを有効シンボルの先頭部分に追加して、次の参照信号とする。
【００４４】
例えば、図５の参照信号１をＸａサンプル分ずらして参照信号２とする場合、有効シンボルの最後尾のＸａサンプル分のデータ１０１を有効シンボルの先頭部分に追加する。同様に、参照信号３は、参照信号１からずらした分のデータ１０２が有効シンボルの先頭部分に追加される。参照信号４は、参照信号１からずらした分のデータ１０３が有効シンボルの先頭部分に追加される。
【００４５】
これにより、同一の相関検出範囲において、ＧＩと有効シンボルからなる受信信号に対応した参照信号を作成することができ、相関検出を問題なく行うことができる。また、有効シンボルのみを用いた相関検出の場合、変調方式の選択次第では、各マルチパス間の相関値が０となるため、伝送路特性の推定精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
次に、第３の実施形態を説明する。図６は、本発明の第３の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図６において図４の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図６に示す実施形態では、フーリエ変換器１４の後段に平均化部３０を備える。この平均化部３０は、フーリエ変換器１４から入力される伝送路特性データＡについて、過去の所定回分を平均し、この平均値を等化器６へ出力する。この実施形態によれば、復調器８で発生した復調誤りが伝送路特性の推定結果に与える影響を軽減することができる。
【００４７】
次に、第４の実施形態を説明する。図７は、本発明の第４の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。この図７に示す実施形態では、復調器８の後段に誤り訂正部３２を備える。この誤り訂正部３２は、復調後のデータについて、その誤り訂正符号に基づきデータ誤りを訂正する。これにより、相関検出回路１２には誤り訂正後に変調及び逆フーリエ変換されたデータが入力され、相関検出されるので、相関値の精度が向上し、この結果、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００４８】
次に、第５の実施形態を説明する。図８は、本発明の第５の実施形態による無線復調装置の構成を示すブロック図である。この無線復調装置には、上記４の伝送路特性推定装置を適用しているが、図６あるいは図７の伝送路特性推定装置についても同様に適用可能である。
図８に示す実施形態では、等化器６の前段にスイッチＳＷ３を備える。スイッチＳＷ３の一つの端子１０１はフーリエ変換器４に接続される。もう一方の端子１０２には遅延回路３４の出力が接続される。また、復調器８の後段にスイッチＳＷ４を備える。スイッチＳＷ４の一つの端子２０１は変調器２０に接続される。もう一方の端子２０２は無線復調装置の出力端子となる。これらスイッチＳＷ３，ＳＷ４は、無線復調装置の出力データを生成するときに、それぞれ端子１０２，２０２側に切り替わる。
【００４９】
遅延回路３４の入力は、フーリエ変換器４に接続される。遅延回路３４は、受信したユーザデータシンボルを、このユーザデータシンボルを元に算出された第２の伝送路特性データＡ−２が等化器６へ入力されるタイミングに合わせて出力するように、遅延させる。この時、スイッチＳＷ３は端子１０１から端子１０２へ、スイッチＳＷ４は端子２０１から端子２０２へ、それぞれ切り替わる。これにより、この時に等化器６で補正されたデータは復調後、無線復調装置の出力データとして出力される。この出力データは、当該データ受信時の伝送特性に基づいて補正されているので、非常に精度よく復調されたものとなる。
【００５０】
なお、上記第２〜第５の実施形態において、逆フーリエ変換器２２は、変調器２０により再変調された周波数領域信号のうち、等間隔に配置された周波数成分のみを用いて逆フーリエ変換してもよい。例えば、偶数番目の周波数成分のみを使用する。そして、相関検出回路１２は、その逆フーリエ変換後の信号を参照信号として使用する。
【００５１】
次に、図９〜図１１を参照して、伝送路特性データを算出するために、フーリエ変換器１４がフーリエ変換に使用する範囲の選択方法を説明する。図９〜図１１は、フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第１〜第３の選択方法を説明するための図である。これら図９〜図１１には、相関検出回路１２が相関検出範囲において検出した相関値（遅延プロファイル）の一例が示されている。縦軸は受信電力の振幅を示し、横軸は時間を示す。波形Ｗ０は基本波の相関値に基づく受信電力を示す。波形Ｗ１〜Ｗ３は各遅延波の相関値に基づく受信電力を示す。
【００５２】
図９に示す選択方法は、相関検出範囲全体をフーリエ変換に使用する範囲Ｆ１に選択する。これにより、フーリエ変換器１４は、相関検出範囲において検出された相関値全てを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。なお、フーリエ変換のポイント数は、有効シンボルのサンプル数と一致するように０を外挿する。
【００５３】
図１０に示す選択方法は、相関検出範囲のうち、所定の割合以上の受信電力が存在する範囲をフーリエ変換に使用する範囲Ｆ２に選択する。これにより、フーリエ変換器１４は、該範囲Ｆ２において検出された相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。これにより、ノイズ成分が除去され、有意な相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出することができるので、伝送路特性の推定精度が向上する。この結果、復調されたデータのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性が良くなる。
【００５４】
図１１に示す選択方法では、先ず、相関検出範囲において、所定の閾値以上の受信電力の相関値を検出し、閾値以下の相関値は０に置き換える。そして、その検出した相関値を含む時間範囲をフーリエ変換に使用する範囲に選択する。図１１の例では、基本波Ｗ０，遅延波Ｗ１〜Ｗ３の各相関値が検出される。そして、それらの相関値を含む各時間範囲が、フーリエ変換に使用する範囲Ｆ３ａ〜Ｆ３ｄに選択される。これにより、フーリエ変換器１４は、それら範囲Ｆ３ａ〜Ｆ３ｄに含まれる基本波Ｗ０，遅延波Ｗ１〜Ｗ３の各相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出する。これにより、フーリエ変換に使用される相関値の確度がさらに向上するので、伝送路特性の推定精度をさらに向上させることができる。
【００５５】
なお、図１１に示す選択方法において、所定の閾値以上の受信電力の相関値の時間範囲を抽出し、抽出した時間範囲のうち、所定の割合以上の受信電力が存在する範囲のみをフーリエ変換に使用する範囲に選択するようにしてもよい。
【００５６】
なお、上述した実施形態においては、フーリエ変換器４と等化器６が、受信信号を周波数領域で補正する等化手段に対応する。
【００５７】
なお、上述した実施形態では、ＯＦＤＭ方式を用いる無線システムに適用したが、他の多重方式にも同様に適用することができる。例えば、ＳＣ−ＦＤＥ（Single Carrier-Frequency Domain Equalization）方式を用いる無線システムに適用することも可能である。
【００５８】
また、図２，図４，図６〜図８においてそれぞれ各部が行う処理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、実行することにより伝送路特性推定処理及び無線復調処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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。
【００５９】
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が送信された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（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
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い。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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムの受信信号と参照信号を時間領域で相関検出し、相関値をフーリエ変換して伝送路特性データを算出することにより、伝送路特性の推定精度の向上を図ることができる。
【００６２】
本発明によれば、プリアンブル部分の受信信号に基づいて伝送路等化の基準となる第１の伝送路特性データが算出され、次いで、この第１の伝送路特性データを元に、最初の伝送単位のユーザデータ（ユーザデータシンボル）に基づいて第２の伝送路特性データが算出され、これ以降は、直前の第２の伝送路特性データを元に各伝送単位のユーザデータ毎に順次、次の第２の伝送路特性データが算出される。
【００６３】
これにより、第２の伝送路特性データは、伝送単位のユーザデータ（ユーザデータシンボル）の受信毎に更新されるので、伝送路特性の時間変動に追従するものとして得ることができる。さらに、ユーザデータを用いることによって時間変動に追従させるので、伝送効率は低下せず、ＯＦＤＭ方式等を用いる無線システムにおける伝送路特性を時間変動に追従して精度よく推定することができ、且つ、伝送効率の低下を生じさせることがないという効果が得られる。この結果、復調時の誤り率の低下、及び、サブキャリア毎の受信特性の高精度な推定が可能となる。
【００６４】
本発明によれば、復調時に発生した復調誤りが伝送路特性の推定結果に与える影響を軽減することができる。
【００６５】
本発明によれば、誤り訂正後に変調されたデータに基づいて伝送路特性データが算出されるので、伝送路特性の推定精度が向上する。
【００６６】
本発明によれば、有意な相関値のみを用いてフーリエ変換し、伝送路特性データを算出することができるので、伝送路特性の推定精度が向上する。この結果、復調されたデータのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性が良くなる。
【００６７】
本発明によれば、無線復調装置の出力データ（復調後のデータ）が当該データ受信時の伝送特性に基づいて補正されるので、非常に精度よく復調されたものとなり、無線復調装置の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＯＦＤＭ方式による無線システムの伝送フレームの一構成例を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 相関検出回路１２が行う相関検出の概念図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 ユーザデータシンボルについて相関検出する際に参照信号を作成する方法を説明するための概念図である。
【図６】 本発明の第３の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第４の実施形態による伝送路特性推定装置を適用した無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の第５の実施形態による無線復調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第１の選択方法を説明するための図である。
【図１０】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第２の選択方法を説明するための図である。
【図１１】 フーリエ変換器１４のフーリエ変換に使用する範囲の第３の選択方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２…アンテナ受信部、３…ＧＩ除去部、４，１４…フーリエ変換器、６…等化器、８…復調器、１０…プリアンブル時間波形データ記憶部、１２…相関検出回路、１６，３４…遅延回路、２０…変調器、２２…逆フーリエ変換器、３０…平均化部、３２…誤り訂正部
Claims (9)
- プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定装置であって、
伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する等化手段と、
この補正後の受信信号を復調する復調手段と、
この復調後のデータを変調する変調手段と、
この変調後のデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器と、
既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを予め記憶する記憶手段と、
プリアンブル部分の受信信号が入力されると、前記記憶手段の時間波形データを参照信号として相関検出し、一方、受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する相関検出手段と、
前記相関検出手段から出力される相関値をフーリエ変換して前記伝送路特性データを算出するフーリエ変換器と、
を備えたことを特徴とする伝送路特性推定装置。 - 前記フーリエ変換器により算出された過去の所定回分の伝送路特性データを平均化して前記等化手段に出力する平均化手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の伝送路特性推定装置。
- 前記復調後のデータを誤り訂正する誤り訂正手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伝送路特性推定装置。
- 前記フーリエ変換器は、前記相関値に基づく受信電力の大きさに基づいてフーリエ変換に使用する範囲を選択することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載の伝送路特性推定装置。
- 前記再変調された周波数領域信号のうち、等間隔に配置された周波数成分のみを用いて前記逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換後の信号を前記参照信号として使用することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に記載の伝送路特性推定装置。
- 請求項１乃至請求項５のいずれかの項に記載の伝送路特性推定装置を備え、該伝送路特性推定装置で復調済みのデータを出力に使用することを特徴とする無線復調装置。
- 受信したユーザデータを、このユーザデータを元に算出された前記伝送路特性データが前記等化手段へ入力されるタイミングに合わせて前記等化手段へ入力する調整手段を具備することを特徴とする請求項６に記載の無線復調装置。
- プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定方法であって、
伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する過程と、
この補正後の受信信号を復調する過程と、
この復調後のデータを変調する過程と、
この変調後のデータを逆フーリエ変換する過程と、
プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する過程と、
この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程と、
受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する過程と、
この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する過程と、
を含むことを特徴とする伝送路特性推定方法。 - プリアンブル部分に格納されるパイロットデータと、前記プリアンブル部分に続く伝送単位のユーザデータとが送られる無線システムにおける伝送路特性推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
伝送路等化を行うための伝送路特性データに基づいて受信信号を周波数領域で補正する処理と、
この補正後の受信信号を復調する処理と、
この復調後のデータを変調する処理と、
この変調後のデータを逆フーリエ変換する処理と、
プリアンブル部分の受信信号が入力されると、既知のパイロットデータに基づいて作成された時間波形データを参照信号として相関検出する処理と、
この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理と、
受信した伝送単位のユーザデータが入力されると、この伝送単位のユーザデータに対応する前記逆フーリエ変換後の伝送単位のユーザデータを参照信号として相関検出する処理と、
この相関検出による相関値をフーリエ変換して、前記伝送路特性データを算出する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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