JP4198428B2

JP4198428B2 - 無線伝送装置

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Publication number: JP4198428B2
Application number: JP2002278612A
Authority: JP
Inventors: 明徳平; 嘉孝原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004007353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のキャリアを用いて信号を伝送する無線通信用マルチキャリア伝送方式を採用する無線伝送装置に関するものであり、特に、同一データを複数キャリアにより並列伝送するマルチキャリアＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用する無線伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の無線伝送装置について説明する。高速デジタル移動通信においては、周波数選択性フェージングを改善するための伝送方式として、たとえば、マルチキャリア伝送方式が知られている。マルチキャリア伝送方式では、狭帯域な複数キャリア（サブキャリア）を並列に配置し、分割後の情報データを、各サブキャリアを用いて送信する。このように、狭帯域な複数キャリアを用意することで、周波数選択性フェージング環境においても耐フェージング性を向上させることができる。
【０００３】
また、マルチキャリア伝送方式を応用した方式としては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式が知られている。マルチキャリアＣＤＭＡ方式では、送信データを複数個コピーし、コピー後の同一のデータを、複数キャリアを用いて並列伝送する。なお、マルチキャリアＣＤＭＡ方式も、耐フェージング性の良好な伝送方式として知られている。
【０００４】
ここで、マルチキャリアＣＤＭＡ方式を採用する従来の無線伝送装置の動作を説明する。図６は、マルチキャリアＣＤＭＡ方式を採用する従来の無線伝送装置の基本構成を示す図である。図６において、１０１は情報データ（Ｄａｔａ）であり、１０２は直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）であり、１０３はデータコピー部（Ｃｏｐｉｅｒ）であり、１０４は符号乗算部であり、１０５はマルチキャリア変換用ＩＦＦＴ演算部（ＩＦＦＴ：逆高速フーリエ変換）であり、１０６は並列直列変換部（Ｐ／Ｓ）であり、１０７はガードインターバル挿入部（＋ＧＩ）であり、１０８は送信アンテナなどのＲＦ部である。また、１０９は受信アンテナなどのＲＦ部であり、１１０は時間周波数同期を含むＧＩ除去部（−ＧＩ）であり、１１１は直列並列変換部（Ｐ／Ｓ）であり、１１２はマルチキャリア受信ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ：高速フーリエ変換）であり、１１３はキャリアウエイト乗算部であり、１１４は受信信号合成部（Ｓ）であり、１１５は並列直列変換部（Ｓ／Ｐ）であり、１１６は受信データ（Ｄａｔａ）である。
【０００５】
また、図７は、１シンボル内におけるガードインターバル（ＧＩ）とデータ部分の関係を示す図である。
【０００６】
マルチキャリアＣＤＭＡ方式においては、データコピー部１０３が情報データをコピーして並列データを生成する。符号乗算部１０４では、並列データに対してそれぞれ符号を乗算し、マルチキャリア変換用ＩＦＦＴ演算部１０５では、符号乗算後の各並列データに対して伝送キャリアを付加し、マルチキャリア信号を生成する。
【０００７】
また、ガードインターバル挿入部１０７では、図７に示すように、データ信号の一部をデータの前方にコピーし、遅延波が生じた場合でもデータ波形が崩れにくい構成となっている。ＲＦ部１０８では、ガードインターバル挿入部１０７の出力を周波数変換して送信アンテナから送信する。
【０００８】
一方、ＲＦ部１０９では、受信信号を周波数変換してベースバンド信号を生成し、ガードインターバル除去部１１０では、ベースバンド信号からガードインターバルを除去する。マルチキャリア受信ＦＦＴ演算部１１２では、各キャリアの情報シンボルを生成する。その後、複数サブキャリアにコピーされた信号間においてウエイト乗算（キャリアウエイト乗算部１１３）および信号合成（受信信号合成部１１４）が行われ、もとの信号が再生される。
【０００９】
このように、従来の無線伝送装置では、個々のデータを複数の狭帯域信号を用いて伝送する。これにより、狭帯域信号が周波数選択性フェージングの影響を受けにくくなるため、フェージング変動に対して強い伝送特性を得ることができる。
【００１０】
なお、基地局から端末へデータを送信する移動通信システムの下りリンクでは、複数の端末に対して同時に信号送信を行う。この場合、送信側では端末毎に個別の拡散符号を用いて信号を生成し、各端末への信号を多重して送信する。各端末への拡散符号が互いに直交する場合には、相互に干渉の影響を受けることなく、通信を行うことができる。また、各受信端末では、サブキャリア間の信号合成に際して、希望信号を強い電力で受信しつつ他端末への信号を除去する「ウエイト決定」が必要とされる。このウエイト決定は、端末においてサブキャリア毎の伝搬路推定を行い、その伝搬路推定結果に基づいて行われる。このとき、受信機において、適切なウエイトが決定されれば、高品質な信号受信が可能となるが、そのためには高精度な伝搬路推定を行うことが重要となる。
【００１１】
つぎに、従来の伝搬路推定方法について説明する（たとえば、非特許文献１参照）。図８は、マルチキャリア伝送方式における従来の伝搬路推定法を示す図である。また、図９は、トレーニングシンボルとデータシンボルの送信時間の関係を示す図である。
【００１２】
通常、マルチキャリア伝送方式では、データ伝送の途中でトレーニングシンボルが挿入される。具体的にいうと、図９に示すとおり、一定時間毎にトレーニングシンボルが各サブキャリアへ同時に挿入される。ここでは、伝送するＭ個のサブキャリアへのトレーニングシンボルをそれぞれｄ₁，ｄ₂，…，ｄ_Mと表す。
【００１３】
送信側では、トレーニングシンボルｄ＝［ｄ₁，ｄ₂，…，ｄ_M］^Tの並列変換を行った後、ＩＦＦＴ演算によりマルチキャリア化ｘ＝Ｆ^Hｄを行い、そして、ガードインターバルを挿入した後の信号を送信する。なお、Ｔは転置を表し、ＦはスケールＭのＦＦＴ変換行列を表し、Ｈは共役転置を表す。
【００１４】
一方、受信側では、受信信号からガードインターバルを除去した後、サブキャリア毎のトレーニングシンボルを抽出し、抽出したシンボルに対して既知トレーニングシンボルの共役値ｄ^*＝［ｄ₁ ^*，ｄ₂ ^*，…，ｄ_M ^*］^Tをサブキャリア毎に乗算（｜ｄ_n｜＝１を仮定）し、このようにして得られた出力をサブキャリア毎の伝搬路推定値ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，…，ｈ_M］^Tとする。すなわち、受信側では、ＦＦＴ演算を行った後に、各サブキャリアの伝搬路推定を行う。なお、隣接サブキャリアとの伝搬路推定値の平均化や伝搬路推定値の時間平均を行うこととしてもよい。
【００１５】
そして、受信側では、各サブキャリアの合成ウエイトｗ＝［ｗ₁，ｗ₂，…，ｗ_M］^Tを伝搬路推定値ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，…，ｈ_M］^Tを用いて以下のように決定する。たとえば、最大比合成方式の場合には、ｗ₁＝ｃ^*ｈ₁ ^*によって、等利得合成方式の場合には、ｗ₁＝ｃ^*ｈ₁ ^*／｜ｈ₁｜によって、最小２乗誤差（ＭＭＳＥ）合成方式の場合には、ｗ₁＝ｃ^*ｈ₁ ^*／（Ｍ｜ｈ₁｜²＋Ｐ_N）によって、ウエイトを決定する。なお、ｃは拡散符号を表し、Ｐ_Nは干渉雑音電力を表す。ただし、多重ユーザが多く存在する場合に最も受信品質の特性が良好な方式は、最小２乗誤差合成方式によるウエイト決定法である。
【００１６】
一方、無線信号の送受信に複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）システムでは、各アンテナ間の伝搬路状況を知る必要がある。たとえば、従来の伝搬路推定方法（たとえば、非特許文献２参照）では、伝搬路推定用のトレーニング系列として、送信アンテナ１では［Ｃ，−Ｃ］，アンテナ２では［Ｃ，Ｃ］と直交する符号を送信し、受信側にて伝搬路推定を行っている（系列Ｃは１ＯＦＤＭシンボル）。
【００１７】
【非特許文献１】
電子情報通信学会技術報告 RCS2001-243 「下りリンクＯＦＣＤＭパケット無線アクセスにおける受信ダイバーシチ合成法の検討」
【非特許文献２】
電子情報通信学会技術報告 RCS2001-135 「MIMOチャネルによる100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDM方式の提案」
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の無線伝送装置では、各サブキャリアにおいて個別に伝搬路推定を行っており、伝搬路のパス遅延に関する情報を用いることなく、全ての遅延パスによって生じる伝搬路を統合的に扱っている。すなわち、従来の無線伝送装置では、「ガードインターバル時間を越える遅延パス」を含む受信信号を用いて、ＦＦＴ演算を行っている。そのため、ガードインターバル時間を越える遅延パスが干渉成分となって伝搬路推定精度が劣化し、それに伴って良好なウエイトを生成できない、という問題があった。
【００１９】
また、従来のＭＩＭＯシステムでは、符号の直交性を確保するため、アンテナ数の増加とともにトレーニング系列を長くする必要がある、という問題があった。
【００２０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガードインターバル時間を越える遅延パスが存在する場合であっても、高精度な伝搬路推定を実現可能な無線伝送装置を得ることを目的とする。
【００２１】
また、ＭＩＭＯシステムにおいて、トレーニング系列の長さを短くすることが可能な無線伝送装置を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線伝送装置にあっては、マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側から、送信データとともにサブキャリア単位に伝搬路特性を推定するための既知信号を受信する構成とし、たとえば、所定の時間範囲内に存在する遅延パス上の受信信号と前記既知信号との相関処理を行うことにより遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定手段と、前記遅延プロファイルに基づいてサブキャリア単位に伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる無線伝送装置において、前記遅延プロファイル推定手段は、最大相関値から特定のしきい値を算出し、当該しきい値以上の相関値を有する遅延パスを受信パスとして認識し、当該受信パスを用いて遅延プロファイルを推定することを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる無線伝送装置において、前記既知信号としては、ＦＦＴ帯域の全域に同一振幅のサブキャリアが配置された場合における、送信側のＩＦＦＴ演算結果を利用することを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる無線伝送装置にあっては、マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側から、送信データとともにサブキャリア単位に伝搬路特性を推定するための既知信号を受信する構成とし、たとえば、所定の時間範囲内に存在する遅延パス上の受信信号と、規定された巡回量を有する受信信号とは大きな相関が得られかつそれ以外の巡回量を有する受信信号とは直交性を保つことが可能な時間波形と、を用いて、相関処理を行うことにより遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定手段と、前記遅延プロファイルに基づいてサブキャリア単位に伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる無線伝送装置において、前記遅延プロファイル推定手段は、前記所定の時間範囲として、ガードインターバル内に存在する遅延パスを用いることを特徴とする。
【００２７】
つぎの発明にかかる無線伝送装置において、前記遅延プロファイル推定手段は、前記所定の時間範囲として、ガードインターバルよりも狭い範囲に存在する遅延パスを用いることを特徴とする。
【００２８】
つぎの発明にかかる無線伝送装置において、前記遅延プロファイル推定手段は、前記所定の時間範囲として、ガードインターバルよりも広い範囲に存在する遅延パスを用いることを特徴とする。
【００２９】
つぎの発明にかかる無線伝送装置にあっては、さらに、前記伝搬路特性の推定結果からマルチキャリアＣＤＭＡ信号を復調するための合成ウエイトを算出するウエイト算出手段、を備えることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる無線伝送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。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線伝送装置の構成を示す図である。図１において、１はトレーニング系列（Training Sequence）であり、２は直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）であり、３はＩＦＦＴ演算部であり、４は並列直列変換部（Ｐ／Ｓ）であり、５はガードインターバル挿入部（＋ＧＩ）であり、６は送信アンテナや高周波変換回路を含む送信側のＲＦ部である。また、７は受信アンテナやダウンコンバート回路を含む受信側のＲＦ部であり、８はガードインターバル除去部（−ＧＩ）であり、９は伝搬路推定部であり、１０は受信トレーニング系列から遅延プロファイルを求める遅延プロファイル推定部（Delay Profile Estimation）であり、１１は遅延プロファイルから各サブキャリアの伝搬路推定値を算出するＦＦＴ演算部であり、１２は推定伝搬路推定値からＭＣ−ＣＤＭＡ信号復調に用いられる合成ウエイトを算出する重み付け係数算出部である。
【００３２】
また、図２は、実施の形態１の遅延プロファイル推定部１０の構成例を示す図であり、２１はマッチドフィルタである。
【００３３】
ここで、上記図１および図２を用いて本実施の形態の無線伝送装置の動作を説明する。送信側では、従来方式（図８参照）と同様の手順で、所定のトレーニングシンボルおよびデータを送信する。具体的にいうと、送信側では、図９に示すとおり、一定時間毎にトレーニングシンボルを各サブキャリアへ同時に挿入し、直列並列変換部２がトレーニングシンボルの並列変換（１→Ｍ（ＭはｕＧ以上の整数））を行った後、ＩＦＦＴ演算部３および並列直列変換部４がＩＦＦＴ演算によりマルチキャリア化を行い、そして、ガードインターバル挿入部５がガードインターバルを挿入した後の信号を送信する。なお、ｕＧはガードインターバル長を表す。
【００３４】
一方、受信側では、伝搬遅延を受けた信号を受信し、ガードインターバル除去部８が時間および周波数の同期処理およびガードインターバルの除去を行う。そして、ガードインターバル除去後のトレーニング信号を出力する。
【００３５】
また、本実施の形態における伝搬路推定部９内では、遅延プロファイル推定部１０が、ガードインターバル内の遅延パスを用いて遅延プロファイルを測定する。たとえば、遅延０Ｔｓ（Ｔｓはサンプル時間）のパス上のトレーニング信号の時間系列ｙ＝［ｙ₁，ｙ₂，…，ｙ_L］^Tと、既知である送信用トレーニング信号（０サンプル時間だけ遅延を与えた信号）の時間系列ｘ（１）＝Ｆｄ＝［ｘ₁，ｘ₂，…，ｘ_L］^Tと、の相関処理を行うことで、遅延０Ｔｓ時の遅延プロファイルを測定する（Ｌは時間を表す自然数）。そして、遅延プロファイル推定部１０では、このような遅延プロファイルの測定を、ガードインターバル内の全ての遅延パスに対して、すなわち、時間（ｕＧ）Ｔｓ分の遅延パスに対して行う。具体的にいうと、たとえば、遅延（ｕ−１）Ｔｓ（Ｔｓはサンプル時間）のパスの振幅を推定する場合には、送信用トレーニング信号を時間（ｕ−１）Ｔｓ分だけ巡回遅延させた信号ｘ（ｕ）＝［ｘ_L-(u-2)，ｘ_L-(u-3)，…，ｘ_L，ｘ₁，…，ｘ_L-(u-1)］^Tを用いて相関処理を行う。
【００３６】
なお、ｕ番目の遅延パス（時間（ｕ−１）Ｔｓ分だけ遅延させた送信トレーニング信号）に対応する相関出力は、ａ_u＝ｘ（ｕ）^Hｙで与えられる。
【００３７】
さらに、遅延プロファイル推定部１０では、ガードインターバルを超える遅延パスに対しては伝搬路推定処理を行わず、その振幅を０とする。その結果、遅延プロファイル推定部１０で得られる遅延プロファイルは、以下の式（１）のように表現できる。
ａ＝［ａ₁，ａ₂，…，ａ_uG，０，…，０］^T …（１）
【００３８】
つぎに、ＦＦＴ演算部１１では、得られた遅延プロファイルに対してＦＦＴ演算を行い、周波数領域における等価的な伝達関数に変換する。ＦＦＴ変換後の出力（伝搬路特性の推定値）は、次式（２）のように表現できる。
ｈ＝Ｆａ …（２）
なお、ＦはスケールＬのＦＦＴ変換を表す行列である。また、ＦＦＴ変換後の伝達関数ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，…，ｈ_L］^Tがサブキャリア毎の伝搬路特性を示す。
【００３９】
このように、本実施の形態においては、遅延パスがガードインターバル内に存在するという情報を利用して、たとえば、ガードインターバル外において到来する遅延パスを除去して残余する干渉信号の影響を排除した状態で、当該ガードインターバル内に存在する遅延パスのみを用いて伝搬路特性を推定することとした。すなわち、遅延パスの時間範囲を制限した状態で伝搬路特性を推定し、ガードインターバルの範囲外のパスの伝搬路特性推定値を０とすることとした。これにより、ガードインターバル外の遅延パスを含んだ状態で伝搬路特性を推定する従来技術と比較して、大幅に伝搬路特性を改善できる。
【００４０】
また、重み付け係数算出部１２が、上記伝搬路推定法で得られた伝搬路特性を用いて、従来同様の手順で、マルチキャリアＣＤＭＡ方式におけるサブキャリア間の合成ウエイトを決定することによって、さらに良好な合成ウエイトを生成できる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、特にガードインターバル内に存在する遅延パスを用いて伝搬路特性を推定する場合について説明したが、制限する遅延パスの時間範囲はガードインターバルと一致する必要はない。すなわち、ガードインターバルよりも狭い範囲に存在する遅延パスを用いて伝搬路特性を推定してもよいし、ガードインターバルよりも広い範囲に存在する遅延パスを用いて伝搬路特性を推定してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２の遅延プロファイル推定部１０の構成例を示す図であり、３１はマッチドフィルタである。なお、無線伝送装置の構成については前述の図１と同様である。本実施の形態では、前述した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００４３】
前述した実施の形態１では、受信側で遅延プロファイルを推定する場合に、送信トレーニング信号の時間系列を用いて相関処理を行っていた。これに対し、実施の形態２では、遅延パスと送信トレーニング信号の時間系列との相関が必ずしも０にならない場合、すなわち、推定対象以外の遅延パスとの相関特性により伝搬路特性の推定値に誤差が生じる場合、を想定し、推定対象以外の遅延パスとの相関特性が０となる時間波形を用いて相関処理を行う。ここでは、他の遅延パスの影響を受けずに、実施の形態１よりも精度よく遅延プロファイルを推定する。
【００４４】
たとえば、遅延プロファイル推定部１０では、たとえば、遅延（ｕ−１）Ｔｓのパスの伝搬路特性を推定する場合に、送信用トレーニング信号の時間系列ｘ（ｕ）以外のパターンとは、直交性を有する時間波形ｖ（ｕ）を用いて相関処理を行う。すなわち、ｖ（ｕ）は次式（３）を満たす。
ｖ（ｕ）^Hｘ（ｔ）＝１（ｔ＝ｕの場合）
＝０（その他の場合） …（３）
なお、上記時間波形ｖ（ｕ）を数学的に求めるための手法としては、いくつか存在する。たとえば、グラムシュミットの直交化法によってｖ（ｕ）を求めることができる。ここでは、全てのｕ（＝１，…，Ｌ）に対して上述の式（３）を満たすｖ（ｕ）を求める。
【００４５】
遅延プロファイル推定部１０では、上記条件を満たす時間波形ｖ（ｕ）と受信信号ｙとの相関演算を行い、その後、ＦＦＴ演算部１１では、遅延パスｕ（遅延ｕＴｓを有する遅延パス）に対応する伝搬路特性を推定する。このとき、遅延パスｕに対応する遅延プロファイルはａ_u＝ｖ（ｕ）^Hｙで与えられる。
【００４６】
上記相関演算処理では、推定対象以外の遅延パスと時間波形ｖ（ｕ）との直交性は完全に保たれているため、他の遅延パスによる誤差の影響を受けることなく、対象とする遅延パスの振幅を推定できる。これにより、前述の実施の形態１よりもさらに高精度に伝搬路特性を推定できる。なお、実施の形態１と同様に、時間範囲外のパスの伝搬路特性推定値を０とする。また、遅延パスの時間範囲は自由に決定することができる。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、推定対象以外の遅延パスの影響を排除した状態で、遅延プロファイルを推定することとしたため、実施の形態１よりもさらに遅延プロファイルの推定精度を向上させることができる。これにより、さらに大幅に伝搬路特性を改善できる。
【００４８】
また、重み付け係数算出部１２が、上記伝搬路推定法で得られた伝搬路特性を用いて、従来同様の手順で、マルチキャリアＣＤＭＡ方式におけるサブキャリア間の合成ウエイトを決定することによって、さらに良好な合成ウエイトを生成できる。
【００４９】
なお、本実施の形態における伝搬路特性の推定処理は、マルチキャリアＣＤＭＡ方式以外の一般的なマルチキャリア伝送方式（たとえば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式）にも適用できる。
【００５０】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３の動作を説明するための図である。本実施の形態では、前述した実施の形態１または２と異なる動作についてのみ説明する。
【００５１】
たとえば、実施の形態１のように遅延プロファイルを推定する場合は、選択するトレーニング系列によっては図４に示すような相関値のサイドローブが現れる。これはトレーニング系列の自己相関特性によるものであって、遅延波の到来を示すものではないため、このサイドローブを遅延プロファイルとしてＦＦＴ演算を行うと、伝達関数ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，…，ｈ_L］^Tに誤差が生じることになる。また、同様の好ましくない相関演算結果は雑音（干渉成分）によっても現れる。
【００５２】
そこで、本実施の形態では、上記好ましくない相関演算結果を抑制するために、最大相関値を基準にしきい値を設定する。すなわち、遅延プロファイルを推定する場合には、このしきい値を越える相関結果だけを受信パスとして認識し、伝達関数＝［ｈ₁，ｈ₂，…，ｈ_L］^Tを推定する。
【００５３】
上記処理により、トレーニング系列の選択に制限がある場合であっても、さらに高精度に伝搬路特性を推定できる。
【００５４】
実施の形態４．
図５は、実施の形態４の動作を説明するための図であり、ＦＦＴ帯域とサブキャリア配置、およびその時間系列の自己相関特性を示したものである。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜３と異なる動作についてのみ説明する。
【００５５】
本実施の形態では、実施の形態３と同様に、遅延プロファイルを推定する場合に問題となるトレーニング系列のサイドローブを抑制する。一般的に、ＦＦＴ帯域内の全てにサブキャリアを配置し（６４ポイントＦＦＴでは６４サブキャリアを配置）、その振幅を同一とした場合、そのＩＦＦＴ演算結果（時間波形）の自己相関特性は、ＦＦＴ演算の性質から理想的な特性となる。また、各サブキャリアの位相は自由に設定できるため、一般的にはピーク電力を抑えるように調整される。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、上記性質を利用し、伝搬路特性を推定するためのトレーニング系列として、帯域内の全てのサブキャリアに信号を配置してＩＦＦＴ演算を行った場合の時間波形を利用する。
【００５７】
上記処理により、さらに高精度に伝搬路特性を推定できるようになるため、効率のよい無線通信機を実現できる。
【００５８】
実施の形態５．
図１０は、実施の形態５の動作を説明するための図である。本実施の形態では、前述した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５９】
実施の形態１においては、遅延プロファイルの推定に際して、送信トレーニング信号の時間系列を用いて相関処理を行っていた。しかしながら，この相関処理は、多数の複素乗算を伴い、非常に計算量が多くなる。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、トレーニング信号の受信信号の時間系列ｙ＝［ｙ₁，…，ｙ_u］^Tと既知である送信用トレーニング信号の時間系列ｘの硬判定値ｚ＝［ｚ₁，…，ｚ_u］^Tとの相関処理を行うことにより、遅延プロファイルを測定する。ここで、ｚ_n＝±１±ｊ（ｊは虚数単位）であり、ｘ_nの実数部が０以上ならば、ｚ_nの実数部は＋１、負ならば−１、ｘ_nの虚数部が０以上ならば、ｚ_nの虚数部は＋１、負ならば−１、と定義する。
【００６１】
硬判定値時間系列ｚを用いたマッチドフィルタ出力ａ´は、硬判定の影響により、図１０に示すように、入力時間系列がｘの場合であっても比較的大きなサイドローブが発生する。しかしながら、サブキャリア数の大きなマルチキャリア無線伝送装置では、サイドローブの大きさは有意な遅延波の電力に比べて十分小さく設計することが可能である。この性質を利用して、事前にわかるサイドローブの大きさ、および予測されるＳ／Ｎの値から適切なしきい値を選択し、メインローブ以外のマッチドフィルタ出力（雑音による不必要な相関値も含む）を削除し、遅延プロファイルを推定する。
【００６２】
上記処理により、マッチドフィルタ内の相関処理で必要とされていた複素乗算の必要がなくなり、計算量を大幅に削減できる。
【００６３】
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６の動作を説明するための図である。本実施の形態では、前述した実施の形態１〜５と異なる動作についてのみ説明する。
【００６４】
実施の形態６では、無線信号の送受信に複数のアンテナを用いるＭＩＭＯシステム（送受信における片方が１アンテナの場合も含む）において、図１１に示すように、各送信アンテナから必ずしも完全直交しないトレーニング系列を送信する（トレーニング（１），トレーニング（２））。受信側では、これらの系列に対して実施の形態１に示した手法を適用し、時間軸におけるマッチドフィルタ出力から伝搬路の遅延プロファイルをもとめ、各アンテナ間の周波数特性を算出する。
【００６５】
図１１において、マッチドフィルタ（１）はトレーニング（１）の系列との相関を計算するマッチドフィルタであり、マッチドフィルタ（２）はトレーニング（２）の系列との相関を計算するマッチドフィルタである。トレーニング（１）および（２）は、完全直交が取れていないため、マッチドフィルタ出力にサイドローブおよび干渉が発生する。そのため、適切なしきい値を設定してこれを排除する。サイドローブおよび干渉の大きさは、トレーニング系列に依存して事前に把握できるため、干渉が排除できるようにしきい値を設定する。
【００６６】
なお、トレーニング系列としてサブキャリア数の多いＯＦＤＭ信号等を利用する場合は、きわめて自己相関特性に優れる符号が構成できるため、実施の形態５に記載したようなトレーニング信号の時間系列の硬判定値による伝搬路推定が可能となる。
【００６７】
上記処理により、本実施の形態においては、トレーニング系列の完全直交を行う必要がないため、系列の長さを短くすることが可能となり、効率のよい無線通信が可能となる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、所定の時間範囲外において到来する遅延パスを除去して残余する干渉信号の影響を排除した状態で、所定の時間範囲に存在する遅延パスのみを用いて伝搬路特性を推定することとした。これにより、所定の時間範囲外の遅延パスを含んだ状態で伝搬路特性を推定する従来技術と比較して、大幅に伝搬路特性を改善できる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、サイドローブを抑制するために、最大相関値を基準にしきい値を設定し、このしきい値を越える相関値だけを受信パスとして認識する。これにより、さらに高精度に伝搬路特性を推定できる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、伝搬路特性を推定するための既知信号として、帯域内の全てのサブキャリアに信号を配置してＩＦＦＴ演算を行った場合の時間波形を利用する。これにより、さらに高精度に伝搬路特性を推定できるようになるため、効率のよい無線通信機を実現できる、という効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、推定対象以外の遅延パスの影響を排除した状態で、遅延プロファイルを推定することとしたため、さらに遅延プロファイルの推定精度を向上させることができる。これにより、さらに大幅に伝搬路特性を改善できる、という効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、ガードインターバル外において到来する遅延パスを除去して残余する干渉信号の影響を排除した状態で、ガードインターバル内に存在する遅延パスのみを用いて伝搬路特性を推定するので、ガードインターバル外の遅延パスを含んだ状態で伝搬路特性を推定する従来技術と比較して大幅に伝搬路特性を改善することができる、という効果を奏する。
【００７３】
つぎの発明によれば、ガードインターバルよりも狭い所定の時間範囲以外において到来する遅延パスを除去して残余する干渉信号の影響を排除した状態で、当該所定の時間範囲に存在する遅延パスのみを用いて伝搬路特性を推定することができる、という効果を奏する。
【００７４】
つぎの発明によれば、ガードインターバルよりも広い所定の時間範囲以外において到来する遅延パスを除去して残余する干渉信号の影響を排除した状態で、当該所定の時間範囲に存在する遅延パスのみを用いて伝搬路特性を推定することができる、という効果を奏する。
【００７５】
つぎの発明によれば、所定の時間範囲に存在する遅延パスから推定した伝搬路特性を用いて、マルチキャリアＣＤＭＡ方式におけるサブキャリア間の合成ウエイトを決定することによって、さらに良好な合成ウエイトを生成できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる無線伝送装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の遅延プロファイル推定部の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２の遅延プロファイル推定部の構成を示す図である。
【図４】実施の形態３の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態４の動作を説明するための図である。
【図６】マルチキャリアＣＤＭＡ方式を採用する従来の無線伝送装置の基本構成を示す図である。
【図７】１シンボル内におけるガードインターバル（ＧＩ）とデータ部分の関係を示す図である。
【図８】マルチキャリア伝送方式における従来の伝搬路推定法を示す図である。
【図９】トレーニングシンボルとデータシンボルの送信時間の関係を示す図である。
【図１０】実施の形態５の動作を説明するための図である。
【図１１】実施の形態６の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１トレーニング系列、２直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）、３ＩＦＦＴ演算部、４並列直列変換部（Ｐ／Ｓ）、５ガードインターバル挿入部（＋ＧＩ）、６，７ＲＦ部、８ガードインターバル除去部（−ＧＩ）、９伝搬路推定部、１０遅延プロファイル推定部、１１ＦＦＴ演算部、１２重み付け係数算出部、２１，３１マッチドフィルタ。

Claims

マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側から、送信データとともにサブキャリア単位に伝搬路特性を推定するための既知信号を受信する無線伝送装置において、
ガードインターバルの時間範囲内に存在する遅延パス上の受信信号の時間波形と前記既知信号の時間波形との相関処理を行うことにより遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定手段と、
前記遅延プロファイルに基づきＦＦＴ演算を行い、演算後の出力をサブキャリア単位の伝搬路特性の推定値とする伝搬路特性推定手段と、
を備えることを特徴とする無線伝送装置。
前記遅延プロファイル推定手段は、最大相関値から特定のしきい値を算出し、当該しきい値以上の相関値を有する遅延パスを受信パスとして認識し、当該受信パスを用いて遅延プロファイルを推定することを特徴とする請求項１に記載の無線伝送装置。
前記既知信号としては、ＦＦＴ帯域の全域に同一振幅のサブキャリアが配置された場合における、送信側のＩＦＦＴ演算結果を利用することを特徴とする請求項１または２に記載の無線伝送装置。
マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側から、送信データとともにサブキャリア単位に伝搬路特性を推定するための既知信号を受信する無線伝送装置において、
ガードインターバルの時間範囲内に存在する遅延パス上の受信信号の時間波形と、規定された巡回量を有する受信信号とは大きな相関が得られかつそれ以外の巡回量を有する受信信号とは直交性を保つことが可能な時間波形と、を用いて相関処理を行うことにより遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定手段と、
前記遅延プロファイルに基づきＦＦＴ演算を行い、演算後の出力をサブキャリア単位の伝搬路特性の推定値とする伝搬路特性推定手段と、
を備えることを特徴とする無線伝送装置。
前記遅延プロファイル推定手段は、前記ガードインターバルの時間範囲内の、前記ガードインターバルより狭い範囲に存在する遅延パスを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線伝送装置。
さらに、前記伝搬路特性の推定結果からマルチキャリアＣＤＭＡ信号を復調するための合成ウエイトを算出するウエイト算出手段、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の無線伝送装置。
マルチキャリア伝送方式を採用し、送信側から、送信データとともにサブキャリア単位に伝搬路特性を推定するための既知信号を受信する無線伝送装置において、
所定の時間範囲内に存在する遅延パス上の受信信号と前記既知信号との相関処理を行うことにより遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定手段と、
前記遅延プロファイルに基づいてサブキャリア単位に伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定手段と、
を備え、
前記遅延プロファイル推定手段は、
前記既知信号であるトレーニング信号の時間系列を硬判定した時間系列を用いてマッチドフィルタを構成し、
トレーニング信号の時間系列とその硬判定した時間系列との相互相関特性、および伝送路の信号対雑音電力比の情報から、不適当な相関値を抑圧するように適切なしきい値を算出し、当該しきい値を超える相関値の位置を受信パスの位置と認識して遅延プロファイルを推定することを特徴とする無線伝送装置。
送受信アンテナを複数有するＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）システムにおける各アンテナ間の伝搬路推定では、トレーニング信号の時間系列を用いたマッチドフィルタ出力を使用し、トレーニング信号に基づいて事前に設定した不適当な相関値を抑圧するためのしきい値によりアンテナ間の干渉を排除することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線伝送装置。
送受信アンテナを複数有するＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）システムにおける各アンテナ間の伝搬路推定では、トレーニング信号の時間系列を硬判定した時間系列を用いたマッチドフィルタ出力を使用し、トレーニング信号に基づいて事前に設定した不適当な相関値を抑圧するためのしきい値によりアンテナ間の干渉を排除することを特徴とする請求項７に記載の無線伝送装置。
伝搬路推定用トレーニング信号として、アンテナ間で完全直交しない系列を使用することを特徴とする請求項８または９に記載の無線伝送装置。