JP4679392B2

JP4679392B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP4679392B2
Application number: JP2006054052A
Authority: JP
Inventors: 英惠鈴木; 敦志清水
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007235473A

Description

本発明は、受信技術に関し、特にマルチキャリア信号を受信する受信方法および装置に関する。

移動体通信や地上デジタル放送などにおいては、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式が利用される。このようなＯＦＤＭ変調方式に対応した信号（以下、「マルチキャリア信号」という）を受信した受信装置は、一般的に伝送路特性をサブキャリア単位に導出する。例えば、伝送路特性をモデル化することによって、伝送路ごとの複数減衰量、遅延時間、ドップラーシフトが導出され、さらにこれらをもとに伝送路特性がサブキャリア単位に導出される（例えば、非特許文献１参照）。
中村充他、「ＯＦＤＭ移動受信におけるＭＭＳＥ型ＩＣＩキャンセラに関する一検討」、映像情報メディア学会誌、日本、映像情報メディア学会、２００４年１月、ｖｏｌ．５８、Ｎｏ．１、ｐ．８３−９０

移動体通信においては、複数の伝送路を経由した信号が受信される。また、移動体通信において受信される信号は、ドップラーシフトの影響を受けている。さらに、経由した伝送路が異なると、受信した信号におけるドップラーシフト量も異なっており、それらは混在している。そのため、マルチキャリア信号は、さまざまな量のドップラーシフトによる影響を受けている。その結果、マルチキャリア信号を構成している複数のサブキャリアのそれぞれに対するドップラーシフト量も異なる。なお、ＯＦＤＭ変調方式は、サブキャリア間の直交性を利用している。複数のサブキャリアのそれぞれに対するドップラーシフト量が異なることによって、サブキャリア間の直交性がくずれ、複数のサブキャリアのそれぞれに配置された信号間において、干渉が生じ、信号の受信品質が悪化する。なお、一般的に、移動体通信での受信品質を改善するために、最大比合成等の合成ダイバーシチが実行されている。しかしながら、前述のサブキャリア間の干渉が生じている状況において、合成ダイバーシチによる受信品質の改善は小さい。

本発明者はこうした状況を認識して本発明をなしたものであり、その目的はサブキャリア間の干渉の影響を考慮しながら、受信品質を改善する受信技術を提供することである。

伝送路経由のマルチキャリア信号を複数のアンテナのそれぞれにて受信する受信部と、
前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの特性値として、遅延時間、信号強度、ドップラーシフト値とを導出する導出部と、
前記導出部において導出された伝送路ごとの前記遅延時間に応じて、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望波に対応した伝送路と干渉波に対応した伝送路とを特定する特定部と、
前記導出部において導出された信号強度、ドップラーシフト値に応じて、キャリア間干渉量を推定し、さらに、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が小さくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が大きくなり、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が大きくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が小さくなるようなしきい値を規定し、当該しきい値を使用しながら、キャリア間干渉量を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が大きければ、前記受信部にて受信された複数のマルチキャリア信号に対して、干渉波に対応した伝送路を除去しながらの合成をキャリア単位に実行する手段と、前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が小さければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、干渉波に対応した伝送路を除去せずに合成をキャリア単位に実行する手段を含む合成部と、
を備えることを特徴とする。

伝送路経由のマルチキャリア信号を複数のアンテナのそれぞれにて受信する受信部と、
前記受信部にて受信された複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの特性値として、遅延時間、信号強度、ドップラーシフト値を導出する導出部と、
前記導出部において導出された伝送路ごとの前記遅延時間に応じて、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望波に対応した伝送路と干渉波に対応した伝送路とを特定する特定部と、
前記特定部において特定された希望波に対応した伝送路での信号強度、ドップラーシフト値、および干渉波に対応した伝送路での信号強度、ドップラーシフト値に応じて、キャリア間干渉量を推定し、さらに、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が小さくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が大きくなり、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が大きくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が小さくなるようなしきい値を規定し、当該しきい値を使用しながら、キャリア間干渉量を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が大きければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離しながらの合成をキャリア単位に実行する手段と、前記推定部において推定したキャリア間干渉量が小さければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離せずに合成をキャリア単位に実行する手段を含む合成部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、サブキャリア間の干渉の影響を考慮しながら、受信品質を改善できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、地上デジタルテレビジョン規格のひとつであるＩＳＤＢ−Ｔ方式に対応した受信装置に関する。ＩＳＤＢ−Ｔ方式は、マルチキャリア変調のひとつであるＯＦＤＭ変調方式を使用している。ここでは、「５６１７」のサブキャリアを使用し、３つのサブキャリアのうちのひとつのサブキャリアにおいて、４つのシンボルにひとつのパイロット信号が挿入されている。受信装置は、このようなマルチキャリア信号を複数のアンテナによって受信し、受信したマルチキャリア信号を合成する。

このような状況下において、前述のごとく、複数のアンテナにおいて受信したマルチキャリア信号が複数の伝送路を経由している場合、複数のマルチキャリア信号は、さまざまな値のドップラーシフトの影響を受けている。そのため、サブキャリア単位にドップラーシフト量が異なり、サブキャリア間の干渉が生じる。サブキャリア間の干渉量が小さい場合、複数のマルチキャリア信号を合成すれば、受信品質が改善される。一方、サブキャリア間の干渉量が大きい場合、複数のマルチキャリア信号を合成しても、受信品質の改善は小さい。これに対応するために本実施例に係る受信装置は、以下のように動作する。

受信装置は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの信号強度、ドップラーシフト値、遅延時間を導出する。なお、以下の処理は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して並列に実行されるので、ここでは、そのうちの一方に対する処理を説明する。受信装置は、遅延時間に応じて、希望波に対応した伝送路（以下、「希望伝送路」という）および干渉波に対応した伝送路（以下、「干渉伝送路」という）とを特定する。また、受信装置は、希望伝送路と干渉伝送路とに対する信号強度とドップラーシフト値をもとに、サブキャリア間の干渉の程度を導出する。サブキャリア間の干渉の程度が小さければ、受信装置は、複数のマルチキャリア信号に対して最大比合成ダイバーシチを実行する。一方、サブキャリア間の干渉の程度が大きければ、受信装置は、複数のマルチキャリア信号に対してパスダイバーシチを実行する。ここで、本願における「パスダイバーシチ」には、伝送路ごとに補正したマルチキャリア信号を合成するもの以外に、ひとつつのアンテナについてひとつのパスのみを選択・合成する場合も含む。

なお、パスダイバーシチは、以下のように実行される。伝送路特性は、複数のサブキャリアにわたって、遅延時間等をパラメータとしながらモデル化されている。そのため、モデル化された伝送路特性に、導出した遅延時間等を挿入することによって、希望伝送路のに対する伝送路特性がサブキャリア単位に導出される。さらに、受信装置は、伝送路特性によって、マルチキャリア信号を補正する。最終的に、受信装置は、補正した複数のマルチキャリア信号を合成する。

以上の処理によって、サブキャリア間の干渉の程度が小さいときには最大比合成ダイバーシチを実行することによって、複数の伝送路を介して受信したマルチキャリア信号を使用するので、信号強度を増加できる。そのため、受信品質を向上できる。一方、サブキャリア間の干渉の程度が大きいときにはパスダイバーシチを実行することによって、干渉となる伝送路を除去するので、干渉の影響を低減できる。そのため、受信品質を向上できる。なお、パスダイバーシチにおいて、複数のマルチキャリア信号のそれぞれは、ひとつの伝送路に対応した伝送路特性によって補正されているので、ひとつのドップラーシフトに対する補正がなされる。その後、合成によって、残りのドップラーシフトに対する補正がなされる。このように、伝送路を分離しながら伝送路特性が推定されるので、異なった値のドップラーシフトが別々に補正され、サブキャリア間の干渉が小さくされる。

なお、以下の説明において、受信信号は、マルチキャリアが使用された信号系列を受信する。本明細書では、信号系列をマルチキャリア信号という場合もあれば、任意のシンボルの信号をマルチキャリア信号という場合もある。両者は、特に明示せずに使用されるものとする。

図１は、本発明の実施例に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、アンテナ１０と総称される第１アンテナ１０ａ、第２アンテナ１０ｂ、チューナ部１２と総称される第１チューナ部１２ａ、第２チューナ部１２ｂ、ＡＦＣ部１４と総称される第１ＡＦＣ部１４ａ、第２ＡＦＣ部１４ｂ、ＦＦＴ部１６と総称される第１ＦＦＴ部１６ａ、第２ＦＦＴ部１６ｂ、伝送路推定部１８と総称される第１伝送路推定部１８ａ、第２伝送路推定部１８ｂ、パス選択部２０と総称される第１パス選択部２０ａ、第２パス選択部２０ｂ、補正部２２と総称される第１補正部２２ａ、第２補正部２２ｂ、MMSE合成部２４、制御部２６、干渉判定部２８、第１切替部３０、最大比合成部３２、第２切替部３４を含む。

アンテナ１０は、複数備えられており、複数のアンテナ１０のそれぞれは、伝送路経由のマルチキャリア信号を受信する。ここで、マルチキャリア信号は、無線周波数を有している。前述のごとく、ＩＳＤＢ−Ｔ方式を説明の対象とするので、マルチキャリア信号に含まれるサブキャリアの数は、「５６１７」であり、マルチキャリア信号には、スキャッタード形式にてパイロット信号が配置される。すなわち、マルチキャリア信号では、複数のサブキャリアのうちの少なくともひとつに、データ信号の間に周期的にパイロット信号を挿入した系列が配置され、かつ複数のサブキャリアのうちの残りにデータ信号からなる系列が配置されている。なお、アンテナ１０の数は、「２」であるとするので、ふたつのマルチキャリア信号が受信される。ふたつのマルチキャリア信号は、図示しないひとつの送信装置から送信されるので、同一の信号成分を含んでいるが、異なった伝送路を経由しながら受信されるので、異なった値を有する。

図２は、アンテナ１０にて受信されるマルチキャリア信号でのサブキャリアの構成を示す。図の横軸は、周波数を示しており、図の縦軸は、信号強度を示す。また、図中には、５６１７のサブキャリアのうちの３つのサブキャリアのスペクトルが示されている。図示のごとく、ひとつのサブキャリアのスペクトルにおいて、信号強度がピークとなっている周波数では、他のサブキャリアでのスペクトルの信号強度が「０」になっている。このような状況は、サブキャリア間での直交性が成立している状況であり、サブキャリア間において信号の干渉が発生していない。

一方、ひとつのサブキャリアにおいて、さまざまな値のドップラーシフトが生じると、さまざまな値のドップラーシフトに対応したスペクトルの重ね合わせによって、当該サブキャリアでのスペクトルの周波数幅が増加する。そのため、他のサブキャリアでのスペクトルとの間において干渉が発生する。すなわち、サブキャリア間において信号の干渉が発生する。

図３は、アンテナ１０にて受信されるマルチキャリア信号の構成を示す。図の横軸には、「サブキャリア番号」が示され、図の縦軸には、「シンボル番号」が示される。「サブキャリア番号」は、サブキャリアを識別するために付与された番号であり、例えば、周波数の低いサブキャリアに対して、小さい値のサブキャリア番号が付与されている。また、「シンボル番号」は、入力されるシンボルの順番を識別するために付与された番号であり、例えば、先に入力されたシンボルに対して、小さい値のシンボル番号が付与されている。図中の「Ｐ」は、前述のパイロット信号を示しており、図中の「Ｄ」は、データ信号を示す。図示のごとく、シンボル番号「０」において、サブキャリア番号「０」、「１２」のように、離散的なサブキャリアにパイロット信号が配置されている。

また、シンボル番号「１」において、サブキャリア番号「３」、「１５」のように、パイロット信号が配置されている。すなわち、シンボル番号が異なれば、パイロット信号を配置すべきサブキャリアがシフトされる。さらに、シンボル番号「４」において、サブキャリア番号「０」、「１２」のように、パイロット信号が配置されている。この配置は、シンボル番号「０」のときと同一であり、パイロット信号を配置すべきサブキャリアは、周期的に同一のサブキャリアとなる。図１に戻る。

チューナ部１２は、受信したマルチキャリア信号を無線周波数からベースバンドに周波数変換する。その際、チューナ部１２は、受信周波数を所定の値に固定することによって、受信したマルチキャリア信号から、視聴すべき放送局に対応したチャンネルの番組を選択する。なお、「番組」とは、放送されているプログラムを示すが、ここでは、その内容も含むものとする。すなわち、番組は、放送されている音声、放送されている映像、それらの組合せを示してもよいものとする。なお、第１チューナ部１２ａと第２チューナ部１２ｂは、同様の処理を並列に実行する。

ここで、チューナ部１２は、図示しないＡＧＣによって、入力したふたつのマルチキャリア信号に対して、利得の値を決定し、決定した値によってチューナ部１２に含まれる増幅器の利得を調節する。ＡＧＣは、公知の技術によって実現されればよいので、ここでは、説明を省略する。なお、ＡＧＣは、第１チューナ部１２ａと第２チューナ部１２ｂのそれぞれに含まれた増幅器に対して、共通の利得の値を決定する。

ＡＦＣ部１４は、チューナ部１２からのマルチキャリア信号に含まれた周波数オフセットを推定し、推定した周波数オフセットによってマルチキャリア信号を補正する。ＡＦＣ部１４によって補正される周波数オフセットは、マルチキャリア信号全体にわたって共通の値を有している。すなわち、マルチキャリア信号全体に対する周波数オフセットが補正される。なお、ＡＦＣ部１４は、公知の技術によって実現されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、第１ＡＦＣ部１４ａと第２ＡＦＣ部１４ｂは、同様の処理を並列に実行する。

ＦＦＴ部１６は、ＡＦＣ部１４からのマルチキャリア信号に対して、ＦＦＴを実行する。その結果、チューナ部１２においてベースバンドに変換された信号が、周波数領域の信号に変換される。前述のごとく、周波数領域の信号は、「５６１７」のサブキャリアを有する。

伝送路推定部１８は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの特性値を導出する。すなわち、第１伝送路推定部１８ａは、ひとつのマルチキャリア信号に含まれている複数の伝送路のそれぞれに対して、特性値を導出する。第２伝送路推定部１８ｂも同様である。ここで、特性値とは、複素減衰量、遅延時間、ドップラーシフトであるとする。具体的には、伝送路推定部１８は、マルチキャリア信号に含まれている伝送路を分離し、それぞれの伝送路に対する特性値を導出する。伝送路推定部１８は、このような伝送路の分離を周波数領域において実行しているが、ここでは、説明を簡潔にするために、時間領域での遅延プロファイルをもとに伝送路の分離を説明する。

図４（ａ）−（ｂ）は、伝送路の概念を示す。図４（ａ）は、第１アンテナ１０ａにおいて受信されたマルチキャリア信号に対する遅延プロファイルであり、図４（ｂ）は、第２アンテナ１０ｂにおいて受信されたマルチキャリア信号に対する遅延プロファイルである。図４（ａ）での遅延時間「τ１」、「τ２」、「τ３」において、信号強度が大きくなっている。このように信号強度の大きい部分が伝送路に対応している。すなわち、図４（ａ）においては、３つの伝送路（以下、遅延時間の小さい伝送路から順に「第１伝送路」、「第２伝送路」、「第３伝送路」という）を介した成分が含まれている。なお、異なった伝送路において、一般的に、ドップラーシフト量も異なっている。第１伝送路推定部１８ａは、第１伝送路に対する特性値、第２伝送路に対する特性値、第３伝送路に対する特性値を導出する。図４（ｂ）は、第２アンテナ１０ｂにおいて受信されたマルチキャリア信号に対する遅延プロファイルであり、当該遅延プロファイルに対しても上記と同様の処理がなされる。

以下、伝送路推定部１８において、各伝送路に対する特性値が導出される処理を説明する。なお、以下の説明は、先行文献１に準ずる。ここで、ｋシンボル目、かつサブキャリア番号ｌ番に対応した受信信号をｘ（ｋ，ｌ）と示し、ｋシンボル目、かつサブキャリア番号ｌ番のサブキャリアにおいて伝送される複素データシンボルをｄ（ｋ，ｌ）と示す。また、シンボルｄ（ｋ，ｎ）から、サブキャリア番号ｌ番でのサブキャリアの伝達関数をｈ（ｋ，ｌ，ｎ）と示すと、ｉ番目の伝送路に対する複素減衰量ｒｉ、遅延時間τｉ、ドップラーシフトαｉを導出するための評価関数は以下のように示される。

ここで、Ｐｋは、ｄ（ｋ，ｌ）がパイロット信号であるときのみ、加算を行うことを示す。すなわち、伝送路推定部１８では、パイロット信号をもとに、特性値を導出する。

第１伝送路を導出するために、伝送路推定部１８は、式（１）を以下のように変形する。

ここで、ｆ（αｉ）は、以下のように示される。

Ｅ１（ｋ）をｒ１で偏微分し、それを０とすることによって、ｒ１が得られる。

なお、ＳｋとＤｋは、以下のように示される。

ｒ１をＥ１（ｋ）に代入すると、以下のように示される。

式（６）を最大にするために、式（６）をτ１およびα１で偏微分し、それを０とすることによって、α１が得られる。

なお、τ１を変化させながら式（６）を最大にするτ１が探索される。その結果、τ１は、式（６）を最大にする値とされる。以上の処理によって、第１伝送路に対する複素減衰量ｒ１、遅延時間τ１、ドップラーシフトα１が導出される。

導出した複素減衰量ｒ１、遅延時間τ１、ドップラーシフトα１を評価関数から差し引くことによって、残りの伝送路の影響を含んだ評価関数が示される。

ここで、以下の関係が成立している。

Ｅ２（ｋ）に対して、前述のアルゴリズムを適用すると、第２伝送路に対する複素減衰量ｒ２、遅延時間τ２、ドップラーシフトα２が導出される。さらに、伝送路推定部１８は、以上の方法によって導出された遅延時間とドップラーシフトを時間方向に平均化してもよい。以下、以上の処理を繰り返すことによって、第Ｎ伝送路に対する複素減衰量ｒＮ、遅延時間τＮ、ドップラーシフトαＮまでが導出される。

伝送路推定部１８は、以上の処理によって、Ｎ個の伝送路に対する特性値を導出するが、複素減衰量がしきい値よりも大きい場合、当該伝送路に対する特性値を無効とする。すなわち、信号強度がある程度大きい伝送路に対する特性値が有効とされる。ここでは説明の明瞭化のために、図４（ａ）−（ｂ）のごとく、第１伝送路推定部１８ａと第２伝送路推定部１８ｂは、３つの伝送路に対する特性値をそれぞれ導出するものとする。なお、第１伝送路推定部１８ａと第２伝送路推定部１８ｂは、以上の処理を並列に実行する。

干渉判定部２８は、伝送路推定部１８において導出した伝送路ごとの特性値をもとに、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望伝送路と干渉伝送路とを特定する。ここでは、ふたつの伝送路推定部１８が備えられているので、ふたつのマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望伝送路と干渉伝送路とが特定される。干渉判定部２８は、希望伝送路と干渉伝送路とを特定するために、伝送路推定部１８において推定した遅延時間を使用する。具体的に説明すると、ひとつのマルチキャリア信号において、複数の伝送路に対応した遅延時間を比較し、もっとも遅延時間の少ない伝送路、すなわち前述の第１伝送路を希望伝送路に決定する。

また、次に遅延時間の少ない伝送路、すなわち前述の第２伝送路を干渉伝送路に決定する。これは、遅延時間に応じて、希望伝送路と干渉伝送路とが特定されることに相当する。以上の処理は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して実行されている。また、図４（ａ）では、遅延時間「τ１」に対応した伝送路が希望伝送路に相当し、遅延時間「τ２」に対応した伝送路が干渉伝送路に相当する。一方、図４（ｂ）では、遅延時間「τ１’」に対応した伝送路が希望伝送路に相当し、遅延時間「τ２’」に対応した伝送路が干渉伝送路に相当する。

さらに、干渉判定部２８は、希望伝送路での特性値と、干渉伝送路での特性値とをもとに、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、キャリア間干渉量を推定する。特に、ここでは、特性値のうち、信号強度、ドップラーシフト値が使用される。具体的には、希望伝送路でのドップラーシフト値と干渉伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値（以下、「ドップラーシフト差」という）が導出され、キャリア間干渉を推定するためのひとつの指標とされる。また、信号強度は、各伝送路ごとに、予め定められた送信電力から減衰量を減算することによって得られ、希望伝送路での信号強度に対する干渉伝送路での信号強度の比（以下、「強度比」という）が導出され、キャリア間干渉を推定するための別の指標とされる。干渉判定部２８は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、ふたつの指標と、予め規定したしきい値とを比較することによって、キャリア間干渉を推定する。

図５は、干渉判定部２８に記憶されたしきい値の構成を示す。図５の横軸には、ドップラーシフト差が示され、縦軸には、強度比が示される。しきい値は、ドップラーシフト差が小さくなれば、強度比が大きくなり、ドップラーシフト差が大きくなれば、強度比が小さくなるように規定されている。図１に戻る。さらに、干渉判定部２８は、複数のマルチキャリア信号のすべてに対する干渉量を小さいと判定すれば、全体としての干渉量を小さいと判定する。一方、干渉判定部２８では、複数のマルチキャリア信号のいずれかに対する干渉量が大きい場合に、全体としての干渉量を大きいと判定する。

第１切替部３０は、干渉判定部２８において干渉量が小さいと判定された場合に最大比合成ダイバーシチを実行し、干渉判定部２８において干渉量が大きいと判定された場合にパスダイバーシチを実行するように、切替を実行する。すなわち、第１切替部３０は、干渉判定部２８において干渉量が小さいと判定された場合にふたつのマルチキャリア信号を後述の最大比合成部３２に出力し、干渉判定部２８において干渉量が大きいと判定された場合にふたつのマルチキャリア信号を後述の補正部２２に出力する。これは、図５に示したしきい値よりも干渉量が大きい場合に、パスダイバーシチが実行され、干渉量がしきい値以下である場合に、最大比合成ダイバーシチが実行されることに相当する。なお、第２切替部３４も、第１切替部３０に対応するように動作する。すなわち、第１切替部３０によって最大比合成部３２が選択されている場合に、第２切替部３４は、最大比合成部３２からの信号を出力し、第１切替部３０によって補正部２２が選択されている場合に、第２切替部３４は、MMSE合成部２４からの信号を出力する。

パス選択部２０は、伝送路推定部１８において導出した伝送路のうち、希望伝送路を選択する。なお、第１パス選択部２０ａと第２パス選択部２０ｂは、同様の処理を並列に実行する。図４（ａ）−（ｂ）のそれぞれに対して、第１伝送路が選択される。以上の処理の結果、第１パス選択部２０ａと第２パス選択部２０ｂは、それぞれひとつの伝送路を選択する。

補正部２２は、パス選択部２０において選択した希望伝送路に対応した特性値から、伝送路推定値をサブキャリア単位に導出する。伝送路推定値は、前述の伝達関数に相当し、以下のように示される。

すなわち、補正部２２は導出した特性値をもとに、データ信号が配置されたサブキャリアに対しても伝送路ごとの伝送路推定値を導出する。さらに、補正部２２は、導出した伝送路推定値によって、マルチキャリア信号をサブキャリア単位に補正する。具体的には、補正部２２は、サブキャリアを対応づけながら、第１切替部３０からの信号をパス選択部２０からの伝送路推定値によって除算する。補正部２２は、以上の除算によって補正されたマルチキャリア信号を出力する。

MMSE合成部２４は、補正部２２において補正した複数のマルチキャリア信号をサブキャリア単位に合成する。その際、MMSE合成部２４は、サブキャリア単位の重みづけを実行する。MMSE合成部２４は、補正部２２において補正した複数のマルチキャリア信号をもとに、パイロット信号が配置されたキャリアに対する重み係数を導出する。重み係数の導出には、最小平均二乗誤差法（ＭＭＳＥ）が使用される。すなわち、補正部２２からの信号と重み係数との乗算結果と、参照のパイロット信号との誤差が小さくなるように、重み係数が導出される。その結果、参照のパイロット信号と相関の高い信号を取り込み、相関の低い信号を除去する効果がある。さらに、MMSE合成部２４は、パイロット信号が配置されたサブキャリアに対する重み係数を補間することによって、データ信号が配置されたサブキャリアに対する重み係数も導出する。

具体的に説明すると、MMSE合成部２４は、導出した重み係数に対して、系列の方向への補間と、サブキャリアの方向への補間とを実行する。これらの補間によって、MMSE合成部２４は、マルチキャリア信号に含まれたデータ信号に対する重み係数を導出する。なお、以下の重み係数は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して導出されるが、説明の明瞭化のために、一方に対する処理を説明する。図３のサブキャリア番号「０」、「３」、「６」等には、パイロット信号を含んだ信号系列が配置されている。

MMSE合成部２４は、連続した複数のパイロット信号に対する重み係数を使用しながら、それらの間に配置されたデータ信号に対する重み係数を導出する。例えば、サブキャリア番号「０」でのシンボル番号「０」と「４」に対する重み係数によって、シンボル番号「１」から「３」に対する重み係数が導出される。ここでは、内挿補間が実行されており、線形補間がなされるものとする。以上の処理が、サブキャリア番号「０」、「３」、「６」、「９」、「１５」等、すなわちパイロット信号が含まれた信号系列に対して実行される。その結果、各シンボルの３つのサブキャリアのうち、ひとつの信号の系列に対して、重み係数が導出される。

MMSE合成部２４は、これにつづいて、サブキャリア方向への補間を実行する。図３では、シンボル番号「１」において、サブキャリア番号「０」の伝送路係数と、サブキャリア番号「３」の重み係数に対して、補間が実行され、サブキャリア番号「１」と「２」の重み係数がそれぞれ導出される。ここでは、内挿補間が実行されており、線形補間がなされるものとする。なお、補間は、線形補間でなく、高次の関数による補間であってもよい。以上の処理が、データ信号のみが含まれた信号系列に対して実行される。その結果、すべてのサブキャリアに対して、重み係数が導出される。図１に戻る。

MMSE合成部２４は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、サブキャリア単位に重み係数によって重みづけを行いながら合成を実行する。具体的に説明すると、サブキャリアを対応させながら、マルチキャリア信号のそれぞれには、重み係数が乗算される。また、重み係数を乗算した複数のマルチキャリア信号は、サブキャリアを対応させながら加算される。すなわち、MMSE合成部２４は、アレイ合成を実行する。なお、重み係数の導出のために、重み係数とパイロット信号とによるレプリカが、受信した信号に近くなるように、重み係数が導出されてもよい。パス選択部２０、補正部２２、MMSE合成部２４による合成は、パスダイバーシチに相当するが、これは、複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離しながらの合成や、干渉伝送路を除去しながらの合成ともいえる。

最大比合成部３２は、複数のマルチキャリア信号に対して、最大比合成ダイバーシチを実行する。なお、最大比合成ダイバーシチは、サブキャリア単位に実行される。最大比合成ダイバーシチは、公知の技術のとおり実行されればよいので、ここでは、最大比合成ダイバーシチの処理に関する説明を省略する。なお、最大比合成ダイバーシチは、複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離せずの合成や、干渉伝送路を除去せずなされる合成ともいえる。制御部２６は、受信装置１００全体のタイミングを制御する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた受信機能を有したプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による受信装置１００の動作を説明する。図６は、受信装置１００における受信処理の手順を示すフローチャートである。アンテナ１０は、複数のマルチキャリア信号を受信する（Ｓ１０）。チューナ部１２は、受信したマルチキャリア信号をベースバンドに周波数変換する。ＡＦＣ部１４は、ベースバンドに変換されたマルチキャリア信号に対して、周波数オフセットを補正する。ＦＦＴ部１６は、周波数オフセットを補正したマルチキャリア信号に対して、時間領域から周波数領域への変換を実行する。

伝送路推定部１８は、マルチキャリア信号に含まれた伝送路ごとに複素減衰量、ドップラーシフト、遅延時間を導出する（Ｓ１２）。干渉判定部２８は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望伝送路と干渉伝送路とを特定する（Ｓ１４）。さらに、干渉判定部２８は、サブキャリア間の干渉量を推定する（Ｓ１６）。干渉判定部２８は、干渉量がしきい値よりも大きい場合（Ｓ１８のＹ）、パスダイバーシチの実行を決定する（Ｓ２０）。一方、干渉判定部２８は、干渉量がしきい値よりも大きくない場合（Ｓ１８のＮ）、最大比合成ダイバーシチの実行を決定する（Ｓ２２）。

本発明の実施例によれば、サブキャリア間の干渉量に応じて、複数のマルチキャリア信号の合成手段を切りかえるので、キャリア間の干渉の影響を考慮しながら、受信品質を改善できる。また、サブキャリア間の干渉が小さければ、最大比合成ダイバーシチを使用するので、複数の伝送路からの到来波を有効に利用でき、受信品質を改善できる。また、サブキャリア間の干渉が大きければ、パスダイバーシチを使用するので、干渉波となる伝送路の影響を低減できるので、サブキャリア間の干渉もでき、受信品質を改善できる。また、サブキャリア間の干渉量を推定するために、ドップラーシフト値が使用されるので、ドップラーシフトによる影響を考慮できる。

また、強度比とドップラーシフト差に応じて値が変わるようなしきい値を規定しているので、キャリア間の干渉量を詳細に特定できる。また、ドップラーシフト差が大きければ強度比が小さくても、干渉量が大きいと判定するので、干渉伝送路の信号強度が小さくても、干渉伝送路による影響を考慮できる。また、ドップラーシフト差が小さければ強度比が大きくならないと、干渉量が大きいと判定しないので、干渉伝送路の信号強度が小さければ、干渉伝送路による影響を無視できる。

希望伝送路に対応した伝送路推定値によってマルチキャリア信号を補正し、補正したマルチキャリア信号を合成するように、２段階の処理によってマルチキャリア信号を伝送路ごとに補正するので、サブキャリアごとにドップラーシフトの値が異なっている場合であっても、サブキャリア間の干渉の影響を低減できる。また、１段階目の処理によって、希望伝送路におけるドップラーシフトを補正でき、２段階目の処理によって、干渉伝送路におけるドップラーシフトを補正するので、ドップラーシフトを伝送路ごとに補正できる。また、ドップラーシフトを一括して推定しないので、サブキャリアごとにドップラーシフトの値が異なっていても、その影響を低減できる。

また、パイロット信号をもとに導出した特性値によって、すべてのサブキャリアに対する伝送路推定値を導出するので、パイロット信号が配置されていないサブキャリアに対しても、補正を実行できる。また、パイロット信号をもとに導出した重み係数を補間することによって、すべてのサブキャリアに対する重み係数を導出するので、パイロット信号が配置されていないサブキャリアに対しても、合成を実行できる。また、信号強度の大きい伝送路の特性値をもとにマルチキャリア信号を補正するので、影響の大きい伝送路の影響を低減できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、干渉判定部２８は、遅延時間をもとに、希望伝送路と干渉伝送路とを特定している。しかしながらこれに限らず例えば、干渉判定部２８は、信号強度をもとに、希望伝送路と干渉伝送路とを特定してもよい。この場合、干渉判定部２８は、信号強度の最も大きい伝送路が希望伝送路として選択する。本変形によれば、信号強度が最も大きい伝送路を選択するようにパスダイバーシチを実行するので、受信品質を向上できる。つまり、特定の伝送路を選択するようにパスダイバーシチが実行されればよい。

本発明の実施例において、干渉判定部２８およびパス選択部２０は、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、ひとつの希望伝送路を選択する。しかしながらこれに限らず例えば、干渉判定部２８およびパス選択部２０は、複数の希望伝送路を選択してもよい。補正部２２は、複数の希望伝送路のそれぞれに対応した伝送路推定値を導出し、導出した伝送路推定値をもとに補正を実行する。すなわち、第１補正部２２ａは、複数の希望伝送路のそれぞれに対応するように補正された複数のマルチキャリア信号を出力する。ここでは、ふたつのマルチキャリア信号を出力する。第２補正部２２ｂも同様の処理を実行する。

MMSE合成部２４は、２段階の合成処理がなされるように構成されている。１段階目に配置されたMMSE合成部２４は、第１補正部２２ａから出力されたひとつのマルチキャリア信号と、第２補正部２２ｂから出力されたひとつのマルチキャリア信号とをそれぞれ合成する。合成の際には、前述のごとく、重みづけがなされる。ここで、補正部２２のそれぞれから出力されるマルチキャリア信号は、それぞれにおいて補正されたふたつのマルチキャリア信号のうち、信号強度の大きい方のマルチキャリア信号である。また、１段目に配置されたMMSE合成部２４は、第１補正部２２ａから出力された別のマルチキャリア信号と、第２補正部２２ｂから出力された別のマルチキャリア信号とをそれぞれ合成する。その結果、１段目に配置されたMMSE合成部２４は、合成結果として、ふたつのマルチキャリア信号を出力する。

すなわち、互いに信号強度が最大となる伝送路に対応したマルチキャリア信号を合成する。このように、信号強度の大きさの順番が対応するように、合成対象となるマルチキャリア信号が配置されているので、１段階目のMMSE合成部２４では、合成対象となるマルチキャリア信号の信号強度が近くなっている。その結果、重み係数の推定精度が向上し、合成による信号品質も向上する。２段階目のMMSE合成部２４は、１段階目のMMSE合成部２４から出力されたマルチキャリア信号をサブキャリア単位に合成する。なお、２段目の合成部２４は、合成を実行する際に、最大比合成ダイバーシチのごとく、信号強度に応じた重みづけを行ってもよい。

本変形例によれば、パスダイバーシチを実行する際に、複数の伝送路を選択して合成の対象とするので、受信品質を向上できる。また、ふたつの伝送路を選択する場合、信号強度の順に対応づけながら合成を実行するので、合成の対象となるマルチキャリア信号の信号強度を近くできる。また、合成の対象となるマルチキャリア信号の信号強度が近くなるので、重み係数の精度を向上できる。また、重み係数の精度が向上するので、信号品質を改善できる。

本発明の実施例において、受信装置１００は、デジタルテレビジョン放送の番組を受信している。しかしながらこれに限らず例えば、受信装置１００は、ラジオ放送の番組を受信してもよく、さらにＯＦＤＭ変調方式を使用した無線ＬＡＮにおける信号を受信してもよい。後者の一例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格における無線ＬＡＮである。その際、パイロット信号の配置が実施例と異なるので、その際に応じて処理内容が変更されればよい。本変形例によれば、受信装置１００は、さまざまな通信システムや放送システムに適用可能になる。なお、サブキャリア数が多いほど、本発明による効果も大きくなる。つまり、ＯＦＤＭ変調方式が使用されていればよい。

本発明の実施例において、受信装置１００は、ふたつのアンテナ１０を備えている。しかしながらこれに限らず例えば、アンテナ１０の数が３つ以上であってもよい。この場合、アンテナ１０の数に応じて、チューナ部１２等の構成要素の数が変更されればよい。本変形例によれば、受信装置１００の設計の自由度を向上できる。

本発明の実施例において、伝送路推定部１８は、特定値として、複素減衰量、遅延時間、ドップラーシフトを導出している。しかしながらこれに限らず例えば、特定値として、遅延時間、ドップラーシフトが導出されてもよい。これらの組合せが、チューナ部１２に含まれたＡＧＣが、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して別々に作用し、複数のマルチキャリア信号の振幅が同等になる場合に有効である。本変形例によれば、伝送路推定部１８の処理量を低減できる。

本発明の実施例において、伝送路推定部１８は、マルチキャリア信号に含まれたすべてのパイロット信号を使用しながら、特性値を導出している。しかしながらこれに限らず例えば、伝送路推定部１８は、複数のパイロット信号のいずれかを選択し、選択したパイロット信号をもとに、特性値を導出してもよい。本変形例によれば、処理量を低減できる。

本発明の実施例に係る受信装置の構成を示す図である。図１のアンテナにて受信されるマルチキャリア信号でのサブキャリアの構成を示す図である。図１のアンテナにて受信されるマルチキャリア信号の構成を示す図である。図４（ａ）−（ｂ）は、伝送路の概念を示す図である。図１の干渉判定部に記憶されたしきい値の構成を示す図である。図１の受信装置における受信処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０アンテナ、１２チューナ部、１４ＡＦＣ部、１６ＦＦＴ部、１８伝送路推定部、２０パス選択部、２２補正部、２４ MMSE合成部、２６制御部、２８干渉判定部、３０第１切替部、３２最大比合成部、３４第２切替部、１００受信装置。

Claims

伝送路経由のマルチキャリア信号を複数のアンテナのそれぞれにて受信する受信部と、
前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの特性値として、遅延時間、信号強度、ドップラーシフト値とを導出する導出部と、
前記導出部において導出された伝送路ごとの前記遅延時間に応じて、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望波に対応した伝送路と干渉波に対応した伝送路とを特定する特定部と、
前記導出部において導出された信号強度、ドップラーシフト値に応じて、キャリア間干渉量を推定し、さらに、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が小さくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が大きくなり、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が大きくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が小さくなるようなしきい値を規定し、当該しきい値を使用しながら、キャリア間干渉量を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が大きければ、前記受信部にて受信された複数のマルチキャリア信号に対して、干渉波に対応した伝送路を除去しながらの合成をキャリア単位に実行する手段と、前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が小さければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、干渉波に対応した伝送路を除去せずに合成をキャリア単位に実行する手段を含む合成部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
伝送路経由のマルチキャリア信号を複数のアンテナのそれぞれにて受信する受信部と、
前記受信部にて受信された複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、伝送路ごとの特性値として、遅延時間、信号強度、ドップラーシフト値を導出する導出部と、
前記導出部において導出された伝送路ごとの前記遅延時間に応じて、複数のマルチキャリア信号のそれぞれに対して、希望波に対応した伝送路と干渉波に対応した伝送路とを特定する特定部と、
前記特定部において特定された希望波に対応した伝送路での信号強度、ドップラーシフト値、および干渉波に対応した伝送路での信号強度、ドップラーシフト値に応じて、キャリア間干渉量を推定し、さらに、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が小さくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が大きくなり、希望波に対応した伝送路でのドップラーシフト値と干渉波に対応した伝送路でのドップラーシフト値との差の絶対値が大きくなれば、希望波に対応した伝送路での信号強度を基準にして、干渉波に対応した伝送路での信号強度が小さくなるようなしきい値を規定し、当該しきい値を使用しながら、キャリア間干渉量を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたキャリア間干渉量が大きければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離しながらの合成をキャリア単位に実行する手段と、前記推定部において推定したキャリア間干渉量が小さければ、前記受信部にて受信した複数のマルチキャリア信号に対して、伝送路ごとに分離せずに合成をキャリア単位に実行する手段を含む合成部と、
を備えることを特徴とする受信装置。