JP5005803B2

JP5005803B2 - 伝送路推定装置および伝送路推定プログラム

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Publication number: JP5005803B2
Application number: JP2010188329A
Authority: JP
Inventors: 俊明山本; 博康石川; 利則鈴木
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: JP2010273388A

Description

本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた既知のシンボルの周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、データシンボルの周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置に関する。また、本発明は、本伝送路推定装置の機能を実現する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムに関すると共に、本伝送路推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体にも関する。

無線通信において、送信機から出力された信号が、無線区間を伝搬している間に振幅変動と位相回転の影響を受けるため、受信機で受信される信号の波形にひずみが生じる。よって、受信機において正しく復調、復号を行うためには、これらの変動の影響を正しく推定し、受信信号に補正をかける必要がある。送信信号が伝送路（伝搬路）から受ける影響を推定する処理を伝送路推定（チャネル推定）といい、推定した伝送路情報に従って受信信号に補正をかける処理を伝送路補正（チャネル補正）という。伝送路推定方法として、データシンボルと共に既知のパイロットシンボルを送信して、パイロットシンボルの振幅変動と位相回転を測定し、その結果から伝送路変動を推定する方法が一般的である。ただし、データシンボルに対するパイロットシンボルの比率が大きくなると、伝送スループットが低下してしまうため、推定精度の向上とスループットの向上はトレードオフの関係にある。

ブロードバンド無線伝送では、占有帯域幅が広いために、マルチパスなどによる周波数選択性フェージングの影響が顕著となる。図１２は周波数方向の伝送路変動の一例を示している。周波数によって伝送路の特性が大きく変化することが分かる。上記のような周波数選択性フェージングの影響を考慮して、互いに直交関係にある複数の低速サブキャリアを用いて情報の並列伝送を行うマルチキャリア伝送方式が検討されている。マルチキャリア伝送方式では、各サブキャリアの占有帯域幅が十分に狭いため、各サブキャリアから見た伝送路変動を単純な減衰（フラットフェージング）として扱うことができ、周波数選択性フェージングの影響を比較的簡単に補正することができる。ただし、伝送路変動の影響はサブキャリア毎に異なるため、伝送路推定は各サブキャリアについて行う必要がある。

図１３は、データシンボルの間にパイロットシンボルが挿入されている様子を模式的に表している。パイロットシンボルは、周波数方向および時間方向に分散して配置されている。図１３（ａ）において、時間方向に見ると、サブフレーム内の先頭のシンボルにのみパイロットシンボルが挿入されており、そのシンボル内では周波数方向に等間隔にパイロットシンボルが挿入されている。また、図１３（ｂ）において、サブフレーム内の先頭のシンボルに挿入されたパイロットシンボルの数は図１３（ａ）よりも減少しており、減少分のパイロットシンボルが他のシンボル内に挿入されている。図１３（ｂ）のサブフレーム構成を用いた場合、図１３（ａ）のサブフレーム構成を用いた場合よりも周波数方向の伝送路変動への耐性は落ちるが、時間方向の伝送路変動の耐性が向上し、高速移動への対応が可能となる。データシンボルの伝送路変動は、パイロットシンボルを測定して得られた、伝送路特性を示す伝送路値（伝送路変動値、チャネル利得）に対して周波数および時間方向に何らかの補間処理を施すことで推定される。

パイロットシンボルから得られた伝送路値を周波数方向に補間する方法として、標本化定理（サンプリング定理）に基づく補間方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。ここではそれをサンプリング補間と呼ぶ。パイロットシンボルを周波数間隔ｆ_ｓで周波数方向に挿入し、各パイロットシンボルの伝送路値Ｈ（ｎｆ_ｓ）が得られたとすると、サンプリング補間では、以下の（１）式を用いて、任意の周波数ｆにおける伝送路値Ｈ（ｆ）を補間することができる。

ただし、ｎは整数である。また、ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（ｘ）／ｘである。マルチパスの最大遅延時間がτであるときには、標本化定理により、周波数間隔ｆ_ｓ＝１／τでパイロットシンボルを挿入すれば、各サブキャリアの伝送路変動を完全に再現することができる。

伊丹誠著，「〜ディジタル放送／移動通信のための〜 OFDM変調技術」，株式会社トリケップス，２０００年３月６日，ｐ．１０２−１０８

（１）式に示した通り、サンプリング補間を用いた伝送路推定方法では、パイロットシンボルが無限の周波数帯域にわたり等間隔で配置されていることを仮定している。また、おおまかな傾向として、伝送路値を推定するデータシンボルに近い位置に存在するパイロットシンボルほど、推定値の算出に係る寄与が大きい。

実際の伝送においては、通信に用いることができる周波数帯域は有限であり、また、パイロットシンボルは必ずしも等間隔に配置されているとは限らない。例えば、図１４に示すように、パイロットシンボルが４シンボルに１つの割合で挿入されている場合を考える。図１４では、右側が高周波側、左側が低周波側であるとする。斜線の施された丸はパイロットシンボルの周波数位置（周波数方向の配置位置）を示し、白丸はデータシンボルの周波数位置を示している。また、使用周波数帯域内のサブキャリア数をｎ、パイロットシンボル数をｐとする。以下の説明では、便宜上、パイロットシンボルの周波数位置での伝送路値をパイロットシンボルの伝送路値と呼び、データシンボルの周波数位置での伝送路値をデータシンボルの伝送路値と呼ぶ。

このとき、図１４（ａ）に示すように、ｎ−２およびｎ−１番のサブキャリアに配置されたデータシンボルについては、その位置よりも高周波側の領域にパイロットシンボルが存在せず、本来寄与が大きかったはずのパイロットシンボルの伝送路値を利用することができない。また、図１４（ｂ）に示すように、何らかの理由で１番のパイロットシンボルを受信できなかった場合、１〜３および５〜７番のサブキャリアに配置されたデータシンボルの伝送路値を推定する際に、本来寄与が大きかったはずの１番のパイロットシンボルの伝送路値を利用することができない。そのため、（１）式のサンプリング補間をそのまま適用すると、伝送路の推定精度が劣化してしまう場合がある。

また、非常に多数のサブキャリアを用いた通信を行う場合には、挿入されるパイロットシンボルの数が大きくなるため、（１）式の右辺の加算に関する項の数がサブキャリア数に比例して大きくなり、伝送路推定のための演算量が大幅に増加してしまうという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、伝送路の推定精度を向上させることを第１の目的とする。また、本発明は、伝送路推定に係る演算量を削減することを第２の目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いて、仮想的な前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の伝送路推定手段と、前記第１の伝送路値と前記第２の伝送路値とを用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を算出する第２の伝送路推定手段とを備えたことを特徴とする伝送路推定装置である。

また、本発明の伝送路推定装置において、前記第２の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値および前記第２の伝送路値のうち、前記データシンボルの位置に近い順に選択したｋ個（ｋは２以上、かつ前記第１の伝送路値および前記第２の伝送路値の数の合計未満の整数）の位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第３の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明の伝送路推定装置において、前記第２の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値および前記第２の伝送路値のうち、前記第３の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第３の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の伝送路推定手段と、前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、前記第１の伝送路値の得られた位置のうち他の前記データシンボルの位置に最も近い位置での前記第１の伝送路値と同一の値として算出する第２の伝送路推定手段とを備えたことを特徴とする伝送路推定装置である。

また、本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の伝送路推定手段と、前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、複数の前記第１の伝送路値を線形補間することによって算出する第２の伝送路推定手段とを備えたことを特徴とする伝送路推定装置である。

また、本発明の伝送路推定装置において、前記第１の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値のうち、前記データシンボルの位置に近い順に選択したｋ個（ｋは２以上、かつ前記第１の伝送路値の数の合計未満の整数）の位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明の伝送路推定装置において、前記第１の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムにおいて、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いて、仮想的な前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の処理と、前記第１の伝送路値と前記第２の伝送路値とを用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を算出する第２の処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする伝送路推定プログラムである。

また、本発明の伝送路推定プログラムにおいて、前記第２の処理では、前記第１および前記第２の伝送路値のうち、前記データシンボルの位置に近い順に選択したｋ個（ｋは２以上、かつ前記第１の伝送路値および前記第２の伝送路値の数の合計未満の整数）の位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第３の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明の伝送路推定プログラムにおいて、前記第２の処理では、前記第１および前記第２の伝送路値のうち、前記第３の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第３の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムにおいて、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の処理と、前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、前記第１の伝送路値の得られた位置のうち他の前記データシンボルの位置に最も近い位置での前記第１の伝送路値と同一の値として算出する第２の処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする伝送路推定プログラムである。

また、本発明は、周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムにおいて、実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の処理と、前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、複数の前記第１の伝送路値を線形補間することによって算出する第２の処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする伝送路推定プログラムである。

また、本発明の伝送路推定プログラムにおいて、前記第１の処理では、前記第１の伝送路値のうち、前記データシンボルの位置に近い順に選択したｋ個（ｋは２以上、かつ前記第１および前記第２の伝送路値の数の合計未満の整数）の位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明の伝送路推定プログラムにおいて、前記第１の処理では、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記の伝送路推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、実際に受信された既知のシンボルの周波数方向の位置での伝送路値を用いて、仮想的な既知のシンボルの位置での伝送路値を算出し、その伝送路値をサンプリング補間に用いるので、伝送路の推定精度を向上させることができるという効果が得られる。

また、本発明によれば、データシンボルの周波数方向の位置での伝送路値に関して、サンプリング補間によって伝送路値を算出した位置を除く他の位置での伝送路値を、実際に受信された既知のシンボルの周波数方向の位置での伝送路値から補間するので、サンプリング補間に必要な既知のシンボルが存在しないときにそのままサンプリング補間を行うよりも、伝送路の推定精度を向上させ、誤り率を低減することができる。

また、本発明によれば、サンプリング補間の数式で必要とされる全ての既知のシンボルを用いるのではなく、一部の既知のシンボルのみを用いてサンプリング補間を行うことによって、サンプリング補間に係る演算量を削減することができる。

本発明の第１の実施形態による通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による伝送路推定器の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態によるデータシンボル伝送路推定器の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態におけるパイロットシンボルの周波数位置での伝送路値を補間する方法を説明するための参考図である。本発明の第１の実施形態におけるデータシンボルの周波数位置での伝送路値を推定する手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態におけるサンプリング補間に係る演算量を削減する方法を説明するための参考図である。本発明の第１の実施形態におけるサンプリング補間に係る演算量を削減する方法を説明するための参考図である。本発明の第２の実施形態によるデータシンボル伝送路推定器の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態におけるデータシンボルの周波数位置での伝送路値を補間する方法を説明するための参考図である。本発明の第２の実施形態におけるデータシンボルの周波数位置での伝送路値を補間する方法を説明するための参考図である。本発明の第２の実施形態におけるデータシンボルの周波数位置での伝送路値を推定する手順を示すフローチャートである。周波数選択性フェージングによる伝送路変動を示す参考図である。サブフレーム内におけるパイロットシンボルの配置の様子を示す参考図である。サンプリング補間に係る問題点を説明するための参考図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの構成を示している。本実施形態では、送信機１と受信機２がＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）あるいはＭＣ−ＣＤＭ（Multi-Carrier-Code Division Multiplexing）等のマルチキャリア通信方式による通信を行う。送信機１において、変調器１１は、送信対象の情報ビットに対してデジタル変調を施す。シリアル／パラレル変換器１２は、デジタル変調の施された信号に対してシリアル／パラレル変換を行う。

パイロットシンボル挿入器１３はデータシンボル列にパイロットシンボルを挿入する。逆フーリエ変換器１４は、シンボル列に対して逆フーリエ変換を施し、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。変換された信号は、パラレル／シリアル変換器１５によってパラレル／シリアル変換が施され、サイクリック・プリフィックス挿入器１６によってサイクリック・プリフィックスが挿入された後、受信機２へ送信される。送信された信号は、伝送路において周波数選択性の影響を受けると共に、受信機において加法性白色ガウス雑音が印加される。

受信機２において、受信された信号は、サイクリック・プリフィックス除去器２１によってサイクリック・プリフィックスが除去された後、シリアル／パラレル変換器２２によってシリアル／パラレル変換が施される。フーリエ変換器２３はフーリエ変換を施し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。データ／パイロットシンボル分離器２４は、データシンボルとパイロットシンボルを分離し、データシンボルを等化器２６へ、パイロットシンボルを伝送路推定器２５へ出力する。

伝送路推定器２５は、パイロットシンボルの受信結果からパイロットシンボルの周波数位置での伝送路値を推定し、さらにデータシンボルの周波数位置での伝送路値を推定する。等化器２６は、伝送路推定器２５での伝送路推定結果に基づいて、データシンボルに対する伝送路変動の補償を行う。パラレル／シリアル変換器２７は、データシンボル列に対してパラレル／シリアル変換を施す。復調器２８はデータシンボル列を復調し、情報ビットを生成する。

図２は伝送路推定器２５の構成を示している。伝送路推定器２５において、パイロットシンボル伝送路値算出器２５１は、データ／パイロットシンボル分離器２４によってデータシンボルから分離されたパイロットシンボルの受信値と送信値（既知である）を比較し、そのパイロットシンボルが配置された周波数位置での伝送路値（第１の伝送路値）を算出する。データシンボル伝送路推定器２５２は、パイロットシンボルの伝送路値に基づいて、データシンボルが配置された周波数位置での伝送路値を算出する。算出結果は、データシンボルの伝送路推定値として等化器２６へ出力される。

図３はデータシンボル伝送路推定器２５２の構成を示している。データシンボル伝送路推定器２５２において、パイロットシンボル伝送路値判定器２５２ａは、データシンボルの伝送路値の算出に必要なパイロットシンボルの伝送路値が揃っているか否かを判定する。パイロットシンボルの伝送路値と判定結果はパイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂ（第１の伝送路推定手段）へ出力される。

パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂは、足りないと判定されたパイロットシンボルの伝送路値を、実際に受信されたパイロットシンボルの伝送路値を用いて補間することによって、実際には受信されていない仮想的なパイロットシンボルの伝送路値（第２の伝送路値）を生成する。データシンボル伝送路値算出器２５２ｃ（第２の伝送路推定手段）は、実際に受信されたパイロットシンボルおよび仮想的なパイロットシンボルの伝送路値を用いたサンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値（第３の伝送路値）を算出する。

次に、本実施形態におけるパイロットシンボルの伝送路値の補間方法を説明する。図４（ａ）に示すように、例えばｎ−２およびｎ−１番のデータシンボルの伝送路値の算出結果に大きく寄与する、実際には受信されなかったｐ番のパイロットシンボルの伝送路値が他のパイロットシンボルの伝送路値から補間される。図４（ａ）は、ｐ−２およびｐ−１番のパイロットシンボルの伝送路値を用いた線形補間等の補間によりｐ番のパイロットシンボルの伝送路値を算出する様子を示している。伝送路値の補間方法はこれに限定されず、例えばｐ−１番のパイロットシンボルの伝送路値をｐ番のパイロットシンボルの伝送路値としてもよい。

また、図４（ｂ）に示すように、例えば１〜３および５〜７番のデータシンボルの伝送路値の算出結果に大きく寄与する、実際には受信されなかった１番のパイロットシンボルの伝送路値が他のパイロットシンボルの伝送路値から補間される。図４（ｂ）は、０および２番のパイロットシンボルの伝送路値を用いた線形補間等の補間により１番のパイロットシンボルの伝送路値を算出する様子を示している。伝送路値の補間方法はこれに限定されず、例えば０または２番のパイロットシンボルの伝送路値を１番のパイロットシンボルの伝送路値としてもよい。

図５は、上記の方法によってパイロットシンボルの伝送路値を補間し、サンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値を推定する際の具体的な手順を示している。パイロットシンボル伝送路値判定器２５２ａは、サンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値を推定するのに必要なパイロットシンボルの伝送路値が全て揃っているか否かを各データシンボルの位置毎に判定する（ステップＳ１０１）。判定の際には、判定対象のデータシンボルの位置において、高周波側・低周波側のそれぞれに存在するはずの直近のパイロットシンボルの伝送路値が少なくとも得られているか否かが判定基準となる。図４（ａ）のｎ−２およびｎ−１番のデータシンボルの場合、ｐ−１およびｐ番のパイロットシンボルが直近のパイロットシンボルであり、図４（ｂ）の１〜３番のデータシンボルの場合、０および１番のパイロットシンボルが直近のパイロットシンボルである。

必要なパイロットシンボルの伝送路値が全て揃っている場合、パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂは、必要なパイロットシンボルの伝送路値をデータシンボル伝送路値算出器２５２ｃへ出力する。データシンボル伝送路値算出器２５２ｃは、前述した（１）式に従ったサンプリング補間により、データシンボルの伝送路値を算出する（ステップＳ１０２）。

また、必要なパイロットシンボルの伝送路値が揃っていない場合、パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂは、パイロットシンボル伝送路値判定器２５２ａでの判定結果に基づいて、伝送路値を補間するパイロットシンボルを選定する（ステップＳ１０３）。続いて、パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂは、実際に受信されたパイロットシンボルを用いた補間により仮想的なパイロットシンボルの伝送路値を算出し、データシンボルの伝送路値の推定に必要な全てのパイロットシンボルの伝送路値をデータシンボル伝送路値算出器２５２ｃへ出力する（ステップＳ１０４）。データシンボル伝送路値算出器２５２ｃは、前述した（１）式に従ったサンプリング補間により、データシンボルの伝送路値を算出する（ステップＳ１０２）。

前述したように、非常に多数のサブキャリアを用いた通信を行う場合には、サンプリング補間に係る演算量が大幅に増加してしまうという問題がある。そこで、データシンボルの伝送路値の推定に大きく寄与するパイロットシンボルの伝送路値のみを用いて、（１）式によるサンプリング補間を行ってもよい。データシンボルの伝送路値の推定に対する寄与の度合い（影響度）は、（１）式中のｓｉｎｃ関数の値で表される。図６は、各周波数位置でのｓｉｎｃ関数の値を示している。曲線６０１は、パイロットシンボルｐ_１による各周波数位置でのｓｉｎｃ関数の値を示し、曲線６０２は、パイロットシンボルｐ_２による各周波数位置でのｓｉｎｃ関数の値を示し、曲線６０３は、パイロットシンボルｐ_３による各周波数位置でのｓｉｎｃ関数の値を示し、曲線６０４は、パイロットシンボルｐ_４による各周波数位置でのｓｉｎｃ関数の値を示している。

例えばデータシンボル６０５に注目すると、このデータシンボル６０５の伝送路値に対するパイロットシンボルｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，ｐ_４の寄与の度合いは、それぞれＫ_１，Ｋ_２，Ｋ_３，Ｋ_４である。｜Ｋ_１｜＜｜Ｋ_４｜＜｜Ｋ_２｜＜｜Ｋ_３｜であるので、パイロットシンボルｐ_２，ｐ_３の寄与が比較的大きく、パイロットシンボルｐ_１，ｐ_４の寄与は比較的小さい。そこで、（１）式によりデータシンボル６０５の伝送路値をサンプリング補間する際に、例えばパイロットシンボルｐ_１，ｐ_４に係る項を省き、パイロットシンボルｐ_２，ｐ_３に係る項のみを演算すればよい。

本実施形態では、図７に示すように、パイロットシンボルの伝送路値（補間後の伝送路値を含む）のうち、伝送路値を推定するデータシンボルの位置に近い順に選択したｋ個のパイロットシンボルの伝送路値をサンプリング補間に用いる。パイロットシンボルが等間隔に配置されている場合、伝送路値を推定するデータシンボルの位置から見て、少なくとも高周波側で直近のパイロットシンボルと低周波側で直近のパイロットシンボルをサンプリング補間に用いることが望ましい。また、演算量を削減するため、既に推定されている全てのパイロットシンボルの伝送路値のうち、一部のみをサンプリング補間に用いることが望ましい。そこで、上記のｋは、２以上、かつ既に推定されているパイロットシンボルの伝送路値の数の合計未満の整数であることが望ましい。ｋは固定値であってもよいし、データシンボルの周波数位置に応じて可変としてもよい。

また、上記のようにパイロットシンボルとデータシンボルの位置関係に基づいてパイロットシンボルの伝送路値を選択するのではなく、ｓｉｎｃ関数の値が所定値以上であるｋ個（ｋの条件は上記と同様）のパイロットシンボルの伝送路値を選択するようにしてもよい。さらに、ｓｉｎｃ関数の値が所定値以上であるパイロットシンボルの伝送路値のうち、ｓｉｎｃ関数の値が大きい方からｍ個（ｍは２以上ｋ以下の整数）を選択するようにしてもよい。

上述したように本実施形態によれば、実際に受信されたパイロットシンボルの周波数方向の位置での伝送路値を用いて、仮想的なパイロットシンボルの位置での伝送路値を算出し、その伝送路値をサンプリング補間に用いるので、伝送路の推定精度を向上させ、誤り率を低減することができる。また、（１）式で必要とされる全てのパイロットシンボルを用いるのではなく、一部のパイロットシンボルのみを用いてサンプリング補間を行うことによって、サンプリング補間に係る演算量を削減し、装置の省電力化および小型化を図ることができる。

また、従来よりも伝送路の推定精度を向上させることができることから、従来と同程度の伝送路の推定精度を保てればよいとすれば、サブフレームに挿入する周波数方向のパイロットシンボルの数を削減し、その分、データフレームの数を増加させることができるので、スループットを向上させることができる。さらに、従来と同程度の伝送路の推定精度を保てればよいとすれば、サブフレームに挿入するパイロットシンボルの周波数方向の配置間隔を疎にし、その分、時間方向の配置間隔を密とすることができるので、時間方向の伝送路変動の耐性が向上し、高速移動への対応が可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図８は、本実施形態によるデータシンボル伝送路推定器２５２の構成を示している。本実施形態においては、第１の実施形態によるデータシンボル伝送路推定器２５２（図３参照）と比較して、パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂが取り除かれ、データシンボル伝送路値算出器２５２ｄが追加されている。本実施形態では、サンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値を推定するのに必要なパイロットシンボルの伝送路値が揃っている場合には、データシンボル伝送路値算出器２５２ｃ（第１の伝送路推定手段）が、実際に受信されたパイロットシンボルの伝送路値を用いたサンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値（第２の伝送路値）を算出する。

また、サンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値を推定するのに必要なパイロットシンボルの伝送路値が揃っていない場合には、データシンボル伝送路値算出器２５２ｄ（第２の伝送路推定手段）が、実際に受信されたパイロットシンボルの伝送路値を用いた他の補間（線形補間）によってデータシンボルの伝送路値（第３の伝送路値）を算出する。すなわち、本実施形態では、サンプリング補間に必要なパイロットシンボルの伝送路値が得られている位置でのデータシンボルの伝送路値が、データシンボル伝送路値算出器２５２ｃによって算出され、それ以外の位置でのデータシンボルの伝送路値がデータシンボル伝送路値算出器２５２ｄによって算出される。

図９（ａ）に示すように、例えばｎ−２およびｎ−１番のデータシンボルの伝送路値の算出結果に大きく寄与するｐ番のパイロットシンボルが受信されていないので、これらのデータシンボルの伝送路値は他のパイロットシンボルの伝送路値から補間される。図９（ａ）では、これらのデータシンボルの伝送路値として、実際に受信されたパイロットシンボルのうち、各データシンボルに最も近い位置のｐ−１番のパイロットシンボルの伝送路値と同一の値が用いられる。前述したように、各データシンボルに最も近い位置のパイロットシンボルがデータシンボルの伝送路値の推定結果に最も大きく寄与するので、得られたパイロットシンボルの伝送路値のうち、推定対象のデータシンボルの位置に最も近いパイロットシンボルの位置での伝送路値をデータシンボルの伝送路値として用いることが望ましい。

また、図９（ｂ）に示すように、例えば１〜３および５〜７番のデータシンボルの伝送路値の算出結果に大きく寄与する１番のパイロットシンボルが受信されていないので、これらのデータシンボルの伝送路値は他のパイロットシンボルの伝送路値から補間される。図９（ｂ）では、１〜３番のデータシンボルの伝送路値として、実際に受信されたパイロットシンボルのうち、各データシンボルに最も近い位置の０番のパイロットシンボルの伝送路値と同一の値が用いられる。さらに、５〜７番のデータシンボルの伝送路値として、実際に受信されたパイロットシンボルのうち、各データシンボルに最も近い位置の２番のパイロットシンボルの伝送路値と同一の値が用いられる。

図９（ａ）では、データシンボルの伝送路値を単独のパイロットシンボルの伝送路値から補間しているが、複数のパイロットシンボルの伝送路値から補間するようにしてもよい。図１０（ａ）に示すように、例えばｎ−２およびｎ−１番のデータシンボルの伝送路値は、実際に受信されたパイロットシンボルのうち、ｐ−２およびｐ−１番のパイロットシンボルの伝送路値を線形補間して求められる。また、図１０（ｂ）に示すように、例えば１〜３および５〜７番のデータシンボルの伝送路値は、実際に受信されたパイロットシンボルのうち、０および２番のパイロットシンボルの伝送路値を線形補間して求められる。

上記のように、ｋ個（ｋは２以上の整数）のパイロットシンボルの伝送路値からデータシンボルの伝送路値を補間する場合、推定対象のデータシンボルの位置に最も近いパイロットシンボルの伝送路値を少なくとも含み、推定対象のデータシンボルの位置に近い順に選択したパイロットシンボルの伝送路値をデータシンボルの伝送路値の補間に用いることが望ましい。

図１１は、上記の方法によってデータシンボルの伝送路値を推定する際の具体的な手順を示している。パイロットシンボル伝送路値判定器２５２ａは、サンプリング補間によってデータシンボルの伝送路値を推定するのに必要なパイロットシンボルの伝送路値が全て揃っているか否かを各データシンボルの位置毎に判定する（ステップＳ２０１）。判定の際には、判定対象のデータシンボルの位置において、高周波側・低周波側のそれぞれに存在するはずの直近のパイロットシンボルの伝送路値が少なくとも得られているか否かが判定基準となる。図９（ａ）および図１０（ａ）のｎ−２およびｎ−１番のデータシンボルの場合、ｐ−１およびｐ番のパイロットシンボルが直近のパイロットシンボルであり、図９（ｂ）および図１０（ｂ）の１〜３および５〜７番のデータシンボルの場合、０および１番のパイロットシンボルが直近のパイロットシンボルである。

必要なパイロットシンボルの伝送路値が全て揃っている場合、パイロットシンボル伝送路値補間器２５２ｂは、必要なパイロットシンボルの伝送路値をデータシンボル伝送路値算出器２５２ｃへ出力する。データシンボル伝送路値算出器２５２ｃは、前述した（１）式に従ったサンプリング補間により、データシンボルの伝送路値を算出する（ステップＳ２０２）。

また、必要なパイロットシンボルの伝送路値が揃っていない場合、データシンボル伝送路値算出器２５２ｄは、パイロットシンボル伝送路値判定器２５２ａでの判定結果に基づいて、データシンボルの伝送路値の補間に用いるパイロットシンボルを選定する（ステップＳ２０３）。続いて、データシンボル伝送路値算出器２５２ｄは、実際に受信された１または複数のパイロットシンボルを用いた線形補間により、データシンボルの伝送路値を推定する（ステップＳ２０４）。

上述したように本実施形態によれば、データシンボルの周波数方向の位置での伝送路値に関して、サンプリング補間によって伝送路値を算出した位置を除く他の位置での伝送路値を、実際に受信されたパイロットシンボルの周波数方向の位置での伝送路値から補間する。これによって、サンプリング補間に必要なパイロットシンボルが存在しないときにそのままサンプリング補間を行うよりも、伝送路の推定精度を向上させ、誤り率を低減することができる。本実施形態においても第１の実施形態と同様に、（１）式で必要とされる全てのパイロットシンボルを用いるのではなく、一部のパイロットシンボルのみを用いてサンプリング補間を行うことによって、サンプリング補間に係る演算量を削減してもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれら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。例えば、上述した実施形態による伝送路推定器２５の動作および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に読み込ませ、実行させてもよい。

ここで、「コンピュータ」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、上述したプログラムは、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、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能を、コンピュータに既に記録されているプログラムとの組合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）であってもよい。

２５・・・伝送路推定器、２５１・・・パイロットシンボル伝送路値算出器、２５２・・・データシンボル伝送路推定器、２５２ａ・・・パイロットシンボル伝送路値判定器、２５２ｂ・・・パイロットシンボル伝送路値補間器、２５２ｃ，２５２ｄ・・・データシンボル伝送路値算出器

Claims

周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、
実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の伝送路推定手段と、
前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、前記第１の伝送路値の得られた位置のうち他の前記データシンボルの位置に最も近い位置での前記第１の伝送路値と同一の値として算出する第２の伝送路推定手段と、
を備え、前記第１の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする伝送路推定装置。
周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する伝送路推定装置において、
実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の伝送路推定手段と、
前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、複数の前記第１の伝送路値を線形補間することによって算出する第２の伝送路推定手段と、
を備え、前記第１の伝送路推定手段は、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする伝送路推定装置。
周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムにおいて、
実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の処理と、
前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、前記第１の伝送路値の得られた位置のうち他の前記データシンボルの位置に最も近い位置での前記第１の伝送路値と同一の値として算出する第２の処理と、
をコンピュータに実行させ、前記第１の処理では、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする伝送路推定プログラム。
周波数方向にデータシンボルと共に配置された既知のシンボルの受信結果から求めた前記既知のシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性に基づいて、前記データシンボルの前記周波数方向の位置での伝送路特性を推定する処理をコンピュータに実行させるための伝送路推定プログラムにおいて、
実際に受信された前記既知のシンボルの位置での伝送路特性を示す第１の伝送路値を用いたサンプリング補間によって、前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第２の伝送路値を算出する第１の処理と、
前記第２の伝送路値の得られた前記データシンボルの位置を除く他の前記データシンボルの位置での伝送路特性を示す第３の伝送路値を、複数の前記第１の伝送路値を線形補間することによって算出する第２の処理と、
をコンピュータに実行させ、前記第１の処理では、前記第１の伝送路値のうち、前記第２の伝送路値への影響度を示すｓｉｎｃ関数の値が所定値以上となる前記既知のシンボルの位置での伝送路値を用いたサンプリング補間によって前記第２の伝送路値を算出することを特徴とする伝送路推定プログラム。