JP5459767B2 - 受信装置および受信方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は受信装置および受信方法、並びにプログラムに関する。

近年、通信技術の発達はめざましく、大容量のデータを高速で通信するシステムが実現されつつある。有線通信のみでこのようなシステムが実現されているだけなく、無線通信においても同様である。

携帯電話機などの移動端末の普及に伴い、無線でも大容量のデータを高速で通信し、動画や音声などのマルチメディアデータを移動端末でも利用可能とする次世代通信方式の研究、開発が盛んに行われている。

次世代通信方式として、3GPP（3rd generation partnership project）で議論されているLTE（long term evolution）に採用されるようなOFDM（orthogonal frequency
division multiplexing）を用いた通信方式が注目されている。OFDMは、使用する帯域を複数のサブキャリアに分割し、それぞれのサブキャリアに各データシンボルを割り当てて送信を行う方式であり、サブキャリアが周波数軸上で互いに直交するように配置される為、周波数利用効率に優れている。また、１つ１つのサブキャリアが狭帯域となる為、マルチパス干渉の影響を抑えることができ、高速大容量通信を実現することができる。

無線通信では、無線通信路（チャネル）において、マルチパスフェージング等に起因する信号の歪みが生じる。そこで、データシンボルと共に多重されて送信される既知のリファレンスシグナルを用いて、各サブキャリアのチャネル特性の推定値（チャネル推定値）を求め、受信機で信号の歪みを補償する必要がある。チャネル推定値の精度が低いと、チャネルで受けた信号の歪みが適切に補正されず、受信信号の復調の精度が低下することから、チャネル推定値の精度を向上させる為のさまざまな方式が提案されている。

LTEにおいて、リファレンスシグナルは、図２０に示すように配置されている。図２０において、１つの矩形は、それぞれ、サブキャリア（リソースエレメント）を示し、縦方向は、時間軸に相当し、横方向は、周波数軸に相当する。

図２０において、斜線で示されている位置のサブキャリアについて、チャネル推定値が生成される。この位置のサブキャリアのチャネル推定値は、前後（時間的に、前のスロットと後のスロット）、または、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値から補間によって求めることができる。

以下、補間によって求められた、図２０の斜線で示される位置のチャネル推定値を仮推定値と称する。

仮推定値は、チャネルの状態に応じて時間方向で補間するか周波数方向で補間するか選択したり、時間方向で補間した値と周波数方向で補間した値を重み付け平均したりすることよって、他のサブキャリアよりも精度良いチャネル推定値を得ることができる。その為、特許文献１や非特許文献１に記載されているチャネル推定方式のように、リファレンスシグナルから推定した各サブキャリアのチャネル推定値をIFFT（inverse fast fourier
transform）処理して、遅延プロファイルを作成し、規定の閾値以下の成分を雑音とみなし、その成分を０に置き換えることにより、雑音の影響を抑圧するチャネル推定方式では、リファレンスシグナルから推定したチャネル推定値に加えて、仮推定値を用いることでIFFTのサンプル数を増やすことができ、遅延プロファイルを詳細に表現することが可能になる。その結果、雑音抑圧の精度が高まり、精度の良いチャネル推定値を得ることができる。

図２１および図２２を参照して、特許文献１や非特許文献１に記載されているチャネル推定方式に仮推定値生成処理を追加したチャネル推定の処理を説明する。

図２１は、従来の受信装置のチャネル推定を行う部位の構成を示すブロック図である。チャネル推定部１００では、まず、リファレンスパターンキャンセル部１２１が、データシンボルと共に多重されて送信されてくるリファレンスシグナルのパターンをキャンセルし、各サブキャリアのチャネル推定値を求める。

次に、仮推定値生成部１２２は、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）、または、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて内挿することにより、図２０において斜線で示されている位置のチャネル推定値を求める。仮推定値生成部１２２は、図２０の時間方向に隣接するチャネル推定値（上下方向の隣接する黒塗りされている枠）の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値（左右方向の隣接する黒塗りの枠）の誤差を比較し、周波数方向の誤差に比較して時間方向の誤差が小さければ、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求め、時間方向の誤差に比較して周波数方向の誤差が小さければ、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて斜線で示される仮推定値を求める。

リファレンスシグナルから推定されたチャネル推定値と、補間によって求められた仮推定値は仮想波形追加部１２３に供給される。仮想波形追加部１２３は、信号成分の歪みを改善するための仮想波形を追加する。

その後、IFFT処理部１２４は、波形が追加されたチャネル推定値と仮推定値の周波数成分を時間領域の複素遅延プロファイルへと変換する。

雑音抑圧部１２５では、複素遅延プロファイルから電力遅延プロファイルを求め、電力遅延プロファイルが予め定めた閾値以下となるサンプルを雑音とみなし、複素遅延プロファイルの当該サンプルの値を０に置き換える。

FFT（fast fourier transform）処理部１２６は、雑音抑圧処理後の複素遅延プロファイルを、再び周波数成分へ変換し、雑音が抑圧されたチャネル推定値を求める。

図２２は、従来のチャネル推定の処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１において、リファレンスパターンキャンセル部１２１が、データシンボルと共に多重されて送信されてくるリファレンスシグナルのパターンをキャンセルし、各サブキャリアのチャネル推定値を求める。そして、仮推定値生成部１２２は、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）、または、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて内挿することにより、図２０において斜線で示されている位置のチャネル推定値を求める。

ステップＳ１０２において、仮推定値生成部１２２は、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差を比較する。ステップＳ１０２において、周波数方向の誤差に比較して時間方向の誤差が小さいと判定された場合、手続きはステップＳ１０３に進み、仮推定値生成部１２２は、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求める。一方、ステップＳ１０２において、時間方向の誤差に比較して周波数方向の誤差が小さいと判定された場合、手続きはステップＳ１０４に進み、仮推定値生成部１２２は、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求める。ステップＳ１０３およびステップＳ１０４の後、手続きは、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、仮想波形追加部１２３は、リファレンスシグナルから推定されたチャネル推定値と、時間方向の補間によって求められた仮推定値とに、サンプル数が２のべき乗になるように波形を追加する。

ステップＳ１０６において、IFFT処理部１２４は、波形が追加されたチャネル推定値と仮推定値にIFFTの処理を適用して、周波数成分を時間領域の複素遅延プロファイルへと変換する。

ステップＳ１０７において、雑音抑圧部１２５は、複素遅延プロファイルから電力遅延プロファイルを求め、電力遅延プロファイルが予め定めた閾値以下となるサンプルを雑音とみなし、複素遅延プロファイルの当該サンプルの値を０に置き換えることで、雑音を抑制する。

ステップＳ１０８において、FFT処理部１２６は、雑音抑圧処理後の複素遅延プロファイルにFFTの処理を適用して、時間領域の複素遅延プロファイルを周波数成分に変換し、雑音が抑圧されたチャネル推定値を求めて、チャネル推定の処理は終了する。

特開２００８−１９３３０４

伊達木隆、小川大輔、古川秀人、"仮想的な波形追加を用いたOFDMチャネル推定法（OFDM Channel Estimation byAdding a Virtual Channel Frequency Response）"、電子情報通信学会総合大会、B-5-94、2006

しかしながら、仮推定値を周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値の補間によって求めた場合、遅延プロファイルのピーク付近の雑音が強調される為、仮推定値の生成方法を考慮せずに決められた閾値では強調された雑音を除去することができず、チャネル推定精度が劣化することがある。

そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、より精度良くチャネル推定値を推定できる受信装置および受信方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の受信装置の一側面は、OFDM方式の受信装置であって、補間しようとするチャネル推定値である補間対象チャネル推定値に時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と補間対象チャネル推定値に周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間し、周波数方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間する補間手段と、補間対象チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、補間対象チャネル推定値が用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを有するものとされている。

また、本発明の受信装置の一側面は、上述の構成に加えて、雑音抑圧手段が、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値より大きい第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するものとされている。

さらに、本発明の受信装置の一側面は、上述の構成に加えて、雑音抑圧手段が、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域内で値が変化する第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するものとされている。

さらにまた、本発明の受信装置の一側面は、上述の構成に加えて、雑音抑圧手段が、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域内の原点から所定の時間後の第１の時点までの値と、第１の時点の後の第２の時点以後の値とが、第１の時点から第２の時点までの値より大きい第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するものとされている。

また、本発明の受信装置の一側面は、上述の構成に加えて、雑音抑圧手段が、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の時点および第２の時点において不連続の第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するものとされている。

さらに、本発明の受信方法の一側面は、補間手段および雑音抑圧手段を有するOFDM方式の受信装置の受信方法であって、補間手段により、補間しようとするチャネル推定値である補間対象チャネル推定値に時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と補間対象チャネル推定値に周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間し、周波数方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間する補間ステップと、雑音抑圧手段により、補間対象チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、補間対象チャネル推定値が用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する雑音抑圧ステップとを含むものとされている。

さらにまた、本発明のプログラムの一側面は、コンピュータに、補間しようとするチャネル推定値である補間対象チャネル推定値に時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と補間対象チャネル推定値に周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間し、周波数方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間する補間ステップと、補間対象チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、補間対象チャネル推定値が用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する雑音抑圧ステップとを含む処理を行わせるものとされている。

本発明の一側面によれば、より精度良くチャネル推定値を推定できる受信装置および受信方法、並びにプログラムを提供することができる。

LTEの送信機の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態の受信装置の構成を示すブロック図である。 チャネル推定部４６の構成の一例を示すブロック図である。 第１の閾値の例を示す図である。 第２の閾値の例を示す図である。 チャネル推定の処理を説明するフローチャートである。 チャネル推定値が離散的になるように、元のチャネル推定値に０が挿入された波形を周波数領域で示す図である。 線形補間に用いられる係数である［0.5,1.0,0.5］の系列を周波数領域で示す図である。 図７に示される波形の遅延プロファイルを示す図である。 図８に示される波形の遅延プロファイルを示す図である。 チャネル推定値が離散的になるように、元のチャネル推定値に０が挿入された波形を周波数領域で示す図である。 時間方向に前に隣接するスロットのチャネル推定値の波形を周波数領域で示す図である。 時間方向に後に隣接するスロットのチャネル推定値の波形を周波数領域で示す図である。 図１１に示される波形の遅延プロファイルを示す図である。 図１２に示される波形の遅延プロファイルを示す図である。 図１３に示される波形の遅延プロファイルを示す図である。 第２の閾値の他の例を示す図である。 第２の閾値のさらに他の例を示す図である。 コンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。 LTEにおけるリファレンスシグナルと仮推定値が生成されるサブキャリアとの配置を示す図である。 従来の受信装置のチャネル推定を行う部位の構成を示すブロック図である。 従来のチャネル推定の処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態の受信装置およびこれに対応する送信装置について、3GPPのLTEにおけるチャネル推定を例に、図１〜図１９を参照しながら説明する。

図１は、LTEの送信機の構成を示すブロック図である。送信機３０は、チャネル符号化部３１、チャネル変調部３２、IFFT処理部３３、CP（cyclic prefix）付加部３４、D/A（digital/analog）変換部３５、および送信アンテナ３６を備える。

チャネル符号化部３１は、各ユーザ宛の送信データに、誤り検出符号または誤り訂正符号を付加する。チャネル変調部３２は、誤り検出符号または誤り訂正符号が付加された送信データを、I成分およびQ成分にマッピングする。IFFT処理部３３は、I成分およびQ成分にマッピングされた送信データを時間領域の信号波に変換し、OFDMシンボルを生成する。CP付加部３４は、マルチパスによるシンボル間の干渉の影響を防ぐ為に、OFDMシンボルの先頭にCPを付加する。D/A変換部３５は、CPが付加されたOFDMシンボルをデジタル信号からアナログ信号に変換する。変換されたアナログ信号は、送信アンテナ３６から送信される。

図２は、図１に示される送信機から送信される信号を受信する、本発明の一実施の形態の受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置は、携帯電話機、データ通信カード、PHS(personal handyphone system)、PDA(personal data assistance,personal digital assistants)、または無線基地局等の通信装置の受信機とすることができる。

受信機４０は、受信アンテナ４１、A/D（analog/digital）変換部４２、FFTタイミング検出部４３、CP除去部４４、FFT処理部４５、チャネル推定部４６、チャネル復調部４７、およびチャネル復号部４８を備える。

A/D変換部４２は、受信アンテナ４１で受信された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。A/D変換部４２は、OFDMシンボルであるデジタル信号をFFTタイミング検出部４３およびCP除去部４４に供給する。FFTタイミング検出部４３は、FFTタイミング情報を検出し、FFTタイミング情報をCP除去部４４に供給する。

CP除去部４４は、FFTタイミング検出部４３で検出されたFFTタイミング情報を基に、OFDMシンボルの先頭に付加されているCPを除去する。FFT処理部４５は、CPが除去されたOFDMシンボルを、時間領域の信号波から各サブキャリア成分に変換する。

チャネル推定部４６は、データシンボルと共に多重されて送信される既知のリファレンスシグナルを用いて、各サブキャリアのチャネル推定値を求め、各サブキャリアの受信信号にチャネル推定値の複素共役を乗算することによって、チャネルで受けた信号の歪みを補償（チャネル等化）する。チャネルの影響が補償された、各サブキャリアの受信信号は、チャネル復調部４７に供給される。チャネル復調部４７は、I成分およびQ成分からなる各サブキャリアの受信信号を尤度情報に変換する。チャネル復調部４７は、尤度情報をチャネル復号部４８に供給する。チャネル復号部４８は、誤り訂正、および誤り検出をし、受信データを得る。

図３は、チャネル推定部４６の構成の一例を示すブロック図である。チャネル推定部４６は、リファレンスパターンキャンセル部５１、仮推定値生成部５２、仮想波形追加部５３、IFFT処理部５４、雑音抑圧部５５、FFT処理部５６、および制御部５７を備える。

リファレンスパターンキャンセル部５１は、データシンボルと共に多重されて送信されてきたリファレンスシグナルのパターンをキャンセルし、各サブキャリアのチャネル推定値を求める。仮推定値生成部５２は、仮推定値生成部１２２は、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）、または、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて内挿することにより、図２０において斜線で示されている位置のチャネル推定値を求める。すなわち、仮推定値生成部５２は、図２０の時間方向に隣接するチャネル推定値（上下方向の隣接する黒塗りされている枠）の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値（左右方向の隣接する黒塗りの枠）の誤差を比較し、時間方向の誤差が小さければ、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求め、周波数方向の誤差が小さければ、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて斜線で示される仮推定値を求める。

このように、仮推定値生成部５２は、補間しようとするチャネル推定値である補間対象チャネル推定値に時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と補間対象チャネル推定値に周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間し、周波数方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間する。

この場合、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値（仮チャネル推定値）が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値より大きい第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するようにしてもよい。

また、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値（仮チャネル推定値）が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域内で値が変化する第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するようにしてもよい。

また、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値（仮チャネル推定値）が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域の限定から所定の時間後の第１の時点までの値と、第１の時点の後の第２の時点以後の値とが、第１の時点から第２の時点までの値より大きい第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するようにしてもよい。

さらにまた、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値（仮チャネル推定値）が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の時点までの値と、第１の時点および第２の時点において不連続の第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するようにしてもよい。

仮推定値生成部５２は、選択された補間方法（前後（時間的に前のスロットと後のスロット）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求めたか、または左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて仮推定値を求めたか）を制御部５７に通知する。

仮想波形追加部５３は、リファレンスシグナルから推定されたチャネル推定値と、時間方向の補間によって求められた仮推定値に、信号成分の歪みを改善するための仮想波形を追加する。

IFFT処理部５４は、波形が追加された仮推定値を周波数成分から時間領域の複素遅延プロファイルに変換する。

雑音抑圧部５５は、複素遅延プロファイルから電力遅延プロファイルを求め、電力遅延プロファイルが閾値以下となるサンプルを雑音とみなし、複素遅延プロファイルの当該サンプルの値を０に置き換える。このとき、雑音抑圧部５５は、仮推定値生成部５２において、時間方向の補間が選択された場合には、図４に示されるような時間領域内で一定の閾値（時間に対して一定の値の閾値）を用いて雑音抑圧を行う。一方、仮推定値生成部５２で周波数方向の補間が選択された場合は、図５に示されるような時間領域内で値が変化する閾値（時間に対してその値が変化する閾値）を用いて雑音抑圧を行う。なお、補間方法の通知および閾値の選択は、制御部５７によって制御される。

すなわち、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、補間対象チャネル推定値が用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する。

FFT処理部５６は、雑音抑圧処理後の複素遅延プロファイルを、再び周波数成分に変換し、雑音が抑圧されたチャネル推定値を得る。

次に、図６のフローチャートを参照して、チャネル推定の処理を説明する。ステップＳ１０において、リファレンスパターンキャンセル部５１は、データシンボルと共に多重されて送信されてきたリファレンスシグナルのパターンをキャンセルし、各サブキャリアのチャネル推定値を求める。

ステップＳ１１において、仮推定値生成部５２は、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差を比較し、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差が周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差より小さいか、周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差が時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差以下であるかを判定する。

ステップＳ１１において、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差が周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差より小さいと判定された場合、手続きはステップＳ１２に進み、仮推定値生成部５２は、前後（時間的に前のスロットと後のスロット）のチャネル推定値を用いて仮推定値を生成する。ステップＳ１１において、周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差が時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差以下であると判定された場合、手続きはステップＳ１３に進み、仮推定値生成部５２は、左右（周波数方向に隣接するサブキャリア）のチャネル推定値を用いて仮推定値を生成する。

このように、ステップＳ１１〜ステップＳ１３において、仮推定値生成部５２は、補間しようとするチャネル推定値である補間対象チャネル推定値に時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と補間対象チャネル推定値に周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間し、周波数方向の誤差がより小さい場合、補間対象チャネル推定値に対して周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象チャネル推定値を補間する。

ステップＳ１２およびステップＳ１３の後、手続きはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、仮推定値生成部５２は、仮推定値を生成するときの補間方向（時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて仮推定値を求めたか、または周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて仮推定値を求めたか）を制御部５７に通知する。

ステップＳ１５において、仮想波形追加部５３は、リファレンスシグナルから推定されたチャネル推定値と、時間方向の補間によって求められた仮推定値に、信号成分の歪みを改善するための仮想波形を追加する。

ステップＳ１６において、IFFT処理部５４は、波形が追加された仮推定値にIFFTの処理を適用して、波形が追加された仮推定値を周波数成分から時間領域の複素遅延プロファイルに変換する。ステップＳ１７において、雑音抑圧部５５は、仮推定値生成部５２における仮推定値を生成するときの補間方向が時間方向であるか周波数方向であるかを判定する。

ステップＳ１７において、仮推定値を生成するときの補間方向が時間方向であると判定された場合、手続きはステップＳ１８に進み、雑音抑圧部５５は、通常の閾値を用いて雑音を抑圧する。すなわち、ステップＳ１８において、雑音抑圧部５５は、通常の閾値である時間領域内で一定の閾値（時間に対して一定の値の閾値）を用いて、その閾値以下の成分を雑音とみなし、その成分を０に置き換えることにより、雑音を抑圧する。

一方、ステップＳ１７において、仮推定値を生成するときの補間方向が周波数方向であると判定された場合、手続きはステップＳ１９に進み、雑音抑圧部５５は、図５に示されるような時間領域内で値が変化する閾値（時間に対してその値が変化する閾値）を用いて雑音抑圧を行う。すなわち、ステップＳ１９において、雑音抑圧部５５は、時間領域内で値が変化する閾値を用いて、その閾値以下の成分を雑音とみなし、その成分を０に置き換えることにより、雑音を抑圧する。

このように、ステップＳ１７〜ステップＳ１９において、雑音抑圧部５５は、補間対象チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、補間対象チャネル推定値が用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、補間対象チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する。

ステップＳ１８およびステップＳ１９の後、手続きはステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、FFT処理部５６は、雑音抑圧処理後の複素遅延プロファイルにFFTの処理を適用して、雑音抑圧処理後の複素遅延プロファイルを、再び周波数成分に変換し、雑音が抑圧されたチャネル推定値を得て、チャネル推定の処理は終了する。

次に、図７〜図１８を参照して、効果について説明する。なお、図７〜図１８において、縦軸は、パワーを示し、横軸は、周波数または時間のいずれか一方を示す。

まず、周波数方向に隣接するサブキャリアを線形補間して仮推定値を生成する処理について説明する。

周波数方向に隣接するサブキャリアを線形補間して仮推定値を生成した場合、時間領域の雑音抑圧処理において、時間波形の原点に近い側と遠い側（以下、両端と称する。）で雑音の強調が生じる。ここで、その理由を明らかにする。

図７は、チャネル推定値が離散的になるように、元のチャネル推定値に０が挿入された波形を周波数領域で示す図である。図８は、線形補間に用いられる係数である［0.5,1.0,0.5］の系列を周波数領域で示す図である。

周波数方向に隣接するサブキャリアを線形補間して仮推定値を生成する処理は、周波数領域において、図７に示されるように、チャネル推定値が離散的になるように、元のチャネル推定値に０が挿入された波形と、図８に示されるような波形との畳み込みになる。

これを時間領域について考えてみる。図９は、図７に示される波形の遅延プロファイル、すなわち、図７に示される値を時間領域において表した波形を示す図である。また、図１０は、図８に示される波形の遅延プロファイル、すなわち、図８に示される値を時間領域において表した波形を示す図である。時間領域において考えると、周波数方向に隣接するサブキャリアを線形補間して仮推定値を生成する処理は、図９に示される時間波形と図１０に示される時間波形との積を求める処理に相当する。

その為、時間波形の両端では図１０の両端が盛り上がっている分だけ雑音が強調される現象が起こる。すなわち、時間軸について、原点に近い側と原点から遠い側とで、雑音が強調される。言い換えれば、時間領域内の原点から所定の時間後の第１の時点までの雑音と、第１の時点の後の第２の時点以後の雑音とが強調されることになる。

次に、時間方向に隣接する前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成する処理について説明する。

図１１は、チャネル推定値が離散的になるように、元のチャネル推定値に０が挿入された波形を周波数領域で示す図である。図１２は、時間方向に前に隣接するスロットのチャネル推定値の波形を周波数領域で示す図である。図１３は、時間方向に後に隣接するスロットのチャネル推定値の波形を周波数領域で示す図である。

時間方向に隣接する前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成する処理は、周波数領域において、図１１に示されるようなチャネル推定値が離散的になるように、０が挿入された元のチャネル推定値と、図１２および図１３に示されるように、図１１とは異なる位置のチャネル推定値に０が挿入された前後のスロットのチャネル推定値との和を求める処理に相当する。

周波数方向に隣接するサブキャリアを用いた線形補間と同様に、時間方向に隣接する前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成する処理を、時間領域について考えてみる。図１４は、図１１に示される波形の遅延プロファイル、すなわち、図１１に示される値を時間領域において表した波形を示す図である。図１５は、図１２に示される波形の遅延プロファイル、すなわち、図１２に示される値を時間領域において表した波形である。図１６は、図１３に示される波形の遅延プロファイル、すなわち、図１３に示される値を時間領域において表した波形である。

時間領域において考えると、時間方向に隣接する前後のスロットのチャネル推定値から生成される仮推定値は、図１４〜図１６に示される波形の和として表せる。図１４〜図１６に示される波形の位相が異なっており、波形が互いに打ち消しあう為、時間波形の中心部分に、雑音の強調は起こらない。

以上のような理由から、仮推定値の生成方法を考慮せずに雑音抑圧の閾値を決めた場合、時間波形の両端で強調された雑音を抑圧することができないことになる。

また、雑音が強調されることを考慮して、予め単に高めに閾値を設定してしまうと、前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成した場合に、閾値が高くなりすぎる為、本来であれば残した方が良い成分まで雑音とみなされて除去されてしまう。

そこで、本発明の一実施の形態の受信装置においては、仮推定値の生成方法によって閾値の切り替えを行っている。周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて仮推定値を生成した場合には、図５に示すような時間領域内で値が変化する閾値を用いて雑音抑圧を行う。一方、時間方向に前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成した場合には、図４に示すような通常の閾値を用いる。

図５に示す閾値は雑音の強調に対応して時間波形の両端が高くなっている為、時間波形の両端の強調された雑音成分も除去することが可能になる。また、前後スロットのチャネル推定値から仮推定値を生成した場合には通常の閾値を用いる為、雑音以外の成分まで除去してしまうということが起こらない。その結果、仮推定値の生成方法によらず、常に最適な雑音除去を行うことが可能となる。

以上に説明した実施の形態では、一例として、雑音の強調に対応して時間波形の端になる程、滑らかに大きくなる閾値を説明したが、この閾値に限るものではない。図１７に示されるように直線的に大きくなるもの等、帯域端の閾値が帯域中央と比較して大きくなることによって、時間波形の両端で強調された雑音成分を効果的に除去できるものであればよい。

また、閾値は必ずしも数式で表されるものである必要もない。あらかじめ決められたパターンをメモリにテーブルとして持つような構成にしてもよい。

さらに、閾値は連続的に大きくなるものに限らない。図１８に示されるように２段階のレベルを持つ閾値や、３段階以上のレベルを持つ閾値等、不連続なものであってもよい。

さらにまた、閾値は時間領域内で必ずしも値が変化しなくてもよい。雑音抑圧の閾値として、隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて仮推定値を生成した場合用と、前後スロットのチャネル推定値から仮推定値を生成した場合用の、２通りの一定の値の閾値を持つような構成にしてもよい。

以上に説明した実施の形態では、周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて仮推定値を生成した場合にのみ、時間領域内で値が変化する閾値を用いて雑音抑圧を行っているが、必ずしもこれに限らない。時間方向に前後のスロットのチャネル推定値から仮推定値を生成した場合にも、時間領域内で値が変化する閾値を用いるような構成にしてもよい。

さらに、時間方向で補間した値と周波数方向で補間した値の重み付け平均等、他の方法で仮推定値を求めた場合でも、同様の構成を採用することができる。この場合、重み付けに応じて閾値の大きさや形を変えるような構成にしてもよい。

また、上記の実施の形態では、仮推定値を求めてから雑音抑圧を行っているが、全サブキャリアのチャネル推定値を内挿で求めてから、時間領域で雑音抑圧を行う場合でも、同様に本発明を採用することができる。

さらに、上記の実施の形態では、仮推定値を求める手段として線形補間を用いた場合を例に示しているが、必ずしもこれに限るものではない。非線形補間など他の補間方法を用いた場合でも、同様に本発明を用いることができる。

また、以上において、3GPPで議論されているLTEを例に説明したが、必ずしもこれに限るものではない。他のOFDM伝送方式を用いたシステムや、他の無線通信システムでも同様に適用することができる。

以上のように、より精度良くチャネル推定値を推定できるようになる。

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図１９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）８１，ROM（Read Only Memory）８２，RAM（Random Access Memory）８３は、バス８４により相互に接続されている。

バス８４には、さらに、入出力インタフェース８５が接続されている。入出力インタフェース８５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部８６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部８７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部８８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部８９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア９１を駆動するドライブ９０が接続されている。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU８１が、例えば、記憶部８８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース８５及びバス８４を介して、RAM８３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU８１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア９１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。

そして、プログラムは、リムーバブルメディア９１をドライブ９０に装着することにより、入出力インタフェース８５を介して、記憶部８８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部８９で受信し、記憶部８８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM８２や記憶部８８にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータにあらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

４６…チャネル推定部、５１…リファレンスパターンキャンセル部、５２…仮推定値生成部、５３…仮想波形追加部、５４…IFFT処理部、５５…雑音抑圧部、５６…FFT処理部、５７…制御部、８１…CPU、８２…ROM、８３…RAM、８８…記憶部、９１…リムーバブルメディア

Claims (7)

1. OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）方式の受信装置において、
   時間方向または周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象となるデータの仮チャネル推定値を補間によって生成する補間手段と、
   前記補間手段で生成した仮チャネル推定値を用いて求められた電力遅延プロファイルの雑音抑圧を行う雑音抑圧手段と
   を有し、
   前記補間手段は、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成し、周波数方向の誤差がより小さい場合、周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成し、
   前記雑音抑圧手段は、前記仮チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、前記仮チャネル推定値を用いて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、前記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する
   ことを特徴とする受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記雑音抑圧手段は、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、前記第１の閾値より大きい前記第２の閾値を用いて、前記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する
   ことを特徴とする受信装置。
3. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記雑音抑圧手段は、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域内で値が変化する前記第２の閾値を用いて、前記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する
   ことを特徴とする受信装置。
4. 請求項３に記載の受信装置において、
   前記雑音抑圧手段は、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、時間領域内の原点から所定の時間後の第１の時点までの値と、前記第１の時点の後の第２の時点以後の値とが、前記第１の時点から前記第２の時点までの値より大きい前記第２の閾値を用いて、前記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する
   ことを特徴とする受信装置。
5. 請求項４に記載の受信装置において、
   前記雑音抑圧手段は、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、前記第１の時点および前記第２の時点において不連続の前記第２の閾値を用いて、前記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧する
   ことを特徴とする受信装置。
6. 補間手段および雑音抑圧手段を有するOFDM方式の受信装置の受信方法において、
   前記補間手段は、時間方向または周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象となるデータの仮チャネル推定値を補間によって生成する補間ステップを実行し、
   前記雑音手段は、前記補間手段で生成した仮チャネル推定値を用いて求められた電力遅延プロファイルの雑音抑制を行う雑音抑制ステップを実行し、
   前記補間ステップは、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成し、周波数方向の誤差がより小さい場合、周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成するステップを含み、
   前記雑音抑圧ステップは、前記仮チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、前記仮チャネル推定値を用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、上記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するステップを含む
   ことを特徴とする受信方法。
7. 時間方向または周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間対象となるデータの仮チャネル推定値を補間によって生成する補間ステップを実行する補間手段と、前記補間手段で生成した仮チャネル推定値を用いて求められた電力遅延プロファイルの雑音抑制を行う雑音抑制ステップを実行する雑音抑制手段とを有し、
   前記補間ステップは、時間方向に隣接するチャネル推定値の誤差と周波数方向に隣接するチャネル推定値の誤差とを比較し、時間方向の誤差がより小さい場合、時間方向に前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成し、周波数方向の誤差がより小さい場合、周波数方向に隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて前記仮チャネル推定値を補間して生成するステップを含み、
   前記雑音抑圧ステップは、前記仮チャネル推定値が前のスロットと後のスロットのチャネル推定値を用いて補間された場合、第１の閾値を用いて、前記仮チャネル推定値を用いられて求められた電力遅延プロファイルの雑音を抑圧し、前記仮チャネル推定値が隣接するサブキャリアのチャネル推定値を用いて補間された場合、第２の閾値を用いて、上記電力遅延プロファイルの雑音を抑圧するステップを含む
   処理をコンピュータに行わせるプログラム。

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