JP5890336B2

JP5890336B2 - 受信機、及びチャネル推定方法

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Publication number: JP5890336B2
Application number: JP2013025927A
Authority: JP
Inventors: 山田　渉; 渉山田; 杉山　隆利; 隆利杉山; 直樹北; 元晴佐々木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: JP2014155182A

Description

本発明は、受信機、及びチャネル推定方法に関する。

信号強度や信号位相に情報をのせる通信システムでは、データ通信に先立ってチャネル推定が必要になる。そこで、図８に示すように、送信機はまず、チャネル推定を行うためにトレーニング信号を送信する。トレーニング信号は、送信機および受信機の両方で既知の信号である。受信機は、トレーニング信号の受信状態を用いてチャネル推定を行う。データ通信は、このチャネル推定の後に、チャネル推定値に基づいて行われる（例えば、非特許文献１参照）。

しかし、伝搬特性の時間変化や周波数オフセット、サンプリングクロックのドリフトにより、トレーニング信号により得られたチャネル推定値とデータ通信中のチャネル状態との間には誤差が発生し得る。このため、図９に示すように、送信機は、データ通信信号の一部にパイロット信号を挿入して送信する。パイロット信号は、チャネルの時間変動補償に必要な、送信機および受信機の両方で既知の信号である。同図では、マルチキャリア通信の場合の例を示しており、チャネル推定用のパイロット信号はパイロットキャリアにより伝送される。受信機は、データ通信信号に含まれるパイロット信号からチャネルの時間変化分を推定し、トレーニング信号によって得られたチャネル推定値の補正を繰り返し行う（例えば、非特許文献１参照）。

また、所望する通信対象以外の信号は受信機において雑音として認識され、通信品質を悪化させる。これを回避するため、図１０に示すように、受信機に干渉検知機能を持たせ、通信を行っている周波数に干渉を検知したときには、干渉回避技術や干渉抑圧技術等の干渉対策技術によってデータ通信信号における干渉の影響を低減している（例えば、非特許文献２）。

IEEE 802.11 Standard, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, pp.2536-2591, March. 2012. IEEE 802.11 Standard, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, pp.1046-1055, March. 2012.

上記のように、送信機及び受信機間で通信を行う際には、受信機において、自機宛ての信号に含まれるトレーニング信号やパイロット信号を利用してチャネル推定を行う必要がある。このチャネル推定を、自機宛ての信号を受信する前に予め行うことができれば、トレーニング信号やパイロット信号を削減し、効率よくデータ通信を行うことができる。また、図１０に示すように、受信機の干渉回避技術や干渉抑圧技術は、自機宛てに送信された信号における干渉検知以降に動作するため、基本的に干渉が発生した時点の通信データには誤りが発生する。自機宛ての信号を受信する前に予め干渉を検知できれば、通信データの誤りを低下させることができる。
このようなことから、受信機において自機宛ての信号を受信する前に自機が使用するチャネル（通信帯域）の状態を予測し、この予測したチャネル状態を自機宛ての信号の受信時に利用することが望まれている。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたもので、自機宛ての信号の受信前に予測したチャネル状態を利用して自機宛ての信号を受信することができる受信機、及びチャネル状態推定方法を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明は、受信信号から自機が使用する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部が抽出した前記信号をアナログからデジタルに変換する変換部と、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号からチャネル状態を予測する予測部と、前記変換部が変換した自機宛ての信号を、前記予測部により予測された前記チャネル状態に基づいて復調する復調部と、を備え、前記予測部は、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号に含まれる既知信号からチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換部が変換した自機宛ての信号に含まれる、前記他機宛ての信号に含まれる既知信号よりも短い既知信号から推定したチャネル状態により補正し、前記復調部は、前記変換部が変換した自機宛ての信号を、前記予測部が補正した前記チャネル状態に基づいて復調する、ことを特徴とする受信機である。

また本発明は、上述した受信機であって、前記復調部は、前記変換部が変換した他機宛ての信号をさらに復調し、前記予測部は、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号に含まれる既知信号と、前記復調部が復調した他機宛ての信号に含まれる既知信号とからチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換部が変換した自機宛ての信号に含まれる既知信号と、前記復調部が復調した自機宛ての信号に含まれる既知信号とから推定したチャネル状態により補正する、ことを特徴とする。

また本発明は、受信機が実行するチャネル推定方法であって、受信信号から自機が使用する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ過程と、前記フィルタ過程において抽出された前記信号をアナログからデジタルに変換する変換過程と、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換過程において変換された他機宛ての信号からチャネル状態を予測する予測過程と、前記変換過程において変換された自機宛ての信号を、前記予測過程において予測された前記チャネル状態に基づいて復調する復調過程と、を有し、前記予測過程では、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換過程において変換された他機宛ての信号に含まれる既知信号からチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換過程において変換された自機宛ての信号に含まれる、前記他機宛ての信号に含まれる既知信号よりも短い既知信号から推定したチャネル状態により補正し、前記復調過程では、前記変換過程において変換された自機宛ての信号を、前記予測過程において補正された前記チャネル状態に基づいて復調する、ことを特徴とするチャネル推定方法である。

本発明によれば、受信機は、自機宛ての信号の受信前に予測したチャネル状態を利用して自機宛ての信号を受信することができる。

本発明の第１の実施形態における受信機の構成を示すブロック図である。同実施形態における受信機の動作を示す図である。第２の実施形態における受信機の構成を示すブロック図である。同実施形態における受信機の動作を示す図である。第３の実施形態における受信機の構成を示すブロック図である。同実施形態における受信機の動作を示す図である。第４の実施形態における受信機の構成を示すブロック図である。従来技術の送信機から送信されるトレーニング信号及びデータ通信信号を示す図である。従来技術のデータ通信信号に含まれるパイロット信号を示す図である。従来技術の受信機における干渉対策技術の適用を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による受信機１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、受信機１は、低雑音アンプ１１、ミクサ１２、フィルタ１３、高利得アンプ１４、ＡＤ（アナログデジタル）変換器１５、チャネル予測回路１６、復調回路１７、及びベースバンド処理回路１８を備えて構成される。これは、従来の受信機に、チャネル予測回路１６を付加した構成である。

低雑音アンプ１１は、受信信号を増幅し、ミクサ１２に出力する。ミクサ１２は、低雑音アンプ１１から入力された受信信号に局部発振信号を乗算し、ベースバンド信号にダウンコンバートしてフィルタ１３に出力する。フィルタ１３は、ミクサ１２より入力された受信信号から、自機で受信すべき周波数帯域以外の周波数成分を除去し、高利得アンプ１４に出力する。高利得アンプ１４は、フィルタ１３から入力された受信信号を増幅し、ＡＤ変換器１５に出力する。ＡＤ変換器１５は、高利得アンプ１４から入力された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換し、チャネル予測回路１６及び復調回路１７に出力する。

チャネル予測回路１６は、ＡＤ変換器１５から入力された受信信号に含まれる他機宛てあるいは自機宛てトレーニング信号を基にチャネル推定、及びチャネル予測を行い、チャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。チャネル予測は、例えばカルマンフィルタ、粒子フィルタ、遺伝的アルゴリズム、ニューラルネットワークによって実現が可能である。このチャネル予測技術を用いることで、過去のチャネル情報を用いて現在と未来のチャネル状態を推定することができる。

復調回路１７は、チャネル予測回路１６から出力されたチャネル情報を用いて、ＡＤ変換器１５から入力された受信信号を復調し、復調により得られたデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。ベースバンド処理回路１８は、復調回路１７から入力されたデータ信号を用いた各種処理、例えば、中継処理やアプリケーション処理などを行う。

図２は、本実施形態の受信機１の動作を示す図である。
ここでは、通信システムにおいて、送信局Ｎと、図１に示す受信機１を有する受信局Ｄとが通信を行うことを考える。受信局Ｄは、送信局Ｎから送信された自局宛てではないデータ通信信号、例えば、受信局Ａ、Ｂ、Ｃなどの他局宛てのデータ通信信号からデータ信号を復調することはできない。しかし、受信局Ｄでは、他局宛てであっても、トレーニング信号であれば受信し、チャネル推定を行うことが可能である。そこで、受信局Ｄは、自局の通信タイミングに前に受信した他の受信局Ａ、Ｂ、Ｃ宛てのトレーニング信号に基づいてチャネル推定を行った結果を、チャネル予測に必要な情報として利用する。受信局Ｄは、このチャネル予測を行った結果を、自局宛てのトレーニング信号に基づいてチャネル推定した結果により補正し、自局の通信タイミングにおけるチャネル推定値として用いる。これにより、自局宛てのトレーニング信号のデータ量の削減が可能になり、自局が通信できる時間内で送信できるデータ通信信号のデータ量を増やすことができる。よって、データ通信効率を向上させながらチャネル推定を行うことが可能となる。

同図に示すように、時刻ｔ１１において、送信局Ｎから送信された受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信機１の低雑音アンプ１１は、受信信号を増幅し、ミクサ１２は、増幅された受信信号を局部発振信号と乗算してダウンコンバートする。フィルタ１３は、ダウンコンバートされた受信信号から自機が受信すべき周波数帯域以外の周波数成分を除去し、自機が受信すべき周波数帯域の受信信号のみを抽出する。高利得アンプ１４は、不要な周波数帯域が除去された受信信号を増幅する。ＡＤ変換器１５は、増幅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し、チャネル予測回路１６及び復調回路１７に出力する。

チャネル予測回路１６は、デジタル信号に変換された受信信号からトレーニング信号を検出すると、検出した受信局Ａ宛てのトレーニング信号からチャネル推定を行い（ステップＳ１０５）、推定結果からチャネル予測を行う（ステップＳ１１０）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１１０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（受信局Ａ宛てのデータ通信信号）が入力されるまでの受信機１の処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの上記の処理と同じである。チャネル予測回路１６は、受信信号からトレーニング信号を検出できないため、チャネル推定は行わない。また、復調回路１７は、チャネル予測回路１６から入力されたチャネル情報を用い、デジタル信号に変換された受信信号を復調するが、他局宛てのためデータ信号を正しく復調できず、受信信号を破棄する。

時刻ｔ１２において、送信局Ｎから送信された受信局Ｂ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（受信局Ｂ宛てのトレーニング信号）が入力されるまでの受信機１の処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの上記の処理と同じである。チャネル予測回路１６は、デジタル信号に変換された受信信号からトレーニング信号を検出すると、検出した受信局Ｂ宛てのトレーニング信号からチャネル推定を行う（ステップＳ１１５）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１１０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ１１５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ１２０）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１２０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ｂ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信機１は、受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信したときと同様の処理を行う。

時刻ｔ１３において、送信局Ｎから送信された受信局Ｃ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（受信局Ｃ宛てのトレーニング信号）が入力されるまでの受信機１の処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの上記の処理と同じである。チャネル予測回路１６は、デジタル信号に変換された受信信号からトレーニング信号を検出すると、検出した受信局Ｃ宛てのトレーニング信号からチャネル推定を行う（ステップＳ１２５）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１２０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ１２５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ１３０）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１３０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ｃ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信機１は、受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信したときと同様の処理を行う。

時刻ｔ１４において、送信局Ｎから送信された自局宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（自局宛てのトレーニング信号）が入力されるまでの受信機１の処理は、受信局Ａ宛てのトレーング信号を受信したときの上記の処理と同じである。チャネル予測回路１６は、デジタル信号に変換された受信信号からトレーニング信号を検出すると、検出した自局宛てのトレーニング信号からチャネル推定を行う（ステップＳ１３５）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１３０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ１３５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ１４０）。チャネル予測回路１６は、ステップＳ１４０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された自局宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１に受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（自局宛てのデータ通信信号）が入力されるまでの受信機１の処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号あるいはデータ通信信号を受信したときの上記の処理と同じである。チャネル予測回路１６は、受信信号からトレーニング信号を検出できないため、チャネル推定は行わない。復調回路１７は、ステップＳ１４０におけるチャネル予測によってチャネル予測回路１６が得たチャネル情報を用い、デジタル信号に変換された受信信号を復調し、データ信号を得る。復調回路１７は、復調により得られたデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、チャネル推定及びチャネル予測にトレーニング信号を用いているが、第２の実施形態では、さらにパイロット信号を用いる。以下では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態による受信機１ａの構成を示すブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による受信機１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信機１ａが、図１に示す第１の実施形態の受信機１と異なる点は、チャネル予測回路１６に代えてチャネル予測回路１６ａを備えている点である。チャネル予測回路１６ａは、ＡＤ変換器１５から入力された受信信号に含まれるトレーニング信号、及びパイロット信号を基にチャネル推定、及びチャネル予測を行い、復調回路１７にチャネル予測により得られたチャネル情報を出力する。チャネル予測は、第１の実施形態と同様のチャネル予測技術を用いることができる。

図４は、本実施形態の受信機１ａの動作を示す図である。
ここでは、マルチキャリア通信を行う通信システムにおいて、送信局Ｎと、図３に示す受信機１ａを有する受信局Ｄとが通信を行うことを考える。受信局Ｄは、送信局Ｎから送信された自局宛てではないデータ通信信号、例えば、受信局Ａ、Ｂ、Ｃなどの他局宛てのデータ通信信号からデータ信号を復調することはできない。しかし、受信局Ｄでは、他局宛てであっても、トレーニング信号や、データ通信信号におけるパイロットキャリアのパイロット信号であれば受信し、チャネル推定を行うことが可能である。このため、第１の実施形態のように他局宛てのトレーニング信号に基づいたチャネル推定結果に加え、受信局Ｄは、他局宛てのデータ通信信号に含まれるパイロット信号に基づいてチャネル推定を行い、推定結果をチャネル予測に必要な情報として利用する。受信局Ｄは、他局宛てのトレーニング信号及びパイロット信号に基づいてチャネル予測を行った結果を、次の自局宛ての通信タイミングにおけるチャネル推定に利用する。これにより、トレーニング信号のデータ量の削減に加え、チャネルの時間変動補償に必要となるパイロット信号の削減が可能になり、自局が通信できる時間内で送信できるデータ信号のデータ量を増やすことができる。よって、データ通信効率を向上させながらチャネル推定を行うことが可能となる。

図４における受信局Ｄとして、図３に示す受信機１ａを用いた場合の動作を説明する。
時刻ｔ２１において、送信局Ｎから送信された受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに、受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６ａにおいて、受信局Ａ宛てのトレーニング信号に基づきチャネル推定を行い（ステップＳ２０５）、推定結果からチャネル予測を行う（ステップＳ２１０）までの処理は、第１の実施形態の受信機１の処理（ステップＳ１０５〜Ｓ１１０）と同様である。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２１０のチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

時刻ｔ２２において、トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６ａ及び復調回路１７にデジタル信号に変換された受信信号（受信局Ａ宛てのデータ通信信号）が入力されるまでの受信機１ａの処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの第１の実施形態の受信機１の処理と同じである。チャネル予測回路１６ａは、受信信号からトレーニング信号を検出できないため、チャネル推定は行わない。復調回路１７は、チャネル予測回路１６ａから入力されたチャネル情報を用い、デジタル信号に変換された受信信号を復調する。これにより、データ通信信号のパイロットキャリアからパイロット信号が正常に復調される。チャネル予測回路１６ａは、復調回路１７により復調されたパイロット信号からチャネル推定を行う（ステップＳ２１５）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２１０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２１５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２２０）。

時刻ｔ２３において、送信局Ｎから送信された受信局Ｂ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６ａにおいて、受信局Ｂ宛てのトレーニング信号に基づきチャネル推定を行う（ステップＳ２２５）までの処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの処理と同様である。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２２０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２２５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２３０）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２３０のチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

時刻ｔ２４において、トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ｂ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、復調回路１７が、デジタル信号に変換された受信信号（受信局Ｂ宛てのデータ通信信号）を復調するまでの処理は、受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信したときの処理と同様である。チャネル予測回路１６ａは、復調回路１７により復調されたパイロット信号からチャネル推定を行う（ステップＳ２３５）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２３０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２３５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２４０）。

時刻ｔ２５において、送信局Ｎから送信された受信局Ｃ宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６ａにおいて、受信局Ｃ宛てのトレーニング信号に基づきチャネル推定を行う（ステップＳ２４５）までの処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの処理と同様である。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２４０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２４５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２５０）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２５０のチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

時刻ｔ２６において、トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された受信局Ｃ宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、復調回路１７が、デジタル信号に変換された受信信号（受信局Ｃ宛てのデータ通信信号）を復調するまでの処理は、受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信したときの処理と同様である。チャネル予測回路１６ａは、復調回路１７により復調されたパイロット信号からチャネル推定を行う（ステップＳ２５５）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２５０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２５５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２６０）。

時刻ｔ２７において、送信局Ｎから送信された自局宛てのトレーニング信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、チャネル予測回路１６ａにおいて、自局宛てのトレーニング信号に基づきチャネル推定を行う（ステップＳ２６５）までの処理は、受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの処理と同様である。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２６０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２６５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２７０）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２７０のチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

時刻ｔ２８において、トレーニング信号に続いて送信局Ｎから送信された自局宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、復調回路１７が、デジタル信号に変換された受信信号（自局宛てのデータ通信信号）を復調するまでの処理は、受信局Ａ宛てのデータ通信信号を受信したときの処理と同様である。ただし、復調回路１７は、ステップＳ２７０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を用いて受信信号の復調を行い、復調によりパイロット信号とデータ信号を得る。復調回路１７は、復調されたデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。チャネル予測回路１６ａは、復調回路１７により復調されたパイロット信号からチャネル推定を行う（ステップＳ２７５）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２７０において得られたチャネル予測の結果を、ステップＳ２７５において得られたチャネル推定結果により補正し、チャネル予測を行う（ステップＳ２８０）。チャネル予測回路１６ａは、ステップＳ２８０のチャネル予測により得られたチャネル情報を復調回路１７に出力する。

続いて、時刻ｔ２９において、送信局Ｎから送信された自局宛てのデータ通信信号を受信局Ｄが受信すると、受信局Ｄが備える受信機１ａに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、復調回路１７が、デジタル信号に変換された受信信号（自局宛てのデータ通信信号）を復調するまでの処理は、時刻ｔ２８において自局宛てのデータ通信信号を受信したときの処理と同様である。ただし、復調回路１７は、ステップＳ２８０におけるチャネル予測により得られたチャネル情報を用いて復調を行い、復調によりデータ信号を得る。復調回路１７は、復調されたデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。

なお、パイロット信号が復調前に検出できる場合、チャネル予測回路１６ａは、ＡＤ変換器１５から出力されたデジタルの受信信号からパイロット信号を検出し、チャネル推定に用いてもよい。

［第３の実施形態］
受信局で受信したデータ通信信号には、データ信号の他に受信機特性及び伝搬路特性などのチャネル情報が重畳されている。そこで、本実施形態では、上述した第１の実施形態の受信機１あるいは第２の実施形態の受信機１ａにおいてトレーニング信号やパイロット信号などの既知信号に基づくチャネル予測の結果を、自局宛てのデータ通信信号に重畳されているチャネル情報を用いて補正する。以下では、第２の実施形態との差分を中心に説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態による受信機１ｂの構成を示すブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による受信機１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信機１ｂが、図１に示す第１の実施形態の受信機１と異なる点は、チャネル予測回路１６に代えてチャネル予測回路１６ｂを備えている点である。チャネル予測回路１６ｂは、第１の実施形態のチャネル予測回路１６または第２の実施形態のチャネル予測回路１６ａと同様の機能によるチャネル予測の結果を、データ通信信号部分に重畳されている受信機特性及び伝搬路特性を用いて補正する。

図６は、本実施形態の受信機１ｂの動作を示す図である。
ここでは、マルチキャリア通信を行う通信システムにおいて、送信局Ｎと、図５に示す受信機１ｂを有する受信局Ｄとが通信を行うことを考える。受信機１ｂは、図４に示す第２の実施形態の受信機１ａのステップＳ２０５〜Ｓ２８０と同様の処理を行い、チャネル予測を行う。

時刻ｔ２８において受信局Ｄが受信した自局宛ての信号のデータ通信信号には、データ信号とチャネル情報とが重畳されている。データ信号はデータ通信信号を復調することにより取り出すことができる。この復調されたデータ信号と、データ通信信号部分の受信信号とを用いることで、チャネル情報の取り出しが可能となる。具体的には、チャネル予測回路１６ｂは、図４のステップＳ２８０の処理によりチャネル予測を行った後、ＡＤ変換器１５から出力された自局宛てのデータ通信信号部分の受信信号を、復調回路１７がこのデータ通信信号部分を復調することにより得られたデータ信号により除算して、チャネル情報を得る。チャネル予測回路１６ｂは、この得られたチャネル情報により、ステップＳ２８０において得られたチャネル予測の結果を補正する（ステップＳ２８３）。
そして、時刻ｔ２９において、受信局Ｄが送信局Ｎから自局宛てのデータ通信信号を受信した場合、受信機１ｂの復調回路１７は、ステップＳ２８３において補正されたチャネル予測の結果得られたチャネル推定値を用い、デジタル信号に変換された受信信号を復調する。復調回路１７は、復調されたデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。

なお、チャネル予測回路１６ｂは、チャネル予測にパイロット信号を用いない場合、データ通信信号に重畳されているチャネル情報により、図２のステップＳ１４０において得られたチャネル予測の結果を補正する。

本実施形態によれば、第１の実施形態または第２の実施形態によるチャネル予測に加え、受信信号とデータ信号より算出したチャネル情報を利用しチャネル予測に用い、このチャネル予測値を次の時刻のチャネル推定値とする。これにより、パイロット信号の削減が可能になる。

［第４の実施形態］
本実施形態では、受信機は、自局が通信を行っていないとき、自局の通信相手以外からの干渉波の有無および干渉電力などを随時監視し、この情報を元に干渉予測を行う。従来は自局宛ての信号に対する干渉の検出後に干渉対策を実施していたため、最初の干渉発生検出時には、伝送効率が悪化していた。本実施形態では、自局宛ての信号を受信する前に干渉予測を予測し、自局の通信時には、この干渉予測値に応じて干渉対策技術を予め施すことで、通信品質を向上させることができる。また受信機は、自局の通信時において、受信信号から干渉波が分離可能な場合は、その分離された干渉波情報を用いて干渉予測を行い、この干渉予測値を基に次の通信タイミングにおける干渉対策を行う。

図７は、本発明の第４の実施形態による受信機１ｃの構成を示すブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による受信機１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信機１ｃが、図１に示す第１の実施形態の受信機１と異なる点は、チャネル予測回路１６に代えて干渉検出回路２１、干渉予測回路２２、及び干渉対策回路２３を備えている点である。

干渉検出回路２１は、ＡＤ変換器１５から入力された受信信号から干渉波の有無や、干渉電力などを検出する。干渉予測回路２２は、干渉検出回路２１により検出された干渉波の有無や、干渉電力などの情報から干渉予測を行う。干渉対策回路２３は、干渉予測回路２２による干渉予測に基づいて干渉対策を決定する。復調回路１７は、ＡＤ変換器１５が変換した自機宛ての受信信号に、干渉対策回路２３が決定した干渉対策を施して復調する。

次に、本実施形態の受信機１ｃの動作を説明する。
ここでは、マルチキャリア通信を行う通信システムにおいて、送信局Ｎと、図７に示す受信機１ｃを有する受信局Ｅとが通信を行うことを考える。受信局Ｅは、自局の通信タイミング前においても常に信号を受信しており、受信機１ｃには、受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、ＡＤ変換器１５が自機で受信すべき周波数帯域の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するまでの受信機１ｃの処理は、第１の実施形態の受信機１が受信局Ａ宛てのトレーニング信号を受信したときの処理と同じである。ＡＤ変換器１５はデジタル信号に変換した受信信号を干渉検出回路２１及び復調回路１７に出力する。干渉検出回路２１は、ＡＤ変換器１５から入力された受信信号から干渉波の有無や、干渉電力などの干渉波情報を検出する。

続いて、自局の通信タイミングにおいて、送信局Ｎから送信された自局宛ての信号を受信局Ｅが受信すると、受信局Ｅが備える受信機１ｃに受信信号が入力される。受信信号が入力されてから、ＡＤ変換器１５がデジタル信号に変換した受信信号を干渉検出回路２１及び復調回路１７に出力するまでの受信機１ｃの処理は、自局の通信タイミング前における信号受信時と同様である。

干渉検出回路２１は、ＡＤ変換器１５から入力された自局宛ての受信信号から干渉波を分離し、干渉波の有無や干渉電力などの干渉波情報を検出する。干渉予測回路２２は、干渉検出回路２１により自局の通信タイミング前の受信信号、及び、自局宛ての受信信号から検出した干渉波情報を用いて干渉予測を行う。干渉対策回路２３は、干渉予測回路２２による干渉予測に基づき、既存の干渉回避技術や干渉抑圧技術などの干渉対策技術による干渉対策を決定する。復調回路１７は、ＡＤ変換器１５が変換した自機宛ての受信信号に干渉対策回路２３が決定した干渉対策を施して復調する。復調回路１７は、受信信号を復調して得たデータ信号をベースバンド処理回路１８に出力する。

なお、干渉検出回路２１が自局宛ての受信信号から干渉波を分離できない場合などは、干渉検出回路２１が自局の通信タイミング前の受信信号から検出した干渉波情報のみを用いて干渉予測を行ってもよい。

以上説明した本発明の実施形態によれば、受信機は、他局宛てのトレーニング信号をチャネル予測に利用するため、自局宛ての信号のチャネル推定に必要となるトレーニング信号を削減でき、データ通信効率が向上する。このため、従来と同じ長さのトレーニング信号を用いた場合は、従来よりもチャネル推定精度が向上する。
また、本発明の実施形態の受信機は、自局宛ての信号におけるチャネルの時間変動補償に、他局宛ての信号に含まれるパイロット信号を利用するため、自局宛ての信号に含めるパイロット信号を削減でき、データ通信効率が向上する。このため、従来と同じ長さのパイロット信号を用いた場合は、従来よりもチャネル推定精度が向上する。
このように、受信機は、宛て先が自局以外のものも含めた既知信号に基づいて常にチャネル推定し、その推定結果を蓄積しておき、蓄積した推定結果から未来のチャネル状態を予測する。これにより、従来は、既知信号のオーバーヘッドが問題となっていたが、本実施形態により既知信号の削減が可能となり、通信効率、または、チャネル推定精度が向上する。

また、所望信号以外の信号からの干渉に対する技術（干渉回避技術、干渉抑圧技術）を用いた場合、干渉検出が遅くなると、その干渉による受信誤りが多く発生してしまう。そこで、本発明の実施形態による受信機は、常に自機が使用するチャネルにおける干渉波の有無や干渉レベルなどの干渉状況を監視し、その監視結果を蓄積しておき、蓄積した監視結果から予測した干渉状態によって、所望信号の干渉発生前に干渉対策を行う。これにより、干渉を未然に防ぐことができ、通信効率が向上する。

以上説明したように、本発明の実施形態による受信機は、チャネル予測技術を導入し、自機宛ての信号受信前に、自機が使用するチャネルの状態を予測することができる。これにより、従来よりもチャネル推定精度が向上し、もしくは従来必要とされてきた冗長部が削減され、伝送効率が改善する。

上述した受信機１、１ａ、１ｂ、１ｃの各機能部は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されてもよく、各機能部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その機能を実現させるものであってもよい。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エアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。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。更に「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。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既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。

以上、この発明の実施形態について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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ受信機
１１低雑音アンプ
１２ミクサ
１３フィルタ（フィルタ部）
１４高利得アンプ
１５ＡＤ（アナログデジタル）変換器（変換部）
１６、１６ａ、１６ｂチャネル予測回路（予測部）
１７復調回路（復調部）
１８ベースバンド処理回路
２１干渉検出回路
２２干渉予測回路（予測部）
２３干渉対策回路

Claims

受信信号から自機が使用する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した前記信号をアナログからデジタルに変換する変換部と、
自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号からチャネル状態を予測する予測部と、
前記変換部が変換した自機宛ての信号を、前記予測部により予測された前記チャネル状態に基づいて復調する復調部と、
を備え、
前記予測部は、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号に含まれる既知信号からチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換部が変換した自機宛ての信号に含まれる、前記他機宛ての信号に含まれる既知信号よりも短い既知信号から推定したチャネル状態により補正し、
前記復調部は、前記変換部が変換した自機宛ての信号を、前記予測部が補正した前記チャネル状態に基づいて復調する、
ことを特徴とする受信機。
前記復調部は、前記変換部が変換した他機宛ての信号をさらに復調し、
前記予測部は、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換部が変換した他機宛ての信号に含まれる既知信号と、前記復調部が復調した他機宛ての信号に含まれる既知信号とからチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換部が変換した自機宛ての信号に含まれる既知信号と、前記復調部が復調した自機宛ての信号に含まれる既知信号とから推定したチャネル状態により補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
受信機が実行するチャネル推定方法であって、
受信信号から自機が使用する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ過程と、
前記フィルタ過程において抽出された前記信号をアナログからデジタルに変換する変換過程と、
自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換過程において変換された他機宛ての信号からチャネル状態を予測する予測過程と、
前記変換過程において変換された自機宛ての信号を、前記予測過程において予測された前記チャネル状態に基づいて復調する復調過程と、
を有し、
前記予測過程では、自機宛ての信号受信前に受信され、前記変換過程において変換された他機宛ての信号に含まれる既知信号からチャネル状態を予測し、予測した前記チャネル状態を、前記変換過程において変換された自機宛ての信号に含まれる、前記他機宛ての信号に含まれる既知信号よりも短い既知信号から推定したチャネル状態により補正し、
前記復調過程では、前記変換過程において変換された自機宛ての信号を、前記予測過程において補正された前記チャネル状態に基づいて復調する、
ことを特徴とするチャネル推定方法。