JP5933287B2

JP5933287B2 - 受信装置

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Publication number: JP5933287B2
Application number: JP2012036748A
Authority: JP
Inventors: 康義能田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013172423A

Description

本発明は、伝搬路推定を行なう受信装置に関する。

従来、無線通信において、変調シンボルを周波数ドメインで生成後、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）結果を送信するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送が利用されている。ＯＦＤＭ伝送では、時間方向・周波数方向に変動する伝搬路特性の影響を補償するため、高精度な伝搬路推定方式が必要である。例えば、伝搬路推定を行なうために、時間周波数的にパイロットシンボルを分散的に配置し、二次元のウィーナーフィルタを適用する技術が、下記特許文献１および下記非特許文献１において開示されている。

一方、ＯＦＤＭ伝送方式における高いＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）を回避するため、シングルキャリア伝送において、ＯＦＤＭ同様のＣＰ（Cyclic Prefix）を付加し、周波数領域等化により低い演算量で遅延波タップ数の大きいマルチパス環境に対応する方法が検討されている。ＬＴＥ（Long Term Evolution）における上り伝送方式は、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）−ＳｐｒｅａｄＯＦＤＭと呼ばれるシングルキャリアブロック伝送であり、この伝送方式では変調データをＤＦＴ処理した結果をサブキャリアにマッピングし、その後ＩＦＦＴした結果を伝送する。また、シングルキャリアブロック伝送のサブキャリアマッピングにおいて、ＤＦＴ処理後の変調データとパイロットシンボルを一定の間隔でサブキャリアに割り当てＯＦＤＭと同様の分散パイロットを配置して伝送する方式が検討されており、この伝送方式によれば、ＯＦＤＭと回路の大部分が共通な受信機構成のもとで二次元ＦＩＲ（Finite Impulse Response）による補間を利用した伝搬路推定が可能となる。

ＤＦＴ−ＳｐｒｅａｄＯＦＤＭのようなシングルキャリアブロック伝送に上述の分散パイロットを多重する場合、パイロットをどのサブキャリアに配置するかにより、ＰＡＰＲに対する影響度が変化する。一般には４サブキャリア毎にパイロットを配置する構成よりも、２サブキャリア毎にパイロットを配置する場合にＰＡＰＲの増加がより抑圧される。そのため、ＰＡＰＲの増加抑制と、フレームにおけるパイロットの挿入割合増加による伝送レート低下を防ぐことを両立させるためには、時間周波数に均一に分散したパイロット配置を採用するよりも、ある時刻のシンボルに２サブキャリア毎にパイロットを配置する方法が望ましい。

特開２０１１−１７６４５０号公報

P.Hoeher, S.Kaiser, P.Robertson "Two-Dimensional Pilot-Symbol-Aided Channel Estimation by Wiener Filtering," Proc. IEEE ICASSP 1997.

しかしながら、上記従来の技術によれば、パイロット配置を採用する際、時間方向のフェージング変動が問題となる。そのため、時間方向のパイロット間隔を増加させることが考えられるが、一般的に時間方向のパイロット間隔を増加させた場合、補間によって求めた伝搬路推定値の精度は劣化する、という問題があった。

また、補間に使用されるパイロット選択方法において、例えば、高速移動でフェージングが周波数フラットになる場合、周波数方向の相関は１となる。このような環境においては、従来技術ではある時刻に挿入された複数サブキャリアのパイロットが選ばれ、ＦＩＲのタップ数、すなわち補間に用いるパイロット個数が少ない場合、ある時刻に存在するパイロットのみしか選ばれないという現象が発生する。このとき、補間動作としては、パイロットが挿入されない時刻のデータに対しては全て時間方向には外挿処理となり、推定精度の大幅な劣化が発生するおそれがある、という問題あった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝搬路推定精度の向上が可能な受信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、パイロット信号をデータ信号と異なるサブキャリアに一定の時間間隔で挿入された受信信号の伝搬路を推定する受信装置であって、前記受信信号から推定した伝搬路の時間方向または周波数方向の相関度を示す伝搬路パラメータに基づいて、二次元ＦＩＲフィルタを構成する補間に使用されるパイロット位置の選択方式を複数の選択方式の中から選択し、選択した選択方式によるパイロット位置の情報を含むＦＩＲ情報を用いて二次元ＦＩＲフィルタリングにより補間を行い伝搬路を推定する伝搬路推定手段、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、伝搬路推定精度を向上できる、という効果を奏する。

図１は、受信装置の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１のフレームの構成例を示す図である。図３は、実施の形態１の伝搬路推定部の構成例を示す図である。図４は、ＦＩＲ構築部の構成例を示す図である。図５は、補間パイロット選択部３２１の選択結果を示す図である。図６は、補間パイロット選択部３２２の選択結果を示す図である。図７は、補間パイロット選択部３２２の選択結果を示す図である。図８は、実施の形態２の伝搬路推定部の構成例を示す図である。図９は、実施の形態３のフレームの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる受信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。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる周波数選択方法を実現する受信装置の構成例を示す図である。受信装置は、受信アンテナ１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２と、伝搬路推定部３と、周波数領域等化部４と、ＩＤＦＴ（Inverse ＤＦＴ）部５と、スイッチ６と、デマッピング部７と、ＦＥＣ復号部８と、を備える。ここでは、一例として、ＯＦＤＭおよびＤＦＴ−ＳｐｒｅａｄＯＦＤＭによる受信装置を示しており、周波数領域等化部４からの信号Ｓ４をＩＤＦＴ部５でＩＤＦＴ処理した結果Ｓ５をデマッピング部７に入力するか、周波数領域等化部４からの信号Ｓ４をそのままデマッピング部７に入力するかをスイッチ６により切り替えることができる。なお、受信装置の構成はこれに限定するものではなく、分散パイロットを多重するマルチキャリアまたはシングルキャリアブロック伝送方式の少なくとも一方に対応した受信装置であればよい。また、複数送受信アンテナを構成するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）を利用する場合についても同様に適用可能である。

つづいて、受信装置の各構成および受信処理について説明する。受信アンテナ１は、図示しない送信装置からのデータを受信し受信データＳ１として出力する。

ＦＦＴ部２は、受信アンテナ１で受信された受信データＳ１を周波数領域の信号に変換する。なお、ＦＦＴ処理の前段にはタイミング・周波数等の同期や、ＣＰ（Cyclic Prefix）除去に必要な回路が付加されることが多いが、一般的に知られている技術によって実現できるものであり、ここでは省略する。ＦＦＴ部２は、ＦＦＴ処理後の周波数領域の受信信号Ｓ２を伝搬路推定部３および周波数領域等化部４へ出力する。

図２は、本実施の形態において想定するフレームの構成例を示す図である。時間（ＯＦＤＭではＯＦＤＭシンボル）単位、周波数（サブキャリア）単位で区切られたセルそれぞれにデータまたはパイロットを配置する。説明の簡単のため、時間単位のセルを文字Ｋで番号付けし、周波数単位のセルを文字Ｌで番号付けしている。図２では、パイロットはＫ＝４、Ｌ＝０などに配置（挿入）されており、時間間隔で８、周波数間隔で２の間隔で分散的に配置されている。以降、説明の簡単のため、ＯＦＤＭの場合について説明するが、シングルキャリアブロック伝送において同様にパイロットを多重して伝送するシステムについても適用可能である。

図３は、本実施の形態にかかる伝搬路推定部３の構成例を示す図である。伝搬路推定部３は、伝送路パラメータ推定部３１と、ＦＩＲ構築部３２と、テーブル保持部３３と、データ部分推定部３４と、を備える。伝搬路推定部３では、伝送路パラメータ推定部３１およびデータ部分推定部３４が、ＦＦＴ部２からの周波数領域の受信信号Ｓ２を入力する。

伝搬路パラメータ推定部３１は、伝搬路の統計的な性質、例えば、正規化ドップラー周波数、正規化遅延スプレッド、雑音分散、あるいはこれと対応した物理量を測定し、伝搬路パラメータを推定する。正規化ドップラー周波数や正規化遅延スプレッドは、伝搬路の時間方向または周波数方向の相関度を示す指標であるため、例えば、受信信号について相関演算を行うことで求めることが可能である。なお、伝搬路パラメータ推定部３１が入力する周波数領域の受信信号Ｓ２は周波数ドメインであるが、これに限定するものではなく、時間領域の信号であってもよい。伝搬路パラメータ推定部３１は、推定した伝搬路パラメータＳ３１をＦＩＲ構築部３２へ出力する。

ＦＩＲ構築部３２は、入力した伝搬路パラメータＳ３１に基づいて、Ｋ、Ｌで示す時間周波数で区切られた各データ位置における補間に使用されるパイロットの選択とそのＦＩＲ重み係数の算出を行う。

図４は、ＦＩＲ構築部３２の構成例を示す図である。ＦＩＲ構築部３２は、補間パイロット選択部３２１と、補間パイロット選択部３２２と、補間パイロット選択部３２３と、補間パイロット選択方式選択部３２４と、ＦＩＲ重み係数生成部３２５と、を備える。

補間パイロット選択部３２１は、入力した伝搬路パラメータＳ３１として、正規化ドップラー周波数、正規化遅延スプレッド、雑音分散の推定値、またはこれと対応した相関係数の算出結果を入力し、先に示した非特許文献１に記載のように、時間・周波数方向の相関値により重み付けしたパイロット・データ間距離を定義して距離の近い順に補間に使用されるパイロットを選択する。

図５は、補間パイロット選択部３２１の選択結果を示す図である。伝搬路パラメータＳ３１において周波数フラットフェージング環境を示し、補間に使用されるパイロット位置２０２を８個とした場合の選択結果であり、一例として、推定対象シンボル２０１がＫ＝１１、Ｌ＝７の位置にある場合を示している。

補間パイロット選択部３２１におけるパイロット選択方法は非特許文献１に記載の内容に準じているが、周波数フラットフェージング環境では正規化遅延スプレッドは０に近似されるため、補間パイロット選択部３２１では、推定対象シンボル２０１と各パイロットとの間で定義された距離を基準にパイロットを選択すると、推定対象から時間軸方向に最も近いＫ＝１２に存在するパイロットから順に選ぶことになる。結果的に補間に使用されるパイロット位置２０２はＫ＝１２に存在するパイロットを選択し、時間方向には外挿処理となる。この場合、外挿処理を回避するためには、８個を超えるパイロットを選択しなければならない。

そのため、ＦＩＲ構築部３２では、補間パイロット選択部３２２および補間パイロット選択部３２３において、補間パイロット選択部３２１と異なる方法で補間に使用されるパイロットを選択することで、パイロット選択個数、すなわちＦＩＲタップ数を増やさずに精度の高い補間を実現する。

例えば、補間パイロット選択部３２２は、伝搬路パラメータＳ３１に依存せず、以下に示す処理を実行してパイロットを選択する。

＃１．推定対象のシンボルに最も周波数軸方向で近いパイロットの存在するサブキャリアを探す。
＃２．＃１．で求めたサブキャリアに含まれるパイロットのうち、時間軸方向で推定対象シンボルに最も近いパイロットから順にＮ１（第１の規定数）個採用する。
＃３．＃１．と同様の基準で２番目に近いサブキャリアを探す。
＃４．＃３．で求めたサブキャリアで、＃２．と同様の基準で順にＮ２（第２の規定数）個採用する。

図６は、補間パイロット選択部３２２の選択結果を示す図である。上記＃１．〜＃４．の処理で目標数として合計８個の補間に使用されるパイロット位置２０２を選択した結果を示す。推定対象シンボル２０１に対して、補間パイロット選択部３２２では、この選択方法によって時間軸方向に分散した補間に使用されるパイロット位置２０２を選択するため、この結果を用いてＦＩＲフィルタを構築することにより、周波数フラットで時間変動の大きいフェージング環境について伝搬路推定精度を改善することができる。

なお、上記＃１．〜＃４．の処理と同様の処理を繰り返し実施することで、さらに多くの補間に使用されるパイロット位置２０２を選択することも可能である。図７は、補間パイロット選択部３２２の選択結果を示す図である。上記＃１．〜＃４．の処理をさらにＬ＝４およびＬ＝１０について実施し、合計１１個のパイロットを選択した結果を示す。このように、選択基準で順位付けされたパイロットで同順位のものが複数ある場合では、どちらを先に選択するかについては特に規定しない。

なお、あるサブキャリアに存在するパイロットをＮ１個、Ｎ２個と表記したが、これらの具体的な値を無限個にした上で、選択範囲をフレーム内に限定してもよい。図２に示すパイロット配置では、Ｎ１などを５以上に設定しても、パイロットが挿入された時刻が４ＯＦＤＭシンボルのみであるため、実効的にはＮ１＝４の場合と同じ結果が得られる。

上記で説明したこれらのパイロット選択方式は、１つのサブキャリアで選択されるパイロット個数を制限するものであるが、これを時間軸・周波数軸を読み替えた選択方式、すなわち、あるＯＦＤＭシンボルで選択される個数を制限するような選択方式にすることも可能である。具体的に、推定対象のシンボルに最も時間軸方向で近いパイロットの存在するサブキャリアを探し、サブキャリアに含まれるパイロットのうち、周波数軸方向で推定対象シンボルに最も近いパイロットから順に採用する、という処理を繰り返し実施する。この選択方式では、チャネル変動が十分小さく、かつマルチパス環境で、従来の補間パイロット選択部３２１の方法と比較して精度の高い補間が行える場合がある。そのため、ＦＩＲ構築部３２では、補間パイロット選択部３２３が、時間軸・周波数軸を読み替えた、あるＯＦＤＭシンボルで選択される個数を制限する選択方式を行う。

ここで、補間パイロット選択部３２２および補間パイロット選択部３２３について、図４では伝搬路パラメータＳ３１が入力される形式としているが、上記説明のように必ずしも伝搬路パラメータＳ３１を入力する必要は無い。例えば、補間パイロット選択部３２２は、各パイロットについて時間方向の重み付けした距離に基づいて＃２．の処理を行なってもよいが、重み付けの有無は選択結果に影響を及ぼさないことは明らかである。そのため、補間パイロット選択部３２２および補間パイロット選択部３２３に対して伝搬路パラメータＳ３１の入力有無については特に限定されるものでは無い。

図４において、補間パイロット選択方式選択部３２４は、伝送路パラメータ推定部３１から入力した伝搬路パラメータＳ３１に応じて、補間パイロット選択部３２１〜３２３から入力したパイロット選択結果Ｓ３２１〜Ｓ３２３のいずれかを選択する。

具体的に、補間パイロット選択方式選択部３２４は、上記の説明のように正規化遅延スプレッドが０に近い周波数フラットフェージング環境下では、補間パイロット選択部３２１からのパイロット選択結果Ｓ３２１よりも補間パイロット選択部３２２からのパイロット選択結果Ｓ３２２を採用することが望ましいので、正規化遅延スプレッドがシステムで規定した閾値を下回る場合、補間パイロット選択部３２２を選ぶように構成する方法が考えられる。同様に、正規化ドップラー周波数が閾値を下回る場合、補間パイロット選択方式選択部３２４は、補間パイロット選択部３２３を選択するように構成してもよい。

補間パイロット選択方式選択部３２４における補間に使用されるパイロット位置の選択方式の選択は、入力した伝搬路パラメータＳ３１に応じて、より適切な方式を選択するように構成するものであり、具体的な選択基準は上記の例に限定するものではない。例えば、閾値の設定は想定する動作環境となる送受信装置の移動速度、フレーム構成、帯域幅などを勘案して決定してよく、様々なフレーム構成、帯域幅で使用する受信装置の場合、それらに応じて閾値が変化するように構成されていてもよい。また、閾値で判定される伝搬路パラメータについては、正規化ドップラー周波数、正規化遅延スプレッド、雑音分散、およびこれらに対応した値や、これらの値を基に何らかの演算を施した結果であってもよい。例えば、正規化ドップラー周波数と正規化遅延スプレッドの比を閾値で判断してパイロット選択方法を選択するような構成としてもよい。

また、補間パイロット選択方式選択部３２４が伝搬路パラメータＳ３１に応じてパイロット選択方式を選択する構成としたが、補間パイロット選択方式選択部３２４では、伝搬路パラメータＳ３１を直接入力するのではなく、補間パイロット選択部３２１〜３２３のパイロット選択結果Ｓ３２１〜Ｓ３２３のみを入力するようにしてもよい。補間パイロット選択方式選択部３２４は、それらのパイロット選択結果Ｓ３２１〜Ｓ３２３を確認し、時間周波数いずれかの軸で推定対象のデータシンボルの周辺を取り囲むようにパイロットが選択されていない、すなわち、時間周波数のいずれかの方向で外挿処理が発生すると想定されるパイロット選択結果となった選択方式を選ばないように動作させることによっても外挿処理を回避でき、伝搬路推定精度の向上効果を得ることができる。

また、各補間パイロット選択部３２１〜３２３は、伝搬路パラメータＳ３１にかかわらず全て動作し、それぞれ補間パイロット選択方式選択部３２４へパイロット選択結果Ｓ３２１〜Ｓ３２３を出力する構成としているが、これに限定するものではない。例えば、補間パイロット選択方式選択部３２４は、どの補間パイロット選択部を動作させるかあらかじめ決定し、いずれかの補間パイロット選択部のみを動作させてパイロット選択結果を得るようにしてもよい。この場合においても、上記同様の効果を得ることができる。

補間パイロット選択方式選択部３２４は、パイロット選択結果Ｓ３２１〜Ｓ３２３からいずれかを選択し、ＦＩＲ重み係数生成部３２５に対して、実際に補間に使用されるパイロット位置をＦＩＲタップ数分出力する（出力Ｓ３２４）。

ＦＩＲ重み係数生成部３２５は、推定対象シンボルの時間周波数位置、補間に使用される各パイロットの時間周波数位置、および、正規化ドップラー周波数、正規化遅延スプレッド、雑音分散の伝搬路パラメータＳ３１に基づいて、ＦＩＲ重み係数を生成して出力する。具体的な生成方法については、先に示した特許文献１や非特許文献１に記載の方法に準拠する。

図３において、ＦＩＲ構築部３２は、ＦＩＲ重み係数生成部３２５が生成した、推定対象シンボルの時間周波数位置に対応した補間に使用されるパイロット位置情報およびＦＩＲ重み係数をＦＩＲ情報Ｓ３２としてテーブル保持部３３へ出力する。

テーブル保持部３３は、ＦＩＲ構築部３２から出力されたＦＩＲ情報Ｓ３２を、保存する。

データ部分推定部３４は、テーブル保持部３３からＦＩＲ情報を取り出し（ＦＩＲ情報Ｓ３３）、パイロット位置情報の位置の受信結果から求めたその位置の伝搬路推定値と重み係数を乗算する。そして、タップ数個分同様の処理を実施して和を求める演算を行なうことで二次元ＦＩＲフィルタリングを実施し、フィルタリング結果を伝搬路推定の推定結果Ｓ３として出力する。

図１において、周波数領域等化部４は、ＦＦＴ部２からの周波数領域の受信信号Ｓ２に対して、伝搬路推定部３からの推定結果Ｓ３に基づいて周波数領域等化処理を行い、等化結果Ｓ４を出力する。

そして、ＯＦＤＭ伝送の場合、周波数領域等化部４は、スイッチ６の切り替えにより、等化結果Ｓ４をデマッピング部７へ出力する。受信装置では、デマッピング部７で復調処理を行ってデマッピング出力Ｓ７を出力し、ＦＥＣ復号部８で復号処理を行い、受信データ列を生成する。

また、ＤＦＴ−ＳｐｒｅａｄＯＦＤＭなどのシングルキャリアブロック伝送の場合、周波数領域等化部４は、等化結果Ｓ４をＩＤＦＴ部５へ出力する。ＩＤＦＴ部５は、ＩＤＦＴ処理を行い、スイッチ６の切り替えにより、ＩＤＦＴ処理後の信号Ｓ５をデマッピング部７へ出力する。以降の処理はＯＦＤＭ伝送の場合と同様である。

以上説明したように、本実施の形態では、伝搬路推定部が、周波数領域の受信信号に対して伝搬路パラメータを推定し、ＦＩＲフィルタを構成する補間に使用されるパイロット位置の複数の選択方式の中から、伝搬路パラメータに応じて選択方式を選択することとした。これにより、分散パイロットの配置の密度分布の大きい（偏りのある）配置を採用する伝送方式において、様々な伝搬環境に対して適切なパイロット選択を実施することができるため、ＰＡＰＲの増加を抑制し、時間方向のパイロット挿入間隔を増加することなく、ＦＩＲタップ数の増加を抑えつつ伝搬路推定精度を向上させることができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、伝搬路推定部は、複数個の伝搬路パラメータを仮定して、それぞれに対応したＦＩＲ情報を記録する複数のテーブルを保持する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態において、受信装置の構成は図１と同様であるが、伝搬路推定部３に換えて伝搬路推定部３ａ（図示せず）を備える。図８は、本実施の形態にかかる伝搬路推定部３ａの構成例を示す図である。伝搬路推定部３ａは、ＦＩＲ構築部３２と、データ部分推定部３４と、伝搬路パラメータ設定部３５と、パイロット部分推定部３６と、テーブル選択部３７と、複数テーブル保持部３８と、を備える。

伝搬路パラメータ設定部３５は、図３に示す伝搬路パラメータ推定部３１と同様に伝搬路パラメータＳ３５を出力する。パイロット部分推定部３６およびテーブル選択部３７は、複数テーブル保持部３８が保持する複数テーブルのうちの１つを選択するためのブロックである。複数テーブル保持部３８は、複数個の伝搬路パラメータについて、それぞれに対応したＦＩＲ情報を記録したテーブルを保持する。

伝搬路パラメータ設定部３５は、例えば、長期間の受信環境から典型的ないくつかの伝搬路パラメータの取り得る値を収集し、複数個の伝搬路パラメータを出力する。伝搬路パラメータ設定部３５では、例えば、周波数領域の受信信号Ｓ２の相関値を長い周期で蓄積し、そのヒストグラムなどを生成して、代表的な値を複数個出力するように構成すればよい。また、伝搬路パラメータ設定部３５は、周波数領域の受信信号Ｓ２を用いず、外部から設計者が設定したパラメータをそのまま出力できるように構成してもよい。

ＦＩＲ構築部３２は、複数通りの伝搬路パラメータＳ３５について、それぞれＦＩＲを構成してその結果（ＦＩＲ情報Ｓ３２）を複数テーブル保持部３８に保存する。なお。ＦＩＲ構築部３２では、テーブル生成および保存処理を受信処理（通信）中に実施せず、受信処理（通信）が行なわれていない期間に実施することも可能である。

データ受信期間中において、パイロット部分推定部３６は、先に示した特許文献１に記載の方法で複数テーブル保持部３８に保持されている１つのテーブルを選択する。パイロット部分推定部３６は、パイロット信号とレプリカから生成したパイロット位置の伝搬路推定値と、パイロット位置の推定値を自身以外のパイロットからの補間によって得た伝搬路推定値との間の誤差を計算し、全パイロット位置でこの誤差計算を累積した値を計算する。パイロット部分推定部３６は、この計算を複数テーブル保持部３８に保持されている各テーブルについて実施し、最も誤差が小さいと判定したテーブルを選択する。

具体的に、パイロット部分推定部３６は、推定に使用するテーブルの識別番号をテーブル選択部３７へ出力する（識別番号Ｓ３６）。テーブル選択部３７は、識別番号に対応したテーブルのＦＩＲ情報が複数テーブル保持部３８からパイロット部分推定部３６へ出力されるように、複数テーブル保持部３８からの出力を設定する（識別番号Ｓ３７）。複数テーブル保持部３８は、識別番号Ｓ３７に対応したテーブルのＦＩＲ情報をパイロット部分推定部３６へ出力する（ＦＩＲ情報Ｓ３８１）。

パイロット部分推定部３６は、複数テーブル保持部３８から入力したＦＩＲ情報に基づいて誤差計算を行い、誤差量の蓄積を行なう。そして、パイロット部分推定部３６は、各テーブルのＦＩＲ情報について同様の処理を行ない、それぞれのテーブルのＦＩＲ情報を用いた際の誤差量を比較し、適した（最も誤差が小さい）テーブルを選択し、選択したテーブルの識別番号Ｓ３７をテーブル選択部３７へ出力する（識別番号Ｓ３６）。

テーブル選択部３７は、選択結果（識別番号Ｓ３６）に対応したテーブルのＦＩＲ情報が複数テーブル保持部３８からデータ部分推定部３４へ出力されるように、複数テーブル保持部３８からの出力を設定する（識別番号Ｓ３７）。複数テーブル保持部３８は、識別番号Ｓ３７に対応したテーブルのＦＩＲ情報をデータ部分推定部３４へ出力する（ＦＩＲ情報Ｓ３８２）。データ部分推定部３４は、複数テーブル保持部３８から入力したＦＩＲ情報Ｓ３８２を用いて二次元ＦＩＲフィルタリングを実施し、推定結果Ｓ３を出力する。データ部分推定部３４における推定結果Ｓ３を求める方法は実施の形態１と同様である。

以上説明したように、本実施の形態では、伝搬路推定部が、伝搬路パラメータに対応したＦＩＲ情報のテーブルを複数保持し、受信信号に応じて適したテーブルを選択し、選択したテーブルのＦＩＲ情報を用いて伝搬路推定を行うこととした。これにより、時変動が大きく周波数変動の小さいチャネル等において、実施の形態１と同様の効果を得つつ、演算量を抑えながら精度の高い伝搬路推定を実現することができる。

なお、伝搬路推定部３ａの構成については、図８で示したものに限定するものではない。ＦＩＲ構築部３２と複数テーブル保持部３８とを接続しているが、例えば、ＦＩＲ構築部３２の構成の一部または全てを取り外し可能な構成としてもよい。

ＦＩＲ構築部３２のＦＩＲ重み係数生成部３２５では、二次元ＦＩＲフィルタにウィーナーフィルタなどを適用する場合、逆行列処理が必要となり演算量が増加する。一方、本実施の形態では、ＦＩＲ重み係数生成部３２５は、一度保存した複数テーブル保持部３８の情報を書き換えるまで再利用できる構成である。

そのため、伝搬路推定部３ａでは、ＦＩＲ構築部３２を動作させる必要が無い期間、例えば、前述のようにテーブル生成および保存処理を受信処理（通信）中以外で実施した場合における受信処理（通信）中ではＦＩＲ構築部３２を取り外し、必要なときのみＦＩＲ構築部３２を接続してテーブルを構築できるようＦＩＲ構築部３２とのインタフェース部分を保持する構成にすることも可能である。これにより、受信装置では、ハードウェアコストを削減することができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、計算したＦＩＲ重み係数を再利用し、演算量または保存すべきテーブルのメモリ容量を削減する。実施の形態１、２と異なる部分について説明する。

図９は、本実施の形態において想定するフレームの構成例を示す図である。Ｋ＝０〜３１の３２ＯＦＤＭシンボルと、Ｌ＝０〜１５の１６サブキャリアで構成されるフレーム構成を例とし、補間用パイロット選択がフレーム内で閉じて行なわれる場合を仮定する。パイロット配置を一定の規則に基づいて配置しているため、ここでは、Ｋ＝０、Ｌ＝１５を除く３１ＯＦＤＭシンボルと１５サブキャリアで囲まれた領域は、図９に示す折り返し軸で線対称な配置になっている。

そのため、例えば、Ｋ＝１、Ｌ＝０の位置に対する伝搬路推定用のＦＩＲ補間用パイロット位置とＦＩＲ重み係数について、Ｋ軸上で対象な位置Ｋ＝３１、Ｌ＝０、Ｌ軸上で対称な位置Ｋ＝１、Ｌ＝１４、および両軸で対称なＫ＝３１、Ｌ＝１４、のそれぞれについて、それぞれ対称なパイロット位置と同一のＦＩＲ重み係数を使用する。例えば、Ｋ＝１、Ｌ＝０のための補間用パイロットとしてＫ＝４、Ｌ＝０を採択する選択方式を利用する場合、Ｋ＝３１、Ｌ＝０に対してはＫ＝２８、Ｌ＝０が、Ｋ＝３１、Ｌ＝１４に対してはＫ＝２８、Ｌ＝１４が、Ｋ＝１、Ｌ＝１４に対してはＫ＝４、Ｌ＝１４が採択されることが多い。

一般的に有用なパイロット選択方法では、多くの場合、上記のような対称な推定対象について対称なパイロット位置を選択する。実施の形態１、２で説明した選択方法についてもこの関係が成り立ち、複数個のパイロット選択についても同様の関係が成り立つ。そのため、パイロット選択結果について、１点を対象に求めたＦＩＲ用補間パイロット位置情報を４点（対象の１点を含む）で利用できる場合があることを示す。

また、先に示した特許文献１に記載のウィーナーフィルタによるＦＩＲ重み係数算出では、ＦＩＲ重み係数は、推定対象の時間周波数位置と採択されたパイロットの時間周波数位置とによって求められる。ウィーナーフィルタは、例えば、時間方向には正規化ドップラー周波数と、上記推定対象と採択されたパイロット間の距離に対応した偶対称なsinc関数で表現できるので、ＦＩＲ重み係数についても、パイロット位置情報と同様に再利用することができる。そのため、ＦＩＲ重み係数について、１点を対象に求めたＦＩＲ重み係数を４点で利用できる場合があることを示す。

この性質を用いることで、システムが仮定するフレームフォーマットとパイロット配置をもとに、ある時間周波数位置で求めたＦＩＲ情報を複数の時間周波数位置で再利用することができる。図９に示す折り返し軸をもとにフレーム構成を折り返した際に重なる位置にある時間周波数位置同士のＦＩＲ情報は流用できるので、その重なる位置について判定可能な回路を構成し、必要に応じてＦＩＲ情報を共通利用する。

具体的に、実施の形態２で説明した受信装置において、ＦＩＲ情報を記録したテーブルを保持する複数テーブル保持部３８において保存に必要なメモリサイズを削減することができる。また、実施の形態１で説明した受信装置において、データ部分推定部３４において伝搬路を推定する際、対象の位置にあるデータシンボルについて連続して行うことにより、テーブル保持部３３から読み出す回数およびＦＩＲ構築部３２における演算量を減らすことができる。

以上説明したように、本実施の形態では、受信装置は、想定するフレームの構成が一定の規則で配置されている場合に、利用可能なときは、ある時間周波数位置で求めたＦＩＲ情報を他の時間周波数位置で求めたＦＩＲ情報として再利用することとした。これにより、受信装置では、実施の形態１、２と同様の効果を得つつ、演算量、使用メモリサイズを削減することができる。

実施の形態４．
本実施の形態では、伝搬路推定により発生する時間周波数位置に依存する精度の違いをＦＥＣ復号部に入力し、復号精度の向上を図る。実施の形態１〜３と異なる部分について説明する。

図２のフレーム構成で示すパイロット配置を採用し、補間用パイロット位置選択をフレーム内に閉じて実施する場合、受信装置では、Ｋ＝０〜３の領域、Ｋ＝２９〜３１の領域、Ｌ＝１５の領域に存在するデータシンボルについて、それぞれ二次元ＦＩＲ補間処理時に時間、周波数いずれかの処理で外挿処理が発生する。そのため、これらの領域のデータシンボルでは、他の領域と比較して伝搬路推定精度が劣化する傾向がある。

本実施の形態では、受信装置において、デマッピング部７は、これらの伝搬路推定精度情報の予想値に従って、対応するデータ位置の精度に応じて軟判定値をスケーリングして、デマッピング出力Ｓ７を出力する。例えば、受信機設計時のシミュレーションや、実際の受信処理時にデマッピング部７に入力される信号（等化結果Ｓ４またはＩＤＦＴ処理後の信号Ｓ５）について一定個数のデータを蓄積してそのばらつきを確認し、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）などの形で求める。デマッピング部７では、推定値に従って各時間周波数位置で生成された軟判定値ごとに異なる重みをスケーリングすることにより、受信品質の改善をすることができる。スケーリングは、ＥＶＭに比例した係数の除算や、ＥＶＭごとに対応した係数をテーブルとして保持し、そのテーブルから引き出した値をもとに乗算処理をおこなってもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、受信装置のデマッピング部７において、伝搬路推定精度情報の予想値に従って、対応するデータ位置の精度に応じて軟判定値をスケーリングし、デマッピング出力することとした。これにより、伝搬路推定のためのパイロット選択処理がフレーム内で閉じるような状況においても、復号性能の劣化を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる受信装置は、無線通信を行う受信装置に有用であり、特に、伝搬路の推定を行う場合に適している。

１受信アンテナ
２ＦＦＴ部
３伝搬路推定部
４周波数領域等化部
５ＩＤＦＴ部
６スイッチ
７デマッピング部
３１伝送路パラメータ推定部
３２ＦＩＲ構築部
３３テーブル保持部
３４データ部分推定部
３５伝搬路パラメータ設定部
３６パイロット部分推定部
３７テーブル選択部
３８複数テーブル保持部
３２１、３２２、３２３補間パイロット選択部
３２４補間パイロット選択方式選択部
３２５ＦＩＲ重み係数生成部

Claims

パイロット信号がサブキャリアに一定の時間間隔で挿入された受信信号の伝搬路を推定する受信装置であって、
各々が異なる選択手順によって補間に使用されるパイロット位置を選択する複数の補間パイロット選択手段を備え、
前記受信信号から推定した伝搬路の時間方向または周波数方向の相関度を示す伝搬路パラメータに基づいて、前記複数の補間パイロット選択手段により得られた複数のパイロット位置の情報から１つを選択し、選択されたパイロット位置の情報を含むＦＩＲ情報を用いて、
または前記伝搬路パラメータに基づいて、１つの補間パイロット選択手段を選択し、選択された補間パイロット選択手段により得られたパイロット位置の情報を含むＦＩＲ情報を用いて、
二次元ＦＩＲフィルタリングにより補間を行って、伝搬路を推定する伝搬路推定手段、
を備え、
前記複数の補間パイロット選択手段のうちの１つの補間パイロット選択手段は、
対象のデータシンボルについて、周波数軸上で最も近いパイロットが配置されたサブキャリアから、時間方向に分散した第１の規定数個のパイロットを優先的に選択し、周波数軸上で次に近いパイロットが配置されたサブキャリアから、時間方向に分散した第２の規定数個のパイロットを優先的に選択し、目標数個のパイロットを選択する、
ことを特徴とする受信装置。
パイロット信号がサブキャリアに一定の時間間隔で挿入された受信信号の伝搬路を推定する受信装置であって、
各々が異なる選択手順によって補間に使用されるパイロット位置を選択する複数の補間パイロット選択手段を備え、
前記受信信号から推定した伝搬路の時間方向または周波数方向の相関度を示す伝搬路パラメータに基づいて、前記複数の補間パイロット選択手段により得られた複数のパイロット位置の情報から１つを選択し、選択されたパイロット位置の情報を含むＦＩＲ情報を用いて、
または前記伝搬路パラメータに基づいて、１つの補間パイロット選択手段を選択し、選択された補間パイロット選択手段により得られたパイロット位置の情報を含むＦＩＲ情報を用いて、
二次元ＦＩＲフィルタリングにより補間を行って、伝搬路を推定する伝搬路推定手段、
を備え、
前記複数の補間パイロット選択手段のうちの１つの補間パイロット選択手段は、
対象のデータシンボルについて、時間軸上で最も近いパイロットが配置されたシンボルから、周波数方向に分散した第１の規定数個のパイロットを優先的に選択し、時間軸上で次に近いパイロットが配置されたシンボルから、周波数方向に分散した第２の規定数個のパイロットを優先的に選択し、目標数個のパイロットを選択する、
ことを特徴とする受信装置。
前記伝搬路推定手段は、
複数の伝搬路パラメータのそれぞれに対応した前記ＦＩＲ情報を記録したテーブルを複数保持した複数テーブル保持手段と、
前記複数の補間パイロット選択手段を備え、前記複数の補間パイロット選択手段のいずれかで選択されたパイロットを用いてＦＩＲ情報を生成し、当該ＦＩＲ情報を前記複数テーブル保持手段が保持するテーブルに記録するＦＩＲ構築手段と、
を備え、
前記受信信号から推定した伝搬路パラメータに基づいて、前記複数テーブル保持手段から適応的にテーブルを選択し、当該選択したテーブルに記録されたＦＩＲ情報を用いて二次元ＦＩＲフィルタリングを実施して伝搬路を推定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
前記伝搬路推定手段は、
前記ＦＩＲ構築手段と接続可能なインタフェース、
を備え、
前記ＦＩＲ構築手段は、受信処理以外のときに、前記ＦＩＲ情報を前記複数テーブル保持手段が保持するテーブルに記録し、受信処理の運用時は取り外し可能とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
送受信の時間的な制御単位を規定するフレーム内のパイロット配置位置が、前記フレーム内での時間軸または周波数軸上に対して対称性がある場合に、
前記伝搬路推定手段は、
対称性がある時間軸または周波数軸の一方の側のデータ信号の伝搬路推定に用いるＦＩＲ情報を、前記対称性がある時間軸または周波数軸の他方の側において対称の位置にあるデータ信号の伝搬路推定の際に用いる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の受信装置。
伝搬路の推定精度の劣化が予想される場合に、
システムで規定したパイロット配置情報に基づいてＦＩＲフィルタリングで規定される時間周波数ごとの推定性能の期待値を保持し、前記期待値に対応した精度情報に基づいてスケーリングした軟判定情報を、誤り訂正復号処理に用いる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の受信装置。