JP6585565B2 - 通信システムおよび受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムおよび受信装置に関する。

スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末と基地局との無線通信システムでは、携帯通信端末と基地局との間にある建物等による反射や回折等の影響により、互いに異なる複数の伝搬路を介して電磁波が伝搬する。これにより、受信側において、伝搬路に応じて電磁波の遅延が発生する。無線通信がシングルキャリア（ＳＣ：Single Carrier）伝送の場合、電磁波の遅延により符号間干渉が生じ、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）特性が劣化してしまう。

例えば、電磁波の遅延による符号間干渉を回避するために、ガードインターバルを電磁波に付加することによりＢＥＲ特性の劣化を回避する技術が提案されている。しかしながら、ガードインターバルを長く設定するに従い、大きな遅延に対応することができるが、無線通信システムにおける伝送効率は悪くなる。

一方、ガードインターバルを用いないＳＣ伝送では、受信した電磁波の遅延を等化することによりＢＥＲ特性の劣化を回避する技術が提案されている。遅延を等化する技術には、時間領域で等化するトランスバーサル等化器（例えば、非特許文献１参照）と、オーバーラップＦＤＥ（Frequency Domain Equalizer）（例えば、非特許文献２参照）との技術が提案されている。

S.U.H. Qureshi, "Adaptive Equalization", Proceeding of the IEEE., vol. 73, no.9, pp.1349-1387, Sep. 1985 W. Bocquet et al., "Systematic design of single carrier overlap frequency domain equalization," J Syst Sci Complex (2010) 23, pp.50-60, Jun. 2008

トランスバーサル等化器では、受信した電磁波のトレーニング信号に対して、ＬＭＳ（Least Mean Square）やＲＬＳ（Recursive Least Square）等の適応等化処理を実行することにより、遅延を補償するタップの数および各タップのタップ係数（“等化係数”とも称される）を算出する。そして、トランスバーサル等化器は、算出した各タップの等化係数を用いて、受信した電磁波のデータ信号に対して等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。しかしながら、トランスバーサル等化器では、等化係数を求める演算量が大きいという問題がある。

一方、オーバーラップＦＤＥでは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いて直交周波数分解するウィンドウ幅を、受信したデータ信号の各シンボルのデータ長に、両端で隣接するシンボルにオーバーラップさせたデータ長（以下、“オーバーラップ数”とも称される）を加えた幅に設定する。そして、オーバーラップＦＤＥは、設定したウィンドウ幅を用いてデータ信号のシンボル毎に等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。しかしながら、オーバーラップＦＤＥでは、オーバーラップ数が大きくなるに従い、等化処理の処理量が増大するという問題がある。

本発明は、処理量を増大させることなく等化処理を実行できる通信システムおよび受信装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、トレーニング信号とデータ信号とを送信する送信装置と、送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信装置とを有する通信システムにおいて、受信装置は、受信したデータ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第１等化処理部と、受信したデータ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第２等化処理部と、受信したトレーニング信号を用いて、送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した遅延量に基づいて、第１等化処理部により等化された場合のデータ信号の第１信号品質および第１等化処理部における第１処理量を、第１等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、第２等化処理部により等化された場合のデータ信号の第２信号品質および第２等化処理部における第２処理量を、第２等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、第１信号品質、第１処理量、第２信号品質および第２処理量に基づいて、第１等化処理部または第２等化処理部を受信したデータ信号の出力先として選択し、第１等化処理部のタップ数または第２等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、受信装置は、推定部により推定された遅延量を含む信号を送信装置に送信する送信部を備え、送信装置は、受信装置により送信された信号を受信する受信部と、受信部が受信した信号に含まれる遅延量に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する第１生成部と、遅延量の変動の度合いに基づいて設定されるデータ長のデータ信号を生成する第２生成部とを備えることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、選択部は、所定の信号品質を示す第１信号品質のタップ数と第２信号品質のオーバーラップ数とにおいて、第１処理量が第２処理量より少ない場合、第１等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第１信号品質のタップ数に決定し、第１処理量が第２処理量以上の場合、第２等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第２信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明または第２の発明において、選択部は、所定の処理量を示す第１処理量のタップ数と第２処理量のオーバーラップ数とにおいて、第１信号品質が第２信号品質より高い場合、第１等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第１処理量のタップ数に決定し、第１信号品質が第２信号品質以下の場合、第２等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第２処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

第５の発明は、送信装置より送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信部と、受信したデータ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第１等化処理部と、受信したデータ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第２等化処理部と、受信したトレーニング信号を用いて、送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した遅延量に基づいて、第１等化処理部により等化された場合のデータ信号の第１信号品質および第１等化処理部における第１処理量を、第１等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、第２等化処理部により等化された場合のデータ信号の第２信号品質および第２等化処理部における第２処理量を、第２等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、第１信号品質、第１処理量、第２信号品質および第２処理量に基づいて、第１等化処理部または第２等化処理部を受信したデータ信号の出力先として選択し、第１等化処理部のタップ数または第２等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、推定部により推定された遅延量を含む信号を送信装置に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする。

第７の発明は、第５の発明または第６の発明において、選択部は、所定の信号品質を示す第１信号品質のタップ数と第２信号品質のオーバーラップ数とにおいて、第１処理量が第２処理量より少ない場合、第１等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第１信号品質のタップ数に決定し、第１処理量が第２処理量以上の場合、第２等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第２信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

第８の発明は、第５の発明または第６の発明において、選択部は、所定の処理量を示す第１処理量のタップ数と第２処理量のオーバーラップ数とにおいて、第１信号品質が第２信号品質より高い場合、第１等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第１処理量のタップ数に決定し、第１信号品質が第２信号品質以下の場合、第２等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第２処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

本発明は、処理量を増大させることなく等化処理を実行できる。

通信システムの一実施形態を示す図である。 図１に示した通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。 図１に示した受信装置が受信したトレーニング信号の受信強度の時間分布の一例を示す図である。 通信システムの別の実施形態を示す図である。 図４に示した通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。

以下、図面を用いて実施形態について説明する。

図１は、通信システムの一実施形態を示す。

図１に示した通信システムＳＹＳは、送信装置１００と、受信装置２００とを有する。例えば、送信装置１００と受信装置２００とは、ガードインターバルを設けることなく、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等の通信方式に基づいたＳＤ伝送を行う。

送信装置１００は、例えば、基地局等であり、データ受信部１１０、変調部１２０、トレーニング信号生成部１３０、切替部１４０、送信部１５０およびアンテナＡＮＴ１を有する。

データ受信部１１０は、例えば、入出力インタフェースやネットワークインタフェース等であり、有線または無線を介して、スマートフォン等の携帯通信端末やネットワーク等に接続される。そして、データ受信部１１０は、携帯通信端末やネットワークから受信したデータを変調部１２０に出力する。

変調部１２０は、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、データ受信部１１０から受信したデータに対して、ＯＦＤＭ等の通信方式に基づく変調処理を実行し、データ信号を生成する。変調部１２０は、生成したデータ信号を切替部１４０に出力する。

トレーニング信号生成部１３０は、受信装置２００との間における電磁波の遅延等の通信環境を受信装置２００に測定させるために、所定のデータ長を有したトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部１３０は、生成したトレーニング信号を切替部１４０に出力する。なお、トレーニング信号生成部１３０は、データ受信部１１０が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、トレーニング信号を生成することが好ましい。

切替部１４０は、スイッチ等である。例えば、送信装置１００に含まれるプロセッサ等の制御部は、送信装置１００に含まれるクロック回路等から出力される時刻を示す情報を参照して、切替部１４０に切り替えの制御指示を出力する。そして、切替部１４０は、送信装置１００の制御部からの制御指示に基づいて、トレーニング信号生成部１３０からのトレーニング信号と、変調部１２０からのデータ信号とを交互に受信し、送信部１５０に出力する。

送信部１５０は、例えば、アンテナＡＮＴ１を介して、切替部１４０から交互に受信するトレーニング信号とデータ信号との電磁波を、ＯＦＤＭ等の通信方式に基づいたＳＤ伝送で受信装置２００に送信する。

受信装置２００は、アンテナＡＮＴ２、受信部２１０、推定部２２０、選択部２３０、適応等化部２４０、トランスバーサル等化部２５０、ＦＦＴ部２６０、周波数等化部２７０、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部２８０、復調部２９０およびデータ送信部３００を有する。そして、適応等化部２４０とトランスバーサル等化部２５０とは、トランスバーサル等化器として協働する。また、ＦＦＴ部２６０、周波数等化部２７０およびＩＦＦＴ部２８０は、オーバーラップＦＤＥとして協働する。

受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２を介して、送信装置１００により送信されたトレーニング信号とデータ信号とを交互に含む電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０に含まれるＡＤ（Analog-to-Digital）変換器等を用いて、ダウンコンバートしたトレーニング信号およびデータ信号をデジタル信号に変換する。受信部２１０は、トレーニング信号およびデータ信号のデジタル信号を推定部２２０に出力する。

推定部２２０は、受信部２１０から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置１００との間における伝搬路に応じたチャンネルインパルス応答（ＣＩＲ：Channel Impulse Response）、すなわち遅延量を推定する。そして、推定部２２０は、推定したＣＩＲに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを推定する。推定部２２０は、推定したトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥの信号品質および処理量とを、データ信号とともに選択部２３０に出力する。また、推定部２２０は、推定したＣＩＲを、適応等化部２４０および周波数等化部２７０に出力する。推定部２２０の動作については、図２および図３で説明する。

選択部２３０は、推定部２２０により推定されたトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥの信号品質および処理量とに基づいて、トランスバーサル等化器（トランスバーサル等化部２５０）またはオーバーラップＦＤＥ（ＦＦＴ部２６０）を受信したデータ信号の出力先として選択する。そして、選択部２３０は、選択の結果に応じて、トランスバーサル等化器のタップ数、またはオーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数を決定する。そして、選択部２３０は、選択したトランスバーサル等化部２５０またはＦＦＴ部２６０に、データ信号を出力する。選択部２３０の動作については、図２で説明する。

適応等化部２４０は、推定部２２０により推定されたＣＩＲと、選択部２３０により決定されたタップ数とを用いて、トランスバーサル等化器における伝達関数（ＣＩＲの逆応答）を求める。適応等化部２４０は、求めた伝達関数をトランスバーサル等化部２５０に出力する。

トランスバーサル等化部２５０は、適応等化部２４０により求められた伝達関数を用いて、選択部２３０より受信したデータ信号に等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。トランスバーサル等化部２５０は、遅延を補償したデータ信号を復調部２９０に出力する。

ＦＦＴ部２６０は、データ信号の各シンボルのデータ長に、両端で隣接するシンボルのデータのうち選択部２３０により決定されたオーバーラップ数のデータ長を加えたウィンドウ幅で、データ信号に対してＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理を実行する。そして、ＦＦＴ部２６０は、ＦＦＴ処理により周波数領域に変換されたデータ信号を周波数等化部２７０に出力する。

周波数等化部２７０は、推定部２２０により推定されたＣＩＲを用いて、ＦＦＴ部２６０より受信した周波数領域のデータ信号に対して等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。周波数等化部２７０は、遅延を補償したデータ信号をＩＦＦＴ部２８０に出力する。

ＩＦＦＴ部２８０は、遅延が補償されたデータ信号に対してＩＦＦＴ処理を実行し、データ信号を時間領域に変換する。ＩＦＦＴ部２８０は、時間領域に変換したデータ信号を復調部２９０に出力する。

復調部２９０は、トランスバーサル等化部２５０またはＩＦＦＴ部２８０から受信したデータ信号に対して復調処理を実行し、復調したデータをデータ送信部３００に出力する。

データ送信部３００は、例えば、入出力インタフェースやネットワークインタフェース等であり、有線または無線を介して、携帯通信端末やネットワーク等に接続される。そして、データ送信部３００は、復調部２９０より受信したデータを外部の携帯通信端末やネットワーク等に出力する。

図２は、図１に示した通信システムＳＹＳにおける通信処理の一例を示す。例えば、ステップＳ１００からステップＳ１２０の処理は、送信装置１００により実行される。また、ステップＳ２００からステップＳ２９０の処理は、受信装置２００により実行される。

ステップＳ１００では、変調部１２０は、データ受信部１１０を介して携帯通信端末やネットワークから受信したデータに対して、ＯＦＤＭ等の通信方式に基づいた変調処理を実行し、データ信号を生成する。

次に、ステップＳ１１０では、トレーニング信号生成部１３０は、例えば、データ受信部１１０が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、トレーニング信号を生成する。

次に、ステップＳ１２０では、送信部１５０は、切替部１４０の切り替え動作により、トレーニング信号とデータ信号とを交互に受信し、受信したトレーニング信号とデータ信号との電磁波を、アンテナＡＮＴ１を介して受信装置２００に送信する。

そして、送信装置１００は、携帯通信端末やネットワークからデータを受信する度に、ステップＳ１００からステップＳ１２０の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ２００では、受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２を介して、ステップＳ１２０で送信されたトレーニング信号とデータ信号との電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０に含まれるＡＤ変換器等を用いて、ダウンコンバートしたトレーニング信号およびデータ信号をデジタル信号に変換する。受信部２１０は、トレーニング信号およびデータ信号のデジタル信号を推定部２２０に出力する。

次に、ステップＳ２１０では、推定部２２０は、受信部２１０から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置１００との間における伝搬路に応じたＣＩＲ（遅延量）を推定する。例えば、推定部２２０は、伝搬路に応じたＣＩＲを推定するために、受信したトレーニング信号における受信強度の時間分布から推定するＣＩＲのチャンネル数（以下、“ＣＩＲ長”とも称される）を決定する。

図３は、図１に示した受信装置２００が受信したトレーニング信号の受信強度の時間分布の一例を示す。図３の横軸は、トレーニング信号が最初に受信された時刻ｔ０を基準にした時刻を示す。図３の縦軸は、トレーニング信号が時刻ｔ０に最初に受信された受信強度を基準にした相対的な受信強度を示す。

図３に示すように、破線で示したトレーニング信号の受信強度は、時間が経過するに従い、より長い伝搬路を伝搬したトレーニング信号が受信されることにより減衰する。例えば、推定部２２０は、マイナス３０ｄＢ等の閾値αより小さい受信強度のトレーニング信号はノイズとの判別が困難と判定し、受信強度が閾値αとなる時刻ｔαを求める。推定部２２０は、例えば、受信部２１０のＡＤ変換器のサンプリング周波数と、時刻ｔ０から時刻ｔαの時間とを用いて、時刻ｔ０から時刻ｔαの時間におけるサンプリング数をＣＩＲ長として算出する。換言すれば、ＣＩＲ長は、トレーニング信号が伝搬する伝搬路の数を示す。

そして、受信部２１０で受信されたトレーニング信号の受信信号ｙと、ＣＩＲの値ｈとは、送信装置１００が送信したトレーニング信号ｘを用いて、式（１）のように関係付けられる。

ここで、Ｌ_Ψは、ＣＩＲ長を示し、トレーニング信号ｘは、Ｌ_Ψ×Ｌ_Ψの既知の行列を示す。また、ｗは、Additive white Gaussian noise（ＡＷＧＮ）のベクトルを示す。そして、推定部２２０は、式（１）を変形した式（２）を用いて、ＣＩＲを推定する。

なお、式（２）における左辺のハット付きのｈは、単にｈとも称される。

次に、ステップＳ２２０では、推定部２２０は、ステップＳ２１０で推定したＣＩＲを用いて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを推定する。

タップ数に応じた信号品質およびオーバーラップ数に応じた信号品質は、例えば、受信装置２００が受信したトレーニング信号に対してトランスバーサル等化またはオーバーラップＦＤＥの処理が実行された信号と、送信装置１００が送信したトレーニング信号との間の平均２乗誤差（ＭＳＥ：Mean Square Error）で与えられる。例えば、ＣＩＲが推定され、かつトレーニング信号が所定のデータ長より長い場合、タップ数に応じた信号品質およびオーバーラップ数に応じた信号品質は、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio）の値の逆数で与えられる。

この場合、受信装置２００は、例えば、送信装置１００に対して、所定のデータ長より長いトレーニング信号を予め送信させる。そして、受信装置２００は、タップ数およびオーバーラップ数の設定を変えて、設定したタップ数およびオーバーラップ数における受信したトレーニング信号のＳＩＮＲを測定する。受信装置２００は、測定した結果を受信装置２００に含まれるメモリ等の記憶部に記憶する。そして、推定部２２０は、受信装置２００の記憶部から各タップ数のＳＩＮＲおよび各オーバーラップ数のＳＩＮＲを読み出し、読み出したＳＩＮＲの逆数を、タップ数Ｌ_Ｔの信号品質ＭＳＥ_Ｔ（Ｌ_Ｔ）およびオーバーラップ数Ｌ_Ｏの信号品質ＭＳＥ_Ｏ（Ｌ_Ｏ）とする。

なお、ＣＩＲが推定できず、またはトレーニング信号が所定のデータ長以下の場合、受信装置２００は、送信装置１００に対して、所定のデータ長以下のトレーニング信号を予め送信させることが好ましい。そして、受信装置２００は、受信したトレーニング信号に対してトランスバーサル等化またはオーバーラップＦＤＥの処理が実行された信号と、送信装置１００が送信したトレーニング信号とを用いてＭＳＥを直接算出する。受信装置２００は、設定したタップ数Ｌ_Ｔおよびオーバーラップ数Ｌ_Ｏ毎に、信号品質ＭＳＥ_Ｔ（Ｌ_Ｔ）および信号品質ＭＳＥ_Ｏ（Ｌ_Ｏ）を算出し、受信装置２００の記憶部に記憶する。

また、推定部２２０は、例えば、式（３）から式（６）を用いて、トランスバーサル等化器のタップ数Ｌ_Ｔに応じた処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）、およびオーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数Ｌ_Ｏに応じた処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）、ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）を推定する。

ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）＝Ψ_Ｔ（２．５Ｌ_Ｔ ^２＋４．５Ｌ_Ｔ） …（３）
ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）＝Ψ_ＤＬ_Ｔ …（４）
ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）＝Ｌ_Ψ ^２ …（５）
ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）＝Ψ_Ｄ・（２Ｎ×ｌｏｇ_２Ｎ＋Ｎ）／（Ｎ−Ｌ_Ｏ） …（６）
ここで、Ψ_Ｔは、トレーニング信号のデータ長を示し、Ψ_Ｄは、データ信号のデータ長を示す。また、Ｎは、ＦＦＴ部２６０におけるＤＦＴ処理のサンプリング数を示す。

処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）は、ＲＬＳを用いた場合に、トランスバーサル等化器においてトレーニング信号に対する等化係数の処理量を示し、処理量ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）は、データ信号に対する等化処理の処理量を示す。一方、処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）は、オーバーラップＦＤＥにおいて、トレーニング信号に対する等化係数の処理量を示し、処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）は、データ信号に対する等化処理の処理量を示す。

次に、ステップＳ２３０では、選択部２３０は、ステップＳ２２０で推定されたトランスバーサル等化器の信号品質ＭＳＥ_Ｔ（Ｌ_Ｔ）および処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）と、オーバーラップＦＤＥの信号品質ＭＳＥ_Ｏ（Ｌ_Ｏ）および処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）、ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）とに基づいて、トランスバーサル等化器またはオーバーラップＦＤＥを選択する。

例えば、選択部２３０は、所定の信号品質、または所定の信号品質に最も近い値を示す信号品質ＭＳＥ_Ｔ（Ｌ_Ｔ）と信号品質ＭＳＥ_Ｏ（Ｌ_Ｏ）とにおける、タップ数Ｌ_Ｔとオーバーラップ数Ｌ_Ｏとを抽出する。選択部２３０は、抽出したタップ数Ｌ_Ｔの処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）の合計値が、抽出したオーバーラップ数Ｌ_Ｏの処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）より少ないか否かを判定する。

なお、式（５）に示すように、処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）は、Ｌ_Ψ（すなわち、ＣＩＲ長）のみに依存し、ＣＩＲ長Ｌ_Ψを求める処理は、ステップＳ２２０およびステップＳ２３０の処理の前のステップＳ２１０で実行される。すなわち、ＣＩＲ長Ｌ_Ψを求める処理は、トランスバーサル等化器の処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）を推定する際にも必要な処理である。すなわち、処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）は、トランスバーサル等化器の処理量と、オーバーラップＦＤＥの処理量とに含まれる。このため、選択部２３０は、処理量ＣＯ１（Ｌ_Ｏ）を除いた、処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）の合計値と、処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）とを比較する。

そして、処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）の合計値が、処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）より少ない場合、選択部２３０は、トランスバーサル等化器を選択する。また、選択部２３０は、抽出したタップ数Ｌ_Ｔに決定する。この場合、受信装置２００の処理は、ステップＳ２４０に移る。一方、処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）の合計値が、処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）以上の場合、選択部２３０は、オーバーラップＦＤＥを選択する。また、選択部２３０は、抽出したオーバーラップ数Ｌ_Ｏに決定する。この場合、受信装置２００の処理は、ステップＳ２６０に移る。

なお、選択部２３０は、所定の処理量、または所定の処理量に最も近い値を示す処理量ＣＴ１（Ｌ_Ｔ）、ＣＴ２（Ｌ_Ｔ）の合計値と処理量ＣＯ２（Ｌ_Ｏ）とにおける、タップ数Ｌ_Ｔとオーバーラップ数Ｌ_Ｏとを抽出してもよい。この場合、選択部２３０は、抽出したタップ数Ｌ_Ｔにおける信号品質ＭＳＥ_Ｔ（Ｌ_Ｔ）と、抽出したオーバーラップ数Ｌ_Ｏにおける信号品質ＭＳＥ_Ｏ（Ｌ_Ｏ）とを比較し、信号品質が高い方の等化処理を選択してもよい。

ステップＳ２４０では、適応等化部２４０は、ステップＳ２１０で推定されたＣＩＲの値ｈと、ステップＳ２３０で決定されたタップ数Ｌ_Ｔとを用いて、トランスバーサル等化器における伝達関数を求める。適応等化部２４０は、求めた伝達関数をトランスバーサル等化部２５０に出力する。

次に、ステップＳ２５０では、トランスバーサル等化部２５０は、ステップＳ２４０で求められた伝達関数を用いて、選択部２３０より受信したデータ信号にトランスバーサル等化器の等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。トランスバーサル等化部２５０は、遅延を補償したデータ信号を復調部２９０に出力する。そして、受信装置２００の処理は、ステップＳ２９０に移る。

ステップＳ２６０では、ＦＦＴ部２６０は、データ信号の各シンボルのデータ長に、両端で隣接するシンボルのデータのうちステップＳ２３０で決定されたオーバーラップ数Ｌ_Ｏのデータ長を加えたウィンドウ幅で、データ信号に対してＤＦＴ処理を実行する。そして、ＦＦＴ部２６０は、ＤＦＴ処理により周波数領域に変換されたデータ信号を周波数等化部２７０に出力する。

次に、ステップＳ２７０では、周波数等化部２７０は、ステップＳ２１０で推定されたＣＩＲの値ｈを用いて、ステップＳ２６０で周波数領域に変換されたデータ信号に対してオーバーラップＦＤＥの等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。周波数等化部２７０は、遅延を補償したデータ信号をＩＦＦＴ部２８０に出力する。

次に、ステップＳ２８０では、ＩＦＦＴ部２８０は、遅延が補償されたデータ信号に対してＩＦＦＴ処理を実行し、時間領域のデータ信号に変換する。ＩＦＦＴ部２８０は、変換したデータ信号を復調部２９０に出力する。

次に、ステップＳ２９０では、復調部２９０は、トランスバーサル等化部２５０またはＩＦＦＴ部２８０から受信したデータ信号に対して復調処理を実行し、復調したデータをデータ送信部３００に出力する。その後、データ送信部３００は、有線または無線を介して接続される携帯通信端末やネットワーク等に、受信したデータを出力する。

そして、受信装置２００は、送信装置１００からトレーニング信号とデータ信号と含む電磁波を受信する度に、ステップＳ２００からステップＳ２９０の処理を繰り返し実行する。

以上、図１から図３に示した実施形態では、推定部２２０は、トレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置１００との間の伝搬路に応じたＣＩＲを推定する。推定部２２０は、推定したＣＩＲに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。そして、受信装置２００は、推定された信号品質および処理量を用いて、等化処理において所定の信号品質が保証されるように、処理量がより少ないトランスバーサル等化器またはオーバーラップＦＤＥを選択する。これにより、通信システムＳＹＳおよび受信装置２００は、処理量を増大させることなくデータ信号に対して等化処理を実行でき、データ信号における遅延を補償できる。

図４は、通信システムの別の実施形態を示す。なお、図１で説明した要素と同一または同様の機能を有する要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。

図４に示した通信システムＳＹＳａは、送信装置１００と、受信装置２００とを有する。そして、送信装置１００と受信装置２００とは、例えば、ガードインターバルを設けることなく、ＯＦＤＭ等の通信方式に基づいたＳＤ伝送を行う。

送信装置１００は、例えば、基地局等であり、データ受信部１１０、変調部１２０ａ、トレーニング信号生成部１３０ａ、切替部１４０、送信部１５０、受信部１６０およびアンテナＡＮＴ１を有する。

変調部１２０ａは、例えば、受信部１６０を介して、受信装置２００から受信したＣＩＲに基づいて設定されるデータ長の単位で、データ受信部１１０から受信したデータに対してＯＦＤＭ等の通信方式に基づく変調処理を実行し、データ信号を生成する。例えば、変調部１２０ａは、データ信号のデータ長を決定するにあたり、受信装置２００から受信した最新のＣＩＲと、前回に受信したＣＩＲとの差分の絶対値を算出する。変調部１２０ａは、算出したＣＩＲの差分の絶対値が所定値以下、すなわちＣＩＲの値の変動が小さい場合、受信装置２００との間の伝搬路における通信環境が安定していると判定する。そして、変調部１２０ａは、データ信号のデータ長を前回と同じ、あるいは前回より長く設定する。

一方、算出したＣＩＲの差分の絶対値が所定値より大きい、すなわちＣＩＲの値が大きく変動している場合、変調部１２０ａは、通信環境が安定していないと判定し、データ信号のデータ長を前回より短く設定する。すなわち、変調部１２０ａが、受信装置２００から受信するＣＩＲの値に応じてデータ信号のデータ長を調整することにより、送信装置１００は、一定の信号品質を保証しつつ受信装置２００との間で通信できる。そして、変調部１２０ａは、生成したデータ信号を切替部１４０に出力する。

なお、変調部１２０ａは、受信装置２００からＣＩＲを受信する前の場合、または通信環境等により受信装置２００からＣＩＲを受信できなかった場合、所定のシンボル数のデータ長または直近に設定されていたデータ長に設定することが好ましい。

トレーニング信号生成部１３０ａは、例えば、受信部１６０を介して、受信装置２００から受信したＣＩＲ長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。例えば、トレーニング信号生成部１３０ａは、受信装置２００から受信したＣＩＲ長と所定の閾値とを比較し、ＣＩＲ長が所定の閾値以下、すなわち電磁波の遅延量が小さい場合、トレーニング信号のデータ長をＣＩＲ長、またはＣＩＲ長に２−３シンボル程度のマージンを付加した長さに設定する。一方、ＣＩＲ長が所定の閾値より大きい、すなわち電磁波の遅延量が大きい場合、トレーニング信号生成部１３０ａは、例えば、式（７）を用いて、トレーニング信号のデータ長を設定する。

Ψ_Ｔ＝２Ｌ_Ψ−１ …（７）
ここで、Ψ_Ｔは、トレーニング信号のデータ長を示し、Ｌ_Ψは、受信したＣＩＲ長を示す。そして、トレーニング信号生成部１３０ａは、生成したトレーニング信号を切替部１４０に出力する。

受信部１６０は、例えば、アンテナＡＮＴ１を介して、受信装置２００により送信されたＣＩＲおよびＣＩＲ長を含むデータ信号を受信する。受信部１６０は、受信したデータ信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートしたデータ信号に復調処理を実行する。受信部１６０は、復調したＣＩＲおよびＣＩＲ長のデータを変調部１２０ａおよびトレーニング信号生成部１３０ａにそれぞれ出力する。

なお、送信装置１００は、例えば、ＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）等の通信規格に基づいて、一組のトレーニング信号とデータ信号との電磁波を送信する毎に、受信装置２００から信号を受信するための空き時間を設けることが好ましい。

受信装置２００は、アンテナＡＮＴ２、受信部２１０、送信部２１５、推定部２２０ａ、選択部２３０、適応等化部２４０、トランスバーサル等化部２５０、ＦＦＴ部２６０、周波数等化部２７０、ＩＦＦＴ部２８０、復調部２９０およびデータ送信部３００を有する。

推定部２２０ａは、図１に示した推定部２２０と同様に、受信部２１０から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置１００との間の伝搬路に応じたＣＩＲを推定する。例えば、推定部２２０ａは、図３に示すように、受信したトレーニング信号における受信強度の時間分布から、ＣＩＲのＣＩＲ長Ｌ_Ψを決定する。そして、推定部２２０ａは、決定したＣＩＲ長Ｌ_Ψと式（２）とを用いて、伝搬路に応じたＣＩＲを推定する。また、推定部２２０ａは、推定したＣＩＲと、式（３）から式（６）とに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。

そして、推定部２２０ａは、推定したトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥの信号品質および処理量とを、データ信号とともに選択部２３０に出力する。また、推定部２２０ａは、推定したＣＩＲを、適応等化部２４０および周波数等化部２７０に出力する。また、推定部２２０ａは、推定したＣＩＲおよびＣＩＲ長を、送信部２１５に出力する。

送信部２１５は、推定部２２０ａにより推定されたＣＩＲおよびＣＩＲ長を、送信装置１００に通知するために、ＣＩＲおよびＣＩＲ長を含むデータに対してＯＦＤＭ等の通信方式に基づいた変調処理を実行し、データ信号を生成する。送信部２１５は、アンテナＡＮＴ２を介して、生成したデータ信号の電磁波を送信装置１００に送信する。

図５は、図４に示した通信システムＳＹＳａにおける通信処理の一例を示す。図５に示したステップの処理のうち、図２に示したステップと同一または同様の処理を示すものについては、同一のステップ番号を付す。すなわち、ステップＳ１０５、ステップＳ１１５およびステップＳ１２０の処理は、送信装置１００により実行される。また、ステップＳ２００、ステップＳ２１０、ステップＳ２１５およびステップＳ２２０からステップＳ２９０の処理は、受信装置２００により実行される。

ステップＳ１０５では、変調部１２０ａは、受信装置２００から受信したＣＩＲに基づいて設定されるデータ長の単位で、データ受信部１１０を介して携帯通信端末やネットワークから受信したデータに対してＯＦＤＭ等の通信方式に基づいた変調処理を実行する。この場合、変調部１２０ａは、例えば、受信装置２００から受信した最新のＣＩＲと、前回に受信したＣＩＲとの差分の絶対値が所定値以下の場合、データ信号のデータ長を前回と同じ、あるいは前回より長く設定する。一方、ＣＩＲの差分の絶対値が所定値より大きい場合、変調部１２０ａは、データ信号のデータ長を前回より短く設定する。そして、変調部１２０ａは、変調処理によりデータ信号を生成する。

次に、ステップＳ１１５では、トレーニング信号生成部１３０ａは、データ受信部１１０が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、受信装置２００から受信したＣＩＲ長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。この場合、トレーニング信号生成部１３０ａは、例えば、受信装置２００から受信したＣＩＲ長と所定の閾値とを比較する。トレーニング信号生成部１３０ａは、ＣＩＲ長が所定の閾値以下の場合、トレーニング信号のデータ長をＣＩＲ長、またはＣＩＲ長に２−３シンボル程度のマージンを付加した長さに設定する。一方、ＣＩＲ長が所定の閾値より大きい場合、トレーニング信号生成部１３０ａは、式（７）を用いてトレーニング信号のデータ長を設定する。

送信装置１００は、ステップＳ１１５の処理を実行した後、ステップＳ１２０の処理を実行する。そして、送信装置１００は、携帯通信端末やネットワークからデータを受信する度に、ステップＳ１０５、ステップＳ１１５およびステップＳ１２０の処理を繰り返し実行する。

一方、受信装置２００は、ステップＳ２００とステップＳ２１０との処理を実行した後、ステップＳ２１５の処理を実行する。

ステップＳ２１５では、送信部２１５は、ステップＳ２１０で推定されたＣＩＲおよびＣＩＲ長を含むデータに対して変調処理を実行し、データ信号を生成する。送信部２１５は、アンテナＡＮＴ２を介して、生成したデータ信号の電磁波を送信装置１００に送信する。

受信装置２００は、ステップＳ２１５の処理を実行した後、ステップＳ２２０からステップＳ２９０の処理を実行する。そして、受信装置２００は、送信装置１００からトレーニング信号とデータ信号と含む電磁波を受信する度に、ステップＳ２００、ステップＳ２１０、ステップＳ２１５およびステップＳ２２０からステップＳ２９０の処理を繰り返し実行する。

以上、図４および図５に示した実施形態では、推定部２２０ａは、トレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置１００との間における伝搬路に応じたＣＩＲを推定する。推定部２２０ａは、推定したＣＩＲに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップＦＤＥのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。そして、受信装置２００は、推定された信号品質および処理量を用いて、等化処理において所定の信号品質が保証されるように、処理量がより少ないトランスバーサル等化器またはオーバーラップＦＤＥを選択する。これにより、通信システムＳＹＳａおよび受信装置２００は、処理量を増大させることなく、データ信号に対して等化処理を実行でき、データ信号における遅延を補償できる。

また、変調部１２０ａは、データ受信部１１０から受信したデータに対してＯＦＤＭ等の通信方式に基づいた変調処理を実行するにあたり、受信装置２００から受信したＣＩＲに基づいて、データ信号のデータ長を設定する。トレーニング信号生成部１３０ａは、受信装置２００から受信したＣＩＲ長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。すなわち、変調部１２０ａおよびトレーニング信号生成部１３０ａは、データ信号またはトレーニング信号を生成するにあたり、受信装置２００から受信したＣＩＲまたはＣＩＲ長を参照して、受信装置２００との間の通信環境の状態を判定する。そして、変調部１２０ａおよびトレーニング信号生成部１３０ａが、判定結果に基づいて、通信環境に応じたデータ長を設定することにより、送信装置１００は、受信装置２００との間で、一定の信号品質を保証しつつ通信することができる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

１００…送信装置；１１０…データ受信部；１２０…変調部；１３０，１３０ａ…トレーニング信号生成部；１４０…切替部；１５０，２１５…送信部；１６０，２１０…受信部；２００…受信装置；２２０，２２０ａ…推定部；２３０…選択部；２４０…適応等化部；２５０…トランスバーサル等化部；２６０…ＦＦＴ部；２７０…周波数等化部；２８０…ＩＦＦＴ部；２９０…復調部；３００…データ送信部；ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ；ＳＹＳ，ＳＹＳａ…通信システム

Claims (8)

1. トレーニング信号とデータ信号とを送信する送信装置と、送信された前記トレーニング信号とデータ信号とを受信する受信装置とを有する通信システムにおいて、
   前記受信装置は、
   受信した前記データ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第１等化処理部と、
   受信した前記データ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第２等化処理部と、
   受信した前記トレーニング信号を用いて、前記送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した前記遅延量に基づいて、前記第１等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第１信号品質および前記第１等化処理部における第１処理量を、前記第１等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、前記第２等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第２信号品質および前記第２等化処理部における第２処理量を、前記第２等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、
   前記第１信号品質、前記第１処理量、前記第２信号品質および前記第２処理量に基づいて、前記第１等化処理部または前記第２等化処理部を受信した前記データ信号の出力先として選択し、前記第１等化処理部のタップ数または前記第２等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備える
   ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記受信装置は、
   前記推定部により推定された前記遅延量を含む信号を前記送信装置に送信する送信部を備え、
   前記送信装置は、
   前記受信装置により送信された信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記信号に含まれる前記遅延量に基づいて設定されるデータ長の前記トレーニング信号を生成する第１生成部と、
   前記遅延量の変動の度合いに基づいて設定されるデータ長の前記データ信号を生成する第２生成部とを備える
   ことを特徴とする通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記選択部は、所定の信号品質を示す前記第１信号品質のタップ数と前記第２信号品質のオーバーラップ数とにおいて、前記第１処理量が前記第２処理量より少ない場合、前記第１等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第１信号品質のタップ数に決定し、前記第１処理量が前記第２処理量以上の場合、前記第２等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第２信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする通信システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記選択部は、所定の処理量を示す前記第１処理量のタップ数と前記第２処理量のオーバーラップ数とにおいて、前記第１信号品質が前記第２信号品質より高い場合、前記第１等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第１処理量のタップ数に決定し、前記第１信号品質が前記第２信号品質以下の場合、前記第２等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第２処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする通信システム。
5. 送信装置より送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信部と、
   受信した前記データ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第１等化処理部と、
   受信した前記データ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第２等化処理部と、
   受信した前記トレーニング信号を用いて、前記トレーニング信号が前記送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した前記遅延量に基づいて、前記第１等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第１信号品質および前記第１等化処理部における第１処理量を、前記第１等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、前記第２等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第２信号品質および前記第２等化処理部における第２処理量を、前記第２等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、
   前記第１信号品質、前記第１処理量、前記第２信号品質および前記第２処理量に基づいて、前記第１等化処理部または前記第２等化処理部を受信した前記データ信号の出力先として選択し、前記第１等化処理部のタップ数または前記第２等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部と
   を備えることを特徴とする受信装置。
6. 請求項５に記載の受信装置において、
   前記推定部により推定された前記遅延量を含む信号を前記送信装置に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする受信装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の受信装置において、
   前記選択部は、所定の信号品質を示す前記第１信号品質のタップ数と前記第２信号品質のオーバーラップ数とにおいて、前記第１処理量が前記第２処理量より少ない場合、前記第１等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第１信号品質のタップ数に決定し、前記第１処理量が前記第２処理量以上の場合、前記第２等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第２信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする受信装置。
8. 請求項５または請求項６に記載の受信装置において、
   前記選択部は、所定の処理量を示す前記第１処理量のタップ数と前記第２処理量のオーバーラップ数とにおいて、前記第１信号品質が前記第２信号品質より高い場合、前記第１等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第１処理量のタップ数に決定し、前記第１信号品質が前記第２信号品質以下の場合、前記第２等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第２処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする受信装置。

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