JP7004877B2 - 干渉除去装置、制御回路、記憶媒体および干渉中心周波数推定方法 - Google Patents

Description

本開示は、受信信号から干渉を除去する干渉除去装置、制御回路、記憶媒体および干渉中心周波数推定方法に関する。

従来、受信装置において受信信号から干渉を除去する方法として、シンボル間欠送信による干渉除去がある。シンボル間欠送信による干渉除去では、送信装置が、送信シンボル間に無送信区間、いわゆるヌルシンボルを挿入して信号を送信する。受信装置は、受信信号のヌルシンボル部分に重畳している干渉成分からデータ部分に重畳している干渉を再生し、干渉を除去する。このとき、干渉信号がシステム帯域内のどこに存在しているかを正確に推定することで、干渉除去性能を向上させることが可能となる。特許文献１には、干渉周波数帯の推定方法として、段階的にスペクトル再生の解像度を上げていくことで、干渉信号帯域の周波数中心を推定する技術が開示されている。

特開２０１７－２２７６５５号公報

特許文献１に記載の技術をシンボル間欠送信による干渉除去法に適用する場合、ヌルシンボル部分に重畳している干渉成分のスペクトルから干渉周波数帯を推定する際、ダウンサンプリングの影響によって干渉の実体に対するイメージが発生する。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、干渉の実体とイメージとを区別することができない、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、受信信号に含まれる干渉帯域の干渉中心周波数の推定精度を向上可能な干渉除去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、本開示の干渉除去装置は、データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号を出力するデータシンボル抽出部と、受信信号からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号を出力するヌルシンボル抽出部と、データシンボル信号の電力を示すデータシンボル電力推定値を計算するデータシンボル電力計算部と、ヌルシンボル信号の電力を示すヌルシンボル電力推定値を計算するヌルシンボル電力計算部と、ヌルシンボル信号からヌルシンボルスペクトルを計算するヌルシンボルスペクトル計算部と、を備える。また、本開示の干渉除去装置は、データシンボル信号、データシンボル電力推定値、ヌルシンボル電力推定値、およびヌルシンボルスペクトルを用いて、受信信号に含まれる干渉の干渉中心周波数推定値を計算し、干渉中心周波数推定値の計算の際、ヌルシンボルスペクトルと規定された閾値とを比較し、閾値を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを干渉の干渉帯域幅とし、干渉帯域幅の計算において干渉に対するイメージの影響を除外する干渉中心周波数推定部、を備えることを特徴とする。

本開示に係る干渉除去装置は、受信信号に含まれる干渉帯域の干渉中心周波数の推定精度を向上させることができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る干渉除去装置の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る干渉除去装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る干渉中心周波数推定部の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る干渉中心周波数推定部の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る帯域制限フィルタにおける各通過帯域およびシステム帯域幅の関係を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置のヌルシンボルスペクトル計算部で計算されるヌルシンボルスペクトルの例を示す図 実施の形態１に係る推定部の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る推定部の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る干渉除去装置が除去する干渉の例を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ１で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ２で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ０で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ０から通過帯域Ｆ２で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の残留干渉の帯域幅の関係を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置において下側帯域に干渉が多く含まれる場合に通過帯域Ｆ１から通過帯域Ｆ３で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の残留干渉の帯域幅の関係を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係る干渉除去装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態２に係る帯域制限フィルタにおける各通過帯域およびシステム帯域幅の関係を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係る干渉除去装置、制御回路、記憶媒体および干渉中心周波数推定方法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開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る干渉除去装置１の構成例を示すブロック図である。干渉除去装置１は、図示しない受信装置などに搭載される装置である。干渉除去装置１は、受信装置で受信される信号である受信信号１００から、信号の送信元である図示しない送信装置と受信装置との間の伝搬路で付加された干渉を除去する。本実施の形態では、送信装置は、送信信号において、データシンボルに対してヌルシンボルを１対１の割合で挿入している、すなわち、データシンボルとヌルシンボルとを交互に挿入しているものとする。受信装置で受信される受信信号１００には、データシンボルに対してヌルシンボルが挿入されている。

干渉除去装置１の構成および動作について説明する。図１に示すように、干渉除去装置１は、データシンボル抽出部１１と、ヌルシンボル抽出部１２と、データシンボル電力計算部１３と、ヌルシンボル電力計算部１４と、ヌルシンボルスペクトル計算部１５と、干渉中心周波数推定部１６と、干渉除去部１７と、を備える。図２は、実施の形態１に係る干渉除去装置１の動作を示すフローチャートである。

データシンボル抽出部１１は、データシンボルのタイミングに合わせて、受信信号１００からデータシンボル部分のみを抽出する（ステップＳ１１）。データシンボル抽出部１１は、データシンボル信号１０１を出力する。

ヌルシンボル抽出部１２は、ヌルシンボルのタイミングに合わせて、受信信号１００からヌルシンボル部分のみを抽出する（ステップＳ１２）。ヌルシンボル抽出部１２は、ヌルシンボル信号１０２を出力する。

データシンボル電力計算部１３は、データシンボル信号１０１の電力Ｐ_０を計算する（ステップＳ１３）。データシンボル信号１０１のｋ番目のシンボルをｒ_Ｄ（ｋ）とすると、電力Ｐ_０は式（１）のように表される。なお、式（１）において、Ｋは電力計算に使用するシンボル数である。

ヌルシンボル電力計算部１４は、ヌルシンボル信号１０２の電力Ｐ_１を計算する（ステップＳ１４）。ヌルシンボル信号１０２のｌ番目の信号をｒ_Ｎ（ｌ）とすると、電力Ｐ_１は式（２）のように表される。なお、式（２）において、Ｌは電力計算に使用するシンボル数である。

ここで、データシンボル信号１０１には、データシンボル、干渉、および雑音が含まれている。また、ヌルシンボル信号１０２には、干渉、および雑音が含まれている。すなわち、Ｄを送信データシンボル電力、Ｉを干渉電力、Ｎを雑音電力とすると、Ｐ_０＝Ｄ＋Ｉ＋Ｎとなり、Ｐ_１＝Ｉ＋Ｎとなる。従って、データシンボル電力計算部１３は、Ｐ_０－Ｐ_１＝データシンボル電力推定値１０３として、データシンボル信号１０１の電力を示すデータシンボル電力推定値１０３を計算する。また、ヌルシンボル電力計算部１４は、Ｐ_１＝ヌルシンボル電力推定値１０４として、ヌルシンボル電力推定値１０４を計算する。

ヌルシンボルスペクトル計算部１５は、ヌルシンボル信号１０２からヌルシンボルスペクトル１０５を計算する（ステップＳ１５）。ヌルシンボルスペクトル計算部１５は、例えば、高速フーリエ変換、すなわちＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いて、ヌルシンボルスペクトル１０５を計算する。

干渉中心周波数推定部１６は、データシンボル信号１０１、データシンボル電力推定値１０３、およびヌルシンボルスペクトル１０５を用いて、干渉中心周波数推定値１０６を計算する（ステップＳ１６）。

干渉除去部１７は、データシンボル信号１０１に対して、干渉中心周波数推定値１０６およびヌルシンボルスペクトル１０５の情報に基づいて再生した干渉レプリカ信号を用いて干渉除去を行う（ステップＳ１７）。干渉除去部１７は、データシンボル信号１０１から干渉を除去した信号である干渉除去後受信信号１０７を出力する。

つぎに、干渉除去装置１が備える干渉中心周波数推定部１６の詳細な構成および動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る干渉中心周波数推定部１６の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、干渉中心周波数推定部１６は、帯域制限フィルタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、干渉信号再生部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、減算部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、干渉除去後データシンボル電力計算部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、干渉帯域幅計算部２５と、推定部２６と、減算部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄと、を備える。図４は、実施の形態１に係る干渉中心周波数推定部１６の動作を示すフローチャートである。

帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄは、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して、４つの異なる通過帯域による帯域制限を行う（ステップＳ２１）。帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄの各通過帯域幅は、どれもシステム帯域幅の５０％であるが、通過帯域が異なっている。帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄの各通過帯域は、システム帯域幅の２５％ずつ隣接通過帯域とオーバラップしている。図５は、実施の形態１に係る帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄにおける各通過帯域Ｆ０～Ｆ３およびシステム帯域幅Ｆｓの関係を示す図である。図５において、Ｆｓはシステム帯域幅であり、Ｆ０は帯域制限フィルタ２１ａの通過帯域であり、Ｆ１は帯域制限フィルタ２１ｂの通過帯域であり、Ｆ２は帯域制限フィルタ２１ｃの通過帯域であり、Ｆ３は帯域制限フィルタ２１ｄの通過帯域である。

具体的には、帯域制限フィルタ２１ａは、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して通過帯域Ｆ０による帯域制限を行い、帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ａを生成して出力する。同様に、帯域制限フィルタ２１ｂは、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して通過帯域Ｆ１による帯域制限を行い、帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｂを生成して出力する。帯域制限フィルタ２１ｃは、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して通過帯域Ｆ２による帯域制限を行い、帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｃを生成して出力する。帯域制限フィルタ２１ｄは、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して通過帯域Ｆ３による帯域制限を行い、帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｄを生成して出力する。

干渉信号再生部２２ａは、帯域制限された帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ａを、時間領域の干渉レプリカ信号２０２ａに変換する（ステップＳ２２）。同様に、干渉信号再生部２２ｂは、帯域制限された帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｂを、時間領域の干渉レプリカ信号２０２ｂに変換する。干渉信号再生部２２ｃは、帯域制限された帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｃを、時間領域の干渉レプリカ信号２０２ｃに変換する。干渉信号再生部２２ｄは、帯域制限された帯域制限ヌルシンボルスペクトル２０１ｄを、時間領域の干渉レプリカ信号２０２ｄに変換する。干渉信号再生部２２ａ～２２ｄは、例えば、逆高速フーリエ変換、すなわちＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を用いる。

減算部２３ａは、データシンボル信号１０１に対して干渉レプリカ信号２０２ａを用いて干渉除去を行い、干渉除去後データシンボル信号２０３ａを生成する（ステップＳ２３）。同様に、減算部２３ｂは、データシンボル信号１０１に対して干渉レプリカ信号２０２ｂを用いて干渉除去を行い、干渉除去後データシンボル信号２０３ｂを生成する。減算部２３ｃは、データシンボル信号１０１に対して干渉レプリカ信号２０２ｃを用いて干渉除去を行い、干渉除去後データシンボル信号２０３ｃを生成する。減算部２３ｄは、データシンボル信号１０１に対して干渉レプリカ信号２０２ｄを用いて干渉除去を行い、干渉除去後データシンボル信号２０３ｄを生成する。

干渉除去後データシンボル電力計算部２４ａは、干渉除去後データシンボル信号２０３ａの電力を計算し（ステップＳ２４）、干渉除去後データシンボル電力値２０４ａを出力する。同様に、干渉除去後データシンボル電力計算部２４ｂは、干渉除去後データシンボル信号２０３ｂの電力を計算し、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｂを出力する。干渉除去後データシンボル電力計算部２４ｃは、干渉除去後データシンボル信号２０３ｃの電力を計算し、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｃを出力する。干渉除去後データシンボル電力計算部２４ｄは、干渉除去後データシンボル信号２０３ｄの電力を計算し、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｄを出力する。減算部２７ａは、干渉除去後データシンボル電力値２０４ａからデータシンボル電力推定値１０３を減じることで、残留干渉雑音電力値２０７ａを出力する。減算部２７ｂは、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｂからデータシンボル電力推定値１０３を減じることで、残留干渉雑音電力値２０７ｂを出力する。減算部２７ｃは、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｃからデータシンボル電力推定値１０３を減じることで、残留干渉雑音電力値２０７ｃを出力する。減算部２７ｄは、干渉除去後データシンボル電力値２０４ｄからデータシンボル電力推定値１０３を減じることで、残留干渉雑音電力値２０７ｄを出力する。

干渉帯域幅計算部２５は、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して、予め定義された閾値を超えるものを干渉帯域と判定し、マークする。例えば、ヌルシンボルスペクトル１０５の形状が、図６に示すような形状であった場合を想定する。図６は、実施の形態１に係る干渉除去装置１のヌルシンボルスペクトル計算部１５で計算されるヌルシンボルスペクトル１０５の例を示す図である。ヌルシンボルスペクトル１０５には、干渉４０１、干渉４０１に対するイメージ４０２、および雑音４０３が含まれる。干渉帯域幅計算部２５は、予め定義された閾値４０４を超えるものを干渉帯域４０５と判定し、マークする。このとき、干渉帯域幅計算部２５がマークする干渉帯域４０５は、干渉４０１、およびイメージ４０２となり、実際の干渉４０１の干渉帯域幅の２倍となる。そのため、干渉帯域幅計算部２５は、干渉帯域４０５の干渉帯域幅を１／２にしたものを、実際の干渉４０１の干渉帯域幅２０５として計算する（ステップＳ２５）。このように、干渉中心周波数推定部１６において、干渉帯域幅計算部２５は、干渉中心周波数推定値１０６の計算の際、ヌルシンボルスペクトル１０５と規定された閾値４０４とを比較し、閾値４０４を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを干渉４０１の干渉帯域幅２０５とする。干渉帯域幅計算部２５は、干渉帯域幅２０５の計算において干渉４０１に対するイメージ４０２の影響を除外する。

推定部２６は、残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄ、干渉帯域幅２０５、およびヌルシンボルスペクトル１０５を用いて、干渉中心周波数を推定する（ステップＳ２６）。推定部２６は、干渉中心周波数推定値１０６を出力する。

つぎに、干渉中心周波数推定部１６が備える推定部２６の詳細な構成および動作について説明する。図７は、実施の形態１に係る推定部２６の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、推定部２６は、比較部５１と、帯域制限フィルタ５２と、干渉中心周波数計算部５３と、干渉中心周波数計算部５４と、選択部５５と、を備える。図８は、実施の形態１に係る推定部２６の動作を示すフローチャートである。

比較部５１は、残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄを比較し（ステップＳ３１）、各残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄの大きさに応じた出力を行う。具体的には、比較部５１は、残留干渉雑音電力値が最も小さいものを計算し、通過帯域Ｆ０～Ｆ３の中から干渉主帯域５０１ａとして出力する。例えば、通過帯域Ｆ０～Ｆ３の中で通過帯域Ｆ２の残留干渉雑音電力値２０７ｃが最小の場合、干渉主帯域５０１ａは通過帯域Ｆ２である。この場合、比較部５１は、残留干渉雑音電力値が最も小さいものを干渉主帯域残留干渉雑音電力５０１ｂとして出力する。また、比較部５１は、干渉主帯域５０１ａの隣接下側帯域における残留干渉雑音電力値を干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃとして出力し、干渉主帯域５０１ａの隣接上側帯域における残留干渉雑音電力値を干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄとして出力する。例えば、通過帯域Ｆ２の残留干渉雑音電力値２０７ｃが最小の場合、干渉主帯域残留干渉雑音電力５０１ｂは通過帯域Ｆ２の残留干渉雑音電力値２０７ｃであり、干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃは通過帯域Ｆ１の残留干渉雑音電力値２０７ｂであり、干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄは通過帯域Ｆ３の残留干渉雑音電力値２０７ｄである。

推定部２６は、干渉中心周波数の推定について、２つの方式で推定を行う。まず、方式１として、帯域制限フィルタ５２は、ヌルシンボルスペクトル１０５に対して、干渉主帯域５０１ａに基づいて、干渉主帯域のみを通過帯域とする帯域制限を行う（ステップＳ３２）。帯域制限フィルタ５２は、干渉主帯域スペクトル５０２を出力する。

干渉中心周波数計算部５３は、干渉主帯域スペクトル５０２から第１の干渉中心周波数推定値候補５０３を計算する（ステップＳ３３）。干渉中心周波数計算部５３は、第１の干渉中心周波数推定値候補５０３を出力する。ここで、干渉主帯域スペクトル５０２の各周波数ビンｆ_ｋにおける電力をｐ（ｋ）とすると、第１の干渉中心周波数推定値候補５０３は式（３）のように表される。

式（３）で表される第１の干渉中心周波数推定値候補５０３は、スペクトル電力を重みとしたときの、各周波数ビンｆ_ｋに対する加重平均である。すなわち、干渉中心周波数計算部５３は、ヌルシンボルスペクトル１０５を用いて干渉スペクトルの加重平均に基づく第１の干渉中心周波数推定値候補５０３を計算する。

つぎに、方式２として、干渉中心周波数計算部５４は、干渉主帯域残留干渉雑音電力５０１ｂ、干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃ、および干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄを用いて、第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を計算する（ステップＳ３４）。干渉帯域幅が広い場合、例えば、図９に示すように、干渉は複数の通過帯域に渡って存在する。図９は、実施の形態１に係る干渉除去装置１が除去する干渉の例を示す図である。

図９に示す干渉に対して、主帯域である通過帯域Ｆ１で帯域制限を行って再生した干渉レプリカを用いて干渉除去を行った場合、干渉除去後のスペクトルは図１０のようになる。図１０は、実施の形態１に係る干渉除去装置１において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ１で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図である。図１０に示すように、通過帯域Ｆ１から漏洩した部分の残留干渉７０１、およびイメージを誤再生した部分の残留干渉７０２の２つの要素が残留干渉として残る。このとき、残留干渉雑音電力値は、通過帯域Ｆ１から漏洩した部分の周波数幅に比例する。図１０に示す通過帯域Ｆ１で干渉除去した場合、残留干渉雑音電力Ｐ_Ｍは式（４）で表される。なお、式（４）において、Ｂは残留干渉の帯域幅であり、Ｗは干渉帯域幅であり、Ｉは干渉電力であり、Ｎは雑音電力である。

同様に、図９に示す干渉に対して、副帯域上側である通過帯域Ｆ２で帯域制限を行って再生した干渉レプリカを用いて干渉除去を行った場合、干渉除去後のスペクトルは図１１のようになる。図１１は、実施の形態１に係る干渉除去装置１において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ２で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図である。図１１に示すように、通過帯域Ｆ２から漏洩した部分の残留干渉７０３、およびイメージを誤再生した部分の残留干渉７０４の２つの要素が残留干渉として残る。このとき、残留干渉雑音電力値は、通過帯域Ｆ２から漏洩した部分の周波数幅に比例する。図１１に示す通過帯域Ｆ２で干渉除去した場合、残留干渉雑音電力Ｐ_Ｌは式（５）で表される。なお、式（５）において、Ａは残留干渉の帯域幅である。

また、図９に示す干渉に対して、副帯域下側である通過帯域Ｆ０で帯域制限を行って再生した干渉レプリカを用いて干渉除去を行った場合、干渉除去後のスペクトルは図１２のようになる。図１２は、実施の形態１に係る干渉除去装置１において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ０で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の干渉除去後のスペクトルの例を示す図である。図１２に示すように、通過帯域Ｆ０から漏洩した部分の残留干渉７０５、およびイメージを誤再生した部分の残留干渉７０６の２つの要素が残留干渉として残る。このとき、残留干渉雑音電力値は、通過帯域Ｆ０から漏洩した部分の周波数幅に比例する。図１２に示す通過帯域Ｆ０で干渉除去した場合、残留干渉雑音電力Ｐ_Ｈは式（６）で表される。なお、式（６）において、Ｃは残留干渉の帯域幅である。

図１３は、実施の形態１に係る干渉除去装置１において図９に示す干渉に対して通過帯域Ｆ０から通過帯域Ｆ２で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の残留干渉の帯域幅の関係を示す図である。図１３に示すように、帯域幅Ａ，Ｂ，Ｃ、干渉帯域幅Ｗ、およびシステム帯域幅Ｆｓには、式（７）および式（８）の関係性がある。

Ｗ＝Ａ＋Ｃ …（７）
Ｃ＝Ｂ＋Ｆｓ／４ …（８）

以上の関係から、第２の干渉中心周波数推定値候補５０４は、式（９）のように表される。なお、式（９）において、ｆ_０は副帯域上側である通過帯域Ｆ２の下側周波数端である。

図９から図１３の例では、上側帯域に干渉が多く含まれる場合を示していたが、下側帯域に干渉が多く含まれる場合には、図１４のようになる。図１４は、実施の形態１に係る干渉除去装置１において下側帯域に干渉が多く含まれる場合に通過帯域Ｆ１から通過帯域Ｆ３で帯域制限を行って干渉除去を行った場合の残留干渉の帯域幅の関係を示す図である。図１４に示すように、帯域幅Ａ，Ｂ，Ｃ、干渉帯域幅Ｗ、およびシステム帯域幅Ｆｓには、式（１０）および式（１１）の関係性がある。

Ｗ＝Ａ＋Ｃ …（１０）
Ａ＝Ｂ＋Ｆｓ／４ …（１１）

以上の関係から、第２の干渉中心周波数推定値候補５０４は、式（１２）のように表される。なお、式（１２）において、ｆ_１は副帯域上側である通過帯域Ｆ３の下側周波数端である。

干渉中心周波数計算部５４は、上側帯域または下側帯域のどちらに干渉が多く含まれるかについて、例えば、干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃと干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄとを比較することで決定する。

このように、干渉中心周波数計算部５４は、受信信号１００が伝送される周波数帯であるシステム帯域幅Ｆｓに対して規定された通過帯域を持ち、通過帯域の下側周波数端が規定された周波数ずれた複数の帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄで干渉除去後の残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄに基づく第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を計算する。具体的には、受信信号１００においてヌルシンボルがデータシンボルに対して１対１で挿入されている場合、干渉中心周波数計算部５４は、システム帯域幅Ｆｓの１／２の通過帯域を持ち、通過帯域の下側周波数端がシステム帯域幅Ｆｓの１／４ずつずれた帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄを使用して得られた干渉除去後の残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄを用いて第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を計算する。

選択部５５は、干渉帯域幅２０５に基づいて、干渉中心周波数計算部５３で推定された方式１による第１の干渉中心周波数推定値候補５０３、または干渉中心周波数計算部５４で推定された方式２による第２の干渉中心周波数推定値候補５０４のどちらの推定値候補を使用するかを選択する（ステップＳ３５）。選択部５５は、選択した方の第１の干渉中心周波数推定値候補５０３または第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を干渉中心周波数推定値１０６として出力する（ステップＳ３６）。選択部５５は、例えば、干渉帯域幅２０５がシステム帯域幅Ｆｓの１／４以上の場合、方式１による第１の干渉中心周波数推定値候補５０３を選択し、その他の場合、方式２による第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を選択する。すなわち、選択部５５は、干渉帯域幅２０５に基づいて、干渉中心周波数推定値１０６として、第１の干渉中心周波数推定値候補５０３または第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を出力するかを選択する。

つづいて、干渉除去装置１のハードウェア構成について説明する。干渉除去装置１において、データシンボル抽出部１１、ヌルシンボル抽出部１２、データシンボル電力計算部１３、ヌルシンボル電力計算部１４、ヌルシンボルスペクトル計算部１５、干渉中心周波数推定部１６、および干渉除去部１７は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

図１５は、実施の形態１に係る干渉除去装置１が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図１５に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、干渉除去装置１の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を干渉除去装置１に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

上記プログラムは、データシンボル抽出部１１が、データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号１００からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号１０１を出力する第１のステップと、ヌルシンボル抽出部１２が、受信信号１００からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号１０２を出力する第２のステップと、データシンボル電力計算部１３が、データシンボル信号１０１の電力を示すデータシンボル電力推定値１０３を計算する第３のステップと、ヌルシンボル電力計算部１４が、ヌルシンボル信号１０２の電力を示すヌルシンボル電力推定値１０４を計算する第４のステップと、ヌルシンボルスペクトル計算部１５が、ヌルシンボル信号１０２からヌルシンボルスペクトル１０５を計算する第５のステップと、干渉中心周波数推定部１６が、データシンボル信号１０１、データシンボル電力推定値１０３、ヌルシンボル電力推定値１０４、およびヌルシンボルスペクトル１０５を用いて、受信信号１００に含まれる干渉４０１の干渉中心周波数推定値１０６を計算し、干渉中心周波数推定値１０６の計算の際、ヌルシンボルスペクトル１０５と規定された閾値４０４とを比較し、閾値４０４を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを干渉４０１の干渉帯域幅とし、干渉帯域幅の計算において干渉４０１に対するイメージ４０２の影響を除外する第６のステップと、を干渉除去装置１に実行させるプログラムであるとも言える。

ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図１６は、実施の形態１に係る干渉除去装置１が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図１６に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、干渉除去装置１は、受信信号１００に含まれるヌルシンボル部分に重畳している干渉成分のスペクトルから干渉中心周波数を推定する際、干渉の実体とイメージとを識別し、イメージの影響を除外して干渉中心周波数を推定することとした。これにより、干渉除去装置１は、受信信号１００に含まれる干渉帯域の干渉中心周波数を推定する際の精度を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、干渉除去装置１において、干渉中心周波数推定部１６における帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄの通過帯域は、図５に示すように設定されていたが、これに限定されない。干渉除去装置１では、例えば、図１７のように各通過帯域が設定されていてもよい。図１７は、実施の形態２に係る帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄにおける各通過帯域およびシステム帯域幅Ｆｓの関係を示す図である。干渉除去装置１は、各通過帯域の帯域幅がシステム帯域幅Ｆｓの１／２であり、各通過帯域の下側周波数端が、システム帯域幅Ｆｓの１／４ずつ離れている場合において、実施の形態１と同様の手法で中心周波数推定値を計算することが可能である。

実施の形態３．
実施の形態１では、干渉除去装置１を搭載する受信装置に対して信号を送信する送信装置は、データシンボルに対してヌルシンボルを１対１の割合で挿入していることを想定していたが、これに限定されない。干渉除去装置１については、例えば、ヌルシンボル対データシンボルの割合が１対Ｎの場合にも適用可能である。なお、Ｎは２以上の自然数である。ヌルシンボル対データシンボルの割合が１対Ｎの場合、干渉除去装置１では、図３に示す帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄで示される帯域制限フィルタの数を４Ｎに増やし、各通過帯域の帯域幅をシステム帯域幅Ｆｓの１／２Ｎとし、各通過帯域の下側周波数端がシステム帯域幅Ｆｓの１／４Ｎずつ離れるようにする。この場合、干渉除去装置１は、実施の形態１と同様の手法で中心周波数推定値を計算することが可能である。

具体的には、受信信号１００においてヌルシンボルがデータシンボルに対して１対Ｎで挿入されている場合、干渉中心周波数計算部５４は、システム帯域幅Ｆｓの１／２Ｎの通過帯域を持ち、通過帯域の下側周波数端がシステム帯域幅Ｆｓの１／４Ｎずつずれた帯域制限フィルタ２１ａ～２１ｄを使用して得られた干渉除去後の残留干渉雑音電力値２０７ａ～２０７ｄを用いて第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を計算する。

実施の形態４．
実施の形態１では、干渉除去装置１において、選択部５５は、干渉帯域幅２０５に基づいて、方式１による第１の干渉中心周波数推定値候補５０３、または方式２による第２の干渉中心周波数推定値候補５０４のどちらを干渉中心周波数推定値１０６として出力するのかを選択していた。ただし、選択部５５は、干渉が干渉主帯域５０１ａ内に収まっていることが判別できれば、他の方法を用いてもよい。

例えば、干渉が干渉主帯域５０１ａ内に収まっている場合、干渉主帯域における干渉主帯域残留干渉雑音電力５０１ｂは、干渉副帯域における干渉除去後の干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃ、および干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄと比較して非常に小さくなる。このことを利用して、選択部５５は、干渉主帯域残留干渉雑音電力５０１ｂと、干渉副帯域における干渉除去後の干渉副帯域下側残留干渉雑音電力５０１ｃ、および干渉副帯域上側残留干渉雑音電力５０１ｄとの差を比較する。選択部５５は、差が規定された閾値を超える場合、方式１による第１の干渉中心周波数推定値候補５０３を選択し、差が閾値を超えない場合、方式２による第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を選択する。すなわち、選択部５５は、残留干渉雑音電力値に基づいて、干渉中心周波数推定値１０６として、第１の干渉中心周波数推定値候補５０３または第２の干渉中心周波数推定値候補５０４を出力するかを選択する。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 干渉除去装置、１１ データシンボル抽出部、１２ ヌルシンボル抽出部、１３ データシンボル電力計算部、１４ ヌルシンボル電力計算部、１５ ヌルシンボルスペクトル計算部、１６ 干渉中心周波数推定部、１７ 干渉除去部、２１ａ～２１ｄ，５２ 帯域制限フィルタ、２２ａ～２２ｄ 干渉信号再生部、２３ａ～２３ｄ，２７ａ～２７ｄ 減算部、２４ａ～２４ｄ 干渉除去後データシンボル電力計算部、２５ 干渉帯域幅計算部、２６ 推定部、５１ 比較部、５３，５４ 干渉中心周波数計算部、５５ 選択部。

Claims (10)

1. データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号を出力するデータシンボル抽出部と、
   前記受信信号からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号を出力するヌルシンボル抽出部と、
   前記データシンボル信号の電力を示すデータシンボル電力推定値を計算するデータシンボル電力計算部と、
   前記ヌルシンボル信号の電力を示すヌルシンボル電力推定値を計算するヌルシンボル電力計算部と、
   前記ヌルシンボル信号からヌルシンボルスペクトルを計算するヌルシンボルスペクトル計算部と、
   前記データシンボル信号、前記データシンボル電力推定値、前記ヌルシンボル電力推定値、および前記ヌルシンボルスペクトルを用いて、前記受信信号に含まれる干渉の干渉中心周波数推定値を計算し、前記干渉中心周波数推定値の計算の際、前記ヌルシンボルスペクトルと規定された閾値とを比較し、前記閾値を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを前記干渉の干渉帯域幅とし、前記干渉帯域幅の計算において前記干渉に対するイメージの影響を除外する干渉中心周波数推定部と、
   を備えることを特徴とする干渉除去装置。
2. 前記干渉中心周波数推定部は、前記ヌルシンボルスペクトルを用いて干渉スペクトルの加重平均に基づく第１の干渉中心周波数推定値候補を計算し、前記受信信号が伝送される周波数帯であるシステム帯域幅に対して規定された通過帯域を持ち、前記通過帯域の下側周波数端が規定された周波数ずれた複数の帯域制限フィルタで干渉除去後の残留干渉雑音電力値に基づく第２の干渉中心周波数推定値候補を計算し、前記第１の干渉中心周波数推定値候補または前記第２の干渉中心周波数推定値候補を前記干渉中心周波数推定値として出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の干渉除去装置。
3. 前記受信信号において前記ヌルシンボルが前記データシンボルに対して１対１で挿入されている場合、
   前記干渉中心周波数推定部は、前記システム帯域幅の１／２の通過帯域を持ち、前記通過帯域の下側周波数端が前記システム帯域幅の１／４ずつずれた前記帯域制限フィルタを使用して得られた干渉除去後の前記残留干渉雑音電力値を用いて前記第２の干渉中心周波数推定値候補を計算する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の干渉除去装置。
4. 前記受信信号において前記ヌルシンボルが前記データシンボルに対して１対Ｎで挿入され、前記Ｎが２以上の自然数である場合、
   前記干渉中心周波数推定部は、前記システム帯域幅の１／２Ｎの通過帯域を持ち、前記通過帯域の下側周波数端が前記システム帯域幅の１／４Ｎずつずれた前記帯域制限フィルタを使用して得られた干渉除去後の前記残留干渉雑音電力値を用いて前記第２の干渉中心周波数推定値候補を計算する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の干渉除去装置。
5. 前記干渉中心周波数推定部は、前記残留干渉雑音電力値に基づいて、前記干渉中心周波数推定値として、前記第１の干渉中心周波数推定値候補または前記第２の干渉中心周波数推定値候補を出力するかを選択する、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の干渉除去装置。
6. 前記干渉中心周波数推定部は、前記干渉帯域幅に基づいて、前記干渉中心周波数推定値として、前記第１の干渉中心周波数推定値候補または前記第２の干渉中心周波数推定値候補を出力するかを選択する、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の干渉除去装置。
7. 前記データシンボル信号に対して、前記干渉中心周波数推定値および前記ヌルシンボルスペクトルに基づいて再生した干渉レプリカ信号を用いて干渉除去を行う干渉除去部、
   を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の干渉除去装置。
8. 干渉除去装置を制御する制御回路であって、
   データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号を出力、
   前記受信信号からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号を出力、
   前記データシンボル信号の電力を示すデータシンボル電力推定値を計算、
   前記ヌルシンボル信号の電力を示すヌルシンボル電力推定値を計算、
   前記ヌルシンボル信号からヌルシンボルスペクトルを計算、
   前記データシンボル信号、前記データシンボル電力推定値、前記ヌルシンボル電力推定値、および前記ヌルシンボルスペクトルを用いて、前記受信信号に含まれる干渉の干渉中心周波数推定値を計算し、前記干渉中心周波数推定値の計算の際、前記ヌルシンボルスペクトルと規定された閾値とを比較し、前記閾値を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを前記干渉の干渉帯域幅とし、前記干渉帯域幅の計算において前記干渉に対するイメージの影響を除外、
   を干渉除去装置に実施させることを特徴とする制御回路。
9. 干渉除去装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体であって、
   前記プログラムは、
   データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号を出力、
   前記受信信号からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号を出力、
   前記データシンボル信号の電力を示すデータシンボル電力推定値を計算、
   前記ヌルシンボル信号の電力を示すヌルシンボル電力推定値を計算、
   前記ヌルシンボル信号からヌルシンボルスペクトルを計算、
   前記データシンボル信号、前記データシンボル電力推定値、前記ヌルシンボル電力推定値、および前記ヌルシンボルスペクトルを用いて、前記受信信号に含まれる干渉の干渉中心周波数推定値を計算し、前記干渉中心周波数推定値の計算の際、前記ヌルシンボルスペクトルと規定された閾値とを比較し、前記閾値を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを前記干渉の干渉帯域幅とし、前記干渉帯域幅の計算において前記干渉に対するイメージの影響を除外、
   を干渉除去装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
10. データシンボル抽出部が、データシンボルに対してヌルシンボルが挿入された受信信号からデータシンボル部分を抽出し、データシンボル信号を出力する第１のステップと、
    ヌルシンボル抽出部が、前記受信信号からヌルシンボル部分を抽出し、ヌルシンボル信号を出力する第２のステップと、
    データシンボル電力計算部が、前記データシンボル信号の電力を示すデータシンボル電力推定値を計算する第３のステップと、
    ヌルシンボル電力計算部が、前記ヌルシンボル信号の電力を示すヌルシンボル電力推定値を計算する第４のステップと、
    ヌルシンボルスペクトル計算部が、前記ヌルシンボル信号からヌルシンボルスペクトルを計算する第５のステップと、
    干渉中心周波数推定部が、前記データシンボル信号、前記データシンボル電力推定値、前記ヌルシンボル電力推定値、および前記ヌルシンボルスペクトルを用いて、前記受信信号に含まれる干渉の干渉中心周波数推定値を計算し、前記干渉中心周波数推定値の計算の際、前記ヌルシンボルスペクトルと規定された閾値とを比較し、前記閾値を超える部分の合計の帯域幅を１／２にしたものを前記干渉の干渉帯域幅とし、前記干渉帯域幅の計算において前記干渉に対するイメージの影響を除外する第６のステップと、
    を含むことを特徴とする干渉中心周波数推定方法。

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