JPWO2006093331A1 - 移動無線通信装置、及びチャネル推定値演算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
通常、移動無線局である移動無線通信装置の交信に使われる電波信号には、搬送波の位相や振幅を調整する変調方式が採用されているため、このフェージングによる位相、振幅の変動により、移動無線通信装置側では受信することができなかったり、あるいは誤ったデータを受信し誤動作する場合がある。基地局についても同様のことがいえる。
このフェージング対策として、データシンボルに位相、振幅が既知のパイロットシンボルを挿入して送信する方法がある。この方法は、既知であるパイロットシンボルを送信側から受信側へ送信することにより、受信側で無線伝搬路にて受けたフェージング変動を推定し(チャネル推定)、この推定されたチャネル推定値をもとに、無線伝搬路にて受けた変動分だけデータシンボルの位相、振幅を元に戻し、フェージングの影響をなくすものである。
従来、データシンボルにパイロットシンボルを挿入する方法として、特開2004−007793号公報(文献1)、特願2004−015819号公報(文献2)などに開示されているように、データシンボル間にパイロットシンボルを挿入する時間多重方式と、パイロットシンボルをデータシンボルに対して並列に挿入する並列方式が知られている。
図10は時間多重方式のシンボル系列を示したもので、パイロットシンボルのブロック・・・P1、P2・・・はデータシンボルのブロック・・・D1,D2・・・中に時分割で配置されて伝送される。図11は並列方式のシンボル系列を示したもので、データシンボル系列Dに対し並列伝送されるパイロットシンボル系列Pを示している。
図10において、P1、P2で示したパイロットシンボルのブロックは、それぞれデータ1、0を示すパイロットシンボルを複数含んだブロックを構成しているが、1ブロック内のパイロットシンボルの個数は複数に限定されることなく1つのパイロットシンボルとしてもよい。データシンボルのブロック・・・D1,D2・・・もそれぞれデータ1、0を示すデータシンボルを複数含んだブロックを構成している。パイロットシンボルのブロックP1とデータシンボルのブロックD1で1スロットが形成される。
図11において、パイロットシンボルP、データシンボルDは複数のパイロットシンボルの列(パイロットシンボル系列)、複数のデータシンボルの列(データシンボル系列)となっている。
並列方式として、フェージング変動に応じて、パイロットシンボルに対する重み付けを行い平均化する従来技術が多く存在する。例えば、特開2004−007793号公報(文献1)、特願2004−015819号公報(文献2)にそれらの技術が開示される。
また、特開2001−127692号公報にも、携帯電話機の移動速度に応じてパイロットシンボル数を制御するものが開示されている。
しかしながら、上記いずれの従来技術も、チャネル推定値を演算するためのパイロットシンボル数には上限の固定された最大値があって、固定されたパイロットシンボル数に対して重み付けをするか否かで平均化するため、固定されたパイロットシンボル数以上を加味したチャネル推定値を求めることができなかった。
一般的に、緩慢なフェージングに対しては、多くのパイロットシンボルを平均化するとチャネル推定精度が向上する。一方、急峻なフェージングに対しては、フェージングの変動周期を越えて平均化すると急峻なフェージングを正しく反映できなくなり、逆にチャネル推定精度が低下してしまう。これに対し、急峻なフェージングのときは、少ないパイロットシンボルを平均化してチャネル推定精度を向上させることが知られている。
上記従来技術の重み付けを使った方法では、急峻なフェージングに対しては対応できるも、パイロットシンボル数には上限の固定された最大値があるので、緩慢なフェージングに対しては、固定数以上のパイロットシンボルを用いることができない。特に移動無線通信装置が移動しないで同じ場所に留まっている場合にはフェージング変動がほとんど生じない状態があり、このような状態のときのチャネル推定精度を更に向上させたい要求がある。
そこで、例えば、チャネル推定に用いるパイロットシンボル数の上限を予め多くしておくことが考えられるが、単にパイロットシンボル数の上限を多くしたのでは、重み付けを行う場合の計算量が増加してしまい、また、重み付けを行わない場合はチャネル推定に用いるパイロットシンボル数が最大値に固定されるため、急峻なフェージング環境下において精度が劣化してしまうという問題がある。
このような従来技術の問題に鑑み、本発明は、フェージング変動に応じて、緩慢なフェージングに対してはパイロットシンボル数をパイロットシンボル数の上限を越えるように、しかも計算量を増加させないで等価的に増加させ、また、急峻なフェージングに対してはパイロットシンボル数をフェージング変動に即応させるようにしてフェージング変動が大きく変化しても直ちに高速に応答させることにより、広範なフェージング変動に対しチャネル推定精度を向上させることを目的とする。
また、本発明の請求項2に係る発明の要旨は、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定するパイロットシンボル数判定手段と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、演算された前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく記憶手段を備え、前記チャネル推定値演算手段は、判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を求めることを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項3に係る発明の要旨は、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、パイロットシンボルを用いてチャネル推定する際、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、固定されている前記パイロットシンボルブロックの受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、演算された前記チャネル推定値を先に記憶されたチャネル推定値に上書きして記憶する記憶手段を備え、前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶した前記チャネル推定値を使用して新たなチャネル推定値を演算する手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項4に係る発明の要旨は、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、フェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定するパイロットシンボル数判定手段と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を用いてチャネル推定する際、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、固定されている前記パイロットシンボルブロックの受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段を備え、前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶した前記パイロットシンボルブロック数に所定数を加算した新たなパイロットシンボルブロック数、記憶した前記チャネル推定値、及び今回検出されたパイロットシンボルブロックに基づいて新たなチャネル推定値を演算し、前記記憶手段は、今回演算されたチャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を前記記憶手段に先に記憶した前記チャネル推定値と前記パイロットシンボルブロック数にそれぞれ上書きして記憶することを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項5に係る発明の要旨は、前記パイロットシンボルブロックは、データシンボル系列に対し並列なパイロットシンボル系列内に配置されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項6に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を、フェージング変動に応じてパイロットシンボルブロック数の検出可能最大値を越えて可変するチャネル推定手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項7に係る発明の要旨は、前記フェージング変動は、パイロットシンボルの内積値により求めることを特徴とする請求項6記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項8に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記内積値に対応して求めることを特徴とする請求項7記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項9に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項7又は8記載のいずれかに記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項10に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、正規化された内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項11に係る発明の要旨は、前記フェージング変動は、移動無線通信装置の移動速度により求めることを特徴とする請求項6記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項12に係る発明の要旨は、前記移動速度は、GPSの位置情報から求めることを特徴とする請求項11記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項13に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記移動速度に対応して求めることを特徴とする請求項11又は12記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項14に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記移動速度を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項13記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項15に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、ドップラー周波数をfd、1シンボルタイミングをTsとして、正規化ドップラー周波数fdTsにより前記移動速度を区分して求めることを特徴とする請求項13又は14記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項16に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、チャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段と、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項17に係る発明の要旨は、前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたとき、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数に1を加算したパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項16記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項18に係る発明の要旨は、前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項16記載の移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項19に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、フェージング変動を検出するフェージング変動検出手段と、フェージング変動検出手段で検出されたフェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定するパイロットシンボルブロック数判定手段と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求めるチャネル推定値演算手段と、前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段を備え、前記チャネル推定値演算手段は、前記フェージング変動検出手段により予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定し、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項20に係る発明の要旨は、パイロットシンボルを受信してチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて可変するチャネル推定手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置に存する。
また、本発明の請求項21に係る発明の要旨は、チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定する工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求める工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項22に係る発明の要旨は、チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定する工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を演算する工程と、演算された前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を求める工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項23に係る発明の要旨は、パイロットシンボルを用いてチャネル推定する際予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの固定された受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算する工程と、演算された前記チャネル推定値を先に記憶されたチャネル推定値に上書きして記憶する工程と、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶した前記チャネル推定値を使用して新たなチャネル推定値を演算する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項24に係る発明の要旨は、フェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定する工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を用いてチャネル推定する際予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの固定された受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算する工程と、前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する工程を備え、前記チャネル推定値を演算する工程は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶したパイロットシンボルブロック数に所定数を加算した新たなパイロットシンボルブロック数、記憶した前記チャネル推定値、及び今回検出されたパイロットシンボルブロックに基づいて新たなチャネル推定値を演算する工程と、今回演算されたチャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を、先に記憶した前記チャネル推定値と前記パイロットシンボルブロック数にそれぞれ上書きして記憶する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項25に係る発明の要旨は、パイロットシンボルブロックが、データシンボル系列に対し並列なパイロットシンボル系列内に配置されたことを特徴とする請求項21乃至24のいずれか一項に記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項26に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を、フェージング変動に応じてパイロットシンボルブロック数の検出可能最大値を越えて可変することを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項27に係る発明の要旨は、前記フェージング変動は、パイロットシンボルの内積値により求めることを特徴とする請求項21記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項28に係る発明の要旨は、チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記内積値に対応して求めることを特徴とする請求項27記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項29に係る発明の要旨は、チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項27又は28記載のいずれかに記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項30に係る発明の要旨は、前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、正規化された内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項27乃至29のいずれか一項に記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項31に係る発明の要旨は、前記フェージング変動は、移動無線通信装置の移動速度により求めることを特徴とする請求項26記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項32に係る発明の要旨は、前記移動速度は、GPSの位置情報から求めることを特徴とする請求項31記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項33に係る発明の要旨は、チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記移動速度に対応して求めることを特徴とする請求項31又は32記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項34に係る発明の要旨は、チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記移動速度を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項33記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項35に係る発明の要旨は、チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、正規化ドップラー周波数fdTsにより前記移動速度を区分して求めることを特徴とする請求項33又は34記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項36に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、チャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を記憶する工程と、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項37に係る発明の要旨は、前記チャネル推定する工程は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数に1を加算したパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項36記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項38に係る発明の要旨は、前記チャネル推定する工程は、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項36記載のチャネル推定値演算方法に存する。
また、本発明の請求項39に係る発明の要旨は、基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、フェージング変動を検出する工程と、前記フェージング変動を検出する工程で検出されたフェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定する工程と、判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求める工程と、前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する工程を備え、前記チャネル推定値を求める工程は、前記フェージング変動を検出する工程により予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定し、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とするチャネル推定値演算方法に存する。
本発明では、検出できるパイロットシンボル数が制限されている場合でも、継続して緩慢なフェージング変動が検出されたときは、チャネル推定に使用パイロットシンボル数を上記制限を越えて仮想的に増加させ、チャネル推定精度を向上させることができる効果がある。
また、緩慢なフェージング変動から急峻なフェージング変動に変わった場合には、先に検出されたフェージング変動が緩慢か急峻かにかかわらず、今回検出された急峻なフェージング変動の状態によりチャネル推定に使用するパイロットシンボル数を判定してチャネル推定を行うので、フェージング変動が緩慢な状態から急峻な状態に変わった場合に直ちに急峻なフェージング変動に対応することができ、急峻なフェージング変動に対してもチャネル推定精度を向上させることができる効果がある。
また、本発明では、先に演算したチャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボル数を記憶して、継続して緩慢なフェージング変動が検出されたときは記憶されたチャネル推定値とパイロットシンボル数を利用することによりチャネル推定の計算量を大幅に減らすことができる効果がある。
図2は、本発明の実施の形態における制御回路構成図である。
図3は、本発明の実施の形態におけるチャネル推定部の詳細構成図である。
図4は、本発明の実施の形態における、チャネル推定を説明するである。
図5は、本発明の実施の形態におけるチャネル推定の、制御フローチャートである。
図6は、本発明の実施の形態におけるフェージング変動検出を説明する図である。
図7は、本発明の実施の形態におけるフェージング変動検出を説明する図である。
図8は、本発明の実施の形態におけるフェージング変動検出を説明する図である。
図9は、本発明の実施の形態におけるフェージング変動検出部の詳細構成図である。
図10は、従来のデータシンボルとパイロットシンボルの時間多重方式を説明する図である。
図11は、従来のデータシンボルとパイロットシンボルの並列方式を説明する図である。
1:受信アンテナ(信号受信手段) 2、3:バンドパスフィルタBPF(帯域濾波手段) 4、5:復調器(復調手段) 6:遅延部(データ遅延手段) 7:チャネル推定部(チャネル推定手段) 8:データシンボル補正部(データシンボル補正手段) 9:チャネル補正部(チャネル補正手段) 10:誤り訂正部(誤り訂正手段) 12:デコード部(デコード手段) 13:映像処理部(映像処理手段) 14:モニタ装置(モニタ手段) 15:音声処理部(音声処理手段) 16:スピーカ(音声出力手段) 100:携帯電話機(移動無線通信装置) 101:フェージング変動検出部(フェージング変動検出手段) 102:パイロットシンボル数判定部(パイロットシンボル数判定手段) 103:チャネル推定値演算部(チャネル推定値演算手段) 104:記憶部(記憶手段) 201、206:平均化回路(平均化手段) 202:規格化回路(規格化手段)
203、205:記憶部(記憶手段) 204:内積演算回路(内積演算手段)
また、本実施の形態による移動無線通信装置は1回のチャネル推定を行うに際して、受信したパイロットシンボルブロック・・・A1、A2、A3、A4、A5・・・のうちターゲットとして最大m個検出することができるものとする。mの値としては、例えば一例として”5”とすることができる。そして、後述するように、フェージング変動に応じて判定されたチャネル推定に使用するパイロットシンボルのブロック数がm個未満のときは、m個のうちから所望の部分のパイロットシンボルブロックを選択して検出することができる。例えばmが”5”に対しチャネル推定に使用すべきパイロットシンボルブロック数が”3”と判定されたときには、ターゲットとなるパイロットシンボルブロックA1〜A5のうちチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロックA2、A3、A4を選択することができる。このようにすることにより、急峻なフェージング変動のときのチャネル推定精度を向上できる。
また、本実施の形態では、後述するようにチャネル推定値を演算する毎に、そのとき使用したパイロットシンボルブロック数が記憶される。そしてフェージング変動に応じて判定されたチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数がm個以上であった場合には、記憶されたパイロットシンボルブロック数にm個を初期値として1を加算して、仮想的にパイロットシンボルブロック数を増加するようにしている。緩慢なフェージング変動状態が継続すると次第にチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数が仮想的に増加していく。この場合に計算量が増加しないように過去のチャネル推定値とパイロットシンボルブロック数を上書きして記憶し、次も緩慢なフェージング変動状態が継続した場合にはこの記憶されたパイロットシンボルブロック数と演算されたチャネル推定値を次の演算に利用する。このようにすることにより、緩慢なフェージング変動のときのチャネル推定精度が計算量を増加させないで向上できる。
更に、本実施の形態では、フェージング変動に応じて判定されたチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数がm個未満であった場合には、それ以前にm個以上のパイロットシンボル数が記憶されていても、直ちにそれをキャンセルしてチャネル推定に使用するパイロットシンボル数を新たに判定されたパイロットシンボルブロック数を採用する。このようにすることにより、例えば自動車に乗って発車するようなときはフェージング変動が緩慢な状態から急峻な状態に急激に変わるが、このような場合であっても高速に応答することができる。
以下、具体的に図面に従って本実施の形態を説明する。
図2は、本発明の実施例に係る移動無線通信装置としての携帯電話機100の構成図を示している。但し、図2は受信回路の構成のみを示しており、発信回路、キーデータ入力部などの構成は図示を省略している。また、この携帯電話機100の制御はマイクロコンピュータを用いて行われているものである。
1は受信アンテナ(信号受信手段)で、基地局からの電波による信号を受信する。受信アンテナ1で受信された信号はバンドパスフィルタBPF(帯域濾波手段)2、3により受信すべき周波数帯域の信号を通過させる。4、5は復調器(復調手段)で、例えばQPSKや16QAMで変調された信号を復調する。復調器4、5からの出力はチャネル補正部(チャネル補正手段)9に入力される。チャネル補正部9は基地局から携帯電話機100までの伝搬路で受けたデータシンボルの位相と振幅の影響を元に戻すように補正する。
チャネル補正部9の出力信号は、誤り訂正部(誤り訂正手段)10でデータの誤り訂正が行われる。
誤り訂正部10の出力信号は次のデコード部(デコード手段)12でデコードされる。デコードされた映像信号は映像処理部(映像処理手段)13を通ってモニタ装置(モニタ手段)14に出力される。また、デコードされた音声信号は音声処理部(音声処理手段)15を通ってスピーカ(音声出力手段)16に出力される。
ここで、チャネル補正部9は入力されたデータシンボルを遅延させる遅延部(データ遅延手段)6と、入力されたパイロットシンボルから基地局と当該携帯電話機100との間の伝搬路状態を推定するチャネル推定部(チャネル推定手段)7、チャネル推定部7の出力でデータシンボルを補正するデータシンボル補正部(データシンボル補正手段)8を備えている。本実施の形態はパイロットシンボル系列Pをデータシンボル系列Dに対して並列に挿入した並列方式なので、受信アンテナ1からの受信信号は、バンドパスフィルタBPF2、3、復調器4、5の2系統に分かれてチャネル補正部9に入力される。受信されたデータシンボルはバンドパスフィルタBPF2、復調器4を通って遅延部6に入力される。また、受信されたパイロットシンボルはバンドパスフィルタBPF3、復調器5を通ってチャネル推定部7に入力される。遅延部6から出力されたデータシンボルはデータシンボル補正部8に入力され、一方、チャネル推定部7から出力されるチャネル推定値がデータシンボル補正部8に入力され、これら入力に基づきデータシンボル補正部8はデータシンボルの位相、振幅を補正する。
図3は、チャネル推定部7を更に詳細に示した構成図である。
チャネル推定部7は、復調器5から入力したパイロットシンボルを元にフェージング変動を検出するフェージング変動検出部(フェージング変動検出手段)101、フェージング変動検出部101で検出されたフェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルのブロック数を判定するパイロットシンボル数判定部(パイロットシンボル数判定手段)102、パイロットシンボル数判定部102で判定されたパイロットシンボルのブロック数を使用してチャネル推定値を演算して求めデータシンボル補正部8に出力するチャネル推定値演算部(チャネル推定値演算手段)103、チャネル推定値演算部103で求めたチャネル推定値とこのとき使用したパイロットシンボルブロック数とが記憶される記憶部(記憶手段)104を備えている。
次に、本実施の形態のチャネル推定について図4、図5を用いて説明する。
まず、携帯電話機100は1回のチャネル推定演算を行うに際して受信したパイロットシンボルのブロック・・・A1、A2、A3、A4、A5・・・からターゲットとなるパイロットシンボルブロックを最大5個検出することができるものとする。また、フェージングの緩慢と急峻の切り分けとして、パイロットシンボル数が”5”以上と検出されたときを緩慢なフェージング変動と呼び、”5”未満として検出されたときは急峻なフェージング変動と呼ぶことにする。但しこのフェージングの緩慢と急峻の切り分けは一例を示したものである。
また、フェージング変動検出部101で急峻なフェージングが検出されたときは、パイロットシンボル数判定部102で判定されたパイロットシンボルのブロック数1〜4そのものとし、フェージング変動検出部101により緩慢なフェージングが検出されたときはチャネル推定に使用するパイロットシンボルのブロック数を”5”以上とするように仮想的に増加するよう制御するものとする。なお、受信したパイロットシンボルから検出できるターゲットとなるパイロットシンボルのブロック数の最大数は5に限定されないことは先に述べたとおりである。
図4は、図1のデータシンボル系列Dとパイロットシンボル系列Aにおいて、パイロットシンボルのブロック・・・A1、A2・・・について、既知のパイロットシンボル(送信したパイロットシンボル)Pの複素共役P*を乗算してパイロットシンボルξの各チャネル推定値ξ’を求め、さらにチャネル推定値ξ’の平均値ξ”を求め、この求めたパイロットシンボルの平均値ξ”からデータシンボルを補正するときの動作を説明するものである。ここで、Z1、Z2、Z3、Z4はパイロットシンボル系列Pを1回のチャネル推定演算の時間経過毎に示したものである。すなわち、Z1は1回目のチャネル推定のときのパイロットシンボル系列の状態、Z2は2回目のチャネル推定のときのパイロットシンボル系列の状態、・・・、Z4は4回目のチャネル推定のときのパイロットシンボル系列の状態を示している。
Z1、Z2、Z3、Z4において、チャネル推定に使用されるパイロットシンボルは斜線部で示されている。図4の例は、Z1では斜線部の5個のパイロットシンボルブロックA1〜A5が使用され(ターゲットとなるパイロットシンボルブロックはA1〜A5)、次のZ2では斜線部の6個のパイロットシンボルブロックA1〜A6が使用され(ターゲットとなるパイロットシンボルブロックはA2〜A6)、次のZ3では斜線部の3個のパイロットシンボルブロックA4〜A6が使用され(ターゲットとなるパイロットシンボルブロックはA3〜A7)、・・・というように変化する。このようにチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数の状態が変化している。このときターゲットとなるパイロットシンボルブロック数は”5”で、チャネル推定演算毎に1ブロックずつシフトしていく。
そして、Z1はチャネル推定の演算が開始されたときの最初の状態を示しており、パイロットシンボルのブロック数は初期値が”5”とされる。
また、携帯電話機100はチャネル推定に使用するパイロットシンボルのブロック・・・A1、A2、A3、A4、A5・・・のうちターゲットとなるパイロットシンボルブロックを最大5個検出することができるので、パイロットシンボルブロックA1〜A5の全てが受信データからサンプリングされる。このとき、緩慢なフェージング(チャネル推定に使用するパイロットシンボル数は”5”以上)が検出されたとすると、パイロットシンボルのブロック数を”5”と判定して、パイロットシンボルブロック数”5”を使用してチャネル推定の演算を行う。そして、各ブロックがξnの複数のパイロットシンボルから構成されるパイロットシンボルブロックA1〜A5の各チャネル推定値ξ’1〜ξ’5を求め、更にチャネル推定値の平均値ξ1’〜ξ5’からパイロットシンボルブロックA1〜A5全体の平均値ξ1”を求め、この平均値ξ1”によりデータシンボルのD1が補正される。この様子は図4のパイロットシンボル系列Z1からデータシンボル系列のD1に伸びる矢印で示される。
次のZ2においては、Z1の状態に引き続いて緩慢なフェージング(チャネル推定に使用するパイロットシンボル数は”5”以上)であると判定されたときの状態である。
受信されたパイロットシンボルからターゲットとして検出できるブロック数の最大数は”5”が上限なので、本実施の形態では、後述するように、Z1で先に求めた受信パイロットシンボルA1〜A5の記憶値と新たなA6を使って仮想的にパイロットシンボルブロック数を”6”とする。そして、等価的に求められたZ2の受信パイロットシンボルA1〜A6の6個のパイロットシンボルブロック数を使ってチャネル推定の平均値を求め、この求められたパイロットシンボルの平均値ξ2”によりデータシンボルのD2を補正する。
次のZ3においては、Z2の緩慢なフェージング状態から急峻なフェージングが検出されたときの状態を示したもので、パイロットシンボルブロック数は、緩慢なフェージング状態のときの値がキャンセルされパイロットシンボル数判定部102で判定した値そのものとする。この場合、パイロットシンボルのブロック数が”3”と判定された例を示しており、受信されたパイロットシンボルA4〜A6の3個のパイロットシンボルをチャネル推定値の平均値の演算に使用する(ターゲットとなるパイロットシンボルブロックはA3〜A7)。そして、パイロットシンボルブロックA4〜A6で求められたチャネル推定の平均値ξ3”により、データシンボルのD3を補正する。
次のZ4は、Z3の急峻なフェージング状態から緩慢なフェージングが検出されたときの状態を示したもので、このときのパイロットシンボルブロック数は受信したパイロットシンボルからサンプリングすることができるブロック数の最大数の”5”と判定される。この場合、受信されたパイロットシンボルA4〜A8の5個のパイロットシンボルをチャネル推定値の平均値の演算に使用する(ターゲットとなるパイロットシンボルブロックはA4〜A8)。そして、パイロットシンボルブロックA4〜A8で求められたチャネル推定の平均値ξ4”により、データシンボルのD4を補正する。
以下同様に動作する。
図5はフェージング変動によるチャネル推定の制御を示すフローチャートである。図5を参照して更に詳細に説明する。
本実施の形態として、ステップS1でパイロットシンボルの正規化された平均値の内積を求めることによりフェージング変動を検出する例を説明する。
まず、ステップS1でパイロットシンボルの正規化された内積値がフェージング変動検出値として出力される。上記内積値はターゲットとして検出されたパイロットシンボルのブロック間の互いの位相と振幅の大きさで決まる。緩慢なフェージング変動のときには互いの相関が大きく内積値は大きな値となり、急峻なフェージング変動のときには互いの相関が少なく内積値は小さくなる。図6〜図8はパイロットシンボルの変化により内積値が変化する様子を示したものである。図6のようにパイロットシンボルから検出された平均値ξ’1〜ξ’5により図7、図8のような関係が描ける。ただしξ’1〜ξ’5は規格化して検出する。図7は緩慢なフェージング変動のためξ’1〜ξ’5が殆ど変化しない。これに対し図8は急峻なフェージング変動のためξ’1〜ξ’5の位相が大きく変わっている。これらξ’1〜ξ’5の内積値は、図7の関係にあるξ’1〜ξ’5の内積値に対し図8の関係にあるξ’1〜ξ’5の内積値よりも大きくなることは明らかである。したがって、この内積値によってフェージング変動を評価することができる。
このフェージング変動の検出は、具体的にはフェージング変動検出部101で行われる。フェージング変動検出部101にはパイロットシンボルが入力され、そのパイロットシンボルは平均、正規化され、平均値ξ’1〜ξ’5として検出される。そして時間的に前後する2つのパイロットシンボルの正規化された平均値の内積が求められる。すなわちξ’1とξ’2、ξ’2とξ’3、ξ’3とξ’4、ξ’4とξ’5の内積が演算され、更にこれらの内積値は平均化され、この平均化された内積値ξ”1がフェージング変動検出値として出力される。なお、フェージング変動の大きさを検出するためにサンプリングするパイロットシンボルのブロック数(ターゲットとなるパイロットシンボルブロック数)はチャネル推定の演算に使用するパイロットシンボルのブロック数と一致させる必要はなく、検出できる最大のパイロットシンボルブロック数”5”以内とすることができる。
図9は検出されたパイロットシンボルから内積値を求めてフェージング変動の大きさを検出するフェージング変動検出部101の詳細構成を示したものである。受信されたパイロットシンボルのA1〜A5が検出されて入力されるものとする。
まず、フェージング変動検出部101に入力されたパイロットシンボルA1は平均化回路(平均化手段)201によりパイロットシンボルブロックA1に含まれる複数のパイロットシンボルの平均が求められ、次に規格化回路(規格化手段)202において規格化される。この規格化された値ξ’1は一旦、記憶部(記憶手段)203に記憶される。次にフェージング変動検出部101に入力されたパイロットシンボルA2は平均化回路201によりパイロットシンボルA2に含まれる複数のパイロットシンボルの平均が求められ、次に規格化回路202において規格化される。この規格化された値ξ’2は一旦、記憶部203に記憶される。
次に先に求められ記憶部203に記憶されているパイロットシンボルA1の規格化された平均値ξ’1と今回求められたパイロットシンボルA2の規格化された平均値ξ’2との内積値が内積演算回路(内積演算手段)204により求められ、記憶部(記憶手段)205に記憶される。
次に同様にフェージング変動検出部101に入力されたパイロットシンボルA3は平均化回路201によりパイロットシンボルA3に含まれる複数のパイロットシンボルの平均が求められ、次に規格化回路202において規格化される。この規格化された値ξ’3は一旦、記憶部203に記憶される。次に先に求められ記憶部203に記憶されているパイロットシンボルA2の規格化された平均値ξ’2と今回求められたパイロットシンボルA3の規格化された平均値ξ’3との内積値が内積演算回路204により求められ、記憶部205に記憶される。
このようにしてフェージング変動検出部101に入力されたパイロットシンボルA1からA5までの4つの内積値ξ’1〜ξ’4が記憶部205に記憶される。平均化回路206は記憶部205に記憶された4つの内積値ξ’1〜ξ’4をもとに内積値の平均を求め、パイロットシンボル数判定部102に出力する。
なお、次回のフェージング変動検出はパイロットシンボルブロックA6の分をサンプリングして、時間が最も経過したパイロットシンボルブロックA1の分を廃棄するようにして更新すれば、次の更新されたフェージング変動の平均値化された内積値が求められる。このようにしてフェージング変動の平均値化された内積値は順次更新される。
また、この例ではパイロットシンボルはA1〜A5を使って4つの内積値ξ’1〜ξ’4の平均値を求めたが、これに限定されない。例えばA2〜A4を使って2つの内積値の平均値を求めてもよい。
ステップS1でパイロットシンボルの正規化され平均化された内積値がフェージング変動検出値として出力されると、ステップS2ではこのフェージング変動検出値に基づきパイロットシンボル数が判定される。具体的には、例えばパイロットシンボル数判定部102には予めフェージング変動検出値に対応するパイロットシンボルのブロック数が上記内積値に対応して記憶されており、フェージング変動検出部101から入力された内積値(フェージング変動値)に対応するパイロットシンボルブロック数が選択されて出力される。
パイロットシンボル数判定部102に記憶される内積値(フェージング変動検出値)とパイロットシンボル数の対応関係の一例を示すと下記のようになる。
内積値>0.3・・・・・パイロットシンボルブロック数”5”以上
0.3≧内積値>0.2・・・・・パイロットシンボルブロック数”4”
0.2≧内積値>0.1・・・・・パイロットシンボルブロック数”3”
0.1≧内積値 ・・・・・パイロットシンボルブロック数”2”
この内積値とパイロットシンボルのブロック数との対応は一例であって、これ以外の対応関係とすることができることは言うまでもない。この例ではパイロットシンボルブロック数を”2”以上としている。
内積値が”0.3”を越える緩慢なフェージング状態が継続すると、チャネル推定に使用するパイロットシンボル数は”5”を初期値として増加していく。
ステップS3で、ステップS2で判定されたパイロットシンボルブロック数が”5”以上か否かが判定される。NOの場合(”5”未満)はフェージング変動が急峻であるとしてステップS9に進み、ステップS2で判定されたパイロットシンボルブロック数をチャネル推定に使用すると判定する。
ステップS9でパイロットシンボルブロック数が判定されると、ステップS6に進み判定されたパイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値演算手段103によりチャネル推定値が演算される。この場合のチャネル推定値の演算については図4を参照し<ケース3>として後述する。次にステップS7に進み、ステップS6で使用したパイロットシンボルブロック数とこのとき求められたチャネル推定値が記憶部104に記憶される。この記憶部104に記憶されるパイロットシンボルブロック数とチャネル推定値は先の値に上書きして更新するように記憶される。
ステップS3で、YESの場合(”5”以上)はフェージング変動が緩慢であるとしてステップS4に進む。ステップS4において、記憶部104に記憶された前回のパイロットシンボルブロック数が”5”以上か否かがチェックされる。すなわち緩慢なフェージングであれば記憶部104に記憶されている先のパイロットシンボル数は”5”以上になっている。したがって、ステップS4において記憶部104に記憶されている先のパイロットシンボル数を参照して”5”以上であればステップS5に進み、パイロットシンボルのブロック数を記憶部104に保存されている値に対し1つ増加した値をチャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数と判定する。
ステップS5でパイロットシンボルブロック数が判定されるとステップS6に進み、判定されたパイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値演算手段103によりチャネル推定値が演算される。この場合のチャネル推定値の演算については図4を参照し<ケース2>として後述する。この場合、記憶部104に保存されている先のチャネル推定値を利用して新たなチャネル推定値を求める。
ステップS6でチャネル推定値を求めた後、ステップS7に進み、ステップS6で使用したパイロットシンボルブロック数とこのとき求められたチャネル推定値が記憶部104に記憶される。この記憶部104に記憶されるパイロットシンボルブロック数とチャネル推定値は先の値に上書きして更新するように記憶される。
ステップS4において記憶部104に記憶されている先のパイロットシンボルブロック数が”5”未満であればステップS8に進みパイロットシンボルブロック数を判定する。この場合のパイロットシンボルブロック数は、ステップS8が急峻なフェージングから緩慢なフェージングに変わったときに通過するステップとなるので、初期値の”5”と判定される。
ステップS8でパイロットシンボルブロック数が判定されるとステップS6に進み、判定されたパイロットシンボルブロック数”5”を使用してチャネル推定値演算手段103によりチャネル推定値が演算される。この場合のチャネル推定値の演算については図4を参照し<ケース1><ケース4>として後述する。
次に、ステップS7に進み、ステップS8で使用したパイロットシンボルブロック数とこのとき求められたチャネル推定値が記憶部104に記憶される。この記憶部104に記憶されるパイロットシンボルブロック数とチャネル推定値は先の値に上書きして更新するように記憶される。
次に、本実施の形態におけるチャネル推定値の演算動作を図4の例を用いて更に詳しく説明する。図4では、チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数の初期の最大値を”5”とした場合を例にして説明する。すなわち演算を開始するためのパイロットシンボルブロック数の初期として”5”がデフォルト値として設定されている。また、受信された信号からチャネル推定演算1回毎に最大5つのパイロットシンボルブロックをサンプリングできるものとする。すなわち、パイロットシンボルブロックのターゲットの最大値は”5”とする。
<ケース1>
まず、フェージング変動検出部101において、受信された5つの受信パイロットシンボルA1〜A5からフェージング変動が緩慢であるとして最初に検出された場合、受信された信号からターゲットとして検出できるパイロットシンボルブロックの数が初期の最大値25”を越えることができないため、パイロットシンボル数判定部102はチャネル推定値の演算に使用するパイロットシンボルブロック数をデフォルト値として設定されている5と判定する。すなわち、パイロットシンボル系列Z1の受信パイロットシンボルA1〜A5までを使用する。
この場合チャネル推定値演算部103は、チャネル推定値をξ”1とし、チャネル推定値ξ”1を、
ξ”1=(A1P*+A2P*+A3P*+A4P*+A5P*)/5・・・・・(1)
として求める。ここで、P*は既知パイロットシンボルPの複素共役である。
求められたξ”1はチャネル推定値演算部103からデータシンボル補正部8に入力され、データシンボル補正部8はデータシンボル系列のブロックD1にチャネル推定値ξ”1を適用してデータシンボルブロックD1におけるデータシンボルを補正する。
チャネル推定値ξ”1とチャネル推定値ξ”1を求めるために使用したパイロットシンボルの数”5”は記憶部104に上書きして記憶させておく。
なお、この<ケース1>は、図5において、ステップS1→S2→S3→S4→S8→S6→S7をルートとする動作フローとなる。
<ケース2>
次のチャネル推定値ξ”2を求めるために、同様に受信された5つのターゲットとなる受信パイロットシンボルA2〜A6からフェージング変動検出部101でフェージング変動が検出される。この結果、緩慢なフェージング変動であるとして検出された場合、緩慢な状態が継続したので、パイロットシンボル数判定部102は、パイロットシンボルブロック数を先のパイロットシンボル数”5”に”1”を加えて”6”であると判定する。パイロットシンボル系列Z2は、このときの状態を示したもので、チャネル推定値演算部103はパイロットシンボルブロックA1〜A6までの6個のパイロットシンボルブロックを用いてチャネル推定値の演算を行う。
チャネル推定値の演算を行う際に、受信された信号からはパイロットシンボルブロックを最大5個まで検出することができるが、6個のパイロットシンボルを受信データから検出することはできない。このために先にパイロットシンボル系列Z1で求めて記憶部104に記憶されたチャネル推定値ξ”1と、チャネル推定値ξ”1を求めるのに使用したパイロットシンボルのブロック数を利用する。
すなわち、パイロットシンボルA6の平均値をξ6、今回求めるチャネル推定値をξ”2
として、チャネル推定値演算部103はチャネル推定値ξ”2を
ξ”2=(ξ”1×5+A6P*)/6・・・・・・(2)
として求める。
これは(1)式と(2)式から明らかなように、
ξ”2=(A1P*+A2P*+A3P*+A4P*+A5P*+A6P*)/6・・・・(3)
と同じであり、等価的に受信パイロットシンボルブロックA1〜A6までの6個のパイロットシンボルブロックを用いてチャネル推定値を演算したことになっている。
求められたξ”2はチャネル推定値演算部103からデータシンボル補正部8に入力され、データシンボル補正部8はデータシンボル系列のブロックD2にチャネル推定値ξ”2を適用してデータシンボルブロックD2におけるデータシンボルを補正する。
チャネル推定値ζ”2とチャネル推定値ξ”2を求めるために使用したパイロットシンボルのブロック数”6”は記憶部104に上書きして記憶させておく。
以後、仮に緩慢なフェージング変動が継続すれば、3回目以降は
ξ”3=(A1P*+A2P*+A3P*+A4P*+A5P*+A6P*+A7P*)/7・・・・(4)
=(ξ”2×6+A7P*)/7 ・・・・(5)
となるが、n回目の
ξ”n=(A1P*+A2P*+A3P*+A4P*+A5P*+A6P*+…+An+4P*)/(n+4)・・・(6)
を、記憶部104に上書きして記憶されたn−1回目のチャネル推定値ξ”n−1とn−1回目のパイロットシンボルの数n+3、及び新たに受信パイロットシンボルブロックAn+4から求めたAn+4P*を利用して、
のように演算することができる。
n回目のときは、等価的に受信パイロットシンボルA1からAn+4までのn+4個のパイロットシンボルを用いてチャネル推定値を演算したことになっている。このように緩慢なフェージング変動が継続した場合にはパイロットシンボル数が等価的に増加していくことになる。
また、上記(7)式を更に一般化すれば、nを任意の整数、mをパイロットシンボルブロックの受信可能最大数としたとき、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶した前記パイロットシンボルブロック数に1を加算して新たなパイロットシンボルブロック数とし、n回目のチャネル推定値ξ”nを、フェージング変動の緩慢な状態が継続してn回検出されたときのパイロットシンボルブロック数をm+n−1、フェージング変動の緩慢な状態が継続してn−1回検出されたときのチャネル推定値をξ”n−1、フェージング変動の緩慢な状態が継続してn−1回検出されたときのパイロットシンボルブロック数をm+n−2、及びフェージング変動の緩慢な状態が継続してn回検出されたときに新たに求められるパイロットシンボルの平均値をξ’n+4として、n回目のチャネル推定値ξ”nを
ξ”n=(ξ”n−1×(m+n−2)+ξ’m+n−1)/(m+n−1)・・・・・・(8)
と演算することができる。
上記のようにチャネル推定すれば、携帯電話機(移動無線通信装置)100が移動しないで同じ場所に留まっている場合などは緩慢なフェージング変動が継続するものと考えられ、高精度にチャネル推定を行うことができる。
なお、この<ケース2>は、図5において、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7をルートとする動作フローとなる。
<ケース3>
さて、図4の例では、次のZ3において急峻なフェージング変動が検出されたとしている。
チャネル推定値ξ”3を求めるために、同様に受信された5つのターゲットとなる受信パイロットシンボルブロックA3〜A7からフェージング変動検出部101でフェージング変動が検出される。この結果、急峻なフェージング変動であるとして検出された場合、チャネル推定値の劣化を防ぐため、先に求めて記憶部104に記憶されているチャネル推定値ξ”2と、チャネル推定値ξ”2を求めるのに使用したパイロットシンボルの数”6”は採用しない。この場合には直ちにパイロットシンボル数判定部102で求めた”5”未満であるパイロットシンボル数を採用する。
このときのパイロットシンボル系列Z3では急峻なフェージングのため、フェージング変動検出部101において、パイロットシンボル数が”3”と検出されたとすると、チャネル推定値演算部103はチャネル推定値ξ”3を、
ξ”3=(A4P*+A5P*+A6P*)/3・・・(9)
として演算する。
求められたξ”3はチャネル推定値演算部103からデータシンボル補正部8に入力され、データシンボル補正部8はデータシンボル系列のブロックD3にチャネル推定値ξ”3を適用してデータシンボルブロックD3におけるデータシンボルを補正する。
このように緩慢なフェージング変動から急峻なフェージング変動に変化したときは、チャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数とチャネル推定値は次回のチャネル推定の演算に使用しないので、これらの値を記憶部104に上書き記憶させても良いが、記憶部104に記憶されたチャネル推定値とパイロットシンボルのブロック数をクリアしてもよい。あるいは急峻なフェージング変動であることを示す特定の値を記憶させても良い。
この演算方法からわかるように、フェージング変動が緩慢な状態から急峻な状態に変化したときはこの変化に直ちに応答することができる。例えば車に乗り込んで発車したような場合、この状況の変化に即応することができる。
なお、この<ケース3>は、図5において、ステップS1→S2→S3→S9→S6→S7をルートとする動作フローとなる。
<ケース4>
次のチャネル推定値ξ”4を求めるために、同様に受信された5つのターゲットとなるパイロットシンボルブロックA4〜A8からフェージング変動検出部101でフェージング変動が検出される。この結果、緩慢なフェージング変動であるとして検出された場合、フェージング変動が急峻な状態から緩慢な状態になったので、パイロットシンボル数判定部102はパイロットシンボルのブロック数をデフォルト値として設定された”5”であると判定する。
このとき、パイロットシンボルブロックA7、A8の平均値をξ’7、ξ’8、チャネル推定値をξ”4とすると、チャネル推定値演算部103はチャネル推定値ξ”4を
ξ”4=(A4P*+A5P*+A6P*+A7P*+A8P*)/5・・・(10)
として演算する。
なお、この<ケース4>は動作としては<ケース1>と同じになる。すなわち、図5において、ステップS1→S2→S3→S4→S8→S6→S7をルートとする動作フローとなる。
以上、<ケース1>乃至<ケース4>について説明したが、これ以降はZ1系列で説明したことと同様であるから説明は省略する。
以上のように、緩慢なフェージング環境下においては、チャネル推定に使用するパイロットシンボルブロック数を増やし、チャネル推定精度を向上させることが可能となる。
また、急峻なフェージング環境下において、従来技術のように重み付け係数を求めて重み付けの演算をするというようなことなくチャネル推定精度を向上させることが可能となる。
上記説明では、初期の最大値として5つのパイロットシンボルブロック数を用いているが、本例は一例であり、あらゆるパイロットシンボルブロック数を適用することが考えられる。
(フェージング変動を検出する他の例)
上記のフェージング変動検出部は、パイロットシンボル間の内積値を求めてフェージング変動を検出したが、フェージング変動を検出する他の例として、携帯電話機(移動無線通信装置)100の速度を検出して、フェージング変動の大きさを評価することもできる。この場合には図3におけるフェージング変動検出部101を携帯電話機100の速度を検出する回路101’に置き換えればよい。
この場合、フェージング変動検出部101’からは正規化ドップラー周波数fdTsに相当する値を出力し、この出力をもとにパイロットシンボルブロック数判定部102は、例えば下記のような判定を行う。
0.5≦fdTs<1・・・・・・・パイロットシンボルブロック数を2つにする。
0.1≦fdTs<0.5・・・・・パイロットシンボルブロック数を3つにする。
0.01≦fdTs<0.1・・・・パイロットシンボルブロック数を4つにする。
fdTs<0.01・・・パイロットシンボルブロック数を5つ以上にする。
但し、fdはドップラー周波数、Tsは1シンボルタイミングである。fdは、携帯電話機100の速度をv、搬送波の波長をλとするとfd=v/λで表される。
また、速度の検出にはGPS(Global Positioning System)を利用した速度検出装置が知られており、これを使用することができる。すなわち、複数のGPS衛星からの電波を受信して現在位置を検出し、所定時間後の現在位置との差から速度を検出することができる。
なお、上記の実施例においては、パイロットシンボルのブロックに1つのパイロットシンボルがある場合について説明したが、パイロットシンボルブロックに複数のパイロットシンボルが存在する場合についても、本発明を適用することができるのは言うまでもない。
以上具体的な実施の形態について説明したが、上記チャネル補正演算に係る回路は、ICなど、1チップ化した無線通信機能を有する半導体装置(無線通信機能を有する半導体デバイス)として製造することもでき、このようにして製造すれば各応用分野に安価な部品として供給することができる。この場合、チャネル補正演算に係る回路をどの様に区分けして1チップ化するかは適宜選択することができる。また、上記の実施の形態で説明したものに限らず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できることは言うまでもない。
Claims (39)
- 1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、
チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定するパイロットシンボル数判定手段と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく記憶手段と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求めるチャネル推定値演算手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置。 - 1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、
チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定するパイロットシンボル数判定手段と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、
演算された前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく記憶手段を備え、
前記チャネル推定値演算手段は、判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を求めることを特徴とする移動無線通信装置。 - 1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、
パイロットシンボルを用いてチャネル推定する際、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、固定されている前記パイロットシンボルブロックの受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、
演算された前記チャネル推定値を先に記憶されたチャネル推定値に上書きして記憶する記憶手段を備え、
前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶した前記チャネル推定値を使用して新たなチャネル推定値を演算する手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置。 - 1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの受信可能最大数が固定されている移動無線通信装置において、
フェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定するパイロットシンボル数判定手段と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を用いてチャネル推定する際、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、固定されている前記パイロットシンボルブロックの受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段と、
前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段を備え、
前記チャネル推定値演算手段は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶した前記パイロットシンボルブロック数に所定数を加算した新たなパイロットシンボルブロック数、記憶した前記チャネル推定値、及び今回検出されたパイロットシンボルブロックに基づいて新たなチャネル推定値を演算し、
前記記憶手段は、今回演算されたチャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を前記記憶手段に先に記憶した前記チャネル推定値と前記パイロットシンボルブロック数にそれぞれ上書きして記憶することを特徴とする移動無線通信装置。 - 前記パイロットシンボルブロックは、データシンボル系列に対し並列なパイロットシンボル系列内に配置されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の移動無線通信装置。
- 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、
チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を、フェージング変動に応じてパイロットシンボルブロック数の検出可能最大値を越えて可変するチャネル推定手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置。 - 前記フェージング変動は、パイロットシンボルの内積値により求めることを特徴とする請求項6記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記内積値に対応して求めることを特徴とする請求項7記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項7又は8記載のいずれかに記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、正規化された内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の移動無線通信装置。
- 前記フェージング変動は、移動無線通信装置の移動速度により求めることを特徴とする請求項6記載の移動無線通信装置。
- 前記移動速度は、GPSの位置情報から求めることを特徴とする請求項11記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記移動速度に対応して求めることを特徴とする請求項11又は12記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、前記移動速度を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項13記載の移動無線通信装置。
- 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、ドップラー周波数をfd、1シンボルタイミングをTsとして、正規化ドップラー周波数fdTsにより前記移動速度を区分して求めることを特徴とする請求項13又は14記載の移動無線通信装置。
- 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、
チャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段と、
予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を演算するチャネル推定値演算手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置。 - 前記チャネル推定値演算手段は、
予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたとき、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数に1を加算したパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項16記載の移動無線通信装置。 - 前記チャネル推定値演算手段は、
予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項16記載の移動無線通信装置。 - 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、
フェージング変動を検出するフェージング変動検出手段と、
前記フェージング変動検出手段で検出されたフェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定するパイロットシンボルブロック数判定手段と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求めるチャネル推定値演算手段と、
前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する記憶手段を備え、
前記チャネル推定値演算手段は、前記フェージング変動検出手段により予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定し、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、前記記憶手段に記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする移動無線通信装置。 - パイロットシンボルを受信してチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置において、チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて可変するチャネル推定手段を備えたことを特徴とする移動無線通信装置。
- チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定する工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求める工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - チャネル推定値を求めるために必要なパイロットシンボルブロック数をフェージング変動に応じて判定する工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を演算する工程と、
演算された前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶させておく工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数が所定の数を越えたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定値を求める工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - パイロットシンボルを用いてチャネル推定する際予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたとき、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの固定された受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算する工程と、
演算された前記チャネル推定値を先に記憶されたチャネル推定値に上書きして記憶する工程と、
予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶した前記チャネル推定値を使用して新たなチャネル推定値を演算する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - フェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定する工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を用いてチャネル推定する際予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が検出されたときは、1回のチャネル推定演算に使用するパイロットシンボルブロックの固定された受信可能最大数を初期値としてチャネル推定値を演算する工程と、
前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する工程を備え、
前記チャネル推定値を演算する工程は、予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶したパイロットシンボルブロック数に所定数を加算した新たなパイロットシンボルブロック数、記憶した前記チャネル推定値、及び今回検出されたパイロットシンボルブロックに基づいて新たなチャネル推定値を演算する工程と、
今回演算されたチャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を、先に記憶した前記チャネル推定値と前記パイロットシンボルブロック数にそれぞれ上書きして記憶する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - パイロットシンボルブロックが、データシンボル系列に対し並列なパイロットシンボル系列内に配置されたことを特徴とする請求項21乃至24のいずれか一項に記載のチャネル推定値演算方法。
- 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、
チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を、フェージング変動に応じてパイロットシンボルブロック数の検出可能最大値を越えて可変することを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - 前記フェージング変動は、パイロットシンボルの内積値により求めることを特徴とする請求項21記載のチャネル推定値演算方法。
- チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記内積値に対応して求めることを特徴とする請求項27記載のチャネル推定値演算方法。
- チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記内積値を区分して、
該区分に対応して求めることを特徴とする請求項27又は28記載のいずれかに記載のチャネル推定値演算方法。 - 前記チャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数は、正規化された内積値を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項27乃至29のいずれか一項に記載のチャネル推定値演算方法。
- 前記フェージング変動は、移動無線通信装置の移動速度により求めることを特徴とする請求項26記載のチャネル推定値演算方法。
- 前記移動速度は、GPSの位置情報から求めることを特徴とする請求項31記載のチャネル推定値演算方法。
- チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記移動速度に対応して求めることを特徴とする請求項31又は32記載のチャネル推定値演算方法。
- チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、前記移動速度を区分して、該区分に対応して求めることを特徴とする請求項33記載のチャネル推定値演算方法。
- チャネル推定に用いる前記パイロットシンボルブロック数は、正規化ドップラー周波数fdTsにより前記移動速度を区分して求めることを特徴とする請求項33又は34記載のチャネル推定値演算方法。
- 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、
チャネル推定値とチャネル推定に使用したパイロットシンボルブロック数を記憶する工程と、
予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定する工程を備えたことを特徴とするチャネル推定値演算方法。 - 前記チャネル推定する工程は、
予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたとき、記憶された前記パイロットシンボルブロック数に1を加算したパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項36記載のチャネル推定値演算方法。 - 前記チャネル推定する工程は、
予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とする請求項36記載のチャネル推定値演算方法。 - 基地局からデータシンボルとパイロットシンボルを受信して、前記パイロットシンボルにより基地局との間の前記データシンボルのチャネルを推定する機能を備えた移動無線通信装置のチャネル推定値演算方法において、
フェージング変動を検出する工程と、
前記フェージング変動を検出する工程で検出されたフェージング変動に応じてチャネル推定に用いるパイロットシンボルブロック数を判定する工程と、
判定された前記パイロットシンボルブロック数を使用してチャネル推定値を求める工程と、
前記チャネル推定値とチャネル推定に使用した前記パイロットシンボルブロック数を記憶する工程を備え、
前記チャネル推定値を求める工程は、前記フェージング変動を検出する工程により予め区分したフェージング変動の緩慢な状態が継続して検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数と前記チャネル推定値を使用してチャネル推定し、予め区分したフェージング変動の急峻な状態が検出されたときは、記憶された前記パイロットシンボルブロック数を破棄して、新たに判断されたパイロットシンボルブロック数と、新たに検出したパイロットシンボルの平均値を使用してチャネル推定することを特徴とするチャネル推定値演算方法。
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