JPWO2016002106A1 - 受信装置、受信方法及び受信プログラム - Google Patents

Abstract

ＩＣＩ低減処理における複素乗算回数を削減し、またディジタル信号処理の量子化ビット制限による特性劣化の影響を軽減すること。受信装置において、複数のパスで無線信号を受信し、複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う拡張ＣＰ加算部（１０２）と、欠損したシンボルを加算した後の受信信号をフーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換するＦＦＴ（１０４−１及び１０４−２）と、を備える。

Description

本発明は、受信装置、受信方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関し、例えばＯＦＤＭ受信装置、ＯＦＤＭ受信方法及びＯＦＤＭ受信プログラムを記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。

近年、各種無線通信システムに直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が採用されている。このＯＦＤＭ方式は複数搬送波を用いた並列伝送により、シンボル長を長くできるため、周波数選択性を有するマルチパス通信路においても簡易な受信機構成にて受信信号を等化できる。

一般にＯＦＤＭ方式では、マルチパス通信路間の遅延に対応するためにＯＦＤＭシンボル間にサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）を設ける。図１０は、送信側のＣＰ付加処理を説明する模式図である。送信側において、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によりＯＦＤＭシンボル６０１を生成する。そして送信側において、ＯＦＤＭシンボル６０１の末尾６０２をコピーしてＣＰ６０３を生成し、ＯＦＤＭシンボル６０１の直前に付加される。

通常、ＣＰ長はマルチパス通信路間の遅延広がりを考慮して設計される。しかし、遅延広がりがＣＰ長を超過した場合、時間方向の前後のＯＦＤＭシンボルが干渉することにより、ＯＦＤＭシンボル間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）および周波数方向のサブキャリアが干渉するサブキャリア間干渉（ＩＣＩ：Ｉｎｔｅｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が発生して受信特性が劣化する。

ＩＳＩは、受信側の高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うＯＦＤＭシンボルの前後に配置されたＯＦＤＭシンボルがＣＰ長を越えてＦＦＴ窓に漏れ込むことにより生じる干渉である。一方、ＩＣＩは、遅延広がりがＣＰ長を越えることにより通信路行列が非巡回行列になり、ＦＦＴにて通信路行列が対角化されないことにより生じるサブキャリア間の干渉である。

上記問題を解決するための技術として、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び非特許文献１にて開示されている受信装置が知られている。例えば、非特許文献１では、ＣＰ長に相当するカード区間を越える遅延広がりが存在する環境下において、復号後信号を用いてＩＳＩレプリカおよびＩＣＩレプリカを生成した後、受信信号からＩＳＩレプリカおよびＩＣＩレプリカを減算する。

図１１は、従来の受信装置の一例を示す図である。具体的には図１１は、非特許文献１にて開示されている受信装置を説明のために簡略化したブロック図である。図１１の非特許文献１にて開示されている受信装置は、ＩＳＩ除去部７０１と、ＩＣＩ除去部７０２と、最適検出フィルタ部７０３と、復号部７０４と、シンボルレプリカ生成部７０５と、ＩＳＩレプリカ生成部７０６と、ＩＣＩレプリカ生成部７０７から構成される。以降ではＩＣＩ低減処理に関連するＩＣＩレプリカ生成部７０７とＩＣＩ除去部７０２の構成について説明する。

ＩＣＩレプリカ生成部７０７は、シンボルレプリカ生成部７０５において生成されたシンボルレプリカと、送受信装置間の伝送路のインパルス応答であるチャネル推定値とを用い、ＩＣＩレプリカを生成する。具体的には、ＩＣＩレプリカ生成部７０７は、チャネル推定値から生成される通信路行列の非巡回行列およびフーリエ変換行列を行列乗算することにより、ＩＣＩチャネル行列を計算する。次にＩＣＩチャネル行列およびシンボルレプリカベクトルを乗算することにより、ＩＣＩレプリカを生成する。そして、ＩＣＩレプリカ生成部７０７は、ＩＣＩレプリカをＩＣＩ除去部７０２に出力する。

ＩＣＩ除去部７０２は、ＩＳＩ除去部７０１においてＩＳＩ除去された受信信号からＩＣＩレプリカを減算する。そして、ＩＣＩ除去部７０２は、減算後の受信信号を最適検出フィルタ部７０３に出力する。なお、最適検出フィルタ部７０３は、ＦＦＴ処理およびチャネル等化を同時に行う。

以上に説明したように非特許文献１に開示されている受信装置のＩＣＩ低減処理では、周波数軸上においてサブキャリア毎にＩＣＩレプリカを計算し、ＩＣＩレプリカを受信信号から減算している。

特開２０１０−１７８２７３号公報 国際公開第２００７／０３２４９７号 特開２００５−７９９１１号公報

Ｓ．Ｓｕｙａｍａ，Ｈ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｋ．Ｆｕｋａｗａ，“Ａ ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｔｕｒｂｏ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ，”ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．Ｅ８８−Ｂ，ｎｏ．１，Ｊａｎ．２００５．

非特許文献１に開示された技術では、ＩＣＩレプリカ生成部７０７において非巡回行列である通信路行列およびフーリエ変換行列との行列乗算を必要とするため、複素乗算回数が多く受信装置の複雑度が増大する。具体的には非特許文献１に開示された技術では、ＦＦＴポイント数をＮとすると、ＩＣＩ低減に必要な複素乗算回数の概算は数式（１）で表され、ＦＦＴポイント数が増えるに従って複素乗算回数が大幅に増大する。

また、ＩＣＩチャネル行列の信号ダイナミックレンジが大きいため、ディジタル信号処理の量子化ビット制限による特性劣化が懸念される。

本発明の目的は、無線受信信号に対するフーリエ変換において演算回数を削減し、またＣＰ長以上の遅延による受信特性の劣化を軽減する受信装置、受信方法及び受信プログラムを提供することにある。

本発明の受信装置は、複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算手段と、前記加算手段において、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換するフーリエ変換手段と、を備えるようにした。

本発明の受信方法は、複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算行程と、前記加算行程において、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換するフーリエ変換行程と、を備えるようにした。

本発明の非一時的なコンピュータ可読媒体は、複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算ステップと、前記加算ステップにおいて、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換し、変換後の信号を出力するフーリエ変換ステップと、を備える受信プログラムを記憶するようにした。

本発明によれば、無線受信信号に対するフーリエ変換において演算回数を削減し、またＣＰ長以上の遅延による受信特性の劣化を軽減することができる。

本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る拡張ＣＰレプリカ生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるＯＦＤＭシンボルレプリカ処理を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る受信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る拡張ＣＰレプリカ生成処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるマルチパスで受信した信号の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるマルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルの例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるマルチパスで受信した信号のチャネル推定値の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるＣＰ区間外選択部１１１が選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるチャネル畳み込み乗算部２０２によって畳み込み乗算された後の信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における拡張レプリカＣＰ選択部２０３が選択した拡張ＣＰレプリカ信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における拡張ＣＰレプリカシフト部２０４によってシフトされた信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１におけるＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る拡張ＣＰレプリカ生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２におけるマルチパスで受信した信号の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２におけるマルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルの例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２におけるマルチパスで受信した信号のチャネル推定値の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２におけるＣＰ区間外選択部１１１が選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２におけるチャネル乗算部４０１によって畳み込み乗算された後の信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における拡張ＣＰレプリカとして選択された信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における拡張ＣＰレプリカシフト部４０３によってシフトされた信号の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における各パス成分を加算した信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 送信側のＣＰ付加処理を説明する模式図である。 従来の受信装置の一例を示す図である。

本発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１では、マルチパス通信路の遅延広がりがＣＰ長を超過する環境下において、ＩＳＩおよびＩＣＩの影響を低減して復調を行う。一例として、本発明の実施の形態１は、伝送方式にＯＦＤＭ、受信アンテナ数２本とした場合を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図１において、受信装置１０は、無線受信部１００と、ＩＳＩ除去部１０１と、拡張ＣＰ加算部１０２と、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３と、ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２と、等化フィルタ部１０５と、復調部１０６と、復号部１０７と、シンボルレプリカ生成部１０８と、ＩＦＦＴ１０９と、ＩＳＩレプリカ生成部１１０と、ＣＰ区間外選択部１１１と、拡張ＣＰレプリカ生成部１１２と、チャネル推定部１１３を備える。

無線受信部１００は、アンテナを介して受信した受信信号に対して、ベースバンド（基底周波数帯域）周波数への変換、ローパスフィルタ、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；自動利得制御）、及びＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ；アナログ／ディジタル）変換の各処理を行う。そして、無線受信部１００は、処理後の受信信号をＩＳＩ除去部１０１に出力する。

ＩＳＩ除去部１０１は、ＩＳＩレプリカ生成部１１０から出力されたＩＳＩレプリカを用いて受信信号からＩＳＩを除去する。具体的にはＩＳＩ除去部１０１は、受信信号からＩＳＩレプリカを減算して拡張ＣＰ加算部１０２へ出力する。

拡張ＣＰ加算部１０２は、複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う。具体的には、拡張ＣＰ加算部１０２は、拡張ＣＰレプリカ生成部１１２から出力された拡張ＣＰレプリカを用いて、ＩＳＩ除去後の受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う。具体的には、拡張ＣＰ加算部１０２は、ＩＳＩ除去後の受信信号に拡張ＣＰレプリカを加算してＦＦＴ１０４−１及び１０４−２へ出力する。なお、初回等化時の場合、ＩＳＩレプリカおよび拡張ＣＰレプリカが生成されないため、ＩＳＩレプリカおよび拡張ＣＰレプリカを初期化してゼロに設定しても良い。

ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３は、拡張ＣＰ加算部１０２から拡張ＣＰ加算後の受信信号を参照し、ＦＦＴ処理するタイミングを決定する。ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３は、決定したＦＦＴ処理するタイミングの情報をＦＦＴ１０４−１及び１０４−２、ＩＳＩレプリカ生成部１１０、ＣＰ区間外選択部１１１および拡張ＣＰレプリカ生成部１１２へ出力する。なお、ＦＦＴ処理するタイミングは、受信信号中のＯＦＤＭシンボルのＣＰを利用した自己相関方式や既知のリファレンス信号を利用した相互相関方式により求めることができる。

ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２は、拡張ＣＰ加算部１０２から出力された拡張ＣＰ加算後の受信信号を、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３から出力されたＦＦＴ窓内のタイミングで高速フーリエ変換する。具体的には、ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２は、それぞれ受信アンテナ毎にＦＦＴ窓の先頭タイミングを開始位置とする高速フーリエ変換処理を行う。そして、ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２は、変換後の受信信号を等化フィルタ部１０５へ出力する。なお、ＦＦＴの代わりに離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いても良い。

等化フィルタ部１０５は、ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２から出力されたＦＦＴ後の受信信号を等化する。具体的には等化フィルタ部１０５は、受信アンテナ毎のＦＦＴ後信号を等化ウェイトに従って合成し、受信アンテナ合成後の等化後信号を得る。そして、等化フィルタ部１０５は、受信アンテナ合成後の等化後信号を復調部１０６へ出力する。等化ウェイトには、例えば受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を最大化する等化ウェイトを用いても良い。そして、等化ウェイトの算出方法には、各種の従来技術の文献に記載されている方法が適用できる。

復調部１０６は、受信アンテナ合成後の等化後信号をビットごとの軟判定情報に変換する。そして、復調部１０６は、軟判定情報を復号部１０７へ出力する。

復号部１０７は、復調部１０６から出力された軟判定情報を誤り訂正復号する。そして、復号部１０７は、信頼度が向上した誤り訂正後の軟判定情報をシンボルレプリカ生成部１０８へ出力する。誤り訂正復号には例えば畳み込み復号やターボ復号が用いられる。なお、復号部１０７は、軟判定情報の代わりに硬判定情報である２値情報を出力しても良い。この場合、復号部１０７は、誤り訂正復号とともに、軟判定情報に対して予め設定した閾値を用いて２値判定を行うことが好適である。

シンボルレプリカ生成部１０８は、復号部１０７から出力された復号後の軟判定情報をソフトシンボルレプリカに変換する。そして、シンボルレプリカ生成部１０８は、ソフトシンボルレプリカをＩＦＦＴ１０９へ出力する。

ソフトシンボルレプリカには、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭ（６４ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が用いられる。また、軟判定情報からソフトシンボルレプリカへの変換方法は各種の従来技術文献に記載されている方法が適用できる。なお、シンボルレプリカ生成部１０８は、復号部１０７から硬判定情報である２値情報が入力された場合、ソフトシンボルレプリカの代わりにハードシンボルレプリカをＩＦＦＴ１０９へ出力する。

ＩＦＦＴ１０９は、シンボルレプリカ生成部１０８から出力されたソフトシンボルレプリカ（またはハードシンボルレプリカ）を逆高速フーリエ変換処理してＯＦＤＭシンボルレプリカを生成する。そして、ＩＦＦＴ１０９は、ＯＦＤＭシンボルレプリカをＩＳＩレプリカ生成部１１０および拡張ＣＰレプリカ生成部１１２へ出力する。なお、ＩＦＦＴの代わりに逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いても良い。

ＩＳＩレプリカ生成部１１０は、ＩＦＦＴ１０９から出力されたＯＦＤＭシンボルレプリカと、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３から出力されたＦＦＴ窓タイミングと、送受信装置間の通信路のインパルス応答であるチャネル推定値とを用い、ＩＳＩレプリカを生成する。具体的には、ＩＳＩレプリカ生成部１１０は、ＯＦＤＭシンボルレプリカとチャネル推定値を畳み込み乗算し、ＦＦＴ窓タイミングに基づいてＩＳＩレプリカを生成する。そして、ＩＳＩレプリカ生成部１１０は、ＩＳＩレプリカをＩＳＩ除去部１０１へ出力する。ＩＳＩレプリカの生成方法は例えば非特許文献１に開示された方法により生成できる。

ＣＰ区間外選択部１１１は、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３から出力されたＦＦＴ窓タイミングに基づいて、チャネル推定部１１３から出力されたチャネル推定値のうち、ＦＦＴ窓内先頭のＣＰ長に相当する区間から外れるチャネル推定値を選択する。そしてＣＰ区間外選択部１１１は、選択したチャネル推定値、すなわちＦＦＴ窓内先頭のＣＰ長に相当する区間から外れるチャネル推定値を拡張ＣＰレプリカ生成部１１２へ出力する。

拡張ＣＰレプリカ生成部１１２は、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３から出力されたＦＦＴ窓タイミングに基づき、ＩＦＦＴ１０９から出力されたＯＦＤＭシンボルレプリカ、及びＣＰ区間外選択部１１１から出力されたＣＰ区間外チャネル推定値から拡張ＣＰレプリカを生成する。そして、拡張ＣＰレプリカ生成部１１２は、拡張ＣＰレプリカを拡張ＣＰ加算部１０２へ出力する。

拡張ＣＰレプリカはマルチパスによるＦＦＴ窓内の自ＯＦＤＭシンボルの欠損成分に相当する信号である。この拡張ＣＰレプリカを受信信号に加算することにより、通信路行列が巡回行列となり、ＦＦＴ後に発生するＩＣＩを低減できる。拡張ＣＰレプリカ生成部１１２の詳細な構成は後述の図２を用いて説明する。

チャネル推定部１１３は、受信信号中のリファレンス信号と、リファレンス信号レプリカを用いて、チャネル推定値を算出する。そして、チャネル推定部１１３は、チャネル推定値をＩＳＩレプリカ生成部１１０及びＣＰ区間外選択部１１１へ出力する。なお、チャネル推定値は、例えば既知のリファレンス信号レプリカと受信リファレンス信号の相互相関処理により求めることができる。リファレンス信号レプリカは、シンボルレプリカ生成部で生成されたリファレンス信号に対応するレプリカを用いてもよい。また、リファレンス信号は、ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２でフーリエ変換されたリファレンス信号である。

このように本発明の実施の形態１では、マルチパスによるＦＦＴ窓内の自ＯＦＤＭシンボルの欠損成分に相当する信号として拡張ＣＰレプリカを生成し、この拡張ＣＰレプリカを受信信号に加算している。

次に、この拡張ＣＰレプリカを生成する詳細な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る拡張ＣＰレプリカ生成部の構成を示すブロック図である。図２に示す拡張ＣＰレプリカ生成部１１２の構成は、全てのパスにおいてＣＰを付加する前のＯＦＤＭシンボルの先頭を示すパス先頭タイミングが、ＦＦＴ窓タイミング以降に存在する場合に好適な例である。図２において、拡張ＣＰレプリカ生成部１１２は、末尾削除部２０１と、チャネル畳み込み乗算部２０２と、拡張ＣＰレプリカ選択部２０３と、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４とを備える。

末尾削除部２０１は、図１のＩＦＦＴ１０９から出力されたＯＦＤＭシンボルレプリカのうち、ＣＰ長に相当する末尾の区間を削除する。そして、末尾削除部２０１は、末尾の区間を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカをチャネル畳み込み乗算部２０２へ出力する。

末尾削除部２０１におけるＯＦＤＭシンボルレプリカの処理を図３に示す。図３は、本発明の実施の形態１におけるＯＦＤＭシンボルレプリカ処理を示す模式図である。末尾削除部２０１は、ＩＦＦＴ１０９から出力されるＯＦＤＭシンボルレプリカ３０１のうち、ＣＰ長に相当する末尾の区間を削除し、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカ３０２を生成する。

図２に戻り、拡張ＣＰレプリカ生成部の構成について説明する。チャネル畳み込み乗算部２０２は、末尾削除部２０１において末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカに、ＣＰ区間外選択部１１１から出力されたＣＰ区間外チャネル推定値を畳み込み乗算する。そして、チャネル畳み込み乗算部２０２は、畳み込み乗算後の信号を拡張ＣＰレプリカ選択部２０３へ出力する。

拡張ＣＰレプリカ選択部２０３は、チャネル畳み込み乗算部２０２において畳み込み乗算された信号に対して、図１のＦＦＴ窓タイミング決定部１０３からＦＦＴ窓タイミングを用い、ＦＦＴ窓の区間外となる信号を選択する。そして、拡張ＣＰレプリカ選択部２０３は、選択されたＦＦＴ窓の区間外となる信号を拡張ＣＰレプリカシフト部２０４へ出力する。

拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、ＦＦＴ窓区間外のＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号のうち、ＦＦＴ窓後方に区間外となるＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号をＦＦＴ窓内の先頭のタイミングにシフトすることにより拡張ＣＰレプリカを生成する。そして、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、拡張ＣＰレプリカを拡張ＣＰ加算部１０２へ出力する。

ＯＦＤＭベースの伝送方式はＦＦＴベースのブロック伝送方式であるため、ＯＦＤＭシンボルの末尾と先頭は連続した信号となる。したがって、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、拡張ＣＰレプリカ加算後の受信信号がＦＦＴ窓内にて欠損しないようにＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号を同一ＯＦＤＭシンボル内で巡回シフトさせる。

次に実施の形態１の受信装置の処理手順について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る受信処理を示すフローチャートである。具体的には、図４は、実施の形態１の受信装置におけるＩＳＩ除去、拡張ＣＰ加算及び復調の動作例を示したフローチャートである。図４のフローチャートはステップＡ０１からＡ１３により構成される。

ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３は、受信信号を参照してＦＦＴ窓タイミングを決定し、ステップＡ０２に移行する（ステップＡ０１）。

ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２は、ＦＦＴ窓タイミングに基づいて受信信号をＦＦＴ処理し、ステップＡ０３に移行する（ステップＡ０２）。

等化フィルタ部１０５は、ＦＦＴ処理した受信信号と等化ウェイトを乗算処理することにより受信アンテナ合成し、ステップＡ０４に移行する（ステップＡ０３）。

復調部１０６は、等化ウェイト乗算処理された等化後信号からビットごとの軟判定情報を生成し、ステップＡ０５移行する（ステップＡ０４）。

復号部１０７は、軟判定情報を誤り訂正復号処理して誤り訂正後の軟判定情報を生成し、ステップＡ０６に移行する（ステップＡ０５）。

ステップＡ０６では、ステップＡ０１からステップＡ１３の繰り返し処理が所定回数を経過したか否かを判定し、繰り返し回数が所定回数を経過してない場合はステップＡ０７に移行する。繰り返し回数が所定回数を経過した場合は処理を終了する。なお、送信信号に巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）が付加されている場合には、復号後の軟判定情報の硬判定結果を巡回冗長検査し、ＣＲＣ結果がＮＧの場合にステップＡ０７に移行し、ＣＲＣ結果がＯＫの場合に処理を終了しても良い。

シンボルレプリカ生成部１０８では、誤り訂正後の軟判定情報からソフトシンボルレプリカを生成し、ステップＡ０８に移行する（ステップＡ０７）。

ＩＦＦＴ１０９では、ソフトシンボルレプリカをＩＦＦＴ処理してＯＦＤＭシンボルレプリカを生成し、ステップＡ０９に移行する（ステップＡ０８）。

ＩＳＩレプリカ生成部１１０では、ＦＦＴ窓タイミングに基づいてソフトシンボルレプリカとチャネル推定値からＩＳＩレプリカを生成し、ステップＡ１０に移行する（ステップＡ０９）。

ＣＰ区間外選択部１１１は、チャネル推定値のうち、ＦＦＴ窓内先頭のＣＰ区間を外れるチャネル推定値を選択し、ステップＡ１１に移行する（ステップＡ１０）。チャネル推定値が繰り返し処理ごとに更新される場合は、繰り返し処理ごとにステップＡ１０を実行してＣＰ区間外チャネル推定値を更新しても良い。一方、チャネル推定値が繰り返し処理ごとに更新されない場合は、初回等化時にステップＡ１０を実行し、繰り返し１回目以降はステップＡ１０をスキップしてステップＡ１１に移行しても良い。

拡張ＣＰレプリカ生成部１１２では、ＦＦＴ窓タイミングに基づいてソフトシンボルレプリカとＣＰ区間外チャネル推定値から拡張ＣＰレプリカを生成し、ステップＡ１２に移行する（ステップＡ１１）。

ＩＳＩ除去部１０１では、受信信号からＩＳＩレプリカを減算し、ステップＡ１３に移行する（ステップＡ１２）。

拡張ＣＰ加算部１０２では、受信信号に拡張ＣＰレプリカを加算し、ステップＡ０１に移行する（ステップＡ１３）。

次に拡張ＣＰレプリカ生成処理の詳細な動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る拡張ＣＰレプリカ生成処理を示すフローチャートである。具体的には図５は、図４の拡張ＣＰレプリカ生成処理（ステップＡ１１）の詳細な動作例を示したフローチャートである。図５のフローチャートはステップＢ０１からＢ０４により構成される。

末尾削除部２０１は、ＯＦＤＭシンボルレプリカのうち、ＣＰ長に相当する末尾の区間を削除し、ステップＢ０２に移行する（ステップＢ０１）。

チャネル畳み込み乗算部２０２は、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカおよびＣＰ区間外チャネル推定値を畳み込み乗算し、ステップＢ０３に移行する（ステップＢ０２）。

拡張ＣＰレプリカ選択部２０３は、ＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号のうち、ＦＦＴ窓の区間外成分を選択し、ステップＢ０４に移行する（ステップＢ０３）。

拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、ＦＦＴ窓の区間外成分の選択後信号をシフトさせて拡張ＣＰレプリカを生成する（ステップＢ０４）。

次に図６Ａ−６Ｈを用いて、実施の形態１の信号処理について説明する。図６Ａ−６Ｈは、図１記載の受信装置のＣＰ区間外選択部１１１および拡張ＣＰレプリカ生成部１１２におけるＯＦＤＭシンボルレプリカから拡張ＣＰレプリカを生成するまでの一連の処理内容を示している。具体的には、図６Ａ−６Ｈは、ＣＰ付加前ＯＦＤＭシンボルの先頭を示すパス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミング以降に存在する場合における信号処理結果のイメージを示している。

図６Ａは、マルチパスで受信した信号の一例を示す模式図である。図６Ｂは、マルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルの例を示す模式図である。図６Ｃは、マルチパスで受信した信号のチャネル推定値の例を示す模式図である。図６Ｄは、ＣＰ区間外選択部１１１が選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例を示す模式図である。図６Ｅは、チャネル畳み込み乗算部２０２によって畳み込み乗算された後の信号の例を示す模式図である。図６Ｆは、拡張レプリカＣＰ選択部２０３が選択した拡張ＣＰレプリカ信号の例を示す模式図である。図６Ｇは、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４によってシフトされた信号の例を示す模式図である。図６Ｈは、ＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。

図６Ａにおいて、パスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３は、通信路の違いによる遅延差により、異なるタイミングで受信した信号を示している。図６Ａでは、縦軸を利得、横軸を各パスで受信した信号の時間差として示している。各パスは、各ＣＰの先頭のタイミングと、利得として表される。

図６ＢはパスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３から構成されるマルチパス通信路を通過した受信ＯＦＤＭシンボルと各パスのパス先頭タイミングの関係を示している。図６Ａと同様に図６Ｂ−６Ｈにおいて横軸は各パスで受信した信号の時間差を表している。図６Ｂ−６Ｈにおいて、パスＰ_０のＣＰを除いたシンボルの先頭のタイミングを基準ｔ_０として示す。同様に、パスＰ_１のＣＰを除いたシンボルの先頭のタイミングはｔ_１、パスＰ_２のＣＰを除いたシンボルの先頭のタイミングはｔ_２、パスＰ_３のＣＰを除いたシンボルの先頭のタイミングはｔ_３、で示される。また、ＣＰ生成元を含めたパスＰ_０のシンボルの最後尾はｔ_ｅで示される。

図６Ｃ及び６Ｄでは、縦軸を利得、横軸を各パスで受信した信号の時間差として示している。各チャネル推定値は、各パスのシンボルの先頭のタイミングと、利得として表される。図６Ｃに示すように、ＦＦＴ窓はｔ_０からｔ_ｅまでである。ＦＦＴ１０４−１及び１０４−２は、このＦＦＴ窓単位で、複数のパスのシンボルに対してフーリエ変換を行う。

本発明では、フーリエ変換を行う前に、処理タイミングの基準からＣＰ長以上にタイミングの異なるパスの信号に対して自らのシンボルレプリカを巡回シフトさせて信号に加算する処理を行う。具体的には、実施の形態１の発明では、フーリエ変換を行う前に、ＣＰ長さより遅延して受信したパスの信号に対して自らのシンボルレプリカを巡回シフトさせて信号に加算する処理を行う。

ＣＰ区間外選択部１１１は、パスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３から構成されるチャネル推定値のうち、ＦＦＴ窓内先頭のＣＰ区間から外れるパスＰ_２およびＰ_３から構成されるチャネル推定値を選択する。すなわち、図６ＣにおいてパスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３のうち、一番先頭のパスＰ_０のシンボルの先頭タイミングｔ_０からＣＰ長だけ後のｔ_ｃまでのタイミングにあるパスＰ_０及びＰ_１は、ＣＰ長さ以内の遅延が発生しているパスである。他方、ｔ_ｃから後のパスは、ＣＰ長さより大きな遅延が発生しているパスである。

そして、ＦＦＴ窓はｔ_０からｔ_ｅまでであるので、ＣＰ区間外選択部１１１は、ｔ_ｃからｔ_ｅまでのタイミングにあるパスをＣＰ長さより大きな遅延が発生しているパスとして選択する。図６Ｃにおいては、パスＰ_２およびＰ_３がｔ_ｃからｔ_ｅまでのタイミングにあるパス、すなわちＣＰ長さより大きな遅延が発生しているパスである。したがって、ＣＰ区間外選択部１１１は、パスＰ_２およびＰ_３のチャネル推定値をＣＰ区間外チャネル推定値として選択する。図６Ｄは選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例である。

チャネル畳み込み乗算部２０２は、ＣＰ長に相当する末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカとＣＰ区間外チャネル推定値を畳み込み乗算してＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号を生成する。ＯＦＤＭシンボルレプリカにＣＰ区間外チャネル推定値を乗算することにより、ＣＰ長より長く遅延して受信したパスに対応する信号が生成される。図６Ｅは、ＣＰ区間外チャネル推定値をＯＦＤＭシンボルレプリカに畳み込み乗算した後の信号、すなわちＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号を示す図である。

実施の形態１では、マルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルにおいて、遅延によりＣＰで補えない部分を補う。すなわち、拡張ＣＰレプリカ選択部２０３は、ＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号のうち、ＦＦＴ窓の区間外成分を選択し、拡張ＣＰレプリカ選択後信号を生成する。図６Ｅを用いて説明すると、ＦＦＴ窓の最後尾であるｔ_ｅ以降の部分の信号を選択することになる。図６Ｆは、選択後の信号の例を示す図である。

そして、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、ＦＦＴ窓後方の区間外成分をＦＦＴ窓内の先頭にシフトさせて拡張ＣＰレプリカを生成する。図６Ｇは、シフト後の拡張ＣＰレプリカ信号の例を示す図である。すなわち、拡張ＣＰレプリカ信号は、ＦＦＴ窓内を巡回シフトしている。具体的には、図６Ｇにおいて、パスＰ_２及びＰ_３の拡張ＣＰレプリカ信号は、ｔ_０のタイミングにシフトする。拡張ＣＰ加算部１０２は、巡回シフトした拡張ＣＰレプリカ信号を受信ＯＦＤＭシンボルに加算する。加算した結果を図６Ｈに示す。

図６Ｈは、ＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。図６Ｈに示すように、パスＰ_２およびＰ_３に対して巡回シフトした拡張ＣＰレプリカ信号を加算することにより、ＣＰ長さより大きな遅延が発生していることによりＦＦＴ窓内で欠損しているシンボルを補うことができる。すなわち、図６Ｈにおいて、パスＰ_２ではｔ０からｔ_２−ＣＰ長までのタイミングで欠損しているシンボルが補われている。同様に図６Ｈにおいて、パスＰ_３ではｔ０からｔ_３−ＣＰ長までのタイミングで欠損しているシンボルが補われている。

なお、図２記載の拡張ＣＰレプリカ生成部１１２内のチャネル畳み込み乗算部２０２では、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの全区間をＣＰ区間外チャネル推定値と乗算する構成を例に挙げて説明したが、パスごとに所要とする拡張ＣＰレプリカ選択後の信号区間のみをＣＰ区間外チャネル推定値と乗算しても良い。

すなわち、図３に示す末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの一部と図６Ｄに示すＣＰ区間外チャネル推定値を畳み込み乗算することにより、拡張ＣＰレプリカ選択せずに、図６Ｆに示す拡張ＣＰレプリカ選択後信号を直接取得しても良い。この場合、チャネル畳み込み乗算部２０２の出力は拡張ＣＰレプリカシフト部２０４へ出力され、拡張ＣＰレプリカシフト部２０４は、チャネル畳み込み乗算部２０２から拡張ＣＰレプリカ選択された信号を入力してＦＦＴ窓内の先頭にシフトさせる。これにより、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの全区間を畳み込み乗算する場合と比べてチャネル畳み込み乗算部の乗算回数を必要最小限に抑えることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる受信装置は、マルチパスによるＦＦＴ窓内の自ＯＦＤＭシンボルの欠損成分に相当する信号として拡張ＣＰレプリカを生成し、この拡張ＣＰレプリカを受信信号に加算することにより、通信路行列が巡回行列となり、通信路の遅延広がりがＣＰ長を越える環境下においてＦＦＴ後に発生するＩＳＩおよびＩＣＩを低減できる。また、本発明の実施の形態１にかかる受信装置は、ＩＣＩ低減処理における複素乗算回数を削減し、またディジタル信号処理の量子化ビット制限による特性劣化の影響を軽減することができる。

具体的には、本発明の実施の形態１にかかる受信装置では、ＩＣＩを低減するために時間領域で拡張ＣＰレプリカを生成して受信信号に加算することにより、通信路行列を巡回行列化する。これにより、ＩＣＩ低減処理において行列数の多い行列乗算を必要とせず、複素乗算回数を削減できる。ここで、ＣＰ区間外チャネル推定値のパス数をＬ、パスｌの拡張ＣＰレプリカ選択後信号のサンプル数をそれぞれＮｉ（Ｎｉ≦Ｎ）とすると、本発明の実施形態１の受信装置において、ＩＣＩ低減処理に必要な複素乗算回数の概算は数式（２）で表される。数式（２）で表されるＩＣＩ低減処理に必要な複素乗算回数の概算は、非特許文献１でＩＣＩ低減処理に必要な複素乗算回数の概算である数式（１）と比べて少ない。

また、非特許文献１に開示された受信装置では、ＩＣＩ低減処理において周波数軸上で振幅変動の大きいサブキャリアの漏れ込み信号を取り扱う必要があった。これに対し、本発明の実施形態１の受信装置では、ＩＣＩ低減処理において時間軸上のＯＦＤＭシンボル信号を取り扱うため、信号のダイナミックレンジが小さい。これにより、ディジタル信号処理の量子化ビット制限による特性劣化の影響を軽減できる。

本発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２は本発明の実施の形態１をベースにしており、ＣＰ付加前ＯＦＤＭシンボルの先頭を示すパス先頭タイミングがＦＦＴ窓のタイミングより前方に存在する場合にも拡張ＣＰレプリカ生成が可能な形態である。具体的には、本発明の実施の形態２の受信装置は、ＦＦＴ窓タイミング決定部１０３と拡張ＣＰレプリカ生成部１１２における処理が実施の形態１と異なる。図７は、本発明の実施の形態２に係る拡張ＣＰレプリカ生成部の構成を示すブロック図である。図７において、拡張ＣＰレプリカ生成部１１２は、末尾削除部２０１と、チャネル乗算部４０１と、拡張ＣＰレプリカ選択部４０２と、拡張ＣＰレプリカシフト部４０３と、パス加算部４０４とを備える。

末尾削除部２０１は、図１のＩＦＦＴ１０９から出力されたＯＦＤＭシンボルレプリカのうち、ＣＰ長に相当する末尾の区間を削除する。そして、末尾削除部２０１は、末尾の区間を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカをチャネル乗算部４０１へ出力する。末尾区間の削除については、図３に示す本発明の実施の形態１の処理と同様である。

チャネル乗算部４０１は、末尾削除部２０１において末尾の区間を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカに、ＣＰ区間外選択部１１１から出力されたＣＰ区間外チャネル推定値をパスごとに乗算する。そして、チャネル乗算部４０１は、乗算後の信号を拡張ＣＰレプリカ選択部４０２へ出力する。

本発明の実施の形態２では、図１のＦＦＴ窓タイミング決定部１０３が、ＦＦＴ窓タイミングに加えてＣＰを付加する前のＯＦＤＭシンボル先頭を示したパス先頭タイミングを測定して拡張ＣＰレプリカ選択部４０２へ出力する。パス先頭タイミングは例えば受信信号と既知のリファレンス信号レプリカの相互相関処理により求めることができる。

拡張ＣＰレプリカ選択部４０２は、チャネル乗算部４０１から出力されたパス毎のＣＰ区間外チャネル推定値乗算後信号をＦＦＴ窓タイミングおよびパス先頭タイミングに基づき選択する。具体的には、拡張ＣＰレプリカ選択部４０２は、パスごとのＣＰ区間外チャネル推定値乗算後信号のうち、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミングより前方のパスは、ＦＦＴ窓の区間内信号を選択して拡張ＣＰレプリカシフト部４０３へ出力する。

一方、パスごとのＣＰ区間外チャネル推定値乗算後信号のうち、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミング以降のパスは、本発明の実施形態１と同様に拡張ＣＰレプリカ選択部４０２は、ＦＦＴ窓の区間外信号を選択して拡張ＣＰレプリカシフト部４０３へ出力する。

拡張ＣＰレプリカシフト部４０３は、拡張ＣＰレプリカ選択部４０２において選択された、パスごとの拡張ＣＰレプリカ選択後信号のうち、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミング以降のパスのレプリカのみをＦＦＴ窓内の先頭にシフトする。そして、拡張ＣＰレプリカシフト部４０３は、シフトしたレプリカ及びシフトしなかったレプリカをパス加算部４０４へ出力する。

パス加算部４０４は、拡張ＣＰレプリカシフト部４０３から出力された、パスごとの拡張ＣＰレプリカ信号をパス間で加算して拡張ＣＰレプリカを生成する。そして、パス加算部４０４は、生成した拡張ＣＰレプリカを拡張ＣＰ加算部１０２に出力する。

次に図８Ａ−８Ｈを用いて、実施の形態２の信号処理について説明する。図８Ａ−８Ｉは、図１記載の受信装置のＣＰ区間外選択部１１１および拡張ＣＰレプリカ生成部１１２の本発明の実施の形態２におけるＯＦＤＭシンボルレプリカから拡張ＣＰレプリカを生成するまでの一連の処理内容を示した模式図である。また、図８Ａ−８Ｉは、ＣＰ付加前ＯＦＤＭシンボルの先頭を示すパス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミングよりも前になるパスが存在する場合の信号処理結果のイメージを示している。

図８Ａは、マルチパスで受信した信号の一例を示す模式図である。図８Ｂは、マルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルの例を示す模式図である。図８Ｃは、マルチパスで受信した信号のチャネル推定値の例を示す模式図である。図８Ｄは、ＣＰ区間外選択部１１１が選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例を示す模式図である。図８Ｅは、チャネル乗算部４０１によって乗算された後の信号の例を示す模式図である。図８Ｆは、拡張ＣＰレプリカとして選択された信号の例を示す模式図である。図８Ｈは、拡張ＣＰレプリカシフト部４０３によってシフトされた信号の例を示す模式図である。図８Ｇは、各パス成分を加算した信号の一例を示す図である。図８Ｉは、ＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。各信号は、各パスのＣＰの先頭のタイミングと、利得として表される。

図８Ａにおいて、パスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３は、通信路の違いによる遅延差により、異なるタイミングで受信した信号を示している。図６Ａでは、縦軸を利得、横軸を各パスで受信した信号の時間差として示している。各パスは、各ＣＰの先頭のタイミングと、利得として表される。

図８ＢはパスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３から構成されるマルチパス通信路を通過した受信ＯＦＤＭシンボルと各パスのパス先頭タイミングの関係を示している。図８Ａ−８Ｈにおいて横軸は各パスで受信した信号の時間差を表している。図８Ａ−８Ｈにおいて、パスＰ_０のシンボルの先頭のタイミングを基準ｔ_０として示す。そして、パスＰ_１のシンボルの先頭のタイミングはｔ_１、パスＰ_２のシンボルの先頭のタイミングはｔ_２、パスＰ_３のシンボルの先頭のタイミングはｔ_３、で示される。また、ＣＰを含むパスＰ_２のシンボルの先頭タイミングはｔ_ｓで示される。また、ＣＰ生成元を除くパスＰ_２のシンボルの最後尾のタイミングはｔ_ｅで示される。なお、ｔ_ｓはＦＦＴ窓の先頭、ｔ_ｅはＦＦＴ窓の末尾を示す。

チャネル推定部１１３は、図８Ｂに示す各パスのチャネル推定を行い、図８Ｃのチャネル推定値を出力する。

そして、ＣＰ区間外選択部１１１は、図８ＣのパスＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_３のチャネル推定値のうち、ＦＦＴ窓内の先頭のＣＰ区間から外れるパスＰ_３、Ｐ_０およびＰ_１から構成されるチャネル推定値を選択する。図８Ｄは、選択したＣＰ区間外チャネル推定値の例である。図８Ｃ及び８Ｄにおいて、ＣＰ区間は、ＦＦＴ窓の先頭のタイミングからＣＰ長の区間である。なお、図８Ｃにおいて、チャネル推定値のパスＰ_０およびＰ_１は、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミングより前にあるため、ＦＦＴ窓内に折り返し成分としてパスＰ_３の後方に観測される。またパスＰ０及びパスＰ１のチャネル推定値はｔ０’及びｔ１’の位置に観測される。

チャネル乗算部４０１は、ＣＰ長に相当する末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカとＣＰ区間外チャネル推定値を畳み込み乗算してＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号を生成する。ＯＦＤＭシンボルレプリカにＣＰ区間外チャネル推定値を乗算することにより、ＦＦＴ窓の先頭のタイミングからＣＰ長さより遅延して受信したパスの信号に対応するシンボルレプリカが生成される。図８Ｅは、ＣＰ区間外チャネル推定値をＯＦＤＭシンボルレプリカに畳み込み乗算した後の信号、すなわちＣＰ区間外チャネル推定値畳み込み乗算後信号を示す図である。

実施の形態１では、マルチパスで受信した信号のＯＦＤＭシンボルにおいて、遅延によりＣＰで補えない部分を補っているが、実施の形態２では、加えて、シンボルの先頭がフーリエ変換窓より前のタイミングであるパスにおいて、フーリエ変換窓内で欠損している部分についても補う。

拡張ＣＰレプリカ選択部４０２は、ＣＰ区間外チャネル推定値を乗算した後の信号のうち、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミングより前にあるパスに対して、ＦＦＴ窓区間内にある成分のみを選択し、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓タイミング以降にあるパスに対しては、ＦＦＴ窓の区間外成分のみを選択して、拡張ＣＰレプリカ選択後信号を生成する。図８Ｆは、選択後の信号の例を示す図である。

拡張ＣＰレプリカシフト部４０３は、ＦＦＴ窓の後方の区間外にある成分をＦＦＴ窓内の先頭にシフトさせる。

パス加算部４０４は、シフト後の各パス成分を加算する。図８Ｇは、各パス成分を加算した信号の一例を示す図である。

そして、拡張ＣＰ加算部１０２は、巡回シフトした拡張ＣＰレプリカを受信ＯＦＤＭシンボルに加算する。加算した結果を図８Ｈに示す。

図８Ｉは、ＦＦＴ窓内の受信ＯＦＤＭシンボルに欠損成分を補った信号の一例を示す図である。図８Ｉに示すように、ＦＦＴ窓内で折り返したパスＰ_０、Ｐ_１に対する拡張ＣＰレプリカ、及びパスＰ_３に対して巡回シフトした拡張ＣＰレプリカを加算することにより、ＣＰ長さより大きな遅延が発生していることによりＦＦＴ窓内で欠損しているシンボルを補うことができる。すなわち、図８Ｉにおいて、パスＰ_０ではｔ_０’からｔ_ｅまでのタイミングで欠損しているシンボルが補われている。同様に図８Ｉにおいて、パスＰ_１ではｔ_１’からｔ_ｅまでのタイミングで欠損しているシンボルが補われている。また、図８Ｉにおいて、パスＰ_３ではｔ_ｓからｔ_３−ＣＰ長までのタイミングで欠損しているシンボルが補われている。

なお、チャネル乗算部４０１では、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの全区間をＣＰ区間外チャネル推定値と乗算する構成を例に挙げて説明したが、実施の形態１と同様にパスごとに必要とする拡張ＣＰレプリカ選択後の信号区間のみをＣＰ区間外チャネル推定値と乗算しても良い。

すなわち、図３に示す末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの一部と、図８Ｄに示すＣＰ区間外チャネル推定値を乗算することにより、拡張ＣＰレプリカ選択せずに、図８Ｆに示す拡張ＣＰレプリカ選択後信号を直接取得しても良い。

この場合、チャネル乗算部４０１の出力は拡張ＣＰレプリカシフト部４０３へ出力される。そして、拡張ＣＰレプリカシフト部４０３は、拡張ＣＰレプリカ選択された信号のシフト処理を行う。これらの処理により、末尾を削除したＯＦＤＭシンボルレプリカの全区間を乗算する場合と比べてチャネル乗算部の乗算回数を必要最小限に抑えることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態２では、パス先頭タイミングがＦＦＴ窓より前に存在するパスがある場合においてもＦＦＴ窓内の欠損成分を補うことにより、通信路行列を巡回行列化でき、ＦＦＴ後のＩＣＩを低減できる。

本発明の実施の形態３．
本発明の実施の形態３は、ＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ向け受信装置に適用し、ＩＳＩ除去および拡張ＣＰ加算を行うと共に残留マルチパス干渉（ＭＰＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去する場合を例に挙げて説明する。以降、本発明の実施の形態３の説明では、本発明の実施の形態１からの相違点のみ説明する。

図９は、本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３は、マルチパス通信路の遅延広がりがＣＰ長を超過する環境下において、ＩＳＩ、ＩＣＩおよび残留ＭＰＩの影響を低減して復調を行う。本発明の実施の形態３は、伝送方式にＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ、受信アンテナ数２本とした場合を例に挙げて説明する。

本発明の実施の形態３にかかる受信装置５０は、図１に記載の構成に加えて、残留ＭＰＩ除去部５０１と、ＩＤＦＴ５０２と、ＤＦＴ５０３と、残留ＭＰＩレプリカ生成部５０４とを備える。残留ＭＰＩ除去部５０１と、ＩＤＦＴ５０２と、ＤＦＴ５０３と、残留ＭＰＩレプリカ生成部５０４を除いた構成は本発明の実施の形態１または２と同一である。

等化フィルタ部１０５は、受信アンテナ毎のＦＦＴ後信号を等化ウェイトに従って合成することにより信号を等化する。そして、等化フィルタ部１０５は、等化後の信号を残留ＭＰＩ除去部５０１へ出力する。ＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭの場合、等化ウェイトには最小平均二乗誤差規範（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）ウェイトを使用することが好ましい。

残留ＭＰＩ除去部５０１は、等化後の信号から残留ＭＰＩレプリカを減算して、等化後の信号から残留ＭＰＩを除去する。そして、残留ＭＰＩ除去部５０１は、減算後の信号をＩＤＦＴ５０２へ出力する。

なお、残留ＭＰＩは、ＭＰＩが完全に抑圧されずに等化フィルタ部１０５を通過するＭＰＩ成分のことを示す。ＯＦＤＭ伝送方式は変調シンボルがサブキャリアにマッピングされる。このため、通信路の周波数選択性に対してサブキャリア間隔が短く、残留ＭＰＩの影響が無視できる。これに対し、ＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ伝送方式では、変調シンボルが複数サブキャリアに跨ってマッピングされるため、通信路の周波数選択性の影響を受けて等化フィルタ後信号に残留ＭＰＩが生じる。

ＩＤＦＴ５０２は、残留ＭＰＩ除去された等化後信号をＩＤＦＴ処理する。そしてＩＤＦＴ５０２は、ＩＤＦＴ処理した信号を復調部１０６へ出力する。

復調部１０６は、ＩＤＦＴ処理された信号をビットごとの軟判定情報に変換する。そして、復調部１０６は、軟判定情報を復号部１０７へ出力する。

シンボルレプリカ生成部１０８は、復号後の軟判定情報をソフトシンボルレプリカに変換する。そしてシンボルレプリカ生成部１０８は、ＤＦＴ５０３へ出力する。

ＤＦＴ５０３は、シンボルレプリカをＤＦＴ処理してサブキャリアマッピング行う。そして、ＤＦＴ５０３は、ＤＦＴ処理されたシンボルレプリカをＩＦＦＴ１０９及び残留ＭＰＩレプリカ生成部５０４へ出力する。

残留ＭＰＩレプリカ生成部５０４は、チャネル推定部１０３から出力されたチャネル推定値、および等化ウェイトを用いて等化後チャネル推定値を生成し、さらに等化後チャネル推定値およびシンボルレプリカを用いて等化フィルタ部１０５にて抑圧されないＭＰＩの残留成分に相当するレプリカを生成する。そして、残留ＭＰＩレプリカ生成部５０４は、生成したレプリカを残留ＭＰＩ除去部５０１へ出力する。残留ＭＰＩレプリカの生成方法は各種の従来技術文献に記載されている方法が適用できる。

ＩＦＦＴ１０９は、ソフトシンボルレプリカをＩＦＦＴ処理してＯＦＤＭシンボルレプリカを生成する。そして、ＯＦＤＭシンボルレプリカをＩＳＩレプリカ生成部１１０および拡張ＣＰレプリカ生成部１１２へ出力する。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、ＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ受信装置において、通信路の遅延広がりがＣＰ長を越える環境下において発生するＩＳＩおよびＩＣＩを低減できる。さらに、等化フィルタにて除去されない残留ＭＰＩを除去できる。

一般に、ＩＳＩレプリカ、拡張ＣＰレプリカの生成精度は残留ＭＰＩの影響により劣化するが、本発明の実施の形態３の残留ＭＰＩ除去を適用することにより、ＩＳＩレプリカおよび拡張ＣＰレプリカの生成精度を向上することができる。また、ＩＳＩレプリカおよび拡張ＣＰレプリカの生成精度が向上することにより、残留ＭＰＩレプリカの生成精度も向上することができる。

このように、本発明の実施の形態３の受信装は、干渉除去の繰り返し処理を行うことにより、ＩＳＩ、ＩＣＩおよび残留ＭＰＩを相互に除去でき、少ない繰り返し回数で良好な受信特性が得ることができる。

なお、本発明の実施の形態１〜３では、ＩＳＩ除去部１０１の後段に拡張ＣＰ加算部１０２が配置される構成を例に説明したが、ＩＳＩ除去部１０１の前段に拡張ＣＰ加算部１０２が配置されても良い。

また、本発明の実施の形態１〜３では、単一送信アンテナを想定した受信装置を例に説明したが、送信アンテナが２本以上を想定した受信装置の例にも適用することができる。

また、本発明の実施の形態１〜３の受信装置は、基地局装置、通信端末装置、無線中継装置、無線ルーターに適用することができる。

また、上記説明ではＯＦＤＭ伝送方式の例について説明しているが、サイクリックプレフィックスを用いてマルチパスで伝送する方式であれば、いずれにも適用できる。例えば、サイクリックプレフィックスを用いたシングルキャリア無線通信システム、特にシングルキャリア−周波数分割多重方式に適用してもよい。

また、本発明の受信装置の各構成については、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアまたはソフトウェアで実施できる。また、処理の一部をソフトウェアで実施し、それ以外をハードウェアで実施することとしても良い。ソフトウェアで実施する際には、マイクロプロセッサ等の１つあるいは複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータシステムに機能ブロックの処理に関するプログラムを実行させればよい。これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ ＤＬ（ＤＶＤ−Ｒ Ｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ）、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＲ＋Ｒ ＤＬ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＢＤ−Ｒ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＥ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

本発明は、ＯＦＤＭベースの伝送方式向けの受信装置、方法であれば好適に適用可能である。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１４年６月３０日に出願された日本出願特願２０１４−１３４１１２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００ 無線受信部
１０１ ＩＳＩ除去部
１０２ 拡張ＣＰ加算部
１０３ ＦＦＴ窓タイミング決定部
１０４−１、１０４−２ ＦＦＴ
１０５ 等化フィルタ部
１０６ 復調部
１０７ 復号部
１０８ シンボルレプリカ生成部
１０９ ＩＦＦＴ
１１０ ＩＳＩレプリカ生成部
１１１ ＣＰ区間外チャネル推定値選択部
１１２ 拡張ＣＰレプリカ生成部
１１３ チャネル推定部
２０１ ＯＦＤＭシンボルレプリカ末尾削除部
２０２ チャネル畳み込み乗算部
２０３ 拡張ＣＰレプリカ選択部
２０４ 拡張ＣＰレプリカシフト部
３０１ ＩＦＦＴ後のＯＦＤＭシンボルレプリカ
３０２ 末尾削除後のＯＦＤＭシンボルレプリカ
４０１ チャネル乗算部
４０２ 拡張ＣＰレプリカ選択部
４０３ 拡張ＣＰレプリカシフト部
４０４ パス加算部
５０１ 残留ＭＰＩ除去部
５０２ ＩＤＦＴ
５０３ ＤＦＴ
５０４ 残留ＭＰＩレプリカ生成部

Claims (9)

1. 複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算手段と、
   前記加算手段において、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 複数のパスで受信した受信信号のチャネル推定値のうち、フーリエ変換窓の先頭タイミングからサイクリックプレフィックス長以上にタイミングが遅延したチャネル推定値を選択するＣＰ区間外選択手段と、
   受信信号のシンボルレプリカ及び前記ＣＰ区間外選択手段が選択したチャネル推定値からレプリカを生成し、フーリエ変換窓内に巡回シフトする拡張ＣＰレプリカ生成手段と、を備え、
   前記加算手段は、前記ＣＰレプリカ生成手段において生成及び巡回シフトした前記レプリカを前記受信信号に加算し、
   前記フーリエ変換手段は、前記レプリカを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記拡張ＣＰレプリカ生成手段は、
   前記シンボルレプリカの末尾からＣＰ長分を削除する末尾削除手段と、
   前記ＣＰ区間外選択手段で選択されたチャネル推定値と、末尾を削除した前記シンボルレプリカとを、畳み込み乗算する畳み込み乗算手段と、
   前記畳み込み乗算手段で得られた信号のうち、フーリエ変換窓の区間外の信号の部分を選択する拡張ＣＰレプリカ選択手段と、
   前記拡張ＣＰレプリカ選択手段で、選択された部分の信号を前記フーリエ変換窓の先頭タイミングにシフトする、拡張ＣＰレプリカシフト手段と、を備え、
   前記加算手段は、前記拡張ＣＰレプリカシフト手段においてシフトした信号を前記受信信号に加算することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 前記フーリエ変換手段において、フーリエ変換した受信信号をチャネル等化する等化フィルタ手段と、
   前記チャネル等化した受信信号をビット単位で軟判定し、軟判定情報を得る復調手段と、
   前記軟判定情報を誤り訂正復号する復号手段と、
   復号後の軟判定情報からシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成手段と、
   前記シンボルレプリカを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、を備え、
   前記末尾削除手段は、逆フーリエ変換した前記シンボルレプリカの末尾からＣＰ長分を削除することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
5. 前記受信信号に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換窓のタイミングを決定する窓タイミング決定手段を備え、
   前記拡張ＣＰレプリカ生成手段は、
   前記シンボルレプリカの末尾からＣＰ長分を削除する末尾削除手段と、
   前記ＣＰ区間外選択手段で選択されたチャネル推定値と、末尾を削除した前記シンボルレプリカとを、チャネルパス単位で乗算する乗算手段と、
   サイクリックプレフィックスを除いた受信信号のシンボルのパスの先頭タイミングと、前記フーリエ変換窓のタイミングとを比較し、
   前記パスの先頭のタイミングが前記フーリエ変換窓のタイミングより前方のチャネルパスに対して前記乗算手段から出力される乗算後の信号のうち、前記フーリエ変換窓内の信号を選択し、
   前記パスの先頭のタイミングが前記フーリエ変換窓のタイミング以降のチャネルパスに対して前記乗算手段から出力される乗算後の信号のうち、前記フーリエ変換窓の区間外信号を選択する拡張ＣＰレプリカ選択手段と、
   前記拡張ＣＰレプリカ選択手段から出力されるチャネルパスごとに選択された信号に対して、前記パスの先頭タイミングが前記フーリエ変換窓のタイミング以降にあるチャネルパスの前記選択された信号のみを前記フーリエ変換窓内の先頭タイミングにシフトする拡張ＣＰレプリカシフト手段と、
   前記拡張ＣＰレプリカシフト手段から出力されるチャネルパスごとの拡張ＣＰレプリカシフト後信号をチャネルパス間で加算するパス加算手段を前記乗算手段で得られた信号のうち、フーリエ変換窓の区間外の信号の部分を選択する拡張ＣＰレプリカ選択手段と、
   前記拡張ＣＰレプリカ選択手段で、選択された部分の信号を前記フーリエ変換窓の先頭タイミングにシフトする、拡張ＣＰレプリカシフト手段と、
   前記拡張ＣＰレプリカシフト手段においてシフトされた信号をチャネルパス単位で加算するパス加算手段と、を備え、
   前記加算手段は、前記パス加算手段において加算された信号を前記受信信号に加算し、
   前記フーリエ変換手段は、加算後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
6. 前記乗算手段は、前記フーリエ変換窓の区間外信号のチャネル推定値と、チャネルパスごとに同一または異なる区間の１つ以上の末尾削除後のＯＦＤＭシンボルレプリカの一部と、を乗算し、
   前記拡張ＣＰレプリカシフト手段は、前記パスの先頭タイミングが前記フーリエ変換窓のタイミング以降にあるチャネルパスにおいて、前記乗算手段で得られた信号を前記フーリエ変換窓内の先頭位置にシフトすることを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
7. 前記フーリエ変換手段においてフーリエ変換された信号をチャネル等化する等化フィルタ手段と、
   残留マルチパス干渉成分のレプリカを生成する残留マルチパス干渉レプリカ生成手段と、
   前記残留マルチパス干渉成分のレプリカを用いて、前記チャネル等化された信号から残留マルチパス干渉成分を除去する残留マルチパス干渉除去手段と、
   残留マルチパス干渉除去後の等化後信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
   逆フーリエ変換後信号をビット単位で軟判定情報に変換する復調手段と、
   前記軟判定情報を誤り訂正復号する復号手段と、
   前記誤り訂正復号した軟判定情報を用いてシンボルレプリカ生成するシンボルレプリカ生成手段と、
   前記シンボルレプリカをフーリエ変換する第２フーリエ変換手段と、を備え、
   前記残留マルチパス干渉レプリカ生成手段は、シンボルレプリカをフーリエ変換した信号を用いて前記残留マルチパス干渉成分のレプリカを生成することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
8. 複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算行程と、
   前記加算行程において、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換するフーリエ変換行程と、
   を備えることを特徴とする受信方法。
9. 複数のパスで受信した受信信号に対して、フーリエ変換窓内で欠損したシンボルを補う加算ステップと、
   前記加算ステップにおいて、欠損したシンボルを加算した後の受信信号を前記フーリエ変換窓の範囲でフーリエ変換し、変換後の信号を出力するフーリエ変換ステップと、
   を備えることを特徴とする受信プログラムを記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体。

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