JPWO2019167140A1 - 無線通信システム、干渉抑圧方法、制御回路およびプログラム記憶媒体 - Google Patents

Abstract

本発明にかかる無線通信システムは、送信装置と受信装置とを有する無線通信システムであって、送信装置は、データシンボルの時間方向に、データシンボルの振幅より電力が小さい信号である第１の信号を挿入する第１のヌル挿入部を備え、受信装置は、受信信号から、第１の信号に対応する区間の信号である第１のシンボルを抽出するヌル抽出部（４００）と、第１のシンボルを補間することによりデータシンボルに対応する区間の干渉成分を再生する信号補間部（４０１）と、受信信号から干渉成分を減算する減算部（４０２）とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、干渉波を抑圧する無線通信システムおよび干渉波を抑圧する干渉抑圧方法に関する。

受信装置および送信装置によって構成される無線通信システムにおいて、所望波と同一の周波数帯域内に、妨害波を含む干渉波が混入すると、干渉波の影響により受信装置により受信される受信信号の品質の劣化が生じる。特許文献１は、受信信号のうち電力の大きい主信号を復調して、この主信号の復調結果を用いて主信号のレプリカを生成し、受信信号からレプリカを除去することによって、所望波の電力よりも干渉波の電力の方が、大きい場合でも所望波を検出できる信号検出装置を開示する。

特開２０１６−５８８２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の信号検出装置は、主信号の復調結果からレプリカを生成する場合に、干渉波である主信号の変調方式、キャリア周波数などの諸元が既知でないと、精度良くレプリカを生成することができない。干渉波が他の無線通信システムで発生した場合、または干渉波が意図的な妨害波である場合、無線通信システムは、電力などの干渉波の緒元を予め得ることは難しい。このような干渉波が受信信号に含まれた場合、無線通信システムは、干渉波の除去を精度良く行うことができず、所望波の受信品質が劣化するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望波の受信品質の劣化を抑制する無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、送信装置と受信装置とを有する無線通信システムであって、送信装置は、データシンボルの時間方向に、データシンボルの振幅より電力が小さい信号である第１の信号を挿入する第１のヌル挿入部を備え、受信装置は、受信信号から、第１の信号に対応する区間の信号である第１のシンボルを抽出するヌル抽出部と、第１のシンボルを補間することによりデータシンボルに対応する区間の干渉成分を再生する信号補間部と、受信信号から干渉成分を減算する第１の減算部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、所望波の受信品質の劣化を抑制する干渉抑圧方法を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる送信装置の機能ブロックを示す図 実施の形態１にかかる時間ヌル挿入部が出力する送信シンボル系列を示す図 実施の形態１にかかる受信装置の機能ブロックを示す図 実施の形態１にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態１にかかる干渉再生抑圧部の処理を示す図 実施の形態２にかかる受信装置における干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態２にかかる干渉推定部に入力される干渉波の電力スペクトルの例を示す図 実施の形態２にかかる干渉推定部に入力されるデータシンボルの電力スペクトルを示す図 実施の形態３にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態３にかかる重み計算部およびスペクトル平坦化部の動作を示す図 実施の形態３にかかる干渉推定部の動作を示す図 実施の形態４にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態５にかかる送信装置の機能ブロックを示す図 実施の形態５にかかる周波数ヌル挿入部における送信スペクトルを示す図 実施の形態５にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態５にかかる干渉推定部の動作を示す図 実施の形態５にかかるスペクトル平坦化の動作を示す図 実施の形態６にかかる受信装置の機能ブロックを示す図 実施の形態６にかかる残留干渉成分抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態７にかかる残留干渉成分抑圧部の機能ブロックを示す図 実施の形態７にかかる干渉波の電力スペクトルの例を示す図 制御回路を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信システムおよび干渉抑圧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発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
無線通信システムは、送信装置と受信装置とを備える。送信装置と受信装置とはそれぞれ別の装置であり、送信装置は信号を受信装置に送信し通信を行う。図１は、実施の形態１にかかる送信装置の機能ブロックを示す図である。送信装置１は、符号化部１００と、変調部１０１と、時間ヌル挿入部１０２と、波形整形フィルタ部１０３と、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換部１０４と、送信部１０５と、アンテナ１０６とを備える。

符号化部１００は、送信データに対して誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号化は、例えば、畳み込み符号化、ターボ符号化、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）が挙げられる。ただし、本発明において適用する誤り訂正符号化はこれらに限定されない。また、送信装置１は、誤り訂正符号化を行わない構成でもよい。変調部１０１は、送信データに対して一次変調を施し、送信データを送信シンボル系列に変換する。一次変調における変調方式は、例えば、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、またはＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が挙げられる。ただし、本発明において適用する変調方式はこれらに限定されない。時間ヌル挿入部１０２は、送信シンボル系列の時間領域にヌル区間を挿入する。ヌルとは、振幅が０となる信号である。時間ヌル挿入部１０２の詳細については後述する。時間ヌル挿入部１０２は、第１のヌル挿入部とも呼ばれる。

波形整形フィルタ部１０３は、送信シンボル系列をアップサンプリングする。また、波形整形フィルタ部１０３は、送信シンボル系列に帯域制限を行い、ベースバンド信号、またはＩＦ（Intermediate Frequency）信号である送信デジタル信号を生成する。波形整形フィルタ部１０３が送信シンボル系列に帯域制限を行う時に用いる帯域制限フィルタの種類については特に限定されないが、帯域制限時にヌル区間とデータ区間の間でシンボル干渉を起こさないようにナイキストフィルタの適用が効果的である。Ｄ／Ａ変換部１０４は、送信デジタル信号を送信アナログ信号に変換する。送信部１０５は、Ｄ／Ａ変換された送信アナログ信号を無線周波数信号に変換する。アンテナ１０６は、無線周波数信号を送信する。なお、時間ヌル挿入部１０２以降の送信処理は一般的な無線送信装置で行われる処理であり、本発明において特に限定されるものではない。

実施の形態１にかかる時間ヌル挿入部１０２の動作の詳細について説明する。送信シンボル系列は、時間ヌル挿入部１０２に入力される。時間ヌル挿入部１０２は、シンボル間の時間方向に対してヌル区間を挿入する。シンボル間に挿入される１つのヌル区間の時間長は特に限定されないが、実施の形態１においてヌル区間の時間長は、シンボル区間の時間長と同一であるとして説明する。

図２は、実施の形態１にかかる時間ヌル挿入部１０２が出力する送信シンボル系列を示す図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図２に示すように、時間ヌル挿入部１０２は、送信シンボルデータ２００間にヌル区間２０１を挿入する。図２では、各シンボル間にそれぞれ１つのヌル区間が挿入された例を示す。ただし、ヌル区間の挿入間隔は任意であり、複数シンボルに１つの間隔でヌル区間が挿入されてもよい。また、ヌル区間の挿入間隔は必ずしも等間隔でなくてもよい。また、ヌル区間は、周期的に挿入されてもよい。

時間ヌル挿入部１０２は、ヌル挿入間隔を調整することにより送信シンボル系列のヌル挿入率を任意に調整できる。ヌル挿入間隔およびヌル挿入率は、通信中または停波中といった通信状態を問わず、受信装置の干渉波の受信状況に応じて変更することもできる。例えば、受信信号の所望波の帯域内に含まれる干渉波の周波数範囲が広いほどヌル挿入間隔を短くする例が挙げられる。または、例えば、特に耐干渉性を向上させたい送信シンボル系列の一部に対してヌル挿入間隔を狭めて挿入しヌル挿入率を変更する例が挙げられる。また、例えば、干渉波の影響がない場合はヌルを挿入しないといったヌル挿入間隔およびヌル挿入率の制御を行うことが挙げられる。送信装置１が受信装置の干渉波の影響を考慮する場合は、受信装置から送信装置１に対して、干渉波の有無、干渉波の周波数帯域幅などの干渉状況をフィードバックする制御を行う。また、送信装置１が送信データの中にヌルの挿入位置を示す制御情報を入れて受信装置への通知を行う。また、あらかじめ送信装置１と受信装置との間でヌル挿入規則を決めておくことでヌル挿入位置を示す制御情報を削減することもできる。

図３は、実施の形態１にかかる受信装置の機能ブロックを示す図である。受信装置３は、アンテナ３００と、受信部３０１と、Ａ／Ｄ変換部３０２と、波形整形フィルタ部３０３と、干渉再生抑圧部３０４と、復調部３０５と、復号部３０６とを備える。

アンテナ３００は、無線周波数信号を受信する。アンテナ３００が受信した無線周波信号には、所望波および干渉波が含まれる。受信部３０１は、受信した無線周波数信号を、アナログ信号であるＩＦ周波数またはベースバンド信号に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換部３０２は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。波形整形フィルタ部３０３は、雑音除去のためにデジタル信号の帯域制限を行う。干渉再生抑圧部３０４は、干渉成分を再生し、デジタル信号であるベースバンド信号から干渉成分を除去し、干渉成分を除去したデータシンボルを出力する。ベースバンド信号を受信信号と呼ぶ。干渉再生抑圧部３０４の動作の詳細については後述する。復調部３０５は、データシンボルに復調処理を行い、誤り訂正復号用のデマッピング結果である復調結果を出力する。復号部３０６は、デマッピングの結果を受けて誤り訂正復号化を行い、複号結果を出力する。アンテナ３００、受信部３０１、Ａ／Ｄ変換部３０２、波形整形フィルタ部３０３、復調部３０５、および復号部３０６の処理は一般的な無線受信装置で行われる処理であり、構成として特に限定されるものではない。なお、本実施の形態では、受信装置３は、ヌル区間が設けられた位置についての情報を送信装置１から取得する。

図４は、実施の形態１にかかる干渉再生抑圧部３０４の機能ブロックを示す図である。干渉再生抑圧部３０４は、ヌル抽出部４００と、信号補間部４０１と、減算部４０２とを備える。ヌル抽出部４００は、時間ヌル挿入部１０２で挿入されたヌル区間の信号を抽出する。信号補間部４０１は、抽出したヌル区間の信号を補間してデータシンボル区間の干渉成分を再生する。減算部４０２は、信号補間部４０１で再生したデータシンボル区間の干渉成分を受信信号から減算する。減算部４０２は、第１の減算部とも呼ばれる。

実施の形態１にかかる干渉再生抑圧部３０４ついて詳細に説明する。干渉再生抑圧部３０４に入力される受信信号のオーバーサンプル数は特に限定されるものではないが、説明を簡易にするため、本実施の形態では、オーバーサンプル数は１倍としシンボルレートの信号が入力されるものとする。

図５は、実施の形態１にかかる信号補間の処理を示す図である。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅を示す。データシンボル５００は、データシンボル区間に設けられるデータシンボルである。ヌルシンボル５０１は、データシンボルの間に設けられたヌル区間のシンボルである。干渉波５０２は、干渉波と受信装置内で発生した雑音とが合成された信号である。信号補間５０３は、ヌルシンボルを用いて補間処理を行う。干渉信号５０４は、信号補間５０３により補間された干渉成分である。図５のように、受信シンボル系列は、所望信号であるデータシンボル５００と、時間ヌル挿入部１０２で挿入されたヌルシンボル５０１とに分けられる。また、受信シンボル系列には、所望信号の他に干渉信号と受信装置内で発生した干渉波５０２とが含まれる。ヌルシンボルは第１のシンボルとも呼ばれる。

ヌル抽出部４００は、受信シンボル系列からヌルシンボル５０１のみを抽出し、データシンボル５００は破棄する。信号補間部４０１は、ヌル抽出部４００で抽出されたヌルシンボルを用いて補間することでデータシンボル区間の干渉成分を再生する。ここで、信号補間方法は特に限定されないが、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いる方法がある。また、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）／ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）またはＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）／ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を用いて周波数領域でフィルタリングする方法などがある。いずれの信号補間方法も補間フィルタの周波数通過帯域を干渉が含まれる帯域にすることで、雑音の影響を低減し効果的に干渉波成分を再生することができる。

減算部４０２は、受信信号からデータシンボル区間の干渉成分を減算し、受信信号の干渉成分を抑圧する。このとき、減算前に干渉成分に対して１以下の正の実数とした重み係数を乗じてから減算してもよい。再生した干渉成分に含まれる誤差の影響を低減するため、前記重み係数は受信信号に含まれる干渉の割合に応じて調整することが望ましい。また、減算部４０２は、干渉抑圧された受信信号のデータシンボルのみを復調部３０５に出力する。

実施の形態１にかかる符号化部１００、変調部１０１、時間ヌル挿入部１０２、波形整形フィルタ部１０３、Ｄ／Ａ変換部１０４、送信部１０５、受信部３０１、Ａ／Ｄ変換部３０２、波形整形フィルタ部３０３、干渉再生抑圧部３０４、復調部３０５、復号部３０６は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。

本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図２２に示す構成の制御回路２２００となる。

図２２に示すように、制御回路２２００は、ＣＰＵであるプロセッサ２２００ａと、メモリ２２００ｂとを備える。図２２に示す制御回路２２００により実現される場合、プロセッサ２２００ａがメモリ２２００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ２２００ｂは、プロセッサ２２００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

以上のように、送信装置１は、送信シンボル系列に対してヌルを挿入する。受信装置３は、ヌルシンボル５０１に現れる干渉成分をもとに信号補間することでデータシンボル区間の干渉成分を再生する。また、受信装置３は、再生したデータシンボル区間の干渉成分を基に受信信号に含まれる干渉成分を抑圧する。受信装置３が受信信号に含まれる干渉成分を抑圧することで、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。受信信号に含まれる干渉成分を抑制することにより耐干渉性が向上し、未知の干渉が存在する電波伝搬環境において安定した無線通信を実現することができる。なお、本実施の形態では、時間領域ヌルを振幅が０となる信号として説明をしたが、時間領域ヌルの振幅は０に限らず、シンボル系列の振幅より電力が小さい信号に置き換えてもよい。時間領域ヌルの振幅は、例えば、シンボル系列の振幅の１／Ｒ（Ｒは１以上）以下の振幅である。振幅が０およびシンボル系列の振幅より小さい振幅の信号を第１の信号と呼ぶ。また、時間ヌル挿入部１０２が挿入するヌル区間は、ヌルではなく第１の信号を挿入する区間であってもよい。なお、本実施の形態では、送信装置１と受信装置３とがそれぞれの送信機能と受信機能とを備え通信しているが、１つの通信装置が送信装置１としての機能と受信装置３としての機能とを備え、通信の方向により通信装置の機能の役割を変更してもよい。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる受信装置における干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。受信装置３ａは、干渉再生抑圧部３０４に代えて干渉再生抑圧部３０４ａを備える。なお、受信装置３ａの構成の図示は省略する。干渉再生抑圧部３０４ａは、ヌル抽出部４００と、データシンボル抽出部６００と、周波数領域変換部６０１と、周波数領域変換部６０２と、干渉推定部６０３と、信号補間部６０４と、時間領域変換部６０５と、減算部６０６とを備える。減算部６０６は第１の減算部とも呼ばれる。

データシンボル抽出部６００は、受信シンボル系列からデータシンボルのみを抽出し、ヌルシンボル５０１は破棄する。周波数領域変換部６０１は、ヌル抽出部４００が抽出したヌルシンボルを、ＤＦＴまたはＦＦＴを用いて周波数領域信号に変換する。周波数領域変換部６０２は、データシンボル抽出部６００が抽出したデータシンボルを、ＤＦＴまたはＦＦＴを用いて周波数領域信号に変換して出力する。なお、実施の形態２では、周波数領域変換部６０１および周波数領域変換部６０２は、ＦＦＴを用いて時間領域信号を変換するとして説明する。

干渉推定部６０３は、周波数領域に変換されたヌルシンボルと、周波数領域に変換されたデータシンボルの各周波数成分の電力スペクトルを計算し、電力スペクトルの形状から干渉の検出、および干渉周波数範囲を推定する。干渉周波数範囲とは、干渉成分が存在する周波数の範囲である。干渉推定部６０３の詳細な説明は後述する。信号補間部６０４は、ヌルシンボルと干渉周波数範囲とを用いてデータシンボル区間の干渉成分を再生する。信号補間部６０４の詳細な説明は後述する。時間領域変換部６０５は、再生された干渉成分をＩＦＦＴにより周波数領域から時間領域の信号に変換し、信号補間部６０４で再生された干渉成分を時系列の信号として出力する。減算部６０６は、受信シンボル系列から、信号補間部６０４および時間領域変換部６０５で再生された干渉成分を受信信号から減算して干渉成分を抑圧する。また、減算部６０６は、この干渉抑圧されたデータシンボルのみを出力する。

干渉推定部６０３の動作について詳細に説明する。図７は、実施の形態２にかかる干渉推定部６０３に入力される干渉波の電力スペクトルの例を示す図である。図７において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図７には、ヌルシンボルのサンプリング周波数f_Sn７００と、干渉波の電力スペクトル７０１と、雑音の電力スペクトル７０２と、干渉周波数範囲を判定するためのしきい値７０３と、干渉周波数範囲の最も低い周波数７０４と、干渉周波数範囲の最も高い周波数７０５とを示す。ヌルシンボル内に干渉波成分が含まれている場合、周波数領域では干渉波の含まれる周波数で振幅の大きな電力スペクトルが現れる。つまり、干渉波の電力が大きいほど、電力スペクトルの振幅値が大きくなる。この特性を利用して、干渉推定部６０３は、しきい値７０３を用いて干渉周波数の範囲を判定する。干渉推定部６０３が推定する干渉周波数範囲は、第１の干渉周波数範囲とも呼ばれる。干渉推定部６０３は、第１の干渉推定部とも呼ばれる。

図８は、実施の形態２にかかる干渉推定部６０３に入力されるデータシンボルの電力スペクトルを示す図である。図８において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図８には、データシンボルのサンプリング周波数f_Sd８００と、データシンボルの電力スペクトル８０１と、雑音の電力スペクトル８０２とを示す。干渉周波数の範囲を判定するために用いるしきい値は、図８に示すデータシンボルの電力スペクトルを利用して生成する。データシンボルの電力スペクトルは、所望波、干渉波、および雑音が合成されたものである。この電力スペクトルの各周波数成分P_iの平均電力P_faveを式（１）にしたがって計算する。ここで、ＮはＦＦＴの周波数ポイント数を表す。

しきい値P_THは、式（２）にしたがって決定される。ここで、αはしきい値を調整するための係数である。αはターゲットとする干渉電力の大きさに応じて調整されることにより、干渉周波数の検出精度を向上させることができる。

干渉周波数範囲は、図７に示したヌルシンボルの各周波数成分における電力スペクトルと、しきい値P_THとを比較することで推定できる。例えば、最も低い周波数-f_Sn/2から高い周波数+f_Sn/2方向に向かって各周波数成分の電力スペクトルとしきい値とを比較していき、初めてしきい値を上回る電力スペクトルが検出された周波数成分を、干渉周波数の最低周波数７０４とする。次に、最も高い周波数+f_Sn/2から低い周波数-f_Sn/2方向に向かって各周波数成分の電力スペクトルとしきい値を比較していき、初めてしきい値を上回る電力スペクトルが検出された周波数成分を、干渉周波数の最高周波数７０５とすることで、干渉周波数の範囲を推定することができる。

ここでは、しきい値を用いた判定方法の一例を示したが、例えば、異なる時間のデータシンボル、および、ヌルシンボルを用いてＦＦＴにより得られた複数の電力スペクトルを平均化したものを利用して、しきい値判定による干渉周波数推定を行い、推定精度を向上させることもできる。また、ヌルシンボルの電力スペクトルとしきい値とによる比較において、しきい値を上回る電力スペクトルの周波数成分が存在しなかった場合は、干渉波が含まれないと判断することができる。この場合、信号補間部６０４には干渉が無いことを通知するため干渉周波数範囲は０として出力される。

干渉周波数範囲が-f_Sn/2と+f_Sn/2との間の範囲内のほぼ全域に干渉が含まれると推定された場合、ヌルシンボルのサンプリング周波数が不足しているため、干渉周波数範囲は、送信装置１の時間領域ヌル挿入間隔を狭める制御を行う評価指標として用いられる。干渉周波数範囲が-f_Sn/2と+f_Sn/2との間の範囲に対して干渉が含まれると推定された周波数範囲が狭い場合、ヌルシンボルのサンプリング周波数は過剰であるため、干渉周波数範囲は、送信装置１の時間領域ヌルの挿入間隔を広げる制御を行う評価指標として用いられる。干渉が存在しないと判定された場合、干渉周波数範囲は、送信装置１における時間領域ヌル挿入を停止する制御を行う評価指標として用いられる。

干渉推定部６０３で推定された干渉周波数範囲は、信号補間部６０４に入力される。信号補間部６０４は、推定された干渉周波数範囲にしたがって補間フィルタの周波数が通過する通過帯域を決定し、通過帯域以外の周波数成分を除去するフィルタリングを行い、ヌルシンボルを補間する。また、信号補間部６０４は、データシンボル区間の干渉成分を再生する。実施の形態２では、干渉推定部６０３は、周波数領域でフィルタリングする構成であるが、時間領域でフィルタリングした場合でも同様の効果が得られる。

以上のように、干渉推定部６０３は、受信シンボル系列から干渉周波数範囲を推定する。このため、干渉成分の周波数の位置が時間変動するような場合においても、干渉周波数範囲を推定することによって、干渉を再生する時に通過帯域を干渉の状況に応じて適切に選択することができる。このため、干渉成分の再生精度を向上させることができる。したがって、実施の形態１に対して、干渉の状況が時間によって変わる環境においても、干渉の影響を低減することが可能となり、受信装置３ａは、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減できる。また、干渉の有無および、干渉周波数範囲の推定結果を用いることにより、送信装置１におけるヌルの挿入率、挿入間隔を干渉状況に応じて制御することができるようになるので、受信装置３ａは、干渉が存在する伝搬環境下において伝送効率（スループット）を向上させることができる。

実施の形態３．
図９は、実施の形態３にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態２と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。受信装置３ｂは、干渉再生抑圧部３０４ａに代えて干渉再生抑圧部３０４ｂを備える。なお、受信装置３ｂの構成の図示は省略する。干渉再生抑圧部３０４ｂは、周波数領域変換部９００と、重み計算部９０１と、スペクトル平坦化部９０２と、時間領域変換部９０３と、干渉推定部９０４と、ヌル抽出部４００と、周波数領域変換部６０１と、信号補間部６０４と、時間領域変換部６０５と、減算部６０６とを備える。

周波数領域変換部９００は、受信信号を入力し、受信信号をＤＦＴまたはＦＦＴを用いて時間領域から周波数領域の信号に変換して出力する。実施の形態３では、周波数領域変換部９００は、ＦＦＴを用いて時間領域信号を周波数領域信号に変換する。重み計算部９０１は、電力スペクトルの形状を平坦化するスペクトル平坦化重み係数を計算する。スペクトル平坦化部９０２は、重み計算部９０１が計算したスペクトル平坦化重み係数にしたがって、受信信号のスペクトルを平坦化する。重み計算部９０１およびスペクトル平坦化部９０２の詳細については後述する。時間領域変換部９０３は、スペクトル平坦化された周波数領域信号を時間領域信号に変換する。干渉推定部９０４は、スペクトル平坦化重み係数を用いて干渉の検出、および干渉周波数範囲を推定する。干渉推定部９０４の詳細については後述する。

重み計算部９０１およびスペクトル平坦化部９０２の動作について詳細に説明する。重み計算部９０１は、周波数領域信号に変換された受信信号の電力スペクトルを計算し、この電力スペクトルの形状から受信信号に含まれる干渉波電力によって電力密度が膨らんでいる周波数成分を抑圧し、電力スペクトルの形状を平坦化する重み係数を計算する。スペクトル平坦化重み係数は、周波数成分（ＦＦＴポイント数分）毎に計算される。重み計算部９０１が計算する重み係数は、第１の重み係数とも呼ばれる。

スペクトル平坦化重み係数の具体的な計算方法例を説明する。周波数領域に変換された受信信号のＦＦＴポイント毎のＩｃｈ、Ｑｃｈをそれぞれfft_dati(k)、fft_datq(k)と定義する。ＩｃｈおよびＱｃｈの電力値をfft_pow(k)と定義する。ＦＦＴポイント毎に時間方向に平均化した平均電力をave_fft_pow(k)と定義する。ＦＦＴポイント全体に対して周波数方向に平均化した平均電力をcpowと定義する。スペクトル平坦化重み係数をifr_coef(k)と定義する。ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）平均の忘却係数をβ，γと定義する。ここで、ｋは、ＦＦＴポイントのインデックス番号を示し、０≦ｋ＜Ｎ（ＮはＦＦＴポイント数）の範囲の整数値を表現する。また、ave_fft_pow(k)の初期値は０、ifr_coef(k)の初期値は１とする。このとき、式（３）〜（６）の計算によりスペクトル平坦化重み係数を算出することができる。ここでは、１つのＦＦＴ区間におけるスペクトル平坦化重み係数の更新時に行う計算方法を示す。また、平均化方法としてＩＩＲ平均を用いているが、本発明において平均化方法は限定されるものではなく、例えば移動平均など、いかなる平均化方法でも適用することができる。式（３）は、ＦＦＴポイント毎の電力値を算出する。式（４）は、ＦＦＴポイント毎に時間方向に平均化した平均電力を算出する。式（５）は、ＦＦＴポイント全体に対して周波数方向に平均化した平均電力を算出する。式（６）は、ＦＦＴポイント毎のスペクトル平坦化重み係数を算出する。

このようにスペクトル平坦化重み係数は、ＦＦＴ計算周期で更新される。なお、スペクトル平坦化重み係数は、受信信号のＦＦＴ区間を重複させるオーバーラップＦＦＴを適用することも可能であり、この場合はオーバーラップＦＦＴ計算周期で更新される。

スペクトル平坦化部９０２は、周波数領域に変換された受信信号のＩｃｈおよびＱｃｈのそれぞれに対して計算されたスペクトル平坦化重み係数（実数）を乗算し、スペクトルを平坦化する。具体的な計算方法を式（７）に示す。ここで、出力信号をそれぞれfil_dati(k)，fil_datq(k)と定義する。

図１０は、実施の形態３にかかる重み計算部９０１およびスペクトル平坦化部９０２の動作を示す図である。図１０において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を表す。図１０は、受信信号のサンプリング周波数f_S１０００と、受信信号の電力スペクトル１００１と、雑音の電力スペクトル１００２と、各周波数成分における平坦化重み係数１００３と、スペクトル平坦化された受信信号の電力スペクトルとを示す。周波数領域に変換された受信信号の時間平均スペクトルは、干渉波が含まれているため図１０（ａ）のように干渉電力に応じて振幅が大きく膨らんでいる。これに対して、図１０（ｂ）のように周波数領域に変換された受信信号のＩｃｈ、Ｑｃｈに平坦化重み係数１００３を乗算した場合、図１０（ｃ）のようにスペクトル形状は平坦となる。図１０（ｃ）は、平坦化後の電力スペクトル１００４を示す。このように、スペクトル平坦化部９０２は、受信信号にスペクトル平坦化重み係数をかけることで干渉電力に応じて振幅方向に膨らんでいるスペクトルを平坦化することができる。

図１１は、実施の形態３にかかる干渉推定部９０４の動作を示す図である。また、図１１は、周波数成分に対するスペクトル平坦化重み係数の例を示す。図１１において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図１１は、各周波数成分における平坦化重み係数１１００と、干渉周波数範囲を判定するためのしきい値１１０１と、干渉周波数範囲の最も低い周波数１１０２と、干渉周波数範囲の最も高い周波数１１０３とを示す。スペクトル平坦化重み係数１１００は上限を１とし、干渉波の含まれる周波数は１より小さい値をとる。干渉電力が大きいほど係数の値は小さくなる。この特性を利用して、干渉推定部９０４は、しきい値１１０１を用いて干渉周波数の範囲を判定する。しきい値は１以下の実数として定義され、ターゲットとする干渉電力の大きさに応じて調整することにより、検出精度を向上させることができる。

干渉周波数範囲は、スペクトル平坦化重み係数１１００としきい値１１０１とを比較することで推定できる。例えば、最も低い周波数-f_S/2から高い周波数+f_S/2方向に向かって各周波数成分のスペクトル平坦化重み係数としきい値とを比較していき、初めてしきい値を下回った周波数成分を干渉周波数の最低周波数１１０２とする。次に、最も高い周波数+f_S/2から低い周波数-f_S/2方向に向かって各周波数成分のスペクトル平坦化重み係数としきい値とを比較していき、初めてしきい値を下回った周波数成分を干渉周波数の最高周波数１１０３とすることで、干渉周波数の範囲を推定することができる。推定された干渉周波数範囲は、信号補間部６０４に出力される。スペクトル平坦化重み係数としきい値とによる比較において、しきい値を下回る周波数成分が存在しなかった場合は、干渉波が含まれないと判断することができる。この場合、干渉推定部９０４は、干渉が無いことを通知するため干渉周波数範囲を０として出力する。

干渉周波数範囲は、推定された干渉周波数範囲の広さに応じて送信装置１におけるヌル挿入間隔を狭める制御を行う評価指標として用いることができる。具体的にはヌルシンボルが干渉周波数範囲の２倍以上のサンプリング周波数で挿入されていればよく、送信装置１の情報を受信装置３ｂからフィードバックすることによって、時間変動する干渉状況に応じたヌル挿入率、およびヌル挿入間隔を効率よく決定することができる。干渉が存在しないと判定された場合、干渉周波数範囲は、送信装置１がヌルの挿入を停止する制御を行う評価指標として用いることができる。

以上のように、実施の形態３では受信信号に含まれる干渉電力が大きい場合、重み計算部９０１は、受信信号をスペクトルの平均振幅が一定になるようにスペクトル平坦化重み係数を計算する。また、スペクトル平坦化部９０２は、スペクトル平坦化重み係数を用いてスペクトルを平坦化する。また、干渉推定部９０４は、スペクトル平坦化重み係数を用いて干渉を推定する。よって、受信装置３ｂは、干渉抑圧を行う前に大きな干渉電力を事前に抑圧しつつ、干渉周波数範囲を推定することができる。このため、受信装置３ｂは、干渉抑圧時の干渉成分の再生精度を向上させることができる。したがって、大きな干渉電力が存在する環境においても干渉の影響を低減することが可能となり、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。

実施の形態４．
図１２は、実施の形態４にかかる干渉再生抑圧部の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態２および実施の形態３と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態２および実施の形態３と同一の符号を付して重複する説明を省略する。受信装置３ａは、干渉再生抑圧部３０４ａに代えて干渉再生抑圧部３０４ｃを備える。なお、受信装置３ｃの構成の図示は省略する。干渉再生抑圧部３０４ｃは、周波数領域変換部９００と、重み計算部９０１と、スペクトル平坦化部９０２と、時間領域変換部９０３と、ヌル抽出部４００と、データシンボル抽出部６００と、周波数領域変換部６０１と、周波数領域変換部６０２と、干渉推定部６０３と、信号補間部６０４と、時間領域変換部６０５と、減算部６０６とを備える。

実施の形態３と同様のスペクトル平坦化処理と実施の形態２と同一の干渉推定方法とを組み合わせることにより、実施の形態３よりも受信信号に含まれるより小さい干渉電力の干渉波の検出、および、干渉周波数範囲を推定できるようになる。このため、受信装置３ｄは、より小さい干渉波が含まれる伝搬環境下での干渉抑圧効果を向上させ、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。

実施の形態５．
図１３は、実施の形態５にかかる送信装置の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。送信装置１ａは、符号化部１００と、変調部１０１と、時間ヌル挿入部１０２と、周波数ヌル挿入部１３００と、波形整形フィルタ部１０３と、Ｄ／Ａ変換部１０４と、送信部１０５とを備える。

実施の形態５にかかる周波数ヌル挿入部１３００の動作について詳細に説明する。周波数ヌル挿入部１３００は、時間ヌル挿入部１０２の出力信号のスペクトルに対して周波数方向に０個以上の周波数領域ヌル（周波数軸上での無送信信号）を挿入する。また、周波数ヌル挿入部１３００は、周波数領域ヌルを挿入しなくてもよい。周波数ヌル挿入部１３００が周波数領域ヌルを挿入すると、信号のスペクトルは周波数ヌルの挿入区間分だけ周波数範囲が広がる。すなわち、信号スペクトルが周波数領域ヌルを跨いで周波数軸上で分散配置されることになる。また、周波数ヌル挿入部１３００は、異なる時刻で信号帯域内での周波数領域ヌルの周波数位置や帯域幅、個数、間隔などを任意に変えて送ることもできる。例えば、無線フレーム単位で周波数領域ヌルの位置を信号帯域内で少しずつずらしながら巡回させて送ることで、信号帯域内の全ての帯域に周波数ヌルが少なくとも１回以上は配置されるようにする。周波数ヌル挿入部１３００は、第２のヌル挿入部とも呼ばれる。

このように、周波数ヌル挿入部１３００が周波数領域ヌルを挿入して送信することで、受信装置にて信号帯域の全域で干渉の有無を監視することが可能となる。周波数領域ヌルの個数が少なければ、信号帯域全体にわたって周波数領域ヌルを巡回させる時間が増大するが、情報伝送に使用できる帯域が増えるため伝送効率が上がる。逆に信号帯域内の周波数領域ヌルの占有率を上げると巡回させる時間を少なくできるが、伝送効率は下がる。このため、周波数領域ヌル挿入方法は、干渉状況に応じて調整することが望ましい。

図１４は、実施の形態５にかかる周波数ヌル挿入部１３００における送信スペクトルを示す図である。図１４において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図１４は、時間領域ヌル挿入後のスペクトルに対して周波数領域でヌル（無送信区間）を挿入したスペクトルを示す。図１４は、周波数領域ヌル挿入後のサンプリング周波数f_S１４００と、時刻ｔの送信信号の電力スペクトル１４０１と、時刻ｔの周波数領域ヌル１４０２と、時刻ｔ＋ｎの送信信号の電力スペクトル１４０３と、時刻ｔ＋ｎの周波数領域ヌル１４０４とを示す。図１４は、信号スペクトルと周波数領域ヌルとを１：１の割合で挿入した時刻ｔと、時刻ｔ＋ｎの送信スペクトルとを示す。時刻ｔと時刻ｔ＋ｎとは周波数領域ヌルの周波数位置が重ならないように配置されている。周波数ヌル挿入部１３００は、信号スペクトルと周波数領域ヌルとを１：１の割合で配置することを前提とする。

受信装置３ｄは、干渉再生抑圧部３０４に代えて干渉再生抑圧部３０４ｄを備える。なお、受信装置３ｄの構成の図示は省略する。図１５は、実施の形態５にかかる干渉再生抑圧部３０４ｄの機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態３と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態３と同一の符号を付して重複する説明を省略する。干渉再生抑圧部３０４ｄは、周波数領域変換部９００と、干渉推定部１５００と、重み計算部１５０１と、スペクトル平坦化部９０２と、時間領域変換部９０３と、ヌル抽出部４００と、周波数領域変換部６０１と、信号補間部６０４と、時間領域変換部６０５と、減算部６０６とを備える。

干渉推定部１５００は、送信装置１ａの周波数ヌル挿入部１３００で挿入された周波数領域ヌルを用いて干渉の検出、および、干渉周波数範囲を推定する。重み計算部１５０１は、周波数領域信号に変換された受信信号の電力スペクトルを計算し、この電力スペクトルの形状から受信信号に含まれる干渉波電力によって電力密度が膨らんでいる周波数成分を抑圧し、電力スペクトルの形状を平坦化する重み係数を計算する。

図１６は、実施の形態５にかかる干渉推定部１５００の動作を示す図である。また、図１６は、時刻ｔと時刻ｔ＋ｎそれぞれの受信信号の電力スペクトルの例を示している。図１６において、横軸は周波数、縦軸は振幅を表す。図１６は、受信信号のサンプリング周波数f_S１６００と、時刻ｔの受信信号の電力スペクトル１６０１と、時刻ｔの周波数領域ヌル区間１６０２と、時刻ｔ＋ｎの受信信号の電力スペクトル１６０３と、時刻ｔ＋ｎの周波数領域ヌル区間１６０４と、雑音の電力スペクトル１６０５と、干渉波の電力スペクトル１６０６と、干渉検出、および干渉周波数範囲を判定するためのしきい値１６０７とを示す。

干渉推定部１５００の動作について詳細に説明する。干渉推定部１５００は、時刻ｔの受信信号の電力スペクトルでの干渉の検出、および干渉周波数範囲を推定する。干渉の検出および干渉周波数範囲は、周波数領域ヌルに現れた信号成分に対してしきい値１６０７を用いて判定することにより推定される。しきい値１６０７は、受信信号成分の平均電力で正規化して算出される。受信信号の各周波数成分P_iの平均電力P_fnaveは、式（８）にしたがって算出される。ここで、Ｍは受信信号の周波数ポイント数を表している。

しきい値P_NTHは、式（９）にしたがって算出される。ここで、δはしきい値を調整するための係数である。δはターゲットとする干渉電力の大きさに応じて調整することにより、検出精度を向上させることができる。

干渉周波数範囲は、図１６に示した時刻ｔの周波数領域ヌル区間１６０２としきい値１６０７とを比較することで推定できる。例えば、最も低い周波数-f_S/2から高い周波数+f_S/2方向に向かって周波数領域ヌルの各周波数成分としきい値を比較していき、初めてしきい値を上回った周波数成分を時刻ｔにおける干渉周波数の最低周波数とする。次に、最も高い周波数+f_S/2から低い周波数-f_S/2方向に向かって周波数領域ヌルの各周波数成分としきい値を比較していき、初めてしきい値を上回った周波数成分を時刻ｔにおける干渉周波数の最高周波数とすることで、時刻ｔにおける干渉周波数の範囲を推定することができる。同様に、時刻ｔ＋ｎの受信信号の電力スペクトルからも時刻ｔ＋ｎにおける干渉周波数の最低周波数と最高周波数を推定することができる。時刻ｔと時刻ｔ＋ｎとで推定された最低周波数を比較してより低い周波数の方が最低周波数となる。同様に時刻ｔと時刻ｔ＋ｎで推定された最高周波数を比較してより高い周波数の方が最高周波数となる。最低周波数と最高周波数との間の範囲が干渉周波数範囲となる。推定された干渉周波数範囲の情報は、信号補間部６０４に出力される。

周波数領域ヌルの信号成分としきい値とによる比較において、しきい値を上回る周波数成分が存在しなかった場合は、干渉波が含まれないと判断することができる。この場合、干渉推定部１５００は、信号補間部６０４に干渉が無いことを通知するため干渉周波数範囲を０として出力する。また、干渉周波数範囲は、推定された干渉周波数範囲の広さに応じて送信装置１ａにおける時間領域ヌルの挿入間隔を狭める制御を行う評価指標として用いることができる。具体的にはヌルシンボルは、干渉周波数範囲の２倍以上のサンプリング周波数で挿入されていればよく、送信装置１ａの情報を受信装置からフィードバックすることによって、時間変動する干渉状況に応じたヌル挿入率、挿入間隔を効率よく決定することができる。周波数領域ヌルも同様に、干渉周波数範囲に応じて周波数領域ヌルの挿入間隔を狭める制御を行うことで、伝送効率を向上させることができる。干渉が存在しないと判定された場合は、干渉周波数範囲は、送信装置１ａにおける時間領域ヌル、および、周波数領域ヌルの挿入を停止する制御を行う評価指標として用いることができる。

重み計算部１５０１は、周波数領域信号に変換された受信信号の電力スペクトルを計算し、この電力スペクトルの形状から受信信号に含まれる干渉波電力によって電力密度が膨らんでいる周波数成分を抑圧し、電力スペクトルの形状を平坦化する重み係数を計算する。重み係数は周波数領域ヌルの周波数成分を除いた信号スペクトルの周波数成分のＦＦＴポイント毎に計算される。

スペクトル平坦化重み係数の具体的な計算方法例を説明する。周波数領域に変換された受信信号の信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント毎のＩｃｈ、Ｑｃｈをそれぞれfft_dati(k’)、fft_datq(k’)と定義する。ＩｃｈおよびＱｃｈの電力値をfft_pow(k’)と定義する。信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント毎に時間方向に平均化した平均電力をave_fft_pow(k’)と定義する。信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント全体に対して周波数方向に平均化した平均電力をcpowと定義する。スペクトル平坦化重み係数をifr_coef(k)と定義する。ＩＩＲ平均の忘却係数をβ，γと定義する。ここで、ｋはＦＦＴポイントのインデックス番号を示し、０≦ｋ＜Ｎ（ＮはＦＦＴポイント数）の範囲の整数値、ｋ’は周波数ヌルを除く信号スペクトルに該当するＦＦＴポイントのインデックス番号を示し、０≦ｋ’＜Ｎ（ＮはＦＦＴポイント数、ただしｋ’の個数はＭ（Ｍ≦Ｎ）とする）の範囲の整数値を表現する。また、ave_fft_pow(k’)の初期値は０とする。ifr_coef(k)の初期値は１とする。このとき、重み計算部１５０１は、式（１０）〜（１３）の計算によりスペクトル平坦化重み係数を算出することができる。ここでは、１つのＦＦＴ区間におけるスペクトル平坦化重み係数の更新時に行う計算方法を示している。また、平均化方法としてＩＩＲ平均を用いているが、本発明において平均化方法は限定されるものではなく、例えば移動平均など、いかなる平均化方法でも適用することができる。式（１０）は、信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント毎の電力値を算出する。式（１１）は、信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント毎に時間方向に平均化した平均電力を算出する。式（１２）は、信号スペクトルに該当するＦＦＴポイント全体に対して周波数方向に平均化した平均電力を算出する。式（１３）は、ＦＦＴポイント毎のスペクトル平坦化重み係数を算出する。

このようにスペクトル平坦化重み係数は、ＦＦＴ計算周期で更新される。ただし、周波数領域ヌル配置が異なるＦＦＴ計算では、それぞれ別々にスペクトル平坦化重み係数を計算し、更新する必要がある。例えば、時刻ｋと時刻ｋ＋ｎとが周波数領域ヌル配置が異なる場合に該当し、それぞれ別のスペクトル平坦化重み係数を計算し、更新する。

図１７は、実施の形態５にかかるスペクトル平坦化の動作を示す図である。図１７において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図１７は、受信信号のサンプリング周波数f_S１７００と、受信信号の電力スペクトル１７０１と、雑音の電力スペクトル１７０２と、干渉波の電力スペクトル１７０３と、各周波数成分における平坦化重み係数１７０４と、平坦化重み係数にしたがってスペクトル平坦化された平坦化後の電力スペクトル１７０５とを示す。周波数領域に変換された受信信号の平均スペクトルは干渉波の電力スペクトル１７０３が含まれているため干渉電力に応じて振幅が大きく膨らんでいる。これに対して、周波数領域に変換された受信信号のＩｃｈ、Ｑｃｈに平坦化重み係数１７０４を乗算した後のスペクトル形状が、平坦化後の電力スペクトル１７０５となる。このようにスペクトル平坦化重み係数をかけることで干渉電力に応じて振幅方向に膨らんでいるスペクトルを平坦化することができる。すなわち、周波数領域ヌルが挿入されている場合は、信号スペクトルの周波数成分のみスペクトル平坦化を適用し、周波数領域ヌルの周波数成分はスペクトル平坦化重み係数を１として制御は行わない。

以上のように、送信装置１ａは、周波数方向にヌルを挿入することで電力スペクトル上に無信号区間を設けた送信信号を送信する。受信装置３ｄは、周波数方向のヌルが挿入された信号を受信することで、受信信号帯域内に含まれる微弱、かつ広帯域な干渉波の検出、および干渉周波数範囲の推定をすることができ、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。なお、実施の形態５では、周波数領域ヌルを電力値が０となる信号として説明をしたが、周波数領域ヌルの電力値は０に限らず、シンボル系列の電力より小さい電力の信号に置き換えてもよい。周波数領域ヌルの電力は、例えば、シンボル系列の電力の１／Ｒ（Ｒは１以上）以下の電力である。電力が０およびシンボル系列の電力より小さい電力の信号を第２の信号と呼ぶ。

実施の形態６．
図１８は、実施の形態６にかかる受信装置の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。受信装置３ｅは、アンテナ３００と、受信部３０１と、Ａ／Ｄ変換部３０２と、波形整形フィルタ部３０３と、干渉再生抑圧部３０４ｅと、信号選択部１８００と、復調部１８０１と、復号部１８０２と、残留干渉成分抑圧部１８０３とを備える。

干渉再生抑圧部３０４ｅは、干渉再生抑圧部３０４ａ〜３０４ｄに比べて、干渉周波数範囲を残留干渉成分抑圧部１８０３に送信することが追加される。信号選択部１８００は、干渉再生抑圧部３０４ｅと残留干渉成分抑圧部１８０３とからそれぞれ出力される信号を選択する。信号選択部１８００の詳細については後述する。復調部１８０１は、復調部３０５と比べて復調結果を残留干渉成分抑圧部１８０３に送信することが追加される。復号部１８０２は、復号部３０６と比べて復調結果を残留干渉成分抑圧部１８０３に送信することが追加される。残留干渉成分抑圧部１８０３は、復調結果に含まれる残留干渉成分を抑圧する。残留干渉成分抑圧部１８０３の詳細については後述する。

次に受信装置３ｅの動作について説明する。信号選択部１８００は、初回の復調処理および初回の復号処理を行う時は、干渉再生抑圧部３０４ｅから出力される干渉成分を除去したデータシンボルを復調部１８０１に出力する。２回目以降の復調処理および復号処理を行う時は、信号選択部１８００は、残留干渉成分抑圧部１８０３が出力する信号を選択して復調部１８０１に出力する。復調部１８０１および復号部１８０２の復調処理、復号処理の方法は特に限定されるものではない。

図１９は、実施の形態６にかかる受信装置における残留干渉成分抑圧部１８０３の機能ブロックを示す図である。残留干渉成分抑圧部１８０３は、符号化部１９００と、変調部１９０１と、減算部１９０２と、干渉レプリカ生成部１９０３と、重み係数付加部１９０４と、減算部１９０５とを備える。

実施の形態６にかかる残留干渉成分抑圧部１８０３の動作の詳細について説明する。符号化部１９００は、復号部１８０２からの誤り訂正復号された復号結果を用いて、再度誤り訂正符号化を行い、符号化データを変調部１９０１に出力する。ここで、符号化部１９００が行う符号化は、送信装置１における符号化部１００が行う符号化処理と同一である。変調部１９０１は、符号化されたデータに対して変調処理を行い、変調出力データを減算部１９０２に出力する。ここで、変調部１９０１が行う変調処理は、送信装置１における変調部１０１が行う変調処理と同一である。減算部１９０２は、復調部１８０１が出力する復調出力データから変調出力データを減算し、復調信号を出力する。干渉レプリカ生成部１９０３は、減算部１９０２が出力する復調信号と干渉再生抑圧部３０４ｅで推定された干渉周波数範囲とを用いて干渉レプリカを生成する。具体的には、入力される干渉周波数範囲にしたがって、この干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限フィルタリングを行う。ここで、帯域制限フィルタの実現方法は特に限定されないが、例えば、ＦＩＲフィルタを用いる方法や、ＤＦＴ／ＦＦＴ、ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴを用いて周波数領域でフィルタリングする方法などがある。いずれも帯域制限フィルタの周波数通過帯域を干渉が含まれる帯域にすることで、雑音の影響を低減し効果的に干渉波成分を抽出し、干渉レプリカを生成することができる。

重み係数付加部１９０４は、干渉レプリカ生成部１９０３が生成した干渉レプリカに対して重み係数を乗じて干渉周波数範囲に含まれる雑音の影響を低減する。重み係数は、くり返し処理毎に係数の値を残留する干渉電力に応じて可変にすることで干渉抑圧を効率化し、くり返し処理回数を低減することができる。重み係数付加部１９０４が乗じる重み係数は第２の重み係数とも呼ばれる。減算部１９０５は、復調部１８０１が出力する復調結果から重み係数を乗じた干渉レプリカ成分を減算することで、残留干渉成分を抑圧した復調結果が得られる。減算部１９０５は、復調結果を信号選択部１８００に出力する。減算部１９０５は、第２の減算部とも呼ばれる。

受信装置３ｅは、信号選択部１８００に出力された残留干渉成分を抑圧した復調結果を用いて、復調処理および復号処理をくり返し行う。同様にして得られた復調結果、復号結果を用いて残留干渉成分抑圧部１８０３にて再度干渉抑圧を施した復調結果を生成する。これらをくり返し行うことで残留干渉成分の抑圧効果を向上させることができる。くり返し回数は予め決められた固定回数にしてもよいし、送信データの中に予めＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）やそれに類する方法で、誤り検出判定を行い誤りなしと判定された場合にくり返し処理を完了させるようにしてもよい。

以上のように、実施の形態６では復調部１８０１が出力する復調結果、復号部１８０２が出力する複号データ、および干渉周波数範囲を用いてレプリカを生成し、レプリカを利用して残留干渉成分を抽出して抑圧するようにしたことにより、受信信号に残留する干渉成分の影響を低減することができる。このため、受信装置３ｅは干渉抑圧効果が向上し、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。

実施の形態７．
図２０は、実施の形態７にかかる残留干渉成分抑圧部の機能ブロックを示す図である。なお、実施の形態６と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態６と同一の符号を付して重複する説明を省略する。残留干渉成分抑圧部１８０３ａは、符号化部１９００と、変調部１９０１と、減算部１９０２と、周波数領域変換部２０００と、干渉推定部２００１と、干渉レプリカ生成部２００２と、時間領域変換部２００３と、重み係数付加部１９０４と、減算部１９０５とを備える。

周波数領域変換部２０００は、時間領域信号から周波数領域信号に変換する。干渉推定部２００１は、抽出された受信信号に含まれる残留干渉成分から干渉を検出し干渉周波数範囲を推定する。干渉推定部２００１は、第２の干渉推定部とも呼ばれる。干渉推定部２００１が推定した干渉周波数範囲は、第２の干渉周波数範囲とも呼ばれる。干渉レプリカ生成部２００２は、干渉推定部２００１で推定された干渉周波数範囲の情報を用いて干渉レプリカを生成する。時間領域変換部２００３は、周波数領域信号から時間領域信号に変換する。

図２１は、実施の形態７にかかる干渉波の電力スペクトルの例を示す図である。図２１において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号の振幅を示す。図２１は、データシンボルのサンプリング周波数f_Sd２１００と、干渉波の電力スペクトル２１０１と、雑音の電力スペクトル２１０２と、干渉周波数範囲を判定するためのしきい値２１０３と、干渉周波数範囲の最も低い周波数２１０４と、干渉周波数範囲の最も高い周波数２１０５とを示す。干渉推定部２００１は、周波数領域変換部２０００にてＦＦＴ等を用いて周波数領域に変換された受信信号に含まれる残留干渉信号の各周波数成分の電力スペクトルを計算し、電力スペクトルの形状から干渉の検出、および干渉周波数範囲を推定する。

干渉波成分が残留していると周波数領域では、干渉波の含まれる周波数で振幅を持った電力スペクトルが現れる。干渉電力が大きいほど、電力スペクトルの振幅値は大きくなる。この特性を利用して、干渉推定部２００１は、しきい値２１０３を用いて干渉周波数の範囲を判定する。しきい値は、電力スペクトルの全周波数成分の平均値で正規化した値を用いる。この電力スペクトルの各周波数成分P_iの平均電力P_fiaveとし、式（１４）にしたがって算出する。ここで、ＮはＦＦＴの周波数ポイント数を表している。

しきい値P_ITHは、式（１５）にしたがって決定される。ここで、εはしきい値を調整するための係数である。εはターゲットとする干渉電力の大きさに応じて調整することにより、検出精度を向上させることができる。

干渉周波数範囲は、図２１に示した各周波数成分における電力スペクトルとしきい値P_ITHを比較することで推定できる。例えば、最も低い周波数-f_Sd/2から高い周波数+f_Sd/2方向に向かって各周波数成分の電力スペクトルとしきい値を比較していき、初めてしきい値を上回る電力スペクトルが検出された周波数成分を干渉周波数の最低周波数２１０４とする。次に、最も高い周波数+f_Sd/2から低い周波数-f_Sd/2方向に向かって各周波数成分の電力スペクトルとしきい値を比較していき、初めてしきい値を上回る電力スペクトルが検出された周波数成分を干渉周波数の最高周波数２１０５とすることで、干渉周波数の範囲を推定することができる。ここでは、しきい値を用いた判定方法の一例を示したが、例えば、異なる時間の受信信号を用いてＦＦＴにより得られた複数の電力スペクトルを平均化したものを利用して、しきい値判定による干渉周波数推定を行い、推定精度を向上させることもできる。

電力スペクトルとしきい値とによる比較において、しきい値を上回る電力スペクトルの周波数成分が存在しなかった場合は、干渉波は含まれないと判断することができる。この場合、干渉推定部２００１は、干渉レプリカ生成部２００２に干渉が無いことを通知するため干渉周波数範囲は０として出力する。また、干渉周波数範囲が−f_Sd/2と＋f_Sd/2との間の範囲のほぼ全てに干渉が含まれると推定された場合、ヌルシンボルのサンプリング周波数が不足していると判断し、干渉周波数範囲は、送信装置における時間領域ヌル挿入間隔を狭める制御を行う評価指標として用いることができる。干渉周波数範囲が−f_Sd/2と＋f_Sd/2との間の範囲に対して干渉が含まれると推定された周波数範囲が狭い場合、ヌルシンボルのサンプリング周波数が過剰であると判断し、干渉周波数範囲は、送信装置における時間領域ヌル挿入間隔を広げる制御を行う評価指標として用いることができる。干渉が存在しないと判定された場合は、干渉周波数範囲は、送信装置における時間領域ヌル挿入を停止する制御を行う評価指標として用いることができる。また、干渉周波数範囲推定は、くり返し処理において干渉成分が多く残留している初回、あるいは初回から複数回行い、干渉が検出された中での最終結果を用いてそれ以降のくり返し処理に反映してもよい。

干渉推定部２００１で推定された干渉周波数範囲は、干渉レプリカ生成部２００２に入力される。干渉レプリカ生成部２００２は、減算部１９０２で抽出された復調信号に含まれる残留雑音成分を用いて干渉レプリカを生成する。具体的には、干渉推定部２００１が推定した干渉周波数範囲にしたがって、この干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限フィルタリングを行い、雑音の影響を低減して効果的に干渉波成分を抽出し、干渉レプリカを生成することができる。時間領域変換部２００３は、干渉レプリカ生成部２００２で生成された干渉レプリカの周波数領域の信号を時間領域信号に変換する。以降の処理は実施の形態６と同様である。

以上のように、残留干渉成分抑圧部１８０３ａは、干渉周波数範囲の推定を行い、それを利用して残留干渉成分を抽出して抑圧するようにしたことにより、残留干渉成分に対する干渉周波数範囲の推定精度を向上することができる。このため、干渉抑圧効果が向上し、所望波の受信品質（ビット誤り率）の劣化を低減することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の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、本発明の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。

１，１ａ 送信装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 受信装置、１００ 符号化部、１０１ 変調部、１０２ 時間ヌル挿入部、１０３，３０３ 波形整形フィルタ部、１０４ Ｄ／Ａ変換部、１０５ 送信部、１０６ アンテナ、２００ 送信シンボルデータ、２０１ ヌル区間、３００ アンテナ、３０１ 受信部、３０２ Ａ／Ｄ変換部、３０４，３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅ 干渉再生抑圧部、３０５，１８０１ 復調部、３０６，１８０２ 復号部、４００ ヌル抽出部、４０１，６０４ 信号補間部、４０２，６０６ 減算部、５００ データシンボル、５０１ ヌルシンボル、５０２ 干渉波、５０３ 信号補間、５０４ 干渉信号、６００ データシンボル抽出部、６０１，６０２，９００，２０００ 周波数領域変換部、６０３，９０４，１５００，２００１ 干渉推定部、６０５，９０３，２００３ 時間領域変換部、７００ サンプリング周波数f_Sn、７０１，１６０６，１７０３，２１０１ 干渉波の電力スペクトル、７０２，８０２，１００２，１６０５，１７０２，２１０２ 雑音の電力スペクトル、７０３，１１０１，１６０７，２１０３ しきい値、７０４，１１０２，２１０４ 干渉周波数範囲の最も低い周波数、７０５，１１０３，２１０５ 干渉周波数範囲の最も高い周波数、８００，２１００ データシンボルのサンプリング周波数f_Sd、８０１ データシンボルの電力スペクトル、９０１，１５０１ 重み計算部、９０２ スペクトル平坦化部、１０００，１６００，１７００ 受信信号のサンプリング周波数f_S、１００１，１７０１ 受信信号の電力スペクトル、１００３，１１００ 平坦化重み係数、１００４、１７０５ 平坦化後の電力スペクトル、１３００ 周波数ヌル挿入部、１４００ 周波数領域ヌル挿入後のサンプリング周波数f_S、１４０１ 時刻ｔの送信信号の電力スペクトル、１４０２ 時刻ｔの周波数領域ヌル、１４０３ 時刻ｔ＋ｎの送信信号の電力スペクトル、１４０４ 時刻ｔ＋ｎの周波数領域ヌル、１６０１ 時刻ｔの受信信号の電力スペクトル、１６０２ 時刻ｔの周波数領域ヌル区間、１６０３ 時刻ｔ＋ｎの受信信号の電力スペクトル、１６０４ 時刻ｔ＋ｎの周波数領域ヌル区間、１７０４ 平坦化重み係数、１８００ 信号選択部、１８０３，１８０３ａ 残留干渉成分抑圧部、２００２ 干渉レプリカ生成部、２２００ 制御回路、２２００ａ プロセッサ、２２００ｂ メモリ。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、送信装置と受信装置とを有する無線通信システムであって、送信装置は、データシンボルの時間方向に、データシンボルの振幅より電力が小さい信号である第１の信号を挿入する第１のヌル挿入部を備え、受信装置は、受信信号から、第１の信号に対応する区間の信号である第１のシンボルを抽出するヌル抽出部と、第１のシンボルを補間することによりデータシンボルに対応する区間の干渉成分を再生する信号補間部と、受信信号から干渉成分を減算する第１の減算部と受信信号からデータシンボルを抽出するデータシンボル抽出部と、第１のシンボルおよびデータシンボルの周波数成分の電力スペクトルを算出し、電力スペクトルの形状を用いて干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第１の干渉推定部と、を備え、信号補間部は、第１の干渉周波数範囲を用いて第１のシンボルを補間することを特徴とする。

Claims (22)

1. 送信装置と受信装置とを有する無線通信システムであって、
   前記送信装置は、
   データシンボルの時間方向に、データシンボルの振幅より電力が小さい信号である第１の信号を挿入する第１のヌル挿入部を備え、
   前記受信装置は、
   受信信号から、前記第１の信号に対応する区間の信号である第１のシンボルを抽出するヌル抽出部と、
   前記第１のシンボルを補間することにより前記データシンボルに対応する区間の干渉成分を再生する信号補間部と、
   前記受信信号から前記干渉成分を減算する第１の減算部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１のヌル挿入部は、
   周期的に前記データシンボルの間に前記第１の信号を挿入することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記受信装置は、
   前記受信信号から前記データシンボルを抽出するデータシンボル抽出部と、
   前記第１のシンボルおよび前記データシンボルの周波数成分の電力スペクトルを算出し、前記電力スペクトルの形状を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第１の干渉推定部と、
   を備え、
   前記信号補間部は、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記受信装置は、
   前記第１の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する重み算出部と、
   前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化するスペクトル平坦化部と、
   前記第１の重み係数を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第１の干渉推定部と、
   を備え、
   前記信号補間部は、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
5. 前記受信装置は、
   前記第１の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する重み算出部と、
   前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化するスペクトル平坦化部と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
6. 前記送信装置は、
   前記データシンボルの周波数方向に、前記データシンボルの電力値より値が小さい信号である第２の信号を挿入する第２のヌル挿入部を備え、
   前記受信装置は、
   前記第１の信号および前記第２の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する重み算出部と、
   前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化するスペクトル平坦化部と、
   前記第２の信号を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第１の干渉推定部と、
   を備え、
   前記信号補間部は、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
7. 前記受信装置は、
   前記第１の減算部の出力を用いて復調した復調結果と前記復調結果を復号した復号結果と前記第１の干渉周波数範囲とを用いて、前記第１の減算部が除去しきれなかった前記干渉成分である残留干渉成分を抑圧する残留干渉成分抑圧部と、
   前記第１の減算部の出力または前記残留干渉成分抑圧部の出力のいずれかを選択して出力する信号選択部と、
   を備えることを特徴とする請求項３から６のいずれか１つに記載の無線通信システム。
8. 前記残留干渉成分抑圧部は、
   前記第１の干渉周波数範囲と前記復調結果とを用いて前記第１の干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限を行い、前記干渉成分を抽出した干渉レプリカを作成する干渉レプリカ生成部と、
   前記第１の干渉周波数範囲に含まれる雑音の影響を低減する第２の重み係数を前記干渉レプリカに乗算する重み係数付加部と、
   前記復調結果から前記第２の重み係数を乗じた前記干渉レプリカを減算する第２の減算部と、
   を備えることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記受信装置は、
   前記第１の減算部の出力を復調した復調結果と前記復調結果を復号した復号結果とを用いて、前記第１の減算部が除去しきれなかった前記干渉成分である残留干渉成分を抑圧する残留干渉成分抑圧部と、
   前記第１の減算部の出力、または前記残留干渉成分抑圧部の出力のいずれかを選択して出力する信号選択部と、
   を備えることを特徴とする請求項３から６のいずれか１つに記載の無線通信システム。
10. 前記残留干渉成分抑圧部は、
    前記復調結果と前記復号結果とを用いて前記残留干渉成分を検出し前記残留干渉成分が存在する周波数の範囲である第２の干渉周波数範囲を推定する第２の干渉推定部と、
    前記第２の干渉周波数範囲と前記復調結果とを用いて前記第２の干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限を行い、前記残留干渉成分を抽出した干渉レプリカを作成する干渉レプリカ生成部と、
    前記第２の干渉周波数範囲に含まれる雑音の影響を低減する第２の重み係数を前記干渉レプリカに乗算する重み係数付加部と、
    前記復調結果から前記第２の重み係数を乗じた前記干渉レプリカを減算する第２の減算部と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記残留干渉成分抑圧部は繰り返し行われることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の無線通信システム。
12. 送信装置と受信装置とを有する無線通信システムにおける干渉抑圧方法であって、
    データシンボルの時間方向に、データシンボルの振幅より電力が小さい信号である第１の信号を挿入する第１のステップと、
    受信信号から、前記第１の信号に対応する区間の信号である第１のシンボルを抽出する第２のステップと、
    前記第１のシンボルを補間することにより前記データシンボルに対応する区間の干渉成分を再生する第３のステップと、
    前記受信信号から前記干渉成分を減算する第４のステップと、
    を含むことを特徴とする干渉抑圧方法。
13. 前記第１のステップは、
    周期的に前記データシンボルの間に前記第１の信号を挿入することを特徴とする請求項１２に記載の干渉抑圧方法。
14. 前記受信信号から前記データシンボルを抽出する第５のステップと、
    前記第１のシンボルおよび前記データシンボルの周波数成分の電力スペクトルを算出し、前記電力スペクトルの形状を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第６のステップと、
    を含み、
    前記第３のステップは、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１２または１３に記載の干渉抑圧方法。
15. 前記第１の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する第７のステップと、
    前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化する第８のステップと、
    前記第１の重み係数を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第９のステップと、
    を含み、
    前記第３のステップは、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１２または１３に記載の干渉抑圧方法。
16. 前記第１の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する第７のステップと、
    前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化する第８のステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載の干渉抑圧方法。
17. 前記データシンボルの周波数方向に、前記データシンボルの電力値より値が小さい信号である第２の信号を挿入する第１０のステップと、
    前記第１の信号および前記第２の信号が含まれる前記受信信号の電力スペクトルの形状を平坦化する第１の重み係数を算出する第１１のステップと、
    前記第１の重み係数を用いて前記電力スペクトルを平坦化する第１２のステップと、
    前記第２の信号を用いて前記干渉成分が存在する周波数の範囲である第１の干渉周波数範囲を推定する第１３のステップと、
    を含み、
    前記第３のステップは、前記第１の干渉周波数範囲を用いて前記第１のシンボルを補間することを特徴とする請求項１２または１３に記載の干渉抑圧方法。
18. 第４のステップの出力を復調した復調結果と前記復調結果を復号した復号結果と前記第１の干渉周波数範囲とを用いて、第４のステップが除去しきれなかった前記干渉成分である残留干渉成分を抑圧する第１４のステップと、
    第４のステップの出力または第１４のステップの出力のいずれかを選択して出力する第１５のステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１つに記載の干渉抑圧方法。
19. 前記第１４のステップは、
    前記第１の干渉周波数範囲と前記復調結果とを用いて前記第１の干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限を行い、前記残留干渉成分を抽出した干渉レプリカを作成する第１６のステップと、
    前記第１の干渉周波数範囲に含まれる雑音の影響を低減する第２の重み係数を前記干渉レプリカに乗算する第１７のステップと、
    前記復調結果から前記第２の重み係数を乗じた前記干渉レプリカを減算する第１８のステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１８に記載の干渉抑圧方法。
20. 前記第４のステップの出力を復調した復調結果と前記復調結果を復号した復号結果とを用いて、前記第４のステップが除去しきれなかった前記干渉成分である残留干渉成分を抑圧する第１４のステップと、
    前記第４のステップの出力または前記第１４のステップの出力のいずれかを選択して出力する第１５のステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１つに記載の干渉抑圧方法。
21. 前記第１４のステップは、
    前記復調結果と前記復号結果を用いて前記残留干渉成分を検出し第２の干渉周波数範囲を推定する第１５のステップと、
    前記第２の干渉周波数範囲と前記復調結果とを用いて前記第２の干渉周波数範囲を通過帯域とした帯域制限を行い、前記干渉成分を抽出した干渉レプリカを作成する第１６のステップと、
    前記第２の干渉周波数範囲に含まれる雑音の影響を低減する第２の重み係数を前記干渉レプリカに乗算する第１７のステップと、
    前記復調結果から前記第２の重み係数を乗じた前記干渉レプリカを減算する第１８のステップと、
    を備えることを特徴とする請求項２０に記載の干渉抑圧方法。
22. 前記第１４のステップは繰り返し行うことを特徴とする請求項１８から２１のいずれか１つに記載の干渉抑圧方法。

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