伝送路特性推定装置、伝送路特性推定方法、及びプログラム
【課題】ノイズの影響を低減し、かつ伝送路特性の時間追従性を向上させる。
【解決手段】ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、現伝送路特性推定部によって推定された伝送路特性の移動平均値を算出する。次伝送路特性推定部は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０の出力と係数記憶部１１４が記憶する係数に基づいて、次回の伝送路特性を推定する。係数記憶部１１４が記憶する係数は、忘却係数の異なるＩＩＲフィルタ１０９、１１０が前回算出した伝送路特性の移動平均値の出力の差とパイロット複素除算部１０１が推定した伝送路特性とに基づいて算出された係数である。
【解決手段】ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、現伝送路特性推定部によって推定された伝送路特性の移動平均値を算出する。次伝送路特性推定部は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０の出力と係数記憶部１１４が記憶する係数に基づいて、次回の伝送路特性を推定する。係数記憶部１１４が記憶する係数は、忘却係数の異なるＩＩＲフィルタ１０９、１１０が前回算出した伝送路特性の移動平均値の出力の差とパイロット複素除算部１０１が推定した伝送路特性とに基づいて算出された係数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置、伝送路特性推定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
連続通信を行うＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信においては、送信装置においてパイロットシンボルを所定の間隔で挿入し、受信装置において当該パイロットシンボルに基づいて伝送路特性を推定して、復調を行う方式が用いられている。なお、パイロットシンボルとは、送信装置と受信装置において既知となっている信号パターンのことである。
伝送路推定の簡易な方法としては、パイロットシンボル間を時間方向で線形に内挿補間することで求める方法が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パイロットシンボル間を時間方向で線形に内挿補間する方法は、ノイズの影響が大きく、図７に示すようにまた伝送路特性がＩ−Ｑ（同相−直交：Ｉｎ ｐｈａｓｅ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）平面において曲線を描くように変化する場合、推定した伝送路特性と実際の伝送路特性との間でズレが生じてしまうという問題がある。なお図７は、内挿補間による伝送路特性の推定結果を示す図である。
また、この方法を用いる場合、パイロットシンボルとその次のパイロットシンボルを受信するまでその間にあるデータシンボルを復調できないため、受信データを記憶しておくメモリが必要となり、さらに処理の遅延時間が大きくなるという問題がある。
【０００５】
ノイズの影響を少なくする伝送路特性推定方法として、複数のパイロットシンボルで平均をとることで伝送路特性の推定を行う方法がある。この方法を用いる場合、直線内挿補間による方法と比較して、ノイズの影響を低減することができる。しかし、この方法を用いる場合、復調の対象となるデータシンボルの前後の範囲でパイロットシンボルから求まる伝送路特性の平均をとる必要がある。そのため、直線内挿補間による方法と比べて、さらに伝送路特性の曲線的変動に追従することが難しくなってしまうという問題がある。また、受信データを記憶しておくメモリの容量も直線内挿補間による方法と比較して多くなり、処理の遅延時間が大きくなってしまうという問題がある。
また、メモリ容量の削減と遅延時間の減少のため、復調したいデータシンボルより過去のパイロットシンボルについてのみ平均をとる方法もあるが、この場合は、伝送路特性の時間変動に対する推定値の追従性が悪化してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置であって、前記受信シンボルの受信毎に、現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部と、前記受信シンボルの受信毎に、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部と、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部と、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部と、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を用いた伝送路特性推定方法であって、前記受信シンボルの受信毎に、現伝送路特性推定部は、現在の伝送路特性を推定し、第１の平滑化部は、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、第２の平滑化部は、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算し、次伝送路特性推定部は、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を、前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部、前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部、前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部として動作させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、除算部の処理によって次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数を算出し、次伝送路特性推定部は、当該係数を用いて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する。これにより、伝送路特性推定装置は、現在の伝送路特性及び過去の伝送路特性の移動平均値に基づいて精度良く次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による伝送路特性推定装置を搭載する復調装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの一例を示す図である。
【図３】データシンボルに対する復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】パイロットシンボルに対する復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態による復調装置による伝送路特性の推定結果を示す図である。
【図６】ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの他の例を示す図である。
【図７】内挿補間による伝送路特性の推定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による伝送路特性推定装置を搭載する復調装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
復調装置１００は、ＯＦＤＭフレームを受信してＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行う受信装置からＦＦＴの出力データ（受信シンボル）の入力を受け付け、各サブキャリアに対する復調処理を行う装置である。復調装置１００は、パイロット複素除算部１０１、伝送路特性記憶部１０２、位相振幅補償部１０３、デマップ部１０４、リマップ部１０５、複素除算部１０６、傾き補正部１０７、スイッチ部１０８、ＩＩＲ（無限インパルス応答： Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ１０９（第２の平滑化部）、ＩＩＲフィルタ１１０（第１の平滑化部）、移動平均値バッファ１１１、１１２、係数算出部１１３（除算部）、係数記憶部１１４、次伝送路特性推定部１１５、伝送路特性バッファ１１６を備える。
【００１２】
パイロット複素除算部１０１は、受信シンボルがパイロットシンボルである場合に、受信したパイロットシンボルを、既知のパイロットシンボルモデルで複素除算することで、伝送路特性を算出する。なお、本実施形態において、受信シンボルに対する複素数計算は、受信シンボルのＩ成分を実数成分として扱い、Ｑ成分を虚数成分として扱うことで行う。
伝送路特性記憶部１０２は、パイロット複素除算部１０１によって算出された伝送路特性を記憶する。なお、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性は、パイロット複素除算部１０１によって伝送路特性が算出されるたびに更新される。
【００１３】
位相振幅補償部１０３は、受信シンボルがデータシンボルである場合に、受信したデータシンボルを、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性で除算することで、送信シンボルを再現する。なお、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性は、前回受信シンボルを受信したときに次伝送路特性推定部１１５によって推定された、受信シンボルの次の受信時における伝送路特性、すなわち現在の伝送路特性である。
デマップ部１０４は、位相振幅補償部１０３によって再現された送信シンボルを所定の位相振幅変調方式に従って「０」または「１」のビットデータを出力する。なお、位相振幅変調方式の例としては、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調：Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（１６値直角位相振幅変調：１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などが挙げられる。
【００１４】
リマップ部１０５は、デマップ部１０４によって出力されたビットデータから所定の位相振幅変調方式に基づいて送信シンボルを生成する。なお、位相振幅補償部１０３が再現した送信シンボルには、伝送路特性の推定誤差が含まれるが、リマップ部１０５によって生成された送信シンボルには誤差が含まれない。
複素除算部１０６は、受信シンボルがデータシンボルである場合に、リマップ部１０５によって生成された送信シンボルを受信したデータシンボルで複素除算することで、伝送路特性を算出する。
【００１５】
傾き補正部１０７は、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性と、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性とに基づいてコンスタレーションが揃うように伝送路特性を補正する。すなわち、傾き補正部１０７は、受信器の初期動作時に、コンスタレーションが９０度、１８０度、２７０度の何れかだけ傾いた状態ではまり込んだ場合に、それを訂正するように、伝送路特性を補正する。具体的には、傾き補正部１０７は、以下に示す式（１）を用いて伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性の複素共役と、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性との複素乗算の時間平均を算出する。
【００１６】
【数１】
【００１７】
但し、ｈｐ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目において伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性である。また、上付き傍線はその値の複素共役を示す記号である。また、Ｈ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目において伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性である。
【００１８】
そして、傾き補正部１０７は、上記式（１）によって算出された複素数と実数軸とのなす角度が±４５度の範囲内である場合（コンスタレーションの傾きが正しい場合）に、複素除算部１０６が算出した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力し、±４５度の範囲外である場合に、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（伝送路特性を補正する）。
スイッチ部１０８は、受信シンボルがパイロットシンボルである場合に、パイロット複素除算部１０１の算出結果を選択してＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力し、受信シンボルがデータシンボルである場合に、傾き補正部１０７の出力を選択してＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。
なお、パイロット複素除算部１０１、伝送路特性記憶部１０２、複素除算部１０６、傾き補正部１０７、スイッチ部１０８は、協働することで、受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部として動作する。
【００１９】
ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、所定の忘却係数を用いて入力値の指数移動平均値を算出する一次ＩＩＲフィルタである。なお、ＩＩＲフィルタ１０９とＩＩＲフィルタ１１０は、それぞれ異なる忘却係数を用いて指数移動平均値を算出する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０の忘却係数には、１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２、１／６４、１／１２８のうち異なる２つの値が用いられる。
具体的には、ＩＩＲフィルタ１０９は、以下に示す式（２）によって指数移動平均値を算出し、ＩＩＲフィルタ１１０は、以下に示す式（３）によって指数移動平均値を算出する。
【００２０】
【数２】
【数３】
【００２１】
但し、ｈａ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目においてＩＩＲフィルタ１０９が算出する伝送路特性の指数移動平均値である。また、ａは、ＩＩＲフィルタ１０９が用いる忘却係数である。また、ｈは、スイッチ部１０８が出力した伝送路特性である。なお、ｈａ（ｎ−１）は、受信シンボルのｎ−１シンボル目においてＩＩＲフィルタ１０９が算出した伝送路特性の指数移動平均値であり、受信シンボルのｎシンボル目において移動平均値バッファ１１１に記憶されている値である。
【００２２】
また、ｈｂ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目においてＩＩＲフィルタ１１０が算出する伝送路特性の指数移動平均値である。また、ｂは、ＩＩＲフィルタ１１０が用いる忘却係数である。なお、ｈｂ（ｎ−１）は、受信シンボルのｎ−１シンボル目においてＩＩＲフィルタ１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値であり、受信シンボルのｎシンボル目において移動平均値バッファ１１２に記憶されている値である。
移動平均値バッファ１１１、１１２は、それぞれＩＩＲフィルタ１０９、１１０が受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を記憶する。
【００２３】
係数算出部１１３は、パイロット複素除算部１０１が算出した伝送路特性ｈｐ（ｎ）と、移動平均値バッファ１１１、１１２が記憶する伝送路特性の指数移動平均値ｈａ（ｎ−１）及びｈｂ（ｎ−１）とに基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数αを算出する。具体的には、係数算出部１１３は、以下に示す式（４）、式（５）の値を算出する。
【００２４】
【数４】
【数５】
【００２５】
そして、係数算出部１１３は、式（４）、式（５）の算出結果の時間平均値を算出し、式（６）に基づいて係数αを算出する。
【００２６】
【数６】
【００２７】
但し、ａｖｅｒａｇｅ｛｝は、カッコ内の値の時間平均値である。なお、時間平均値の算出方法には、単純移動平均、加重移動平均（ＦＩＲ（有限インパルス応答： Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ平均）、指数移動平均（ＩＩＲフィルタ平均）等があるが、例えば単純移動平均を用いる場合、以下に示す式（７）によって係数αを算出することができる。
【００２８】
【数７】
【００２９】
係数記憶部１１４は、係数算出部１１３が算出した係数αを記憶する。なお、係数記憶部１１４が記憶する係数は、係数算出部１１３によって係数αが算出されるたびに更新される。
次伝送路特性推定部１１５は、係数記憶部１１４が記憶する係数αと、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値ｈａ（ｎ）及びｈｂ（ｎ）とに基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する。具体的には、次伝送路特性推定部１１５は、以下に示す式（８）を算出することで、次の受信シンボルにおける伝送路特性Ｈ（ｎ＋１）を推定する。
【００３０】
【数８】
【００３１】
伝送路特性バッファ１１６は、次伝送路特性推定部１１５によって推定された伝送路特性を記憶する。
【００３２】
上述した構成を備えることで、復調装置１００は、現在の伝送路特性及び過去の伝送路特性の移動平均値に基づいて精度良く次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定することができる。
【００３３】
ここで、係数算出部１１３が式（６）を用いて係数αを算出する理由について説明する。
次の受信シンボルにおける伝送路特性Ｈ（ｎ＋１）を、式（８）によって表す場合、既知のパイロットシンボルから求めた伝送路特性ｈｐ（ｎ）は、以下に示す式（９）によって表すことができる。
【００３４】
【数９】
【００３５】
ここで、式（９）を等式変形することで、係数αは以下に示す式（１０）によって表すことができる。
【００３６】
【数１０】
【００３７】
ところで、推定された伝送路特性に含まれるノイズの影響を軽減するためには、時間平均値を用いて係数αを算出することが好ましい。そこで、式（１０）の分母が０になるのを防ぐため、分母が正の実数になるように、式（１０）の分母と分子にそれぞれ分母の値の複素共役を乗算する。これにより、式（６）が得られる。
【００３８】
以下、復調装置１００の動作について説明する。
図２は、ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの一例を示す図である。
図２に示すように、本実施形態において送信装置は、送信フレームを送信する際、データシンボルの１２シンボルごとにパイロット信号を１つ挿入する。したがって、復調装置１００は、受信装置から入力を受け付けた受信シンボルの１２シンボル毎に、パイロットシンボルに基づく伝送路特性推定を行い、それ以外においてデータシンボルの復調処理及び伝送路特性推定を行う。
【００３９】
まず、復調装置１００によるデータシンボルの復調処理及び伝送路特性推定の処理について説明する。
図３は、データシンボルに対する復調装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からデータシンボルの入力を受け付けると、位相振幅補償部１０３は、入力を受け付けたデータシンボルを伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性で除算することで、送信シンボルを再現する（ステップＳ１）。次に、デマップ部１０４は、位相振幅補償部１０３によって再現された送信シンボルから、所定の振幅位相変調方式に従って硬判定を行い、ビットデータを生成する（ステップＳ２）。なお、当該ビットデータは、復調結果として処理装置に出力される。
【００４０】
次に、リマップ部１０５は所定の振幅位相変調方式に基づいて、デマップ部１０４によって生成されたビットデータから送信シンボルを生成する（ステップＳ３）。次に、複素除算部１０６は、入力を受け付けたデータシンボルをリマップ部１０５が生成した送信シンボルで複素除算することで、伝送路特性を推定する（ステップＳ４）。次に、傾き補正部１０７は、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性と伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性とを用いて上記式（１）を演算する（ステップＳ５）。次に、傾き補正部１０７は、式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４１】
式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲内である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、傾き補正部１０７は、複素除算部１０６が算出した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（ステップＳ７）。他方、式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲外である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、傾き補正部１０７は、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（ステップＳ８）。
【００４２】
スイッチ部１０８は、ステップＳ７またはステップＳ８で伝送路特性の入力を受け付けると、当該伝送路特性をＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ式（２）、式（３）に基づいて伝送路特性の指数移動平均値を算出する（ステップＳ９）。このとき、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を移動平均値バッファ１１１、１１２に記録する（ステップＳ１０）。
そして、次伝送路特性推定部１１５は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値と係数記憶部１１４が記憶する係数αとを用いて、式（８）に基づいて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する（ステップＳ１１）。次伝送路特性推定部１１５は、推定した伝送路特性を伝送路特性バッファ１１６に記録する（ステップＳ１２）。当該伝送路特性は、次のデータシンボルの受信時に用いられる。
【００４３】
まず、復調装置１００によるパイロットシンボルに基づく伝送路特性推定の処理について説明する。
図４は、パイロットシンボルに対する復調装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からパイロットシンボルの入力を受け付けると、パイロット複素除算部１０１は、入力を受け付けたパイロットシンボルを予め定められたパイロットシンボルモデルで除算することで、伝送路特性を推定する（ステップＳ１３）。パイロット複素除算部１０１は、推定した伝送路特性を伝送路特性記憶部１０２に記録する（ステップＳ１４）。
【００４４】
また、パイロット複素除算部１０１は、推定した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する。スイッチ部１０８は、伝送路特性の入力を受け付けると、当該伝送路特性をＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ式（２）、式（３）に基づいて伝送路特性の指数移動平均値を算出する（ステップＳ１５）。このとき、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を移動平均値バッファ１１１、１１２に記録する（ステップＳ１６）。
【００４５】
また、係数算出部１１３は、パイロット複素除算部１０１が推定した伝送路特性と移動平均値バッファ１１１、１１２が記憶する受信シンボルの前回の受信時における伝送路特性の指数移動平均値とを用いて、式（６）に基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数αを算出する（ステップＳ１７）。係数算出部１１３は、算出した係数αを係数記憶部１１４に記録する（ステップＳ１８）。
【００４６】
そして、次伝送路特性推定部１１５は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値と係数記憶部１１４が記憶する係数αとを用いて、式（８）に基づいて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する（ステップＳ１９）。次伝送路特性推定部１１５は、推定した伝送路特性を伝送路特性バッファ１１６に記録する（ステップＳ２０）。当該伝送路特性は、次のデータシンボルの受信時に用いられる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０を備えることでノイズの影響を低減する。さらに、本実施形態によれば、忘却係数（平滑化係数）の異なるＩＩＲフィルタ１０９、１１０の出力の差から現在の伝送路特性を推定する処理を行うことで、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０による伝送路特性の時間追従性の悪化を改善することができる。
【００４８】
図５は、本実施形態による復調装置１００による伝送路特性の推定結果を示す図である。
本実施形態によれば、図５に示すように、伝送路特性が複素平面上で曲線の軌跡を描く場合であっても、係数αの虚数部が適切に調整されることによって、伝送路特性が正確に推定されることとなる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、データシンボル受信時に、既にそのときの伝送路特性が推定されているため、復調装置１００は、ＦＦＴ出力信号のデータを蓄積するための記憶部を備える必要がない。
【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００５１】
図６は、ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの他の例を示す図である。
例えば、本実施形態では、ＯＦＤＭの送信フレームとして図２に示すように各サブキャリアにおいて同じタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものを用いる場合を説明したが、これに限られない。例えば、ＯＦＤＭの送信フレームとしては、図６（Ａ）に示すように、各サブキャリアで異なるタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものや、図６（Ｂ）に示すように、特定のサブキャリアのみにパイロットシンボルが配置されるものが挙げられる。
【００５２】
なお、図６（Ｂ）に示すように特定のサブキャリアのみにパイロットシンボルが配置される場合は、パイロットシンボルのないサブキャリアは周波数方向または周波数−時間方向で補間すること（図６（Ｂ）の○部分）により、パイロットシンボルの代わりとして用いることで、本発明を実施することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、式（６）を用いて係数αを算出する場合について説明したが、これに限られず、例えば、式（６）の分母及び分子に対する時間平均をとらずに係数αを算出するようにしても良い。但し、この場合は、式（６）を用いた場合と比較してノイズの影響を受けやすくなる。
また、分母が０となった場合の例外処理を用意しておくことで、式（６）の代わりに式（１０）を用いて係数αを算出することもできる。
【００５４】
また、本実施形態では、係数算出部１１３が、パイロットシンボルの受信時にのみ係数αを算出する場合を説明したが、これに限られず、データシンボルの受信時に、スイッチ部１０８の出力を用いて係数αを算出するようにしても良い。但し、パイロットシンボルから推定される伝送路特性は、データシンボルから推定される伝送路特性より精度が高いため、パイロットシンボルの受信時にのみ係数αを算出したほうが、係数αの精度が高い。
【００５５】
上述の復調装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１００…復調装置 １０１…パイロット複素除算部 １０２…伝送路特性記憶部 １０３…位相振幅補償部 １０４…デマップ部 １０５…リマップ部 １０６…複素除算部 １０７…傾き補正部 １０８…スイッチ部 １０９、１１０…ＩＩＲフィルタ １１１、１１２…移動平均値バッファ １１３…係数算出部 １１４…係数記憶部 １１５…次伝送路特性推定部 １１６…伝送路特性バッファ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置、伝送路特性推定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
連続通信を行うＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信においては、送信装置においてパイロットシンボルを所定の間隔で挿入し、受信装置において当該パイロットシンボルに基づいて伝送路特性を推定して、復調を行う方式が用いられている。なお、パイロットシンボルとは、送信装置と受信装置において既知となっている信号パターンのことである。
伝送路推定の簡易な方法としては、パイロットシンボル間を時間方向で線形に内挿補間することで求める方法が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パイロットシンボル間を時間方向で線形に内挿補間する方法は、ノイズの影響が大きく、図７に示すようにまた伝送路特性がＩ−Ｑ（同相−直交：Ｉｎ ｐｈａｓｅ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）平面において曲線を描くように変化する場合、推定した伝送路特性と実際の伝送路特性との間でズレが生じてしまうという問題がある。なお図７は、内挿補間による伝送路特性の推定結果を示す図である。
また、この方法を用いる場合、パイロットシンボルとその次のパイロットシンボルを受信するまでその間にあるデータシンボルを復調できないため、受信データを記憶しておくメモリが必要となり、さらに処理の遅延時間が大きくなるという問題がある。
【０００５】
ノイズの影響を少なくする伝送路特性推定方法として、複数のパイロットシンボルで平均をとることで伝送路特性の推定を行う方法がある。この方法を用いる場合、直線内挿補間による方法と比較して、ノイズの影響を低減することができる。しかし、この方法を用いる場合、復調の対象となるデータシンボルの前後の範囲でパイロットシンボルから求まる伝送路特性の平均をとる必要がある。そのため、直線内挿補間による方法と比べて、さらに伝送路特性の曲線的変動に追従することが難しくなってしまうという問題がある。また、受信データを記憶しておくメモリの容量も直線内挿補間による方法と比較して多くなり、処理の遅延時間が大きくなってしまうという問題がある。
また、メモリ容量の削減と遅延時間の減少のため、復調したいデータシンボルより過去のパイロットシンボルについてのみ平均をとる方法もあるが、この場合は、伝送路特性の時間変動に対する推定値の追従性が悪化してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置であって、前記受信シンボルの受信毎に、現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部と、前記受信シンボルの受信毎に、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部と、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部と、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部と、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を用いた伝送路特性推定方法であって、前記受信シンボルの受信毎に、現伝送路特性推定部は、現在の伝送路特性を推定し、第１の平滑化部は、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、第２の平滑化部は、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算し、次伝送路特性推定部は、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を、前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部、前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部、前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部として動作させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、除算部の処理によって次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数を算出し、次伝送路特性推定部は、当該係数を用いて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する。これにより、伝送路特性推定装置は、現在の伝送路特性及び過去の伝送路特性の移動平均値に基づいて精度良く次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による伝送路特性推定装置を搭載する復調装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの一例を示す図である。
【図３】データシンボルに対する復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】パイロットシンボルに対する復調装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態による復調装置による伝送路特性の推定結果を示す図である。
【図６】ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの他の例を示す図である。
【図７】内挿補間による伝送路特性の推定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による伝送路特性推定装置を搭載する復調装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
復調装置１００は、ＯＦＤＭフレームを受信してＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行う受信装置からＦＦＴの出力データ（受信シンボル）の入力を受け付け、各サブキャリアに対する復調処理を行う装置である。復調装置１００は、パイロット複素除算部１０１、伝送路特性記憶部１０２、位相振幅補償部１０３、デマップ部１０４、リマップ部１０５、複素除算部１０６、傾き補正部１０７、スイッチ部１０８、ＩＩＲ（無限インパルス応答： Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ１０９（第２の平滑化部）、ＩＩＲフィルタ１１０（第１の平滑化部）、移動平均値バッファ１１１、１１２、係数算出部１１３（除算部）、係数記憶部１１４、次伝送路特性推定部１１５、伝送路特性バッファ１１６を備える。
【００１２】
パイロット複素除算部１０１は、受信シンボルがパイロットシンボルである場合に、受信したパイロットシンボルを、既知のパイロットシンボルモデルで複素除算することで、伝送路特性を算出する。なお、本実施形態において、受信シンボルに対する複素数計算は、受信シンボルのＩ成分を実数成分として扱い、Ｑ成分を虚数成分として扱うことで行う。
伝送路特性記憶部１０２は、パイロット複素除算部１０１によって算出された伝送路特性を記憶する。なお、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性は、パイロット複素除算部１０１によって伝送路特性が算出されるたびに更新される。
【００１３】
位相振幅補償部１０３は、受信シンボルがデータシンボルである場合に、受信したデータシンボルを、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性で除算することで、送信シンボルを再現する。なお、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性は、前回受信シンボルを受信したときに次伝送路特性推定部１１５によって推定された、受信シンボルの次の受信時における伝送路特性、すなわち現在の伝送路特性である。
デマップ部１０４は、位相振幅補償部１０３によって再現された送信シンボルを所定の位相振幅変調方式に従って「０」または「１」のビットデータを出力する。なお、位相振幅変調方式の例としては、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調：Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（１６値直角位相振幅変調：１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などが挙げられる。
【００１４】
リマップ部１０５は、デマップ部１０４によって出力されたビットデータから所定の位相振幅変調方式に基づいて送信シンボルを生成する。なお、位相振幅補償部１０３が再現した送信シンボルには、伝送路特性の推定誤差が含まれるが、リマップ部１０５によって生成された送信シンボルには誤差が含まれない。
複素除算部１０６は、受信シンボルがデータシンボルである場合に、リマップ部１０５によって生成された送信シンボルを受信したデータシンボルで複素除算することで、伝送路特性を算出する。
【００１５】
傾き補正部１０７は、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性と、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性とに基づいてコンスタレーションが揃うように伝送路特性を補正する。すなわち、傾き補正部１０７は、受信器の初期動作時に、コンスタレーションが９０度、１８０度、２７０度の何れかだけ傾いた状態ではまり込んだ場合に、それを訂正するように、伝送路特性を補正する。具体的には、傾き補正部１０７は、以下に示す式（１）を用いて伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性の複素共役と、伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性との複素乗算の時間平均を算出する。
【００１６】
【数１】
【００１７】
但し、ｈｐ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目において伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性である。また、上付き傍線はその値の複素共役を示す記号である。また、Ｈ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目において伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性である。
【００１８】
そして、傾き補正部１０７は、上記式（１）によって算出された複素数と実数軸とのなす角度が±４５度の範囲内である場合（コンスタレーションの傾きが正しい場合）に、複素除算部１０６が算出した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力し、±４５度の範囲外である場合に、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（伝送路特性を補正する）。
スイッチ部１０８は、受信シンボルがパイロットシンボルである場合に、パイロット複素除算部１０１の算出結果を選択してＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力し、受信シンボルがデータシンボルである場合に、傾き補正部１０７の出力を選択してＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。
なお、パイロット複素除算部１０１、伝送路特性記憶部１０２、複素除算部１０６、傾き補正部１０７、スイッチ部１０８は、協働することで、受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部として動作する。
【００１９】
ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、所定の忘却係数を用いて入力値の指数移動平均値を算出する一次ＩＩＲフィルタである。なお、ＩＩＲフィルタ１０９とＩＩＲフィルタ１１０は、それぞれ異なる忘却係数を用いて指数移動平均値を算出する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０の忘却係数には、１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２、１／６４、１／１２８のうち異なる２つの値が用いられる。
具体的には、ＩＩＲフィルタ１０９は、以下に示す式（２）によって指数移動平均値を算出し、ＩＩＲフィルタ１１０は、以下に示す式（３）によって指数移動平均値を算出する。
【００２０】
【数２】
【数３】
【００２１】
但し、ｈａ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目においてＩＩＲフィルタ１０９が算出する伝送路特性の指数移動平均値である。また、ａは、ＩＩＲフィルタ１０９が用いる忘却係数である。また、ｈは、スイッチ部１０８が出力した伝送路特性である。なお、ｈａ（ｎ−１）は、受信シンボルのｎ−１シンボル目においてＩＩＲフィルタ１０９が算出した伝送路特性の指数移動平均値であり、受信シンボルのｎシンボル目において移動平均値バッファ１１１に記憶されている値である。
【００２２】
また、ｈｂ（ｎ）は、受信シンボルのｎシンボル目においてＩＩＲフィルタ１１０が算出する伝送路特性の指数移動平均値である。また、ｂは、ＩＩＲフィルタ１１０が用いる忘却係数である。なお、ｈｂ（ｎ−１）は、受信シンボルのｎ−１シンボル目においてＩＩＲフィルタ１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値であり、受信シンボルのｎシンボル目において移動平均値バッファ１１２に記憶されている値である。
移動平均値バッファ１１１、１１２は、それぞれＩＩＲフィルタ１０９、１１０が受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を記憶する。
【００２３】
係数算出部１１３は、パイロット複素除算部１０１が算出した伝送路特性ｈｐ（ｎ）と、移動平均値バッファ１１１、１１２が記憶する伝送路特性の指数移動平均値ｈａ（ｎ−１）及びｈｂ（ｎ−１）とに基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数αを算出する。具体的には、係数算出部１１３は、以下に示す式（４）、式（５）の値を算出する。
【００２４】
【数４】
【数５】
【００２５】
そして、係数算出部１１３は、式（４）、式（５）の算出結果の時間平均値を算出し、式（６）に基づいて係数αを算出する。
【００２６】
【数６】
【００２７】
但し、ａｖｅｒａｇｅ｛｝は、カッコ内の値の時間平均値である。なお、時間平均値の算出方法には、単純移動平均、加重移動平均（ＦＩＲ（有限インパルス応答： Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ平均）、指数移動平均（ＩＩＲフィルタ平均）等があるが、例えば単純移動平均を用いる場合、以下に示す式（７）によって係数αを算出することができる。
【００２８】
【数７】
【００２９】
係数記憶部１１４は、係数算出部１１３が算出した係数αを記憶する。なお、係数記憶部１１４が記憶する係数は、係数算出部１１３によって係数αが算出されるたびに更新される。
次伝送路特性推定部１１５は、係数記憶部１１４が記憶する係数αと、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値ｈａ（ｎ）及びｈｂ（ｎ）とに基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する。具体的には、次伝送路特性推定部１１５は、以下に示す式（８）を算出することで、次の受信シンボルにおける伝送路特性Ｈ（ｎ＋１）を推定する。
【００３０】
【数８】
【００３１】
伝送路特性バッファ１１６は、次伝送路特性推定部１１５によって推定された伝送路特性を記憶する。
【００３２】
上述した構成を備えることで、復調装置１００は、現在の伝送路特性及び過去の伝送路特性の移動平均値に基づいて精度良く次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定することができる。
【００３３】
ここで、係数算出部１１３が式（６）を用いて係数αを算出する理由について説明する。
次の受信シンボルにおける伝送路特性Ｈ（ｎ＋１）を、式（８）によって表す場合、既知のパイロットシンボルから求めた伝送路特性ｈｐ（ｎ）は、以下に示す式（９）によって表すことができる。
【００３４】
【数９】
【００３５】
ここで、式（９）を等式変形することで、係数αは以下に示す式（１０）によって表すことができる。
【００３６】
【数１０】
【００３７】
ところで、推定された伝送路特性に含まれるノイズの影響を軽減するためには、時間平均値を用いて係数αを算出することが好ましい。そこで、式（１０）の分母が０になるのを防ぐため、分母が正の実数になるように、式（１０）の分母と分子にそれぞれ分母の値の複素共役を乗算する。これにより、式（６）が得られる。
【００３８】
以下、復調装置１００の動作について説明する。
図２は、ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの一例を示す図である。
図２に示すように、本実施形態において送信装置は、送信フレームを送信する際、データシンボルの１２シンボルごとにパイロット信号を１つ挿入する。したがって、復調装置１００は、受信装置から入力を受け付けた受信シンボルの１２シンボル毎に、パイロットシンボルに基づく伝送路特性推定を行い、それ以外においてデータシンボルの復調処理及び伝送路特性推定を行う。
【００３９】
まず、復調装置１００によるデータシンボルの復調処理及び伝送路特性推定の処理について説明する。
図３は、データシンボルに対する復調装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からデータシンボルの入力を受け付けると、位相振幅補償部１０３は、入力を受け付けたデータシンボルを伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性で除算することで、送信シンボルを再現する（ステップＳ１）。次に、デマップ部１０４は、位相振幅補償部１０３によって再現された送信シンボルから、所定の振幅位相変調方式に従って硬判定を行い、ビットデータを生成する（ステップＳ２）。なお、当該ビットデータは、復調結果として処理装置に出力される。
【００４０】
次に、リマップ部１０５は所定の振幅位相変調方式に基づいて、デマップ部１０４によって生成されたビットデータから送信シンボルを生成する（ステップＳ３）。次に、複素除算部１０６は、入力を受け付けたデータシンボルをリマップ部１０５が生成した送信シンボルで複素除算することで、伝送路特性を推定する（ステップＳ４）。次に、傾き補正部１０７は、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性と伝送路特性バッファ１１６が記憶する伝送路特性とを用いて上記式（１）を演算する（ステップＳ５）。次に、傾き補正部１０７は、式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４１】
式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲内である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、傾き補正部１０７は、複素除算部１０６が算出した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（ステップＳ７）。他方、式（１）の演算結果と実数軸とがなす角の角度が±４５度の範囲外である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、傾き補正部１０７は、伝送路特性記憶部１０２が記憶する伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する（ステップＳ８）。
【００４２】
スイッチ部１０８は、ステップＳ７またはステップＳ８で伝送路特性の入力を受け付けると、当該伝送路特性をＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ式（２）、式（３）に基づいて伝送路特性の指数移動平均値を算出する（ステップＳ９）。このとき、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を移動平均値バッファ１１１、１１２に記録する（ステップＳ１０）。
そして、次伝送路特性推定部１１５は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値と係数記憶部１１４が記憶する係数αとを用いて、式（８）に基づいて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する（ステップＳ１１）。次伝送路特性推定部１１５は、推定した伝送路特性を伝送路特性バッファ１１６に記録する（ステップＳ１２）。当該伝送路特性は、次のデータシンボルの受信時に用いられる。
【００４３】
まず、復調装置１００によるパイロットシンボルに基づく伝送路特性推定の処理について説明する。
図４は、パイロットシンボルに対する復調装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からパイロットシンボルの入力を受け付けると、パイロット複素除算部１０１は、入力を受け付けたパイロットシンボルを予め定められたパイロットシンボルモデルで除算することで、伝送路特性を推定する（ステップＳ１３）。パイロット複素除算部１０１は、推定した伝送路特性を伝送路特性記憶部１０２に記録する（ステップＳ１４）。
【００４４】
また、パイロット複素除算部１０１は、推定した伝送路特性をスイッチ部１０８に出力する。スイッチ部１０８は、伝送路特性の入力を受け付けると、当該伝送路特性をＩＩＲフィルタ１０９、１１０に出力する。ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ式（２）、式（３）に基づいて伝送路特性の指数移動平均値を算出する（ステップＳ１５）。このとき、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０は、それぞれ受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を移動平均値バッファ１１１、１１２に記録する（ステップＳ１６）。
【００４５】
また、係数算出部１１３は、パイロット複素除算部１０１が推定した伝送路特性と移動平均値バッファ１１１、１１２が記憶する受信シンボルの前回の受信時における伝送路特性の指数移動平均値とを用いて、式（６）に基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性の推定に用いる係数αを算出する（ステップＳ１７）。係数算出部１１３は、算出した係数αを係数記憶部１１４に記録する（ステップＳ１８）。
【００４６】
そして、次伝送路特性推定部１１５は、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０が算出した伝送路特性の指数移動平均値と係数記憶部１１４が記憶する係数αとを用いて、式（８）に基づいて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する（ステップＳ１９）。次伝送路特性推定部１１５は、推定した伝送路特性を伝送路特性バッファ１１６に記録する（ステップＳ２０）。当該伝送路特性は、次のデータシンボルの受信時に用いられる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０を備えることでノイズの影響を低減する。さらに、本実施形態によれば、忘却係数（平滑化係数）の異なるＩＩＲフィルタ１０９、１１０の出力の差から現在の伝送路特性を推定する処理を行うことで、ＩＩＲフィルタ１０９、１１０による伝送路特性の時間追従性の悪化を改善することができる。
【００４８】
図５は、本実施形態による復調装置１００による伝送路特性の推定結果を示す図である。
本実施形態によれば、図５に示すように、伝送路特性が複素平面上で曲線の軌跡を描く場合であっても、係数αの虚数部が適切に調整されることによって、伝送路特性が正確に推定されることとなる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、データシンボル受信時に、既にそのときの伝送路特性が推定されているため、復調装置１００は、ＦＦＴ出力信号のデータを蓄積するための記憶部を備える必要がない。
【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００５１】
図６は、ＯＦＤＭの送信フレームのパターンの他の例を示す図である。
例えば、本実施形態では、ＯＦＤＭの送信フレームとして図２に示すように各サブキャリアにおいて同じタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものを用いる場合を説明したが、これに限られない。例えば、ＯＦＤＭの送信フレームとしては、図６（Ａ）に示すように、各サブキャリアで異なるタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものや、図６（Ｂ）に示すように、特定のサブキャリアのみにパイロットシンボルが配置されるものが挙げられる。
【００５２】
なお、図６（Ｂ）に示すように特定のサブキャリアのみにパイロットシンボルが配置される場合は、パイロットシンボルのないサブキャリアは周波数方向または周波数−時間方向で補間すること（図６（Ｂ）の○部分）により、パイロットシンボルの代わりとして用いることで、本発明を実施することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、式（６）を用いて係数αを算出する場合について説明したが、これに限られず、例えば、式（６）の分母及び分子に対する時間平均をとらずに係数αを算出するようにしても良い。但し、この場合は、式（６）を用いた場合と比較してノイズの影響を受けやすくなる。
また、分母が０となった場合の例外処理を用意しておくことで、式（６）の代わりに式（１０）を用いて係数αを算出することもできる。
【００５４】
また、本実施形態では、係数算出部１１３が、パイロットシンボルの受信時にのみ係数αを算出する場合を説明したが、これに限られず、データシンボルの受信時に、スイッチ部１０８の出力を用いて係数αを算出するようにしても良い。但し、パイロットシンボルから推定される伝送路特性は、データシンボルから推定される伝送路特性より精度が高いため、パイロットシンボルの受信時にのみ係数αを算出したほうが、係数αの精度が高い。
【００５５】
上述の復調装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１００…復調装置 １０１…パイロット複素除算部 １０２…伝送路特性記憶部 １０３…位相振幅補償部 １０４…デマップ部 １０５…リマップ部 １０６…複素除算部 １０７…傾き補正部 １０８…スイッチ部 １０９、１１０…ＩＩＲフィルタ １１１、１１２…移動平均値バッファ １１３…係数算出部 １１４…係数記憶部 １１５…次伝送路特性推定部 １１６…伝送路特性バッファ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置であって、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部と、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部と、
前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部と、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部と、
前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部と
を備えることを特徴とする伝送路特性推定装置。
【請求項２】
前記除算部は、受信した受信シンボルがパイロットシンボルであるときに計算を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項３】
前記除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差に前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差を乗じた値を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差の絶対値の二乗で除算する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項４】
前記第１の平滑化部及び前記第２の平滑化部は、一次ＩＩＲフィルタであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項５】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を用いた伝送路特性推定方法であって、
前記受信シンボルの受信毎に、
現伝送路特性推定部は、現在の伝送路特性を推定し、
第１の平滑化部は、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
第２の平滑化部は、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算し、
次伝送路特性推定部は、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する
ことを特徴とする伝送路特性推定方法。
【請求項６】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部、
前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部、
前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部
として動作させるためのプログラム。
【請求項１】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置であって、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部と、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部と、
前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部と、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部と、
前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部と
を備えることを特徴とする伝送路特性推定装置。
【請求項２】
前記除算部は、受信した受信シンボルがパイロットシンボルであるときに計算を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項３】
前記除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差に前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差を乗じた値を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差の絶対値の二乗で除算する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項４】
前記第１の平滑化部及び前記第２の平滑化部は、一次ＩＩＲフィルタであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の伝送路特性推定装置。
【請求項５】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を用いた伝送路特性推定方法であって、
前記受信シンボルの受信毎に、
現伝送路特性推定部は、現在の伝送路特性を推定し、
第１の平滑化部は、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
第２の平滑化部は、前記受信シンボルの受信毎に、前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算し、
次伝送路特性推定部は、前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する
ことを特徴とする伝送路特性推定方法。
【請求項６】
連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第１の平滑化部、
前記受信シンボルの受信毎に前記第１の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第２の平滑化部、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部、
前記第１の平滑化部が算出した移動平均値と前記第２の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第１の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部
として動作させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２２４８７（Ｐ２０１２−２２２４８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４３３２（Ｐ２０１１−８４３３２）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（５９９１６１８９０）ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（５９９１６１８９０）ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
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