JP5349206B2 - キャリア間干渉除去装置及びキャリア間干渉除去方法 - Google Patents

Description

この発明は、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号等の受信信号に含まれるキャリア間干渉を除去するキャリア間干渉除去装置及びキャリア間干渉除去方法に関する。

ＯＦＤＭは、直交する複数の狭帯域サブキャリアに信号を乗せて情報を伝送するマルチキャリア伝送方式であり、周波数利用効率が高く、複数の反射波を受信するマルチパス環境下で良好な受信性能を示すことから、デジタル無線通信や地上デジタル放送等、多くの通信システムで採用されている。

一方、ＯＦＤＭ信号を移動体で受信する場合、伝送路特性が時間とともに変化するためキャリア間干渉が発生するという問題がある。

ＯＦＤＭ信号に含まれるキャリア間干渉を窓関数を用いて抑圧する手法が、例えば、非特許文献１に開示されている。一般に、ＯＦＤＭ信号である受信信号を復調する際、受信信号に含まれる有効シンボル部に矩形波の窓関数をかけて、その後、周波数領域に変換することで、各サブキャリアで伝送された送信信号を復元する。しかし、伝送路特性が時間とともに変化している場合、サブキャリア間で干渉を起こすため、元の信号を正しく復元できない。そこで、非特許文献１に開示の手法は、受信信号に含まれる時間変動成分を小さくする窓関数を計算し、この窓関数を受信信号に含まれる有効シンボル部に乗算して、その後、周波数領域に変換する。その結果、伝送路の時間変動成分によるキャリア間干渉成分が抑圧され、送信信号を正しく復元することを可能にしている。

Philip Schniter, Siddharth D’Silva, "Low-Complexity Detection of ＯＦＤＭ in Doubly-Dispersive Channels", Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, 2002, Vol.2, pp.1799 - 1803

しかし、日本や欧州、中国等の地上デジタル放送に対して非特許文献１に開示のキャリア間干渉除去手法を適用する場合、窓関数を算出する際に1,000,000個以上の要素を持つ行列の乗算や、固有ベクトルの導出を行う必要があるため、計算量が多くなってしまうという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、少ない計算量で伝送路特性の時間変動によるキャリア間干渉を抑圧することができる、キャリア間干渉除去装置及びキャリア間干渉除去方法を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載のキャリア間干渉除去装置は、有効データ及び既知データからなる受信信号を受け、該受信信号に含まれるキャリア間干渉成分を抑圧するキャリア間干渉除去装置であって、前記受信信号に基づき、少なくとも一つの到来波よりなる遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部を備え、前記少なくとも一つの到来波は主波と、主波より遅れて到来する少なくとも一つの遅延波が存在する場合は当該少なくとも一つの遅延波とを含み前記遅延プロファイルに基づき、前記少なくとも一つの到来波のうち計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を得る振幅・位相変動量取得部と、前記計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を算出する窓関数算出部と、前記受信信号における前記有効データに対し前記窓関数を乗算して乗算済み受信信号を得る窓関数乗算部とを備える。

この発明におけるキャリア間干渉除去装置は、窓関数算出部によって振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を求めることにより、従来手法に比べて少ない計算量で受信信号に含まれるキャリア間干渉を除去することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。 受信信号の構成例（その１）を模式的に示す説明図である。 受信信号の構成例（その２）を模式的に示す説明図である。 図１で示した遅延プロファイル推定部による推定内容（ＰＮ系列に基づき遅延プロファイルを得る）を模式的に示す説明図である。 図１で示した遅延プロファイル推定部による推定内容（パイロットキャリアに基づき遅延プロファイルを得る）を模式的に示す説明図である。 ２波モデル伝送路の場合における、図１で示した振幅・位相変動量計算部の処理例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。 図８で示した遅延波選択部よる遅延波選択処理内容を示す説明図である。 この発明の実施の形態４であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。 この発明の解決課題となるキャリア間干渉について説明する波形図である。

＜前提技術＞
図１１はこの発明の解決課題となるキャリア間干渉について説明する波形図である。同図(a) に示すように、伝送路特性が時間変動しない場合、各サブキャリアＳＣ１，ＳＣ２は、サブキャリア間隔ｆｃ毎に振幅が“０”で交差するため、隣接キャリアＳＣ１，ＳＣ２間において互いに影響を及ぼさない。

一方、伝送路特性が時間とともに変化する場合、すなわち、同図(b) に示すように、ドップラー周波数ＤＦ１及びＤＦ２により、理想的なサブキャリアＳＣ１０及びサブキャリアＳＣ２０がそれぞれ実際にはサブキャリアＳＣ１１及びサブキャリアＳＣ２１にシフトした場合、サブキャリアＳＣ１１，ＳＣ２１にキャリア干渉ＣＩ１，ＣＩ２が生じるため、隣接するサブキャリアＳＣ１１，ＳＣ２１間において干渉が生じてしまう。このキャリア間干渉の抑圧を少ない計算量で図るのが本発明である。

＜実施の形態１＞
（原理）
まず、数式を用いて本実施の形態の原理について説明する。

Ｎ個のサブキャリアにそれぞれ信号S(n) (n = 0, 1, ・・・, N-1)をのせて伝送する場合、有効シンボルはS(n)の逆離散フーリエ変換結果s(k)で表される。この有効シンボルを遅延プロファイルがh(l; k)である伝送路を介して受信した場合、受信信号は次の式(1)で表すことができる。

ここで、h(l;k)は、時刻ｋにおける伝送路の遅延プロファイルであり、（L-1）は最大遅延時間である。パスの数がＰの場合、遅延プロファイルと受信信号は次の式(2)、式(3)で表すことができる。

ここで、α_p，θ_p及びτ_pはそれぞれｐ番目の遅延波の振幅、位相及び遅延時間を示しており、β_p(k)及びφ_p(k)はそれぞれｐ番目の遅延波の振幅及び位相の時間変動成分を示している。時間変動のない伝送路の場合、式(3)の一部を構成する以下の数４で示す項(4)が定数であり、このとき、キャリア間干渉は発生しない。伝送路特性が時間変動する場合、上記項(4)が時間とともに変化するため、キャリア間干渉が生じる。そこで、本発明では式(5)に示すように受信信号に窓関数ｗ（ｋ）を乗算することにより、受信信号に含まれる時間変動成分である上記項(4)を小さくする。以下、本明細書において、主波（０番目の遅延波）及び１〜ｐ番目の遅延波を総称して「到来波」と呼ぶ場合がある。

本発明では、式(5)の一部を構成する以下の数６で示す項(6) が定数に近づくように窓関数ｗ（ｋ）を設定する。そこで、窓関数ｗ（ｋ）を式(7)に示すように表し、窓関数ｗ（ｋ）の振幅γ（ｋ）と位相ψ（ｋ）を用いて以下の式(8)に示す評価関数Ｊ１を定義する。

上記式(8)で示す評価関数Ｊ１は、窓関数ｗ（ｋ）を乗算した後に残る時間変動成分の大きさを示している。この評価関数Ｊ１を最小にするような窓関数ｗ（ｋ）を受信信号に乗算することで、受信信号に含まれる伝送路の時間変動成分を小さくすることができる。評価関数Ｊ１を最小にする窓関数の振幅γ（ｋ）と位相ψ（ｋ）は、以下の式(9)で示す連立方程式を解くことにより、以下の式(10)及び式(11)に示すように求められる。

以降、式(10)及び式(11)で表される窓関数ｗ（ｋ）の算出、及びキャリア間干渉除去に関する実施の形態１の実際の構成について説明する。

（構成）
図１はこの発明の実施の形態１であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、ＯＦＤＭ信号である受信信号ＲＳが遅延プロファイル推定部１及び窓関数乗算部５に付与される。遅延プロファイル推定部１は受信信号ＲＳに含まれる既知信号から伝送路の遅延プロファイルを推定して、推定結果である遅延プロファイルＤＰ１を得る。

遅延部２は遅延プロファイルＤＰ１を予め決められた時間だけ遅延させて遅延信号ΔＤＰ１を出力する。振幅・位相変動量計算部３は遅延プロファイルＤＰ１と遅延信号ΔＤＰ１とを比較して、到来波（主波及び遅延波）毎に振幅と位相の時間変動量を計算する。これら遅延部２及び振幅・位相変動量計算部３は、遅延プロファイルＤＰ１及び遅延信号ΔＤＰ１に基づき、遅延プロファイルＤＰ１より得られる到来波全てについての振幅及び位相の時間変動量を得る振幅・位相変動量取得部として機能する。すなわち、振幅・位相変動量計算部３において計算対象となる到来波は遅延プロファイルＤＰ１より得られる少なくとも一つの到来波全てを含む。

第１の窓関数算出部４は到来波毎に計算された振幅と位相の時間変動量をもとに窓関数ｗ（ｋ）を計算する。

窓関数乗算部５は、受信信号ＲＳに含まれる有効シンボル部（有効データ）に、第１の窓関数算出部４から出力される窓関数ｗ（ｋ）を乗算して乗算済み受信信号ＭＲＳを出力する。

第１のFFT演算部６は乗算済み受信信号ＭＲＳを周波数領域に変換して（サブ）キャリア信号Ｓ６（周波数領域信号）を得る。第２のFFT演算部７は遅延プロファイルＤＰ１を周波数領域に変換して周波数領域遅延プロファイルを得る。等化部８は第２のFFT演算部７から出力される周波数領域遅延プロファイルに基づき、第１のFFT演算部６から出力されるキャリア信号Ｓ６の歪を補正して補正済みキャリア信号Ｓ８を得る。

図２は受信信号ＲＳの構成例（その１）を模式的に示す説明図である。同図に示すように、受信信号ＲＳは、複数の有効シンボル部ＶＳ（有効データ）と、各有効シンボル部ＶＳの前に配置されるＰＮ系列部ＰＮ（既知データ）とから構成され、一単位の有効シンボル部ＶＳと前段のＰＮ系列部ＰＮとにより一単位の伝送シンボルＤＳが構成される。この伝送シンボルＤＳが伝送単位とする信号となる。

図３は受信信号ＲＳの構成例（その２）を模式的に示す説明図である。同図に示すように、受信信号ＲＳは、丸印で示す送信データの伝送に使用されるキャリアのうち、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリア（ＳＰ(Scattered Pilot)、ＣＰ(Continual Pilot））を割り当てて周波数多重した信号となる。すなわち、図３において、ハッチング入り丸印及び黒丸印がパイロットキャリアＣＰ及びＳＰ（既知データ）となり、白丸印が送信データを伝送するキャリア（有効データ）となる。

実施の形態１のキャリア間干渉除去装置では、受信信号ＲＳとして、図２あるいは図３で示した受信信号ＲＳを受信している。すなわち、有効データ（有効シンボル部ＶＳ、送信データを伝送するキャリア）と、既知データ（ＰＮ系列部ＰＮ、パイロットキャリアＳＰ，ＣＰ）とからなる受信信号ＲＳを受信している。

図１の遅延プロファイル推定部１は既知信号（既知データ）をもとに遅延プロファイルを推定する。この既知信号がＰＮ系列（図２参照）かパイロットキャリア（図３参照）かによって、遅延プロファイルの推定方法が異なる。以降、それぞれの場合の推定方法を説明する。

まず、ＰＮ系列（ＰＮ系列部ＰＮ）に基づき遅延プロファイルＤＰ１を推定する方法を説明する。一般に、ＰＮ系列は鋭い相関特性を持つことが知られている。遅延プロファイル推定部１は、この相関特性を利用して伝送路の遅延プロファイルを推定する。具体的には、受信信号ＲＳと、本実施の形態のキャリア間干渉除去装置を用いる受信機であらかじめ用意しておいた既定のＰＮ系列との相関を計算することにより、遅延プロファイルＤＰ１を得る。

図４はＰＮ系列部ＰＮに基づき遅延プロファイルＤＰ１を得る遅延プロファイル推定部１による推定内容を模式的に示す説明図である。

同図(a) に示すように、主波ＭＷと、主波ＭＷに対して遅延時間τ遅延した遅延波ＤＷとからなる２波モデル伝送路の場合を想定する。

この場合、同図(b) に示すように、主波ＭＷに含まれるＰＮ系列部ＰＮと、受信機側で予め用意しておいたＰＮ系列部ＰＮとが一致したときに主波ＭＷに応じた相関ピークが主波演算結果ＣＭＷとして出力され、遅延波に含まれるＰＮ系列部ＰＮと、受信機で予め用意しておいたＰＮ系列部ＰＮとが一致したときに遅延波に応じた相関ピークが遅延波演算結果ＣＤＷとして出力される。これらの相関ピークは、それぞれ主波ＭＷ、及び遅延波ＤＷの振幅と位相を示す複素数値である。

このように、遅延プロファイル推定部１は、ＰＮ系列部ＰＮに基づき、主波演算結果ＣＭＷ及び遅延波演算結果ＣＤＷからなる遅延プロファイルＤＰ１を推定することができる。

図５はパイロットキャリアＳＰに基づき遅延プロファイルＤＰ１を得る遅延プロファイル推定部１による推定内容を模式的に示す説明図である。以下、図５を参照して、パイロットキャリアＳＰに基づき遅延プロファイルＤＰ１を推定する方法について説明する。

遅延プロファイル推定部１は、まず、受信信号ＲＳにおけるパイロットキャリアＳＰと受信機で予め用意しておいたパイロットキャリアとを比較することにより、パイロットキャリアに作用した伝送路特性を推定する。

そして、図５(a) に示すように、パイロットキャリアＳＰ（黒丸印）に作用した伝送路特性をシンボル方向に補間し（右肩上がりハッチング入りの丸印）、さらに、図５(b) に示すように、パイロットキャリアＳＰに作用した伝送路特性をキャリア方向に補間する（左肩上がりハッチング入りの丸印）、その結果、全キャリアに作用する伝送路特性を推定する。

その後、遅延プロファイル推定部１は、同一シンボル内に存在する伝送路特性をキャリア方向に逆離散フーリエ変換することにより遅延プロファイルＤＰ１を得る。このように、遅延プロファイル推定部１は、パイロットキャリアＳＰに基づき、遅延プロファイルＤＰ１を推定することができる。

図１に戻って、遅延部２は、遅延プロファイルＤＰ１を予め決められた時間Δだけ遅延して遅延信号ΔＤＰ１を出力する。本実施の形態では、１伝送シンボル長（＝Δ）だけ遅延させるものとするが、受信する信号構成に応じて異なる遅延時間を設定してもよい。

振幅・位相変動量計算部３は、遅延プロファイルＤＰ１及び遅延信号ΔＤＰ１に基づき、遅延プロファイルＤＰ１に含まれる到来波毎に伝送路特性の時間変動成分を計算する。すなわち、実施の形態１においては、遅延プロファイルＤＰ１に含まれる全ての到来波を計算対象の到来波として、到来波毎に伝送路特性の時間変動成分が計算される。

図６は２波モデル伝送路の場合における振幅・位相変動量計算部３の処理例を示す説明図である。

同図に示すように、１伝送シンボル前に推定した主波ＭＷに応じた遅延プロファイルの値（遅延部２の出力である遅延信号ΔＤＰ１に相当）を数１２で示す項(12)とし、現在のシンボルで推定した主波ＭＷに応じた遅延プロファイルの値（遅延プロファイル推定部１の出力である遅延プロファイルＤＰ１に相当）を数１３で示す項(13)とし、伝送路特性は１伝送シンボル期間に線形的に変化するものと仮定する。このとき、振幅・位相変動量計算部３は、次の式(14)及び式(15)で表される主波ＭＷの振幅β₀（ｋ）及び位相の時間変動成分φ₀（ｋ）を出力する。

式(14)及び式(15)において、Ｎは伝送シンボルのサンプル数である。式(14)及び式(15)は主波の振幅及び位相の時間変動成分であり、遅延波の振幅及び位相の時間変動成分も式(14)及び式(15)を応用して同様に計算し出力する。また、上記の例は２波モデル伝送路であるが、３波以上のパスが存在する場合も、同様に到来波毎に振幅及び位相の時間変動成分を計算する。

図１に戻って、第１の窓関数算出部４は、式(14)及び式(15)で示す各到来波の時間変動成分の振幅β_p(k)と位相φ_p(k)(p=0, 1, ・・・, P-1) を式(10)及び式(11)に代入することにより、式(8)で示す評価関数Ｊ１を最小にする、式(7)で示す窓関数ｗ（ｋ）を算出する。

窓関数乗算部５は、受信信号ＲＳに含まれる有効シンボル部ＶＳに第１の窓関数算出部４からの窓関数ｗ（ｋ）を乗算して乗算済み受信信号ＭＲＳを得る。その結果、窓関数ｗ（ｋ）で乗算することによって受信信号ＲＳに含まれる伝送路の時間変動成分を小さくした乗算済み受信信号ＭＲＳを得ることができる。

第１のFFT演算部６は、乗算済み受信信号ＭＲＳを周波数領域に変換して、各サブキャリアで伝送されたキャリア信号Ｓ６を出力する。マルチパス伝送路の場合、各サブキャリアは周波数選択性フェージングの影響を受ける。受信信号ＲＳから送信信号を正しく復元するためには、この周波数選択性フェージングの影響を補正する必要がある。

この周波数選択性フェージングが各サブキャリアに及ぼす影響を調べるために、第２のFFT演算部７は、遅延プロファイルＤＰ１を周波数領域に変換して周波数領域遅延プロファイルを得る。ここで得られる周波数領域遅延プロファイルは、各サブキャリアに作用する周波数選択性フェージングの影響、つまり、振幅の減衰量と位相の回転量を示す値である。

等化部８は、第２のFFT演算部７から得られる各サブキャリアの振幅の減衰量と位相の回転量とを示す周波数領域遅延プロファイルに基づき、キャリア信号Ｓ６において各サブキャリアに作用している周波数選択性フェージングの影響を補正して補正済みキャリア信号Ｓ８を得る。具体的には、キャリア信号Ｓ６における各サブキャリアの信号を、振幅の減推量と位相の回転量を示す値で除算することで補正を行う。

以上のように、実施の形態１のキャリア間干渉除去装置における第１の窓関数算出部４は、振幅・位相変動量計算部３より得られた各到来波の振幅及び位相の時間変動量に基づく評価関数Ｊ１を最小にする窓関数ｗ（ｋ）を算出している。

したがって、実施の形態１のキャリア間干渉除去装置は、第１の窓関数算出部４によって各到来波の振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を求めることにより、従来手法に比べて少ない計算量で受信信号に含まれるキャリア間干渉を除去することができるという効果を奏する。その結果、少ない計算量でキャリア間干渉を除去できる分、省エネルギー化を図れ、第１の窓関数算出部４について構成の小型化を図ることができる。

＜実施の形態２＞
（原理）
マルチパス環境下では、受信レベルの小さな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉より、受信レベルの大きな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉の方が、性能劣化に大きな影響を与える。そこで、本実施の形態では、受信レベルの大きな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉を、より強く抑圧するキャリア間干渉抑圧法を示す。

まず、数式を用いて本実施の形態について説明する。実施の形態１で説明したように、式(5)において、受信信号ＲＳに含まれる時間変動成分 である上記項(6)が定数になるよう窓関数ｗ（ｋ）を設定することにより、キャリア間干渉を抑圧することができる。ここで、ｗ（ｋ）は式(7)で示す内容であり、このγ（ｋ），ψ（ｋ）で次の式(16)で示す評価関数Ｊ２を定義する。

式(16)は、窓関数ｗ（ｋ）を乗算した後に残る到来波の時間変動成分の大きさである数１７で示す項(17)に対して、到来波の受信レベルα_p ²を重みとして乗算した値を、すべての到来波について総和する関数である。実施の形態１で定義した評価関数Ｊ１（式(8)）との違いは、残存する時間変動成分のうち、受信レベルの大きい到来波による時間変動成分により大きな重みを乗算していることである。この評価関数Ｊ２を最小にする窓関数ｗ（ｋ）を受信信号ＲＳに乗算することにより、受信レベルの小さい到来波によるキャリア間干渉より、受信レベルの大きい到来波によるキャリア間干渉を、より強く抑圧することができる。

上記の評価関数Ｊ２を最小にするψ（ｋ）及びγ（ｋ）は、上述した式(9)の連立方程式を解くことにより、以下の式(18)及び式(19)に示すように求められる。

（構成）
図７はこの発明の実施の形態２であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。同図において、第１の窓関数算出部４に代えて設けられる第２の窓関数算出部１０以外の構成は、図１で示した実施の形態１の構成と同じであるため、同一符号を付し説明を適宜省略する。

第２の窓関数算出部１０は、式(14)及び式(15)で示す伝送路特性の時間変動成分の振幅β_p(k)と位相φ_p(k)、及び遅延プロファイルＤＰ１に含まれる各到来波の受信レベルα_p(p=0, 1, ・・・, P-1)を式(18)及び式(19)に代入して、式(7)で示す窓関数ｗ（ｋ）を計算し出力する。

このように、実施の形態２のキャリア間干渉除去装置は、実施の形態１と同様、評価関数Ｊ２を最小にする窓関数ｗ（ｋ）を求めることにより、従来手法に比べて少ない計算量でキャリア間干渉を除去することができるという効果を奏する。その結果、少ない計算量でキャリア間干渉を除去できる分、省エネルギー化を図れ、第２の窓関数算出部１０について構成の小型化を図ることができる。

加えて、実施の形態２のキャリア間干渉除去装置は、到来波毎に受信レベルが異なるマルチパス環境下で、受信レベルの小さな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉より、受信レベルの大きな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉の方を、より強く抑圧することで、受信信号が受けるキャリア間干渉の影響をより小さくすることができる効果をさらに奏する。

すなわち、実施の形態２のキャリア間干渉除去装置における第２の窓関数算出部１０は、各到来波の時間変動成分の振幅β_p(k)と位相φ_p(k)に加え、各到来波の受信レベル（α_p>）を加味して、窓関数ｗ（ｋ）を算出することにより、より精度の高いキャリア間干渉除去を行うことができる効果を奏する。

＜実施の形態３＞
（原理）
本実施の形態では、受信レベルの大きい到来波を予め選択し、この選択された到来波を計算対象の到来波として時間変動成分をもとに窓関数を決める。

（構成）
図８は実施の形態３であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。同図において、新たに追加された遅延波選択部９以外の構成は、図１で示した実施の形態１の構成と同じであるため、同一符号を付し説明を適宜省略する。

遅延波選択部９（到来波選択部）は、遅延プロファイルＤＰ１に含まれる到来波（主波及び遅延波）のうち、受信電力の大きい到来波を選択して選択遅延プロファイルＤＰ２として出力する。具体的には、受信レベルの大きい到来波から順番に、予め決められた数だけ計算対象となる到来波を選択する。

図９は実施の形態３の遅延波選択部９よる到来波選択処理内容を示す説明図である。同図(a)に示すように、６波モデル伝送路における遅延プロファイルＤＰ１に対して、遅延波選択部９は、受信レベルの大きい方から３つの到来波２０を選択して選択遅延プロファイルＤＰ２として出力する。

図９(b)に示すように、６波モデル伝送路における推定遅延プロファイルに対して、遅延波選択部９は、受信レベルが点線で示す閾値Ｒ１より大きい到来波２０を選択して選択遅延プロファイルＤＰ２として出力する。このように、遅延波選択部９による選択方法として、遅延プロファイルＤＰ１に含まれる到来波のうち、ある一定の受信レベルより大きな到来波を選択してもよい。

このように、実施の形態３の遅延波選択部９は、遅延プロファイルＤＰ１より得られる少なくとも一つの到来波のうち、受信レベルが所定の条件を満足する計算対象となる到来波を選択する。

図８に戻って、遅延部２は、遅延波選択部９から出力された到来波選択後の選択遅延プロファイルＤＰ２を１伝送シンボル長だけ遅延させて遅延選択信号ΔＤＰ２を出力する。

振幅・位相変動量計算部３は、選択遅延プロファイルＤＰ２及び遅延選択信号ΔＤＰ２に基づき、遅延波選択部９により選択された計算対象となる到来波それぞれの振幅と位相の時間変動成分を計算する。これら遅延波選択部９、遅延部２及び振幅・位相変動量計算部３は、選択遅延プロファイルＤＰ２及び遅延選択信号ΔＤＰ２に基づき、遅延波選択部９によって選択された計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を得る振幅・位相変動量取得部として機能する。

ここで、遅延波選択部９で選択された計算対象となる到来波の選択数が少ないほど、振幅・位相変動量計算部３の計算量が少なくなる。

図８の第１の窓関数算出部４は、選択された到来波の振幅と位相の時間変動量を式(10)及び式(11)に代入して、式(7)で示す窓関数を計算する。ここで、遅延波選択部９で選択された計算対象となる到来波の選択数が少ないほど、第１の窓関数算出部４の計算量が少なくなる。

窓関数乗算部５、第１のFFT演算部６、第２のFFT演算部７、等化部８は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

以上のように、実施の形態３のキャリア間干渉除去装置は、遅延プロファイル推定部１によって推定された遅延プロファイルＤＰ１における少なくとも一つの到来波から、遅延波選択部９によって受信レベルの大きな到来波を選択することにより、窓関数ｗ（ｋ）を計算する際の計算量がさらに少なくなるという効果を奏する。

すなわち、実施の形態３のキャリア間干渉除去装置における遅延波選択部９は、少なくとも一つの到来波からなる遅延プロファイルＤＰ１から、受信レベルが所定の条件を満足する計算対象の到来波を選択するため、第１の窓関数算出部４は、より少ない計算量で窓関数を算出することができる。

その結果、実施の形態３のキャリア間干渉除去装置は、より少ない計算量で伝送路特性の時間変動によるキャリア間干渉を抑圧することができる効果を奏する。

＜実施の形態４＞
（原理）
実施の形態４では、実施の形態３と同様、予め受信レベルの大きい到来波を計算対象の到来波として選択し、この選択された到来波の受信レベルと時間変動成分をもとに窓関数を決める。

（構成）
図１０はこの発明の実施の形態４であるキャリア間干渉除去装置の構成を示すブロック図である。同図において、第１の窓関数算出部４に代わる第２の窓関数算出部１０以外の構成は、図８で示した実施の形態３の構成と同じであるため、同一符号を付し説明を適宜省略する。

第２の窓関数算出部１０は、遅延波選択部９で選択された選択遅延プロファイルＤＰ２に関し、式(14)及び式(15)で示す伝送路特性の時間変動成分の振幅β_p(k)と位相φ_p(k)、及び選択遅延プロファイルＤＰ２に含まれる各到来波の受信レベルα_p(p=0, 1, ・・・, P-1)を式(18)及び式(19)に代入して、式(7)で示す窓関数ｗ（ｋ）を計算し出力する。

以上のように、実施の形態４のキャリア間干渉除去装置は、遅延プロファイル推定部１で推定された遅延プロファイルＤＰ１から、遅延波選択部９により受信レベルの大きな到来波を計算対象の到来波として選択することにより、実施の形態３と同様、窓関数を計算する際の計算量がさらに少なくなるという効果を奏する。

加えて、実施の形態４のキャリア間干渉除去装置は、実施の形態２と同様、到来波毎に受信レベルが異なるマルチパス環境下で、受信レベルの小さな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉より、受信レベルの大きな到来波の時間変動成分によるキャリア間干渉の方を、より強く抑圧することにより、受信信号が受けるキャリア間干渉の影響をより小さくすることができる効果を奏する。

＜その他＞
（キャリア間干渉除去方法への適用）
実施の形態１〜実施の形態４で述べたキャリア間干渉除去装置の処理内容に沿って、有効データ及び既知データからなる受信信号ＲＳを受け、該受信信号に含まれるキャリア間干渉成分を抑圧するキャリア間干渉除去方法を実現することができる。

実施の形態１のキャリア間干渉除去装置の処理を基本とし、実施の形態１〜実施の形態４の処理内容を包含したキャリア間干渉除去方法は以下のステップ(a)〜(g)を備えることによって実現することができる（図１等参照）。

ステップ(a)において、受信信号ＲＳに基づき、少なくとも一つの到来波よりなる遅延プロファイルＤＰ１を推定する（遅延プロファイル推定部１による処理）。

ステップ(b)において、遅延プロファイルＤＰ１に基づき、少なくとも一つの到来波のうち計算対象となる到来波それぞれの振幅及び位相の時間変動量を計算する（遅延部２及び振幅・位相変動量計算部３による処理）。

ステップ(c)において、上記計算対象となる到来波それぞれの振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数ｗ（ｋ）を算出する（第１の窓関数算出部４による処理）。

ステップ(d)において、受信信号ＲＳにおける有効データ（有効シンボル部ＶＳ等）に対し窓関数ｗ（ｋ）を乗算して乗算済み受信信号ＭＲＳを得る（窓関数乗算部５による処理）。

ステップ(e)において、乗算済み受信信号ＭＲＳを周波数領域に変換してキャリア信号Ｓ６を得る（第１のFFT演算部６による処理）。

ステップ(f)において、遅延プロファイルＤＰ１を周波数領域に変換して周波数領域遅延プロファイルを得る（第２のFFT演算部７による処理）。

ステップ(g)において、上記周波数領域遅延プロファイルに基づき、キャリア信号Ｓ６の歪みを補正する（等化部８による処理）。

上述したキャリア間干渉除去方法は、上記ステップ(c)で計算対象となる到来波それぞれの振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を求めることにより、従来手法に比べて少ない計算量で受信信号に含まれるキャリア間干渉を除去することができるという効果を奏する。

また、実施の形態２（実施の形態４）のように、第１の窓関数算出部４を第２の窓関数算出部１０で置き換えた構成による処理方法は、ステップ(c)の処理内容を以下のように明記することにより実現でき、実施の形態２のキャリア間干渉除去装置と同様の効果を奏する。

ステップ(c)は、さらに上記計算対象となる到来波それぞれの受信レベルを加味して、前記窓関数を算出する（第２の窓関数算出部１０による処理であることを明記）。

また、実施の形態１（実施の形態２）のように（図１（図７）参照）、遅延波選択部９を設けない構成による処理方法は、上記ステップ(b) を以下のステップ(b-1)〜(b-2)により実現でき、実施の形態１のキャリア間干渉除去装置と同様の効果を奏する。この場合、計算対象となる到来波は少なくとも一つの到来波全てを含むことになる。

ステップ(b-1)において、遅延プロファイルＤＰ１を所定時間遅延させて遅延信号ΔＤＰ１を得る（遅延部２よる処理）。

ステップ(b-2)において、遅延プロファイルＤＰ１及び遅延信号ΔＤＰ１に基づき、上記少なくとも一つの到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算する（振幅・位相変動量計算部３による処理）。

さらに、実施の形態３（実施の形態４）のように（図８（図１０）参照）、遅延波選択部９を追加した構成による処理方法は、上記ステップ(b)を以下のステップ(b-1)〜(b-3)により実現でき、実施の形態３のキャリア間干渉除去装置と同様の効果を奏する。

ステップ(b-1)において、遅延プロファイルＤＰ１における少なくとも一つの到来波のうち、受信レベルが所定の条件を満足する到来波を計算対象となる到来波として有する選択遅延プロファイルＤＰ２を選択する（遅延波選択部９による処理）。

ステップ(b-2)において、選択遅延プロファイルＤＰ２を所定時間遅延させて遅延選択信号ΔＤＰ２を得る（遅延部２より処理）。

ステップ(b-3)において、選択遅延プロファイルＤＰ２及び遅延選択信号ΔＤＰ２に基づき、上記計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算する（振幅・位相変動量計算部３による処理）。

（受信機への適応）
図１，図７，図８，図１０で示した実施の形態１〜実施の形態４のキャリア間干渉除去装置の補正済みキャリア信号Ｓ８に対し、さらに誤り訂正回路を追加することにより、ＯＦＤＭ信号を受信信号ＲＳに対する、キャリア間干渉除去機能付き受信機を構成することができる。

１ 遅延プロファイル推定部、２ 遅延部、３ 振幅・位相変動量計算部、４ 第１の窓関数算出部、５ 窓関数乗算部、６ 第１のFFT演算部、７ 第２のFFT演算部、８ 等化部、９ 遅延波選択部、１０ 第２の窓関数算出部。

Claims (10)

1. 有効データ及び既知データからなる受信信号を受け、該受信信号に含まれるキャリア間干渉成分を抑圧するキャリア間干渉除去装置であって、
   前記受信信号に基づき、少なくとも一つの到来波よりなる遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部を備え、前記少なくとも一つの到来波は主波と、主波より遅れて到来する少なくとも一つの遅延波が存在する場合は当該少なくとも一つの遅延波とを含み、
   前記遅延プロファイルに基づき、前記少なくとも一つの到来波のうち計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を得る振幅・位相変動量取得部と、
   前記計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を算出する窓関数算出部と、
   前記受信信号における前記有効データに対し前記窓関数を乗算して乗算済み受信信号を得る窓関数乗算部とをさらに備える、
   キャリア間干渉除去装置。
2. 請求項１記載のキャリア間干渉除去装置であって、
   前記窓関数算出部は、さらに前記計算対象となる到来波それぞれの受信レベルを加味して、前記窓関数を算出する窓関数算出部を含む、
   キャリア間干渉除去装置。
3. 請求項１あるいは請求項２記載のキャリア間干渉除去装置であって、
   前記計算対象となる到来波は前記少なくとも一つの到来波を含み、
   前記振幅・位相変動量取得部は、
   前記遅延プロファイルを所定時間遅延させて遅延信号を得る遅延部と、
   前記遅延プロファイル及び前記遅延信号に基づき、前記少なくとも一つの到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算する振幅・位相変動量計算部とを含む、
   キャリア間干渉除去装置。
4. 請求項１あるいは請求項２記載のキャリア間干渉除去装置であって、
   前記振幅・位相変動量取得部は、
   前記遅延プロファイルにおける前記少なくとも一つの到来波のうち、受信レベルが所定の条件を満足する到来波を、前記計算対象となる到来波として有する選択遅延プロファイルを選択する到来波選択部と、
   前記選択遅延プロファイルを所定時間遅延させて選択遅延信号を得る遅延部と、
   前記選択遅延プロファイル及び前記選択遅延信号に基づき、前記計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算する振幅・位相変動量計算部とを含む、
   キャリア間干渉除去装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載のキャリア間干渉除去装置であって、
   前記乗算済み受信信号を周波数領域に変換して周波数領域信号を得る第１の周波数領域変換部と、
   前記遅延プロファイルを周波数領域に変換して周波数領域遅延プロファイルを得る第２の周波数領域変換部と、
   前記周波数領域遅延プロファイルに基づき、前記周波数領域信号の歪みを補正する等化部とをさらに備える、
   キャリア間干渉除去装置。
6. 有効データ及び既知データからなる受信信号を受け、該受信信号に含まれるキャリア間干渉成分を抑圧するキャリア間干渉除去方法であって、
   (a) 前記受信信号に基づき、少なくとも一つの到来波よりなる遅延プロファイルを推定するステップを備え、前記少なくとも一つの到来波は主波と、主波より遅れて到来する少なくとも一つの遅延波が存在する場合は当該少なくとも一つの遅延波とを含み、
   (b) 前記遅延プロファイルに基づき、前記少なくとも一つの到来波のうち計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算するステップと、
   (c) 前記振幅及び位相の時間変動量に基づき窓関数を算出するステップと、
   (d) 前記受信信号における前記有効データに対し前記窓関数を乗算して乗算済み受信信号を得るステップとをさらに備える、
   キャリア間干渉除去方法。
7. 請求項６記載のキャリア間干渉除去方法であって、
   前記ステップ(c) は、さらに前記計算対象となる到来波それぞれの受信レベルを加味して、前記窓関数を算出するステップを含む、
   キャリア間干渉除去方法。
8. 請求項６あるいは請求項７記載のキャリア間干渉除去方法であって、
   前記計算対象となる到来波は前記少なくとも一つの到来波を含み、
   前記ステップ(b) は、
   (b-1) 前記遅延プロファイルを所定時間遅延させて遅延信号を得るステップと、
   (b-2) 前記遅延プロファイル及び前記遅延信号に基づき、前記少なくとも一つの到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算するステップとを含む、
   キャリア間干渉除去方法。
9. 請求項６あるいは請求項７記載のキャリア間干渉除去方法であって、
   前記ステップ(b) は、
   (b-1) 前記遅延プロファイルにおける前記少なくとも一つの到来波のうち、受信レベルが所定の条件を満足する到来波を前記計算対象となる到来波として有する選択遅延プロファイルを選択するステップと、
   (b-2) 前記選択遅延プロファイルを所定時間遅延させて選択遅延信号を得るステップと、
   (b-3) 前記選択遅延プロファイル及び前記選択遅延信号に基づき、前記計算対象となる到来波についての振幅及び位相の時間変動量を計算するステップとを含む、
   キャリア間干渉除去方法。
   
10. 請求項６ないし請求項９のうち、いずれか１項に記載のキャリア間干渉除去方法であって、
    (e) 前記乗算済み受信信号を周波数領域に変換して周波数領域信号を得るステップと、
    (f) 前記遅延プロファイルを周波数領域に変換して周波数領域遅延プロファイルを得るステップと、
    (g) 前記周波数領域遅延プロファイルに基づき、前記周波数領域信号の歪みを補正するステップとをさらに備える、
    キャリア間干渉除去方法。

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