JP2012204941A - 受信装置および受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム間干渉を低減し、復調精度を向上する受信装置および受信方法を提供する。
【解決手段】受信装置は、デジタル変調信号をベースバンド信号にダウンコンバートする受信部と、ベースバンド信号に基づいて伝搬路を推定する伝搬路推定部と、伝搬路推定部で推定した伝搬路に基づいて、ベースバンド信号に含まれる既知の信号のレプリカである第１レプリカを生成する第１レプリカ生成部と、ベースバンド信号内の対象フレームから、第１レプリカを除去する第１レプリカ除去部と、対象フレームの中に含まれる、既知の信号長よりも長い遅延時間を持つ遅延波に起因して生じるフレーム間干渉区間の少なくとも一部を、強制的にゼロにするゼロ化部と、ゼロ化部でゼロ化した区間を含めて、対象フレーム内の前側区間と後側区間との間で巡回加算を行う巡回加算部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、フレーム内に既知の信号とデータ信号とを含むデジタル変調信号を受信する受信装置および受信方法に関する。

地上デジタル放送の伝送方式は、国ごとに異なっている。例えば、中国の地上デジタル放送（DTMB：Digital Terrestrial Multimedia Broadcast）のフレームは、既知信号であるフレームヘッダ（FH）と、それに続くデータ信号であるフレームボディ（FB）から構成されている。

FBには、通常OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式）で用いられるガードインターバルのようなシンボル間干渉（DTMBの場合はフレーム間干渉）を除去する仕組みがないため、マルチパス伝搬路における遅延波の干渉が問題となる。

この問題を解決するために、伝搬路推定値に基づいて既知信号であるフレームヘッダ部分（以下、FH部分）を削除し、データ信号の最後（あるいは最初）の部分を先頭（あるいは末尾）に加算してデータの巡回性を確保し、フレーム間干渉なしで復調を可能とする技術が提案されている。

この技術によれば、遅延波によるフレーム間干渉をなくすことが可能となるが、遅延波の最大遅延量がFH長を超える場合には、前後のフレームによるフレーム間干渉が生じてしまう。そしてこの干渉は、主波や遅延波の電力によらず、所望の信号成分に対して一定の比率で生じるため、遅延波の電力がいくら小さくても、その遅延量が大きければ大きな干渉を生じることとなる。

B. Song, L. Gui, Y. Guan and W. Zhang, "On Channel Estimation and Equalization in TDS-OFDM based Terrestrial HDTV Broadcasting System," IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 51, No. 3, Aug. 2005

本実施形態は、フレーム間干渉を低減し、復調精度を向上する受信装置および受信方法を提供するものである。

本実施形態の一態様は、フレーム内に既知の信号とデータ信号とを含むデジタル変調信号を受信する受信装置に関する。受信装置は、前記デジタル変調信号をベースバンド信号にダウンコンバートする受信部と、前記ベースバンド信号に基づいて伝搬路を推定する伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部で推定した伝搬路に基づいて、前記ベースバンド信号に含まれる前記既知の信号のレプリカである第１レプリカを生成する第１レプリカ生成部と、前記ベースバンド信号内の対象フレームから、前記第１レプリカを除去する第１レプリカ除去部と、前記対象フレームの中に含まれる、前記既知の信号長よりも長い遅延時間を持つ遅延波に起因して生じるフレーム間干渉部分の少なくとも一部を、強制的にゼロにするゼロ化部と、前記ゼロ化部でゼロ化した区間を含めて、前記対象フレーム内の前側区間と後側区間との間で巡回加算を行う巡回加算部と、を備える。

フレームの構造を示す図。 第１の実施形態に係る受信装置１の概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）は干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図。 （ａ）〜（ｄ）は第２の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図。 第３の実施形態による受信装置１ａの概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）は第３の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図。 第３の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は第４の実施形態による干渉キャンセル部６が処理した結果のタイミング図。 （ａ）〜（ｄ）は第４の実施形態による干渉キャンセル部６が処理した結果のタイミング図。 （ａ）〜（ｄ）は後方干渉成分をゼロ化する場合のタイミング図。 第５の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を示すフローチャート。 図１１Ａに続くフローチャート。 第６の実施形態による受信装置１ｂの概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｆ）は第６の実施形態による干渉キャンセルのタイミング図。 第８の実施形態による受信装置１ｃの概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｇ）は第８の実施形態による干渉キャンセルのタイミング図。 図１４の変形例を示す受信装置１ｄの概略構成を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下では、主に、図１に示すように、フレーム内に、既知信号であるフレームヘッダ（FH）と、それに続くデータ信号であるフレームボディ（FB)とを含むデジタル変調信号を受信する受信装置について説明する。

（第１の実施形態）
図２は第１の実施形態に係る受信装置１の概略構成を示すブロック図である。図２の受信装置１は、受信部２と、同期部３と、伝搬路推定部４と、FH生成部５と、干渉キャンセル部６と、等化部７と、時間デインタリーブ部８と、軟出力計算部９と、誤り訂正復号部１０とを備えている。

受信部２は、受信されたデジタル変調信号をベースバンド信号にダウンコンバートする。受信部２の内部には、所望の帯域の信号を抽出する受信フィルタが設けられているが、図２では省略している。

FH生成部５は、既知信号であるフレームヘッダを生成する。同期部３は、ベースバンド信号に対するタイミング同期を取る。例えば同期部３は、FH生成部５で生成された既知のフレームヘッダの信号とベースバンド信号の相関演算を行うなどしてフレームタイミングを推定する。伝搬路推定部４はベースバンド信号を用いて伝搬路を推定する。例えば伝搬路推定部４はFH生成部５で生成された既知のフレームヘッダの信号とベースバンド信号の相関演算を行うなどして伝搬路推定値（伝搬路の各パスの遅延時間・振幅・位相）を推定する。伝搬路推定部４が推定した伝搬路推定値は、干渉キャンセル部６と等化部７で用いられる。

干渉キャンセル部６は、図２に示すように、キャンセラ制御部１１と、FHレプリカ生成部（第１レプリカ生成部）１２と、FH除去部（第１レプリカ除去部）１３と、ゼロ化部１４と、巡回加算部１５とを有する。

キャンセラ制御部１１は、ベースバンド信号の対象フレーム内のフレーム間干渉を除去する制御を行う。FHレプリカ生成部１２は、伝搬路推定部４で推定した伝搬路とFH生成部５で生成したフレームヘッダとを用いて、フレームヘッダのレプリカであるFHレプリカを生成する。FH除去部１３は、生成したFHレプリカを用いて、対象フレームからフレームヘッダを除去する。

ゼロ化部１４は、対象フレーム内のフレームヘッダ長よりも長い遅延時間を持つ遅延波に起因して生じるフレーム間干渉部分を強制的にゼロにする。巡回加算部１５は、ゼロ化部１４でゼロ化した部分を対象フレーム内で巡回加算する。

等化部７は、巡回加算部１５で巡回加算した信号に対して、伝搬路推定部４で推定された伝搬路の影響を補償する。その後、時間デインタリーブ部８で符号の並び替えを行い、軟出力計算部９で軟出力判定を行った後、誤り訂正復号部１０で誤り訂正と復号処理を行って、TS（Transport Stream）信号を出力する。中国向けDTMBの場合、誤り訂正復号部１０では、LDPC符号とBCH符号の両方を用いて誤り訂正を行う。

ここで、図１において、干渉キャンセル部６と等化部７の処理は対象フレームごとに行われるが、時間デインタリーブ部８以降の処理は、複数フレームごとに行われる。このため、等化部７と時間デインタリーブ部８の間には、複数フレームを一時的に格納する不図示の記憶部が設けられる。この記憶部は時間デインタリーブ部８に設けてもよい。

図３は干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図である。図３（ａ）は先行波（主波）に対して遅延波がフレームヘッダ長より遅延している例を示しており、図示の網掛け部がフレームヘッダ、隣接するフレームヘッダ間がフレームボディである。

図３では、先行波の幅を遅延波の幅よりも大きくしているが、これは、先行波の電力の方が遅延波よりも大きいことを示している。

干渉キャンセル部６は、まずFH除去部１３で、フレームヘッダを除去する（図３（ｂ））。この処理にあたって、FHレプリカ生成部１２は既知のフレームヘッダの信号に伝搬路推定結果を乗算してFHレプリカを生成し、このFHレプリカをFH除去部１３はパスごとに受信信号から除去する。除去されるFH部分は、最先行波のフレームボディの先頭から、最長遅延波のフレームボディの末尾までの各パスのFH部分である。ここで、パスとは、先行波と遅延波のそれぞれである。

図３（ｂ）に示すように、対象フレームの前方と後方に、それぞれ太枠で示すフレーム間干渉成分が存在している。そこで、干渉キャンセル部６は、ゼロ化部１４にて、例えば後方干渉成分を強制的にゼロ化する（図３（ｃ））。この結果、後方干渉成分はなくなるが、遅延波の一部もゼロになるため、遅延波部分にはゼロ化による干渉を与えることになる。また、前方干渉成分はそのままである。

次に、干渉キャンセル部６は、巡回加算部１５にて、対象フレーム内の先頭部分を末尾部分に巡回加算する（図３（ｄ））。この巡回加算は、対象フレーム内で周期性が維持されるように行われる。これにより、先行波が干渉なく巡回することが保証される。一方、遅延波には、前方干渉成分がそのまま残っており、これに加えてゼロ化による干渉も生じており、遅延波の干渉は増大する。ところが、先行波の電力が干渉波の電力よりも大きい場合には、従来よりも干渉を低減でき、復調精度を向上させることができる。

なお、図６では、巡回加算の際に、対象フレームの前方部分を後方部分に加算したが、対象フレームの後方部分を前方部分に加算してもよい。この場合、直前のフレームに起因する干渉成分が出現する位置が変わるが、干渉量自体は変わらないため、干渉キャンセル部６としての性能は同じである。これらの一連の動作は、干渉キャンセル部６内のキャンセラ制御部１１によって制御される。

キャンセラ制御部１１は、伝搬路推定結果に基づいて、各パスの遅延タイミングに応じて、FHレプリカ生成部１２、FH除去部１３、ゼロ化部１４および巡回加算部１５の動作を制御する。

また、キャンセラ制御部１１は、フレームヘッダ長を超える遅延波が存在しない場合はゼロ化の必要はないため、FH部分の除去後に、巡回加算部１５に巡回加算を行わせる。

このように、第１の実施形態では、フレームヘッダ長を超える遅延波が存在する場合には、FH部分の除去後にゼロ化を行って、その後に巡回加算を行うため、遅延波よりも電力の大きい先行波のフレーム間干渉を完全に除去できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態とは逆に、先行波よりも遅延波の電力が大きい場合を念頭に置いたものである。

第２の実施形態による受信装置１は、図２と同様に構成されるため、説明を割愛し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図４は第２の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図である。図示のように、先行波の幅よりも遅延波の幅が太くなっており、遅延波の方が電力が大きいことを示している。したがって、この遅延波が主波である。

図４（ａ）の遅延波は、フレームヘッダ長を超える遅延量を持っており、第１の実施形態と同様にゼロ化が行われる。

第１の実施形態では、電力の大きい先行波に入り込む干渉を、ゼロ化によって電力の小さな遅延波側に転嫁した。これに対して、本実施形態では、電力の関係が逆であるため、図６と同じ手法では、従来よりも性能が劣化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、FH除去後（図４（ｂ））の信号に対して、直前フレームに起因する対象フレームの前方側の干渉成分をゼロ化して（図４（ｃ））、その後に巡回加算する（図４（ｄ））。

これにより、図４（ｃ）に示すように、遅延波に対する干渉はゼロとなり、電力の小さい先行波に、直後のフレームに起因する後方干渉とゼロ化による干渉が生じる。

このように、本実施形態では、遅延波の方が先行波よりも電力が大きく、かつ遅延波がフレームヘッダ長を超える遅延量を持っている場合には、遅延波に対する干渉がゼロになるようにゼロ化と巡回加算を行うため、遅延波に対する復調精度を第１の実施形態よりも向上できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、上述した第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせたものであり、前方干渉量と後方干渉量を比較して、干渉量の大きい方の干渉を除去するものである。

図５は第３の実施形態による受信装置１ａの概略構成を示すブロック図である。図５では、図２と同じ構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

図５の受信装置１ａは、干渉キャンセル部６の内部構成のみが図２の受信装置１と異なっている。具体的には、図５の干渉キャンセル部６は、図２の干渉キャンセル部６の内部構成に、新たに干渉量算出部１６を追加している。

干渉量算出部１６は、対象フレームの直前のフレームに起因する前方干渉成分の干渉量と、直後のフレームに起因する後方干渉成分の干渉量とを、それぞれ算出する。そして、両者のうち大きい方を、ゼロ化部１４はゼロ化する。

図６は第３の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を説明するタイミング図である。図６（ａ）は、先行波と、３本（パス）の遅延波群とが存在する例を示している。FH除去部１３でフレームヘッダを除去すると、図６（ｂ）のようになる。図６（ｂ）では、前方干渉成分と後方干渉成分を太枠で示している。干渉量算出部１６は、この太枠の面積により、前方干渉成分の干渉量と後方干渉成分の干渉量をそれぞれ算出する。

図６（ｂ）の場合、後方干渉成分の干渉量の方が大きいため、ゼロ化部１４は、図６（ｃ）に示すように、後方干渉成分をゼロ化する。その後、巡回加算部１５で巡回加算を行うことで、図６（ｄ）に示すように、先行波の干渉はゼロとなり、干渉波群には直前フレームに起因する前方干渉とゼロ化による干渉が含まれることになる。

図７は第３の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を示すフローチャートである。まず、FH除去部１３にてFH部分の除去を行う（ステップＳ１）。このステップＳ１の処理は、第１および第２の実施形態と同様であるが、以下により詳細に説明する。

まず、FHレプリカ生成部１２にて、既知であるフレームヘッダの信号に伝搬路推定結果を乗算してFHレプリカを生成する。次に、FH除去部１３にて、各パスごとに、受信したベースバンド信号内の対象フレームからFHレプリカと同じFH部分を除去する。除去するFH部分は、より詳しくは、最先行波のフレームボディの先頭から、最長遅延波のフレームボディの末尾までに含まれる各パスのFH部分である。

次に、フレームヘッダを超える遅延波のパスが存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。存在する場合には、各パスごとにフレームヘッダを超えるパスか否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３でフレームヘッダを超えるパスと判断されると、前方干渉量IFI_Fを計算し（ステップＳ４）、フレームヘッダを超えないパスと判断されると、後方干渉量IFI_Bを計算する（ステップＳ５）。

これらステップＳ３〜Ｓ５の処理を図６のタイミング図を用いて説明する。図６の場合、先行波と遅延波ｄ１の２つのパスがステップＳ３でフレームヘッダを超えないパスと判断されて、これら２つのパスについて後方干渉量IFI_Bが計算される。また、遅延波ｄ２，ｄ３の２つのパスはステップＳ３でフレームヘッダを超えるパスと判断されて、これら２つのパスについて前方干渉量IFI_Fが計算される。

後方干渉量IFI_Bと前方干渉量IFI_Fとの計算式は、それぞれ以下の（１）式と（２）式で表される。

ここで、Ｍは遅延量がＦＨ長以下のパス数であり、Ｌは全パス数である。また、各パスの遅延量を小さい順にt₀, t₁, t₂,…, t_L-1とし、それぞれの電力をp₀, p₁, p₂,…, p_L-1とし、フレームヘッダ長をt_FHとしている。

このステップＳ３は、フレームヘッダを超えるパスと超えないパスで、前方干渉量を計算するか、後方干渉量を計算する。

次に、前方干渉量IFI_Fと後方干渉量IFI_Bを比較し、IFI_F＞IFI_Bか否かを判定する（ステップＳ６）。IFI_F＞IFI_Bであれば、前方干渉成分を含む時間領域の信号部分全体をゼロ化する（ステップＳ７）。逆に、IFI_F≦IFI_Bであれば、後方干渉成分を含む時間領域の信号部分全体をゼロ化する（ステップＳ８）。

次に、巡回加算部１５にて、ゼロ化後の信号に対して、対象フレームの先頭部分を後方部分に巡回加算する（ステップＳ９）。

上述したように、図６は後方干渉部分をゼロ化する例を示しているため、巡回加算を行った後は、上述した（１）式で計算された後方干渉量IFI_Fは強制的にゼロになり、遅延波ｄ２，ｄ３には、（２）で計算された前方干渉量IFI_Fの２倍の干渉が入り込む結果となる。その一方で、先行波と遅延波ｄ１には干渉は全く入り込まない。

なお、巡回加算部１５は、対象フレームの前方部分を後方に加算する代わりに、対象フレームの後方部分を前方に加算してもよい。この場合、直前のフレームに起因する干渉成分の位置は変わるが、干渉量自体は変わらないため、性能も同じになる。

このように、第３の実施形態では、先行波と遅延波のどちらの電力が大きい場合であっても、電力の大きな方のフレーム間干渉を除去できる。したがって、所定のビット誤り率を満たすために必要な妨害波電力に対する希望波電力の比Ｄ／Ｕが急激に増大することを防止できる。

また、上述した（１）式と（２）式に示す前方干渉量IFI_Fと後方干渉量IFI_Bの計算処理は伝搬路推定結果に基づいて行われるものであり、これらの計算処理とフレームヘッダの除去処理とは並列処理することができ、干渉キャンセル部６は図７の処理を高速に行うことができ、処理遅延を抑制でき、データの遅延を生じさせるおそれを回避できる。

（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態は、最長遅延波に合わせて後方干渉成分を設定していたが、第４の実施形態は、最長遅延波でない遅延波に合わせて前方（後方）干渉成分を設定するものである。

第４の実施形態による受信装置１ａは、図５と同じ構成であり、干渉キャンセル部６の処理動作のみが異なる。そこで、以下では、干渉キャンセル部６の処理動作を中心に説明する。

図８および図９は第４の実施形態による干渉キャンセル部６が処理した結果のタイミング図である。図８および図９は、図６と異なり、最長遅延波でない遅延波の末尾を基点として後方干渉成分が設定されている。このようにする理由は、最長遅延波の電力が他のパスの電力に比べて著しく小さい場合は、最長遅延波の末尾を基点として後方干渉部分を設定してゼロ化および巡回加算を行うと、巡回加算によってかえって遅延波の干渉成分が増大してしまうためである。したがって、後方干渉成分を設定する際には、著しく電力が小さい遅延波は避けて、ある程度電力が大きい遅延波の末尾を基点として設定するのが望ましい。これにより、遅延波の干渉がより少なくて済む。

ところが、図８のように、最長遅延波でない遅延波の末尾を基点として後方干渉成分を設定してゼロ化および巡回加算を行うと、前方干渉成分とゼロ化による干渉の他に、前方（後方）干渉成分を設定するのに用いた遅延波ｄ２の末尾（以下、ウインドウ位置）から最長遅延波ｄ３の末尾までの部分による干渉が生じる。以下では、この干渉を、ウインドウ位置による干渉と呼ぶ。

このように、ウインドウ位置を最長遅延波の末尾よりも前に設定することで、遅延波に生じる後方干渉成分を低減できるため、最長遅延波のウインドウ位置による干渉が小さければ、結果的に干渉量を削減できる。

図８は後方干渉成分をゼロ化する例を示したが、図９は前方干渉成分をゼロ化する例を示している。図９の場合、最長遅延波でない遅延波ｄ２をウインドウ位置として前方干渉成分のゼロ化を行っており、このウインドウ位置と最長遅延波の末尾との間に、ウインドウ位置による干渉が生じる（図９（ｃ））。したがって、その後に巡回加算すると、先行波および遅延波群に、後方干渉成分と、ゼロ化による干渉と、ウインドウ位置による干渉とが、混入することになる（図９（ｄ））。

図８と図９からわかるように、ウインドウ位置による干渉量は、前方干渉成分と後方干渉成分のどちらをゼロ化した場合でも同じである。

一方、図１０は最先行波の電力が他のパスに比べて著しく小さい場合のタイミング図である。この場合は、最先行波を無視してゼロ化および巡回加算を行うのが望ましい。図１０では、先行波を無視して、次の遅延波ｄ１の先頭位置を基点として、最長遅延波の末尾までの部分について、ゼロ化および巡回加算を行っている。

この場合は、最長遅延波ではなく、無視された先行波に起因する干渉が生じることになる。この干渉も、ウインドウ位置による干渉である。

図１０は後方干渉成分をゼロ化する例を示しているが、前方干渉成分をゼロ化する場合においても、無視された先行波に起因するウインドウ位置による干渉量は同じである。

したがって、遅延量の小さい順にＸ本のパス（Ｘは１以上の整数）と、遅延量の大きい順にＹ本のパス（Ｙは１以上の整数）を無視して巡回加算とウインドウ設定を行う場合、これらに起因する干渉量はどの部分をゼロ化しても同じように入り込むため、ゼロ化の基準となるウインドウ位置を考慮に入れなくても、干渉量を計算できる。よって、遅延量の小さい順にＸ本のパス（Ｘは１以上の整数）と、遅延量の大きい順にＹ本のパス（Ｙは１以上の整数）を無視して巡回加算とウインドウ設定を行う場合の後方干渉量IFI_Bと前方干渉量IFI_Fは、以下の（３）式と（４）式で表される。

（３）式と（４）式中の各パラメータは、上述した（１）式と（２）式で説明したものと同じである。ゼロ化の条件は以下の通りである。

ゼロ化部１４は、IFI_B≧IFI_Fのときは、後方干渉成分を含む時間領域における信号全体をゼロ化し、IFI_B＜IFI_Fのときは、前方干渉成分を含む時間領域における信号全体をゼロ化する。

巡回加算部１５は、ゼロ化後の信号に対して、対象フレームの先頭部分を後方部分に巡回加算する。その後、干渉キャンセル部６にて干渉抑圧が行われた後、等化部７で伝搬路に対する補償が行われる。そして、時間デインタリーブ部８を経て軟出力計算部９で軟出力が計算され、誤り訂正復号部１０で誤り訂正処理が行われる。

このように、第４の実施形態では、遅延波や先行波の一部を無視して前方干渉成分と後方干渉成分を設定し、先行波や最長遅延波以外の遅延波の末尾をウインドウ位置に設定してゼロ化および巡回加算を行うことにより、先行波や最長遅延波の電力が他のパスの電力よりも著しく小さい場合に、これら先行波や最長遅延波によって干渉量が増大するという不具合が生じなくなる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、上述した第３の実施形態と第４の実施形態を包含するものであり、先行波と遅延波群の中からいくつかを無視して干渉量が最小になる条件を見つけ、その条件にて前方干渉成分と後方干渉成分のどちらをゼロ化するかを決定するものである。

第５の実施形態による受信装置１ａは、図５と同じ構成であり、干渉キャンセル部６の処理動作のみが異なる。そこで、以下では、干渉キャンセル部６の処理動作を中心に説明する。

図１１Ａおよび図１１Ｂは第５の実施形態による干渉キャンセル部６の処理動作を示すフローチャートである。まず、FH除去部１３にて、伝搬路推定値に基づいてFH部分の除去を行う（ステップＳ１１）。続いて、フレームヘッダを超える遅延波があるか否かを判定し（ステップＳ１２）、ない場合は従来同様に巡回加算部１５により巡回加算を行う（ステップＳ１３）。

一方、フレームヘッダを超える遅延波がある場合は、無視する先行波の本数Ｘと、無視する遅延波の本数Ｙを、それぞれゼロに初期化する（ステップＳ１４）。この後、ステップＳ１５〜Ｓ２２は、無視する先行波の本数Ｘを設定する処理を行い、ステップＳ２３〜Ｓ３０は、無視する遅延波の本数Ｙを設定する処理を行う。ステップＳ１５〜Ｓ２２の処理とステップＳ２３〜Ｓ３０の処理は並列して行ってもよいし、順次に行ってもよい。この場合、どちらを先に行ってもよい。

より詳細には、まず、先行波について、遅延量の小さい順にＸ本（Ｘは０以上の整数）を無視した場合に生じる干渉量IFI_0,Xを計算する（ステップＳ１５）。この干渉量IFI_0,Xは以下の（５）式で表される。

ここで、Ｘ＝０の場合は、最先行波を無視しないことを示しており、（５）式の計算は行わずにIFI_0,X＝０とする。

次に、無視したＸ本を除いた残りの（Ｌ−Ｘ）本を抽出し（ステップＳ１６）、後方干渉成分IFI_B,0,Xと前方干渉成分IFI_F,0,Xとを計算する（ステップＳ１７、Ｓ１８、Ｘ除外干渉量計算部）。後方干渉成分IFI_B,0,Xは以下の（６）式に基づいて計算し、前方干渉成分IFI_F,0,Xは以下の（７）式に基づいて計算する。

続いて、上述した（５）〜（７）式に基づいて、巡回加算後に想定される干渉量の合計を以下の（８）式に基づいて計算する（ステップＳ１９）。
IFI₀(X)＝min（IFI_F,0,X , IFI_B,0,X）＋IFI_0,X …（８）

この（８）式は、前方干渉成分IFI_F,0,Xと後方干渉成分IFI_B,0,Xのうち小さい方に、先行波についての干渉量IFI_0,Xを加算したものが巡回加算後に想定される干渉量の合計IFI₀(X)になる。

なお、実際の干渉量は、（８）式で計算される値の２倍になる。

上述したステップＳ１５〜Ｓ１９に示す（５）〜（８）式の計算を、Ｘ＝０からＸを１ずつインクリメントしながら繰り返し（ステップＳ２０，Ｓ２１）、干渉量の合計IFI₀(X)が直前の合計IFI₀(X-1)を上回ったら（ステップＳ２２）、繰り返し処理を中止して、干渉量が最小になるときのＸ＝Ｘ−１を、無視する先行波の本数として設定する（ステップＳ２３、Ｘ選択部）。

遅延波の中で無視する本数Ｙの設定も、ステップＳ１５〜Ｓ２３と同様の手順で行う（ステップＳ２４〜Ｓ３２）。ステップＳ２４で計算される、遅延波を遅延量の大きい順にＹ本無視した場合に生じる干渉量は、以下の（９）式で求められる。

ここで、Ｙ＝０の場合は最先行波を無視しないため、（９）式の計算は行わずにIFI_0,Y＝０とする。

ステップＳ２６で計算される後方干渉成分IFIB,L,Yは、以下の（１０）式で計算される。

ステップＳ２７で計算される前方干渉成分IFIF,L,Yは、以下の（１１）式で計算される。

これらステップＳ２６，Ｓ２７はＹ除外干渉量計算部に相当する。これにより、ステップＳ２８で計算される、巡回加算後の想定される干渉量の合計IFIL(Y)は、以下の（１２）式で計算される。
IFI_L(Y)＝min（IFI_F,L,Y , IFI_B,L,Y）＋IFI_0,Y …（１２）

Ｙについても、Ｙ＝０から１ずつインクリメントしながら、上述した（９）〜（１２）式の計算を繰り返し行い、干渉量の合計IFI_L(Y)が直前の合計IFI_L(Y-1)を上回ったら（ステップＳ３１）、繰り返し処理を中止して、干渉量が最小になるときのＹ＝Ｙ−１を、無視する遅延波の本数として設定する（ステップＳ３２、Ｙ選択部）。

以上により、干渉を最も少なくするために、無視すべき先行波の本数Ｘと遅延波の本数Ｙが設定される。そして、残りの本数Ｌ−Ｘ−Ｙ分のパスを用いて、後方干渉成分と前方干渉成分の計算を行う。

まず、残りの全本数（Ｌ−Ｘ−Ｙ）が０より大きいか否かを判定し（ステップＳ３３）、０以下であれば、ＸとＹを１つずつデクリメントして（ステップＳ３４）、再度ステップＳ３３の判定を行う。すなわち、Ｌ−Ｘ−Ｙが０より大きくなるまで、ステップＳ３３，Ｓ３４の処理を繰り返す。

次に、残りのＬ−Ｘ−Ｙ本のパスを抽出する（ステップＳ３５）。抽出したパスの中に、フレームヘッダを超える遅延波が存在するか否かを判定する（ステップＳ３６）。存在しなければ、以下の（１３）式に基づいて後方干渉量IFI_Bを計算し（ステップＳ３７）、存在すれば、以下の（１４）式に基づいて前方干渉量IFI_Fを計算する（ステップＳ３８）。

次に、前方干渉量IFI_Fが後方干渉量IFI_Bよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３９）。IFI_F＞IFI_Bの場合は前方干渉成分をゼロ化し（ステップＳ４０）、IFI_F≦IFI_Bの場合は後方干渉成分をゼロ化する（ステップＳ４１）。そして、巡回加算を行う（ステップＳ４２）。

このように、第５の実施形態では、先行波や遅延波のうち、いくつかを無視することで干渉量が最小になる条件を検索し、その条件に合致する先行波のＸ本と遅延波のＹ本を無視して、残りの先行波と遅延波を用いて前方干渉量と後方干渉量を計算し、干渉量に応じて前方か後方かのどちらをゼロ化するかを決定する。

あるいは、前方干渉量と後方干渉量の計算（ステップＳ３７とステップＳ３８）、及び比較（ステップＳ３９）は行わず、前方干渉区間と後方干渉区間の両方をゼロ化してもよい。これにより、上述した図１１Ａおよび図１１Ｂの処理よりも処理手順を簡略化でき、処理速度の向上が図れる。

この第５の実施形態により、先行波や遅延波の中に電力が著しく小さいパスが含まれている場合に、この種のパスによっていたずらに干渉が増大することを防止できる。したがって、先行波と遅延波の中にどのようなパスが含まれていても、巡回加算後の干渉量を低減でき、復調精度を向上できる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態は、上述した第１〜第５の実施形態のいずれかの手法によりゼロ化を行った後に、ゼロ化処理の前の時点で干渉が存在していた区間を、フレームボディのレプリカであるFBレプリカで置換した上で、巡回加算を行うものである。

図１２は第６の実施形態による受信装置１ｂの概略構成を示すブロック図である。図１２では、図５と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

図１２の受信装置１ｂは、図５の構成に加えて、判定部２０を備えている。この判定部２０は、等化部７で等化されたシンボルを参照して、ベースバンド信号に含まれる送信シンボルを推定する。推定した送信シンボルは、干渉キャンセル部６に供給される。

また、図１２の干渉キャンセル部６は、図５の干渉キャンセル部６に加えて、フレームボディのレプリカを生成するFBレプリカ生成部（第２レプリカ生成部）１７と、ゼロ化後に干渉を含む区間をFBレプリカに置換するFB置換部１８とを有する。また、図８の干渉キャンセル部６と同様に、図１２の干渉キャンセル部６内に干渉量算出部１６を設けてもよい。

図１２の干渉キャンセル部６は、上述した第１〜第５の実施形態のいずれかの干渉キャンセル部６と同様の処理手順で、フレームヘッダの除去、ゼロ化および巡回加算を行う。このとき、FB置換部１８は、ゼロ化処理がすでに実施されていた場合はゼロ化部１４の出力信号を受取り、まだゼロ化処理が実施されていない場合はFH除去部１３の出力信号を受取り、受け取った出力信号をそのまま巡回加算部１５に出力するとともに、その信号を保持しておく。

次に、等化部７は、干渉キャンセル部６の出力に対して、伝搬路推定値を参照してチャネル等化を実施し、その出力を判定部２０に入力する。判定部２０は、等化されたシンボルを参照して送信シンボルを推定する。

FBレプリカ生成部１７は、伝送信号がシングルキャリア信号の場合は、推定シンボルに対して伝搬路推定結果を乗算してFBレプリカを生成し、伝送信号がマルチキャリア信号の場合は、この推定シンボルを逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）によって時間領域に変換した信号に対して伝搬路推定結果を乗算してFBレプリカを生成する。

FB置換部１８は、FH除去部１３でフレームヘッダ除去後、あるいはゼロ化部１４でゼロ化後に、対象フレーム内のうちフレーム間干渉が存在していた区間の信号として、FBレプリカを用いる。その後、再び、巡回加算と等化処理を行って、時間デインタリーブなどの後段の処理を行う。

以上の処理により、第１〜第５の実施形態で説明したゼロ化処理と巡回加算処理では除去できなかったフレーム間干渉を除去することが可能となり、復調精度を向上できる。

図１３は第６の実施形態による干渉キャンセルのタイミング図である。このタイミング図は、図８と同様に、最長遅延波でない遅延波ｄ２の最後尾をウインドウ位置としてゼロ化と巡回加算を行う例を示している。FB置換部１８による処理を行わない場合は、図１３（ｃ）に示すように、巡回加算後に、前方干渉成分と、ゼロ化による干渉と、ウインドウ位置による干渉とが含まれている。

この状態で、等化部７、判定部２０、FBレプリカ生成部１７が各処理を行った後に、FB置換部１８がFB置換を行うと、前方干渉成分と、ゼロ化による干渉と、ウインドウ位置による干渉部分が、FBレプリカによって置換され、結果として、図１３（ｄ）に示すように、すべての干渉が除去される。その後、再び巡回加算と等化処理が行われる。

このように、第６の実施形態では、巡回加算後に、対象フレーム内に前方（後方）干渉成分と、ゼロ化による干渉と、ウインドウ位置による干渉とが含まれる場合には、FBレプリカを生成して、干渉部分をFBレプリカで置換するため、その後に巡回加算を行うことで、すべての干渉を除去できる。

（第７の実施形態）
第７の実施形態は、第６の実施形態で説明したFB置換処理を繰り返すものである。

第７の実施形態による受信装置１ｂは、図１２と同様の構成を有するため、以下では相違点を中心に説明する。

第７の実施形態は、上述した第１〜第５の実施形態のいずれかの手法によりゼロ化を行った後に、干渉を含む区間をFBレプリカで置換する処理を複数回繰り返した後に、最終的な等化処理を行う。

この繰り返し処理は、FB置換ループ内で行われる。FB置換ループは、図１２の等化部７、判定部２０、FBレプリカ生成部１７およびFB置換部１８の各処理を繰り返し行うものである。

FB置換部１８は、対象フレームのフレームヘッダを除去した時点で、対象フレーム内にフレーム間干渉が含まれる場合は、その干渉部分を、最新のFBレプリカで置換する。

FB置換ループの繰り返し回数をＮ回（Ｎは０以上の整数）とした場合、上述の置換ループをＮ回実行し、その後に巡回加算と等化処理を実施し、時間デインタリーブなどの後段の処理に進む。Ｎ＝０の場合の処理は、上述した第１〜第５の実施形態のいずれかの処理であり、Ｎ＝１の場合の処理は、上述した第６の実施形態の処理である。

ここで、繰り返し回数Ｎは、以下の第１または第２の手法で決定する。第１の手法は、等化部７が最終的な等化処理を行うまでに許容されるレイテンシーの制約、および想定される伝搬路、ノイズ環境下での性能などを考慮して、繰り返し回数Ｎを決定する手法である。第２の手法は、第１の手法と同様の基準で最大繰り返し数を予め決定するが、繰り返し動作中にMER（Modulation Error Ratio）などの品質指標を測定して所定の品質を上回った時点で繰り返し処理を終了する。

このように、第７の実施形態では、わずか一回のFB置換処理では、除去できなかった前方（後方）干渉成分と、ゼロ化による干渉と、ウインドウ位置による干渉とが含まれる場合が存在する場合でも、FB置換ループを繰り返し実行することで、すべての干渉を確実に除去でき、復調精度の向上が図れる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態は、FBレプリカを用いて、直前のフレームボディによる干渉を除去するものである。

図１４は第８の実施形態による受信装置１ｃの概略構成を示すブロック図、図１５は第８の実施形態による干渉キャンセルのタイミング図である。図１４の受信装置１ｃは、図１２の受信装置１ｂと比べて、干渉キャンセル部６の構成のみが異なっている。

図１４の干渉キャンセル部６は、図１２の干渉キャンセル部６にFB除去部（前方干渉除去部）１９を追加したものである。FB除去部１９は、FH除去部１３でフレームヘッダを除去した後に、FBレプリカを用いて、フレームボディ内から前方干渉成分を除去する。したがって、図１５に示すように、ゼロ化部１４でゼロ化を行う前に、前方干渉成分は存在しなくなる。

FB除去部１９で対象フレーム内の前方干渉成分を除去した後、ゼロ化と巡回加算が行われる。その後、FB置換部１８によるFB置換が行われるが、FB置換を行う際には前方干渉成分は存在しないため、図１５に示すように、後方干渉成分のみがFB置換される。

第８の実施形態は、第７の実施形態と同様に、FB置換ループにて繰り返し処理を行うことも可能である。FB置換ループを繰り返し動作させる場合、どの時点のFBレプリカを利用するかには自由度がある。FBレプリカの生成タイミングを表すインデックスをＭ（Ｍは０以上の整数）として、FB置換ループがＭ回繰り返し動作した後の等化部７の出力に対して、判定部２０とFBレプリカ生成部１７を動作させて得たFBレプリカを、前方干渉成分を除去するために用いる。

FBレプリカ生成インデックスＭは、許容されるレイテンシー制約と、想定される伝搬路・ノイズ環境での性能とを考慮して、第７の実施形態におけるFB置換ループの最大繰り返し数以下の範囲で予め設定しておく。設定しておいたFBレプリカ生成インデックスＭがFB置換ループの実際の繰り返し数を下回った場合、最終のFB置換ループの実行後に、判定部２０とFBレプリカ生成部１７を動作させて得たFBレプリカを前方干渉成分の除去に用いる。

なお、FB除去部１９で前方干渉成分を除去した場合は、その除去した干渉成分は、干渉量を計算する際に含めないようにする。

図１６は図１４の変形例を示す受信装置１ｄの概略構成を示すブロック図である。図１６の受信装置１ｄは、２つの干渉キャンセル部６ａ，６ｂと、２つの等化部７ａ，７ｂとを備えている点で、図１４の受信装置１ｃと異なる。前段の干渉キャンセル部６ａは、図１または図５の干渉キャンセル部６と同様の内部構成を有する。後段の干渉キャンセル部６ｂは、図１４の干渉キャンセル部６と同様の内部構成を有する。

前段の干渉キャンセル部６ａは、ゼロ化および巡回加算を行って干渉除去を行うが、前方（後方）干渉成分とゼロ化による干渉は含んだままである。

判定部２０は、前段の干渉キャンセル部６ａの出力信号を等化部７で等化したシンボルを参照して送信シンボルを推定する。判定部２０の判定結果は、後段の干渉キャンセル部６ｂ内のFBレプリカ生成部１７に供給されて、FBレプリカが生成される。そして、FB置換部１８にてFB置換が行われる。

このように、第８の実施形態は、FB置換ループにて繰り返しFB置換を行う際に、FBレプリカを用いて、直前のフレームボディによる干渉を除去するため、対象フレーム内に含まれるフレーム間干渉を短時間で除去できる。

上述した実施形態で説明した受信装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、受信装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

また、受信装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 受信部、２ 受信部、３ 同期部、４ 伝搬路推定部、５ FH生成部、６ 干渉キャンセル部、７ 等化部、８ 時間デインタリーブ部、９ 軟出力計算部、１０ 誤り訂正復号部、１１ キャンセラ制御部、１２ FHレプリカ生成部、１３ FH除去部、１４ ゼロ化部、１５ 巡回加算部、１６ 干渉量算出部、１７ FBレプリカ生成部、１８ FB置換部、１９ FB除去部、２０ 判定部

Claims (9)

1. フレーム内に既知の信号とデータ信号とを含むデジタル変調信号を受信する受信装置において、
   前記デジタル変調信号をベースバンド信号にダウンコンバートする受信部と、
   前記ベースバンド信号に基づいて伝搬路を推定する伝搬路推定部と、
   前記伝搬路推定部で推定した伝搬路に基づいて、前記ベースバンド信号に含まれる前記既知の信号のレプリカである第１レプリカを生成する第１レプリカ生成部と、
   前記ベースバンド信号内の対象フレームから、前記第１レプリカを除去する第１レプリカ除去部と、
   前記対象フレームの中に含まれる、前記既知の信号長よりも長い遅延時間を持つ遅延波に起因して生じるフレーム間干渉区間の少なくとも一部を、強制的にゼロにするゼロ化部と、
   前記ゼロ化部でゼロ化した区間を含めて、前記対象フレーム内の前側区間と後側区間との間で巡回加算を行う巡回加算部と、を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記巡回加算部は、前記対象フレームが前記既知の信号長よりも長い遅延時間を持つ遅延波を含まない場合は、前記ゼロ化部によるゼロ化を行わずに、前記第１レプリカの除去の後に前記対象フレーム内の前側区間と後側区間との間で巡回加算を行うことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記第１レプリカ除去部で前記第１レプリカを除去した後に前記対象フレーム内に存在するフレーム間干渉部分の干渉量を計算する干渉量計算部を備え、
   前記ゼロ化部は、前記干渉量計算部による計算結果に基づいて、前記対象フレーム内でゼロ化する区間を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記干渉量計算部は、前記ベースバンド信号に含まれる遅延量の異なる先行波および遅延波信号のうち、遅延量の小さい順にＸ本（Ｘは１以上の整数）の信号を除去した残りの本数の信号に基づいて、前記干渉量を計算することを請求項３に記載の受信装置。
5. 前記干渉量計算部は、前記ベースバンド信号に含まれる遅延量の異なる先行波および遅延波信号のうち、遅延量の大きい順にＹ本（Ｙは１以上の整数）の信号を除去した残りの本数の信号に基づいて、前記干渉量を計算することを請求項３に記載の受信装置。
6. 前記ベースバンド信号に含まれる遅延量の異なる先行波および遅延波信号のうち、遅延量の小さい順にＸ本（Ｘは１以上の整数）の信号を除去した残りの本数の信号に基づいて、前記干渉量を計算するＸ除外干渉量計算部と、
   前記ベースバンド信号に含まれる遅延量の異なる先行波および遅延波信号のうち、遅延量の大きい順にＹ本（Ｙは１以上の整数）の信号を除去した残りの本数の信号に基づいて、前記干渉量を計算するＹ除外干渉量計算部と、
   前記Ｘの値を変えながら、前記Ｘ除外干渉量計算部で前記干渉量を計算し、計算された前記干渉量が最小になる場合の前記Ｘ本の信号を選択するＸ選択部と、
   前記Ｙの値を変えながら、前記Ｙ除外干渉量計算部で前記干渉量を計算し、計算された前記干渉量が最小になる場合の前記Ｙ本の信号を選択するＹ選択部と、を備え、
   前記干渉量計算部は、前記Ｘ選択部で選択された前記Ｘ本の信号と前記Ｙ選択部で選択された前記Ｙ本の信号とを除いた残りの信号に基づいて前記干渉量を計算することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
7. 前記巡回加算部で巡回加算した信号に対して、前記伝搬路推定部で推定された伝搬路の影響を補償する等化部と、
   前記等化部の出力信号に含まれる送信シンボルを推定する判定部と、
   前記判定部で推定した送信シンボルと、前記伝搬路推定部で推定された伝搬路と、に基づいて、前記データ信号のレプリカである第２レプリカを生成する第２レプリカ生成部と、
   前記ゼロ化部でゼロ化した後、または前記第１レプリカ除去部で前記第１レプリカを除去した後の前記対象フレーム内で、干渉が発生している区間を前記第２レプリカで置換する置換部と、を備え、
   前記等化部は、前記置換部で置換した後の前記対象フレームに対して、前記伝搬路推定部で推定された伝搬路の影響を補償することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の受信装置。
8. 対象フレームの前方のフレームに対応づけて前記第２レプリカ生成部で生成された前記第２レプリカを用いて、前記対象フレーム内の前方干渉部分を除去する前方干渉除去部を備えることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. フレーム内に既知の信号とデータ信号とを含むデジタル変調信号を受信する受信方法において、
   前記デジタル変調信号をベースバンド信号にダウンコンバートするステップと、
   前記ベースバンド信号に基づいて伝搬路を推定するステップと、
   前記推定した伝搬路に基づいて、前記ベースバンド信号に含まれる前記既知の信号のレプリカである第１レプリカを生成するステップと、
   前記ベースバンド信号内の対象フレームから、前記第１レプリカを除去するステップと、
   前記対象フレームの中に含まれる、前記既知の信号長よりも長い遅延時間を持つ遅延波に起因して生じるフレーム間干渉区間の少なくとも一部を、強制的にゼロにするステップと、
   前記ゼロ化した区間を含めて、前記対象フレーム内の前側区間と後側区間との間で巡回加算を行うステップと、を備えることを特徴とする受信方法。

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