JP6982985B2 - Ｏｆｄｍ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル信号の伝送方式に係わり、特に、直交周波数分割多重伝送方式（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式）の受信装置に関する。

無線通信システム等に用いられている誤り訂正符号、例えばＬＤＰＣ符号またはターボ符号の復号においては、受信信号の尤度比をビット毎に算出する必要がある。尤度比は、当該ビットが０である確率と１である確率との間の比であり、誤り訂正復号におけるメトリックとなるものである。この確率を表す尤度比を算出するためには、そのビットが含まれる受信シンボルの雑音分散を求める必要がある。

ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置では、雑音分散を求めるために、既知のキャリア信号であるＴＭＣＣキャリア信号、ヌルキャリア信号、ＡＣキャリア信号またはデータキャリア信号を用いることが一般的である。例えば、帯域内にある全てのＴＭＣＣキャリア信号の振幅の分散から雑音分散を推定することができる。この場合、推定した雑音分散は、帯域内の平均値となる。

伝搬路にマルチパス波が存在する場合は、受信信号に歪が生じるため、帯域内の周波数特性が平坦でなくなる。そして、信号電力がサブキャリア毎に異なることとなり、等化後の雑音分散も、サブキャリア毎に異なることとなる。

しかしながら、帯域内の全てのＴＭＣＣキャリア信号等を用いて推定した雑音分散は、帯域内の平均の雑音分散であるから、これを全てのキャリアシンボルに等しく用いると、本来の尤度比とは異なる尤度比が算出され、誤り訂正復号の性能が劣化する。

この問題を解決するため、マルチパス波によって生じた周波数特性（伝搬路応答）の推定結果を用いて、サブキャリア毎の雑音分散を求める手法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この手法は、サブキャリア毎の伝搬路応答に基づいて、サブキャリア毎の重み係数を求め、帯域内の平均の雑音分散にサブキャリア毎の重み係数を乗算することで、サブキャリア毎の雑音分散を推定するものである。

図１０は、従来技術において、マルチパス波が存在する場合の伝搬路応答の例、及び、伝搬路応答を用いて推定した雑音分散の例を示す図である。図１０左側のグラフの実線は、周波数に対する伝搬路応答の特性例を示し、横軸は周波数、縦軸は伝搬路応答を示す。また、図１０右側のグラフの実線は、周波数に対する雑音分散の特性例を示し、点線は、帯域内の平均の雑音分散である平均雑音分散を示す。横軸は周波数、縦軸は雑音分散の推定値を示す。

図１０右側の雑音分散は、図１０左側の伝搬路応答を用いて、平均雑音分散に重み付けすることにより推定される。これにより、サブキャリア毎に適切な雑音分散が得られ、これを用いて尤度比が算出されるから、誤り訂正復号の性能劣化を防ぎ、伝送特性の向上を図ることができる。

誤り訂正復号の性能を劣化させる原因として、マルチパス波の存在の他に、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波の存在もある。漏洩干渉波が存在すると、自帯域内の雑音が増えたことと等価となる。

多くの場合、漏洩干渉波は周波数特性をもつ。例えば、干渉波の存在する隣接チャンネルに近い周波数のサブキャリアでは、漏洩干渉波成分が大きく、隣接チャンネルから離れた周波数のサブキャリアでは、漏洩干渉波成分が小さい。このように、漏洩干渉波が存在する場合も、雑音分散がサブキャリア毎に異なることとなる。

図１１は、従来技術において、漏洩干渉波が存在する場合の伝搬路応答及び漏洩干渉波電力の例、並びに雑音分散の例を示す図である。図１１左側のグラフの実線は、周波数に対する伝搬路応答の特性例を示し、点線は、漏洩干渉波電力の特性例を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は伝搬路応答及び漏洩干渉波電力を示す。また、図１１右側のグラフの実線は、周波数に対する雑音分散の特性例を示し、横軸は周波数、縦軸は雑音分散の推定値を示す。

図１１左側の点線のとおり、漏洩干渉波電力は、干渉波の存在する隣接チャンネルに近い周波数のサブキャリアでは大きい値となり、隣接チャンネルから離れた周波数のサブキャリでは小さい値となるような周波数特性をもつ。このため、図１１右側の実線のとおり、雑音分散は、隣接チャンネルに近い周波数のサブキャリアでは大きい値となり、隣接チャンネルから離れた周波数のサブキャリアでは小さい値となる。

ここで、図１１左側の実線及び図１１右側の実線のとおり、伝搬路応答と雑音分散とは関係性がない。このため、漏洩干渉波が存在する場合に、図１０に示した手法（伝搬路応答を用いて平均雑音分散に重み付けすることで、雑音分散を推定する手法）を適用すると、誤り訂正復号の性能の劣化は避けられないことから、当該手法を適用することができない。

この問題を解決するために、時間方向の複数のキャリアシンボルを用いる手法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。図１２は、従来技術において、時間方向の複数のキャリアシンボルを用いて、サブキャリア毎に雑音分散を推定する手法を説明する図である。横軸は周波数方向を示し、縦軸は時間方向を示す。

図１２に示すように、この手法は、時間方向の複数のキャリアシンボルを蓄積し、サブキャリア毎に、蓄積したキャリアシンボルにおける信号電力の振幅の分散を算出することで、サブキャリア毎に雑音分散を推定するものである。これにより、サブキャリア毎に適切な雑音分散を得ることができ、適切な雑音分散を用いて尤度比を算出することで、誤り訂正復号の性能劣化を防ぎ、伝送特性の向上を図ることができる。

特許第５８６５０８４号公報 特開２０１４−９０２４５号公報

前述の特許文献２の手法は、雑音分散の推定精度を保つために、長時間にわたってキャリアシンボルを蓄積する必要がある。しかし、伝搬路状況が急速に変動するフェージング環境では、短時間のキャリアシンボルを対象にして雑音分散を推定する必要がある。つまり、前述の特許文献２の手法は、漏洩干渉波の存在する環境に適用することができるが、フェージング環境に適用することができないという問題があった。

このため、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在する環境に適用し、かつフェージング環境にも適用することが可能な新たな手法が所望されていた。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在するフェージング環境において、誤り訂正復号の性能劣化を抑え、伝送特性を向上させることが可能なＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１のＯＦＤＭ受信装置は、ＯＦＤＭ信号を受信し、前記ＯＦＤＭ信号の等化後のＩＱ信号に含まれる所定のキャリア信号を用いて、キャリア毎の雑音分散を推定するＯＦＤＭ受信装置において、前記ＯＦＤＭ信号を直交復調し、ＩＱ信号に分離する直交復調部と、前記直交復調部により分離された前記ＩＱ信号をフーリエ変換し、周波数領域のＩＱ信号を生成するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部により生成された前記周波数領域のＩＱ信号を等化し、等化後のキャリア毎のＩＱ信号を生成する等化処理部と、前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれる前記所定のキャリア信号を用いて雑音分散を求め、前記部分帯域毎の雑音分散を前記部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散として、前記部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散を用いた１次以上の関数による補間処理にて、中央のキャリア以外のキャリアの雑音分散を求めることで、キャリア毎の雑音分散を推定する雑音分散推定部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２のＯＦＤＭ受信装置は、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置において、前記雑音分散推定部が、前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号から、前記所定のキャリア信号を抽出する信号抽出部と、前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、前記信号抽出部により抽出された前記所定のキャリア信号を分割する帯域分割部と、前記帯域分割部により分割された部分帯域毎の前記所定のキャリア信号を用いて、前記部分帯域毎の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、前記雑音分散算出部により算出された前記部分帯域毎の雑音分散を用いた前記補間処理を行い、前記キャリア毎の雑音分散を算出する補間処理部と、を有することを特徴とする。

また、請求項３のＯＦＤＭ受信装置は、請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置において、前記雑音分散推定部が、前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号から、前記所定のキャリア信号を抽出する信号抽出部と、前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、前記信号抽出部により抽出された前記所定のキャリア信号を分割し、シンボル毎に、部分帯域毎の前記所定のキャリア信号をメモリに蓄積する帯域分割部と、前記メモリから、所定のシンボル数を単位とした部分帯域毎の前記所定のキャリア信号を読み出し、前記所定のキャリア信号を用いて、所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、前記雑音分散算出部により算出された前記所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を用いた前記補間処理を行い、前記キャリア毎の雑音分散を算出する補間処理部と、を有することを特徴とする。

また、請求項４のＯＦＤＭ受信装置は、請求項２または３に記載のＯＦＤＭ受信装置において、前記帯域分割部が、前記所定のキャリア信号の数が全ての前記部分帯域で同じになるように、前記全周波数帯域を前記複数の部分帯域に分割する、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在するフェージング環境において、誤り訂正復号の性能劣化を抑え、伝送特性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態によるＯＦＤＭ受信装置の構成例を示すブロック図である。 実施例１の雑音分散推定部の構成例を示すブロック図である。 実施例１の雑音分散推定部の処理例を示すフローチャートである。 ＯＦＤＭキャリアシンボルの周波数配置及び部分帯域を説明する図である。 補間処理としてゼロ次補間処理を用いた場合の雑音分散を説明する図である。 補間処理としてフィッティング処理を用いた場合の雑音分散を説明する図である。 実施例２の雑音分散推定部の構成例を示すブロック図である。 実施例２の雑音分散推定部の処理例を示すフローチャートである。 複数シンボルを用いる実施例２において、ＯＦＤＭキャリアシンボルの周波数配置及び部分帯域を説明する図である。 従来技術において、マルチパス波が存在する場合の伝搬路応答の例、及び、伝搬路応答を用いて推定した雑音分散の例を示す図である。 従来技術において、漏洩干渉波が存在する場合の伝搬路応答及び漏洩干渉波電力の例、並びに雑音分散の例を示す図である。 従来技術において、時間方向の複数のキャリアシンボルを用いて、サブキャリア毎に雑音分散を推定する手法を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明のＯＦＤＭ受信装置は、等化処理後における全てのキャリアの帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に雑音分散を求め、部分帯域内のキャリア毎に雑音分散を求めることを特徴とする。

これにより、キャリア毎の雑音分散は、帯域内の平均の雑音分散から求めたキャリア毎の雑音分散よりも、精度の高い値となるから、雑音分散から算出される尤度比の精度も高くなる。したがって、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在するフェージング環境において、誤り訂正復号の性能劣化を抑え、伝送特性を向上させることが可能となる。

〔ＯＦＤＭ受信装置〕
以下、本発明の実施形態によるＯＦＤＭ受信装置について説明する。図１は、本発明の実施形態によるＯＦＤＭ受信装置の構成例を示すブロック図である。このＯＦＤＭ受信装置１は、直交復調部１０、フーリエ変換部１１、パイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２、伝搬路応答推定部１３、ＴＭＣＣ受信処理部１４、等化処理部１５、雑音分散推定部１６、尤度比算出部１７及び誤り訂正復号部１８を備えている。

ＯＦＤＭ受信装置１は、図示しないＯＦＤＭ送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する。このＯＦＤＭ信号は、軟判定復号により復号可能な誤り訂正符号により符号化された信号である。軟判定復号により復号可能な誤り訂正符号は、例えばＬＤＰＣ符号、ターボ符号である。つまり、ＯＦＤＭ送信装置は、ＬＤＰＣ符号、ターボ符号等の誤り訂正符号により符号化したＯＦＤＭ信号を送信する。

ＯＦＤＭ受信装置１におけるＬＤＰＣ符号またはターボ符号の復号処理としては、軟入力軟出力の繰り返し復号が行われる。ＯＦＤＭ受信装置１は、伝搬路の雑音分散を算出し、雑音分散を用いて、ＩＱ平面上の受信キャリアシンボルの位置と送信キャリアシンボルの取り得る位置との間のユークリッド距離から尤度比を算出し、誤り訂正復号を行う。

直交復調部１０は、当該ＯＦＤＭ受信装置１が受信したＯＦＤＭ信号を直交復調し、直交したＩ成分のＩ信号及びＱ成分のＱ信号に分離する。そして、直交復調部１０は、ＩＱ信号をフーリエ変換部１１に出力する。

フーリエ変換部１１は、直交復調部１０からＩＱ信号を入力し、Ｉ信号を実部の信号とし、Ｑ信号を虚部の信号として、時間領域のＩＱ信号を離散フーリエ変換し、周波数領域のＩＱ信号を生成する。そして、フーリエ変換部１１は、周波数領域のＩＱ信号をパイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２、及び等化処理部１５に出力する。

パイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２は、フーリエ変換部１１から周波数領域のＩＱ信号を入力し、周波数領域のＩＱ信号から、予め設定されたキャリアシンボル位置のパイロットキャリア信号及びＴＭＣＣキャリア信号を抽出する。そして、パイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２は、パイロットキャリア信号を伝搬路応答推定部１３に出力し、ＴＭＣＣキャリア信号をＴＭＣＣ受信処理部１４に出力する。

伝搬路応答推定部１３は、パイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２からパイロットキャリア信号を入力する。伝搬路応答推定部１３は、入力したパイロットキャリア信号を受信パイロットキャリア信号とし、当該受信パイロット信号及び予め設定された送信パイロット信号に基づいて、キャリア毎の伝搬路応答を推定する。そして、伝搬路応答推定部１３は、キャリア毎の伝搬路応答を等化処理部１５に出力する。

ＴＭＣＣ受信処理部１４は、パイロット及びＴＭＣＣ抽出部１２からＴＭＣＣキャリア信号を入力し、ＴＭＣＣキャリア信号を復調することで、サブキャリア変調方式、誤り訂正の符号化率等の復調に必要な情報（伝送パラメータ）を抽出する。そして、ＴＭＣＣ受信処理部１４は、伝送パラメータを尤度比算出部１７及び誤り訂正復号部１８に出力する。

等化処理部１５は、フーリエ変換部１１から周波数領域のＩＱ信号を入力すると共に、伝搬路応答推定部１３からキャリア毎の伝搬路応答を入力する。等化処理部１５は、ＩＱ信号を伝搬路応答で複素除算することで、ＩＱ信号を等化して伝搬路歪を補正し、送信ＩＱ信号の推定値（等化後のＩＱ信号）を求める。そして、等化処理部１５は、等化後のキャリア毎のＩＱ信号を雑音分散推定部１６及び尤度比算出部１７に出力する。

雑音分散推定部１６は、等化処理部１５から等化後のキャリア毎のＩＱ信号を入力し、等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域（全帯域）を、複数の部分帯域に分割する。そして、雑音分散推定部１６は、部分帯域毎に雑音分散（部分帯域の平均の雑音分散）を求め、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理にて、キャリア毎に雑音分散を推定する。雑音分散推定部１６は、キャリア毎の雑音分散を尤度比算出部１７に出力する。雑音分散推定部１６の処理の詳細については後述する。

部分帯域毎に雑音分散を求める手法は、全帯域における平均の雑音分散を求める従来技術を適用することができる。例えば、雑音分散推定部１６は、部分帯域内のＴＭＣＣキャリア信号、ヌルキャリア信号、ＡＣキャリア信号またはデータキャリア信号の振幅の分散を算出し、当該振幅の分散から、部分帯域の平均の雑音分散を求める。

尤度比算出部１７は、等化処理部１５から等化後のキャリア毎のＩＱ信号を入力すると共に、雑音分散推定部１６からキャリア毎の雑音分散を入力し、さらに、ＴＭＣＣ受信処理部１４から伝送パラメータを入力する。

尤度比算出部１７は、伝送パラメータに従い、等化後のキャリア毎のＩＱ信号と送信キャリアシンボルのＩＱ信号とからユークリッド距離を算出し、雑音分散及びユークリッド距離から、キャリア毎にそのキャリアに含まれるビット毎の尤度比を算出する。そして、尤度比算出部１７は、ビット毎の尤度比を誤り訂正復号部１８に出力する。

誤り訂正復号部１８は、尤度比算出部１７からビット毎の尤度比を入力すると共に、ＴＭＣＣ受信処理部１４から伝送パラメータを入力し、伝送パラメータに従い、ビット毎の尤度比に基づいて誤り訂正復号を行い、元のデータを復元する。そして、誤り訂正復号部１８は、復元した元のデータを出力する。

〔雑音分散推定部１６／実施例１〕
次に、図１に示した雑音分散推定部１６について、第一の実施形態（実施例１）を説明する。実施例１の雑音分散推定部１６は、ＩＱ信号の全帯域を部分帯域に分割し、部分帯域毎に雑音分散を算出し、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を推定する例である。

図２は、実施例１の雑音分散推定部１６の構成例を示すブロック図であり、図３は、実施例１の雑音分散推定部１６の処理例を示すフローチャートである。この雑音分散推定部１６−１は、信号抽出部２０、帯域分割部２１、雑音分散算出部２２及び補間処理部２３を備えている。

信号抽出部２０は、等化処理部１５から等化後のキャリア毎のＩＱ信号を入力する（ステップＳ３０１）。そして、信号抽出部２０は、等化後のキャリア毎のＩＱ信号から、予め設定されたキャリアシンボル位置のＴＭＣＣキャリア信号を抽出し（ステップＳ３０２）、ＴＭＣＣキャリア信号を帯域分割部２１に出力する。

帯域分割部２１は、信号抽出部２０からＴＭＣＣキャリア信号を入力する。そして、帯域分割部２１は、等化処理部１５により等化されたＩＱ信号の全帯域を、予め設定された周波数帯域幅の複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎にＴＭＣＣキャリア信号を分割（グルーピング）する（ステップＳ３０３）。帯域分割部２１は、部分帯域毎にグルーピングしたＴＭＣＣキャリア信号（部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号）を雑音分散算出部２２に出力する。

図４は、ＯＦＤＭキャリアシンボルの周波数配置及び部分帯域を説明する図である。横軸は周波数（キャリア）を示す。プラス＋を中央に記述した丸印はＴＭＣＣキャリア信号を示し、中央が空白の丸印はデータキャリア信号を示し、黒丸はパイロットキャリア信号を示す。

図４に示すように、ＩＱ信号の全帯域は、予め設定された周波数帯域幅の複数の部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，Ｔ−３，・・・，Ｔ−Ｎに分割される。Ｎは、分割された部分帯域の数を示す。

図２及び図３に戻って、雑音分散算出部２２は、帯域分割部２１から部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号を入力する。そして、雑音分散算出部２２は、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれるＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づいて、雑音分散を算出し（ステップＳ３０４）、部分帯域毎の雑音分散を補間処理部２３に出力する。雑音分散算出部２２により算出された部分帯域毎の雑音分散は、部分帯域の平均の雑音分散であり、部分帯域における中央のキャリアの雑音分散でもある。

補間処理部２３は、雑音分散算出部２２から部分帯域毎の雑音分散を入力し、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を算出（推定）する（ステップＳ３０５）。そして、補間処理部２３は、キャリア毎の雑音分散を尤度比算出部１７に出力する（ステップＳ３０６）。つまり、補間処理部２３は、入力した部分帯域毎の雑音分散を、部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散として、部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散を用いた補間処理により、中央のキャリア以外のキャリア（または、中央のキャリア及び中央以外のキャリア）について雑音分散を算出する。

補間処理の例として、内挿補間、外挿補間、最小二乗法により１次、２次または３次関数で近似する処理がある。

図５は、補間処理としてゼロ次補間処理を用いた場合の雑音分散を説明する図である。図５（１）は、伝搬路応答及び漏洩干渉波電力のグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は伝搬路応答及び漏洩干渉波電力を示す。実線が伝搬路応答であり、点線が漏洩干渉波電力である。図５（２）は、雑音分散のグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は雑音分散の推定値を示し、丸印は、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎ毎の中央のキャリアの雑音分散を示す。

図５（１）に示すように、全帯域において伝搬路応答が一定であり、周波数が高くなるに従って漏洩干渉波電力が小さくなる場合、図５（２）に示すように、雑音分散は、周波数が高くなるに従って小さくなる。

図５（２）は、補間処理部２３により、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎ毎の中央のキャリアの雑音分散（図５（２）の丸印）を用いてゼロ次補間処理が行われた結果を示している。キャリア毎の雑音分散は、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎ毎に一定（同じ値）となり、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎの周波数が高くなるに従って小さくなる。

図６は、補間処理としてフィッティング処理を用いた場合の雑音分散を説明する図である。フィッティング処理とは、１次以上の関数を用いた近似処理である。図６（１）は、伝搬路応答及び漏洩干渉波電力のグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は伝搬路応答及び漏洩干渉波電力を示す。実線が伝搬路応答であり、点線が漏洩干渉波電力である。図６（２）は、雑音分散のグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は雑音分散の推定値を示し、丸印は、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎ毎の中央のキャリアの雑音分散を示す。図６（１）は図５（１）と同じである。

図６（１）に示すように、全帯域において伝搬路応答が一定であり、周波数が高くなるに従って漏洩干渉波電力が小さくなる場合、図６（２）に示すように、雑音分散は、周波数が高くなるに従って小さくなる。

図６（２）は、補間処理部２３により、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎ毎の中央のキャリアの雑音分散を用いて、１次以上の関数でフィッティング処理が行われた結果を示している。キャリア毎の雑音分散は、部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，・・・，Ｔ−Ｎの周波数が高くなるに従い、連続して徐々に小さくなる。

以上のように、図２に示した実施例１の雑音分散推定部１６−１によれば、信号抽出部２０は、等化後のキャリア毎のＩＱ信号からＴＭＣＣキャリア信号を抽出する。そして、帯域分割部２１は、等化処理部１５により等化されたＩＱ信号の全帯域を部分帯域に分割し、部分帯域毎にＴＭＣＣキャリア信号を分割する。

雑音分散算出部２２は、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれるＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づいて、雑音分散を算出し、補間処理部２３は、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を算出する。

これにより、漏洩干渉波が存在し、雑音分散がキャリア毎に異なる場合であっても、キャリア毎の雑音分散は、帯域内の平均の雑音分散から求めたキャリア毎の雑音分散よりも、精度の高い値となり、雑音分散から算出される尤度比の精度も高くなる。したがって、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在するフェージング環境において、誤り訂正復号の性能劣化を抑え、伝送特性を向上させることが可能となる。

〔雑音分散推定部１６／実施例２〕
次に、図１に示した雑音分散推定部１６について、第二の実施形態（実施例２）を説明する。実施例２の雑音分散推定部１６は、ＩＱ信号の全帯域を部分帯域に分割し、部分帯域毎に、予め設定されたシンボル数を単位として雑音分散を算出し、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を推定する例である。

図７は、実施例２の雑音分散推定部１６の構成例を示すブロック図であり、図８は、実施例２の雑音分散推定部１６の処理例を示すフローチャートである。この雑音分散推定部１６−２は、信号抽出部２０、帯域分割部２１、複数シンボル蓄積部（メモリ）２４、雑音分散算出部２５及び補間処理部２３を備えている。図７において、図２と共通する部分には図２と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

図２に示した実施例１の雑音分散推定部１６−１と図７に示す実施例２の雑音分散推定部１６−２とを比較すると、両雑音分散推定部１６−１，１６−２は、信号抽出部２０、帯域分割部２１及び補間処理部２３を備えている点で共通する。これに対し、実施例２の雑音分散推定部１６−２は、実施例１の雑音分散算出部２２とは異なる雑音分散算出部２５を備え、さらに、帯域分割部２１と雑音分散算出部２５との間に複数シンボル蓄積部２４を備えている点で相違する。

信号抽出部２０は、等化処理部１５から等化後のキャリア毎のＩＱ信号を入力し（ステップＳ８０１）、等化後のキャリア毎のＩＱ信号からＴＭＣＣキャリア信号を抽出する（ステップＳ８０２）。

帯域分割部２１は、ＩＱ信号の全帯域を複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎にＴＭＣＣキャリア信号を分割（グルーピング）する（ステップＳ８０３）。そして、帯域分割部２１は、シンボル毎に、部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号を複数シンボル蓄積部２４に蓄積する（ステップＳ８０４）。この場合、帯域分割部２１は、予め設定されたシンボル数分のＴＭＣＣキャリア信号が複数シンボル蓄積部２４に蓄積されるように、最新のシンボルのＴＭＣＣキャリア信号を蓄積し、最古のシンボルのＴＭＣＣキャリア信号を削除する。

これにより、複数シンボル蓄積部２４には、常に最新かつ予め設定されたシンボル数分の（予め設定されたシンボル数を単位とした）部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号が蓄積され、１シンボル毎に更新される。

雑音分散算出部２５は、複数シンボル蓄積部２４から、予め設定されたシンボル数分の（複数シンボルの）部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号を読み出す（ステップＳ８０５）。そして、雑音分散算出部２５は、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれる、予め設定されたシンボル数分のＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づいて、所定シンボルの雑音分散（部分帯域の平均の雑音分散）を算出する（ステップＳ８０６）。雑音分散算出部２５は、所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を補間処理部２３に出力する。

図９は、複数シンボルを用いる実施例２において、ＯＦＤＭキャリアシンボルの周波数配置及び部分帯域を説明する図である。横軸は周波数（キャリア）を示し、縦軸は時間（シンボル）を示す。プラス＋を中央に記述した丸印はＴＭＣＣキャリア信号を示し、中央が空白の丸印はデータキャリア信号を示し、黒丸はパイロットキャリア信号を示す。

図９に示すように、ＩＱ信号の全帯域は、予め設定された周波数帯域幅の複数の部分帯域Ｔ−１，Ｔ−２，Ｔ−３，・・・，Ｔ−Ｎに分割される。前述のとおり、Ｎは、分割された部分帯域の数を示す。また、雑音分散算出部２５は、シンボルを１つずつシフトさせながら、ａに示す予め設定されたシンボル数分のシンボルを対象として、部分帯域毎の雑音分散を算出する。そして、雑音分散算出部２５は、次のシンボルの処理において、ｂのシンボル数分のシンボルを対象として、部分帯域毎の雑音分散を算出し、ｃ，ｄに示すシンボル数のシンボルを対象として順番に処理を行う。

具体的には、雑音分散算出部２５は、例えばシンボル番号Ａのシンボルについて、予め設定されたＬ＝４シンボル数分の連続したａの複数シンボルを対象として、当該部分帯域に含まれるＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づき、部分帯域毎の雑音分散を算出する。

そして、雑音分散算出部２５は、次のシンボル番号Ａ＋１のシンボルについて、予め設定されたＬシンボル数分の連続したｂの複数シンボルを対象として、当該部分帯域に含まれるＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づいて、部分帯域毎の雑音分散を算出する。同様に、雑音分散算出部２５は、次のシンボル番号Ａ＋２のシンボルについて、ｃの複数シンボルを対象として、部分帯域毎の雑音分散を算出する。そして、雑音分散算出部２５は、次のシンボル番号Ａ＋３のシンボルについて、ｄの複数シンボルを対象として、部分帯域毎の雑音分散を算出する。

図７及び図８に戻って、補間処理部２３は、雑音分散算出部２５から所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を入力し、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を算出（推定）する（ステップＳ８０７）。そして、補間処理部２３は、キャリア毎の雑音分散を尤度比算出部１７に出力する（ステップＳ８０８）。

以上のように、図７に示した実施例２の雑音分散推定部１６−２によれば、信号抽出部２０は、等化後のキャリア毎のＩＱ信号からＴＭＣＣキャリア信号を抽出する。そして、帯域分割部２１は、等化処理部１５により等化されたＩＱ信号の全帯域を部分帯域に分割し、部分帯域毎にＴＭＣＣキャリア信号を分割し、シンボル毎に、部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号を複数シンボル蓄積部２４に蓄積する。

雑音分散算出部２５は、複数シンボル蓄積部２４から、予め設定されたシンボル数分の部分帯域毎のＴＭＣＣキャリア信号を読み出す。そして、雑音分散算出部２５は、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれる前記シンボル数分のＴＭＣＣキャリア信号の振幅に基づいて、所定シンボルの雑音分散を算出する。補間処理部２３は、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を算出する。

これにより、伝搬環境が準静的であり、漏洩干渉波が存在し、雑音分散がキャリア毎に異なる場合であっても、キャリア毎の雑音分散は、帯域内の平均の雑音分散から求めたキャリア毎の雑音分散よりも、精度の高い値となり、雑音分散から算出される尤度比の精度も高くなる。したがって、隣接チャンネル等からの漏洩干渉波が存在するフェージング環境において、誤り訂正復号の性能劣化を抑え、伝送特性を向上させることが可能となる。

また、前述の、時間方向の複数のキャリアシンボルを用いて雑音分散を算出する特許文献２の手法では、雑音分散の精度を保つために、長時間にわたってキャリアシンボルを蓄積する必要があった。これに対し、実施例２では、部分帯域毎の雑音分散を算出する際に、時間方向に加え、周波数方向にもＴＭＣＣキャリア信号を蓄積する。したがって、同じ精度の雑音分散を算出するためには、同じ数のキャリアシンボルが必要となることから、周波数方向にキャリアシンボルを蓄積した分、時間方向のキャリアシンボルの蓄積は少なくて済む。つまり、実施例２では、時間方向のキャリアシンボルの蓄積は、特許文献２の手法に比べ、短い時間で済むようになる。

例えば、伝送パラメータとして、キャリア数が6881、シンボル長がts＝412.5μs、キャリア間隔が2.5kHz、ガードインターバルが12.5μsの場合であって、フェージングによるドップラー周波数がfd＝130Hzの場合、時間的変動がなく一定とみなすことができるコヒーレンス時間は、tc＝1／fd＝7.7msとなる。このコヒーレンス時間に相当するシンボル数は、tc／ts≒18シンボルである。つまり、前述の特許文献２の手法では、特許文献１の全帯域を用いて雑音分散を推定する場合と同等の雑音分散の算出精度を得るには、時間方向のシンボル数6881のキャリアシンボルを蓄積し、雑音分散を算出する必要がある。しかし、このような時間変動がある場合、コヒーレンス時間を大幅に上回る蓄積時間となるため、正しい雑音分散を推定することができない。

これに対し、実施例２では、特許文献１の全帯域のキャリアシンボルを用いた場合と同じ精度の雑音分散を得るためには、時間方向のシンボル数１８のキャリアシンボルを蓄積するだけで済み、全帯域を１８の部分帯域に分割すればよい。つまり、実施例２では、１８の部分帯域毎に、１８シンボル分のＴＭＣＣキャリア信号を複数シンボル蓄積部２４に蓄積すればよい。したがって、実施例２では、フェージングによる時間変動に追従しながら、雑音分散の算出精度を保つことができ、かつ、キャリア毎の雑音分散を求めることができる。

以上、実施例１，２を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例１，２に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施例１，２では、ＯＦＤＭ受信装置１の雑音分散推定部１６−１，１６−２は、等化後のキャリア毎のＩＱ信号からＴＭＣＣキャリア信号を抽出し、ＴＭＣＣキャリア信号を用いて雑音分散を求めるようにした。本発明は、雑音分散を求めるためにＴＭＣＣキャリア信号を用いることに限定されるものではなく、他の信号を用いるようにしてもよい。

例えば、雑音分散推定部１６−１，１６−２は、ＴＭＣＣキャリア信号の代わりに、ヌルキャリア信号、ＡＣキャリア信号またはデータキャリア信号を用いるようにしてもよい。いずれの場合も、雑音分散推定部１６−１，１６−２は、部分帯域毎にＭＥＲ（Modulation Error Ratio：変調誤差比）を算出し、その逆数を雑音分散とし、部分帯域毎の雑音分散を用いた補間処理を行い、キャリア毎に雑音分散を算出する。

ただし、データキャリア信号を用いた場合、誤り訂正の符号化率が低く、低Ｃ／Ｎで運用すると、信頼できるＭＥＲの値が得られない。この場合は、データキャリア信号に比べて相対的に変調多値数の小さいＴＭＣＣキャリア信号、ヌルキャリア信号またはＡＣキャリア信号を用いることが望ましい。

また、前記実施例１，２では、ＯＦＤＭ受信装置１の雑音分散推定部１６−１，１６−２は、ＴＭＣＣキャリア信号のみを用いて雑音分散を求めるようにした。本発明は、雑音分散を求めるためにＴＭＣＣキャリア信号のみを用いることに限定されるものではなく、ＴＭＣＣキャリア信号に加え、ヌルキャリア信号、ＡＣキャリア信号またはデータキャリア信号等の他の信号を用いるようにしてもよい。また、雑音分散推定部１６−１，１６−２は、ＴＭＣＣキャリア信号、ヌルキャリア信号、ＡＣキャリア信号及びデータキャリア信号のうち、任意の２以上の信号を用いて、雑音分散を求めるようにしてもよい。

また、前記実施例１，２では、ＯＦＤＭ受信装置１の雑音分散推定部１６−１，１６−２は、ＩＱ信号の全帯域を、予め設定された周波数帯域幅の複数の部分帯域に分割するようにした。この場合、雑音分散推定部１６−１，１６−２は、全ての部分帯域が同じ周波数帯域幅となるように、ＩＱ信号の全帯域を分割するようにしてもよい。

また、雑音分散推定部１６−１，１６−２は、全ての部分帯域で、雑音分散を求める対象であるＴＭＣＣキャリア信号等のキャリア数が同じになるように、ＩＱ信号の全帯域を分割するようにしてもよい。これにより、部分帯域の周波数帯域幅は、他の部分帯域の周波数帯域幅と必ずしも等しくならないが、部分帯域毎の雑音分散の算出精度が等しくなる。また、部分帯域内で、雑音分散を求める対象となるＴＭＣＣキャリア信号等のキャリア数が極端に少なくなることがない。したがって、雑音分散の算出精度が極端に低下することがなく、安定した誤り訂正復号を実現することができ、伝送特性を安定的に向上させることが可能となる。

本発明による雑音分散推定を行うＯＦＤＭ受信装置は、ＯＦＤＭ方式等のマルチキャリア伝送方式、及び軟判定復号により復号可能な誤り訂正を用いた伝送システムに有用である。

１ ＯＦＤＭ受信装置
１０ 直交復調部
１１ フーリエ変換部
１２ パイロット及びＴＭＣＣ抽出部
１３ 伝搬路応答推定部
１４ ＴＭＣＣ受信処理部
１５ 等化処理部
１６ 雑音分散推定部
１７ 尤度比算出部
１８ 誤り訂正復号部
２０ 信号抽出部
２１ 帯域分割部
２２，２５ 雑音分散算出部
２３ 補間処理部
２４ 複数シンボル蓄積部
Ｔ−１〜Ｔ−Ｎ 部分帯域

Claims (4)

1. ＯＦＤＭ信号を受信し、前記ＯＦＤＭ信号の等化後のＩＱ信号に含まれる所定のキャリア信号を用いて、キャリア毎の雑音分散を推定するＯＦＤＭ受信装置において、
   前記ＯＦＤＭ信号を直交復調し、ＩＱ信号に分離する直交復調部と、
   前記直交復調部により分離された前記ＩＱ信号をフーリエ変換し、周波数領域のＩＱ信号を生成するフーリエ変換部と、
   前記フーリエ変換部により生成された前記周波数領域のＩＱ信号を等化し、等化後のキャリア毎のＩＱ信号を生成する等化処理部と、
   前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、当該部分帯域に含まれる前記所定のキャリア信号を用いて雑音分散を求め、前記部分帯域毎の雑音分散を前記部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散として、前記部分帯域毎の中央のキャリアの雑音分散を用いた１次以上の関数による補間処理にて、中央のキャリア以外のキャリアの雑音分散を求めることで、キャリア毎の雑音分散を推定する雑音分散推定部と、
   を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置において、
   前記雑音分散推定部は、
   前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号から、前記所定のキャリア信号を抽出する信号抽出部と、
   前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、前記信号抽出部により抽出された前記所定のキャリア信号を分割する帯域分割部と、
   前記帯域分割部により分割された部分帯域毎の前記所定のキャリア信号を用いて、前記部分帯域毎の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、
   前記雑音分散算出部により算出された前記部分帯域毎の雑音分散を用いた前記補間処理を行い、前記キャリア毎の雑音分散を算出する補間処理部と、
   を有することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
3. 請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置において、
   前記雑音分散推定部は、
   前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号から、前記所定のキャリア信号を抽出する信号抽出部と、
   前記等化処理部により生成された前記等化後のキャリア毎のＩＱ信号における全周波数帯域を、複数の部分帯域に分割し、部分帯域毎に、前記信号抽出部により抽出された前記所定のキャリア信号を分割し、シンボル毎に、部分帯域毎の前記所定のキャリア信号をメモリに蓄積する帯域分割部と、
   前記メモリから、所定のシンボル数を単位とした部分帯域毎の前記所定のキャリア信号を読み出し、前記所定のキャリア信号を用いて、所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、
   前記雑音分散算出部により算出された前記所定シンボルの部分帯域毎の雑音分散を用いた前記補間処理を行い、前記キャリア毎の雑音分散を算出する補間処理部と、
   を有することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
4. 請求項２または３に記載のＯＦＤＭ受信装置において、
   前記帯域分割部は、
   前記所定のキャリア信号の数が全ての前記部分帯域で同じになるように、前記全周波数帯域を前記複数の部分帯域に分割する、ことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。

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