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技術 通信システムおよび受信装置

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 福園隼人品川晃祥吉岡正文西尾友佑
出願日 2016年8月29日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-166565
公開日 2018年3月8日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-037715
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 有線伝送方式及び無線の等化,エコーの低減
主要キーワード 逆応答 オーバーラップ数 改良物 周波数等化 タブレット型端末 時間分布 チャンネルインパルス応答 ウィンドウ幅
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図面 (6)

課題

処理量の増大なく等化処理を実行できる通信ステム及び受信装置を提供する。

解決手段

受信部210は切替部140により切替送信されたトレーニング信号データ信号とを交互に受信し推定部220に出力する。適応等化部240は推定部220により推定された遅延量と選択部230により決定されたタップ数とを用いて伝達関数を求めトランスバーサル等化部250に出力する。トランスバーサル等化部250は適応等化部240にて決定された伝達関数を用いて等化を行い遅延を補償したデータ信号を復調部290に出力する。周波数等化部270は推定部220にて推定された遅延量を元にFFT(Fast Fourier Transform)部260により周波数領域に変換されたデータ信号の等化を行い遅延を補償する。IFFT(Inverse FFT)部280は遅延を補償したデータ信号を時間領域に変換し復調部290に出力する。

概要

背景

スマートフォンタブレット型端末等の携帯通信端末基地局との無線通信システムでは、携帯通信端末と基地局との間にある建物等による反射回折等の影響により、互いに異なる複数の伝搬路を介して電磁波が伝搬する。これにより、受信側において、伝搬路に応じて電磁波の遅延が発生する。無線通信シングルキャリア(SC:Single Carrier)伝送の場合、電磁波の遅延により符号間干渉が生じ、ビット誤り率BER:Bit Error Rate)特性が劣化してしまう。

例えば、電磁波の遅延による符号間干渉を回避するために、ガードインターバルを電磁波に付加することによりBER特性の劣化を回避する技術が提案されている。しかしながら、ガードインターバルを長く設定するに従い、大きな遅延に対応することができるが、無線通信システムにおける伝送効率は悪くなる。

一方、ガードインターバルを用いないSC伝送では、受信した電磁波の遅延を等化することによりBER特性の劣化を回避する技術が提案されている。遅延を等化する技術には、時間領域で等化するトランスバーサル等化器(例えば、非特許文献1参照)と、オーバーラップFDE(Frequency Domain Equalizer)(例えば、非特許文献2参照)との技術が提案されている。

概要

処理量の増大なく等化処理を実行できる通信ステム及び受信装置を提供する。受信部210は切替部140により切替送信されたトレーニング信号データ信号とを交互に受信し推定部220に出力する。適応等化部240は推定部220により推定された遅延量と選択部230により決定されたタップ数とを用いて伝達関数を求めトランスバーサル等化部250に出力する。トランスバーサル等化部250は適応等化部240にて決定された伝達関数を用いて等化を行い遅延を補償したデータ信号を復調部290に出力する。周波数等化部270は推定部220にて推定された遅延量を元にFFT(Fast Fourier Transform)部260により周波数領域に変換されたデータ信号の等化を行い遅延を補償する。IFFT(Inverse FFT)部280は遅延を補償したデータ信号を時間領域に変換し復調部290に出力する。

目的

本発明は、処理量を増大させることなく等化処理を実行できる通信システムおよび受信装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

トレーニング信号データ信号とを送信する送信装置と、送信された前記トレーニング信号とデータ信号とを受信する受信装置とを有する通信ステムにおいて、前記受信装置は、受信した前記データ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第1等化処理部と、受信した前記データ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第2等化処理部と、受信した前記トレーニング信号を用いて、前記送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した前記遅延量に基づいて、前記第1等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第1信号品質および前記第1等化処理部における第1処理量を、前記第1等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、前記第2等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第2信号品質および前記第2等化処理部における第2処理量を、前記第2等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、前記第1信号品質、前記第1処理量、前記第2信号品質および前記第2処理量に基づいて、前記第1等化処理部または前記第2等化処理部を受信した前記データ信号の出力先として選択し、前記第1等化処理部のタップ数または前記第2等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする通信システム。

請求項2

請求項1に記載の通信システムにおいて、前記受信装置は、前記推定部により推定された前記遅延量を含む信号を前記送信装置に送信する送信部を備え、前記送信装置は、前記受信装置により送信された信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記信号に含まれる前記遅延量に基づいて設定されるデータ長の前記トレーニング信号を生成する第1生成部と、前記遅延量の変動の度合いに基づいて設定されるデータ長の前記データ信号を生成する第2生成部とを備えることを特徴とする通信システム。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の通信システムにおいて、前記選択部は、所定の信号品質を示す前記第1信号品質のタップ数と前記第2信号品質のオーバーラップ数とにおいて、前記第1処理量が前記第2処理量より少ない場合、前記第1等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第1信号品質のタップ数に決定し、前記第1処理量が前記第2処理量以上の場合、前記第2等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第2信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする通信システム。

請求項4

請求項1または請求項2に記載の通信システムにおいて、前記選択部は、所定の処理量を示す前記第1処理量のタップ数と前記第2処理量のオーバーラップ数とにおいて、前記第1信号品質が前記第2信号品質より高い場合、前記第1等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第1処理量のタップ数に決定し、前記第1信号品質が前記第2信号品質以下の場合、前記第2等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第2処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする通信システム。

請求項5

送信装置より送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信部と、受信した前記データ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第1等化処理部と、受信した前記データ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第2等化処理部と、受信した前記トレーニング信号を用いて、前記トレーニング信号が前記送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した前記遅延量に基づいて、前記第1等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第1信号品質および前記第1等化処理部における第1処理量を、前記第1等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、前記第2等化処理部により等化された場合の前記データ信号の第2信号品質および前記第2等化処理部における第2処理量を、前記第2等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、前記第1信号品質、前記第1処理量、前記第2信号品質および前記第2処理量に基づいて、前記第1等化処理部または前記第2等化処理部を受信した前記データ信号の出力先として選択し、前記第1等化処理部のタップ数または前記第2等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする受信装置。

請求項6

請求項5に記載の受信装置において、前記推定部により推定された前記遅延量を含む信号を前記送信装置に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする受信装置。

請求項7

請求項5または請求項6に記載の受信装置において、前記選択部は、所定の信号品質を示す前記第1信号品質のタップ数と前記第2信号品質のオーバーラップ数とにおいて、前記第1処理量が前記第2処理量より少ない場合、前記第1等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第1信号品質のタップ数に決定し、前記第1処理量が前記第2処理量以上の場合、前記第2等化処理部を選択するとともに前記所定の信号品質を示す前記第2信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする受信装置。

請求項8

請求項5または請求項6に記載の受信装置において、前記選択部は、所定の処理量を示す前記第1処理量のタップ数と前記第2処理量のオーバーラップ数とにおいて、前記第1信号品質が前記第2信号品質より高い場合、前記第1等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第1処理量のタップ数に決定し、前記第1信号品質が前記第2信号品質以下の場合、前記第2等化処理部を選択するとともに前記所定の処理量を示す前記第2処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする受信装置。

技術分野

0001

本発明は、通信ステムおよび受信装置に関する。

背景技術

0002

スマートフォンタブレット型端末等の携帯通信端末基地局との無線通信システムでは、携帯通信端末と基地局との間にある建物等による反射回折等の影響により、互いに異なる複数の伝搬路を介して電磁波が伝搬する。これにより、受信側において、伝搬路に応じて電磁波の遅延が発生する。無線通信シングルキャリア(SC:Single Carrier)伝送の場合、電磁波の遅延により符号間干渉が生じ、ビット誤り率BER:Bit Error Rate)特性が劣化してしまう。

0003

例えば、電磁波の遅延による符号間干渉を回避するために、ガードインターバルを電磁波に付加することによりBER特性の劣化を回避する技術が提案されている。しかしながら、ガードインターバルを長く設定するに従い、大きな遅延に対応することができるが、無線通信システムにおける伝送効率は悪くなる。

0004

一方、ガードインターバルを用いないSC伝送では、受信した電磁波の遅延を等化することによりBER特性の劣化を回避する技術が提案されている。遅延を等化する技術には、時間領域で等化するトランスバーサル等化器(例えば、非特許文献1参照)と、オーバーラップFDE(Frequency Domain Equalizer)(例えば、非特許文献2参照)との技術が提案されている。

先行技術

0005

S.U.H. Qureshi, “Adaptive Equalization”, Proceeding of theIEEE., vol. 73, no.9, pp.1349-1387, Sep. 1985
W. Bocquet et al., “Systematic design of single carrier overlap frequency domain equalization,” J Syst Sci Complex (2010) 23, pp.50-60, Jun. 2008

発明が解決しようとする課題

0006

トランスバーサル等化器では、受信した電磁波のトレーニング信号に対して、LMS(Least Mean Square)やRLS(Recursive Least Square)等の適応等化処理を実行することにより、遅延を補償するタップの数および各タップのタップ係数(“等化係数”とも称される)を算出する。そして、トランスバーサル等化器は、算出した各タップの等化係数を用いて、受信した電磁波のデータ信号に対して等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。しかしながら、トランスバーサル等化器では、等化係数を求める演算量が大きいという問題がある。

0007

一方、オーバーラップFDEでは、高速フーリエ変換FFT:Fast Fourier Transform)を用いて直交周波数分解するウィンドウ幅を、受信したデータ信号の各シンボルデータ長に、両端で隣接するシンボルにオーバーラップさせたデータ長(以下、“オーバーラップ数”とも称される)を加えた幅に設定する。そして、オーバーラップFDEは、設定したウィンドウ幅を用いてデータ信号のシンボル毎に等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。しかしながら、オーバーラップFDEでは、オーバーラップ数が大きくなるに従い、等化処理の処理量が増大するという問題がある。

0008

本発明は、処理量を増大させることなく等化処理を実行できる通信システムおよび受信装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

第1の発明は、トレーニング信号とデータ信号とを送信する送信装置と、送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信装置とを有する通信システムにおいて、受信装置は、受信したデータ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第1等化処理部と、受信したデータ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第2等化処理部と、受信したトレーニング信号を用いて、送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した遅延量に基づいて、第1等化処理部により等化された場合のデータ信号の第1信号品質および第1等化処理部における第1処理量を、第1等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、第2等化処理部により等化された場合のデータ信号の第2信号品質および第2等化処理部における第2処理量を、第2等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、第1信号品質、第1処理量、第2信号品質および第2処理量に基づいて、第1等化処理部または第2等化処理部を受信したデータ信号の出力先として選択し、第1等化処理部のタップ数または第2等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする。

0010

第2の発明は、第1の発明において、受信装置は、推定部により推定された遅延量を含む信号を送信装置に送信する送信部を備え、送信装置は、受信装置により送信された信号を受信する受信部と、受信部が受信した信号に含まれる遅延量に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する第1生成部と、遅延量の変動の度合いに基づいて設定されるデータ長のデータ信号を生成する第2生成部とを備えることを特徴とする。

0011

第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、選択部は、所定の信号品質を示す第1信号品質のタップ数と第2信号品質のオーバーラップ数とにおいて、第1処理量が第2処理量より少ない場合、第1等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第1信号品質のタップ数に決定し、第1処理量が第2処理量以上の場合、第2等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第2信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

0012

第4の発明は、第1の発明または第2の発明において、選択部は、所定の処理量を示す第1処理量のタップ数と第2処理量のオーバーラップ数とにおいて、第1信号品質が第2信号品質より高い場合、第1等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第1処理量のタップ数に決定し、第1信号品質が第2信号品質以下の場合、第2等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第2処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

0013

第5の発明は、送信装置より送信されたトレーニング信号とデータ信号とを受信する受信部と、受信したデータ信号に対して時間領域における等化処理を実行する第1等化処理部と、受信したデータ信号に対して周波数領域における等化処理を実行する第2等化処理部と、受信したトレーニング信号を用いて、送信装置との間の伝搬路に応じた遅延量を推定し、推定した遅延量に基づいて、第1等化処理部により等化された場合のデータ信号の第1信号品質および第1等化処理部における第1処理量を、第1等化処理部のタップ数に応じて推定するとともに、第2等化処理部により等化された場合のデータ信号の第2信号品質および第2等化処理部における第2処理量を、第2等化処理部のオーバーラップ数に応じて推定する推定部と、第1信号品質、第1処理量、第2信号品質および第2処理量に基づいて、第1等化処理部または第2等化処理部を受信したデータ信号の出力先として選択し、第1等化処理部のタップ数または第2等化処理部のオーバーラップ数を決定する選択部とを備えることを特徴とする。

0014

第6の発明は、第5の発明において、推定部により推定された遅延量を含む信号を送信装置に送信する送信部をさらに備えることを特徴とする。

0015

第7の発明は、第5の発明または第6の発明において、選択部は、所定の信号品質を示す第1信号品質のタップ数と第2信号品質のオーバーラップ数とにおいて、第1処理量が第2処理量より少ない場合、第1等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第1信号品質のタップ数に決定し、第1処理量が第2処理量以上の場合、第2等化処理部を選択するとともに所定の信号品質を示す第2信号品質のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

0016

第8の発明は、第5の発明または第6の発明において、選択部は、所定の処理量を示す第1処理量のタップ数と第2処理量のオーバーラップ数とにおいて、第1信号品質が第2信号品質より高い場合、第1等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第1処理量のタップ数に決定し、第1信号品質が第2信号品質以下の場合、第2等化処理部を選択するとともに所定の処理量を示す第2処理量のオーバーラップ数に決定することを特徴とする。

発明の効果

0017

本発明は、処理量を増大させることなく等化処理を実行できる。

図面の簡単な説明

0018

通信システムの一実施形態を示す図である。
図1に示した通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。
図1に示した受信装置が受信したトレーニング信号の受信強度時間分布の一例を示す図である。
通信システムの別の実施形態を示す図である。
図4に示した通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。

実施例

0019

以下、図面を用いて実施形態について説明する。

0020

図1は、通信システムの一実施形態を示す。

0021

図1に示した通信システムSYSは、送信装置100と、受信装置200とを有する。例えば、送信装置100と受信装置200とは、ガードインターバルを設けることなく、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等の通信方式に基づいたSD伝送を行う。

0022

送信装置100は、例えば、基地局等であり、データ受信部110、変調部120、トレーニング信号生成部130、切替部140、送信部150およびアンテナNT1を有する。

0023

データ受信部110は、例えば、入出力インタフェースネットワークインタフェース等であり、有線または無線を介して、スマートフォン等の携帯通信端末やネットワーク等に接続される。そして、データ受信部110は、携帯通信端末やネットワークから受信したデータを変調部120に出力する。

0024

変調部120は、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、データ受信部110から受信したデータに対して、OFDM等の通信方式に基づく変調処理を実行し、データ信号を生成する。変調部120は、生成したデータ信号を切替部140に出力する。

0025

トレーニング信号生成部130は、受信装置200との間における電磁波の遅延等の通信環境を受信装置200に測定させるために、所定のデータ長を有したトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部130は、生成したトレーニング信号を切替部140に出力する。なお、トレーニング信号生成部130は、データ受信部110が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、トレーニング信号を生成することが好ましい。

0026

切替部140は、スイッチ等である。例えば、送信装置100に含まれるプロセッサ等の制御部は、送信装置100に含まれるクロック回路等から出力される時刻を示す情報を参照して、切替部140に切り替え制御指示を出力する。そして、切替部140は、送信装置100の制御部からの制御指示に基づいて、トレーニング信号生成部130からのトレーニング信号と、変調部120からのデータ信号とを交互に受信し、送信部150に出力する。

0027

送信部150は、例えば、アンテナANT1を介して、切替部140から交互に受信するトレーニング信号とデータ信号との電磁波を、OFDM等の通信方式に基づいたSD伝送で受信装置200に送信する。

0028

受信装置200は、アンテナANT2、受信部210、推定部220、選択部230、適応等化部240、トランスバーサル等化部250、FFT部260、周波数等化部270、IFFT(Inverse FFT)部280、復調部290およびデータ送信部300を有する。そして、適応等化部240とトランスバーサル等化部250とは、トランスバーサル等化器として協働する。また、FFT部260、周波数等化部270およびIFFT部280は、オーバーラップFDEとして協働する。

0029

受信部210は、アンテナANT2を介して、送信装置100により送信されたトレーニング信号とデータ信号とを交互に含む電磁波を受信する。受信部210は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部210に含まれるAD(Analog-to-Digital)変換器等を用いて、ダウンコンバートしたトレーニング信号およびデータ信号をデジタル信号に変換する。受信部210は、トレーニング信号およびデータ信号のデジタル信号を推定部220に出力する。

0030

推定部220は、受信部210から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置100との間における伝搬路に応じたチャンネルインパルス応答CIR:Channel Impulse Response)、すなわち遅延量を推定する。そして、推定部220は、推定したCIRに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップFDEのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを推定する。推定部220は、推定したトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップFDEの信号品質および処理量とを、データ信号とともに選択部230に出力する。また、推定部220は、推定したCIRを、適応等化部240および周波数等化部270に出力する。推定部220の動作については、図2および図3で説明する。

0031

選択部230は、推定部220により推定されたトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップFDEの信号品質および処理量とに基づいて、トランスバーサル等化器(トランスバーサル等化部250)またはオーバーラップFDE(FFT部260)を受信したデータ信号の出力先として選択する。そして、選択部230は、選択の結果に応じて、トランスバーサル等化器のタップ数、またはオーバーラップFDEのオーバーラップ数を決定する。そして、選択部230は、選択したトランスバーサル等化部250またはFFT部260に、データ信号を出力する。選択部230の動作については、図2で説明する。

0032

適応等化部240は、推定部220により推定されたCIRと、選択部230により決定されたタップ数とを用いて、トランスバーサル等化器における伝達関数(CIRの逆応答)を求める。適応等化部240は、求めた伝達関数をトランスバーサル等化部250に出力する。

0033

トランスバーサル等化部250は、適応等化部240により求められた伝達関数を用いて、選択部230より受信したデータ信号に等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。トランスバーサル等化部250は、遅延を補償したデータ信号を復調部290に出力する。

0034

FFT部260は、データ信号の各シンボルのデータ長に、両端で隣接するシンボルのデータのうち選択部230により決定されたオーバーラップ数のデータ長を加えたウィンドウ幅で、データ信号に対してDFT(Discrete Fourier Transform)処理を実行する。そして、FFT部260は、FFT処理により周波数領域に変換されたデータ信号を周波数等化部270に出力する。

0035

周波数等化部270は、推定部220により推定されたCIRを用いて、FFT部260より受信した周波数領域のデータ信号に対して等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。周波数等化部270は、遅延を補償したデータ信号をIFFT部280に出力する。

0036

IFFT部280は、遅延が補償されたデータ信号に対してIFFT処理を実行し、データ信号を時間領域に変換する。IFFT部280は、時間領域に変換したデータ信号を復調部290に出力する。

0037

復調部290は、トランスバーサル等化部250またはIFFT部280から受信したデータ信号に対して復調処理を実行し、復調したデータをデータ送信部300に出力する。

0038

データ送信部300は、例えば、入出力インタフェースやネットワークインタフェース等であり、有線または無線を介して、携帯通信端末やネットワーク等に接続される。そして、データ送信部300は、復調部290より受信したデータを外部の携帯通信端末やネットワーク等に出力する。

0039

図2は、図1に示した通信システムSYSにおける通信処理の一例を示す。例えば、ステップS100からステップS120の処理は、送信装置100により実行される。また、ステップS200からステップS290の処理は、受信装置200により実行される。

0040

ステップS100では、変調部120は、データ受信部110を介して携帯通信端末やネットワークから受信したデータに対して、OFDM等の通信方式に基づいた変調処理を実行し、データ信号を生成する。

0041

次に、ステップS110では、トレーニング信号生成部130は、例えば、データ受信部110が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、トレーニング信号を生成する。

0042

次に、ステップS120では、送信部150は、切替部140の切り替え動作により、トレーニング信号とデータ信号とを交互に受信し、受信したトレーニング信号とデータ信号との電磁波を、アンテナANT1を介して受信装置200に送信する。

0043

そして、送信装置100は、携帯通信端末やネットワークからデータを受信する度に、ステップS100からステップS120の処理を繰り返し実行する。

0044

ステップS200では、受信部210は、アンテナANT2を介して、ステップS120で送信されたトレーニング信号とデータ信号との電磁波を受信する。受信部210は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部210に含まれるAD変換器等を用いて、ダウンコンバートしたトレーニング信号およびデータ信号をデジタル信号に変換する。受信部210は、トレーニング信号およびデータ信号のデジタル信号を推定部220に出力する。

0045

次に、ステップS210では、推定部220は、受信部210から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置100との間における伝搬路に応じたCIR(遅延量)を推定する。例えば、推定部220は、伝搬路に応じたCIRを推定するために、受信したトレーニング信号における受信強度の時間分布から推定するCIRのチャンネル数(以下、“CIR長”とも称される)を決定する。

0046

図3は、図1に示した受信装置200が受信したトレーニング信号の受信強度の時間分布の一例を示す。図3横軸は、トレーニング信号が最初に受信された時刻t0を基準にした時刻を示す。図3縦軸は、トレーニング信号が時刻t0に最初に受信された受信強度を基準にした相対的な受信強度を示す。

0047

図3に示すように、破線で示したトレーニング信号の受信強度は、時間が経過するに従い、より長い伝搬路を伝搬したトレーニング信号が受信されることにより減衰する。例えば、推定部220は、マイナス30dB等の閾値αより小さい受信強度のトレーニング信号はノイズとの判別が困難と判定し、受信強度が閾値αとなる時刻tαを求める。推定部220は、例えば、受信部210のAD変換器のサンプリング周波数と、時刻t0から時刻tαの時間とを用いて、時刻t0から時刻tαの時間におけるサンプリング数をCIR長として算出する。換言すれば、CIR長は、トレーニング信号が伝搬する伝搬路の数を示す。

0048

そして、受信部210で受信されたトレーニング信号の受信信号yと、CIRの値hとは、送信装置100が送信したトレーニング信号xを用いて、式(1)のように関係付けられる。

0049

ここで、LΨは、CIR長を示し、トレーニング信号xは、LΨ×LΨの既知行列を示す。また、wは、Additive white Gaussian noise(AWGN)のベクトルを示す。そして、推定部220は、式(1)を変形した式(2)を用いて、CIRを推定する。

0050

なお、式(2)における左辺ハット付きのhは、単にhとも称される。

0051

次に、ステップS220では、推定部220は、ステップS210で推定したCIRを用いて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップFDEのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを推定する。

0052

タップ数に応じた信号品質およびオーバーラップ数に応じた信号品質は、例えば、受信装置200が受信したトレーニング信号に対してトランスバーサル等化またはオーバーラップFDEの処理が実行された信号と、送信装置100が送信したトレーニング信号との間の平均2乗誤差(MSE:Mean Square Error)で与えられる。例えば、CIRが推定され、かつトレーニング信号が所定のデータ長より長い場合、タップ数に応じた信号品質およびオーバーラップ数に応じた信号品質は、SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio)の値の逆数で与えられる。

0053

この場合、受信装置200は、例えば、送信装置100に対して、所定のデータ長より長いトレーニング信号を予め送信させる。そして、受信装置200は、タップ数およびオーバーラップ数の設定を変えて、設定したタップ数およびオーバーラップ数における受信したトレーニング信号のSINRを測定する。受信装置200は、測定した結果を受信装置200に含まれるメモリ等の記憶部に記憶する。そして、推定部220は、受信装置200の記憶部から各タップ数のSINRおよび各オーバーラップ数のSINRを読み出し、読み出したSINRの逆数を、タップ数LTの信号品質MSET(LT)およびオーバーラップ数LOの信号品質MSEO(LO)とする。

0054

なお、CIRが推定できず、またはトレーニング信号が所定のデータ長以下の場合、受信装置200は、送信装置100に対して、所定のデータ長以下のトレーニング信号を予め送信させることが好ましい。そして、受信装置200は、受信したトレーニング信号に対してトランスバーサル等化またはオーバーラップFDEの処理が実行された信号と、送信装置100が送信したトレーニング信号とを用いてMSEを直接算出する。受信装置200は、設定したタップ数LTおよびオーバーラップ数LO毎に、信号品質MSET(LT)および信号品質MSEO(LO)を算出し、受信装置200の記憶部に記憶する。

0055

また、推定部220は、例えば、式(3)から式(6)を用いて、トランスバーサル等化器のタップ数LTに応じた処理量CT1(LT)、CT2(LT)、およびオーバーラップFDEのオーバーラップ数LOに応じた処理量CO1(LO)、CO2(LO)を推定する。

0056

CT1(LT)=ΨT(2.5LT2+4.5LT) …(3)
CT2(LT)=ΨDLT …(4)
CO1(LO)=LΨ2 …(5)
CO2(LO)=ΨD・(2N×log2N+N)/(N−LO) …(6)
ここで、ΨTは、トレーニング信号のデータ長を示し、ΨDは、データ信号のデータ長を示す。また、Nは、FFT部260におけるDFT処理のサンプリング数を示す。

0057

処理量CT1(LT)は、RLSを用いた場合に、トランスバーサル等化器においてトレーニング信号に対する等化係数の処理量を示し、処理量CT2(LT)は、データ信号に対する等化処理の処理量を示す。一方、処理量CO1(LO)は、オーバーラップFDEにおいて、トレーニング信号に対する等化係数の処理量を示し、処理量CO2(LO)は、データ信号に対する等化処理の処理量を示す。

0058

次に、ステップS230では、選択部230は、ステップS220で推定されたトランスバーサル等化器の信号品質MSET(LT)および処理量CT1(LT)、CT2(LT)と、オーバーラップFDEの信号品質MSEO(LO)および処理量CO1(LO)、CO2(LO)とに基づいて、トランスバーサル等化器またはオーバーラップFDEを選択する。

0059

例えば、選択部230は、所定の信号品質、または所定の信号品質に最も近い値を示す信号品質MSET(LT)と信号品質MSEO(LO)とにおける、タップ数LTとオーバーラップ数LOとを抽出する。選択部230は、抽出したタップ数LTの処理量CT1(LT)、CT2(LT)の合計値が、抽出したオーバーラップ数LOの処理量CO2(LO)より少ないか否かを判定する。

0060

なお、式(5)に示すように、処理量CO1(LO)は、LΨ(すなわち、CIR長)のみに依存し、CIR長LΨを求める処理は、ステップS220およびステップS230の処理の前のステップS210で実行される。すなわち、CIR長LΨを求める処理は、トランスバーサル等化器の処理量CT1(LT)、CT2(LT)を推定する際にも必要な処理である。すなわち、処理量CO1(LO)は、トランスバーサル等化器の処理量と、オーバーラップFDEの処理量とに含まれる。このため、選択部230は、処理量CO1(LO)を除いた、処理量CT1(LT)、CT2(LT)の合計値と、処理量CO2(LO)とを比較する。

0061

そして、処理量CT1(LT)、CT2(LT)の合計値が、処理量CO2(LO)より少ない場合、選択部230は、トランスバーサル等化器を選択する。また、選択部230は、抽出したタップ数LTに決定する。この場合、受信装置200の処理は、ステップS240に移る。一方、処理量CT1(LT)、CT2(LT)の合計値が、処理量CO2(LO)以上の場合、選択部230は、オーバーラップFDEを選択する。また、選択部230は、抽出したオーバーラップ数LOに決定する。この場合、受信装置200の処理は、ステップS260に移る。

0062

なお、選択部230は、所定の処理量、または所定の処理量に最も近い値を示す処理量CT1(LT)、CT2(LT)の合計値と処理量CO2(LO)とにおける、タップ数LTとオーバーラップ数LOとを抽出してもよい。この場合、選択部230は、抽出したタップ数LTにおける信号品質MSET(LT)と、抽出したオーバーラップ数LOにおける信号品質MSEO(LO)とを比較し、信号品質が高い方の等化処理を選択してもよい。

0063

ステップS240では、適応等化部240は、ステップS210で推定されたCIRの値hと、ステップS230で決定されたタップ数LTとを用いて、トランスバーサル等化器における伝達関数を求める。適応等化部240は、求めた伝達関数をトランスバーサル等化部250に出力する。

0064

次に、ステップS250では、トランスバーサル等化部250は、ステップS240で求められた伝達関数を用いて、選択部230より受信したデータ信号にトランスバーサル等化器の等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。トランスバーサル等化部250は、遅延を補償したデータ信号を復調部290に出力する。そして、受信装置200の処理は、ステップS290に移る。

0065

ステップS260では、FFT部260は、データ信号の各シンボルのデータ長に、両端で隣接するシンボルのデータのうちステップS230で決定されたオーバーラップ数LOのデータ長を加えたウィンドウ幅で、データ信号に対してDFT処理を実行する。そして、FFT部260は、DFT処理により周波数領域に変換されたデータ信号を周波数等化部270に出力する。

0066

次に、ステップS270では、周波数等化部270は、ステップS210で推定されたCIRの値hを用いて、ステップS260で周波数領域に変換されたデータ信号に対してオーバーラップFDEの等化処理を実行し、データ信号における遅延を補償する。周波数等化部270は、遅延を補償したデータ信号をIFFT部280に出力する。

0067

次に、ステップS280では、IFFT部280は、遅延が補償されたデータ信号に対してIFFT処理を実行し、時間領域のデータ信号に変換する。IFFT部280は、変換したデータ信号を復調部290に出力する。

0068

次に、ステップS290では、復調部290は、トランスバーサル等化部250またはIFFT部280から受信したデータ信号に対して復調処理を実行し、復調したデータをデータ送信部300に出力する。その後、データ送信部300は、有線または無線を介して接続される携帯通信端末やネットワーク等に、受信したデータを出力する。

0069

そして、受信装置200は、送信装置100からトレーニング信号とデータ信号と含む電磁波を受信する度に、ステップS200からステップS290の処理を繰り返し実行する。

0070

以上、図1から図3に示した実施形態では、推定部220は、トレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置100との間の伝搬路に応じたCIRを推定する。推定部220は、推定したCIRに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップFDEのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。そして、受信装置200は、推定された信号品質および処理量を用いて、等化処理において所定の信号品質が保証されるように、処理量がより少ないトランスバーサル等化器またはオーバーラップFDEを選択する。これにより、通信システムSYSおよび受信装置200は、処理量を増大させることなくデータ信号に対して等化処理を実行でき、データ信号における遅延を補償できる。

0071

図4は、通信システムの別の実施形態を示す。なお、図1で説明した要素と同一または同様の機能を有する要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。

0072

図4に示した通信システムSYSaは、送信装置100と、受信装置200とを有する。そして、送信装置100と受信装置200とは、例えば、ガードインターバルを設けることなく、OFDM等の通信方式に基づいたSD伝送を行う。

0073

送信装置100は、例えば、基地局等であり、データ受信部110、変調部120a、トレーニング信号生成部130a、切替部140、送信部150、受信部160およびアンテナANT1を有する。

0074

変調部120aは、例えば、受信部160を介して、受信装置200から受信したCIRに基づいて設定されるデータ長の単位で、データ受信部110から受信したデータに対してOFDM等の通信方式に基づく変調処理を実行し、データ信号を生成する。例えば、変調部120aは、データ信号のデータ長を決定するにあたり、受信装置200から受信した最新のCIRと、前回に受信したCIRとの差分の絶対値を算出する。変調部120aは、算出したCIRの差分の絶対値が所定値以下、すなわちCIRの値の変動が小さい場合、受信装置200との間の伝搬路における通信環境が安定していると判定する。そして、変調部120aは、データ信号のデータ長を前回と同じ、あるいは前回より長く設定する。

0075

一方、算出したCIRの差分の絶対値が所定値より大きい、すなわちCIRの値が大きく変動している場合、変調部120aは、通信環境が安定していないと判定し、データ信号のデータ長を前回より短く設定する。すなわち、変調部120aが、受信装置200から受信するCIRの値に応じてデータ信号のデータ長を調整することにより、送信装置100は、一定の信号品質を保証しつつ受信装置200との間で通信できる。そして、変調部120aは、生成したデータ信号を切替部140に出力する。

0076

なお、変調部120aは、受信装置200からCIRを受信する前の場合、または通信環境等により受信装置200からCIRを受信できなかった場合、所定のシンボル数のデータ長または直近に設定されていたデータ長に設定することが好ましい。

0077

トレーニング信号生成部130aは、例えば、受信部160を介して、受信装置200から受信したCIR長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。例えば、トレーニング信号生成部130aは、受信装置200から受信したCIR長と所定の閾値とを比較し、CIR長が所定の閾値以下、すなわち電磁波の遅延量が小さい場合、トレーニング信号のデータ長をCIR長、またはCIR長に2−3シンボル程度のマージンを付加した長さに設定する。一方、CIR長が所定の閾値より大きい、すなわち電磁波の遅延量が大きい場合、トレーニング信号生成部130aは、例えば、式(7)を用いて、トレーニング信号のデータ長を設定する。

0078

ΨT=2LΨ−1 …(7)
ここで、ΨTは、トレーニング信号のデータ長を示し、LΨは、受信したCIR長を示す。そして、トレーニング信号生成部130aは、生成したトレーニング信号を切替部140に出力する。

0079

受信部160は、例えば、アンテナANT1を介して、受信装置200により送信されたCIRおよびCIR長を含むデータ信号を受信する。受信部160は、受信したデータ信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートしたデータ信号に復調処理を実行する。受信部160は、復調したCIRおよびCIR長のデータを変調部120aおよびトレーニング信号生成部130aにそれぞれ出力する。

0080

なお、送信装置100は、例えば、SIFS(Short Inter Frame Space)等の通信規格に基づいて、一組のトレーニング信号とデータ信号との電磁波を送信する毎に、受信装置200から信号を受信するための空き時間を設けることが好ましい。

0081

受信装置200は、アンテナANT2、受信部210、送信部215、推定部220a、選択部230、適応等化部240、トランスバーサル等化部250、FFT部260、周波数等化部270、IFFT部280、復調部290およびデータ送信部300を有する。

0082

推定部220aは、図1に示した推定部220と同様に、受信部210から受信するデジタル信号のうちトレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置100との間の伝搬路に応じたCIRを推定する。例えば、推定部220aは、図3に示すように、受信したトレーニング信号における受信強度の時間分布から、CIRのCIR長LΨを決定する。そして、推定部220aは、決定したCIR長LΨと式(2)とを用いて、伝搬路に応じたCIRを推定する。また、推定部220aは、推定したCIRと、式(3)から式(6)とに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップFDEのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。

0083

そして、推定部220aは、推定したトランスバーサル等化器の信号品質および処理量と、オーバーラップFDEの信号品質および処理量とを、データ信号とともに選択部230に出力する。また、推定部220aは、推定したCIRを、適応等化部240および周波数等化部270に出力する。また、推定部220aは、推定したCIRおよびCIR長を、送信部215に出力する。

0084

送信部215は、推定部220aにより推定されたCIRおよびCIR長を、送信装置100に通知するために、CIRおよびCIR長を含むデータに対してOFDM等の通信方式に基づいた変調処理を実行し、データ信号を生成する。送信部215は、アンテナANT2を介して、生成したデータ信号の電磁波を送信装置100に送信する。

0085

図5は、図4に示した通信システムSYSaにおける通信処理の一例を示す。図5に示したステップの処理のうち、図2に示したステップと同一または同様の処理を示すものについては、同一のステップ番号を付す。すなわち、ステップS105、ステップS115およびステップS120の処理は、送信装置100により実行される。また、ステップS200、ステップS210、ステップS215およびステップS220からステップS290の処理は、受信装置200により実行される。

0086

ステップS105では、変調部120aは、受信装置200から受信したCIRに基づいて設定されるデータ長の単位で、データ受信部110を介して携帯通信端末やネットワークから受信したデータに対してOFDM等の通信方式に基づいた変調処理を実行する。この場合、変調部120aは、例えば、受信装置200から受信した最新のCIRと、前回に受信したCIRとの差分の絶対値が所定値以下の場合、データ信号のデータ長を前回と同じ、あるいは前回より長く設定する。一方、CIRの差分の絶対値が所定値より大きい場合、変調部120aは、データ信号のデータ長を前回より短く設定する。そして、変調部120aは、変調処理によりデータ信号を生成する。

0087

次に、ステップS115では、トレーニング信号生成部130aは、データ受信部110が携帯通信端末等からデータを受信したことを契機として、受信装置200から受信したCIR長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。この場合、トレーニング信号生成部130aは、例えば、受信装置200から受信したCIR長と所定の閾値とを比較する。トレーニング信号生成部130aは、CIR長が所定の閾値以下の場合、トレーニング信号のデータ長をCIR長、またはCIR長に2−3シンボル程度のマージンを付加した長さに設定する。一方、CIR長が所定の閾値より大きい場合、トレーニング信号生成部130aは、式(7)を用いてトレーニング信号のデータ長を設定する。

0088

送信装置100は、ステップS115の処理を実行した後、ステップS120の処理を実行する。そして、送信装置100は、携帯通信端末やネットワークからデータを受信する度に、ステップS105、ステップS115およびステップS120の処理を繰り返し実行する。

0089

一方、受信装置200は、ステップS200とステップS210との処理を実行した後、ステップS215の処理を実行する。

0090

ステップS215では、送信部215は、ステップS210で推定されたCIRおよびCIR長を含むデータに対して変調処理を実行し、データ信号を生成する。送信部215は、アンテナANT2を介して、生成したデータ信号の電磁波を送信装置100に送信する。

0091

受信装置200は、ステップS215の処理を実行した後、ステップS220からステップS290の処理を実行する。そして、受信装置200は、送信装置100からトレーニング信号とデータ信号と含む電磁波を受信する度に、ステップS200、ステップS210、ステップS215およびステップS220からステップS290の処理を繰り返し実行する。

0092

以上、図4および図5に示した実施形態では、推定部220aは、トレーニング信号を用いて、トレーニング信号が送信装置100との間における伝搬路に応じたCIRを推定する。推定部220aは、推定したCIRに基づいて、トランスバーサル等化器のタップ数に応じた信号品質および処理量と、オーバーラップFDEのオーバーラップ数に応じた信号品質および処理量とを予め推定する。そして、受信装置200は、推定された信号品質および処理量を用いて、等化処理において所定の信号品質が保証されるように、処理量がより少ないトランスバーサル等化器またはオーバーラップFDEを選択する。これにより、通信システムSYSaおよび受信装置200は、処理量を増大させることなく、データ信号に対して等化処理を実行でき、データ信号における遅延を補償できる。

0093

また、変調部120aは、データ受信部110から受信したデータに対してOFDM等の通信方式に基づいた変調処理を実行するにあたり、受信装置200から受信したCIRに基づいて、データ信号のデータ長を設定する。トレーニング信号生成部130aは、受信装置200から受信したCIR長に基づいて設定されるデータ長のトレーニング信号を生成する。すなわち、変調部120aおよびトレーニング信号生成部130aは、データ信号またはトレーニング信号を生成するにあたり、受信装置200から受信したCIRまたはCIR長を参照して、受信装置200との間の通信環境の状態を判定する。そして、変調部120aおよびトレーニング信号生成部130aが、判定結果に基づいて、通信環境に応じたデータ長を設定することにより、送信装置100は、受信装置200との間で、一定の信号品質を保証しつつ通信することができる。

0094

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

0095

100…送信装置;110…データ受信部;120…変調部;130,130a…トレーニング信号生成部;140…切替部;150,215…送信部;160,210…受信部;200…受信装置;220,220a…推定部;230…選択部;240…適応等化部;250…トランスバーサル等化部;260…FFT部;270…周波数等化部;280…IFFT部;290…復調部;300…データ送信部;ANT1,ANT2…アンテナ;SYS,SYSa…通信システム

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