JP5579551B2 - 受信装置、受信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置等に関する。

無線通信の分野では、受信装置で無線伝搬状況を把握するためにチャネル推定を行っている。受信装置はチャネル推定結果を用いて復調・復号を行うため、チャネル推定精度が悪くなると、伝送特性も大きく劣化してしまう。

チャネル推定は、多くの場合、送受信装置で既知の信号であるパイロット信号を用いて行われる。一般に、送信信号に多くのパイロット信号を配置すれば、チャネル推定精度は向上する。しかしながら、パイロット信号が増加すると、データ信号が減少するので、データレートが減少してしまう。従って、高速データ伝送を行うためには、パイロット信号を増加させずにチャネル推定精度を向上させる技術が必要になる。

従来、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）を利用してチャネル推定精度を向上させる技術が、例えば特許文献１に開示されている。図１２は特許文献１のチャネル推定方法のフローチャートである。

ステップｓ５１１では、受信装置は受信したデータブロックｐをチャネル推定し、データシンボル推定値を求め、データシンボル推定値を復調してデータビット推定（例えば符号化ビットＬＬＲ（対数尤度比：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ））を求める。ステップｓ５１２は、データビット推定を誤り訂正復号し、データ判定値（特許文献１ではデータビット推測、例えば符号化ビットＬＬＲ）を求める。ステップｓ５１３は、符号化ビットＬＬＲを用いて次に続くブロックｐ＋１のチャネル推定を行う。なおブロックｐとブロックｐ＋１のデータには関連がある。このように特許文献１では、１つ前に送られたブロックｐのデータ判定値をパイロット信号とみなし、ブロックｐ＋１のチャネル推定を行うので、ブロックｐ＋１のチャネル推定精度を向上させることができる。

特表２００８−５１８５２２号公報

しかしながら特許文献１では、ブロックｐ＋１の伝搬路推定精度はブロックｐのデータ判定値の信頼性に依存し、例えばブロックｐのデータ判定値の信頼性が低い場合は、ブロックｐ＋１の伝搬路推定精度をほとんど向上させることができない、という問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はデータ判定値を用いなくてもブロックｐ＋１の伝搬路推定精度を向上させることができる受信装置等を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載する構成を採用するとともに、以下の特徴を備えている。

本発明の受信装置は、自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置であって、
受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信部と、
前記受信部が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定部と、
前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネル情報を生成するチャネル情報生成部と、を備え、
前記チャネル推定部は、前記チャネル情報を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置は、スキャッタードパイロット信号が含まれており、
前記チャネル推定部は、前記スキャッタードパイロット信号と前記チャネル情報とを用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル情報は、チャネルの統計量であることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネルの統計量は、時間相関であり、該時間相関を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネルの統計量は、周波数相関であり、該周波数相関を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネルの統計量は、パス位置であり、該パス位置を用いてチャネルインパルス応答推定値から前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネルの統計量は、時間相関及び周波数相関であり、該時間相関及び周波数相関を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネルの統計量は、時間相関及びパス位置であり、該時間相関及びパス位置を用いてチャネルインパルス応答推定値を求め、該チャネルインパルス応答から前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル情報は、チャネル推定値であることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定値はチャネルインパルス応答推定値であり、前記チャネル推定部は、忘却係数を用いて前記最新の再送信号と該再送信号より以前の受信信号における前記チャネルインパルス応答推定値を合成することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定値は周波数応答推定値であり、前記チャネル推定部は、忘却係数を用いて前記最新の再送信号と該再送信号より以前の受信信号における前記チャネルインパルス応答推定値を合成することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定部は、前記忘却係数を用いて、再送信号より以前の受信信号に加え、前記最新の再送信号と前回の再送信号の期間に受信した信号を用いてチャネル推定を行うことを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル情報は、チャネル統計量及びチャネル推定量であり、前記チャネル推定部は、該チャネル統計量及びチャネル推定値を用いて、前記最新の再送信号と該再送信号より以前の受信信号におけるチャネルインパルス応答推定値又は前記周波数応答推定値を合成することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定部は、前記スキャッタードパイロット信号、前記チャネル情報及び前回の受信信号におけるデータ判定値から周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定部は、前記スキャッタードパイロット信号、前記チャネル情報及び前回の受信信号におけるデータ判定値を用いてチャネルインパルス応答を求めてから前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記チャネル推定部は、時間及び周波数方向の補間を行って前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記データ判定値には、軟判定値を用いることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記データ判定値には、ある閾値以上の前記軟判定値を用いることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記データ判定値には、硬判定値を用いることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記硬判定値は重み付けされていることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記硬判定値に重み付けされる場合に用いられる重みは、軟判定値の信頼性に応じて求めることを特徴とする。

本発明の受信方法は、
自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置における受信方法であって、
受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信過程と、
前記受信過程が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定過程と、
前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネル情報を生成するチャネル情報生成過程と、を有し、
前記チャネル推定過程は、前記チャネル情報を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする。

本発明のプログラムは、
自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置において実行されるプログラムであって、
受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信機能と、
前記受信機能が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定機能と、
前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネル情報を生成するチャネル情報生成機能と、を実現し、
前記チャネル推定機能は、前記チャネル情報を用いて前記周波数応答推定値を求めることを実現させることを特徴とする。

このように本発明では、前回の送信から求めたチャネル情報を用いてチャネル推定するようにした。従って、データ判定値の信頼性が低くても、再送時のチャネル推定精度を向上させることができる。

第１実施形態における送信装置の機能構成を説明する為の図である。 第１実施形態における符号化部の機能構成を説明する為の図である。 第１実施形態におけるパンクチャ部の動作について説明する為の図である。 第１実施形態における信号について説明する為の模式図である。 第１実施形態における受信装置の機能構成を説明する為の図である。 第１実施形態における動作説明に用いるための図である。 第１実施形態における受信処理について説明する為のフローチャートである。 第２実施形態における動作説明に用いるための図である。 第２実施形態における受信処理について説明する為のフローチャートである。 第３実施形態における受信装置の機能構成を説明する為の図である。 第３実施形態における受信処理について説明する為のフローチャートである。 従来の受信装置の処理について説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［１．第１実施形態］
図１は本実施形態における送信装置１０の構成を示すブロック図である。送信装置１０は、符号化部１０１、インターリーブ部１０２、変調部１０３、パイロット信号生成部１０４、パイロット信号多重部１０５、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０６、送信信号情報多重部１０７、ＧＩ（ガードインターバル：Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）挿入部１０８、無線送信部１０９、無線受信部１１０、ＧＩ除去部１１１、ＦＦＴ部１１２、復調部１１３、応答信号解析部１１４を備えて構成されている。

符号化部１０１は、符号化ビットに対し誤り訂正符号化を施し、所定の符号化率の符号化ビットを出力する。ここで、符号化部１０１について図を用いて詳細に説明する。

図２は符号化部１０１の構成を示すブロック図である。符号化部１０１は誤り訂正符号化部２０１、送信データ記憶部２０２、パンクチャ部２０３を備えて構成されている。

誤り訂正符号化部２０１は、入力された情報ビットを畳込み符号、ターボ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化する機能部である。符号化された情報ビットは、送信データ記憶部２０２と、パンクチャ部２０３に出力される。

送信データ記憶部２０２は、符号化された情報ビットを記憶する機能部である。パンクチャ部２０３は、符号化された情報ビットを所定のパターンでパンクチャリング処理を行って符号化ビットを出力する。送信データ記憶部２０２に記憶された信号は、再送時に送信される。

図３はパンクチャ部２０３の符号化率１／３のターボ符号のパンクチャパターンの一例を示している。図中のｘは情報ビット、ｐ１、ｐ２は誤り訂正符号化部において情報ビットから生成された冗長ビット（パリティビット）を示している。なお、図中の１は送信するビット、０は送信しないビットを表している。

パターン１は所定の符号化率にするためのパターンで、最初に送信データを送信する場合（初送）や、ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求：Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）の再送方法の１つであるＣＣ（Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を用いるときに使われる。符号化率１／２のパターン１の場合を例に説明する。今、符号化率１／３の系列を［ｉ_１ ｐ_１，１ ｐ_２，１ ｉ_２ ｐ_１，２ ｐ_２，２］とする。ｉ_１、ｉ_２は情報ビット、ｐ_１，１、ｐ_１，２はパリティビット１、ｐ_２，１、ｐ_２，２はパリティビット２を表している。このとき符号化率１／２のパターン１でパンクチャリングを行うと、符号化率１／２の系列［ｉ_１ ｐ_１，１ ｉ_２ ｐ_２，２］となる。

パターン２は、ＨＡＲＱの再送方法の１つであるＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）を用いるときに使われる。ＩＲを行う方法として、いくつかタイプがある。例えば、再送時に情報ビットと初送時に送信しなかったパリティビットを送信するタイプ（符号化率１／２の例）、初送時に送信しなかったパリティビットを再送時に送信するタイプ（符号化率３／４の例）である。例えば、符号化率１／２のパターン２を用いる場合を説明する。パターン１の例と同様に符号化率１／３の系列［ｉ_１ ｐ_１，１ ｐ_２，１ ｉ_２ ｐ_１，２ ｐ_２，２］をパンクチャリングすると、符号化率１／２の系列［ｉ_１ ｐ_２，１ ｉ_２ ｐ_１，２］となり、パターン１とは異なるパリティビットが送信される。

再度図１の説明に戻る。符号化部１０１が出力する符号化ビットは、インターリーブ部１０２でインターリーブが行われ、変調部１０３でＰＳＫ（位相偏移変調：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＡＭ（直交振幅変調：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の変調シンボルにマッピングされる。パイロット信号生成部１０４は送受信側で既知の信号であるパイロット信号を生成する。パイロット信号多重部１０５は、変調シンボルとパイロット信号を既定のパターンで多重する。

図４にパイロット信号と情報データ変調シンボルのマッピングの例を示す。図４では横軸に時間、縦軸に周波数をとり、パイロット信号は黒で、情報データ変調シンボルは白で表されている。周波数方向に離散的に配置されたパイロット信号を持つＯＦＤＭシンボルが複数存在するが、パイロットが配置されるサブキャリア（パイロットサブキャリアとよぶ）が異なっているパイロット信号の配置を示している。パイロット信号が配置されていないサブキャリアには情報データ変調シンボルが配置される。情報データ変調シンボルが配置されるサブキャリアをデータサブキャリアとよぶ。なお、離散的に配置されたパイロット信号をスキャッタードパイロット信号という。

パイロット信号多重部１０５の出力は、ＩＦＦＴ部１０６で周波数時間変換され、送信信号情報多重部１０７で送信するデータが初送であるか再送であるか等の送信信号に関する情報を多重する。なお、送信信号情報は、受信側で分離できるように送信すればよく、例えば、時間分割多重、周波数分割多重、符号分割多重を行うことができる。

ＧＩ挿入部１０８では、周波数時間変換された信号に対し、ＧＩを挿入する。無線送信部１０９では、ＧＩを挿入した信号に対して、デジタルーアナログ変換、周波数変換等を行い、送信する。

無線受信部１１０では、受信機が送信した応答信号を含む信号を受信し、周波数変換やアナログーデジタル変換を行う。この応答信号は、送信装置が受信装置に対して送信した情報ビットが正しく受信できたか（ＡＣＫ：ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）、正しく受信できなかったか（ＮＡＣＫ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を、受信装置２０が送信装置１０に通知する信号である。

そしてＧＩ除去部１１１でＧＩを除去し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１１２で時間周波数変換を行い、復調部１１３で復調を行う。

応答信号解析部１１４は、復調した信号に対して、応答信号を解析し、送信装置１０が受信装置２０に対して送信した情報ビットがＡＣＫであるかＮＡＣＫであるかを判断する。応答信号がＡＣＫである場合、再送は行わない。一方、応答信号がＮＡＣＫである場合、再送が行われる。前述のＣＣによる再送の場合は、初送と同一の符号化ビットを再送する。また、ＩＲの場合は、初送では送られていないパリティビットを含む符号化ビットを再送する。

図５は本実施形態における受信装置２０の構成を示すブロック図である。受信装置２０は、無線受信部５０１、ＧＩ除去部５０２、分離部５０３、送信信号情報解析部５０４、ＦＦＴ部５０５、チャネル推定部５０６、チャネル情報生成部５０７、伝搬路補償部５０８、復調部５０９、デインターリーブ部５１０、受信信号記憶部５１１、ＨＡＲＱ合成部５１２、復号部５１３、再送制御部５１４、応答信号生成部５１５、変調部５１６、ＩＦＦＴ部５１７、ＧＩ挿入部５１８、無線送信部５１９を含んで構成される。

まず、初送信号を受信した場合について説明する。無線受信部５０１では、受信信号に対し、周波数変換やアナログ−デジタル変換等を行う。無線受信部５０１が出力した信号は、ＧＩ除去部５０２でＧＩが除去され、分離部５０３で送信信号情報が分離される。

送信信号情報解析部５０４は、分離部５０３において分離された送信信号情報に基づいて、受信信号が初送であるか再送であるか等の送信信号に関する情報を求め、結果をチャネル推定部５０６、ＨＡＲＱ合成部５１２に出力する。

ＦＦＴ部５０５は、分離部５０３が分離した送信信号情報を除く受信信号に対して時間周波数変換を行う。いま、初送信号であるので、チャネル情報生成部５０７はチャネルに関する情報（チャネル情報）を持っていない。したがって、チャネル推定部５０６はパイロット信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル推定値を求める。チャネル推定値にはチャネルインパルス応答推定値と周波数応答推定値がある。チャネル情報生成部５０７は、主にチャネル推定値を用いてチャネルの統計量を求める。

伝搬路補償部５０８は、チャネル推定部５０６により求められたチャネル推定値を用いて受信信号に対して伝搬路補償を行う。伝搬路補償後の信号は、復調部５０９で復調が行われ符号化ビットＬＬＲ（対数尤度比：Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）、が出力される。そして、デインターリーブ部５１０では送信側で行われたインターリーブの逆パターンでデインターリーブが行われる。デインターリーブ部５１０の出力は受信信号記憶部５１１と、ＨＡＲＱ合成部５１２に出力される。

ＨＡＲＱ合成部５１２は、受信信号記憶部５１１から得られる前回再送時までに得られたビットＬＬＲとデインターリーブ部５１０の出力をＬＬＲ合成し、未だ送信されていないビットに対してはデパンクチャを行う。なお、初送信号の場合は、デパンクチャのみが行われる。

復号部５１３は、ＨＡＲＱ合成部５１２の出力を誤り訂正復号する。再送制御部５１４は、誤り訂正復号結果に誤りがあるかどうかを判断し、誤り検出情報を生成する。復号結果に誤りがないと判断した場合は、復号により得られる情報ビットを出力すると共に、誤りがないことを示す誤り検出情報を応答信号生成部５１５に出力する。他方、復号結果に誤りがあると判断した場合は、誤りがあることを示す誤り検出情報を応答信号生成部５１５に出力する。なお、復号結果に誤りがあるかどうかの判断にはＣＲＣ（巡回冗長検査：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）を用いることができる。

応答信号生成部５１５では、再送制御部５１４から出力された誤り検出情報に基づいてＡＣＫ又はＮＡＣＫの応答信号を生成する。変調部５１６は、応答信号を変調シンボルにマッピングし、ＩＦＦＴ部５１７では変調シンボルに対して周波数時間変換を行う。ＧＩ挿入部５１８は周波数時間変換した信号に対してガードインターバルを挿入し、無線送信部５１９でデジタルーアナログ変換や周波数変換等を行って送信される。

次に再送信号を受信した場合について説明する。ここで再送信号とはＨＡＲＱの２回目以降の送信信号を表す。ここでは、再送信号を受信したときに処理が変わるチャネル推定部５０６とＨＡＲＱ合成部５１２を中心に説明する。本実施形態のチャネル推定部５０６は、再送信号の受信信号の場合、チャネル情報生成部５０７で生成されたチャネルの統計量を用いてチャネル推定する。チャネルの統計量とは、例えば、パス位置、周波数相関、時間相関、電力遅延プロファイルなどがある。

チャネルの統計量は時間によってあまり変化しないと考えられるので、前回の送信が行われた時にチャネルの統計量を求めておけば、今回の送信のチャネル推定に統計量を用いることができる。チャネルの統計量をチャネル推定に用いれば、同じパイロット数でもチャネル推定精度を向上させることができる。以下でチャネルの統計量の求め方、及び、統計量を用いたチャネル推定の詳細を述べる。

本実施形態においては、図４に示したようなパイロット配置の場合で説明する。図４のように離散的にパイロット信号が配置された場合、パイロットサブキャリアの周波数応答はパイロット信号で推定できるが、データサブキャリアの周波数応答はパイロット信号では直接求められない。従って、パイロットサブキャリアの周波数応答を用いてデータサブキャリアの周波数応答を補間する必要がある。このような条件の中で良好なチャネル推定精度が得られる技術としてＭＭＳＥ（最小平均２乗誤差：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）チャネル推定がある。ＭＭＳＥチャネル推定は次のように行われる。

なお、Ｈ＾_ｐはパイロットサブキャリアの周波数応答ベクトル、Ｆ_ｐは、行サイズがパイロットサブキャリア数、列サイズがパス数のフーリエ変換行列である。ｈは推定したいチャネルインパルス応答である。Ｅ［］は期待値を表す。ｈ＾は推定したチャネルインパルス応答であり、これをフーリエ変換することでデータサブキャリアの周波数応答を精度よく求めることができる。具体的にはｈ＾は（２）のように求めればよい。

なお、αはＳＮＲ（信号対雑音電力比）によって最適値が決まるが、最適値を求めずに０．００１等の適当な固定値を用いてもよい。このＭＭＳＥチャネル推定は、データサブキャリアの周波数応答を優れた精度で求めることができるが、チャネルインパルス応答のパス位置を知っておく必要がある。

本実施形態では、チャネル情報生成部５０７で、ＨＡＲＱの前回の送信（もしくは前回までの送信）時にパス位置を求める。パス位置は例えば次のように求めることができる。パイロットサブキャリアの周波数応答をＩＦＦＴして、振幅の大きいパスを選び、パス位置を求めることができる。また、前回の送信でＮＡＣＫで応答した後に、チャネル推定、復調と復号を繰り返し行う繰り返しチャネル推定を行ってパス位置を求めても良い。また情報量基準（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）を用いて周波数応答の推定精度が最大となるようなパス位置を求めても良い。

次にチャネルの相関を用いてデータサブキャリアの周波数応答を求める技術を説明する。チャネルの相関には時間相関と周波数相関がある。例えば図６に示しているように、パイロットから求めた周波数応答推定値Ｈ１〜Ｈ４からデータサブキャリアの周波数応答推定値Ｈ_ｄは次のように求めることができる。

なお、＜＞は集合平均を表し、Ｈはパイロットサブキャリアの周波数応答を要素に持つ４次元ベクトル、Ｈ＾＝［Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４］^Ｔ、σ_ｎ ^２は雑音電力、Ｉ_４は４行４列の単位行列を表し、上付きのＴは転置行列を表す。また上付きのＨの複素共役転置行列を表す。Ｒ_ｄは次のようにＨ_ｄとＨ＾の相関を表す。

なお、σ_ｔ（）は時間相関、σ_ｆ（）は周波数相関を表す。また、ｔ_ｎはｎＯＦＤＭシンボル間隔、ｆ_ｎはｎサブキャリア間隔を表す。また、σ_ｔ ^＊（ｔ）＝σ_ｔ（−ｔ）、σ_ｆ ^＊（ｆ）＝σ_ｆ（−ｆ）である。なお、上付きの＊は複素共役を表す。

さらに、σ_ｔ、σ_ｆは例えば次のように求めることができる。

なお、Ｊ_０は第１種０次のベッセル関数、ｆ_Ｄは最大ドップラー周波数、τ_Ｄはチャネルインパルス応答の最大遅延時間、τ_ｒｍｓは遅延スプレッドを表す。最大ドップラー周波数は搬送周波数ｆ_ｃ、光速ｃ、端末の移動速度ｖとするとｆ_Ｄ ＝ ｖｆ_ｃ／ｃで求めることができる。端末の移動速度は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いて測ることができる。τ_Ｄ、τ_ｒｍｓはチャネルインパルス応答から求められる電力遅延プロファイルから算出することができる。また電力遅延プロファイルのみを用いても次式のように周波数相関を求めることもできる。

ただし、Ｆ_ｐは行サイズが周波数相関を求めるサブキャリア数、列サイズをパス数としたフーリエ変換行列であり、Ｃ_ｈは電力遅延プロファイルを対角要素に持つ対角行列である。上式では、Ｆ_ｐの行要素に対応するサブキャリア間の相関を求めることができる。

なお、必ずしも時間相関、周波数相関の両方を求める必要はなく、どちらか一方のみを求めてもよい。相関値を計算しない場合、相関値を１としても良いし、その他の固定値を用いても良い。

また、前回の再送時に求めたチャネル推定値も用いることができる。これは時間相関を用いて前回の再送時のチャネル推定値を図６のＨ１〜Ｈ４を用いて更新し、更新したＨ１〜Ｈ４を用いてＨｄを求めることで行うことができる。前回の再送時のチャネル推定値を用いることで、パイロットサブキャリアの周波数応答の推定精度が向上するため、補間の精度も向上させることができる。

次に、本実施形態における受信処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップｓ７０１でｐ−１回目の再送信号を受信し、受信処理を行う。なお、ｐ＞２であり、１回目の再送信号は初送信号を表す。ｐ−１回目の受信処理で誤りが検出されＮＡＣＫを応答する。

ステップｓ７０２では、ｐ−１回目の再送信号、又は、ｐ−１回目までの再送信号を用いてチャネル情報としてチャネルの統計量を算出する。ステップｓ７０３はｐ回目の再送信号を受信する。

ステップｓ７０４では、ステップｓ７０２で求められたチャネル情報と、ｐ回目の再送信号で受信したパイロット信号を用いてチャネル推定を行う。ステップｓ７０５はチャネル推定値を用いて伝搬路補償を行う。ステップｓ７０６は伝搬路補償後の信号に対して、復調処理、復号処理を行い、誤り検出を行う。ステップｓ７０７は誤り検出結果に応じて応答信号を生成して送信側に応答する。

このように本実施形態では、ＨＡＲＱにおいて、前回送信時のチャネルの統計量を用いて今回送信時のチャネル推定を行うようにしたので、精度の高いチャネル推定が可能となる。

［２．第２実施形態］
第１実施形態では、前回再送時のチャネルの統計量や推定値といったチャネルの情報を用いてチャネル推定を行った。次に、第２実施形態では、前回再送時のチャネル推定値を次に再送信号が送られてくるまでに更新する技術を説明する。

本実施形態は、第１実施形態とは、チャネル推定部及びチャネル情報生成部が異なるので、その他の説明は省略する。

受信装置は、データが送られていないときにも、共通パイロット信号を受信している。共通パイロット信号は、そのセルに属している受信装置なら受信することができる。従って、次回の再送信号が送られてくるまで、チャネル推定値を更新することができる。チャネル推定値の更新は忘却係数を用いて行うことができる。図８を例に説明する。ｉ回目の受信信号の更新後の第ｎサブキャリアの周波数応答をＨ〜_ｉ，ｎとすると、Ｈ〜_ｎは例えば次のように求めることができる。

ただし、Ｈ＾_ｉ，ｎはｉ回目に受信信号の第ｎサブキャリアの周波数応答推定値を表し、λは忘却係数である。（７）はｉ−１回目からの更新を表しているが、（８）、（９）、（１０）のように、過去の複数の信号からの更新も可能である。

ただし、ｉ＝０は前回再送時とし、ｂ_０，ｎは前回再送時の周波数応答推定値、ａ_０，ｎ＝１とすればよい。

このように、ｐ−１回目の再送からｐ回目の再送までのチャネル推定値を更新すれば、パイロットサブキャリアの周波数応答の推定精度が向上するため、データサブキャリアの周波数応答推定精度も向上する。なお、ｐ−１回目の再送とｐ回目の再送の間は更新せず、ｐ−１回目の再送からの更新のみを行うことも可能である。

なお、ｐ回目の再送信号の推定精度を向上させるために過去の信号を用いていたが、未来の信号を用いることも可能である。これはｐ回目の再送信号を受信した後に受信する共通パイロット信号を用いて、ｐ回目の再送信号のチャネル推定値を更新すれば良い。

図９は第２実施形態の受信処理のフローチャートである。ステップｓ９０１で、ｐ−１回目の再送信号に対してＮＡＣＫで応答する。ステップｓ９０２でｐ回目の再送信号を受信したかどうかを判断し、ｐ回目の再送信号を受信していない場合は、ステップｓ９０３でチャネル推定値を共通パイロット信号を用いて更新する。そして再度ステップｓ９０２でｐ回目の再送信号を受信したかどうかを判断する。

ｐ回目の再送信号を受信した場合はステップｓ９０４で、ｐ回目の再送信号のパイロット信号と、ステップｓ９０３で生成している更新されたチャネル推定値を用いてチャネル推定を行う。その後、ステップｓ９０５で伝搬路補償、ステップｓ９０６で復調・復号を行った後誤り検出を行い、ステップｓ９０７で応答信号を送信して終了する。

なお、本実施形態では、忘却係数を用いて、前回再送時のチャネル推定値を次回の再送時まで更新する場合を説明したが、チャネルの統計量を用いて更新することも可能である。チャネルの統計量を用いる場合は、第１の実施形態で説明した式（３）を用いればよい。

［３．第３実施形態］
続いて第3実施形態について説明する。第３実施形態では前回の再送時に得られたチャネル情報に加え、データ判定値も用いてチャネル推定を行う技術について説明する。

図１０は第３実施形態における受信装置２３の構成を示すブロック図である。受信装置２３は、無線受信部５０１、ＧＩ除去部５０２、分離部５０３、送信信号情報解析部５０４、ＦＦＴ部５０５、チャネル推定部１００６、チャネル情報生成部５０７、伝搬路補償部５０８、復調部５０９、デインターリーブ部５１０、受信信号記憶部５１１、ＨＡＲＱ合成部５１２、復号部５１３、再送制御部５１４、応答信号生成部５１５、変調部５１６、ＩＦＦＴ部５１７、ＧＩ挿入部５１８、無線送信部５１９を含んで構成されている。

第３実施形態の受信装置は、第１、２の実施形態とはチャネル推定部１００６が異なるので、チャネル推定部１００６について説明する。なお、第１、２の実施形態と同一の機能部には同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態のチャネル推定部１００６は、チャネル情報生成部５０７から得られるチャネル情報に加え、復号部５１３から得られる符号化ビットＬＬＲも用いてチャネル推定を行う。

第３実施形態のチャネル推定を、図１１を用いて説明する。図中の黒の塗りつぶしはパイロット信号であり、左右の斜線でハッチングしたものは変調シンボルレプリカである。変調シンボルレプリカはデータ判定値から求められる変調シンボルのレプリカである。チャネル推定はパイロット信号、変調シンボルレプリカを用いて行う。データ判定値には軟判定値、硬判定値を含む。

シンボルレプリカを生成するには、硬判定値の場合は送信装置と同様に変調シンボルにマッピングすれば良い。軟判定値の場合は、ＱＰＳＫを例に説明する。ＱＰＳＫシンボルを構成する２ビットをｂ_０、ｂ_１とし、各々のビットＬＬＲをλ（ｂ_０）、λ（ｂ_１）と表す。このときＱＰＳＫのシンボルレプリカＸは、次のように求められる。

第ｋサブキャリアでデータ変調シンボルＳ_ｋが送信された時の受信信号Ｙ_ｋを次のように表す。なお、Ｈ_ｋは周波数応答、Ｎ_ｋは雑音である。

Ｓ_ｋのレプリカをＳ＾_ｋとすると、Ｓ＾_ｋから求めた周波数応答推定値Ｈ＾_ｋは次のようになる。

周波数応答推定値ベクトルをＨ＾とする。Ｈ＾は全てのＨ＾_ｋとパイロット信号から推定した周波数応答推定値を要素に持つ。Ｈ＾から前回までの再送で求めたパス位置を用いてＭＭＳＥ基準で次のようにチャネルインパルス応答推定値ｈ＾を求めることができる。

式（１４）で得られたｈ＾をフーリエ変換すれば周波数応答推定値を求めることができる。なお、軟判定値を用いた場合、Ｓ＾_ｋはビットの信頼性が低い場合、Ｓ＾_ｋの振幅が小さくなってしまう。このとき式（１３）は非常に大きい値となってしまう。これを回避するためには、軟判定値を用いてチャネル推定する場合、ある程度の信頼性が得られたシンボルレプリカのみを用いればよい。

次に硬判定値を用いる場合を説明する。硬判定値から求めたシンボルレプリカをパイロット信号と同様に用いても良いが、シンボルレプリカの信頼性に従って重み付けをすることも可能である。Ｈ＾をパイロット信号及び硬判定値のシンボルレプリカから推定した周波数応答推定値を要素に持つベクトルとすると、次のようにチャネルインパルス応答推定値を求めることができる。

なお、Ｑは各シンボルレプリカの重みを対角要素に持つ対角行列である。重みは軟判定シンボルレプリカの電力と硬判定シンボルレプリカの電力の比で求めることができる。つまり、軟判定シンボルレプリカをＳ_１、硬判定シンボルレプリカをＳ_２、とすると、重みは｜Ｓ_１｜^２／｜Ｓ_２｜^２とすればよい。なお、｜Ｓ_２｜^２＝１とすれば、軟判定シンボルレプリカをＳ_１のみで重みを求めることができる。

また、データ判定値は時間・周波数補間にも用いることができる。時間・周波数補間には、硬判定値シンボルのみを用いてもよいし、先に説明したようにシンボルレプリカの信頼性に応じた重み付けを行っても良い。これは式（３）を、Ｑを用いて次のように変形すればできる。

第３実施形態はＣＣでもＩＲでもＨＡＲＱの全ての方式で適用することができる。ＣＣの場合は先に説明をそのまま適用すれば良い。ＩＲの場合は、前回の再送と今回の再送で重複したビットを送信している場合は、容易に適用できる。重複していない（つまり一度も送信されていない）ビットに関しても、誤り訂正復号によってビットＬＬＲは求めることができるので、適用することができる。

このように第３実施形態では、チャネル情報に加え、前回再送時のデータ判定値を用いてチャネル推定を行うようにした。このため、仮想的にパイロット信号数を増やすことができ、チャネル推定精度を向上させることができる。

［４．変形例］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

なお、上記第１から３の実施形態では、スキャッタードパイロットの場合について説明してきたが、本発明はこれに限らない。

また、上記第１から３の実施形態では、主にＯＦＤＭを例に説明してきたが、本発明はこれに限らず、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）といった他のマルチキャリア方式や、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡといったシングルキャリア方式にも適用可能である。

また、上記第１から３の実施形態では、シングルアンテナの場合について説明してきたが、本発明はこれに限らず、送受信側で複数のアンテナを備えるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送にも拡張することができる。例えば、送信アンテナ数が２本、受信アンテナ数が２本のＭＩＭＯ伝送の場合、送信アンテナ１と受信アンテナ１、送信アンテナ１と受信アンテナ２、送信アンテナ２と受信アンテナ１、送信アンテナ２と受信アンテナ２、の各々のチャネルを上記実施形態と同様にチャネル推定すれば良い。

また、上記第１から３の実施形態では、再送時に変調方式を変えない場合を説明してきたが、本発明はこれに限らない。変調方式は、前回再送時よりも大きい多値数の変調方式を用いても良いし、小さい多値数の変調方式を用いても良い。前回再送時と同じビット数で送信する場合、大きい多値数の変調方式を用いると、前回よりも少ないリソース（例えばサブキャリア数など）で送信することができる。大きい多値数の変調方式を用いると、前回よりも多いリソースで送信される。また、前回再送時と同じだけのリソースを使用する場合、大きい多値数の変調方式を用いたとき、前回再送時よりも多いビット数を送信することができる。小さい多値数の変調方式を用いたときは、前回再送時よりも少ないビット数を送信することになる。

また、上述した実施形態に関わる受信装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また、市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置及び基地局装置の一部、又は全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、又は全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

１０ 受信装置
１０１ 符号株
１０２ インターリーブ部
１０３ 変調部
１０４ パイロット信号生成部
１０５ パイロット信号多重部
１０６ ＩＦＦＴ部
１０７ 送信信号情報多重部
１０８ ＧＩ挿入部
１０９ 無線送信部
１１０ 無線受信部
１１１ ＧＩ除去部
１１２ ＦＦＴ部
１１３ 復調部
１１４ 応答信号解析部
２０ 送信装置
５０１ 無線受信部
５０２ ＧＩ除去部
５０３ 分離部
５０４ 送信信号情報解析部
５０５ ＦＦＴ部
５０６ チャネル推定部
５０７ チャネル情報生成部
５０８ 伝搬路補償部
５０９ 復調部
５１０ デインターリーブ部
５１１ 受信信号記憶部
５１２ ＨＡＲＱ合成部
５１３ 復号部
５１４ 再送制御部
５１５ 応答信号生成部
５１６ 変調部
５１７ ＩＦＦＴ部
５１８ ＧＩ挿入部
５１９ 無線送信部

Claims (9)

1. 自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置であって、
   受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信部と、
   前記受信部が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定部と、
   前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネルのパス位置を生成するチャネル情報生成部と、を備え、
   前記チャネル推定部は、
   前記チャネルのパス位置を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする受信装置。
2. 前記受信信号にはスキャッタードパイロット信号が含まれており、
   前記チャネル推定部は、前記チャネルのパス位置、スキャッタードパイロット信号及び前回の受信信号におけるデータ判定値を用いて、前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記データ判定値には、軟判定値を用いることを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 前記データ判定値には、ある閾値以上の前記軟判定値を用いることを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
5. 前記データ判定値には、硬判定値を用いることを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
6. 前記硬判定値は重み付けされていることを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
7. 前記硬判定値に重み付けされる場合に用いられる重みは、軟判定値の信頼性に応じて求めることを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
8. 自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置における受信方法であって、
   受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信過程と、
   前記受信過程が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定過程と、
   前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネルのパス位置を生成するチャネル情報生成過程と、を有し、
   前記チャネル推定過程は、
   前記チャネルのパス位置を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とする受信方法。
9. 自動再送要求を行う通信システムに用いられる受信装置において実行されるプログラムであって、
   受信信号として、初送信号と、少なくとも１つの再送信号とを受信する受信機能と、
   前記受信機能が受信している最新の再送信号に対してチャネル推定を行って周波数応答推定値を求めるチャネル推定機能と、
   前記最新の再送信号より以前の受信信号からチャネルのパス位置を生成するチャネル情報生成機能と、を有し、
   前記チャネル推定機能は、
   前記チャネルのパス位置を用いて前記周波数応答推定値を求めることを特徴とするプログラム。

Images