特許 7341487 干渉電力推定装置および干渉電力推定プログラムおよび情報収集局

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-01

(45)【発行日】2023-09-11

(54)【発明の名称】干渉電力推定装置および干渉電力推定プログラムおよび情報収集局

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/715 20110101AFI20230904BHJP

   H04B 17/345 20150101ALI20230904BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20230904BHJP

【ＦＩ】

H04B1/715

H04B17/345

H04L27/26 410

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020033360

(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公開番号】P2021136649

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-06-23

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進事業（ＳＣＯＰＥ）、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504180239

【氏名又は名称】国立大学法人信州大学

(72)【発明者】

【氏名】田久 修

(72)【発明者】

【氏名】小林 岳

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特表２００５－５１８７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許第１１４８０２４（ＣＮ，Ｃ）

【文献】特開２００７－０８８８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】阿部 京華ほか，ＬｏＲａＷＡＮ ＣＳＳ変調方式におけるシミュレーションおよび実験による伝送特性評価とその応用事例について，電子情報通信学会技術研究報告，2018年12月13日，第１１８巻，第３７２号，ｐｐ．８３～８７

【文献】竹内 嘉彦ほか，ＬＰＷＡ（ＣＳＳ変調方式）の復調方法とマルチホップ方法の検討，電子情報通信学会技術研究報告，2017年07月12日，第１１７巻，第１３０号，ｐｐ．１７９～１８４

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／７１５

Ｈ０４Ｂ １７／３４５

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

任意の無線端末からの信号であって送信データが所定の集合に属するシンボルごとに所定の拡散率でチャープ変調されている信号を含む電波を受信し、前記電波から干渉電波の電力を推定する干渉電力推定装置であって、
前記シンボルのそれぞれは２ビット以上の構成であり、
前記電波を受信した信号を受信スペクトラム信号に変換するユニットと、
前記シンボルごとにチャープパターンが用意され、前記受信スペクトラム信号とそれぞれのチャープパターンとの相関値を比較することにより、前記送信データに含まれるシンボルを最尤推定するユニットと、
最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値を平均化処理するか、または前記最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値の最大値を選択して、前記干渉電波の強度を推定するユニットを備えた、干渉電力推定装置。

【請求項2】

さらに、最尤推定されたシンボルのチャープパターンに係る相関値から信号電波の強度を推定するユニットを備えた、請求項１に記載の干渉電力推定装置。

【請求項3】

前記送信データは前記シンボルをそれぞれ所定数含む複数のパケットにより構成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の干渉電力推定装置。

【請求項4】

前記相関値の演算処理は前記チャープパターンごと並列に実行されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の干渉電力推定装置。

【請求項5】

信号対干渉電力比が所定の閾値以上のときに干渉電波の強度の推定を有効とするユニットをさらに備えた、請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の干渉電力推定装置。

【請求項6】

任意の無線端末からの信号であって送信データが所定の集合に属するシンボルごとに所定の拡散率でチャープ変調されている信号を含む電波を受信し、前記電波から干渉電波の電力を推定することを行わせるための干渉電力推定プログラムであって、
前記シンボルのそれぞれは２ビット以上の構成であり、
前記電波を受信した信号を受信スペクトラム信号に変換するステップと、
前記シンボルごとにチャープパターンが用意され、前記受信スペクトラム信号とそれぞれのチャープパターンとの相関値を比較することにより、前記送信データに含まれるシンボルを最尤推定するステップと、
最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値を平均化処理するか、または前記最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値の最大値を選択して、前記干渉電波の強度を推定するステップを実行させるための干渉電力推定プログラム。

【請求項7】

さらに、最尤推定されたシンボルのチャープパターンに係る相関値から信号電波の強度を推定するステップを実行させるための、請求項６に記載の干渉電力推定プログラム。

【請求項8】

前記送信データは前記シンボルをそれぞれ所定数含む複数のパケットにより構成されることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の干渉電力推定プログラム。

【請求項9】

前記相関値の演算処理は前記チャープパターンごと１シンボルの伝送時間内に実行されることを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれか1項に記載の干渉電力推定プログラム。

【請求項10】

信号対干渉電力比が所定の閾値以上のときに干渉電波の強度の推定を有効とするステップをさらに実行させるための、請求項６から請求項９のいずれか1項に記載の干渉電力推定プログラム。

【請求項11】

請求項１から請求項５に記載の干渉電力推定装置または請求項６から１０に記載の干渉電力推定プログラムを備えた情報収集局。

【請求項12】

前記干渉電波の強度が所定値を超えたとき、前記無線端末に対して前記拡散率を拡大する指示を送信することを特徴とする、請求項１１に記載の情報収集局。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同じ周波数帯を複数の規格が利用する環境においてスペクトラムの拡散率を最適化するための干渉電力推定装置および干渉電力推定プログラムおよび情報収集局に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）がＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の活用に適しているとして注目を集めている（非特許文献１）。ＬＰＷＡは低消費電力で長距離通信が可能な通信規格である。電源が確保しにくい環境であっても、バッテリーで長時間の使用が可能なためＩｏＴのニーズに合致し活用されることが多い。

【0003】

しかし、ＬＰＷＡに分類される無線通信システムはそれぞれ独立に提案されているため（例えば、ＬｏＲａ、ＳＩＧＦＯＸ、Ｗｉ－ＳＵＮ）、同一周波数を使用する他の無線通信システムから干渉（ＣＣＩ：Ｃｏ－Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を受けてしまう可能性がある。ＬＰＷＡの代表例であるＬｏＲａはスペクトラム拡散技術の一種であるチャープ変調を使用している（特許文献１）。この方式では信号の拡散率を大きくすることで干渉電力への耐性を高めることができる。例えば、他の無線通信システムから干渉の周波数帯域が比較的狭い場合は、周波数マスクによって干渉波を除去する方法がある（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１９３０４９号公報

【文献】特開２００９－ ５８３０８号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】総務省、“ＬＰＷＡに関する無線システムの動向について”、平成３０年３月７日（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｍｕ．ｇｏ．ｊｐ／ｍａｉｎ＿ｃｏｎｔｅｎｔ／０００５４３７１５．ｐｄｆ）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、干渉に対する耐性を高めようとすればスペクトラムをさらに拡げる必要があり、チャープ変調の場合、スペクトラムの拡大は同時に伝送レートの低下につながる。そのため、干渉の電力を正確に見積もり、干渉に合わせた適切な拡散率の設計が必要となる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る干渉電力推定装置は、任意の無線端末からの信号であって送信データが所定の集合に属するシンボルごとに所定の拡散率でチャープ変調されている信号を含む電波を受信し、前記電波から干渉電波の電力を推定する干渉電力推定装置であって、前記シンボルのそれぞれは２ビット以上の構成であり、前記電波を受信した信号を受信スペクトラム信号に変換するユニットと、前記シンボルごとにチャープパターンが用意され、前記受信スペクトラム信号とそれぞれのチャープパターンとの相関値を比較することにより、前記送信データに含まれるシンボルを最尤推定するユニットと、最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値を平均化処理するか、または前記最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値の最大値を選択して、前記干渉電波の強度を推定するユニットを備える。

【0008】

前記干渉電力推定装置において、さらに、最尤推定されたシンボルのチャープパターンに係る相関値から信号電波の強度を推定するユニットを備えてもよい。

【0009】

前記干渉電力推定装置において、前記送信データは前記シンボルをそれぞれ所定数含む複数のパケットにより構成されてもよい。

【0010】

前記干渉電力推定装置において、前記相関値の演算処理は前記チャープパターンごと並列に実行されてもよい。

【0011】

前記干渉電力推定装置において、信号対干渉電力比が所定の閾値以上のときに干渉電波の強度の推定を有効とするユニットをさらに備えてもよい。

【0012】

本開示の一態様に係る干渉電力推定プログラムは、任意の無線端末からの信号であって送信データが所定の集合に属するシンボルごとに所定の拡散率でチャープ変調されている信号を含む電波を受信し、前記電波から干渉電波の電力を推定することを行わせるための干渉電力推定プログラムであって、前記シンボルのそれぞれは２ビット以上の構成であり、前記電波を受信した信号を受信スペクトラム信号に変換するステップと、前記シンボルごとにチャープパターンが用意され、前記受信スペクトラム信号とそれぞれのチャープパターンとの相関値を比較することにより、前記送信データに含まれるシンボルを最尤推定するステップと、最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値を平均化処理するか、または前記最尤推定されたシンボル以外のチャープパターンに係る相関値の最大値を選択して、前記干渉電波の強度を推定するステップを実行させる。

【0013】

前記干渉電力推定プログラムにおいて、さらに、最尤推定されたシンボルのチャープパターンに係る相関値から信号電波の強度を推定するステップを実行させてもよい。

【0014】

前記干渉電力推定プログラムにおいて、前記送信データは前記シンボルをそれぞれ所定数含む複数のパケットにより構成されていてもよい。

【0015】

前記干渉電力推定プログラムにおいて、前記相関値の演算処理は前記チャープパターンごと１シンボルの伝送時間内に実行されてもよい。

【0016】

前記干渉電力推定プログラムにおいて、信号対干渉電力比が所定の閾値以上のときに干渉電波の強度の推定を有効とするステップをさらに実行させてもよい。

【0017】

本開示の一態様に係る情報収集局は、前記干渉電力推定装置または前記干渉電力推定プログラムを備えた。

【0018】

前記情報収集局において、前記干渉電波の強度が所定値を超えたとき、前記無線端末に対して前記拡散率を拡大する指示を送信してもよい。

【発明の効果】

【0019】

本開示の一態様によれば、チャープ変調の性質を利用することにより、干渉の影響を正確に把握することができ、その結果、必要最小限の拡散率を設定することができ、効率的なＬＰＷＡ通信を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示の一態様に係る実施の形態（本実施の形態）のブロック図である。

【図2】本実施の形態における電力推定ユニットのブロック図である。

【図3】チャープ変調の一例を示す説明図である。

【図4】チャープ変調の他の例を示す説明図である。

【図5】本実施の形態の動作を示すフローチャートである。

【図6】チャープ変調信号に対する干渉波モデルを示した概念図である。

【図7】拡散率を高めたチャープ変調信号の概念図である。

【図8】本開示の実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図9】本開示の実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本開示の一態様に係る実施の形態（以下、本実施の形態）における干渉電力推定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態においては、任意の無線端末（図示せず）から送信される電波を干渉電力推定装置を備えた情報収集局が受信しているとする。さらに前記無線端末以外の無線端末から電波干渉を受けているとする。図１に本実施の形態の干渉電力推定装置のブロック図を、図２に要部のブロック図を示す。併せて本実施の形態の動作のフローチャートを図５に示す。

【0022】

本実施の形態の説明においては、装置のブロック図である図１および図２を用いるが、図５で示されるフローチャートを実行できるものであれば、その実現手段はＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウェアで構成されるものに限られなくてもよい。例えば、装置の一部または全部をマイクロプロセッサ上に設けられたプログラムモジュールで構築されてもよい。またプログラムは予め装置内に組み込まれていてもよいが、外部のサーバーなどからダウンロードするものであってもよい。

【0023】

図１において、１はアンテナであり、前記無線端末（図示せず）からの信号と他端末からの干渉電波を同時に受信している。アンテナ１の出力はヘッドアンプ２で所定の振幅まで増幅された後、受信信号としてＦＦＴユニット３に送られる。以降の動作は図５のフローチャート（Ｓ１０１～Ｓ１０５）にも示す。ＦＦＴユニット３は、この受信信号を逐次フーリエ変換する。その結果、受信信号の周波数スペクトラムがリアルタイムに検出され、周波数成分が時間的に変化する受信スペクトラム信号ｆ（ｔ）として出力される（Ｓ１０１）。

【0024】

ここで、前記無線端末は送信データを所定の拡散率でシンボルごとにチャープ変調を行い、順次無線送信しているものする。送信データ中のすべてのシンボルは所定の集合（ｓ_１、ｓ_２、・・・、ｓ_ｋ）に属しているとする。ｋ＝２の場合のチャープ変調された信号の周波数スペクトラム信号の一例を図３に示す。すべてのシンボルは１ビットで表記される集合（ｓ_１、ｓ_２）に属し、ここではシンボルｓ_１はデータ０で、シンボルｓ_２はデータ１でそれぞれ構成されているとする。対応するチャープパターンＣ（ｓ_１）（アップチャープ）、Ｃ（ｓ_２）（ダウンチャープ）をそれぞれ割り当てることで、任意のパケットにおける送信データ（例えば１１００）を同図のように周波数が段階的にアップ／ダウンする信号として送信することができる。本実施の形態では、アップチャープおよびダウンチャープの段数（拡散率）は４としているが、この拡散率は任意に設定することができる。拡散率が高いほど信号対雑音電力比（ＳＮＲ）や信号対干渉電力比（ＳＩＲ）は改善されるが、通信速度は拡散率に反比例して低下する。

【0025】

ｋ＝４の場合のチャープ変調の例を図４に示す。この例では各シンボルは２ビットで構成されるすべてのパターンの集合に属する（∈００、０１、１１、１０）とする。すなわち２ビットデータ００、０１、１１、１０をシンボルｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４とし、さらに、それぞれに対応するチャープパターンＣ（ｓ_１）、Ｃ（ｓ_２）、Ｃ（ｓ_３）、Ｃ（ｓ_４）を割り当てる。各チャープパターンは基本パターンであるＣ（ｓ_１）を１段階ずつ循環シフトさせたパターンとなっている。なお、チャープパターンは互いに相関の無いものであれば上記２例に限られず、また周波数を段階的に変えたものでなくても（例えばホッピングしたものであっても）よい。

【0026】

図１において、メモリ５ａ、５ｂ、５ｃは所定の集合に属する（∈ｓ_１、ｓ_２、・・・、ｓ_ｋ）シンボルの数（ｋ）だけ設けられ、それぞれシンボルに対応するチャープパターンが登録されている。これらのチャープパターン（Ｃ（ｓ_１）、Ｃ（ｓ_２）・・・Ｃ（ｓ_ｋ））に対し、相関器４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ受信スペクトラム信号ｆ（ｔ）との相関演算を実行し、それぞれ相関値（ｒ_１、ｒ_２、・・、ｒ_ｋ）として出力する（Ｓ１０２）。相関演算の方法としては、例えば、周波数軸上でｆ（ｔ）×Ｃ（ｓ_ｉ）（ｉ＝１、２、・・ｋ）をそれぞれ演算し、各演算値を時間軸上で積分する方法であってもよい。このとき積分時間は１シンボル期間内であればよい。

【0027】

なお、相関演算処理はチャープパターン（Ｃ（ｓ_１）、Ｃ（ｓ_２）・・・Ｃ（ｓ_ｋ））ごと並列に実行されることが好ましい。並列かつ同時に実行されるとより好ましいが、プログラム処理等の場合、無視できる程度の間隔であれば時分割処理されてもよい。いずれにせよ１シンボルの伝送時間内に実行されるものであればよい。

【0028】

無線端末以外からの干渉が無いとすると、受信スペクトラム信号ｆ（ｔ）といずれかのチャープパターンが一致している場合、対応する相関器からは、相関値として受信スペクトラム信号ｆ（ｔ）の二乗すなわち信号電力のディメンジョンを持つ値が出力される。一方、チャープパターンが一致していない積分器からはゼロ（ノイズレベルの値）が出力される。

【0029】

そこで、最尤推定ユニット６は各相関器の出力（ｒ_１、ｒ_２、・・、ｒ_ｋ）を相互に比較し、送信データに含まれるシンボルを最尤推定し最も確からしい推定シンボルｓ_ＭＬＥとして出力する（Ｓ１０３）。最尤推定の方法としては、例えば、相関値が最大となるチャープパターンに係るシンボルを選び出す。推定されたシンボルは順次出力され、パケットごとに一旦区切られる。各パケットの最後尾はパリティとなっていて、ＣＲＣユニット７によりエラーチェックが実行される。

【0030】

各相関器の出力（ｒ_１、ｒ_２、・・、ｒ_ｋ）は電力推定ユニット８にも供給される。本実施の形態において、電力推定ユニット８は最尤推定されたシンボルｓ_ＭＬＥ以外のチャープパターンに係る相関値から前記干渉電波の強度を推定する（Ｓ１０４）。また、最尤推定されたシンボルｓ_ＭＬＥのチャープパターンに係る相関値から前記信号電波の強度を推定する（Ｓ１０５）。電力推定ユニット８の詳細なブロック図を図２に示す。

【0031】

図２においてデコーダ８３ａ～８３ｃの各入力には最尤推定されたシンボルｓ_ＭＬＥ（ｍビット）が供給され、各デコーダの正論理出力は、ゲート８１ａ～８１ｃ（計ｋ個）の制御入力に、負論理出力はゲート８２ａ～８２ｃ（計ｋ個）の制御入力に、それぞれ供給される。各デコーダは、それぞれシンボルｓ_１、ｓ_２、・・、ｓ_ｋに対応するラベルを有し、当ラベルと一致するｍビットコードが入力されたときにのみ反応し、正論理出力が０→１（負論理出力は１→０）と変化するように設計されている。例えば、シンボルｓ_ＭＬＥが電力推定ユニット８に供給されたとき、シンボルｓ_ＭＬＥに対応するラベルを有するゲート８３ｂのみが反応し、ゲート８１ｂ（正論理側）を開く。その結果、積算器８４にその相関値（ｒ_ＭＳＥ＝Ｐ_Ｄ）が送られる。これについては後述する。

【0032】

一方、反応したデコーダ８３ｂの負論理出力により、ゲート８２ａ～８２ｃ（計ｋ個）のうちシンボルｓ_ＭＬＥ以外の系統のゲートが開き、干渉電力推定ユニット８５にこれらｋ－１個の相関値（ｒ_ＭＳＥ以外）が送られる。干渉電力推定ユニット８５の動作について以下、説明する。先ずｋ＝２の場合について説明する。図６の上段に、図２の受信スペクトラム信号、すなわち（ｓ_１、ｓ_２）＝（０、１）の場合、それぞれのシンボルに対してアップチャープおよびダウンチャープした信号に、干渉が重畳された受信スペクトラム信号を模式的に示す。この受信スペクトラム信号からシンボルｓ_２、ｓ_２、ｓ_１、ｓ_１（データ表記で１１００）が推定されたとすると（同図二段目）、干渉電力推定ユニット８５には、推定された以外のシンボルが送られる。Ｋ＝２の場合“推定された以外のシンボル”は１通りしかなく、すなわちそれぞれのシンボルの反転値であるｓ_１、ｓ_１、ｓ_２、ｓ_２（データ表記で００１１）が送られる（同図三段目）。

【0033】

さらに干渉電力推定ユニット８５には、これらの反転シンボルに対応するチャープパターン（図６最下段）との相関演算結果が送られてくる。上述のように、干渉が無く、受信データにエラーが無いときは、この値はゼロ（またはノイズレベル）である。しかし、干渉がある場合、干渉成分はチャープしていないため信号成分のチャープとの交差が発生し、よって相関値はゼロにはならない。このときの相関値は干渉成分の強度と相関があることは言うまでもない。

【0034】

１シンボルが多ビット（ｍ（≧２）ビット）構成である場合、Ｋ＝２^ｍ＞２となり、“推定された以外のシンボル”は複数（Ｋ－１）存在し、干渉電力推定ユニット８５には複数（Ｋ－１）の相関値が送られる。これらの相関値はチャープパターンごとに異なる場合があるので、干渉電力推定ユニット８５はこれらの値を平均化処理して出力してもよい。また、最大値となる相関値を選択して出力してもよい。干渉電力推定ユニット８５の出力Ｐ_Ｉは積算器８６によりパケットごとに集積され、推定結果は干渉推定電力Ｐ_Ｉ＾（図２および式（１）では上線で表示）として出力される。

【数1】

【0035】

積算器８４には推定されたシンボルｓ_ＭＬＥに係る相関値ｒ_ＭＳＥのみが供給される。この相関値は、干渉やノイズが無いときは受信信号の二乗のディメンジョンを有し、信号電力を示す値（Ｐ_Ｄ）となる。積算器８４は、信号電力Ｐ_Ｄをパケットごとに集積し、信号推定電力Ｐ_Ｄ＾（図２および式（２）では上線で表示）として出力する。

【数2】

ここでＮはパケットを構成するシンボルの数である。なお、上式（１）、（２）における１／Ｎの演算手段については図２では記載を省略している。

【0036】

受信信号に重畳した干渉がある程度大きくなると、シンボルの最尤推定に誤差が生じることがある。有効判定ユニット８７は信号対干渉電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏｎ）が所定の閾値以上のときに干渉電波の強度の推定を有効とする（Ｓ１０６）。言い換えれば、それ以外の場合は干渉推定電力ＰＩ＾の出力を停止する。あるいは推定不可を表す識別可能なコードを出力してもよい。信号対干渉電力比（ＳＩＲ）は信号推定電力Ｐ_Ｄ＾と干渉推定電力Ｐ_Ｉ＾の比率計算によって求めてもよい。前記閾値の値は誤差目標によって異なる。またパケット長によっても変わるので、適宜変えられる状態にしておくのが好ましい。信号対干渉電力比と誤差の関係、および閾値については、後の実施例で改めて説明する。

【0037】

なお、有効判定ユニット８７の動作は干渉推定電力Ｐ_Ｉ＾が確定する前に完了している必要がある。したがって、図示はしていないが、積算器８６との間には何らかの時間調整が必要である。また、ＣＲＣユニット７の結果を用いても推定結果の無効化処理を行うことができる。これについては後述の実施例の中で比較例として改めて説明する。

【0038】

以上のように得られた干渉推定電力Ｐ_Ｉ＾は、次のパケットのチャープの拡散率の決定に用いることができる。例えば、干渉推定電力Ｐ_Ｉ＾が所定値を超えたとき、情報収集局は無線端末に対して拡散率を拡大する指示を送信してもよい。このとき、図７に示すように、チャープの段数を増やす（４→８）ことにより、拡散率を拡大させてもよい。この操作により、ＳＩＲは改善し他システムからの干渉による通信エラーの発生を低減することができる。しかし、拡散率の拡大に応じて転送速度は低下する。

【0039】

なお、１シンボル当たりのビット数ｍが多い場合、ｋ＝２^ｍ種類のチャープパターンが必要となるため、各チャープパターンは複雑化する。このとき、チャープパターンごとに推定値が異なる場合が生じ得る。このような場合、パターン別に干渉電力を推定し、拡散率を決定してもよい。

【実施例】

【0040】

以下、本開示の実施例について説明する。本実施例では、パケット数は１００００とし、１パケットあたりのシンボル数（Ｎ）は１０２４とした。またチャープ変調の拡散率は１とした。推定誤差（推定した干渉電力と真の干渉電力と間の平均二乗誤差（ＲＭＳＥ：Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ））と信号対干渉電力比（ＳＩＲ）との関係をシミュレーションし、それらの比較を行った。比較例としてＣＲＣで誤りなしと判定されたパケットのみを用いる場合についても検討した。

【0041】

図８にシミュレーション結果を示す。図中ＲＭＳＥは推定誤差を示し、小さい値ほど良好な推定精度を達成している。記号“＋”はＣＲＣによらずすべてのパケットからＳＩＲを推定した場合、記号“◇”はＣＲＣに成功した場合においてのみ（エラーが無い場合においてのみ）推定処理を行った場合、記号“・”は受信機側で送信ビットが既知である場合の結果であり、今回のＳＩＲ推定の下界となる。同図より、ＣＲＣを用いたとき、ＳＩＲが１０ｄＢより大きければ、下界と同等の推定精度を達成していることが確認された。しかしＳＩＲが１０ｄＢ以下になると、殆どのパケットでエラーが発生するため推定に用いることができるパケットが激減し、推定困難となった。

【0042】

図９に各ＳＩＲに対するパケット誤り率の結果を示す。同図よりＳＩＲが１０ｄＢを下回る場合、ＰＥＲはほぼ１．０（全部エラー）となり、ほぼすべてのパケットがＳＩＲ推定に用いることができないことになる。その結果、ＣＲＣを用いた場合には、ＳＩＲが低いときの推定が困難になる。一方、ＣＲＣを用いなかった場合には、ＳＩＲが７ｄＢ以上あれば、ＲＭＳＥ０．１以下を達成している。

【0043】

そこで、本実施例においては、ＣＲＣの結果を用いるよりも、推定したＳＩＲが閾値（７ｄＢ）以上であるかどうかでＲＭＳＥ（誤差）が大きい推定値を除去するようにした方が、より好ましいと考えられる。それゆえ、低ＳＩＲ環境での推定が求められる場合には、推定ＳＩＲと所定の閾値との比較によりＳＩＲ推定値として採用するかどうかの判断をすることで、大きな推定誤差を回避できることがわかる。なお、本実施例において閾値を７ｄＢとしたが、閾値の値は目標とするＲＭＳＥによって異なり、またパケット長によっても変わるので、適宜変更できるようにしておくのが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、ＬＰＷＡに限らず、５Ｇ以降の通信システム、特にＩｏＴが関わる分野、例えば、コネクテッドカー、スマートメータ、ウェラブルモニター、等に利用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ アンテナ
２ ヘッドアンプ
３ ＦＦＴユニット
４ａ～４ｃ 相関器
５ａ～５ｃ メモリ
６ 最尤推定ユニット
７ ＣＲＣユニット
８ 電力推定ユニット
８１ａ～８１ｃ ゲート
８２ａ～８２ｃ ゲート
８３ａ～８３ｃ デコーダ
８５ 干渉電力推定ユニット
８７ 有効判定ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】