JP2006014027A - Wireless communication device, wireless communication method, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線LAN(Local Area Network)のように他の通信局との間で無線信号の送受信を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成してダイバーシティ受信やMIMO受信する無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and wireless communication method for transmitting / receiving a wireless signal to / from other communication stations such as a wireless LAN (Local Area Network), and a computer program, and more particularly, from a plurality of antennas. The present invention relates to a radio communication apparatus, radio communication method, and computer program that select or synthesize received signals and receive diversity reception or MIMO reception.
さらに詳しくは、本発明は、それぞれの伝搬路のチャネル推定を基に各ブランチの重みを決めてダイバーシティ受信を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、伝搬路の時間的な変化に拘わらず、最適なダイバーシティ受信を行なう無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 More particularly, the present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method for performing diversity reception by determining the weight of each branch based on channel estimation of each propagation path, and more particularly to a propagation path time. The present invention relates to a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program that perform optimal diversity reception regardless of changes.
LANを始めとするコンピュータ・ネットワーキングにより、情報資源の共有や機器資源の共有を効率的に実現することができる。ここで、旧来の有線方式によるLAN配線からユーザを解放するシステムとして、無線LANが注目されている。無線LANによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ(PC)などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。 Information network sharing and device resource sharing can be efficiently realized by computer networking such as a LAN. Here, a wireless LAN is attracting attention as a system for releasing users from the conventional wired LAN connection. According to the wireless LAN, most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, so that a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily.
近年では、無線LANシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)の導入が検討されている。例えば、2.4GHz帯や、5GHz帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。 In recent years, the demand for wireless LAN systems has increased remarkably with the increase in speed and cost. In particular, the introduction of a personal area network (PAN) has been studied in order to construct a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication. For example, different radio communication systems and radio communication apparatuses are defined using frequency bands that do not require a license from a supervisory agency, such as 2.4 GHz band and 5 GHz band.
無線ネットワークに関する標準的な規格の1つにIEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11(例えば、非特許文献1を参照のこと)や、HiperLAN/2(例えば、非特許文献2又は非特許文献3を参照のこと)やIEEE802.15.3、Bluetooth通信などを挙げることができる。IEEE802.11規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、IEEE802.11a(例えば、非特許文献4を参照のこと),b,gといった拡張規格が存在する。
One standard for wireless networks is IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (for example, see Non-Patent Document 1), HiperLAN / 2 (for example, Non-Patent
ここで、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成される。マルチパスにより遅延ひずみ(又は、周波数選択性フェージング)が生じ、通信に誤りが引き起こされる。そして、遅延ひずみに起因するシンボル間干渉が生じるという問題がある。 Here, when a wireless network is constructed indoors, a multipath environment is formed in which the reception apparatus receives a superposition of a direct wave and a plurality of reflected waves / delayed waves. Multipath causes delay distortion (or frequency selective fading), and causes an error in communication. There is a problem that intersymbol interference occurs due to delay distortion.
主な遅延ひずみ対策として、マルチキャリヤ(多重搬送波)伝送方式を挙げることができる。例えばIEEE802.11aでは、マルチキャリヤ伝送方式の1つであるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調方式が無線LANの標準規格として採用されている。OFDM変調方式では、各キャリヤがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリヤの周波数が設定されている。情報伝送時には、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル/パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリヤに割り当ててキャリヤ毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数キャリヤについて逆FFTを行なうことで周波数軸での各キャリヤの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、受信時はこの逆の操作、すなわちFFTを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリヤについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル/シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生する。 As a main countermeasure against delay distortion, a multi-carrier transmission system can be cited. For example, in IEEE802.11a, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation system, which is one of multicarrier transmission systems, is adopted as a standard for wireless LANs. In the OFDM modulation scheme, the frequency of each carrier is set so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol period. At the time of information transmission, a plurality of data output by serial / parallel conversion of information sent serially for each symbol period slower than the information transmission rate is assigned to each carrier, and amplitude and phase are modulated for each carrier, By performing inverse FFT on the plurality of carriers, it is converted into a signal on the time axis and transmitted while maintaining the orthogonality of each carrier on the frequency axis. At the time of reception, the reverse operation, that is, FFT is performed to convert the time-axis signal into the frequency-axis signal and perform demodulation corresponding to each modulation method for each carrier, and parallel / serial conversion to the original Play back the information sent in the serial signal.
OFDM変調方式による伝送は、同じ伝送容量のシングルキャリヤ伝送方式に比べ、1シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いという特徴がある。しかしながら、複数の到来波で構成されるマルチパスにおいて主波に対する妨害波の遅延時間がガード・インターバル以上になった場合や主波と妨害波の電力比(D/U)が大きい場合は復調信号の誤り率が劣化し、また、到来波の遅延時間差が小さなフラット・フェージングに対しても復調信号の誤り率が劣化するといった問題がある。 The transmission by OFDM modulation system has a characteristic of strong anti-fading characteristics against multipath fading and selective fading, which has a large delay time difference of arrival waves, because the period of one symbol is longer than that of single carrier transmission system of the same transmission capacity. is there. However, when the delay time of the disturbing wave with respect to the main wave exceeds a guard interval in a multipath composed of a plurality of incoming waves, or when the power ratio (D / U) between the main wave and the disturbing wave is large, the demodulated signal There is also a problem that the error rate of the demodulated signal deteriorates even for flat fading with a small difference in delay time of incoming waves.
マルチパスによる劣化を解決するには、妨害波の除去を行なうアダプティブ・アレー信号処理が有効である。他方、フラット・フェージングによる劣化を解決するには、信号間の相関が小さくなるように配置した複数アンテナで受信した信号を用いるダイバーシティ受信が有効である。主な方法としては、複数受信信号のうち最も信号電力の強い受信信号を選択する選択ダイバーシティ、複数受信信号をそれぞれ復調して最大比合成を行なう最大比合成ダイバーシティなどが挙げられる。 In order to solve the deterioration due to multipath, adaptive array signal processing for removing interference waves is effective. On the other hand, in order to solve the deterioration due to flat fading, diversity reception using signals received by a plurality of antennas arranged so as to reduce the correlation between signals is effective. The main methods include selection diversity for selecting the received signal having the strongest signal power among the plurality of received signals, maximum ratio combining diversity for demodulating each of the plurality of received signals and performing maximum ratio combining.
ここで、ベースバンドIQ信号での受信ダイバーシティをする場合には、ぞれぞれの伝搬路のチャネル行列Hの推定を基に各ブランチの重みを決める。無線LANなどでは一般に、バースト先頭の同期信号よりチャネル推定を行なう。ところが、伝搬路の状況は時間に従って変化していく。チャネル行列は、例えば室内での温度など雰囲気の変化、人や機器の移動により反射路の変化などを原因として、時々刻々と変化する。とりわけ、大量のデータを一度に送るバースト転送を行なう際には、時間の経過により、チャネル変動が生じ、問題が顕在化する。すなわち、バーストの途中からはチャネル推定が実際の伝搬路と食い違い、最適な受信信号を合成できなる、という問題がある。 Here, in the case of receiving diversity with a baseband IQ signal, the weight of each branch is determined based on the estimation of the channel matrix H of each propagation path. In a wireless LAN or the like, generally, channel estimation is performed from a synchronization signal at the head of a burst. However, the state of the propagation path changes with time. The channel matrix changes from moment to moment due to, for example, changes in the atmosphere such as the temperature in the room, and changes in the reflection path due to movement of people and equipment. In particular, when performing burst transfer for sending a large amount of data at a time, channel fluctuations occur over time, and the problem becomes obvious. That is, there is a problem that the channel estimation is inconsistent with the actual propagation path from the middle of the burst, and an optimal received signal cannot be synthesized.
伝搬路の変化にチャネル推定を合わせていくために、パイロットOFDMシンボルに続くデータOFDMシンボルにおいても復調結果を再び変調した信号と受信信号を比較してチャネル推定を求めることがある。このとき、復調結果に誤りがあると、再び変調すると別の変調信号が生成されるために、これと受信信号を比較すると誤ったチャネル推定をしてしまう危険がある。このため、伝搬路の変化にチャネル推定を充分に追従させていくことができず、ビット誤りの原因となることがある。 In order to match the channel estimation with the change in the propagation path, the channel estimation may be obtained by comparing the received signal with the signal obtained by modulating the demodulation result again in the data OFDM symbol following the pilot OFDM symbol. At this time, if there is an error in the demodulation result, another modulation signal is generated when the modulation is performed again. Therefore, there is a risk of erroneous channel estimation when this is compared with the received signal. For this reason, channel estimation cannot sufficiently follow the change of the propagation path, which may cause a bit error.
また、期待値最大化アルゴリズムを用いて時間・周波数共分散行列の固有ベクトルの係数を反復演算して、ダイバーシティにおける各ブランチのチャネル推定の手法がある(例えば、特許文献1を参照のこと)。この場合、データ・シンボル予想器では各シンボルの確率を計算・比較することによりデータ・シンボルの予測している。ところが、これらの演算量は少なくなく、リアルタイム処理や、回路規模、消費電力の観点から、この方法の実用化は難しいと考えられる。さらに、この方法には、ブランチ数が増大すると、計算規模も飛躍的に増大してしまうという問題もある。また、これらの演算を一箇所にまとめて行なう構成となっているため、ダイバーシティのブランチの数を増減する場合にはこの演算部を逐次変更する必要がある。言い換えれば、後からのブランチ追加・削除には対応できないのである。 Further, there is a channel estimation method for each branch in diversity by iteratively calculating eigenvector coefficients of a time / frequency covariance matrix using an expected value maximization algorithm (see, for example, Patent Document 1). In this case, the data symbol predictor predicts the data symbol by calculating and comparing the probability of each symbol. However, these calculation amounts are not so small, and it is considered difficult to put this method to practical use from the viewpoint of real-time processing, circuit scale, and power consumption. Furthermore, this method also has a problem that the calculation scale increases dramatically as the number of branches increases. In addition, since these calculations are performed in one place, it is necessary to sequentially change this calculation unit when increasing or decreasing the number of diversity branches. In other words, it cannot cope with later branch addition / deletion.
他方、ダイバーシティ受信機ではそれぞれのブランチの同期が異なる、あるいは、一部のブランチでしか同期を発見できない場合があるという問題がある。また、同期に関してはダイバーシティ効果を得られておらず、低SN比において同期発見確率が向上した訳ではなく、同期がボトルネックとなりダイバーシティの誤り率改善の効果が得られないでいる。周波数誤差もそれぞれのブランチで推定しているのではダイバーシティ効果はなく、低SN比においては周波数誤差推定の信頼性も高くないままである。 On the other hand, in the diversity receiver, there is a problem that the synchronization of each branch is different or the synchronization may be found only in some branches. In addition, the diversity effect is not obtained with respect to synchronization, and the synchronization discovery probability is not improved at a low SN ratio, and synchronization becomes a bottleneck, and the effect of improving the diversity error rate cannot be obtained. If the frequency error is estimated in each branch, there is no diversity effect, and the reliability of the frequency error estimation remains low at a low S / N ratio.
独立なチャネルを経た各ブランチからの受信信号は、単純に合成してもダイバーシティ・ゲインが得られないどころか、独立な信号を平均化することで信号もノイズと同様にキャンセルされてしまう。 The received signal from each branch that has passed through independent channels cannot be obtained with diversity gain even if they are simply combined, but by averaging the independent signals, the signal is canceled in the same way as noise.
この問題を解決するために、2系統以上の信号を入力することができる同期回路を設計することが考えられる。しかし、この場合にはブランチの数が増減する度に新たに設計し直す必要がある。 In order to solve this problem, it is conceivable to design a synchronous circuit capable of inputting two or more systems of signals. However, in this case, it is necessary to redesign each time the number of branches increases or decreases.
なお、ブランチ毎の同期が異なるという問題は、ダイバーシティ受信機だけでなく、MIMO受信機においても当てはまる。ここで、MIMO(Multi−Input Multi−Output)通信とは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路を実現することにより、限られた周波数チャネル上で高品質で多数のユーザを収容し、伝送容量の拡大と通信速度向上を達成する技術である(例えば、特許文献2を参照のこと)。 Note that the problem that the synchronization of each branch is different applies not only to a diversity receiver but also to a MIMO receiver. Here, MIMO (Multi-Input Multi-Output) communication is provided on a limited frequency channel by providing a plurality of antenna elements on both the transmitter side and the receiver side and realizing a spatially multiplexed transmission path. In this technique, a large number of users are accommodated with high quality, and transmission capacity is increased and communication speed is improved (see, for example, Patent Document 2).
本発明の目的は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成して好適にダイバーシティ受信することができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an excellent radio communication apparatus, radio communication method, and computer program capable of suitably receiving diversity by selecting or combining received signals from a plurality of antennas.
本発明のさらなる目的は、それぞれの伝搬路のチャネル推定を基に各ブランチの重みを決めて好適にダイバーシティ受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent radio communication apparatus, radio communication method, and computer program capable of performing diversity reception suitably by determining the weight of each branch based on channel estimation of each propagation path. There is to do.
本発明のさらなる目的は、伝搬路の時間的な変化に拘わらず、最適なダイバーシティ受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program capable of performing optimal diversity reception regardless of temporal changes in the propagation path.
本発明のさらなる目的は、ブランチの追加や削除に容易に対応することができ、ブランチ数が増えても計算負荷が飛躍的に増大することなく、チャネル推定の更新により合成比を追従して変化させ、最適なダイバーシティ受信やMIMO受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to easily cope with the addition and deletion of branches, and even if the number of branches increases, the computational load does not increase drastically, and the channel ratio is updated to follow the synthesis ratio. Another object of the present invention is to provide an excellent wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program capable of performing optimal diversity reception and MIMO reception.
本発明のさらなる目的は、ブランチの追加や削除に容易に対応することができ、ブランチ数が増えても計算負荷が飛躍的に増大することなく、各ブランチの同期獲得と周波数誤差の推定を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to easily cope with the addition and deletion of branches, and obtain the synchronization of each branch and estimate the frequency error without increasing the calculation load even if the number of branches increases. It is an object to provide an excellent wireless communication device, wireless communication method, and computer program.
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、複数のアンテナからの受信信号をダイバーシティ受信する無線通信装置であって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にチャネル推定するチャネル推定手段と、
チャネル推定結果に基づいて各ブランチの合成比を決定し、各受信信号を重み付けしてダイバーシティ合成する合成手段と、
ダイバーシティ合成された信号を復調する復調手段とを備え、
前記チャネル推定手段はチャネル推定を更新し、前記合成手段はチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とする無線通信装置である。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect of the present invention is a wireless communication apparatus that diversity-receives reception signals from a plurality of antennas,
Channel estimation means for estimating a channel for each branch for processing a received signal from each antenna;
A combining unit that determines a combining ratio of each branch based on a channel estimation result, weights each received signal, and combines the diversity,
Demodulation means for demodulating the diversity combined signal,
The channel estimation means updates the channel estimation, and the combining means changes the combination ratio of each branch following the update of the channel estimation;
This is a wireless communication device.
本発明は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成して好適にダイバーシティ受信する無線通信装置に関するものであり、それぞれの伝搬路のチャネル推定を基に各ブランチの重みを決めて好適にダイバーシティ受信を行なうことができる。 The present invention relates to a radio communication apparatus that performs diversity reception by selecting or combining received signals from a plurality of antennas, and preferably determines the weight of each branch on the basis of channel estimation of each propagation path. Reception can be performed.
ところが、各ブランチのチャネル推定を基に各ブランチの重みすなわち合成比を決定する場合、伝搬路の状況は時間の経過とともに変化していくことから、チャネル推定と実際の伝搬路が相違するために最適なダイバーシティ受信を行なうことができないという問題がある。とりわけ、大量のデータを一度に送るバースト転送を行なう際には、時間の経過により、チャネル変動が生じ、問題が顕在化する。 However, when the weight of each branch, that is, the composition ratio is determined based on the channel estimation of each branch, the channel condition changes with time, so the channel estimation and the actual channel are different. There is a problem that optimum diversity reception cannot be performed. In particular, when performing burst transfer for sending a large amount of data at a time, channel fluctuations occur over time, and the problem becomes obvious.
これに対し、本発明によれば、各ブランチのチャネル推定を基にアンテナ合成してダイバーシティ受信する際、チャネル推定の更新とともにアンテナ合成比も変化させるようになっている。したがって、ダイバーシティにより復調誤り率が改善しており、データ・シンボルでの受信信号と再変調信号との比較によるチャネル推定の更新がより正確になり、アンテナ合成比もより適切になる。 On the other hand, according to the present invention, when antenna combining is performed based on the channel estimation of each branch and diversity reception is performed, the antenna combining ratio is also changed as the channel estimation is updated. Therefore, the demodulation error rate is improved by diversity, the channel estimation is updated more accurately by comparing the received signal and the remodulated signal in the data symbol, and the antenna combining ratio is also more appropriate.
すなわち、本発明によれば、ダイバーシティのアンテナ合成比を伝搬チャネルの変化に追従させることで、長いパケットにおいても最適なアンテナ合成比によるダイバーシティ・ゲインを保ち、誤り率を低く保つことができる。例えば端末が移動するときには伝搬チャネルの状況が著しく変化するが、その際にもダイバーシティをよりよく保つことが可能である。 That is, according to the present invention, by making the diversity antenna combining ratio follow the change of the propagation channel, it is possible to maintain the diversity gain by the optimal antenna combining ratio and keep the error rate low even for a long packet. For example, when the terminal moves, the state of the propagation channel changes significantly, and even at that time, it is possible to keep diversity better.
また、本発明によれば、ダイバーシティのために誤り率が下がるので、データ・シンボルにおけるチャネル推定がより正確になり、チャネル推定を更新する際の時定数をより短くすることができる。しだかって、実際の伝搬路の変化に対するチャネル推定の追従性を良くすると同時に、ダイバーシティの合成比の追従性も上げることができる。 Also, according to the present invention, since the error rate is reduced due to diversity, channel estimation in data symbols becomes more accurate, and the time constant when updating the channel estimation can be shortened. Therefore, it is possible to improve the followability of the channel estimation with respect to the actual propagation path change, and at the same time improve the followability of the diversity combining ratio.
また、本発明によれば、各ブランチのチャネル推定の更新をブランチ毎に行なうため、ブランチの追加/削減を他の部分の変更をせずに容易にできる構成となっており、ブランチを増やしても計算規模はブランチ数倍でおさまる。 In addition, according to the present invention, since the channel estimation of each branch is updated for each branch, it is possible to easily add / reduce branches without changing other parts. However, the calculation scale can be reduced by the number of branches.
ここで、前記復調手段は、ダイバーシティ合成された信号の復調信号を再変調するようにしてもよい。このような場合、前記チャネル推定手段は、再変調信号と各アンテナからの受信信号の比較に基づいてチャネル推定を更新することができる。 Here, the demodulating means may remodulate the demodulated signal of the diversity combined signal. In such a case, the channel estimation means can update the channel estimation based on a comparison between the remodulated signal and the received signal from each antenna.
また、ベースバンドIQ信号を合成してダイバーシティ受信する場合には、前記チャネル推定部はベースバンドIQ信号のデータ・シンボルを用いたチャネル推定値の更新を行ない、前記合成手段はチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させるようにしてもよい。 In addition, when diversity reception is performed by combining baseband IQ signals, the channel estimation unit updates channel estimation values using data symbols of the baseband IQ signals, and the combining unit updates channel estimation. It is also possible to change the synthesis ratio of each branch following.
また、ベースバンドOFDM信号をサブキャリヤ毎にアンテナ合成してダイバーシティ受信する場合には、前記チャネル推定部はベースバンド信号のデータOFDMシンボルを用いたチャネル推定値の更新を行ない、前記合成手段はチャネル推定の更新に追従してサブキャリヤ毎の各ブランチの合成比を変化させるようにしてもよい。この場合、前記チャネル推定手段は、再変調信号と各アンテナからのOFDM受信信号をサブキャリヤ毎に比較してチャネル推定を更新するようにする。 When the baseband OFDM signal is antenna-combined for each subcarrier for diversity reception, the channel estimation unit updates the channel estimation value using the data OFDM symbol of the baseband signal, and the combining means The synthesis ratio of each branch for each subcarrier may be changed following the estimation update. In this case, the channel estimation means updates the channel estimation by comparing the remodulated signal and the OFDM reception signal from each antenna for each subcarrier.
また、本発明の第2の側面は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成してダイバーシティ受信やMIMO受信する無線通信装置であって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関手段と、
各ブランチの自己相関を合成する手段と、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に信号を発見し同期を獲得する同期手段と、
獲得された同期に基づいて各受信信号を処理する受信処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
The second aspect of the present invention is a wireless communication apparatus that performs diversity reception or MIMO reception by selecting or combining received signals from a plurality of antennas,
Autocorrelation means for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch for processing the received signal from each antenna;
Means for synthesizing the autocorrelation of each branch;
Synchronization means for finding a signal based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch and acquiring synchronization;
Reception processing means for processing each received signal based on the acquired synchronization;
A wireless communication device comprising:
また、本発明の第3の側面は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成してダイバーシティ受信やMIMO受信する無線通信装置であって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関手段と、
各ブランチの自己相関を合成する手段と、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に周波数誤差を推定する周波数誤差推定手段と、
推定された周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
A third aspect of the present invention is a wireless communication apparatus that performs diversity reception or MIMO reception by selecting or combining received signals from a plurality of antennas,
Autocorrelation means for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch for processing the received signal from each antenna;
Means for synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error estimating means for estimating a frequency error based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch;
Frequency error correction means for correcting the frequency error of each received signal based on the estimated frequency error;
Reception processing means for processing each received signal with the frequency error corrected;
A wireless communication device comprising:
複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成するダイバーシティ受信方式やMIMO受信方式においては、それぞれのブランチの同期が異なる、あるいは、一部のブランチでしか同期を発見できない場合がある、という問題がある。このため、同期がボトルネックとなりダイバーシティの誤り率改善の効果が得られない。また、周波数誤差推定の信頼性も高くない。 Diversity reception schemes and MIMO reception schemes that select or synthesize received signals from multiple antennas have the problem that the synchronization of each branch is different, or synchronization may be found only in some branches. . For this reason, synchronization becomes a bottleneck, and the effect of improving the diversity error rate cannot be obtained. Further, the reliability of frequency error estimation is not high.
これに対し、本発明の第2及び第3の各側面によれば、自己相関信号を合成することにより同期でもダイバーシティ効果が得ることができる。特に、低SNRにおいてプリアンブル発見確率と周波数誤差推定精度が改善し、エラーレートを低減させることができる。 On the other hand, according to the second and third aspects of the present invention, the diversity effect can be obtained even by synchronization by synthesizing the autocorrelation signals. In particular, the preamble discovery probability and frequency error estimation accuracy can be improved at a low SNR, and the error rate can be reduced.
また、別々に同期すると、同期タイミングがずれたり一部のブランチでしか同期がとれなかったりするという問題があるが、本発明によれば、このような問題も解決する。この結果、受信信号をダイバーシティ合成する際に同期が異なる場合の処理を考える必要がなくなり、受信回路を簡単に構成することができる。 In addition, when synchronized separately, there is a problem that the synchronization timing is shifted or synchronization is possible only in some branches, but according to the present invention, such a problem is solved. As a result, there is no need to consider processing when synchronization is different when diversity combining of received signals, and the receiving circuit can be configured easily.
本発明によれば、同期回路のひな型を用意し、ブランチの追加に従って同期回路を追加していくという設計方式を適用することができるので、所望のブランチ数だけ同期回路を追加することにより簡単にダイバーシティ同期回路を構成することができる。 According to the present invention, it is possible to apply a design method in which a template of a synchronization circuit is prepared and the synchronization circuit is added according to the addition of branches. A diversity synchronization circuit can be configured.
ここで、前記同期手段は、1つのブランチにおいて各ブランチにおける自己相関信号を加えた合成自己相関信号を基に同期を獲得し、他の各ブランチへ同期を供給するようにしてもよい。同様に、前記周波数誤差補正手段は、1つのブランチにおいて各ブランチにおける自己相関信号を加えた合成自己相関信号を基に周波数誤差を求め、他の各ブランチへ周波数誤差を供給するようにしてもよい。 Here, the synchronization means may acquire synchronization based on a combined autocorrelation signal obtained by adding the autocorrelation signal in each branch in one branch, and supply the synchronization to each other branch. Similarly, the frequency error correction means may obtain a frequency error based on a combined autocorrelation signal obtained by adding an autocorrelation signal in each branch in one branch, and supply the frequency error to each other branch. .
したがって、本発明によれば、独立なチャネルを経た独立な受信信号を、自己相関若しくは信号強度としてから合成することにより、キャンセルすることなくダイバーシティ・ゲインを得ることができる。なお、信号の合成法として例えば平均化を用いることができる。 Therefore, according to the present invention, the diversity gain can be obtained without cancellation by combining the independent received signals that have passed through the independent channels after being made into autocorrelation or signal strength. For example, averaging can be used as a signal synthesis method.
このような場合、ある1つのブランチにおける同期回路で求められた同期や周波数誤差の結果を、他のブランチの同期回路でも共有することができる。すなわち、第1の同期回路の自己相関信号にそれ以外の同期回路からの自己相関信号を加えた合成自己相関信号を第1の同期回路において、移動平均、プリアンブル発見、周波数誤差測定などの処理を行ない、同期、周波数誤差などを求め、その結果を他の同期回路に送り出すようにする。 In such a case, the synchronization and frequency error results obtained by the synchronization circuit in one branch can be shared by the synchronization circuits of other branches. That is, the combined autocorrelation signal obtained by adding the autocorrelation signal from the other synchronization circuit to the autocorrelation signal of the first synchronization circuit is subjected to processing such as moving average, preamble detection, and frequency error measurement in the first synchronization circuit. Performing synchronization, frequency error, etc., and sending the result to another synchronization circuit.
あるいは、受信信号の自己相関を外部に出力し、外部で求めたタイミング・周波数誤差を入力し、これによって受信信号を切り出したり、周波数補正したりするようにしてもよい。この場合、無線通信装置内において使用しないタイミング推定・周波数誤差推定部を休止し、又は削除することができる。 Alternatively, the autocorrelation of the received signal may be output to the outside, and the timing / frequency error obtained externally may be input, thereby cutting out the received signal or correcting the frequency. In this case, the timing estimation / frequency error estimation unit that is not used in the wireless communication apparatus can be paused or deleted.
また、本発明の第4の側面は、複数のアンテナからの受信信号をダイバーシティ受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にチャネル推定するチャネル推定ステップと、
チャネル推定結果に基づいて各ブランチの合成比を決定し、各受信信号を重み付けしてダイバーシティ合成する合成ステップと、
ダイバーシティ合成された信号を復調する復調ステップとを備え、
前記チャネル推定ステップではチャネル推定を更新し、前記合成ステップではチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a computer program written in a computer-readable format so as to execute processing for diversity reception of reception signals from a plurality of antennas on a computer system,
A channel estimation step for estimating a channel for each branch for processing a received signal from each antenna;
A combining step of determining a combining ratio of each branch based on the channel estimation result, weighting each received signal, and combining the diversity,
A demodulation step of demodulating the diversity combined signal,
In the channel estimation step, the channel estimation is updated, and in the synthesis step, the synthesis ratio of each branch is changed following the update of the channel estimation.
This is a computer program characterized by the above.
また、本発明の第5の側面は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成してダイバーシティ受信やMIMO受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に信号を発見し同期を獲得する同期ステップと、
獲得された同期に基づいて各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
In addition, the fifth aspect of the present invention is described in a computer-readable format so that processing for diversity reception or MIMO reception is performed on a computer system by selecting or combining received signals from a plurality of antennas. A computer program,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A synchronization step for finding a signal based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch and acquiring synchronization;
Receiving processing steps for processing each received signal based on the acquired synchronization;
A computer program characterized by comprising:
また、本発明の第6の側面は、複数のアンテナからの受信信号を選択又は合成してダイバーシティ受信やMIMO受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に周波数誤差を推定する周波数誤差推定ステップと、
推定された周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正ステップと、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
Further, the sixth aspect of the present invention is described in a computer-readable format so that processing for diversity reception or MIMO reception is performed on a computer system by selecting or combining received signals from a plurality of antennas. A computer program,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error estimation step for estimating a frequency error based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error correction step for correcting the frequency error of each received signal based on the estimated frequency error;
A reception processing step for processing each received signal with the frequency error corrected;
A computer program characterized by comprising:
本発明の第4乃至第6の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第4乃至第6の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第1乃至第3の各側面に係る無線通信装置としてそれぞれ動作することができる。 The computer program according to each of the fourth to sixth aspects of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize predetermined processing on a computer system. In other words, by installing the computer program according to each of the fourth to sixth aspects of the present invention in the computer system, a cooperative action is exhibited on the computer system, and the first to third aspects of the present invention. It can operate as a wireless communication apparatus according to each of the aspects.
本発明によれば、それぞれの伝搬路のチャネル推定を基に各ブランチの重みを決めて好適にダイバーシティ受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 According to the present invention, there are provided an excellent radio communication apparatus, radio communication method, and computer program capable of performing diversity reception suitably by determining the weight of each branch based on channel estimation of each propagation path. be able to.
また、本発明によれば、伝搬路の時間的な変化に拘わらず、最適なダイバーシティ受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide an excellent wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program capable of performing optimal diversity reception regardless of temporal changes in the propagation path.
また、本発明によれば、ブランチの追加や削除に容易に対応することができ、ブランチ数が増えても計算負荷が飛躍的に増大することなく、チャネル推定の更新により合成比を追従して変化させ、最適なダイバーシティ受信を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to easily cope with the addition or deletion of branches, and the calculation ratio is tracked by updating the channel estimation without drastically increasing the calculation load even when the number of branches increases. It is possible to provide an excellent wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program that can be changed and perform optimal diversity reception.
本発明によれば、各ブランチのチャネル推定を基にアンテナ合成してダイバーシティ受信する際、チャネル推定を更新するとともにアンテナ合成比も変化させるようになっている。ダイバーシティにより復調誤り率が改善しており、データ・シンボルでの受信信号と再変調信号との比較によるチャネル推定の更新がより正確になり、アンテナ合成比もより適切になる。ブランチ毎にチャネル推定の更新を行なうので、ブランチの追加・削除が容易な構成であり、ブランチを増やしても計算規模はブランチ数倍でおさまる。 According to the present invention, when antenna combining is performed based on channel estimation of each branch and diversity reception is performed, the channel estimation is updated and the antenna combining ratio is also changed. Diversity improves the demodulation error rate, the channel estimation update by comparing the received signal with the remodulated signal in the data symbol becomes more accurate, and the antenna combining ratio becomes more appropriate. Since channel estimation is updated for each branch, it is easy to add and delete branches. Even if the number of branches is increased, the computation scale can be reduced by the number of branches.
また、本発明によれば、ブランチの追加や削除に容易に対応することができ、ブランチ数が増えても計算負荷が飛躍的に増大することなく、各ブランチの同期獲得と周波数誤差の推定を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to easily cope with the addition and deletion of branches, and even if the number of branches increases, the calculation load is not greatly increased, and the synchronization acquisition of each branch and the estimation of the frequency error can be performed. An excellent wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program that can be performed can be provided.
本発明によれば、各ブランチで求めたトレーニング・シーケンスの自己相関信号を合成して判定することで、同期発見確率と周波数誤差推定精度を向上させることができる。同期回路に自己相関信号、同期タイミング信号と周波数誤差信号の入出力を付け加え、他ブランチの自己相関信号を入力して自ブランチの自己相関信号と合成して同期と周波数誤差推定を行ない、タイミング信号と周波数誤差信号をそのブランチに返す方式とした。これにより、ブランチを追加しても同期回路を付け加えていくだけで、統合した同期を取ることが可能となり、且つ同期性能においてもダイバーシティ効果を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the synchronization discovery probability and the frequency error estimation accuracy by combining and determining the autocorrelation signal of the training sequence obtained in each branch. Add autocorrelation signal, synchronization timing signal and frequency error signal input / output to the synchronization circuit, input autocorrelation signal of other branch and synthesize with autocorrelation signal of own branch to perform synchronization and frequency error estimation, timing signal The frequency error signal is returned to the branch. As a result, even if a branch is added, it is possible to achieve integrated synchronization only by adding a synchronization circuit, and it is possible to obtain a diversity effect in synchronization performance.
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、無線LANなどのOFDM受信機におけるIQベースバンド信号のダイバーシティ合成部の構成例を示している。 FIG. 1 shows a configuration example of a diversity combining unit for IQ baseband signals in an OFDM receiver such as a wireless LAN.
OFDM受信機自体は2つのブランチを持ち、ブランチ毎にアンテナの受信信号がRF回路及びAD変換機など(いずれも図示しない)を経て、それぞれベースバンドIQ信号10、20としてバッファ30及び40と、同期回路のタイミング発見器07に入力される。 The OFDM receiver itself has two branches, and an antenna reception signal passes through an RF circuit and an AD converter (both not shown) for each branch, and buffers 30 and 40 as baseband IQ signals 10 and 20, respectively. Input to the timing detector 07 of the synchronization circuit.
同期回路は、タイミング発見器(Timing Detector)07と、周波数誤差測定器(Frequency Estimator)08と、各ブランチの発振器(Oscilaotor)31及び41で構成される。本発明によれば、各部ランチに共通の同期を獲得することができるが、その詳細については後述に譲る。
The synchronization circuit includes a timing detector 07, a frequency
タイミング発見器07は、同期信号を発見すると、チャネル推定信号を周波数誤差測定器08に送るとともに、そのタイミングを各ブランチのバッファ30及び40にも送る。周波数誤差測定器08が測定した周波数誤差は、各ブランチの発振器(Oscilator)31及び41に送られ、受信信号バッファ30及び40から読み出された受信信号の周波数補正に使われる。
When the timing detector 07 finds the synchronization signal, it sends the channel estimation signal to the frequency
受信信号バッファ30及び40は、タイミング発見器07から供給されたタイミング信号を参考にして、チャネル推定信号12及び22と、データ・シンボル11及び21をそれぞれ切り出す。チャネル推定信号は既知の信号すなわちプリアンブル信号で構成され、これよりチャネルを推定することができる。各発振器31及び41は、チャネル推定信号12及び22と、データ・シンボル11及び21の周波数補正をして、各フーリエ変換器32及び42に送る。
The reception signal buffers 30 and 40 extract the channel estimation signals 12 and 22 and the
各フーリエ変換器32及び42は、有効シンボル長分の信号をフーリエ変換し、各サブキャリヤの信号を取り出すことにより、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。フーリエ変換されたチャネル推定信号13及び23と、データ・シンボル14及び24は、それぞれ等化器(Equalizer)33及び43に送られる。
Each of the
等化器33及び43は、データ・シンボル並びにチャネル推定にダイバーシティ合成のための重みを付ける。また、等化器33及び43では、パイロット・サブキャリヤを参照して残留周波数誤差を推定して補正したり、データ・シンボル13及び23において復調器(Demapper)00から得られる再変調信号06との比較から伝搬チャネルを推定したりすることができる。そして、最初に求められたチャネル推定信号によるチャネル推定を修整する働きを等化器33及び43に追加することも可能であるが、この点については後に詳解する。
等化器33及び43により重み付けされたデータ・シンボル15及び25は、データ・シンボル合成部01に送られ、また、等化器33及び43により重み付けされたチャネル推定16及び26はチャネル推定合成部02に送られる。そして、それぞれの合成部01及び02における合成信号03及び04は、復調器00に送られる。
The
復調器00では、合成チャネル推定04を参照して、合成データ・シンボル03を復調し、軟判定値の復調信号05を出力する。復調信号05はデスクランブラ、デインタリーバやデパンクチャなどを経てチャネル復号される。
図2には、図1中において復調器00、ブランチ毎の合成部01及び02、並びに等化器33及び43の各機能モジュール周辺を拡大して図解している。
FIG. 2 is an enlarged view of the periphery of each functional module of the
ここで、本実施形態に係る無線通信システムにおいて使用されるパケットのフレーム・フォーマットを図4に示しておく。図示のように、パケットは、ShortTrainingSymbol301と、LongTrainingSymbol302と、SIGNAL303と、DATA304を備えている。
Here, a frame format of a packet used in the wireless communication system according to the present embodiment is shown in FIG. As illustrated, the packet includes a
ShortTrainingSymbol301は、プリアンブル発見、AGC設定、粗い周波数誤差測定などに使用される。また、LongTrainingSymbol302は、チャネル推定、周波数誤差推定などに使用される。また、SIGNAL303は、パケット長やデータレートなどを記述するフィールドである。また、DATA304は、データ部分(ペイロード)に相当する。
The
各ブランチにおいてチャネル推定信号から求めたチャネル初期推定111及び121は、複素共役部131及び141でそれぞれサブキャリヤ毎に共役複素数に変換され、ダイバーシティ合成の重み係数113及び123となる。
Channel initial estimates 111 and 121 obtained from the channel estimation signal in each branch are converted into conjugate complex numbers for each subcarrier by
一方のブランチでは、乗算器150が受信信号1と重み係数113を乗算してサブキャリヤ毎に重み付けしたデータ・シンボル115を得るとともに、乗算器151がチャネル推定112と重み係数113を乗算してサブキャリヤ毎に重み付けしたチャネル推定116を得る。同様に、他方のブランチでは、乗算器160及び161はそれぞれ受信信号2及びチャネル推定122を重み係数123と乗算して、サブキャリヤ毎に重み付けしたデータ・シンボル125及びチャネル推定126を得る。
In one branch,
サブキャリヤ毎に重み付けられたデータ・シンボル115及び125は、受信信号合成部101でサブキャリヤ毎に合成され、合成データ・シンボル103として復調器100に入力される。同様に、サブキャリヤ毎に重み付けされたチャネル推定116及び126は、チャネル推定合成部102でサブキャリヤ毎に合成され、合成チャネル推定104として復調器100に入力される。なお、図2では2ブランチの場合の構成例を示しているが、nブランチに一般化することが可能である。
復調器100は、合成データ・シンボル103と合成チャネル推定104から各サブキャリヤを復調して復調信号105を上位レイヤに出力する。
また、本実施形態では、復調器100は、復調信号の再変調処理を行ない、再変調信号106を出力する。再変調信号106を各ブランチの受信データ・シンボル110及び120と比較することにより、各ブランチの新たなチャネル推定すなわちチャネル推定の更新を行なうことができる。
In the present embodiment, the
再変調信号106は、除算器132及び142においてそれぞれ各ブランチのデータ・シンボル110及び120とサブキャリヤ毎に除算され、ブランチ毎のチャネル推定114及び124が算出される。このチャネル推定114及び124と現チャネル推定112及び122とをサブキャリヤ毎にそれぞれ加重平均し、各ブランチについての新しいチャネル推定116及び126を作る。
他方、残留周波数誤差測定部152及び162では、受信信号1及び2にチャネル推定の複素共役113及び123を乗じて位相補正した信号115及び125のパイロット・サブキャリヤの位相より、各ブランチについての残留周波数誤差を測定する。このように、チャネル推定時から現データ・シンボル受信時の間に回転したパイロット・サブキャリヤの位相から、残留周波数誤差を測定できる。
On the other hand, in the residual frequency
また、残留タイミング誤差測定部153及び163では、それぞれのブランチにおける残留タイミング誤差を、現チャネル推定により位相を修整済みのデータ・シンボルのサブキャリヤの位相の捩れから求める。図示の例では、受信信号1及び2にチャネル推定の複素共役113及び123を乗じて位相補正した信号115及び125と復調器100による再変調信号106の複素共役を乗算して、データ・サブキャリヤの位相から変調成分をキャンセルした上で、データ・サブキャリヤの位相の捩れから残留タイミング誤差による位相回転を測定している。
Residual timing
このようにして求められた各ブランチにおける残留周波数誤差並びに残留タイミング誤差は、それぞれ位相回転量算出部138及び148において、サブキャリヤ毎の位相補正値118及び128としてまとめられる。
The residual frequency error and the residual timing error in each branch obtained in this way are collected as
一方、更新されたチャネル推定116及び126は、それぞれ遅延器(Delay:D)137及び147で1シンボル分だけ遅延させた後、各位相補正器139及び149においてサブキャリヤ毎に位相補正されて、次のデータ・シンボルにおいてのチャネル推定値119及び129となる。
On the other hand, the updated channel estimates 116 and 126 are delayed by one symbol by delay units (Delay: D) 137 and 147, respectively, and then phase-corrected for each subcarrier by the
スイッチ130及び140は、最初のチャネル推定信号でのみチャネル推定信号から求めたチャネル初期推定111及び121を選択し、続くデータ・シンボルでは再変調信号と各アンテナからの受信信号の比較に基づいて更新されるチャネル推定119及び129を選択する。
このように、チャネル推定は毎シンボル受信する度に更新されていくが、これに応じてダイバーシティの合成ベクトルすなわちブランチ毎の重み係数113及び123も更新されることになる。
As described above, the channel estimation is updated every time a symbol is received, and accordingly, the diversity combined vector, that is, the
すなわち、本実施形態によれば、各ブランチのチャネル推定を基にアンテナ合成してダイバーシティ受信する際、チャネル推定の更新とともにアンテナ合成比も変化する。ダイバーシティにより復調誤り率が改善しているので、データ・シンボルでの受信信号と再変調信号との比較によるチャネル推定の更新がより正確になり、アンテナ合成比もより適切になる。 That is, according to the present embodiment, when antenna combining is performed based on channel estimation of each branch and diversity reception is performed, the antenna combining ratio also changes as channel estimation is updated. Since the demodulation error rate is improved by diversity, the channel estimation is updated more accurately by comparing the received signal and the remodulated signal with data symbols, and the antenna combining ratio is also more appropriate.
図1及び図2に示したダイバーシティ合成部の構成によれば、ブランチ毎にチャネル推定の更新を行なうようになっているので、ブランチの追加・削除が容易である。また、ブランチを増やしても計算規模はブランチ数倍でおさまる。 According to the configuration of the diversity combining unit shown in FIGS. 1 and 2, since channel estimation is updated for each branch, it is easy to add and delete branches. Moreover, even if the number of branches is increased, the calculation scale can be reduced by the number of branches.
また、図3には、図1中において、タイミング発見器07、周波数誤差測定器08、受信バッファ30及び40、発振器31及び41の各機能モジュール周辺を詳細に説明するために拡大して図解している。
FIG. 3 is an enlarged view for explaining in detail the periphery of each functional module of the timing detector 07, the frequency
図示のダイバーシティ合成部は、ブランチ毎の同期回路1100及び1200を備えている。ある1つのブランチにおける同期回路で求められた同期や周波数誤差の結果を、他のブランチの同期回路でも共有することができる。図示の例では、タイミング発見器07と周波数誤差測定器08は、第1の同期回路1100のものを使い、第2の同期回路1200のものは使わない。
The illustrated diversity combining unit includes
タイミング発見器07は、自己相関部1102、受信信号強度算出部1103、同期発見部1104、相互相関部1105、信号合成部1120、1121、1122で構成されている。また、周波数誤差測定器08は、自己相関部1102、位相回転量推定部1106、復調部1123で構成されている。第2の同期回路1200では、同期検出部1205を除き使用しないので、これらは休止させるかあるいは実装しないでおく。
The timing detector 07 includes an
受信信号1101及び1201は、それぞれ自己相関部1102及び1202で遅延信号との自己相関1111及び1211が求められる。自己相関部1102及び1202の遅延は、ShortTrainingSymbol301に対応している。
また、受信信号強度算出部1103及び1203では、各受信信号1101及び1201の信号強度1112及び1212が求められる。ここで、第2の同期回路1200側で求められた自己相関1211と信号強度1212は第1の同期回路1100に出力され、信号合成器1120及び1121で第1の同期回路で求められた自己相関1111並びに信号強度1112とそれぞれ合成される。独立なチャネルを経た独立な受信信号を、自己相関や信号強度としてから合成することにより、キャンセルすることなくダイバーシティ・ゲインを得ることができる。ここでは合成法として、平均化を行なっている。
In addition, received signal
第1の同期回路1100と第2の同期回路1200は、本来、同一の回路構成でよい。但し、本実施形態では、第2の同期回路1200は、同期や周波数誤差を第1の同期回路1100と共有するために、自己相関信号1211並びに信号強度信号1212を途中で第1の同期回路1100側に出力し、信号合成器1220及び1221は使用しない。このため、これら信号合成器1220及び1221は休止させるか実装段階で削除しておくことができる。
The
第1の同期回路1100では、自己相関部1102において自己相関が閾値を超えると、これをプリアンブル発見とし、最高値のタイミングを同期の第1のタイミング1133としている。閾値との比較を信頼できるものにするため、信号強度1132を参照して自己相関を正規化し、AGCゲインの変動をキャンセルする。同期発見部1104は、これらの移動平均、正規化、閾値との比較、最大値保持などの同期発見ための処理を行なう。また、第2の同期回路1200にも同様の構成からなる同期発見部1204が装備されるが、使用しないので休止するかあらかじめ実装されない。
In the
相互相関部1105及び1205では、同期発見部1104で求められた同期の第1のタイミング1133を参照して、より精密なタイミングを求めることもできる。相互相関部1105及び1205は、LongTrainingSymbol302のパターンを持ち、入力される受信信号1101及び1201との相互相関1113及び1213をそれぞれ求める。
The
第2の同期回路1200で求めた相互相関1213は第1の同期回路1100に出力され、相互相関1113と合成されて、より精密な第2のタイミング1134が求められる。得られた精密なタイミング1134は、第1の同期回路1100の中でバッファ1108の読み出しアドレスとして使われると同時に第2の同期回路1200に出力され、第2の同期回路1200でもバッファ1208の読み出しアドレスとして使われる。
The cross-correlation 1213 obtained by the
第2のタイミング1134を求めないときは、第1のタイミング1133をバッファ1108の読み出しアドレスとすると同時に第2の同期回路1200に出力し、第2の同期回路1200でもバッファ1208の読み出しアドレスとする。
When the
上述した同期の獲得処理と並行して、チャネル推定信号(LongTrainingSymbol)302を利用して周波数誤差の測定を行なう。同期信号(ShortTrainingSymbol)301を発見した後、自己相関器1102及び1202の遅延は、LongTrainingsymbol302に対応するよう変更する。自己相関の合成信号1131は、周波数誤差推定器1106に送られて平均され、その位相より周波数誤差が推定1136される。
In parallel with the synchronization acquisition process described above, the frequency error is measured using the channel estimation signal (LongTrainingSymbol) 302. After finding the synchronization signal (ShortTrainingSymbol) 301, the delays of
周波数誤差推定器1106には、受信信号とその遅延の複素共役の積rkrk-D1/2が入力される。この席の位相が区間D1/2における位相回転量となる。ゆえに、周波数誤差は下式の通りとなる。
周波数誤差推定器1106では、位相を求める前にプリアンブル区間中の一定区間で入力の和を計算し、位相に関する平均をした上で位相を求める。
The
そして、周波数誤差推定器1106では、求まった位相を周波数ではなく、サンプル当たりの位相回転量に変換する。この回転量を周波数誤差推定1136として、周波数補正器1107に送られるとともに第2の同期回路1200に出力される。そして、各ブランチの周波数補正器1107及び1207では、サンプル毎に逆方向に位相を戻すことによって、周波数補正が行なわれる。
Then, the
なお、周波数誤差推定器1106では、ShortTrainingSymbol301でもLongTrainingSymbol302でも周波数誤差を求めることができる。ShortTrainingSymbolでは区間D1、LongTrainingSymbolでは区間D2当りの位相回転量が求まるので、サンプル当りの位相回転量に変換するときに調節を行なう。
Note that the
周波数補正された各ブランチの受信信号1115及び1215は、それぞれ同期回路1100及び1200からOFDMシンボル単位に出力され、フーリエ変換器1109及び1209でフーリエ変換され、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換される。
The frequency-corrected received
LongTrainingSymbol302を切り出してフーリエ変換した後、周波数領域の既知のパターンで符号反転したものがチャネル推定となるまた、SIGNAL303及びDATA304以降を切り出してフーリエ変換したものが、それぞれシグナル及びデータとなる。
After the
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本明細書では、複数のブランチを備えた受信機としてダイバーシティ受信機を例に挙げて本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、MIMO受信機やその他の複数のブランチを利用して無線信号の受信を行なう通信システムに対しても本発明を同様に適用することができる。 In the present specification, the embodiment of the present invention has been described by taking a diversity receiver as an example of a receiver having a plurality of branches. However, the gist of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to a communication system that receives a radio signal using a MIMO receiver or other plural branches.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
00…復調器
01…データ・シンボル合成部
02…チャネル推定合成部
07…タイミング発見器
08…周波数誤差測定器
30,40…バッファ
31,41…発振器
32,42…フーリエ変換器
33,43…等化器
100…復調器
101…受信信号合成部
102…チャネル推定合成部
130,140…スイッチ
131,141…複素共役部
132,142…除算器
137,147…遅延器
138,148…位相回転量算出部
150,151,160,161…乗算器
152,162…残留周波数誤差測定部
153,163…残留タイミング誤差測定部
1100,1200…同期回路
1102,1202…自己相関部
1103,1203…受信信号強度算出部
1104…同期発見部
1105,1205…相互相関部
1106…位相回転量推定部
1107,1207…周波数補正器
1108,1208…バッファ
1120,1220,1121,1221,1122…信号合成部
1123…復調部
00 ... demodulator 01 ...
Claims (19)
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にチャネル推定するチャネル推定手段と、
チャネル推定結果に基づいて各ブランチの合成比を決定し、各受信信号を重み付けしてダイバーシティ合成する合成手段と、
ダイバーシティ合成された信号を復調する復調手段とを備え、
前記チャネル推定手段はチャネル推定を更新し、前記合成手段はチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device for diversity reception of received signals from a plurality of antennas,
Channel estimation means for estimating a channel for each branch for processing a received signal from each antenna;
A combining unit that determines a combining ratio of each branch based on a channel estimation result, weights each received signal, and combines the diversity,
Demodulation means for demodulating the diversity combined signal,
The channel estimation means updates the channel estimation, and the combining means changes the combination ratio of each branch following the update of the channel estimation;
A wireless communication apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 The channel estimation means updates the channel estimation for each branch;
The wireless communication apparatus according to claim 1.
前記チャネル推定手段は、再変調信号と各アンテナからの受信信号の比較に基づいてチャネル推定を更新する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 The demodulation means remodulates the demodulated signal of the diversity combined signal,
The channel estimation means updates the channel estimate based on a comparison of the remodulated signal and the received signal from each antenna;
The wireless communication apparatus according to claim 1.
前記チャネル推定部は、ベースバンドIQ信号のデータ・シンボルを用いたチャネル推定値の更新を行ない、
前記合成手段はチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 A wireless communication apparatus for combining baseband IQ signals and receiving diversity,
The channel estimation unit updates a channel estimation value using data symbols of a baseband IQ signal,
The combining means changes the combining ratio of each branch following the update of the channel estimation.
The wireless communication apparatus according to claim 1.
前記チャネル推定部は、ベースバンド信号のデータOFDMシンボルを用いたチャネル推定値の更新を行ない、
前記合成手段はチャネル推定の更新に追従してサブキャリヤ毎の各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 A wireless communication device for receiving diversity by combining antennas for each subcarrier of a baseband OFDM signal,
The channel estimation unit updates a channel estimation value using a data OFDM symbol of a baseband signal,
The combining means changes the combining ratio of each branch for each subcarrier following the update of the channel estimation.
The wireless communication apparatus according to claim 1.
前記チャネル推定手段は、再変調信号と各アンテナからのOFDM受信信号をサブキャリヤ毎に比較してチャネル推定を更新する、
ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信装置。 The demodulation means remodulates the demodulated signal of the diversity combined signal,
The channel estimation means updates the channel estimation by comparing the remodulated signal and the OFDM received signal from each antenna for each subcarrier.
The wireless communication apparatus according to claim 5.
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関手段と、
各ブランチの自己相関を合成する手段と、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に信号を発見し同期を獲得する同期手段と、
獲得された同期に基づいて各受信信号を処理する受信処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that selects or combines received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
Autocorrelation means for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch for processing the received signal from each antenna;
Means for synthesizing the autocorrelation of each branch;
Synchronization means for finding a signal based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch and acquiring synchronization;
Reception processing means for processing each received signal based on the acquired synchronization;
A wireless communication apparatus comprising:
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関手段と、
各ブランチの自己相関を合成する手段と、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に周波数誤差を推定する周波数誤差推定手段と、
推定された周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that selects or combines received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
Autocorrelation means for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch for processing the received signal from each antenna;
Means for synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error estimating means for estimating a frequency error based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch;
Frequency error correction means for correcting the frequency error of each received signal based on the estimated frequency error;
Reception processing means for processing each received signal with the frequency error corrected;
A wireless communication apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。 The synchronization means acquires synchronization based on a combined autocorrelation signal obtained by adding an autocorrelation signal in each branch in one branch, and supplies the synchronization to each other branch.
The wireless communication apparatus according to claim 7.
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。 The frequency error correction means obtains a frequency error based on a combined autocorrelation signal obtained by adding an autocorrelation signal in each branch in one branch, and supplies the frequency error to each other branch.
The wireless communication apparatus according to claim 7.
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関手段と、
各ブランチの自己相関を外部出力する手段と、
外部出力先において、各ブランチの自己相関を合成した信号を基に獲得された同期又は周波数誤差を入力する手段と、
該入力された同期に基づいて各受信信号の同期をとり、又は周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する手段と、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that selects or combines received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
Autocorrelation means for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch for processing the received signal from each antenna;
Means for outputting the autocorrelation of each branch externally;
Means for inputting synchronization or frequency error acquired based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch at an external output destination;
Means for synchronizing each received signal based on the inputted synchronization, or correcting the frequency error of each received signal based on the frequency error;
Reception processing means for processing each received signal with the frequency error corrected;
A wireless communication apparatus comprising:
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号から得られた自己相関を入力する手段と、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に、信号を発見して同期を獲得し、又は周波数誤差を推定する手段と、
得られた同期又は周波数誤差を出力する手段と、
を具備することを特徴とする同期装置。 A synchronization device for a radio communication device that selects or combines received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
Means for inputting the autocorrelation obtained from the preamble signal for each branch processing the received signal from each antenna;
Based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch, means for finding a signal and acquiring synchronization, or estimating a frequency error;
Means for outputting the obtained synchronization or frequency error;
A synchronization device comprising:
請求項12に記載の同期回路を備える、
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that selects or combines received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
The synchronization circuit according to claim 12 is provided.
A wireless communication apparatus.
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にチャネル推定するチャネル推定ステップと、
チャネル推定結果に基づいて各ブランチの合成比を決定し、各受信信号を重み付けしてダイバーシティ合成する合成ステップと、
ダイバーシティ合成された信号を復調する復調ステップとを備え、
前記チャネル推定ステップではチャネル推定を更新し、前記合成ステップではチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method for diversity reception of received signals from a plurality of antennas,
A channel estimation step for estimating a channel for each branch for processing a received signal from each antenna;
A combining step of determining a combining ratio of each branch based on the channel estimation result, weighting each received signal, and combining the diversity,
A demodulation step of demodulating the diversity combined signal,
In the channel estimation step, the channel estimation is updated, and in the synthesis step, the synthesis ratio of each branch is changed following the update of the channel estimation.
A wireless communication method.
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に信号を発見し同期を獲得する同期ステップと、
獲得された同期に基づいて各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 A radio communication method for selecting or combining received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A synchronization step for finding a signal based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch and acquiring synchronization;
Receiving processing steps for processing each received signal based on the acquired synchronization;
A wireless communication method comprising:
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に周波数誤差を推定する周波数誤差推定ステップと、
推定された周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正ステップと、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 A radio communication method for selecting or combining received signals from a plurality of antennas to receive diversity reception or MIMO reception,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error estimation step for estimating a frequency error based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error correction step for correcting the frequency error of each received signal based on the estimated frequency error;
A reception processing step for processing each received signal with the frequency error corrected;
A wireless communication method comprising:
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にチャネル推定するチャネル推定ステップと、
チャネル推定結果に基づいて各ブランチの合成比を決定し、各受信信号を重み付けしてダイバーシティ合成する合成ステップと、
ダイバーシティ合成された信号を復調する復調ステップとを備え、
前記チャネル推定ステップではチャネル推定を更新し、前記合成ステップではチャネル推定の更新に追従して各ブランチの合成比を変化させる、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。 A computer program written in a computer-readable format to execute processing for diversity reception of received signals from a plurality of antennas on a computer system,
A channel estimation step for estimating a channel for each branch for processing a received signal from each antenna;
A combining step of determining a combining ratio of each branch based on the channel estimation result, weighting each received signal, and combining the diversity,
A demodulation step of demodulating the diversity combined signal,
In the channel estimation step, the channel estimation is updated, and in the synthesis step, the synthesis ratio of each branch is changed following the update of the channel estimation.
A computer program characterized by the above.
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に信号を発見し同期を獲得する同期ステップと、
獲得された同期に基づいて各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。 A computer program written in a computer-readable format so as to execute processing for diversity reception or MIMO reception on a computer system by selecting or combining received signals from a plurality of antennas,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A synchronization step for finding a signal based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch and acquiring synchronization;
Receiving processing steps for processing each received signal based on the acquired synchronization;
A computer program comprising:
各アンテナからの受信信号を処理するブランチ毎にプリアンブル信号の自己相関をとる自己相関ステップと、
各ブランチの自己相関を合成するステップと、
各ブランチの自己相関を合成した信号を基に周波数誤差を推定する周波数誤差推定ステップと、
推定された周波数誤差に基づいて各受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正ステップと、
周波数誤差が補正された各受信信号を処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program written in a computer-readable format so as to execute processing for diversity reception or MIMO reception on a computer system by selecting or combining received signals from a plurality of antennas,
An autocorrelation step for taking the autocorrelation of the preamble signal for each branch that processes the received signal from each antenna;
Synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error estimation step for estimating a frequency error based on a signal obtained by synthesizing the autocorrelation of each branch;
A frequency error correction step for correcting the frequency error of each received signal based on the estimated frequency error;
A reception processing step for processing each received signal with the frequency error corrected;
A computer program comprising:
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