JP4247532B2 - MIMO-OFDM reception system and receiver with high-precision timing recovery - Google Patents
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本発明は移動通信、無線LAN、地上波ディジタルTV放送等の直交周波数分割多重(OFDM)及びMC−CDMAなどのOFDMをベースした無線伝送方式を、複数(単数)の送受信アンテナを用いて信号を空間多重するMIMO方式に拡張を行ったMIMO−OFDM方式における受信方式及び受信機に関するものである。 The present invention relates to a radio transmission system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) such as mobile communication, wireless LAN, terrestrial digital TV broadcasting, etc. and OFDM such as MC-CDMA, and signals using a plurality of (single) transmission / reception antennas. The present invention relates to a reception method and a receiver in a MIMO-OFDM method that is extended to a spatially multiplexed MIMO method.
近年、移動通信、無線LANにおいては、高信頼な高速伝送を実現できる無線伝送方式としてOFDMが注目を集めている。OFDM方式は、ガードインターバル(GI)を挿入したマルチキャリア伝送であり、周波数選択性フェージング条件下でも良好な伝送特性が実現できる。更なるOFDM方式の高速化を目指し、送受信アンテナを複数用いて信号を空間多重するMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式の適用が検討されており、MIMO−OFDMとして精力的に研究が行われている。 In recent years, in mobile communications and wireless LANs, OFDM has attracted attention as a wireless transmission method that can realize high-reliability and high-speed transmission. The OFDM scheme is multicarrier transmission with a guard interval (GI) inserted, and can realize good transmission characteristics even under frequency selective fading conditions. With the aim of further increasing the speed of the OFDM system, the application of a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system that spatially multiplexes signals using a plurality of transmission / reception antennas is being studied, and research is being vigorously conducted as MIMO-OFDM. .
図9に従来のMIMO−OFDMのシステム構成を示す。図9に示されるように、従来のMIMO−OFDMシステムにおいて、NT本の送信アンテナとNR本の受信アンテナにより、OFDM信号を空間多重しており、各送信アンテナからは異なったOFDM信号が送信され、受信機ではNR本分の受信信号からNT本分のOFDM信号の信号分離・検出が行われるようになっている。 FIG. 9 shows a conventional MIMO-OFDM system configuration. As shown in FIG. 9, in the conventional MIMO-OFDM system, the N T transmit antennas and N R receive antennas, the OFDM signal is spatially multiplexed, OFDM signals to different from each transmit antenna In the receiver, signal separation / detection of N T OFDM signals is performed from N R received signals.
従来のMIMO−OFDMの送信機の構成を図10に示す。図10に示されるように、従来のMIMO−OFDMの送信機では、まず、情報ビット系列は、NT個の系列に分割された後、それぞれ誤り訂正符号化・インターリーブされ、OFDM変調器によりNサブキャリアのOFDM信号が生成される。次に、OFDM信号は各サブキャリアにおける変調信号をIFFTにより時間信号に変換し、さらに、その時間信号の後半の一部をGIとして時間信号の前半に付加することで生成される。IFFTにより生成される時間信号とGIを合わせてOFDMシンボルとも呼ばれ、パケットは複数のOFDMシンボルから構成されている。これらのOFDM信号は帯域制限のために波形整形された後、RF周波数帯へ周波数変換されて各送信アンテナから送信される。 The configuration of a conventional MIMO-OFDM transmitter is shown in FIG. As shown in FIG. 10, in a conventional MIMO-OFDM transmitter, first, an information bit sequence is divided into N T sequences, each of which is error-correction-encoded and interleaved, and N OFDM by an OFDM modulator. A subcarrier OFDM signal is generated. Next, the OFDM signal is generated by converting the modulated signal in each subcarrier into a time signal by IFFT, and adding a part of the latter half of the time signal as GI to the first half of the time signal. A time signal generated by IFFT and a GI are collectively called an OFDM symbol, and a packet is composed of a plurality of OFDM symbols. These OFDM signals are waveform-shaped for band limitation, and then frequency-converted to an RF frequency band and transmitted from each transmitting antenna.
従来のMIMO−OFDMの受信機の構成を図11に示す。図11に示されるように、従来のMIMO−OFDMの受信機では、まず、各アンテナで受信された受信信号は送信機の波形整形フィルタと同様な整合フィルタを通過し、タイミング再生が行われる。次に、そのタイミングよりGIを除去した後、FFTによりN本のサブキャリア信号に変換され、OFDM信号の性質からN本のサブキャリア信号は互いに直交するので、各サブキャリア毎にNR個の受信信号からNT個の信号を最尤検出器により検波し、検波信号を出力する。なお、サブキャリア信号とは、受信信号や受信信号を線形合成した合成信号がFFTにより周波数領域における各サブキャリアの信号に変換された信号のことを言う。各サブキャリアの検波信号は送信信号系列毎にシリアルパラレル変換され、デインターリーブ後に復号され、全系列が再び統合される。最近のMIMO−OFDMに関連する技術は、非特許文献1〜非特許文献7に開示されている。
The configuration of a conventional MIMO-OFDM receiver is shown in FIG. As shown in FIG. 11, in a conventional MIMO-OFDM receiver, first, the received signal received by each antenna passes through a matched filter similar to the waveform shaping filter of the transmitter, and timing recovery is performed. Next, after removing the GI from the timing, is converted into sub-carrier signals of the N by FFT, since the sub-carrier signals of the N from the nature of the OFDM signal are orthogonal to each other, N R number of each sub-carrier NT signals from the received signal are detected by a maximum likelihood detector, and a detection signal is output. Note that the subcarrier signal is a signal obtained by converting a received signal or a synthesized signal obtained by linearly synthesizing the received signal into a signal of each subcarrier in the frequency domain by FFT. The detection signal of each subcarrier is serial-parallel converted for each transmission signal sequence, decoded after deinterleaving, and all sequences are integrated again. Technologies related to recent MIMO-OFDM are disclosed in
従来のMIMO−OFDMの受信機は大別すると、(I)各送信アンテナからの送信信号を個々に抽出する線形合成タイプ(例えば、非特許文献2、 非特許文献3、 非特許文献5、及び非特許文献6を参照する)、(II)各受信信号からレプリカ信号を差し引くことで尤度を計算し、信号判定を行う最尤推定タイプ(例えば、非特許文献1、非特許文献2、非特許文献4及び非特許文献6を参照する)に分類することができる。
Conventional MIMO-OFDM receivers can be broadly classified as follows: (I) A linear synthesis type (for example, Non-Patent
最尤推定タイプのMIMO−OFDMの受信機は、線形合成タイプのと比べて演算量が増えるものの、優れた誤り率特性を有するが、図12に示されるような、同一チャネル干渉(CCI)が存在するMIMO−OFDMシステムは想定しておらず、隣接セルなどからのCCIにより伝送特性は大幅に劣化すると考えられる。しかし、発明者が知る限りではCCIを抑圧するMIMO−OFDM受信方式については今まで検討が行われていない。そもそもCCI環境ではMIMO伝送を止め、単一のOFDM信号を伝送し、複数の受信アンテナをアダプティアレーとして動作させることで、例えば非特許文献7に開示されたようなCCIを抑圧する手法は既に提案されているが、この手法はMIMO-OFDM受信方式に関する技術ではない。 The maximum likelihood estimation type MIMO-OFDM receiver has an excellent error rate characteristic although the calculation amount is increased as compared with the linear combination type, but the co-channel interference (CCI) as shown in FIG. The existing MIMO-OFDM system is not assumed, and it is considered that the transmission characteristics are significantly deteriorated by CCI from a neighboring cell or the like. However, as far as the inventor knows, no study has been made on a MIMO-OFDM reception system for suppressing CCI. In the first place, there is already a technique for suppressing CCI as disclosed in Non-Patent Document 7, for example, by stopping MIMO transmission, transmitting a single OFDM signal, and operating a plurality of receiving antennas as an adaptive array. Although proposed, this technique is not a technique related to the MIMO-OFDM reception system.
また、特許文献1では、OFDM方式においてCCIとガードインターバルを超えるマルチパス遅延波による干渉を抑圧する技術と、MIMO−OFDM方式において後者の干渉を抑圧する技術について開示されているが、MIMO−OFDM方式において両干渉を抑圧する技術については、何の示唆も開示も一切されていない。
従来のMIMO−OFDM受信方式では、図12のようにCCIが存在する環境は想定しておらず、CCIが存在するとその伝送特性は大幅に劣化するという問題があった。それは従来のMIMO-OFDM方式では、送信アンテナ数分の信号を空間多重して受信機内でそれらの信号を分離して検波を行うので、検波器の干渉に対する耐性が低いためである。また、CCI環境では受信機内で行われるタイミング再生の精度が劣化するため、タイミングに誤差が生じる可能性が大きい。従って、タイミングに誤差が生じると、フーリエ変換区間に過去や未来のOFDMシンボルが漏れ込むため、符号干渉干渉(ISI)及びその漏れ込みにより現在のOFDMシンボルがフーリエ変換区間よりも短くなることによるキャリア間干渉(ICI)が発生する。すなわち、ISIやICIによって伝送特性の更なる劣化を引き起こす問題が発生してしまう。また、CCI環境において、所望信号のGIを超えるマルチパス遅延が到来する場合にもISIとICIが発生するため、同様に伝送特性は劣化するという問題が発生する。さらに、CCI環境では信号分離・検出に必要な所望信号のチャネル応答を推定するのが困難である。これはCCIによって所望信号が干渉に埋もれてしまうので低SNR環境となり、チャネル推定の推定精度が著しく劣化するためである。そもそもCCI環境ではMIMO伝送を止め、単一のOFDM信号を伝送し、複数の受信アンテナをアダプティアレーとして動作させることでCCIを抑圧し高信頼化が実現できるが、そのようにした場合には、伝送速度が通常のMIMO−OFDM方式の伝送速度の1/NTに低下してしまうという問題が発生する。 The conventional MIMO-OFDM reception system does not assume an environment in which CCI exists as shown in FIG. 12, and there is a problem that transmission characteristics are significantly deteriorated if CCI exists. This is because in the conventional MIMO-OFDM system, signals corresponding to the number of transmission antennas are spatially multiplexed, and these signals are separated and detected in the receiver, so that the detector is less resistant to interference. In addition, in the CCI environment, the accuracy of timing reproduction performed in the receiver deteriorates, so that there is a high possibility that an error occurs in timing. Therefore, when an error occurs in timing, since past and future OFDM symbols leak into the Fourier transform section, code interference interference (ISI) and carrier due to the leakage of the current OFDM symbol shorter than the Fourier transform section. Interference (ICI) occurs. That is, the problem of causing further deterioration of transmission characteristics due to ISI or ICI occurs. Further, in the CCI environment, when a multipath delay exceeding the GI of the desired signal arrives, ISI and ICI are generated, so that the transmission characteristic is similarly deteriorated. Furthermore, it is difficult to estimate the channel response of a desired signal necessary for signal separation / detection in a CCI environment. This is because a desired signal is buried in interference due to CCI, resulting in a low SNR environment, and the estimation accuracy of channel estimation is significantly degraded. In the first place, in CCI environment, MIMO transmission is stopped, a single OFDM signal is transmitted, and a plurality of receiving antennas are operated as an adaptive array, so that CCI can be suppressed and high reliability can be realized. Therefore, there arises a problem that the transmission rate is reduced to 1 / NT of the transmission rate of the normal MIMO-OFDM system.
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、MIMO−OFDM方式において同一チャネル干渉と、タイミング再生の誤差やGIを超えるマルチパス遅延波によって発生する干渉とを抑圧すると共に、チャネル推定の推定精度の劣化により生じる伝送品質の劣化を補償することが可能で、且つ常に高速信号伝送を実現できるようにした、高精度タイミング再生を備えたMIMO−OFDM受信方式及び受信機を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to suppress co-channel interference and interference generated by multipath delay waves exceeding GI and timing recovery error in the MIMO-OFDM system. In addition, it is possible to compensate for the degradation of transmission quality caused by the degradation of estimation accuracy of channel estimation, and to achieve high-speed signal transmission at all times, and the MIMO-OFDM reception system with high-accuracy timing recovery and reception Is to provide a machine.
本発明は、高精度タイミング再生を備えたMIMO−OFDM受信方式及び受信機に関し、本発明の上記目的は、NT(NTは正の整数)個の相異なる誤り訂正符号化されたOFDM信号をNR(NRは正の整数)本のアンテナで受信した受信信号からタイミングを再生するタイミング再生処理と、前記受信信号を白色化し合成信号を出力するL(Lは正の整数)個の線形合成処理と、前記合成信号をサブキャリア信号に変換するL個のフーリエ変換処理と、前記サブキャリア信号を用いて尤度計算を行い、検波信号を出力する信号検出処理と、前記検波信号をデインターリーブして誤り訂正復号するNT個の誤り訂正復号処理と、前記線形合成処理及び前記信号検出処理で用いるパラメータを一括して推定するパラメータ推定処理と、上記各処理の一部または全部を繰り返して行う繰り返し制御処理とから構成されるようにすることによって達成される。 The present invention relates to a MIMO-OFDM reception system and receiver with high-precision timing recovery, and the above object of the present invention is to provide N T (N T is a positive integer) different error correction coded OFDM signals. N R (N R is a positive integer) timing recovery processing for recovering timing from received signals received by antennas, and L (L is a positive integer) number of white signals to output the synthesized signal A linear synthesis process, L Fourier transform processes for converting the synthesized signal into a subcarrier signal, a signal detection process for performing a likelihood calculation using the subcarrier signal and outputting a detection signal, and the detection signal NT error correction decoding processing that performs error correction decoding by deinterleaving, parameter estimation processing that collectively estimates parameters used in the linear synthesis processing and the signal detection processing, This is achieved by comprising a repetitive control process in which a part or all of the process is repeated.
さらに、本発明の上記目的は、前記タイミング再生処理として、前記受信信号と既知なプリアンブル信号との相互相関や前記受信信号の自己相関により仮タイミング候補を検出し、前記仮タイミング候補毎に前記パラメータ推定処理を行い、推定された重み係数を用いて前記線形合成処理で出力された前記合成信号とそのレプリカの誤差が最小となる前記仮タイミング候補をタイミングとするか、または、前記仮タイミング候補の内で最も確からしい候補においてタップ数を増やして前記パラメータ推定処理を行い、推定された各タップの重み係数の大きさにより前記パラメータ推定処理に必要なタップ数の決定と仮タイミングを補正してタイミングの再生を行うか、または、上記二つのタイミング再生処理を行うようにすることにより、或いは、前記線形合成処理として、前記受信信号をフィルタリングする分数間隔トランスバーサルフィルタとその出力を合成する合成器とを用いて、前記パラメータ推定処理で推定された分数間隔トランスバーサルフィルタの重み係数で前記受信信号の線形合成を行うようにすることにより、或いは、前記フーリエ変換処理として、前記合成信号のガードインターバル成分を前記タイミング再生処理から得られた前記タイミングにより除去してフーリエ変換を行うか、または、フーリエ変換の開始位置によって変化する所望信号の電力と発生する干渉の電力の比を前記パラメータ推定処理から得られるチャネル応答の推定値から計算し、前記電力比が最大となる位置でフーリエ変換を行うか、または、計算された前記電力比が最大になる位置において範囲の異なった二つのフーリエ変換を行って同相合成するかによって、前記合成信号をサブキャリア信号に変換するようにすることにより、或いは、前記信号検出処理として、L個のサブキャリア信号に対して、前記チャネル応答の推定値をフーリエ変換して導出された伝達関数を用いてレプリカ信号を生成し、前記サブキャリア信号と前記レプリカ信号の差の絶対値2乗値をメトリックとして最尤推定を行い、さらに、繰り返し制御時は、前記誤り訂正復号処理の出力である符号化されたビットの対数尤度比を帰還して事前情報として用いて最大事後確率推定を行うか、または、前記伝達関数を用いてL個のサブキャリア信号からNT個の信号を分離する線形処理や、信頼度の順番に信号分離と干渉キャンセルを行う順次復号を行うかによって検波信号を出力する処理を行うようにすることにより、或いは、前記誤り訂正復号処理として、サブキャリア数分の前記検波信号をパラレルシリアル変換し、デインターリーブし、ソフト入力・ソフト出力の誤り訂正復号を行い、情報ビットと符号化されたビットの対数尤度比を出力し、前記情報ビットの対数尤度比により受信ビット系列を決定する処理を行うようにすることにより、或いは、前記パラメータ推定処理として、前記分数間隔トランスバーサルフィルタの重み係数ならびに前記信号検出処理に用いるチャネル応答を一括して、前記合成信号とプリアンブル信号を用いて生成される合成信号のレプリカとの差の絶対値2乗値が最小になるように最小2乗法により推定するか、または、前記受信信号とプリアンブル信号を要素に持つベクトルの自己相関行列の固有値および固有ベクトルにより推定するようにすることにより、或いは、前記繰り返し制御処理として、前記受信ビット系列に対して巡回符号による誤り検出を行い、誤りが検出されなかった場合には受信処理を終了し、誤りが検出された場合には、前記符号化されたビットの対数尤度比、または、それから計算されるサブキャリア信号の期待値を用いて、上記各処理の一部または全部を再度行い、一連の処理をさらに繰り返して行うようにすることにより、或いは、前記フーリエ変換処理と前記信号検出処理として、前記合成信号に対して、前記フーリエ変換処理を含んだ信号分離を行う線形処理によりNT個の信号を分離し、前記検波信号を出力する離散フーリエ変換・信号分離線形処理を行うか、または、前記繰り返し制御時は、前記合成信号から所望サブキャリア信号成分をレプリカ減算によって抽出し、前記フーリエ変換処理を含んだ線形処理によりその抽出された信号を合成して、前記検波信号を出力するターボ等化処理を行うようにすることにより、或いは、前記パラメータ推定処理を行い、推定された重み係数を用いて前記線形合成処理で出力された前記合成信号とそのレプリカの誤差と、前記受信信号と前記線形合成処理を行わないで前記受信信号に対して前記パラメータ推定処理を行い、前記チャネル応答の推定値で生成された受信信号のレプリカとの誤差とを比較して、後者の上記誤差が小さい場合には前記線形合成処理を行わないようにすることによってより効果的に達成される。 Furthermore, the object of the present invention is to detect a temporary timing candidate based on a cross-correlation between the received signal and a known preamble signal or an autocorrelation of the received signal as the timing recovery process, and the parameter for each temporary timing candidate. The estimation process is performed, and the provisional timing candidate that minimizes the error between the composite signal output in the linear composition process using the estimated weighting coefficient and its replica is used as a timing, or the provisional timing candidate In the most probable candidates, the number of taps is increased and the parameter estimation process is performed. The number of taps necessary for the parameter estimation process is determined and the provisional timing is corrected according to the estimated weighting factor of each tap. Or by performing the above two timing reproduction processes, or Using the fractional interval transversal filter that filters the received signal and the combiner that synthesizes the output as the linear synthesis processing, using the weight coefficient of the fractional interval transversal filter estimated in the parameter estimation processing. By performing linear synthesis of the received signal, or as the Fourier transform process, the guard interval component of the synthesized signal is removed by the timing obtained from the timing reproduction process, or Fourier transform is performed, or The ratio of the power of the desired signal that changes depending on the starting position of the Fourier transform and the power of the generated interference is calculated from the estimated value of the channel response obtained from the parameter estimation process, and the Fourier transform is performed at the position where the power ratio becomes maximum. Or where the calculated power ratio is maximized Then, by performing two Fourier transforms with different ranges and performing in-phase synthesis, by converting the synthesized signal into a subcarrier signal, or as the signal detection processing, for L subcarrier signals Then, a replica signal is generated using a transfer function derived by Fourier transforming the estimated value of the channel response, and maximum likelihood estimation is performed using an absolute value square value of a difference between the subcarrier signal and the replica signal as a metric. Further, at the time of iterative control, the log posterior likelihood ratio of the coded bit that is the output of the error correction decoding process is fed back and used as a priori information to perform maximum posterior probability estimation, or the transfer function performs linear processing for separating the N T signals, sequentially decodes perform interference cancellation and turn signal separation reliability of L sub-carrier signals using a By performing a process of outputting a detection signal according to the above, or as the error correction decoding process, the detection signals corresponding to the number of subcarriers are parallel-serial converted, deinterleaved, and error correction of software input / soft output is performed. Decoding, outputting a log likelihood ratio between the information bits and the coded bits, and performing a process of determining a received bit sequence based on the log likelihood ratio of the information bits, or the parameter estimation As a process, the weighting factor of the fractionally spaced transversal filter and the channel response used for the signal detection process are collectively calculated, and the square of the absolute value of the difference between the synthesized signal and the replica of the synthesized signal generated using the preamble signal The value is estimated by the least square method so that the value is minimized, or the received signal and the preamble signal are An error is detected by a cyclic code for the received bit sequence as an estimation based on the eigenvalue and eigenvector of the vector autocorrelation matrix of the element, or as the iterative control process, and no error is detected. In this case, the reception process is terminated, and when an error is detected, the log likelihood ratio of the coded bits or the expected value of the subcarrier signal calculated therefrom is used. A signal including the Fourier transform process for the synthesized signal by performing part or all again and repeating the series of processes, or as the Fourier transform process and the signal detection process Whether to perform discrete Fourier transform / signal separation linear processing for separating NT signals by linear processing for separation and outputting the detection signal Alternatively, during the repetitive control, a desired subcarrier signal component is extracted from the combined signal by replica subtraction, and the extracted signals are combined by linear processing including the Fourier transform processing, and the detection signal is output. Or performing the parameter estimation process, and using the estimated weighting factor, the synthesized signal output by the linear synthesis process and its replica error, and the reception Performing the parameter estimation process on the received signal without performing the linear synthesis process and comparing the error with the replica of the received signal generated with the estimated value of the channel response, This is achieved more effectively by not performing the linear synthesis process when the value is small.
要するに、本発明では、NT個の相異なる誤り訂正符号化されたOFDM信号をNR本のアンテナで受信し、CCI環境でも動作するタイミング再生処理によりタイミングを再生し、そのタイミングから受信信号を白色化するL個のトランスバーサルフィルタでの線形合成処理でCCIを抑圧し、合成信号を出力する。次に、その合成信号に対してGIの除去、フーリエ変換を行ってサブキャリア信号に変換する。さらに、各サブキャリアにおいて推定された伝達関数を用いて尤度計算を行い、NT本分の信号検出処理が行われ、その出力はデインターリーブ後に誤り訂正復号されるようにしている。 In short, in the present invention, N T different OFDM signals that have been subjected to error correction coding are received by N R antennas, and timing is recovered by timing recovery processing that also operates in the CCI environment. CCI is suppressed by linear synthesis processing with L transversal filters to be whitened, and a synthesized signal is output. Next, GI removal and Fourier transform are performed on the combined signal to convert it into a subcarrier signal. Further, likelihood calculation is performed using the transfer function estimated in each subcarrier, NT signal detection processing is performed, and the output is subjected to error correction decoding after deinterleaving.
また、本発明では、線形合成処理と信号検出処理で用いるパラメータは一括して推定される。具体的に、線形合成処理により受信信号を合成した合成信号と、送受信で既知なプリアンブル信号とチャネル応答の推定値の内積で生成される合成信号のレプリカとの差の絶対値2乗値が最小になるように最小2乗法によりパラメータ推定を行うか、または、受信信号とプリアンブル信号を要素に持つベクトルの自己相関行列の固有値および固有ベクトルによりパラメータ推定を行うようにしている。 In the present invention, the parameters used in the linear synthesis process and the signal detection process are estimated collectively. Specifically, the absolute square value of the difference between the synthesized signal obtained by synthesizing the received signal by the linear synthesis process and the replica of the synthesized signal generated by the inner product of the preamble signal known by transmission and reception and the estimated value of the channel response is minimized. The parameter is estimated by the least square method so as to satisfy the above, or the parameter is estimated by the eigenvalue and eigenvector of the autocorrelation matrix of the vector having the received signal and the preamble signal as elements.
さらに、本発明では、復号された結果において誤りが検出された際には、上記処理の一部または全部を繰り返す処理が行われるようにしている。その際、復号器の出力である符号化されたビットの対数尤度比から計算できるサブキャリア信号の期待値をフィードバックさせて各処理が行われる。また、CCIが抑圧された合成信号から任意の送信アンテナの所望サブキャリア信号をレプリカ減算によって抽出し、フーリエ変換処理を含んだ線形処理によりその信号成分を合成して、符号化されたビットの対数尤度比を出力するターボ等化処理を行う。この処理は時間領域の合成信号に対して直接的にレプリカ減算を行うため、GIを超えるマルチパス遅延が到来する場合に発生するISIとICIを除去することができる。 Furthermore, in the present invention, when an error is detected in the decoded result, a process for repeating a part or all of the above process is performed. At that time, each process is performed by feeding back the expected value of the subcarrier signal that can be calculated from the log likelihood ratio of the encoded bits, which is the output of the decoder. In addition, a desired subcarrier signal of an arbitrary transmitting antenna is extracted by replica subtraction from the combined signal in which CCI is suppressed, and the signal component is combined by linear processing including Fourier transform processing, and the logarithm of the encoded bit A turbo equalization process that outputs a likelihood ratio is performed. Since this processing directly performs replica subtraction on the synthesized signal in the time domain, it is possible to remove ISI and ICI that occur when multipath delay exceeding GI arrives.
本発明では上記手段によって、以下のような高信頼なMIMO−OFDM伝送が可能となる。
・線形合成処理によりCCIを抑圧することができる
・CCI環境において高精度なタイミング再生が行える
・CCI環境においてパラメータ推定が良好に行える
・CCI環境において伝送速度を落とさずに高信頼な高速伝送を維持することができる
・誤り訂正処理との連携による繰り返し処理により受信電力が低い場合にも良好な伝送特性を実現することができる
・CCI環境においてGIを超えるマルチパス遅延が到来する場合に発生する干渉を除去することができる
In the present invention, the above-described means enables the following highly reliable MIMO-OFDM transmission.
-CCI can be suppressed by linear synthesis processing-High-accuracy timing reproduction can be performed in the CCI environment-Parameter estimation can be performed well in the CCI environment-Reliable high-speed transmission can be maintained in the CCI environment without reducing the transmission speed Can achieve good transmission characteristics even when received power is low due to repetitive processing in cooperation with error correction processingInterference that occurs when multipath delay exceeding GI arrives in CCI environment Can be removed
本発明に係る高精度タイミング再生を備えたMIMO−OFDM受信方式及び受信機によれば、同一チャネル干渉やガードインターバルを超えるマルチパス遅延波による干渉を抑圧でき、タイミング同期の誤差を補正でき、高信頼なMIMO−OFDM受信方式を実現することができるという優れた効果を奏する。 According to the MIMO-OFDM reception system and receiver with high-accuracy timing recovery according to the present invention, it is possible to suppress co-channel interference and interference due to multipath delay waves exceeding the guard interval, and to correct timing synchronization errors. There is an excellent effect that a reliable MIMO-OFDM reception system can be realized.
具体的には、無線LANなどのシステムでは無免許制のため、限られた周波数帯域で複数のアクセスポイントを空間的に配置する状況が想定される。MIMO−OFDM方式を用いたこれらのシステムでは、他のアクセスポイントやユーザ端末からの干渉により、伝送特性が劣化し、状況によっては通信できない場合があると考えられる。特に、無線LANではユーザ端末が静止して使用しているケースが多くなるので、通信状況を改善する可能性が低下する。そのため、干渉を抑圧できる受信方式が重要になってくると考えられる。従って、同一チャネル干渉を除去できるといった優れた効果を有する本発明は、無線LANなどのシステムに対して非常に有用であることが言うまでもない。 Specifically, since a system such as a wireless LAN is unlicensed, a situation is assumed in which a plurality of access points are spatially arranged in a limited frequency band. In these systems using the MIMO-OFDM scheme, it is considered that transmission characteristics deteriorate due to interference from other access points and user terminals, and communication may not be possible depending on the situation. In particular, in a wireless LAN, there are many cases in which a user terminal is stationary and used, so that the possibility of improving the communication status decreases. Therefore, it is considered that a reception method that can suppress interference becomes important. Therefore, it goes without saying that the present invention having an excellent effect of eliminating co-channel interference is very useful for a system such as a wireless LAN.
また、無線LANのサービス範囲を広くすると、ガードインターバルを超えるマルチパス遅延波により発生する干渉により同様に伝送特性の劣化が起こる。本発明に係る高精度タイミング再生を備えたMIMO−OFDM受信機は、同一チャネル干渉とガードインターバルを超えるマルチパス遅延波の両方が存在した場合にも、良好な動作が可能な受信機であるため、高信頼なMIMO−OFDM受信方式を実現することができる。 Further, when the service range of the wireless LAN is widened, transmission characteristics are similarly deteriorated due to interference generated by multipath delay waves exceeding the guard interval. The MIMO-OFDM receiver with high-precision timing recovery according to the present invention is a receiver that can operate satisfactorily even when both co-channel interference and multipath delay waves exceeding the guard interval exist. A highly reliable MIMO-OFDM reception system can be realized.
すなわち、本発明によれば、以下のように、
・線形合成処理によりCCIを抑圧することができる
・CCI環境において高精度なタイミング再生が行える
・CCI環境においてパラメータ推定が良好に行える
・CCI環境において伝送速度を落とさずに高信頼な高速伝送を維持することができる
・誤り訂正処理との連携による繰り返し処理により受信電力が低い場合にも良好な伝送特性を実現することができる
・CCI環境においてGIを超えるマルチパス遅延が到来する場合に発生する干渉を除去することができる
という優れた効果を奏し得る。
That is, according to the present invention, as follows:
-CCI can be suppressed by linear synthesis processing-High-accuracy timing reproduction can be performed in the CCI environment-Parameter estimation can be performed well in the CCI environment-Reliable high-speed transmission can be maintained in the CCI environment without reducing the transmission speed Can achieve good transmission characteristics even when received power is low due to repetitive processing in cooperation with error correction processingInterference that occurs when multipath delay exceeding GI arrives in CCI environment It is possible to obtain an excellent effect that can be removed.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示している。本発明の特徴とするところは図1に示す如く、NR本のアンテナで受信した受信信号からタイミングを再生するタイミング再生器と、上記受信信号を白色化し、合成信号を出力するL個の線形合成器と、上記合成信号をサブキャリア信号に変換するL個のフーリエ変換器と、上記サブキャリア信号を用いて尤度計算を行い、検波信号を出力する信号検出器と、上記検波信号を誤り訂正復号するNT個の誤り訂正復号器と、線形合成器と信号検出器で用いるパラメータを一括して推定するパラメータ推定器と、上記処理の一部、または全部を繰り返して行う繰り返し制御器とから構成された点にある。 FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. As shown in FIG. 1, the features of the present invention are a timing regenerator for recovering timing from received signals received by NR antennas, and L linearities for whitening the received signal and outputting a synthesized signal. A combiner, an L number of Fourier transformers that convert the combined signal into a subcarrier signal, a signal detector that performs likelihood calculation using the subcarrier signal and outputs a detected signal, and an error in the detected signal NT error correction decoders that perform correction decoding, a parameter estimator that collectively estimates parameters used in the linear synthesizer and the signal detector, and a repetitive controller that repeatedly performs part or all of the above processing It is in the point comprised from.
本発明に係るMIMO−OFDM受信方式および受信機についての実施例を具体的に説明する。なお、ここではNT個の相異なる誤り訂正符号化されたOFDM信号をNR本のアンテナで受信するMIMO−OFDMの伝送系を考える。 Embodiments of a MIMO-OFDM reception system and a receiver according to the present invention will be specifically described. Here, consider a MIMO-OFDM transmission system that receives N T different OFDM signals subjected to error correction coding using N R antennas.
本発明における同一チャネル干渉が抑圧できるMIMO−OFDM受信機の構成を図1のブロック図に示す。本発明のMIMO−OFDM受信機は、まず、タイミング再生器により受信信号と既知なプリアンブル信号との相互相関や上記受信信号の自己相関により仮タイミング候補を検出する。次に、仮タイミング候補に基づいてパラメータ推定が行われる。パラメータ推定は、プリアンブル信号とチャネル応答の推定値の内積で生成される合成信号のレプリカと、分数間隔トランスバーサルフィルタで受信信号を線形合成した合成信号の差の絶対値2乗値が最小になるように最小2乗法により行われる。または、プリアンブル信号と受信信号をベクトルとして、そのベクトルの自己相関行列の固有値および固有ベクトルによりパラメータ推定を行う。パラメータ推定では、トランスバーサルフィルタの重み係数ならびにチャネル応答が一括して推定される。また、タイミング再生器では、タイミング候補毎にパラメータ推定を行い、最も上記合成信号とレプリカの誤差が最小になるタイミングで受信処理を行うか、または、フィルタのタップ数を増やしたトランスバーサルフィルタによりパラメータ推定を行い、推定された各タップの重み係数の大きさにより、パラメータ推定に必要な最小タップ数の決定やタイミングの誤差の補正を行う。 The configuration of a MIMO-OFDM receiver capable of suppressing co-channel interference in the present invention is shown in the block diagram of FIG. The MIMO-OFDM receiver according to the present invention first detects a temporary timing candidate based on a cross-correlation between a received signal and a known preamble signal and an autocorrelation of the received signal by a timing regenerator. Next, parameter estimation is performed based on the temporary timing candidates. In parameter estimation, the absolute value square value of the difference between the replica of the synthesized signal generated by the inner product of the preamble signal and the estimated value of the channel response and the synthesized signal obtained by linearly synthesizing the received signal with the fractional interval transversal filter is minimized. Thus, the least square method is used. Alternatively, using the preamble signal and the received signal as vectors, parameter estimation is performed using the eigenvalues and eigenvectors of the autocorrelation matrix of the vectors. In the parameter estimation, the weighting coefficient and channel response of the transversal filter are collectively estimated. In the timing regenerator, parameter estimation is performed for each timing candidate, and reception processing is performed at a timing at which the error between the combined signal and the replica is minimized, or a parameter is obtained by a transversal filter with an increased number of filter taps. The estimation is performed, and the minimum number of taps necessary for parameter estimation is determined and the timing error is corrected based on the estimated weighting factor of each tap.
次に、受信信号は分数間隔トランスバーサルフィルタにおいてパラメータ推定で求めた重み係数により線形合成される。そして、合成信号からOFDM信号のガードインターバル成分を除去後にFFTを行い、各サブキャリアにおいて最尤検出器により各アンテナで送信された信号のビットの対数尤度比を出力する。また、信号検出処理として、ガードインターバルも含めた合成信号に対して任意の送信アンテナから送信された所望サブキャリアの合成信号のみを抽出するため、所望サブキャリア以外の合成信号のレプリカを生成し合成信号から除去した後、線形処理により所望サブキャリアの信号のみをフーリエ変換・合成して対数尤度比に変換するターボ等化処理を用いることができる。ただし、この処理では全ビットの対数尤度比が必要なため、繰り返し制御時のみしか用いられず、初回は線形処理のみで合成信号を処理する。 Next, the received signal is linearly synthesized by a weighting factor obtained by parameter estimation in a fractional interval transversal filter. Then, FFT is performed after removing the guard interval component of the OFDM signal from the combined signal, and the log likelihood ratio of the bit of the signal transmitted from each antenna by the maximum likelihood detector is output in each subcarrier. Also, as signal detection processing, only the desired subcarrier composite signal transmitted from any transmitting antenna is extracted from the composite signal including the guard interval, so that a composite signal replica other than the desired subcarrier is generated and combined. After removing from the signal, turbo equalization processing can be used in which only the signal of the desired subcarrier is subjected to Fourier transform and synthesis by linear processing and converted to a log likelihood ratio. However, since this process requires a log likelihood ratio of all bits, it is used only during repetitive control, and the synthesized signal is processed only by linear processing for the first time.
出力されたビットの対数尤度比はデインターリーブ後に、MAP復号され、情報ビットの対数尤度比と符号化されたビットの対数尤度比が出力され、情報ビットの対数尤度比の正負から受信ビットが決定され、物理レイヤーにおけるパケットが再生される。ただし、その際、繰り返し制御器において受信ビットに対して巡回符号によるパケット誤り検出が行われ、誤りが無かった場合には次のパケットを受信するまでアイドル状態となる。誤りがあった場合には、符号化されたビットの対数尤度比を最尤検出器に帰還して事前情報として用いることで最大事後確率推定が行われ、符号化されたビットの対数尤度比を出力する。また、符号化されたビットの対数尤度比からサブキャリア信号の期待値を生成し、それを用いてタイミング再生やパラメータ推定を再度行い、精度を向上することも可能である。これら一連の受信処理の全部または一部を繰り返して行う。また、繰り返し制御器によって受信処理の繰り返し回数やその繰り返しの停止などの制御が行われる。 The log likelihood ratio of the output bit is MAP decoded after deinterleaving, and the log likelihood ratio of the information bit and the log likelihood ratio of the encoded bit are output. The received bit is determined and the packet in the physical layer is played back. At that time, however, the packet error detection is performed on the received bits by the cyclic code in the repetitive controller, and if there is no error, the idle state is kept until the next packet is received. If there is an error, the log a likelihood ratio of the encoded bits is estimated by using the log likelihood ratio of the encoded bits as feedback information to the maximum likelihood detector. Output the ratio. It is also possible to improve the accuracy by generating an expected value of the subcarrier signal from the logarithmic likelihood ratio of the encoded bits, and performing timing reproduction and parameter estimation again using the expected value. All or part of the series of reception processing is repeated. In addition, the repeat controller controls the number of times the reception process is repeated and stops the repetition.
なお、本発明のMIMO−OFDM受信方式および受信機では、NT、NRは正の整数であり、1を含むため、NT=1の時はOFDM方式に関する受信方式および受信機と考えられ、本発明の技術範囲としてはOFDM方式についても含んでいることは言うまでもない。 Note that in the MIMO-OFDM reception system and receiver of the present invention, N T and N R are positive integers and include 1, so that when N T = 1, it is considered a reception system and receiver related to the OFDM system. Needless to say, the technical scope of the present invention includes the OFDM system.
以上の基本動作について数式を用いて更に詳細に説明する。まず、MIMO−OFDMの信号モデルを簡単に説明し、その後、本発明の説明を行う。 The above basic operation will be described in more detail using mathematical expressions. First, a MIMO-OFDM signal model will be briefly described, and then the present invention will be described.
図10に想定しているMIMO−OFDMの送信機の構成を示す。まず、情報ビット系列はNT個の系列に分けられた後、それぞれOFDM変調器に入力されOFDM信号が生成される。これらのOFDM信号は帯域制限のため、波形整形された後、RF周波数帯へ周波数変換されてNT本の送信アンテナから送信される。第1ユーザの第k(1≦k≦NT)送信アンテナにおけるOFDM信号は、FFT及びIFFTの周期をTF、GIをTGとすると、サブキャリア数NのOFDMシンボルのシンボル長TSはTS=TF+TGとなる。また、サンプリング間隔ΔtはΔt=TF/Nとなる。したがって、第k送信アンテナの時刻mΔt(iTs≦mΔt<(i+1)Ts)におけるOFDM信号sk(m)は FIG. 10 shows the configuration of the assumed MIMO-OFDM transmitter. First, the information bit sequence is divided into NT sequences and then input to an OFDM modulator to generate an OFDM signal. These OFDM signals are subjected to waveform shaping due to band limitation, and then frequency-converted to an RF frequency band and transmitted from NT transmission antennas. The OFDM signal at the k-th (1 ≦ k ≦ N T ) transmission antenna of the first user is defined as follows. The symbol length T S of the OFDM symbol of N subcarriers is N, where T F is the period of FFT and IFFT, and T G T S = T F + T G Further, the sampling interval Δt is Δt = TF / N. Therefore, the OFDM signal s k (m) at the time mΔ t (iTs ≦ mΔ t <(i + 1) Ts) of the k-th transmitting antenna is
となる。ここで、bkn(i)は第k送信アンテナ、第iシンボル、第n(0≦n≦N−1)サブキャリアにおける変調信号である。また、ΔGはΔG=TG/Δtで定義する整数であり、OFDMシンボルのシンボル番号iはii≦i≦ifとする。
It becomes. Here, b kn (i) is a modulated signal in the k-th transmission antenna, the i-th symbol, and the n-th (0 ≦ n ≦ N−1) subcarrier. Also, delta G is an integer defined in Δ G = T G / Δ t , symbol number i of the OFDM symbol is a i i ≦ i ≦ i f.
rl(t)を第l(1≦l≦NR)受信アンテナのベースバンドにおける受信信号とし、
はrl(t)を第l要素とするNR次元受信信号ベクトルとする。また、D波のマルチパスが到来し、伝搬路の時間変動は無視できるものとする。第k送信アンテナのd(1≦d≦D)パスの複素包絡線をhkd、その遅延時間と到来角をτkd及びφkdとする。このとき、
は
Let r l (t) be the received signal in the baseband of the l th (1 ≦ l ≦ N R ) receiving antenna;
Is an N R-dimensional received signal vector for the first l element r l (t). In addition, it is assumed that a D-wave multipath arrives and the time variation of the propagation path can be ignored. Let h kd be the complex envelope of the d (1 ≦ d ≦ D) path of the k-th transmitting antenna, and let τ kd and φ kd be its delay time and arrival angle. At this time,
Is
となる。ただし、Mi=ii(N+ΔG)、Mf=if(N+ΔG)−1である。ここで、ps(t)は送受信機における波形整形用フィルタの合成インパルス応答であり、コサインロールオフフィルタを仮定する。また、
は、到来角φの到来波に対するNR次元アンテナ応答ベクトルである。
は、他の(K−1)ユーザ分の信号を合成したNR次元干渉波ベクトルであり、CCI成分を表す。
は各受信アンテナの熱雑音信号を要素に持つNR次元雑音信号ベクトルである。
It becomes. However, M i = i i (N + Δ G ) and M f = i f (N + Δ G ) −1. Here, p s (t) is a combined impulse response of the waveform shaping filter in the transceiver, and a cosine roll-off filter is assumed. Also,
Is an NR- dimensional antenna response vector for an incoming wave with an arrival angle φ.
Is an NR- dimensional interference wave vector obtained by synthesizing signals for other (K-1) users, and represents a CCI component.
Is N R-dimensional noise signal vector having a thermal noise signal of each receiving antenna element.
上記数2の受信信号モデルを用いて以降の説明を行う。
The following description will be made using the received signal model of
線形合成処理について説明する。線形合成処理では、各受信アンテナにおける受信信号をフィルタリングし合成した信号を生成する白色化フィルタを分数間隔トランスバーサルフィルタで実現する。ここで、図1に示すように、線形合成器、フーリエ変換器、信号検出処理のレプリカ生成部とメトリック生成部を合わせて、ブランチメトリック生成器と呼び、本受信機はL個のブランチメトリック生成器で構成されている。このとき、サンプリング周期をΔ=Δt/η(η:正の整数)とすると、第lブランチメトリック生成器における合成信号yr(l,m)は The linear composition process will be described. In the linear synthesizing process, a whitening filter that generates a synthesized signal by filtering the received signals at each receiving antenna is realized by a fractional interval transversal filter. Here, as shown in FIG. 1, a linear synthesizer, a Fourier transformer, a replica generation unit of signal detection processing, and a metric generation unit are collectively referred to as a branch metric generator, and this receiver generates L branch metrics. It is composed of a vessel. At this time, if the sampling period is Δ = Δ t / η (η: positive integer), the combined signal y r (l, m) in the l-th branch metric generator is
となる。ここで、Hは複素共役転置を表し、Mは整数で、分数間隔トランスバーサルフィルタのタップ数は(2M+1)となる。また、
は
に乗算されるNR次元のフィルタの重み係数ベクトルであり、
と
は(2M+1)NR次元ベクトルとなる。
はパラメータ推定器によって推定される。
It becomes. Here, H represents a complex conjugate transpose, M is an integer, and the number of taps of the fractionally spaced transversal filter is (2M + 1). Also,
Is
NR dimensional filter weight coefficient vector multiplied by
When
Becomes a (2M + 1) N R- dimensional vector.
Is estimated by a parameter estimator.
信号検出処理について説明する。第lブランチメトリック生成器におけるyr(l,m)のレプリカ信号ys(l,m)を、遅延時間D0Δtまでの遅延波成分を第1ユーザの所望信号として考慮して以下のように表す。 The signal detection process will be described. The replica signal y s (l, m) of y r (l, m) in the l-th branch metric generator is expressed as follows by considering the delayed wave component up to the delay time D 0 Δt as the desired signal of the first user: It represents as follows.
これをベクトル表示すると
If you display this as a vector
となる。ここで、*は複素共役を表す。また、
と
はNT(D0+1)次元ベクトルであり、チャネル応答及びOFDM信号候補に対応する。したがって、フィルタの合成出力からレプリカ信号を減算したα(l,m)は
It becomes. Here, * represents a complex conjugate. Also,
When
Is an N T (D 0 +1) dimensional vector and corresponds to channel response and OFDM signal candidates. Therefore, α (l, m) obtained by subtracting the replica signal from the combined output of the filter is
と表すことができる。ここで、
と
は(2M+1)NR+NT(D0+1)次元ベクトルである。
It can be expressed as. here,
When
Is a (2M + 1) N R + N T (D 0 +1) dimensional vector.
本方式では、D0ΔtをGI長以下に設定し、下記数16に示すようにGIに相当するα(l,m)を除いてL個のブランチメトリックの合計として対数尤度関数
を生成する。
In this method, D 0 Δt is set to be equal to or less than the GI length, and the log likelihood function is calculated as the sum of L branch metrics except α (l, m) corresponding to GI as shown in the following equation (16).
Is generated.
上記数16のYl(i,n)は、
yr(l,m)
の離散フーリエ変換、すなわち、サブキャリア信号であり、また、上記数16のHl(k1,n)は第k1送信アンテナからの伝送路の伝達関数に相当し、下記数17、数18でそれぞれ表される。
Y l (i, n) in the above equation 16 is
y r (l, m)
Discrete Fourier transform, that is, a subcarrier signal, and H l (k 1 , n) in the above equation 16 corresponds to the transfer function of the transmission path from the k 1 th transmission antenna. Respectively.
上記数16の近似は、各シンボル区間でFFTを行い、周波数領域で最尤推定を行うことと等価になる。なお、
に関係する項は
The approximation of Equation 16 is equivalent to performing FFT in each symbol section and performing maximum likelihood estimation in the frequency domain. In addition,
The terms related to
だけであり、この項から{bkn(i)|1≦k≦NT}が信号判定できる。即ち、信号検出処理では、上記数19を最小にする
を選び、これを{bkn(i)|1≦k≦NT}の判定値とする最尤推定を行う。全てのサブキャリアについて上記処理を行い、L個のサブキャリア信号からNT個の送信信号が抽出される。
From this term, {b kn (i) | 1 ≦ k ≦ N T } can be determined as a signal. That is, in the signal detection process, the number 19 is minimized.
Is selected, and maximum likelihood estimation is performed using this as a determination value of {b kn (i) | 1 ≦ k ≦ N T }. The above processing is performed for all subcarriers, and NT transmission signals are extracted from L subcarrier signals.
実際には、対数尤度比を計算するため、以下のような処理を行う。{bkn(i)|1≦k≦K}を規定する符号化されたビットの集合をΘ、Θから符号化されたビットθpを除いた集合をΘpとする。このとき、θpの対数尤度比λpは以下のように計算できる。 Actually, the following processing is performed to calculate the log likelihood ratio. Assume that a set of coded bits defining {b kn (i) | 1 ≦ k ≦ K} is Θ, and a set obtained by removing the coded bits θ p from Θ is Θ p . At this time, the log likelihood ratio λ p of θ p can be calculated as follows.
この軟判定情報λpを検波信号として誤り訂正復号処理へ出力する。
The soft decision information λ p is output as a detection signal to the error correction decoding process.
繰り返し制御時では、誤り訂正復号器の出力である符号化されたビットの対数尤度比
を帰還して事前情報として用いて最大事後確率推定を以下のように行う。
During iterative control, the log-likelihood ratio of the coded bits that are the output of the error correction decoder
Is used as a priori information to estimate the maximum posterior probability as follows.
同様に、λpを検波信号として誤り訂正復号処理へ出力する。また、符号化されたビットの対数尤度比
を用いて、変調信号の構成ビットとその出現確率から変調信号の期待値を生成し、それを上記数19の信号候補
として用いることができ、計算量を削減することができる。
Similarly, output to the error correction decoding processing lambda p as the detection signal. Also, the log likelihood ratio of the encoded bits
Is used to generate the expected value of the modulation signal from the constituent bits of the modulation signal and the appearance probability thereof, and this is used as the signal candidate of Equation 19 above.
As a result, the amount of calculation can be reduced.
または、伝達関数Hl(k1,n)を用いてL個のサブキャリア信号Yl(i,n)からNT個の信号を分離するMMSEやZF(Zero Forcing)による線形処理や、信頼度の順番に信号分離と干渉キャンセルを行う順次復号(V−BLAST)を行うかによって、検波信号を出力する処理を行う。MMSEやZFによる線形処理については非特許文献2及び非特許文献5に、順次復号については非特許文献15に、それぞれ詳しく書かれている。
Alternatively, linear processing by MMSE or ZF (Zero Forcing) that separates NT signals from L subcarrier signals Y l (i, n) using the transfer function H l (k 1 , n), or reliability Depending on whether to perform sequential decoding (V-BLAST) to perform signal separation and interference cancellation in the order of the degree, processing to output a detection signal is performed. The linear processing by MMSE and ZF is described in detail in
誤り訂正復号処理について説明する。誤り訂正復号処理では信号検出器で計算された符号化されたビットの対数尤度比λpをデインタリーブし、事前情報として用いて、MAP復号が行われる。その際には、誤り訂正復号器は符号化されたビットと情報ビットの対数尤度比をMAP復号アルゴリズムで計算する。情報ビットの対数尤度比は受信ビット系列の決定に用いられ、符号化されたビットの対数尤度比はインタリーブされ、各サブキャリアにおける変調信号の期待値の生成や最大事後確率推定の事前情報として、繰り返し制御時に用いられる。 The error correction decoding process will be described. In the error correction decoding process, the log likelihood ratio λ p of the encoded bits calculated by the signal detector is deinterleaved and used as a priori information to perform MAP decoding. At that time, the error correction decoder calculates a log likelihood ratio between the encoded bit and the information bit by the MAP decoding algorithm. The log-likelihood ratio of information bits is used to determine the received bit sequence, the log-likelihood ratio of coded bits is interleaved, and prior information for generating the expected value of the modulated signal in each subcarrier and estimating the maximum posterior probability As used in repeated control.
MAP復号については非特許文献8、非特許文献9、非特許文献10及び非特許文献11に詳しくその動作が説明されている。
The operation of MAP decoding is described in detail in
パラメータ推定処理について説明する。図1のパラメータ推定器は、白色化フィルタの重み係数及び伝達関数の生成に必要なチャネル応答を推定する。これらのパラメータは上記数14の
として表されるので、この推定アルゴリズムについて述べる。
The parameter estimation process will be described. The parameter estimator of FIG. 1 estimates the channel response necessary to generate the weighting factor and transfer function of the whitening filter. These parameters are given by
This estimation algorithm will be described.
受信信号のフィルタリング合成は、空間及び時間における白色化過程と等価になることより The filtering synthesis of the received signal is equivalent to the whitening process in space and time.
が得られる。ここで、〈〉はアンサンブル平均を表す。この式から、
は
の固有ベクトルに比例したベクトルとなることがわかる。したがって、
を以下の手順に従い推定する。
Is obtained. Here, <> represents an ensemble average. From this formula:
Is
It can be seen that the vector is proportional to the eigenvector. Therefore,
Is estimated according to the following procedure.
1.
の自己相関行列の
導出:
が送受信間で既知なプリアンブル信号区間において、
の自己相関行列
を下記数25に従い計算する。
1.
Of the autocorrelation matrix
Derivation:
Is a known preamble signal interval between transmission and reception,
Autocorrelation matrix
Is calculated according to Equation 25 below.
ただし、mの和はプリアンブル信号区間に限定する。
However, the sum of m is limited to the preamble signal interval.
2.
の固有展開:
の固有展開を行い、固有値{λq}と対応する正規化固有ベクトル
を求める。
2.
Specific expansion of:
Eigenexpansion of, and the normalized eigenvector corresponding to the eigenvalue {λ q }
Ask for.
3.SINRの算出:
であるので、λqが〈|α(l,m)|2〉と一致する。これは残留干渉波と雑音信号との平均電力和に相当する。また、信号電力は
の第(2M+1)NR+1要素から第(2M+1)NR+NT(D0+1) 要素の2乗和に比例するので、
とした時のSINRは、下記数26のγqに比例する。
3. Calculation of SINR:
Therefore, λ q matches <| α (l, m) | 2 >. This corresponds to the average power sum of the residual interference wave and the noise signal. The signal power is
Is proportional to the sum of squares of the (2M + 1) N R +1 element to the (2M + 1) N R + N T (D 0 +1) element of
The SINR is proportional to γ q in the following equation ( 26).
4.
の算出:
上記数26の大きい順から固有ベクトル
をL個選び、この固有ベクトルに
を乗算したものを
とする。この操作はSINRによる重み付けに相当する。
4).
Calculation of:
The eigenvectors in descending order of Equation 26 above
Choose L and use this eigenvector
Multiplied by
And This operation corresponds to weighting by SINR.
また、L=1の場合には、最小2乗法によるパラメータ推定が可能となる。最小2乗法によるパラメータ推定については実施例6で説明する。 Further, when L = 1, parameter estimation by the least square method is possible. The parameter estimation by the least square method will be described in a sixth embodiment.
L個の線形合成処理とフーリエ変換処理を含むブランチメトリック生成器を共用する、すなわち、L=1とする本発明の受信機の簡略化構成について説明する。まず、図1のメトリック生成器を一つに減らす。その構成を図2に示す。このとき、上記数19の代わりに A simplified configuration of the receiver of the present invention in which a branch metric generator including L linear synthesis processes and a Fourier transform process is shared, that is, L = 1 will be described. First, the metric generator of FIG. 1 is reduced to one. The configuration is shown in FIG. At this time, instead of the above equation (19)
を用いて、{bkn(i)|1≦k≦NT}の信号判定を行う。このとき、パラメータ推定は固有展開ではなく、上記数13のα(1,m)の絶対値2乗を最小にするよう逐次的最小2乗法であるRLSやLMSアルゴリズムを適用する(RLSやLMSアルゴリズムについては、非特許文献12に詳しく書かれている)。すなわち、下記数28で定める評価関数J(m)を最小にするよう
を推定する。
Is used to perform signal determination of {b kn (i) | 1 ≦ k ≦ N T }. At this time, parameter estimation is not an eigenexpansion, but an RLS or LMS algorithm, which is a sequential least square method, is applied so as to minimize the absolute value square of α (1, m) in Equation 13 (RLS or LMS algorithm) Is described in detail in Non-Patent Document 12.) That is, the evaluation function J (m) defined by the following equation 28 is minimized.
Is estimated.
ただし、λ(0<λ≦1)は忘却係数である。また、推定パラメータが全て零になることを避けるため、一つのパラメータを定数に固定する(詳細は非特許文献13を参照)。ここでは、c1(1,0)を1とする。
However, λ (0 <λ ≦ 1) is a forgetting factor. Further, in order to avoid that the estimation parameters are all zero, one parameter is fixed to a constant (refer to Non-Patent Document 13 for details). Here, c 1 (1,0) is set to 1.
タイミング再生処理について説明する。タイミング再生処理では、受信信号ベクトル
と既知なプリアンブル信号sp(m)との相互相関処理や受信信号の自己相関処理により仮タイミング候補を検出する。時刻mでの受信信号とプリアンブル信号とのスライディング相関値Pmは
Timing reproduction processing will be described. In the timing recovery process, the received signal vector
And detecting the temporary timing candidates by the autocorrelation process of the known preamble signal s p (m) and the cross-correlation processing and reception signal. The sliding correlation value P m between the received signal and the preamble signal at time m is
となる。ここで、ipはプリアンブル信号のシンボル数である。
It becomes. Here, i p is the number of symbols of the preamble signal.
仮タイミング候補はPmのピーク値Pmaxのα(0<α<1)倍を閾値として、その閾値を超える時刻を仮タイミング候補
とする。各仮タイミング候補
に対してパラメータ推定処理を行い、上記数28の評価関数J(m)が最小となるタイミングを最適なタイミングとする。
The temporary timing candidate is set to α (0 <α <1) times the peak value P max of P m as a threshold, and a time exceeding the threshold is a temporary timing candidate.
And Each temporary timing candidate
The parameter estimation process is performed on the above, and the timing at which the evaluation function J (m) of Equation 28 is minimized is set as the optimum timing.
または、Pmのピーク値Pmaxのα倍を閾値として、その閾値を超える最初の時刻から仮タイミングmTを決定する。実際には、αの値によって仮タイミングの位置が前方へシフトするため、αに依存してm0だけ検出された位置を後方にシフトさせて仮タイミングとする。つまり、仮タイミングmTは Alternatively , the provisional timing m T is determined from the first time that exceeds the threshold value by taking α times the peak value P max of P m as a threshold value. Actually, since the position of the temporary timing is shifted forward by the value of α, the position detected by m 0 depending on α is shifted backward to be the temporary timing. That is, the temporary timing m T is
となる。なお、αは上記数30のminm[Pm≧αPmax]の分散を最小にする値を選び、m0はその平均値から決定する。次に、決定した仮タイミングにおいてパラメータ推定用のタップ数を(2M+1)NR+NT(D0+1)
以上に設定し、パラメータ推定処理を行い、各タップの重み係数の大きさにより仮タイミングが正しい位置からシフトした場合に起こるタップの位置のシフト量を検出して、仮タイミングを補正する。具体的には、
または、
や
の重み係数の内で大きさの小さい方から50%はあまり受信特性には影響を及ぼさないタップとして、その平均値を
とする。タップの大きさが
のβ1(β1>1)倍のタップを抽出し、その最も先頭となるタップが先行波の位置であると決定して、仮タイミングを補正する。また、各タップの重み係数の大きさより必要なタップ数の決定も行う。閾値を
のβ2(β1>β2>1)倍とし、最大遅延時間の遅延波の位置も検出して、パラメータ推定の精度を上げるため、最小な有効タップ数を推定する。遅延波の電力は先行波に比べ平均的には小さいため、パラメータβ2を別に設ける。
It becomes. Here, α is a value that minimizes the variance of min m [P m ≧ αP max ] in
The parameter estimation process is set as described above, and the shift amount of the tap position that occurs when the temporary timing is shifted from the correct position is detected based on the magnitude of the weight coefficient of each tap to correct the temporary timing. In particular,
Or
And
50% of the weighting factors from the smallest of the weighting factors are taps that do not affect the reception characteristics so much, and the average value is set as a tap.
And The size of the tap
Is extracted, β 1 (β 1 > 1) times as many taps are extracted, the leading tap is determined to be the position of the preceding wave, and the temporary timing is corrected. In addition, the number of necessary taps is determined based on the weight coefficient of each tap. Threshold
Β 2 (β 1 > β 2 > 1) times, and the position of the delayed wave having the maximum delay time is also detected, and the minimum number of effective taps is estimated in order to improve the accuracy of parameter estimation. Since the power of the delayed wave is small on average as compared to the preceding wave, it provided the parameters beta 2 separately.
さらに、上記の2種類の手法を用いる処理も考えられ、仮タイミング候補毎にタップに冗長性を持たせてパラメータ推定処理を行い、評価関数を最小にする仮タイミング候補において、推定したタップの重み係数の大きさより仮タイミングの補正、必要なタップ数の決定を行う。 Furthermore, processing using the above two types of methods is also conceivable. Parameter estimation processing is performed with redundancy for each temporary timing candidate, and the estimated tap weight is calculated in the temporary timing candidate that minimizes the evaluation function. The temporary timing is corrected and the required number of taps is determined based on the coefficient size.
フーリエ変換処理について説明する。フーリエ変換処理は合成信号のGI成分をタイミング再生処理から得られたタイミングにより除去してフーリエ変換を行う。図3は合成信号とFFT区間の様子を示しており、通常、図中の合成信号における第1パス成分のGI
の終了位置からFFTを行うフーリエ変換区間2で処理が行う。
The Fourier transform process will be described. The Fourier transform process performs Fourier transform by removing the GI component of the synthesized signal at the timing obtained from the timing reproduction process. FIG. 3 shows the state of the composite signal and the FFT interval. Usually, the GI of the first path component in the composite signal in the figure.
The processing is performed in the
フーリエ変換の開始位置を変化させると、未来や過去のOFDM信号が漏れ込むため、ISIとICIが発生し、また、所望信号の信号電力も減少する。このとき、信号電力及びISI、ICIの干渉電力は、チャネル応答の推定値を用いて計算することができる。計算方法の詳細については非特許文献16に詳しく書かれている。 When the Fourier transform start position is changed, future and past OFDM signals leak, so that ISI and ICI occur, and the signal power of the desired signal also decreases. At this time, the signal power and the interference power of ISI and ICI can be calculated using the estimated value of the channel response. Details of the calculation method are described in detail in Non-Patent Document 16.
信号電力と干渉電力の比(Pr)を計算し、Prが最大となる位置でフーリエ変換処理を行う。実際には、ISIとICIは各OFDMシンボルの変調信号に依存するため、変調信号に関するアンサンブル平均を行い、干渉電力を推定する。図3のように合成信号における遅延量がGI以内の場合には、シンボルの先頭を0として、第D0パス成分の先頭であるD0−1からΔGまではPrは一定となる。そこで、フーリエ変換区間1とフーリエ変換区間2において二つのフーリエ変換を行い、フーリエ変換区間2に対してフーリエ変換区間1の開始位置が前にシフトしている分の位相量を補正して、両フーリエ変換後の信号を同相合成する。このようにすることで、等価的に通常のフーリエ変換区間よりも長い区間でフーリエ変換処理を行うことが可能となる。
A ratio (P r ) between the signal power and the interference power is calculated, and a Fourier transform process is performed at a position where P r is maximized. Actually, since ISI and ICI depend on the modulation signal of each OFDM symbol, ensemble averaging is performed on the modulation signal to estimate the interference power. When the delay amount in the combined signal is within GI as shown in FIG. 3, the symbol head is set to 0, and Pr is constant from D 0 −1 to Δ G which is the head of the D 0th path component. Therefore, two Fourier transforms are performed in the
また、図4のように合成信号における遅延量がGI以上の場合には、同様にフーリエ変換の開始位置を変化させてPrを計算し、Prが最大となる位置でフーリエ変換を行う。その際、フーリエ変換の位置のシフト量に合わせて、信号検出処理に必要な伝達関数も調整する。例えば、ICIが発生して信号電力が減少したサブキャリア信号に対しては、その減少分を考慮した伝達関数を生成し、信号の歪み成分を考慮に入れた伝送路の整合フィルタが実現できるようにする。 Further, when the delay amount in the combined signal as shown in FIG. 4 is not less than GI similarly by changing the starting position of the Fourier transform to calculate the P r, performing a Fourier transform at a position where P r is the maximum. At this time, the transfer function necessary for the signal detection process is also adjusted in accordance with the shift amount of the Fourier transform position. For example, for a subcarrier signal whose signal power is reduced due to the occurrence of ICI, a transfer function that considers the reduction is generated, and a matched filter for the transmission path that takes into account the distortion component of the signal can be realized. To.
繰り返し制御処理について説明する。まず、誤り訂正復号器で決定された受信ビット系列に対して巡回符号による誤り検出を行う。誤りが検出されなかった場合には、受信処理を終了し、誤りが検出された場合には、符号化されたビットの対数尤度比を帰還させて繰り返し制御処理へと移行する。繰り返し制御処理では、符号化されたビットの対数尤度比を最尤検出器に入力し、最大事後確率推定の事前情報として用いる。また、その対数尤度比を用いて、変調信号の構成ビットとその出現確率から変調信号の期待値を生成する。そして、プリアンブル信号に加えて、データ区間におけるOFDMシンボルのレプリカを変調信号の期待値から生成し、データ区間においてもタイミング再生処理やパラメータ推定処理などを行って、精度の向上を図る。すわなち、本発明のMIMO−OFDM受信方式における各処理の一部または全部を繰り返し行い、処理精度の向上を図り、誤りを低減することで高信頼な受信方式を実現する。繰り返しの制御は巡回符号による誤り検出で行われ、誤りが検出されなくなるか、または、最大繰り返し回数まで処理が行われる。 The repeated control process will be described. First, error detection using a cyclic code is performed on the received bit sequence determined by the error correction decoder. If no error is detected, the reception process is terminated, and if an error is detected, the log likelihood ratio of the encoded bits is fed back and the process proceeds to the iterative control process. In the iterative control process, the log likelihood ratio of the encoded bits is input to the maximum likelihood detector and used as prior information for maximum a posteriori probability estimation. Further, using the log likelihood ratio, an expected value of the modulation signal is generated from the constituent bits of the modulation signal and the appearance probability thereof. Then, in addition to the preamble signal, a replica of the OFDM symbol in the data section is generated from the expected value of the modulation signal, and timing reproduction processing and parameter estimation processing are also performed in the data section to improve accuracy. In other words, a part of or all of each process in the MIMO-OFDM reception system of the present invention is repeated to improve the processing accuracy and reduce errors, thereby realizing a highly reliable reception system. The repetition control is performed by error detection using a cyclic code, and no error is detected or processing is performed up to the maximum number of repetitions.
フーリエ変換処理と信号検出処理として、離散フーリエ変換・信号分離線形処理を行うか、または、ターボ等化処理を行う方法について説明する。フーリエ変換処理では合成信号のGI成分を除去して、フーリエ変換を行うため、GI成分の信号電力を無駄にしてしまう。また、合成信号にGIを超えるマルチパス遅延波が存在する場合には、ISIとICIが発生するため、信号分離が良好に行うことができない。そこで、CCIを抑圧された合成信号に対して離散フーリエ変換・信号分離線形処理やターボ等化処理を導入し、GI成分の信号電力の合成と、ISIとICIの除去を行う。非特許文献6には、離散フーリエ変換・信号分離線形処理やターボ等化処理について詳しく書かれている。
A method of performing discrete Fourier transform / signal separation linear processing or turbo equalization processing as Fourier transform processing and signal detection processing will be described. In the Fourier transform process, the GI component of the synthesized signal is removed and the Fourier transform is performed, so that the signal power of the GI component is wasted. Further, when a multipath delay wave exceeding GI is present in the synthesized signal, ISI and ICI are generated, so that signal separation cannot be performed satisfactorily. Therefore, a discrete Fourier transform / signal separation linear process or a turbo equalization process is introduced to the combined signal in which the CCI is suppressed, and the signal power of the GI component is combined and the ISI and ICI are removed.
離散フーリエ変換・信号分離線形処理では、チャネル応答の推定値を用いて、合成信号の線形等化、NT個の信号分離と離散フーリエ変換を一括して行う。これらの処理は全て線形処理であるため、合成信号を成分に持つベクトルに対して合成ウェイト行列を乗算することで実現できる。 In the discrete Fourier transform / signal separation linear processing, linear equalization of the composite signal, NT signal separation, and discrete Fourier transform are collectively performed using the estimated value of the channel response. Since these processes are all linear processes, they can be realized by multiplying a vector having a composite signal as a component by a composite weight matrix.
また、ターボ等化処理では、繰り返し制御時に変調信号の期待値を用いるレプリカ減算により合成信号から特定の送信信号における所望サブキャリアの信号成分が抽出される。レプリカは所望サブキャリア以外の変調信号の期待値を逆フーリエ変換した現在のOFDMシンボルと、同様に変調信号の期待値で生成される過去と未来のOFDMシンボルとチャネル応答の推定値から生成される。抽出された信号成分はフーリエ変換処理を含んだ線形等化処理によりサブキャリア信号に変換され、検波信号として出力される。以上の処理を全ての送信信号のサブキャリアについて行う。 In the turbo equalization process, a signal component of a desired subcarrier in a specific transmission signal is extracted from the synthesized signal by replica subtraction using the expected value of the modulation signal during repetitive control. The replica is generated from the current OFDM symbol obtained by inverse Fourier transform of the expected value of the modulated signal other than the desired subcarrier, and the past and future OFDM symbols generated by the expected value of the modulated signal, and the estimated channel response. . The extracted signal component is converted into a subcarrier signal by a linear equalization process including a Fourier transform process, and is output as a detection signal. The above processing is performed for all subcarriers of the transmission signal.
線形合成処理を行うか、行わないかを制御する受信方式について説明する。まず、パラメータ推定処理を行い、推定された重み係数を用いて受信信号を線形合成し、出力した合成信号とそのレプリカの誤差、すなわち、上記数28の評価関数J(m)を計算する。次に、受信信号の線形合成は行わず、受信信号に対してレプリカを生成し、その差が最小になるようにパラメータ推定処理を行い、受信信号と生成したレプリカの誤差を計算する。両誤差の比較を行い、線形合成した場合の誤差が小さい場合には、受信信号に対して線形合成処理を行って、合成信号に対して以降の処理を行う。また、その逆だった場合には、線形合成処理を行わないで、受信信号に対して以降の処理を行う。このようにすることで,CCIが存在しない場合に、線形合成処理のタップの重み係数を推定するパラメータ推定処理におけるタップの増加に伴う精度の劣化を抑えることができる。 A reception method for controlling whether or not to perform linear synthesis processing will be described. First, parameter estimation processing is performed, the received signal is linearly synthesized using the estimated weighting coefficient, and an error between the output synthesized signal and its replica, that is, the evaluation function J (m) of the above equation 28 is calculated. Next, linear synthesis of the received signal is not performed, a replica is generated for the received signal, parameter estimation processing is performed so that the difference is minimized, and an error between the received signal and the generated replica is calculated. Both errors are compared, and if the error is small when linear synthesis is performed, linear synthesis processing is performed on the received signal, and subsequent processing is performed on the synthesized signal. In the opposite case, the subsequent processing is performed on the received signal without performing linear synthesis processing. By doing in this way, when CCI does not exist, the deterioration of the precision accompanying the increase in the tap in the parameter estimation process which estimates the weighting coefficient of the tap of a linear composition process can be suppressed.
本発明のMIMO−OFDM受信方式の有効性を定量的に評価するため、5GHz帯無線LAN(IEEE 802.11a)に準拠して(非特許文献14を参照)、計算機シミュレーションを行った。 In order to quantitatively evaluate the effectiveness of the MIMO-OFDM reception system of the present invention, a computer simulation was performed based on a 5 GHz band wireless LAN (IEEE 802.11a) (see Non-Patent Document 14).
シミュレーション諸元を下記表1に示す。各送信アンテナからはそれぞれ独立なパケットが送信される。パケットはチャネル推定用プリアンブル信号とデータで構成され、1パケットあたりそれぞれ6シンボル、30シンボルとする。プリアンブル信号を構成するパイロットにはGold系列を用い、2シンボル毎に異なる系列を配置した。 The simulation specifications are shown in Table 1 below. An independent packet is transmitted from each transmission antenna. The packet is composed of a channel estimation preamble signal and data, and each packet has 6 symbols and 30 symbols. A Gold sequence is used for pilots constituting the preamble signal, and different sequences are arranged every two symbols.
1.干渉特性
図5に同一チャネル干渉に対する平均ビット誤り率(BER)特性を示しており、図中の横軸は1ビット当たりの信号対雑音電力比Eb/N0である。干渉ユーザ数が0の場合に、パスダイバーシチを十分に得られる従来方式が最も良い特性を示す。この理由は、本発明方式ではトランスバーサルフィルタのタップ数不足によるSINRの劣化、簡略化方式では更にメトリック生成器を1つに削減したことによるダイバーシチ効果の低減が考えられる。なお、前者については実施例11の手法を用いることでその劣化を抑えることができる。一方、干渉ユーザ数が1の場合に、従来方式では大幅に特性が劣化するが、本発明方式とその簡略化方式は、若干の劣化が見られるものの、十分なBER特性が得られている。
1. Interference Characteristics FIG. 5 shows the average bit error rate (BER) characteristics for co-channel interference, and the horizontal axis in the figure is the signal-to-noise power ratio E b / N 0 per bit. When the number of interfering users is 0, the conventional method that can sufficiently obtain path diversity shows the best characteristics. The reason is considered to be the SINR degradation due to insufficient number of taps of the transversal filter in the system of the present invention, and the reduction of the diversity effect by further reducing the metric generator to one in the simplified system. In addition, about the former, the deterioration can be suppressed by using the method of Example 11. FIG. On the other hand, when the number of interfering users is 1, the characteristics of the conventional system are greatly degraded. However, although the system of the present invention and its simplified system show some degradation, sufficient BER characteristics are obtained.
2.CIR特性
図6にCIRに対する平均BER特性を示しており、図中のCIRは信号対干渉電力比を示す。受信アンテナ数は3、4である。干渉量が多い場合には本発明方式やその簡略化方式が優れたBER特性を示すが、干渉量が少なくなるにつれて従来方式の特性が改善され、最も良いBER特性を示す。CIRが低くなると本発明方式とその簡略化方式の特性差が小さくなる理由は、干渉抑圧のために受信アンテナの自由度が使われダイバーシチ効果が得られなくなるからである。また、受信アンテナ数の増加に伴い本発明方式では、アンテナダイバーシチの効果を充分に得られるため特性が改善する。
2. CIR Characteristics FIG. 6 shows an average BER characteristic with respect to CIR, and CIR in the figure indicates a signal-to-interference power ratio. The number of receiving antennas is 3 and 4. When the amount of interference is large, the method of the present invention and its simplified method show excellent BER characteristics. However, as the amount of interference decreases, the characteristics of the conventional method are improved and the best BER characteristics are shown. The reason why the characteristic difference between the method of the present invention and the simplified method becomes smaller when the CIR becomes lower is that the degree of freedom of the receiving antenna is used for interference suppression and the diversity effect cannot be obtained. In addition, with the increase in the number of receiving antennas, the method of the present invention improves the characteristics because the antenna diversity effect can be sufficiently obtained.
3.角度広がり特性
図7にパスの角度広がりに対する平均BER特性を示す。干渉が無い場合には、従来方式と本発明方式は角度広がりの増加に伴い特性が改善しているが、簡略化方式は角度広がりが増加しても特性は改善しない。即ち、簡略化方式は角度広がりによるパスダイバーシチが得られていない。また、同一チャネル干渉環境下では、本発明方式と簡略化方式が角度広がりの増加に伴い特性が劣化しているが、これは角度広がりの増大に伴い、分離可能な干渉波数が増えるためである。
3. Angular Spread Characteristics FIG. 7 shows the average BER characteristics with respect to the angular spread of the path. When there is no interference, the characteristics of the conventional system and the system of the present invention are improved as the angle spread increases. However, the simplified system does not improve the characteristics even if the angle spread increases. That is, the simplified method does not provide path diversity due to angular spread. In the co-channel interference environment, the characteristics of the method of the present invention and the simplified method deteriorate as the angle spread increases. This is because the number of separable interference waves increases as the angle spread increases. .
4.タイミングオフセット特性
図8にタイミング再生に誤差が生じた場合のタイミングオフセットに対する平均BER特性を示す。本発明方式やその簡略化方式では分数間隔トランスバーサルフィルタにより、タイミングオフセットの生じた状況下でもBER特性の劣化を抑えることができる。一方、従来方式ではサンプリング・オフセットにより特性が大幅に劣化している様子がわかる。
4). Timing Offset Characteristic FIG. 8 shows an average BER characteristic with respect to the timing offset when an error occurs in the timing reproduction. In the method of the present invention and its simplified method, the fractional interval transversal filter can suppress the deterioration of the BER characteristic even in the situation where the timing offset occurs. On the other hand, in the conventional method, it can be seen that the characteristics are greatly deteriorated due to the sampling offset.
尚、本発明の高精度タイミング再生を備えたMIMO−OFDM受信方式および受信機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the MIMO-OFDM reception system and receiver with high-accuracy timing recovery of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
Claims (11)
前記受信信号を白色化し合成信号を出力するL(Lは正の整数)個の線形合成処理と、
前記合成信号をサブキャリア信号に変換するL個のフーリエ変換処理と、
前記サブキャリア信号を用いて尤度計算を行い、検波信号を出力する信号検出処理と、
前記検波信号をデインターリーブして誤り訂正復号するNT個の誤り訂正復号処理と、
前記線形合成処理及び前記信号検出処理で用いるパラメータを一括して推定するパラメータ推定処理と、
上記各処理の一部または全部を繰り返して行う繰り返し制御処理と、
から構成されることを特徴とする高精度タイミング再生を備えたMIMO-OFDM受信方式。 A timing recovery process for recovering timing from received signals received by N R (N R is a positive integer) antennas of N T (N T is a positive integer) different error correction encoded OFDM signals; ,
L (L is a positive integer) linear combination processing for whitening the received signal and outputting a combined signal;
L Fourier transform processes for converting the combined signal into a subcarrier signal;
Signal detection processing for performing likelihood calculation using the subcarrier signal and outputting a detection signal;
NT error correction decoding processes for deinterleaving the detected signal and performing error correction decoding;
A parameter estimation process for collectively estimating parameters used in the linear synthesis process and the signal detection process;
Repetitive control processing in which a part or all of the above processes are repeated;
A MIMO-OFDM reception system with high-accuracy timing recovery characterized by comprising:
前記受信信号を白色化し合成信号を出力するL(Lは正の整数)個の線形合成器と、
前記合成信号をサブキャリア信号に変換するL個のフーリエ変換器と、
前記サブキャリア信号を用いて尤度計算を行い、検波信号を出力する信号検出器と、
前記検波信号をデインターリーブして誤り訂正復号するNT個の誤り訂正復号器と、
前記線形合成器及び前記信号検出器で用いるパラメータを一括して推定するパラメータ推定器と、
上記処理の一部または全部を繰り返して行う繰り返し制御器と、
を備えることを特徴とする高精度タイミング再生を備えたMIMO-OFDM受信機。
A timing regenerator for recovering timing from received signals received by N R (N R is a positive integer) number of N T (N T is a positive integer) number of different error correction encoded OFDM signals; ,
L (L is a positive integer) linear synthesizers that whiten the received signal and output a synthesized signal;
L Fourier transformers for converting the combined signal into subcarrier signals;
A signal detector that performs likelihood calculation using the subcarrier signal and outputs a detection signal;
NT error correction decoders for deinterleaving the error detection signal to perform error correction decoding;
A parameter estimator that collectively estimates parameters used in the linear synthesizer and the signal detector;
A repetitive controller that repeats part or all of the above processing;
A MIMO-OFDM receiver with high-precision timing recovery.
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