JP5163507B2 - Receiver, communication system and communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信機、通信システムおよび通信方法に関する。 The present invention relates to a receiver, a communication system, and a communication method.
近年、携帯端末等の移動局が急速に普及しており、移動通信システムが広く利用されている。このような移動通信システムでは、移動局の移動に伴って、信号の振幅と位相が変動する現象であるフェージングが発生する。フェージングは、無線通信を阻害する原因となるので、移動通信システムにおいて問題となっている。 In recent years, mobile stations such as mobile terminals are rapidly spreading, and mobile communication systems are widely used. In such a mobile communication system, fading, which is a phenomenon in which the amplitude and phase of a signal fluctuate as the mobile station moves. Fading is a problem in a mobile communication system because it causes a problem in wireless communication.
そこで、近年の移動通信システムでは、フェージングの影響を抑制することを目的として、信号が伝搬する伝搬路(パスとも呼ばれる)の特性を推定する技術が用いられている(例えば、特許文献1参照)。なお、ここで言う「伝搬路の特性」とは、伝搬路を伝搬した信号が受ける歪みであり、例えば、振幅特性や位相特性である。 Therefore, in recent mobile communication systems, a technique for estimating characteristics of a propagation path (also referred to as a path) through which a signal propagates is used for the purpose of suppressing the influence of fading (see, for example, Patent Document 1). . The “propagation path characteristics” referred to here are distortions received by signals propagated through the propagation path, such as amplitude characteristics and phase characteristics.
具体的には、基地局などの送信機は、データ送信前に既知信号(パイロット信号とも呼ばれる)を送信する。そして、移動局などの受信機は、既知信号と同様の信号である既知データを保持し、既知信号を受信した場合に、既知信号と既知データとに基づいて受信信号の伝搬路の特性を推定する。その後、受信機は、データ信号を受信した場合に、推定結果である伝搬路推定値を用いて、受信したデータ信号を補償する。 Specifically, a transmitter such as a base station transmits a known signal (also called a pilot signal) before data transmission. A receiver such as a mobile station holds known data, which is the same signal as the known signal, and estimates the propagation path characteristics of the received signal based on the known signal and the known data when the known signal is received. To do. Thereafter, when receiving the data signal, the receiver compensates the received data signal by using the propagation path estimation value that is the estimation result.
しかしながら、上述した従来の伝搬路推定手法では、フェージングの影響を十分に抑制できない場合があった。具体的には、従来の受信機は、上述したように、既知信号を受信した場合に伝搬路推定値を推定する。しかし、受信機が移動している場合には伝搬路の特性が変動するので、かかる受信機は、予め推定された伝搬路推定値を用いてデータ信号を補償しても、フェージングの影響を十分に抑制できるとは限らなかった。このことは、無線通信の品質が低下するという問題を招いていた。 However, the conventional propagation path estimation method described above may not be able to sufficiently suppress the influence of fading. Specifically, as described above, the conventional receiver estimates the propagation path estimation value when a known signal is received. However, when the receiver is moving, the characteristics of the propagation path will fluctuate. Therefore, even if the receiver compensates the data signal using the estimated propagation path value, the effect of fading is sufficient. It was not always possible to suppress it. This has caused a problem that the quality of wireless communication is deteriorated.
特に、受信機が高速に移動する高速フェージング環境下では、伝搬路の特性が激しく変動するので、従来の伝搬路推定手法では、無線通信の品質が大きく低下するおそれがあった。 In particular, in a fast fading environment in which the receiver moves at high speed, the propagation path characteristics fluctuate drastically. Therefore, the conventional propagation path estimation method may cause a significant deterioration in the quality of wireless communication.
そこで、無線通信の品質を改善することができる受信機、通信システムおよび通信方法を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object to provide a receiver, a communication system, and a communication method that can improve the quality of wireless communication.
第1の案では、伝搬路を伝搬する信号を受信した場合に、前記伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償部と、前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、前記算出部によって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償部が補償するための遅延プロファイルを予測する予測部とを備えることとする。 In the first proposal, when a signal propagating through a propagation path is received, a compensation unit that compensates the received signal using a delay profile in the propagation path, a signal compensated by the compensation unit, and the received signal And a prediction unit for calculating a delay profile based on the calculation unit, and a prediction for predicting a delay profile for the compensation unit to compensate for a newly received signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation unit. Part.
なお、本願に開示する受信機の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも、他の態様として有効である。 In addition, what applied the component of the receiver disclosed by this application, expression, or arbitrary combinations of a component to a method, an apparatus, a system, a computer program, a recording medium, a data structure, etc. is effective as another aspect. .
本願に開示した受信機によれば、無線通信の品質を改善することが可能になる。 According to the receiver disclosed in the present application, it is possible to improve the quality of wireless communication.
以下に添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。以下の実施例では、通信方式としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を採用する通信システムを例に挙げて説明するが、本発明の適用対象はこれに限定されない。例えば、本発明は、伝搬路推定値を用いて受信信号を補償するOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)やCDMA(Code Division Multiple Access)などの通信方式を採用する通信システムにも適用することができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, a communication system employing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a communication method will be described as an example, but the application target of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a communication system that employs a communication scheme such as OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) or CDMA (Code Division Multiple Access) that compensates a received signal using a propagation path estimation value. .
[通信システムの構成]
まず、実施例1に係る受信機を含む通信システムの構成について説明する。図1は、実施例1に係る受信機を含む通信システムの構成を示す図である。なお、図1に示す通信システム1は、通信方式の1例としてOFDMを採用するものとする。図1に示すように、通信システム1は、送信機10と、受信機100とを有する。なお、図1では、実施例1に係る受信機100と関連のない構成については、図示することを省略している。
[Configuration of communication system]
First, the configuration of a communication system including the receiver according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system including a receiver according to the first embodiment. Note that the
送信機10は、例えば、基地局であり、送信部11を有する。送信部11は、受信機100に対して信号を送信する。具体的には、送信部11は、無線インタフェースにおける所定のフレーム構成に従って信号を送信する。図2に、フレーム構成の一例を示す。図2に示したフレーム構成において、縦軸は周波数(サブキャリア)を示し、横軸はOFDMシンボル(時間)を示す。また、図2において、黒丸によって示した図形は、既知信号が割り当てられる既知シンボル(パイロットシンボル)を示し、白丸によって示した図形は、データ信号が割り当てられるデータシンボルを示す。
The transmitter 10 is a base station, for example, and includes a transmission unit 11. The transmission unit 11 transmits a signal to the
すなわち、通信システム1におけるフレーム構成が図2に示したフレーム構成である場合、送信部11は、第1シンボル及び第2シンボルにおいて既知信号を送信し、第3シンボル以降のシンボルにおいてデータ信号を送信する。
That is, when the frame configuration in the
このようにして送信機10から送信された信号は、図1に示した例のように、複数の伝搬路PT(0)〜PT(τ)を伝搬して、受信機100に受信される。なお、τは、それぞれの伝搬路PTにおける信号の遅延時間を示している。具体的には、図1では、伝搬路PT(0)、PT(1)、PT(2)、・・・、PT(τ)の順番で、その伝搬路を伝搬する信号が遅延していることを示している。
The signal transmitted from the transmitter 10 in this way is propagated through a plurality of propagation paths PT (0) to PT (τ) and received by the
受信機100は、例えば、携帯端末等の移動局であり、送信機10から送信された既知信号やデータ信号を、複数の伝搬路PT(0)〜PT(τ)を介して受信する。受信機100が受信する信号は、フェージングの影響により、送信機10から送信された信号と比較して、振幅や位相が変化した信号となる場合がある。このため、受信機100は、送信機10との間で品質の高い無線通信を行えないおそれがある。
The
そこで、実施例1に係る受信機100は、過去に算出した遅延プロファイルを用いて、新たに受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。具体的には、受信機100は、算出部106と、予測部108と、補償部110とを有し、各処理部による処理によって、遅延プロファイルを予測しながら受信信号を補償する。以下に、受信機100が有する各処理部による処理を詳細に説明する。
Therefore, the
[受信機100による受信処理]
図3を用いて、受信機100による受信処理について説明する。図3は、受信機100による受信処理の一例を示す図である。図3の上段は、伝搬路PT(0)〜PT(3)を介して受信した信号の遅延プロファイルを示している。かかる遅延プロファイルの横軸は時間を示し、縦軸は電力(複素振幅)を示し、横軸および縦軸に対して垂直方向の軸は受信信号の遅延時間を示す。また、図3の下段は、受信機100による受信処理手順を示している。なお、図3に示した例において、受信機100は、図2に示したフレーム構成に従って送信される信号を受信するものとする。
[Reception processing by the receiver 100]
A reception process performed by the
図3に示した例のように、受信機100は、第1シンボルにおいて送信された既知信号を受信したものとする(ステップS11)。かかる場合、受信機100の算出部106は、受信した既知信号に基づいて伝搬路推定値を推定し、推定した伝搬路推定値から遅延プロファイルを算出する(ステップS12)。具体的には、算出部106は、推定した伝搬路推定値に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する。
As in the example illustrated in FIG. 3, it is assumed that the
続いて、受信機100は、第2シンボルにおいて送信された既知信号を受信したものとする(ステップS13)。かかる場合、算出部106は、受信した既知信号に基づいて伝搬路推定値を推定し、推定した伝搬路推定値から遅延プロファイルを算出する(ステップS14)。
Subsequently, it is assumed that the
続いて、受信機100の予測部108は、ステップS12において算出された遅延プロファイルと、ステップS14において算出された遅延プロファイルとに基づいて、新たに受信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS15)。具体的には、予測部108は、2個の遅延プロファイルの変化量に基づいて、第3シンボルにおいて送信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。なお、予測部108による予測処理については、図4を用いて後に説明する。
Subsequently, the
続いて、受信機100は、第3シンボルにおいて送信されたデータ信号を受信したものとする(ステップS16)。かかる場合、受信機100の補償部110は、ステップS15において予測された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する(ステップS17)。
Subsequently, it is assumed that the
続いて、算出部106は、ステップS16において受信されたデータ信号と、ステップS17において補償されたデータ信号とに基づいて、伝搬路推定値を推定し、推定した伝搬路推定値から遅延プロファイルを算出する(ステップS18)。
Subsequently, the
続いて、予測部108は、ステップS14において算出された遅延プロファイルと、ステップS18において算出された遅延プロファイルとに基づいて、第4シンボルにおいて送信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS19)。受信機100は、その後にデータ信号を受信するたびに、上述したステップS17〜S19における処理を繰り返し行う。
Subsequently, the
なお、図3では、算出済みの2個の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する例を示したが、予測部108は、3個以上の遅延プロファイルに基づいて、遅延プロファイルを予測してもよい。3個以上の遅延プロファイルに基づいて、遅延プロファイルを予測する処理については、実施例5において説明する。
Note that FIG. 3 shows an example in which a delay profile for compensating a newly received signal is predicted based on two calculated delay profiles, but the
次に、上述した予測部108による予測処理について説明する。図4は、予測部108による予測処理を説明するための図である。なお、図4では、図3に示した伝搬路PT(0)における遅延プロファイルを示す。図4において、白丸によって示した図形は、算出部106によって算出された遅延プロファイルの電力値を示し、黒丸によって示した図形は、予測部108によって予測された遅延プロファイルの電力値を示す。
Next, the prediction process by the
図4に示した例の場合、予測部108は、遅延プロファイルE1とE2とを用いて、時刻t3において受信する信号を補償するための遅延プロファイルE12を予測する。例えば、遅延プロファイルE2の電力値が、遅延プロファイルE1の電力値よりも10%減少していたとする。かかる場合、予測部108は、次に信号を受信する時点でも遅延プロファイルの電力値が10%減少するであろうと予測する。すなわち、予測部108は、遅延プロファイルE2の電力値から10%減少した値を遅延プロファイルE12の電力値として予測する。
In the example illustrated in FIG. 4, the
同様に、図4に示した例において、予測部108は、遅延プロファイルE2とE3とを用いて、時刻t4において受信する信号を補償するための遅延プロファイルE23を予測する。このようにして、予測部108は、遅延プロファイルEn−1とEnとを用いて、時刻tn+1において受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。
Similarly, in the example illustrated in FIG. 4, the
このように、受信機100は、過去に推定した伝搬路推定値を用いて受信信号を補償せずに、過去に推定した複数の伝搬路推定値に基づいて、新たに受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。これにより、受信機100は、自身が移動して伝搬路の特性が変動する環境下であっても、フェージングの影響を抑制できる。その結果、受信機100は、送信機10との間で行う無線通信の品質を向上させることができる。
As described above, the
[受信機100の構成]
次に、受信機100の構成について説明する。図5は、実施例1に係る受信機100の構成例を示す図である。図5に示すように、受信機100は、アンテナ101と、既知データ格納部102と、補償データ格納部103と、スイッチ104と、FFT(Fast Fourier Transform)処理部105と、算出部106と、遅延プロファイルバッファ107と、予測部108と、FFT処理部109と、補償部110と、硬判定部111とを有する。なお、図5では、実施例1に係る受信機100と関連しない構成については、図示することを省略している。
[Configuration of Receiver 100]
Next, the configuration of the
アンテナ101は、送信機10から送信された信号を受信する。既知データ格納部102は、既知信号と相関を取るためのデータである既知データを格納する。そして、既知データ格納部102は、アンテナ101によって既知信号が受信された場合に、算出部106へ既知データを出力する。
The
補償データ格納部103は、後述する補償部110によって補償されたデータ信号を硬判定部111を介して受信する。具体的には、補償データ格納部103は、硬判定部111によって硬判定処理が施された補償データを受信し、受信した補償データを算出部106へ出力する。
The compensation
スイッチ104は、推定部106aと接続する処理部を、既知データ格納部102または補償データ格納部103のいずれかに切り替える。具体的には、スイッチ104は、アンテナ101によって既知信号が受信された場合に、推定部106aと既知データ格納部102とが接続されるように接続を切り替える。また、スイッチ104は、アンテナ101によってデータ信号が受信された場合に、推定部106aと補償データ格納部103とが接続されるように接続を切り替える。
The
FFT処理部105は、アンテナ101によって受信された信号に対してFFT処理を行う。そして、FFT処理部105は、受信した信号が既知信号である場合、FFT処理後の既知信号を、推定部106aへ出力する。一方、FFT処理部105は、受信した信号がデータ信号である場合、FFT処理後の信号を、推定部106aおよび補償部110へ出力する。
The
算出部106は、受信信号や、既知データ、補償データ等に基づいて、遅延プロファイルを算出する。具体的には、算出部106は、推定部106aと、IFFT処理部106bとを有する。
The
推定部106aは、伝搬路の特性を示す伝搬路推定値を推定する。具体的には、推定部106aは、アンテナ101によって既知信号が受信された場合に、FFT処理部105から入力された既知信号と、既知データ格納部102から入力された既知データとに基づいて伝搬路推定値を推定する。また、推定部106aは、アンテナ101によってデータ信号が受信された場合に、FFT処理部105から入力されたデータ信号と、補償データ格納部103から入力された補償データとに基づいて伝搬路推定値を推定する。
The
IFFT処理部106bは、推定部106aによって推定された伝搬路推定値に対してIFFT処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する。そして、IFFT処理部106bは、算出した遅延プロファイルを遅延プロファイルバッファ107に格納する。
The
遅延プロファイルバッファ107は、IFFT処理部106bから入力される遅延プロファイルを格納する。図5に示した例では、遅延プロファイルバッファ107は、バッファ107aおよび107bを有する。そして、遅延プロファイルバッファ107は、IFFT処理部106bから遅延プロファイルを入力された場合、入力された遅延プロファイルをバッファ107aに格納する。このとき、遅延プロファイルバッファ107は、既にバッファ107aに遅延プロファイルが格納されている場合、バッファ107aに格納されている遅延プロファイルを、バッファ107bに格納した後に、IFFT処理部106bから入力された遅延プロファイルをバッファ107aに格納する。
The
予測部108は、遅延プロファイルバッファ107に格納されている遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。図5に示した例では、予測部108は、バッファ107aに格納されている遅延プロファイルと、バッファ107bに格納されている遅延プロファイルとの変動量に基づいて、遅延プロファイルを予測する。
The
FFT処理部109は、予測部108によって予測された遅延プロファイルに対してFFT処理を行う。そして、FFT処理部109は、FFT処理後の遅延プロファイルを補償部110へ出力する。
The
補償部110は、FFT処理部105から入力された受信信号を補償する。具体的には、補償部110は、FFT処理部105から入力された受信信号と、FFT処理部109から入力された遅延プロファイルとの共役複素を掛け合わせることにより、受信信号を補償する。そして、補償部110は、補償後の信号を硬判定部111へ出力する。なお、補償部110によって補償された信号は、図示しない復調部によって元の送信信号に復調される。
The
硬判定部111は、補償部110から入力された補償後の信号に対して硬判定処理を行い、硬判定処理後のデータである補償データを補償データ格納部103へ出力する。
The
[受信機100による受信処理手順]
次に、実施例1に係る受信機100による受信処理の手順について説明する。図6は、実施例1に係る受信機100による受信処理手順を示すフローチャートである。図6に示すように、受信機100のFFT処理部105は、送信機10から信号を受信した場合に(ステップS101肯定)、受信信号に対してFFT処理を行う(ステップS102)。
[Reception Processing Procedure by Receiver 100]
Next, a procedure of reception processing by the
続いて、FFT処理部105は、受信した信号が既知信号である場合(ステップS103肯定)、FFT処理後の既知信号を推定部106aへ出力する。続いて、推定部106aは、FFT処理部105から入力された既知信号と、既知データ格納部102から入力された既知データとに基づいて伝搬路推定値を推定する(ステップS104)。
Subsequently, when the received signal is a known signal (Yes at Step S103), the
続いて、IFFT処理部106bは、推定部106aによって推定された伝搬路推定値に対してIFFT処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する(ステップS105)。そして、IFFT処理部106bは、算出した遅延プロファイルを遅延プロファイルバッファ107に格納する。
Subsequently, the
続いて、予測部108は、遅延プロファイルバッファ107に遅延プロファイルが2個以上格納されている場合に(ステップS106肯定)、次のシンボルにおいて受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS107)。
Subsequently, when two or more delay profiles are stored in the delay profile buffer 107 (Yes in Step S106), the
一方、受信した信号がデータ信号である場合(ステップS103否定)、補償部110は、予測部108によって予測された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する(ステップS108)。
On the other hand, when the received signal is a data signal (No at Step S103), the
硬判定部111は、補償部110によって補償された信号に対して硬判定処理を行い、硬判定処理後の補償データを補償データ格納部103へ出力する。そして、補償データ格納部103は、補償データを算出部106へ出力する。
The
続いて、推定部106aは、FFT処理部105から入力されたデータ信号と、補償データ格納部103から入力された補償データとに基づいて伝搬路推定値を推定する(ステップS109)。そして、IFFT処理部106bは、推定部106aによって推定された伝搬路推定値に対してIFFT処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する(ステップS110)。
Subsequently, the
続いて、予測部108は、遅延プロファイルバッファ107に、遅延プロファイルが2個以上格納されている場合に(ステップS106肯定)、次のシンボルにおいて受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS107)。
Subsequently, when two or more delay profiles are stored in the delay profile buffer 107 (Yes in step S106), the
[実施例1の効果]
上述してきたように、実施例1に係る通信システム1は、直前の複数のシンボルにおいて受信した信号の遅延プロファイルに基づいて、次のシンボルにおいて受信する信号の遅延プロファイルを予測しながらデータ信号を補償する。これにより、受信機100は、フェージングの影響を抑制でき、その結果、無線通信の品質を向上させることができる。
[Effect of Example 1]
As described above, the
上記実施例1では、算出部106によって算出された遅延プロファイルを遅延プロファイルバッファ107に格納する例を示した。ここで、受信機は、補償処理に用いる遅延プロファイルを選択して遅延プロファイルバッファ107に格納するようにしてもよい。これは、一般に、受信機は、遅延プロファイルに基づいて、有効パスと呼ばれる伝搬路を特定して、信号の受信タイミングを検出するからである。言い換えれば、受信機は、有効パスを伝搬した信号を有効な信号として扱い、他の信号については雑音と扱って除去する。すなわち、受信機は、有効パスを伝搬した信号の遅延プロファイルを保持しておけばよく、有効パス以外の伝搬路を伝搬した信号の遅延プロファイルを保持しなくてもよい。そこで、実施例2では、遅延プロファイルを選択して遅延プロファイルバッファ107に格納する受信機200の例について説明する。
In the first embodiment, an example in which the delay profile calculated by the
[受信機200の構成]
まず、実施例2に係る受信機200の構成について説明する。図7は、実施例2に係る受信機200の構成を示す図である。なお、以下では、図5に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。
[Configuration of Receiver 200]
First, the configuration of the
図7に示すように、受信機200は、図5に示した受信機100と比較して、選択部201を新たに有する。選択部201は、IFFT処理部106bによって算出された遅延プロファイルに基づいて、遅延プロファイルを選択する。具体的には、選択部201は、信号の電力が所定の閾値以上である伝搬路を有効パスとする。そして、選択部201は、有効パスを伝搬する信号の遅延プロファイルを選択する。
As illustrated in FIG. 7, the
図8を用いて、選択部201による選択処理の一例を説明する。図8は、選択部201による選択処理を説明するための図である。なお、図8に示した遅延プロファイルは、第1シンボルの既知信号に基づいて算出されたものとする。図8に示した例では、遅延時間0〜5に電力のピーク値が現れている。遅延時間0にピーク値が現れている信号は、伝搬路PT(0)を伝搬した信号に該当する。同様に、遅延時間1〜5にピーク値が現れている信号は、それぞれ伝搬路PT(1)〜PT(5)を伝搬した信号に該当する。
An example of selection processing by the
遅延プロファイルが図8に示した状態である場合、選択部201は、信号の電力値が閾値TH以上である伝搬路PT(0)〜PT(3)を選択する。そして、選択部201は、選択した伝搬路PT(0)〜PT(3)の遅延プロファイルを遅延プロファイルバッファ107に格納する。これは、受信機200は、伝搬路PT(0)〜PT(3)以外の伝搬路を伝搬した信号を除去するので、かかる信号の遅延プロファイルを保持しなくてもよいからである。
When the delay profile is in the state illustrated in FIG. 8, the
なお、選択部201は、閾値THを遅延プロファイルに基づいて算出してもよい。例えば、選択部201は、図8に示した例において、所定の遅延時間tx以降に受信した信号を雑音とみなす。そして、選択部201は、かかる雑音の平均電力を算出し、算出した平均電力に所定の定数を乗算した値を閾値THとしてもよい。また、例えば、選択部201は、雑音の分散値を算出し、算出した分散値に所定の定数を乗算した値を閾値THとしてもよい。
Note that the
選択部201は、上述した選択処理を、既知信号を受信した場合に行ってもよいし、所定のシンボル毎に行ってもよいし、全てのシンボルにおいて行ってもよい。
The
[実施例2の効果]
上述してきたように、実施例2に係る受信機200は、遅延プロファイルを選択して遅延プロファイルバッファ107に格納するので、無線通信の品質を向上させることができる上に、遅延プロファイルバッファ107のサイズを小さくすることができる。
[Effect of Example 2]
As described above, since the
上記実施例2では、有効パスを特定して、遅延プロファイルを選択する例を示した。このような受信機は、FFT処理やIFFT処理を行わずに、DFT(Discrete Fourier Transform)処理やIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)処理を行ってもよい。これは、特定した有効パスの数が少なければ、DFTやIDFTの演算量は大きくならないからである。そこで、実施例3では、遅延プロファイルに対してDFT処理やIDFT処理を行う受信機300の例について説明する。
In the second embodiment, an example in which a valid path is specified and a delay profile is selected has been described. Such a receiver may perform DFT (Discrete Fourier Transform) processing or IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) processing without performing FFT processing or IFFT processing. This is because the amount of computation of DFT and IDFT does not increase if the number of specified effective paths is small. In the third embodiment, an example of a
[受信機300の構成]
まず、実施例3に係る受信機300の構成について説明する。図9は、実施例3に係る受信機300の構成を示す図である。図9に示すように、受信機300は、図7に示した受信機200と比較して、算出部106の代わりに算出部306を有し、FFT処理部109の代わりにDFT処理部309を有する。
[Configuration of Receiver 300]
First, the configuration of the
算出部306は、図5に示した算出部106と比較して、スイッチ306aと、IDFT処理部306bとを新たに有する。スイッチ306aは、推定部106aと接続される処理部を、IFFT処理部106bまたはIDFT処理部306bのいずれかに切り替える。具体的には、スイッチ306aは、アンテナ101によって既知信号が受信された場合に、推定部106aとIFFT処理部106bとが接続されるように接続を切り替える。これは、既知信号を受信している時点では、有効パスが特定されていない場合が多いので、演算量の少ないIFFT処理部106bに既知信号を入力する。
The
一方、スイッチ104は、アンテナ101によってデータ信号が受信された場合に、推定部106aとIDFT処理部306bとが接続されるように接続を切り替える。なお、スイッチ104は、特性された有効パスの数が所定の閾値よりも少ない場合に、推定部106aとIDFT処理部306bとが接続されるようにしてもよい。これにより、有効パスの数が多いために、IDFT処理部306bによる演算量が大きくなる場合には、IFFT処理部106bにIFFT処理を行わせることで演算量を小さくすることができる。
On the other hand, when the data signal is received by the
IDFT処理部306bは、推定部106aによって推定された伝搬路推定値に対してIDFT処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する。具体的には、IDFT処理部306bは、有効パスを伝搬する信号を受信するための受信タイミングで、伝搬路推定値に対してIFFT処理を行う。
The
DFT処理部309は、予測部108によって予測された遅延プロファイルに対してDFT処理を行う。具体的には、DFT処理部309は、有効パスを伝搬する信号を受信するための受信タイミングで、遅延プロファイルに対してDFT処理を行う。
The
[実施例3の効果]
上述してきたように、実施例3に係る受信機300は、有効パスの数に応じてDFT処理およびIDFT処理を行うように切り替えるので、無線通信の品質を向上させることができる上に、回路規模を小さくすることができる。
[Effect of Example 3]
As described above, the
上記実施例1〜3では、受信機100、200および300が、図2に例示したフレーム構成に従って送信される信号を受信する場合について説明した。しかし、受信機100、200および300は、他のフレーム構成に従って送信される信号を受信する場合であっても、上述した補償処理を行うことができる。そこで、実施例4では、図2に例示したフレーム構成以外のフレーム構成に従って送信される信号を受信する受信機の例について説明する。なお、実施例4では、受信機100、200および300のうち、受信機100を例に挙げて説明する。
In the first to third embodiments, the case where the
[フレーム構成の別例1]
まず、受信機100が、図10に示したフレーム構成に従って送信される信号を受信する場合について説明する。図10は、フレーム構成の一例を示す図である。図10に示した例では、送信機10は、第1シンボルにおいて既知信号を送信し、第2シンボル以降のシンボルにおいてデータ信号を送信する。
[Another example of frame configuration 1]
First, the case where the
図11を用いて、図10に示したフレーム構成に従って信号が送信される場合における受信機100による受信処理について説明する。図11は、受信機100による受信処理の一例を示す図である。
A reception process performed by the
図3に示した例のように、受信機100は、第1シンボルにおいて送信された既知信号を受信したものとする(ステップS21)。かかる場合、受信機100の算出部106は、受信した既知信号に基づいて伝搬路推定値を推定し、推定した伝搬路推定値から遅延プロファイルを算出する(ステップS22)。
As in the example illustrated in FIG. 3, it is assumed that the
続いて、受信機100は、第2シンボルにおいて送信されたデータ信号を受信したものとする(ステップS23)。かかる場合、受信機100の補償部110は、ステップS22において算出された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する(ステップS24)。
Subsequently, it is assumed that the
続いて、算出部106は、ステップS23において受信されたデータ信号と、ステップS24において補償された補償データとに基づいて、伝搬路推定値を推定し、推定した伝搬路推定値から遅延プロファイルを算出する(ステップS25)。
Subsequently, the
続いて、受信機100の予測部108は、ステップS22において算出された遅延プロファイルと、ステップS25において算出された遅延プロファイルとに基づいて、第3シンボルにおいて送信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS26)。
Subsequently, the
続いて、受信機100は、第3シンボルにおいて送信されたデータ信号を受信したものとする(ステップS27)。かかる場合、補償部110は、ステップS26において予測された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する(ステップS28)。
Subsequently, the
続いて、算出部106は、ステップS27において受信されたデータ信号と、ステップS28において補償されたデータ信号とに基づいて、伝搬路推定値を推定して遅延プロファイルを算出する(ステップS29)。
Subsequently, based on the data signal received in step S27 and the data signal compensated in step S28, the
続いて、予測部108は、ステップS25において算出された遅延プロファイルと、ステップS29において算出された遅延プロファイルとに基づいて、第4シンボルにおいて送信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する(ステップS30)。受信機100は、その後にデータ信号を受信するたびに、上述したステップS28〜S30における処理を繰り返し行う。
Subsequently, the
すなわち、実施例4における受信機100の補償部110は、第2シンボルのデータ信号を受信した場合、算出部106によって算出された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する。一方、補償部110は、第3シンボル以降のデータ信号を受信した場合、予測部108によって予測された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償する。
That is, when the
このように、受信機100は、第1シンボルのみにおいて既知信号が送信される場合であっても、遅延プロファイルを予測しながら、第3シンボル以降に送信されるデータ信号を補償することができる。
As described above, the
[フレーム構成の別例2]
次に、受信機100は、図12に示したフレーム構成に従って送信される信号を受信する場合について説明する。図12は、フレーム構成の一例を示す図である。図12に示したフレーム構成に従って信号が送信される場合、受信機100は、第1シンボルにおいて送信される既知信号と、第2シンボルにおいて送信される既知信号との線形補間を行うことにより、伝搬路推定値を算出する。
[Another example 2 of frame configuration]
Next, the case where the
例えば、図12に示した例において、受信機100の推定部106aは、シンボルSy11およびシンボルSy15において受信した既知信号の線形補間を行うことにより、シンボルSy12〜Sy14における伝搬路推定値を算出してもよい。
For example, in the example illustrated in FIG. 12, the
IFFT処理部106bは、線形補間により算出された伝搬路推定値に対してIFFT処理を行うことにより、遅延プロファイルを算出する。その後に行われる予測部108による予測処理や、補償部110による補償処理、算出部106による算出処理等は、上記実施例1において説明した処理と同様である。
The
[実施例4の効果]
このように、受信機100、200および300は、例えば、図10や図12に示したフレーム構成を用いて通信を行う場合であっても、遅延プロファイルの予測処理等を行うことができ、その結果、無線通信の品質を向上させることができる。特に、図10や図12に示したフレーム構成は、データシンボルが多く、既知シンボルが少ないインタフェースである。このため、図10や図12に示したフレーム構成を用いて通信を行う場合、受信機100、200および300は、多くのユーザデータを送受することができる。
[Effect of Example 4]
As described above, the
上記実施例1〜4では、予測部108が、2個の遅延プロファイルを用いて、新たに受信される信号を補償するための遅延プロファイルを予測する例を示した。しかし、予測部108は、3個以上の遅延プロファイルを用いて予測処理を行ってもよい。そこで、実施例5では、3個以上の伝搬路推定値を用いて予測処理を行う受信機の例について説明する。なお、実施例5では、受信機100を例に挙げて説明する。
In the first to fourth embodiments, an example has been described in which the
[予測処理の別例1]
例えば、予測部108は、最小二乗法を用いて、3個以上の遅延プロファイルから予測処理を行ってもよい。図13に、最小二乗法を用いて予測処理を行う例を示す。図13に示した例では、予測部108は、時刻t1、t2、・・・、tnにおいて算出された遅延プロファイルから、時刻tn+1において受信する信号を補償するための遅延プロファイルを予測する。具体的には、予測部108は、時刻t1、t2、・・・、tnにおいて算出された遅延プロファイルから、最小二乗近似で多項式に近似して、遅延プロファイルを予測する。
[Another example 1 of prediction processing]
For example, the
[予測処理の別例2]
また、例えば、予測部108は、複数の遅延プロファイルに重み付けをして、予測処理を行ってもよい。図14に、遅延プロファイルに重み付けをして予測処理を行う例を示す。図14に示した例では、予測部108は、時刻t11〜t14において算出された遅延プロファイルに、それぞれ重みW11〜W14を掛け合わせる。そして、予測部108は、掛け合わせたそれぞれの値を加算した値を、時刻t15において受信する信号を補償するための遅延プロファイルとして予測する。
[Another example 2 of prediction processing]
For example, the
なお、各遅延プロファイルに付与する重みの値は、例えば、直前に受信した信号の遅延プロファイルほど大きくしてもよい。また、例えば、遅延プロファイルの予測値と、実際に受信した信号との誤差が大きいほど、重みの値を小さくしてもよい。 Note that the value of the weight assigned to each delay profile may be increased as the delay profile of the signal received immediately before, for example. For example, the weight value may be decreased as the error between the predicted value of the delay profile and the actually received signal increases.
また、受信機100、200および300は、3個以上の遅延プロファイルを用いて予測処理を行う場合、遅延プロファイルバッファ107に3個以上の遅延プロファイルを格納する。
Further, when performing the prediction process using three or more delay profiles, the
[実施例5の効果]
このように、受信機100、200および300は、3個以上の遅延プロファイルを用いて予測処理を行う場合、高精度に遅延プロファイルを予測することができる。これにより、受信機100、200および300は、無線通信の品質をさらに向上させることができる。
[Effect of Example 5]
Thus, the
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(付記1)伝搬路を伝搬する信号を受信した場合に、前記伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償部と、
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記算出部によって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償部が補償するための遅延プロファイルを予測する予測部と
を備えたことを特徴とする受信機。
(Supplementary Note 1) When a signal propagating through a propagation path is received, a compensation unit that compensates the received signal using a delay profile in the propagation path;
A calculation unit that calculates a delay profile based on the signal compensated by the compensation unit and the received signal;
A receiver comprising: a prediction unit that predicts a delay profile for the compensation unit to compensate for a newly received reception signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation unit.
(付記2)前記算出部は、
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて前記伝搬路の特性を推定し、推定結果である伝搬路推定値を用いて遅延プロファイルを算出することを特徴とする付記1に記載の受信機。
(Supplementary Note 2) The calculation unit
(付記3)前記算出部は、
所定の信号である既知信号を受信した場合に、該既知信号と、当該の受信機が予め保持している既知データとに基づいて、遅延プロファイルを算出することを特徴とする付記1または2に記載の受信機。
(Supplementary Note 3) The calculation unit
(付記4)前記予測部は、
前記算出部によって前記受信信号の直前に受信した信号に基づいて算出された複数の遅延プロファイルを用いて、遅延プロファイルを予測することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の受信機。
(Supplementary Note 4) The prediction unit
4. The reception according to
(付記5)前記算出部によって算出された遅延プロファイルに基づいて、信号の電力が所定の閾値以上である伝搬路の遅延プロファイルを選択する選択部をさらに備え、
前記予測部は、前記選択部によって選択された遅延プロファイルに基づいて、遅延プロファイルを予測することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の受信機。
(Additional remark 5) It further has the selection part which selects the delay profile of the propagation path whose signal power is more than a predetermined threshold based on the delay profile computed by the calculation part,
The receiver according to any one of
(付記6)前記予測部は、
前記複数の遅延プロファイルから、最小二乗近似で多項式に近似して、遅延プロファイルを予測することを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の受信機。
(Supplementary Note 6) The prediction unit
The receiver according to any one of
(付記7)前記予測部は、
前記複数の遅延プロファイルのそれぞれに対して重みを付与し、各遅延プロファイルに対応する重みを乗算し、乗算結果を加算して遅延プロファイルを予測することを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の受信機。
(Appendix 7) The prediction unit
Any one of
(付記8)送信機と受信機とを有する通信システムであって、
前記送信機は、
所定の時間単位であるシンボル単位で信号を送信する送信部
を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された信号を受信した場合に、前記伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償部と、
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記算出部によって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償部が補償するための遅延プロファイルを予測する予測部と
を備えたことを特徴とする通信システム。
(Appendix 8) A communication system having a transmitter and a receiver,
The transmitter is
A transmission unit that transmits a signal in a symbol unit that is a predetermined time unit;
The receiver
When a signal transmitted by the transmission unit is received, a compensation unit that compensates the received signal using a delay profile in the propagation path;
A calculation unit that calculates a delay profile based on the signal compensated by the compensation unit and the received signal;
And a prediction unit that predicts a delay profile for the compensation unit to compensate for a newly received signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation unit.
(付記9)前記送信部は、前記受信機との間で通信を行う場合に、一番目のシンボルにおいて所定の信号である既知信号を送信し、二番目以降のシンボルにおいて前記既知信号以外のデータ信号を送信し、
前記算出部は、前記送信部によって送信された既知信号を受信した場合に、該既知信号に基づいて遅延プロファイルを算出し、
前記補償部は、前記送信部によって二番目のシンボルにおいて送信されたデータ信号を受信した場合に、前記算出部によって既知信号に基づいて算出された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償することを特徴とする付記8に記載の通信システム。
(Supplementary note 9) When performing communication with the receiver, the transmission unit transmits a known signal that is a predetermined signal in the first symbol, and data other than the known signal in the second and subsequent symbols. Send a signal,
When the calculation unit receives the known signal transmitted by the transmission unit, the calculation unit calculates a delay profile based on the known signal;
The compensation unit compensates the received data signal using the delay profile calculated based on the known signal by the calculation unit when the data signal transmitted in the second symbol by the transmission unit is received. The communication system according to appendix 8, wherein
(付記10)送信機と受信機による通信方法であって、
前記送信機は、
所定の時間単位であるシンボル単位で信号を送信する送信ステップ
を含み、
前記受信機は、
前記送信ステップによって送信された信号を受信した場合に、前記伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償ステップと、
前記補償ステップによって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出ステップと、
前記算出ステップによって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償ステップが補償するための遅延プロファイルを予測する予測ステップと
を含んだことを特徴とする通信方法。
(Appendix 10) A communication method using a transmitter and a receiver,
The transmitter is
A transmission step of transmitting a signal in a symbol unit which is a predetermined time unit,
The receiver
A compensation step of compensating a received signal using a delay profile in the propagation path when the signal transmitted in the transmission step is received;
A calculation step of calculating a delay profile based on the signal compensated in the compensation step and the received signal;
And a prediction step of predicting a delay profile for the compensation step to compensate for a newly received signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation step.
(付記11)前記送信ステップは、前記受信機との間で通信を行う場合に、一番目のシンボルにおいて所定の信号である既知信号を送信し、二番目以降のシンボルにおいて前記既知信号以外のデータ信号を送信し、
前記算出ステップは、前記送信ステップによって送信された既知信号を受信した場合に、該既知信号に基づいて遅延プロファイルを算出し、
前記補償ステップは、前記送信ステップによって二番目のシンボルにおいて送信されたデータ信号を受信した場合に、前記算出ステップによって既知信号に基づいて算出された遅延プロファイルを用いて、受信したデータ信号を補償することを特徴とする付記10に記載の通信方法。
(Additional remark 11) The said transmission step transmits the known signal which is a predetermined signal in the first symbol when communicating with the receiver, and data other than the known signal in the second and subsequent symbols. Send a signal,
The calculation step calculates a delay profile based on the known signal when the known signal transmitted by the transmission step is received;
The compensation step compensates the received data signal using the delay profile calculated based on the known signal in the calculation step when the data signal transmitted in the second symbol in the transmission step is received. The communication method according to supplementary note 10, characterized by:
1 通信システム
10 送信機
11 送信部
100、200、300 受信機
101 アンテナ
102 既知データ格納部
103 補償データ格納部
104 スイッチ
105 FFT処理部
106 算出部
106a 推定部
106b IFFT処理部
107 遅延プロファイルバッファ
107a、107b バッファ
108 予測部
109 FFT処理部
110 補償部
111 硬判定部
201 選択部
306 算出部
306a スイッチ
306b IDFT処理部
309 DFT処理部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記算出部によって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償部が補償するための遅延プロファイルを予測する予測部と
を備えたことを特徴とする受信機。 When a signal propagating through a propagation path is received, a compensation unit that compensates the received signal using a delay profile in the propagation path;
A calculation unit that calculates a delay profile based on the signal compensated by the compensation unit and the received signal;
A receiver comprising: a prediction unit that predicts a delay profile for the compensation unit to compensate for a newly received reception signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation unit.
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて前記伝搬路の特性を推定し、推定結果である伝搬路推定値を用いて遅延プロファイルを算出することを特徴とする請求項1に記載の受信機。 The calculation unit includes:
2. The characteristic of the propagation path is estimated based on the signal compensated by the compensation unit and the received signal, and a delay profile is calculated using a propagation path estimation value as an estimation result. As described in the receiver.
所定の信号である既知信号を受信した場合に、該既知信号と、当該の受信機が予め保持している既知データとに基づいて、遅延プロファイルを算出することを特徴とする請求項1または2に記載の受信機。 The calculation unit includes:
3. A delay profile is calculated when a known signal that is a predetermined signal is received, based on the known signal and known data held in advance by the receiver. As described in the receiver.
前記算出部によって前記受信信号の直前に受信した信号に基づいて算出された複数の遅延プロファイルを用いて、遅延プロファイルを予測することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の受信機。 The prediction unit
The delay profile is predicted using a plurality of delay profiles calculated based on a signal received immediately before the reception signal by the calculation unit. Receiving machine.
前記予測部は、前記選択部によって選択された遅延プロファイルに基づいて、遅延プロファイルを予測することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の受信機。 Based on the delay profile calculated by the calculation unit, further comprising a selection unit that selects a delay profile of a propagation path whose signal power is equal to or greater than a predetermined threshold,
The receiver according to claim 1, wherein the prediction unit predicts a delay profile based on the delay profile selected by the selection unit.
前記送信機は、
所定の時間単位であるシンボル単位で信号を送信する送信部
を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された信号を受信した場合に、当該信号が伝搬した伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償部と、
前記補償部によって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記算出部によって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償部が補償するための遅延プロファイルを予測する予測部と
を備えたことを特徴とする通信システム。 A communication system having a transmitter and a receiver,
The transmitter is
A transmission unit that transmits a signal in a symbol unit that is a predetermined time unit;
The receiver
When a signal transmitted by the transmission unit is received, a compensation unit that compensates the received signal using a delay profile in a propagation path through which the signal has propagated ;
A calculation unit that calculates a delay profile based on the signal compensated by the compensation unit and the received signal;
And a prediction unit that predicts a delay profile for the compensation unit to compensate for a newly received signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation unit.
前記送信機は、
所定の時間単位であるシンボル単位で信号を送信する送信ステップ
を含み、
前記受信機は、
前記送信ステップによって送信された信号を受信した場合に、当該信号が伝搬した伝搬路における遅延プロファイルを用いて、受信信号を補償する補償ステップと、
前記補償ステップによって補償された信号と、前記受信信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出ステップと、
前記算出ステップによって算出された複数の遅延プロファイルに基づいて、新たに受信される受信信号を前記補償ステップが補償するための遅延プロファイルを予測する予測ステップと
を含んだことを特徴とする通信方法。 A communication method between a transmitter and a receiver,
The transmitter is
A transmission step of transmitting a signal in a symbol unit which is a predetermined time unit,
The receiver
When receiving a signal transmitted by the transmission step, a compensation step for compensating the received signal using a delay profile in a propagation path through which the signal has propagated ;
A calculation step of calculating a delay profile based on the signal compensated in the compensation step and the received signal;
And a prediction step of predicting a delay profile for the compensation step to compensate for a newly received signal based on a plurality of delay profiles calculated by the calculation step.
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