JP2004201338A - Transmitter and transmission method - Google Patents

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武司 川辺
Shozo Komaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an orthogonal frequency multi-modulation signal receiver which provides good reception characteristic even when transmission delay exceeding a guard zone length occurs, and to provide a space-division multiplexing method which combines multiple orthogonal frequency multi-modulation signals and transmits it by using the receiver. <P>SOLUTION: Using adaptive array antennas, a periodic auto-correlation function is estimated from a signal in the guard zone of a signal which multiple antenna received, a periodic cross-correlation function between multiple antennas is also estimated, and an interference signal is removed from those signals to compensate the received signal. Furthermore, by combining multiple orthogonal frequency multi-modulation signals and transmitting it, and by receiving it with the orthogonal frequency multi-modulation signal receiver, the combined and transmitted signal can be separated and received. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ディジタル無線伝送の受信機および伝送方法に係わり、特に直交周波数多重変調方法(以下、OFDMという)における受信機、及びその受信機を用いた空間分割多重伝送方法に関するものである。   The present invention relates to a receiver and a transmission method for digital wireless transmission, and more particularly to a receiver in an orthogonal frequency multiplex modulation method (hereinafter, referred to as OFDM) and a space division multiplex transmission method using the receiver.

地上波ディジタル放送、高速ディジタル移動無線伝送、あるいは、サブキャリヤ伝送において、マルチパスひずみに強いOFDMが検討されている。   In terrestrial digital broadcasting, high-speed digital mobile radio transmission, or subcarrier transmission, OFDM resistant to multipath distortion is being studied.

OFDMは、伝送ディジタルデータをシンボル期間の逆数の周波数間隔で並ぶ複数の搬送波を用いて周波数多重する方法であり、このとき用いる搬送波は、約1000本から8000本程度である。   OFDM is a method of frequency-multiplexing transmission digital data using a plurality of carriers arranged at a reciprocal frequency interval of a symbol period. In this case, about 1000 to 8000 carriers are used.

また、各々の搬送波は、多値QAM等で変調されており、帯域の利用効率が高い方法でもある。   In addition, each carrier is modulated by multi-level QAM or the like, which is a method with high band use efficiency.

図11は、従来のOFDMによる伝送方法の構成である。   FIG. 11 shows a configuration of a conventional transmission method using OFDM.

図11において、送信機(2)では、入力端子1から入力された2進ディジタル信号は、ディジタル変調器(3)により位相変調(以下、PSK(PhaseShift Keying)という)信号、または、直交振幅変調(以下、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)という)信号の等価低域シンボルに変調される。   In FIG. 11, in a transmitter (2), a binary digital signal input from an input terminal 1 is converted into a phase-modulated (hereinafter, referred to as PSK (Phase Shift Keying)) signal or a quadrature amplitude modulated signal by a digital modulator (3). (Hereinafter referred to as QAM (Quadrature Amplitude Modulation)) signal.

該変調シンボルは、直並列変換器(4)に入力され、伝送速度が入力シンボル系列の伝送速度の1/NであるN個のシンボル系列に変換される。この系列は、逆離散フーリエ変換器(以下、IDFT(Inversed DiscreteFourier Transformer)という)(5)により、対応する周波数の副搬送波を変調し、合成されて出力される。   The modulation symbol is input to the serial-to-parallel converter (4), and is converted into N symbol sequences whose transmission rate is 1 / N of the transmission speed of the input symbol sequence. This series is modulated by a subcarrier of a corresponding frequency by an inverse discrete Fourier transformer (hereinafter referred to as IDFT (Inverted Discrete Fourier Transformer)) (5), synthesized, and output.

該出力信号は、シンボル周期の逆数の周波数間隔で並ぶ複数の変調信号の和の信号となっている。   The output signal is a signal of the sum of a plurality of modulation signals arranged at a frequency interval that is the reciprocal of the symbol period.

前記IDFT(5)の出力信号には、ガード区間挿入部(6)により直交周波数多重変調信号の観測区間の末尾と同一の波形を有するガード区間が挿入され、送信される。   A guard section having the same waveform as the end of the observation section of the orthogonal frequency multiplex modulation signal is inserted by the guard section insertion section (6) into the output signal of the IDFT (5) and transmitted.

一方、受信機(7)では、前記送信機(2)と逆の操作を行い、送信データ系列の推定を行う。   On the other hand, the receiver (7) performs the reverse operation of the transmitter (2) to estimate the transmission data sequence.

まず、ガード区間除去部(8)においてガード区間信号が取り除かれ、離散フーリエ変換器(以下、DFT(Discrete Fourier Transformer)という)(9)に入力される。該DFT(9)では、受信信号が各サブチャネルに対応する等価低域受信信号に分離され、N個のシンボルからなる並列データとして出力される。   First, the guard section signal is removed in the guard section removing section (8) and input to a discrete Fourier transformer (hereinafter referred to as DFT (Discrete Fourier Transformer)) (9). In the DFT (9), the received signal is separated into an equivalent low-band received signal corresponding to each sub-channel, and output as parallel data composed of N symbols.

このシンボルは、並直列変換器(10)によりもとの直列データに変換され、ディジタル復調器(11)により、前記PSK信号または前記QAM信号の復調が行われ、受信データ出力端子(12)より出力される。   This symbol is converted to the original serial data by the parallel / serial converter (10), the PSK signal or the QAM signal is demodulated by the digital demodulator (11), and the received data is output from the reception data output terminal (12). Is output.

ここで、ガード区間とは、OFDMは各サブチャネルの伝送速度が十分小さいため、マルチパス遅延波による影響を受けにくいが、更に、遅延波による符号間干渉を完全に取り除き、デジタル伝送において品質の高い情報を送ることができるようにするために設けているものであり、本来伝送したい有効なシンボルの前に緩衝データ部分として無効なシンボルを付加する形態をとっている。   Here, the guard interval means that OFDM has a sufficiently low transmission rate for each sub-channel, so that it is hardly affected by multipath delay waves. However, it further completely eliminates intersymbol interference due to delay waves and improves quality in digital transmission. This is provided so that high information can be transmitted, and takes a form in which an invalid symbol is added as a buffer data portion before an effective symbol originally intended to be transmitted.

この時、付加する無効なシンボルは有効シンボルの一部を用い、全体の数十分の一から数分の一の期間にあたる。   At this time, the invalid symbol to be added uses a part of the valid symbol, and corresponds to a period of several tenths to several tenths.

以下、前記ガード区間について図12を用いて概説する。   Hereinafter, the guard section will be outlined with reference to FIG.

図12は、OFDMの変調信号波形の概形を示す図であるが、同図に示すようにOFDMの変調信号波形は、ガード区間と観測区間の2つの区間より構成されており、該ガード区間には、観測区間信号の末尾と同じ波形が挿入されている。   FIG. 12 is a diagram showing an outline of the OFDM modulated signal waveform. As shown in FIG. 12, the OFDM modulated signal waveform is composed of two sections, a guard section and an observation section. , The same waveform as the end of the observation section signal is inserted.

このガード区間を設けることにより、ガード区間長以内の遅延時間の遅延波による干渉を防ぎ、伝送特性の劣化を抑えることができる。   By providing this guard section, it is possible to prevent interference due to a delay wave having a delay time within the guard section length, and to suppress deterioration of transmission characteristics.

しかし、OFDMは、ガード区間長を越える遅延時間の遅延波が存在すると、隣接するサブチャネル間の直交性が失われて符号間干渉が生じるため、伝送特性が著しく劣化する。   However, in OFDM, when a delay wave having a delay time exceeding the guard section length is present, orthogonality between adjacent subchannels is lost and intersymbol interference occurs, so that transmission characteristics are significantly deteriorated.

また、同一周波数に存在する他の送信信号による干渉については、単一搬送波を用いる従来の伝送方法と同様、その影響を取り除くことは不可能であった。   In addition, as with the conventional transmission method using a single carrier, it is impossible to eliminate the influence of interference by another transmission signal existing on the same frequency.

このような課題に対して、複数のアンテナにより受信した信号を合成することにより干渉を取り除くアダプティブアレーアンテナ技術が提案されている。   In order to solve such a problem, an adaptive array antenna technology for removing interference by combining signals received by a plurality of antennas has been proposed.

しかし、アダプティブアレーによる干渉除去を行うためには、既知トレーニング系列を用いて長時間、伝搬路推定を行う必要があり、周波数利用効率の改善や高速に伝搬路特性が変動する環境への適用は困難であるという問題があった。   However, in order to perform interference cancellation using an adaptive array, it is necessary to perform channel estimation for a long time using a known training sequence. There was a problem that it was difficult.

また、CMAアダプティブアレーアンテナと呼ばれるトレーニング系列を用いない手法が提案されているが、この方法は、変調信号の振幅が一定である必要があり、振幅が大きく変動するOFDMへ適用することは困難であるという問題があった。   Also, a method called a CMA adaptive array antenna that does not use a training sequence has been proposed. However, this method requires that the amplitude of a modulated signal be constant, and it is difficult to apply this method to OFDM in which the amplitude fluctuates greatly. There was a problem.

本発明は、係る課題に対して、希望受信波と干渉波との到来方向や伝搬損失の違いに着目し、干渉を受けたOFDMによる信号から干渉信号成分を取り除き伝送特性を改善する、OFDMの受信機を提供するものであり、また、複数の同一のOFDMによる信号の合成された受信信号から、それぞれの信号を分離し復調を行う、空間分割多重化伝送方法を提供するものである。   In order to solve the above problem, the present invention focuses on the difference in the arrival direction and propagation loss between a desired reception wave and an interference wave, removes an interference signal component from a signal by the OFDM which has received interference, and improves transmission characteristics. Another object of the present invention is to provide a space division multiplexing transmission method for separating and demodulating respective signals from a plurality of received signals obtained by combining the same OFDM signals.

本願の第1の発明は、複数の直交周波数多重変調された信号を用いてデータを無線伝送する送信機において、シンボルクロック発生器により、複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期をとる手段と、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号をそれぞれ異なった遅延時間だけ遅延させて送信する手段を具備することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, in a transmitter for wirelessly transmitting data using a plurality of orthogonal frequency multiplex modulated signals, a symbol clock generator synchronizes output signals of a plurality of the same orthogonal frequency multiplex modulated transmitters. And means for transmitting the output signals of the plurality of the same orthogonal frequency multiplex modulation transmitters with delays respectively different from each other by different delay times.

本願の第2の発明は、複数の直交周波数多重変調された信号を用いてデータを無線伝送する送信機であり、シンボルクロック発生器により、複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期をとる手段と、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号をそれぞれ異なった遅延時間だけ遅延させて送信する手段を具備する送信機と、直交周波数多重変調方法を用いて無線伝送されたデータを受信する受信機であり、前記伝送されたデータを複数のアンテナで受信する受信手段と、前記受信手段により受信された複数の受信信号より、重み係数を計算する重み推定手段と、該重み推定手段に同期信号を入力する手段と、前記受信手段により受信された複数の受信信号に、前記重み係数を掛ける乗算手段と、前記乗算手段により求められた積の和を求める加算手段を具備する受信機を用いた伝送方法であって、前記送信機で信号を送信する工程と、該送信された信号を受信し、該受信信号より、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期を検出する工程と、該検出された同期を、それぞれ異なった遅延時間だけ遅延させる工程と、該それぞれ異なった遅延時間だけ遅延させた前記検出された同期により、複数の前記受信機の同期をとり、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機のそれぞれの出力信号を、前記複数の受信機より取り出す工程より成ることを特徴とする。   A second invention of the present application is a transmitter for wirelessly transmitting data using a plurality of orthogonal frequency multiplexed modulated signals, wherein a symbol clock generator outputs a plurality of identical output signals of the same orthogonal frequency multiplexed modulated transmitter. Synchronizing means, a transmitter having means for transmitting the output signals of the plurality of identical orthogonal frequency multiplex modulation transmitters with different delay times respectively, and radio transmission using an orthogonal frequency multiplex modulation method A receiver for receiving the transmitted data, receiving means for receiving the transmitted data by a plurality of antennas, from a plurality of received signals received by the receiving means, a weight estimating means for calculating a weight coefficient, Means for inputting a synchronization signal to the weight estimating means, multiplying means for multiplying the plurality of received signals received by the receiving means by the weight coefficient, and A transmission method using a receiver including an adding means for obtaining the sum of the obtained products, wherein a step of transmitting a signal with the transmitter, receiving the transmitted signal, and, based on the received signal, Detecting the synchronization of the output signals of a plurality of identical orthogonal frequency multiplex modulation transmitters, delaying the detected synchronization by different delay times, respectively, and delaying the detected synchronization by the different delay times. Synchronizing the plurality of receivers with the detected synchronization, and extracting output signals of the plurality of identical orthogonal frequency multiplex modulation transmitters from the plurality of receivers.

本願の第3の発明は、前記同期の検出方法として、周期自己相関関数を用いることを特徴とする。   The third invention of the present application is characterized in that a periodic autocorrelation function is used as the synchronization detection method.

以上のように、本発明によれば、OFDMによる信号が、同一周波数において送信された他の変調信号、または、ガード区間長を越える長い遅延時間を持つ遅延波による干渉を受けたとしても、その干渉を取り除くことができ、干渉による伝送特性の劣化を改善する効果がある。   As described above, according to the present invention, even if a signal by OFDM is interfered by another modulated signal transmitted at the same frequency or a delayed wave having a long delay time exceeding the guard section length, Interference can be removed, and there is an effect of improving deterioration of transmission characteristics due to the interference.

また、OFDMでは、ガード区間と観測区間の末尾で同一の波形が伝送されることを利用して、該2つの区間の波形を比較することにより、振幅が変動するOFDMによる信号でも、トレーニング系列を用いる必要がなくなり、これにより高速に伝送路特性が変動するような環境への適用も可能となる。   Also, in OFDM, the same waveform is transmitted at the end of the guard interval and the observation interval, and by comparing the waveforms of the two intervals, a training sequence can be generated even for a signal by OFDM whose amplitude fluctuates. This eliminates the need to use it, thereby making it possible to apply the present invention to an environment where transmission path characteristics fluctuate at high speed.

また、同一周波数により複数の直交周波数多重変調信号を同時に空間多重して伝送を行うことが可能となり、周波数利用効率を飛躍的に向上させる効果があり、これに伴い、伝送コストの削減も図ることができる。   In addition, it is possible to simultaneously spatially multiplex a plurality of orthogonal frequency division multiplexed modulation signals at the same frequency for transmission, which has the effect of dramatically improving the frequency use efficiency, thereby reducing transmission costs. Can be.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態であり、OFDM送信機(31)、本発明に係わるOFDM受信機(36)および伝搬路環境を示すシステム図である。   FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and is a system diagram showing an OFDM transmitter (31), an OFDM receiver (36) according to the present invention, and a propagation path environment.

図1において、OFDM送信機(31)より送信アンテナ(32)を通して送信された送信信号は、伝搬路によりK−1個の干渉を受け、OFDM受信機(36)にて受信される。   In FIG. 1, a transmission signal transmitted from an OFDM transmitter (31) through a transmission antenna (32) receives K-1 interference via a propagation path and is received by an OFDM receiver (36).

OFDM受信機(36)では、L個の受信アンテナ(33、34、35)により、それぞれ独立に前記送信信号が受信される。   In the OFDM receiver (36), the transmission signals are independently received by the L receiving antennas (33, 34, 35).

希望送信信号をx1、干渉信号をxk(k=2、3、...、K)とすれば、前記L個の受信アンテナ(33、34、35)で受信された受信信号はベクトル形式によりベクトルy=[y1、y2、...、yL]Tとして次式で書き表すことができる。   Assuming that the desired transmission signal is x1 and the interference signal is xk (k = 2, 3,..., K), the reception signals received by the L receiving antennas (33, 34, 35) are expressed in vector form. The vector y = [y1, y2,. . . , YL] T by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、ベクトルCk=[Ck1、Ck2、...、CkL]Tは、干渉信号xkの複素包絡線変動ベクトル、Cklは干渉信号xkがl番目のブランチで受信された時の複素包絡線変動を表す。
Figure 2004201338
Here, the vector Ck = [Ck1, Ck2,. . . , CkL] T represents the complex envelope variation vector of the interference signal xk, and Ckl represents the complex envelope variation when the interference signal xk is received on the l-th branch.

OFDM受信機(36)では、前記受信信号ベクトルyから希望送信信号x1の平均二乗誤差最小推定値(以下、希望信号推定値という)を求めることにより干渉除去を行い、復調を行う。   The OFDM receiver (36) performs interference cancellation by obtaining a minimum mean square error estimated value (hereinafter, referred to as a desired signal estimated value) of the desired transmission signal x1 from the received signal vector y, and performs demodulation.

図2に前記OFDM受信機(36)のブロック図を示し、前記希望信号推定値を得るための動作を説明する。   FIG. 2 shows a block diagram of the OFDM receiver (36), and an operation for obtaining the desired signal estimation value will be described.

図2において、入力端子(41、42、43)より入力される信号は、それぞれ前記図1のL個の受信アンテナ(33、34、35)で受信された信号であり、該入力端子(41、42、43)より入力された受信信号は、重み推定部(49)および乗算器(44、45、46)に入力される。   In FIG. 2, signals input from the input terminals (41, 42, 43) are signals received by the L receiving antennas (33, 34, 35) of FIG. , 42, 43) are input to the weight estimator (49) and the multipliers (44, 45, 46).

受信信号は、それぞれ前記乗算器(44、45、46)により前記重み推定部(49)で検出された値により重み付けされた後、加算器(47)で加算されることにより、前記希望信号推定値が求められる。   The received signals are weighted by the multipliers (44, 45, 46) according to the values detected by the weight estimating unit (49), and then added by an adder (47), thereby obtaining the desired signal A value is required.

以下、前記希望信号推定値を求める原理について説明する。   Hereinafter, the principle of obtaining the desired signal estimation value will be described.

前記希望信号推定値は、次式により表される。   The desired signal estimate is represented by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、ベクトルH=[h1、h2、...、hL]Tは重みベクトルであり、次式で与えられる。
Figure 2004201338
Here, the vector H = [h1, h2,. . . , HL] T is a weight vector and is given by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、aは定数であり、
Figure 2004201338
Where a is a constant,

Figure 2004201338
は、xとベクトルyの相互相関行列であり、
Figure 2004201338
Is the cross-correlation matrix of x and vector y,

Figure 2004201338
は、ベクトルyの自己相関行列である。
Figure 2004201338
Is the autocorrelation matrix of the vector y.

従って、該重みベクトルHが求まれば、前記希望信号推定値を求めることができる。   Therefore, if the weight vector H is obtained, the desired signal estimated value can be obtained.

該重みベクトルHの推定は、重み推定部(49)にて行われる。   The weight vector H is estimated by the weight estimating unit (49).

以下、重み推定部(49)の動作を説明する。   Hereinafter, the operation of the weight estimating unit (49) will be described.

まず、周期自己相関推定器(50)により、周期自己相関関数を求める。   First, a periodic autocorrelation function is obtained by the periodic autocorrelation estimator (50).

周期自己相関推定器(50)の構成を図3に示す。   FIG. 3 shows the configuration of the periodic autocorrelation estimator (50).

図3において、入力端子(61)より入力された受信信号は、遅延器(62)により観測時間tsだけ遅延を加えられる。前記遅延器(62)の出力信号は、複素共役演算部(63)に入力され、複素共役信号が求められる。前記複素共役演算部(63)の出力信号は、前記入力端子(61)から入力された受信信号と共に、複素乗算器(64)に入力される。   In FIG. 3, a reception signal input from an input terminal (61) is delayed by an observation time ts by a delay unit (62). The output signal of the delay unit (62) is input to a complex conjugate operation unit (63), and a complex conjugate signal is obtained. The output signal of the complex conjugate operation unit (63) is input to the complex multiplier (64) together with the reception signal input from the input terminal (61).

前記複素乗算器(64)の出力信号は、幅Deltaの矩形インパルス応答を有する矩形窓フィルタ(65)に入力される。前記矩形窓フィルタ(65)の出力は、分配スイッチ(67)に入力される。   The output signal of the complex multiplier (64) is input to a rectangular window filter (65) having a rectangular impulse response having a width of Delta. The output of the rectangular window filter (65) is input to a distribution switch (67).

サンプリングクロック発生器(66)より出力されたサンプリングクロック信号は、前記分配スイッチ(67)に入力され、前記矩形窓フィルタ(65)の出力は、このクロックタイミングでNT個の積分器(68、69、70)に分配される。   The sampling clock signal output from the sampling clock generator (66) is input to the distribution switch (67), and the output of the rectangular window filter (65) is divided into NT integrators (68, 69) at this clock timing. , 70).

前記各積分器(68、69、70)では、入力された信号をMシンボル区間にわたって積分を行う。これにより、n番目の積分器出力は次式で表される。   Each of the integrators (68, 69, 70) integrates the input signal over M symbol intervals. Accordingly, the output of the n-th integrator is represented by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、tsampはサンプリング周期、tsは直交周波数多重変調信号の観測区間長、△はガード区間長、Ts=ts+△はシンボル長である。
Figure 2004201338
Here, tsamp is the sampling period, ts is the observation section length of the orthogonal frequency multiplexed modulation signal, △ is the guard section length, and Ts = ts + △ is the symbol length.

各積分器出力振幅の概形を図4に示す。   FIG. 4 schematically shows the output amplitude of each integrator.

同図の振幅のピーク値がシンボルタイミングに対応している。前記各積分器(68、69、70)出力は、ピーク検出器(71)に入力され、いずれの積分器出力が最大であるかが検出される。   The peak value of the amplitude in the figure corresponds to the symbol timing. The output of each of the integrators (68, 69, 70) is input to a peak detector (71) to detect which integrator output is the maximum.

前記ピーク検出器(71)の出力は、シンボルタイミング信号出力端子(73)より出力される。また、セレクタスイッチ(72)に入力され、前記各積分器(68、69、70)出力の内、最大振幅を有する積分器の出力が選択されて、自己相関関数出力として自己相関関数出力端子(74)から出力される。ここで、自己相関関数は次式で示される。   The output of the peak detector (71) is output from a symbol timing signal output terminal (73). Further, the output of the integrator having the maximum amplitude is selected from the outputs of the integrators (68, 69, 70) inputted to the selector switch (72), and the autocorrelation function output terminal ( 74). Here, the autocorrelation function is represented by the following equation.

Figure 2004201338
次に、入力信号および周期自己相関推定器50のシンボルタイミング信号出力は、図5に示される周期相互相関推定器(51、52)に入力される。
Figure 2004201338
Next, the input signal and the symbol timing signal output of the periodic autocorrelation estimator 50 are input to the periodic cross-correlation estimators (51, 52) shown in FIG.

図5において、入力端子(81)から受信信号#1が、また入力端子(82)から受信信号#2が入力信号として入力される。   In FIG. 5, a received signal # 1 is input from an input terminal (81), and a received signal # 2 is input as an input signal from an input terminal (82).

前記入力端子(82)より入力された受信信号#2は、遅延器(84)において観測時間tsだけ遅延を加えられ、該遅延器(84)の出力信号は、複素共役演算部(85)に入力され、複素共役信号が求められる。   The received signal # 2 input from the input terminal (82) is delayed by the observation time ts in the delay unit (84), and the output signal of the delay unit (84) is sent to the complex conjugate operation unit (85). It is input and a complex conjugate signal is obtained.

該複素共役演算部(85)の出力信号は、前記入力端子(81)から入力された受信信号#1と共に、複素乗算器(86)に入力され、該複素演算器(86)出力信号は、幅Deltaの矩形インパルス応答を有する矩形窓フィルタ(87)に入力される。   The output signal of the complex conjugate operation unit (85) is input to the complex multiplier (86) together with the reception signal # 1 input from the input terminal (81), and the output signal of the complex operation unit (86) is It is input to a rectangular window filter (87) having a rectangular impulse response of width Delta.

前記矩形窓フィルタ(87)出力は、シンボルタイミング信号入力端子(83)より入力されたシンボルタイミング信号により制御されたサンプルホールド回路(88)により、シンボルタイミング信号の周期で信号レベルが保持される。   The signal level of the output of the rectangular window filter (87) is held at a period of the symbol timing signal by a sample and hold circuit (88) controlled by a symbol timing signal input from a symbol timing signal input terminal (83).

サンプルホールド回路(88)の出力信号は、積分器(89)に入力され、Mシンボル区間にわたって積分を行う。   The output signal of the sample and hold circuit (88) is input to the integrator (89) and performs integration over M symbol intervals.

以上のような過程により演算された周期相互相関関数は、出力端子(90)より出力される。   The periodic cross-correlation function calculated by the above process is output from the output terminal (90).

以上のような周期相互相関推定器(51、52)では、次式で表される周期相互相関関数が演算され、出力される。   In the periodic cross-correlation estimators (51, 52) as described above, a periodic cross-correlation function represented by the following equation is calculated and output.

Figure 2004201338
ここで、tmaxは上記周期自己相関関数推定器出力が最大となる時間、tsは直交周波数多重変調信号の観測区間長、△はガード区間長、T=ts+△はシンボル長である。
Figure 2004201338
Here, tmax is the time when the output of the periodic autocorrelation function estimator is maximum, ts is the observation section length of the orthogonal frequency multiplexed modulation signal, △ is the guard section length, and T = ts + △ is the symbol length.

前記周期自己相関および周期相互相関推定器出力信号からなるベクトルは、次式で示されるRxyの推定値となっている。   The vector consisting of the periodic autocorrelation and periodic crosscorrelation estimator output signals is an estimated value of Rxy expressed by the following equation.

Figure 2004201338
また、Ryyは、以下の計算より求められる。
Figure 2004201338
Ryy is obtained by the following calculation.

Figure 2004201338
ここで、rlnは、次式で与えられる。
Figure 2004201338
Here, rln is given by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、tsampはサンプリング周期、tsはOFDMの観測区間長、Mは整数、Ts=ts+△はシンボル長である。
Figure 2004201338
Here, tsamp is a sampling period, ts is an observation section length of OFDM, M is an integer, and Ts = ts + △ is a symbol length.

一方、図2の共分散行列推定器(53)では、次式により受信信号の共分散行列の要素が推定される。   On the other hand, the covariance matrix estimator (53) in FIG. 2 estimates the elements of the covariance matrix of the received signal by the following equation.

Figure 2004201338
ここで、T0は共分散行列推定器(53)の観測区間、ρnlは推定した共分散行列のn行l列要素である。共分散行列推定器(53)により求められた共分散行列は、図2の逆行列演算部(54)に入力され、逆行列が求められる。
Figure 2004201338
Here, T0 is an observation section of the covariance matrix estimator (53), and ρnl is an n-row, l-column element of the estimated covariance matrix. The covariance matrix obtained by the covariance matrix estimator (53) is input to the inverse matrix calculator (54) in FIG. 2, and the inverse matrix is obtained.

従って、式(9)および式(10)で求められるベクトルと前記逆行列との積を行列乗算部(55)で計算することにより重みベクトルHが求められる。   Accordingly, the weight vector H is obtained by calculating the product of the vector obtained by Expressions (9) and (10) and the inverse matrix by the matrix multiplication unit (55).

なお、この実施例では、各アンテナ入力への信号の伝搬遅延は同一とし、l=1についてのみ推定を行っているが、各アンテナ毎に別々にタイミングを推定することにより、伝搬遅延が異なっていても推定は可能である。   In this embodiment, the propagation delay of the signal to each antenna input is assumed to be the same, and estimation is performed only for l = 1. However, by estimating the timing separately for each antenna, the propagation delay differs. However, estimation is possible.

次に、空間分割多重伝送方法について説明する。   Next, a space division multiplex transmission method will be described.

まず、空間分割多重伝送方法を行う場合の送信機の構成を図6に示す。   First, FIG. 6 shows a configuration of a transmitter when the space division multiplex transmission method is performed.

図6において、L個の入力端子(91、92、93)より、それぞれ別々にディジタル信号を入力する。これらのディジタル信号は、L個のOFDM送信機(95、96、97)によりそれぞれ送信信号が生成される。前記各OFDM送信機(95、96、97)のシンボルタイミングは、シンボルクロック(94)により生成される同期信号により一致している。前記各OFDM送信機(95、96、97)出力は、遅延器(98、99)に入力され所定の遅延が与えられる。   In FIG. 6, digital signals are separately input from L input terminals (91, 92, 93). Transmission signals are generated from these digital signals by L OFDM transmitters (95, 96, 97). The symbol timing of each of the OFDM transmitters (95, 96, 97) coincides with the synchronization signal generated by the symbol clock (94). The outputs of the OFDM transmitters (95, 96, 97) are input to delay units (98, 99) and given a predetermined delay.

前記各OFDM送信機(95、96、97)の出力信号のシンボルタイミングの関係を図7に示す。   FIG. 7 shows the relationship between the symbol timings of the output signals of the OFDM transmitters (95, 96, 97).

送信信号1(110)は、出力端子1(100)より送信されるシンボル長Tsを有する信号であり、送信信号2(111)は、出力端子2(101)より送信されるシンボル長Tsを有し、前記送信信号1(110)より1/Tsだけ遅延した信号である。また、送信信号L(113)は、出力端子L(102)より送信されるシンボル長Tsを有し、前記送信信号1(110)より(L−1)/Tsだけ遅延した信号である。   The transmission signal 1 (110) has a symbol length Ts transmitted from the output terminal 1 (100), and the transmission signal 2 (111) has a symbol length Ts transmitted from the output terminal 2 (101). It is a signal delayed by 1 / Ts from the transmission signal 1 (110). The transmission signal L (113) has a symbol length Ts transmitted from the output terminal L (102), and is a signal delayed by (L-1) / Ts from the transmission signal 1 (110).

これらのOFDM送信機(95、96、97)の出力信号は、各々の出力端子(100、101、102)より出力され、L本の独立した送信アンテナより送信される。   Output signals of these OFDM transmitters (95, 96, 97) are output from respective output terminals (100, 101, 102) and transmitted from L independent transmission antennas.

次に、空間分割多重伝送方法を行う場合の受信機の構成を図8に示す。   Next, FIG. 8 shows a configuration of a receiver when the space division multiplex transmission method is performed.

図8において、L本の独立した受信アンテナにより受信された信号が入力端子(120、121、122)より入力される。入力端子(120)より入力された信号は、周期自己相関推定器(123)により受信信号の周期自己相関関数が求められる。ここで用いる周期自己相関推定器の構成は、図3の構成と同一である。   In FIG. 8, signals received by L independent receiving antennas are input from input terminals (120, 121, 122). From the signal input from the input terminal (120), the periodic autocorrelation function of the received signal is obtained by the periodic autocorrelation estimator (123). The configuration of the periodic autocorrelation estimator used here is the same as the configuration in FIG.

空間分割多重伝送では、周期自己相関推定器(123)の各積分器出力は、送信機で各OFDM送信機(95、96、97)の出力信号を遅延させたシンボルタイミングに同期して、Ts/K間隔にK個のピークを検出する。このうち1つのピークを選択し、シンボルタイミングとして出力する。   In the space division multiplex transmission, the output of each integrator of the periodic autocorrelation estimator (123) is synchronized with the symbol timing obtained by delaying the output signal of each OFDM transmitter (95, 96, 97) by the transmitter, and Ts / K peaks are detected at intervals of / K. One of the peaks is selected and output as a symbol timing.

このシンボルタイミングの様子を図10に示す。   The state of the symbol timing is shown in FIG.

このシンボルタイミングは、遅延器(127、128)によりTs/Kづつ遅延を与えられ各々のOFDM受信機(124、125、126)に加えられる。   This symbol timing is delayed by Ts / K by delay units (127, 128) and added to each OFDM receiver (124, 125, 126).

図8おけるOFDM受信機の構成を図9に示す。   FIG. 9 shows the configuration of the OFDM receiver in FIG.

図9のOFDM受信機では、周期自己相関推定器(149)、周期相互相関推定器(150、151)の動作が、同期信号入力端子(143)からの同期信号に同期して動作することを除いて、図2のOFDM受信機とほぼ同一の処理が行われる。これにより、多重されて伝送されているK個の送信信号が分離されて受信することが可能となる。   In the OFDM receiver shown in FIG. 9, the operation of the periodic autocorrelation estimator (149) and the operation of the periodic cross-correlation estimator (150, 151) operate in synchronization with the synchronization signal from the synchronization signal input terminal (143). Except for this, almost the same processing as that of the OFDM receiver in FIG. 2 is performed. As a result, the K transmission signals multiplexed and transmitted can be separated and received.

地上波ディジタル放送、高速ディジタル移動無線伝送に適用可能である。   It is applicable to digital terrestrial broadcasting and high-speed digital mobile radio transmission.

本発明の実施の形態における送信機、受信機および伝搬路環境を示すシステム図である。FIG. 1 is a system diagram showing a transmitter, a receiver, and a propagation path environment according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における受信機の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a receiver according to the embodiment of the present invention. 本発明の周期自己相関関数推定器の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a periodic autocorrelation function estimator of the present invention. 本発明の周期自己相関関数推定器の積分器出力波形である。5 is an integrator output waveform of the periodic autocorrelation function estimator of the present invention. 本発明の周期相互相関関数推定器の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a periodic cross-correlation function estimator of the present invention. 本発明の実施の形態における送信機の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a transmitter according to the embodiment of the present invention. 本発明の伝送方法における送信機の送信シンボルタイミングである。5 is a transmission symbol timing of a transmitter in the transmission method of the present invention. 本発明の伝送方法における受信機の全体構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an overall configuration of a receiver in the transmission method according to the present invention. 本発明の伝送方法における受信機部の内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a receiver unit in the transmission method according to the present invention. 本発明の伝送方法における受信信号の周期自己相関関数の波形である。6 is a waveform of a periodic autocorrelation function of a received signal in the transmission method of the present invention. 従来の直交周波数多重変調送信機および受信機の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional orthogonal frequency multiplex modulation transmitter and receiver. 直交周波数多重変調信号の信号波形である。3 is a signal waveform of an orthogonal frequency multiplex modulation signal.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 信号入力端子
2 OFDM送信機
3 変調機
4 直並列変換器
5 IDFT
6 ガード区間挿入部
7 OFDM受信機
8 ガード区間削除部
9 DFT
10 並直列変換器
11 復調機
30 信号入力端子
31 OFDM送信機
32 送信アンテナ
33、34、35 受信アンテナ
36 OFDM受信機
37 信号出力端子
41、42、43 信号入力端子
44、45、46 乗算器
47 加算器
48 信号出力端子
49 重み推定部
50 周期自己相関関数推定器
51、52 周期相互相関推定器
53 共分散行列推定器
54 逆行列演算器
55 行列乗算部
61 信号入力端子
62 遅延器
63 複素共役演算部
64 複素乗算部
65 矩形窓フィルタ
66 サンプリングクロック発生器
67 分配スイッチ
68、69、70 積分器
71 ピーク検出器
72 セレクタスイッチ
73 シンボルタイミング出力端子
74 自己相関関数出力端子
81、82 信号入力端子
83 シンボルタイミング入力端子
84 遅延器
85 複素共役演算部
86 複素乗算部
87 矩形窓フィルタ
88 サンプルホールド回路
89 積分器
90 相互相関関数出力端子
91、92、93 信号入力端子
94 シンボルクロック発生器
95、96、97 OFDM送信機
98、99 遅延器
100、101、102 信号出力端子
120、121、122 信号入力端子
123 周期自己相関関数推定器
124、125、126 OFDM受信機
127、128 遅延器
129、130、131 信号出力端子
140、141、142 信号入力端子
143 同期信号入力端子
144、145、146 乗算器
147 加算器
148 信号出力端子
149 周期自己相関関数推定器
150、151 周期相互相関関数推定器
152 共分散行列推定器
153 逆行列演算器
154 行列乗算部
155 重み推定部
Reference Signs List 1 signal input terminal 2 OFDM transmitter 3 modulator 4 serial-parallel converter 5 IDFT
6 guard section insertion section 7 OFDM receiver 8 guard section deletion section 9 DFT
Reference Signs List 10 parallel-serial converter 11 demodulator 30 signal input terminal 31 OFDM transmitter 32 transmission antennas 33, 34, 35 reception antenna 36 OFDM receiver 37 signal output terminals 41, 42, 43 signal input terminals 44, 45, 46 multiplier 47 Adder 48 Signal output terminal 49 Weight estimator 50 Periodic autocorrelation function estimator 51, 52 Periodic cross-correlation estimator 53 Covariance matrix estimator 54 Inverse matrix calculator 55 Matrix multiplier 61 Signal input terminal 62 Delayer 63 Complex conjugate Arithmetic unit 64 Complex multiplier 65 Rectangular window filter 66 Sampling clock generator 67 Distribution switches 68, 69, 70 Integrator 71 Peak detector 72 Selector switch 73 Symbol timing output terminal 74 Autocorrelation function output terminals 81, 82 Signal input terminal 83 Symbol timing input terminal 84 Delay unit 85 Complex conjugate operation Unit 86 complex multiplying unit 87 rectangular window filter 88 sample hold circuit 89 integrator 90 cross-correlation function output terminals 91, 92, 93 signal input terminal 94 symbol clock generators 95, 96, 97 OFDM transmitters 98, 99 delay unit 100, 101, 102 Signal output terminals 120, 121, 122 Signal input terminal 123 Periodic autocorrelation function estimator 124, 125, 126 OFDM receiver 127, 128 Delayer 129, 130, 131 Signal output terminal 140, 141, 142 Signal input terminal 143 Synchronous signal input terminals 144, 145, 146 Multiplier 147 Adder 148 Signal output terminal 149 Periodic autocorrelation function estimator 150, 151 Periodic cross-correlation function estimator 152 Covariance matrix estimator 153 Inverse matrix calculator 154 Matrix multiplication unit 155 Weight estimation unit

Claims (3)

複数の直交周波数多重変調された信号を用いてデータを無線伝送する送信機において、
シンボルクロック発生器により、複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期をとる手段と、
前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号をそれぞれ異なった遅延時間だけ遅延させて送信する手段を具備することを特徴とする送信機。
In a transmitter that wirelessly transmits data using a plurality of orthogonal frequency multiplex modulated signals,
Means for synchronizing the output signals of a plurality of identical quadrature frequency multiplex modulation transmitters with a symbol clock generator;
A transmitter comprising means for transmitting output signals of the plurality of identical orthogonal frequency division multiplexing modulation transmitters with different delay times respectively.
複数の直交周波数多重変調された信号を用いてデータを無線伝送する送信機であり、シンボルクロック発生器により、複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期をとる手段と、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号をそれぞれ異なった遅延時間だけ遅延させて送信する手段を具備する送信機と、
直交周波数多重変調方法を用いて無線伝送されたデータを受信する受信機であり、前記伝送されたデータを複数のアンテナで受信する受信手段と、前記受信手段により受信された複数の受信信号より、重み係数を計算する重み推定手段と、該重み推定手段に同期信号を入力する手段と、前記受信手段により受信された複数の受信信号に、前記重み係数を掛ける乗算手段と、前記乗算手段により求められた積の和を求める加算手段を具備する受信機を用いた伝送方法であって、
前記送信機で信号を送信する工程と、
該送信された信号を受信し、該受信信号より、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機の出力信号の同期を検出する工程と、
該検出された同期を、それぞれ異なった遅延時間だけ遅延させる工程と、
該それぞれ異なった遅延時間だけ遅延させた前記検出された同期により、複数の前記受信機の同期をとり、前記複数の同一の直交周波数多重変調送信機のそれぞれの出力信号を、前記複数の受信機より取り出す工程より成ることを特徴とする伝送方法。
A transmitter for wirelessly transmitting data using a plurality of orthogonal frequency multiplex modulation signals, means for synchronizing output signals of a plurality of the same orthogonal frequency multiplex modulation transmitters with a symbol clock generator, A transmitter comprising means for transmitting the output signal of the same orthogonal frequency multiplex modulation transmitter with a delay time different from each other,
A receiver for receiving data wirelessly transmitted using an orthogonal frequency multiplexing modulation method, receiving means for receiving the transmitted data with a plurality of antennas, and a plurality of received signals received by the receiving means, Weight estimating means for calculating a weighting coefficient, means for inputting a synchronization signal to the weight estimating means, multiplying means for multiplying a plurality of received signals received by the receiving means by the weighting coefficient; A transmission method using a receiver including an adding means for obtaining the sum of the products,
Transmitting a signal with the transmitter;
Receiving the transmitted signal, from the received signal, detecting the synchronization of the output signals of the plurality of the same orthogonal frequency multiplexing modulation transmitter,
Delaying the detected synchronization by different delay times,
The plurality of receivers are synchronized by the detected synchronization delayed by the respectively different delay times, and the output signals of the plurality of the same orthogonal frequency multiplex modulation transmitters are output to the plurality of receivers. A transmission method characterized by comprising a step of taking out.
前記同期の検出方法として、周期自己相関関数を用いることを特徴とする請求項2記載の伝送方法。


3. The transmission method according to claim 2, wherein a periodic autocorrelation function is used as the synchronization detection method.


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