JP2005328391A - Multipath interference canceler and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第4世代の移動体通信システムの候補として開発されているMC−CDM方式やMC−CDMA方式を採用した受信機に使用されるマルチパス干渉キャンセラ及びその方法に関するものである。 The present invention relates to a multipath interference canceller used for a receiver adopting the MC-CDM method or the MC-CDMA method, which has been developed as a candidate for a fourth generation mobile communication system, and a method thereof.
従来、この種の第4世代移動体通信システムの候補としては、MC−CDMA(Multi-carrier Code Division Multiple Access)方式や、MC−CDM(Multi-carrier Code Division Multiplex )方式、あるいはこれらの方式に組み合わせられる各周波数スペクトルプロファイルが直交関係を有する変調方式であるOFDM(直交周波数分割多重:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式など、種々の方式のものが既に提案されている。 Conventionally, as candidates for this kind of fourth generation mobile communication system, MC-CDMA (Multi-carrier Code Division Multiple Access) system, MC-CDM (Multi-carrier Code Division Multiplex) system, or these systems Various schemes such as an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme, which is a modulation scheme in which each frequency spectrum profile to be combined has an orthogonal relationship, have already been proposed.
これらの方式のうち、上記非特許文献1には、CDMA方式を採用することにより同一チャネル干渉を低減するとともに、OFDM方式を採用することによりマルチパス干渉を低減するMC−CDMAシステムが提案されている。この提案に係るMC−CDMAシステムでは、すべてのサブキャリア上でパイロット信号を連続して送信することができるため、高精度なチャネル推定が可能となる。
Among these methods, Non-Patent
また、マルチパス干渉を低減可能なOFDM方式と、時間領域で拡散するCDM方式とを組み合わせ、多元接続に関しては時間分割を適用したMC−CDMシステムも、第4世代移動体通信システムの候補の1つとして挙げられる。 An MC-CDM system that combines an OFDM system that can reduce multipath interference and a CDM system that spreads in the time domain and applies time division for multiple access is also one of the candidates for the fourth generation mobile communication system. As one.
このように、OFDM方式を適用した移動体通信システムは、OFDMシンボルにガードインターバル(Guard Interval)を付加することによって、マルチパス干渉を低減することができる点で、第4世代移動体通信システムの有望な候補となっている。 As described above, the mobile communication system to which the OFDM system is applied can reduce multipath interference by adding a guard interval to the OFDM symbol. It is a promising candidate.
しかしながら、上記OFDM方式の場合には、ガードインターバル(GI)長を超える遅延波が存在するマルチパス干渉に対しては、シンボル間干渉とキャリア間干渉が同時に発生し、図19に示すように、誤り率特性が著しく劣化することが知られている。 However, in the case of the OFDM scheme, for multipath interference in which a delay wave exceeding the guard interval (GI) length exists, inter-symbol interference and inter-carrier interference occur simultaneously, as shown in FIG. It is known that the error rate characteristic is significantly deteriorated.
かかる問題点に対しては、実際の伝送路で発生し得る最も遅い遅延波に合わせてガードインターバル(GI)長を設定することにより、誤り率特性の劣化を防止することができるが、この場合には、OFDMシンボルに付加するガードインターバル(GI)長を長く設定する必要があるため、周波数の利用効率が低下するという新たな問題点が発生する。 For such a problem, it is possible to prevent deterioration of the error rate characteristics by setting the guard interval (GI) length in accordance with the slowest delay wave that can occur in the actual transmission path. In this case, since it is necessary to set a long guard interval (GI) length to be added to the OFDM symbol, a new problem arises that the frequency utilization efficiency is lowered.
そこで、ガードインターバル(GI)長を長く設定することに起因する周波数利用効率の低下という問題点を回避しつつ、ガードインターバル(GI)長を超える遅延波が存在する場合であっても、誤り率特性が劣化するのを防止する技術としては、例えば、非特許文献2及び非特許文献3や特許文献1に開示されているように、ガードインターバル長を超える遅延波を補償するマルチパス干渉キャンセラが既に提案されている。
Therefore, even if there is a delay wave exceeding the guard interval (GI) length while avoiding the problem of lowering the frequency utilization efficiency due to setting the guard interval (GI) length long, the error rate As a technique for preventing the characteristics from deteriorating, for example, as disclosed in
上記特許文献1に開示された技術は、有効シンボル長がT、N本のサブキャリアの隣り合う周波数間隔が1/Tで、N−L本(L<N)のサブキャリアがヌルキャリアであるマルチキャリア変調信号を受信し、各サブキャリアに分離復調するマルチキャリア復調方法において、遅延波の遅延時間差を推定し、推定された遅延時間差を基に、遅延波による波形歪みの生じている部分を含まないように有効シンボル長Tから長さTM/N(L≦M<N)の使用シンボルとなる部分を決定し、サンプリング間隔T/Nで直交復調された複素ディジタル信号から、前記使用シンボル部分M点を用いてL本のサブキャリアを分離復調するように構成したものである。
In the technique disclosed in
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記非特許文献1及び非特許文献2や特許文献1に開示された技術の場合には、図20(b)に示すように、遅延波の遅延時間がOFDMシンボル長の1/2程度になると、誤り率特性に10-2〜10-3程度のエラーフロアが発生してしまい、図20(a)に示すように、OFDMシンボル長の3/8程度の遅延時間が適用限界である。したがって、上記非特許文献1及び非特許文献2や特許文献1に開示された技術の場合には、遅延波の遅延時間がOFDMシンボル長の1/2程度になると、誤り率特性が限界に達し、実際の通信には適用することが困難であるという問題点を有していた。
However, the conventional technique has the following problems. That is, in the case of the techniques disclosed in
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、マルチパス干渉による遅延波が、ガードインターバル(GI)長を超え、OFDMシンボル長の1/2程度に達する場合であっても、良好な誤り率特性を得ることが可能なマルチパス干渉キャンセラ及びその方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is that the delayed wave due to multipath interference exceeds the guard interval (GI) length and the OFDM symbol length. It is an object of the present invention to provide a multipath interference canceller capable of obtaining a good error rate characteristic even when it reaches about 1/2 of the above and a method thereof.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載された発明は、
MC−CDMまたはMC−CDMA方式の信号用マルチパス干渉キャンセラにおいて、 マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調し判定する受信シンボル判定手段と、
前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、
前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、
を有することを特徴とするマルチパス干渉キャンセラである。
In order to solve the above problems, the invention described in
In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceller, received symbol determination means for demodulating and determining a received symbol including a received symbol that has received multipath interference;
Replica generating means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the received symbol determining means;
Replacement means for replacing an interference part that has received multipath interference in the received symbol with a part corresponding to an interference part that has received multipath interference among replicas of a desired wave generated by the replica generation means;
A replacement symbol determination unit that demodulates and determines a received symbol in which the interference part subjected to multipath interference by the replacement unit is replaced with a replica of a desired wave;
A multipath interference canceller.
また、請求項2に記載された発明は、
上記受信シンボル判定手段は、
希望波においてガードインターバルを含まないFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号と、
干渉波においてガードインターバルを含むFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号を合成した信号を、
判定することを特徴とする請求項1に記載のマルチパス干渉キャンセラである。
In addition, the invention described in
The received symbol determination means includes:
A signal obtained by extracting and demodulating samples for the number of FFT points not including the guard interval in the desired wave;
A signal obtained by synthesizing a demodulated signal obtained by extracting samples for the number of FFT points including the guard interval in the interference wave,
The multipath interference canceller according to
さらに、請求項3に記載された発明は、
1次変調として位相変調を用いたMC−CDMまたはMC−CDMA方式の信号用マルチパス干渉キャンセラにおいて、
マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調した後、位相誤差を推定し、当該推定された位相誤差と所定の基準値との比較結果で判定を行うか否かを決定して判定を行う受信シンボル判定手段と、
前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、
前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、
を有することを特徴とするマルチパス干渉キャンセラである。
Furthermore, the invention described in
In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceller using phase modulation as the primary modulation,
After demodulating a received symbol that includes a received symbol that has undergone multipath interference, a phase error is estimated, and it is determined whether or not to make a determination based on a comparison result between the estimated phase error and a predetermined reference value. Received symbol determination means for performing determination;
Replica generating means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the received symbol determining means;
Replacement means for replacing an interference part that has received multipath interference in the received symbol with a part corresponding to an interference part that has received multipath interference among replicas of a desired wave generated by the replica generation means;
A replacement symbol determination unit that demodulates and determines a received symbol in which the interference part subjected to multipath interference by the replacement unit is replaced with a replica of a desired wave;
A multipath interference canceller.
又、請求項4に記載された発明は、上記受信シンボル判定手段において判定を行わなかった受信シンボルについては判定が行われた受信シンボルと同じ振幅値を帰還することを特徴とする請求項3に記載のパルチパス干渉キャンセラである。 According to a fourth aspect of the present invention, the received symbol that has not been determined by the received symbol determining means feeds back the same amplitude value as the received symbol that has been determined. The described multipath interference canceller.
更に、請求項5に記載された発明は、上記レプリカ生成手段及び置き換え手段及び置き換えシンボル判定手段による処理を繰り返し行うことによりマルチパス干渉を低減することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のマルチパス干渉キャンセラである。 Furthermore, the invention described in claim 5 reduces multipath interference by repeatedly performing the processing by the replica generation means, the replacement means, and the replacement symbol determination means. Is a multipath interference canceller.
また、請求項6に記載された発明は、
MC−CDMまたはMC−CDMA方式の信号用マルチパス干渉キャンセル方法において、
マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調し判定した結果に基づいて希望波のレプリカを生成した後、
前記マルチパス干渉を受けた受信シンボルの一部を希望波のレプリカで置き換えた受信シンボルを再度復調し判定する処理を少なくとも1回以上繰り返すことを特徴とするマルチパス干渉キャンセル方法である。
In addition, the invention described in claim 6
In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceling method,
After generating a replica of the desired wave based on the result of demodulating and determining the received symbol containing the received symbol that has undergone multipath interference,
The multipath interference canceling method is characterized in that the process of demodulating and determining a received symbol obtained by replacing a part of the received symbol subjected to the multipath interference with a replica of a desired wave is repeated at least once.
本発明によれば、受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を、レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換え、当該干渉部分が置き換えられた受信シンボルを復調し判定することにより、マルチパス干渉の影響を十分満足のいく程度にまで低減することができ、良好な誤り率特性を得ることが可能となる。そのため、OFDM方式において、ガードインターバル(GI)長を従来と同程度に設定した場合には、より長い遅延時間の遅延波が存在する場合でも通信を行うことが可能となる。また、従来と同程度の遅延時間を有する遅延波が存在する通信環境であれば、ガードインターバル(GI)長を短く設定することができ、周波数の利用効率を向上させることができる。本発明者の計算シミュレーションによれば、後述するごとく、図12に示すように、遅延波の遅延時間がOFDMシンボル長の1/2程度に達する場合でも誤り率特性を十分低減可能であることがわかった。 According to the present invention, the interference part that has received multipath interference in the received symbol is replaced with the part corresponding to the interference part that has received multipath interference in the replica of the desired wave generated by the replica generation means. By demodulating and determining the received symbol whose part has been replaced, the influence of multipath interference can be reduced to a sufficiently satisfactory level, and a good error rate characteristic can be obtained. For this reason, in the OFDM scheme, when the guard interval (GI) length is set to the same level as the conventional one, communication can be performed even when a delayed wave having a longer delay time exists. Also, in a communication environment where there is a delayed wave having a delay time comparable to that of the conventional case, the guard interval (GI) length can be set short, and the frequency utilization efficiency can be improved. According to the inventor's calculation simulation, as will be described later, the error rate characteristics can be sufficiently reduced even when the delay time of the delayed wave reaches about ½ of the OFDM symbol length as shown in FIG. all right.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1
図2及び図3は本発明の実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラを適用し得るMC−CDM方式の移動体通信システムにおける送信機及び受信機の概略的な構成を示すものである。更に説明すると、図2は時間領域で拡散するMC−CDM方式の移動体通信システムにおける送信機の構成を示すブロック図である。ここで、送信機は基地局として配備される送信機を、受信機は個々のユーザが使用する移動局としての受信機を、それぞれ想定しており、本発明は、主にダウンリンク(基地局から移動局へ)の通信において適用されるものである。但し、これに限定されるものではない。
2 and 3 show schematic configurations of a transmitter and a receiver in an MC-CDM mobile communication system to which the multipath interference canceller according to
図2において、符号100は送信機を示すものであり、この送信機100は、主として、S/P(Serial/Parallel)変換器101と、複数の拡散器102と、逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform )器103と、ガードインターバル付加器104とを備えている。
In FIG. 2,
上記S/P変換器101には、図示しない1次変調器によって1次変調された送信シンボル列105が入力される。1次変調器では、音声信号や文字、あるいは画像信号などのディジタル情報からなる送信データが、1bit毎又は数bit毎に1次変調され、シリアル信号としての送信シンボル列105が生成される。上記1次変調器では、例えば、送信データに対して、位相変調の一種であるQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調が施されるが、他の方式の変調が施されるように構成しても良い。上記1次変調器によって1次変調された送信シンボル列105は、S/P変換器102によってパラレル信号であるサブチャネル信号1060 〜106N-1 に変換される。上記シリアル/パラレル変換器101によってパラレル信号に変換された各サブチャネル信号1060 〜106N-1 は、当該各サブチャネル信号1060 〜106N-1 にそれぞれ対応して接続された拡散器1020 〜102N-1 により拡散符号を用いて時間領域で拡散された後、逆高速フーリエ変換器103によってマルチキャリア変調信号107に変換される。更に、上記マルチキャリア変調信号107には、ガードインターバル付加器104によってガードインターバル(GI)信号が付加されることにより、送信シンボル108が生成される。上記送信シンボル108は、図示しないフィルター等を介して送信アンテナから送信される。
The S /
上記ガードインターバル付加器104は、逆高速フーリエ変換器103の出力の一部、例えば、後端の1/4の切出して、当該切出したガードインターバル(GI:Guard Interval)信号を、逆高速フーリエ変換器103の出力107の先頭に付加することにより、送信シンボル108を構成するようになっている。このように、上記ガードインターバル(GI)は、例えば、図4に示すように、OFDMのシンボル長の1/4の長さに設定され、送信される全シンボル長は、OFDMシンボル長の5/4となる。但し、上記ガードインターバル(GI) 長は、OFDMのシンボル長の1/4の長さに限定されるものではなく、他の値に設定しても良いことは勿論である。
The
図3は時間領域で拡散するMC−CDM方式の移動体通信システムにおける受信機の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a receiver in an MC-CDM mobile communication system spreading in the time domain.
上記受信機200は、主として、ガードインターバル除去器201と、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform )器202と、1/H(t)乗算器203と、複数の逆拡散器204と、P/S(Parallel/Serial)変換器205とを備えている。
The
上記受信機200では、図示しない受信アンテナで受信されフィルターを介した受信信号206がガードインターバル除去器201に入力され、当該ガードインターバル除去器201によって受信信号206からガードインターバル(GI)が除去される。その後、ガードインターバル(GI)が除去された受信信号206は、高速フーリエ変換器202によりサブキャリア毎の受信信号2070 〜207N-1 が求められる。上記高速フーリエ変換器202によってサブキャリア毎に求められた受信信号2070 〜207N-1 には、1/H(t)乗算器203によって、チャネル伝達関数H(t)の逆数が乗算されることにより、チャネル補償が行われる。そして、得られたサブキャリア毎の復調信号208は、逆拡散器204によって時間領域で逆拡散された後、P/S変換器205によりシリアル信号に変換されて、受信シンボル列209が得られる。こうして得られた受信シンボル列209は、後述するように、判定器によって1/0が判定される。
In the
図5は上記の如く時間領域で拡散を行うMC−CDMシステムにおける送信シンボルの配置を模式的に示したものである。 FIG. 5 schematically shows the arrangement of transmission symbols in the MC-CDM system that performs spreading in the time domain as described above.
上述したMC−CDMシステムにおける送信シンボル300は、図5に示すように、OFDM方式を用いて多重化されており、互いに直交関係にある多数のサブキャリア301によって構成されている。サブキャリア301の数Nは、例えば、1024に設定されるが、これに限定されるものではないことは勿論である。ここで、N個のサブキャリア301が占めるバンド幅は、例えば、40.96MHzとなる。
As shown in FIG. 5, the
また、上記各サブキャリア信号301は、拡散器102によって時間領域で拡散されており、拡散率は、例えば、16に設定されている。上記拡散器102で用いられる拡散符号としては、例えば、直交符号を用いることにより、同一サブキャリアで多重化した信号を送信することが可能となる。なお、MC−CDMシステムにおいては、各サブキャリアに同一の拡散符号を用いることができる。
Each
さらに、パイロットシンボル302は、データシンボル303と共に時間軸方向へ拡散されており、符号多重化されている。ここで、パイロット信号302は、例えば、オール「1」のコードで拡散され、パイロット信号302の時間波形は、時間軸で連続するすべてのOFDMシンボルで等しく設定される。 Further, pilot symbols 302 are spread in the time axis direction together with data symbols 303 and are code-multiplexed. Here, the pilot signal 302 is spread with, for example, a code of all “1”, and the time waveform of the pilot signal 302 is set equal in all OFDM symbols that are continuous in the time axis.
そして、時間軸方向へ拡散された個々のキャリア信号を、逆高速フーリエ変換器103によって逆高速フーリエ変換して重ね合わせることにより、ベースバンドOFDM信号が生成される。
Then, each carrier signal spread in the time axis direction is subjected to inverse fast Fourier transform by the inverse
ところで、時間領域で拡散するMC−CDMシステムの送受信機の構成は、基本的に、時間領域で拡散するMC−CDMAシステムの送受信機の構成と同様であるが、多元接続の方式がMC−CDMAシステムと異なる。すなわち、MC−CDMAシステムでは、ユーザーは、符号分割で多元接続されるのに対し、MC−CDMシステムでは、時間分割で多元接続される。このように、多元接続の方式が異なるのみで、本発明は、MC−CDMシステム以外に、MC−CDMAシステムにも同様に適用できるものである。 By the way, the configuration of the transceiver of the MC-CDM system spreading in the time domain is basically the same as the configuration of the transceiver of the MC-CDMA system spreading in the time domain, but the multiple access scheme is MC-CDMA. Different from the system. That is, in the MC-CDMA system, users are multiple-accessed by code division, whereas in the MC-CDM system, users are multiple-accessed by time division. As described above, the present invention can be similarly applied not only to the MC-CDM system but also to the MC-CDMA system except that the multiple access method is different.
図6はMC−CDMシステムにおける多元接続の方式を示すものである。 FIG. 6 shows a multiple access method in the MC-CDM system.
1つの基地局が受け持つべき範囲であるセル内の複数のユーザー1,2,3・・・は、図6に示すように、時間分割されて、多元接続される。
A plurality of
図1は本発明の実施の形態1に係るMC−CDM信号用のマルチパス干渉キャンセラを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an MC-CDM signal multipath interference canceller according to
ところで、本実施の形態では、MC−CDM方式の信号用マルチパス干渉キャンセラにおいて、マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調し判定する受信シンボル判定手段と、前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、を有するように構成されている。 By the way, in the present embodiment, in the MC-CDM signal multipath interference canceller, received symbol determination means for demodulating and determining received symbols including received symbols that have received multipath interference, and the received symbol determination means Replica generating means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the above, and interfering portions of the received symbol that have received multipath interference from the replica of the desired wave generated by the replica generating means. Replacement means for replacing with a portion corresponding to the received interference portion, and replacement symbol determination means for demodulating and determining a received symbol in which the interference portion subjected to multipath interference by the replacement means is replaced with a replica of the desired wave. It is configured as follows.
本発明は、ガードインターバル(GI)長を超える遅延波に対するマルチパス干渉キャンセラを提供するものである。 The present invention provides a multipath interference canceller for delayed waves exceeding the guard interval (GI) length.
図7はガードインターバル(GI)長を超える遅延波によるマルチパス干渉を示した模式図である。図7では、先行波の斜線で示した領域における受信サンプルが、遅延波の隣接するOFDMシンボルから干渉を受けている。本発明に係るマルチパス干渉キャンセラでは、マルチパス干渉を受けた信号を判定して帰還することにより、再生した信号と置き換えることにより、マルチパス干渉を低減するものである。 FIG. 7 is a schematic diagram showing multipath interference due to a delayed wave exceeding the guard interval (GI) length. In FIG. 7, the received samples in the area indicated by the oblique line of the preceding wave have received interference from the adjacent OFDM symbols of the delayed wave. The multipath interference canceller according to the present invention reduces the multipath interference by substituting the reproduced signal by determining and returning the signal that has received the multipath interference.
図1は本発明の実施の形態1に係るMC−CDM信号用のマルチパス干渉キャンセラを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an MC-CDM signal multipath interference canceller according to
上記マルチパス干渉キャンセラ400は、大別して、受信シンボル判定手段としての初期判定用のMC−CDM復調器401及び初期判定器402と、レプリカ生成手段としてのレプリカ生成器403と、置き換え手段としてのレプリカによる置き換え器404と、置き換えシンボル判定手段としての繰返し計算用のMC−CDM復調器405及び判定器406とから構成されている。なお、符号407は、初期判定器402の判定結果と判定器406の判定結果を切り替えるセクレタを示している。
The
上記初期判定用のMC−CDM復調器401及び初期判定器402は、基本的に、図3に示す受信機と同様に構成されている。この初期判定用のMC−CDM復調器401は、図8に示すように、受信信号206からガードインターバル(GI)を除去するガードインターバル除去器201と、高速フーリエ変換器202と、1/H(t)乗算器203と、逆拡散器204とから構成されている。なお、図8では、P/S変換器205が省略されている。
The initial determination MC-
また、上記初期判定用のMC−CDM復調器401によって復調された受信シンボル列209は、初期判定器402により判定される。この初期判定器402の判定結果は、セレクタ407を介してレプリカ生成器403に入力され、このレプリカ生成器403では、判定結果に基づいて、当該判定結果をもたらす受信信号そのもの、つまり初期判定器402によって判定された判定結果が真の値であるとした場合、当該判定結果を送信するためのマルチパス干渉を受けていない受信信号(希望波)のレプリカが生成される。
The received
上記レプリカ生成器403は、判定結果を送信シンボル列とした場合の送信機と同様に構成されている。このレプリカ生成器403では、図8に示すように、初期判定結果が拡散器102によって拡散された後、H(f)乗算器109によってチャネル伝達関数H(f)が乗算されるとともに、逆高速フーリエ変換器103によって逆フーリエ変換され、希望波のレプリカが生成される。なお、図8では、S/P変換器101が省略されている。
The
さらに、上記被干渉サンプルの置き換え器404では、受信シンボル206のうちマルチパス干渉を受けた干渉部分が、レプリカ生成器403により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換えられる。この希望波のレプリカと置換された受信信号206は、図1に示すように、繰返し計算用のMC−CDM復調器405に入力され、当該繰返し計算用のMC−CDM復調器405によって復調される。この繰返し計算用のMC−CDM復調器405は、初期判定用のMC−CDM復調器401と同様、基本的に、図3に示す受信機と同様に構成されている。
Further, in the interfered
上記繰返し計算用のMC−CDM復調器405は、図8に示すように、希望波のレプリカと置換された受信信号206をフーリエ変換する高速フーリエ変換器202と、1/H(t)乗算器203と、逆拡散器204と、P/S変換器205とから構成されている。
As shown in FIG. 8, the MC-
上記繰返し計算用のMC−CDM復調器405で復調された受信信号は、判定器406によって判定され、当該判定器406による判定結果は、セレクタ407を介して、再度レプリカ生成器403に入力され、上述したものと同様の処理が所定回数(1〜4回程度)にわたって繰り返された後、出力信号として出力されるようになっている。なお、上記処理を繰り返す回数は、判定器406によって設定することが可能となっている。
The received signal demodulated by the MC-
上記判定器406によって最初に判定された判定結果をそのまま出力するときには、繰り返し回数は、0回となり、当該判定器406によって最初に判定された判定結果を、セクレタ407を介して再度レプリカ生成器403に出力した場合は、繰り返し回数は、1回となる。
When the determination result initially determined by the
なお、上記置き換え器404によって置き換えられる受信シンボル206のうち、マルチパス干渉を受けた干渉部分は、図9に示すような回路を用いることによって決定される。
Of the received
すなわち、受信信号は、図9に示すように、ガードインターバル除去器201によってタイミング同期に基づきガードインターバル(GI)が除去された後、相互相関計算器408によって受信信号の系列と送信パイロット信号の時間波形レプリカとの相互相関を取ることで、遅延プロファイルが得られ、マルチパス干渉を受けている干渉部分が、置き換え器404によって決定される。なお、置き換え器404は、ガードインターバルが除去された受信信号を所定時間だけ記憶する機能をも備えている。
That is, as shown in FIG. 9, after the guard interval (GI) is removed based on the timing synchronization by the
以上の構成において、この実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラでは、次のようにして、マルチパス干渉による遅延波が、ガードインターバル(GI)長を超え、OFDMシンボル長の1/2程度に達する場合であっても、良好な誤り率特性を得ることが可能となっている。
In the above configuration, in the multipath interference canceller according to
上記マルチパス干渉キャンセラ400によるマルチパス干渉除去は、次の1)〜5)の手順によって実現される。
1)MC−CDM信号の復調
2)初期判定
3)判定帰還による受信信号レプリカの再生
4)被干渉サンプルをレプリカで置換え
5)干渉低減された信号の復調
3)〜5)の手順を繰返すことにより誤り率特性を改善することが可能となる。そして、複数回の繰返し計算により干渉を低減した後、最終判定結果を得る。
Multipath interference removal by the
1) Demodulation of MC-CDM signal 2) Initial decision 3) Reproduction of received signal replica by decision feedback 4) Replacement of interfered sample with replica 5) Demodulation of signal with reduced interference 3) to 5) Thus, the error rate characteristic can be improved. Then, after reducing interference by a plurality of repetitive calculations, a final determination result is obtained.
すなわち、この実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラ300では、図2及び図3に示すように、送信機100から図示しない伝送路を介して送られてきた送信信号が、受信機200の図示しない受信アンテナによって受信されるとともに、図示しないフィルターにより受信信号206として取り出される。上記受信機200によって受信された受信信号206は、図8に示すように、ガードインターバル除去器201によってガードインターバルが除去された後、図1に示すように、初期判定用のMC−CDM復調器401によって復調される。この初期判定用のMC−CDM復調器401では、図8に示すように、ガードインターバルが除去された受信信号が高速フーリエ変換器202によってフーリエ変換され、サブキャリア毎の信号に変換された後、1/H(t)乗算器によってチャネル伝達関数H(t)の逆数が乗算されるとともに、逆拡散器204により時間領域において逆拡散され、更にP/S変換器205によってシリアル信号に変換されて受信信号209が得られる。
That is, in the
その際、上記送信機100から送られてきた送信シンボルは、図7に示すように、先行波として受信機200によって直接受信される以外に、周囲の建物等により反射や拡散され遅延波となって、受信機200で受信される。
At that time, as shown in FIG. 7, the transmission symbol transmitted from the
上記遅延波の遅延時間がガードインターバル(GI)長の範囲内であれば、遅延波の影響を除去することができ、誤り率の低下を防止することができるが、遅延波の遅延時間がガードインターバル(GI)長を超えた場合には、図7に示すように、先行波の先頭部分に所定のシンボル長にわたって遅延波による干渉の影響を受け、そのままでは誤り率の著しい低下をもたらす。 If the delay time of the delay wave is within the guard interval (GI) length, the influence of the delay wave can be eliminated and the error rate can be prevented from decreasing, but the delay time of the delay wave is guarded. When the interval (GI) length is exceeded, as shown in FIG. 7, the leading portion of the preceding wave is affected by interference due to the delayed wave over a predetermined symbol length, and the error rate is significantly reduced as it is.
そこで、この実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラ300では、図1に示すように、初期判定用のMC−CDM復調器401によって復調された受信信号を、初期判定器402によって判定されたものをそのまま受信結果として採用するのではなく、初期判定器402によって判定された受信結果に基づいて、レプリカ生成器403によって希望波のレプリカを生成する。そして、上記レプリカ生成器403によって生成されたレプリカ信号のうち、図7に示すように、マルチパス干渉を受けている部分の信号のみを、置き換え器404によって受信信号206と置き換えるようになっている。
Therefore, in
これらの処理を更に説明すれば、次のとおりである。 These processes will be further described as follows.
いま、受信信号のm番目のチップのn番目のサンプルをamnとし、i−1回目の繰返し計算におけるレプリカのm番目のチップのn番目のサンプルをbi-1 mnとし、i回目に復調される干渉低減された信号のm番目のチップのn番目のサンプルをci mnとすると、ci mnは、次の式(1)で表すことができる。ここで、Lは遅延波の遅延時間に対応しており、サンプルam0〜am(L-1)までは、マルチパス干渉を受けていることになる。 Now, the nth sample of the mth chip of the received signal is set to a mn , the nth sample of the mth chip of the replica in the i−1th iteration calculation is set to b i−1 mn, and demodulated at the ith time. Assuming that the n th sample of the m th chip of the interference-reduced signal is c i mn , c i mn can be expressed by the following equation (1). Here, L corresponds to the delay time of the delayed wave, and samples a m0 to a m (L−1) are subjected to multipath interference.
ところで、n番目のサブキャリアのm番目のチップCi mnは、次の式(2)で与えられる。ここで、Nはサブキャリア数である。 Incidentally, the m-th chip C i mn of the n-th subcarrier is given by the following equation (2). Here, N is the number of subcarriers.
Hnを伝送路のチャネル伝達関数とすると、チャネル補償後のn番目のサブキャリアのm番目のチップDi mnは、n番目のサブキャリアのm番目のチップCi mnにチャネル伝達関数Hnの逆数を乗算して式(3)で与えられる。 When Hn is the channel transfer function of the transmission line, the m-th chip D i mn of the n-th subcarrier after channel compensation is the reciprocal of the channel transfer function Hn to the m-th chip C i mn of the n-th subcarrier. Is given by equation (3).
これより逆拡散後のn番目のサブキャリアのj番目の拡散符号の受信シンボルEi jnは、n番目のサブキャリアのj番目の拡散符号のm番目のチップをSjmn として式(4)で与えられる。ここで、Mは拡散符号長である。 From this, the reception symbol E i jn of the j-th spreading code of the n-th subcarrier after despreading is expressed by equation (4), where S jmn is the m-th chip of the j-th spreading code of the n-th subcarrier. Given. Here, M is a spreading code length.
判定器402による判定操作をDe()で表すと、n番目のサブキャリアのm番目の拡散符号の判定結果Fi mnは、次の式(5)で与えられる。
When the determination operation by the
得られたすべてのシンボルの判定結果を再拡散し、チャネル伝達関数Hnを乗算し、IFFTによりマルチキャリア変調すれば、i回目の繰返し計算におけるレプリカbi mnが得られる。これらは、式(2)〜(4)の逆の操作に相当している。 If the obtained determination results of all symbols are respread, multiplied by the channel transfer function Hn, and subjected to multicarrier modulation by IFFT, replicas b i mn in the i-th iterative calculation can be obtained. These correspond to the reverse operations of equations (2) to (4).
こうして得られたi回目の繰返し計算における希望波のレプリカbi mnのうち、マルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分は、置き換え器404によって、受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分amnと置き換えられる。
Of the replica b i mn of the desired wave in the i-th iterative calculation obtained in this way, the part corresponding to the interference part that has received multipath interference is replaced by
そして、上記の如く受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分が、レプリカ生成器403により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換えられた受信シンボルは、図1に示すように、繰返し計算用のMC−CDM復調器405で復調された後、判定器406によって判定される。
Then, as described above, the interference part that has received multipath interference in the received symbol is replaced with the part corresponding to the interference part that has received multipath interference in the replica of the desired wave generated by the
以上の繰り返し計算が所定回数だけ繰り返され、最後に判定器406による判定結果が受信結果として出力される。
The above repeated calculation is repeated a predetermined number of times, and finally the determination result by the
このように、上記実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラ400では、図10に示すように、繰返し計算により誤り率特性を改善することが可能となる。特に、Eb/N0が30dBの場合には、繰返し計算の回数が2回で、誤り率特性を10-3以下にすることができ、誤り率特性を大幅に改善することができる。
Thus, in
上記実施の形態1に係るマルチパス干渉キャンセラ400において、誤り率特性を大幅に改善することができる理由を、図11に基づいて模式的に説明すれば、次の通りである。
The reason why the error rate characteristic can be significantly improved in the
図11中のAでは、マルチパスの干渉を除去する前の状態において、先行波に影響を及ぼすマルチパス干渉が矢印で示されている。図11中、横軸は時間を、縦軸はサンプル当たりの平均干渉レベルをそれぞれ示している。先行波に影響を及ぼすマルチパス干渉は、図中の斜線の領域に集中して分布する。図10中のBでは、初期判定結果に基づいて生成した受信信号のレプリカに含まれる残留干渉を矢印で示す。初期判定誤りに起因する残留干渉は、一部に集中せずOFDMシンボル上で一様で分布し、サンプル当たりの平均拡散レベルは減少する。図11中のCでは、先行波の被干渉サンプルと置換するレプリカのサンプルにおける残留干渉を矢印で示す。置換されるサンプルは、レプリカの全サンプルの一部であるため、その比率に応じて残留干渉レベルは低減される。 In A in FIG. 11, multipath interference that affects the preceding wave is indicated by an arrow in a state before multipath interference is removed. In FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the average interference level per sample. Multipath interference affecting the preceding wave is concentrated and distributed in the shaded area in the figure. In B in FIG. 10, the residual interference included in the replica of the received signal generated based on the initial determination result is indicated by an arrow. The residual interference due to the initial determination error is not concentrated on a part but is distributed uniformly on the OFDM symbol, and the average spreading level per sample is reduced. In C of FIG. 11, the residual interference in the replica sample that replaces the interfered sample of the preceding wave is indicated by an arrow. Since the sample to be replaced is a part of all the samples of the replica, the residual interference level is reduced according to the ratio.
以上の操作(A−B−C)を繰返すことにより、残留干渉レベルを低減することができ、図10に示すように、誤り率特性を改善することができる。 By repeating the above operation (ABC), the residual interference level can be reduced, and the error rate characteristic can be improved as shown in FIG.
実施の形態2
図12はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態2では、受信シンボル判定手段は、希望波においてガードインターバルを含まないFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号と、干渉波においてガードインターバルを含むFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号を合成した信号を判定するように構成されている。
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those of the above-described embodiment. In the second embodiment, the received symbol determination means is a desired symbol. A signal obtained by extracting and demodulating samples corresponding to the number of FFT points not including the guard interval in the wave and a signal obtained by combining the signals obtained by extracting and demodulating the samples corresponding to the number of FFT points including the guard interval in the interference wave are determined. Has been.
すなわち、本発明に係るマルチパス干渉キャンセラ400においては、最初の受信信号のレプリカが、初期判定結果に基づいて生成されるため、初期判定結果の信頼性を高めることは、繰り返し計算を行うことによって誤り率特性を改善する上で非常に重要である。これは、高い信頼性の判定結果が得られれば、レプリカの精度を向上することができ、高い干渉低減能力が得られるためである。そのため、初期判定時の受信信号に対して最大比合成を適用することが有効である。
That is, in the
図12はこの実施の形態2に係るマルチパス干渉キャンセラ400に用いられる最大比合成器の構成を示すものである。
FIG. 12 shows the configuration of the maximum ratio combiner used in the
この実施の形態2では、マルチパス干渉としてダブルスパイクモデルを仮定している。この最大比合成器500は、図12に示すように、パス1に対応したサンプル抽出器501と、パス2に対応したサンプル抽出器504とを備えており、各サンプル抽出器501、504で抽出されたサンプルは、それぞれFFT器502、505によって高速フーリエ変換された後、各パスに対応した伝達関数H(f)の逆数503、504が乗算されるとともに、各伝達関数H(f)の逆数が乗算されたサンプルに、乗算器507、508によって係数A1 、A2 が乗算されて、加算器509によって合成されて出力される。
In the second embodiment, a double spike model is assumed as multipath interference. As shown in FIG. 12, the
次に、上記最大比合成器500の動作を説明する。
Next, the operation of the
図13は最大比合成時のFFT計算範囲を示したものである。図13では斜線の領域の受信サンプルが隣接するOFDMシンボルから干渉を受けている。先行波(パス1)に対する受信サンプルの抽出は、データサンプルの先頭から行い、遅延波(パス2)に対する受信サンプルの抽出は、ガードインターバル(GI)のサンプルの先頭から行うようになっている。 FIG. 13 shows the FFT calculation range at the time of maximum ratio synthesis. In FIG. 13, the received samples in the shaded area receive interference from adjacent OFDM symbols. Extraction of the received sample for the preceding wave (path 1) is performed from the head of the data sample, and extraction of the received sample for the delayed wave (path 2) is performed from the head of the sample of the guard interval (GI).
遅延波(パス2)に対する受信サンプルの抽出をガードインターバル(GI)のサンプルの先頭から行う理由は、隣接シンボルからの符号間干渉レベルを低減するためである。遅延波のガードインターバル(GI)のサンプルは、シンボル後方に移動され、復調に使用される。得られた先行波と遅延波に対するm番目のチップのn番目のサンプルa1mn 、a2mn は高速フーリエ変換され、n番目のサブキャリアのm番目のチップC1mn 、C2mn が得られる。更に、チャネル伝達関数の逆数1/H1n,1/H2nを乗算することによりチャネル補償を行う。H1n,H2nは、それぞれ先行波、遅延波を希望波とした場合のチャネル伝達関数である。得られたチャネル補償後のn番目のサブキャリアのm番目のチップは、先行波、遅延波の受信レベルA1 ,A2 で重み付け加算され、最大比合成された信号を得る。合成後のn番目のサブキャリアのm番目のチップD0 mnを式(6)に示す。D0 mnは繰返し計算の初期値として使用される。 The reason for extracting the received sample for the delayed wave (path 2) from the head of the guard interval (GI) sample is to reduce the intersymbol interference level from the adjacent symbol. Delayed wave guard interval (GI) samples are moved backward in the symbol and used for demodulation. The resulting advance wave and delay the m-th against waves of chips n th sample a 1mn, a 2mn is fast Fourier transform, n-th sub-carrier m-th chip C 1mn, it is C 2mn obtained. Further, channel compensation is performed by multiplying the inverse of the channel transfer function by 1 / H 1n and 1 / H 2n . H 1n and H 2n are channel transfer functions when the preceding wave and the delayed wave are the desired waves, respectively. The obtained m-th chip of the n-th subcarrier after channel compensation is weighted and added with the reception levels A 1 and A 2 of the preceding wave and the delayed wave to obtain a signal with the maximum ratio synthesis. The m-th chip D 0 mn of the n-th subcarrier after synthesis is shown in Equation (6). D 0 mn is used as an initial value for the iterative calculation.
遅延時間がガードインターバル長より長ければ、先行波と遅延波の受信サンプルの重複はあるものの、完全に一致はしないため、最大比合成により誤り率特性を改善することができる。更に、遅延時間が長いほど受信サンプルの重複は減少するため、合成の効果は増加する。 If the delay time is longer than the guard interval length, the received samples of the preceding wave and the delayed wave are overlapped but do not completely coincide with each other. Therefore, the error rate characteristic can be improved by the maximum ratio combining. Further, the longer the delay time, the less the duplication of received samples, so that the effect of synthesis increases.
実施の形態3
図14はこの発明の実施の形態3を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態3では、1次変調として位相変調を用いたMC−CDM方式の信号用マルチパス干渉キャンセラにおいて、マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調した後、位相誤差を推定し、当該推定された位相誤差と所定の基準値との比較結果で判定を行うか否かを決定して判定を行う受信シンボル判定手段と、前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、を有するように構成されている。
FIG. 14 shows a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the previous embodiment. In the third embodiment, phase modulation is performed as primary modulation. In the MC-CDM signal multipath interference canceller used, after demodulating a received symbol including a received symbol that has received multipath interference, a phase error is estimated, and the estimated phase error and a predetermined reference value are estimated. Received symbol determination means for determining whether or not to perform determination based on a comparison result with the above, a replica generation means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the received symbol determination means, and the received symbol The interference part that has received multipath interference is placed in the part corresponding to the interference part that has received multipath interference in the replica of the desired wave generated by the replica generation means. Means replacement changing, the interference portion which has received multipath interference is configured to have a symbol decision means replaces determining demodulate received symbols which are replaced by replicas of the desired signal by said replacement means.
すなわち、本発明においては、帰還されるシンボルの判定結果に誤りが存在するため、残留干渉が発生する。そこで、この実施の形態3にパルチパス干渉キャンセラでは、判定誤りの影響を低減するため、信頼性情報に基づいて判定帰還するシンボルを選択する方法が採用されている。この実施の形態3では、送信機100における1次変調として、QPSK方式を採用した場合における判定帰還するシンボルの選択法について説明する。
That is, in the present invention, since there is an error in the determination result of the symbol to be fed back, residual interference occurs. Therefore, in the third embodiment, the multipath interference canceller employs a method of selecting a symbol to be determined and fed back based on reliability information in order to reduce the influence of a determination error. In the third embodiment, a method for selecting a symbol for decision feedback when the QPSK scheme is employed as the primary modulation in the
図14はこの実施の形態3で用いられる判定帰還シンボルの選択方法を示すものである。1次変調はQPSK方式とする。この実施の形態では受信シンボルの位相誤差を推定し、推定誤差と所定の基準値を比較し、その結果に基づいて判定を行うか否かを決定する。即ち位相誤差が所定の基準値より大きい場合には判定を行わず、判定結果は帰還されない。そこで、次の式(7)は、判定帰還シンボルを選択する場合の選択論理を示している。Δφは判定結果が正しいとした場合の受信シンボルの推定位相誤差である。θthは所定の基準値である。θthは例えばπ/8が考えられるが、その近傍の値でもよく、本発明の効果を奏するものであればこれに限らない。 FIG. 14 shows a decision feedback symbol selection method used in the third embodiment. The primary modulation is QPSK. In this embodiment, the phase error of the received symbol is estimated, the estimated error is compared with a predetermined reference value, and it is determined whether or not to make a determination based on the result. That is, when the phase error is larger than a predetermined reference value, the determination is not performed and the determination result is not fed back. Therefore, the following equation (7) shows the selection logic when selecting the decision feedback symbol. Δφ is an estimated phase error of the received symbol when the determination result is correct. θth is a predetermined reference value. For example, π / 8 may be considered as θth, but may be a value in the vicinity thereof, and is not limited to this as long as the effect of the present invention is exhibited.
拡散復調された後の受信信号点が図14中の斜線の領域にある場合には、受信信号は、判定されて帰還される。受信信号点が他の領域にある場合には、該当シンボルは判定されずに帰還される。その際、上記受信シンボル判定手段において判定を行わなかった受信シンボルについては、判定が行われた受信シンボルと同じ振幅値を帰還するように構成されている。こうすることによって、すべてのシンボルの受信レベルは同一であり、QPSKを仮定しているため、信頼度が低く判定されないシンボルに含まれる雑音は、位相雑音のみとなる。 If the received signal point after the spread demodulation is in the shaded area in FIG. 14, the received signal is determined and fed back. If the received signal point is in another area, the corresponding symbol is fed back without being determined. At this time, for the received symbols that have not been determined by the received symbol determining means, the same amplitude value as that of the received symbol for which the determination has been made is fed back. By doing so, since the reception levels of all symbols are the same and QPSK is assumed, the noise included in symbols that are not determined with low reliability is only phase noise.
実験例1
本発明者は、本実施の形態に係るマルチパス干渉キャンセラの効果を評価するため、次のような計算機シミュレーションを行った。
Experimental example 1
In order to evaluate the effect of the multipath interference canceller according to the present embodiment, the present inventor performed the following computer simulation.
図15はシミュレーションの条件を示すものである。変調方式はQPSK、サブキャリア数は64、ガードインターバル長は、OFDMシンボル長の1/4、拡散比は16とした。遅延プロファイルはダブルスパイクモデル、チャネル条件は、準静的レーリーフェーディングとした。同期、チャネル推定は、理想的とした。 FIG. 15 shows simulation conditions. The modulation method is QPSK, the number of subcarriers is 64, the guard interval length is 1/4 of the OFDM symbol length, and the spreading ratio is 16. The delay profile was a double spike model, and the channel condition was quasi-static Rayleigh fading. Synchronization and channel estimation were ideal.
図16は計算機シミュレーションの結果を示すものである。ここでは、パルチパス干渉波の遅延時間をOFDMシンボル長の半分とした場合(遅延時間12.5μsに相当)における誤り率特性を示している。 FIG. 16 shows the result of the computer simulation. Here, the error rate characteristic is shown when the delay time of the multipath interference wave is half the OFDM symbol length (corresponding to a delay time of 12.5 μs).
図16の横軸は平均Eb/N0を、縦軸は平均誤り率(BER)をそれぞれ示している。また、図16には、基準としてレーリーフェーディング時の理論誤り率特性を点線で示している。さらに、図16中、1点鎖線及び2点鎖線は、繰り返し計算なしで最大比合成あり及びなしの場合の特性をそれぞれ示したものである。 In FIG. 16, the horizontal axis represents average Eb / N0, and the vertical axis represents average error rate (BER). In FIG. 16, the theoretical error rate characteristic during Rayleigh fading is indicated by a dotted line as a reference. Further, in FIG. 16, the one-dot chain line and the two-dot chain line indicate the characteristics when the maximum ratio synthesis is performed and without the repeated calculation, respectively.
図16から明らかなように、各パスの信号を最大比合成することにより、8×10-2のエラーフロアを3×10-2に改善できることがわかる。また、最大比合成処理を施した上で、本実施の形態の繰り返し計算を適用した場合の誤り率特性を実線で示している。繰り返しの回数は、1回〜4回とし、図中に添え字で示されている。繰り返し計算時の判定帰還では、前述した図14に示す帰還シンボルの選択法を採用している。 As can be seen from FIG. 16, the error floor of 8.times.10.sup.- 2 can be improved to 3.times.10.sup.- 2 by combining the signals of each path with the maximum ratio. Further, the solid line represents the error rate characteristic when the iterative calculation of the present embodiment is applied after performing the maximum ratio combining process. The number of repetitions is 1 to 4 times, and is indicated by a suffix in the figure. In the decision feedback at the time of iterative calculation, the feedback symbol selection method shown in FIG. 14 described above is employed.
図16より、繰り返し計算の回数を増加させることにより誤り率特性を改善できることがわかる。これは、前述したように残留干渉レベルが繰り返し計算により低減されるためである。繰り返し回数が2回以下の場合には、フロアのある誤り率特性となる。また、誤り率特性は、3回繰り返しで収束し、フロアのない誤り特性が得られることがわかった。 FIG. 16 shows that the error rate characteristics can be improved by increasing the number of repetition calculations. This is because the residual interference level is reduced by repeated calculation as described above. When the number of repetitions is 2 or less, an error rate characteristic with a floor is obtained. In addition, it was found that the error rate characteristic converges by repeating three times, and an error characteristic without a floor can be obtained.
実験例2
図17はマルチパス干渉波の遅延時間をOFDMシンボル長の5/8とした場合(遅延時間15.6μsに相当)の誤り率特性を示したものである。図17から明らかなように、図16と同様の傾向を示す結果が得られた。繰り返し計算の回数の増加に伴い、誤り率特性を改善することができることがわかる。4回の繰り返し計算でフロアのない誤り率特性が得られた。
Experimental example 2
FIG. 17 shows the error rate characteristics when the delay time of the multipath interference wave is 5/8 of the OFDM symbol length (corresponding to a delay time of 15.6 μs). As is clear from FIG. 17, a result showing the same tendency as in FIG. 16 was obtained. It can be seen that the error rate characteristics can be improved as the number of repeated calculations increases. An error rate characteristic with no floor was obtained by four iterations.
実験例3
次に、本発明者は、誤り率のショートコード長の依存性を調べる計算機シミュレーションを行った。
Experimental example 3
Next, the present inventor conducted a computer simulation for examining the dependency of the error rate on the short code length.
図18はノイズフリー時の誤り率のショートコード長依存性を示したものである。OFDMシンボルを拡散する際のショートコード長は1から16に設定した。図18の横軸は、繰り返し計算の回数を、縦軸は誤り率をそれぞれ示している。ここでは判定帰還の際のシンボル選択は行っておらず、すべてのシンボルが硬判定されるとした。また、マルチパス干渉波の遅延時間は、OFDMシンボル長の9/16とした。 FIG. 18 shows the short code length dependence of the error rate when noise is free. The short code length for spreading OFDM symbols was set from 1 to 16. The horizontal axis in FIG. 18 indicates the number of repeated calculations, and the vertical axis indicates the error rate. Here, symbol selection at the time of decision feedback is not performed, and all symbols are determined to be hard. The delay time of the multipath interference wave is 9/16 of the OFDM symbol length.
図18から明らかなように、繰り返し計算回数の増加に伴い、誤り率特性は改善されるが、コード長が1,2,4の場合は、繰り返し回数が3回以上ではほぼ一定の誤り率となることがわかる。誤り率が一定の領域では、残留千渉が判定帰還される領域に集中して分布しており、残留干渉レベルが低減されていないと考えられる。これは、時系列で見た場合、繰返し計算において前回の判定結果と同じ結果が得られた場合、計算を繰り返しても同じ結果になることに対応している。 As is apparent from FIG. 18, the error rate characteristics are improved with an increase in the number of repetition calculations. However, when the code length is 1, 2, 4, the error rate is almost constant when the number of repetitions is 3 or more. I understand that In the region where the error rate is constant, the residual interference is concentrated in the region where the judgment is fed back and it is considered that the residual interference level is not reduced. This corresponds to the fact that, when viewed in time series, if the same result as the previous determination result is obtained in the repeated calculation, the same result is obtained even if the calculation is repeated.
繰返し回数が1回の場合には、図18から明らかなように、誤り率のショートコード長の依存性はなく、すべてのコード長で同じ誤り率が得られる。繰返し回数が2回以上の場合には、ショートコード長の増加に伴い誤り率特性は改善されることがわかる。すべてのショートコードは使用されており、且つ等電力であるため、実効的な処理利得は1となる。ショートコード長を変えても実効的な処理利得は常に1であるため、誤り率が改善される理由は、処理利得に依存するものではないことがわかる。誤り率は、CDM信号の有色雑音の白色化効果により改善されると考えられる。 When the number of repetitions is 1, as is apparent from FIG. 18, there is no dependency of the error rate on the short code length, and the same error rate is obtained for all code lengths. It can be seen that when the number of repetitions is 2 or more, the error rate characteristics are improved as the short code length increases. Since all short codes are used and are of equal power, the effective processing gain is unity. Since the effective processing gain is always 1 even if the short code length is changed, it can be seen that the reason for the improvement of the error rate does not depend on the processing gain. The error rate is considered to be improved by the whitening effect of the colored noise of the CDM signal.
次に、誤り率にコード長依存性がある理由を述ベる。1)繰り返し回数が1回の場合、初期判定誤りに起因する残留干渉は、OFDMシンボル上で一様に分布するため干渉雑音は白色となる。2)繰り返し回数が2回以上の場合には、残留干渉は一様には分布せず、判定帰還される領域に分布する確率が増加するため、干渉雑音は有色となる。これより1) から初期判定時の残留干渉は元々白色であり、CDMの白色化効果は効かないため、ショートコード長を増やしても誤り率は改善されず、2)から繰り返し計算時の残留干渉は有色となり、CDMの有色雑音の白色化効果によりショートコード長の増加に伴い、誤り率特性が改善されると考えられる。 Next, the reason why the error rate depends on the code length will be described. 1) When the number of repetitions is 1, the residual noise due to the initial determination error is uniformly distributed on the OFDM symbol, so that the interference noise is white. 2) When the number of repetitions is 2 or more, the residual interference is not distributed uniformly, and the probability of distribution in the decision feedback area increases, so the interference noise is colored. From 1), the residual interference at the time of initial determination is originally white and the whitening effect of CDM does not work. Therefore, increasing the short code length does not improve the error rate. It is considered that the error rate characteristic is improved as the short code length increases due to the whitening effect of the CDM colored noise.
以上、詳細に説明したように、MC−CDMシステムのダウンリンクに適用可能なマルチパス干渉キャンセラを提供することができる。かかるマルチパス干渉キャンセラは、ガードインターバル(GI)長より長い遅延波が存在する場合でも、誤り率特性を改善することができる。マルチパス干渉の除去は、以下の手順により効果的に実現される。1)最大比合成を用いたMC−CDM信号の復調、2)初期判定、3)判定帰還による受信信号レプリカの生成、4)被干渉サンプルをレプリカで置き換え、5) 干渉低減された信号の復調、6)信頼性情報に基づいた判定帰還シンボルの選択、手順3)から6)の繰返し計算により誤り率特性を改善することができる。 As described above in detail, it is possible to provide a multipath interference canceller applicable to the downlink of the MC-CDM system. Such a multipath interference canceller can improve error rate characteristics even when a delayed wave longer than the guard interval (GI) length exists. The removal of multipath interference is effectively realized by the following procedure. 1) Demodulation of MC-CDM signal using maximum ratio combining, 2) Initial decision, 3) Generation of received signal replica by decision feedback, 4) Replacing interfered sample with replica, 5) Demodulation of signal with reduced interference 6) Error rate characteristics can be improved by selecting a decision feedback symbol based on reliability information and by repeating the calculation from steps 3) to 6).
そして、本発明に係るマルチパス干渉キャンセラの特性を評価するため、計算機シミュレーションを行った結果、OFDMシンボル長の5/8までの遅延波が存在する伝搬環境に適用可能であることがわかった。 Then, as a result of computer simulation to evaluate the characteristics of the multipath interference canceller according to the present invention, it was found that the present invention is applicable to a propagation environment in which a delayed wave up to 5/8 of the OFDM symbol length exists.
なお、前記実施の形態2では、最大比合成を取る場合について説明したが、これに限定されるものではなく、受信シンボル判定手段は、希望波においてガードインターバルを含まないFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号と、干渉波においてガードインターバルを含むFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号を、係数を乗算することなく単に合成し、当該合成した信号を判定するなど、信号の合成手段は任意で良い。 In the second embodiment, the case where the maximum ratio combining is performed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the received symbol determination means can perform sampling for the number of FFT points not including the guard interval in the desired wave. The signal is synthesized by simply synthesizing the demodulated signal and the signal obtained by extracting and demodulating the number of FFT points including the guard interval in the interference wave without multiplying the coefficients, and determining the synthesized signal. Any means may be used.
400:マルチパス干渉キャンセラ、401:初期判定用のMC−CDM復調器、402:初期判定器、403:レプリカ生成器、404:置き換え器、405:繰返し計算用のMC−CDM復調器、406:判定器、407:セクレタ。 400: Multipath interference canceller, 401: MC-CDM demodulator for initial determination, 402: Initial determination unit, 403: Replica generator, 404: Replacer, 405: MC-CDM demodulator for iterative calculation, 406: Determinator, 407: Secreta.
Claims (6)
マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調し判定する受信シンボル判定手段と、
前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、
前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、
を有することを特徴とするマルチパス干渉キャンセラ。 In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceller,
Received symbol determination means for demodulating and determining received symbols including received symbols that have undergone multipath interference;
Replica generating means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the received symbol determining means;
Replacement means for replacing an interference part that has received multipath interference in the received symbol with a part corresponding to an interference part that has received multipath interference among replicas of a desired wave generated by the replica generation means;
A replacement symbol determination unit that demodulates and determines a received symbol in which the interference part subjected to multipath interference by the replacement unit is replaced with a replica of a desired wave;
A multipath interference canceller comprising:
希望波においてガードインターバルを含まないFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号と、
干渉波においてガードインターバルを含むFFTのポイント数分のサンプルを取出し復調した信号を合成した信号を、
判定することを特徴とする請求項1に記載のマルチパス干渉キャンセラ。 The received symbol determination means includes:
A signal obtained by extracting and demodulating samples for the number of FFT points not including the guard interval in the desired wave;
A signal obtained by synthesizing a signal obtained by taking out and demodulating samples corresponding to the number of FFT points including the guard interval in the interference wave,
The multipath interference canceller according to claim 1, wherein the determination is made.
マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調した後、位相誤差を推定し、当該推定された位相誤差と所定の基準値との比較結果で判定を行うか否かを決定して判定を行う受信シンボル判定手段と、
前記受信シンボル判定手段の判定結果に基づいて希望波のレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
前記受信シンボルのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分を前記レプリカ生成手段により生成された希望波のレプリカのうちマルチパス干渉を受けた干渉部分に相当する部分で置き換える置き換え手段と、
前記置き換え手段によってマルチパス干渉を受けた干渉部分が希望波のレプリカで置き換えられた受信シンボルを復調し判定する置き換えシンボル判定手段と、
を有することを特徴とするマルチパス干渉キャンセラ。 In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceller using phase modulation as the primary modulation,
After demodulating a received symbol that includes a received symbol that has undergone multipath interference, a phase error is estimated, and it is determined whether or not to make a determination based on a comparison result between the estimated phase error and a predetermined reference value. Received symbol determination means for performing determination;
Replica generating means for generating a replica of a desired wave based on the determination result of the received symbol determining means;
Replacement means for replacing an interference part that has received multipath interference in the received symbol with a part corresponding to an interference part that has received multipath interference among replicas of a desired wave generated by the replica generation means;
A replacement symbol determination unit that demodulates and determines a received symbol in which the interference part subjected to multipath interference by the replacement unit is replaced with a replica of a desired wave;
A multipath interference canceller comprising:
マルチパス干渉を受けた受信シンボルが含まれる受信シンボルを復調し判定した結果に基づいて希望波のレプリカを生成した後、
前記マルチパス干渉を受けた受信シンボルの一部を希望波のレプリカで置き換えた受信シンボルを再度復調し判定する処理を少なくとも1回以上繰り返すことを特徴とするマルチパス干渉キャンセル方法。 In the MC-CDM or MC-CDMA signal multipath interference canceling method,
After generating a replica of the desired wave based on the result of demodulating and determining the received symbol containing the received symbol that has undergone multipath interference,
A multipath interference canceling method characterized by repeating the process of demodulating and determining a received symbol obtained by replacing a part of the received symbol subjected to the multipath interference with a replica of a desired wave at least once.
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