JP2006115221A - Line estimation method and reception device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、適応等化器に用いるチャネルインパルスレスポンスおよび等化区間を推定するための回線推定手段を備えたディジタル通信用の移動携帯端末装置などの受信装置に関する。 The present invention relates to a receiving device such as a mobile portable terminal device for digital communication provided with a channel estimation response and channel estimation means for estimating an equalization interval used in an adaptive equalizer.
近年、移動体通信などにおいて高速ディジタル伝送を行うための技術開発が盛んに行われている。 In recent years, technological development for performing high-speed digital transmission in mobile communication and the like has been actively performed.
ディジタル移動通信システムとして、GSM(Global System for Mobile Communications)およびIS−54(TIA TDMA Air Interface Standard)、PCDやPHSなどの時分割多重方式(TDMA:Time Division Multiple Access)の通信システムが知られている。 As digital mobile communication systems, GSM (Global System for Mobile Communications) and IS-54 (TIA TDMA Air Interface Standard), PCD, PHS, and other time division multiplex (TDMA) communication systems are known. Yes.
このような高速ディジタル伝送を行う通信システムでは、シンボル周期に対して比較的大きな伝送路遅延が生じるため、受信電力を高くしてもビット誤り率が改善しないいわゆる「周波数選択性フェージングに起因するフロア特性」が生じる。 In such a communication system that performs high-speed digital transmission, a relatively large transmission line delay occurs with respect to the symbol period. Therefore, the bit error rate does not improve even when the received power is increased. "Characteristic" occurs.
このフロア特性は復調特性の劣化要因となるため、TDMA方式の通信システムにおいては、周波数選択性フェ−ジングによる波形歪みを除去する適応等化が必須となっている。 Since this floor characteristic causes a deterioration of the demodulation characteristic, adaptive equalization for removing waveform distortion due to frequency selective fading is indispensable in a TDMA communication system.
TDMA方式で用いられる適応等化器としては、判定帰還形等化器(DFE:Decision Feedback Estimation)や、最尤系列推定器(MLSE:Maximum Likelihood Sequence Estimation)などが知られている。最尤系列推定器は、一般的にはビタビ等化器(Viterbi equalizer)とも呼ばれている(例えば、非特許文献1参照)。これらの適応等化器はトランスバーサル型フィルタで構成され、そのTap係数は下に述べる回線推定器からのチャネルインパルスレスポンス(CIR:Channel Impulse Response)で決まり、受信S/Nを最大化するように動作する。 Known adaptive equalizers used in the TDMA system include a decision feedback equalizer (DFE) and a maximum likelihood sequence estimator (MLSE). The maximum likelihood sequence estimator is generally called a Viterbi equalizer (see, for example, Non-Patent Document 1). These adaptive equalizers are composed of transversal filters, and their Tap coefficients are determined by the channel impulse response (CIR) from the channel estimator described below so as to maximize the received S / N. Operate.
ここでは、欧州GSM方式を例にとって上記の適応等化器で用いる回線推定手段について説明する。回線推定手段は、受信系列のうちミッドアンブルの自己相関特性を用いて伝搬路のチャネルインパルスレスポンスで表現される伝達関数を推定することで、シンボル同期と等化区間長を推定する。そして、推定された伝達関数の逆数と受信系列を畳み込み演算することでフェージングによるレベル変動の影響を緩和する。 Here, the channel estimation means used in the above adaptive equalizer will be described taking the European GSM system as an example. The channel estimation means estimates the symbol synchronization and the equalization interval length by estimating the transfer function expressed by the channel impulse response of the propagation path using the midamble autocorrelation characteristics of the received sequence. Then, the influence of level fluctuation due to fading is mitigated by performing a convolution operation on the reciprocal of the estimated transfer function and the received sequence.
図5は、最尤系列推定器で用いる回線推定手段の原理的な構成を示すブロック図である。図6は、欧州GSM方式におけるノーマルバースト(NB:Normal Burst)の構成を示す図である。 FIG. 5 is a block diagram showing the basic configuration of the channel estimation means used in the maximum likelihood sequence estimator. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a normal burst (NB) in the European GSM system.
図5に示すように、回線推定手段50は、畳み込み演算器51,52、検出・絞り込み部53、二乗誤差演算部54を備えている。
As shown in FIG. 5, the channel estimation means 50 includes
図5において、畳み込み演算器51は、受信系列と期待するトレーニング系列(TSC:training sequence)との畳み込み演算を行い、トレーニングシーケンスの自己相関特性からチャネルインパルスレスポンスhe(t)を算出する。
In FIG. 5, a
検出・絞り込み部53は、このhe(t)のピーク値(CIR peak)を検出し、有効なパスを含む区間までの候補{he_1(t),・・he_n(t)}を生成する。次に畳み込み演算器52は、絞り込みのため候補{he_1(t),・・he_n(t)}のチャネルインパルスレスポンスと期待値のトレーニング系列との畳み込み演算を行う。
The detection /
二乗誤差演算部54は、受信系列と畳み込み演算器52の出力系列とをもとに各チャネルインパルスレスポンスの候補he_1(t)における誤差J=J_1を算出し、検出・絞り込み部53に送る。この処理はhe(t)={he_1(t)・・he_n(n)}に対して繰り返され、J={J1・・Jn}が求められる検出・絞り込み部53では{J1・・Jn}のうち最小値であるJ_minと、それを与えるhe(t)を決定する。この二乗誤差演算部54において算出された各チャネルインパルスレスポンスの候補における誤差Jのなかの最小値(J_min)をとるインパルスレスポンスhe(t)が伝送路の真のインパルスレスポンスに尤も近い結果となる。
The
GSM方式では、図6に示すように、ミッドアンブル(midamble)形式のためトレーニング系列(TSC)はノーマルバーストの中央に位置する。受信装置は、このノーマルバーストを受信して復調する時点で、8種類あるトレーニング系列のうち報知チャネルで知らされた既知の系列を用いる。 In the GSM system, as shown in FIG. 6, the training sequence (TSC) is located at the center of the normal burst because of the midamble format. At the time of receiving and demodulating the normal burst, the receiving apparatus uses a known sequence informed by the broadcast channel among the eight types of training sequences.
図5に示す回線推定手段50では、回線推定を行うにあたって、既知のトレーニング系列と受信トレーニング系列の候補となるトレーニング系列との全てのタイミング候補について畳み込み演算器51,52により畳み込み演算を行い、その中から主波および有効な遅延波からなる遅延プロファイルを推定し、推定したチャネルインパルスレスポンス(Estimated_CIR)と、等化に必要な区間長(Tap_Length)とを最尤系列推定器(MLSE)に出力する。
しかしながら、前記従来の受信装置における回線推定手段においては、等化区間長の候補全てと、受信窓幅とトレーニングシーケンスコードの和から成るタイミング候補との組み合わせにおいて、最小二乗誤差演算を行うことでインパルスレスポンスを求めている。 However, in the channel estimation means in the conventional receiver, an impulse is obtained by performing a least square error calculation in a combination of all equalization interval length candidates and a timing candidate consisting of the sum of the reception window width and the training sequence code. Seeking a response.
このため、従来の受信装置では、誤差演算と最小値探索との処理による処理負荷が増大するという問題点があった。 For this reason, the conventional receiving apparatus has a problem that the processing load due to the processing of the error calculation and the minimum value search increases.
また、従来の受信装置においては、GPRS(General Packet Radio Service)のマルチスロット対応のように、高速レートに対応するためには、1フレーム中で復調処理すべき受信バースト数が2倍、4倍・・・と増えることになる。 Also, in conventional receivers, the number of received bursts to be demodulated in one frame is doubled or quadrupled in order to support a high rate, as in GPRS (General Packet Radio Service) multislot. ... and will increase.
このようなことから、従来の移動携帯端末装置などの受信装置においては、回線推定手段を搭載するにあたって、性能劣化を生じることなくその処理量を削減することが課題となっている。 For this reason, in a receiving apparatus such as a conventional mobile portable terminal apparatus, it is a problem to reduce the processing amount without causing performance degradation when the channel estimation means is installed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、良好な受信誤り率の確保および回線推定の演算処理負荷の軽減を図ることができる回線推定方法およびそれを用いた移動携帯端末装置などの受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is a channel estimation method capable of ensuring a good reception error rate and reducing the calculation processing load of channel estimation, and reception of a mobile portable terminal using the channel estimation method. An object is to provide an apparatus.
かかる課題を解決するため、本発明の受信装置は、受信系列をもとに伝送路のチャネルインパルスレスポンスおよび区間長を出力する回線推定手段と、前記受信系列と前記回線推定手段が出力するチャネルインパルスレスポンスおよび区間長とをもとに推定送信系列を出力する最尤系列推定手段とを備え、前記回線推定手段は、前記受信系列をもとに伝送路のチャネルインパルスレスポンスのピーク検出を行い、そのピーク値に従って有効候補パスのしきい値を設定し、そのしきい値をチャネルインパルスレスポンスに適用し有効候補パスを絞ることで候補区間を検知する候補区間検知手段と、前記候補区間検知手段により検知された候補区間の区間長のみ二乗誤差演算を行う誤差演算手段と、前記誤差演算手段により算出された区間長のうち最も小さい二乗誤差を与える区間長を選択する選択手段とからなる構成を採る。 In order to solve this problem, the receiving apparatus of the present invention includes channel estimation means for outputting a channel impulse response and section length of a transmission path based on a received sequence, and channel impulses output by the received sequence and the channel estimation means. Maximum likelihood sequence estimation means for outputting an estimated transmission sequence based on the response and the section length, and the channel estimation means detects a peak of the channel impulse response of the transmission path based on the received sequence, and A candidate section detecting means for detecting a candidate section by setting a threshold value of a valid candidate path according to a peak value and applying the threshold value to a channel impulse response to narrow down a valid candidate path, and detection by the candidate section detecting means An error calculating means for calculating a square error only for the section length of the candidate section, and the section length calculated by the error calculating means. A configuration comprising a selection means for selecting a segment length that gives the smallest square error.
ここで、前記回線推定手段の処理負荷の軽減を図る方法としては、次の(1)〜(3)の3つの方法が挙げられる。 Here, the following three methods (1) to (3) can be cited as methods for reducing the processing load of the channel estimation means.
(1)有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を導入して、受信系列におけるトレーニングシーケンスと期待値のトレーニングシーケンスとの畳込み演算の結果に対してTap_thを適用することで有効パスの候補を絞り込み、その結果、図2あるいは図3に示すように有効候補パスを絞り込んでその区間に対して、最小二乗誤差演算と最小値探索を実施する。 (1) The effective path candidate determination threshold (Tap_th) is introduced, and the effective path candidate is determined by applying Tap_th to the result of the convolution operation between the training sequence and the expected value training sequence in the received sequence. As a result, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the effective candidate paths are narrowed down, and the least square error calculation and the minimum value search are performed on the section.
(2)前記(1)の方法において有効パスが、図2に示すようにロングパスチャネルと判断された場合には、畳み込み演算と最小二乗誤差演算を最大の等化区間から所定の最小値まで実施する。 (2) When the effective path is determined to be a long path channel as shown in FIG. 2 in the method (1), the convolution operation and the least square error operation are performed from the maximum equalization interval to a predetermined minimum value. To do.
(3)(1)、(2)に加えてインパルスレスポンスの推定後に出力されるフレーム尤度値(Frame Likelihood F)を用いて、その尤度が所定のしきい値(Frame Likelihood F_Th)に満たない場合、すなわち低SNRと測定された状態には雑音を有効パスと見なした推定結果を出力している確率の増大を考慮し、有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を高くして雑音電力によるパスを有効パスと見なしてしまう誤判定の確率を低減する。 (3) In addition to (1) and (2), the frame likelihood value (Frame Likelihood F) output after impulse response estimation is used, and the likelihood satisfies a predetermined threshold (Frame Likelihood F_Th). In the case where there is no noise, that is, in a state where the SNR is measured, the increase in the probability of outputting an estimation result in which noise is regarded as an effective path is considered, and the effective path candidate determination threshold (Tap_th) is increased to increase the noise. The probability of erroneous determination that a path due to power is regarded as an effective path is reduced.
本発明によれば、良好な受信誤り率の確保および回線推定の演算処理負荷の軽減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to secure a good reception error rate and reduce the processing load of channel estimation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る受信装置を用いた通信システムの構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a communication system using the receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
本実施の形態1に係る受信装置110は、受信アンテナ111、RF受信部112、LPF(ローパスフィルタ)113、A/D(A/D変換器)114、蓄積メモリ115、回線推定手段120、最尤系列推定部130を備えている。
The
また、回線推定手段120は、候補区間検知部121、誤差演算部122、選択部123を備えている。
The
受信アンテナ111は、後述する送信アンテナ103から放射された電波を受信する。受信RF部112は、受信アンテナ111が受信した搬送波帯の受信信号をベースバンドに周波数変換する。LPF(ローパスフィルタ)113は、受信RF部112によりベースバンドに周波数変換された受信信号の帯域を制限する。A/D(A/D変換器)114は、LPF(ローパスフィルタ)113により制限された帯域の受信信号をディジタル値に変換する。蓄積メモリ115は、A/D(A/D変換器)114から出力された受信信号を受信窓幅分だけ蓄積し、等化処理単位の受信系列R(t)を出力する。
The
回線推定手段120は、受信系列R(t)と既知のトレーニング系列(TSC_expect)とをもとにチャネルインパルスレスポンスと有効パスの長さからTap長を推定する。最尤系列推定部130は、ビタビアルゴリズム(Viterbi algorithm)を用いて、蓄積メモリ115から出力される受信系列R(t)と、回線推定手段120で得られたチャネルインパルスレスポンス(Estimated_CIR)とTap長(Tap_Length)から送信予測系列T’(t)を推定する。
The channel estimation means 120 estimates the Tap length from the channel impulse response and the effective path length based on the received sequence R (t) and the known training sequence (TSC_expect). The maximum likelihood
図1において、ベースバンドの送信系列T(t)は、変調部101により変調される。変調部101の出力は、キャリア伝送するためにRF送信部102において搬送波帯にアップコンバートされる。RF送信部102の出力は、送信アンテナ103により空中に放射される。
In FIG. 1, a baseband transmission sequence T (t) is modulated by a
受信アンテナ111およびRF受信部112を介して得られたベースバンド信号は、LPF(ローパスフィルタ)113、A/D(A/D変換器)114を介して複素IQの受信系列にディジタル化され、蓄積メモリ115に一旦蓄積される。
The baseband signal obtained via the
その後、回線推定手段120および最尤系列推定部130の処理に必要な長さの受信系列R(t)が、蓄積メモリ115から回線推定手段120および最尤系列推定部130へ入力される。
Thereafter, a received sequence R (t) having a length necessary for processing by channel estimation means 120 and maximum likelihood
回線推定手段120では、図6に示したノーマルバーストのミッドアンブル(トレーニング系列)のもつ自己相関特性を利用して、受信系列R(t)におけるトレーニングシーケンスと報知された既知のトレーニング系列(TSC_expect)との間で畳み込み演算によりピーク値を求め、チャネルインパルスレスポンスを求める。そして、推定したチャネルインパルスレスポンス(Estimated_CIR)および区間長(Tap_Length)を出力する。 The channel estimation means 120 uses the autocorrelation characteristic of the normal burst midamble (training sequence) shown in FIG. 6 and the training sequence in the received sequence R (t) and the known training sequence (TSC_expect). The peak value is obtained by convolution calculation between and the channel impulse response. Then, the estimated channel impulse response (Estimated_CIR) and the section length (Tap_Length) are output.
最尤系列推定部130は、受信系列R(t)とチャネルインパルスレスポンス(Estimated_CIR)および区間長(Tap_Length)とから尤もらしいデータ系列を推定して推定送信系列T'(t)を出力する。
Maximum likelihood
本実施の形態1に係る受信装置110においては、上記の方法により、処理負荷を軽減することができる回線推定を実現する。ここでは、ディジタルセルラ電話器の中で最も広く普及しているGSMシステムを対象として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、GSMシステムの標準仕様については、ETSI/GSM Series 03 Air Interface Specification, GSM PN Parisに記載されているので、その詳述は省略する。
In receiving
以下、本例の回線推定手段120における処理方法について詳しく説明する。なお、ここでは図6に示したノーマルバースト(Normal Burst)をもとにGSMシステムについて説明するが、本例の処理方法は、シンクロナイゼーション(SB:Synchronization Burst)についても適用可能である。 Hereinafter, the processing method in the channel estimation means 120 of this example will be described in detail. Here, the GSM system will be described based on the normal burst shown in FIG. 6, but the processing method of this example can also be applied to synchronization (SB).
また、図7に示すようなプリアンブル形式のTDMAバーストについても適用可能である。 The present invention can also be applied to a preamble type TDMA burst as shown in FIG.
また、本例の処理方法は、トレーニング系列の相関特性を利用して回線推定を行う適応等化器を利用する全ての受信装置に対しても適用可能である。 The processing method of this example can also be applied to all receiving apparatuses that use an adaptive equalizer that performs channel estimation using the correlation characteristics of a training sequence.
本例の回線推定手段120においては、まず、第1ステップとして、候補区間検知部121においてチャネルインパルスレスポンスのピーク検出が行われる。 In the channel estimation means 120 of this example, first, the peak detection of the channel impulse response is performed in the candidate section detection unit 121 as a first step.
図5に示した回線推定手段50の受信系列{Ri}は、送信系列{Si}と伝送路{hc(t)}により次の式(1)のように表すことができる。式(1)において、「*」を「○」で囲んだ記号は、畳み込み演算を示している。
式(1)に示す受信系列{Ri}は、回線推定手段120において、まず報知されたパターンのミッドアンブルと畳み込み演算とが行われる。その結果、図2あるいは図3に示すような有限長のチャネルインパルスレスポンスが得られる。 The received sequence {Ri} shown in the equation (1) is first subjected to a broadcast pattern midamble and convolution operation in the channel estimation means 120. As a result, a finite-length channel impulse response as shown in FIG. 2 or FIG. 3 is obtained.
次いで、図2および図3に示すように、チャネルインパルスレスポンスに対して有効パス候補判定しきい値(Tap_th)が適用され、この有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を上回る最初のパスを開始のタイミングとし、かつパスの絶対値の最大電力|P|が探索される。次にその値|P|に所定の有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を乗じて得られるしきい値を上回るピークの数がカウントされる。ここで、有効パス候補判定しきい値(Tap_th)は、式(2)に示すように、最も電力Pが大きいパスの電力Pの絶対値|Pmax|に対して係数Tap_thを乗じた値として与えられる。
次に、第2ステップとして、区間長(Tap_Length)の候補の算出が行われる。有効パス候補判定しきい値(Tap_th)以上の値を取るパスを包含する区間をシンボル長Tの整数倍で区間長(Tap_Length)として示すとすると、例えばGSMシステムの場合、最長の区間長は、「6T」または「5T」(T:シンボル周期)などが現実的な数となる。しかし、本発明は、これらの区間長に限定されるものではない。以下の説明では、区間長を最大「5T」、最小「3T」として説明するが、本例の回線推定手段120における動作は「6T」でも同様である。候補区間検知部121において推定された区間長の候補が次の誤差演算部122に送られる。
Next, as a second step, a section length (Tap_Length) candidate is calculated. If a section including a path having a value equal to or greater than the effective path candidate determination threshold (Tap_th) is represented as a section length (Tap_Length) by an integral multiple of the symbol length T, for example, in the case of a GSM system, the longest section length is “6T” or “5T” (T: symbol period) is a realistic number. However, the present invention is not limited to these section lengths. In the following description, the section length is described as being the maximum “5T” and the minimum “3T”, but the operation in the
次に、誤差演算部122においては、区間長の候補が「5T」の場合には、{5,4,3}が区間長(Tap_Length)の候補となる。また、区間長の候補が「4T」の場合には、{4,3}が区間長(Tap_Length)の候補となる。さらに、区間長の候補が「3T」の場合には、{3}が区間長(Tap_Length)の候補となる。そしてそれぞれの区間長の候補の個数ごとの二乗誤差が求められ、選択部123に送られる。
Next, in the
次に、第3ステップとして、選択部123において区間長(Tap_Length)の絞り込みが行われる。選択部123では、誤差演算部122から送られた二乗誤差に基づいてそれぞれの二乗誤差における最小値探索による絞り込みが行われる。候補区間検知部121でのパスの電力Pの絶対値|P|が有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を上回るピークの数が「5」以上の場合には、区間長(Tap_Length)は{5,4,3}を候補として絞り込みが行われる。また、前記ピークの数が「4」の場合には、区間長(Tap_Length)は{4,3}を候補とし、前記ピークの数が「3」以下の場合には、区間長(Tap_Length)を{3}として絞り込みが行われる。
Next, as a third step, the
ここで、候補となる前記ピークの数が「5」以上の場合、まず、区間長(Tap_Length)=5と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この演算結果と受信系列との二乗誤差が「J5」となる。 Here, if the number of candidate peaks is “5” or more, first, the section length (Tap_Length) = 5 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. Is called. The square error between the calculation result and the reception sequence is “J5”.
次いで、区間長(Tap_Length)=4と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この結果と受信系列との二乗誤差が「J5」となる。 Next, the section length (Tap_Length) = 4 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. The square error between this result and the received sequence is “J5”.
次いで、区間長(Tap_Length)=4と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この結果と受信系列との二乗誤差が「J4」となる。 Next, the section length (Tap_Length) = 4 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. The square error between this result and the received sequence is “J4”.
次いで、区間長(Tap_Length)=3と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この結果と受信系列との二乗誤差が「J3」となる。 Next, a section length (Tap_Length) = 3 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. The square error between this result and the received sequence is “J3”.
次いで、各二乗誤差「J5」,「J4」,「J3」の最小値探索が行われ最小値の結果が「Jmin」、その時の区間長が (Tap_Length)として同定され、区間長(Tap_Length)とそのチャネルインパルスレスポンスhe(t)が求められ、その逆特性が(Estimated_CIR)として最尤系列推定部130に入力される。
Next, the minimum value search of each square error “J5”, “J4”, “J3” is performed, the result of the minimum value is “Jmin”, the section length at that time is identified as (Tap_Length), and the section length (Tap_Length) is The channel impulse response he (t) is obtained, and the inverse characteristic thereof is input to the maximum likelihood
次に、候補となる前記ピークの数が「4」の場合、まず、区間長(Tap_Length)=4と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この演算結果と受信系列との二乗誤差が「J4」となる。 Next, when the number of candidate peaks is “4”, first, the section length (Tap_Length) = 4 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. . The square error between the calculation result and the reception sequence is “J4”.
次いで、区間長(Tap_Length)=3と仮決めされ、それに対応するチャネルインパルスレスポンスと報知されたトレーニング系列とで畳み込み演算が行われる。この結果と受信系列との二乗誤差が「J3」となる。 Next, a section length (Tap_Length) = 3 is provisionally determined, and a convolution operation is performed between the corresponding channel impulse response and the broadcast training sequence. The square error between this result and the received sequence is “J3”.
次いで、各二乗誤差「J4」,「J3」の最小値探索が行われ最小値の結果が「Jmin」、その時の区間長が (Tap_Length)として同定され、区間長(Tap_Length)とそのチャネルインパルスレスポンスhe(t)が求められ、その逆特性が(Estimated_CIR)が最尤系列推定部130に入力される。
Next, the minimum value search of each square error “J4” and “J3” is performed, the result of the minimum value is “Jmin”, the section length at that time is identified as (Tap_Length), the section length (Tap_Length) and its channel impulse response he (t) is obtained, and its inverse characteristic (Estimated_CIR) is input to the maximum likelihood
また、前記ピークの数が「3」の場合には、予め設定された設定区間長の最小値と等しい(Tap_Length)=3が「J_min」となる。ここで得られた区間長(Tap_Length)とそのチャネルインパルスレスポンスhe(t)の逆特性が(Estimated_CIR)として最尤系列推定部130に入力される。
When the number of peaks is “3”, “J_min” is equal to the preset minimum value of the set section length (Tap_Length) = 3. The inverse characteristics of the section length (Tap_Length) and the channel impulse response he (t) obtained here are input to the maximum likelihood
なお、ここでは、区間長(Tap_Length)の推定範囲を「3」から「5」として説明したが、この範囲に限定されるものではない。 Here, the estimated range of the section length (Tap_Length) has been described as “3” to “5”, but is not limited to this range.
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る受信装置について説明する。図4は、本発明の実施の形態2に係る受信装置を用いた通信システムの構成を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
Next, the receiving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a communication system using the receiving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
図4に示すように、本実施の形態2に係る受信装置410は、その回線推定手段420の構成が異なる以外は、実施の形態1に係る受信装置110と同じ構成を有している。
As shown in FIG. 4, receiving
すなわち、本実施の形態2に係る受信装置410の回線推定手段420は、実施の形態1に係る受信装置110の候補区間検知部121および選択部123と異なった構成の候補区間検知部421および選択部422を備えている。
That is, channel estimation means 420 of receiving
本実施の形態2に係る受信装置410における回線推定手段420の選択部422では、フレーム尤度の過去のサンプルによる移動平均値Mを新たに導入する。そしてこの受信状態の推定結果である移動平均値Mと状態推定しきい値(frame_likelihood_S_th)との比較により受信状態を考慮の上で、および瞬時変動としてのフレーム尤度とフレーム尤度しきい値(frame_likelihood_th)との条件比較を行う。フレーム尤度Fは、推定されたチャネルインパルスレスポンス(Estimated_CIR)の二乗和を、二乗誤差J_min(選択部422に入力された二乗誤差が最小の「J_min」)で求められる。ここで、フレーム尤度Fとその移動平均値Mは、大きいほど尤度が高いことを示す。
そして、これらの条件比較結果をもとに次フレームにおける有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を次の表1(表1では「th」で表す)のように決定する。
表1において、有効パス候補判定しきい値(Tap_th)の「th_L」,「th_M」,「th_H」は、式(2)で示した最大パスの絶対値に対する係数である。また、ここで、決定された各有効パス候補判定しきい値(Tap_th)は、0 < Pth_L ≦ Pth_M ≦ Pth_H <1 を満たすものとする。 In Table 1, “th_L”, “th_M”, and “th_H” of the effective path candidate determination threshold (Tap_th) are coefficients for the absolute value of the maximum path shown in Expression (2). Here, each determined valid path candidate determination threshold (Tap_th) satisfies 0 <Pth_L ≦ Pth_M ≦ Pth_H <1.
一方、候補区間検知部421では、表1のように決定された有効パス候補判定しきい値(Tap_th)の「th」を用いて、実施の形態1に係る受信装置110と同様に、次のバーストにおける処理を行う。
On the other hand, the candidate section detection unit 421 uses the “th” of the valid path candidate determination threshold (Tap_th) determined as shown in Table 1, as in the receiving
これによって、本実施の形態2に係る受信装置410においては、マルチパスフェージングによる受信レベルの低下した状況下で、有効パス候補判定しきい値(Tap_th)を高めに取ることができるので、無効電力によるパスによってショートパスチャネルをロングパスチャネルと誤って選択する確率を小さくすることができる。
As a result, in receiving
なお、表1における”=”は、不等号のどちらに含んでいても構わない。 Note that “=” in Table 1 may be included in any of the inequality signs.
なお、本発明の回線推定器は図7に示すようにプリアンブル形式のトレーニング系列をもつ伝送システムにおいても適用可能である。 The channel estimator of the present invention can also be applied to a transmission system having a preamble-type training sequence as shown in FIG.
本発明に係る受信装置は、良好な受信誤り率の確保および処理負荷の軽減を図ることができるので、ディジタル通信用の移動携帯端末装置などの受信装置として有用である。 Since the receiving apparatus according to the present invention can secure a good reception error rate and reduce the processing load, it is useful as a receiving apparatus such as a mobile portable terminal device for digital communication.
110,410 受信装置
111 受信アンテナ
112 RF受信部
113 LPF(ローパスフィルタ)
114 A/D(A/D変換器)
115 蓄積メモリ
120,420 回線推定手段
121,421 候補区間検知部
122 誤差演算部
123,422 選択部
130 最尤系列推定器
110,410
114 A / D (A / D converter)
115
Claims (8)
前記受信系列と前記回線推定手段が出力するチャネルインパルスレスポンスおよび区間長とをもとに推定送信系列を出力する最尤系列推定手段とを備え、
前記回線推定手段は、
前記受信系列をもとに伝送路のチャネルインパルスレスポンスのピーク検出を行い、そのピーク値に従って有効候補パスのしきい値を設定し、そのしきい値をチャネルインパルスレスポンスに適用し有効候補パスを絞ることで候補区間を検知する候補区間検知手段と、
前記候補区間検知手段により検知された候補区間の区間長のみ二乗誤差演算を行う誤差演算手段と、
前記誤差演算手段により算出された区間長のうち最も小さい二乗誤差を与える区間長を選択する選択手段とからなる受信装置。 A channel estimation means for outputting the channel impulse response of the transmission path and the section length based on the received sequence;
Maximum likelihood sequence estimation means for outputting an estimated transmission sequence based on the received sequence and the channel impulse response and section length output by the channel estimation means,
The line estimation means includes
Based on the received sequence, the channel impulse response peak of the transmission path is detected, the threshold value of the effective candidate path is set according to the peak value, and the threshold value is applied to the channel impulse response to narrow down the effective candidate path. Candidate section detecting means for detecting candidate sections,
Error calculation means for performing a square error calculation only for the section length of the candidate section detected by the candidate section detection means;
A receiving apparatus comprising: selection means for selecting a section length that gives the smallest square error among the section lengths calculated by the error calculation means.
前記回線推定手段は、
前記第1のトレーニング系列と前記第2のトレーニング系列との間で相関演算を行う相関演算手段と、
前記相関演算手段による相関演算結果の系列のピーク値から最大の相関ピーク値をもとめて所定のしきい値との比較で上回っているピーク値の数をカウントして等化区間の候補を決める等化区間候補決定手段と、
前記最大の相関ピーク値のタイミングにおける前記相関演算手段による相関演算の系列と、前記しきい値を越える前記相関ピーク値の数に応じて等化の区間長を決めて、前記区間長におけるチャネルインパルスレスポンスの二乗誤差を探索し、前記区間長を1小さくして前記チャネルインパルスレスポンスの二乗誤差の探索を繰り返して最も小さい二乗誤差を与える区間長を求めて、前記二乗誤差が最小となる区間長とチャネルインパルスレスポンスとを推定する推定処理手段と、からなる受信装置。 Maximum likelihood based on a correlation value obtained by convolution calculation of an expected value between a predetermined first training sequence included in a reception sequence received through a transmission line and digitally modulated and a known second training sequence broadcast in advance A channel estimation means for estimating the channel impulse response of
The line estimation means includes
Correlation calculating means for performing a correlation calculation between the first training sequence and the second training sequence;
The maximum correlation peak value is obtained from the peak value of the correlation calculation result sequence by the correlation calculation means, and the number of peak values exceeding the predetermined threshold value is counted to determine equalization interval candidates. A segmentation section candidate determination means;
The channel impulse in the section length is determined by determining the length of the equalization according to the correlation calculation sequence by the correlation calculation means at the timing of the maximum correlation peak value and the number of the correlation peak values exceeding the threshold value. Search for the square error of the response, reduce the interval length by 1 and repeat the search for the square error of the channel impulse response to obtain an interval length that gives the smallest square error, and obtain an interval length that minimizes the square error An estimation processing means for estimating a channel impulse response.
前記受信したトレーニング系列と前記回線推定ステップで出力されるチャネルインパルスレスポンスおよび区間長とをもとに推定送信系列を出力する最尤系列推定ステップとを備え、
前記回線推定ステップは、前記受信系列をもとに伝送路のチャネルインパルスレスポンスのピーク検出を行って候補区間を検知する候補区間検知ステップと、前記候補区間検知ステップで検知された候補区間の区間長の二乗誤差演算を行う誤差演算ステップと、前記誤差演算ステップで算出された区間長のうち最も小さい二乗誤差を与える区間長を選択する選択ステップと、を具備する請求項1から請求項6のいずれかに記載の受信装置における回線推定方法。 A channel estimation step for outputting the channel impulse response and section length of the transmission path based on the received training sequence,
A maximum likelihood sequence estimation step of outputting an estimated transmission sequence based on the received training sequence and the channel impulse response and interval length output in the channel estimation step;
The channel estimation step includes a candidate section detection step for detecting a candidate section by performing peak detection of a channel impulse response of a transmission path based on the received sequence, and a section length of the candidate section detected in the candidate section detection step 7. An error calculation step for performing a square error calculation, and a selection step for selecting a section length that gives the smallest square error among the section lengths calculated in the error calculation step. A channel estimation method in the receiving apparatus according to claim 1.
In the channel estimation step, the received training sequence and the channel impulse response and interval length output in the channel estimation step are set as the longest interval in the error calculation step for performing the square error calculation in a direction to narrow down the interval length. 8. The channel estimation method according to claim 7, further comprising an error calculation step for performing the square error calculation.
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