JP2009089146A - Communication apparatus, communication system, communication method, communication program, and recording medium - Google Patents

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裕介 三木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiver for efficiently tracking a channel change by achieving, inexpensively, a configuration for speedily calculating modulation precision corresponding to a new channel status in a case where the status of a communication medium (channel) changes. <P>SOLUTION: In a case where a change in a channel status is recognized, a receiving terminal 1200 requests to a transmitting terminal 1000 transmission of a channel estimation packet and calculates from the received channel estimation packet an average and variance of a transfer function at that time in parallel in association with each other. The above calculation work is sequentially carried out each time the channel estimation packet is received, results are accumulated and an amplitude of a signal and noise is estimated from the average value and the variance at a time when the channel estimation packets of a predetermined number are received. On the basis of a result, the transmitting terminal 1000 is notified about modulation precision suitable for the channel status at that time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信システム、通信方法、通信プログラム及びこの通信プログラムを記録した記録媒体に関する。   The present invention relates to a communication device, a communication system, a communication method, a communication program, and a recording medium on which the communication program is recorded that requires high-speed channel estimation.

データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を図11に示す。ここでは送信側通信装置(以下「送信端末」ともいう。)1000が受信側通信装置(以下「受信端末1200」ともいう。)1200にデータ転送を行う構成となっている。   An example of a general network configuration for performing data transfer is shown in FIG. Here, the transmission side communication apparatus (hereinafter also referred to as “transmission terminal”) 1000 performs data transfer to the reception side communication apparatus (hereinafter also referred to as “reception terminal 1200”) 1200.

<QoSの説明>
近時、例えばMPEG2−TS(Transport Stream)のように大容量の動画データなどをストリーミングで伝送する需要が高まっている。このようなストリーミングデータを伝送する場合には、通信にリアルタイム性が要求される。すなわち、ストリーミングデータを構成するQoS(Quality Of Service)フレームには有効期限が決まっており、この有効期限内に伝送することが必要となる。
<Description of QoS>
Recently, there is an increasing demand for streaming large-capacity moving image data such as MPEG2-TS (Transport Stream). When transmitting such streaming data, real-time performance is required for communication. That is, an expiration date is determined for a QoS (Quality Of Service) frame constituting the streaming data, and it is necessary to transmit within the expiration date.

図12は、QoSフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した図である。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating packet sequences of an example in which transmission of a QoS frame is successful and an example in which transmission is unsuccessful.

成功事例(図12中上段)では、フレーム5は、最初に伝送された際に伝送が失敗しており、再送が行われた際に伝送が成功している。この再送の時点は、フレーム5の有効期限よりも前となっているので、フレーム5の伝送は成功したことになる。   In the successful case (upper part in FIG. 12), the frame 5 has failed to be transmitted when it is first transmitted, and has been successfully transmitted when retransmission is performed. Since the time of this retransmission is before the expiration date of the frame 5, the transmission of the frame 5 is successful.

一方、失敗事例(図12中下段)では、フレーム5は、最初に伝送された際、及び1回目の再送の際の両方で伝送を失敗している。そして、その後の2回目の再送が行われる前に、フレーム5の有効期限が経過してしまっている。この場合、有効期限内に伝送できなかったQoSフレーム5は、利用することができずに無効(フレームロス)となり、動画データによる映像が受信端末1200側で乱れることになる。従って、伝送エラーを補償するための再送を行う場合は、各フレームの有効期限内に再送を成功させることが重要である。   On the other hand, in the failure case (lower part in FIG. 12), the frame 5 has failed to be transmitted both at the first transmission and at the first retransmission. Then, before the second retransmission is performed thereafter, the expiration date of frame 5 has elapsed. In this case, the QoS frame 5 that could not be transmitted within the validity period cannot be used and becomes invalid (frame loss), and the video based on the moving image data is disturbed on the receiving terminal 1200 side. Therefore, when performing retransmission to compensate for transmission errors, it is important that retransmission be successful within the validity period of each frame.

なお、上記説明では、有効期限を時間制約として説明しているが、時間に限定されるものではなく、例えば再送回数の上限としてもよい。   In the above description, the expiration date is described as a time constraint, but is not limited to time, and may be the upper limit of the number of retransmissions, for example.

<HPAV規格の説明>
次に、PLC(電力線通信)のHPAV(HomePlug Audio Video)規格の送信データの生成の概要について、図13に示したHPAV規格のフォーマットを用いて説明する。
<Description of HPAV standard>
Next, an outline of generation of transmission data of the HPAV (HomePlug Audio Video) standard for PLC (power line communication) will be described using the HPAV standard format shown in FIG.

HPAV規格は、無線LAN(Local Area Network)やイーサーネットと同様に、MAC(Media Access Control)とPHY(物理層)の2つの層に分かれる。   The HPAV standard is divided into two layers, MAC (Media Access Control) and PHY (physical layer), similarly to a wireless LAN (Local Area Network) and Ethernet.

データは、MAC層にフレーム(Frame)のストリームとして入力される。入力されたフレームのストリームは、セグメント(Segment)という512バイト単位に区切られる。   Data is input to the MAC layer as a stream of frames. The stream of input frames is divided into 512-byte units called “segments”.

MAC層から物理層にデータが渡される単位がLong MPDU(MAC Protocol Data Unit)であり、最初に16バイトのAVFC(Audio Video Frame Control)、次にn個のPB(PHY Block)が続く。AVFCがPBの部分の様々な情報のヘッダである。PBは、ヘッダH、PBB(PB Body)、及びエラーチェック(C)から構成される。ヘッダHは、PBBに対する4バイトの情報である。PBBがSegmentを暗号化した内容である。CがHとPBBに対する4バイトのエラーチェックコードである。この事例では、PBは520バイトになるが、136バイトの場合もある。なお、最後のPBでフレームが丁度セグメントに入らない場合には、残りの部分にPADを入れてセグメントの長さに合わせる。   A unit in which data is transferred from the MAC layer to the physical layer is a long MPDU (MAC Protocol Data Unit), followed by a 16-byte AVFC (Audio Video Frame Control), and then n PBs (PHY Blocks). AVFC is a header for various information in the PB portion. The PB includes a header H, a PBB (PB Body), and an error check (C). The header H is 4-byte information for the PBB. The PBB is the content obtained by encrypting the Segment. C is a 4-byte error check code for H and PBB. In this case, the PB is 520 bytes, but may be 136 bytes. If the frame does not enter the segment in the last PB, the PAD is put in the remaining part to match the length of the segment.

PHY層ではLong MPDUの変調を行う。最初にPreambleという送信側と受信側で既知の信号が送られる。次に、AVFCは決まった変調精度のOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)シンボルに変調される。続きのn個のPBは、M個のOFDMシンボルに変調されるが、OFDMシンボル数は、PB数と、PBを変調する伝送レートとに依存する。なお、OFDMや伝送レートについては次に説明する。また、Preambleは、Long MPDUの認識やAVFCを復調するために用いられる。なお、本明細書においては、物理層が扱う信号をパケットと称する。   In the PHY layer, Long MPDU is modulated. First, a known signal is transmitted on the transmitting side and the receiving side called Preamble. Next, the AVFC is modulated into an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) symbol with a predetermined modulation accuracy. The subsequent n PBs are modulated into M OFDM symbols, and the number of OFDM symbols depends on the number of PBs and the transmission rate for modulating the PBs. The OFDM and transmission rate will be described next. Preamble is used to recognize Long MPDU and demodulate AVFC. In this specification, a signal handled by the physical layer is referred to as a packet.

<マルチキャリア方式によるデータ転送の説明>
図11に戻って、まず、送信端末1000が、送信する信号(TX)を作成して送信する。送信されたTX信号は、通信媒体(チャンネル)1100を介して受信端末1200でRX信号として受信される。この場合、チャンネル1100では信号は変形され、その伝達関数をHで表すと、下式(1)の関係が成立する。
<Description of multi-carrier data transfer>
Returning to FIG. 11, first, the transmission terminal 1000 generates and transmits a signal (TX) to be transmitted. The transmitted TX signal is received as an RX signal by the receiving terminal 1200 via the communication medium (channel) 1100. In this case, the signal is deformed in the channel 1100, and when the transfer function is represented by H, the relationship of the following expression (1) is established.

RX=TX*H+n ・・・(1)
ここで、nは雑音である。
RX = TX * H + n (1)
Here, n is noise.

近年、データ転送を行う方式として、マルチキャリア方式が多用されている。このマルチキャリア方式の一例としてOFDMがある。図14は、OFDM信号の事例を示している。同図において、横軸が時間、縦軸が振幅、3つ目の軸(斜めの軸)が周波数である。OFDM信号は、OFDMシンボルの単位で伝送される。1つのOFDMシンボルにはN個のキャリアが割り当てられ、各キャリアが1つの周波数に対応する。そして、各キャリアが、伝送されるデータの一部を運ぶようになっている。   In recent years, the multi-carrier method is frequently used as a method for performing data transfer. One example of this multicarrier scheme is OFDM. FIG. 14 shows an example of an OFDM signal. In the figure, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents amplitude, and the third axis (oblique axis) represents frequency. The OFDM signal is transmitted in units of OFDM symbols. N carriers are assigned to one OFDM symbol, and each carrier corresponds to one frequency. Each carrier carries a part of transmitted data.

データを各キャリアに割り当てる場合、そのキャリアに何ビットのデータを割り当てるのかを求める必要がある。この方法については後述するが、キャリアは複素数であっても良い。   When data is allocated to each carrier, it is necessary to determine how many bits of data are allocated to that carrier. Although this method will be described later, the carrier may be a complex number.

図15は、1つの複素数のキャリアに4ビットを割り当てた16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)の変調精度の事例を示している。ここで、Iが実部であり、Qが虚部である。IとQにそれぞれ2ビットを割り当てることで、キャリア全体で合計4ビットが割り当てられる。この事例では、ビット値とIまたはQとの関係を下表1のように規定している。   FIG. 15 shows an example of 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulation accuracy in which 4 bits are allocated to one complex carrier. Here, I is a real part and Q is an imaginary part. By assigning 2 bits to each of I and Q, a total of 4 bits are assigned to the entire carrier. In this case, the relationship between the bit value and I or Q is defined as shown in Table 1 below.

Figure 2009089146
従って、選択肢数は24=16個である。図15には、これら全ての選択肢が描かれている。
Figure 2009089146
Therefore, the number of options is 2 4 = 16. FIG. 15 depicts all these options.

ここで、例えば「0010」を転送する場合、通常上位2ビットが実部I、下位2ビットが虚部Qに割り当てられるとすると、キャリア値は表1より、「00」は実部の−3、「10」は虚部の+1、すなわち−3+j、但しj=SQRT(−1)となる。つまり、I軸では−3、Q軸では+1となる。   Here, for example, when “0010” is transferred, assuming that the upper 2 bits are normally assigned to the real part I and the lower 2 bits are assigned to the imaginary part Q, the carrier value from Table 1 is “00” is −3 of the real part. , “10” is the imaginary part +1, that is, −3 + j, where j = SQRT (−1). That is, it is -3 for the I axis and +1 for the Q axis.

このように、各キャリアにデータのMビット(16QAMの場合、M=4)を割り当てることにより、データ転送が行われる。   Thus, data transfer is performed by assigning M bits of data (M = 4 in the case of 16QAM) to each carrier.

なお、送信信号TXの複数のOFDMシンボルに渡って絶対値の平均を求めると、通常は図16に示すように、この絶対値の平均が各キャリアに対し一定になるように、OFDM信号が生成される。つまり、図15に示す16QAMの事例では16個の選択肢があるが、どの状況でも絶対値の平均は一定となる。   In addition, when the average of the absolute values is obtained over a plurality of OFDM symbols of the transmission signal TX, an OFDM signal is normally generated so that the average of the absolute values is constant for each carrier as shown in FIG. Is done. That is, in the case of 16QAM shown in FIG. 15, there are 16 options, but the average of absolute values is constant in any situation.

次に、上記(1)式をキャリア毎に書き換えると、下式(2)となる。   Next, when the above equation (1) is rewritten for each carrier, the following equation (2) is obtained.

RX(i)=TX(i)*H(i)+n(i) ・・・(2)
ここで、iがキャリアの番号である。
RX (i) = TX (i) * H (i) + n (i) (2)
Here, i is a carrier number.

図17は、送信信号TXと、チャンネルを通った後の受信信号RXとの関係の事例を示している。送信信号TXに比べ、RX信号は伝達関数Hにより、変形されたことが分かる。   FIG. 17 shows an example of the relationship between the transmission signal TX and the reception signal RX after passing through the channel. It can be seen that the RX signal is deformed by the transfer function H compared to the transmission signal TX.

このように、送信端末1000から伝送された信号は、そのままの形で受信されることはない。従って、受信端末1200では、受信した信号を正しく復調するために、受信した信号を元の形に戻す必要がある。このため、通常、受信端末1200では、Hを推定するチャンネル推定処理を行っている。このチャンネル推定処理の方法については後述するが、推定結果がH’であったとすると、受信端末1200では、このH’を使って以下のようにチャンネル補正処理を行う。   As described above, the signal transmitted from the transmission terminal 1000 is not received as it is. Therefore, the receiving terminal 1200 needs to return the received signal to its original form in order to correctly demodulate the received signal. For this reason, the receiving terminal 1200 normally performs channel estimation processing for estimating H. The channel estimation processing method will be described later. If the estimation result is H ′, the receiving terminal 1200 performs channel correction processing using the H ′ as follows.

TX(i)’ =1/H’(i)*RX(i)
=1/H’(i)*(TX(i)*H(i)+n(i))
=TX(i)+n’(i) ・・・(3)
このようにしてチャンネル補正を行うことにより、元のTXに近いTX’を受信端末1200で求めることができる。推定されたH’がHに近いほど、送信信号TXに近い信号を復元することができる。
TX (i) ′ = 1 / H ′ (i) * RX (i)
= 1 / H '(i) * (TX (i) * H (i) + n (i))
= TX (i) + n '(i) (3)
By performing channel correction in this way, TX ′ close to the original TX can be obtained by the receiving terminal 1200. As the estimated H ′ is closer to H, a signal closer to the transmission signal TX can be restored.

図18(a)は、図17に示す信号RXに雑音の影響を加えた事例を示している。ここで、実線がRX信号の平均値(チャンネル応答の平均値)であり、点線が雑音の揺れ幅である。図示の通り、雑音の揺れ幅は周波数軸で一定とはならない。この事例では、低周波数側で揺れ幅が大きく、高周波数側で揺れ幅が小さくなっている。   FIG. 18A shows an example in which the influence of noise is added to the signal RX shown in FIG. Here, the solid line is the average value of the RX signal (the average value of the channel response), and the dotted line is the noise fluctuation width. As shown in the figure, the fluctuation width of the noise is not constant on the frequency axis. In this example, the swing width is large on the low frequency side and the swing width is small on the high frequency side.

図18(b)に示す信号は、図18(a)に示す信号RXに対するチャンネル補正後の信号TX’を示している。ここでも実線が平均値であり、点線が雑音の揺れ幅である。信号RXで信号の振幅が小さくかつ雑音が大きい周波数(例えば、図中の符号Aで示す部分)では、TX’の雑音量は大きくなり、信号の振幅が大きくかつ雑音量が小さい周波数(例えば図中の符号Bで示す部分)ではTX’の雑音量は小さくなる。以上のように、補正後、上記の図15で説明した信号TXの16QAMの事例では、雑音がないという仮定で説明を行っているため、キャリア値のIとQは丁度3、1、−1、−3のいずれかになる。これに対し、図19には、雑音を考慮した信号TXの16QAMの事例を示しており、図19(a)は受信端末1200の信号の雑音量が少ない場合の事例である。ここで、キャリアの各値の雑音量の領域が●で表されている。図19(a)に示すように、雑音量が少ない場合には、各領域が十分独立しているため、通信は十分可能である。   The signal shown in FIG. 18B shows a signal TX ′ after channel correction with respect to the signal RX shown in FIG. Again, the solid line is the average value and the dotted line is the noise amplitude. At the frequency of the signal RX where the signal amplitude is small and the noise is large (for example, the portion indicated by the symbol A in the figure), the noise amount of TX ′ is large and the signal amplitude is large and the noise amount is small (for example, FIG. In the portion (indicated by reference symbol B), the noise amount of TX ′ is small. As described above, after the correction, the case of 16QAM of the signal TX described in FIG. 15 is described on the assumption that there is no noise. Therefore, the carrier values I and Q are just 3, 1, −1. , -3. On the other hand, FIG. 19 shows an example of 16QAM of the signal TX in consideration of noise, and FIG. 19A shows an example when the amount of noise of the signal of the receiving terminal 1200 is small. Here, the area of the noise amount of each value of the carrier is represented by ●. As shown in FIG. 19A, when the amount of noise is small, each region is sufficiently independent, so that communication is sufficiently possible.

また、図19(b)は受信端末1200の信号の雑音量がギリギリの場合の事例である。それぞれの領域は隣の領域に触れているが、エラー訂正処理を行うことにより、通信が可能である。   FIG. 19B shows an example in the case where the amount of noise of the signal of the receiving terminal 1200 is very close. Each area touches the adjacent area, but communication is possible by performing error correction processing.

これに対し、図19(c)は、受信端末1200の信号の雑音量が大きすぎる場合の事例である。この場合には、それぞれの領域が隣の領域と多くの部分で重複しているため、エラー訂正処理を行っても、信号は元に戻らない。従って、このような場合には、16QAMより低い変調精度を用いる必要がある。すなわち、この場合にはQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)(4QAMに等しい)、つまり1つのキャリアに2ビットを割り当てた変調精度を用いればよい。   On the other hand, FIG. 19C shows a case where the noise amount of the signal of the receiving terminal 1200 is too large. In this case, since each area overlaps with the adjacent area in many parts, the signal is not restored even if error correction processing is performed. Therefore, in such a case, it is necessary to use a modulation accuracy lower than 16QAM. That is, in this case, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) (equal to 4QAM), that is, a modulation accuracy in which 2 bits are allocated to one carrier may be used.

なお、図19(a)に示す事例は問題なく通信できるが、ここではもう1つ上の64QAM、つまり1つのキャリアに6ビットを割り当てることができる。すなわち、このキャリアで16QAMを用いることは帯域を無駄にしていることになる。   Note that the example shown in FIG. 19A can be communicated without any problem, but here, 64 QAM, which is one more, that is, 6 bits can be allocated to one carrier. In other words, using 16QAM with this carrier results in wasted bandwidth.

このように、受信端末1200ではキャリアの強度及び雑音量、つまりSNR(Signal To Noise Ratio)を見積もることにより、最適な変調精度を求めることができる。従って、これを送信端末1000に知らせることで、最速の伝送レートで通信することが可能となる。   As described above, the receiving terminal 1200 can obtain the optimum modulation accuracy by estimating the carrier strength and the noise amount, that is, the SNR (Signal To Noise Ratio). Therefore, it is possible to communicate at the fastest transmission rate by informing the transmission terminal 1000 of this.

<チャンネルの伝達関数Hを推定する方法の説明>
伝達関数Hを推定するためには、通常、送信端末1000と受信端末1200の両方で既知の信号を伝送する。HPAVの場合、Preambleは送信側と受信側で既知信号であるが、これは1つのLong MPDUに対し、1つしか伝送されない。そのため、HPAVでは、チャンネル推定のためのチャンネル推定用パケットを用いる。このパケットのPBは、送信端末1000と受信端末1200で既知であり、複数のOFDMシンボルから構成される。1つのLong MPDUには複数のOFDMシンボルが用いられるため、Preambleに対し、より効率的にチャンネル推定を行うことができる。このことについて次に説明する。
<Description of Method for Estimating Channel Transfer Function H>
In order to estimate the transfer function H, a known signal is usually transmitted by both the transmitting terminal 1000 and the receiving terminal 1200. In the case of HPAV, the preamble is a known signal on the transmission side and the reception side, but only one is transmitted for one long MPDU. Therefore, in HPAV, a channel estimation packet for channel estimation is used. The PB of this packet is known by the transmitting terminal 1000 and the receiving terminal 1200 and is composed of a plurality of OFDM symbols. Since a plurality of OFDM symbols are used for one Long MPDU, channel estimation can be performed more efficiently for the preamble. This will be described next.

X(i)が送信端末1000で送信されたチャンネル推定用パケットのOFDMシンボルとすると、これは受信端末1200では、
Y(i)=X(i)*H(i)+n(i)
となる。受信端末1200は、受信した内容がXだと分かっているため、例えば以下の演算式(4)によりHxy(i)を求めることができる。
If X (i) is the OFDM symbol of the channel estimation packet transmitted by the transmission terminal 1000, this is the reception terminal 1200:
Y (i) = X (i) * H (i) + n (i)
It becomes. Since the receiving terminal 1200 knows that the received content is X, for example, Hxy (i) can be obtained by the following arithmetic expression (4).

Hxy(i)=Y(i)/X(i)
=(X(i)*H(i)+n(i))/X(i)
=H(i)+n’(i) ・・・(4)
ここで重要なことはn’の影響を小さくすることである。このため、通常、図20に示すように送信端末1000ではX(i)を多数伝送し、受信端末1200では例えば多数のHxy(i)の平均H’(i)を求める。このHxy(i)の平均H’(i)が振幅となるのである。同様に、雑音量はHxy(i)の標準偏差とする。この場合、以下の演算式(5)により算出した分散(σ2)を開平して標準偏差(σ)を求める。
Hxy (i) = Y (i) / X (i)
= (X (i) * H (i) + n (i)) / X (i)
= H (i) + n '(i) (4)
What is important here is to reduce the influence of n ′. For this reason, normally, as shown in FIG. 20, the transmitting terminal 1000 transmits a large number of X (i), and the receiving terminal 1200 obtains an average H ′ (i) of a large number of Hxy (i), for example. The average H ′ (i) of Hxy (i) is the amplitude. Similarly, the noise amount is a standard deviation of Hxy (i). In this case, the standard deviation (σ) is obtained by calculating the variance (σ 2 ) calculated by the following equation (5).

Figure 2009089146

上記式(4)が従来から知られている、ある状況にあるチャンネルを経た信号の振幅を推定する高速のLS(Least Square)アルゴリズムである。このLSアルゴリズムを用いた場合、QoSの期限内にチャンネル推定を行うことが可能であるが、多数のHxy(i)を記憶する必要があるなど回路規模が大きくなるので現実にはあまり実装されていなかった。
Figure 2009089146

The above equation (4) is a high-speed LS (Least Square) algorithm for estimating the amplitude of a signal passing through a channel in a certain situation. When this LS algorithm is used, it is possible to perform channel estimation within the deadline of QoS. However, since the circuit scale becomes large, for example, it is necessary to store a large number of Hxy (i), it is not so implemented in reality. There wasn't.

一方、従来から良く用いられている簡単に実現できるアルゴリズムがLMS(Least Mean Square)であるが、このアルゴリズムは処理を完了するまでに数秒を要するため、QoSの期限内にチャンネル推定を行うことができなかった。   On the other hand, LMS (Least Mean Square) is an algorithm that can be easily realized that has been used frequently. However, since this algorithm requires several seconds to complete processing, channel estimation may be performed within the QoS deadline. could not.

ところで、伝達関数Hは送信端末1000と受信端末1200間の経路によって異なる。つまり、送信端末1000と受信端末1200間のHと、別の送信端末1000′と受信端末1200間のHは異なる。よって、上記の方法でチャンネル補正を行う場合、どの端末がデータを伝送したのかを識別する必要がある。このため、HPAVでは、AVFCの部分は想定されるどのような通信状況(通信経路上の雑音、インピーダンス低下による信号の劣化など)にある経路で通信が行われても通信可能なように安全な低い変調精度であるQPSKで伝送される。これにより、Preambleでチャンネル推定を行っても、AVFCを十分復調することが可能であり、AVFCを復調することにより、どのようにPBの部分のチャンネル補正(チャンネル推定終了と仮定)や復調をすれば良いのかが分かるため、PBではより効率のよいHxy(上記で説明した式(4)のHxy)で復調を行うことができる。   Incidentally, the transfer function H differs depending on the path between the transmitting terminal 1000 and the receiving terminal 1200. That is, H between the transmitting terminal 1000 and the receiving terminal 1200 is different from H between another transmitting terminal 1000 ′ and the receiving terminal 1200. Therefore, when channel correction is performed by the above method, it is necessary to identify which terminal has transmitted data. For this reason, in HPAV, the AVFC portion is safe so that communication is possible even if communication is performed through a path in any assumed communication situation (noise on the communication path, signal degradation due to impedance reduction, etc.). It is transmitted with QPSK which is low modulation accuracy. As a result, even if channel estimation is performed using the preamble, it is possible to sufficiently demodulate the AVFC. By demodulating the AVFC, it is possible to perform channel correction (assuming that the channel estimation is completed) and demodulation of the PB portion. Since PB can be understood, demodulation can be performed with more efficient Hxy (Hxy in Expression (4) described above) in PB.

上記したSNRを受信端末1200で見積もる方式は、例えばDSL(Digital Subscriber Line)やPLCで用いられる。   The method for estimating the SNR by the receiving terminal 1200 is used in, for example, DSL (Digital Subscriber Line) or PLC.

なお、チャンネルの状況、例えば雑音の状態やインピーダンスに変化が生じた場合、伝達関数Hにも変化が生じる。ここで変化前がH1として、変化後はH2になった場合、変化前ではH1に適切なチャンネル推定・補正を行ってH1に最適な変調精度を用いるが、伝達関数がH2に変化すると、H1に最適条件ではデータ伝送ができなくなる。つまり、チャンネルの状況が変化する前の状態で求まった変調精度を、チャンネルの状況が変化した後のデータの変調に用いると、特にチャンネルの状況の変化が大きい場合、受信端末1200でのデータのエラー率が高くなる可能性がある。   Note that when the channel condition, for example, noise state or impedance changes, the transfer function H also changes. Here, when H1 is before change and H2 is after change, channel estimation / correction appropriate for H1 is performed before change and the optimum modulation accuracy is used for H1, but when the transfer function is changed to H2, H1 Under the optimum conditions, data transmission cannot be performed. That is, when the modulation accuracy obtained in the state before the channel state is changed is used for modulation of data after the channel state is changed, especially when the change in the channel state is large, the data at the receiving terminal 1200 is changed. The error rate can be high.

特にPLCチャンネルをDSLチャンネルと比較すると、DSLのチャンネルには電話機器及びDSLモデムのみが接続されていることに対し、PLCチャンネルには様々な家電機器が接続されている。さらにDSLモデムはDSLの通信を考慮して設計されていることに対し、家電機器はPLCの通信を考慮していないので、PLCチャンネルに家電機器を接続すると、チャンネルのインピーダンスが変動しそれに影響されて信号の振幅や雑音量が急激に変動する場合がある。このような場合、チャンネル推定処理を再び行う必要がある。   In particular, when the PLC channel is compared with the DSL channel, only the telephone device and the DSL modem are connected to the DSL channel, whereas various home appliances are connected to the PLC channel. Furthermore, DSL modems are designed with DSL communications in mind, whereas household appliances do not consider PLC communications, so connecting household appliances to a PLC channel will change the channel impedance and affect it. In some cases, the signal amplitude and noise amount fluctuate rapidly. In such a case, it is necessary to perform the channel estimation process again.

PLCは、従来インターネットの通信に用いられていた。具体的には、メールを読むことやウェブページの閲覧に用いられていたため、通信が数秒程度途切れても問題がなかった。しかしながら、映像の通信を行う場合、リアルタイム性を確保するため、QoSフレームの有効期限は100〜200msとされている。さらに電話などの音声に用いられるVoIP(Voice Over Internet Protocol)の場合の期限は100ms以下である。従って、PLCにおいてチャンネルの状況が劇的に変化した場合でも、このチャンネルの状況の変化の認識や、信号の振幅及び雑音の推定をQoS期限内に完了する必要がある。ここで非特許文献1のようにLMSアルゴリズムを用いてPLCのチャンネルの振幅の推定を行うことができるが、LMSを用いた場合QoS期限内に終了することができない。さらにLMSアルゴリズムは振幅のみの推定であって雑音の要素が考慮されていないので、よいチャンネル推定を行うにはさらに雑音の推定も行う必要があるが、上記式(5)に示すように雑音(σ)を求めるためにはHxyの平均、つまり振幅の平均を事前に求める必要がある。この場合の処理の事例を図21に示す。ここで、チャンネルの状況が変化した場合、最初にチャンネルの状況の変化が受信端末1200で認識され、受信端末1200はチャンネル推定用パケットを送信端末に要求する。次に送信端末はチャンネル推定用パケットの送信を開始し、受信端末1200はLMSで振幅の推定を行う。振幅(平均)の推定が終わると、次に雑音の推定を行う。よって、非常に時間を要する。   The PLC has been conventionally used for Internet communication. Specifically, since it was used for reading emails and browsing web pages, there was no problem even if communication was interrupted for several seconds. However, when video communication is performed, the validity period of the QoS frame is set to 100 to 200 ms in order to ensure real-time performance. Furthermore, the time limit in the case of VoIP (Voice Over Internet Protocol) used for voice such as telephone is 100 ms or less. Therefore, even when the channel status changes dramatically in the PLC, it is necessary to recognize the change in the channel status and estimate the signal amplitude and noise within the QoS deadline. Here, although the LMS algorithm can be used to estimate the amplitude of the PLC channel as in Non-Patent Document 1, it cannot be completed within the QoS deadline when LMS is used. Further, since the LMS algorithm is only an amplitude estimation and does not consider the noise factor, it is necessary to further estimate the noise in order to perform a good channel estimation. However, as shown in the above equation (5), the noise ( In order to obtain (σ), it is necessary to obtain in advance an average of Hxy, that is, an average of amplitude. An example of processing in this case is shown in FIG. Here, when the channel status changes, the receiving terminal 1200 first recognizes the change in the channel status, and the receiving terminal 1200 requests the transmitting terminal for a channel estimation packet. Next, the transmitting terminal starts transmission of a channel estimation packet, and the receiving terminal 1200 estimates the amplitude using LMS. When the estimation of the amplitude (average) is finished, the noise is estimated next. Therefore, it takes a very long time.

振幅と雑音の推定を高速に行う方法として、例えば特許文献1がある。この特許文献1では振幅の推定をPreamble(文献1では二つの長いトレーニングフレームと名称)で、雑音の推定をPreambleとOFDMシンボルの両方で行っている。すなわち、Preambleの部分では、最初の長いトレーニングフレームを用いて、振幅を推定(文献1の数式12)し、推定された振幅を用いて雑音を推定(文献1の数式14)する。同じ演算を二番目の長いトレーニングフレームで行い、最終的な振幅と雑音の推定はこの二つの長いトレーニングフレームで得られた推定の平均値とする。なお、ここで用いている振幅の推定はLMSと違い、高速な演算方式である。この様に、既知であるPreambleの長いトレーニングフレーム毎に振幅と雑音を推定することにより、高速にチャンネル推定を行うことができる。   As a method for estimating the amplitude and noise at high speed, for example, there is Patent Document 1. In Patent Document 1, amplitude estimation is performed using a preamble (in literature 1, two long training frames and names), and noise estimation is performed using both the preamble and the OFDM symbol. That is, in the preamble portion, the amplitude is estimated using the first long training frame (Equation 12 of Literature 1), and the noise is estimated using the estimated amplitude (Equation 14 of Literature 1). The same operation is performed on the second long training frame, and the final amplitude and noise estimate is the average of the estimates obtained on the two long training frames. Note that the amplitude estimation used here is a high-speed calculation method unlike the LMS. In this way, channel estimation can be performed at high speed by estimating the amplitude and noise for each known long training frame.

なお、特許文献1は、既知の情報をPreambleとしているが、既知の情報をチャンネル推定用パケットとすると、特許文献1の数式をそのままHPAVに用いることができる。
S. Morosi, D. Marabissi,E.Del Re,R.Fantacci,N.Del Santo,:"A rate adaptive bit-loading algorithm for a DMT modulation system for in-building power-line communications", in Global Telecommunications Conference, 2005. GLOBECOM '05. IEEE, Nov/Dec 2005, Vol 1, pp. 403-407 特表2005−536103号公報
In Patent Document 1, the known information is set as “Preamble”. However, when the known information is used as a channel estimation packet, the mathematical expression of Patent Document 1 can be used as it is for HPAV.
S. Morosi, D. Marabissi, E. Del Re, R. Fantacci, N. Del Santo,: "A rate adaptive bit-loading algorithm for a DMT modulation system for in-building power-line communications", in Global Telecommunications Conference 2005, GLOBECOM '05. IEEE, Nov / Dec 2005, Vol 1, pp. 403-407 JP 2005-536103 A

しかしながら、特許文献1の振幅を求める数式は行列演算である。特許文献1は無線LAN用であり、無線LANで用いられるFFTの長さは64を前提にしている。64×64の行列演算であってもその演算量は非常に大きくなることに対し、HPAVのFFTの長さは3072であるので、特許文献1のような手法をHPAVに適用すると演算量はさらに大きくなり、回路規模が膨大になるといった問題があった。   However, the mathematical formula for obtaining the amplitude in Patent Document 1 is a matrix operation. Patent Document 1 is for a wireless LAN, and the FFT length used in the wireless LAN is assumed to be 64. Even in the case of a 64 × 64 matrix operation, the amount of calculation becomes very large. On the other hand, the length of the FFT of HPAV is 3072. Therefore, when the method such as Patent Document 1 is applied to HPAV, the amount of calculation is further increased. There is a problem that the circuit size becomes enormous and enormous.

また、非特許文献1のように単純なLMSでは回路規模は比較的簡単であるが、雑音要素を加味しようとするとチャンネル推定に一層時間を要し、映像伝送のようにデータの伝送にQoS上の時間制限があるような場合、時間制限内にチャンネル推定が完了せず、フレームロスを生じて映像が乱れる恐れがあるといった問題があった。   In addition, the circuit scale of a simple LMS as in Non-Patent Document 1 is relatively simple. However, if an attempt is made to add a noise element, it takes more time to estimate the channel, and data transmission such as video transmission requires no QoS. When there is such a time limit, there has been a problem that channel estimation is not completed within the time limit, and there is a risk that the image may be disturbed due to a frame loss.

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、演算量や回路規模を削減し、しかもHPAVなどにも適用できる高速で精度良いチャンネル推定を行うことのできる通信装置、通信システム、通信方法、通信プログラム及び記録媒体を提供することにある。   The present invention was devised to solve such problems, and its purpose is to reduce the amount of computation and the circuit scale, and to perform high-speed and accurate channel estimation applicable to HPAV and the like, A communication system, a communication method, a communication program, and a recording medium are provided.

上記課題を解決するため、本発明の通信装置は、パケットを送受信する通信手段と、チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段と、受信した複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定するチャンネル推定手段とを備え、前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じて送信側装置から送信される前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値と分散とに基づいてチャンネル推定を行うことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a communication device according to the present invention includes a communication unit that transmits and receives a packet, a channel estimation packet request unit that requests a channel estimation packet, and a channel based on a plurality of received channel estimation packets. Channel estimation means for estimating, each time the channel estimation means receives the channel estimation packet transmitted from the transmission side device in response to the request from the channel estimation packet request means. Based on the average value and variance of the channel transfer function calculated based on the channel estimation packet received up to and the channel transfer function based on the newly received channel estimation packet, the average of the new channel transfer function Value and variance of the calculated channel transfer function It is characterized by performing channel estimation based on the average value dispersion and.

より具体的に説明すると、チャンネル推定手段は、平均算出部、分散算出部、変調精度選択部から構成されている。平均算出部は、前回(n回目)までに受信したパケットから算出した平均値H(n)を保存する第1保存部と、前回までの平均値と今受信したパケットとを絡めて所定の演算を行って(n+1)回目の平均値を算出する演算部とを含んでおり、(n+1)回目の平均値H(n+1)は第2保存部401cに保存されて、次のパケットとの演算に使用される。分散算出部は、前回(n回目)までに受信したパケットから算出した分散値σ2(n)を保存する第1保存部と、前回までの分散値と今受信したパケットと平均値とを絡めて所定の演算を行って(n+1)回目の分散値σ2(n+1)を算出する演算部と、算出した(n+1)回目の分散値σ2(n+1)を保存する第2保存部とを含んでいる。変調精度選択部は、平均算出部と分散算出部とから得られた値を基にしてチャンネル状況に応じた変調精度を選択し、通信手段を経て送信端末に通知する。 More specifically, the channel estimation means includes an average calculation unit, a dispersion calculation unit, and a modulation accuracy selection unit. The average calculation unit is a first storage unit that stores an average value H (n) calculated from packets received up to the previous time (n-th time), a predetermined operation involving the average value up to the previous time and the packet that has just been received. And the (n + 1) -th average value is calculated, and the (n + 1) -th average value H (n + 1) is stored in the second storage unit 401c for calculation with the next packet. used. The variance calculation unit entangles the first storage unit that stores the variance value σ 2 (n) calculated from the packets received up to the previous time (n-th), the variance value up to the previous time, the currently received packet, and the average value and a second storage unit for storing an arithmetic unit for calculating a performing predetermined operation (n + 1) th variance sigma 2 (n + 1), calculated (n + 1) th variance sigma 2 to (n + 1) Te It is out. The modulation accuracy selection unit selects the modulation accuracy corresponding to the channel condition based on the values obtained from the average calculation unit and the dispersion calculation unit, and notifies the transmission terminal via the communication means.

ここで、(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの(k+1)番目の前記チャンネル伝達関数Hの平均値は下式(6)   Here, the average value of the (k + 1) th channel transfer function H when the (k + 1) th channel estimation packet is received is expressed by the following equation (6).

Figure 2009089146

(k+1)番目の前記分散σ2は下式(7)
Figure 2009089146

The (k + 1) th variance σ 2 is expressed by the following equation (7).

Figure 2009089146

の式で算出される。なお、これらの算出式は、後述する通信システム、通信方法においても同様である。
Figure 2009089146

It is calculated by the following formula. These calculation formulas are the same in the communication system and communication method described later.

また、本発明の通信装置は、チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段をさらに備え、前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じてチャンネル推定を行う。   The communication apparatus of the present invention further includes channel estimation packet requesting means for requesting a channel estimation packet, and the channel estimation means performs channel estimation in response to a request from the channel estimation packet requesting means. I do.

さらに、本発明の通信装置は、チャンネル推定を終了するタイミングとして、(1)予め決められた所定の数のチャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了する。(2)平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了する。(3)最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了する。の3通りの場合に対応している。   Furthermore, the communication apparatus of the present invention finishes channel estimation when (1) a predetermined number of channel estimation packets are received as timing for ending channel estimation. (2) When the SNR (signal-to-noise ratio) calculated by the average value / sqrt (dispersion) is calculated every time a channel estimation packet is received, and the absolute value of the change amount of the SNR becomes a predetermined value The channel estimation ends. (3) The channel estimation is terminated when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet. This corresponds to the following three cases.

さらに、本発明の通信装置は、通信手段としてOFDM(直交周波数分割多重)通信を使用する装置であって、前記チャンネル推定の結果に基づいてOFDMの変調精度を送信側に通知する。   Furthermore, the communication apparatus of the present invention is an apparatus that uses OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication as a communication means, and notifies the OFDM modulation accuracy to the transmission side based on the channel estimation result.

また、本発明の通信システムは、複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定する装置を含む通信システムであって、送信側装置は受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信し、受信側装置は前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値と分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットとに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて新たなチャンネル伝達関数の平均値と分散とを算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値と分散とに基づいてチャンネル推定を行うチャンネル推定手段を備えることを特徴としている。   The communication system of the present invention is a communication system including a device that estimates a channel based on a plurality of channel estimation packets, and the transmission side device receives a plurality of channel estimation packets in response to a request from the reception side device. Each time the receiving device receives the channel estimation packet, the average value and variance of the channel transfer function calculated based on the previously received channel estimation packet and the newly received channel estimation are transmitted. Channel estimation means for calculating a mean value and variance of a new channel transfer function based on a channel transfer function based on a packet for use, and performing channel estimation based on the calculated mean value and variance of the channel transfer function It is characterized by providing.

また、本発明の通信システムにおいて、前記送信側装置は、受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信する。   In the communication system of the present invention, the transmission side device transmits a plurality of channel estimation packets in response to a request from the reception side device.

また、本発明の通信システムによれば、前記受信側装置は、(1)予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了する。(2)平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了する。(3)最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了する。の3通りの場合に対応している。   Also, according to the communication system of the present invention, the receiving side device (1) ends channel estimation when a predetermined number of the channel estimation packets are received. (2) When the SNR (signal-to-noise ratio) calculated by the average value / sqrt (dispersion) is calculated every time a channel estimation packet is received, and the absolute value of the change amount of the SNR becomes a predetermined value The channel estimation ends. (3) The channel estimation is terminated when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet. This corresponds to the following three cases.

さらに、本発明の通信システムは、通信手段としてOFDM(直交周波数分割多重)通信を使用し、受信側装置は、チャンネル推定の結果に基づいてOFDMの変調精度を送信側に通知する。   Further, the communication system of the present invention uses OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication as a communication means, and the receiving side apparatus notifies the transmitting side of the modulation accuracy of OFDM based on the result of channel estimation.

また、本発明の通信方法は、送信側装置と受信側装置との間で通信を行うに際し、送信側装置へチャンネル推定用パケットの送信を要求するステップと、前記要求を出したことに応じて送信側装置から送信される前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出するステップと、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うステップと、予め決められた数のチャンネル推定用パケットを受信したとき、または、平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったとき、または、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したとき、のいずれかのタイミングでチャンネル推定を終了するステップと、を含むことを特徴としている。   Further, the communication method of the present invention includes a step of requesting a transmission side device to transmit a channel estimation packet when performing communication between a transmission side device and a reception side device, and in response to issuing the request. Each time the channel estimation packet transmitted from the transmission side device is received, the average value and variance of the channel transfer function calculated based on the channel estimation packets received so far, and the newly received channel estimation Calculating a new average value and variance of the channel transfer function based on the channel transfer function based on the packet for use, estimating a channel based on the calculated average value and variance of the channel transfer function, Calculated when a predetermined number of channel estimation packets are received or by the average value / sqrt (variance). SNR (signal-to-noise ratio) is calculated every time a channel estimation packet is received. When the absolute value of the amount of change in the SNR reaches a predetermined value, or after receiving the first channel estimation packet, And a step of ending channel estimation at any timing when time elapses.

なお、上記通信方法は、その各ステップをコンピュータに実行させるための通信プログラムとして提供することができ、またこの通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができる。   Note that the communication method can be provided as a communication program for causing a computer to execute each step, and the communication program can be provided by being recorded on a computer-readable recording medium.

本発明は上記のように構成したので、従来のように演算規模や回路規模が大きくならず、しかも、映像や音声の伝送などフレームの伝送にQoS上の時間制限のあるHPAVなどの場面でも、時間制限内に推定のための演算を完了することが可能な高速のチャンネル推定を行うことができる。   Since the present invention is configured as described above, the computation scale and circuit scale do not increase as in the prior art, and also in situations such as HPAV where there is a time limit on QoS for frame transmission such as video and audio transmission, High-speed channel estimation capable of completing the calculation for estimation within the time limit can be performed.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<実施形態1>
図1は、本実施形態1に係る通信装置100の主要部の構成を示すブロック図である。本実施形態1では、チャンネル推定に用いるパケットの数を予め決められた所定の数(K)に固定した場合について説明する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the communication device 100 according to the first embodiment. In the first embodiment, a case will be described in which the number of packets used for channel estimation is fixed to a predetermined number (K).

同図において、本実施形態1の通信装置100は、大別すると、通信手段10、推定用パケット要求手段20、推定用パケット検知手段30、チャンネル推定手段40、比較手段50によって構成されている。   In the figure, the communication apparatus 100 of the first embodiment is roughly composed of a communication unit 10, an estimation packet request unit 20, an estimation packet detection unit 30, a channel estimation unit 40, and a comparison unit 50.

図2は、チャンネル推定手段40のより詳細な構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration of the channel estimation means 40.

チャンネル推定手段40は、平均算出部401、分散算出部402、変調精度選択部403から構成されている。   The channel estimation means 40 includes an average calculation unit 401, a dispersion calculation unit 402, and a modulation accuracy selection unit 403.

平均算出部401は、前回(n回目)までに受信したパケットから算出した平均値H(n)を保存する第1保存部401aと、前回までの平均値と今受信したパケットとを絡めて所定の演算を行って(n+1)回目の平均値を算出する演算部401bとを含んでおり、(n+1)回目の平均値H(n+1)は第2保存部401cに保存されて、次のパケットとの演算に使用される。   The average calculation unit 401 is a first storage unit 401a that stores an average value H (n) calculated from packets received up to the previous time (n-th time), a predetermined value obtained by linking the average value up to the previous time and the currently received packet. And (n + 1) -th average value H (n + 1) is stored in the second storage unit 401c, and the next packet and the (n + 1) -th average value are calculated. Used for operations.

分散算出部402は、前回(n回目)までに受信したパケットから算出した分散値σ2(n)を保存する第1保存部402aと、前回までの分散値と今受信したパケットと平均値とを絡めて所定の演算を行って(n+1)回目の分散値σ2(n+1)を算出する演算部402bと、算出した(n+1)回目の分散値σ2(n+1)を保存する第2保存部402cとを含んでいる。 The variance calculating unit 402 stores a variance value σ 2 (n) calculated from packets received up to the previous time (n-th time), a variance value up to the previous time, a packet received now, and an average value the performing predetermined calculation twine (n + 1) th arithmetic unit 402b for calculating the variance sigma 2 (n + 1), calculated (n + 1) th second storage unit for storing the variance values sigma 2 (n + 1) 402c.

変調精度選択部403は、平均算出部401と分散算出部402とから得られた値を基にしてチャンネル状況に応じた変調精度を選択し、通信手段10を経て送信端末(図11に示す送信端末1000に相当)に通知する。   The modulation accuracy selection unit 403 selects the modulation accuracy according to the channel status based on the values obtained from the average calculation unit 401 and the dispersion calculation unit 402, and transmits the transmission terminal (the transmission shown in FIG. 11) via the communication means 10. To the terminal 1000).

なお、データ通信は、送信側の通信装置と受信側の通信装置との間で行われるため、本実施形態1の通信装置100は送信側及び受信側の両方の通信装置に適用することが可能であるが、ここでは説明の都合上、受信側の通信装置(図11に示す受信端末1200に相当)に適用した場合について説明する。また通信方式としてOFDM(直交周波数分割多重)を想定しているが、これに限るものではない。   Since data communication is performed between the communication device on the transmission side and the communication device on the reception side, the communication device 100 of the first embodiment can be applied to both communication devices on the transmission side and the reception side. However, here, for convenience of explanation, a case where the present invention is applied to a receiving-side communication apparatus (corresponding to the receiving terminal 1200 shown in FIG. 11) will be described. Further, although OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) is assumed as a communication method, the present invention is not limited to this.

通信手段10は、フレームの送受信を行う手段である。通信手段の包含する範囲は装置の構成に依存するが、ここでの通信手段10は、通常のMAC/PHY層において、推定用パケット要求手段20、推定用パケット検知手段30、チャンネル推定手段40以外の部分を意味している。これは、例えばアナログ部、OFDMの場合は周波数軸信号を時間軸信号に変換するFFT(Fast Fourier Transform)とその逆FFTを行う部分に相当する。   The communication means 10 is means for transmitting and receiving frames. Although the range included in the communication means depends on the configuration of the apparatus, the communication means 10 in this case is other than the estimation packet request means 20, the estimation packet detection means 30, and the channel estimation means 40 in the normal MAC / PHY layer. Means the part. This corresponds to, for example, an analog unit, FFT (Fast Fourier Transform) that converts a frequency axis signal into a time axis signal in the case of OFDM and a part that performs inverse FFT.

推定用パケット要求手段20は、受信したパケットを基にチャンネルの状況の変化を監視して、変化があった場合、推定用のパケットの送信を通信手段10を介して送信側に要求する。また、この推定用のパケットの送信要求に続いて、チャンネル推定手段40にチャンネル推定処理の開始を要求する。   The estimation packet requesting unit 20 monitors a change in the channel status based on the received packet, and when there is a change, requests the transmitting side to transmit the estimation packet via the communication unit 10. Further, following the transmission request for the estimation packet, the channel estimation unit 40 is requested to start the channel estimation process.

推定用パケット検知手段30は、送信側から推定用のパケットを受信した場合にこのパケットを認識し、認識したパケットの情報をチャンネル推定手段40に渡す。   The estimation packet detection means 30 recognizes this packet when receiving the estimation packet from the transmission side, and passes the information of the recognized packet to the channel estimation means 40.

チャンネル推定手段40は、チャンネル推定用のパケットを基に信号の振幅と雑音の推定を行う。すなわち、チャンネル推定手段40は、平均算出部401と、分散算出部402と、変調精度選択部40から構成されており、推定用パケット検知手段30から通知されたチャンネル推定用パケットを、平均算出部401の演算部と分散算出部402の演算部とに入力する。チャンネル推定手段40は、詳細推定終了後、変調精度選択部403によって信号の振幅と雑音の推定の結果から選択した変調精度情報を通信手段10に渡す。   The channel estimation means 40 estimates the signal amplitude and noise based on the channel estimation packet. That is, the channel estimation unit 40 includes an average calculation unit 401, a dispersion calculation unit 402, and a modulation accuracy selection unit 40. The channel estimation packet notified from the estimation packet detection unit 30 is converted into an average calculation unit. The information is input to the operation unit 401 and the operation unit of the variance calculation unit 402. After the detailed estimation is completed, the channel estimation unit 40 passes the modulation accuracy information selected from the signal amplitude and noise estimation results by the modulation accuracy selection unit 403 to the communication unit 10.

通信手段10は、この情報を送信側に知らせると共に、送信側に推定用のパケットの送信の停止を要求する。送信側は、この情報を用いて次のデータフレームの変調を行う。なお、推定用パケット検知手段30から受ける情報は、上記式(10)のY(i)、またはHxy(i)であっても良い。但しY(i)を受けた場合、Hxy(i)=Y(i)/X(i)の演算をチャンネル推定手段40の内部で行ってHxy(i)を求める必要がある。   The communication means 10 informs the transmission side of this information and requests the transmission side to stop the transmission of the estimation packet. The transmitting side uses this information to modulate the next data frame. Note that the information received from the estimation packet detection means 30 may be Y (i) or Hxy (i) in the above equation (10). However, when Y (i) is received, it is necessary to calculate Hxy (i) = Y (i) / X (i) within the channel estimation means 40 to obtain Hxy (i).

比較手段50は、推定用パケットが必要となるようなチャンネル状況の変化があったかどうかを検知するために複数のパケット(Long MPDU)のPreambleを比較する手段である。すなわち、比較手段50は、送信されてきた隣接する2つのフレーム(Frame)に含まれる2つのPreambleを順次比較して、両Preambleの情報が異なっている場合には、チャンネルの状況が変化したと判定する。この比較の判定結果は、推定用パケット要求手段20に通知される。なお、本事例の比較手段50は、チャンネル状況の変化を、隣接するPreambleの比較を用いて検知しているが、Preambleの比較に限定するものではない。例えば受信パケットのエラーチェックを行い、エラーの頻度の増減割合が所定の値を超えたことを検知することによってもチャンネルの通信状況の変化したことを認識することができる。またPreambleの比較を用いる場合においても隣接するPreambleではなく、予め決められた適当な数N個おきのPreambleの比較を行っても良い。その場合、Nはチャンネルの状況変化が緩やかであれば固定値にする、またチャンネルの状況変化が急であれば随時変動させるといった適用が考えられる。   The comparison means 50 is a means for comparing the preambles of a plurality of packets (Long MPDU) in order to detect whether or not there has been a change in the channel status that requires an estimation packet. That is, the comparing unit 50 sequentially compares two preambles included in two adjacent frames that have been transmitted, and when the information of both preambles is different, the channel status has changed. judge. The result of the comparison is notified to the estimation packet request unit 20. In addition, although the comparison means 50 of this example detects the change of a channel condition using the comparison of adjacent preambles, it is not limited to the comparison of preambles. For example, it is possible to recognize that the channel communication status has changed by performing an error check on the received packet and detecting that the rate of increase / decrease in the error frequency exceeds a predetermined value. Also, when using preamble comparison, it is possible to compare not only adjacent preambles but also a predetermined number N of preambles. In this case, N may be a fixed value if the channel status change is slow, or may be changed as needed if the channel status change is rapid.

ここで、本実施形態1における通信装置が実施するチャンネル推定の処理の手順の概略について、図3に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、通信装置は、図11に示すように送信端末1000からチャンネル1100を介してパケットを受信する受信端末1200として配置されているものとしている。   Here, an outline of a procedure of channel estimation processing performed by the communication apparatus according to the first embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. Here, it is assumed that the communication apparatus is arranged as a receiving terminal 1200 that receives packets from the transmitting terminal 1000 via the channel 1100 as shown in FIG.

受信端末1200は、ステップS100で、一般のデータ通信として受信したパケットからPreambleを抽出する。次に、ステップS101で、このPreambleを前回受信したパケットのPreambleと比較する。そして、ステップS101での比較の結果を使い、次のステップS102で、チャンネル状況に変化があったかどうかを判断する。すなわち、前回と今回のPreambleとが一致すればチャンネル状況に変化が無いと判断(ステップS102でNoと判断)し、一致しなければチャンネル状況に変化があったと判断(ステップS102でYesと判断)する。   In step S100, the receiving terminal 1200 extracts a preamble from a packet received as general data communication. Next, in step S101, this preamble is compared with the preamble of the previously received packet. Then, using the result of the comparison in step S101, it is determined in the next step S102 whether or not the channel status has changed. That is, if the previous and current preambles match, it is determined that there is no change in the channel status (No in step S102), and if they do not match, it is determined that the channel status has changed (determined Yes in step S102). To do.

ここで、ステップS102でNoと判断された場合、すなわちチャンネル状況に変化が無い場合はステップS103に移って通常のパケット受信処理を行う。一方、ステップS102でYesと判断された場合、すなわちチャンネル状況に変化があった場合はステップS104に移る。   Here, if it is determined No in step S102, that is, if there is no change in the channel status, the process proceeds to step S103 to perform normal packet reception processing. On the other hand, if Yes is determined in step S102, that is, if there is a change in the channel status, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、受信するチャンネル推定用パケットの数を数えるカウンタをリセットし、次のステップS105では、チャンネル推定用のパケットの送信を送信端末1000に要求する。この要求に応じて送信端末1000がチャンネル推定用パケットを送信してくるので、このチャンネル推定用パケットをステップS106で受信すると共に上述のカウンタの値に1を加算する。このチャンネル推定用パケットは、上述したように送信端末1000と受信端末1200の間で既知の内容となっている。   In step S104, a counter for counting the number of channel estimation packets to be received is reset. In next step S105, the transmission terminal 1000 is requested to transmit a channel estimation packet. Since the transmission terminal 1000 transmits a channel estimation packet in response to this request, the channel estimation packet is received in step S106 and 1 is added to the value of the counter described above. This channel estimation packet has a known content between the transmitting terminal 1000 and the receiving terminal 1200 as described above.

次に、ステップS107で、受信したパケットから伝達関数Hの平均を求める演算を行う。この平均が推定振幅となる。次に、ステップS108で、受信したパケットから伝達関数の分散を計算する。この分散の平方根が標準偏差で推定雑音となる。なお、この演算の詳細と意味付けは上述した<マルチキャリア方式によるデータ転送の説明>ですでに述べたものであるのでここでは説明を省略する。   Next, in step S107, an operation for obtaining an average of the transfer function H from the received packet is performed. This average is the estimated amplitude. Next, in step S108, the variance of the transfer function is calculated from the received packet. The square root of this variance is the standard deviation and becomes the estimated noise. Note that the details and meaning of this calculation have already been described in the above <Description of data transfer by multi-carrier method>, and a description thereof will be omitted here.

次に、ステップS109で、カウンタの値を見て予め決められた所定数のチャンネル推定用パケットを受信したか否かを判定する。受信したチャンネル推定用パケットの数は、図示しない一般的なカウンタで計数する。この所定数は、チャンネル状況やアプリケーションやQoSによる時間制限、要求される推定精度などを考慮して決めるものとする。一例として(受信時間+演算時間)×受信回数が当該アプリケーションで要求されているQoSを満足させる処理時間内に入るような受信回数ということで決定してもよい。また例えば、チャンネル状況が比較的安定な場合、ラフな推定でよい場合、QoSによる時間制限が厳しい場合、などは小さい数にして受信するチャンネル推定用パケットの数を少なくしてよい。本実施の形態1では最初にカウンタをリセットしておいて所定数になるまでチャンネル推定用パケットを受信する度に加算しているが、最初に所定数をセットしておき、チャンネル推定用パケットを受信する度に減算して、S109のところでカウンタ値が0(ゼロ)になることを判定条件にしても良い。   Next, in step S109, it is determined whether or not a predetermined number of channel estimation packets determined in advance have been received by looking at the counter value. The number of received channel estimation packets is counted by a general counter (not shown). This predetermined number is determined in consideration of channel conditions, time limit due to application and QoS, required estimation accuracy, and the like. As an example, (reception time + calculation time) × the number of receptions may be determined as the number of receptions that falls within the processing time that satisfies the QoS required by the application. For example, when the channel condition is relatively stable, when rough estimation is sufficient, or when the time limit due to QoS is severe, the number of received channel estimation packets may be reduced with a small number. In the first embodiment, the counter is first reset and incremented each time a channel estimation packet is received until the predetermined number is reached. However, the predetermined number is first set and the channel estimation packet is It may be subtracted every time it is received, and the judgment condition may be that the counter value becomes 0 (zero) at S109.

ここで、ステップS109の判断がNoの場合、受信したチャンネル推定用パケットの数が所定数より少ないので、残りのチャンネル推定用パケットを受信するため、ステップS106へ戻る。そして、チャンネル推定用パケットを受信する度に伝達関数Hの平均値と分散の計算を、受信の度に繰り返す。この動作を所定数のチャンネル推定用パケットを受信するまで繰り返す。その結果、ステップS109でYesと判断された場合、すなわち所定数のチャンネル推定用パケットを受信し終わった場合には、ステップS110に移り、そこまでに算出した伝達関数Hの平均値と分散から振幅と雑音の推定を行う。次に、ステップS111で、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度、例えばOFDMにおける16QAMを、送信端末1000に通知する。   Here, when the determination in step S109 is No, the number of received channel estimation packets is smaller than the predetermined number, so the process returns to step S106 to receive the remaining channel estimation packets. Then, every time a channel estimation packet is received, the calculation of the average value and variance of the transfer function H is repeated each time it is received. This operation is repeated until a predetermined number of channel estimation packets are received. As a result, when it is determined as Yes in step S109, that is, when reception of a predetermined number of channel estimation packets is completed, the process proceeds to step S110, and the amplitude is calculated from the average value and variance of the transfer function H calculated so far. And noise estimation. Next, in step S111, the optimal modulation accuracy obtained from the estimated amplitude and noise, for example, 16QAM in OFDM is notified to the transmission terminal 1000.

送信端末1000は、ステップS111の処理により受信端末1200から変調精度が送信されてくると、チャンネル推定の作業が終了したと判断して、チャンネル推定用パケットの送信を終了する。そして、次からは受信端末1200から通知された変調精度でデータパケットを送信する。   When the modulation accuracy is transmitted from the receiving terminal 1200 by the process of step S111, the transmitting terminal 1000 determines that the operation of channel estimation is completed and ends transmission of the channel estimation packet. Next, the data packet is transmitted with the modulation accuracy notified from the receiving terminal 1200.

本実施形態1では、図2に示すブロック図および図3のフローチャートで説明したように、チャンネル推定用パケットを受信する度に平均と分散を逐次更新していくのであるが、その方法の概念を図4に示す。図4では、伝達関数Hxyの平均を   In the first embodiment, as described in the block diagram shown in FIG. 2 and the flowchart in FIG. 3, the average and variance are sequentially updated every time a channel estimation packet is received. As shown in FIG. In FIG. 4, the average of the transfer function Hxy is

Figure 2009089146

で表す。(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの伝達関数Hxyの平均は下記の式(8)で計算される。
Figure 2009089146

Represented by The average of the transfer function Hxy when the (k + 1) th channel estimation packet is received is calculated by the following equation (8).

Figure 2009089146

また、(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの伝達関数Hxyの分散σ2は下記の式(9)で計算される。
Figure 2009089146

Further, the variance σ 2 of the transfer function Hxy when the (k + 1) th channel estimation packet is received is calculated by the following equation (9).

Figure 2009089146

ここで、式(8)の演算を図式化したものが図4のa部であり、式(9)の演算を図式化したものが図4のb部である。これら式(8)、式(9)、及び図4から明らかなように、本実施形態1では、伝達関数Hxyの平均と分散とはチャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次計算している。つまり、1個のチャンネル推定用パケットを受信すると、そのパケットに対応して平均と分散がそれぞれ計算されるようにしている。そして、所定の数のチャンネル推定用パケットを受信し終わったときの伝達関数Hxyの平均から振幅推定を行い、分散から雑音推定を行っている。実際には、雑音推定を行うのに伝達関数Hxyの標準偏差を用いるので、分散の平方根を求めることになる。所定の数のチャンネル推定用パケットを受信し終わった時点で、伝達関数Hxyの平均と分散が求まっている。また、式(8)で分かるように、Hxyの平均を求める演算には(1/k)の除算が必要である。除算は比較的演算に時間を費やすので、除算を避けるため、本実施形態1では、(1/k)(k=1、2、3、・・・・所定数)の値を予め図示しないテーブルに保存しておき、(1/k)の値についてはその都度演算せずに、このテーブルからkに対応する値を読み出して乗算に使用する。しかし、高速除算が可能である、QoSで要求される時間制限が長いなど、種々の条件が許すのであれば、(1/k)を、チャンネル推定用パケットを受信する度にその都度計算しても良い。
Figure 2009089146

Here, the part a of FIG. 4 is a diagram of the calculation of equation (8), and the part b of FIG. 4 is a diagram of the calculation of equation (9). As is clear from these equations (8), (9), and FIG. 4, in the first embodiment, the average and the variance of the transfer function Hxy are sequentially linked each time a packet for channel estimation is received. I'm calculating. That is, when one channel estimation packet is received, an average and a variance are calculated for each packet. Then, amplitude estimation is performed from the average of the transfer function Hxy when a predetermined number of channel estimation packets have been received, and noise estimation is performed from the variance. Actually, since the standard deviation of the transfer function Hxy is used for noise estimation, the square root of the variance is obtained. At the time when a predetermined number of channel estimation packets have been received, the average and variance of the transfer function Hxy are obtained. Further, as can be seen from the equation (8), a division of (1 / k) is necessary for the calculation for obtaining the average of Hxy. Since division takes a relatively long time for calculation, in the first embodiment, a value of (1 / k) (k = 1, 2, 3,..., A predetermined number) is not shown in advance in the first embodiment. The value corresponding to k is read out from this table and used for multiplication without calculating each time the value of (1 / k). However, if various conditions permit, such as high-speed division is possible and the time limit required by QoS is long, (1 / k) is calculated each time a channel estimation packet is received. Also good.

このように、本実施形態1では、チャンネル推定用パケットを受信する度に、伝達関数Hの平均と分散の双方をその都度関連させて計算し、それらの計算結果を、チャンネル推定用パケットを受信する度に逐次更新している。そのため、最後の計算結果のみを使えば良いのでデータ保存に必要な記憶装置が少量で済む。   As described above, in the first embodiment, each time a channel estimation packet is received, both the average and variance of the transfer function H are calculated in association with each other, and the calculation result is received as the channel estimation packet. It is updated sequentially each time you do it. Therefore, since only the last calculation result needs to be used, a small amount of storage device is required for data storage.

また、次のパケットを受信するまでにその回の演算を終了すれば演算時間が分散されるので、所定の数のパケットを受信後集中的に演算するよりも効率的に処理できる。この様子を図5に示す。図5では、チャンネル推定用パケットを受信する度にその都度、その前に計算されている平均と分散、及びそのとき受信したパケットによる伝達関数Hの値を使って新たな平均と分散とを計算する。このようにして逐次計算しながら予め決められた所定の数のパケットを受信したら、最後に算出された平均と分散とから振幅推定と雑音推定とを行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知するようになっている。   In addition, if the calculation is completed before the next packet is received, the calculation time is distributed, so that the processing can be performed more efficiently than when a predetermined number of packets are calculated after reception. This is shown in FIG. In FIG. 5, each time a channel estimation packet is received, a new average and variance are calculated using the previously calculated average and variance, and the value of the transfer function H of the received packet at that time. To do. When a predetermined number of packets are received while being sequentially calculated in this way, amplitude estimation and noise estimation are performed based on the last calculated average and variance, and modulation accuracy is determined based on the result. To be notified.

<実施形態2>
上記実施形態1では、チャンネル推定のために用いるパケットの数を予め決められた所定の数(K)にしていたが、本実施形態2では、この数(K)がチャンネルの状況に応じて変動する場合(ただし、Kの変動範囲に上限がある)について説明する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the number of packets used for channel estimation is set to a predetermined number (K). However, in the second embodiment, this number (K) varies depending on channel conditions. A description will be given of a case where the variation range of K has an upper limit.

ここで、伝達関数Hの平均から推定した信号の振幅をSC、振幅の標準偏差から推定した雑音をNC、推定SNR(Signal To Noise Ratio)をSNRCと記号を決め、SNRC=SC/NCと定義する。この記号を使って次の式で表される計算を行う。   Here, the amplitude of the signal estimated from the average of the transfer function H is SC, the noise estimated from the standard deviation of the amplitude is NC, the estimated SNR (Signal To Noise Ratio) is SNRC and the symbol is defined, and SNRC = SC / NC is defined. To do. Using this symbol, the calculation represented by the following formula is performed.

すなわち、n個のパケットを受信して伝達関数Hの平均と標準偏差を求め、dB(デシベル)単位のSNRC(n)を算出する。さらに、次の1個のパケットを受信して(n+1)個のパケットまでの伝達関数Hの平均と標準偏差を求め、SNRC(n+1)を求める。そして、dB単位の差分(n)=SNRC(n)−SNRC(n+1)を算出する。   That is, n packets are received, the average and standard deviation of the transfer function H are obtained, and SNRC (n) in dB (decibel) units is calculated. Further, the next one packet is received, the average and standard deviation of the transfer function H up to (n + 1) packets are obtained, and SNRC (n + 1) is obtained. Then, the difference (n) in dB units = SNRC (n) −SNRC (n + 1) is calculated.

この式の意味は、チャンネル推定用パケットを複数個受信したとき、最初のn個と、さらに次の1個のチャンネル推定用パケットを加えた(n+1)個のそれぞれについてSNRCを計算し、その差をとるということである。そして、これらの演算の結果、差分(n)の絶対値≦TH(予め決められた値)、であればチャンネル推定を終了する。   The meaning of this equation is that when a plurality of channel estimation packets are received, the SNRC is calculated for each of the first n and (n + 1) additional channel estimation packets, and the difference between them is calculated. It is to take. If the absolute value of the difference (n) ≦ TH (predetermined value) as a result of these calculations, the channel estimation is terminated.

つまり、適当な数のチャンネル推定用パケットを受信して、2つのグループのSNRC同士の差分(n)を求め、その差分(n)が予め決められた値THより大きければチャンネル推定を続行し、差分(n)が予め決められた値THと等しいか、または値THより小さければ、その回でチャンネル推定を終了する。すなわち、チャンネル状況の変化が少なくなった時点でチャンネル推定を終了するのである。   That is, an appropriate number of channel estimation packets are received, a difference (n) between the two groups of SNRCs is obtained, and if the difference (n) is greater than a predetermined value TH, channel estimation is continued. If the difference (n) is equal to or smaller than the predetermined value TH, the channel estimation is terminated at that time. That is, the channel estimation is terminated when the change in the channel status is reduced.

なお、nは推定精度やQoSで規定される時間制限などを考慮して適当な数に決めるものとする。また、本実施形態2では、n個のチャンネル推定用パケット受信後、差分演算のために受信する追加のパケット数を1個としているが、1個に限るものではない。目標とする振幅推定と雑音推定の精度とそれらを確定するための処理時間とを考慮して適当なものに決めることになる。   Note that n is determined to be an appropriate number in consideration of estimation accuracy and time limit defined by QoS. In the second embodiment, the number of additional packets received for difference calculation after receiving n channel estimation packets is one, but the number is not limited to one. An appropriate one is determined in consideration of the accuracy of target amplitude estimation and noise estimation and the processing time for determining them.

THの値としては、目安としてSNRが3〜5dB変わると変調精度のレベル(QPSKや16QAMなど)を一段階変えるのが現実的な対応であるので、例えばTH=0.5dB程度とすれば十分である。つまり、SNRCの差分(n)≦0.5dBになると、SNRCの変化が少なくチャンネル状況が安定したと判断してチャンネル推定用パケットの受信と演算処理とを終了し、その時点で振幅の推定と雑音の推定を行うのである。   As a value of TH, it is practically possible to change the modulation accuracy level (QPSK, 16QAM, etc.) by one step when the SNR is changed by 3 to 5 dB as a guideline. Therefore, for example, TH = 0.5 dB is sufficient. It is. In other words, when the SNRC difference (n) ≦ 0.5 dB, it is determined that the SNRC change is small and the channel condition is stable, and the reception of channel estimation packets and the calculation process are terminated. The noise is estimated.

また、SNRCの差分(n)が所定の閾値以下になるまで、いつまでも受信とチャンネル推定のための演算とを行うと、アプリケーションで要求されるQoSで限定される時間を満足させられない場合がある。つまり、映像伝送などでは、データパケットの受信間隔がある時間内でないと映像が乱れるといった場合である。この場合、アプリケーションで決まる所定の上限の時間があり、チャンネル推定用パケットの受信とチャンネル推定の演算とを、この所定の上限時間内に終わらなければならない。チャンネル推定用パケットの受信数がこの上限時間から規定される上限数に達すると、SNRCの差分(n)が所定の閾値以下でなくてもチャンネル推定用パケットの受信と演算処理とを終了し、その時点での伝達関数Hの平均と分散から信号の振幅と雑音を推定する。なお、本事例ではSNRCとTHの比較はdB単位で行ったが、必ずしもdB単位に限定する必要はない。例えばSNRCとして、SCとNCとの単純比としてもよい。この場合THも単純比に対応した値になる。
チャンネル推定が終了すると、最後の回までに累積して算出した伝達関数Hの平均値と分散から振幅と雑音を推定し、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度(QPSKや16QAMなど)を、送信端末1000に通知する。
Further, if reception and calculation for channel estimation are performed indefinitely until the SNRC difference (n) is equal to or less than a predetermined threshold, the time limited by the QoS required by the application may not be satisfied. . That is, in video transmission or the like, the video is disturbed unless the data packet reception interval is within a certain time. In this case, there is a predetermined upper limit time determined by the application, and the reception of the channel estimation packet and the calculation of the channel estimation must be completed within the predetermined upper limit time. When the number of received channel estimation packets reaches the upper limit number defined from this upper limit time, the reception of channel estimation packets and the calculation process are terminated even if the SNRC difference (n) is not equal to or less than a predetermined threshold, The amplitude and noise of the signal are estimated from the average and variance of the transfer function H at that time. In this example, SNRC and TH are compared in dB, but it is not necessarily limited to dB. For example, it is good also as a simple ratio of SC and NC as SNRC. In this case, TH also has a value corresponding to the simple ratio.
When the channel estimation is completed, the amplitude and noise are estimated from the average value and variance of the transfer function H calculated and accumulated until the last round, and the optimum modulation accuracy (QPSK, 16QAM, etc.) obtained from the estimated amplitude and noise is estimated. Is sent to the transmission terminal 1000.

以上の動作を、図6(図6A及び図6B)に示すフローチャートを参照して再度詳しく説明する。   The above operation will be described again in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 6 (FIGS. 6A and 6B).

図6のステップS200からステップS203までの処理は、図3のステップS100からステップS103までの処理と同様であるのでここでは説明を省略する。   The processing from step S200 to step S203 in FIG. 6 is the same as the processing from step S100 to step S103 in FIG.

ステップS202で、チャンネル状況に変化があったと判断すると、ステップS204へ移る。ステップS204では、チャンネル推定用パケットの要求を送信端末1000に送信する。そして、ステップS205で、送信端末1000から送信されてくるチャンネル推定用パケットを、推定精度やQoSなどから適宜決められた数であるn個受信する。次のステップS206では、受信したn個のチャンネル推定用パケットから伝達関数Hの平均(n)を求める演算を行う。この平均が推定振幅となる。   If it is determined in step S202 that the channel status has changed, the process proceeds to step S204. In step S204, a request for a channel estimation packet is transmitted to transmitting terminal 1000. In step S205, n channel estimation packets transmitted from the transmission terminal 1000 are received, which is a number determined as appropriate from the estimation accuracy and QoS. In the next step S206, an operation for obtaining an average (n) of the transfer functions H from the received n channel estimation packets is performed. This average is the estimated amplitude.

次に、ステップS207で、受信したn個のチャンネル推定用パケットから伝達関数の分散(n)を求める演算を行う。この分散の平方根が標準偏差で推定雑音となる。なお、この演算の詳細と意味付けは上記実施形態1と同じく前述した<マルチキャリア方式によるデータ転送の説明>ですでに述べたものであるので、ここでも説明を省略する。   Next, in step S207, calculation is performed to obtain the variance (n) of the transfer function from the received n channel estimation packets. The square root of this variance is the standard deviation and becomes the estimated noise. The details and meaning of this calculation have already been described in <Description of data transfer by multi-carrier method> as described above in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

次に、ステップS208で、SNRC(n)を平均(n)/√分散(n)(標準偏差)で計算する。その後、ステップS209で、チャンネル推定用パケットを1個受信する。次に、ステップS210で、(n+1)個のチャンネル推定用パケットに基づく平均(n+1)を計算し、次のステップS211で、(n+1)個のチャンネル推定用パケットに基づく分散(n+1)を計算する。そして、ステップS212で、SNRC(n+1)を平均(n+1)/√分散(n+1)で計算する。次に、ステップS213で、差分(n)=SNRC(n)−SNRC(n+1)を計算する。次に、ステップS214で、差分(n)が所定の閾値THより大きいかどうかを判断する。   Next, in step S208, SNRC (n) is calculated as an average (n) / √ variance (n) (standard deviation). Thereafter, in step S209, one channel estimation packet is received. Next, in step S210, an average (n + 1) based on (n + 1) channel estimation packets is calculated, and in a next step S211, a variance (n + 1) based on (n + 1) channel estimation packets is calculated. . In step S212, SNRC (n + 1) is calculated as an average (n + 1) / √ variance (n + 1). Next, in step S213, the difference (n) = SNRC (n) −SNRC (n + 1) is calculated. Next, in step S214, it is determined whether the difference (n) is greater than a predetermined threshold value TH.

その結果、ステップS214で、所定の閾値THより小さいか等しいと判断されれば(ステップS214でYesと判断されれば)、チャンネル推定の作業は終了してよいレベルまでチャンネルの状況が安定してきたと判断して、新たなチャンネル推定用パケットの受信を終了し、ステップS215へ移る。そして、ステップS215で、ここまでに算出した伝達関数Hの平均と標準偏差から信号の振幅と雑音を推定する。次に、ステップS216で、ステップS215で推定した振幅と雑音から最適な変調精度を選択し、選択した変調精度を送信端末1000に通知する。変調精度は、例えば16QAMあるいはQPSKなどである。   As a result, if it is determined in step S214 that it is smaller than or equal to the predetermined threshold value TH (if it is determined Yes in step S214), the channel status has stabilized to a level at which the operation of channel estimation may be completed. Judgment is made, and reception of a new channel estimation packet is terminated, and the routine goes to Step S215. In step S215, the signal amplitude and noise are estimated from the average and standard deviation of the transfer function H calculated so far. Next, in step S216, the optimum modulation accuracy is selected from the amplitude and noise estimated in step S215, and the selected modulation accuracy is notified to the transmission terminal 1000. The modulation accuracy is, for example, 16QAM or QPSK.

一方、ステップS214で、差分(n)が所定の閾値THより大きければ(ステップS214でNoと判断されれば)、チャンネル推定の作業が終了してよいレベルまで達していないと判断して、ステップS217へ移る。ステップS217では、受信回数nが上限数なっているか否かをチェックする。この上限回数とは、(受信時間+演算時間)×受信回数が当該アプリケーションで要求されているQoSを満足させる処理時間内に入るという条件で設定される。ステップS217でnが上限数に達していれば(Yesと判断されれば)、これ以上のチャンネル推定用パケットの受信を終了し、ステップS215へ移って振幅と雑音の推定を行い、さらにステップS216で変調精度を通知する。   On the other hand, if the difference (n) is larger than the predetermined threshold value TH in step S214 (if it is determined No in step S214), it is determined that the level at which the channel estimation work may be finished is not reached, The process proceeds to S217. In step S217, it is checked whether or not the number of receptions n is an upper limit number. The upper limit number of times is set under the condition that (reception time + calculation time) × reception number falls within the processing time that satisfies the QoS required by the application. If n has reached the upper limit number in step S217 (if it is determined Yes), reception of any more channel estimation packets is terminated, and the process proceeds to step S215 to estimate amplitude and noise, and further in step S216. To notify the modulation accuracy.

一方、ステップS217でnが上限数に達していなければ(Noと判断されれば)、ステップS218に移る。ステップS218では、nを1だけ加算してステップS209へ戻り、チャンネル推定を繰り返す。ステップS218でnを1だけ加算しているのは、ステップS209でチャンネル推定用パケットを1個受信しているのに呼応している。すなわち、ステップS209における追加のチャンネル推定用パケットの受信数がp個であれば、ステップS218における加算数はpになる。   On the other hand, if n has not reached the upper limit number in step S217 (if it is determined No), the process proceeds to step S218. In step S218, n is incremented by 1, and the process returns to step S209 to repeat channel estimation. The addition of n by 1 in step S218 corresponds to the reception of one channel estimation packet in step S209. That is, if the number of additional channel estimation packets received in step S209 is p, the number added in step S218 is p.

図7は、本実施形態2におけるチャンネル推定用パケットとそれを用いた推定の時間関係を模式的に示した図である。差分(n)が閾値THより小さくなったか、あるいは等しくなったときにチャンネル推定を終了し、そのときの平均と分散から振幅推定と雑音推定を行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知する。伝達関数Hの平均や分散を求める演算を、チャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次行うのは上記実施形態1と同様である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a channel estimation packet and an estimation time relationship using the packet in the second embodiment. When the difference (n) is smaller than or equal to the threshold value TH, the channel estimation is terminated, amplitude estimation and noise estimation are performed based on the average and variance at that time, and the modulation accuracy is transmitted to the transmitting terminal based on the result. Notice. The calculation for obtaining the average and variance of the transfer function H is sequentially performed in conjunction with each other every time a channel estimation packet is received, as in the first embodiment.

<実施形態3>
上記実施形態2では、チャンネル推定のために用いるパケットの受信と伝達関数Hの平均と分散とを求める演算を、推定SNRであるSNRCの変化が一定の値以下になった時点で終了していたが、本実施形態3では、チャンネル推定のための累計の演算時間が所定の値に達したときにチャンネル推定を終了する場合について説明する。ただし、本実施形態3においても、上記実施形態2と同様、チャンネル推定のために用いるパケットの数(K)がチャンネルの状況に応じて変動する場合(ただし、Kの変動は時間で制限される)について説明する。
<Embodiment 3>
In the second embodiment, the reception of packets used for channel estimation and the calculation for obtaining the average and variance of the transfer function H are finished when the change in SNRC, which is the estimated SNR, becomes a certain value or less. However, in the third embodiment, a case will be described in which the channel estimation is terminated when the cumulative calculation time for channel estimation reaches a predetermined value. However, also in the third embodiment, as in the second embodiment, when the number (K) of packets used for channel estimation varies according to the channel condition (however, variation in K is limited by time). ).

図8は、本実施形態3におけるチャンネル推定用パケットとそれを用いた推定の時間関係を模式的に示した図である。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a channel estimation packet and an estimation time relationship using the same in the third embodiment.

チャンネル推定用パケットの要求や受信、パケットを受信した際の伝達関数Hの平均、分散を求める演算は、上記実施形態1,2と同様であるのでここでは説明を省略する。   Since the request and reception of the channel estimation packet and the calculation for obtaining the average and variance of the transfer function H when the packet is received are the same as in the first and second embodiments, the description thereof is omitted here.

図8に示す通り、チャンネル推定を終了して変調精度を送信端末に通知するのは、最初のチャンネル推定用パケットを受信したときから、予め決められた所定の時間が経過した時点である。時間計測の起点は、チャンネルの状況の変化を認識したときであってもよいし、推定用パケットの要求を送信端末に送信したときであってもよい。あるいは、別の任意の時刻を起点としても良い。この所定の時間は、例えば「チャンネル推定用パケット受信時間+演算時間」がアプリケーションで要求されているQoSを満足させる処理時間内に入るという条件で設定される。この所定時間が経過すると、結果の如何に係わらずその時点でチャンネル推定の処理を終了し、その時点における伝達関数Hの平均と分散から振幅推定と雑音推定を行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知する。なお、チャンネル状況の変化を認識した後の経過時間は、図示しない一般的なタイマーで計測する。   As shown in FIG. 8, the channel estimation is finished and the modulation accuracy is notified to the transmitting terminal when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet. The starting point of time measurement may be when a change in channel status is recognized or when a request for a packet for estimation is transmitted to the transmitting terminal. Alternatively, another arbitrary time may be set as the starting point. This predetermined time is set on the condition that “channel estimation packet reception time + calculation time” falls within a processing time that satisfies the QoS required by the application. When this predetermined time has elapsed, the channel estimation process is terminated at that time regardless of the result, amplitude estimation and noise estimation are performed from the average and variance of the transfer function H at that time, and the modulation accuracy is determined based on the result. To the sending terminal. The elapsed time after recognizing the change in channel status is measured by a general timer (not shown).

このときの処理動作を、図9に示すフローチャートを参照して説明する。   The processing operation at this time will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図9に示すステップS300からステップS303までの処理は、上記実施形態1の図3に示すフローチャートのステップS100からステップS103までの処理と同様であるのでここでは説明を省略する。   The processing from step S300 to step S303 shown in FIG. 9 is the same as the processing from step S100 to step S103 in the flowchart shown in FIG.

ステップS302で、チャンネル状況が変化したと判断すると(Yesと判断すると)、ステップS304へ移る。ステップS304では、送信端末1000にチャンネル推定用パケットの送信を要求する。次に、ステップS305で、送信端末1000から送られてくる最初の推定用パケットを受信する。次に、ステップS306で、時間計測のためのタイマーをスタートさせる。そして、ステップS307で、受信したチャンネル推定用パケットから平均を求める演算を行い、ステップS308で、分散を求める演算を行う。その後、ステップS309で、所定の時間が経過したかどうかを、タイマーをチェックして判断する。その結果、ステップS309での判断結果がNoである場合、すなわち所定の時間が経過していなければ、ステップS312へ移って次のチャンネル推定用パケットを受信し、その後、ステップS307へ戻って伝達関数Hの平均と分散を求める演算を繰り返す。一方、ステップS309での判断結果がYesである場合、すなわち所定の時間が経過すれば、ステップS310に移って、その時点で得られている平均と分散とから振幅の推定と雑音の推定とを行う。次に、ステップS311に移って、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度、例えば16QAMを、送信端末1000に通知する。伝達関数Hの平均や分散を求める演算を、チャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次行うのは上記実施形態1,2と同様である。   If it is determined in step S302 that the channel status has changed (Yes is determined), the process proceeds to step S304. In step S304, the transmission terminal 1000 is requested to transmit a channel estimation packet. In step S305, the first estimation packet sent from the transmission terminal 1000 is received. Next, in step S306, a timer for measuring time is started. In step S307, the average is calculated from the received channel estimation packets, and in step S308, the variance is calculated. Thereafter, in step S309, it is determined by checking a timer whether a predetermined time has elapsed. As a result, if the determination result in step S309 is No, that is, if the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S312 to receive the next channel estimation packet, and then returns to step S307 to transfer function. Repeat the calculation to find the mean and variance of H. On the other hand, if the determination result in step S309 is Yes, that is, if a predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S310, where amplitude estimation and noise estimation are performed from the average and variance obtained at that time. Do. Next, the process proceeds to step S311, and the optimal modulation accuracy obtained from the estimated amplitude and noise, for example, 16QAM, is notified to the transmission terminal 1000. As in the first and second embodiments, the calculation for obtaining the average and variance of the transfer function H is sequentially performed in conjunction with each other every time a channel estimation packet is received.

<実施形態4>
本実施形態4は、上記実施形態1〜3のチャンネル推定手段40の機能をプログラムとして実現し、ROMなどの記録媒体に記録しておき、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータで読み取ってチャンネル推定をソフトウェアで実現する場合の実施例である。本実施形態4の一例を図10に示す。
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, the function of the channel estimation means 40 of the first to third embodiments is realized as a program, recorded on a recording medium such as a ROM, and the program recorded on the recording medium is read by a computer to obtain a channel. It is an Example in case estimation is implement | achieved by software. An example of the fourth embodiment is shown in FIG.

通信装置100の内部であって、図1で示した各手段の外に、CPU60と、記録媒体であるROM70、RAM80とをさらに備えている。なお、図1に示すチャンネル推定手段40は、本実施形態4ではソフトウェアで実現しているので実装されていない。このCPU60は、バス90を介してコマンドやデータをやり取りして各手段を制御することも兼ねている。ここでは、記録媒体としてROMを例示しているが、後述のように様々な記録媒体が適用可能であることは言うまでも無い。ROM70には、上記実施形態1〜3に記載したチャンネル推定手段40の機能を実現するプログラムが記録されている。RAM80には、通信装置100の制御に必要な各種のデータが保存される。また、チャンネル推定をいつ終了するかという条件である、(1)所定の数のチャンネル推定用パケットの受信、(2)推定SNRすなわちSNRCの差分の絶対値が所定の閾値より低下、(3)最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間の経過、などの条件のどれか1つがROM70の中に前もって書かれている。ただし、上記3つの終了条件が全て書かれていて、その中から一つを選択するようになっていてもよい。さらに、上記実施形態1で説明した(1/k)(k=1、2、3、・・・・所定数)の値もROM70に書かれている。さらに、チャンネル推定に対応した変調精度もこのROM70に書かれている。   Inside the communication apparatus 100, in addition to the means shown in FIG. 1, a CPU 60 and ROM 70 and RAM 80, which are recording media, are further provided. Note that the channel estimation means 40 shown in FIG. 1 is not implemented because it is realized by software in the fourth embodiment. The CPU 60 also serves to control each unit by exchanging commands and data via the bus 90. Here, the ROM is exemplified as the recording medium, but it goes without saying that various recording media can be applied as will be described later. The ROM 70 stores a program that realizes the function of the channel estimation unit 40 described in the first to third embodiments. The RAM 80 stores various data necessary for controlling the communication device 100. Further, it is a condition of when to end the channel estimation, (1) reception of a predetermined number of channel estimation packets, (2) the absolute value of the estimated SNR, that is, the SNRC difference is lower than a predetermined threshold, (3) Any one of the conditions such as elapse of a predetermined time since the reception of the first channel estimation packet is written in the ROM 70 in advance. However, all the above three end conditions may be written, and one of them may be selected. Further, the value of (1 / k) (k = 1, 2, 3,..., A predetermined number) described in the first embodiment is also written in the ROM 70. Further, the modulation accuracy corresponding to the channel estimation is also written in the ROM 70.

CPU60は、ROM70からチャンネル推定を行うプログラムを読み取る。そして、チャンネル推定用パケットを受信すると、CPU60は、式(14)、式(15)で示される演算を行って平均値と分散とを求める。最後のチャンネル推定用パケットを受信すると、そこで算出された伝達関数Hの平均値と分散とからチャンネル推定を行う。その結果に基づいて、変調精度をROM70に書かれているものの中から選択し、それを送信端末1000に通知するように通信手段10に指示を出す。   The CPU 60 reads a program for performing channel estimation from the ROM 70. When receiving the channel estimation packet, the CPU 60 calculates the average value and the variance by performing the calculations shown in the equations (14) and (15). When the last channel estimation packet is received, channel estimation is performed from the average value and variance of the transfer function H calculated there. Based on the result, the modulation accuracy is selected from those written in the ROM 70, and the communication means 10 is instructed to notify the transmission terminal 1000 of the modulation accuracy.

このように、本実施形態4では、CPU60が、ROM70に記録されたプログラムを読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本発明の通信装置の各種機能及び各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能及び各種処理を実現することができる。   Thus, in the fourth embodiment, the CPU 60 can realize various functions and various processes of the communication device of the present invention simply by reading the program recorded in the ROM 70 and executing the program. In addition, by recording the program on a removable recording medium, the various functions and various processes described above can be realized on an arbitrary computer.

この記録媒体としては、上記のROM70の他、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。   In addition to the ROM 70, the recording medium may be a program medium that is provided with a program reading device (not shown) as an external storage device and can be read by inserting the recording medium therein.

また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。   In any case, the stored program is preferably configured to be accessed and executed by the microprocessor. Furthermore, it is preferable that the program is read out, and the read program is downloaded to a program storage area of the microcomputer and the program is executed. It is assumed that this download program is stored in advance in the main unit.

また、上記プログラムメディアとしては、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやCD/MO/MD/DVD等のディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)等のカード系、あるいはマスクROM、EPROM、EEPROM、フラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。   Further, the program media include tape systems such as magnetic tapes and cassette tapes, disk systems such as magnetic disks such as flexible disks and hard disks, and disks such as CD / MO / MD / DVD, IC cards (including memory cards), etc. Or a recording medium that carries a fixed program including a semiconductor memory such as a mask ROM, EPROM, EEPROM, flash ROM or the like.

また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。   In addition, if the system configuration is capable of connecting to a communication network including the Internet, the recording medium is preferably a recording medium that fluidly carries the program so as to download the program from the communication network. Further, when the program is downloaded from the communication network as described above, it is preferable that the download program is stored in the main device in advance or installed from another recording medium.

なお、上記各実施形態はすべて例示であり、ここでの記載内容に限定されるものではない。すなわち、本発明の範囲は特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。   In addition, all said embodiment is an illustration, It is not limited to the description content here. That is, the scope of the present invention includes meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

本発明の実施形態1に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the communication apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. チャンネル推定手段の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a channel estimation means. 実施形態1の動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment. 本発明における平均と分散を逐次更新する概要を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the outline | summary which updates the average and dispersion | distribution sequentially in this invention. 実施形態1に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the packet which concerns on Embodiment 1, and the estimation using it. 実施形態2の動作を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment. 実施形態2の動作を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment. 実施形態2に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the packet which concerns on Embodiment 2, and estimation using it. 実施形態3に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the packet which concerns on Embodiment 3, and estimation using it. 実施形態3の動作を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining the operation of the third embodiment. 記録媒体からプログラムを読み取ってチャンネル推定を実行するときのブロック図である。It is a block diagram when reading a program from a recording medium and performing channel estimation. データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the general network structure for performing data transfer. QoSフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the packet sequence of the example which succeeded in the transmission of a QoS frame, and the example which failed. HPAV規格のフォーマットを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the format of HPAV specification. OFDM信号の事例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of an OFDM signal. 1つの複素数のキャリアに4ビットを割り当てた16QAMの変調精度の事例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the modulation accuracy of 16QAM which allocated 4 bits to the carrier of one complex number. 送信信号TXの複数のOFDMシンボルに渡って絶対値の平均を求めた場合の信号波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal waveform at the time of calculating | requiring the average of an absolute value over several OFDM symbols of the transmission signal TX. 送信信号TXと、チャンネルを通った後の受信信号RXとの関係の事例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the relationship between the transmission signal TX and the reception signal RX after passing through the channel. 図17に示す信号RXに雑音の影響を加えた事例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which added the influence of noise to signal RX shown in FIG. 雑音を考慮した信号TXの16QAMの事例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 16QAM of signal TX which considered the noise. 受信信号の平均と標準偏差から振幅と雑音を推定する概要の説明図である。It is explanatory drawing of the outline | summary which estimates an amplitude and noise from the average and standard deviation of a received signal. 従来のチャンネル推定のパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。It is a figure which shows the packet of the conventional channel estimation, and the relationship of estimation using it.

符号の説明Explanation of symbols

10 通信手段
20 推定用パケット要求手段
30 推定用パケット検知手段
40 チャンネル推定手段
50 比較手段
60 CPU
70 ROM
80 RAM
90 バス
100 通信装置
401 平均算出部
401a 第1保存部
401b 演算部
401c 第2保存部
402 分散算出部
402a 第1保存部
402b 演算部
402c 第2保存部
403 変調精度選択部
1000 送信端末
1100 通信媒体(チャンネル)
1200 受信端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Communication means 20 Estimation packet request means 30 Estimation packet detection means 40 Channel estimation means 50 Comparison means 60 CPU
70 ROM
80 RAM
90 Bus 100 Communication Device 401 Average Calculation Unit 401a First Storage Unit 401b Operation Unit 401c Second Storage Unit 402 Dispersion Calculation Unit 402a First Storage Unit 402b Operation Unit 402c Second Storage Unit 403 Modulation Accuracy Selection Unit 1000 Transmission Terminal 1100 Communication Medium (Channel)
1200 receiving terminal

Claims (20)

パケットを少なくとも受信する通信手段と、受信した複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定するチャンネル推定手段とを備え、
前記チャンネル推定手段は、送信側装置から送信されるチャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信装置。
Communication means for receiving at least a packet; and channel estimation means for estimating a channel based on a plurality of received channel estimation packets,
Each time the channel estimation means receives a channel estimation packet transmitted from the transmission side device, the channel estimation function calculates an average value and variance of the channel transfer function calculated based on the channel estimation packet received so far, and a new one. Calculating a new average value and variance of the channel transfer function based on the channel transfer function based on the received channel estimation packet, and performing channel estimation based on the calculated average value and variance of the channel transfer function. A communication device characterized by the above.
請求項1に記載の通信装置において、
(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの(k+1)番目の前記チャンネル伝達関数Hの平均値は下式
Figure 2009089146
(k+1)番目の前記分散σ2は下式
Figure 2009089146
で算出されることを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 1,
The average value of the (k + 1) -th channel transfer function H when the (k + 1) -th channel estimation packet is received is as follows:
Figure 2009089146
The (k + 1) th variance σ 2 is given by
Figure 2009089146
A communication device calculated by
請求項1に記載の通信装置において、
チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段をさらに備え、
前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 1,
Further comprising channel estimation packet request means for requesting a channel estimation packet;
The channel estimation unit performs channel estimation in response to a request from the channel estimation packet request unit.
請求項3に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定用パケット要求手段は、受信したパケットと該パケットより予め決められた数だけ以前に受信したパケットのPreambleの情報が異なっている場合チャンネル推定用パケットを要求することを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 3.
The channel estimation packet request means requests a channel estimation packet when the preamble information of the received packet and the packet previously received from the packet are different from each other by a predetermined number. .
請求項3に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定用パケット要求手段は、受信するパケットのエラー頻度の増加、又は減少の割合が所定の値を越えた場合チャンネル推定用パケットを要求することを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 3.
The channel estimation packet request means requests a channel estimation packet when the rate of increase or decrease in error frequency of a received packet exceeds a predetermined value.
請求項1または請求項2に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 1 or 2,
The channel estimation means ends the channel estimation when a predetermined number of the channel estimation packets are received in advance.
請求項1または請求項2に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 1 or 2,
The channel estimation means calculates an SNR (signal-to-noise ratio) calculated by the average value / sqrt (variance) every time a channel estimation packet is received, and the absolute value of the change amount of the SNR becomes a predetermined value. The communication apparatus is characterized by terminating channel estimation when
請求項1または請求項2に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
The communication device according to claim 1 or 2,
The channel estimation means ends the channel estimation when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の通信装置において、
通信手段としてOFDM(直交周波数分割多重)通信を使用し、前記チャンネル推定の結果に基づいてOFDMの変調精度を送信側に通知することを特徴とする通信装置。
The communication device according to any one of claims 1 to 8,
A communication apparatus using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication as a communication means and notifying the transmitter of the modulation accuracy of OFDM based on the result of the channel estimation.
複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定する装置を含む通信システムであって、
送信側装置は受信側装置に複数のチャンネル推定用パケットを送信し、
受信側装置は前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散とを算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うチャンネル推定手段を備えることを特徴とする通信システム。
A communication system including an apparatus for estimating a channel based on a plurality of channel estimation packets,
The transmitting device transmits a plurality of channel estimation packets to the receiving device,
Each time the receiving side apparatus receives the channel estimation packet, it calculates the average value and variance of the channel transfer function calculated based on the channel estimation packet received so far, and the newly received channel estimation packet. A channel estimation unit that calculates an average value and variance of a new channel transfer function based on the channel transfer function based on the channel transfer function, and performs channel estimation based on the calculated average value and variance of the channel transfer function. A communication system.
請求項10に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの(k+1)番目の前記チャンネル伝達関数Hの平均値を下式
Figure 2009089146
(k+1)番目の前記分散σ2を下式
Figure 2009089146
の式で算出することを特徴とする通信システム。
The communication system according to claim 10,
The receiving side apparatus calculates the average value of the (k + 1) th channel transfer function H when the (k + 1) th channel estimation packet is received by the following equation:
Figure 2009089146
The (k + 1) th variance σ 2 is expressed as
Figure 2009089146
The communication system characterized by calculating with the type | formula.
請求項10に記載の通信システムにおいて、
前記送信側装置は、受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信することを特徴とする通信システム。
The communication system according to claim 10,
The transmission side device transmits a plurality of channel estimation packets in response to a request from the reception side device.
請求項10または請求項11に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
The communication system according to claim 10 or claim 11,
The communication system according to claim 1, wherein the receiving side device ends the channel estimation when receiving a predetermined number of the channel estimation packets.
請求項10または請求項11に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
The communication system according to claim 10 or claim 11,
The receiving side device calculates an SNR (signal-to-noise ratio) calculated by the average value / sqrt (variance) every time a channel estimation packet is received, and the absolute value of the change amount of the SNR becomes a predetermined value. A communication system, wherein channel estimation is terminated when
請求項10または請求項11に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
The communication system according to claim 10 or claim 11,
The communication apparatus according to claim 1, wherein the receiving side device ends channel estimation when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet.
請求項10ないし請求項15のいずれか1項に記載の通信システムにおいて、
通信手段としてOFDM(直交周波数分割多重)通信を使用し、前記受信側装置は、前記チャンネル推定の結果に基づいてOFDMの変調精度を送信側に通知することを特徴とする通信システム。
The communication system according to any one of claims 10 to 15,
A communication system using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication as a communication means, wherein the receiving side device notifies OFDM modulation accuracy to the transmitting side based on the channel estimation result.
送信側装置と受信側装置との間で通信を行うに際し前記受信側装置で通信チャンネルのチャンネル推定を行う通信方法であって、
前記送信側装置から送信されるチャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散とを算出するステップと、
前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うステップと、
予め決められた数のチャンネル推定用パケットを受信したとき、または、平均値/sqrt(分散)、で算出されるSNR(信号対雑音比)をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記SNRの変化量の絶対値が所定の値になったとき、または、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したとき、のいずれかのタイミングでチャンネル推定を終了するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
A communication method for performing channel estimation of a communication channel in the receiving device when performing communication between a transmitting device and a receiving device,
Each time a channel estimation packet transmitted from the transmission side device is received, the average value and variance of the channel transfer function calculated based on the channel estimation packets received so far, and the newly received channel estimation Calculating a mean and variance of the new channel transfer function based on the channel transfer function based on the packet for use;
Performing channel estimation based on the average value and variance of the calculated channel transfer function;
When a predetermined number of channel estimation packets are received, or an SNR (signal-to-noise ratio) calculated by the average value / sqrt (variance) is calculated for each reception of the channel estimation packets, and the SNR Ending channel estimation at any timing when the absolute value of the amount of change reaches a predetermined value or when a predetermined time has elapsed since the reception of the first channel estimation packet;
A communication method comprising:
請求項17に記載の通信方法において、
前記チャンネル伝達関数の平均値と分散とを算出するステップは、
(k+1)番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの(k+1)番目の前記チャンネル伝達関数Hの平均値を下式
Figure 2009089146
(k+1)番目の前記分散σ2を下式
Figure 2009089146
の式で算出することを特徴とする通信方法。
The communication method according to claim 17,
The step of calculating an average value and variance of the channel transfer function includes:
The average value of the (k + 1) th channel transfer function H when the (k + 1) th channel estimation packet is received is expressed by the following equation:
Figure 2009089146
The (k + 1) th variance σ 2 is expressed as
Figure 2009089146
The communication method characterized by calculating with the type | formula.
請求項17または請求項18に記載の通信方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする通信プログラム。   A communication program for causing a computer to execute each step of the communication method according to claim 17 or 18. 請求項19に記載の通信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the communication program according to claim 19 is recorded.
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