JP2011029686A - Transmission path estimating device and ofdm demodulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OFDM(直交周波数分割多重)等の高速フーリエ変換(以下「FFT」という。)を復調のために用いるOFDM復調における伝送路推定器、及びこれを用いたOFDM復調器に関するものである。 The present invention relates to a transmission path estimator in OFDM demodulation that uses fast Fourier transform (hereinafter referred to as “FFT”) such as OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) for demodulation, and an OFDM demodulator using the same. .
OFDM復調における伝送路推定方法は、例えば、地上統合デジタル放送サービス(以下「ISDB−T」という。)の等化器や、OFDMにおける等化器等に適用可能な技術である。 The transmission path estimation method in OFDM demodulation is a technique applicable to, for example, an equalizer for a terrestrial integrated digital broadcasting service (hereinafter referred to as “ISDB-T”), an equalizer in OFDM, and the like.
従来、OFDM復調における伝送路推定方法では、例えば、OFDM信号の所望の信号(ISDB−Tではスキャッタード・パイロット(Scattered Pilot)、以下「パイロットシンボル」という。)を抽出し、それらの振幅周波数特性や位相周波数特性を利用して伝達関数推定の演算を行う。またこのパイロットシンボルから遅延プロファイル(遅延時間に対する電力量、以下単に「電力量」という。)を求めることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a transmission path estimation method in OFDM demodulation, for example, a desired signal of an OFDM signal (scattered pilot (hereinafter referred to as “pilot symbol” in ISDB-T) is extracted) and their amplitude frequency characteristics and Calculation of transfer function estimation is performed using the phase frequency characteristics. Further, a delay profile (amount of power with respect to delay time, hereinafter simply referred to as “power amount”) can be obtained from the pilot symbols.
遅延プロファイルを求める方法として、例えば、下記の特許文献1では、OFDM信号を受信し、FFTによる周波数変換を行って復調した後、パイロットシンボルを抽出し、逆高速フーリエ変換(以下「IFFT」という。)することで、遅延プロファイルを求めている。
As a method for obtaining a delay profile, for example, in
図2(a)、(b)、(c)は、従来のOFDM復調における伝送路推定方法を説明するための図である。この図2(a)、(b)の横軸は時間(t)、図2(b)、(c)の縦軸は電力(p)、及び図2(c)の横軸は周波数(f)である。 2A, 2B, and 2C are diagrams for explaining a transmission path estimation method in conventional OFDM demodulation. 2A and 2B, the horizontal axis is time (t), the vertical axes of FIGS. 2B and 2C are power (p), and the horizontal axis of FIG. 2C is frequency (f). ).
OFDM信号1は、図2(a)に示すように、有効OFDMシンボル1aと、この先頭に付加されたガードインターバルGIとを有している。このOFDM信号1から、パイロットシンボルSPを抽出して伝達関数推定演算を行う。伝達関数推定演算では、例えば、図2(c)に示すように、推定対象キャリア(即ち、推定シンボル2)の周囲のパイロットシンボルSP(n−2),SP(n−1),SP(n),SP(n+1),SP(n+2)から振幅周波数特性や位相周波数特性を用いて、伝達関数を推定する。この際、伝達関数推定演算には伝送路推定窓幅が影響する。伝送路推定窓幅Wの最大値は、パイロットシンボルSP間隔に従って決まる。例えば、ISDB−T 4シンボル(symbol)を使用する伝送路推定では、パイロットシンボルSPは3キャリア間隔に存在するため、推定時の伝送路推定窓幅Wは、(有効OFDMシンボル長÷3)である。遅延プロファイル上で伝送路推定窓幅から外れたパス成分が存在すると伝送路推定演算の精度が下がる。逆に伝送路推定窓幅内に全パス成分を十分含んでいる場合、伝送路推定窓幅Wが小さいほど、雑音帯域が狭くなり、雑音耐性を向上できる。
As shown in FIG. 2A, the
OFDM復調におけるパイロットシンボルSPを用いる伝送路推定方法には、以下のように、パイロットシンボルSPを周波数方向に内挿補間する推定法(1)と、遅延プロファイルをFFT演算にかけて推定する方法(2)とがある。 A transmission path estimation method using pilot symbols SP in OFDM demodulation includes an estimation method (1) in which pilot symbols SP are interpolated in the frequency direction, and a method (2) in which a delay profile is subjected to FFT calculation as follows. There is.
(1) 内挿補間推定法
内挿補間推定法では、ローパスフィルタ(以下「LPF」という。)を用いるが、フィルタの通過帯域について次のような特徴がある。
(1) Interpolation Interpolation Estimation Method The interpolation interpolation estimation method uses a low-pass filter (hereinafter referred to as “LPF”), and has the following characteristics regarding the passband of the filter.
フィルタ通過帯域を狭くすることにより、雑音帯域を狭くして推定誤差を抑えることができるが、これはパス(path)の存在領域が狭い範囲に限定されている場合であり、逆にマルチパスフェージングによりパスの存在領域が広い場合、フィルタ通過帯域を広くすることにより、マルチパスフェージングにより生じるリップルを周囲のキャリアで補間することによって推定誤差を抑えることができる。つまり、推定誤差と推定可能なパス存在範囲はトレードオフの関係にある。 By narrowing the filter pass band, the noise band can be narrowed to suppress the estimation error, but this is a case where the path existence area is limited to a narrow range, and conversely multipath fading. Thus, when the path existence area is wide, the estimation error can be suppressed by interpolating the ripple caused by multipath fading with the surrounding carriers by widening the filter pass band. That is, the estimation error and the estimable path existence range are in a trade-off relationship.
(2) 遅延プロファイルから推定する方法
遅延プロファイルから推定する方法では、遅延プロファイルに窓関数を乗じてFFT演算をすることにより、推定誤差の良化、悪化が生じる。この窓関数の窓幅についても、内挿補間におけるフィルタ帯域と同様の性質があり、推定誤差と推定可能なパス存在範囲はトレードオフの関係にある。
(2) Method of Estimating from Delay Profile In the method of estimating from the delay profile, the estimation error is improved and deteriorated by multiplying the delay profile by a window function and performing an FFT operation. The window width of this window function also has the same characteristics as the filter band in the interpolation, and the estimation error and the estimable path existence range are in a trade-off relationship.
図3(a)、(b)は、従来の伝送路推定器の課題を説明するための図である。この図3(a)、(b)の横軸は時間(t)、縦軸は電力(p)である。 FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the problems of the conventional transmission path estimator. In FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents power (p).
従来の伝送路推定器において、マルチパスフェージングでは周波数領域に生じるリップルのため、補間パイロットシンボルSP数を適切に増やす必要があり、パスの遅延量が大きい程、最良の伝送路推定窓幅W1,W2は広くなる。一方、実際の受信環境では、パス分布が一定ではないため、復調可能なパス遅延量を最大化するために、伝送路推定窓幅Wは最大幅が用いられる。 In the conventional transmission path estimator, the number of interpolated pilot symbols SP needs to be appropriately increased due to ripples generated in the frequency domain in multipath fading. The larger the path delay amount, the better the transmission path estimation window width W1, W2 becomes wider. On the other hand, since the path distribution is not constant in the actual reception environment, the maximum width is used as the transmission path estimation window width W in order to maximize the amount of path delay that can be demodulated.
しかし、伝送路推定窓幅Wの最適化のためには、パス分布を動的に判定し伝送路推定窓を制御する仕組みが必要であるが、推定誤差と推定可能なパス存在範囲はトレードオフの関係にあるため、従来の伝送路推定器において、前記のような的確な仕組みを実現することが困難であった。 However, in order to optimize the transmission path estimation window width W, a mechanism for dynamically determining the path distribution and controlling the transmission path estimation window is necessary, but there is a trade-off between the estimation error and the estimable path existence range. Therefore, it has been difficult to realize an accurate mechanism as described above in the conventional transmission path estimator.
本発明のうちの第1の発明の伝送路推定器は、OFDM変調されたOFDM信号から抽出されたパイロットシンボルに対してIFFTを行って遅延プロファイルを求めるIFFT手段と、前記遅延プロファイルからパス存在範囲を判定し、伝送路推定窓を生成するパス判定・推定窓生成手段と、生成された前記伝送路推定窓と前記遅延プロファイルとから伝送路推定演算を行って伝送路推定結果を求める伝送路推定演算手段と、を有することを特徴とする。 A transmission path estimator according to a first aspect of the present invention includes IFFT means for obtaining a delay profile by performing IFFT on a pilot symbol extracted from an OFDM signal subjected to OFDM modulation, and a path existence range from the delay profile. A path determination / estimation window generating means for generating a transmission path estimation window, and a transmission path estimation for performing a transmission path estimation operation from the generated transmission path estimation window and the delay profile. And an arithmetic means.
第2の発明の伝送路推定器は、OFDM変調されたOFDM信号から、FFTの入力データ窓を生成し、FFT演算によりパイロットシンボルを抽出するパイロットシンボル抽出手段と、抽出された前記パイロットシンボルに対してIFFTを行って遅延プロファイルを求めるIFFT手段と、前記遅延プロファイルからパス存在範囲を判定し、伝送路推定窓を生成するパス判定・推定窓生成手段と、生成された前記伝送路推定窓と前記パイロットシンボルとから伝送路推定演算を行って伝送路推定結果を求める伝送路推定演算手段と、前記FFT演算の前記入力データ窓における時間基点位置を制御するFFT窓基点位置制御手段と、を有することを特徴とする。 A transmission path estimator according to a second aspect of the invention is a pilot symbol extracting means for generating an FFT input data window from an OFDM signal subjected to OFDM modulation and extracting a pilot symbol by an FFT operation, and for the extracted pilot symbol. IFFT means for obtaining a delay profile by performing IFFT, path determination / estimation window generating means for determining a path existence range from the delay profile and generating a transmission path estimation window, the generated transmission path estimation window, and Transmission path estimation calculation means for obtaining a transmission path estimation result by performing transmission path estimation calculation from a pilot symbol; and FFT window base position control means for controlling a time base position in the input data window of the FFT calculation. It is characterized by.
第3の発明のOFDM復調器は、前記第1又は第2の発明の伝送路推定器と、前記伝送路推定器で求めた前記伝送路推定結果を用いて前記OFDM信号を等化する等化器と、を有することを特徴とする。 An OFDM demodulator according to a third invention equalizes the OFDM signal using the transmission path estimator according to the first or second invention and the transmission path estimation result obtained by the transmission path estimator. And a container.
第1の発明の伝送路推定器及び第3の発明のOFDM復調器によれば、遅延プロファイルを利用し、パスの存在範囲を判定してFFTの伝送路推定窓の窓関数を動的に制御するようにしたので、受信時点のパス存在範囲に応じた推定誤差最良の伝送路推定を実現できる。 According to the transmission path estimator of the first invention and the OFDM demodulator of the third invention, the window profile of the FFT transmission path estimation window is dynamically controlled by determining the path existence range using the delay profile. As a result, transmission path estimation with the best estimation error according to the path existence range at the time of reception can be realized.
第2の発明の伝送路推定器及び第3の発明のOFDM復調器によれば、第1の発明と同様の効果が得られ、更に、演算回路削減を目的とするフィルタ係数制御、及びこのフィルタ制御効果を向上するための最適なFFT窓基点位置制御も実現できる。 According to the transmission path estimator of the second invention and the OFDM demodulator of the third invention, the same effect as that of the first invention can be obtained, and furthermore, filter coefficient control for the purpose of reducing arithmetic circuits, and this filter Optimal FFT window base point position control for improving the control effect can also be realized.
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Modes for carrying out the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in light of the accompanying drawings. However, the drawings are only for explanation and do not limit the scope of the present invention.
(実施例1の構成)
図1は、本発明の実施例1のOFDM復調における伝送路推定器を有するOFDM復調器を示す概略の構成図である。
(Configuration of Example 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an OFDM demodulator having a transmission path estimator in OFDM demodulation according to the first embodiment of the present invention.
このOFDM復調器は、例えば、OFDM受信機に設けられ、OFDM変調された受信信号であるOFDM信号INに対するゲインを制御するオート・ゲイン・コントロール部(自動利得制御部、以下「AGC部」という。)11を有し、この出力側に、FFT窓抽出部12が接続されている。FFT窓抽出部12は、AGC部11の出力信号S11からFFT窓S12を抽出するものであり、この出力側に、FFT部13が接続されている。FFT部13は、抽出されたFFT窓S12に対してFFT処理を行うものであり、この出力側に、パイロットシンボル抽出部(SP抽出部)14、及び等化器31が接続されている。パイロットシンボル抽出部14は、FFT部13の出力信号S13からパイロットシンボルSPを抽出するものであり、この出力側に、伝送路推定器20が接続されている。
This OFDM demodulator is provided in an OFDM receiver, for example, and is an auto gain control unit (automatic gain control unit, hereinafter referred to as “AGC unit”) that controls the gain for an OFDM signal IN that is an OFDM-modulated received signal. ) 11 and an FFT
伝送路推定器20は、遅延プロファイルS21からパス存在範囲を判定して最適な伝送路推定窓S23を生成し、この伝送路推定窓S23を用いた伝送路推定演算により伝送路推定結果S25を求めるものであり、IFFT手段(例えば、IFFT部)21と、パス判定・推定窓生成手段(例えば、パス検出手段であるパス検出部22、及び推定窓生成手段である推定窓生成部23)と、伝送路推定演算手段(例えば、乗算手段である乗算器24、及びFFT手段であるFFT部25)とにより構成されている。
The
IFFT部21は、パイロットシンボル抽出部14の出力側に接続され、このパイロットシンボル抽出部14にて抽出されたパイロットシンボルSPに対し、IFFT処理を行って遅延プロファイルS21を求めるものであり、この出力側に、パス検出部22及び乗算器24が接続されている。パス検出部22は、信号対雑音比(以下「SNR」という。)に基づき、遅延プロファイルS21からパスS22を検出するものであり、この出力側に、推定窓生成部23が接続されている。推定窓生成部23は、検出されたパスS22から伝送路推定窓S23を生成するものであり、この出力側に、乗算器24が接続されている。
The
乗算器24は、遅延プロファイルS21を補正するために、伝送路推定窓S23と遅延プロファイルS21とを乗算して乗算結果S24を求めるものであり、この出力側に、FFT部25が接続されている。FFT部25は、乗算結果S24に対してFFT処理を行って伝送路推定結果S25を求めるものであり、この出力側に、等化器31が接続されている。
The
等化器31は、伝送路推定結果S25を用いてFFT部13の出力信号S13に対して等化処理を行い、OFDM復調可能な出力信号OUTを出力するものであり、この出力側に、図示しない復調部等が接続されている。
The
(実施例1の動作)
図4は図1の推定窓生成動作を説明する波形図、図5は図1の遅延プロファイルパス検出閾値算出を説明する波形図、図6は図1の遅延プロファイルの最大電力を説明する波形図、図7は図1の前段の利得制御値を説明する波形図、及び、図8は図1の遅延プロファイルパス窓幅算出を説明する波形図である。これらの図4〜図8の横軸は時間(t)、縦軸は電力(p)である。
(Operation of Example 1)
4 is a waveform diagram for explaining the estimation window generating operation of FIG. 1, FIG. 5 is a waveform diagram for explaining delay profile path detection threshold calculation of FIG. 1, and FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the maximum power of the delay profile of FIG. FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the gain control value in the previous stage of FIG. 1, and FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the calculation of the delay profile path window width in FIG. The horizontal axis of these FIGS. 4-8 is time (t), and a vertical axis | shaft is electric power (p).
図1のOFDM復調器において、OFDM変調されたOFDM信号INが受信されると、このOFDM信号INに対してAGC部11によりゲインが制御され、このAGC部11の出力信号S11から、FFT窓抽出部12によってFFT窓S12が抽出される。抽出されたFFT窓S12に対して、FFT部13によりFFT処理が行われ、この処理後の出力信号S13が等化器31及びパイロットシンボル抽出部14へ送られる。等化器31では、FFT部13の出力信号S13に対し、伝送路推定結果S25により等化処理を行い、OFDM復調可能な出力信号OUTを出力する。出力信号OUTは、図示しない復調部等により復調される。SNR検出部32は、出力信号OUTからSNRを検出し、伝送路推定器20内のパス検出部22へ与える。
When the OFDM demodulator of FIG. 1 receives an OFDM signal that is OFDM-modulated, the gain of the OFDM signal IN is controlled by the
パイロットシンボル抽出部14は、FFT部13の出力信号S13からパイロットシンボルSPを抽出し、伝送路推定器20内のIFFT部21へ与える。IFFT部21は、パイロットシンボルSPに対し、IFFT処理を行い、図4に示すような波形の遅延プロファイルS21を出力し、パス検出部22及び乗算器24へ与える。
The pilot
パス検出部22及び推定窓生成部23は、以下に述べる手法で検出した各パスS22のピーク(peak)時間を中心に、以下に述べる手法で算出した特定の幅Wを伝送路推定窓S23とする。
The
パス検出部22は、図5に示すように、パス判定の閾値THを求め、この閾値THを超えるパスS22検出する。パス判定の閾値THの最適な値は、伝送路状態により変動する。本実施例1では、次式(1)の要素による閾値生成を行う。
閾値TH=基本閾値thresh×閾値係数f+閾値オフセット ・・・(1)
但し、基本閾値thresh;遅延プロファイルS21の最大電力に比例する値
閾値係数 ;前段のゲイン制御値に比例する値
閾値オフセット;遅延プロファイルS21の合計電力×SP復調結果による
SNR推定値÷IFFTポイント(既知)
又は、
遅延プロファイルS21の最大電力×SP復調結果による
SNR推定値÷IFFTポイント(既知)
As shown in FIG. 5, the
Threshold TH = basic threshold thresh × threshold coefficient f + threshold offset (1)
However, the basic threshold value thresh; a value proportional to the maximum power of the delay profile S21
Threshold coefficient: Value proportional to the previous gain control value
Threshold offset: Total power of delay profile S21 × SP demodulation result
SNR estimate ÷ IFFT points (known)
Or
Maximum power of delay profile S21 x SP demodulation result
SNR estimate ÷ IFFT points (known)
式(1)の基本閾値threshは、図6に示すように、遅延プロファイルS21の最大電力max_powerに基づき、次式(2)から求めることができる。
基本閾値thresh=max_power/K ・・・(2)
但し、Kは係数
例えば、K=2:3dB Loss pathまで判定
K=4:6dB Loss pathまで判定
As shown in FIG. 6, the basic threshold thresh in equation (1) can be obtained from the following equation (2) based on the maximum power max_power of the delay profile S21.
Basic threshold thresh = max_power / K (2)
Where K is a coefficient
For example, judge up to K = 2: 3dB Loss path
K = 4: 6dB Loss path is judged
式(1)の閾値係数fは、前段のゲイン制御値に比例する値である。図7(a)に示すように、ゲイン制御値をAGC部12のゲインとすると、AGCゲインが大きいと、雑音(雑音電力)が増加する。そこで、図7(b)に示すように、基本閾値threshに閾値係数fを掛けて閾値レベルを上げ、雑音の影響を少なくしてパスの検出を容易にする。パス検出部22で検出されたパスS22は、推定窓生成部23へ送られる。
The threshold coefficient f in Expression (1) is a value proportional to the gain control value in the previous stage. As shown in FIG. 7A, if the gain control value is the gain of the
図8に示すように、パス単位での伝送路推定窓幅W1,W2,W3,W4,W5,・・・の最適な値は、伝送路状態により変動する。そこで、本実施例1の推定窓生成部23では、次式(3)の要素による伝送路推定窓幅Wを算出して窓幅生成を行う。
As shown in FIG. 8, the optimum values of the transmission path estimation window widths W1, W2, W3, W4, W5,. Therefore, the
この式(3)において、窓幅係数iは、以下の6個の要素(1)〜(6)のうち、0個以上6個以下の要素を持つ集合である。
要素(1);「当該パスの電力値」に比例もしくは大小に関連する値
要素(2);「遅延プロファイルの最大電力と当該パスの電力比」に比例もしく
は大小に関連する値
要素(3);「遅延プロファイルの合計電力と当該パスの電力比」に比例もし
くは大小に関連する値
要素(4);「前段のゲイン制御値」に反比例もしくは大小に関連する値
要素(5);「SP復調結果によるSNR推定値」に反比例もしくは大小に関連す
る値
要素(6);「ドップラー(Doppler)周波数推定値」に反比例もしくは大小に関
連する値
In Expression (3), the window width coefficient i is a set having 0 to 6 elements among the following 6 elements (1) to (6).
Element (1): Value proportional to or related to the “power value of the relevant path” Element (2); Proportional to the “maximum power of the delay profile and the power ratio of the relevant path”
Is a value related to the magnitude element (3); proportional to the ratio of the total power of the delay profile to the power of the path.
Or value related to magnitude element (4); value proportional to "previous gain control value" or value related to magnitude element (5); inversely proportional to "SNR estimated value based on SP demodulation result" or magnitude related
Value element (6); inversely proportional to “Doppler frequency estimate”
Value
このようにして推定窓生成部23で生成された図4の伝送路推定窓S23の窓関数は、乗算器24により、遅延プロファイルS21と乗算される。この乗算結果S24は、FFT部25により、FFT処理されて伝送路推定結果S25が求められ、等化器31へ送られる。等化器31は、伝送路推定結果S25に基づき、FFT部13の出力信号S13に対して等化処理行う。
The window function of the transmission path estimation window S23 of FIG. 4 generated in this way by the
(実施例1の効果)
本実施例1の伝送路推定器20を有するOFDM復調器によれば、遅延プロファイルS21を利用し、パスS22の存在範囲を判定してFFTの伝送路推定窓S23の窓関数を動的に制御するようにしたので、受信時点のパス存在範囲に応じた推定誤差最良の伝送路推定を実現できる。
(Effect of Example 1)
According to the OFDM demodulator having the
(実施例2の構成)
図9、本発明の実施例2のOFDM復調における伝送路推定器を有するOFDM復調器を示す概略の構成図であり、実施例1のOFDM復調器を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 2)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an OFDM demodulator having a transmission path estimator in OFDM demodulation according to the second embodiment of the present invention, and is an element common to the elements in FIG. 1 illustrating the OFDM demodulator according to the first embodiment. Are marked with a common reference.
本実施例2のOFDM復調器は、実施例1のOFDM復調器における伝送路推定器20とは異なる構成の伝送路推定器20Aを有している。本実施例2の伝送路推定器20Aでは、実施例1の伝送路推定器20における乗算器24及びFFT部25に代えて、伝送路推定窓S23の窓関数から有限インパルス応答(以下「FIR」という。)係数S26を生成するFFT手段(例えば、FFT部)26と、生成されたFIR係数S26と遅延プロファイルS21とから伝送路推定結果S27を求めるFIRフィルタ27とが、設けられている。
The OFDM demodulator of the second embodiment has a transmission path estimator 20A having a configuration different from that of the
FFT部26及びFIRフィルタ27により、伝送路推定演算手段が構成されている。その他の構成は、実施例1と同様である。
The
(実施例2の動作)
本実施例2の伝送路推定器20Aでは、推定窓生成部23で得られた伝送路推定窓S23の窓関数から、FFT部26により、FIR係数S26を算出し、このFIR係数S26をFIRフィルタ27に与える。FIRフィルタ27では、パイロットシンボル抽出部14で抽出されたパイロットシンボルSPによる内挿補間により伝送路推定結果S27を求め、等化器31に与える。その他の動作は、実施例1と同様である。
(Operation of Example 2)
In the
(実施例2の効果)
本実施例2の伝送路推定器20Aを有するOFDM復調器によれば、遅延プロファイルS21を利用し、パス検出部22及び推定窓生成部23により、パスS22の存在範囲を判定して、FFT部26及びFIRフィルタ27により、LPFの内挿補間フィルタ係数を動的に制御するようにしているので、受信時点のパス存在範囲に応じた推定誤差最良の伝送路推定を実現できる。しかも、FFT部26及びFIRフィルタ27を用いているので、実施例1よりも演算量を削減できる。
(Effect of Example 2)
According to the OFDM demodulator having the
(実施例3の構成)
図10は、本発明の実施例3のOFDM復調における伝送路推定器を有するOFDM復調器を示す概略の構成図であり、実施例1、2のOFDM復調器を示す図1、図9中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 3)
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an OFDM demodulator having a transmission path estimator in OFDM demodulation according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10 illustrates the OFDM demodulator according to the first and second embodiments. Elements common to elements are denoted by common reference numerals.
本実施例3のOFDM復調器は、実施例2のOFDM復調器における伝送路推定器20Aとは異なる構成の伝送路推定器20Bを有している。本実施例3の伝送路推定器20Bでは、実施例2の伝送路推定器20Aにおける推定窓生成部23に代えて、これとは機能の異なる推定窓生成手段(例えば、推定窓生成部)23Bが設けられている。推定窓生成部23Bは、パス検出手段(例えば、パス検出部)22で検出されたパスS22から、線対称の伝送路推定窓S23Bを生成し、FFT部26に与えるものである。
The OFDM demodulator of the third embodiment includes a
パス検出部22及び推定窓生成部23Bにより、パス判定・推定窓生成手段が構成されている。その他の構成は、実施例2と同様である。
The
(実施例3の動作)
図11は図10の推定窓生成を示す波形図、及び、図12は図10の伝送路推定を示す波形図である。これらの図11及び図12において、横軸は時間(t)、縦軸は電力(p)である。
(Operation of Example 3)
11 is a waveform diagram showing the estimation window generation of FIG. 10, and FIG. 12 is a waveform diagram showing the transmission path estimation of FIG. In these FIG.11 and FIG.12, a horizontal axis is time (t) and a vertical axis | shaft is electric power (p).
本実施例3の伝送路推定器20Bでは、パス検出部22及び推定窓生成部23Bにより、IFFT部21で求めた遅延プロファイルS21から、パス存在範囲を判定して最適な伝送路推定窓S23Bを生成し、更に、FFT部26及びFIRフィルタ27により、生成された最適な伝送路推定窓S23Bを用いた伝送路推定演算を行って伝送路推定結果S27を求めている。
In the
即ち、パス検出部22では、図11に示すように、実施例1、2と同様の方法で検出した各パスのピーク時間を中心に、実施例1、2と同様の方法で算出した特定の幅を1次推定窓A,B,Cとする。FFT部26では、時間0位置からの距離A,B,Cのうち、最大距離(例えば、距離C)となる1次推定窓Cの端(図11では右端)に合わせて伝送路推定窓S23Bとする。推定窓生成部23Bにおいて線対称の窓関数とすることで、FFT部26により生成されるFIR係数が実(real)成分のみとなる。
That is, in the
つまり、FFT部26では、図12に示すように、推定窓生成部23Bで得られた伝送路推定窓S23Bである線対称の窓関数から、FIR係数S26を算出してFIRフィルタ27に与える。FIRフィルタ27は、実(real)成分のFIR係数S26のみを用いて、パイロットシンボル抽出部14で抽出されたパイロットシンボルSPによる内挿補間により、伝送路推定結果S27を求め、等化器31に与える。その他の動作は、実施例1、2と同様である。
That is, as shown in FIG. 12, the
(実施例3の効果)
本実施例3の伝送路推定器20Bを有するOFDM復調器によれば、遅延プロファイルS21を利用し、パスS22の存在範囲を判定してLPFの内挿補間フィルタ係数を動的に制御しているので、受信時点のパス存在範囲に応じた推定誤差最良の伝送路推定を実現できる。更に、LPFの内挿補間の推定法については、演算回路削減を目的とするフィルタ係数制御を行っているので、FIRフィルタ27の演算量を削減できる。
(Effect of Example 3)
According to the OFDM demodulator having the
(実施例4の構成)
図13は、本発明の実施例4のOFDM復調における伝送路推定器を有するOFDM復調器を示す概略の構成図であり、実施例3のOFDM復調器を示す図10中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 4)
FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating an OFDM demodulator having a transmission path estimator in OFDM demodulation according to the fourth embodiment of the present invention, and is an element common to the elements in FIG. 10 illustrating the OFDM demodulator according to the third embodiment. Are denoted by common reference numerals.
本実施例4のOFDM復調器は、実施例3のOFDM復調器における伝送路推定器20Bとは異なる構成の伝送路推定器20Cを有している。本実施例4の伝送路推定器20Cでは、実施例3の伝送路推定器20BにおけるFFT部26に代えて、これとは構成の異なる選択手段(例えば、FIR係数選択部)28が設けられている。FIR係数選択部28は、有限個の窓幅パタンと対応するFIR係数をテーブルとして有し、推定窓生成部23Bで生成された線対称の伝送路推定窓S23Bに基づき、テーブル中の有限個窓幅パタンの中から、実施例3で得られた窓関数以上の幅を持つ最小のパタンのFIR係数S28を選択し、FIRフィルタ27に与えるものである。
The OFDM demodulator of the fourth embodiment includes a transmission path estimator 20C having a configuration different from that of the
FIR係数選択部28及びFIRフィルタ27により、伝送路推定演算手段が構成されている。その他の構成は、実施例3と同様である。
The FIR
(実施例4の動作)
図14は、図13の伝送路推定を示す波形図である。この図14において、横軸は時間(t)、縦軸は電力(p)である。
(Operation of Example 4)
FIG. 14 is a waveform diagram showing the transmission path estimation of FIG. In FIG. 14, the horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents power (p).
本実施例4の伝送路推定器20Cにおいて、FIR係数選択部28は、図14に示すように、有限個の窓幅パタンa,b,c,d,eと対応するFIR係数をテーブルとして有しており、推定窓生成部23Bで生成された線対称の伝送路推定窓S23Bに基づき、テーブル中の有限個窓幅パタンa,b,c,d,eの中から、実施例3で得られた窓関数以上の幅を持つ最小のパタン(例えば、パタンc)のFIR係数S28を選択し、FIRフィルタ27に与える。FIRフィルタ27は、選択されたFIR係数S28を用いて、パイロットシンボル抽出部14で抽出されたパイロットシンボルSPによる内挿補間により、伝送路推定結果S27を求め、等化器31に与える。その他の動作は、実施例3と同様である。
In the transmission path estimator 20C of the fourth embodiment, the FIR
(実施例4の効果)
本実施例4の伝送路推定器20Cを有するOFDM復調器によれば、実施例3と同様の効果がある。更に、FIR係数選択部28では、テーブルに記憶されたFIR係数を選択する構成であるため、実施例3のFFT部26におけるFIR係数生成演算を省略できる。
(Effect of Example 4)
According to the OFDM demodulator having the transmission path estimator 20C of the fourth embodiment, there are the same effects as the third embodiment. Furthermore, since the FIR
(実施例5の構成)
図15は、本発明の実施例5のOFDM復調における伝送路推定器を有するOFDM復調器を示す概略の構成図であり、実施例3のOFDM復調器を示す図10中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 5)
FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating an OFDM demodulator having a transmission path estimator in OFDM demodulation according to the fifth embodiment of the present invention, and is an element common to the elements in FIG. 10 illustrating the OFDM demodulator according to the third embodiment. Are denoted by common reference numerals.
本実施例5のOFDM復調器では、実施例3のOFDM復調器におけるFFT部13、パイロットシンボル抽出部14、及び伝送路推定器20Bに代えて、これらとは構成の異なるパイロットシンボル抽出手段(例えば、FFT入力生成部41及びFFT部13D)と、伝送路推定器20Dとが設けられている。
In the OFDM demodulator of the fifth embodiment, instead of the
FFT入力生成部41は、FFT窓抽出部12の出力側に接続され、補正情報S30に基づき、FFT窓抽出部12で抽出されたFFT窓S12からFFT入力信号S41を生成するものであり、この出力側に、FFT部13Dが接続されている。FFT部13Dは、FFT入力信号S41に対し、FFT処理を行ってパイロットシンボルSPを出力し、等化器31及び伝送路推定器20Dに与えるものである。等化器31は、入力されるパイロットシンボルSPに対し、伝送路推定器20Dから出力される伝送路推定結果S27により等化し、OFDM復調可能な出力信号OUTを出力するものである。
The FFT
本実施例5の伝送路推定器20Dでは、実施例3の伝送路推定器20Bにおいて、パス検出部22の出力側に接続されたFFT窓基点位置制御手段(例えば、パス中心ずれ算出部29、及びフィルタ手段であるフィルタ30)が新たに追加されている。パス中心ずれ算出部29は、パス検出部22で検出されたパスS22から、パス中心ずれS29を算出し、フィルタ30に与えるものである。フィルタ30は、パス中心ずれS29をフィルタリングして補正情報S30を求め、FFT入力生成部41に与えるものであり、FIRフィルタ等のデジタルフィルタにより構成されている。その他の構成は、実施例3と同様である。
In the
(実施例5の動作)
図16及び図17は、図15のFFT窓基点位置制御を示す波形図である。この図16及び図17において、横軸は時間(t)、縦軸は電力(p)である。
(Operation of Example 5)
16 and 17 are waveform diagrams showing the FFT window base point position control of FIG. 16 and 17, the horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents power (p).
本実施例5のOFDM復調器では、実施例3と同様に、パス検出部22及び推定窓生成部23Bにより、IFFT部21で求めた遅延プロファイルS21から、パス(path)存在範囲を判定して最適な伝送路推定窓S23Bを生成した後、FFT部26及びFIRフィルタ27により、生成された最適な伝送路推定窓S23Bを用いた伝送路推定演算を行って伝送路推定結果S27を求めている。更に、本実施例5では、生成される伝送路推定窓S23Bの更なる最適化のために、パス中心ずれ算出部29、フィルタ30、及びFFT入力生成部41により、FFT演算の入力データ窓における時間基点位置の制御(FFT窓基点位置制御)を行っている。
In the OFDM demodulator of the fifth embodiment, similarly to the third embodiment, the
パス検出部22により検出した複数のパスS22は、図16に示すように、時間0の位置から異なる距離A,B,Cに存在している。ここで、距離BのパスS22と距離CのパスS22との中心が複数のパスS22の中心P1であるが、このパスの中心P1は、時間0の位置からずれている。
The plurality of paths S22 detected by the
そこで、パス中心ずれ算出部29では、全パスS22のピーク時間の中心P1の位置を算出し、現在の遅延プロファイルS21の時間0位置とのずれS29を算出し、フィルタ30に与える。図16の例では、
(パス中心P1と時間0位置とのずれ)S29=(距離C−距離B)/2
となっている。フィルタ30は、図17に示すように、算出されたパス中心P1と時間0位置とのずれS29の値に対し、適度なフィルタリングを行って平均値を求め、フィルタリング後のパス中心P1と時間0位置とのずれS29の値を、FFT入力生成部41における基点時間位置の補正情報S30としてフィードバックする。
Therefore, the path center
(Deviation between path center P1 and
It has become. As shown in FIG. 17, the
このような基点時間位置の補正により、FFT部13DによるFFT処理後にIFFT部21にて生成される遅延プロファイルS21のパス中心P2が、時間0位置に収束することにより、実施例3による伝送路推定窓S23Bの幅を最小化できる。その他の動作は、実施例3と同様である。
By such correction of the base time position, the path center P2 of the delay profile S21 generated by the
(実施例5の効果)
本実施例5の伝送路推定器20Dを有するOFDM復調器によれば、実施例3と同様の効果が得られ、更に、演算回路削減を目的とするフィルタ係数制御、及びこのフィルタ制御効果を向上するための最適なFFT窓基点位置制御も実現できる。
(Effect of Example 5)
According to the OFDM demodulator having the
なお、伝送路推定器20D内のFFT部26は、これに代えて、実施例4のFIR係数選択部28を設けてもよく、これにより、実施例4と同様の効果も得られる。
Instead of this, the
(変形例)
本発明は、上記実施例1〜5に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。
(Modification)
This invention is not limited to the said Examples 1-5, A various utilization form and deformation | transformation are possible.
例えば、伝送路推定器20〜20D以外のOFDM復調器構成は、図示以外の回路構成に変更可能である。
For example, the OFDM demodulator configuration other than the
11 AGC部
12 FFT窓抽出部
13,13D,25,26 FFT部
14 パイロットシンボル抽出部
20,20A,20B,20C,20D 伝送路推定器
21 IFFT部
22 パス検出部
23,23B 推定窓生成部
24 乗算器
27 FIRフィルタ
28 FIR係数選択部
29 パス中心ずれ算出部
30 フィルタ
31 等化器
41 FFT入力生成部
11
Claims (10)
前記遅延プロファイルからパス存在範囲を判定し、伝送路推定窓を生成するパス判定・推定窓生成手段と、
生成された前記伝送路推定窓と前記遅延プロファイルとから伝送路推定演算を行って伝送路推定結果を求める伝送路推定演算手段と、
を有することを特徴とする伝送路推定器。 Inverse fast Fourier transform means for obtaining a delay profile by performing inverse fast Fourier transform on a pilot symbol extracted from an OFDM signal modulated by OFDM;
A path determination / estimation window generating means for determining a path existence range from the delay profile and generating a transmission path estimation window;
A transmission path estimation calculation means for performing a transmission path estimation calculation from the generated transmission path estimation window and the delay profile, and obtaining a transmission path estimation result;
A transmission path estimator characterized by comprising:
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記伝送路推定窓と前記遅延プロファイルとを乗算して乗算結果を算出する乗算手段と、
算出された前記乗算結果に対して高速フーリエ変換を行って前記伝送路推定結果を求める高速フーリエ変換手段とを有することを特徴とする請求項1記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Multiplication means for multiplying the generated transmission path estimation window and the delay profile to calculate a multiplication result;
The transmission path estimator according to claim 1, further comprising: a fast Fourier transform section that performs a fast Fourier transform on the calculated multiplication result to obtain the transmission path estimation result.
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記伝送路推定窓に対して高速フーリエ変換を行って有限インパルス応答係数を生成する高速フーリエ変換手段と、
生成された前記有限インパルス応答係数と前記遅延プロファイルとから、パイロットシンボルによる内挿補間により前記伝送路推定結果を求める有限インパルス応答フィルタとを有することを特徴とする請求項1記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Fast Fourier transform means for performing a fast Fourier transform on the generated transmission path estimation window to generate a finite impulse response coefficient;
2. The transmission path estimator according to claim 1, further comprising a finite impulse response filter that obtains the transmission path estimation result by interpolation using pilot symbols from the generated finite impulse response coefficient and the delay profile. .
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから線対称の前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記線対称の伝送路推定窓に対して高速フーリエ変換を行って有限インパルス応答係数を生成する高速フーリエ変換手段と、
生成された前記有限インパルス応答係数と前記パイロットシンボルとから、前記パイロットシンボルによる内挿補間により前記伝送路推定結果を求める有限インパルス応答フィルタとを有することを特徴とする請求項1記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window line-symmetric from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Fast Fourier transform means for performing a fast Fourier transform on the generated line-symmetric transmission path estimation window to generate a finite impulse response coefficient;
2. The channel estimation according to claim 1, further comprising: a finite impulse response filter that obtains the channel estimation result from the generated finite impulse response coefficient and the pilot symbol by interpolation using the pilot symbol. vessel.
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから線対称の前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記線対称の伝送路推定窓に基づき、予め格納された有限インパルス応答係数を選択する選択手段と、
選択された前記有限インパルス応答係数と前記パイロットシンボルとから、前記パイロットシンボルによる内挿補間により前記伝送路推定結果を求める有限インパルス応答フィルタとを有することを特徴とする請求項1記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window line-symmetric from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Selection means for selecting a finite impulse response coefficient stored in advance based on the generated line-symmetric transmission path estimation window;
2. The transmission path estimation according to claim 1, further comprising a finite impulse response filter that obtains the transmission path estimation result from the selected finite impulse response coefficient and the pilot symbol by interpolation using the pilot symbol. vessel.
抽出された前記パイロットシンボルに対して逆高速フーリエ変換を行って遅延プロファイルを求める逆高速フーリエ変換手段と、
前記遅延プロファイルからパス存在範囲を判定し、伝送路推定窓を生成するパス判定・推定窓生成手段と、
生成された前記伝送路推定窓と前記パイロットシンボルとから伝送路推定演算を行って伝送路推定結果を求める伝送路推定演算手段と、
前記高速フーリエ変換演算の前記入力データ窓における時間基点位置を制御する高速フーリエ変換窓基点位置制御手段と、
を有することを特徴とする伝送路推定器。 Pilot symbol extraction means for generating an input data window for fast Fourier transform from an OFDM signal modulated by OFDM and extracting pilot symbols by fast Fourier transform calculation;
Inverse fast Fourier transform means for performing an inverse fast Fourier transform on the extracted pilot symbols to obtain a delay profile;
A path determination / estimation window generating means for determining a path existence range from the delay profile and generating a transmission path estimation window;
A transmission path estimation calculation means for performing a transmission path estimation calculation from the generated transmission path estimation window and the pilot symbol, and obtaining a transmission path estimation result;
Fast Fourier transform window base position control means for controlling a time base position in the input data window of the fast Fourier transform operation;
A transmission path estimator characterized by comprising:
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから線対称の前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記線対称の伝送路推定窓に対して高速フーリエ変換を行って有限インパルス応答係数を生成する高速フーリエ変換手段と、
生成された前記有限インパルス応答係数と前記パイロットシンボルとから、前記パイロットシンボルによる内挿補間により前記伝送路推定結果を求める有限インパルス応答フィルタとを有することを特徴とする請求項6記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window line-symmetric from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Fast Fourier transform means for performing a fast Fourier transform on the generated line-symmetric transmission path estimation window to generate a finite impulse response coefficient;
7. The transmission path estimation according to claim 6, further comprising a finite impulse response filter that obtains the transmission path estimation result from the generated finite impulse response coefficient and the pilot symbol by interpolation using the pilot symbol. vessel.
前記遅延プロファイルからパスを検出するパス検出手段と、
検出された前記パスから線対称の前記伝送路推定窓を生成する推定窓生成手段とを有し、
前記伝送路推定演算手段は、
生成された前記線対称の伝送路推定窓に基づき、予め格納された有限インパルス応答係数を選択する選択手段と、
選択された前記有限インパルス応答係数と前記パイロットシンボルとから、前記パイロットシンボルによる内挿補間により前記伝送路推定結果を求める有限インパルス応答フィルタとを有することを特徴とする請求項6記載の伝送路推定器。 The path determination / estimation window generation means includes:
Path detection means for detecting a path from the delay profile;
An estimation window generating means for generating the transmission path estimation window line-symmetric from the detected path,
The transmission path estimation calculation means includes
Selection means for selecting a finite impulse response coefficient stored in advance based on the generated line-symmetric transmission path estimation window;
7. The transmission path estimation according to claim 6, further comprising a finite impulse response filter that obtains the transmission path estimation result from the selected finite impulse response coefficient and the pilot symbol by interpolation using the pilot symbol. vessel.
前記パス検出手段により検出された全パスのピーク時間の中心位置を求め、現在の前記遅延プロファイルの時間ゼロ位置とのパス中心ずれを算出するパス中心ずれ算出手段と、
算出された前記パス中心ずれに対してフィルタリングを行い、前記フィルタリング後のパス中心と時間ゼロ位置とのずれの値を、前記入力データ窓における前記時間基点位置の補正情報としてフィードバックするフィルタ手段と、
を有することを特徴とする請求項7又は8記載の伝送路推定器。 The fast Fourier transform window base point position control means,
A path center deviation calculating means for obtaining a center position of peak times of all paths detected by the path detecting means and calculating a path center deviation from a time zero position of the current delay profile;
Filter means for filtering the calculated path center shift, and feeding back a value of the shift between the filtered path center and the time zero position as correction information of the time base position in the input data window;
The transmission path estimator according to claim 7 or 8, characterized by comprising:
前記伝送路推定器で求めた前記伝送路推定結果を用いて前記OFDM信号を等化する等化器と、
を有することを特徴とするOFDM復調器。 The transmission path estimator according to any one of claims 1 to 9,
An equalizer for equalizing the OFDM signal using the transmission path estimation result obtained by the transmission path estimator;
An OFDM demodulator characterized by comprising:
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