JP2012019409A - Radio communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変調された信号を復調するときに用いられる振幅と位相が既知であって、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式のサブキャリアに含まれる基準信号(以下、パイロットキャリアという)により、送受信間のチャネル状態(以下、チャネル特性という)を推定し、推定されたチャネル特性に基づいて受信信号の等化を行い、等化した受信信号を復調する無線通信装置に係り、特にチャネル特性の推定誤差を小さくする無線通信装置に関する。 The present invention relates to a reference signal (hereinafter referred to as a pilot carrier) included in subcarriers of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system, which has known amplitude and phase used when demodulating a modulated signal. And a wireless communication apparatus that estimates the channel state between transmission and reception (hereinafter referred to as channel characteristics), equalizes the received signal based on the estimated channel characteristic, and demodulates the equalized received signal, In particular, the present invention relates to a wireless communication apparatus that reduces an estimation error of channel characteristics.
無線通信装置において、チャネル特性の推定はパイロットキャリア同士の線形補完や周波数内挿フィルタを用いて行われている。このようなチャネル特性の推定では、パイロットキャリアの受信レベルが瞬時の変動により低下すると、受信レベルが低下したパイロットキャリア周辺のチャネル特性推定誤差が大きくなり、データを送信するキャリア(以下、データキャリアという)の信号品質が劣化する。 In a wireless communication apparatus, channel characteristics are estimated using linear interpolation between pilot carriers and a frequency interpolation filter. In such channel characteristic estimation, if the reception level of the pilot carrier decreases due to instantaneous fluctuations, the channel characteristic estimation error around the pilot carrier where the reception level has decreased increases, and the carrier for transmitting data (hereinafter referred to as data carrier). ) Signal quality deteriorates.
図14にOFDMフレーム構成10を示す。OFDMフレーム構成10は、キャリア番号とOFDMシンボル番号の2次元で構成される。キャリア番号0、1、・・・k・・・は、サブキャリア番号(チャネル番号)を示す。OFDMシンボル番号0、1、・・・、m−1、m、m+1、・・・は、シンボル番号を示す。このような構成のOFDMフレーム構成では、個々のサブキャリアをシンボル列で分割し、分割されたサブキャリアの領域(以下、データキャリア(k、m)という)にデータを割り当て、データを並列に伝送する。また、フレーム構成10のキャリアには、振幅と位相が既知であるパイロットキャリアが所定の位置(k、n−1)、(k、n)、(k、n+1)等に配置されている。このパイロットキャリアを用いてサブキャリアのチャネル推定が行われる。
FIG. 14 shows an
次に、パイロットキャリアの受信レベルが瞬時に低下した場合のチャネル推定結果の例を図15に示す。パイロットキャリアの受信レベルが図15の(1)、(2)、(3)の順に検出され、(2)のパイロットキャリアの受信レベルが低下し、パイロットキャリア有効閾値以下となっている。このような場合のチャネル推定では、本来のチャネル推移(ア)に対してチャネル推定結果は(イ)となる。このため、このように受信レベルが瞬時に低下したパイロットキャリアを用いてチャネル推定及びチャネル等化を行うと、受信レベルが低下したパイロットキャリア周辺のチャネル特性の推定誤差である(ウ)が大きくなり、受信信号の等化を行ったときにパイロットキャリア周辺のデータキャリアが劣化することがある。 Next, FIG. 15 shows an example of a channel estimation result when the pilot carrier reception level is instantaneously lowered. The reception level of the pilot carrier is detected in the order of (1), (2), and (3) in FIG. 15, and the reception level of the pilot carrier in (2) is lowered to be equal to or less than the pilot carrier effective threshold. In the channel estimation in such a case, the channel estimation result is (A) with respect to the original channel transition (A). For this reason, when channel estimation and channel equalization are performed using a pilot carrier whose reception level has dropped instantaneously in this way, the estimation error of channel characteristics around the pilot carrier whose reception level has dropped (c) increases. When the received signal is equalized, the data carrier around the pilot carrier may deteriorate.
なお、上記従来のパイロットキャリアを用いたチャネル推定技術として下記特許文献1がある。
As a conventional channel estimation technique using a pilot carrier, there is
特許文献1の装置では、伝送路特性推定方式に全キャリア方式を用い、低域通過フィルタの範囲を従来の1/2にすることで、不要な雑音成分を軽減でき、高速かつ高精度な伝送路特性推定を行うことができる。しかし、瞬時の変動によりパイロットキャリアの受信レベルが低下したときに、受信レベルが瞬時に低下したパイロットキャリア周辺のチャネル特性推定誤差によるデータキャリアの信号品質劣化というという問題の対策は行われていない。
The apparatus of
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a wireless communication apparatus capable of solving the above-described problems.
本発明の無線通信装置は、直交周波数分割多重方式のサブキャリアに含まれ振幅と位相が既知であるパイロットキャリアによりチャネル特性を推定する無線通信装置において、前記パイロットキャリアの電力と電力閾値を比較し判定するパイロットキャリアレベル判定手段と、前記パイロットキャリアの時間軸方向の瞬時の変動を検出するパイロットキャリア変動検出手段と、前記パイロットキャリアを時間軸または周波数軸の少なくともいずれかの方向に補間または補外して置換パイロットキャリアを生成する置換パイロットキャリア生成手段とを備え、前記パイロットキャリアレベル判定手段により前記パイロットキャリアの電力が前記電力閾値以下であると判定され、かつ前記パイロットキャリア変動検出手段により前記パイロットキャリアに瞬時の変動が検出されたときに、前記パイロットキャリアを前記置換パイロットキャリアに置き換えることを特徴としている。 The radio communication apparatus according to the present invention is a radio communication apparatus that estimates channel characteristics using a pilot carrier that is included in subcarriers of an orthogonal frequency division multiplexing scheme and whose amplitude and phase are known, and compares the pilot carrier power with a power threshold. Pilot carrier level determining means for determining, pilot carrier fluctuation detecting means for detecting instantaneous fluctuation of the pilot carrier in the time axis direction, and interpolation or extrapolation of the pilot carrier in at least one of the time axis and frequency axis directions Replacement pilot carrier generation means for generating a replacement pilot carrier, wherein the pilot carrier level determination means determines that the power of the pilot carrier is less than or equal to the power threshold value, and the pilot carrier fluctuation detection means determines the pilot key variation. When the instantaneous variation is detected in the rear, it is characterized by replacing the pilot carrier in the substituted pilot carrier.
本発明によれば、パイロットキャリアの受信レベルが瞬時に低下したときに、このパイロットキャリアを補間・補外したパイロットキャリアに置換することで、無線通信装置のチャネル特性の推定誤差を減少させ、データキャリアの信号品質を向上させることができる。 According to the present invention, when the reception level of the pilot carrier is instantaneously reduced, the pilot carrier is replaced with an interpolated / extrapolated pilot carrier to reduce the estimation error of the channel characteristics of the radio communication apparatus, and the data The signal quality of the carrier can be improved.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について図面を参照して説明する。図1に、本発明の無線通信装置における受信部100の構成を示す。尚、本発明のOFDMフレーム構成については、図14に示す従来の実施例に係るOFDフレーム構成10に同じである。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the
本発明の実施形態である無線通信装置における受信部100の構成について説明する。図1に示すように受信部100は、A/D(Analog to Digital)コンバータ101、同期検出器102、FFT開始位置設定器103、FFT演算器104、パイロットキャリア抽出・符号再生部105、遅延器106、パイロットキャリアレベル算出器107、パイロットキャリアレベル判定器108、パイロットキャリアレベル変動検出部109、パイロットキャリア置換部110、チャネル推定部111、遅延器112、チャネル等化部113、及び復調部114から構成されている。
A configuration of the receiving
A/Dコンバータ101は受信信号(r)をアナログ信号からデジタル信号への変換を行い、同期検出器102とFFT開始位置設定器103に出力する。同期検出器102は受信信号に含まれる所定の同期ワードやCP(Cyclic Prefix)の相関演算により図14に示すOFDMシンボル(以下、シンボルという)の先頭を検出し、検出結果をFFT開始位置設定器103に出力する。FFT開始位置設定器103は同期検出器102で検出されたシンボルの先頭を基準にFFT窓開始位置を設定し、FFT窓開始位置と受信信号をFFT演算器104に出力する。FFT演算器104は、FFT窓開始位置に基づいて受信信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)演算を施し、キャリア信号(サブキャリア)をパイロットキャリア抽出・符号再生部105と遅延器112に出力する。
The A /
パイロットキャリア抽出・符号再生部105はキャリア信号(サブキャリア)に変換された受信信号からパイロットキャリアを抽出し符号再生を行い、符号再生したパイロットキャリアを遅延器106とパイロットキャリアレベル算出器107に出力する。パイロットキャリア抽出・符号再生部105の詳細については、後述する。遅延器106は、符号再生されたパイロットキャリアをパイロットキャリアレベル算出器107とパイロットキャリアレベル判定器108とパイロットキャリアレベル変動検出部109で要する処理時間分を遅延させ、符号再生されたパイロットキャリアをパイロットキャリア置換部110に出力する。
A pilot carrier extraction /
パイロットキャリアレベル算出器107はパイロットキャリアの電力を算出し、算出したパイロットキャリア電力をパイロットキャリアレベル判定器108とパイロットキャリアレベル変動検出部109に出力する。図14に示すようにOFDMフレーム構成10において、k番目のサブキャリアのn番目のパイロットキャリア(k、n)の電力Pkは、パイロットキャリア(k、n)の振幅をA(k、n)とすると、数式1のように算出できる。
Pilot
パイロットキャリアレベル判定器108はパイロットキャリアの電力が閾値以下であるかを判定し、閾値の判定結果をパイロットキャリア置換部110に出力する。パイロットキャリアレベル判定器108の詳細については、後述する。パイロットキャリアレベル変動検出部109はパイロットキャリア(k、n)の電力変動を検出し、検出した電力変動をパイロットキャリア置換部110に出力する。パイロットキャリア置換部110は、パイロットキャリアレベル判定部108の閾値の判定結果とパイロットキャリアレベル変動検出部109で検出された電力変動に基づいてパイロットキャリアを置換する必要が有るか否かの判定を行う。パイロットキャリアを置換する必要が有るときは、パイロットキャリア置換部110は、パイロットキャリアの置換を行い、置換したパイロットキャリアをチャネル推定部111に出力する。また、パイロットキャリアを置換する必要がないときは、パイロットキャリア置換部110は、遅延器106から入力したパイロットキャリアをチャネル推定部111に出力する。パイロットキャリア置換部110の詳細については、後述する。
Pilot carrier level determiner 108 determines whether the power of the pilot carrier is equal to or lower than a threshold value, and outputs the threshold determination result to pilot
チャネル推定部111は、パイロットキャリアを用いてチャネル特性の推定を行い、チャネル特性推定結果である信号H(j)をチャネル等化部113に出力する。チャネル特性の推定は、例えば、パイロットキャリア間同士の線形補間や周波数内挿フィルタなどの方法を用いて行う。遅延器112は受信信号のキャリア信号をパイロットキャリア抽出・符号再生部105からチャネル推定部111で信号H(j)を算出するのに要する処理時間分遅延させた信号X(j)をチャネル等化部113に出力する。チャネル等化部113は、信号X(j)と信号H(j)から等化した信号Y(j)を算出し、算出した信号Y(j)を復調部114に出力する。信号Y(j)は、信号X(j)と信号H(j)を例えば数式2の演算で算出することができる。
復調部114は等化した受信信号からデマッピング、誤り訂正等を行い、後段のデータ処理部に出力する。
The
次に、パイロットキャリア抽出・符号再生部105の構成を図2に示す。パイロットキャリア抽出・符号再生部105は、パイロットキャリア配置位置情報格納メモリ201、パイロット抽出器202、パイロット符号パターン格納メモリ203、及びパイロット符号再生器204から構成されている。パイロットキャリア配置位置情報格納メモリ201は、パイロットキャリアが配置されているキャリアを示す情報、またはイネーブル「有効」をパイロット抽出器202に出力する。パイロット抽出器202は、パイロットキャリア配置位置情報格納メモリ201からキャリア配置位置情報を入力し、パイロットキャリアに該当するキャリアを通過させその他のキャリアは0に置換し、パイロット符号再生器204に出力する。また、パイロットキャリア時にイネーブル「有効」が出力されるときは、該当するキャリアを通過させその他のキャリアは0に置換し、パイロット符号再生器204に出力する。パイロット符号パターン格納メモリ203は、送信側におけるパイロットキャリアの符号パターンを格納し、この符号パターンをパイロット符号再生器204に出力する。パイロット符号再生器204は、パイロット符号パターン格納メモリ203から符号パターンを入力し、この符号パターンを用いてパイロットキャリアの符号再生を行い、遅延器106とパイロットキャリアレベル算出器107に出力する。
Next, the configuration of pilot carrier extraction /
次に、パイロットキャリアレベル判定器108の構成を図3に示す。パイロットキャリアレベル判定器108は、遅延器301、平均電力算出器302、閾値算出器303、及び閾値判定器304から構成されている。以下、キャリア(k、n)について説明する。遅延器301は、パイロットキャリアレベル算出器107からパイロットキャリアの電力Pkを入力し、平均電力算出器302及び閾値算出器303における平均電力算出に要する処理時間分の遅延を発生させ、遅延させたパイロットキャリアの電力PDLY(k、n)を閾値判定器304に出力する。平均電力算出器302は、パイロットキャリアレベル算出器107からパイロットキャリアの電力Pkを入力し、1シンボルのパイロットキャリアの平均電を算出し、閾値算出器303に出力する。平均電力は、例えば、数式3の演算で算出することができる。
Next, the configuration of pilot
閾値算出器303は平均電力から閾値Pthrを算出し、閾値判定器304に出力する。閾値Pthrは、例えば、数式4の演算で算出することができる。
The
閾値判定器304はパイロットキャリアの電力PDLY(k、n)と閾値Pthrとの比較を行い、比較結果であるPresultをパイロットキャリア置換部110に出力する。閾値比較結果Presultは、例えば、数式5で算出することができる。
The
次に、パイロットキャリアレベル変動検出部109の構成を図4に示す。また、パイロットキャリアの変動量ΔP(k、n)の算出を図5に示す。図4に示すようにパイロットキャリアレベル変動検出部109は、1シンボル遅延メモリ401、減算器402、絶対値算出器403、閾値格納レジスタ404、及び閾値判定器405から構成されている。1シンボル遅延メモリ401は、パイロットキャリアレベル算出器107から図14に示すキャリア番号k、OFDMシンボル番号がnのパイロットキャリアの電力Pk(以下、電力P(k、n)という)を入力し、1シンボル分遅延させ、減算器402にパイロットキャリア電力P(k、n−1)を出力する。減算器402は、1シンボル遅延メモリ401からパイロットキャリア電力P(k、n−1)と、パイロットキャリアレベル算出器107からパイロットキャリア電力P(k、n)を入力する。そして減算器402は、図5に示すように1シンボル前のパイロットキャリア電力P(k、n−1)とパイロットキャリア電力P(k、n)の減算によりパイロットキャリア変動量ΔP(k、n)を算出し、パイロットキャリア変動量ΔP(k、n)を絶対値算出器403に出力する。絶対値算出器403は、減算器402から入力したパイロットキャリア変動量ΔP(k、n)の絶対値|ΔP(k、n)|をとり、パイロットキャリア変動量の|ΔP(k、n)|を閾値判定器405に出力する。閾値格納レジスタ404は、大きな変動とみなす変動量の閾値を格納し、閾値判定器405に出力する。閾値判定器405は、絶対値算出器403から入力したパイロットキャリア変動量|ΔP(k、n)|と閾値格納レジスタ404から入力した変動量の閾値とを比較し、比較結果をパイロットキャリア置換部110に出力する。比較結果DETVARIは、例えば、数式6で算出することができる。つまり、|ΔP(k、n)|がΔPTHRより大きければ比較結果DETVARIに「1」を設定し、|ΔP(k、n)|がΔPTHR以下であれば比較結果DETVARIに「0」を設定し、比較結果DETVARIをパイロットキャリア置換部110に出力する。
Next, the configuration of pilot carrier level
次に、パイロットキャリア置換部110の構成を図6に示す。また、パイロットキャリアの置換が必要な変動例を図7に、パイロットキャリアの置換が必要ない変動例を図8に示す。図6に示すようにパイロットキャリア置換部110は、遅延器501、置換パイロットキャリア生成部502、置換判定器503、及び信号選択器504から構成されている。遅延器501は、遅延器106からパイロットキャリア(以下、パイロットキャリアP(k、n)とする)を入力すると、置換パイロットキャリア生成部502で要する処理時間分遅延させたパイロットキャリア(以下、遅延パイロットキャリアPDLY(k、n)とする)を信号選択器504に出力する。置換パイロットキャリア生成部502は、遅延器106からパイロットキャリアP(k、n)を入力すると、置換パイロットキャリアの生成を行い、生成した置換パイロットキャリア(以下、置換パイロットキャリアP'(k、n)とする)を信号選択器504に出力する。置換パイロットキャリア生成部502の詳細については、後述する。
Next, the configuration of pilot
置換判定器503は、パイロットキャリアレベル判定器108から比較結果Presultを入力し、またパイロットキャリアレベル変動検出部109から比較結果DETVARIを入力すると、比較結果Presultと比較結果DETVARIに基づいてパイロットキャリアを置換する必要が有るか否かの判定を行い、判定結果である置換判定信号を信号選択器504に出力する。例えば、図7に示すようにパイロットキャリアP(k、n)が閾値Pthr以下であり、かつ隣り合うパイロットキャリアの変動量ΔP(k、n)と変動量ΔP(k、n+1)の両方が変動量の閾値ΔPTHRより大きいきいときには、置換判定器503は、P(k、n)の受信レベルは瞬時の低下であると判定する。このようなときは、置換判定器503は、パイロットキャリアの置換が必要であると判断し、置換判定信号にパイロットキャリアの置換が必要である「有効」を設定し、信号選択器504に出力する。また、例えば、図8に示すようにパイロットキャリアP(k、n)が閾値Pthr以下であるが、隣り合うパイロットキャリアの変動量ΔP(k、n−1)と変動量ΔP(k、n)のいずれか一方のみが変動量の閾値ΔPTHRより大きいときには、置換判定器503はP(k、n)の受信レベルは瞬時の低下でないと判定する。このようなときには、置換判定器503は、パイロットキャリアの置換は必要でないと判断し、置換判定信号にパイロットキャリアの置換は必要ない「無効」を設定し、信号選択器504に出力する。
When the comparison result P result is input from the pilot carrier
信号選択器504は、置換判定信号に「有効」が設定されているときには置換パイロットキャリア生成部502から出力される置換パイロットキャリアP'(k、n)を選択する。また、信号選択器504は、置換判定信号に「無効」が設定されているときには遅延器501から出力される遅延パイロットキャリアPDLY(k、n)を選択する。次に、信号選択器504は、選択したパイロットキャリア(以下、選択パイロットキャリアP'sc(k、n)とする)をチャネル推定部111に出力する。
The
次に、置換パイロットキャリア生成部502の構成を図9に示す。置換パイロットキャリア生成部502は、時間軸補間・補外算出部601、周波数軸補間・補外算出部602、減算器603、乗算器604、乗算器605、及び加算器606から構成されている。時間軸補間・補外算出部601は、図14に示すOFDMシンボルにおいて時間的に前後しているパイロットキャリアP(k、n−1)とパイロットキャリアP(k、n+1)を用いて置換パイロットキャリアP't(k、n)を算出し、算出した置換パイロットキャリアを乗算器604に出力する。時間軸補間・補外算出部601の詳細については、後述する。周波数軸補間・補外算出部602は、図14に示すキャリアにおいて周波数的に前後しているパイロットキャリアP(k、n−1)とパイロットキャリアP(k、n+1)を用いて置換パイロットキャリアを算出し、算出した置換パイロットキャリアP'f(k、n)を乗算器605に出力する。周波数軸補間・補外算出部602の詳細については、後述する。減算器603は、係数である「1」と「μf」の減算を行い、乗算器604に出力する。「μf」は周波数軸での補外・補間で算出された置換パイロットキャリアに対する重み付けの係数であり、0≦μf≦1の範囲である。乗算器604は、時間軸補間・補外算出部601から出力される置換パイロットキャリアP't(k、n)と減算器603から出力される係数「1−μf」を乗じて、加算器606に出力する。乗算器605は、周波数軸補間・補外算出部602から出力される置換パイロットキャリアP'f(k、n)と係数「μf」を乗じて、加算器606に出力する。加算器606は、乗算器604から出力される置換パイロットキャリアP't(k、n)と係数「1−μf」を乗じた値と、乗算器605から出力される置換パイロットキャリアP'f(k、n)と係数「μf」を乗じた値とを加算した置換パイロットキャリアP'(k、n)を、信号選択器504に出力する。
Next, the configuration of replacement pilot
次に、時間軸補間・補外算出部601の構成を図10に示す。時間軸補間・補外算出部601は、1シンボル遅延メモリ701、1シンボル遅延メモリ702、1シンボル遅延メモリ703、1シンボル遅延メモリ704、及び平均算出器705から構成されている。時間軸補間・補外算出部601には、パイロットキャリアP(k、n)〜パイロットキャリアP(k、n+2)が遅延器106から入力されるとする。入力されたパイロットキャリアP(k、n+2)は、1シンボル遅延メモリ701と平均算出器705に出力される。1シンボル遅延メモリ701は、パイロットキャリアP(k、n+2)を入力すると、パイロットキャリアP(k、n+2)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n+1)を、1シンボル遅延メモリ702と平均算出器705に出力する。1シンボル遅延メモリ702は、1シンボル遅延メモリ701から出力されたパイロットキャリアP(k、n+1)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n)を、1シンボル遅延メモリ703に出力する。1シンボル遅延メモリ703は、1シンボル遅延メモリ702から出力されたパイロットキャリアP(k、n)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n−1)を、平均算出器705と1シンボル遅延メモリ704に出力する。1シンボル遅延メモリ704は、1シンボル遅延メモリ703から出力されたパイロットキャリアP(k、n−1)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n−2)を、平均算出器705に出力する。平均算出器705は、パイロットキャリアP(k、n+2)、パイロットキャリアP(k、n+1)、パイロットキャリアP(k、n−1)、及びパイロットキャリアP(k、n−2)の加算平均または重み付け平均の演算を行い、算出したパイロットキャリアを平均パイロットキャリアP't(k、n)として乗算器604に出力する。
Next, the configuration of the time axis interpolation /
時間軸補間・補外算出部601の変形例として、時間軸補間・補外算出部601aの構成を図11に示す。時間軸補間・補外算出部601aは、長い遅延ができない無線通信装置の場合に用いられる構成である。時間軸補間・補外算出部601aは、1シンボル遅延メモリ703、1シンボル遅延メモリ704、及び平均算出器705から構成されている。図11の時間軸補間・補外算出部601aでは、遅延器106からパイロットキャリアP(k、n)が出力されるとしている。1シンボル遅延メモリ703は、遅延器106から出力されたパイロットキャリアP(k、n)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n−1)を、1シンボル遅延メモリ704と平均算出器705に出力する。1シンボル遅延メモリ704は、1シンボル遅延メモリ703から出力されたパイロットキャリアP(k、n−1)を1シンボル遅延させたパイロットキャリアP(k、n−2)を、平均算出器705に出力する。平均算出器705は、パイロットキャリアP(k、n−1)、及びパイロットキャリアP(k、n−2)の加算平均または重み付け平均の演算を行い、算出したパイロットキャリアを平均パイロットキャリアP't(k、n)として乗算器604に出力する。このような時間軸補間・補外算出部601aを用いることで、過去のパイロットキャリアのみで平均を求めることも可能である。
As a modification of the time axis interpolation /
次に、周波数軸補間・補外算出部602の構成を図12に示す。周波数軸補間・補外算出部602は、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ801、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ802、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ803、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ804、及び平均算出器805から構成されている。周波数軸補間・補外算出部602には、パイロットキャリアP(k、n)〜パイロットキャリアP(k、n+2)が遅延器106から入力されるとする。入力されたパイロットキャリアP(k、n+2)は1パイロットキャリア間隔遅延メモリ801と平均算出器805に出力される。1パイロットキャリア間隔遅延メモリ801は、パイロットキャリアP(k、n+2)を入力すると、パイロットキャリアP(k、n+2)を1パイロットキャリア間隔遅延させたパイロットキャリアP(k、n+1)を、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ802と平均算出器805に出力する。1パイロットキャリア間隔遅延メモリ802は、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ801から出力されたパイロットキャリアP(k、n+1)を1パイロットキャリア間隔遅延させたパイロットキャリアP(k、n)を、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ803に出力する。1パイロットキャリア間隔遅延メモリ803は、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ802から出力されたパイロットキャリアP(k、n)を1パイロットキャリア間隔遅延させたパイロットキャリアP(k、n−1)を、平均算出器805と1パイロットキャリア間隔遅延メモリ804に出力する。1パイロットキャリア間隔遅延メモリ804は、1パイロットキャリア間隔遅延メモリ803から出力されたパイロットキャリアP(k、n−1)を1パイロットキャリア間隔遅延させたパイロットキャリアP(k、n−2)を、平均算出器805に出力する。平均算出器805は、パイロットキャリアP(k、n+2)、パイロットキャリアP(k、n+1)、パイロットキャリアP(k、n−1)、及びパイロットキャリアP(k、n−2)の加算平均または重み付け平均の演算を行い、算出したパイロットキャリアを平均パイロットキャリアP'f(k、n)として乗算器605に出力する。
Next, the configuration of the frequency axis interpolation /
次に、本発明の実施形態に係るパイロットキャリアの受信レベルが瞬時に低下した場合におけるパイロットキャリアの置換を図13に示す。パイロットキャリアの受信レベルが図13の(1)、(2)、(3)の順に検出され、また(2)のパイロットキャリアはパイロットキャリアの受信レベルが瞬時に低下し、パイロットキャリア有効閾値以下となっている。しかし、本発明においては、受信レベルが瞬時に低下した(2)のパイロットキャリアは(2)'に置換されるため、この置換されたパイロットキャリア(2)'を用いてチャネル推定を行うと、図13に示すように本来のチャネル(ア)に対してチャネル推定(イ)となる。この結果、パイロットキャリア周辺のチャネル特性の推定誤差(ウ)が大きくならないので、受信信号の等化を行ったときにパイロットキャリア周辺のデータキャリアの劣化を抑制することができる。 Next, FIG. 13 shows pilot carrier replacement when the reception level of the pilot carrier according to the embodiment of the present invention decreases instantaneously. The reception level of the pilot carrier is detected in the order of (1), (2), and (3) in FIG. 13, and the pilot carrier reception level of the pilot carrier in (2) decreases instantaneously, and is below the pilot carrier effective threshold. It has become. However, in the present invention, since the pilot carrier of (2) whose reception level is instantaneously reduced is replaced with (2) ′, when channel estimation is performed using this replaced pilot carrier (2) ′, As shown in FIG. 13, channel estimation (A) is performed for the original channel (A). As a result, the estimation error (c) of the channel characteristics around the pilot carrier does not increase, so that it is possible to suppress the deterioration of the data carrier around the pilot carrier when the received signal is equalized.
なお、本実施形態において、置換パイロットキャリアは時間的に前後のパイロットキャリアから生成したパイロットキャリアと、周波数軸上で周波数の大小順が前後のパイロットキャリアから生成したパイロットキャリアとを合成して生成したが、これに限定されない。つまり、時間的に前後のパイロットキャリアから生成したパイロットキャリア、または周波数軸上で周波数の大小順が前後のパイロットキャリアから生成したパイロットキャリアのいずれかに置換することも可能である。また、本実施形態において、パイロットキャリアP(k、n)について説明したが、パイロットキャリアP(k−1、n)やパイロットキャリアP(k+1、n)についても同様に受信レベルが瞬時に低下したときには、このパイロットキャリアを補間・補外したパイロットキャリアに置換することが可能である。 In this embodiment, the replacement pilot carrier is generated by synthesizing a pilot carrier generated from temporally preceding and following pilot carriers and a pilot carrier generated from pilot carriers whose frequency is in order of frequency on the frequency axis. However, it is not limited to this. That is, it is possible to replace the pilot carrier generated from the pilot carriers before and after in time or the pilot carrier generated from the pilot carriers before and after the frequency in order of frequency on the frequency axis. Further, in the present embodiment, the pilot carrier P (k, n) has been described. However, the reception level of the pilot carrier P (k-1, n) and the pilot carrier P (k + 1, n) also instantaneously decreased. In some cases, this pilot carrier can be replaced with an interpolated / extrapolated pilot carrier.
本発明によれば、パイロットキャリアの受信レベルが瞬時に低下したときに、このパイロットキャリアを置換することで、無線通信装置のチャネル特性の推定誤差が減少され、データキャリアの信号品質を向上させることができる。 According to the present invention, when the reception level of the pilot carrier is instantaneously reduced, the pilot carrier is replaced, so that the estimation error of the channel characteristic of the radio communication apparatus is reduced and the signal quality of the data carrier is improved. Can do.
以上、具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by specific embodiment, it cannot be overemphasized that the said embodiment is an illustration of this invention and is not limited to this embodiment.
以上をまとめると、本発明は次のような特徴を有する。
(1) 本発明の無線通信装置は、直交周波数分割多重方式のサブキャリアに含まれ振幅と位相が既知であるパイロットキャリアによりチャネル特性を推定する無線通信装置において、前記パイロットキャリアの電力と電力閾値を比較し判定するパイロットキャリアレベル判定手段と、前記パイロットキャリアの時間軸方向の瞬時の変動を検出するパイロットキャリア変動検出手段と、前記パイロットキャリアを時間軸または周波数軸の少なくともいずれかの方向に補間または補外して置換パイロットキャリアを生成する置換パイロットキャリア生成手段とを備え、前記パイロットキャリアレベル判定手段により前記パイロットキャリアの電力が前記電力閾値以下であると判定され、かつ前記パイロットキャリア変動検出手段により前記パイロットキャリアに瞬時の変動が検出されたときに、前記パイロットキャリアを前記置換パイロットキャリアに置き換えることを特徴としている。
(2) (1)の本発明の無線通信装置は、周波数軸方向に配置された複数の前記パイロットキャリアの平均電力を算出するパイロットキャリア平均電力算出手段を備え、前記電力閾値は前記パイロットキャリアの平均電力から算出されることを特徴としている。
(3) (1)または(2)の本発明の無線通信装置の前記パイロット変動検出手段は、前記時間軸において隣接する前記パイロットキャとの変動量を算出し、前記パイロットキャリアの前記変動量が変動量閾値より大きいときに前記パイロットキャリアに瞬時の変動が検出されたと判定することを特徴としている。
(4) (1)から(3)のいずれかの本発明の無線通信装置の前記置換パイロットキャリア生成手段は、前記置換パイロットキャリアを前記時間軸の時間的に前後の関係にある前記パイロットキャリアから生成することを特徴としている。
(5) (1)から(3)のいずれかの本発明の無線通信装置の前記置換パイロットキャリア生成手段は、前記置換パイロットキャリアを前記周波数軸上で周波数の大小順が前後の前記パイロットキャリアから生成することを特徴としている。
(6) (1)から(3)のいずれかの本発明の無線通信装置の前記置換パイロットキャリア生成手段は、前記時間軸の時間的に前後の前記パイロットキャリアから生成した時間軸置換パイロットキャリアと、前記周波数軸上で周波数の大小順が前後の関係にある前記パイロットキャリアから生成した周波数軸置換パイロットキャリアとを合成して前記置換パイロットキャリアを生成することを特徴としている。
(7) 本発明の無線通信装置のパイロットキャリア置換方法は、直交周波数分割多重方式のサブキャリアに含まれ振幅と位相が既知であるパイロットキャリアによりチャネル特性を推定する無線通信装置において、前記パイロットキャリアの電力と電力閾値を比較し判定するパイロットキャリアレベル判定工程と、前記パイロットキャリアの時間軸方向の瞬時の変動を検出するパイロットキャリア変動検出工程と、前記パイロットキャリアを時間軸または周波数軸の少なくともいずれかの方向に補間または補外して置換パイロットキャリアを生成する置換パイロットキャリア生成工程とを備え、前記パイロットキャリアレベル判定工程により前記パイロットキャリアの電力が前記電力閾値以下であると判定され、かつ前記パイロットキャリア変動検出工程により前記パイロットキャリアに瞬時の変動が検出されたときに、前記パイロットキャリアを前記置換パイロットキャリアに置き換えることを特徴としている。
In summary, the present invention has the following characteristics.
(1) A radio communication apparatus according to the present invention is a radio communication apparatus that estimates channel characteristics from a pilot carrier that is included in subcarriers of an orthogonal frequency division multiplexing system and whose amplitude and phase are known. Pilot carrier level determining means for comparing and determining, pilot carrier fluctuation detecting means for detecting instantaneous fluctuation of the pilot carrier in the time axis direction, and interpolating the pilot carrier in at least one of the time axis and the frequency axis Or replacement pilot carrier generation means for generating a replacement pilot carrier by extrapolation, wherein the pilot carrier level determination means determines that the power of the pilot carrier is less than or equal to the power threshold, and the pilot carrier fluctuation detection means The pilot When the instantaneous variation is detected in the carrier, it is characterized by replacing the pilot carrier in the substituted pilot carrier.
(2) The radio communication device of the present invention of (1) includes pilot carrier average power calculation means for calculating average power of a plurality of pilot carriers arranged in the frequency axis direction, and the power threshold value of the pilot carrier It is calculated from the average power.
(3) The pilot fluctuation detecting means of the wireless communication apparatus according to the present invention of (1) or (2) calculates a fluctuation amount with the pilot carrier adjacent in the time axis, and the fluctuation amount of the pilot carrier is calculated. It is characterized in that it is determined that an instantaneous fluctuation is detected in the pilot carrier when the fluctuation amount threshold value is larger.
(4) The replacement pilot carrier generation means of the radio communication apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the replacement pilot carrier is extracted from the pilot carrier that is in a temporal relationship with respect to the time axis. It is characterized by generating.
(5) The replacement pilot carrier generation means of the wireless communication apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the replacement pilot carrier is extracted from the pilot carrier whose frequency is in order of frequency on the frequency axis. It is characterized by generating.
(6) The replacement pilot carrier generation means of the wireless communication apparatus according to any one of (1) to (3) includes a time axis replacement pilot carrier generated from the pilot carriers before and after the time axis. The replacement pilot carrier is generated by synthesizing with a frequency axis replacement pilot carrier generated from the pilot carrier in which the order of frequency in the frequency axis has a front-rear relationship.
(7) A pilot carrier replacement method for a radio communication apparatus according to the present invention is a radio communication apparatus that estimates channel characteristics using a pilot carrier that is included in subcarriers of an orthogonal frequency division multiplexing system and whose amplitude and phase are known. A pilot carrier level determination step for comparing and determining the power of the pilot carrier and a power threshold, a pilot carrier variation detection step for detecting instantaneous variation of the pilot carrier in the time axis direction, and at least one of the time axis and the frequency axis for the pilot carrier A replacement pilot carrier generation step of generating a replacement pilot carrier by interpolation or extrapolation in any direction, wherein the pilot carrier level determination step determines that the power of the pilot carrier is less than or equal to the power threshold, and the pilot Career change When the instantaneous variation is detected in the pilot carrier by detection step it is characterized by replacing the pilot carrier in the substituted pilot carrier.
本発明は、無線通信装置に好適であるが、チャネル推定を行う機器一般に適用可能である。 The present invention is suitable for a wireless communication apparatus, but can be applied to general devices that perform channel estimation.
10・・・・・・OFDMフレーム構成
100・・・・・受信部
101・・・・・A/Dコンバータ
102・・・・・同期検出器
103・・・・・FFT開始位置設定器
104・・・・・FFT演算器
105・・・・・パイロットキャリア抽出・符号再生部
106・・・・・遅延器
107・・・・・パイロットキャリアレベル算出器
108・・・・・パイロットキャリアレベル判定器
109・・・・・パイロットキャリアレベル変動検出部
110・・・・・パイロットキャリア置換部
111・・・・・チャネル推定部
112・・・・・遅延器
113・・・・・チャネル等化部
114・・・・・復調部
201・・・・・パイロットキャリア配置位置情報格納メモリ
202・・・・・パイロット抽出器
203・・・・・パイロット符号パターン格納メモリ
204・・・・・パイロット符号再生器
301・・・・・遅延器
302・・・・・平均電力算出器
303・・・・・閾値算出器
304・・・・・閾値判定器
401・・・・・1シンボル遅延メモリ
402・・・・・減算器
403・・・・・絶対値算出器
404・・・・・閾値格納レジスタ
405・・・・・閾値判定器
501・・・・・遅延器
502・・・・・置換パイロットキャリア生成部
503・・・・・置換判定器
504・・・・・信号選択器
601・・・・・時間軸補間・補外算出部
601a・・・・時間軸補間・補外算出部
602・・・・・周波数軸補間・補外算出部
603・・・・・減算器
604・・・・・乗算器
605・・・・・乗算器
606・・・・・加算器
701・・・・・1シンボル遅延メモリ
702・・・・・1シンボル遅延メモリ
703・・・・・1シンボル遅延メモリ
704・・・・・1シンボル遅延メモリ
705・・・・・平均算出器
801・・・・・1パイロットキャリア間隔遅延メモリ
802・・・・・1パイロットキャリア間隔遅延メモリ
803・・・・・1パイロットキャリア間隔遅延メモリ
804・・・・・1パイロットキャリア間隔遅延メモリ
805・・・・・平均算出器
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記パイロットキャリアの電力と電力閾値を比較し判定するパイロットキャリアレベル判定手段と、
前記パイロットキャリアの時間軸方向の瞬時の変動を検出するパイロットキャリア変動検出手段と、
前記パイロットキャリアを時間軸または周波数軸の少なくともいずれかの方向に補間または補外して置換パイロットキャリアを生成する置換パイロットキャリア生成手段とを備え、
前記パイロットキャリアレベル判定手段により前記パイロットキャリアの電力が前記電力閾値以下であると判定され、かつ前記パイロットキャリア変動検出手段により前記パイロットキャリアに瞬時の変動が検出されたときに、前記パイロットキャリアを前記置換パイロットキャリアに置き換えることを特徴とする無線通信装置。 In a radio communication apparatus that estimates channel characteristics using pilot carriers that are included in subcarriers of an orthogonal frequency division multiplexing scheme and whose amplitude and phase are known,
Pilot carrier level determination means for comparing and determining the power of the pilot carrier and a power threshold;
Pilot carrier fluctuation detecting means for detecting instantaneous fluctuation of the pilot carrier in the time axis direction;
Replacement pilot carrier generation means for generating a replacement pilot carrier by interpolating or extrapolating the pilot carrier in at least one of the time axis and frequency axis directions;
When the pilot carrier level determining means determines that the pilot carrier power is less than or equal to the power threshold, and the pilot carrier fluctuation detecting means detects an instantaneous fluctuation in the pilot carrier, the pilot carrier is A wireless communication apparatus that is replaced with a replacement pilot carrier.
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