JP2013046137A - Receiving device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate per-carrier likelihood using noise power averaged in frequency direction by nullifying symbol differential power before and after the FFT section updating without using phase rotation correction processing.SOLUTION: A setting unit 102 sets an FFT start position in an arithmetic unit 103 or updates the set position in it and outputs information on a position update notification. The arithmetic unit 103 converts a reception time signal into a frequency signal, and an extraction unit 104 extracts a pilot carrier from the frequency signal. A power calculation unit 106 (204) calculates a differential power of the pilot carrier. A determination unit 106 (206) determines whether the differential power is valid by using the information on a position update notification. A frequency direction averaging unit 107 calculates an average of valid differential power and makes it to be average noise power. Furthermore, an estimation unit 105 performs frequency interpolation on the pilot carrier to estimate transmission line characteristics. An equalization unit 108 calculates an equalization signal by using the transmission line characteristics and the reception frequency signal. A likelihood calculation unit 109 calculates likelihood by using the equalization signal, the transmission line characteristics, and the average noise power.

Description

本発明は、送信装置にてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調された信号を受信して復調処理および復号処理を行う受信装置に関する。   The present invention relates to a receiving apparatus that receives a signal modulated by OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) by a transmitting apparatus and performs demodulation processing and decoding processing.

その直交性によりFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換アルゴリズムを利用したOFDM方式は、有線であると無線であるとを問わず、広く情報通信のデジタル変復調方式として用いられている。   Due to the orthogonality, an OFDM system using an FFT (Fast Fourier Transform: Fast Fourier Transform algorithm) is widely used as a digital modulation / demodulation system for information communication regardless of whether it is wired or wireless.

そして、OFDM方式において、雑音電力の算出は、一般に、受信装置での受信時間信号のガードインターバル区間の差分やFFT等により変換された受信周波数信号の既知信号の理想値との差分を用いることが知られている。
また、受信装置の復調処理および復号処理、誤り訂正処理などには、受信信号と雑音電力から尤度を算出して、それを与えることがある。
In the OFDM method, the noise power is generally calculated by using a difference between the guard interval interval of the reception time signal at the reception device and the difference between the ideal value of the known signal of the reception frequency signal converted by FFT or the like. Are known.
In addition, in the demodulation processing, decoding processing, error correction processing, and the like of the receiving apparatus, likelihood may be calculated from the received signal and noise power and given.

特許文献1には、ゼロアウトされパイロット送信用に使用されていない少なくとも1つのパイロット・サブバンドによる雑音及び推定誤差の推定値を導き出して、前記雑音及び推定誤差の前記推定値を使用して、ログ尤度比(LLR)を計算する少なくとも1つのプロセッサと、前記少なくとも1つのプロセッサと結合されたメモリと、を備えた通信システムに適用される装置が記載されている。   Patent Document 1 derives an estimate of noise and estimation error due to at least one pilot subband that is zeroed out and not used for pilot transmission, and uses the estimate of noise and estimation error to log An apparatus is described that applies to a communication system that includes at least one processor that calculates a likelihood ratio (LLR) and a memory coupled to the at least one processor.

特許文献2には、OFDM信号を送信する無線送信装置から該OFDM信号を受信する受信手段と、前記受信したOFDM信号の伝搬路応答を推定する推定手段と、前記受信したOFDM信号を周波数領域の信号に変換するフーリエ変換器と、前記変換されたOFDM信号を対象として周波数領域の中心周波数を軸として対称な位置にある2つのサブキャリアの受信信号を結合する結合手段と、前記推定された伝搬路応答に基づいて、前記2つのサブキャリアで送信された信号の各ビットの尤度を計算する計算手段と、複数の前記尤度のうち、前記2つのサブキャリアの帯域の両端から帯域の中心に向かって少なくとも1つ以上のサブキャリア番号に対応する尤度に1未満の重み係数を乗算する乗算手段と、を具備する無線受信装置が記載されている。   Patent Document 2 discloses a receiving unit that receives an OFDM signal from a wireless transmission device that transmits the OFDM signal, an estimation unit that estimates a propagation path response of the received OFDM signal, and the received OFDM signal in a frequency domain. A Fourier transformer for converting the signal into a signal; a coupling means for combining the received signals of two subcarriers at symmetrical positions around the center frequency of the frequency domain for the converted OFDM signal; and the estimated propagation Calculating means for calculating the likelihood of each bit of the signal transmitted on the two subcarriers based on the path response; and a center of the band from both ends of the band of the two subcarriers of the plurality of likelihoods And a multiplying means for multiplying the likelihood corresponding to at least one or more subcarrier numbers by a weighting factor of less than one. To have.

特許文献3には、単数又は複数のアンテナに受信された直交周波数分割多重された信号から現時点以前の符号間干渉成分を取り除く第1適応等化処理と、現時点のキャリア間干渉又は現時点以降の符号間干渉成分を取り除く第2適応等化処理と、前記第1及び第2適応等化処理によって等化された信号を処理する信号検出処理と、誤り訂正復号する誤り訂正復号処理と、前記第1及び第2適応等化処理で用いられるチャネル応答を推定するチャネル推定処理とから構成されるOFDM(直交周波数分割多重)適応等化受信方式が記載されている。   Patent Document 3 discloses a first adaptive equalization process for removing an inter-symbol interference component before and after the present time from signals orthogonally frequency-division multiplexed received by one or a plurality of antennas, inter-carrier interference at the present time, Second adaptive equalization processing for removing inter-interference components, signal detection processing for processing signals equalized by the first and second adaptive equalization processing, error correction decoding processing for error correction decoding, and the first And an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adaptive equalization receiving system composed of a channel estimation process for estimating a channel response used in the second adaptive equalization process.

特許文献4には、参照信号として、空間多重されたパイロットサブキャリア信号を生成する参照信号生成手段と、マルチキャリア変調された受信信号から、空間多重されたパイロットサブキャリア信号を抽出する空間多重パイロットサブキャリア抽出手段と、前記参照信号生成手段により得られた参照信号と、前記空間多重パイロットサブキャリア抽出手段により得られた空間多重されたパイロットサブキャリア信号とを比較することで受信信号の位相誤差を検出し当該位相誤差を補償する位相補償手段と、を具備する無線通信装置が記載されている。   Patent Document 4 discloses, as a reference signal, a reference signal generation unit that generates a spatially multiplexed pilot subcarrier signal, and a spatially multiplexed pilot that extracts a spatially multiplexed pilot subcarrier signal from a multicarrier modulated reception signal. The phase error of the received signal by comparing the reference signal obtained by the subcarrier extracting means, the reference signal generating means, and the spatially multiplexed pilot subcarrier signal obtained by the spatially multiplexed pilot subcarrier extracting means And a phase compensation means for compensating for the phase error is described.

特許文献5には、送信信号の判定結果、伝搬チャネルの推定結果、及び前記受信信号を基に、前記送信信号に対する誤差を推定する機能と、推定した誤差に基づいて重み付けられた、前記送信信号に対する尤度情報を用いて、誤り訂正復号処理を行う機能と、を有する、空間多重伝送された送信信号を受信する無線通信装置が記載されている。   Patent Document 5 discloses a transmission signal determination function, a propagation channel estimation result, and a function for estimating an error with respect to the transmission signal based on the received signal, and the transmission signal weighted based on the estimated error. There is described a wireless communication apparatus that receives a spatially multiplexed transmission signal having a function of performing error correction decoding processing using likelihood information for.

特許文献6には、送信されたOFDM信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された受信信号をOFDM復調するOFDM復調手段と、前記OFDM復調手段により復調されたOFDM復調信号の信号強度を算出する重み係数算出手段と、前記OFDM復調信号から誤り検出反復復号を行うための尤度情報を生成する尤度生成手段と、前記重み係数算出手段における算出値を基に前記尤度情報を変更する尤度変更手段と、前記尤度変更手段により変更された尤度情報が前記誤り訂正復号単位分溜まるまで保持するバッファと、前記バッファに保持された尤度情報を用いて誤り訂正反復復号を行う誤り訂正反復復号手段を備える受信装置が記載されている。   Patent Document 6 discloses receiving means for receiving a transmitted OFDM signal, OFDM demodulating means for OFDM demodulating the received signal received by the receiving means, and signal strength of the OFDM demodulated signal demodulated by the OFDM demodulating means. A weight coefficient calculating means for calculating the likelihood information, likelihood generating means for generating likelihood information for performing error detection iterative decoding from the OFDM demodulated signal, and the likelihood information based on the calculated value in the weight coefficient calculating means. Likelihood changing means for changing, a buffer for holding until the likelihood information changed by the likelihood changing means is accumulated for the error correction decoding unit, and error correction iterative decoding using the likelihood information held in the buffer A receiving apparatus including error correction iterative decoding means for performing is described.

特表2008−516563号公報Special table 2008-516563 特開2008−17144号公報JP 2008-17144 A 特開2004−221702号公報JP 2004-211702 A 特開2007−208967号公報JP 2007-208967 A 特開2007−336532号公報JP 2007-336532 A 特開2008−10987号公報JP 2008-10987 A

受信装置において、復調処理、復号処理および誤り訂正処理の性能を高めるために、サブキャリア毎の尤度算出が必要となる。
このサブキャリア毎の尤度算出には、送受信間の伝送路の特性、雑音電力の情報を参考とすることができる。
伝送路の状態は、例えば、プリアンブル信号やパイロット信号のような受信信号に含まれる既知信号から推定することができる。
In order to improve the performance of demodulation processing, decoding processing, and error correction processing in the receiving apparatus, it is necessary to calculate likelihood for each subcarrier.
In calculating the likelihood for each subcarrier, it is possible to refer to the characteristics of the transmission path between transmission and reception and noise power information.
The state of the transmission path can be estimated from a known signal included in a received signal such as a preamble signal or a pilot signal, for example.

また、受信周波数信号の既知信号の理想値との差分を用いる場合は、その差分を正しく求めるため、前段に位相回転補正等の処理が必要となる。
代替策として、ある固定のFFT窓が設けられていれば、受信周波数信号の既知信号の1シンボル差分を用いることにより、雑音電力を算出することができる。なお、算出の原理・詳細については後述する。
In addition, when using the difference between the reception signal and the ideal value of the known signal, processing such as phase rotation correction is required in the previous stage in order to obtain the difference correctly.
As an alternative, if a fixed FFT window is provided, the noise power can be calculated by using a one-symbol difference of a known signal of the received frequency signal. The calculation principle and details will be described later.

しかしながら、受信信号に含まれる既知信号の時間方向の差分を算出する場合、周波数信号に変換するための時間信号を与えるFFT区間が、時変動に追従するため更新することにより周波数信号の回転量が変化する。
このため、このFFT区間更新前後の既知信号の時間方向差分を用いても両者の位相回転量が異なるため正しい雑音電力を算出することができないという課題がある。
However, when calculating the difference in the time direction of the known signal included in the received signal, the FFT interval that gives the time signal for conversion to the frequency signal is updated to follow the time variation, so that the amount of rotation of the frequency signal is increased. Change.
For this reason, even if the time direction difference of the known signal before and after the update of the FFT interval is used, there is a problem that correct noise power cannot be calculated because the phase rotation amounts of the two differ.

また、FFT演算後に位相回転補正処理を加えれば、FFT区間更新前後のシンボルも用いることができるが、位相回転補正処理は回路規模が大きくなるという課題がある。
また、パイロットキャリアから算出された伝送路特性を用いて等化を行う場合、マルチパス等のフェージングにより電力が落ちたサブキャリアの箇所は雑音電力も持ち上がってしまうため、等化後の当該サブキャリアのS/Nは低下するという課題がある。
Further, if a phase rotation correction process is added after the FFT calculation, symbols before and after the update of the FFT interval can be used, but the phase rotation correction process has a problem that the circuit scale becomes large.
In addition, when equalization is performed using transmission path characteristics calculated from pilot carriers, the subcarrier locations where power is reduced due to fading such as multipath also raises noise power. However, there is a problem that the S / N ratio decreases.

本発明は、回路規模の大きい位相回転補正処理を用いずに、上記課題を解決する受信装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a receiver that solves the above-described problems without using a phase rotation correction process with a large circuit scale.

本発明は、上記の課題を解決するために、入力時間信号に対するFFT区間更新検出を行い、その更新前後の既知信号の時間方向差分を無効とすることにより、伝送路特性と雑音電力の大きさを考慮した尤度を算出するものであり、回路規模の大きい位相回転補正処理を用いずに上記課題を解決する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention performs FFT interval update detection on an input time signal, and invalidates the time direction difference of the known signal before and after the update, thereby making it possible to reduce the transmission path characteristics and the magnitude of noise power. The above problem is solved without using a phase rotation correction process with a large circuit scale.

具体的には、本発明に係る受信装置は、OFDM変調された信号を受信して復調処理および復号処理を行う受信装置であって、FFT開始位置設定手段がFFT演算手段にFFT開始位置を設定又は位置更新し、また、当該設定又は更新した位置をFFT位置更新通知情報として出力し、FFT演算手段が受信時間信号に対してFFT演算を行なって周波数信号に変換する。そして、パイロットキャリア抽出手段がFFT演算手段で変換された受信周波数信号からパイロットキャリア信号を抽出し、電力算出手段が当該抽出されたパイロットキャリアの差分電力を算出し、判定手段が前記FFT位置更新通知情報を用いて当該差分電力の有効および無効の判定し、平均雑音電力算出手段が有効とされた当該差分電力の平均雑音電力を算出する。また、伝送路特性推定手段が前記抽出されたパイロットキャリアに対して周波数内挿を行うことにより伝送路特性を推定し、等化手段が当該伝送路特性と前記変換された受信周波数信号を用いて等化信号を算出する。そして、尤度算出手段が前記等化信号と前記伝送路特性と前記平均雑音電力を用いて尤度の算出を行う。   Specifically, the receiving apparatus according to the present invention is a receiving apparatus that receives an OFDM-modulated signal and performs demodulation processing and decoding processing, and the FFT start position setting unit sets the FFT start position in the FFT calculation unit. Alternatively, the position is updated, and the set or updated position is output as FFT position update notification information, and the FFT calculation means performs an FFT calculation on the reception time signal and converts it into a frequency signal. Then, the pilot carrier extraction means extracts the pilot carrier signal from the reception frequency signal converted by the FFT calculation means, the power calculation means calculates the differential power of the extracted pilot carrier, and the determination means notifies the FFT position update notification Information is used to determine whether the differential power is valid or invalid, and the average noise power of the differential power for which the average noise power calculation means is valid is calculated. Further, the transmission path characteristic estimation means estimates the transmission path characteristic by performing frequency interpolation on the extracted pilot carrier, and the equalization means uses the transmission path characteristic and the converted received frequency signal. An equalized signal is calculated. Then, likelihood calculating means calculates likelihood using the equalized signal, the transmission path characteristic, and the average noise power.

ここで、本発明における平均雑音電力算出手段は種々な態様を採用することができる。
例えば、平均雑音電力算出手段は、周波数方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出するものでもよく、或いは、周波数方向の平均演算と時間方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出するものでもよい。或いは、平均雑音電力算出手段は時間方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出し、当該平均雑音電力を周波数方向に内挿する周波数内挿手段を更に備える態様であってもよい。
Here, various modes can be adopted as the average noise power calculation means in the present invention.
For example, the average noise power calculation means may calculate the average noise power by performing an average calculation in the frequency direction, or calculate the average noise power by performing an average calculation in the frequency direction and an average calculation in the time direction. But you can. Alternatively, the average noise power calculation means may further include frequency interpolation means for calculating an average noise power by performing an average calculation in the time direction and interpolating the average noise power in the frequency direction.

本発明によると、時変動に追従するために更新するFFT区間の更新を検知し、更新前後の受信周波数信号の既知信号の差分を無効とすることで、位相回転補正処理がなくとも受信周波数信号に含まれる既知信号から雑音電力を算出することが可能となる。そして、受信周波数信号の既知信号を内挿補間した伝送路特性の推定結果と等化後の信号と雑音電力を用いてキャリア毎の尤度を算出することで、復調処理および復号処理、誤り訂正処理における品質を高めることができる。   According to the present invention, it is possible to detect the update of the FFT interval to be updated in order to follow the time variation and invalidate the difference between the known signals of the reception frequency signals before and after the update. It is possible to calculate noise power from a known signal included in. Then, the estimation result of the channel characteristic obtained by interpolating the known signal of the received frequency signal, the equalized signal, and the noise power are used to calculate the likelihood for each carrier, thereby performing the demodulation process, the decoding process, and the error correction. Quality in processing can be improved.

本発明の第一の実施例に係る受信装置の要部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the principal part of the receiver which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第一の実施例に係る1シンボル差分算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1 symbol difference calculation part which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第一の実施例に係る1シンボル差分算出部の置換を用いた処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the process using substitution of the 1 symbol difference calculation part which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第一の実施例に係る1シンボル差分算出部の平均を用いた処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the process using the average of the 1 symbol difference calculation part which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第一の実施例に係る差分電力有効/無効判定器の置換を用いた処理における真理値表である。It is a truth table in the process using replacement of the differential power valid / invalid determiner according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施例に係る差分電力有効/無効判定器の平均を用いた処理における真理値表である。It is a truth table in the process using the average of the differential power valid / invalid determiner according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例に係る受信装置の要部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the principal part of the receiver which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る1シンボル差分算出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1 symbol difference calculation part which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る1シンボル差分算出部の処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the process of the 1 symbol difference calculation part which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る差分電力有効/無効判定器の真理値表である。It is a truth table of the differential power valid / invalid determiner according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第三の実施例に係る受信装置の要部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the principal part of the receiver which concerns on the 3rd Example of this invention.

本発明に係る受信装置を、図に示す実施の形態に基づいて具体的に説明する。
〈第一の実施例〉
図1には、本発明の第一の実施例に係るOFDM信号の受信装置の構成を示す。
本実施例の受信装置は、ガードインターバル(GI)相関算出部101と、FFT窓開始位置設定部102と、FFT演算部103と、パイロットキャリア抽出部104と、周波数内挿部105と、1シンボル差分算出部106と、周波数方向平均部107と、等化部108と、尤度算出部109と、を備える。
A receiving apparatus according to the present invention will be specifically described based on the embodiment shown in the drawings.
<First Example>
FIG. 1 shows the configuration of an OFDM signal receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The receiving apparatus of this embodiment includes a guard interval (GI) correlation calculation unit 101, an FFT window start position setting unit 102, an FFT calculation unit 103, a pilot carrier extraction unit 104, a frequency interpolation unit 105, and one symbol. A difference calculation unit 106, a frequency direction averaging unit 107, an equalization unit 108, and a likelihood calculation unit 109 are provided.

ガードインターバル相関算出部101は、受信時間信号y(n,m)を有効シンボル長遅延させ、相関値COR(n,m)を算出し、FTT窓開始位置設定部102へ出力する。ここで、nはサンプル番号、mはシンボル番号である。   The guard interval correlation calculation unit 101 delays the reception time signal y (n, m) by an effective symbol length, calculates a correlation value COR (n, m), and outputs it to the FTT window start position setting unit 102. Here, n is a sample number and m is a symbol number.

FFT窓開始位置設定部102は、ガードインターバル相関算出部101の相関値COR(n,m)からFFT窓開始位置を設定又は更新し、設定又は更新した位置をFFT演算部103へ出力し、また、設定又は更新した位置を通知するためにフラグFLAGを1シンボル差分算出部106へ出力する。
このFFT窓開始位置は変動に追従するため、一定時間(シンボル)で更新する。
The FFT window start position setting unit 102 sets or updates the FFT window start position from the correlation value COR (n, m) of the guard interval correlation calculation unit 101, outputs the set or updated position to the FFT calculation unit 103, and The flag FLAG is output to the 1-symbol difference calculation unit 106 to notify the set or updated position.
The FFT window start position is updated in a certain time (symbol) in order to follow the fluctuation.

FFT演算部103は、受信した時間信号y(n,m)をFFT窓開始位置設定部102により設定されたFFT窓開始位置を基に周波数信号Y(k,m)に変換し、パイロットキャリア抽出部104と等化部108へ出力する。ここで、kはキャリア番号である。   The FFT operation unit 103 converts the received time signal y (n, m) into a frequency signal Y (k, m) based on the FFT window start position set by the FFT window start position setting unit 102, and extracts a pilot carrier. To the unit 104 and the equalization unit 108. Here, k is a carrier number.

パイロットキャリア抽出部104は、受信周波数信号Y(k,m)からパイロットキャリアを抽出し、抽出したパイロットキャリア信号Y(k,m)を周波数内挿部105と1シンボル差分算出部106へ出力する。ここで、このY(k,m)は、受信周波数信号Y(k,m)についてパイロットキャリア以外を0に置換したものである。 Pilot carrier extraction section 104 extracts a pilot carrier from reception frequency signal Y (k, m), and outputs the extracted pilot carrier signal Y P (k, m) to frequency interpolation section 105 and 1-symbol difference calculation section 106. To do. Here, Y P (k, m) is obtained by replacing the received frequency signal Y (k, m) with 0 except for the pilot carrier.

周波数内挿部105は、入力されたパイロットキャリア抽出信号Y(k,m)を用いて、例えば、内挿フィルタや線形補間などの周波数内挿を行い、これによって推定される伝送路特性の結果H(k,m)を等化部108と尤度算出部109へ出力する。すなわち、この周波数内挿部105は、パイロットキャリアに対して周波数内挿を行なうことにより伝送路特性を推定する伝送路推定手段を構成している。 The frequency interpolation unit 105 performs, for example, frequency interpolation such as an interpolation filter or linear interpolation using the input pilot carrier extraction signal Y P (k, m), and the transmission path characteristics estimated by this frequency interpolation. The result H (k, m) is output to the equalization unit 108 and the likelihood calculation unit 109. That is, the frequency interpolation unit 105 constitutes a channel estimation unit that estimates channel characteristics by performing frequency interpolation on the pilot carrier.

1シンボル差分算出部106は、パイロットキャリア抽出部104で抽出されたパイロットキャリアの1シンボル差分電力N(k,m)を算出し、周波数方向平均部107へ出力する。
1シンボル差分算出部105について、図2を用いて詳しく説明する。
The 1-symbol difference calculation unit 106 calculates the 1-symbol difference power N P (k, m) of the pilot carrier extracted by the pilot carrier extraction unit 104 and outputs it to the frequency direction averaging unit 107.
The 1-symbol difference calculation unit 105 will be described in detail with reference to FIG.

図2に、1シンボル差分算出部106の構成を示す。
1シンボル差分算出部105は、実数部・虚数部分離器201と、実数部と虚数部とにそれぞれ設けた1シンボル遅延器202と、実数部と虚数部とにそれぞれ設けた加算器203と、電力算出器204と、シンボルカウンタ205と、差分電力有効/無効判定器206と、を備える。
FIG. 2 shows a configuration of the one symbol difference calculation unit 106.
The 1-symbol difference calculation unit 105 includes a real part / imaginary part separator 201, a 1-symbol delay unit 202 provided in each of the real part and the imaginary part, an adder 203 provided in each of the real part and the imaginary part, A power calculator 204, a symbol counter 205, and a differential power valid / invalid determiner 206 are provided.

ここで、パイロットキャリアの1シンボル差分を用いて雑音電力が算出できる原理について説明する。この原理は当該シンボル間で伝送路の変動がない場合である。
パイロットキャリアのみを抽出した周波数軸の受信信号をr(k,m)とし、r(k,m)とその1シンボル前の信号をr(k、m−1)とすると、それぞれ数式1のように表される。
ここに、s(k,m)は受信信号r(k,m)の所望信号成分、n(k,m)は受信信号r(k,m)の雑音成分であり、s(k,m−1)は受信信号r(k,m−1)の所望信号成分、n(k,m−1)は受信信号r(k,m−1)の雑音成分である。

Figure 2013046137
(数式1) Here, the principle that the noise power can be calculated using the 1-symbol difference of the pilot carrier will be described. This principle is the case where there is no change in the transmission path between the symbols.
Assuming that the received signal on the frequency axis from which only the pilot carrier is extracted is r (k, m), and r (k, m) and the signal one symbol before it are r (k, m-1), respectively, It is expressed in
Here, s (k, m) is a desired signal component of the received signal r (k, m), n (k, m) is a noise component of the received signal r (k, m), and s (k, m− 1) is a desired signal component of the received signal r (k, m-1), and n (k, m-1) is a noise component of the received signal r (k, m-1).
Figure 2013046137
(Formula 1)

この2つ信号r(k,m)とr(k,m−1)の差分をとると、パイロットキャリアはs(k,m)=s(k,m−1)とみなして、この差分の電力N(k,m)は数式2のようになる。

Figure 2013046137
(数式2) Taking the difference between these two signals r (k, m) and r (k, m-1), the pilot carrier is regarded as s (k, m) = s (k, m-1) and The electric power N P (k, m) is expressed by Equation 2.
Figure 2013046137
(Formula 2)

ここで、電力N(k,m)の期待値について考える。
数式2を展開すると数式3となる。
ここに、*は複素共役を示す。

Figure 2013046137
(数式3) Here, an expected value of the power N P (k, m) is considered.
When Formula 2 is expanded, Formula 3 is obtained.
Here, * indicates a complex conjugate.
Figure 2013046137
(Formula 3)

さらに、n(k,m)とn(k,m−1)はガウス雑音であると仮定し、互いに独立であるので、分散をσとすると、数式4及び数式5の関係式が成立する。
したがって、これらの関係式から、数式3は数式6のようにまとめられる。

Figure 2013046137
(数式4)
Figure 2013046137
(数式5)
Figure 2013046137
(数式6) Further, n (k, m) and n (k, m-1) are assumed to be Gaussian noises and are independent of each other. Therefore, when the variance is σ 2 , the relational expressions of Expression 4 and Expression 5 are established. .
Therefore, from these relational expressions, Expression 3 can be summarized as Expression 6.
Figure 2013046137
(Formula 4)
Figure 2013046137
(Formula 5)
Figure 2013046137
(Formula 6)

以上から、パイロットキャリアの1シンボル差分により2倍の雑音電力が求まる。   From the above, twice the noise power is obtained from the one-symbol difference of the pilot carrier.

図3、図4に1シンボル差分算出部106の動作例のタイミングチャートを示す。
この動作例はFFT窓開始位置が10シンボル間隔で更新される場合を示したものである。
図3は前シンボルの値を0次ホールドしたもの、図4は直前の9シンボルの平均値で置換したものである。
3 and 4 show timing charts of operation examples of the one-symbol difference calculation unit 106. FIG.
This operation example shows a case where the FFT window start position is updated at intervals of 10 symbols.
FIG. 3 shows the value of the previous symbol held in the 0th order, and FIG. 4 shows the value replaced with the average value of the previous nine symbols.

実数部・虚数部分離器201は、入力信号(パイロットキャリア抽出信号)Y(k,m)を実数部と虚数部に分離し、それぞれ1シンボル遅延器202と加算器203へ出力する。 The real part / imaginary part separator 201 separates the input signal (pilot carrier extraction signal) Y P (k, m) into a real part and an imaginary part, and outputs them to the 1-symbol delay unit 202 and the adder 203, respectively.

実数部では、1シンボル遅延器202は、入力信号real(Y(k,m))を1シンボル分遅延させて、加算器203へ出力し、加算器203は、入力信号real(Y(k,m))と1シンボル遅延させた信号real(Y(k,m−1))の和をとり、和E(k,m)を電力算出器204へ出力する。 In the real part, the 1-symbol delay unit 202 delays the input signal real (Y P (k, m)) by one symbol and outputs the delayed signal to the adder 203. The adder 203 outputs the input signal real (Y P (Y P ( k, m)) and the signal real (Y P (k, m−1)) delayed by one symbol, and outputs the sum E I (k, m) to the power calculator 204.

虚数部では、1シンボル遅延器202は、入力信号imag(Y(k,m))を1シンボル分遅延させて、加算器203へ出力し、加算器203は、入力信号imag(Y(k,m))と1シンボル遅延させた信号imag(Y(k,m−1))の和をとり、和E(k,m)を電力算出器204へ出力する。 In the imaginary part, the 1-symbol delay unit 202 delays the input signal imag (Y P (k, m)) by one symbol and outputs it to the adder 203, and the adder 203 outputs the input signal imag (Y P (Y P ( k, m)) and the signal imag (Y P (k, m-1)) delayed by one symbol, and output the sum E Q (k, m) to the power calculator 204.

電力算出器204は、2つの入力信号を用いて電力N‘(k,m)の算出を行い、その電力を有効/無効判定器206へ出力する。
ここに、電力N‘(k,m)の算出は数式7により行なわれる。なお、数式7中の1/2は数式6での2倍をキャンセルするためのものである。

Figure 2013046137
(数式7) The power calculator 204 calculates power N ′ P (k, m) using two input signals and outputs the power to the valid / invalid determiner 206.
Here, the calculation of the power N ′ P (k, m) is performed by Equation 7. Note that 1/2 in Equation 7 is for canceling the double of Equation 6.
Figure 2013046137
(Formula 7)

シンボルカウンタ205は、入力されたFFT窓更新フラグFLAGをカウンタリセットとして扱い、1シンボル毎にカウンタ値を増加させ、カウンタ値COUNTを有効/無効判定器206へ出力する。   The symbol counter 205 treats the input FFT window update flag FLAG as a counter reset, increments the counter value for each symbol, and outputs the counter value COUNT to the valid / invalid determiner 206.

有効/無効判定器206は、入力されたカウンタ値を基に出力する信号N(k,m)を選択し、周波数方向平均部107へ出力する。
この信号の選択は、例えば、図5または図6に示すような真理値表で行う。なお、真理値表中のNはFFT窓開始位置更新間隔シンボル数である。
すなわち、有効/無効判定器206は、FFT窓更新フラグFLAGに基づくカウンタ値COUNTによって、FFT窓開始位置の更新前後の差分電力を無効として、有効な差分電力を周波数方向平均部107へ出力する。
The valid / invalid determiner 206 selects a signal N P (k, m) to be output based on the input counter value, and outputs it to the frequency direction averaging unit 107.
The selection of this signal is performed, for example, using a truth table as shown in FIG. Incidentally, N U in the truth table is a FFT window starting position update interval number of symbols.
That is, the valid / invalid determination unit 206 invalidates the differential power before and after the update of the FFT window start position based on the counter value COUNT based on the FFT window update flag FLAG, and outputs valid differential power to the frequency direction averaging unit 107.

周波数方向平均部107は、入力された差分電力N(k,m)に対して、例えば、数式8のような周波数方向の平均演算を行い、算出結果N(m)を尤度算出部109へ出力する。
ここに、数式8において、Kは1シンボル内のキャリア数、Kは1シンボル内のパイロットキャリア数である。

Figure 2013046137
(数式8) The frequency direction averaging unit 107 performs, for example, an average calculation in the frequency direction as in Expression 8 on the input differential power N P (k, m), and the calculation result N (m) is used as the likelihood calculation unit 109. Output to.
Here, in Equation 8, K is the number of carriers in one symbol, and K P is the number of pilot carriers in one symbol.
Figure 2013046137
(Formula 8)

等化部108は、受信周波数信号Y(k,m)と伝送路特性推定信号H(k、m)を用いて等化した信号X(k,m)を算出し、尤度算出部109へ出力する。
ここに、X(k,m)は、数式9のように算出できる。

Figure 2013046137
(数式9) The equalization unit 108 calculates the equalized signal X (k, m) using the reception frequency signal Y (k, m) and the transmission path characteristic estimation signal H (k, m), and then proceeds to the likelihood calculation unit 109. Output.
Here, X (k, m) can be calculated as in Equation 9.
Figure 2013046137
(Formula 9)

尤度算出部109は、等化信号X(k,m)と伝送路特性推定信号とH(k、m)と周波数内挿された平均雑音電力N(k,m)を用いてキャリア毎の尤度L(k,m,d)を算出して、出力する。
ここで、対数尤度比LLR(k,m)は、一般的に数式10のように表される。なお、P(α)は確率であり、dはマッピング点に割り振られたビット列Dのi番目のビットである。

Figure 2013046137
(数式10) Likelihood calculation section 109 uses equalization signal X (k, m), transmission path characteristic estimation signal, H (k, m), and average noise power N (k, m) interpolated in frequency for each carrier. A likelihood L (k, m, d i ) is calculated and output.
Here, the log-likelihood ratio LLR (k, m) is generally expressed as Equation 10. P (α) is a probability, and d i is the i-th bit of the bit string D assigned to the mapping point.
Figure 2013046137
(Formula 10)

そして、数式10を展開すると、数式11のように表される。
ここで、Sは理想シンボル点である。

Figure 2013046137
(数式11) Then, when Formula 10 is expanded, it is expressed as Formula 11.
Here, SK is an ideal symbol point.
Figure 2013046137
(Formula 11)

そして、数式11中のP(Y(k,m)|S)は数式12のように表される。

Figure 2013046137
(数式12) P (Y (k, m) | S K ) in Expression 11 is expressed as Expression 12.
Figure 2013046137
(Formula 12)

受信信号Y(k,m)と伝送路特性H(k,m)と等化後信号X(k,m)と理想シンボル点Sと雑音電力σを用いて、数式12より数式13のような比例関係に表される。
そして、数式13を変形すると、数式14となる。
そして、数式15とすると、数式16のようにまとめられる。

Figure 2013046137
(数式13)
Figure 2013046137
(数式14)
Figure 2013046137
(数式15)
Figure 2013046137
(数式16) Using the received signal Y (k, m), the transmission path characteristic H (k, m), the equalized signal X (k, m), the ideal symbol point SK, and the noise power σ 2 , It is expressed in such a proportional relationship.
Then, when Equation 13 is transformed, Equation 14 is obtained.
And if it is set to Numerical formula 15, it will be put together like Numerical formula 16.
Figure 2013046137
(Formula 13)
Figure 2013046137
(Formula 14)
Figure 2013046137
(Formula 15)
Figure 2013046137
(Formula 16)

数式16により、伝送路特性を考慮したキャリア毎の尤度を算出することができる。
本発明では、受信信号から算出した雑音電力N(m)を用いて、対数尤度比L(k,m,d)を数式17のように与えることができる。

Figure 2013046137
(数式17) Equation 16 can calculate the likelihood for each carrier in consideration of the transmission path characteristics.
In the present invention, the log likelihood ratio L (k, m, d i ) can be given by Equation 17 using the noise power N (m) calculated from the received signal.
Figure 2013046137
(Formula 17)

上記の第一の実施例により、FFT区間更新前後のシンボル差分電力を無効にし、周波数方向に平均化された雑音電力を用いてキャリア毎の尤度を算出することが可能となる。   According to the first embodiment described above, it is possible to invalidate the symbol difference power before and after updating the FFT interval and calculate the likelihood for each carrier using the noise power averaged in the frequency direction.

〈第二の実施例〉
図7に、本発明の第二の実施例に係るOFDM信号の受信装置の構成を示す。
この受信装置は、ガードインターバル相関算出部101と、FFT窓開始位置設定部102と、FFT演算部103と、パイロットキャリア抽出部104と、周波数内挿部105と、1シンボル差分抽出部301と、周波数方向平均部107と、時間方向平均部302と、等化部108と、尤度算出部109と、を備える。
<Second embodiment>
FIG. 7 shows the configuration of an OFDM signal receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The receiving apparatus includes a guard interval correlation calculation unit 101, an FFT window start position setting unit 102, an FFT calculation unit 103, a pilot carrier extraction unit 104, a frequency interpolation unit 105, a 1-symbol difference extraction unit 301, A frequency direction average unit 107, a time direction average unit 302, an equalization unit 108, and a likelihood calculation unit 109 are provided.

本実施例において、ガードインターバル相関算出部101と、FFT窓開始位置設定部102と、FFT演算部103と、パイロットキャリア抽出部104と、周波数内挿部105と、周波数方向平均部107と、等化部108と、尤度算出部109は、上記の第一の実施例と同様であるため説明を省略する。   In the present embodiment, the guard interval correlation calculation unit 101, the FFT window start position setting unit 102, the FFT calculation unit 103, the pilot carrier extraction unit 104, the frequency interpolation unit 105, the frequency direction average unit 107, and the like. Since the converting unit 108 and the likelihood calculating unit 109 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

図8に1シンボル差分抽出部301の構成を示す。
1シンボル差分電力算出部301は、実数部・虚数部分離器201と、実数部と虚数部とにそれぞれ設けた1シンボル遅延器202と、実数部と虚数部とにそれぞれ設けた加算器203と、電力算出器204と、シンボルカウンタ205と、差分電力有効/無効判定器401と、を備える。
FIG. 8 shows the configuration of the 1-symbol difference extraction unit 301.
The 1-symbol differential power calculation unit 301 includes a real part / imaginary part separator 201, a 1-symbol delay unit 202 provided in each of the real part and the imaginary part, and an adder 203 provided in each of the real part and the imaginary part. , A power calculator 204, a symbol counter 205, and a differential power valid / invalid determiner 401.

本実施例において、実数部・虚数部分離器201と、1シンボル遅延器202と、加算器203と、電力算出器204と、シンボルカウンタ205は、上記の第一の実施例と同様であるため説明を省略する。   In this embodiment, the real part / imaginary part separator 201, the 1-symbol delay unit 202, the adder 203, the power calculator 204, and the symbol counter 205 are the same as those in the first embodiment. Description is omitted.

図9に1シンボル差分電力算出部301の動作例のタイミングチャートを示す。
この動作例はFFT開始位置が10シンボル間隔で更新される場合を示したものであ る。同図に示す通り、無効とする差分電力を0に置換する。
FIG. 9 shows a timing chart of an operation example of the 1-symbol differential power calculation unit 301.
This operation example shows a case where the FFT start position is updated at intervals of 10 symbols. As shown in the figure, the invalid power difference is replaced with 0.

有効/無効判定器401は、入力されたカウンタ値COUNTを基に出力する信号N(k,m)を選択し、周波数方向平均部107へ出力する。
この信号の選択は、例えば、図10に示すような真理値表で行う。
The valid / invalid determination unit 401 selects a signal N f (k, m) to be output based on the input counter value COUNT, and outputs the signal N f (k, m) to the frequency direction averaging unit 107.
The selection of this signal is performed using, for example, a truth table as shown in FIG.

時間方向平均部302は、周波数方向平均部107から入力されたN(m)を時間方向(シンボル方向)に平均をとり、その平均値N(m)を尤度算出部109へ出力する。
この平均値N(m)は例えば、数式18のように算出できる。

Figure 2013046137
(数式18) Time direction averaging section 302 averages N f (m) input from frequency direction averaging section 107 in the time direction (symbol direction), and outputs the average value N (m) to likelihood calculating section 109.
This average value N (m) can be calculated as shown in Equation 18, for example.
Figure 2013046137
(Formula 18)

上記の第二の実施例により、FFT区間更新前後のシンボル差分電力を無効にし、周波数方向に平均化された雑音電力をさらに時間方向に平均化した雑音電力を用いて、より高精度なキャリア毎の尤度を算出することが可能となる。   According to the second embodiment, the symbol difference power before and after the FFT interval update is invalidated, and the noise power averaged in the frequency direction is further averaged in the time direction, so that each carrier with higher accuracy is used. It is possible to calculate the likelihood of.

〈第三の実施例〉
図11に、本発明の第三の実施例に係るOFDM信号受信装置の構成を示す。
この受信装置は、ガードインターバル相関算出部101と、FFT窓開始位置設定部102と、FFT演算部103と、パイロットキャリア抽出部104と、周波数内挿部105と、1シンボル差分抽出部106と、周波数方向平均部501と、周波数内挿部105と、等化部108と、尤度算出部502と、を備える。
<Third embodiment>
FIG. 11 shows the configuration of an OFDM signal receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
The receiving apparatus includes a guard interval correlation calculation unit 101, an FFT window start position setting unit 102, an FFT calculation unit 103, a pilot carrier extraction unit 104, a frequency interpolation unit 105, a 1-symbol difference extraction unit 106, A frequency direction averaging unit 501, a frequency interpolation unit 105, an equalization unit 108, and a likelihood calculation unit 502 are provided.

本実施例において、ガードインターバル相関算出部101と、FFT窓開始位置設定部102と、FFT演算部103と、パイロットキャリア抽出部104と、周波数内挿部105と、1シンボル差分抽出部106と、等化部108は、上記の第一の実施例と同様であるため説明を省略する。   In this embodiment, a guard interval correlation calculation unit 101, an FFT window start position setting unit 102, an FFT calculation unit 103, a pilot carrier extraction unit 104, a frequency interpolation unit 105, a 1-symbol difference extraction unit 106, Since the equalizing unit 108 is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted.

時間方向平均部501は、1シンボル差分抽出部106から入力された信号N(k,m)に対してキャリア毎に平均をとり、その平均値N(k,m)を周波数内挿部105へ出力する。
この平均値N(k,m)は、例えば、数式19のように算出する。
そして、周波数内挿部105は、入力された平均値N(k,m)に対して、上記のような周波数方向の平均演算を行い、算出結果N(m)を尤度算出部502へ出力する。

Figure 2013046137
(数式19) The time direction average unit 501 averages the signal N P (k, m) input from the 1-symbol difference extraction unit 106 for each carrier, and the average value N t (k, m) is a frequency interpolation unit. To 105.
This average value N t (k, m) is calculated as in Equation 19, for example.
Then, the frequency interpolation unit 105 performs the average calculation in the frequency direction as described above on the input average value N t (k, m), and sends the calculation result N (m) to the likelihood calculation unit 502. Output.
The
Figure 2013046137
(Formula 19)

尤度算出部502は、等化信号X(k,m)と伝送路推定信号H(k,m)と周波数内挿された平均雑音電力N(k,m)を用いて、キャリア毎の尤度L(k,m,d)を算出する。
この尤度L(k,m,d)は、数式17を基に数式20のように与えることができる。

Figure 2013046137
(数式20) The likelihood calculation unit 502 uses the equalized signal X (k, m), the transmission path estimation signal H (k, m), and the average noise power N (k, m) interpolated in frequency, for each carrier. The degree L (k, m, d i ) is calculated.
This likelihood L (k, m, d i ) can be given as in Expression 20 based on Expression 17.
Figure 2013046137
(Formula 20)

上記の第三の実施例により、FFT区間更新前後のシンボル差分電力を無効にし、伝送路特性とキャリア毎の雑音特性を用いて、より高精度なキャリア尤度を算出することができる。   According to the third embodiment described above, it is possible to invalidate the symbol difference power before and after the FFT interval update, and to calculate the carrier likelihood with higher accuracy using the transmission path characteristics and the noise characteristics for each carrier.

101:ガードインターバル相関算出部、 102:FFT窓位置設定部、
103:FFT演算部、 104:パイロットキャリア抽出部、
105:周波数内挿部、 106:1シンボル差分算出部、
107:周波数方向平均部、 108:等化部、
109:尤度算出部、 201:実数部・虚数部分離器、
202:1シンボル遅延器、 203:加算器、
204:電力算出器、 205:シンボルカウンタ、
206:差分電力有効/無効判定器、 301:1シンボル差分算出部、
302:時間方向平均部、 401:差分電力有効/無効判定器、
501:時間方向平均部、 502:尤度算出部、
101: Guard interval correlation calculation unit, 102: FFT window position setting unit,
103: FFT calculation unit, 104: Pilot carrier extraction unit,
105: Frequency interpolation unit, 106: 1 Symbol difference calculation unit,
107: Frequency direction average part 108: Equalization part
109: Likelihood calculation unit 201: Real part / imaginary part separator,
202: 1 symbol delay unit, 203: adder,
204: Power calculator, 205: Symbol counter,
206: differential power validity / invalidity determination unit, 301: 1 symbol difference calculation unit,
302: Time direction average part 401: Differential power valid / invalid determiner,
501: Time direction average unit 502: Likelihood calculation unit

Claims (4)

OFDM変調された信号を受信して復調処理および復号処理を行う受信装置において、
受信時間信号に対してFFT演算を行なって周波数信号に変換するFFT演算手段と、
前記FFT演算手段にFFT開始位置を設定又は位置更新し、当該設定又は更新した位置をFFT位置更新通知情報として出力するFFT開始位置設定手段と、
前記FFT演算手段で変換された受信周波数信号からパイロットキャリア信号を抽出するパイロットキャリア抽出手段と、
前記パイロットキャリア抽出手段で抽出されたパイロットキャリアの差分電力を算出する電力算出手段と、
前記FFT位置更新通知情報を用いて前記差分電力の有効および無効の判定をする判定手段と、
前記判定手段により有効とされた前記差分電力の平均雑音電力を算出する平均雑音電力算出手段と、
前記パイロットキャリア抽出手段で抽出されたパイロットキャリアに対して周波数内挿を行うことにより伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
前記伝送路推定手段から得られた伝送路特性と前記受信周波数信号を用いて等化信号を算出する等化手段と、
前記等化信号と前記伝送路特性と前記平均雑音電力算出手段から得られた平均雑音電力を用いて尤度の算出を行う尤度算出手段と、を備えることを特徴とする受信装置。
In a receiving apparatus that receives an OFDM-modulated signal and performs demodulation processing and decoding processing,
FFT calculation means for performing FFT calculation on the reception time signal and converting it to a frequency signal;
FFT start position setting means for setting or updating the FFT start position in the FFT calculation means, and outputting the set or updated position as FFT position update notification information;
Pilot carrier extraction means for extracting a pilot carrier signal from the reception frequency signal converted by the FFT operation means;
Power calculating means for calculating the differential power of the pilot carrier extracted by the pilot carrier extracting means;
Determination means for determining validity and invalidity of the differential power using the FFT position update notification information;
Average noise power calculation means for calculating average noise power of the differential power validated by the determination means;
Transmission path characteristic estimation means for estimating transmission path characteristics by performing frequency interpolation on the pilot carrier extracted by the pilot carrier extraction means;
Equalization means for calculating an equalized signal using the transmission path characteristics obtained from the transmission path estimation means and the received frequency signal;
A likelihood apparatus comprising: likelihood calculation means for calculating likelihood using the equalized signal, the transmission path characteristic, and average noise power obtained from the average noise power calculation means.
請求項1記載の受信装置において、
前記平均雑音電力算出手段は、周波数方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出することを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 1,
The average noise power calculation means calculates an average noise power by performing an average calculation in a frequency direction.
請求項1記載の受信装置において、
前記平均雑音電力算出手段は、周波数方向の平均演算と時間方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出することを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 1,
The average noise power calculating means calculates an average noise power by performing an average calculation in a frequency direction and an average calculation in a time direction.
請求項1記載の受信装置において、
前記平均雑音電力算出手段は時間方向の平均演算を行なって平均雑音電力を算出し、
当該平均雑音電力を周波数方向に内挿する周波数内挿手段を更に備えることを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 1,
The average noise power calculation means calculates the average noise power by performing an average calculation in the time direction,
A receiving apparatus, further comprising frequency interpolation means for interpolating the average noise power in the frequency direction.
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