JP2017034338A - Receiver and interference estimation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect an interference wave superimposed on a desired wave, regardless of bandwidth or the number of interference wave.SOLUTION: A receiver 200 receives a signal in which a desired wave transmitted by using a multi-carrier multiplexing transmission system and one or more interference wave which interferes the desired wave are superimposed. An equalizer circuit 263, a hard decision circuit 264, a mapping circuit 266, and a transmission path weighting circuit 267 generates a replica signal of a reception signal of the desired wave using a transmission signal estimated from a reception signal. An unwanted signal power calculation circuit 268 calculates power of an unwanted wave for each subcarrier by subtracting the replica signal from the reception signal. A sub-channelizing circuit 269 determines a sub channel to which a subcarrier belongs. A logarithmic likelihood expected value calculation circuit 270 and a maximizing circuit 271 estimate an interference probability which is a probability of interference wave existence on a desired wave, and interference power of the interference wave, in subcarrier basis, so as to maximize an expected value of likelihood on undesired wave power in each sub channel.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、受信装置及び干渉推定方法に関する。   The present invention relates to a receiving apparatus and an interference estimation method.

近年、各種無線通信システムの普及により周波数資源の枯渇が問題となっており、複数の無線信号による周波数共用化を図ることで周波数利用効率を向上する重畳伝送技術の検討が進められている。例えば、図11は、周波数帯域を共用する無線通信システムの組合せの一例として、周波数チャンネルが異なる2つの無線LAN(Local Area Network)システム全体を示す概念図である。同図において、無線通信システムは、無線LAN基地局10a及び無線LAN基地局10bと、パソコン等で構成する受信装置20aとを備えている。無線LAN基地局10aは、中心周波数faであるチャネルCH1の周波数帯域を用いて通信する。一方、無線LAN基地局10bは、中心周波数fb(fa<fb)であるチャネルCH5の周波数帯域を用いて通信する。   In recent years, the depletion of frequency resources has become a problem due to the widespread use of various wireless communication systems, and studies on superposition transmission techniques that improve frequency utilization efficiency by sharing frequencies with a plurality of wireless signals are being promoted. For example, FIG. 11 is a conceptual diagram showing the entire two wireless LAN (Local Area Network) systems having different frequency channels as an example of a combination of wireless communication systems sharing a frequency band. In the figure, the wireless communication system includes a wireless LAN base station 10a and a wireless LAN base station 10b, and a receiving device 20a composed of a personal computer or the like. The wireless LAN base station 10a communicates using the frequency band of the channel CH1 that is the center frequency fa. On the other hand, the wireless LAN base station 10b communicates using the frequency band of the channel CH5 having the center frequency fb (fa <fb).

受信装置20aは、無線LAN基地局10aと無線LAN基地局10bとの双方の無線信号が到達する位置に配置される。受信装置20aは、希望信号Dである中心周波数faの無線信号と、干渉信号Uである中心周波数fbの無線信号との2つの無線信号が部分的に互いに干渉した信号を受信する。なお、周波数帯域を共用する他の例として、無線LANシステムと、Bluetooth(登録商標)と、WiMAX(登録商標)との組合せなどがあり、異なる通信方式のシステム同士が周波数共用する場合も考えられる。   The receiving device 20a is arranged at a position where wireless signals of both the wireless LAN base station 10a and the wireless LAN base station 10b reach. The receiving device 20a receives a signal in which two radio signals, that is, a radio signal having a center frequency fa that is a desired signal D and a radio signal having a center frequency fb that is an interference signal U partially interfere with each other. In addition, as another example of sharing the frequency band, there is a combination of a wireless LAN system, Bluetooth (registered trademark), and WiMAX (registered trademark), and systems with different communication methods may also share frequencies. .

図11では、希望信号Dの上端周波数と干渉信号Uの下端周波数の連続した周波数スペクトラムが重畳するような事例を示したが、干渉信号が相対的に狭帯域信号である場合も想定される。また、図12に示すように、希望信号Dに対する干渉信号Uが、周波数ホッピング等の伝送方式により複数の狭帯域信号で構成される場合がある。またあるいは、図13に示すように、複数の干渉源から異なる通信方式の干渉信号U1、U2が到来する場合なども想定される。   Although FIG. 11 shows an example in which the continuous frequency spectrum of the upper end frequency of the desired signal D and the lower end frequency of the interference signal U is superimposed, a case where the interference signal is a relatively narrow band signal is also assumed. Also, as shown in FIG. 12, the interference signal U for the desired signal D may be composed of a plurality of narrowband signals by a transmission method such as frequency hopping. Alternatively, as shown in FIG. 13, there may be a case where interference signals U1 and U2 of different communication schemes arrive from a plurality of interference sources.

一般にこのような干渉波が存在する場合、通信特性が著しく劣化する。そこで、所望波の伝送方式がマルチキャリアであり、かつ、誤り訂正符号化されていることを前提に、干渉の影響を抑圧しながら受信信号をFEC(forward error correction:前方誤り訂正)復号し、正確な伝送を実現する技術がある(例えば、非特許文献1参照)。具体的には、所望波の復調前に、受信信号に対して干渉波の影響を抑圧する。干渉波の影響を抑圧するためには、受信信号のうち干渉波の存在する周波数成分をRF(Radio Frequency:無線周波数)段やIF(Intermediate Frequency:中間周波数)段においてフィルタリング処理する。あるいは、干渉波の影響を抑圧するために、ベースバンド領域において該当周波数成分に対する尤度の重み付け処理を施す。このように干渉波の影響を抑圧した後、受信信号を復調及び復号する。   In general, when such an interference wave exists, communication characteristics are significantly deteriorated. Therefore, on the assumption that the transmission method of the desired wave is multi-carrier and error correction coding is performed, the received signal is FEC (forward error correction) decoded while suppressing the influence of interference, There is a technique for realizing accurate transmission (see, for example, Non-Patent Document 1). Specifically, the influence of the interference wave is suppressed on the received signal before the demodulation of the desired wave. In order to suppress the influence of the interference wave, a frequency component in which the interference wave exists in the received signal is subjected to a filtering process in an RF (Radio Frequency) stage or an IF (Intermediate Frequency) stage. Alternatively, in order to suppress the influence of the interference wave, likelihood weighting processing is performed on the corresponding frequency component in the baseband region. After suppressing the influence of the interference wave in this way, the received signal is demodulated and decoded.

非特許文献1のような受信処理を実施するためには、干渉波が存在する周波数帯域(各サブキャリアの干渉確率)や所望波対干渉波電力比を検出する必要があるが、これらが不要な受信方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。この受信方法では、受信信号の仮復調復号の結果、CRC(Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査)検出等の手段において誤りが生じなかったパケットに対して所望信号の受信レプリカ信号を生成する。そして、受信信号からその受信レプリカ信号を差し引いた結果である残留信号電力が閾値を越えたサブキャリアを干渉帯域として同定し、その干渉帯域の残留信号電力を干渉電力として推定する。   In order to perform the reception process as in Non-Patent Document 1, it is necessary to detect the frequency band (interference probability of each subcarrier) in which an interference wave exists and the desired wave-to-interference wave power ratio, but these are unnecessary. A simple receiving method has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this reception method, a reception replica signal of a desired signal is generated for a packet in which no error has occurred in means such as CRC (Cyclic Redundancy Check) detection as a result of provisional demodulation decoding of the reception signal. Then, a subcarrier whose residual signal power, which is a result of subtracting the received replica signal from the received signal, exceeds the threshold is identified as an interference band, and the residual signal power in the interference band is estimated as interference power.

しかしながら、CRC検出において誤りの無いパケットを十分数得るまでには、非常に多数のパケットの伝送を要することから、干渉検出までの遅延時間が大きな問題となる。等電力変調方式であれば必ずしもCRCチェックを通過していなくても干渉検出は可能であるが、それでも複数パケットを要する問題がある。   However, since a very large number of packets need to be transmitted until a sufficient number of packets without errors are obtained in CRC detection, the delay time until interference detection becomes a big problem. Although the interference detection is possible even if the CRC check is not passed if the equal power modulation method is used, there is still a problem that a plurality of packets are required.

これに対し、雑音信号及び干渉信号の振幅分布はガウス分布に従うという統計的性質を利用して、EM(Expectation Maximization)アルゴリズム(例えば、非特許文献2参照)を適用して干渉検出に要する時間を短縮化する技術がある(例えば、非特許文献3参照)。この技術では、前記の残留信号を「所望信号から所望波の硬判定レプリカを差し引く」ことで算出する。そして、kシンボル平均化した残留信号を、観測データのサブキャリア数と同数のL個準備した後、EMアルゴリズムを繰り返し適用する。EMアルゴリズムでは、「Eステップ:観測データに対する対数尤度の条件付き期待値(Q関数)を導出」し、「Mステップ:Q関数を最大化する干渉パラメータを導出」する。EMアルゴリズムを繰り返し適用することにより、最終的な干渉パラメータを導出する。なお、干渉パラメータとは干渉確率、及び雑音・干渉電力である。   On the other hand, using the statistical property that the amplitude distribution of the noise signal and interference signal follows a Gaussian distribution, the time required for interference detection by applying an EM (Expectation Maximization) algorithm (see, for example, Non-Patent Document 2) is reduced. There is a technique for shortening (for example, see Non-Patent Document 3). In this technique, the residual signal is calculated by “subtracting the hard decision replica of the desired wave from the desired signal”. Then, L residual signals having the same number as the subcarriers of observation data are prepared after averaging k symbols, and the EM algorithm is repeatedly applied. In the EM algorithm, “E step: deriving a conditional expected value (Q function) of log likelihood for observed data” and “M step: deriving an interference parameter that maximizes the Q function”. By repeatedly applying the EM algorithm, the final interference parameters are derived. The interference parameters are interference probability and noise / interference power.

非特許文献3の技術を概説する。時刻tにおける干渉帯域に属するサブキャリア番号の集合Sif(t)が既知である時、時刻t、サブキャリア番号lにおける送信信号のm番目のビットc(t,l,m)に対する対数尤度比LLRPerf[c(t,l,m)]は、雑音電力σ と干渉電力σif を用いて次式(A)により表される。 The technology of Non-Patent Document 3 will be outlined. When the set S if (t) of subcarrier numbers belonging to the interference band at time t is known, log likelihood for the mth bit c (t, l, m) of the transmission signal at time t and subcarrier number l The ratio LLR Perf [c (t, l, m)] is expressed by the following equation (A) using the noise power σ n 2 and the interference power σ if 2 .

Figure 2017034338
Figure 2017034338

ただし、d(t,l)=|y(t,l)−x(t,l)・h(t,l)|であり、y(t,l)、h(t,l)、x(t,l)はそれぞれ、時刻t、サブキャリア番号lにおける受信信号、伝送路応答、送信信号である。また、X(m),X(m)はそれぞれ、PSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交位相振幅変調)等の変調マッピングにおけるm番目のビットが1及び0である信号点の集合である。 However, d x (t, l) = | y (t, l) −x (t, l) · h (t, l) | 2 , y (t, l), h (t, l), x (t, l) is a received signal, a transmission path response, and a transmitted signal at time t and subcarrier number l, respectively. X 1 (m) and X 0 (m) are each set to 1 in the m-th bit in modulation mapping such as PSK (Phase Shift Keying) and QAM (Quadrature Amplitude Modulation). And a set of signal points that are zero.

ただし、前述の通り、干渉帯域に属するサブキャリア番号の集合Sif(t)を推定する必要がある。そこで、サブキャリアlが干渉を受ける確率であるpif(l)を導出し、式(B)のように、前述の対数尤度比LLRPerfの干渉及び非干渉時の各々のLLRの混合比として混合対数尤度比LLRWeighを求めるというのが基本的な考え方である。LLRWeigh[c(t,l,m)]は、時刻t、サブキャリア番号lにおける送信信号のm番目のビットc(t,l,m)に対する混合対数尤度比である。 However, as described above, it is necessary to estimate a set S if (t) of subcarrier numbers belonging to the interference band. Therefore, p if (l), which is the probability that the subcarrier l receives interference, is derived, and the mixture ratio of each LLR at the time of interference and non-interference of the above-described log likelihood ratio LLR Perf , as shown in Expression (B). The basic idea is to obtain a mixed log-likelihood ratio LLR Weigh . LLR Weight [c (t, l, m)] is a mixed log likelihood ratio for the mth bit c (t, l, m) of the transmission signal at time t and subcarrier number l.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

特許第5662955号公報Japanese Patent No. 5622955

増野 淳,外1名,“マルチキャリア重畳伝送による周波数利用効率向上効果”,信学技報,社団法人 電子情報通信学会、2008年,RCS2008-67、vol. 108、no. 188、p.85-90Satoshi Masuno, 1 other person, “Improvement of frequency utilization efficiency by multi-carrier superposition transmission”, IEICE Technical Report, IEICE, 2008, RCS2008-67, vol. 108, no. 188, p.85 -90 Moon, T.K,“The Expectation-Maximization Algorithm”,IEEE,Signal Processing Magazine,1996年,Vol. 13,Issue 6,p.47-60Moon, T.K, “The Expectation-Maximization Algorithm”, IEEE, Signal Processing Magazine, 1996, Vol. 13, Issue 6, p.47-60 依田 尚賢,外3名,”OFDM伝送におけるEMアルゴリズムによる干渉抑圧”,信学技法,社団法人 電子情報通信学会,2014年,vol. 113,no.456,p.443-447Naotoken Yoda, 3 others, "Interference suppression by EM algorithm in OFDM transmission", IEICE, IEICE, 2014, vol. 113, no.456, p.443-447

非特許文献3では干渉波の数が1であることを前提としているが、現実には前述したように、複数の干渉波が到来することが考えられる。無線伝送路が遅延波の影響で周波数選択性フェージングの特性を有する場合、単一の干渉源であったとしても、周波数帯域によって到来干渉波電力が大きく異なり、振幅分布がガウス分布とは異なる振る舞いを示すことが想定される。   In Non-Patent Document 3, it is assumed that the number of interference waves is 1. However, as described above, a plurality of interference waves may actually arrive. When the wireless transmission path has the characteristics of frequency selective fading due to the influence of delayed waves, even if it is a single interference source, the incoming interference power varies greatly depending on the frequency band, and the amplitude distribution behaves differently from the Gaussian distribution. It is assumed that

複数の干渉波や周波数選択性フェージングを受けた干渉波に対応するためには、非特許文献3の技術を所望波のサブキャリア単位に実施することが考えられる。しかし、非特許文献3は、干渉確率や干渉電力が全サブキャリアで同一であることを前提に、観測データをサブキャリア方向にサブキャリア数と同数分準備することを特徴としている。そのため、単純にサブキャリア単位で実施した場合、EMアルゴリズムの繰り返しによる干渉パラメータの更新が機能しない問題がある。
また、非特許文献3によって求まる干渉パラメータは干渉確率と干渉電力であり、対数尤度比の計算に必要となる雑音電力は既知である必要があり、その測定方法には言及されていなかった。
In order to cope with a plurality of interference waves and interference waves that have undergone frequency selective fading, it is conceivable to implement the technique of Non-Patent Document 3 on a subcarrier basis of a desired wave. However, Non-Patent Document 3 is characterized in that observation data is prepared in the same direction as the number of subcarriers in the subcarrier direction on the assumption that the interference probability and interference power are the same for all subcarriers. Therefore, when it is simply performed in units of subcarriers, there is a problem that updating of interference parameters due to repetition of the EM algorithm does not function.
In addition, the interference parameters obtained by Non-Patent Document 3 are the interference probability and the interference power, and the noise power required for calculating the log likelihood ratio needs to be known, and the measurement method is not mentioned.

上記事情に鑑み、本発明は、所望波に重畳された干渉波を、干渉波の帯域や数に関わらず検出することができる受信装置及び干渉推定方法を提供することを目的としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a receiver and an interference estimation method that can detect an interference wave superimposed on a desired wave regardless of the band and number of interference waves.

本発明の一態様は、マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置であって、受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出部と、前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化部と、前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定部と、を備える受信装置である。   One embodiment of the present invention is a receiving device that receives a signal in which a desired wave transmitted using a multicarrier superimposed transmission scheme and one or more interference waves that interfere with the desired wave are superimposed. A replica signal generation unit that generates a replica signal of the received signal of the desired wave using a transmission signal estimated from the signal, and unnecessary calculation of the power of the unnecessary wave for each subcarrier by subtracting the replica signal from the received signal A signal power calculation unit, a subchannelization unit that determines a subchannel to which the subcarrier belongs, and interference in the desired wave so that an expected value of likelihood for the power of the unnecessary wave of each subchannel is maximized. And an estimation unit that estimates an interference probability, which is a probability that a wave exists, and interference power of the interference wave for each subcarrier.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記推定部は、前記サブチャネルに属する前記サブキャリアについて推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を平均化して前記サブチャネルごとの干渉確率及び干渉電力を推定する。   One aspect of the present invention is the above-described receiving device, wherein the estimation unit averages the interference probability and the interference power estimated for the subcarriers belonging to the subchannel to obtain an interference probability for each subchannel and Estimate interference power.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記受信信号に含まれる既知信号に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を算出し、前記サブチャネルごとに前記干渉確率が得られた後は、平均の前記干渉確率が所定の閾値を下回る前記サブチャネルに属する前記サブキャリアの雑音電力に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を更新する雑音電力推定部をさらに備える。   One aspect of the present invention is the above-described receiving apparatus, wherein noise power common to all subcarriers is calculated based on a known signal included in the received signal, and the interference probability is obtained for each subchannel. After that, a noise power estimation unit is further provided that updates noise power common to all subcarriers based on noise power of the subcarriers belonging to the subchannel whose average interference probability is below a predetermined threshold.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記サブチャネル化部は、前記サブキャリアが属するサブチャネルを、前記不要波における前記サブキャリアの前記電力の大きさに応じて決定する。   One aspect of the present invention is the above-described receiving device, wherein the subchannelization unit determines a subchannel to which the subcarrier belongs according to the magnitude of the power of the subcarrier in the unnecessary wave.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記推定部が推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を用いて、前記受信信号から混合対数尤度比を算出する混合対数尤度比算出部をさらに備える。   One aspect of the present invention is the above-described receiving apparatus, wherein a mixed log likelihood ratio calculation that calculates a mixed log likelihood ratio from the received signal using the interference probability and the interference power estimated by the estimation unit. The unit is further provided.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記レプリカ信号生成部が、前記推定部により推定された前記干渉確率及び前記干渉電力により前記混合対数尤度比を更新して誤り訂正復号を行った結果から新たな前記レプリカ信号を生成する処理と、前記不要信号電力算出部が、前記受信信号から新たな前記レプリカ信号を減算して前記不要波の電力を更新する処理と、前記サブチャネル化部が、前記不要波における前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定する処理と、前記推定部が、更新された前記不要波の電力に基づいて前記干渉確率及び前記干渉電力を推定する処理とを繰り返し行う。   One aspect of the present invention is the above-described receiving device, in which the replica signal generation unit updates the mixed log likelihood ratio with the interference probability and the interference power estimated by the estimation unit, and performs error correction decoding. A process of generating a new replica signal from the result of performing, a process of updating the power of the unnecessary wave by subtracting the new replica signal from the received signal by the unnecessary signal power calculation unit, A process in which a channelizing unit determines a subchannel to which the subcarrier in the unnecessary wave belongs; and a process in which the estimation unit estimates the interference probability and the interference power based on the updated power of the unnecessary wave; Repeat.

本発明の一態様は、上述する受信装置であって、前記レプリカ信号は、前記受信信号の受信信号点に最も近接する送信信号点の候補に硬判定して得られた信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に誤り訂正復号を行った結果を誤り訂正符号化して得た信号である、又は、前記レプリカ信号は、サブキャリアごとの初期値の干渉確率及び干渉電力を用いて前記受信信号から算出した混合対数尤度比に基づく軟判定レプリカ信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に軟判定を行って得た結果から生成した信号である。   One aspect of the present invention is the above-described receiving device, wherein the replica signal is a signal obtained by making a hard decision on a candidate of a transmission signal point closest to the reception signal point of the reception signal, and a new The replica signal is a signal obtained by performing error correction coding on the result of performing error correction decoding on the updated mixed log likelihood ratio, or the replica signal is an interference probability of an initial value for each subcarrier And a soft decision replica signal based on a mixed log likelihood ratio calculated from the received signal using interference power, and the new replica signal is obtained by performing a soft decision on the updated mixed log likelihood ratio It is a signal generated from the result.

本発明の一態様は、マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置が実行する受信方法であって、受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出ステップと、前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化ステップと、前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定ステップと、を有する干渉推定方法である。   One embodiment of the present invention is a reception method performed by a reception device that receives a signal in which a desired wave transmitted using a multicarrier superimposed transmission scheme and one or more interference waves that interfere with the desired wave are superimposed. A replica signal generating step of generating a replica signal of the received signal of the desired wave using a transmission signal estimated from the received signal, and subtracting the replica signal from the received signal to subtract the power of the unnecessary wave from the subcarrier Unnecessary signal power calculation step calculated every time, subchannelization step for determining a subchannel to which the subcarrier belongs, and an expected value of likelihood for the power of the unnecessary wave of each of the subchannels, so as to maximize An estimation step for estimating an interference probability which is a probability that an interference wave exists in the desired wave and an interference power of the interference wave for each subcarrier. Is an interference estimation method with.

本発明により、所望波に重畳された干渉波を、干渉波の帯域や数に関わらず検出することができる。   According to the present invention, an interference wave superimposed on a desired wave can be detected regardless of the band and number of interference waves.

本発明の第1の実施形態による無線通信システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a radio communication system according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態による送信機の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the transmitter by the embodiment. 同実施形態による受信機の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the receiver by the embodiment. 同実施形態による受信機の受信動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the receiving operation of the receiver by the embodiment. 同実施形態によるサブチャネル化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of subchannelization by the embodiment. 同実施形態による受信処理部のサブチャネルごとのInner loop処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the inner loop process for every subchannel of the reception process part by the embodiment. 同実施形態による受信機の他の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the other structure of the receiver by the embodiment. 従来技術を適用した受信機の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the receiver to which a prior art is applied. 第2の実施形態による受信機の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the receiver by 2nd Embodiment. 第1の実施形態の受信機と、従来技術を適用した受信機の検出成功確率をシミュレーションした実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which simulated the detection success probability of the receiver of 1st Embodiment, and the receiver to which a prior art is applied. 周波数帯域を共用する無線通信システムの組合せの一例として、周波数チャンネルが異なる2つの無線LANシステム全体を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the entire two wireless LAN systems having different frequency channels as an example of a combination of wireless communication systems sharing a frequency band. 干渉信号が複数の狭帯域信号で構成される例を示す図である。It is a figure which shows the example in which an interference signal is comprised with a some narrowband signal. 複数の干渉源から異なる型式の干渉信号が到来する例を示す図である。It is a figure which shows the example from which a different type of interference signal arrives from several interference sources.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による無線通信システム1の構成図である。同図に示すように、無線通信システム1は、無線により通信する送信機100(送信装置)と受信機200(受信装置)とを備えて構成される。無線通信システム1は、マルチキャリア重畳伝送方式により無線通信する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the wireless communication system 1 includes a transmitter 100 (transmitting device) and a receiver 200 (receiving device) that communicate wirelessly. The wireless communication system 1 performs wireless communication by a multicarrier superimposed transmission method.

図2は、送信機100の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。送信機100は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)送信をベースとしている。同図に示すように、送信機100は、誤り訂正符号化回路110、マッピング回路120、S/P(シリアルパラレル)変換回路130、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:高速逆フーリエ変換)回路140、サイクリックプレフィックス付加回路150、周波数変換器160、及び、アンテナ170を備えて構成される。   FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the transmitter 100, and only functional blocks related to the present embodiment are extracted and shown. The transmitter 100 is based on OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission. As shown in the figure, the transmitter 100 includes an error correction coding circuit 110, a mapping circuit 120, an S / P (serial parallel) conversion circuit 130, an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) circuit 140, A click prefix adding circuit 150, a frequency converter 160, and an antenna 170 are provided.

誤り訂正符号化回路110は、送信ビット系列に対して誤り訂正符号化を行う。マッピング回路120は、誤り訂正符号化された送信ビット系列からPSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交位相振幅変調)等によりIQ平面上の送信シンボル列を生成する。S/P変換回路130は、マッピング回路120が生成したシリアル信号の送信シンボル列をパラレル信号に変換する。IFFT回路140は、パラレル信号に変換された送信シンボル列に対してIFFTを行い、時間領域の信号に変換する。サイクリックプレフィックス付加回路150は、時間領域に変換された信号のブロックの末尾を先頭にコピーし、遅延波によるOFDMブロック間干渉を抑止する送信信号を形成する。周波数変換器160は、サイクリックプレフィックス付加回路150により生成された送信信号を、無線の周波数にアップコンバートする。アンテナ170は、アップコンバートされた送信信号を無線により送信する。   The error correction encoding circuit 110 performs error correction encoding on the transmission bit sequence. The mapping circuit 120 generates a transmission symbol sequence on the IQ plane from a transmission bit sequence subjected to error correction coding by PSK (Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), or the like. . The S / P conversion circuit 130 converts the transmission symbol string of the serial signal generated by the mapping circuit 120 into a parallel signal. The IFFT circuit 140 performs IFFT on the transmission symbol sequence converted into the parallel signal, and converts it into a time domain signal. The cyclic prefix adding circuit 150 copies the end of the block of the signal converted into the time domain to the head, and forms a transmission signal that suppresses OFDM inter-block interference due to the delayed wave. The frequency converter 160 up-converts the transmission signal generated by the cyclic prefix adding circuit 150 to a radio frequency. The antenna 170 transmits the up-converted transmission signal by radio.

なお、マッピング回路120の前段又は後段にインタリーバを設けてもよい。誤り訂正符号化されたビットが広帯域に配置されることで、周波数ダイバーシチ効果を高め、干渉あるいは周波数選択性フェージングへの耐力を高めることができる。その場合、受信機200の対応する位置にデインタリーバを具備する。   Note that an interleaver may be provided before or after the mapping circuit 120. Since the error-correction coded bits are arranged in a wide band, the frequency diversity effect can be enhanced and the tolerance to interference or frequency selective fading can be enhanced. In that case, a deinterleaver is provided at a corresponding position of the receiver 200.

図3は、受信機200の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図において、受信機200は、アンテナ210、周波数変換器220、サイクリックプレフィックス除去回路230、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)回路240、P/S(パラレルシリアル)変換回路250、及び、復号処理部260を備えて構成される。   FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of the receiver 200, and only functional blocks related to the present embodiment are extracted and shown. In the figure, a receiver 200 includes an antenna 210, a frequency converter 220, a cyclic prefix removal circuit 230, an FFT (Fast Fourier Transform) circuit 240, a P / S (parallel serial) conversion circuit 250, and A decoding processing unit 260 is provided.

アンテナ210は、無線信号を受信する。周波数変換器220は、アンテナ210が受信した無線信号をダウンコンバートし、受信信号に変換する。サイクリックプレフィックス除去回路230は、ダウンコンバートされた受信信号からサイクリックプレフィックスを除去する。FFT回路240は、サイクリックプレフィックスが除去された受信信号を周波数領域の信号に変換し、サブキャリアごとの検波信号を得る。P/S変換回路250は、FFT回路240により得られたサブキャリアごとの検波信号を時間方向に並び替え、パラレル信号からシリアル信号に変換する。   The antenna 210 receives a radio signal. The frequency converter 220 down-converts the radio signal received by the antenna 210 and converts it into a received signal. The cyclic prefix removal circuit 230 removes the cyclic prefix from the down-converted received signal. The FFT circuit 240 converts the received signal from which the cyclic prefix is removed into a frequency domain signal, and obtains a detection signal for each subcarrier. The P / S conversion circuit 250 rearranges the detection signals for each subcarrier obtained by the FFT circuit 240 in the time direction, and converts the parallel signals into serial signals.

復号処理部260は、受信信号バッファ261、伝送路推定回路262、等化回路263、硬判定回路264、切替回路265、マッピング回路266、伝送路重み回路267、不要信号電力算出回路268、サブチャネル化回路269、対数尤度期待値算出回路270、最大化回路271、平均化回路272、雑音電力推定回路273、抽出・平均化回路274、混合対数尤度比算出回路275、復号回路276、及び、誤り訂正符号化回路277を備えて構成される。   The decoding processing unit 260 includes a received signal buffer 261, a transmission path estimation circuit 262, an equalization circuit 263, a hard decision circuit 264, a switching circuit 265, a mapping circuit 266, a transmission path weight circuit 267, an unnecessary signal power calculation circuit 268, a subchannel. 269, log likelihood expectation value calculation circuit 270, maximization circuit 271, averaging circuit 272, noise power estimation circuit 273, extraction / averaging circuit 274, mixed log likelihood ratio calculation circuit 275, decoding circuit 276, and And an error correction encoding circuit 277.

受信信号バッファ261は、P/S変換回路250が出力した受信信号を記憶する。受信信号バッファ261は、等化回路263が処理を行ってから伝送路重み回路267を経由して不要信号電力算出回路268が処理を開始するまでの処理遅延を吸収するために設けられる。
伝送路推定回路262は、P/S変換回路250が出力した受信信号からプリアンブルシンボルやパイロットサブキャリアなどの既知信号を抽出する。伝送路推定回路262は、抽出した既知信号から無線伝送等により生じたチャネル応答をサブキャリアごとに推定し、推定したサブキャリアごとのチャネル応答から算出した伝送路推定値を等化回路263及び伝送路重み回路267に出力する。
等化回路263は、伝送路推定値に基づき、サブキャリアごとに受信信号を周波数領域等化し、硬判定回路264及び混合対数尤度比算出回路275に出力する。
硬判定回路264は、等化回路263により等化処理されたIQ平面上の受信信号点から最も近接する送信信号点候補に硬判定を行い、サブキャリアごとに、伝送されたビット系列を推定する。硬判定回路264は、推定したビット系列を切替回路265に出力する。
The reception signal buffer 261 stores the reception signal output from the P / S conversion circuit 250. The reception signal buffer 261 is provided to absorb a processing delay from when the equalization circuit 263 performs processing until the unnecessary signal power calculation circuit 268 starts processing via the transmission line weight circuit 267.
The transmission path estimation circuit 262 extracts known signals such as preamble symbols and pilot subcarriers from the reception signal output from the P / S conversion circuit 250. The transmission path estimation circuit 262 estimates a channel response generated by radio transmission or the like from the extracted known signal for each subcarrier, and uses the equalization circuit 263 and the transmission path estimation value calculated from the estimated channel response for each subcarrier. It outputs to the road weight circuit 267.
The equalization circuit 263 equalizes the received signal for each subcarrier based on the transmission path estimation value, and outputs the equalized signal to the hard decision circuit 264 and the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275.
The hard decision circuit 264 performs a hard decision on the transmission signal point candidate closest to the reception signal point on the IQ plane equalized by the equalization circuit 263, and estimates the transmitted bit sequence for each subcarrier. . The hard decision circuit 264 outputs the estimated bit sequence to the switching circuit 265.

切替回路265は、マッピング回路266に出力するビット系列を切換える。切替回路265は、初回は、硬判定回路264による硬判定の結果得られたビット系列をマッピング回路266に出力する。2回目以降は、切替回路265は、誤り訂正符号化回路277により誤り訂正符号化されたビット系列をマッピング回路266に出力する。   The switching circuit 265 switches the bit series output to the mapping circuit 266. The switching circuit 265 outputs the bit sequence obtained as a result of the hard decision by the hard decision circuit 264 to the mapping circuit 266 for the first time. From the second time onward, the switching circuit 265 outputs the bit series that has been subjected to error correction coding by the error correction coding circuit 277 to the mapping circuit 266.

マッピング回路266は、入力したビット系列を、送信機100と同一のパラメータを用いた変調方式(例えば、PSKやQAM)により変調し、送信信号のレプリカである送信レプリカ信号を生成する。マッピング回路266は、生成した送信レプリカ信号を伝送路重み回路267に出力する。
伝送路重み回路267は、マッピング回路266が生成した送信レプリカ信号に、伝送路推定回路262から入力した伝送路推定値を用いて伝送路重みを乗じ、サブキャリアごとの所望波のレプリカの受信信号である受信レプリカ信号を得る。伝送路重み回路267は、得られた受信レプリカ信号を不要信号電力算出回路268に出力する。
The mapping circuit 266 modulates the input bit sequence by a modulation method (for example, PSK or QAM) using the same parameters as the transmitter 100, and generates a transmission replica signal that is a replica of the transmission signal. The mapping circuit 266 outputs the generated transmission replica signal to the transmission path weight circuit 267.
The transmission path weight circuit 267 multiplies the transmission replica signal generated by the mapping circuit 266 by the transmission path weight using the transmission path estimation value input from the transmission path estimation circuit 262, and receives the received signal of the desired wave replica for each subcarrier. A received replica signal is obtained. The transmission line weight circuit 267 outputs the obtained reception replica signal to the unnecessary signal power calculation circuit 268.

不要信号電力算出回路268は、受信信号バッファ261からP/S変換回路250の出力である受信信号を読み出す。不要信号電力算出回路268は、読み出した受信信号から、伝送路重み回路267が生成した受信レプリカ信号を減算し、不要波のシンボルごとの電力(以下、「不要信号電力」と記載する。)を算出する。さらに、不要信号電力算出回路268は、算出したシンボルごとの不要信号電力の二乗値を算出し、サブチャネル化回路269に出力する。   The unnecessary signal power calculation circuit 268 reads the reception signal that is the output of the P / S conversion circuit 250 from the reception signal buffer 261. The unnecessary signal power calculation circuit 268 subtracts the reception replica signal generated by the transmission path weight circuit 267 from the read reception signal, and calculates the power for each symbol of the unnecessary wave (hereinafter referred to as “unnecessary signal power”). calculate. Furthermore, the unnecessary signal power calculation circuit 268 calculates the square value of the unnecessary signal power for each calculated symbol, and outputs it to the subchannelization circuit 269.

サブチャネル化回路269は、各サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブキャリア化を行う。例えば、サブチャネル化回路269は、各サブキャリアの不要信号電力の大きさに基づいてサブチャネル化を行う。1つのサブチャネルには、1以上のサブキャリアが含まれる。なお、1つのサブチャネルに含まれるサブキャリア番号は、必ずしも隣接関係にある必要はない。   The subchannelization circuit 269 performs subcarrierization that determines the subchannel to which each subcarrier belongs. For example, the subchannelization circuit 269 performs subchannelization based on the magnitude of unnecessary signal power of each subcarrier. One subchannel includes one or more subcarriers. Note that subcarrier numbers included in one subchannel are not necessarily adjacent to each other.

ここで、時間t、サブキャリア番号lにおける受信信号のシンボルy(t,l)は、次式(1)で表される。   Here, the symbol y (t, l) of the received signal at time t and subcarrier number l is expressed by the following equation (1).

y(t,l)=h(t,l)s(t,l)+i(t,l)+n(t,l) …(1) y (t, l) = h (t, l) s (t, l) + i (t, l) + n (t, l) (1)

式(1)において、h(t,l)、s(t,l)、i(t,l)、n(t,l)はそれぞれ、時間t、サブキャリア番号lにおける伝搬路特性、所望波送信信号、干渉信号(所望波に干渉を与える信号)、雑音信号である。不要信号電力は、干渉信号と雑音信号との和である。よって、時間t、サブキャリア番号lの不要信号電力(残留電力)の二乗値I(t,l)は、次式(2)となる。   In equation (1), h (t, l), s (t, l), i (t, l), and n (t, l) are the propagation path characteristics and desired wave at time t and subcarrier number l, respectively. A transmission signal, an interference signal (a signal that interferes with a desired wave), and a noise signal. The unnecessary signal power is the sum of the interference signal and the noise signal. Therefore, the square value I (t, l) of unnecessary signal power (residual power) at time t and subcarrier number l is expressed by the following equation (2).

I(t,l)=|y(t,l)−h(t,l)s(t,l)| …(2) I (t, l) = | y (t, l) −h (t, l) s (t, l) | 2 (2)

時刻t=t’からkシンボル分のサブキャリア番号lの平均不要信号電力wは、次式(3)と表される。ただし、Xは送信信号候補xの集合である。 The average unnecessary signal power w l of the subcarrier number l for k symbols from the time t = t ′ is expressed by the following equation (3). However, X is a set of transmission signal candidates x.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

雑音信号及び干渉信号は複素ガウス分布に従う。雑音信号の電力の分散をσ とし、干渉信号の電力の分散をσif とする。kシンボル期間干渉信号が不変であるという仮定のもと、I(t,l)を時刻t=t’からkシンボル平均化する。I(t,l)をkシンボル平均化すると、雑音信号及び干渉信号はそれぞれ、正規分布に従う独立な確率変数であるため、統計的性質より、I(t,l)の平均値wは、次式(4)の混合ガンマ分布に従う。αは、干渉サブキャリア数Lifと全サブキャリア数Lの比Lif/Lである。雑音信号には、干渉波がないサブキャリアは雑音信号n(t,l)が含まれ、干渉波があるサブキャリアは雑音信号n(t,l)と干渉信号i(t,l)が含まれる。 Noise signals and interference signals follow a complex Gaussian distribution. It is assumed that the noise signal power variance is σ n 2 and the interference signal power variance is σ if 2 . Under the assumption that the k symbol period interference signal is unchanged, I (t, l) is averaged for k symbols from time t = t ′. When I (t, l) is averaged by k symbols, the noise signal and the interference signal are independent random variables that follow a normal distribution. Therefore, due to statistical properties, the average value w l of I (t, l) is According to the mixed gamma distribution of the following equation (4). α is a ratio L if / L of the number of interference subcarriers L if and the total number of subcarriers L. The noise signal includes a noise signal n (t, l) for a subcarrier without an interference wave, and a noise signal n (t, l) and an interference signal i (t, l) for a subcarrier with an interference wave. It is.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

ただし、fは、w>0で定義されるガンマ分布の確率密度関数であり、形状母数a、尺度母数bを用いて次式(5)により表される。Γ(a)は、ガンマ関数である。なお、a=kとなる。 However, f G is a probability density function of a gamma distribution defined by w> 0, and is expressed by the following equation (5) using the shape parameter a and the scale parameter b. Γ (a) is a gamma function. Note that a = k.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

以降では、上記のwを、EMアルゴリズムにおける「観測データ」として使用する。 In the following, the above w l, is used as the "observation data" in the EM algorithm.

復号処理部260は、対数尤度比の条件付き期待値を表すQ関数の計算及びそのQ関数の最大化を行うことにより干渉パラメータを推定する。干渉パラメータは、所望波に対して干渉波が含まれる確率である干渉確率と、干渉波の干渉電力である。復号処理部260は、推定された干渉パラメータを用いて計算されたLLRを入力とし、受信信号を復号する。復号処理部260は、復号により得られた送信信号の推定値から送信レプリカ信号を作成し、さらに、送信レプリカ信号から受信レプリカ信号を作成する。復号処理部260は、作成した受信レプリカ信号によりwを更新し、再び干渉パラメータの推定を行う。干渉パラメータが収束するまで推定及び復号を繰り返すことが望ましい。以下(・)(κ)は、κ番目の繰り返しにて得られたパラメータを示すものとする。 The decoding processing unit 260 estimates an interference parameter by calculating a Q function representing a conditional expected value of the log likelihood ratio and maximizing the Q function. The interference parameters are an interference probability that is a probability that an interference wave is included in the desired wave, and an interference power of the interference wave. Decoding processing section 260 receives the LLR calculated using the estimated interference parameter and decodes the received signal. Decoding processing section 260 creates a transmission replica signal from the estimated value of the transmission signal obtained by decoding, and further creates a reception replica signal from the transmission replica signal. The decoding processing unit 260 updates wl with the generated received replica signal, and again estimates the interference parameter. It is desirable to repeat the estimation and decoding until the interference parameters converge. In the following, (·) (κ) represents parameters obtained in the κ-th iteration.

対数尤度期待値算出回路270は、次式(6)の対数尤度期待値(Q関数)を、サブキャリアlごとに算出する。なお、干渉パラメータθ(l)=(β(l),σif (l))である。β(l)は、サブキャリアlの推定の干渉確率であり、σif 2(κ)(l)は、サブキャリアlにおける干渉電力である。 The log likelihood expectation value calculation circuit 270 calculates the log likelihood expectation value (Q function) of the following equation (6) for each subcarrier l. The interference parameter θ (l) = (β (l), σ if 2 (l)). β (l) is the estimated interference probability of subcarrier l, and σ if 2 (κ) (l) is the interference power in subcarrier l.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

ただし、干渉確率pifは、観測データwが、干渉波に対するガンマ分布に属する確率であり、次式(7)を満たす。 However, the interference probability p an if the observed data w l is the probability that belong to the gamma distribution for the interference wave, satisfies the following equation (7).

Figure 2017034338
Figure 2017034338

最大化回路271は、対数尤度期待値算出回路270が算出したQ関数を最大化する干渉パラメータθ(l)を求める。Q関数を干渉パラメータθ(l)(κ)=(β(l)(κ),σif 2(κ)(l))により微分して零となる条件により、次式(8)が得られる。 The maximization circuit 271 obtains an interference parameter θ (l) that maximizes the Q function calculated by the log likelihood expectation value calculation circuit 270. The following equation (8) is obtained under the condition that the Q function is differentiated by the interference parameter θ (l) (κ) = (β (l) (κ) , σ if 2 (κ) (l)) and becomes zero. .

Figure 2017034338
Figure 2017034338

最大化回路271は、式(8)により、サブキャリアlについて、干渉確率β(l)(κ)及び干渉電力σif 2(κ)(l)を算出する。なおσ の導出は別途説明する。 The maximization circuit 271 calculates the interference probability β (l) (κ) and the interference power σ if 2 (κ) (l) for the subcarrier l by the equation (8). Derivation of σ n 2 will be described separately.

このときサブチャネルごとに、特定強度の干渉波の最大数が1となっていればEMアルゴリズムの繰り返しにより、高い精度で干渉パラメータθを推測することができる。したがって、サブチャネル化回路269のサブチャネル化処理において、不要信号電力の大きさによって適切にサブチャネル化することは動作の目的からして望ましい。   At this time, if the maximum number of interference waves of a specific intensity is 1 for each subchannel, the interference parameter θ can be estimated with high accuracy by repeating the EM algorithm. Therefore, in the subchannelization processing of the subchannelization circuit 269, it is desirable for the purpose of operation to appropriately subchannel according to the magnitude of unnecessary signal power.

なお、本実施形態で説明したようにEMアルゴリズムでは確率モデルのパラメータを点推定するが、それを確率変数とみて、その事後確率分布を学習する変分ベイズ法や、確率分布のサンプリングを行うモンテカルロサンプリングなどの推定手法で代用してもよい。   As described in the present embodiment, the EM algorithm estimates points of the probability model parameters, but considers it as a random variable, a variational Bayes method for learning the posterior probability distribution, and a Monte Carlo that samples the probability distribution. An estimation method such as sampling may be used instead.

最大化回路271は、前述のようにEMアルゴリズム繰り返し処理を実施して干渉パラメータθ(l)(κ)を算出する。最大化回路271は、変化が収束したときの干渉パラメータθ(l)(κ)を、干渉パラメータθ(l)として平均化回路272に逐次出力する。 The maximization circuit 271 calculates the interference parameter θ (l) (κ) by performing the EM algorithm repetition processing as described above. The maximization circuit 271 sequentially outputs the interference parameter θ (l) (κ) when the change converges to the averaging circuit 272 as the interference parameter θ (l).

平均化回路272は、最大化回路271から干渉パラメータθ(l)=(β(l),σif (l))を入力する。平均化回路272は、サブチャネルごとに、そのチャネルに属するサブキャリアの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)それぞれの平均値を算出し、干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を算出する。平均化回路272は、各サブチャネルの干渉確率α(c)を抽出・平均化回路274に出力し、各サブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を混合対数尤度比算出回路275に通知する。 The averaging circuit 272 receives the interference parameter θ (l) = (β (l), σ if 2 (l)) from the maximizing circuit 271. For each subchannel, the averaging circuit 272 calculates the average value of the interference probability β (l) and the interference power σ if 2 (l) of the subcarriers belonging to that channel, and calculates the interference probability α (c) and the interference power. γ (c) is calculated. The averaging circuit 272 outputs the interference probability α (c) of each subchannel to the extraction / averaging circuit 274, and mixes the interference probability α (c) and interference power γ (c) of each subchannel with a mixed log likelihood ratio. The calculation circuit 275 is notified.

雑音電力推定回路273は、P/S変換回路250が出力した受信信号を入力する。雑音電力推定回路273は、任意の手段によって受信信号に含まれる雑音電力を推定する。よく知られた雑音電力の推定方法としては、無線フレームの先頭に配置された2以上の連続するプリアンブルシンボルの分散値を雑音電力として同定するものが挙げられるが、この限りでは無い。雑音電力推定回路273は、サブキャリアごとに雑音電力の推定を行うが、時間方向に平均化してもよい。   The noise power estimation circuit 273 receives the reception signal output from the P / S conversion circuit 250. The noise power estimation circuit 273 estimates the noise power included in the received signal by any means. As a well-known noise power estimation method, there is a method of identifying a variance value of two or more consecutive preamble symbols arranged at the head of a radio frame as noise power, but this is not restrictive. The noise power estimation circuit 273 estimates noise power for each subcarrier, but may be averaged in the time direction.

抽出・平均化回路274は、平均化回路272からサブキャリアごとの干渉確率α(c)の情報を入力する。ただし、初回はその情報が無いため、抽出・平均化回路274は、雑音電力推定回路273が推定した全サブキャリアの雑音電力推定値を周波数方向に平均化し、全サブキャリアに共通の雑音電力σ として推定する。ただし、平均化回路272から干渉確率α(c)が得られた時点で、抽出・平均化回路274は、干渉確率α(c)が所定の閾値を下回るサブチャネル、すなわち干渉が存在しないと判断されたサブチャネルがあるかどうかを判定する。抽出・平均化回路274は、干渉が存在しないと判断されたサブチャネルがあった場合は、そのサブチャネルに属するサブキャリアの雑音電力推定値のみを抽出し、抽出した雑音電力推定値をそれらのサブキャリア間で周波数方向に平均化して、全サブキャリアに共通の雑音電力σ の推定値を更新する。 The extraction / averaging circuit 274 receives information on the interference probability α (c) for each subcarrier from the averaging circuit 272. However, since there is no information at the first time, the extraction / averaging circuit 274 averages the noise power estimation values of all the subcarriers estimated by the noise power estimation circuit 273 in the frequency direction, and the noise power σ common to all the subcarriers. Estimate as n 2 . However, when the interference probability α (c) is obtained from the averaging circuit 272, the extraction / average circuit 274 determines that there is no subchannel in which the interference probability α (c) is lower than a predetermined threshold, that is, there is no interference. It is determined whether there is a subchannel that has been changed. When there is a subchannel for which it is determined that there is no interference, the extraction / averaging circuit 274 extracts only the noise power estimation values of the subcarriers belonging to the subchannel, and extracts the extracted noise power estimation values thereof. The estimation value of the noise power σ n 2 common to all the subcarriers is updated by averaging in the frequency direction between the subcarriers.

混合対数尤度比算出回路275は、抽出・平均化回路274から雑音電力推定値σ を入力し、最大化回路271から各サブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)の情報を入力する。混合対数尤度比算出回路275は、次式(9)に示すように、各サブキャリアlの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)を、そのサブキャリアが属するサブチャネルcの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)とする。 The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275 receives the noise power estimation value σ n 2 from the extraction / averaging circuit 274 and receives the interference probability α (c) and interference power γ (c) of each subchannel from the maximization circuit 271. Enter the information. As shown in the following equation (9), the mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 determines the interference probability β (l) and interference power σ if 2 (l) of each subcarrier l to the subchannel c to which the subcarrier belongs. Interference probability α (c) and interference power γ (c).

Figure 2017034338
Figure 2017034338

混合対数尤度比算出回路275は、等化回路263から出力された等化後の受信信号点を基に、以下の式(10)により、時刻t,サブキャリア番号lにおける送信信号のPSK又はQAMにおけるm番目のビットc(t,l,m)に対する混合対数尤度比LLRWeighc(t,l,m)を算出する。 The mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 uses the following equation (10) based on the equalized reception signal point output from the equalization circuit 263 to calculate the PSK of the transmission signal at time t, subcarrier number l or A mixed log likelihood ratio LLR Weigh c (t, l, m) for the m-th bit c (t, l, m) in QAM is calculated.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

なお、X(m),X(m)はそれぞれ、PSKやQAM等の変調マッピングにおけるm番目のビットが1及び0である信号点の集合である。混合対数尤度比算出回路275は、全サブキャリアについて算出した混合対数尤度比LLRWeighc(t,l,m)からなる混合対数尤度比LLRWeighを復号回路276に出力する。 X 1 (m) and X 0 (m) are sets of signal points in which the m-th bit in modulation mapping such as PSK and QAM is 1 and 0, respectively. Mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 outputs mixed log-likelihood ratio LLR Weigh c calculated for all subcarriers (t, l, m) mixed log-likelihood ratio LLR Weigh consisting in decoding circuit 276.

復号回路276は、入力した混合対数尤度比LLRWeighに対して、誤り訂正復号処理を行う。復号回路276は、誤り訂正復号処理により得られた受信ビット系列を誤り訂正符号化回路277に出力する。復号回路276からの受信ビット系列の出力以降は、Outer loopの繰り返し処理となる。 The decoding circuit 276 performs error correction decoding processing on the input mixed log-likelihood ratio LLR Weight . The decoding circuit 276 outputs the received bit sequence obtained by the error correction decoding process to the error correction coding circuit 277. After the output of the received bit sequence from the decoding circuit 276, the outer loop is repeated.

誤り訂正符号化回路277は、復号回路276から入力した受信ビット系列に対し、送信機100と同様の誤り訂正符号化を行って得た送信ビット系列を切替回路265に出力する。切替回路265は、誤り訂正符号化回路277が出力した送信ビット系列をマッピング回路266に出力する。   The error correction encoding circuit 277 outputs a transmission bit sequence obtained by performing error correction encoding similar to that of the transmitter 100 to the reception bit sequence input from the decoding circuit 276 to the switching circuit 265. The switching circuit 265 outputs the transmission bit sequence output from the error correction encoding circuit 277 to the mapping circuit 266.

次に、受信機200の動作について説明する。
図4は、受信機200の受信動作を示すフロー図である。
受信機200のアンテナ210が無線信号を受信すると、周波数変換器220は、アンテナ210が受信した無線信号の周波数を変換し、受信信号を得る。サイクリックプレフィックス除去回路230は、周波数変換された受信信号からサイクリックプレフィックスを除去する(ステップS105)。FFT回路240は、サイクリックプレフィックスが除去された受信信号にFFTを行って周波数領域の信号に変換し、サブキャリアごとの検波信号を得る(ステップS110)。P/S変換回路250は、サブキャリアごとの検波信号を時間方向に並び替え、パラレル信号からシリアル信号に変換し、復号処理部260に出力する。
Next, the operation of the receiver 200 will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the receiving operation of the receiver 200.
When antenna 210 of receiver 200 receives a radio signal, frequency converter 220 converts the frequency of the radio signal received by antenna 210 to obtain a received signal. The cyclic prefix removal circuit 230 removes the cyclic prefix from the frequency-converted received signal (step S105). The FFT circuit 240 performs FFT on the received signal from which the cyclic prefix has been removed to convert it to a frequency domain signal, and obtains a detection signal for each subcarrier (step S110). The P / S conversion circuit 250 rearranges the detection signals for each subcarrier in the time direction, converts the parallel signals into serial signals, and outputs them to the decoding processing unit 260.

復号処理部260がP/S変換回路250から入力した受信信号は、受信信号バッファ261、伝送路推定回路262、等化回路263、及び、雑音電力推定回路273に分岐して出力される。受信信号バッファ261は、受信信号を記憶する。   The reception signal input from the P / S conversion circuit 250 by the decoding processing unit 260 is branched and output to the reception signal buffer 261, the transmission path estimation circuit 262, the equalization circuit 263, and the noise power estimation circuit 273. The reception signal buffer 261 stores a reception signal.

伝送路推定回路262は、P/S変換回路250が出力した受信信号から既知信号を抽出してチャネル応答をサブキャリアごとに推定し、推定したサブキャリアごとのチャネル応答から伝送路推定値を得る(ステップS115)。等化回路263は、ステップS115において得られた伝送路推定値に基づき、サブキャリアごとに受信信号を周波数領域等化する(ステップS120)。   The transmission path estimation circuit 262 extracts a known signal from the received signal output from the P / S conversion circuit 250, estimates a channel response for each subcarrier, and obtains a transmission path estimation value from the estimated channel response for each subcarrier. (Step S115). The equalization circuit 263 equalizes the received signal for each subcarrier based on the transmission path estimation value obtained in step S115 (step S120).

一方、雑音電力推定回路273は、P/S変換回路250が出力した受信信号に含まれる雑音電力をサブキャリアごとに推定する(ステップS125)。抽出・平均化回路274は、干渉パラメータがまだ推定されていないと判断し(ステップS130:NO)、ステップS125において推定された全サブキャリアの雑音電力推定値を周波数方向に平均化し、雑音電力σ とする(ステップS135)。 On the other hand, the noise power estimation circuit 273 estimates the noise power included in the reception signal output from the P / S conversion circuit 250 for each subcarrier (step S125). The extraction / averaging circuit 274 determines that the interference parameter has not been estimated yet (step S130: NO), averages the noise power estimation values of all subcarriers estimated in step S125 in the frequency direction, and generates noise power σ. n 2 is set (step S135).

硬判定回路264は、ステップS120において等化処理されたIQ平面上の受信信号点から最も近接する送信信号点候補に硬判定を行い、伝送されたビット系列をサブキャリアごとに推定する(ステップS140)。硬判定回路264は、推定したサブキャリアごとのビット系列を切替回路265に出力する。切替回路265は、ステップS140において硬判定回路264により推定されたビット系列を、マッピング回路266に出力する。   The hard decision circuit 264 performs a hard decision on the transmission signal point candidate closest to the reception signal point on the IQ plane equalized in step S120, and estimates the transmitted bit sequence for each subcarrier (step S140). ). Hard decision circuit 264 outputs the estimated bit sequence for each subcarrier to switching circuit 265. The switching circuit 265 outputs the bit sequence estimated by the hard decision circuit 264 in step S140 to the mapping circuit 266.

マッピング回路266は、入力したビット系列を、PSK/QAMなど送信機100と同一の変調方式により変調し、送信レプリカ信号を生成する(ステップS145)。伝送路重み回路267は、ステップS115において得られた伝送路推定値を用いて、ステップS145において生成された送信レプリカ信号に伝送路重みを乗じて、サブキャリアごとの受信レプリカ信号を生成する(ステップS150)。不要信号電力算出回路268は、受信信号バッファ261から受信信号を読み出し、読み出した受信信号からステップS150において生成された受信レプリカ信号を減算し、シンボルごとの不要信号電力を得る。不要信号電力算出回路268は、シンボルごとの不要信号電力の二乗値を算出する(ステップS155)。   The mapping circuit 266 modulates the input bit sequence by the same modulation scheme as the transmitter 100 such as PSK / QAM, and generates a transmission replica signal (step S145). The transmission path weight circuit 267 multiplies the transmission replica signal generated in step S145 by the transmission path weight using the transmission path estimation value obtained in step S115, and generates a reception replica signal for each subcarrier (step S115). S150). The unnecessary signal power calculation circuit 268 reads the received signal from the received signal buffer 261 and subtracts the received replica signal generated in step S150 from the read received signal to obtain unnecessary signal power for each symbol. The unnecessary signal power calculation circuit 268 calculates the square value of the unnecessary signal power for each symbol (step S155).

サブチャネル化回路269は、ステップS155において算出された不要信号電力の二乗値と閾値との比較により、各サブキャリアが属するサブチャネルを決定する(ステップS160)。サブチャネルの決定後、復号処理部260は、サブチャネルごとにInner loop処理を行う(ステップS165)。   The subchannelization circuit 269 determines a subchannel to which each subcarrier belongs by comparing the square value of the unnecessary signal power calculated in step S155 with a threshold value (step S160). After determining the subchannel, the decoding processing unit 260 performs inner loop processing for each subchannel (step S165).

図5は、ステップS160におけるサブチャネル化の例を示す図である。同図では、サブチャネル化回路269は、サブチャネル化に閾値E1>閾値E2の2つの閾値を用いる。サブチャネル化回路269は、各サブキャリアを、不要信号電力の二乗値が閾値E1以上であればサブチャネルc1、閾値E2以上閾値E1未満であればサブチャネルc2、閾値E2未満であればサブチャネルc3に分類する。また、このような不要信号電力と閾値との比較に基づく判定ではなく予め、サブキャリア番号を複数のサブチャネルに分割しておいてもよい。その場合は、想定し得る干渉波のうち最も狭帯域な干渉波と同等の帯域幅となるようサブチャネルの帯域幅を設計しておくことが望ましい。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of subchannelization in step S160. In the figure, the subchannelization circuit 269 uses two threshold values of threshold value E1> threshold value E2 for subchannelization. The subchannelization circuit 269 sets each subcarrier to subchannel c1 if the square value of unnecessary signal power is equal to or greater than threshold E1, subchannel c2 if threshold value E2 is less than threshold E1, and subchannel if less than threshold E2. Classify into c3. Further, the subcarrier number may be divided into a plurality of subchannels in advance instead of the determination based on the comparison between the unnecessary signal power and the threshold value. In that case, it is desirable to design the bandwidth of the subchannel so that the bandwidth is equal to the narrowest interference wave among the possible interference waves.

図6は、復号処理部260のサブチャネルごとのInner loop処理を示すフロー図であり、図4のステップS165の詳細な処理を示す。
対数尤度期待値算出回路270及び最大化回路271は、サブチャネルを1つ選択し(ステップS205)、選択したサブチャネルについて、以下のステップS210〜ステップS225の処理を行う。
FIG. 6 is a flowchart showing the inner loop processing for each subchannel of the decoding processing unit 260, and shows the detailed processing of step S165 of FIG.
The log likelihood expectation value calculation circuit 270 and the maximization circuit 271 select one subchannel (step S205), and perform the following steps S210 to S225 for the selected subchannel.

最大化回路271は、干渉パラメータが収束したか否かを判断する(ステップS210)。選択したサブチャネルについての最初のループの場合、最大化回路271は、干渉パラメータは収束していないと判断し(ステップS210:NO)、ステップS215の処理を行う。   The maximization circuit 271 determines whether or not the interference parameter has converged (step S210). In the case of the first loop for the selected subchannel, the maximization circuit 271 determines that the interference parameter has not converged (step S210: NO), and performs the process of step S215.

対数尤度期待値算出回路270は、選択したサブチャネルに属するサブキャリアそれぞれについて、干渉信号の二乗値式(6)及び式(7)により対数尤度期待値(Q関数)を算出する(ステップS215)。観測データwには、ステップS155において不要信号電力算出回路268が算出した不要信号電力の二乗値を用いる。また、最初のループでは、κ=0を初期値として代入し、予め定められた初期値θ(0)(l)を用いる。 The log likelihood expectation value calculation circuit 270 calculates the log likelihood expectation value (Q function) for each of the subcarriers belonging to the selected subchannel by using the square value equations (6) and (7) of the interference signal (step) S215). The observed data w l, using a square value of the unwanted signal power calculated unnecessary signal power calculating circuit 268 at step S155. In the first loop, κ = 0 is substituted as an initial value, and a predetermined initial value θ (0) (l) is used.

最大化回路271は、選択したサブチャネルに属する各サブキャリアについて、式(8)により、ステップS215において算出されたQ関数を最大化する干渉パラメータθ(κ+1)(l)を構成する干渉確率β(κ+1)(l)及び干渉電力σif 2(κ+1)(l)を算出する(ステップS220)。 The maximizing circuit 271 uses, for each subcarrier belonging to the selected subchannel, the interference probability β constituting the interference parameter θ (κ + 1) (l) that maximizes the Q function calculated in step S 215 according to the equation (8). (Κ + 1) (l) and interference power σ if 2 (κ + 1) (l) are calculated (step S220).

最大化回路271は、選択されたサブチャネルに属するサブキャリアの干渉パラメータθ(κ+1)(l)と干渉パラメータθ(κ)(l)との差が所定以内か否かを判定する(ステップS210)。干渉パラメータθ(κ+1)(l)と干渉パラメータθ(κ)(l)との差として、干渉確率β(κ+1)(l)と干渉確率β(κ)(l)との差を用いてもよい。最大化回路271は、差が所定以内でなければ、干渉パラメータが収束していないと判断し(ステップS210:NO)、κの値に1を加算してステップS215からの処理を繰り返すよう対数尤度期待値算出回路270に指示する。そして、最大化回路271は、干渉パラメータθ(κ+1)(l)と干渉パラメータθ(κ)(l)との差が所定以内である場合に、干渉パラメータが収束したと判定し(ステップS210:YES)、ステップS225の処理を行う。 The maximization circuit 271 determines whether or not the difference between the interference parameter θ (κ + 1) (l) of the subcarrier belonging to the selected subchannel and the interference parameter θ (κ) (l) is within a predetermined range (step S210). ). Even if the difference between the interference probability β (κ + 1) (l) and the interference probability β (κ) (l) is used as the difference between the interference parameter θ (κ + 1) (l) and the interference parameter θ (κ) (l). Good. If the difference is not within the predetermined range, the maximization circuit 271 determines that the interference parameter has not converged (step S210: NO), adds 1 to the value of κ, and repeats the processing from step S215 to logarithmic likelihood. The expected value calculation circuit 270 is instructed. The maximization circuit 271 determines that the interference parameter has converged when the difference between the interference parameter θ (κ + 1) (l) and the interference parameter θ (κ) (l) is within a predetermined range (step S210: YES), the process of step S225 is performed.

干渉パラメータが収束したと判定した場合、最大化回路271は、選択されたサブチャネルに属する各サブキャリアの干渉確率β(κ+1)(l)及び干渉電力σif 2(κ+1)(l)を、干渉パラメータθ=(干渉確率β(l),干渉電力σif (l))として出力する。平均化回路272は、選択されたサブチャネルに属するサブキャリアの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)それぞれの平均値を算出し、そのサブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を算出する(ステップS225)。平均化回路272は、選択されたサブチャネルの干渉確率α(c)を抽出・平均化回路274に出力し、選択されたサブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を混合対数尤度比算出回路275に通知する。 When it is determined that the interference parameter has converged, the maximization circuit 271 determines the interference probability β (κ + 1) (l) and interference power σ if 2 (κ + 1) (l) of each subcarrier belonging to the selected subchannel, Output as interference parameter θ = (interference probability β (l), interference power σ if 2 (l)). The averaging circuit 272 calculates the average values of the interference probability β (l) and the interference power σ if 2 (l) of the subcarriers belonging to the selected subchannel, and the subchannel interference probability α (c) and The interference power γ (c) is calculated (step S225). The averaging circuit 272 outputs the interference probability α (c) of the selected subchannel to the extraction / averaging circuit 274, and mixes the interference probability α (c) of the selected subchannel and the interference power γ (c). The log likelihood ratio calculation circuit 275 is notified.

対数尤度期待値算出回路270は、サブチャネルを全て選択したか否かを判断する(ステップS230)。対数尤度期待値算出回路270は、未選択のサブチャネルがある場合(ステップS230:NO)、ステップS205からの処理を繰り返す。そして、対数尤度期待値算出回路270は、サブチャネルを全て選択した場合(ステップS230:YES)、Inner loop処理を終了する。
復号処理部260は、図4のステップS130からの処理を繰り返す。
The log likelihood expected value calculation circuit 270 determines whether or not all subchannels have been selected (step S230). The log likelihood expectation value calculation circuit 270 repeats the processing from step S205 when there is an unselected subchannel (step S230: NO). When the log likelihood expectation value calculation circuit 270 selects all the subchannels (step S230: YES), the inner loop process ends.
The decryption processing unit 260 repeats the processing from step S130 of FIG.

図4において、抽出・平均化回路274は、干渉パラメータθが推定済みであると判断し(ステップS130:YES)、ステップS170の処理を行う。すなわち、抽出・平均化回路274は、干渉確率α(c)が所定の閾値を下回るサブチャネルが属するサブキャリアの雑音電力推定値のみを抽出し、抽出したそれらのサブキャリア間で周波数方向に平均化して、雑音電力σ の推定値を更新する(ステップS170)。例えば、図5に示すサブチャネルの例ではサブチャネルc3のみが抽出されるような動作が望ましい。本処理によって、雑音電力密度と干渉電力密度に差がある場合、干渉電力によって雑音電力推定値がバイアスされることを防ぎ、その推定精度を向上することが可能となる。 In FIG. 4, the extraction / averaging circuit 274 determines that the interference parameter θ has been estimated (step S130: YES), and performs the process of step S170. That is, the extraction / averaging circuit 274 extracts only the noise power estimation value of the subcarrier to which the subchannel to which the interference probability α (c) is lower than the predetermined threshold belongs, and averages the extracted subcarriers in the frequency direction. And the estimated value of the noise power σ n 2 is updated (step S170). For example, in the example of the subchannel shown in FIG. 5, it is desirable that only the subchannel c3 be extracted. By this processing, when there is a difference between the noise power density and the interference power density, it is possible to prevent the noise power estimation value from being biased by the interference power and to improve the estimation accuracy.

混合対数尤度比算出回路275は、ステップS170で更新された雑音電力推定値σ を入力し、平均化回路272から各サブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)の情報を入力する。混合対数尤度比算出回路275は、式(9)により、サブキャリアlの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)を、そのサブキャリアが属するサブチャネルcの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)とする。混合対数尤度比算出回路275は、等化回路263から出力された等化後の受信信号点を基に、式(10)により、混合対数尤度比LLRWeighを算出する(ステップS175)。 The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275 receives the noise power estimation value σ n 2 updated in step S170, and receives the interference probability α (c) and interference power γ (c) of each subchannel from the averaging circuit 272. Enter information. The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275 uses the equation (9) to calculate the interference probability β (l) and interference power σ if 2 (l) of the subcarrier l and the interference probability α ( c) and interference power γ (c). The mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 calculates the mixed log-likelihood ratio LLR Weight according to equation (10) based on the equalized reception signal point output from the equalization circuit 263 (step S175).

復号回路276は、ステップS175において算出された混合対数尤度比LLRWeighに対して、誤り訂正復号処理を行って硬判定ビット系列を得る(ステップS180)。復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行ったか否かを判断する(ステップS185)。復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行っていないと判断した場合(ステップS185:NO)、硬判定ビット系列を誤り訂正符号化回路277に出力する。誤り訂正符号化回路277は、ステップS180で得られた硬判定ビット系列に対し、送信機100と同様の誤り訂正符号化を行い、送信ビット系列を得る(ステップS190)。切替回路265は、ステップS190において得られた送信ビット系列をマッピング回路266に出力する。復号処理部260は、ステップS145からの処理を繰り返す。 The decoding circuit 276 performs error correction decoding processing on the mixed log likelihood ratio LLR Weight calculated in step S175 to obtain a hard decision bit sequence (step S180). The decoding circuit 276 determines whether or not the error correction decoding process has been performed a predetermined number of times (step S185). When determining that the error correction decoding process has not been performed a predetermined number of times (step S185: NO), the decoding circuit 276 outputs the hard decision bit sequence to the error correction encoding circuit 277. The error correction coding circuit 277 performs error correction coding similar to that of the transmitter 100 on the hard decision bit sequence obtained in step S180 to obtain a transmission bit sequence (step S190). The switching circuit 265 outputs the transmission bit sequence obtained in step S190 to the mapping circuit 266. The decryption processing unit 260 repeats the processing from step S145.

すなわち、マッピング回路266は、ステップS190において誤り訂正符号化回路277が得たビット系列を送信機100と同一の変調方式により変調し、新たな送信レプリカ信号を生成する(ステップS145)。伝送路重み回路267は、伝送路推定値を用いて新たな送信レプリカ信号に伝送路重みを乗じ、新たな受信レプリカ信号を生成する(ステップS150)。不要信号電力算出回路268は、受信信号から新たな受信レプリカ信号を減算して不要信号電力を更新すると、シンボルごとの更新後の不要信号電力の二乗値を算出する(ステップS155)。サブチャネル化回路269は、更新後の不要信号電力の二乗値と閾値との比較により、各サブキャリアが属するサブチャネルを決定する(ステップS160)。復号処理部260は、更新後の不要信号電力により観測データwを更新し、図6に示すサブチャネルごとのInner loop処理を行う(ステップS165)。これにより、復号処理部260は、各サブキャリアの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)を更新する。平均化回路272は、各サブチャネルに属するサブキャリアの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)それぞれの平均値を算出し、そのサブチャネルの干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を更新する。 That is, the mapping circuit 266 modulates the bit sequence obtained by the error correction coding circuit 277 in step S190 using the same modulation scheme as that of the transmitter 100, and generates a new transmission replica signal (step S145). The transmission path weight circuit 267 generates a new reception replica signal by multiplying the new transmission replica signal by the transmission path weight using the transmission path estimation value (step S150). When the unnecessary signal power is updated by subtracting a new received replica signal from the received signal, the unnecessary signal power calculating circuit 268 calculates the square value of the updated unnecessary signal power for each symbol (step S155). The subchannelization circuit 269 determines a subchannel to which each subcarrier belongs by comparing the square value of the unnecessary signal power after the update and the threshold (step S160). The decoding processing unit 260 updates the observation data wl with the updated unnecessary signal power, and performs the inner loop processing for each subchannel shown in FIG. 6 (step S165). Thereby, the decoding processing unit 260 updates the interference probability β (l) and the interference power σ if 2 (l) of each subcarrier. The averaging circuit 272 calculates the average values of the interference probability β (l) and the interference power σ if 2 (l) of the subcarriers belonging to each subchannel, and the interference probability α (c) and the interference power of the subchannel. Update γ (c).

抽出・平均化回路274は、干渉パラメータθが推定済みであると判断し(ステップS130:YES)、更新された干渉確率α(c)が所定の閾値を下回るサブチャネルが属するサブキャリアの雑音電力推定値を平均化し、雑音電力σ の推定値を更新する(ステップS170)。混合対数尤度比算出回路275は、式(9)により、サブキャリアlの干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)を、そのサブキャリアが属するサブチャネルcの更新された干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)とする。混合対数尤度比算出回路275は、等化回路263から出力された等化後の受信信号点を基に、式(10)により、新たな混合対数尤度比LLRWeighを算出する(ステップS175)。復号回路276は、新たな混合対数尤度比LLRWeighに対して、誤り訂正復号処理を行って新たな硬判定ビット系列を得る(ステップS180)。復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行ったか否かを判断する(ステップS185)。復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行っていないと判断した場合(ステップS185:NO)、新たな硬判定ビット系列を誤り訂正符号化回路277に出力する。誤り訂正符号化回路277は、新たな硬判定ビット系列に対し、送信機100と同様の誤り訂正符号化を行い、送信ビット系列を得る(ステップS190)。切替回路265は、ステップS190において得られた新たな送信ビット系列をマッピング回路266に出力する。復号処理部260は、ステップS145からの処理を繰り返す。
そして、復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行ったと判断した場合(ステップS185:YES)、ステップS180において得られた硬判定ビット系列を受信ビット系列として出力する。
The extraction / averaging circuit 274 determines that the interference parameter θ has been estimated (step S130: YES), and the noise power of the subcarrier to which the subchannel to which the updated interference probability α (c) falls below a predetermined threshold value belongs. The estimated values are averaged, and the estimated value of the noise power σ n 2 is updated (step S170). The mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 calculates the interference probability β (l) and interference power σ if 2 (l) of the subcarrier l by the equation (9), and the updated interference of the subchannel c to which the subcarrier belongs. Let probability α (c) and interference power γ (c). The mixed log-likelihood ratio calculation circuit 275 calculates a new mixed log-likelihood ratio LLR Weight according to equation (10) based on the equalized reception signal point output from the equalization circuit 263 (step S175). ). The decoding circuit 276 performs error correction decoding processing on the new mixed log likelihood ratio LLR Weight to obtain a new hard decision bit sequence (step S180). The decoding circuit 276 determines whether or not the error correction decoding process has been performed a predetermined number of times (step S185). When it is determined that the error correction decoding process has not been performed a predetermined number of times (step S185: NO), the decoding circuit 276 outputs a new hard decision bit sequence to the error correction encoding circuit 277. The error correction coding circuit 277 performs error correction coding similar to the transmitter 100 on the new hard decision bit sequence to obtain a transmission bit sequence (step S190). The switching circuit 265 outputs the new transmission bit sequence obtained in step S190 to the mapping circuit 266. The decryption processing unit 260 repeats the processing from step S145.
If it is determined that the error correction decoding process has been performed a predetermined number of times (step S185: YES), the decoding circuit 276 outputs the hard decision bit sequence obtained in step S180 as a received bit sequence.

上記のように、Outer loop処理の2回目以降は、ステップS180の誤り訂正復号処理によって推測された受信ビット系列を元に、誤り訂正符号化回路277が、送信機100と同様に符号化された信号を生成する。切替回路265は、Outer loop処理の1回目では硬判定回路264の出力を選択したが、2回目以降は、誤り訂正符号化回路277からの出力を選択する。切替回路265が送信ビット系列を出力した以降の動作は前述と同様であるが、Outer loop処理によって受信レプリカ信号の精度が高まるため、不要信号電力算出回路268が算出する不要信号電力の精度が向上する。そして、サブチャネル化回路269において適切なサブチャネリング、あるいはInner loop処理におけるEMアルゴリズムの入力値である観測データの精度向上も実現され、干渉パラメータの推定精度が向上することが期待される。特に、サブチャネル数が大きい場合、サブチャネルあたりのサブキャリア数が小さくなりEMアルゴリズムの観測データの母数が減少してしまうことにより、Inner loopでの繰り返し処理による推定精度の更新は小さくなるが、Outer loopによって観測データの精度を向上することにより、繰り返し処理の利得を期待することができる。そして、所定の回数Outer loop処理を行った後、復号回路276の出力を受信ビット系列として得る。   As described above, after the second outer loop process, the error correction encoding circuit 277 is encoded in the same manner as the transmitter 100 based on the received bit sequence estimated by the error correction decoding process in step S180. Generate a signal. The switching circuit 265 selects the output of the hard decision circuit 264 in the first Outer loop process, but selects the output from the error correction coding circuit 277 in the second and subsequent times. The operation after the switching circuit 265 outputs the transmission bit sequence is the same as described above, but the accuracy of the received replica signal is increased by the Outer loop process, so the accuracy of the unnecessary signal power calculated by the unnecessary signal power calculation circuit 268 is improved. To do. The subchannelization circuit 269 is also expected to improve the accuracy of observation data, which is an appropriate value of subchanneling or the input value of the EM algorithm in the inner loop processing, and to improve the estimation accuracy of interference parameters. In particular, when the number of subchannels is large, the number of subcarriers per subchannel is small and the parameter of the observation data of the EM algorithm is reduced. By improving the accuracy of the observation data by the outer loop, it is possible to expect a gain of the iterative processing. Then, after performing Outer loop processing a predetermined number of times, the output of the decoding circuit 276 is obtained as a received bit sequence.

図7は、本実施形態の受信機の他の構成例を示す図である。同図において、図3に示す受信機200と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。受信機200aが図3に示す受信機200と異なる点は、復号処理部260に代えて復号処理部260aを備える点である。復号処理部260aが復号処理部260と異なる点は、平均化回路272及び混合対数尤度比算出回路275に代えて、平均化回路272a及び混合対数尤度比算出回路275aを備える点である。平均化回路272aは、最大化回路271から干渉パラメータθ(l)=(干渉確率β(l),干渉電力σif (l))を入力する。平均化回路272は、サブチャネルごとに、そのチャネルに属するサブキャリアの干渉確率β(l)の平均値を算出し、干渉確率α(c)を算出する。平均化回路272は、各サブチャネルの干渉確率α(c)を抽出・平均化回路274に出力し、各サブチャネルの干渉確率α(c)及び各サブキャリアの干渉電力σif (l)を混合対数尤度比算出回路275aに通知する。混合対数尤度比算出回路275aは、各サブキャリアの干渉パラメータθ(l)の値をそのまま用いて、上述した式(10)により混合対数尤度比LLRWeighc(t,l,m)を算出する。 FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration example of the receiver according to the present embodiment. In this figure, the same parts as those of the receiver 200 shown in FIG. The receiver 200a is different from the receiver 200 shown in FIG. 3 in that a decoding processing unit 260a is provided instead of the decoding processing unit 260. The difference between the decoding processing unit 260 a and the decoding processing unit 260 is that an averaging circuit 272 a and a mixed log likelihood ratio calculation circuit 275 a are provided instead of the averaging circuit 272 and the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275. The averaging circuit 272a receives the interference parameter θ (l) = (interference probability β (l), interference power σ if 2 (l)) from the maximization circuit 271. For each subchannel, the averaging circuit 272 calculates the average value of the interference probabilities β (l) of the subcarriers belonging to that channel, and calculates the interference probability α (c). The averaging circuit 272 outputs the interference probability α (c) of each subchannel to the extraction / averaging circuit 274, and the interference probability α (c) of each subchannel and the interference power σ if 2 (l) of each subcarrier. Is sent to the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275a. The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275a uses the value of the interference parameter θ (l) of each subcarrier as it is, and calculates the mixed log likelihood ratio LLR Weight c (t, l, m) according to the above-described equation (10). calculate.

図8は、非特許文献3に示す従来技術を適用した受信機900の構成を示す機能ブロック図である。受信機900は、受信機200と同様の回路を使用して同図に示すように構成できる。
受信機900の復号処理部960は、受信機200と同様の処理により、P/S変換回路250から受信信号を入力し、受信信号バッファ261、伝送路推定回路262、及び、等化回路263に分岐して出力される。受信信号バッファ261は、受信信号を記憶する。伝送路推定回路262は受信信号から伝送路推定値を得る。等化回路263は、得られた伝送路推定値に基づき、サブキャリアごとに受信信号を周波数領域等化する。硬判定回路264は、等化処理されたIQ平面上の受信信号点から最も近接する送信信号点候補に硬判定を行い、伝送されたビット系列をサブキャリアごとに推定する。マッピング回路266は、推定されたビット系列を変調し、送信レプリカ信号を生成する。伝送路重み回路267は、伝送路推定値を用いて送信レプリカ信号に伝送路重みを乗じて、サブキャリアごとの受信レプリカ信号を生成する。不要信号電力算出回路268は、受信信号バッファ261から受信信号を読み出し、読み出した受信信号から受信レプリカ信号を減算し、シンボルごとの不要信号電力を得ると、その二乗値を算出する。そして、対数尤度期待値算出回路970が、観測データ(不要信号電力の二乗値)に対する対数尤度の条件付き期待値(Q関数)を導出し、最大化回路971は、Q関数を最大化する干渉パラメータを導出する処理を、干渉パラメータが収束するまで行う。混合対数尤度比算出回路975は、干渉パラメータと、等化後の受信信号点とを基に、式(B)により混合対数尤度比LLRWeighを算出する。硬判定回路976は、混合対数尤度比LLRWeighに対して硬判定を行った結果得られたビット系列を出力する。
このように、受信機900は、サブチャネル化処理はなく、全サブキャリアで同一の干渉パラメータ(干渉確率α、干渉電力σif )を推定することしかできない。また、Outer loopは存在せず、雑音電力推定機構もない。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration of a receiver 900 to which the conventional technique shown in Non-Patent Document 3 is applied. The receiver 900 can be configured as shown in the figure using a circuit similar to the receiver 200.
The decoding processing unit 960 of the receiver 900 inputs the received signal from the P / S conversion circuit 250 by the same processing as the receiver 200 and inputs it to the received signal buffer 261, the transmission path estimation circuit 262, and the equalization circuit 263. Branch and output. The reception signal buffer 261 stores a reception signal. The transmission path estimation circuit 262 obtains a transmission path estimation value from the received signal. The equalization circuit 263 equalizes the received signal for each subcarrier based on the obtained transmission path estimation value. The hard decision circuit 264 performs a hard decision on the transmission signal point candidate closest to the equalized reception signal point on the IQ plane, and estimates the transmitted bit sequence for each subcarrier. The mapping circuit 266 modulates the estimated bit sequence and generates a transmission replica signal. The transmission path weight circuit 267 multiplies the transmission replica signal by the transmission path weight using the transmission path estimation value, and generates a reception replica signal for each subcarrier. The unnecessary signal power calculation circuit 268 reads the reception signal from the reception signal buffer 261, subtracts the reception replica signal from the read reception signal, and calculates the square value of the unnecessary signal power for each symbol. Then, the log likelihood expectation value calculation circuit 970 derives a conditional expectation value (Q function) of the log likelihood for the observation data (square value of unnecessary signal power), and the maximization circuit 971 maximizes the Q function. The process of deriving the interference parameter is performed until the interference parameter converges. The mixed log-likelihood ratio calculation circuit 975 calculates a mixed log-likelihood ratio LLR Weight according to the equation (B) based on the interference parameter and the received signal point after equalization. The hard decision circuit 976 outputs a bit sequence obtained as a result of performing a hard decision on the mixed log likelihood ratio LLR Weight .
Thus, the receiver 900 has no subchannelization processing and can only estimate the same interference parameters (interference probability α, interference power σ if 2 ) for all subcarriers. Also, there is no outer loop, and there is no noise power estimation mechanism.

本実施形態によれば、受信機200、200aは、受信信号から所望波のレプリカの受信信号である受信レプリカ信号を生成し、受信信号から所望波の受信レプリカ信号を減算して不要信号の電力をサブキャリアごとに算出する。受信機200、200aは、不要信号のサブキャリアをサブチャネルに分類する。サブチャネルは、1以上のサブキャリアからなり、特に、電力による区分けが有効である。受信機200、200aは、サブチャネルごとに、不要信号の電力を観測データとして用いてEMアルゴリズムを動作させるInner loop処理を行う。受信機200、200aは、Inner loop処理において、対数尤度期待値が最大となる干渉確率及び干渉電力を繰り返し算出する。なお、従来技術では、サブチャネル化を行っていない。   According to the present embodiment, the receivers 200 and 200a generate a reception replica signal that is a reception signal of a desired wave replica from the reception signal, and subtract the reception replica signal of the desired wave from the reception signal to reduce the power of the unnecessary signal. Is calculated for each subcarrier. The receivers 200 and 200a classify subcarriers of unnecessary signals into subchannels. A subchannel is composed of one or more subcarriers, and is particularly effective in classification by power. The receivers 200 and 200a perform inner loop processing for operating the EM algorithm using the power of unnecessary signals as observation data for each subchannel. In the inner loop process, the receivers 200 and 200a repeatedly calculate the interference probability and the interference power at which the log likelihood expectation value is maximum. In the prior art, subchanneling is not performed.

また、上述した受信機200、200aは、EMアルゴリズムによるInner loop処理とは別に、誤り訂正復号を含むOuter loop処理を設ける。受信機200、200aは、不要信号電力を算出する際に受信レプリカ信号を使用する。受信機200、200aは、受信レプリカ信号として、初回のOuter loop処理では、受信信号に等化を行った後の受信信号点に最も近接する送信候補点に硬判定を行い、硬判定により得たビット系列のレプリカ信号に伝送路推定値を乗算したものを使用する。2回目以降のOuter loop処理では、受信機200、200aは、受信レプリカ信号として、前回のOuter loop処理の復号結果を再符号化して得たレプリカ信号に、伝送路推定値を乗算したものを使用する。なお、従来技術では、Outer loop処理を行っていない。   In addition, the receivers 200 and 200a described above are provided with Outer loop processing including error correction decoding, in addition to the Inner loop processing based on the EM algorithm. The receivers 200 and 200a use the received replica signal when calculating unnecessary signal power. The receivers 200 and 200a perform a hard decision on the transmission candidate point closest to the reception signal point after the equalization of the reception signal as the reception replica signal in the first Outer loop process, and obtained by the hard decision A bit sequence replica signal multiplied by a transmission path estimation value is used. In the second and subsequent Outer loop processing, the receivers 200 and 200a use the replica signal obtained by re-encoding the decoding result of the previous Outer loop processing multiplied by the transmission path estimation value as the received replica signal. To do. In the prior art, Outer loop processing is not performed.

そして、受信機200、200aは、連続送信されるプリアンブルシンボルの分散値の計算等によってサブキャリアごとに雑音電力を推定する。受信機200、200aは、Outer loop処理とInner loop処理のいずれも初回の場合は、雑音電力の推定値を全サブキャリアで平均した値を、全サブキャリアの雑音電力σ として使用し、それ以外の場合は干渉確率が特定閾値を下回るサブチャネルに属するサブキャリアから雑音電力の推定値を抽出し、これらの推定値を平均化した値を全サブキャリアの雑音電力として使用する。従来は、雑音電力が既知(別手段によって情報を入手)であることを前提としていた。 Then, receivers 200 and 200a estimate the noise power for each subcarrier by calculating the variance value of preamble symbols transmitted continuously. When both the outer loop processing and the inner loop processing are the first time, the receivers 200 and 200a use a value obtained by averaging the estimated noise power values for all subcarriers as the noise power σ n 2 for all subcarriers. In other cases, an estimated value of noise power is extracted from subcarriers belonging to subchannels whose interference probabilities are below a specific threshold, and a value obtained by averaging these estimated values is used as the noise power of all subcarriers. Conventionally, it has been assumed that the noise power is known (information is obtained by another means).

本実施形態によれば、各サブチャネルに同等電力を有する干渉波の数が1以下となるようにすることで、複数干渉波や周波数特性を有する伝送路を経由した干渉波への対応が可能となる。複数の干渉波が同一サブキャリアに到来した場合も、厳密にはその分離検出はできないが、多くの場合は特定の干渉波が支配的となるため、干渉検出精度に大きな影響を及ぼさない。
また、サブチャネル化により観測データが減少するためEMアルゴリズム繰り返し単独では干渉パラメータの推定精度が低くなることが想定されるが、EMアルゴリズムとは別のOuter loop処理で誤り訂正処理を行い、観測データの確度を順次高めることで、干渉パラメータ推定精度を向上することができる。
また、干渉波が存在しないと推定されるサブキャリアのみで雑音電力推定を実施することで、干渉波電力により雑音電力にバイアスが掛かるのを抑止するとともに、Inner loop及びOuter loopの各繰り返しタイミングで逐次的に雑音電力を更新されるため、Inner loopにおける対数尤度期待値、Outer loopにおける対数尤度比の推定精度の改善が見込める。
According to the present embodiment, by making the number of interference waves having the same power in each sub-channel equal to or less than 1, it is possible to cope with interference waves via a plurality of interference waves and transmission lines having frequency characteristics. It becomes. Even when a plurality of interference waves arrive on the same subcarrier, the separation and detection cannot be strictly performed. However, in many cases, a specific interference wave becomes dominant, so that the interference detection accuracy is not greatly affected.
In addition, since the observation data decreases due to subchannelization, it is assumed that the EM algorithm iteration alone will reduce the estimation accuracy of interference parameters. However, error correction processing is performed in an outer loop process different from the EM algorithm, and the observation data is By sequentially increasing the accuracy, the interference parameter estimation accuracy can be improved.
In addition, by performing noise power estimation only with subcarriers that are estimated to have no interference wave, it is possible to prevent the noise power from being biased by the interference wave power, and at each repetition timing of the inner loop and outer loop. Since the noise power is sequentially updated, it can be expected that the log likelihood expectation value in the inner loop and the log likelihood ratio estimation accuracy in the outer loop will be improved.

(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態による受信機200bの構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図において、図3に示す第1の実施形態の受信機200と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。受信機200bと、第1の実施形態の受信機200との違いは、復号処理部260に代えて復号処理部260bを備える点である。復号処理部260bが復号処理部260と異なる点は、切替回路265に代えて切替回路265bを備える点、マッピング回路266に代えて軟判定レプリカ生成回路280を備える点、混合対数尤度比算出回路275に代えて混合対数尤度比算出回路275bを備える点、及び、復号回路276に代えて復号回路276bを備える点である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a functional block diagram showing a configuration of the receiver 200b according to the second embodiment, and only functional blocks related to the present embodiment are extracted and shown. In this figure, the same parts as those of the receiver 200 of the first embodiment shown in FIG. The difference between the receiver 200b and the receiver 200 of the first embodiment is that a decoding processing unit 260b is provided instead of the decoding processing unit 260. The decoding processing unit 260b differs from the decoding processing unit 260 in that a switching circuit 265b is provided instead of the switching circuit 265, a soft decision replica generation circuit 280 is provided instead of the mapping circuit 266, and a mixed log likelihood ratio calculation circuit. The point is that a mixed log likelihood ratio calculation circuit 275b is provided instead of H.275, and a decoding circuit 276b is provided instead of the decoding circuit 276.

混合対数尤度比算出回路275bは、Outer loopの初回は、平均化回路272からサブチャネル毎の干渉確率α(c)及び干渉電力γ(c)を入力していないため、所定の初期値の干渉確率β(l)及び干渉電力σif (l)を用いて式(10)により混合対数尤度比を算出する。混合対数尤度比算出回路275bは、2回目以降のOuter loopでは、第1の実施形態の混合対数尤度比算出回路275と同様に動作する。 The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275b does not input the interference probability α (c) and the interference power γ (c) for each subchannel from the averaging circuit 272 for the first time in the outer loop. Using the interference probability β (l) and the interference power σ if 2 (l), the mixed log-likelihood ratio is calculated by the equation (10). The mixed log likelihood ratio calculation circuit 275b operates in the same manner as the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275 of the first embodiment in the second and subsequent outer loops.

復号回路276bは、混合対数尤度比算出回路275bが算出した混合対数尤度比に対して軟判定を行う。切替回路265bは、Outer loop初回は混合対数尤度比算出回路275bから出力された混合対数尤度比を選択し、2回目以降は復号回路276bが軟判定を行って得た結果の出力を選択する。軟判定レプリカ生成回路280は、任意の手段によって、入力した尤度から送信レプリカ信号を生成する。例えばQPSK信号であれば、伝送する2ビットの尤度λ、λを使用して、次式(11)により軟判定レプリカ信号を生成することが可能である。 The decoding circuit 276b performs a soft decision on the mixed log likelihood ratio calculated by the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275b. The switching circuit 265b selects the mixed log likelihood ratio output from the mixed log likelihood ratio calculation circuit 275b for the first time in the outer loop, and selects the output of the result obtained by the decoding circuit 276b performing a soft decision after the second time. To do. Soft decision replica generation circuit 280 generates a transmission replica signal from the input likelihood by any means. For example, in the case of a QPSK signal, it is possible to generate a soft decision replica signal by the following equation (11) using 2-bit likelihoods λ 0 and λ 1 to be transmitted.

Figure 2017034338
Figure 2017034338

(実験結果)
図10は、第1の実施形態の受信機200と、従来技術を適用した受信機900の検出成功確率をシミュレーションした実験結果を示す図である。所望波に対し干渉波が2波であり、これらの干渉波が異なる干渉強度で到来するケースにより評価を行った。1つ目の干渉波の干渉強度はD/U=3dB(デシベル)、2番目の干渉波の干渉強度はD/U=−3dBである。また、いずれの干渉波も所望波との重畳率は6/64であり、これらの干渉波同士の重畳は無い。所望波は、ターボ符号化QPSK−OFDM伝送である。
(Experimental result)
FIG. 10 is a diagram illustrating an experimental result of simulating the detection success probability of the receiver 200 of the first embodiment and the receiver 900 to which the conventional technique is applied. The evaluation was performed based on the case where there are two interference waves with respect to the desired wave, and these interference waves arrive at different interference intensities. The interference intensity of the first interference wave is D / U = 3 dB (decibel), and the interference intensity of the second interference wave is D / U = −3 dB. Moreover, the superposition rate of any interference wave with the desired wave is 6/64, and there is no superposition of these interference waves. The desired wave is turbo coded QPSK-OFDM transmission.

同図では、受信機200と受信機900の検出成功確率と、E/Nとの関係をグラフで表している。E/Nは、1ビット当たりの信号電力と雑音密度の比である。ここで検出成功確率とは、干渉波が重畳する所望波サブキャリアの位置を完全に推定できた時の確率を指す。受信機900では、全帯域で干渉電力は一定としているため、検出成功確率は50%を下回る。一方で、受信機200では、強度の異なる複数の干渉波が混在した場合でも、それらを残留電力に基づきクラスタリングし個別にEMアルゴリズム及び繰り返し復号により干渉検出するため、E/Nが高くなるほど1.0に近い検出成功確率を示している。 In the figure, the relationship between the detection success probability of the receiver 200 and the receiver 900 and E b / N 0 is represented by a graph. E b / N 0 is the ratio of signal power per bit to noise density. Here, the detection success probability refers to a probability when the position of the desired wave subcarrier on which the interference wave is superimposed can be completely estimated. In the receiver 900, since the interference power is constant in all bands, the detection success probability is less than 50%. On the other hand, in the receiver 200, even when a plurality of interference waves having different intensities coexist, they are clustered based on the residual power and individually detected by the EM algorithm and iterative decoding, so that E b / N 0 becomes higher. The detection success probability close to 1.0 is shown.

以上説明した実施形態によれば、受信機は、不要信号電力をサブチャネル化し、サブチャネル毎に、EMアルゴリズムを動作させるInner loop処理により、対数尤度期待値が最大となる干渉確率、干渉電力を繰返し算出する。従って、受信機は、所望波に対する干渉波の数や、干渉波の帯域幅によらず、干渉パラメータの算出が可能となる。
さらに、受信機は、Outer loop処理により、Inner loop処理によって得られた干渉確率、干渉電力を用いて受信信号を復号し、復号結果を再符号化して得られた送信レプリカ信号に伝送路推定値を乗算した受信レプリカ信号を用いて再びInner loop処理を行う。また、受信機は、干渉確率が閾値を下回るサブチャネルに含まれるサブキャリアの雑音電力の平均値を、全サブキャリアの雑音電力として、受信信号の復号処理、受信レプリカ信号の生成処理、及び、Inner loop処理において使用する。これにより、受信機は、EMアルゴリズムを繰り返すことによる利得の低下を抑え、干渉波電力により雑音電力にバイアスが掛かるのを抑止することができる。加えて、Inner loop処理における干渉確率、干渉電力の算出の精度の向上や、Outer loop処理における混合対数尤度比の推定精度の改善することが可能となる。
According to the embodiment described above, the receiver converts the unnecessary signal power into subchannels, and the inner loop processing that operates the EM algorithm for each subchannel, the interference probability and the interference power that maximize the log likelihood expectation value. Is repeatedly calculated. Therefore, the receiver can calculate the interference parameter regardless of the number of interference waves with respect to the desired wave and the bandwidth of the interference wave.
Further, the receiver decodes the received signal using the interference probability and the interference power obtained by the inner loop process by the outer loop process, and retransmits the decoded result to the transmission replica signal obtained by re-encoding the transmission path estimation value. Inner loop processing is performed again using the received replica signal multiplied by. Further, the receiver uses the average value of the noise power of the subcarriers included in the subchannel whose interference probability is lower than the threshold as the noise power of all the subcarriers, the received signal decoding process, the received replica signal generating process, and Used in Inner loop processing. As a result, the receiver can suppress a decrease in gain due to repetition of the EM algorithm, and can prevent the noise power from being biased by the interference wave power. In addition, it is possible to improve the accuracy of calculation of the interference probability and interference power in the inner loop processing, and to improve the estimation accuracy of the mixed log likelihood ratio in the outer loop processing.

上述した実施形態における送信機100、及び、受信機200、200a、200bの一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、送信機100、及び、受信機200、200a、200bの一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。   Some functions of the transmitter 100 and the receivers 200, 200a, and 200b in the above-described embodiments may be realized by a computer. In that case, a program for realizing a part of the functions of the transmitter 100 and the receivers 200, 200a, and 200b is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. You may implement | achieve by making it read in and executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

マルチキャリア伝送された信号を受信する装置に利用可能である。   The present invention can be used for an apparatus that receives a signal transmitted by multicarrier.

1 無線通信システム
100 送信機(送信装置)
110 誤り訂正符号化回路
120 マッピング回路
130 S/P変換回路
140 IFFT回路
150 サイクリックプレフィックス付加回路
160 周波数変換器
170 アンテナ
200、200a、200b 受信機(受信装置)
210 アンテナ
220 周波数変換器
230 サイクリックプレフィックス除去回路
240 FFT回路
250 P/S変換回路
260、260a、260b 復号処理部
261 受信信号バッファ
262 伝送路推定回路
263 等化回路(レプリカ信号生成部)
264 硬判定回路(レプリカ信号生成部)
265、265a、265b 切替回路
266 マッピング回路(レプリカ信号生成部)
267 伝送路重み回路(レプリカ信号生成部)
268 不要信号電力算出回路(不要信号電力算出部)
269 サブチャネル化回路(サブチャネル化部)
270 対数尤度期待値算出回路(推定部)
271 最大化回路(推定部)
272、272a 平均化回路(推定部)
273 雑音電力推定回路
274 抽出・平均化回路
275、275a、275b 混合対数尤度比算出回路(混合対数尤度比算出部)
276、276b 復号回路
277 誤り訂正符号化回路
280 軟判定レプリカ生成回路
1 wireless communication system 100 transmitter (transmitter)
110 Error correction coding circuit 120 Mapping circuit 130 S / P conversion circuit 140 IFFT circuit 150 Cyclic prefix addition circuit 160 Frequency converter 170 Antenna 200, 200a, 200b Receiver (receiving device)
210 Antenna 220 Frequency converter 230 Cyclic prefix removal circuit 240 FFT circuit 250 P / S conversion circuits 260, 260a, 260b Decoding processing unit 261 Reception signal buffer 262 Transmission path estimation circuit 263 Equalization circuit (replica signal generation unit)
H.264 hard decision circuit (replica signal generator)
265, 265a, 265b switching circuit 266 mapping circuit (replica signal generation unit)
267 Transmission path weight circuit (replica signal generator)
268 Unnecessary signal power calculation circuit (unnecessary signal power calculation unit)
269 Subchannelization circuit (subchannelization section)
270 Log likelihood expectation value calculation circuit (estimator)
271 Maximization circuit (estimator)
272, 272a Averaging circuit (estimator)
273 Noise power estimation circuit 274 Extraction / averaging circuits 275, 275a, 275b Mixed log likelihood ratio calculation circuit (mixed log likelihood ratio calculation unit)
276, 276b decoding circuit 277 error correction coding circuit 280 soft decision replica generation circuit

Claims (8)

マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出部と、
前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化部と、
前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
A receiving apparatus that receives a signal in which a desired wave transmitted using a multicarrier superimposed transmission scheme and one or more interference waves that interfere with the desired wave are superimposed,
A replica signal generation unit that generates a replica signal of the received signal of the desired wave using a transmission signal estimated from the received signal;
An unnecessary signal power calculation unit that subtracts the replica signal from the received signal to calculate the power of unnecessary waves for each subcarrier;
A subchannelizer for determining a subchannel to which the subcarrier belongs;
The interference probability, which is the probability that an interference wave exists in the desired wave, and the interference power of the interference wave are set for each subcarrier so that the expected value of the likelihood for the power of the unnecessary wave of each subchannel is maximized. An estimation unit for estimation;
A receiving apparatus comprising:
前記推定部は、前記サブチャネルに属する前記サブキャリアについて推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を平均化して前記サブチャネルごとの干渉確率及び干渉電力を推定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
The estimation unit averages the interference probability and the interference power estimated for the subcarriers belonging to the subchannel to estimate an interference probability and interference power for each subchannel.
The receiving apparatus according to claim 1.
前記受信信号に含まれる既知信号に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を算出し、前記サブチャネルごとに前記干渉確率が得られた後は、平均の前記干渉確率が所定の閾値を下回る前記サブチャネルに属する前記サブキャリアの雑音電力に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を更新する雑音電力推定部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の受信装置。
After calculating the noise power common to all subcarriers based on the known signal included in the received signal, and obtaining the interference probability for each subchannel, the average interference probability is below a predetermined threshold A noise power estimation unit that updates noise power common to all subcarriers based on noise power of the subcarriers belonging to a subchannel;
The receiving device according to claim 2.
前記サブチャネル化部は、前記サブキャリアが属するサブチャネルを、前記不要波における前記サブキャリアの前記電力の大きさに応じて決定する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の受信装置。
The subchannelization unit determines a subchannel to which the subcarrier belongs according to the power level of the subcarrier in the unnecessary wave.
The receiving apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the receiving apparatus is characterized in that
前記推定部が推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を用いて、前記受信信号から混合対数尤度比を算出する混合対数尤度比算出部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の受信装置。
Further comprising a mixed log likelihood ratio calculation unit that calculates a mixed log likelihood ratio from the received signal using the interference probability and the interference power estimated by the estimation unit,
The receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the receiving device is configured as described above.
前記レプリカ信号生成部が、前記推定部により推定された前記干渉確率及び前記干渉電力により前記混合対数尤度比を更新して誤り訂正復号を行った結果から新たな前記レプリカ信号を生成する処理と、
前記不要信号電力算出部が、前記受信信号から新たな前記レプリカ信号を減算して前記不要波の電力を更新する処理と、
前記サブチャネル化部が、前記不要波における前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定する処理と、
前記推定部が、更新された前記不要波の電力に基づいて前記干渉確率及び前記干渉電力を推定する処理とを繰り返し行う、
ことを特徴とする請求項5に記載の受信装置。
A process in which the replica signal generation unit generates a new replica signal from a result of performing error correction decoding by updating the mixed log likelihood ratio with the interference probability and the interference power estimated by the estimation unit; ,
The unnecessary signal power calculation unit updates the unnecessary wave power by subtracting the new replica signal from the received signal;
The subchannelization unit determines a subchannel to which the subcarrier in the unnecessary wave belongs;
The estimation unit repeatedly performs the process of estimating the interference probability and the interference power based on the updated power of the unnecessary wave,
The receiving apparatus according to claim 5.
前記レプリカ信号は、前記受信信号の受信信号点に最も近接する送信信号点の候補に硬判定して得られた信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に誤り訂正復号を行った結果を誤り訂正符号化して得た信号である、又は、前記レプリカ信号は、サブキャリアごとの初期値の干渉確率及び干渉電力を用いて前記受信信号から算出した混合対数尤度比に基づく軟判定レプリカ信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に軟判定を行って得た結果から生成した信号である、
ことを特徴とする請求項6に記載の受信装置。
The replica signal is a signal obtained by hard-decision to a candidate of a transmission signal point closest to the reception signal point of the reception signal, and the new replica signal is updated to the updated mixed log likelihood ratio. A signal obtained by performing error correction coding on the result of error correction decoding, or the replica signal is a mixed logarithmic likelihood calculated from the received signal using an interference probability and interference power of an initial value for each subcarrier. It is a soft decision replica signal based on a degree ratio, and the new replica signal is a signal generated from a result obtained by performing a soft decision on the updated mixed log likelihood ratio.
The receiving apparatus according to claim 6.
マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置が実行する受信方法であって、
受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、
前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出ステップと、
前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化ステップと、
前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定ステップと、
を有することを特徴とする干渉推定方法。
A reception method executed by a receiving apparatus that receives a signal in which a desired wave transmitted using a multicarrier superimposed transmission method and one or more interference waves that interfere with the desired wave are superimposed,
A replica signal generating step of generating a replica signal of the received signal of the desired wave using a transmission signal estimated from the received signal;
Unnecessary signal power calculation step of subtracting the replica signal from the received signal to calculate the power of unnecessary waves for each subcarrier;
A subchannelization step for determining a subchannel to which the subcarrier belongs;
The interference probability, which is the probability that an interference wave exists in the desired wave, and the interference power of the interference wave are set for each subcarrier so that the expected value of the likelihood for the power of the unnecessary wave of each subchannel is maximized. An estimation step to estimate;
An interference estimation method characterized by comprising:
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