JP3237628B2 - 伝搬路特性推定器 - Google Patents

伝搬路特性推定器

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    • H04L25/0202Channel estimation
    • H04L25/0224Channel estimation using sounding signals
    • HELECTRICITY
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    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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  • Noise Elimination (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は伝搬路特性推定器に
関し、詳しくは、ディジタル移動通信などに使用される
無線受信機に用いられ、特にスペクトル拡散を用いたC
DMA方式の受信機に好適な伝搬路特性推定回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】CDMA方式において、伝搬路特性によ
る受信信号の歪を補償するために、予め定めたパターン
の信号(パイロット信号)をデータと平行して送信し、
パイロット信号の変化より伝搬路特性を推定し、データ
の歪を補償する方式がある。
【0003】たとえば、図5に示すように、電波の直交
する成分の一方にデータを、他方にパイロット信号を載
せる。このとき受信機では、パイロット信号の受信信号
によって伝搬路の振幅・位相変動を推定し、データの伝
搬路歪を補正する。
【0004】図5では、送信信号は連続ではなくて一定
時間を単位としている。これをスロットと呼ぶことにす
る。パイロット信号はスロット内に常時あるわけではな
く、ほかの信号が挿入されて一部途切れることもある。
【0005】図4は上記送信方式の信号を復調する装置
の構成例を示すブロック図である。
【0006】アンテナ1で受信したパイロット信号とデ
ータの受信信号はそれぞれ拡散符号に応じたマッチドフ
ィルタ3、4で相関検波する。
【0007】伝搬路特性推定回路6では、パイロット信
号を相関検波したマッチドフィルタ4の出力信号より伝
搬路特性を推定し、その共役信号を出力する。一方、遅
延器5は、マッチドフィルタ3の出力信号であるデータ
の受信信号を、伝搬路特性推定回路6の処理時間だけ遅
らせて出力する。
【0008】そして、乗算器7は、遅延器5の出力信号
に伝搬路特性推定回路6の出力信号を乗算して伝搬路特
性による歪を補正する。マッチドフィルタ3と4、伝搬
路特性推定回路6、遅延器5および乗算器7を組にし
て、異なる受信タイミングに応じて複数組用意し、累算
器8で複数の乗算器7の出力信号を加算する。
【0009】伝搬路特性推定回路6での伝搬路特性推定
方式としては、電子情報通信学会論文誌B−II,Vo
l.J77−B−II,No.11,pp.628−6
40(1994年11月)に記載の方式が知られてい
る。以下ではこの文献を文献1と呼び、文献1の方式を
方式1と呼ぶことにする。
【0010】この方式1では、相関検波して得たパイロ
ット信号X(nTb)の過去Neサンプルを用いて、文
献1の式(5)で表されるタップ係数の非巡回型フィル
タにより、伝搬路特性を1次式で近似して求めている。
ここで、この文献1の式(5)を数1に示す。
【0011】
【数1】 この近似計算においてNeは150としており、すべて
の測定点に等しい重みを用いている。
【0012】別の復調方式としては、電子情報通信学会
技術報告RCS97−163(1997年11月)があ
る。以下ではこの文献を文献2と呼び、文献2の方式を
方式2と呼ぶことにする。
【0013】方式2においては、文献2の式(5)で表
される非巡回型計算により伝搬路特性を推定している。
ここで、この文献2の式(5)を数2に示す。
【0014】
【数2】 非巡回型フィルタのタップ係数の設定により種々の推定
式を実現できるが、実際には、測定点の重み付き平均値
を求めており、注目点から時間が離れるほど重みを小さ
くしている。計算には注目点を中心とする前後160サ
ンプルを用いている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
方式1は伝搬路特性を1次近似で求めているが、測定点
の注目点からの時間差に応じた重み付けはしていない。
【0016】一方、方式2は測定点を時間差に応じて重
み付けして伝搬路特性を求めているが、平均値を求めて
いるに過ぎない。
【0017】伝搬路特性の変動が速い場合には、伝搬路
特性を1次近似する方が、平均値を用いるより伝搬路特
性をより忠実に近似することができ、データの検波誤り
を低減できる。ただし、伝搬路特性は時間とともに変化
するので、注目点より時間的に離れた測定点は伝搬路特
性の推定への重みを下げた方が良い。
【0018】しかしながら、方式1の伝搬路特性推定方
式において、注目点からの時間差に応じて測定点の重み
を変える方式は知られていない。
【0019】また方式1、2ともに、雑音の影響を減ら
すために、伝搬路特性の推定に150サンプルほどを用
いている。その結果、150サンプルの値を記憶するメ
モリが必要であり、またそれだけの数のデータを処理す
る演算能力が必要となる。
【0020】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、測定点の時間差を考慮した伝搬路特性の1次近似
推定回路を提供することを目的とする。
【0021】また本発明の別の目的は、伝搬路特性の推
定に必要なメモリを減らし、あるいは演算負荷の軽い伝
搬路特性推定回路を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明による伝搬路特性
推定器は、上記の目的を達成するために、まず伝搬路特
性を単位時間(スロット)ごとに1次近似により傾きと
バイアスを計算し、傾きのパラメータは低域濾波し、バ
イアスパラメータは傾きパラメータの補正に応じて補正
することを特徴としている。
【0023】傾きパラメータを低域濾波することによ
り、測定点の時間差を考慮した伝搬路特性の推定が可能
となる。同時に、スロットごとに近似パラメータを計算
することで、伝搬路特性の推定に必要なメモリ量および
演算量を低減することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【0025】図1は、本発明の一実施の形態としての伝
搬路特性推定回路の構成を示すブロック図である。
【0026】図1において、マッチドフィルタで検波し
たパイロット信号をx(kM+n)とする。Mはスロッ
トあたりのサンプル数、kはスロット番号、nはスロッ
ト内のサンプル番号(n=0,1,...,M−1)で
ある。
【0027】累算器11は、測定値x(kM+n)をス
ロットごとに累算し出力する。累算器12は、乗算器1
0で測定値にサンプル番号nを乗算した値n*x(kM
+n)をスロットごとに累算し出力する。
【0028】パイロット信号は、スロットのうちの最初
のNサンプル(N≦M)とすると、累算器11、12は
Nサンプルについてだけ累算を行う。
【0029】スイッチ13、14はスロットごとに累算
器11、12の出力をサンプルする。スイッチ13、1
4より前は測定点ごとの演算であるが、スイッチ以降は
スロットごとの演算でよい。
【0030】乗算器15は、スイッチ13の出力に(4
N−2)/(N(N+1))を乗算して出力する。乗算
器16は、スイッチ14の出力に12/(N(N−1)
(N+1))を乗算して出力する。乗算器17は、スイ
ッチ14の出力に−6/(N(N+1))を乗算して出
力する。乗算器18は、スイッチ13の出力に−6/
(N(N+1))を乗算して出力する。
【0031】加算器19は乗算器15の出力と乗算器1
7の出力とを加算して出力し、加算器20は乗算器16
の出力と乗算器18の出力とを加算して出力する。
【0032】低域通過フィルタ29は加算器20の出力
信号の低域成分を出力する。バイアス値補正器28は、
加算器19の出力に低域通過フィルタ29の出力を補正
して出力する。
【0033】バイアス値補正器28および低域通過フィ
ルタ29の出力をそれぞれa(k)およびb(k)とす
ると、図6に示すように、a(k)は注目スロットの伝
搬路特性のバイアス値を、b(k)は伝搬路特性の傾き
を表し、すなわち伝搬路特性の推定値はn*b(k)+
a(k)である。ここで、演算子*は演算子×と同意で
ある。
【0034】図2は図1に示した低域通過フィルタ29
の構成例を示すブロック図である。
【0035】加算器21は入力信号すなわち加算器20
の出力と乗算器24の出力とを加算して出力し、乗算器
22は加算器21の出力に1/√(1+α*α)を乗算
して出力する。
【0036】乗算器24は、遅延器23で1スロット遅
らせた乗算器22の出力に、正の値αを乗算して出力す
る。乗算器22の出力が低域通過フィルタ29の出力と
なる。
【0037】図3は図1に示したバイアス値補正器28
の構成例を示すブロック図である。
【0038】加算器31は加算器19の出力信号と乗算
器34の出力とを加算して出力し、乗算器32は加算器
31の出力に1/√(1+α*α)を乗算して出力す
る。
【0039】乗算器34は、遅延器33で1スロット遅
らせた加算器36の出力に、正の値αを乗算して出力す
る。乗算器35は低域通過フィルタ29の出力信号にス
ロットあたりのサンプル数Mを乗算して出力し、加算器
36は乗算器32の出力と乗算器35の出力とを加算し
て出力する。乗算器32の出力が低域通過フィルタ28
の出力となる。
【0040】乗算器15〜17における乗数は、文献1
の式(3)を解くことで求まる値であり、各スロットで
の伝搬路特性の1次近似推定を実現する。ここで、この
文献1の式(3)を数3に示す。
【0041】
【数3】 数3でのαは本発明ではb(k)に相当し、図2および
図3のαとは異なるものである。また数3でのβは本発
明のa(k)に相当する。数3の右辺は、上段がスイッ
チ12の出力に、下段がスイッチ12の出力に相当す
る。今、上段の値をA、下段の値をBとし、数3を解く
と、α=(12/(N(N−1)(N+1)))A−6
/(N(N+1))B、β=(4N−2)/(N(N+
1))B−6/((N(N+1))Aとなる。すなわ
ち、加算器19の出力によりβが、加算器20の出力に
よりαが得られる。本実施の形態によれば、これらの乗
算がスロットあたり1回で済むので、伝搬路推定に必要
な演算量を従来方式に比べて削減できる。
【0042】遅延器23と乗算器24によるフィードバ
ックパスは、1次の巡回型フィルタを構成し、少ないメ
モリと演算で伝搬路特性の傾き推定値b(k)の雑音を
除去できる。αの値を大きくすれば低域濾波効果が大き
くなり、αの値を0に近づければ低域濾波効果は小さく
なる。
【0043】遅延器23と乗算器24とで構成されるフ
ィルタ部分は、タップ数を増やした高次の構成や、非巡
回型フィルタとの組み合わせとしてもよい。遅延器33
と乗算器34とによるフィードバックパスについても同
様である。乗算器35と加算器36でM*b(k)を加
算するのは、スロットの終端点でのバイアス値を求める
ためである。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、スロットごとに伝搬路特性を1次近似で推定し、推
定により得られた傾きb(k)を巡回型フィルタで低域
濾波するという基本構成に基づき、測定点の時間差に応
じて重み付けした伝搬路特性の1次近似推定回路が提供
される。
【0045】また、スロットごとに得られるパラメータ
を処理するという構成により、伝搬路特性の推定に必要
なメモリを減らし、あるいは演算負荷を減らした伝搬路
特性推定回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による伝搬路特性推定器の一実施の形態
の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示した低域通過フィルタの構成例を示す
ブロック図である。
【図3】図1に示したバイアス値補正器の構成例を示す
ブロック図である。
【図4】パイロット信号を用いたCDMA同期検波器の
構成例を示すブロック図である。
【図5】パイロット信号とデータの直交変調を示す図で
ある。
【図6】伝搬路特性の1次近似推定を説明する図であ
る。
【符号の説明】
10 乗算器 11、12 累算器 13、14 サンプラー 15、16、17、18 乗算器 19、20 加算器 28 バイアス値補正器 29 低域通過フィルタ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 既知の信号をパイロット信号とし、送信
    したいデータおよびパイロット信号を直交する成分に変
    調して送信し、受信パイロット信号の変化により伝搬路
    の特性を推定する伝搬路特性推定器において、 前記受信パイロット信号を単位時間ごとに累算する第1
    の累算器と、 前記受信パイロット信号に前記単位時間内でのサンプル
    位置をかけた値を前記単位時間ごとに累算する第2の累
    算器と、 前記パイロット信号のサンプル数をNとするとき、前記
    第1の累算器の出力に(4N−2)/(N(N+1))
    をかけた値と、前記第2の累算器の出力に−6/(N
    (N+1))をかけた値とを加算する第1の加算器と、 前記第1の累算器の出力に−6/(N(N+1))をか
    けた値と、前記第2の累算器の出力に12/(N(N−
    1)(N+1))をかけた値とを加算する第2の加算器
    と、 該第2の加算器の出力を低域濾波する低域通過フィルタ
    と、 該低域通過フィルタの出力信号に前記単位時間の値をか
    けた値に応じて、前記第1の加算器の出力を補正する補
    正器とから構成され、 前記低域通過フィルタの出力を伝搬路特性の傾きとし、
    前記補正器の出力を伝搬路特性のバイアス値として、当
    該単位時間での伝搬路特性を推定することを特徴とする
    伝搬路特性推定器。
  2. 【請求項2】 前記低域通過フィルタが、巡回型フィル
    タで構成されることを特徴とする請求項1に記載の伝搬
    路特性推定器。
  3. 【請求項3】 前記補正器が、前記低域通過フィルタの
    出力に前記単位時間内のサンプル数Mを乗算する内部乗
    算器と、該内部乗算器の出力信号を当該補正器の出力信
    号に加算する内部加算器と、該内部加算器の出力と当該
    補正器の入力信号との重み付き平均値を計算し出力する
    手段とから構成されることを特徴とする請求項1または
    2に記載の伝搬路特性推定器。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のうちいずれか1項に
    記載の伝搬路特性推定器を備えたことを特徴とする無線
    受信機。
  5. 【請求項5】 既知の信号をパイロット信号とし、送信
    したいデータおよびパイロット信号を直交する成分に変
    調して送信し、受信パイロット信号の変化により伝搬路
    の特性を推定する伝搬路特性推定方法において、 前記受信パイロット信号を単位時間ごとに累算する第1
    の工程と、 前記受信パイロット信号に前記単位時間内でのサンプル
    位置をかけた値を前記単位時間ごとに累算する第2の工
    程と、 前記パイロット信号のサンプル数をNとするとき、前記
    第1の工程によって得た累算結果に(4N−2)/(N
    (N+1))をかけた値と、前記第2の工程によって得
    た累算結果に−6/(N(N+1))をかけた値とを加
    算する第3の工程と、 前記第1の工程によって得た累算結果に−6/(N(N
    +1))をかけた値と、前記第2の工程によって得た累
    算結果に12/(N(N−1)(N+1))をかけた値
    とを加算する第4の工程と、 該第4の工程の加算結果を低域濾波する第5の工程と、 該第5の工程の結果得られる信号に前記単位時間の値を
    かけた値に応じて、前記第3の工程の加算結果を補正す
    る第6の工程とを有し、 前記第5の工程の結果得られる信号を伝搬路特性の傾き
    とし、前記第6の工程の結果得られる信号を伝搬路特性
    のバイアス値として、当該単位時間での伝搬路特性を推
    定することを特徴とする伝搬路特性推定方法。
  6. 【請求項6】 前記第5の工程が、巡回型フィルタによ
    って処理されることを特徴とする請求項5に記載の伝搬
    路特性推定方法。
  7. 【請求項7】 前記第6の工程が、前記第5の工程の結
    果得られる信号に前記単位時間内のサンプル数Mを乗算
    する第7の工程と、該第7の工程の結果得られる信号を
    前記第6の工程の結果得られる信号に加算する第8の工
    程と、該第8の工程の加算結果と前記第3の工程の加算
    結果との重み付き平均値を計算し出力することを特徴と
    する請求項5または6に記載の伝搬路特性推定方法。
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