JP3435392B2 - Wireless communication method and wireless communication device - Google Patents
Wireless communication method and wireless communication deviceInfo
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フェージング環境
下の無線通信方法及び無線通信装置に関するものであ
る。例えば、TDMA(Time Division Multiple Acces
s)方式の公共業務用ディジタル移動通信システムにお
いて、多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation:
直交振幅変調)方式で変調をする場合の、フェージング
歪補償技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication device under a fading environment. For example, TDMA (Time Division Multiple Acces
In the digital mobile communication system for public service of the s) system, multi-valued QAM (Quadrature Amplitude Modulation:
The present invention relates to a fading distortion compensation technique when performing modulation by a quadrature amplitude modulation method.
【0002】[0002]
【従来の技術】移動無線通信においては、フェージング
によって受信信号の振幅と位相が変動する。このフェー
ジングによる変動を補償する技術として「パイロット信
号挿入法」が、三瓶政一、“陸上移動通信用16QAM
のフェージングひずみ補償方式”、電子情報通信学会論
文誌B-II、Vol.J72-B-II,No.1,pp.7-15,1989-1等で
知られている。この方法は、既知の値のパイロットシン
ボルを情報シンボル区間に挿入して送信し、受信側でパ
イロットシンボルの受信信号から補間により情報シンボ
ル位置におけるフェージング変動を推定してフェージン
グ歪補償を行うものである。2. Description of the Related Art In mobile radio communication, the amplitude and phase of a received signal fluctuate due to fading. “Pilot signal insertion method” is a technique for compensating for fluctuations due to this fading. Seiichi Sampei, “16QAM for land mobile communication”
"Fading distortion compensation method" of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, B-II, Vol.J72-B-II, No.1, pp.7-15, 1989-1. This method is known. A pilot symbol having a value of is inserted into the information symbol section and transmitted, and the receiving side estimates the fading fluctuation at the information symbol position from the received signal of the pilot symbol to perform fading distortion compensation.
【0003】図6は、「パイロットシンボル挿入法」を
用いた従来の無線通信装置のブロック構成図である。図
6(a)は送信機側、図6(b)は受信機側のブロック
構成図である。図6(a)において、1は送信データ、
2はシリアル・パラレル変換器(S/P)であって、送
信データを4ビット毎に並列データに変換する。3はベ
ースバンド信号発生部(BSG)であって、4ビットの
並列データを16QAM変調の1つのシンボルに対応さ
せたベースバンド信号に変換する。41はフレーム信号
生成部であって、情報シンボル区間にパイロットシンボ
ルを周期的に等間隔に挿入する。パイロットシンボルと
しては、16QAMの信号空間ダイアグラムにおいて最
大振幅をとる4個のシンボルの中で、シンボルを適宜切
り換えて用いる。5はローパスフィルタ(LPF)であ
って、ベースバンド信号を帯域制限する。6は直交変調
器、7は局部発振器である。局部発振器7から出力され
る基準周波数信号,直交基準周波数信号を帯域制限され
たベースバンド信号で16QAM変調する。8は増幅
器、9は送信アンテナであって、変調された信号を増幅
して送信する。FIG. 6 is a block diagram of a conventional radio communication apparatus using the "pilot symbol insertion method". 6A is a block diagram of the transmitter side, and FIG. 6B is a block diagram of the receiver side. In FIG. 6A, 1 is transmission data,
A serial-parallel converter (S / P) 2 converts the transmission data into parallel data every 4 bits. A baseband signal generator (BSG) 3 converts 4-bit parallel data into a baseband signal corresponding to one symbol of 16QAM modulation. A frame signal generation unit 41 periodically inserts pilot symbols at equal intervals in the information symbol section. As the pilot symbols, among the four symbols having the maximum amplitude in the 16QAM signal space diagram, the symbols are appropriately switched and used. A low-pass filter (LPF) 5 limits the band of the baseband signal. 6 is a quadrature modulator, and 7 is a local oscillator. The reference frequency signal and the quadrature reference frequency signal output from the local oscillator 7 are 16QAM-modulated with the band-limited baseband signal. Reference numeral 8 is an amplifier, and 9 is a transmission antenna, which amplifies and transmits the modulated signal.
【0004】一方、図6(b)において、11は受信ア
ンテナ、12はバンドパスフィルタ(BPF)であっ
て、後述するAGC13やAFC14を正常動作させる
ために、受信信号を帯域制限する。13は自動利得制御
部(AGC)であって、受信信号レベルを一定にする。
14は自動周波数制御部(AFC)であって、送信機側
と受信機側との間の周波数オフセットを粗調整する。1
5は直交復調器、16は局部発振器、17はローパスフ
ィルタ(LPF)である。周波数オフセットが粗調整さ
れた受信信号と、局部発振器16から出力される、基準
周波数信号,直交基準周波数信号とを乗算して16QA
Mの準同期検波を行い、LPF17で帯域制限すること
により、受信信号(I相,Q相の2チャネルのベースバ
ンド信号)を出力する。基準周波数信号の周波数は、図
6(a)の基準周波数信号の周波数と完全には一致しな
い状態で直交復調される。On the other hand, in FIG. 6B, 11 is a receiving antenna, and 12 is a bandpass filter (BPF), which band-limits the received signal in order to normally operate the AGC 13 and AFC 14 which will be described later. An automatic gain controller (AGC) 13 keeps the received signal level constant.
An automatic frequency controller (AFC) 14 roughly adjusts the frequency offset between the transmitter side and the receiver side. 1
5 is a quadrature demodulator, 16 is a local oscillator, and 17 is a low-pass filter (LPF). 16QA is obtained by multiplying the received signal whose frequency offset is roughly adjusted by the reference frequency signal and the quadrature reference frequency signal output from the local oscillator 16.
The quasi-coherent detection of M is performed and the band is limited by the LPF 17 to output a reception signal (baseband signal of two channels of I phase and Q phase). The frequency of the reference frequency signal is orthogonally demodulated in a state where it does not completely match the frequency of the reference frequency signal of FIG.
【0005】18はフェージング歪推定・補償部であっ
て、パイロットシンボルを用いて、図8を参照して後述
するフェージング歪推定およびフェージング歪補償とと
もに、オフセット周波数の微調整も行う。19はシンボ
ル判定部であって、フェージング歪が補償された受信信
号をシンボルタイミングで判定することにより、1シン
ボルにつき4ビットの出力データ23を出力する。Reference numeral 18 denotes a fading distortion estimation / compensation unit, which uses a pilot symbol to perform fading distortion estimation and fading distortion compensation, which will be described later with reference to FIG. 8, and also finely adjust the offset frequency. A symbol determination unit 19 outputs 4-bit output data 23 per symbol by determining the received signal in which the fading distortion is compensated for at the symbol timing.
【0006】図7は、「パイロットシンボル挿入法」に
おける送信データのフレーム構成を示す説明図である。
図示の例では、情報シンボル部の(N−1)シンボル毎
に、既知の1シンボルのパイロットシンボルを周期的に
挿入している。この1シンボルのパイロットシンボルと
(N−1)情報シンボル部とで1フレームが構成され
る。受信機側では、このパイロットシンボルを基準にし
て振幅・位相変動補償を行う。パイロットシンボルの受
信信号により、時間的に変動するフェ−ジング変動を推
定する。次に、パイロットシンボル間の情報シンボルに
対して、内挿法を用いてフェ−ジング変動を推定する。
内挿法には、ガウスの補間公式等が一般的に使われる。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a frame structure of transmission data in the "pilot symbol insertion method".
In the illustrated example, a known 1-symbol pilot symbol is periodically inserted for each (N-1) symbol of the information symbol portion. One pilot symbol and the (N-1) information symbol portion form one frame. On the receiver side, amplitude / phase fluctuation compensation is performed with reference to this pilot symbol. The received signal of the pilot symbol is used to estimate the fading fluctuation which fluctuates with time. Next, for information symbols between pilot symbols, fading fluctuations are estimated using an interpolation method.
A Gaussian interpolation formula or the like is generally used for the interpolation method.
【0007】図8は、図6(b)に示したフェージング
歪推定・補償部18を説明するためのブロック構成図で
ある。図中、18aはフェージング歪推定部、18bは
フェージング歪補償部である。51はサンプリングスイ
ッチであって、図6(b)におけるLPF17からの受
信信号U(t)をサンプリングする。52はフレーム同
期部であって、受信信号U(t)から、周期Tfのフレ
ームタイミングを再生する。サンプリングスイッチ51
は、フレーム同期部52によって、入力信号U(t)中
のパイロットシンボルのみを抽出して遅延部54に出力
する。53はクロック再生部であって、入力信号U
(t)から、周期TSのクロックタイミング(シンボル
タイミング)を再生する。フレーム長をNとしたとき、
Tf=NTSの関係がある。FIG. 8 is a block diagram for explaining the fading distortion estimation / compensation unit 18 shown in FIG. 6 (b). In the figure, 18a is a fading distortion estimator, and 18b is a fading distortion compensator. A sampling switch 51 samples the reception signal U (t) from the LPF 17 in FIG. 6B. A frame synchronization unit 52 reproduces the frame timing of the cycle T f from the received signal U (t). Sampling switch 51
Is extracted by the frame synchronization unit 52 and outputs only the pilot symbols in the input signal U (t) to the delay unit 54. Reference numeral 53 is a clock recovery unit, which is an input signal U
From (t), the clock timing (symbol timing) of the cycle T S is reproduced. When the frame length is N,
There is a relationship of T f = NT S.
【0008】54は遅延部であって、サンプリングスイ
ッチ51から出力されるパイロットシンボルを入力し、
これを予め定められたパイロットシンボルの値(例え
ば、最大シンボル振幅を有する3+j・3)で割ったフ
ェージング変動の推定値を、1シンボルタイミング、お
よび、2シンボルタイミングだけ遅延させて出力する。
なお、図8では、サンプリングスイッチ51の出力をそ
のままパイロットシンボルの値で割ったフェージング変
動の推定値は、その遅延量はゼロであるが、遅延部54
の第1番目の出力として図示している。遅延部54は、
CCD(ChargeCoupled Device)などのアナログ遅延
素子、または、入力信号を図示しないA/D変換器を用
いてディジタル値に変換することにより、シフトレジス
タで実現される。A delay unit 54 receives the pilot symbol output from the sampling switch 51,
An estimated value of the fading fluctuation obtained by dividing this by a predetermined pilot symbol value (for example, 3 + j · 3 having the maximum symbol amplitude) is delayed by one symbol timing and two symbol timings and output.
In FIG. 8, the estimated value of the fading fluctuation obtained by dividing the output of the sampling switch 51 as it is by the value of the pilot symbol has a delay amount of zero, but the delay unit 54
Is shown as the first output of The delay unit 54 is
It is realized by a shift register by converting an analog delay element such as a CCD (Charge Coupled Device) or an input signal into a digital value by using an A / D converter (not shown).
【0009】55,56,57は係数乗算器であり、サ
ンプリングスイッチ51が出力するパイロットシンボ
ル,これを1クロックタイミングだけ遅延させた出力、
2クロックタイミングだけ遅延させた出力に対し、それ
ぞれ、後述する係数Q1(m/N),Q0(m/N),Q
-1(m/N)を乗算する。ここで、Nは1フレーム中の
シンボル数、mは1フレーム内のシンボル位置であっ
て、m=0の位置にはパイロットシンボルが挿入されて
いる。加算器58は、係数乗算器55,56,57の出
力を加算する。逆数計算器59は、加算器58の出力の
逆数を計算して乗算器62に出力する。Reference numerals 55, 56 and 57 denote coefficient multipliers, which are pilot symbols output by the sampling switch 51, outputs obtained by delaying the pilot symbols by one clock timing,
Coefficients Q 1 (m / N), Q 0 (m / N), and Q, which will be described later, are respectively applied to the outputs delayed by two clock timings.
Multiply by -1 (m / N). Here, N is the number of symbols in one frame, m is a symbol position in one frame, and a pilot symbol is inserted at a position of m = 0. The adder 58 adds the outputs of the coefficient multipliers 55, 56, 57. The reciprocal calculator 59 calculates the reciprocal of the output of the adder 58 and outputs it to the multiplier 62.
【0010】60もサンプリングスイッチであって、図
6(b)におけるLPF17からの受信信号U(t)
を、クロック再生部53の出力によってサンプリングす
ることにより、フェージング歪補償部18bの遅延部6
1に出力する。61は遅延部であって、乗算器62にお
ける2入力のタイミング合わせのために用いられ、サン
プリングスイッチ60の出力を1フレームタイミングT
fだけ遅延させて乗算器62に出力する。Reference numeral 60 is also a sampling switch, and the received signal U (t) from the LPF 17 in FIG.
Is sampled by the output of the clock reproducing unit 53, and the delay unit 6 of the fading distortion compensating unit 18b is sampled.
Output to 1. A delay unit 61 is used for timing adjustment of two inputs in the multiplier 62, and outputs the output of the sampling switch 60 to one frame timing T.
It is delayed by f and output to the multiplier 62.
【0011】図8を参照し、フェージング歪の推定・補
償の動作を数式を用いて説明する。クロックを再生し、
フレーム同期およびシンボル同期を取りながら、1フレ
ーム(Nシンボル)に1個のパイロットシンボルを挿入
した場合、k番目のフレームのm=0番目の位置のパイ
ロットシンボル(t=kTf,k=0.1,2…、シン
ボル値3+j3)におけるフェージング変動の推定値
は、次式の通りである。The operation of estimating and compensating for fading distortion will be described using mathematical expressions with reference to FIG. Play the clock,
When one pilot symbol is inserted in one frame (N symbols) while maintaining frame synchronization and symbol synchronization, the pilot symbol at the m = 0th position of the kth frame (t = kT f , k = 0. 1, 2, ..., Estimated values of the fading fluctuation in the symbol value 3 + j3) are as follows.
【数1】
ただし、サンプル値に含まれる雑音成分を零とみなして
いる。同様に、t=kTfの1シンボル前後の時間にお
ける、フェージング変動の推定値は、次式の通りであ
る。[Equation 1] However, the noise component included in the sample value is regarded as zero. Similarly, the estimated value of the fading fluctuation in the time before and after one symbol of t = kT f is as follows.
【数2】 [Equation 2]
【0012】k番目のフレームのm番目の情報シンボル
(t=kTf+(m/N)Tf,k=0.1,2…,m=
1,2…,N−1)におけるフェージング変動の推定値
は、(k−1)番目のフレーム,k番目のフレーム,
(k+1)番目のフレームにおける各パイロットシンボ
ル(m=0)でのフェージング変動を基に、2次のガウ
ス補間公式を用いることにより、次式で示される。The m-th information symbol of the k-th frame (t = kT f + (m / N) T f , k = 0.1, 2, ..., M =
The estimated value of the fading fluctuation in 1, 2, ..., N−1) is (k−1) th frame, kth frame,
By using a quadratic Gaussian interpolation formula based on the fading variation at each pilot symbol (m = 0) in the (k + 1) th frame, it is shown by the following equation.
【数3】 但し、[Equation 3] However,
【数4】 [Equation 4]
【数5】 [Equation 5]
【数6】 [Equation 6]
【0013】上述した式(1)の値は、図8に示した加
算器58から出力される。受信信号U(k+(m/N))の各情
報シンボルを補償した信号は、複素ベースバンド信号U
(k+(m/N))を、式(1)の値で割ることにより、次式の
通りとなる。The value of the above equation (1) is output from the adder 58 shown in FIG. The signal that compensates each information symbol of the received signal U (k + (m / N)) is the complex baseband signal U
Dividing (k + (m / N)) by the value of the equation (1) gives the following equation.
【数7】
この(5)式の出力は、図8に示した乗算器62から得
られる。上述した「パイロットシンボル挿入法」は、一
様なレイリーフェ−ジング(直接波の後に、遅延波がな
いか、または、無視できる場合)を仮定している。遅延
波が存在すると遅延時間が大きくなるにつれて、遅延歪
の影響が大きくなり、フェージング歪補償がうまくいか
なくなる。[Equation 7] The output of the equation (5) is obtained from the multiplier 62 shown in FIG. The above-mentioned “pilot symbol insertion method” assumes uniform Rayleigh fading (when there is no delayed wave after the direct wave or it can be ignored). If a delay wave is present, the influence of delay distortion increases as the delay time increases, and fading distortion compensation fails.
【0014】一方、遅延波が存在し遅延歪の影響が大き
い場合には、周波数選択性フェージングとなる。このと
きの遅延歪対策として、従来より、適応等化器を用いる
方法が、例えば、笹岡編著“移動通信”、オーム社、
(平成10−5−25)、p.256−282等で知ら
れている。この適応等化器としては、判定帰還型等化器
(DFE:Decision Feedback Equalizer)と最尤系列推
定(MLSE:Maximum Likelihood Sequence Estimatio
n)が挙げられる。ただし、最尤系列推定は、16QA
Mのように変調多値数が大きくなる場合には、演算量が
増加してしまう。適応等化器の初期引き込みのために、
情報シンボル区間の前に、図10を参照して後述するト
レーニングシンボル系列を付加する。また、移動通信の
ような時間変動が激しい場合に、判定帰還型等化器に
は、追従性のよいRLS(Recursive Least Squares)
アルゴリズムが用いられる。On the other hand, when there is a delayed wave and the influence of delay distortion is great, frequency selective fading occurs. As a delay distortion countermeasure at this time, conventionally, a method using an adaptive equalizer is described in, for example, “Mobile Communication” by Sasaoka, Ohmsha,
(Heisei 10-5-25), p. It is known as 256-282. The adaptive equalizer includes a decision feedback equalizer (DFE) and a maximum likelihood sequence estimation (MLSE).
n). However, the maximum likelihood sequence estimation is 16QA
When the modulation multi-value number becomes large like M, the amount of calculation increases. For the initial pull-in of the adaptive equalizer,
A training symbol sequence described later with reference to FIG. 10 is added before the information symbol section. Further, in the case where the time fluctuation is severe like in mobile communication, the decision feedback equalizer has an RLS (Recursive Least Squares) with good followability.
An algorithm is used.
【0015】図9は、適応等化器を用いた従来の無線通
信装置のブロック構成図である。図9(a)は送信機
側、図9(b)は受信機側の構成を示すブロック図であ
る。図中、図6と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。図9(a)において、71はフレーム信号
生成部であって、情報シンボル区間にトレーニングシン
ボル系列を付加する。図9(b)において、20はRL
Sアルゴリズムが用いられた判定帰還型等化器(RLS
−DFE)などの適応等化器である。図10は、適応等
化器を用いた場合のフレーム構成図である。適応等化器
では、1フレーム期間において、情報シンボル区間(N
dシンボル)の前に、既知の信号からなるトレーニング
系列(Ntシンボル)を付加する構成になっている。FIG. 9 is a block diagram of a conventional radio communication apparatus using an adaptive equalizer. 9A is a block diagram showing the configuration of the transmitter side, and FIG. 9B is a block diagram showing the configuration of the receiver side. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 9A, reference numeral 71 is a frame signal generation unit that adds a training symbol sequence to an information symbol section. In FIG. 9B, 20 is RL
Decision feedback equalizer (RLS) using the S algorithm
An adaptive equalizer such as -DFE). FIG. 10 is a frame configuration diagram when an adaptive equalizer is used. In the adaptive equalizer, the information symbol section (N
A training sequence (Nt symbol) composed of a known signal is added before the d symbol).
【0016】図11は、パイロットシンボル挿入法(P
SAM)とRLS判定帰還型等化器(RLS−DFE)
を使用したフェージング歪補償法のシミュレーション結
果を示す線図である。図中、横軸は直接波に対する遅延
波の遅延時間であり、1シンボル周期を最大としてい
る。縦軸はBER(ビット誤り率)である。ビット当た
りの受信変調波のエネルギー対雑音電力スペクトル密度
比(Eb/No)をパラメータとした特性を示してい
る。FIG. 11 shows a pilot symbol insertion method (P
SAM) and RLS decision feedback equalizer (RLS-DFE)
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of a fading distortion compensation method using the. In the figure, the horizontal axis represents the delay time of the delayed wave with respect to the direct wave, and the maximum is one symbol period. The vertical axis represents BER (bit error rate). The characteristic is shown with the energy-to-noise power spectral density ratio (Eb / No) of the received modulated wave per bit as a parameter.
【0017】150MHz帯,400MHz帯の公共業
務用ディジタル移動通信システムにおけるシミュレーシ
ョン結果を示す。帯域幅12.5kHz/ch,9.6ksymb
ol/sec(104μsec/symbol)の16QAMである。
最大ドップラー周波数fd=20Hzである。直接波と
遅延波の電力は等しくしている。フレームフォーマット
は、本発明の実施の一形態として後述する、図3のフレ
ームフォーマットを採用した。但し、本発明の実施の一
形態におけるように、同期ワードSW,ユニークワード
UWのいずれにも変形M系列を用いていない。同期ワー
ドSW,ユニークワードUWは16シンボルである。R
LS判定帰還型等化器のフィードフォワード(FF)タ
ップは4(タップ間隔1/2シンボル)、フィードバッ
ク(FB)タップが2(タップ間隔1シンボル)であ
る。The simulation results of the public mobile digital mobile communication system in the 150 MHz band and 400 MHz band are shown below. Bandwidth 12.5kHz / ch, 9.6ksymb
It is 16QAM of ol / sec (104 μsec / symbol).
The maximum Doppler frequency fd = 20 Hz. The power of the direct wave and the power of the delayed wave are made equal. As the frame format, the frame format shown in FIG. 3, which will be described later as an embodiment of the present invention, is adopted. However, unlike the embodiment of the present invention, the modified M series is not used for either the synchronization word SW or the unique word UW. The synchronization word SW and the unique word UW are 16 symbols. R
The feed forward (FF) taps of the LS decision feedback equalizer are 4 (tap interval 1/2 symbol), and the feedback (FB) taps are 2 (tap interval 1 symbol).
【0018】図11からわかるように、適応等化器を用
いれば、遅延歪の影響を低減することができる。しか
し、遅延時間が短いときでもBERはさほど低下せず、
十分な等化効果が得られない。一方、遅延波の影響が無
視できる一様フェージング環境下ではパイロットシンボ
ル挿入法が有効であるが、遅延時間が長くなると、急激
にBERが悪くなり、フェージング歪補償効果が低下す
る。大ゾーン方式の公共業務用ディジタル移動通信シス
テム等での使用環境としては、都市部のように遅延波の
遅延時間が短い地域に限らず、例えば、甲府盆地等のよ
うな遅延波の遅延時間の長い地域もある。携帯機のよう
な移動端末機では、使用される地域が一定せず、また、
使用の時々で使用地域が変わる場合があるため、上述し
たフェージング歪補償法のいずれか一方を固定的に使用
したのでは、フェージング歪補償法を有効に使用してビ
ット誤り率を低くすることはできないという問題があっ
た。As can be seen from FIG. 11, the effect of delay distortion can be reduced by using the adaptive equalizer. However, even when the delay time is short, the BER does not decrease so much,
A sufficient equalization effect cannot be obtained. On the other hand, the pilot symbol insertion method is effective in a uniform fading environment where the influence of delayed waves can be ignored, but if the delay time becomes long, the BER rapidly deteriorates and the fading distortion compensation effect deteriorates. The environment for use in a large zone digital mobile communication system for public works is not limited to an area where the delay time of the delayed wave is short, such as an urban area. There are also long regions. In mobile terminals such as mobile phones, the area used is not constant, and
Since the use area may change depending on the time of use, if one of the above fading distortion compensation methods is fixedly used, it is not possible to effectively use the fading distortion compensation method to reduce the bit error rate. There was a problem that I could not.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、伝搬環境に適し
たフェージング歪補償法を使用することによりビット誤
り率を低くすることができる無線通信方法および無線通
信装置を提供することを目的とするものである。さら
に、フェージング環境を推定することにより、使用され
る環境に適したフェージング歪補償法に自動的に切り換
える無線通信方法および無線通信装置を提供することを
目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the bit error rate can be lowered by using a fading distortion compensation method suitable for the propagation environment. An object of the present invention is to provide a wireless communication method and a wireless communication device. Further, it is another object of the present invention to provide a wireless communication method and a wireless communication device that automatically switch to a fading distortion compensation method suitable for the environment used by estimating a fading environment.
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載の発明においては、無線通信方法において、パイロッ
トシンボルを情報シンボル区間に周期的に挿入するとと
もに、トレーニングシンボル系列でもあり、かつ、自己
相関関数が位相一致タイミングでピークを有するシンボ
ル系列でもある系列を前記情報シンボル区間に付加した
フレーム信号を生成し、該フレーム信号を変調して送信
し、受信信号を復調し、復調された前記パイロットシン
ボルを用いてフェージング歪を推定することにより、復
調された前記情報シンボルをフェージング歪補償した上
で判定する第1の判定と、復調された前記トレーニング
シンボル系列を用いて適応等化を行うことにより、復調
された前記情報シンボルを判定する第2の判定とを行う
とともに、前記自己相関関数が位相一致タイミングでピ
ークを有するシンボル系列を生成し、生成された前記シ
ンボル系列と復調された受信信号との相関関数を算出
し、該相関関数に基づいて遅延スプレッドを出力し、前
記遅延スプレッドが閾値よりも小さいときには前記第1
の判定により出力される前記情報シンボルを、前記遅延
スプレッドが前記閾値よりも大きいときには前記第2の
判定により出力される前記情報シンボルを、所定の切り
換えタイミングにおいて選択して出力するものである。
したがって、自己相関関数が位相一致タイミングでピー
クを有するシンボル系列を付加して送信し、受信側で遅
延スプレッドを推定することにより、パイロットシンボ
ル挿入法によるフェージング歪補償法と、適応等化器に
よるフェージング歪補償法のうち、使用される環境に適
したフェージング歪補償法に、所定の切り換えタイミン
グ毎に、自動的に切り換えることにより、ビット誤り率
を低くすることができる。Means for Solving the Problems The present invention, in the invention according to claim 1, in a wireless communication method, is inserted a pilot symbol periodically in the information symbol section, Ri mower in preparative rate training symbol sequence, and it generates a frame signal series, which is also the symbol sequence has been added to the information symbol section autocorrelation function has a peak at phase coincidence timing, and transmits the modulated the frame signal, demodulates the received signal, demodulates A first determination for fading distortion compensation of the demodulated information symbols by estimating fading distortion using the demodulated pilot symbols; and the demodulated training
A second determination is performed to determine the demodulated information symbol by performing adaptive equalization using a symbol sequence, and the autocorrelation function generates a symbol sequence having a peak at a phase matching timing, A correlation function between the symbol sequence and the demodulated received signal is calculated, and a delay spread is output based on the correlation function. When the delay spread is smaller than a threshold, the first
When the delay spread is larger than the threshold value, the information symbol output according to the above determination is selected and output at a predetermined switching timing.
Therefore, the autocorrelation function adds and transmits a symbol sequence having a peak at the phase coincidence timing, and estimates the delay spread on the receiving side, thereby fading distortion compensation by the pilot symbol insertion method and fading by the adaptive equalizer. Among the distortion compensation methods, the bit error rate can be lowered by automatically switching to the fading distortion compensation method suitable for the environment in which it is used at each predetermined switching timing.
【0022】[0022]
【0023】請求項2に記載の発明においては、パイロ
ットシンボルを用いたフェージング歪補償法と、トレー
ニングシンボル系列を用いた適応等化によるフェージン
グ歪補償法のいずれかを、フェージングの状態に応じて
選択的に実行する受信側に対する送信側の無線通信装置
であって、フェージング歪を推定することによる前記フ
ェージング歪補償法を受信側で行うためのパイロットシ
ンボルを情報シンボル区間に周期的に挿入するととも
に、前記適応等化によるフェージング歪み補償法を受信
側で行うためのトレーニングシンボル系列でもあり、か
つ、遅延スプレッドを受信側で出力するための、自己相
関関数が位相一致タイミングでピークを有するシンボル
系列でもある系列を前記情報シンボル区間に付加した、
フレーム信号を生成するフレーム信号生成手段と、前記
フレーム信号を変調する変調手段と、変調された前記フ
レーム信号を送信する手段、を有するものである。した
がって、受信側において、パイロットシンボル挿入法に
よるフェージング歪補償法と、適応等化器によるフェー
ジング歪補償法のうち、使用される環境に適したフェー
ジング歪補償法に、自動的に切り換えることができる。
その結果、ビット誤り率を低くすることができる送信信
号を得ることができる。In the invention according to claim 2 , the pyro
Fading distortion compensation method using
Phasing by adaptive equalization using a training symbol sequence
One of the distortion compensation methods depending on the fading condition.
Radio communication device for transmitting side selectively to receiving side
Met with, while periodically inserted into information symbol section the pilot symbols for performing the full <br/> Ejingu distortion compensation method that by the estimating the fading distortion at the receiving side, according to the applicable応等of Ri More training symbol sequence for carrying out the fading distortion compensation method on the receiving side, or
One was added for outputting delay spread at the reception side, a sequence in the autocorrelation function even symbol sequence having a peak at phase match timing to the information symbol interval,
It has a frame signal generating means for generating a frame signal, a modulating means for modulating the frame signal, and a means for transmitting the modulated frame signal. Thus, at the receiving side, the fading distortion compensation method according to a pilot symbol insertion method, among the fading distortion compensation method using an adaptive equalizer, the fading distortion compensation method suitable for the environment used, Ki automatically switch it out It
As a result, it is possible to obtain a transmission signal that can reduce the bit error rate.
【0024】請求項3に記載の発明においては、請求項
2に記載の無線通信装置において、直交振幅変調方式を
用い、前記自己相関関数が位相一致タイミングでピーク
を有するシンボル系列は、自己相関関数が位相一致タイ
ミングでピークを有する2値データ系列の少なくとも1
系列をI相,Q相それぞれの最大振幅の2点に割り当て
るものである。したがって、自己相関関数が位相一致タ
イミングでピークを有するシンボル系列を容易に実現す
ることができる。また、このシンボル系列の振幅を最大
値に設定できるので、受信側において遅延スプレッドの
推定精度を向上させることができる。[0024] In the invention of claim 3, claim
2. The wireless communication device according to 2 , wherein the symbol sequence having the peak at the phase matching timing by the quadrature amplitude modulation method is at least one of the binary data sequences having the peak at the auto matching function by the phase matching timing.
The series is assigned to two points of maximum amplitude for each of the I phase and the Q phase. Therefore, it is possible to easily realize a symbol sequence in which the autocorrelation function has a peak at the phase matching timing. Moreover, since the amplitude of this symbol sequence can be set to the maximum value, the estimation accuracy of the delay spread can be improved on the receiving side.
【0025】[0025]
【0026】請求項4に記載の発明においては、無線通
信装置において、パイロットシンボルが情報シンボル区
間に周期的に挿入されるとともに、トレーニングシンボ
ル系列でもあり、かつ、自己相関関数が位相一致タイミ
ングでピークを有するシンボル系列でもあるシンボル系
列が前記情報シンボル区間に付加されたフレーム信号に
より変調されている送信信号を受信する受信手段と、受
信信号を復調する復調手段と、復調された前記パイロッ
トシンボルを用いてフェージング歪を推定することによ
り、前記復調された前記情報シンボルをフェージング歪
補償した上で判定する第1の判定手段と、復調された前
記トレーニング信号を用いて適応等化を行うことによ
り、復調された前記情報シンボルを判定する第2の判定
手段と、前記自己相関関数が位相一致タイミングでピー
クを有するシンボル系列を生成するシンボル系列生成手
段と、該シンボル系列生成手段で生成されたシンボル系
列と、復調された前記受信信号との相関関数を算出し、
該相関関数に基づいて遅延スプレッドを出力する遅延ス
プレッド出力手段と、前記遅延スプレッドが閾値よりも
小さいときには前記第1の判定手段から出力される前記
情報シンボルを、前記遅延スプレッドが前記閾値よりも
大きいときには前記第2の判定手段から出力される前記
情報シンボルを、所定の切り換えタイミングにおいて選
択して出力する出力選択手段を有するものである。。し
たがって、パイロットシンボル挿入法によるフェージン
グ歪補償法と、適応等化器によるフェージング歪補償法
のうち、使用される環境に適したフェージング歪補償法
に、所定の切り換えタイミング毎に、自動的に切り換え
て、ビット誤り率を低くすることができる。[0026] In the invention according to claim 4, in the wireless communication device, with pilot symbols are periodically inserted into information symbol interval, Ri mower in preparative rate training symbol sequence, and the autocorrelation function phase matched Symbol system that is also a symbol sequence that has a peak in timing
Receiving means for receiving a transmission signal whose sequence is modulated by the frame signal added to the information symbol section, demodulation means for demodulating the reception signal, and estimating fading distortion using the demodulated pilot symbol According to the above, the first demodulation means determines the demodulated information symbol after fading distortion compensation, and adaptive demodulation using the demodulated training signal to determine the demodulated information symbol. Second determining means, a symbol sequence generating means for generating a symbol sequence having a peak in the autocorrelation function at a phase coincidence timing, a symbol sequence generated by the symbol sequence generating means, and the demodulated received signal Calculate the correlation function with
The delay spread output means for outputting a delay spread based on the correlation function, and the information symbol output from the first determination means when the delay spread is smaller than a threshold, the delay spread being larger than the threshold. Sometimes, it has an output selecting means for selecting and outputting the information symbol output from the second determining means at a predetermined switching timing. . Therefore, of the fading distortion compensation method by the pilot symbol insertion method and the fading distortion compensation method by the adaptive equalizer, the fading distortion compensation method suitable for the environment used is automatically switched at each predetermined switching timing. , The bit error rate can be reduced.
【0027】請求項5に記載の発明においては、請求項
4に記載の無線通信装置において、直交振幅変調方式を
用い、前記自己相関関数が位相一致タイミングでピーク
を有するシンボル系列は、自己相関関数が位相一致タイ
ミングでピークを有する2値データ系列の少なくとも1
系列をI相,Q相それぞれの最大振幅の2点に割り当て
たものであり、前記シンボル系列生成手段は、前記自己
相関関数が位相一致タイミングでピークを有する2値デ
ータ系列の少なくとも1系列に応じたシンボル系列を生
成し、前記遅延スプレッド出力手段は、前記シンボル系
列生成手段で生成された前記シンボル系列と、復調され
た前記受信信号との相関関数を、前記I相成分およびQ
相成分の相関出力に基づいて算出するものである。した
がって、相関関数を容易に計算することができるととも
に、このシンボル系列の振幅が最大に設定されているの
で、遅延スプレッドの推定精度を向上させることができ
る。In the invention described in claim 5 ,
5. In the wireless communication device according to 4 , the quadrature amplitude modulation method is used, and the symbol sequence in which the autocorrelation function has a peak at a phase coincidence timing is at least one of binary data sequences having an autocorrelation function at a peak at a phase coincidence timing.
A sequence is assigned to two points of maximum amplitude for each of the I-phase and the Q-phase, and the symbol sequence generation means responds to at least one sequence of the binary data sequence in which the autocorrelation function has a peak at the phase coincidence timing. And a delay spread output means calculates a correlation function between the symbol series generated by the symbol series generation means and the demodulated received signal as the I-phase component and the Q-phase component.
It is calculated based on the correlation output of the phase component. Therefore, the correlation function can be easily calculated, and the amplitude of this symbol sequence is set to the maximum, so that the estimation accuracy of the delay spread can be improved.
【0028】請求項6に記載の発明においては、請求項
4または5に記載の無線通信装置において、前記受信手
段は、前記フレーム信号をフレーム単位で受信するもの
であり、前記第1,第2の判定手段は、それぞれ、判定
された前記情報シンボルを一時記憶するためのフレーム
バッファを有し、前記出力選択手段は、前記所定の切り
換えタイミングを前記各フレームタイミングとして、前
記フレーム単位で、前記遅延スプレッドが前記閾値より
も小さいときには前記第1の判定手段の前記フレームバ
ッファから前記情報シンボルを出力し、前記遅延スプレ
ッドが前記閾値よりも大きいときには前記第2の判定手
段の前記フレームバッファから前記情報シンボルを出力
するものである。したがって、フレーム毎に、使用され
る環境に適したフェージング歪補償法に切り換えてビッ
ト誤り率を低くすることができる。According to the invention described in claim 6 ,
In the wireless communication device according to 4 or 5 , the receiving means receives the frame signal in frame units, and the first and second determining means each temporarily output the determined information symbol. The output selection means has a frame buffer for storing, and when the delay spread is smaller than the threshold value on a frame-by-frame basis, with the predetermined switching timing as the frame timing, the output selection means of the first determination means. The information symbol is output from the frame buffer, and when the delay spread is larger than the threshold value, the information symbol is output from the frame buffer of the second determining means. Therefore, it is possible to reduce the bit error rate by switching to a fading distortion compensation method suitable for the environment used for each frame.
【0029】請求項7に記載の発明においては、請求項
4または5に記載の無線通信装置において、前記出力選
択手段は、前記遅延スプレッドが所定の閾値よりも小さ
いときに、前記所定の切り換えタイミングにおいて、前
記第1の判定手段を動作させるとともに、前記第2の判
定手段を停止させるように制御し、前記遅延スプレッド
が所定の閾値よりも大きいときに、前記所定の切り換え
タイミングにおいて、前記第1の判定手段を停止させる
とともに、前記第2の判定手段を動作させるように制御
するものである。したがって、所定の切り換えタイミン
グにおいて、出力選択手段から情報シンボルが出力され
ない側の判定手段を停止することにより、ソフトウエア
の負荷を低減したり、ハードウエアの消費電力を低減し
たりすることができる。[0029] In the invention of claim 7, claim
In the wireless communication device according to 4 or 5 , the output selection unit operates the first determination unit at the predetermined switching timing when the delay spread is smaller than a predetermined threshold, and the output determination unit operates the first determination unit. When the delay spread is larger than a predetermined threshold value, the first determination means is stopped and the second determination means is controlled to stop the second determination means. It is controlled to operate. Therefore, at a predetermined switching timing, the load of software and the power consumption of hardware can be reduced by stopping the determination means on the side where the information symbol is not output from the output selection means.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態を
示すブロック構成図である。図1(a)は、送信機、図
1(b)は受信機のブロック構成図である。図中、図
6,図9と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略
する。図1(a)の送信機構成において、4はフレーム
信号生成部であって、情報シンボルに、パイロットシン
ボル、同期ワード、ユニークワードを挿入する。同期ワ
ード、ユニークワードは、適応等化器のトレーニング系
列となる。同期ワード、および、ユニークワードの少な
くとも一方は、後述する変形M系列などで作成されたシ
ンボル系列であって、遅延スプレッドの出力に用いられ
る。図1(b)の受信機構成において、21は遅延スプ
レッド推定部、22は出力選択部であって、遅延スプレ
ッド推定部21の出力に応じて、シンボル判定部19の
出力および適応等化器20の出力の一方を選択的に出力
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a block diagram of a transmitter, and FIG. 1B is a block diagram of a receiver. In the figure, the same parts as those in FIGS. 6 and 9 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the transmitter configuration of FIG. 1A, reference numeral 4 is a frame signal generation unit that inserts a pilot symbol, a synchronization word, and a unique word into information symbols. The synchronization word and the unique word form a training sequence of the adaptive equalizer. At least one of the synchronization word and the unique word is a symbol sequence created by a modified M sequence, which will be described later, and is used to output the delay spread. In the receiver configuration of FIG. 1B, 21 is a delay spread estimation unit, 22 is an output selection unit, and according to the output of the delay spread estimation unit 21, the output of the symbol determination unit 19 and the adaptive equalizer 20. Selectively outputs one of the outputs.
【0031】図2は、図1(b)に示した遅延スプレッ
ド推定部21および出力選択部22の内部処理を説明す
るためのブロック構成図である。図中、図1と同様な部
分には同じ符号を付している。31は変形M系列生成部
であって、送信された変形M系列と同じ変形M系列を受
信側で生成する。32は相関関数計算部であって、図1
(b)のLPF17から出力された受信信号(I相,Q
相の2チャネルのベースバンド信号)と変形M系列生成
部31で作成されたシンボル系列との相関関数を計算す
る。33は遅延スプレッド計算部であって、相関関数か
ら遅延スプレッドσを推定する。遅延スプレッドσを推
定する方法については後述する。34は比較部であっ
て、遅延スプレッドσを所定の閾値σthと比較する。3
5は切り換え部であって、遅延スプレッドσが所定の閾
値σthよりも小さいときには、シンボル判定部19の出
力を出力データ23とし、遅延スプレッドσが所定の閾
値σthよりも大きいときには、適応等化器20の出力を
出力データ23とする。FIG. 2 is a block diagram for explaining the internal processing of the delay spread estimation unit 21 and the output selection unit 22 shown in FIG. 1 (b). In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 31 denotes a modified M sequence generation unit, which generates the same modified M sequence as the transmitted modified M sequence on the receiving side. Reference numeral 32 denotes a correlation function calculation unit, which is shown in FIG.
The received signal (I phase, Q output from the LPF 17 of (b)
The correlation function between the two-phase baseband signal of the phase) and the symbol sequence created by the modified M sequence generator 31 is calculated. A delay spread calculation unit 33 estimates the delay spread σ from the correlation function. The method of estimating the delay spread σ will be described later. A comparator 34 compares the delay spread σ with a predetermined threshold σ th . Three
5 is a switching unit, when the delay spread sigma is smaller than a predetermined threshold value sigma th is the output of the symbol decision unit 19 as the output data 23, when the delay spread sigma is greater than a predetermined threshold value sigma th is adapted such The output of the digitizer 20 is output data 23.
【0032】図3は、本発明の実施の一形態のフレーム
フォーマットを示す説明図である。図中、SW(Sync Wo
rd)は同期ワード、UW(Unique Word)はユニークワード
である。シンボル数は適宜決定される。p1〜p10は各
1シンボルのパイロットシンボル、Dataは各15シ
ンボルの情報シンボルである。ユニークワードUWの最
初と最後の各1シンボルはパイロットシンボルとしても
使用できる。同期ワードSW、ユニークワードUWは、
既知のシンボル系列である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a frame format according to an embodiment of the present invention. In the figure, SW (Sync Wo
rd) is a synchronization word, and UW (Unique Word) is a unique word. The number of symbols is appropriately determined. p 1 to p 10 are pilot symbols of 1 symbol each, and Data is an information symbol of 15 symbols each. The first and last 1 symbols of the unique word UW can also be used as pilot symbols. The sync word SW and unique word UW are
It is a known symbol series.
【0033】同期ワードSWは、フレーム同期のために
使用されるだけでなく、適応等化器20を初期引き込み
するためのトレーニング信号としても使用される。ユニ
ークワードUWは、適応等化器20を情報シンボル区間
の中間で再トレーニングするためのトレーニング信号と
して使用される。また、ユニークワードUW、および、
同期ワードSWの少なくとも一方は、遅延スプレッドを
出力するための既知のシンボル系列として使用する。遅
延波を遅延スプレッドで推定する技術は、鈴木敬,三瓶
政一,森永規彦、“適応変調方式における伝搬路特性推
定方式”電子情報通信学会技術報告 RCS94−65
(1994−09)等で知られている。The synchronization word SW is used not only for frame synchronization, but also as a training signal for initial pull-in of the adaptive equalizer 20. The unique word UW is used as a training signal for retraining the adaptive equalizer 20 in the middle of the information symbol section. Also, the unique word UW, and
At least one of the synchronization words SW is used as a known symbol sequence for outputting the delay spread. Techniques for estimating delayed waves with delay spread are Kei Suzuki, Seiichi Sampei, Norihiko Morinaga, "Channel characteristics estimation method in adaptive modulation method" IEICE Technical Report RCS94-65.
(1994-09) and the like.
【0034】上述した論文では、遅延スプレッドを推定
するためのシンボル系列として、変形M系列を用いてい
る。変形M系列とは、M系列(最大周期シフトレジスタ
系列:Maximum-length linear shift-register sequenc
e)に適当な直流成分(DCオフセット)を加えること
により、自己相関関数のサイドローブを零にしたもので
ある。タイミングが一致しない位相での自己相関関数は
完全に零になる。変形M系列の周期Nestに対し、タイ
ミングが一致したときの自己相関関数は、(Nest+
1)となる。また、上述した直流成分の値(D)は次式
で与えられる。In the above-mentioned paper, the modified M sequence is used as the symbol sequence for estimating the delay spread. The modified M sequence is an M sequence (Maximum-length linear shift-register sequenc
The side lobe of the autocorrelation function is made zero by adding an appropriate direct current component (DC offset) to e). The autocorrelation function at the phase where the timings do not match is completely zero. The autocorrelation function when the timing coincides with the period N est of the modified M sequence is (N est +
It becomes 1). Further, the value (D) of the above-mentioned DC component is given by the following equation.
【数8】
直接波に対して1シンボル時間以内の遅延をする遅延波
が存在することを前提に、この遅延波の遅延スプレッド
を出力するには、シンボル系列として、周期N estの
(変形)M系列符号の前後に、各1シンボルを加えて
(Nest+2)シンボルとしたものを用いる。[Equation 8]
Delay wave that delays the direct wave within 1 symbol time
The delay spread of this delayed wave, assuming that
To output N as the symbol sequence estof
(Modified) Add 1 symbol before and after the M-sequence code
(Nest+2) Use the symbol.
【0035】より一般的には、PN系列(擬似雑音系
列:Pseudo Noise Sequence)に、上述した変形M系列
と同様にDCオフセットを加えて変形PN系列としても
よい。また、上述したシンボル系列として、M系列、よ
り一般的にはPN系列を用いてもよい。M系列、PN系
列でも、タイミングが一致したときに鋭い自己相関のピ
ークを有するので、遅延スプレッドの推定に使用でき
る。しかし、このシンボル系列の周期を長くとることが
できないときには、タイミングが一致しないときの自己
相関関数の値が完全には零にならないので推定誤差が生
じる。More generally, a modified PN sequence may be formed by adding a DC offset to a PN sequence (pseudo noise sequence), similar to the modified M sequence described above. Further, as the above-mentioned symbol series, M series, more generally PN series may be used. Since even the M series and the PN series have sharp peaks of autocorrelation when the timings match, they can be used for estimating the delay spread. However, when the period of this symbol sequence cannot be taken long, an estimation error occurs because the value of the autocorrelation function when the timings do not match is not completely zero.
【0036】次に、遅延スプレッドの出力方法を、上述
した論文にしたがって説明する。受信信号と変形M系列
の相関関数を計算することにより、受信スロットの遅延
プロファイルを求め、この遅延プロファイルから遅延ス
プレッドを出力する。遅延スプレッドとは、平均の電力
遅延プロファイルに対して、受信電力平均遅延時間を中
心とした標準偏差(分散の平方根)である。Next, the delay spread output method will be described in accordance with the above-mentioned paper. The delay profile of the reception slot is obtained by calculating the correlation function of the received signal and the modified M sequence, and the delay spread is output from this delay profile. The delay spread is the standard deviation (square root of variance) centered on the average received power delay time with respect to the average power delay profile.
【0037】まず、伝搬路モデルを説明する。陸上移動
通信においては最大遅延時間が約20μsec程度であ
り、数10kシンボル/secの伝送を行う場合では、
1シンボル以内の遅延を考慮すれば十分である。また、
受信信号は、1シンボル長T S間隔でしかサンプリング
されないから、1シンボル長TS間隔の離散チャネルモ
デルで記述される。したがって、伝搬路モデルとして、
遅延時間TSの2波レイリーモデルを用いる。インパル
スレスポンスh(t)は、近似的に、次式の通りである。
h(t)=h0(t)δ(t)+h1(t)δ(t-Ts) (7)
ここで、δ(t)はデルタ関数である。フェージング変動
は緩やかで、測定中(1フレーム内)は一定であると仮
定して、受信機では、サンプリング後の受信信号と送信
変形M系列との相関をとる。First, the propagation path model will be described. Land movement
In communication, the maximum delay time is about 20 μsec.
Therefore, in the case of transmitting several tens of k symbols / sec,
It is sufficient to consider the delay within 1 symbol. Also,
Received signal is 1 symbol length T SSampling only at intervals
Is not done, 1 symbol length TSInterval discrete channel model
Written in Dell. Therefore, as a propagation path model,
Delay time TS2 wave Rayleigh model is used. Impal
The response h (t) is approximately given by the following equation.
h (t) = h0(t) δ (t) + h1(t) δ (t-Ts) (7)
Here, δ (t) is a delta function. Fading fluctuation
Is gradual and is constant during measurement (within one frame)
In the receiver, the received signal after sampling and transmission
Correlate with the modified M series.
【0038】この相関は、直交したI相,Q相の2チャ
ネルで行い、k番目のフレームにおいて、次式に示す複
素遅延プロファイルhj(k)が測定される。ただし、ノイ
ズ成分による相関出力については測定誤差として無視し
ている。This correlation is performed in two orthogonal I-phase and Q-phase channels, and the complex delay profile h j (k) shown in the following equation is measured in the k-th frame. However, the correlation output due to the noise component is ignored as a measurement error.
【数9】
ここで、wiは変形M系列に基づくi番目のシンボル、y
(i)は、t=iTsでサンプルされた受信信号(複素包絡
線)、*はwが共役複素数であることを示す。なお、既
に触れたように最大1シンボル遅延までを仮定してい
る。遅延波および直接波の測定時に、相互の相関を除去
するために、変形M系列の前後1シンボルずつに1シンボ
ルのダミー信号を挿入しているので、変形M系列とする
ユニークワードUWおよびまたは同期ワードSWは、N
est+2シンボルとしている。[Equation 9] Where w i is the i-th symbol based on the modified M sequence, y
(i) indicates the received signal (complex envelope) sampled at t = iT s , and * indicates that w is a complex conjugate number. As already mentioned, a maximum delay of 1 symbol is assumed. When measuring delayed and direct waves, a dummy signal of 1 symbol is inserted before and after the modified M sequence in order to remove the mutual correlation. Word SW is N
est +2 symbols.
【0039】上述した2波モデルのインパルスレスポン
スh(t)に対応する、変形M系列の電力遅延プロファ
イルp(k)は、次式で与えられる。
p(k)=p0(k)δ(t)+p1(k)δ(t-Ts) (9)
ここで、pi(k) (i=0,1)は、(8)式の複素遅
延プロファイルhj(k)を用いて次式で与えられる。
pi(k) = |hi(k)|2 (10)The power delay profile p (k) of the modified M sequence corresponding to the impulse response h (t) of the above-mentioned two-wave model is given by the following equation. p (k) = p 0 (k) δ (t) + p 1 (k) δ (tT s ) (9) where p i (k) (i = 0,1) is the complex of equation (8). It is given by the following equation using the delay profile h j (k). p i (k) = | h i (k) | 2 (10)
【0040】既に説明したように、遅延スプレッドは、
平均遅延時間を中心とした電力遅延プロファイルの標準
偏差であるから、上述した式(9),(10)から遅延
スプレッドが推定される。遅延時間がTs(1シンボル
時間)で、遅延波と直接波の振幅比がD/U=1/αの
2波モデルの場合であって、フェージング変動が緩やか
で、フレームkによってpi(k)の値が変動しないときに
は、pi(k)=pi (i=0,1)とおいて、遅延スプレ
ッドσは、次式の通りとなる。As already explained, the delay spread is
Since it is the standard deviation of the power delay profile centered on the average delay time, the delay spread is estimated from the above equations (9) and (10). In the case of a two-wave model in which the delay time is T s (one symbol time) and the amplitude ratio of the delayed wave and the direct wave is D / U = 1 / α, the fading fluctuation is gradual and p i ( When the value of k) does not change, p i (k) = p i (i = 0, 1) and the delay spread σ is as follows.
【数10】 [Equation 10]
【0041】ここで、本発明の実施の一形態において、
変形M系列に基づいて16QAMの変調規則に従うシン
ボル系列を作成する方法を説明する。図4は、16QA
Mの信号空間ダイアグラムを示す図である。16QAM
においては、2値4ビットの送信データは、I相成分、
Q相成分の値が、それぞれ、−3,−1,1,3となる
16シンボル点の1つに割り当てられる。これに対し、
遅延スプレッドを推定するために相関関数を計算するシ
ンボル系列には、適応等化器のトレーニング系列と同様
に、シンボルの振幅が最大である、図示のA,B,C,
Dのシンボルを使用する。シンボル振幅が最大のものを
使用することにより、受信側で遅延スプレッドを推定す
る時の信号対雑音比が良くなるため、推定精度が向上す
る。上述した4シンボルの中から、少なくとも2つのシ
ンボルを変形M系列にしたがって選択して、上述したシ
ンボル系列とする。変形M系列の周期を15とすると、
最初と最後にダミーのシンボルを付加することにより1
7シンボルのシンボル系列となる。Here, in one embodiment of the present invention,
A method of creating a symbol sequence according to the 16QAM modulation rule based on the modified M sequence will be described. Figure 4 shows 16QA
It is a figure which shows the signal space diagram of M. 16QAM
, The binary 4-bit transmission data is the I-phase component,
The value of the Q-phase component is assigned to one of 16 symbol points of -3, -1, 1, and 3, respectively. In contrast,
Similar to the training sequence of the adaptive equalizer, the symbol sequence for calculating the correlation function for estimating the delay spread has the maximum symbol amplitude.
Use the D symbol. By using the one having the largest symbol amplitude, the signal-to-noise ratio at the time of estimating the delay spread on the receiving side is improved, so that the estimation accuracy is improved. At least two symbols are selected from the above-mentioned four symbols in accordance with the modified M-sequence to be the above-mentioned symbol sequence. If the period of the modified M series is 15,
1 by adding dummy symbols at the beginning and end
It becomes a symbol sequence of 7 symbols.
【0042】変形M系列をシンボルに割り当てるには複
数通りの方法がある。変形M系列は2値0,1のデータ
系列であり、かつDCオフセットが加えられている。第
1に、1系列の変形M系列の2値0,1に対して2個の
シンボル点を割り当てる方法がある。例えば、1系列の
変形M系列の2値0,1に対し、それぞれ、A,Cまた
はC,AまたはB,DまたはD,Bを割り当てる。この
場合、位相差も大きくすることができる。このほか、
A,D、A,Bといった割り当てを行うこともできる。
第2に、周期が同じである、2系列の変形M系列を用い
る方法がある。2系列の2値の組み合わせ(0,0),
(0,1),(1,0),(1,1)のそれぞれに、4
シンボルA,B,C,Dの1つを割り当てる。この場
合、変調信号の位相のランダム性が増す。There are a plurality of methods for assigning the modified M sequence to symbols. The modified M series is a binary 0, 1 data series and has a DC offset added thereto. Firstly, there is a method of assigning two symbol points to binary 0 and 1 of one series of modified M series. For example, A, C or C, A or B, D or D, B are assigned to binary 0 and 1 of one modified M sequence, respectively. In this case, the phase difference can also be increased. other than this,
Assignments such as A, D, A and B can also be made.
Secondly, there is a method using two modified M sequences having the same period. Binary combination of two series (0,0),
4 for each of (0,1), (1,0), and (1,1)
One of the symbols A, B, C, D is assigned. In this case, the randomness of the phase of the modulated signal increases.
【0043】ただし、変形M系列を用いた場合には、変
形M系列がM系列にDCオフセットを加えたものである
から、第1、第2のいずれの方法においても、シンボル
点A,B,C,D点は、それぞれ、I相成分、Q相成分
の値を、(3,3),(−3,3)、(−3,−3),
(3,−3)から、I相成分、Q相成分について、DC
オフセット分だけ位置をシフトさせて直交変調する必要
がある。受信側では、送信側の1系列または2系列に対
応させて、I相用,Q相用の変形M系列の2値データを
生成する。相関関数計算のために、2値0は−1にす
る。シンボルの相関関数は、直交復調された後の受信信
号であるI相ベースバンド信号,Q相のベースバンド信
号と、生成された2値データとを、同じ相同士で相関関
数を計算して、各相の計算結果を加算することにより計
算され、上述した式(8)で示される遅延プロファイル
となる。However, when the modified M-sequence is used, the modified M-sequence is the M-sequence added with the DC offset. Therefore, in both the first and second methods, the symbol points A, B, and At points C and D, the values of the I-phase component and the Q-phase component are (3, 3), (-3, 3), (-3, -3),
From (3, -3), DC for I-phase component and Q-phase component
It is necessary to shift the position by the offset and perform quadrature modulation. On the reception side, binary data of the modified M series for I phase and Q phase is generated in correspondence with one series or two series on the transmission side. The binary value 0 is set to -1 for calculating the correlation function. For the symbol correlation function, a correlation function is calculated for the same phase between the I-phase baseband signal and the Q-phase baseband signal, which are received signals after quadrature demodulation, and the generated binary data, The delay profile is calculated by adding the calculation results of the respective phases to obtain the delay profile represented by the above-mentioned equation (8).
【0044】なお、変形M系列あるいはM系列は、必ず
しも振幅を最大とするシンボルに対応させる必要はな
い。また、必ずしも、16QAMのシンボル点の1つに
割り当てる必要もないが、16QAMのシンボル点の1
つに割り当てれば、遅延スプレッド推定用のシンボル系
列を適応等化器のトレーニング系列としても使用するこ
とができる。シンボル点の1つに割り当てない場合で
も、振幅を大きくすることが望ましい。The modified M sequence or M sequence does not necessarily have to correspond to the symbol having the maximum amplitude. Further, it is not always necessary to assign it to one of the 16QAM symbol points, but one of the 16QAM symbol points
If assigned to one, the symbol sequence for delay spread estimation can also be used as the training sequence of the adaptive equalizer. Even if it is not assigned to one of the symbol points, it is desirable to increase the amplitude.
【0045】再び、図2に戻って説明する。相関関数計
算部32は、受信信号と送信変形M系列に基づくシンボ
ル系列との相関関数を計算することにより、複素遅延プ
ロファイルを測定する。遅延スプレッド計算部33は、
複素遅延プロファイルから遅延スプレッドσを出力す
る。比較部34は、この推定値σと予め定められた遅延
スプレッドの閾値σthとを比較する。Returning to FIG. 2, the description will be continued. The correlation function calculation unit 32 measures the complex delay profile by calculating the correlation function of the received signal and the symbol sequence based on the transmission modified M sequence. The delay spread calculator 33
The delay spread σ is output from the complex delay profile. The comparison unit 34 compares the estimated value σ with a predetermined delay spread threshold σ th .
【0046】フェージング歪推定・補償部18は、周期
的に挿入された既知のパイロットシンボルでの受信複素
ベースバンド信号から内挿法によりフェージング歪を推
定し、この推定値に基づき、フェージング歪補償を行
い、シンボル判定部19において、多値QAMのシンボ
ル判定を行って、出力信号Out1を出力する。一方、適応
等化器20は、トレーニング系列を用いてフェージング
利得を推定し、RLSアルゴリズム等に基いて、タップ
係数の更新を行い、遅延歪およびフェージング歪を補償
し、多値QAMのシンボル判定をして、出力信号Out2を
出力する。The fading distortion estimation / compensation unit 18 estimates the fading distortion from the received complex baseband signal with the periodically inserted known pilot symbols by the interpolation method, and based on this estimated value, performs the fading distortion compensation. Then, the symbol determination unit 19 determines the symbol of the multi-level QAM and outputs the output signal Out1. On the other hand, the adaptive equalizer 20 estimates the fading gain using the training sequence, updates the tap coefficient based on the RLS algorithm or the like, compensates the delay distortion and the fading distortion, and determines the multi-level QAM symbol. Then, the output signal Out2 is output.
【0047】上述した構成では、「パイロットシンボル
挿入法」によるフェージング歪補償モードと、同期ワー
ドおよびユニークワードをトレーニング系列とする適応
等化によるフェージング歪補償モードとを同時並行して
行っている。切り替え部35は、比較器34の比較結果
に対し、σ<σthの場合にパイロットシンボル挿入法に
よりフェージング歪補償されたOut1を選択して出力デー
タ23とする。一方、σ≧σthの場合に適応等化器によ
りフェージング歪補償されたOut2を選択して出力データ
23とする。In the above-mentioned configuration, the fading distortion compensation mode by the "pilot symbol insertion method" and the fading distortion compensation mode by adaptive equalization using the synchronization word and the unique word as the training sequence are simultaneously performed in parallel. The switching unit 35 selects Out1 that has been subjected to fading distortion compensation by the pilot symbol insertion method as output data 23 when σ <σ th in the comparison result of the comparator 34. On the other hand, when σ ≧ σ th , Out2 whose fading distortion is compensated by the adaptive equalizer is selected and used as the output data 23.
【0048】図5は、パイロットシンボル挿入法および
適応等化器使用の2つのフェージング歪補償法に対す
る、遅延時間対BER(ビット誤り率)の関係を模式的
に示す線図である。パイロットシンボル挿入によるフェ
ージング歪補償法では、遅延時間が小さいときにはBE
Rが低いが、遅延時間が長くなるにつれ急激にBERが
大きくなる。これに対し、適応等化器を使用するフェー
ジング歪補償法では、遅延時間が小さいときにはBER
がさほど低くならないが、遅延時間が長くなってもBE
Rの増加率は小さい。FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between delay time and BER (bit error rate) for the pilot symbol insertion method and the two fading distortion compensation methods using the adaptive equalizer. In the fading distortion compensation method by inserting pilot symbols, BE is used when the delay time is small.
Although R is low, the BER rapidly increases as the delay time increases. On the other hand, in the fading distortion compensation method using the adaptive equalizer, when the delay time is small, the BER
Is not so low, but BE is
The increase rate of R is small.
【0049】唐沢好男、“SB-1-4 等価伝送路モデル
による広帯域ディジタル伝送特性の解析”、2000年電子
情報通信学会総合大会講演論文集、p.709-710,(2000
-3-7)や、唐沢好男,岩井誠人、“仲上−ライスフェー
ジングの等価伝送路モデル−その機能拡張に関して
−”、電子情報通信学会技術報告 RCS98-24、pp.1-6
(1998-5)、の文献に示されるように、平均遅延量や遅
延スプレッドσがシンボル長Tsの30%以下の範囲で
は、等価伝搬路モデルの2波モデルが有効であり、平均
遅延量と遅延スプレッドが等しい場合には、直接波と遅
延波の遅延時間は、遅延スプレッドσの2倍の関係があ
る(遅延時間については、シンボル長Tsの60%以下
の範囲でモデルが有効である。そこで、図1,図2に示
した遅延スプレッド推定部21から出力される遅延スプ
レッドの測定値σを2倍することにより、直接波に対す
る遅延波の遅延時間τが推定される。Yoshio Karasawa, "Analysis of Wideband Digital Transmission Characteristics by SB-1-4 Equivalent Transmission Line Model", Proc. Of the 2000 IEICE General Conference, p. 709-710, (2000
-3-7), Yoshio Karasawa, Masato Iwai, "Nakagami-Rice Fading Equivalent Transmission Line Model-Regarding Expansion of Its Function-", IEICE Technical Report RCS98-24, pp.1-6
(1998-5), in the range where the average delay amount or delay spread σ is 30% or less of the symbol length T s , the two-wave model of the equivalent propagation path model is effective, and the average delay amount is And the delay spread are equal, the delay times of the direct wave and the delayed wave have a relation of twice the delay spread σ (the delay time is within the range of 60% or less of the symbol length T s , the model is effective). Therefore, the delay time τ of the delayed wave with respect to the direct wave is estimated by doubling the measured value σ of the delay spread output from the delay spread estimation unit 21 shown in FIGS.
【0050】したがって、σthを設定する方法として
は、例えば、図11に示したようなシミュレーション結
果に基づいて、パイロットシンボル挿入法(PSAM)の特
性曲線と、判定帰還型等化器(RLS-DFE)の特性曲線との
交点における遅延時間の1/2の値を、測定された遅延
スプレッドσに対する閾値σthとして設定すればよい。
その結果、測定された遅延スプレッドσが、閾値σthを
境にして遅延スプレッドが小さい場合にはパイロットシ
ンボル挿入法(PSAM)に、遅延スプレッドが大きい場合
には適応等化器によるフェージング歪補償法に切り換え
るため、伝搬路特性の相違にかかわらず、効率良くフェ
ージング歪補償を行うことができる。Therefore, as a method for setting σ th , for example, based on the simulation result as shown in FIG. 11, the characteristic curve of the pilot symbol insertion method (PSAM) and the decision feedback equalizer (RLS- The value of 1/2 of the delay time at the intersection with the characteristic curve of DFE) may be set as the threshold σ th for the measured delay spread σ.
As a result, when the measured delay spread σ is small with respect to the threshold σ th , the pilot symbol insertion method (PSAM) is used. When the delay spread is large, the fading distortion compensation method by the adaptive equalizer is used. Therefore, fading distortion compensation can be efficiently performed regardless of the difference in the propagation path characteristics.
【0051】上述した説明では、同期ワードSWおよび
またはユニークワードUWを変形M系列等に基づくシン
ボル系列としていた。ユニークワードUWは、適応等化
器のトレーニング用としても使用され、同期ワードは、
フレーム同期用、適応等化器のトレーニング用としても
使用される。したがって、情報シンボル以外に送信する
必要のあるシンボル数を増やさないので伝送効率が低下
しない。しかし、同期ワードSWおよびユニークワード
UWとは別に、遅延スプレッド推定用の専用のシンボル
系列を情報シンボル区間に付加してもよい。なお、TD
MA(Time Division Multiple Access)方式の公共業
務用ディジタル移動通信システムにおいては、図3に示
したフレームフォーマットは、1つの移動端末の1スロ
ット(1バースト)に対応する。この場合、移動端末か
ら基地局に送信される場合には、フレームの先頭部にガ
ードシンボルやランプシンボル等が付加される。In the above description, the synchronization word SW and / or the unique word UW is the symbol series based on the modified M series or the like. The unique word UW is also used for training the adaptive equalizer, and the synchronization word is
It is also used for frame synchronization and training of adaptive equalizers. Therefore, the number of symbols that need to be transmitted other than the information symbols is not increased, so that the transmission efficiency does not decrease. However, in addition to the synchronization word SW and the unique word UW, a dedicated symbol sequence for delay spread estimation may be added to the information symbol section. In addition, TD
In a public mobile digital mobile communication system of MA (Time Division Multiple Access) system, the frame format shown in FIG. 3 corresponds to one slot (one burst) of one mobile terminal. In this case, when transmitted from the mobile terminal to the base station, a guard symbol, a ramp symbol, etc. are added to the beginning of the frame.
【0052】上述した実施の形態では、遅延スプレッド
を推定するためのシンボルが1フレーム毎に挿入されて
いる。したがって、出力選択も、1フレーム単位で行う
ことか可能である。この場合、シンボル判定部19、適
応等化器20は、判定した情報シンボルを一時的にフレ
ームバッファに記憶しておく。出力選択部22は、遅延
スプレッドが閾値よりも小さいときにはシンボル判定部
19が判定した情報シンボルをフレームバッファから出
力し、遅延スプレッドが閾値よりも大きいときには適応
等化器20が判定した情報シンボルをフレームバッファ
から出力する。In the above-described embodiment, the symbol for estimating the delay spread is inserted for each frame. Therefore, it is possible to select the output on a frame-by-frame basis. In this case, the symbol determination unit 19 and the adaptive equalizer 20 temporarily store the determined information symbol in the frame buffer. The output selection unit 22 outputs the information symbol determined by the symbol determination unit 19 from the frame buffer when the delay spread is smaller than the threshold value, and outputs the information symbol determined by the adaptive equalizer 20 when the delay spread is larger than the threshold value. Output from the buffer.
【0053】上述した説明では、出力選択部22は、フ
レーム毎に、シンボル判定部19が判定した情報シンボ
ル、適応等化器20が判定した情報シンボルの一方に切
り換え可能にしていた。しかし、フレームタイミング以
外の、任意の所定のタイミングを切り換えタイミングと
してもよい。移動端末が移動しても、フェージング環境
は急激には変化しないため、遅延スプレッドに応じて、
所定の複数フレーム間隔で、あるいは、ある定期的な時
間間隔で、シンボル判定部19、適応等化器20の切り
換えを可能としてもよい。通信開始時の呼設定シーケン
スにおいて、あるいは、ゾーンを切り換えるハンドオフ
時に、遅延スプレッドに応じて、シンボル判定部19、
適応等化器20の切り換えを可能としてもよい。In the above description, the output selection unit 22 can switch to one of the information symbols determined by the symbol determination unit 19 and the information symbols determined by the adaptive equalizer 20, for each frame. However, any predetermined timing other than the frame timing may be used as the switching timing. Even if the mobile terminal moves, the fading environment does not change rapidly, so depending on the delay spread,
The symbol determination unit 19 and the adaptive equalizer 20 may be switched at predetermined plural frame intervals or at regular time intervals. In the call setting sequence at the start of communication or at the time of handoff for switching the zone, the symbol determination unit 19, depending on the delay spread,
The adaptive equalizer 20 may be switchable.
【0054】上述した説明では、フェージング歪推定・
補償部18,シンボル判定部19、および、適応等化器
20を同時動作させていた。これに代えて、出力選択部
22は、遅延スプレッドが所定の閾値よりも小さいとき
に、所定の切り換えタイミングにおいて、フェージング
歪推定・補償部18,シンボル判定部19を動作させる
とともに、適応等化器20を停止させるように制御し、
遅延スプレッドが所定の閾値よりも大きいときに、所定
の切り換えタイミングにおいて、フェージング歪推定・
補償部18,シンボル判定部19を停止させるととも
に、適応等化器20を動作させるように制御してもよ
い。In the above description, fading distortion estimation
The compensating unit 18, the symbol determining unit 19, and the adaptive equalizer 20 are operated simultaneously. Instead of this, when the delay spread is smaller than a predetermined threshold value, the output selection unit 22 causes the fading distortion estimation / compensation unit 18 and the symbol determination unit 19 to operate at a predetermined switching timing, and the adaptive equalizer. Control to stop 20
When the delay spread is larger than a predetermined threshold, fading distortion estimation /
The compensation unit 18 and the symbol determination unit 19 may be stopped and the adaptive equalizer 20 may be controlled to operate.
【0055】動作を停止させた側では、信号処理をソフ
トウエアで行っている場合に、ソフトウエアの処理負荷
を低減させることができる。信号処理をハードウエアで
行っている場合に、電源供給を遮断して消費電力を低減
させることができる。次の所定の切り換えタイミングに
おいては、再び、遅延スプレッドに応じて、フェージン
グ歪推定・補償部18,シンボル判定部19、および、
適応等化器20のうち、動作させる側、動作を停止させ
る側を決定する。On the side where the operation is stopped, the processing load of software can be reduced when the signal processing is performed by software. When the signal processing is performed by hardware, power supply can be cut off to reduce power consumption. At the next predetermined switching timing, the fading distortion estimation / compensation unit 18, the symbol determination unit 19, and the
Among the adaptive equalizers 20, the side to operate and the side to stop the operation are determined.
【0056】上述した説明では、遅延スプレッド推定を
1フレーム単位で行っていた。しかし、1フレーム単位
で切り換えを行わない場合には、複数フレームについて
統計的に遅延スプレッド計算をすれば精度が向上する。
また、切り換えるかどうかを判断する必要のある、呼設
定シーケンスやハンドオフ時などのときにだけ、スプレ
ッド計算をして処理を軽減してもよい。さらには、遅延
スプレッド推定のためのシンボル系列も、フレーム毎に
付加するのではなく、切り換えるかどうかを判断する必
要のあるときにのみ送信するようにしてもよい。In the above description, the delay spread estimation is performed for each frame. However, if the switching is not performed on a frame-by-frame basis, statistically performing delay spread calculation for a plurality of frames improves the accuracy.
In addition, the spread calculation may be performed to reduce the processing only at the time of call setup sequence or handoff when it is necessary to determine whether to switch. Furthermore, the symbol sequence for delay spread estimation may not be added for each frame, but may be transmitted only when it is necessary to determine whether to switch.
【0057】上述した説明では、遅延スプレッドを推定
することにより、移動端末機の受信機が使用される環境
に適したフェージング歪補償に自動的に切り替わるもの
について説明した。しかし、基地局の受信機のように、
一旦設置されれば使用環境が変わらない場合もある。こ
のような場合には、最初にいずれかのフェージング歪補
償法を選択すれば十分であり、遅延スプレッドを推定す
る必要もない。したがって、図1,図2に示した出力モ
ード選択部22は、ユーザの手によって、フェージング
歪推定・補償部18およびシンボル判定部19か、適応
等化器20のいずれか一方を選択するようにする。この
場合、使用しない側の信号処理や電源供給は停止させ
る。遅延スプレッド推定部21の信号処理や電源供給も
停止させる。In the above description, the estimation of the delay spread automatically switches to the fading distortion compensation suitable for the environment in which the receiver of the mobile terminal is used. But like a base station receiver,
Once installed, the usage environment may not change. In such a case, it is sufficient to first select one of the fading distortion compensation methods, and it is not necessary to estimate the delay spread. Therefore, the output mode selection unit 22 shown in FIGS. 1 and 2 selects one of the fading distortion estimation / compensation unit 18 and the symbol determination unit 19 or the adaptive equalizer 20 by the hand of the user. To do. In this case, signal processing and power supply on the unused side are stopped. The signal processing and power supply of the delay spread estimation unit 21 are also stopped.
【0058】[0058]
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、本発
明によれば、伝搬環境に適したフェージング歪補償法を
使用することによりビット誤り率を低くすることができ
るという効果がある。さらに、フェージング環境を推定
することにより、使用される環境に適したフェージング
歪補償法に自動的に切り換えることができるという効果
がある。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to reduce the bit error rate by using the fading distortion compensation method suitable for the propagation environment. Furthermore, by estimating the fading environment, it is possible to automatically switch to a fading distortion compensation method suitable for the environment used.
【図1】本発明の実施の一形態を示すブロック構成図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1(b)に示した遅延スプレッド推定部21
および出力選択部22の内部処理を説明するためのブロ
ック構成図である。FIG. 2 is a delay spread estimation unit 21 shown in FIG.
3 is a block diagram illustrating an internal process of an output selection unit 22. FIG.
【図3】本発明の実施の一形態のフレームフォーマット
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a frame format according to an embodiment of the present invention.
【図4】16QAMの信号空間ダイアグラムを示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a signal space diagram of 16QAM.
【図5】2つのフェージング歪補償法に対する、遅延時
間対BER(ビット誤り率)の関係を模式的に示す線図
である。FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between delay time and BER (bit error rate) for two fading distortion compensation methods.
【図6】「パイロットシンボル挿入法」を用いた従来の
無線通信装置のブロック構成図である。FIG. 6 is a block configuration diagram of a conventional wireless communication device using the “pilot symbol insertion method”.
【図7】「パイロットシンボル挿入法」における送信デ
ータのフレーム構成を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a frame structure of transmission data in the “pilot symbol insertion method”.
【図8】図6(b)に示したフェージング歪推定・補償
部18を説明するためのブロック構成図である。8 is a block configuration diagram for explaining a fading distortion estimation / compensation unit 18 shown in FIG. 6 (b).
【図9】適応等化器を用いた従来の無線通信装置のブロ
ック構成図である。FIG. 9 is a block configuration diagram of a conventional wireless communication device using an adaptive equalizer.
【図10】適応等化器を用いた場合のフレーム構成図で
ある。FIG. 10 is a frame configuration diagram when an adaptive equalizer is used.
【図11】パイロットシンボル挿入法(PSAM)とR
LS判定帰還型等化器(RLS−DFE)を使用するフ
ェージング歪補償法のシミュレーション結果を示す線図
である。FIG. 11: Pilot symbol insertion method (PSAM) and R
It is a diagram which shows the simulation result of the fading distortion compensation method which uses an LS decision feedback equalizer (RLS-DFE).
1…データ信号、2…シリアル・パラレル変換部、3…
ベースバンド信号発生部、4…フレーム信号生成部、5
…ローパスフィルタ、6…直交変調器、7…局部発振
器、8…増幅器、9…送信アンテナ、11…受信アンテ
ナ、12…バンドパスフィルタ、13…自動利得制御
部、14…自動周波数制御部、15…直交復調器、16
…局部発振器、17…ローパスフィルタ、18…フェー
ジング歪推定・補償部、19:シンボル判定部、20:
適応等化器、21…遅延スプレッド推定部、22…出力
選択部、23…出力データ1 ... Data signal, 2 ... Serial / parallel converter, 3 ...
Baseband signal generator 4, frame signal generator 5,
... low-pass filter, 6 ... quadrature modulator, 7 ... local oscillator, 8 ... amplifier, 9 ... transmission antenna, 11 ... receiving antenna, 12 ... bandpass filter, 13 ... automatic gain control section, 14 ... automatic frequency control section, 15 ... Quadrature demodulator, 16
... local oscillator, 17 ... low-pass filter, 18 ... fading distortion estimation / compensation unit, 19: symbol determination unit, 20:
Adaptive equalizer, 21 ... Delay spread estimation section, 22 ... Output selection section, 23 ... Output data
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−112591(JP,A) 特開 平10−41876(JP,A) 特開 平6−232939(JP,A) 特開2000−59269(JP,A) 特開2000−216843(JP,A) 鈴木敬,適応変調方式における伝搬路 特性推定方式,電子情報通信学会技術報 告 RCS94−65,日本,1994年 9 月,Vol.94、No.238,page s 37−42 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/36 H04B 7/005 H04J 3/00 H04L 27/38 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-112591 (JP, A) JP-A-10-41876 (JP, A) JP-A-6-232939 (JP, A) JP-A-2000-59269 (JP, A) JP 2000-216843 (JP, A) Takashi Suzuki, Propagation path characteristic estimation method in adaptive modulation method, IEICE Technical Report RCS94-65, Japan, September 1994, Vol. 94, No. 238, pages 37-42 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04L 27/36 H04B 7/005 H04J 3/00 H04L 27/38
Claims (7)
に周期的に挿入するとともに、トレーニングシンボル系
列でもあり、かつ、自己相関関数が位相一致タイミング
でピークを有するシンボル系列でもある系列を前記情報
シンボル区間に付加したフレーム信号を生成し、該フレ
ーム信号を変調して送信し、受信信号を復調し、 復調された前記パイロットシンボルを用いてフェージン
グ歪を推定することにより、復調された前記情報シンボ
ルをフェージング歪補償した上で判定する第1の判定
と、 復調された前記トレーニングシンボル系列を用いて適応
等化を行うことにより、復調された前記情報シンボルを
判定する第2の判定とを行うとともに、 前記自己相関関数が位相一致タイミングでピークを有す
るシンボル系列を生成し、 生成された前記シンボル系列と復調された受信信号との
相関関数を算出し、 該相関関数に基づいて遅延スプレッドを出力し、 前記遅延スプレッドが閾値よりも小さいときには前記第
1の判定により出力される前記情報シンボルを、前記遅
延スプレッドが前記閾値よりも大きいときには前記第2
の判定により出力される前記情報シンボルを、所定の切
り換えタイミングにおいて選択して出力する、 ことを特徴とする無線通信方法。With periodically inserted 1. A pilot symbol information symbol period, Ri mower in preparative rate training symbol sequence and the information symbol sequence, which is also a symbol sequence autocorrelation function has a peak at phase coincidence timing By generating a frame signal added to the section, modulating the frame signal and transmitting it, demodulating the received signal, and estimating fading distortion using the demodulated pilot symbol, the demodulated information symbol is A first determination is performed after fading distortion compensation is performed, and a second determination is performed to perform demodulation of the information symbols by performing adaptive equalization using the demodulated training symbol sequence . The autocorrelation function generates a symbol sequence having a peak at phase matching timing, A correlation function between the symbol sequence and the demodulated received signal is calculated, a delay spread is output based on the correlation function, and the information symbol output by the first determination when the delay spread is smaller than a threshold value. When the delay spread is greater than the threshold, the second
The wireless communication method, characterized in that the information symbol output according to the determination is selected and output at a predetermined switching timing.
グ歪補償法と、トレーニングシンボル系列を用いた適応
等化によるフェージング歪補償法のいずれかを、フェー
ジングの状態に応じて選択的に実行する受信側に対する
送信側の無線通信装置であって、 フェージング歪を推定することによる前記フェージング
歪補償法を受信側で行うためのパイロットシンボルを情
報シンボル区間に周期的に挿入するとともに、前記適応
等化によるフェージング歪み補償法を受信側で行うため
のトレーニングシンボル系列でもあり、かつ、遅延スプ
レッドを受信側で出力するための、自己相関関数が位相
一致タイミングでピークを有するシンボル系列でもある
系列を前記情報シンボル区間に付加した、フレーム信号
を生成するフレーム信号生成手段と、 前記フレーム信号を変調する変調手段と、 変調された前記フレーム信号を送信する手段、 を有することを特徴とする無線通信装置。2. Fadin using pilot symbols
Distortion compensation method and adaptation using training symbol sequence
One of the fading distortion compensation methods by equalization is
To the receiver, which executes selectively according to the state of
A wireless communication apparatus on the transmission side, while periodically inserted into information symbol section the pilot symbols for performing the fading distortion compensation method that by the estimating the fading distortion at the receiving side, the suitable応等of More training symbol sequence for performing the fading distortion compensation method on the receiving side according to is, and delay spray
For outputting red on the receiving side, the autocorrelation function is even symbol sequence having a peak at phase coincidence timing
The sequence was added to the information symbol interval, radio, wherein the frame signal generating means for generating a frame signal, and modulating means for modulating the frame signal, means for transmitting the modulated the frame signal, to have a Communication device.
るシンボル系列は、自己相関関数が位相一致タイミング
でピークを有する2値データ系列の少なくとも1系列を
I相,Q相それぞれの最大振幅の2点に割り当てるもの
である、 ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。3. A quadrature amplitude modulation method is used, and the symbol sequence having a peak in the autocorrelation function at the phase coincidence timing is at least one sequence of binary data sequences having an autocorrelation function at the phase coincidence timing in the I phase. , Q phase is assigned to two points of maximum amplitude respectively, The wireless communication device according to claim 2 , characterized in that.
に周期的に挿入されるとともに、トレーニングシンボル
系列でもあり、かつ、自己相関関数が位相一致タイミン
グでピークを有するシンボル系列でもあるシンボル系列
が前記情報シンボル区間に付加されたフレーム信号によ
り変調されている送信信号を受信する受信手段と、 受信信号を復調する復調手段と、 復調された前記パイロットシンボルを用いてフェージン
グ歪を推定することにより、前記復調された前記情報シ
ンボルをフェージング歪補償した上で判定する第1の判
定手段と、 復調された前記トレーニング信号を用いて適応等化を行
うことにより、復調された前記情報シンボルを判定する
第2の判定手段と、 前記自己相関関数が位相一致タイミングでピークを有す
るシンボル系列を生成するシンボル系列生成手段と、 該シンボル系列生成手段で生成されたシンボル系列と、
復調された前記受信信号との相関関数を算出し、該相関
関数に基づいて遅延スプレッドを出力する遅延スプレッ
ド出力手段と、 前記遅延スプレッドが閾値よりも小さいときには前記第
1の判定手段から出力される前記情報シンボルを、前記
遅延スプレッドが前記閾値よりも大きいときには前記第
2の判定手段から出力される前記情報シンボルを、所定
の切り換えタイミングにおいて選択して出力する出力選
択手段、 を有することを特徴とする無線通信装置。Together are inserted periodically to 4. A pilot symbol is an information symbol period, Ri mower in preparative rate training symbol sequence, and the symbol sequence autocorrelation function is even symbol sequence having a peak at phase coincidence timing <br /> Receiving means for receiving the transmission signal modulated by the frame signal added to the information symbol section, demodulating means for demodulating the received signal, and estimating fading distortion using the demodulated pilot symbol Thus, the demodulated information symbol is subjected to fading distortion compensation and then is determined, and the demodulated training symbol is used to perform adaptive equalization to determine the demodulated information symbol. Second determining means for determining, and a symbol having a peak in the autocorrelation function at a phase coincidence timing. And a symbol sequence generated by the symbol sequence generation means,
A delay spread output unit that calculates a correlation function with the demodulated received signal and outputs a delay spread based on the correlation function; and a delay spread output unit that outputs the delay spread when the delay spread is smaller than a threshold value. Output selection means for selecting and outputting the information symbol at a predetermined switching timing, the information symbol output from the second determination means when the delay spread is larger than the threshold value. Wireless communication device.
るシンボル系列は、自己相関関数が位相一致タイミング
でピークを有する2値データ系列の少なくとも1系列を
I相,Q相それぞれの最大振幅の2点に割り当てたもの
であり、 前記シンボル系列生成手段は、前記自己相関関数が位相
一致タイミングでピークを有する2値データ系列の少な
くとも1系列に応じたシンボル系列を生成し、 前記遅延スプレッド出力手段は、前記シンボル系列生成
手段で生成された前記シンボル系列と、復調された前記
受信信号との相関関数を、前記I相成分およびQ相成分
の相関出力に基づいて算出する、 ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。5. A quadrature amplitude modulation method is used, and the symbol sequence having a peak in the autocorrelation function at a phase coincidence timing is at least one sequence of a binary data sequence in which the autocorrelation function has a peak at a phase coincidence timing. , Q phases are assigned to two points of maximum amplitude, and the symbol sequence generation means generates a symbol sequence corresponding to at least one binary data sequence having a peak in the autocorrelation function at a phase coincidence timing. The delay spread output means generates a correlation function between the symbol sequence generated by the symbol sequence generation means and the demodulated received signal based on a correlation output of the I-phase component and the Q-phase component. It calculates, The wireless-communications device of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
レーム単位で受信するものであり、 前記第1,第2の判定手段は、それぞれ、判定された前
記情報シンボルを一時記憶するためのフレームバッファ
を有し、 前記出力選択手段は、前記所定の切り換えタイミングを
前記各フレームタイミングとして、前記フレーム単位
で、前記遅延スプレッドが前記閾値よりも小さいときに
は前記第1の判定手段の前記フレームバッファから前記
情報シンボルを出力し、前記遅延スプレッドが前記閾値
よりも大きいときには前記第2の判定手段の前記フレー
ムバッファから前記情報シンボルを出力する、 ことを特徴とする請求項4または5に記載の無線通信装
置。6. The receiving means receives the frame signal on a frame-by-frame basis, and the first and second determining means each include a frame buffer for temporarily storing the determined information symbol. The output selection means uses the predetermined switching timing as the frame timing, and the information from the frame buffer of the first determination means when the delay spread is smaller than the threshold value in units of the frame. The radio communication device according to claim 4 or 5 , wherein a symbol is output, and when the delay spread is larger than the threshold value, the information symbol is output from the frame buffer of the second determining unit.
ドが所定の閾値よりも小さいときに、前記所定の切り換
えタイミングにおいて、前記第1の判定手段を動作させ
るとともに、前記第2の判定手段を停止させるように制
御し、前記遅延スプレッドが所定の閾値よりも大きいと
きに、前記所定の切り換えタイミングにおいて、前記第
1の判定手段を停止させるとともに、前記第2の判定手
段を動作させるように制御する、 ことを特徴とする請求項4または5に記載の無線通信装
置。7. The output selecting means operates the first determining means and stops the second determining means at the predetermined switching timing when the delay spread is smaller than a predetermined threshold value. When the delay spread is larger than a predetermined threshold value, the first determination means is stopped and the second determination means is operated at the predetermined switching timing. The wireless communication device according to claim 4 or 5 , characterized in that.
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鈴木敬,適応変調方式における伝搬路特性推定方式,電子情報通信学会技術報告 RCS94−65,日本,1994年 9月,Vol.94、No.238,pages 37−42 |
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