JP3568873B2

JP3568873B2 - Channel estimation method and apparatus in multicarrier wireless transmission system

Info

Publication number: JP3568873B2
Application number: JP2000081050A
Authority: JP
Inventors: 貞行安部田; 博行新; 衛佐和橋
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001268048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリアＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）無線伝送システムや、直交周波数多重化（ＯＦＤＭ：ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）無線伝送システム等のマルチキャリア無線伝送システムにおけるチャネル推定方法に係り、詳しくは、各サブキャリアの伝送路変動推定値（チャネル推定値）を無線伝送路の状況に応じて適応的に制御するようにしたマルチキャリア無線伝送システムにおけるチャネル推定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信環境下においては、移動局と基地局との相対的位置関係の変動に伴うレイリーフェージングに起因した通信チャネルの振幅変動、位相変動が生じる。そのため、情報を搬送波位相で伝送する位相変調方式では、受信信号の位相を各情報シンボル毎に絶対位相で識別する必要がある。
【０００３】
「１６ＱＡＭを用いたマルチキャリア変調方式のパイロット信号挿入方式（山下、原、森永：電子情報通信学会春季大会、Ｂ−２５６、ｐｐ．２−３５６、１９９４年３月）」、「パイロットシンボルによるＯＦＤＭの適応化方式の一検討（山下、桑原、伊丹、伊藤：電子情報通信学会総合大会、Ｂ−５−２４５、ｐｐ．６０９、１９９８年９月）」では、上述した要求に対して、全てのサブキャリアのうち適当な複数のサブキャリア間で、かつ情報シンボル間に一定周期で挿入された位相既知のパイロットシンボルを用いてフェージング歪みを推定して補償する方法が提案されている。
【０００４】
この方法では、例えば、図８に示すように、複数のサブキャリアｆ１、ｆ２、…に一定周期で挿入されたパイロットシンボル（●）を用いて、各ユーザの受信信号の振幅、位相測定を行い、この測定値を時間軸方向とサブキャリア方向（周波数方向）の２次元的に内挿することにより、情報シンボルの伝送路変動を推定する。そして、その推定結果に基づいてデータシンボルの位相回転を補償し、同期検波を行っている。この方法では、パイロットシンボルを挿入することによる電力損を軽減するために、各サブキャリア間での伝送路の相関が常に高いという仮定のもとに、全サブキャリアにパイロットシンボルを挿入せずに、内挿という手法を用いることでパイロットシンボルが挿入されていないサブキャリアの伝送路変動を推定（チャネル推定）している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報伝送速度が高くなって、占有周波数帯域が広くなると、遅延波（エコー）の影響により各サブキャリア間の伝送路変動の相関が遅延波の遅延量に依存して変動し、サブキャリア間の変動に関する相関が小さくなってしまう場合がある。このような場合には、数キャリア離れたサブキャリアのパイロットシンボルを用いてチャネル変動を正確に推定することができない。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、無線伝送路の状況が種々変動する状況において高精度なチャネル推定が可能となるマルチキャリア無線伝送システムにおけるチャネル推定方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るマルチキャリア無線伝送システムにおけるチャネル推定方法は、請求項１に記載されるように、情報をｎ個のサブキャリアを用いて無線伝送するマルチキャリア無線伝送システムにおける各サブキャリアに対するチャネル推定を行うに際し、パイロットシンボルが挿入されたｍ個（ｍ≦ｎ）のサブキャリア成分を含む上記ｎ個のサブキャリア成分からなるフレーム構成の受信信号を各サブキャリア成分に分離し、該分離にて得られたサブキャリア成分に含まれるパイロットシンボルを用いて当該サブキャリアに対するチャネル推定を行って個別チャネル推定結果を得、ｐ個（ｐ≦ｍ）のサブキャリアのそれぞれに対する個別チャネル推定結果と、推定対象サブキャリアに対する伝送路状態と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれの伝送路状態との関係とに基づいて当該推定対象サブキャリアに対するチャネル推定を行うように構成される。
【０００８】
このようなチャネル推定方法によれば、各サブキャリアに対する個別チャネル推定結果と、推定対象サブキャリアの伝送路状態と各サブキャリアの伝送路状態との関係とに基づいて当該推定対象サブキャリアに対するチャネル推定がなされる。
【０００９】
上記推定対象サブキャリアの伝送路状態と各サブキャリアの伝送路状態との関係は、上記推定対象サブキャリアと各サブキャリアの周波数特性などから予想される関係に固定的に定めてもよい。更に、伝送路状態に応じてより高精度のチャネル推定が行えるという観点から、請求項２に記載されるように、上記推定対象サブキャリアに対する伝送路状態と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれの伝送路状態との関係は、各伝送路状態に基づいて適応的に求めるようにすることができる。
【００１０】
上記推定対象サブキャリアに対するチャネル推定を行う更に具体的な方法を提供するという観点から、本発明は、請求項３に記載されるように、上記各チャネル推定方法において、推定対象サブキャリアに対する伝送路状態と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれの伝送路状態との関係に基づいて重み付け情報を得、上記ｐ個のサブキャリアのそれぞれに対する個別チャネル推定結果を上記重み付け情報を用いて重み付け合成して当該推定対象サブキャリアに対するチャネル推定結果を得るように構成することができる。
【００１１】
上述したように、上記推定対象サブキャリアに対する伝送路状態と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれの伝送路状態との関係を各伝送路状態に基づいて適応的に求める更に具体的な方法を提供するという観点から、本発明は、請求項４に記載されるように、上記チャネル推定方法において、上記重み付け情報は、当該推定対象サブキャリアに対して得られた個別チャネル推定結果と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれに対して得られた個別チャネル推定結果に基づいて得られる相互相関に基づいて得るように構成することができる。
【００１２】
各サブキャリアに対する個別チャネル推定結果は、そのサブキャリアに対する伝送路状態を表す。そのため、この各個別チャネル推定結果に基づいて得られる相互相関に基づいて上記重み付け情報を得ることにより、推定対象サブキャリアに対して得られたチャネル推定結果には、各サブキャリアの伝送路状態が反映されることになる。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本発明は、請求項５に記載されるように、情報をｎ個のサブキャリアを用いて無線伝送するマルチキャリア無線伝送システムにおける各サブキャリアに対するチャネル推定を行うにチャネル推定装置において、パイロットシンボルが挿入されたｍ個（ｍ≦ｎ）のサブキャリア成分を含む上記ｎ個のサブキャリア成分からなるフレーム構成の受信信号を各サブキャリア成分に分離するサブキャリア分離手段と、該サブキャリア分離手段にて得られたサブキャリア成分に含まれるパイロットシンボルを用いて当該サブキャリアに対するチャネル推定を行って個別チャネル推定結果を得る個別チャネル推定手段と、
ｐ個（ｐ≦ｍ）のサブキャリアのそれぞれに対する個別チャネル推定結果と、推定対象サブキャリアに対する伝送路状態と上記ｐ個のサブキャリアそれぞれの伝送路状態との関係とに基づいて当該推定対象サブキャリアに対するチャネル推を行うチャネル推定手段とを有するように構成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
本発明の実施の一形態に係るチャネル推定方法が適用されるマルチキャリア無線伝送システムにおける送信局は、例えば、図１に示すように構成される。
【００１６】
図１において、この送信局は、情報シンボル生成部１１、パイロットシンボル生成部１２、パイロットシンボル挿入部１３、直並列変換部１４及びマルチキャリア変調部１５を有する。情報シンボル生成部１１は、チャネル符号化及びインターリーブの行われた情報シンボル系列（ＯＦＤＭ方式の場合）、或いは情報伝送速度より高速の拡散符号で拡散された拡散系列（ＭＣ−ＣＤＭＡ方式の場合）等の情報シンボル系列を生成する。パイロットシンボル生成部１２は、位相が既知となる所定のパイロットシンボルを生成する。パイロットシンボル挿入部１３は、情報シンボル生成部１１からの情報シンボルとパイロットシンボル生成部１２にて生成されたパイロットシンボルを所定のアルゴリズムに従って合成する。
【００１７】
直並列変換部１４は、パイロットシンボル挿入部１３にて得られたシンボル系列を所定ビット毎に区切って並列化する。マルチキャリア変調部１５は、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）またはＩＤＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を用い、上記直並列変換部１４からの並列出力シンボル系列のそれぞれがサブキャリアに拡散されるようにマルチキャリア変調を行う。このマルチキャリア変調部１５からの出力に対応した信号が送信信号として無線送信される。
【００１８】
上記のように情報シンボルとパイロットシンボルが合成されたシンボル系列についてマルチキャリア変調を行うマルチキャリア変調部１５からの出力信号のフレーム（パケットフレーム）構成は、例えば、図２に示すようになる。この場合、全てのサブキャリアｆ１、ｆ２、…に複数のパイロットシンボルＰ（例えば、２シンボル）が同じタイミング（フレームの先頭）で挿入されている。
【００１９】
また、図３に示すようなフレーム構成とすることも可能である。この場合、各サブキャリアｆ１、ｆ２、…に複数のパイロットシンボルＰ（例えば、２シンボル）が異なるタイミングで挿入されている。
【００２０】
なお、図２及び図３に示す例において、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式の無線伝送システムでは、実際のパイロットシンボルを拡散したチップが上記パイロットシンボルに相当する。
【００２１】
マルチキャリア無線伝送システムの受信局に設けられる復調装置は、例えば、図４に示すように構成される。
【００２２】
図４において、この復調装置は、サブキャリア分離部２１と、このサブキャリア分離部２１からの各サブキャリア成分毎に設けられたパイロットシンボル平均化部２２、遅延部２３及び補償部２５と、チャネル推定部２４とを有している。サブキャリア分離部２１は、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）やＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を有し、上述した構成となる送信局から受信した受信信号を各サブキャリア成分＃１、…、＃ｎに分離する。パイロットシンボル平均化部２２は、対応するサブキャリア成分に含まれる複数のパイロットシンボル（図２、図３参照）を抽出し、それらのパイロットシンボルから得られる各チャネル推定値を平均化して当該サブキャリアについてのチャネル推定値（以下、このチャネル推定値を個別チャネル推定値という）を得る。
【００２３】
チャネル推定部２４は、サブキャリアｉを含む周波数軸上で連続する複数のサブキャリアに対応するパイロットシンボル平均化部２２から得られた個別チャネル推定値を合成して、当該サブキャリアｉに対する最終的なチャネル推定値を得る。このチャネル推定部２４の詳細な構成については、後述する。
【００２４】
サブキャリア分離部２１から出力される各サブキャリア成分は、チャネル推定に係る処理（パイロットシンボル平均化部２２、チャネル推定部２４での処理）に要する時間を考慮した遅延部２３を介して補償部２５に供給される。そして、補償部２５は、上記のようにチャネル推定部２４にて得られたサブキャリアｉに対するチャネル推定値を用いてサブキャリアｉ成分の情報シンボルのチャネル変動を補償する。このようにチャネル変動が補償部２５にて補償された情報シンボルが、ＯＦＤＭ方式の無線伝送システムでは、絶対同期検波を含む所定の復調処理に供され、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式の無線伝送システムでは、更に、逆拡散処理を経た後にその絶対同期検波を含む所定の復調処理に供される。
【００２５】
上記チャネル推定部２４は、例えば、図５に示すように構成される。
【００２６】
このチャネル推定部２４は、ｎ個のサブキャリアに対応したチャネル推定ユニット２４（１）、２４（２）、…、２４（ｎ）を有している。サブキャリアｉに対応したチャネル推定ユニット２４（ｉ）は、サブキャリアｉを含む周波数軸上で連続するｐ個のサブキャリアのそれぞれに対応したパイロットシンボル平均化部２２から得られた個別チャネル推定値に所定の重み付け値を乗算して当該キャリアｉに対する最終的なチャネル推定値を得る。即ち、重み付け値を表す重み係数ベクトルをＷ、個別チャネル推定値をξとすると、各チャネル推定ユニット２４（ｉ）から得られる最終的なチャネル推定値＜ξ＞は、
＜ξ＞＝Ｗ・ξ
に従って演算される。ここで、重み付け係数ベクトルＷは、
【００２７】
【数１】

にて表され、個別チャネル推定値ξは、
【００２８】
【数２】

にて表され、更に、最終的なチャネル推定値＜ξ＞は、
【００２９】
【数３】

にて表される。
【００３０】
上記重み付け係数ベクトルＷの要素ｗ（ｊ，ｉ）は、サブキャリア（ｊ）とサブキャリア（ｉ）の周波数間隔（差）から予想される各サブキャリア（ｊ）、（ｉ）に対する伝送路状態の相互相関に基づいて定められる。そして、この要素ｗ（ｊ，ｉ）は、ｊ番目のサブキャリア（ｊ）に対する伝送路状態に依存した当該ｊ番目のサブキャリア（ｊ）の個別チャネル推定値ξｊからｉ番目のサブキャリア（ｉ）に対するチャンネル推定値＜ξｉ＞を推定するために用いられる重み付け値である。従って、この要素ｗ（ｊ，ｉ）は、一般的に、サブキャリア（ｊ）がサブキャリア（ｉ）から周波数軸上で離れれば離れる（相互相関が小さくなる）ほど小さい値になり、所定個数離れる（例えば、サブキャリア（ｉ）を含むｐ個のサブキャリアの範囲外となる）とゼロとなる。
【００３１】
上記のような復調装置における各サブキャリアのチャネル推定によれば、各サブキャリア（ｉ）に対するチャネル推定値＜ξｉ＞が、複数のサブキャリア（ｐ個のサブキャリア）に対する無線伝送路の状態を反映した当該複数のサブキャリアのそれぞれに対する個別チャネル推定値ξを考慮して定められる。この考慮の度合いが、重み付け値ｗ（ｊ，ｉ）として表される。
【００３２】
従って、各サブキャリアに対するチャネル推定値が当該サブキャリアを含む複数のサブキャリアに対する伝送路状態に基づいて定められることになる。その結果、無線伝送路の状況が種々変動する状況においても高精度なチャネル推定が可能となる。
【００３３】
上記の例では、チャネル推定部２４にて各サブキャリアに対するチャネル推定値＜ξ＞の演算に用いられる重み付け係数ベクトルＷは、各サブキャリアに基づいて予想される無線伝送路状態の相互相関に基づいて固定的に定められている。しかし、種々変動する無線伝送路の状態によって各サブキャリアの伝送路状態の相互相関も変化しうる。従って、無線伝送路の状態に基づいて上記重み付け係数ベクトルを適応的に変えることが好ましい。
【００３４】
以下、このように無線伝送路の状態に基づいて上記重み付け係数ベクトルを制御する例について説明する。
【００３５】
上記チャネル推定部２４は、例えば、図６に示すように構成される。
【００３６】
図６において、このチャネル推定部２４は、適応重み付け値推定部２４１と重み付け平均化チャネル推定部２４２とを有している。適応重み付け値推定部２４１は、各サブキャリアに対応した平均化チャネル推定部２２（１）、２２（２）、…、２２（ｎ）からの個別チャネル推定値に基づいて、例えば、ＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）の手法を用いて上述した各重み付け値（重み付け値ベクトルＷ）を適応的に求めている。そして、重み付け平均化チャネル推定部２４２は、上記適応重み付け値推定部２４１にて得られた重み付け値ベクトルＷを用いて、各平均化チャネル推定部２２（１）、２２（２）、…、２２（ｎ）からの各個別チャネル推定値を合成することにより、伝搬路の周波数応答特性（伝送路状態）に応じた重み付け合成を実現している。
【００３７】
また、上記適応重み付け値推定部２４１は、例えば、図７に示すように構成することも可能である。
【００３８】
図７において、適応重み付け値推定部２４１は、各サブキャリアに対応した個別チャネル推定値から各サブキャリアに対する伝送路状態相互の相互相関値を演算する相関測定部２４３を有している。そして、この相関測定部２４３にて得られた各サブキャリアに対する伝送路状態相互の相互相関値ｒ（ｊ，ｉ）に基づいて、重み付け値ｗ（ｊ，ｉ）が求められる。
【００３９】
上記相関測定部２４３では、２つのサブキャリアに対応した平均化チャネル推定部２２（ｉ）、２２（ｊ）からの個別チャネル推定値の内積を演算し、その結果得られた値を相互相関値ｒ（ｊ，ｉ）としている。この相互相関値ｒ（ｊ，ｉ）は、サブキャリアｊの伝送路状態のサブキャリアｉの伝送路状態に対する相関の度合いを表し、平均化チャネル推定部２２（ｊ）にて得られる個別チャネル推定値（位相）と平均化チャネル推定値２２（ｉ）で得られる個別チャネル推定値（位相）とが同じ場合にその相互相関値ｒ（ｊ，ｉ）が最大となり、それらの差（位相差）が９０度になるとその相互相関値ｒ（ｊ，ｉ）がゼロとなる。
【００４０】
このように重み付け値推定部２４１を構成することにより、各サブキャリアに対する伝送路状態の相互相関に基づいて上記重み付け係数ベクトルを適応的に制御することができるようになる。そして、このように各サブキャリアに対する伝送路状態に基づいて適応的に制御される重み付け値ベクトルの重み付け係数が、例えば、図５に示す各チャネル推定ユニット２４（ｉ）に供給される。その結果、複数のサブキャリアに対する伝送路状態に基づいた各サブキャリアに対するチャネル推定値を得ることができる。
【００４１】
上述した各例に示すようなチャネル推定方法を用いることにより、伝送路状態に適応した効率的で高精度なチャネル推定が可能となる。そして、このようになされたチャネル推定値を用いて絶対同期検波を行うことにより、所望の受信品質（受信誤り率）を得るために必要な信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）を低減することができ、無線伝送システムの加入者容量を増大させることが可能となる。
【００４２】
なお、上記各例においては、ｎ個のサブキャリア成分の全てにパイロットシンボルが含まれているが、本発明では、これに限られず、周波数軸上で離散的に配列される一部のサブキャリア成分（ｍ個）（ｍ＜ｎ）だけにパイロットシンボルを含めるようにしてもよい。この場合、パイロットシンボルの含まれていないサブキャリア成分に対するチャネル推定は、他の複数のサブキャリアに対して得られた個別チャネル推定値に基づいて演算される。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、請求項１乃至８記載の本願発明によれば、各サブキャリアに対する個別チャネル推定結果と、推定対象サブキャリアの伝送路状態と各サブキャリアの伝送路状態との関係とに基づいて当該推定対象サブキャリアに対するチャネル推定がなされるので、無線伝送路の状況が種々変動する状況において高精度なチャネル推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るチャネル推定方法が適用されるマルチキャリア無線伝送システムにおける送信局の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】送信局にて各サブキャリア成分に挿入されるパイロットシンボルの第一の例を示す図である。
【図３】送信局にて各サブキャリア成分に挿入されるパイロットシンボルの第二の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係るチャネル推定方法に従ったチャネル推定のなされる復調装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４に示す復調装置におけるチャネル推定部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図６】チャネル推定部の他の構成例を示すブロック図である。
【図７】チャネル推定部に適用される適応重み付け値推定部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図８】従来のマルチキャリア無線伝送システムにおけるパイロットシンボルの挿入例を示す図である。
【符号の説明】
１１情報シンボル生成部
１２パイロットシンボル生成部
１３パイロットシンボル挿入部
１４直並列変換部
１５マルチキャリア変調部
２１サブキャリア分離部
２２平均化チャネル推定部
２３遅延部
２４チャネル推定部
２５補償部
２４１適応重み付け値推定部
２４２重み付け平均化チャネル推定部
２４３相関測定部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a channel estimation method in a multi-carrier wireless transmission system such as a multi-carrier CDMA (Code Division Multiple Access) wireless transmission system and an orthogonal frequency multiplexing (OFDM) wireless transmission system. The present invention relates to a channel estimation method and apparatus in a multi-carrier wireless transmission system in which a transmission path variation estimation value (channel estimation value) of each subcarrier is adaptively controlled according to a state of a wireless transmission path.
[0002]
[Prior art]
In a mobile communication environment, amplitude fluctuations and phase fluctuations of a communication channel occur due to Rayleigh fading accompanying a change in a relative positional relationship between a mobile station and a base station. Therefore, in the phase modulation method for transmitting information at the carrier phase, it is necessary to identify the phase of the received signal by the absolute phase for each information symbol.
[0003]
"Multi-carrier modulation pilot signal insertion scheme using 16QAM (Yamashita, Hara, Morinaga: IEICE Spring Conference, B-256, pp. 2-356, March 1994)", "OFDM using pilot symbols" (Yamashita, Kuwabara, Itami, Ito: IEICE General Conference, B-5-245, pp. 609, September 1998) " There has been proposed a method of estimating and compensating for fading distortion by using a pilot symbol having a known phase inserted between a proper plurality of subcarriers and between information symbols at a constant period among subcarriers.
[0004]
In this method, for example, as shown in FIG. 8, the amplitude and phase of the received signal of each user are measured using pilot symbols (●) inserted in a plurality of subcarriers f1, f2,. By interpolating the measured values two-dimensionally in the time axis direction and the subcarrier direction (frequency direction), the transmission path fluctuation of the information symbol is estimated. Then, based on the estimation result, the phase rotation of the data symbol is compensated, and synchronous detection is performed. In this method, in order to reduce the power loss due to the insertion of pilot symbols, under the assumption that the correlation of the transmission path between each subcarrier is always high, the pilot symbols are not inserted into all the subcarriers. By using a technique called interpolation, channel fluctuation of subcarriers on which pilot symbols are not inserted is estimated (channel estimation).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the information transmission speed is increased and the occupied frequency band is widened, the correlation of the transmission path variation between each subcarrier fluctuates depending on the delay amount of the delay wave due to the influence of the delay wave (echo). In some cases, the correlation relating to the fluctuation between them may become small. In such a case, channel fluctuation cannot be accurately estimated using pilot symbols of subcarriers separated by several carriers.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a channel estimation method and apparatus in a multi-carrier wireless transmission system that enables highly accurate channel estimation in a situation where the situation of a wireless transmission path varies.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a channel estimation method in a multicarrier wireless transmission system according to the present invention provides a multicarrier wireless transmission system for wirelessly transmitting information using n subcarriers, as described in claim 1. When performing channel estimation for each subcarrier in the above, a received signal having a frame configuration including the above n subcarrier components including m (m ≦ n) subcarrier components into which pilot symbols are inserted is used as each subcarrier component. Channels are separated, channel estimation is performed on the subcarriers using pilot symbols included in the subcarrier components obtained by the separation, an individual channel estimation result is obtained, and p (p ≦ m) subcarriers are obtained. The individual channel estimation result, the transmission path state for the subcarrier to be estimated, and the p Subcarrier configured to perform channel estimation for the estimation target subcarrier based on a relationship between the respective channel state.
[0008]
According to such a channel estimation method, the channel for the estimation target subcarrier is determined based on the individual channel estimation result for each subcarrier and the relationship between the transmission path state of the estimation target subcarrier and the transmission path state of each subcarrier. An estimate is made.
[0009]
The relationship between the transmission path state of the estimation target subcarrier and the transmission path state of each subcarrier may be fixedly set to a relation expected from the frequency characteristics of the estimation target subcarrier and each subcarrier. Furthermore, from the viewpoint that channel estimation with higher accuracy can be performed according to the transmission path state, as described in claim 2, the transmission path state for the subcarrier to be estimated and the transmission path of each of the p subcarriers The relationship with the state can be determined adaptively based on each transmission path state.
[0010]
From the viewpoint of providing a more specific method for performing channel estimation on the estimation target subcarrier, the present invention provides, in each of the above channel estimation methods, a transmission path for the estimation target subcarrier. Weighting information is obtained based on the relationship between the state and the transmission path state of each of the p subcarriers. Individual channel estimation results for each of the p subcarriers are weighted and combined using the weighting information, and the estimation is performed. It can be configured to obtain a channel estimation result for the target subcarrier.
[0011]
As described above, a more specific method for adaptively determining the relationship between the transmission path state for the estimation target subcarrier and the transmission path state of each of the p subcarriers based on each transmission path state is provided. From a viewpoint, the present invention provides, in the channel estimation method, wherein the weighting information includes a dedicated channel estimation result obtained for the estimation target subcarrier and the p subcarriers. It can be configured to obtain based on the cross-correlation obtained based on the individual channel estimation result obtained for each.
[0012]
The individual channel estimation result for each subcarrier indicates a transmission path state for that subcarrier. Therefore, by obtaining the weighting information based on the cross-correlation obtained based on each individual channel estimation result, the channel estimation result obtained for the estimation target subcarrier includes the transmission path state of each subcarrier. Will be reflected.
[0013]
In order to solve the above problem, the present invention performs channel estimation for each subcarrier in a multicarrier wireless transmission system that wirelessly transmits information using n subcarriers. In the channel estimation apparatus, a subcarrier separation for separating a received signal having a frame configuration composed of the above n subcarrier components including m (m ≦ n) subcarrier components into which pilot symbols have been inserted into respective subcarrier components. Means, and dedicated channel estimation means for performing channel estimation on the subcarrier using a pilot symbol included in the subcarrier component obtained by the subcarrier separation means to obtain a dedicated channel estimation result,
Based on the individual channel estimation result for each of p (p ≦ m) subcarriers and the relationship between the transmission path state for the estimation target subcarrier and the transmission path state of each of the p subcarriers, Channel estimating means for estimating the channel for the carrier.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
A transmitting station in a multicarrier wireless transmission system to which a channel estimation method according to an embodiment of the present invention is applied is configured, for example, as shown in FIG.
[0016]
1, this transmitting station includes an information symbol generation unit 11, a pilot symbol generation unit 12, a pilot symbol insertion unit 13, a serial / parallel conversion unit 14, and a multicarrier modulation unit 15. The information symbol generation unit 11 performs an information symbol sequence that has been subjected to channel coding and interleaving (in the case of the OFDM system), a spread sequence that is spread by a spreading code faster than the information transmission rate (in the case of the MC-CDMA system), and the like. Is generated. Pilot symbol generation section 12 generates a predetermined pilot symbol whose phase is known. Pilot symbol insertion section 13 combines the information symbols from information symbol generation section 11 and the pilot symbols generated by pilot symbol generation section 12 according to a predetermined algorithm.
[0017]
The serial-to-parallel conversion unit 14 partitions the symbol sequence obtained by the pilot symbol insertion unit 13 into predetermined bits and parallelizes them. The multi-carrier modulation unit 15 uses an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) or an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform), and performs multi-carrier modulation so that each of the parallel output symbol sequences from the serial-parallel conversion unit 14 is spread to subcarriers. Perform modulation. A signal corresponding to the output from the multicarrier modulator 15 is wirelessly transmitted as a transmission signal.
[0018]
A frame (packet frame) configuration of an output signal from the multicarrier modulation unit 15 that performs multicarrier modulation on a symbol sequence in which an information symbol and a pilot symbol are combined as described above is, for example, as illustrated in FIG. In this case, a plurality of pilot symbols P (for example, two symbols) are inserted into all the subcarriers f1, f2,... At the same timing (the beginning of the frame).
[0019]
Further, a frame configuration as shown in FIG. 3 is also possible. In this case, a plurality of pilot symbols P (for example, two symbols) are inserted into subcarriers f1, f2,... At different timings.
[0020]
In the examples shown in FIGS. 2 and 3, in the MC-CDMA wireless transmission system, a chip in which actual pilot symbols are spread corresponds to the pilot symbols.
[0021]
The demodulation device provided in the receiving station of the multi-carrier wireless transmission system is configured, for example, as shown in FIG.
[0022]
In FIG. 4, the demodulation device includes a subcarrier separation unit 21, a pilot symbol averaging unit 22, a delay unit 23, and a compensation unit 25 provided for each subcarrier component from the subcarrier separation unit 21, And an estimating unit 24. The subcarrier separation unit 21 has an FFT (Fast Fourier Transform) or a DFT (Discrete Fourier Transform), and separates a reception signal received from a transmission station having the above-described configuration into subcarrier components # 1, ..., #n. I do. Pilot symbol averaging section 22 extracts a plurality of pilot symbols (see FIGS. 2 and 3) included in the corresponding subcarrier component, averages each channel estimation value obtained from the pilot symbols, and (Hereinafter, this channel estimation value is referred to as an individual channel estimation value).
[0023]
The channel estimation unit 24 combines the individual channel estimation values obtained from the pilot symbol averaging unit 22 corresponding to a plurality of continuous subcarriers on the frequency axis including the subcarrier i, And obtain a good channel estimate. The detailed configuration of the channel estimation unit 24 will be described later.
[0024]
Each subcarrier component output from the subcarrier separation unit 21 is compensated via a delay unit 23 that takes into account the time required for processing related to channel estimation (processing at the pilot symbol averaging unit 22 and channel estimation unit 24). 25. Then, the compensating unit 25 compensates for the channel fluctuation of the information symbol of the subcarrier i component using the channel estimation value for the subcarrier i obtained by the channel estimating unit 24 as described above. The information symbol whose channel variation has been compensated by the compensating unit 25 is subjected to a predetermined demodulation process including absolute synchronous detection in the OFDM wireless transmission system, and is further performed in the MC-CDMA wireless transmission system. After being subjected to the despreading process, the signal is subjected to a predetermined demodulation process including the absolute synchronous detection.
[0025]
The channel estimator 24 is configured, for example, as shown in FIG.
[0026]
The channel estimating unit 24 has channel estimating units 24 (1), 24 (2),..., 24 (n) corresponding to n subcarriers. The channel estimation unit 24 (i) corresponding to the subcarrier i is a dedicated channel estimation value obtained from the pilot symbol averaging unit 22 corresponding to each of p consecutive subcarriers on the frequency axis including the subcarrier i. Is multiplied by a predetermined weight value to obtain a final channel estimation value for the carrier i. That is, assuming that a weight coefficient vector representing a weight value is W and an individual channel estimation value is ξ, a final channel estimation value <ξ> obtained from each channel estimation unit 24 (i) is
<Ξ> = W ・ ξ
Is calculated according to Here, the weighting coefficient vector W is
[0027]
(Equation 1)

And the individual channel estimate ξ is
[0028]
(Equation 2)

And the final channel estimate <ξ> is
[0029]
(Equation 3)

Is represented by
[0030]
The element w (j, i) of the weighting coefficient vector W is a transmission path state for each of the subcarriers (j) and (i) predicted from the frequency interval (difference) between the subcarrier (j) and the subcarrier (i). Is determined based on the cross-correlation of The element w (j, i) is calculated from the individual channel estimation value ξj of the j-th subcarrier (j) depending on the channel state of the j-th subcarrier (j). ) Are weighted values used to estimate the channel estimation value <i>. Therefore, the element w (j, i) generally has a smaller value as the subcarrier (j) moves away from the subcarrier (i) on the frequency axis (the cross-correlation decreases). The distance becomes zero (for example, when the distance is out of the range of p subcarriers including the subcarrier (i)).
[0031]
According to the channel estimation of each subcarrier in the demodulation device as described above, the channel estimation value <ξi> for each subcarrier (i) indicates the state of the radio transmission path for a plurality of subcarriers (p subcarriers). It is determined in consideration of the reflected individual channel estimation value に対する for each of the plurality of subcarriers. The degree of this consideration is expressed as a weight value w (j, i).
[0032]
Therefore, the channel estimation value for each subcarrier is determined based on the transmission path conditions for a plurality of subcarriers including the subcarrier. As a result, highly accurate channel estimation can be performed even in a situation where the situation of the wireless transmission path fluctuates variously.
[0033]
In the above example, the weighting coefficient vector W used for calculating the channel estimation value against each subcarrier by the channel estimator 24 <xi]> is the cross correlation of the radio transmission path condition to be expected based on each sub-carrier It is fixedly determined based on this. However, the cross-correlation of the transmission path state of each subcarrier may change depending on the state of the wireless transmission path that fluctuates in various ways. Therefore, it is preferable to adaptively change the weighting coefficient vector based on the state of the wireless transmission path.
[0034]
Hereinafter, an example of controlling the weighting coefficient vector based on the state of the wireless transmission path will be described.
[0035]
The channel estimator 24 is configured, for example, as shown in FIG.
[0036]
In FIG. 6, the channel estimating unit 24 includes an adaptive weighting value estimating unit 241 and a weighted averaging channel estimating unit 242. The adaptive weighting value estimating unit 241 is, for example, based on individual channel estimation values from the averaged channel estimating units 22 (1), 22 (2),..., 22 (n) corresponding to each subcarrier, for example, MMSE (Minimum). Each weight value (weight value vector W) described above is adaptively obtained using the method of Mean Square Error. Then, the weighted averaged channel estimating section 242 uses the weighted value vector W obtained by the adaptive weighted value estimating section 241 to calculate each of the averaged channel estimating sections 22 (1), 22 (2),. By combining the individual channel estimation values from (n), weighting synthesis according to the frequency response characteristics (transmission path state) of the propagation path is realized.
[0037]
Further, the adaptive weighting value estimating section 241 can be configured as shown in FIG. 7, for example.
[0038]
In FIG. 7, the adaptive weighting value estimating unit 241 has a correlation measuring unit 243 that calculates a cross-correlation value between transmission path states for each subcarrier from an individual channel estimation value corresponding to each subcarrier. Then, based on the cross-correlation values r (j, i) of the transmission path states for the respective subcarriers obtained by the correlation measuring section 243 , weighting values w (j, i) are obtained.
[0039]
The correlation measuring section 243 calculates an inner product of the individual channel estimation values from the averaged channel estimating sections 22 (i) and 22 (j) corresponding to the two subcarriers, and calculates the resulting value as the cross-correlation value. r (j, i). This cross-correlation value r (j, i) indicates the degree of correlation between the transmission path state of subcarrier j and the transmission path state of subcarrier i, and is used for individual channel estimation obtained by averaging channel estimation section 22 (j). When the value (phase) and the individual channel estimation value (phase) obtained by the averaged channel estimation value 22 (i) are the same, the cross-correlation value r (j, i) becomes maximum, and their difference (phase difference) Becomes 90 degrees, the cross-correlation value r (j, i) becomes zero.
[0040]
By configuring the weighting value estimator 241 in this way, the weighting coefficient vector can be adaptively controlled based on the cross-correlation of the transmission path state for each subcarrier. Then, the weighting coefficient of the weighting value vector adaptively controlled based on the transmission path state for each subcarrier is supplied to, for example, each channel estimation unit 24 (i) shown in FIG. As a result, it is possible to obtain a channel estimation value for each subcarrier based on transmission path conditions for a plurality of subcarriers.
[0041]
By using the channel estimation method as shown in each of the above-described examples, efficient and highly accurate channel estimation adapted to the state of the transmission path can be performed. Then, by performing absolute synchronous detection using the channel estimation value thus performed, it is possible to reduce a signal power to interference power ratio (SIR) required to obtain a desired reception quality (reception error rate). As a result, it is possible to increase the subscriber capacity of the wireless transmission system.
[0042]
In each of the above examples, the pilot symbol is included in all of the n subcarrier components. However, the present invention is not limited to this, and some of the subcarriers discretely arranged on the frequency axis are not limited to this. Pilot symbols may be included only in the components (m) (m <n). In this case, channel estimation for a subcarrier component that does not include pilot symbols is calculated based on individual channel estimation values obtained for a plurality of other subcarriers.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention as set forth in claims 1 to 8, the relationship between the individual channel estimation result for each subcarrier, the transmission path state of the estimation target subcarrier, and the transmission path state of each subcarrier. , The channel estimation for the estimation target subcarrier is performed, so that highly accurate channel estimation can be performed in a situation where the situation of the wireless transmission path fluctuates variously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a transmitting station in a multicarrier wireless transmission system to which a channel estimation method according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a first example of pilot symbols inserted into each subcarrier component at a transmitting station.
FIG. 3 is a diagram illustrating a second example of pilot symbols inserted into each subcarrier component at a transmitting station.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a demodulation device that performs channel estimation according to a channel estimation method according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a channel estimation unit in the demodulation device illustrated in FIG.
FIG. 6 is a block diagram illustrating another configuration example of the channel estimation unit.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a specific configuration example of an adaptive weighting value estimation unit applied to a channel estimation unit.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of insertion of pilot symbols in a conventional multicarrier wireless transmission system.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 information symbol generation unit 12 pilot symbol generation unit 13 pilot symbol insertion unit 14 serial-parallel conversion unit 15 multicarrier modulation unit 21 subcarrier separation unit 22 averaging channel estimation unit 23 delay unit 24 channel estimation unit 25 compensation unit 241 adaptive weighting value Estimation unit 242 Weighted and averaged channel estimation unit 243 Correlation measurement unit

Claims

When performing channel estimation for each subcarrier in a multicarrier wireless transmission system that wirelessly transmits information using n subcarriers,
A received signal having a frame configuration including the n subcarrier components including the m (m ≦ n) subcarrier components into which pilot symbols are inserted is separated into subcarrier components,
Using a pilot symbol included in the subcarrier component obtained in the separation to perform channel estimation for the subcarrier to obtain a dedicated channel estimation result,
Obtaining weighting information based on a relationship between a transmission path state for the estimation target subcarrier and transmission path states of each of the p (p ≦ m) subcarriers;
Weighting and combining the individual channel estimation results for each of the p subcarriers using the weighting information to obtain a channel estimation result for the estimation target subcarrier;
Thus, a channel estimation method in a multicarrier wireless transmission system in which channel estimation is performed on the estimation target subcarrier.

The channel estimation method in the wireless transmission system according to claim 1,
The weighting information may be obtained based on a cross-correlation obtained based on a dedicated channel estimation result obtained for the estimation target subcarrier and a dedicated channel estimation result obtained for each of the p subcarriers. Channel estimation method in a multi-carrier wireless transmission system.

The channel estimation method in the wireless transmission system according to claim 2,
The channel estimation method according to claim 1, wherein the weighting information is a weighting vector adaptively changed based on a state of the transmission path.

The channel estimation method in a wireless transmission system according to claim 3,
The channel estimation method, wherein the weighting vector is obtained by calculating an inner product of the individual channel estimation values.

In line Cormorant channel estimation device channel estimation for each subcarrier in a multicarrier wireless transmission system for radio transmission using n sub-carrier information,
Subcarrier separating means for separating a received signal having a frame configuration composed of the above n subcarrier components including m (m ≦ n) subcarrier components into which pilot symbols have been inserted into respective subcarrier components;
Individual channel estimation means for performing channel estimation on the subcarrier using pilot symbols included in the subcarrier components obtained by the subcarrier separation means to obtain an individual channel estimation result;
Based on the individual channel estimation result for each of p (p ≦ m) subcarriers and the relationship between the transmission path state for the estimation target subcarrier and the transmission path state of each of the p subcarriers, is composed of a channel estimation means for performing channel estimation with respect to the carrier,
Weighting information estimating means for obtaining weighting information based on a relationship between a transmission path state for a subcarrier to be estimated and a transmission path state of each of the p subcarriers;
Weighting channel estimating means for obtaining a channel estimation result for the estimation target subcarrier by weighting and combining the individual channel estimation results for each of the p subcarriers using the weighting information,
A channel estimation device in a multicarrier wireless transmission system , characterized in that:

The channel estimation device in the wireless transmission system according to claim 5,
The weighting information estimating means calculates a cross-correlation value based on a dedicated channel estimation result obtained for the estimation target subcarrier and a dedicated channel estimation result obtained for each of the p subcarriers. Having means,
A channel estimation device in a multicarrier wireless transmission system, wherein the weighting information is obtained based on a cross-correlation value obtained by the correlation measuring means.

The channel estimation device in the multicarrier wireless transmission system according to claim 6,
The channel estimation device, wherein the weighting information is a weighting vector that is adaptively changed based on a state of the transmission path.

The channel estimation device in the multicarrier wireless transmission system according to claim 7,
The channel estimation device according to claim 1, wherein the weight vector is obtained by calculating an inner product of the individual channel estimation values.