JP4134609B2 - Multi-carrier CDMA communication system, demodulation processing circuit thereof, receiving apparatus, demodulation processing method and reception method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信システムにおける無線信号の受信復調処理に関し、特にマルチキャリアCDMA通信システム及びその復調処理回路、受信装置、並びに復調処理方法及び受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は、例えば文献「下りリンクブロードバンド無線パケット伝送におけるSC/DS−CDMA,MC/DS−CDMA,MC−CDMA方式の特性比較、電子情報通信学会 信学技報 RCS99-130 p.63-70 1999年10月」に記載された、従来のマルチキャリアCDMA通信システムの送信装置の構成図である。
図10において、200は符号化部、201はデータ生成部、202はパイロットシンボル多重化部、203はシリアル/パラレル変換部、204はコピー部、205、206は乗算器、207は他コード多重化部、208はIFFT(逆FFT)部、209はガードインターバル(GI)付加部である。
【0003】
また、図11は、前記文献に記載された従来のマルチキャリアCDMA方式の受信装置の構成図である。
図11において、100はガードインターバル(GI)除去部、101はFFT部、102はフェージング変動推定部、103はフェージング変動補償部、104、305は乗算器、106、307は乗算器、308、309は合成器、110はパラレル/シリアル変換部、114はデータ復調部、117は復号部である。
【0004】
以下で前記従来のマルチキャリアCDMA通信システムの送受信装置の動作を図10、11に従って説明する。
【0005】
まず送信装置において、送信対象の2値データは、符号化部200によって畳込み符号化処理(符号化率R=1/2)された後、データ変調部201に入力され、QPSK変調のマッピング則に従い変調処理が行われる。
【0006】
データ変調部201から出力された変調処理済みのデータシンボルは、パイロットシンボル多重化部202に入力され、所定データ長Ndのスロットデータ単位に分割される。
各スロットデータには、予め定められたパイロットシンボル(データ長=Np)が付加され、図12に示されたフォーマットを有する送信スロットデータに順次変換される。
【0007】
前記送信スロットデータは、シリアル/パラレル変換部203によって、N個のパラレルのシンボルデータ系列に順次変換される。
各パラレルシンボルデータ系列は、それぞれ対応するコピー部204によってコピー処理され、それぞれM個のサブキャリアデータ系列が生成される。各サブキャリアデータ系列には、乗算器205_1〜205_Mによってそれぞれ所定の拡散コードが乗算され、拡散率SFにより拡散変調処理が行われる。
【0008】
他コード多重化部207は、前記拡散変調処理済みの各サブキャリアデータ系列(全M×N個)を多重化処理する。IFFT部208は多重化処理済みのデータ系列を逆フーリエ変換処理し、直交マルチキャリア信号を生成する。GI付加部209は、直交マルチキャリア信号の各シンボルデータにガードインターバルを挿入し、送信信号として出力する。
【0009】
無線伝送路上では、周囲の建物や地形によって無線信号が反射、回折、散乱し、複数の伝送路を経た波(マルチパス波)が到来し、各マルチパス波がお互いに干渉しあい、周波数選択性フェージングが生じる。図13は周波数選択性フェージング伝送路におけるインパルス応答の一例を示した特性図である。前記送信信号は伝送路特性の影響を受け、マルチパス波として受信装置に受信される。
【0010】
無線伝送路上で周波数選択性フェージング等の影響を受けた受信信号は、受信装置においてGI除去部100によってガードインターバルが除去され、シンボルデータが連なった直交マルチキャリア信号として出力される。
FFT部101は、前記直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して、各サブキャリア信号(全M×N個)に分離する。
【0011】
フェージング変動推定部102は、前記各サブキャリア信号に基づいてチャネル推定を行う。フェージング変動推定部102のチャネル推定方法について以下に示す。
まず、下記式1に従って、各サブキャリア信号のパイロットシンボル区間の各シンボルを同相加算して平均化し、各サブキャリアのチャネル推定値Cnを算出する。
【数1】
ここで、Cnはn番目(n=1,2,・・・,(M×N))のサブキャリアのチャネル推定値、Zn(i)は図4に示されるスロットのn番目のサブキャリアのi番目のパイロットシンボルの受信信号値を表す。
【0012】
サブキャリア毎に求められたチャネル推定値Cn は、近接するNavg個のサブキャリアについて算出されたチャネル推定値とともに平均化処理される。第n番目のサブキャリアの平均化後チャネル推定値Xnは下記式2に従って算出される。
【数2】
【0013】
前記平均化後チャネル推定値Xnは、フェージング変動補償部103に入力される。フェージング変動補償部103は、各サブキャリア毎の平均化後のチャネル推定値に基づき、逆拡散を行うためのフェージング変動補償値wnを下記式3に従い算出する。
【数3】
ここでXn *はXnの複素共役値を意味する
【0014】
前記フェージング変動補償値wnは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器104_1〜104_nによって、各サブキャリア信号に乗算される。
【0015】
フェージング変動補償後のサブキャリア信号は、それぞれ対応する乗算器106_1〜106_nに入力され、送信装置側の拡散変調処理で使用された拡散コードと同一のコードが乗算される。
【0016】
コード乗算処理済みのサブキャリア信号は、それぞれ対応するN個の合成器308_1〜308_Nに入力される。各合成器308_1〜308_Nは、複数のコード乗算処理済みサブキャリア信号を合成し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。当該キャリア信号は、前記送信装置におけるパラレルシンボルデータ系列(全N個)にそれぞれ対応する。
【0017】
全N個のキャリア信号は、パラレル/シリアル変換110により一つのシリアル信号に変換され、データ復調部114によってデータ復調処理されて軟判定値が出力される。復号部117は、前記軟判定値に基づいて所定の誤り訂正処理を行い、受信データ系列を出力する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
移動体通信システムでは、周囲の建物や地形によって電波が反射、回折、散乱し、受信装置には複数の伝送路を経た波(マルチパス波)が到来する。したがって、複数のマルチパス波相互間で干渉が生じ、受信波の振幅と位相がランダムに変動する周波数選択性フェージングが発生する。
【0019】
周波数選択性フェージングの発生する伝送路環境下では、マルチキャリア受信装置においてガードインターバル内のマルチパスフェージング成分をすべて利用し、周波数領域でチャネル推定を行うとともにフェージング変動補償を行うことが望ましい。
【0020】
しかし、受信装置の移動によりガードインターバル内のマルチパス波の信号レベルは変動するため、ある特定のパスについてのみ注目すると、受信装置側で雑音や他セルからの干渉に埋もれるほど当該パスの信号レベルが低い場合があり、信号レベルが常に有効なものとは限らない。
このような場合には、当該特定パスはもはや受信品質を高めるのに有効なものとはならず、サブキャリアチャネル毎のチャネル推定を行う際に信号レベルが低下した前記特定パスを含めてチャネル推定値の算出を行うと、雑音成分も含めて推定を行うこととなり、チャネル推定値が劣化する。その結果、受信信号品質やデータ復調特性が劣化するという課題があった。
【0021】
また逆拡散処理時には、フェージング変動により多重するコード間で干渉が発生して、各サブキャリア信号ごとのフェージング変動補償及びサブキャリア間の合成が良好に行えないという課題があった。
【0022】
また、複数の受信回路でダイバーシチ受信を行う場合には、各ダイバーシチブランチ毎に得られる逆拡散処理済みのシンボルの信号電力および干渉電力を考慮して、適切な重み付けを行わなければ、良好な復調特性が得られないという課題があった。
【0023】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、周波数選択フェージング環境下において、精度よくチャネル推定及びフェージング変動補償を行い、良好な復調特性を得ることができるマルチキャリアCDMA通信システム及びその復調処理回路、受信装置、並びに復調処理方法、受信方法を得ることを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決し目的を達成するために、本発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理回路にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換手段と、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段と、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段と、フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段と、前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出手段と、前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定手段と、前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを備える。
【0025】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理回路にあっては、フェージング変動補償手段は、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づき、各サブキャリア信号をMMSE法に従って合成するためのMMSEフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理する構成とされる。
【0026】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する受信アンテナと、上記段落[0024]又は[0025]に記載の復調処理回路を備えたことを特徴とするマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置。
【0027】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する複数の受信アンテナと、各受信アンテナに対応し、それぞれ別個に直交マルチキャリア信号の復調処理を行って復調データ系列を出力する、上記段落[0024]又は[0025]に記載された、複数の復調処理回路と、前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備える。
【0028】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する複数の受信アンテナと、各受信アンテナに対応し、以下の要素から構成される複数の復調処理回路と、
(a)マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換手段、
(b)前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段、
(c)前記チャネル推定値に基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段と、
(d)フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段、
(e)前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを有する復調処理回路、
前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備える。
【0029】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、各サブキャリア信号のチャネル推定値を所定のサブキャリア特定閾値と比較して、無効なサブキャリア信号を特定し、該無効サブキャリア信号を抑圧するようなフェージング変動補償値を生成して、該無効サブキャリア信号を逆拡散合成処理の対象から除外するような構成とされる。
【0030】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、所定のサブキャリア群で最大のチャネル推定値を特定し、当該最大値に基づいてサブキャリア特定閾値を決定するような構成とされる。
【0031】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、前記各サブキャリア単位の干渉電力推定値に基づいてサブキャリア特定閾値を決定するような構成とされる。
【0032】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動推定手段は、前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理手段と、各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出手段と、前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第2のフーリエ変換手段とを備える構成とされる。
【0033】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムにあっては、送信データに所定のパイロットシンボル系列を挿入し、マルチキャリアCDMA方式で変調処理して得られた直交マルチキャリア信号を送信する送信装置と、上記段落[0026]〜又は[0033]の何れかに記載の受信装置とを備える。
【0034】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換工程と、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定工程と、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償工程と、フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散工程と、前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出工程と、前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定工程と、前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調工程とを備える。
【0035】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法にあっては、フェージング変動補償工程は、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づき、各サブキャリア信号をMMSE法に従って合成するためのMMSEフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理する。
【0036】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法にあっては、前記フェージング変動補償工程は、各サブキャリア信号のチャネル推定値を所定のサブキャリア特定閾値と比較して、無効なサブキャリア信号を特定し、該無効サブキャリア信号を抑圧するようなフェージング変動補償値を生成して、該無効サブキャリア信号を逆拡散合成処理の対象から除外する。
【0037】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法にあっては、前記フェージング変動推定工程は、前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理工程と、各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出工程と、前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第2のフーリエ変換工程とを備える。
【0038】
次の発明に係るマルチキャリアCDMA通信システムの受信方法にあっては、マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を複数の受信アンテナで受信し、各受信信号を上記段落[0035]又は[0038]の何れかに記載の復調処理方法によりそれぞれ別個に復調処理する、ダイバーシチ受信復調処理工程と、前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成工程とを備える。
【0039】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1のマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置の構成図である。
図1において、100はガードインターバル(GI)除去部、101はFFT部、102はフェージング変動推定部、103はフェージング変動補償部、104_1〜104_nはフェージング変動補償部103から出力されたフェージング変動補償値hnを各サブキャリア信号に乗算する乗算器、106_1〜106_nは各サブキャリア信号に逆拡散コードを乗算する乗算器、108_1〜109_Nは複数のサブキャリア信号を合成して逆拡散処理されたキャリア信号を出力する合成器、110はパラレル/シリアル変換部、111は逆拡散後振幅算出部、112は干渉電力算出部、113は重み生成部、114はデータ復調部、115は乗算器、116は加算器、117は復号部である。
【0040】
なお、本実施の形態1の受信装置は、図1に図示されていない二つの受信アンテナから受信信号#1、#2を入力し、それぞれに復調処理を行い、各受信信号の軟判定値を重み付け合成して受信データ系列を得る、2ブランチのダイバーシチ受信システムを構成している。図1において、120は第1の受信信号(#1)に対応する第1の復調処理部、121は第2の受信信号(#2)に対応する第2の復調処理部である。
【0041】
なお、図1では簡単のため第1の復調処理部120のみついて内部の構成を明示したが、第2の復調処理部121も第1の復調処理部120と同一の構成を有するものとする。また各復調処理部120、121の動作は全く同一であるため、以下では、第1の復調処理部120の動作のみについて説明し、第2の復調処理部121の動作は説明を省略する。
【0042】
次に本実施の形態1の受信装置の動作を説明する。
まず、前記従来のマルチキャリアCDMA通信システムと同様の構成を有する送信装置(前記図10参照)は、送信対象のデータ系列を復調処理して無線送信する。
【0043】
図2は、本実施の形態1の送信データのフレームフォーマットを示した説明図である。本実施の形態1のマルチキャリアCDMA通信システムでは、送信対象のデータ系列の前に、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Iを算出するための干渉電力推定用既知系列(データ長=Nkw)が挿入されている。当該干渉電力推定用既知系列は、前記データ系列と同様にデータ変調部201によって変調処理され、拡散コード多重化されて送信される。
【0044】
前記送信装置からから送信された信号は、無線伝送路上で周波数選択性フェージングの影響を受け、当該受信装置の二つの受信アンテナで受信される。二つの受信信号のうち、第1の受信信号(#1)は、復調処理部120のGI除去部100によってガードインターバルが除去され、シンボルデータが連なった直交マルチキャリア信号として出力される。
【0045】
FFT部101は、前記直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して、各サブキャリア信号(全M×N個)に分離する。
【0046】
フェージング変動推定部102は、各サブキャリア信号のパイロットシンボル区間の各シンボルを同相加算して平均化し、各サブキャリアのチャネル推定値Cnを前述の式1に従い算出する。サブキャリア毎に求められたチャネル推定値Cn は、近接するNavg個のサブキャリアについて算出されたチャネル推定値とともに前述の式2に従って平均化処理され、フェージング変動推定結果としての平均化後チャネル推定値Xn(k)(kはデータ部分のシンボル番号を特定する値)が算出される。
【0047】
フェージング変動補償部103は、第n番目のサブキャリアの周波数方向に平均化後チャネル推定値Xn(k)と、後述する干渉電力推定部112によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iとを用いて、下記式4に従い、各サブキャリア信号をMMSE(Minimum Mean Square Error)法により合成するためのMMSEフェージング変動補償値hnを算出する。
【数4】
ここで、Nuは受信信号で多重化されたコード数、aは送信装置側におけるパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号振幅の比を表すものとし、これらの値はマルチキャリアCDMA通信システムから当該受信装置に、予め制御情報として通知されているものとする。
【0048】
前記信号振幅比aはパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号電力が異なる場合に、Xn(k)の振幅をデータシンボル系列の信号振幅に相当する値に補正するため係数として用いられる。即ち、前記送信装置側においてパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号電力が同一ならば、前記信号振幅比a=1となる。
【0049】
前記MMSEフェージング変動補償値hnは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器104_1〜104_nによって、各サブキャリア信号に乗算される。
【0050】
フェージング変動補償後のサブキャリア信号は、それぞれ対応する乗算器106_1〜106_nに入力され、送信装置側の拡散変調処理で使用された拡散コードと同一のコードが乗算される。
【0051】
コード乗算処理済みのサブキャリア信号は、各サブキャリア群にそれぞれ対応するN個の合成器108_1〜108_Nに入力される。各合成器108_1〜108_Nは、複数のコード乗算処理済みサブキャリア信号を合成し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。
【0052】
逆拡散後振幅算出部111は、前記第n番目のサブキャリアの平均化後チャネル推定値Xn(k)を入力し、下記式5に従って、第ng番目のサブキャリア群に関する、逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Rngを算出する。
【数5】
ここで、ngはサブキャリア群を特定する番号(ng=1,2,・・・,M)である。
【0053】
次に干渉電力推定部112は、受信信号に含まれる干渉電力推定用既知系列(データ長=Nkw、図2参照)に基づいて、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Iを算出する。
【0054】
干渉電力推定部112による各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iの算出処理を、当該干渉電力推定部112の構成図3に従って説明する。
図3において、130は各サブキャリア群の逆拡散処理済みのキャリア信号を入力して前記干渉電力推定用既知系列を抽出する既知系列抽出部、131は逆変調部、132は減算部、133は2乗部、134は前記干渉電力推定用既知系列のシンボルデータ長分(=Nkw)に亘り平均化処理を行うスロット内平均化部、135は複数スロットに亘って平均化を行うスロット間平均化部、136は他のサブキャリア群の干渉電力も含めて平均化を行うサブキャリア群間平均化部、137はサブキャリア毎の干渉電力を算出するための係数を乗算する係数乗算器である。
【0055】
既知系列抽出部130は、一つの逆拡散処理済みのキャリア信号から前記干渉電力推定用既知系列を抽出する。逆変調部131は、抽出された干渉電力推定用既知系列を入力して送信装置側のデータ変調部201に対応した逆変調処理を行って変調成分を除去する。
【0056】
減算部132は、前記逆拡散後振幅算出部111によって算出された各逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅値Rngから、前記変調成分除去後の干渉電力推定用既知系列の信号値を減算し、雑音・干渉成分信号を抽出する。
【0057】
2乗部133は、前記雑音・干渉成分信号を2乗演算処理し干渉電力値を算出する。当該干渉電力値は、スロット内平均化部134により、干渉電力推定用既知系列(データ長=Nkw)に亘って平均化処理される。スロット内平均化処理済みの干渉電力値は、スロット間平均化部135によって、予め設定された所定数スロット(例えば4スロット等)に亘って平均化処理されて、当該サブキャリア群のキャリア信号に関する平均干渉電力値が算出される。
【0058】
サブキャリア間平均化部136は、各サブキャリア群のキャリア信号各々について算出された平均干渉電力値を入力し、平均化処理する。
【0059】
係数乗算部137は、サブキャリア群間で平均化処理された干渉電力値に、各サブキャリア信号の拡散率を考慮した係数を乗算し、サブキャリア単位に干渉電力推定値Iを算出する。
当該干渉電力推定値Iは、前述したフェージング変動補償部103に入力され、フェージング変動補償値hnの算出に用いられる。
【0060】
一方、前記全N個のキャリア信号は、パラレル/シリアル変換110により一つのシリアル信号に変換され、データ復調部114によってデータ復調処理されて軟判定値が出力される。
【0061】
重み生成部113は、前記逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Rngに予め定められた所定の係数を乗じて、当該ダイバーシチブランチに関する重み係数を算出する。乗算器115は、前記データ復調部114から出力された軟判定値に当該重み係数を乗じて重み付けする。
加算器116は、各復調処理部120、121からそれぞれ出力された重み付け後の軟判定値を加算して、復調部117に出力する。復調部117は、重み付け加算処理後の軟判定値に基づいて所定の誤り訂正処理を行い、受信データ系列を再生し出力する。
【0062】
以上のように本実施の形態1の受信装置では、受信信号に含まれた干渉電力推定用既知系列に基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iを算出し、これに基づいて算出されたMMSEフェージング変動補償値hnで各サブキャリア信号を補償した後に、逆拡散処理を行っているため、拡散コード多重された場合であってもMMSE法に基づいて理想的に逆拡散処理を行うことが可能であり、マルチキャリアCDMA通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【0063】
なお、本実施の形態1では二つの受信アンテナから入力された受信信号を二つ復調処理部120、121でそれぞれ別個に復調処理し、その結果得られた二つの軟判定値を重み付け合成して復号処理を行ったが、復調処理部の個数は二つに限定されるものではなく、受信装置が受信アンテナを一つ備える場合には一つの復調処理部から出力された軟判定値を復号処理して受信データ系列を再生するような構成であってもよい。
更に、三つ以上の受信アンテナ及び復調処理部を備え、ブランチ数が3以上のダイバーシチ受信を行うような構成であっても、上記実施の形態1と同様の効果を得ることは当然可能である。
【0064】
また、フェージング変動補償部103によるフェージング変動補償値hnの算出処理で用いられる信号振幅比aは、マルチキャリアCDMA通信システムから当該受信装置に予め制御情報として通知されているものとしたが、これはこのような方法に限定されず、受信装置においてパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号振幅を測定し、信号振幅比aを算出するような方法を用いてもよい。
【0065】
また、重み生成部113は逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Rngに予め定められた所定の係数を乗じて、当該ダイバーシチブランチに関する軟判定値の重み係数を算出したが、これはこのような方法に限定されるものではなく、例えば逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Rngの2乗値に所定の係数を乗じて重み係数を算出したり、各サイバーシチブランチの軟判定値を重み付け合成するために適切な重み係数を算出する他の方法を適用してもよい。
【0066】
実施の形態2.
前記実施の形態1では、各サブキャリア信号にMMSEフェージング変動補償値hnを乗算してから逆拡散処理を行ったが、本実施の形態2では、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を逆拡散時の合成処理の対象から除外して受信品質特性を改善する。
なお本実施の形態2の受信装置は、前述の実施の形態1とはサブキャリア信号の逆拡散処理が異なるものであり、その他の処理は同様であるため、以下ではフェージング変動補償部によるフェージング変動補償値hnの算出処理、及びサブキャリア信号の逆拡散処理について説明し、その他同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【0067】
図4は本実施の形態2のフェージング変動補償部103のMMSEフェージング変動補償値hnの生成方法に関する説明図である。
図8(a)は周波数選択性フェージングの影響がないときのマルチキャリア信号を示し、図8(b)は周波数選択性フェージングの影響を受けた場合のマルチキャリア信号を示している。
【0068】
周波数選択性フェージングの影響を受けた場合は、各サブキャリア信号の受信信号電力はそれぞれ大きさが異なり、サブキャリア信号によっては信号電力が大きく低下する。例えば、図8(b)中網掛で明記されたサブキャリア信号では、受信信号電力が大幅に低下し、雑音電力及び干渉電力よりも小さなレベルとなることが予想される。このように、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を逆拡散時の合成処理に使用すると、復調特性の劣化の原因となる。
【0069】
そこで、フェージング変動補償部103は、受信信号電力が低下したサブキャリア信号を特定し、逆拡散時の合成処理から除外する。
【0070】
まずフェージング変動補償部103は、前記フェージング変動推定部102によって算出された各サブチャネルの平均化後チャネル推定値Xnに基づいて、各サブキャリア群の平均化後チャネル推定値Xnの最大値をP(max)ngを特定する(添え字ngはサブキャリア群を特定する番号、ng=1,2,・・・,M)。
【0071】
フェージング変動補償部103は、前記最大推定値P(max)ngと予め設定された電力マージンdとに基づき、各サブキャリア群それぞれについて、受信信号電力が低下したサブキャリア信号を特定するためのサブキャリア特定閾値Thngを下記式6に従い算出する。
Thng=P(max)ng-d ・・・式6
なお前記電力マージンdは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、復調特性劣化の原因となる無効なサブキャリア信号を特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【0072】
フェージング変動補償部103は、平均化後チャネル推定値Xnと各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iとに基づいて、前記式4に従い、MMSEフェージング変動補償値hnを算出する。
【0073】
また、平均化後チャネル推定値Xnがサブキャリア特定閾値Thngよりも小さいサブキャリア信号を特定し、当該サブキャリア信号に関するMMSEフェージング変動補償値hnをゼロとするとともに、前記特定されたサブキャリア信号を特定する情報n(=1,2,・・・,M×N)を出力する。
【0074】
MMSEフェージング変動補償値hnは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器104_1〜104_nによって、各サブキャリア信号に乗算される。
乗算器106_1〜106_nは、フェージング変動補償後のサブキャリア信号に拡散コードを乗算する。各合成器108_1〜108_Nは、それぞれ対応するサブキャリア群に属するサブキャリア信号を入力して合成処理し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。
この際、前記特定された無効なサブキャリア信号は、大きさがゼロのMMSEフェージング変動補償値hnが乗算されるため、合成処理の対象から除外される。
【0075】
(この段落の記載が必要か再検討下さい。)
また、干渉電力推定部112は、前記無効なサブキャリア信号を特定する情報nに基づいて、当該特定されたサブキャリア信号を除外して、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Iを算出する。
【0076】
以上のように本実施の形態2の受信装置では、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアCDMA通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【0077】
なお、前記実施の形態2において、フェージング変動補償部103は、各サブキャリア群について、最大推定値P(max)ng及び電力マージンdに基づきサブキャリア特定閾値Thngを算出し、無効なサブキャリア信号を特定したが、これはこのような方法に限定されるものではなく、各サブキャリア群のチャネル推定値Xnの平均値から電力マージンdを減算してサブキャリア特定閾値Thngを算出してもよい。
【0078】
また、本実施の形態2では、各サブチャネル群についてそれぞれ別個にサブキャリア特定閾値Thngを算出して無効なサブキャリア信号を特定したが、複数のサブチャネル群に基づいてサブキャリア特定閾値Thを算出したり、全てのサブチャネル群に基づいて一つのサブキャリア特定閾値Thを算出して、無効なサブキャリア信号を特定するような構成であってもよい。
【0079】
実施の形態3.
前記実施の形態2において、フェージング変動補償部は各サブキャリア信号の最大推定値P(max)ng及び電力マージンdに基づいてサブキャリア特定閾値Thngを算出し、無効なサブキャリア信号を特定したが、本実施の形態3の受信装置において、フェージング変動補償部は干渉電力推定部によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iに基づいてサブキャリア特定閾値Thを算出し、無効なサブキャリア信号を特定する。
なお前記実施の形態2と本実施の形態3とは、サブキャリア特定閾値Thの算出方法が異なるものであり、その他の信号処理は同様であるため、以下ではサブキャリア特定閾値Thの算出方法について説明し、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【0080】
図5は本実施の形態3のフェージング変動補償部103のMMSEフェージング変動補償値hnの生成方法に関する説明図である。図5(a)は周波数選択性フェージングの影響がないときのマルチキャリア信号を表し、図5(b)は周波数選択性フェージングの影響を受けた場合のマルチキャリア信号を表している。
周波数選択性フェージングの影響を受けた場合は、各サブキャリア信号の受信信号電力はそれぞれ大きさが異なり、サブキャリア信号によっては信号電力が大きく低下する。例えば、図5(b)中網掛で明記されたサブキャリア信号では、受信信号電力が大幅に低下し、雑音電力及び干渉電力よりも小さなレベルとなっていることが予想される。
【0081】
そこでフェージング変動補償部103は、前述の通り干渉電力推定部112によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iに、予め設定された係数βを乗じて、受信信号電力が低下した無効なサブキャリア信号を特定するためのサブキャリア特定閾値Thを算出する。
ここで、前記係数βは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、復調特性劣化の原因となる無効なサブキャリア信号を特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【0082】
フェージング変動補償部103は、平均化後チャネル推定値Xnと各サブキャリア単位の干渉電力推定値Iとに基づいて、前記式4に従い、MMSEフェージング変動補償値hnを算出する。
【0083】
また、平均化後チャネル推定値Xnがサブキャリア特定閾値Thよりも小さいサブキャリア信号を特定し、当該サブキャリア信号に関するMMSEフェージング変動補償値hnをゼロとするとともに、前記特定されたサブキャリア信号を特定する情報n(=1,2,・・・,M×N)を出力する。
【0084】
以上のように本実施の形態3の受信装置では、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアCDMA通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【0085】
実施の形態4.
前記実施の形態1において、フェージング変動推定部は前記FFT部から出力された各サブキャリア信号に基づいて各サブキャリアの平均化後チャネル推定値Xnを算出したが、本実施の形態4のフェージング変動推定部は、ガードインターバル除去後の直交マルチキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列信号に基づいて、各サブキャリアの平均化後チャネル推定値Xnを算出する。
なお、本実施の形態4は前述の実施の形態1とは、フェージング変動推定部における平均化後チャネル推定値Xnの算出方法が異なるものであり、その他の処理は同様であるため、以下ではフェージング変動推定部における平均化後チャネル推定値Xnの算出方法についてのみ説明し、その他同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【0086】
図6は本実施の形態4の受信装置の構成図である。図6において140はフーリエ変換処理前の直交マルチキャリア信号に基づいて各サブキャリア信号のチャネル推定値Xnを算出するフェージング変動推定部である。
【0087】
また図7は、フェージング変動推定部140の構成図である。図7において、141は直交マルチパス信号についてパイロットシンボル系列信号との相関値を算出する相関処理部、142は前記相関値に基づいて有効パスを検出するパス検出部、143は前記有効パスの信号成分をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するFFT部、144は各サブキャリア信号について平均化後チャネル推定値Xnを算出する時間・周波数方向平均化部である。
【0088】
上記の通り構成される本実施の形態4の受信装置の動作について説明する。
まず送信装置(前述の図10参照)のパイロットシンボル多重化部202は、例えば図8に示されるように、雑音状の信号特性を有し、時間方向の相関特性に優れた信号波形を有するパイロットシンボル系列信号を生成し、送信フレームに挿入する。
【0089】
一方、受信装置においてフェージング変動推定部140は、ガードインターバル除去後の直交マルチキャリア信号を入力する。
フェージング変動推定部140において、相関処理部141には前記パイロットシンボル系列信号の直交マルチキャリア信号を模した参照信号が予め保存されている。相関処理部141は、前記直交マルチキャリア信号と当該参照信号との相関値を順次算出する。
【0090】
次にパス検出部142は、所定のサンプル周期毎に前記相関値を2乗演算して相関電力値を出する。
図9は、パス検出部142で算出された相関電力値を例示した説明図である。ここで図9に示す各サンプル毎の相関電力値は、送信装置−受信装置間の伝送路のインパルス応答を示している。
【0091】
伝送路のインパルス応答には、雑音成分や干渉成分が含まれる。そこで、伝送路上で付加される雑音成分や干渉成分の影響を避け、有効なパスのみ抽出してチャネル推定を行うために、パス検出部142は、予め設定された観測時間幅Twの中で、最小の相関電力値を雑音成分若しくは干渉成分の電力値として特定し予め設定した係数γを乗じて有効パス検出用閾値Thpを算出する。
ここで、前記係数γは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、有効なパスを特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【0092】
パス検出部142は、各シンボルの相関電力値を前記有効パス検出用閾値Thpと比較し、有効パス検出用閾値Thpより大きな相関電力値を有効パスとして特定し、当該有効パスのみ複素パス成分を出力する。またその他のパスは無効パスとして特定し、当該パスについては複素値[0,0j]を出力する。
【0093】
このように、前記有効パス検出用閾値Thpよりも大きな相関電力値を有効パスと特定することにより、雑音・干渉成分の影響が時間に応じて変動する場合であっても、有効パス検出用閾値Thpにマージンを与えて、干渉成分・雑音成分の影響を効果的に削減することができる。
【0094】
FFT部143は、前記複素パス成分をフーリエ変換処理し、周波数方向に分離されたサブキャリア信号を出力する。
【0095】
次に時間・周波数方向平均化部144は、各スロット内のパイロットシンボル区間を同相加算後に平均化処理し、各サブキャリアのチャネル推定値Cnを前記式1により求める。更に時間・周波数方向平均化部144は、前記式2に従い、前記チャネル推定値Cnを近接するNavg個のサブキャリアで平均化処理し、各サブキャリア信号の平均化後チャネル推定値Xnを算出する。
【0096】
以上の通り、本実施の形態4の受信装置では、直交マルチパス信号とパイロットシンボル系列信号の参照信号との相関電力値に基づいて有効パスを特定し、雑音・干渉成分に埋もれてしまう信号電力の小さな無効パスを除外して、各サブキャリア毎に平均化後チャネル推定値Xnを算出するので、前記無効パスの影響を排して各サブチャネルの推定精度を向上させることができ、マルチキャリアCDMA通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【0097】
なお、本実施の形態4においてパス検出部142は、観測時間幅Twで最小の相関電力値を雑音・干渉成分の電力値として特定し、これに基づいて有効パス検出用閾値Thpを算出して、有効パスの特定を行ったが、これはこのような方法に限定されるものではなく、観測時間幅Twの範囲で前記相関電力値の平均値を算出し、当該平均値に所定係数を乗じて有効パス検出用閾値Thpを算出するような方法であってもよい。
【0098】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受信信号に含まれた干渉電力推定用既知系列に基づいて各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出し、これに基づいて算出されたフェージング変動補償値で各サブキャリア信号を補償した後に、逆拡散処理を行っているため、マルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【0099】
また次の発明によれば、前記干渉電力推定値に基づいてを算出しMMSEフェージング変動補償値を算出し、各サブキャリア信号を補償するため、MMSE法に基づいて理想的に逆拡散処理を行うことが可能であり、マルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【0100】
また次の発明によれば、各ダイバーシチブランチについて算出された各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成して受信データ系列を再生するような構成としたことにより、マルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【0101】
また次の発明によれば、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【0102】
また次の発明によれば、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【0103】
また次の発明によれば、直交マルチパス信号とパイロットシンボル系列信号の参照信号との相関電力値に基づいて有効パスを特定し、雑音・干渉成分に埋もれてしまう信号電力の小さな無効パスを除外して、各サブキャリア毎にチャネル推定値を算出するので、前記無効パスの影響を排して各サブチャネルの推定精度を向上させることができ、マルチキャリアCDMA通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1のマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置の構成図である。
【図2】 本発明の送信スロットデータのスロットフォーマット例を示した説明図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の干渉電力推定部の構成図である。
【図4】 本発明の実施の形態2のフェージング変動補償部のMMSEフェージング変動補償値hnの生成方法を示した説明図である。
【図5】 本発明の実施の形態3のフェージング変動補償部のMMSEフェージング変動補償値hnの生成方法を示した説明図である。
【図6】 本発明の実施の形態4のマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置の構成図である。
【図7】 本発明の実施の形態4のフェージング変動推定部の構成図である。
【図8】 本発明の実施の形態4のパイロットシンボル系列信号の例を示した説明図である。
【図9】 本発明の実施の形態4のパス検出部により算出された相関電力値を例示した説明図である。
【図10】 従来のマルチキャリアCDMA通信システムの送信装置の構成図である。
【図11】 従来のマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置の構成図である。
【図12】 送信スロットデータのスロットフォーマット例を示した説明図である。
【図13】 周波数選択性フェージング伝送路におけるインパルス応答の例を示した特性図である。
【符号の説明】
100 GI除去部
101 FFT部
102、140 フェージング変動推定部
103 フェージング変動補償部
104_1〜104_n、106_1〜106_n、205_1〜205_M
乗算器
108_1〜108_N 合成器
110 パラレル/シリアル変換部
111 逆拡散後振幅算出部
112 干渉電力推定部
113 重み生成部
114 データ復調部
115 重み係数乗算器
116 加算器
117 復号部
120、121 復調処理部
130 既知系列抽出部
131 逆変調部
132 減算部
133 2乗部
134 スロット内平均化部
135 スロット間平均化部
136 サブキャリア群間平均株
137 係数乗算部
141 相関処理部
142 パス選択部
143 第2のFFT部
144 時間・周波数方向平均化部
200 符号化部
201 データ変調部
202 パイロットシンボル多重化部
203 シリアル/パラレル変換部
204 コピー部
207 他コード多重化部
208 IFFT部
209 GI付加部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to radio signal reception demodulation processing in a mobile communication system, and more particularly to a multicarrier CDMA communication system, a demodulation processing circuit thereof, a reception device, a demodulation processing method, and a reception method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows, for example, the document “SC / DS-CDMA, MC / DS-CDMA, MC-CDMA system characteristics comparison in downlink broadband wireless packet transmission, IEICE Technical Report RCS99-130 p.63-70. 1 is a configuration diagram of a transmission device of a conventional multicarrier CDMA communication system described in “October 1999”.
10, 200 is an encoding unit, 201 is a data generation unit, 202 is a pilot symbol multiplexing unit, 203 is a serial / parallel conversion unit, 204 is a copying unit, 205 and 206 are multipliers, and 207 is other code multiplexing. , 208 is an IFFT (inverse FFT) unit, and 209 is a guard interval (GI) adding unit.
[0003]
FIG. 11 is a block diagram of a conventional multi-carrier CDMA receiving apparatus described in the above-mentioned document.
In FIG. 11, 100 is a guard interval (GI) removing unit, 101 is an FFT unit, 102 is a fading variation estimating unit, 103 is a fading variation compensating unit, 104 and 305 are multipliers, 106 and 307 are multipliers, 308 and 309 Is a synthesizer, 110 is a parallel / serial converter, 114 is a data demodulator, and 117 is a decoder.
[0004]
The operation of the transmission / reception apparatus of the conventional multicarrier CDMA communication system will be described below with reference to FIGS.
[0005]
First, in the transmission apparatus, the binary data to be transmitted is subjected to a convolutional coding process (coding rate R = 1/2) by the
[0006]
The modulated data symbol output from the
Each slot data includes a predetermined pilot symbol (data length = Np) Are added and sequentially converted into transmission slot data having the format shown in FIG.
[0007]
The transmission slot data is sequentially converted into N parallel symbol data series by the serial /
Each parallel symbol data sequence is copied by the
[0008]
Other
[0009]
On the wireless transmission path, the radio signal is reflected, diffracted, and scattered by surrounding buildings and topography, and waves (multipath waves) that have passed through multiple transmission paths arrive, and each multipath wave interferes with each other, resulting in frequency selectivity. Fading occurs. FIG. 13 is a characteristic diagram showing an example of an impulse response in a frequency selective fading transmission path. The transmission signal is influenced by transmission path characteristics and is received by the receiving apparatus as a multipath wave.
[0010]
A received signal that is affected by frequency selective fading or the like on the wireless transmission path is output as an orthogonal multi-carrier signal in which symbol data is connected by removing the guard interval by the
The FFT unit 101 performs Fourier transform processing on the orthogonal multicarrier signal and separates it into subcarrier signals (all M × N).
[0011]
The fading
First, according to the following
[Expression 1]
Where CnIs the channel estimate of the nth (n = 1, 2,..., (M × N)) subcarrier, Zn(i) represents the received signal value of the i-th pilot symbol of the n-th subcarrier in the slot shown in FIG.
[0012]
Channel estimate C obtained for each subcarriern N adjacentavgAn averaging process is performed together with the channel estimation values calculated for the number of subcarriers. Channel estimation value X after averaging of n-th subcarriernIs calculated according to Equation 2 below.
[Expression 2]
[0013]
Said averaged channel estimate XnIs input to the fading
[Equation 3]
Where Xn *Is XnMeans the complex conjugate of
[0014]
The fading fluctuation compensation value wnIs multiplied by each subcarrier signal by corresponding multipliers 104_1 to 104_n in order to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
[0015]
The subcarrier signals after fading fluctuation compensation are respectively input to the corresponding multipliers 106_1 to 106_n, and multiplied by the same code as the spreading code used in the spreading modulation processing on the transmitting apparatus side.
[0016]
The subcarrier signals that have been subjected to the code multiplication process are respectively input to the corresponding N synthesizers 308_1 to 308_N. Each combiner 308_1 to 308_N combines a plurality of code-multiplied subcarrier signals and outputs a carrier signal that has been despread. The carrier signal corresponds to each of parallel symbol data sequences (all N) in the transmission apparatus.
[0017]
All N carrier signals are converted into one serial signal by parallel / serial conversion 110, and data demodulated by data demodulator 114 to output a soft decision value. The decoding unit 117 performs a predetermined error correction process based on the soft decision value and outputs a received data sequence.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In mobile communication systems, radio waves are reflected, diffracted, and scattered by surrounding buildings and terrain, and waves (multipath waves) that have passed through a plurality of transmission paths arrive at the receiver. Therefore, interference occurs between a plurality of multipath waves, and frequency selective fading in which the amplitude and phase of the received wave fluctuate randomly occurs.
[0019]
Under a transmission path environment in which frequency selective fading occurs, it is desirable to use all the multipath fading components in the guard interval in the multicarrier receiving apparatus, perform channel estimation in the frequency domain and perform fading fluctuation compensation.
[0020]
However, since the signal level of the multipath wave within the guard interval fluctuates due to the movement of the receiving device, if attention is paid only to a specific path, the signal level of that path is buried by noise or interference from other cells on the receiving device side. May be low, and the signal level is not always effective.
In such a case, the specific path is no longer effective for improving the reception quality, and channel estimation is performed including the specific path whose signal level has decreased when performing channel estimation for each subcarrier channel. When the value is calculated, the estimation including the noise component is performed, and the channel estimation value deteriorates. As a result, there has been a problem that the received signal quality and data demodulation characteristics deteriorate.
[0021]
Further, during the despreading process, interference occurs between codes multiplexed due to fading fluctuation, and there is a problem that fading fluctuation compensation for each subcarrier signal and synthesis between subcarriers cannot be performed satisfactorily.
[0022]
In addition, when diversity reception is performed by a plurality of reception circuits, good demodulation can be performed unless appropriate weighting is performed in consideration of the signal power and interference power of the despread symbols obtained for each diversity branch. There was a problem that characteristics could not be obtained.
[0023]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A multi-carrier CDMA communication system capable of accurately performing channel estimation and fading fluctuation compensation in a frequency selective fading environment and obtaining good demodulation characteristics, and It is an object of the present invention to obtain a demodulation processing circuit, a receiving apparatus, a demodulation processing method, and a receiving method.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, the demodulation processing circuit of the multicarrier CDMA communication system according to the present invention performs a Fourier transform process on the orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA system. Fourier transform means for separating into a plurality of subcarrier signals, fading fluctuation estimation means for calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal, the channel estimation value, and a predetermined method. Fading fluctuation compensation value for calculating fading fluctuation compensation value based on interference power estimation value for each subcarrier, fading fluctuation compensation processing for each subcarrier signal, and despreading synthesis processing for fading fluctuation compensated subcarrier signal Despreading hand to output despread carrier signal And a despread amplitude calculating means for calculating an amplitude value of the despread carrier signal based on the channel estimation value for each subcarrier signal, a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, Based on the amplitude value of the despread carrier signal, interference power estimation means for calculating an interference power estimation value for each subcarrier unit, adjusting the data permutation of the despread carrier signal, and performing a predetermined demodulation process And data demodulating means for outputting a demodulated data sequence.
[0025]
In the demodulation processing circuit of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation means is based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. The MMSE fading fluctuation compensation value for combining the subcarrier signals according to the MMSE method is calculated, and the fading fluctuation compensation processing is performed on each subcarrier signal.
[0026]
In the receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, a receiving antenna that receives an orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA system, and the paragraph [0024] or [0025] A receiver for a multicarrier CDMA communication system, comprising a demodulation processing circuit.
[0027]
In the receiving apparatus of the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multi-carrier signals modulated by the multi-carrier CDMA method, and corresponding to each receiving antenna, are separately provided. Based on a plurality of demodulation processing circuits described in the above paragraph [0024] or [0025] and performing demodulation processing on orthogonal multicarrier signals and outputting demodulated data sequences, and amplitude values of the respective despread carrier signals And a combining means for calculating a weighting coefficient and weighting and combining a plurality of demodulated data sequences.
[0028]
In the receiving apparatus of the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multi-carrier signals modulated by the multi-carrier CDMA system, corresponding to each receiving antenna, and the following elements A plurality of demodulation processing circuits comprising:
(A) Fourier transform means for subjecting an orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA method to Fourier transform processing and separating it into a plurality of subcarrier signals;
(B) fading fluctuation estimating means for calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal;
(C) fading fluctuation compensation means for calculating a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value, and fading fluctuation compensation processing for each subcarrier signal;
(D) Despreading means for despreading and synthesizing the subcarrier signal that has been compensated for fading fluctuation and outputting a despread carrier signal;
(E) a demodulation processing circuit having data demodulation means for adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence;
Combining means for calculating a weighting coefficient based on the amplitude value of each despread carrier signal and weighting and combining a plurality of demodulated data sequences.
[0029]
In the receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier specific threshold value, and determines an invalid subcarrier signal. And a fading fluctuation compensation value that suppresses the invalid subcarrier signal is generated, and the invalid subcarrier signal is excluded from the despread synthesis processing target.
[0030]
In the receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means specifies the maximum channel estimation value in a predetermined subcarrier group, and determines a subcarrier specifying threshold based on the maximum value. Is determined.
[0031]
In the receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means is configured to determine a subcarrier specific threshold based on the interference power estimation value for each subcarrier. The
[0032]
In the receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation estimation means inputs the orthogonal multicarrier signal, and calculates a correlation value with a reference sequence of a pilot symbol sequence for each predetermined sample period. Correlation processing means for calculating sequentially, the correlation value of each sample is compared with a predetermined threshold for effective path detection, path detection means for specifying the effective path, and only the complex path component of the effective path is subjected to Fourier transform processing. In addition to separating into a plurality of subcarrier signals, second Fourier transforming means for performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal to calculate a channel estimation value is provided.
[0033]
In the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a transmission apparatus for transmitting a quadrature multi-carrier signal obtained by inserting a predetermined pilot symbol sequence into transmission data and modulating the multi-carrier CDMA system; The receiving apparatus according to any one of the above paragraphs [0026] to [0033].
[0034]
In the demodulation processing method of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, a Fourier transform process for separating an orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA system into a plurality of subcarrier signals by performing a Fourier transform process; , Based on a fading fluctuation estimation step of calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal, the channel estimation value, and an interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method A fading fluctuation compensation step of calculating a fading fluctuation compensation value and fading fluctuation compensation processing of each subcarrier signal, and despreading that outputs a despread carrier signal by despreading and synthesizing the subcarrier signal compensated for fading fluctuation And a step for each of the subcarrier signals. A despread amplitude calculation step of calculating an amplitude value of the despread carrier signal based on the channel estimation value, a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, and an amplitude of the despread carrier signal An interference power estimation step of calculating an interference power estimation value for each subcarrier based on the value, and adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence A data demodulation step.
[0035]
In the demodulation processing method of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation step is based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. Then, an MMSE fading fluctuation compensation value for combining the subcarrier signals according to the MMSE method is calculated, and fading fluctuation compensation processing is performed on each subcarrier signal.
[0036]
In the demodulation processing method of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation step compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier specific threshold value, and determines an invalid subcarrier. A signal is identified, a fading fluctuation compensation value that suppresses the invalid subcarrier signal is generated, and the invalid subcarrier signal is excluded from the target of the despreading synthesis process.
[0037]
In the demodulation processing method of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, in the fading fluctuation estimation step, the orthogonal multicarrier signal is input, and a correlation value with a reference sequence of a pilot symbol sequence is calculated every predetermined sample period. A correlation processing step that sequentially calculates the correlation value of each sample, a path detection step that identifies a valid path by comparing the correlation value of each sample with a predetermined threshold value for valid path detection, and a Fourier transform process on only the complex path component of the effective path. And a second Fourier transform step of calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal.
[0038]
In the receiving method of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, orthogonal multicarrier signals modulated by the multicarrier CDMA system are received by a plurality of receiving antennas, and each received signal is received in the above paragraph [0035] or A diversity reception demodulation processing step for performing demodulation processing separately by the demodulation processing method according to any one of [0038], calculating a weighting factor based on the amplitude value of each despread carrier signal, and a plurality of demodulated data A synthesis step of weighting and synthesizing the series.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of a receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to the first embodiment.
In FIG. 1, 100 is a guard interval (GI) removal unit, 101 is an FFT unit, 102 is a fading variation estimation unit, 103 is a fading variation compensation unit, and 104_1 to 104_n are fading variation compensation values output from the fading
[0040]
The receiving apparatus according to the first embodiment inputs received
[0041]
In FIG. 1, the internal configuration of only the first
[0042]
Next, the operation of the receiving apparatus according to the first embodiment will be described.
First, a transmission apparatus (see FIG. 10) having a configuration similar to that of the conventional multicarrier CDMA communication system demodulates a transmission target data sequence and wirelessly transmits the data sequence.
[0043]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a frame format of transmission data according to the first embodiment. In the multicarrier CDMA communication system according to the first embodiment, an interference power estimation known sequence (data length = N) for calculating an interference power estimation value I for each subcarrier before a data sequence to be transmitted.kw) Is inserted. The known sequence for estimating interference power is modulated by the
[0044]
A signal transmitted from the transmission device is affected by frequency selective fading on the wireless transmission path, and is received by the two reception antennas of the reception device. Of the two received signals, the first received signal (# 1) is output as an orthogonal multicarrier signal in which symbol data is connected after the guard interval is removed by the
[0045]
The FFT unit 101 performs Fourier transform processing on the orthogonal multicarrier signal and separates it into subcarrier signals (all M × N).
[0046]
Fading
[0047]
The fading
[Expression 4]
Where NuIs the number of codes multiplexed in the received signal, and a is the ratio of the signal amplitude of the pilot symbol sequence and the data symbol sequence on the transmitting device side. These values are preliminarily transmitted from the multicarrier CDMA communication system to the receiving device. It is assumed that it is notified as control information.
[0048]
The signal amplitude ratio a is equal to X when the signal powers of the pilot symbol sequence and the data symbol sequence are different.nThis is used as a coefficient to correct the amplitude of (k) to a value corresponding to the signal amplitude of the data symbol series. That is, if the signal power of the pilot symbol sequence and the data symbol sequence is the same on the transmission device side, the signal amplitude ratio a = 1.
[0049]
The MMSE fading fluctuation compensation value hnIs multiplied by each subcarrier signal by corresponding multipliers 104_1 to 104_n in order to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
[0050]
The subcarrier signals after fading fluctuation compensation are respectively input to the corresponding multipliers 106_1 to 106_n, and multiplied by the same code as the spreading code used in the spreading modulation processing on the transmitting apparatus side.
[0051]
The code-multiplied subcarrier signals are input to N combiners 108_1 to 108_N corresponding to the respective subcarrier groups. Each combiner 108_1 to 108_N combines a plurality of code-multiplied subcarrier signals and outputs a carrier signal that has been despread.
[0052]
The despread amplitude calculation unit 111 calculates an average channel estimation value X of the nth subcarrier.n(k) is input, and the nthgThe amplitude Rn of the carrier signal that has been subjected to the despreading process for the subcarrier groupgIs calculated.
[Equation 5]
Where ngIs a number identifying the subcarrier group (ng= 1, 2, ..., M).
[0053]
Next, the interference
[0054]
The process of calculating the interference power estimation value I for each subcarrier by the interference
In FIG. 3, reference numeral 130 denotes a known sequence extraction unit that receives a carrier signal subjected to despreading processing for each subcarrier group and extracts the known sequence for interference power estimation, 131 denotes a demodulation unit, 132 denotes a subtraction unit, and 133 denotes The square part 134 is a symbol data length (= N) of the known sequence for interference power estimation.kw) In-slot averaging unit that averages over a plurality of slots, 135 is an inter-slot averaging unit that averages over a plurality of slots, and 136 is a subcarrier that averages including interference power of other subcarrier groups An inter-group averaging unit 137 is a coefficient multiplier that multiplies a coefficient for calculating interference power for each subcarrier.
[0055]
The known sequence extraction unit 130 extracts the interference power estimation known sequence from one despread carrier signal. The inverse modulation unit 131 receives the extracted interference power estimation known sequence, performs inverse modulation processing corresponding to the
[0056]
The subtractor 132 calculates the amplitude value Rn of each despread carrier signal calculated by the despread amplitude calculator 111.gThen, the signal value of the known sequence for interference power estimation after the modulation component removal is subtracted to extract the noise / interference component signal.
[0057]
The square unit 133 performs a square calculation process on the noise / interference component signal to calculate an interference power value. The interference power value is calculated by the in-slot averaging unit 134 using a known sequence for estimating interference power (data length = Nkw) Is averaged. The interference power value that has been subjected to the intra-slot averaging process is averaged over a predetermined number of preset slots (for example, 4 slots) by the inter-slot averaging unit 135, and the inter-slot averaging process relates to the carrier signal of the subcarrier group. An average interference power value is calculated.
[0058]
The inter-subcarrier averaging unit 136 receives the average interference power value calculated for each carrier signal of each subcarrier group and performs an averaging process.
[0059]
Coefficient multiplying section 137 multiplies the interference power value averaged between the subcarrier groups by a coefficient considering the spreading factor of each subcarrier signal, and calculates interference power estimated value I for each subcarrier.
The interference power estimation value I is input to the fading
[0060]
On the other hand, all the N carrier signals are converted into one serial signal by the parallel / serial conversion 110 and subjected to data demodulation processing by the data demodulation unit 114 to output a soft decision value.
[0061]
The weight generator 113 calculates the amplitude Rn of the despread carrier signal.gIs multiplied by a predetermined coefficient to calculate a weighting coefficient for the diversity branch. The multiplier 115 multiplies the soft decision value output from the data demodulator 114 by the weighting coefficient and weights it.
The adder 116 adds the weighted soft decision values output from the
[0062]
As described above, in the receiving apparatus according to the first embodiment, the interference power estimation value I for each subcarrier is calculated based on the interference power estimation known sequence included in the received signal, and is calculated based on this. MMSE fading fluctuation compensation value hnSince the despreading process is performed after each subcarrier signal is compensated by the above, even if the spread code is multiplexed, the despreading process can be ideally performed based on the MMSE method. The reception quality characteristic of the CDMA communication system can be improved.
[0063]
In the first embodiment, the received signals input from the two receiving antennas are separately demodulated by the two
Furthermore, even if the configuration includes three or more receiving antennas and a demodulation processing unit and performs diversity reception with three or more branches, it is naturally possible to obtain the same effect as in the first embodiment. .
[0064]
The fading fluctuation compensation value h by the fading
[0065]
Further, the weight generation unit 113 calculates the amplitude Rn of the carrier signal that has been subjected to the despreading process.gIs multiplied by a predetermined coefficient to calculate the weight coefficient of the soft decision value for the diversity branch. However, this is not limited to such a method. For example, the despread carrier signal Amplitude RngA weighting factor may be calculated by multiplying the square value of by a predetermined coefficient, or another method for calculating an appropriate weighting factor for weighted synthesis of the soft decision values of each cyber branch may be applied.
[0066]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, each subcarrier signal has an MMSE fading fluctuation compensation value h.nHowever, in the second embodiment, the reception quality characteristic is improved by excluding the subcarrier signal whose reception signal power is significantly reduced from the synthesis processing target at the time of despreading. .
The receiving apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in the sub-carrier signal despreading process, and the other processes are the same. Compensation value hnCalculation processing and subcarrier signal despreading processing are described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0067]
FIG. 4 shows the MMSE fading fluctuation compensation value h of the fading
FIG. 8A shows a multicarrier signal when there is no influence of frequency selective fading, and FIG. 8B shows a multicarrier signal when it is affected by frequency selective fading.
[0068]
When affected by frequency selective fading, the received signal power of each subcarrier signal differs in magnitude, and the signal power greatly decreases depending on the subcarrier signal. For example, in the subcarrier signal specified by hatching in FIG. 8 (b), the received signal power is expected to be significantly reduced and become a level lower than the noise power and interference power. In this way, if a subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced is used for the synthesis process at the time of despreading, it causes a deterioration in demodulation characteristics.
[0069]
Therefore, fading
[0070]
First, the fading
[0071]
The fading
Thng= P (max)ng-d ... Formula 6
It is assumed that the power margin d is set in advance to an appropriate value for specifying an invalid subcarrier signal that causes demodulation characteristic deterioration based on preliminary experiments and computer simulation.
[0072]
The fading
[0073]
Also, the averaged channel estimate XnIs the subcarrier specific threshold ThngMMSE fading fluctuation compensation value h related to the subcarrier signal is identified.nIs set to zero, and information n (= 1, 2,..., M × N) for specifying the specified subcarrier signal is output.
[0074]
MMSE fading fluctuation compensation value hnIs multiplied by each subcarrier signal by corresponding multipliers 104_1 to 104_n in order to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
Multipliers 106_1 to 106_n multiply the subcarrier signal after fading fluctuation compensation by a spreading code. Each combiner 108_1 to 108_N receives a subcarrier signal belonging to a corresponding subcarrier group, performs a combining process, and outputs a carrier signal that has been despread.
At this time, the specified invalid subcarrier signal has an MMSE fading fluctuation compensation value h of zero magnitude.nIs excluded from the object of the synthesis process.
[0075]
(Re-examine whether this paragraph is necessary.)
Also, the interference
[0076]
As described above, in the receiving apparatus according to the second embodiment, subcarrier signals whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency selective fading are excluded from the targets of synthesis processing during despreading. The reception quality characteristics of a multi-carrier CDMA communication system can be improved under a transmission fading channel environment.
[0077]
In the second embodiment, fading
[0078]
In the second embodiment, the subcarrier specific threshold Th is separately provided for each subchannel group.ngIneffective subcarrier signals were identified, but subcarrier identification threshold Th was calculated based on multiple subchannel groups, or one subcarrier identification threshold Th was calculated based on all subchannel groups. In such a case, an invalid subcarrier signal may be specified.
[0079]
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the fading fluctuation compensator is the maximum estimated value P (max) of each subcarrier signal.ngAnd the subcarrier specific threshold Th based on the power margin dngIn the receiving apparatus of the third embodiment, the fading fluctuation compensation unit is based on the interference power estimation value I for each subcarrier calculated by the interference power estimation unit. A subcarrier specifying threshold Th is calculated, and an invalid subcarrier signal is specified.
The second embodiment and the third embodiment are different in the method for calculating the subcarrier specific threshold Th, and the other signal processing is the same, and therefore the method for calculating the subcarrier specific threshold Th will be described below. Explanation will be given, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0080]
FIG. 5 shows the MMSE fading fluctuation compensation value h of the fading
When affected by frequency selective fading, the received signal power of each subcarrier signal differs in magnitude, and the signal power greatly decreases depending on the subcarrier signal. For example, in the subcarrier signal specified by hatching in FIG. 5B, it is expected that the received signal power is significantly reduced and is at a level smaller than the noise power and the interference power.
[0081]
Therefore, the fading
Here, it is assumed that an appropriate value is set in advance for the coefficient β in order to identify an invalid subcarrier signal that causes deterioration of demodulation characteristics based on preliminary experiments and computer simulation.
[0082]
The fading
[0083]
Also, the averaged channel estimate XnIdentifies a subcarrier signal that is smaller than a subcarrier identification threshold Th, and an MMSE fading fluctuation compensation value h for the subcarrier signal.nIs set to zero, and information n (= 1, 2,..., M × N) for specifying the specified subcarrier signal is output.
[0084]
As described above, in the receiving apparatus according to the third embodiment, subcarrier signals whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency selective fading are excluded from the targets of the synthesis process during despreading. The reception quality characteristics of a multi-carrier CDMA communication system can be improved under a transmission fading channel environment.
[0085]
In the first embodiment, the fading fluctuation estimator uses the averaged channel estimation value X of each subcarrier based on each subcarrier signal output from the FFT unit.nHowever, the fading fluctuation estimation unit of the fourth embodiment uses the average channel estimation value X of each subcarrier based on the pilot symbol sequence signal included in the orthogonal multicarrier signal after removal of the guard interval.nIs calculated.
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the channel estimation value X after averaging in the fading fluctuation estimation unit is as follows.nSince the calculation method is different and the other processes are the same, the channel estimation value X after averaging in the fading fluctuation estimation unit will be described below.nOnly the calculation method will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0086]
FIG. 6 is a configuration diagram of the receiving apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 6, reference numeral 140 denotes a channel estimation value X of each subcarrier signal based on the orthogonal multicarrier signal before Fourier transform processing.nIs a fading fluctuation estimator.
[0087]
FIG. 7 is a configuration diagram of the fading fluctuation estimation unit 140. In FIG. 7, 141 is a correlation processing unit that calculates a correlation value between the orthogonal multipath signal and the pilot symbol sequence signal, 142 is a path detection unit that detects an effective path based on the correlation value, and 143 is a signal of the effective path. An FFT unit for separating the component into a plurality of subcarrier signals by performing Fourier transform processing, and 144 is an averaged channel estimation value X for each subcarrier signal.nThis is a time / frequency direction averaging unit for calculating.
[0088]
The operation of the receiving apparatus according to the fourth embodiment configured as described above will be described.
First, pilot symbol multiplexing section 202 of the transmission apparatus (see FIG. 10 described above), for example, as shown in FIG. 8, has a noise-like signal characteristic and a pilot having a signal waveform excellent in time direction correlation characteristic. A symbol sequence signal is generated and inserted into a transmission frame.
[0089]
On the other hand, fading fluctuation estimation section 140 in the receiving apparatus inputs an orthogonal multicarrier signal after removal of the guard interval.
In the fading fluctuation estimation unit 140, the correlation processing unit 141 stores a reference signal imitating an orthogonal multicarrier signal of the pilot symbol sequence signal in advance. The correlation processing unit 141 sequentially calculates a correlation value between the orthogonal multicarrier signal and the reference signal.
[0090]
Next, the
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the correlation power value calculated by the
[0091]
The impulse response of the transmission path includes a noise component and an interference component. Therefore, in order to avoid the influence of noise components and interference components added on the transmission path and perform channel estimation by extracting only effective paths, the
Here, the coefficient γ is set in advance to an appropriate value for specifying an effective path based on preliminary experiments and computer simulation.
[0092]
The
[0093]
In this way, by specifying a correlation power value larger than the effective path detection threshold Thp as an effective path, even if the influence of noise and interference components varies with time, the effective path detection threshold By giving a margin to Thp, the influence of interference components and noise components can be effectively reduced.
[0094]
The
[0095]
Next, time / frequency direction averaging section 144 averages the pilot symbol sections in each slot after in-phase addition, and calculates channel estimation value C of each subcarrier.nIs obtained by the above-described
[0096]
As described above, in the receiving apparatus according to the fourth embodiment, the signal power that identifies the effective path based on the correlation power value between the orthogonal multipath signal and the reference signal of the pilot symbol sequence signal and is buried in the noise / interference component. Channel estimated value X after averaging for each subcarriernTherefore, the estimation accuracy of each subchannel can be improved without the influence of the invalid path, and the reception quality characteristic of the multicarrier CDMA communication system can be improved.
[0097]
In the fourth embodiment, the
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the interference power estimation value for each subcarrier unit is calculated based on the interference power estimation known sequence included in the received signal, and the fading fluctuation compensation value calculated based on this is calculated. Since the despreading process is performed after each subcarrier signal is compensated, the demodulation characteristic of the multicarrier CDMA communication system can be improved.
[0099]
According to the next invention, the despreading process is ideally performed based on the MMSE method in order to calculate the MMSE fading fluctuation compensation value based on the interference power estimation value and to compensate each subcarrier signal. Therefore, it is possible to improve the demodulation characteristics of the multi-carrier CDMA communication system.
[0100]
According to the next invention, a weighting factor is calculated based on the amplitude value of each despread carrier signal calculated for each diversity branch, and a received data sequence is reproduced by weighting and synthesizing a plurality of demodulated data sequences. With this configuration, the demodulation characteristics of the multicarrier CDMA communication system can be improved.
[0101]
Further, according to the next invention, the subcarrier signal whose received signal power is greatly reduced due to the influence of frequency selective fading is excluded from the synthesis processing target at the time of despreading. Below, there is an effect that the demodulation characteristic of the multi-carrier CDMA communication system can be improved.
[0102]
Further, according to the next invention, the subcarrier signal whose received signal power is greatly reduced due to the influence of frequency selective fading is excluded from the synthesis processing target at the time of despreading. Below, there is an effect that the demodulation characteristic of the multi-carrier CDMA communication system can be improved.
[0103]
According to the next invention, an effective path is specified based on the correlation power value between the orthogonal multipath signal and the reference signal of the pilot symbol sequence signal, and an invalid path with a small signal power that is buried in a noise / interference component is excluded. Since the channel estimation value is calculated for each subcarrier, it is possible to improve the estimation accuracy of each subchannel by eliminating the influence of the invalid path and to improve the demodulation characteristics of the multicarrier CDMA communication system. It has the effect of being able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a receiving apparatus of a multicarrier CDMA communication system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a slot format example of transmission slot data according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an interference power estimation unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an MMSE fading fluctuation compensation value h of a fading fluctuation compensation unit according to Embodiment 2 of the present invention;nIt is explanatory drawing which showed the production | generation method.
FIG. 5 is a MMSE fading fluctuation compensation value h of a fading fluctuation compensation unit according to Embodiment 3 of the present invention;nIt is explanatory drawing which showed the production | generation method.
FIG. 6 is a configuration diagram of a receiving apparatus of a multicarrier CDMA communication system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a fading fluctuation estimation unit according to
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a pilot symbol sequence signal according to
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a correlation power value calculated by a path detection unit according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a transmission device of a conventional multicarrier CDMA communication system.
FIG. 11 is a configuration diagram of a receiving apparatus of a conventional multicarrier CDMA communication system.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a slot format example of transmission slot data.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing an example of an impulse response in a frequency selective fading transmission line.
[Explanation of symbols]
100 GI removal unit
101 FFT section
102, 140 Fading fluctuation estimation unit
103 Fading fluctuation compensation unit
104_1-104_n, 106_1-106_n, 205_1-205_M
Multiplier
108_1-108_N combiner
110 Parallel / serial converter
111 Despread amplitude calculation unit
112 Interference power estimation unit
113 Weight generator
114 Data demodulator
115 Weight coefficient multiplier
116 adder
117 Decryption unit
120, 121 demodulation processing unit
130 Known Series Extraction Unit
131 Inverse modulation section
132 Subtraction unit
133 square part
134 In-slot averaging unit
135 Slot average unit
136 Average stock among subcarrier groups
137 Coefficient multiplier
141 Correlation processing unit
142 Path selector
143 Second FFT unit
144 Time / frequency direction averaging unit
200 Coding unit
201 Data modulator
202 Pilot symbol multiplexer
203 Serial / parallel converter
204 copies
207 Other code multiplexing unit
208 IFFT section
209 GI addition part
Claims (15)
前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段と、
前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段と、
前記フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段と、
前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出手段と、
前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定手段と、
前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを備えたことを特徴とする、マルチキャリアCDMA通信システムの復調処理回路。Fourier transform means for performing Fourier transform processing on the orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA method and separating it into a plurality of subcarrier signals;
Fading fluctuation estimation means for calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal;
Fading fluctuation compensation means for calculating a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value and an interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method, and fading fluctuation compensation processing for each subcarrier signal;
Despreading means for outputting a despread carrier signal by despreading synthesis processing a subcarrier signal of the fading fluctuation compensated,
Despread amplitude calculation means for calculating the amplitude value of the despread carrier signal based on the channel estimation value for each subcarrier signal;
Interference power estimation means for calculating an interference power estimation value for each subcarrier based on a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal and an amplitude value of the despread carrier signal;
A demodulation processing circuit for a multicarrier CDMA communication system, comprising: data demodulation means for adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing predetermined demodulation processing, and outputting a demodulated data sequence.
請求項1又は2に記載の復調処理回路を備えたことを特徴とするマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置。A receiving antenna for receiving an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA system;
A receiving apparatus for a multi-carrier CDMA communication system, comprising the demodulation processing circuit according to claim 1.
各受信アンテナに対応し、それぞれ別個に直交マルチキャリア信号の復調処理を行って前記復調データ系列を出力する、請求項1又は2に記載された、複数の復調処理回路と、
前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の前記復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置。A plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multicarrier signals modulated by the multicarrier CDMA system;
A plurality of demodulation processing circuits according to claim 1 or 2, each corresponding to each receiving antenna, separately demodulating orthogonal multicarrier signals and outputting the demodulated data series;
A receiving apparatus for a multicarrier CDMA communication system, comprising: combining means for calculating a weighting factor based on an amplitude value of each despread carrier signal and weighting and combining the plurality of demodulated data sequences.
各受信アンテナに対応し、以下の(a)〜(e)の要素から構成される複数の復調処理回路と、
(a)マルチキャリアCDMA方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換手段、
(b)前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段、
(c)前記チャネル推定値に基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段、
(d)前記フェージング変動補償済みの各サブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段、
(e)前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを有する復調処理回路、
前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の前記復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリアCDMA通信システムの受信装置。A plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multicarrier signals modulated by the multicarrier CDMA system;
Corresponding to each receiving antenna, a plurality of demodulation processing circuits composed of the following elements (a) to (e) ;
(A) Fourier transform means for subjecting an orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA method to Fourier transform processing and separating it into a plurality of subcarrier signals;
(B) fading fluctuation estimating means for calculating a channel estimation value by performing fading fluctuation estimation for each subcarrier signal;
(C) calculating a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value, wherein the fading variation compensation hand stage each subcarrier signal fading fluctuation compensation process,
; (D) the fading variation compensated despreading means for outputting a despread carrier signal by despreading synthesis processing each subcarrier signal,
(E) the inverse adjusts the data permutation of spread already carrier signal, demodulation circuit and a data demodulation means for outputting the demodulated data stream by performing predetermined demodulation processing,
A receiving apparatus for a multicarrier CDMA communication system, comprising: combining means for calculating a weighting factor based on an amplitude value of each despread carrier signal and weighting and combining the plurality of demodulated data sequences.
前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理手段と、
各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出手段と、
前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第2のフーリエ変換手段とを備える構成とされたことを特徴とする、請求項1〜5の何れかに記載のマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理回路若しくは受信装置。The fading fluctuation estimation means includes
Correlation processing means for inputting the orthogonal multicarrier signal and sequentially calculating a correlation value with a reference sequence of a pilot symbol sequence for each predetermined sample period;
A path detection means for comparing the correlation value of each sample with a predetermined threshold for effective path detection to identify an effective path;
A second Fourier transform means for performing a Fourier transform process on only the complex path component of the effective path and separating it into a plurality of subcarrier signals, and performing a fading fluctuation estimation for each subcarrier signal to calculate a channel estimation value; The demodulation processing circuit or receiving apparatus of the multicarrier CDMA communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the demodulation processing circuit or the receiving apparatus is provided.
請求項3〜9の何れかに記載の受信装置とを備えたことを特徴とする、マルチキャリアCDMA通信システム。A transmission device that inserts a predetermined pilot symbol sequence into transmission data and transmits an orthogonal multicarrier signal obtained by modulation processing in a multicarrier CDMA system;
Characterized by comprising a receiving device according to any one of claims 3-9, multicarrier CDMA communication system.
前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定工程と、
前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償工程と、
前記フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散工程と、
前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出工程と、
前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定工程と、
前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調工程とを備えたことを特徴とする、マルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法。A Fourier transform process in which an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA system is Fourier transformed to separate it into a plurality of subcarrier signals;
A fading fluctuation estimation step of performing a fading fluctuation estimation for each subcarrier signal to calculate a channel estimation value;
A fading fluctuation compensation step of calculating a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value and an interference power estimation value of each subcarrier unit calculated by a predetermined method, and fading fluctuation compensation processing of each subcarrier signal;
A despreading step of despreading and synthesizing the fading variation compensated subcarrier signal to output a despread carrier signal;
A despread amplitude calculation step of calculating the amplitude value of the despread carrier signal based on the channel estimation value for each subcarrier signal;
An interference power estimation step of calculating an interference power estimation value for each subcarrier based on a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal and an amplitude value of the despread carrier signal;
A demodulation method for a multicarrier CDMA communication system, comprising: a data demodulation step of adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence.
前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理工程と、
各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出工程と、
前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第2のフーリエ変換工程とを備えることを特徴とする、請求項11に記載のマルチキャリアCDMA通信システムの復調処理方法。The fading fluctuation estimation step includes
A correlation processing step of inputting the orthogonal multicarrier signal and sequentially calculating a correlation value with a reference sequence of a pilot symbol sequence every predetermined sample period;
A path detection step for comparing the correlation value of each sample with a predetermined threshold for effective path detection to identify an effective path;
A Fourier transform process for only the complex path component of the effective path to separate it into a plurality of subcarrier signals, and a second Fourier transform step of performing a fading fluctuation estimation for each subcarrier signal to calculate a channel estimation value; The demodulation processing method of the multicarrier CDMA communication system according to claim 11 , further comprising:
前記ダイバーシチ受信復調処理工程で出力された各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、前記ダイバーシチ受信復調処理工程で出力された複数の復調データ系列を重み付け合成する合成工程とを備えたことを特徴とするマルチキャリアCDMA通信システムの受信方法。A diversity reception in which orthogonal multicarrier signals modulated by a multicarrier CDMA method are received by a plurality of receiving antennas, and each received signal is separately demodulated by the demodulation processing method according to claim 11. Demodulation processing step;
A synthesizing step of calculating a weighting factor based on the amplitude value of each despread carrier signal outputted by the diversity reception demodulation processing step, weighted combining a plurality of demodulated data sequence outputted by the diversity reception demodulation processing step A reception method for a multi-carrier CDMA communication system.
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