JP4501071B2 - Single carrier block transmission receiver and reception method - Google Patents

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Description

本発明は、シングルキャリアブロック伝送方式(Single carrier block transmission, SCBT)に関するものである。   The present invention relates to a single carrier block transmission (SCBT).

シングルキャリアブロック伝送方式は、送信信号として、複数の情報シンボルから構成された信号ブロックを送信し、受信側でこのブロック単位で等化や復調の処理を行うブロック伝送方式において、特に、送信ブロックにガード区間(guard interval, GI)を付加し、受信側で離散周波数領域等化を行う伝送方式である。
伝送される信号は、単一搬送波(シングルキャリア)を変調した帯域信号である。この点で、各ブロックごとに複数のサブキャリアを用いて伝送するOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式と異なる。
The single carrier block transmission scheme is a block transmission scheme in which a signal block composed of a plurality of information symbols is transmitted as a transmission signal, and equalization or demodulation processing is performed in block units on the reception side. This is a transmission method in which a guard interval (GI) is added and discrete frequency domain equalization is performed on the receiving side.
The signal to be transmitted is a band signal obtained by modulating a single carrier. This is different from the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) scheme in which transmission is performed using a plurality of subcarriers for each block.

シングルキャリアブロック伝送方式は、受信側で離散フーリエ変換を用いることにより効果的な周波数領域等化を実施できる。
周波数領域等化を行う場合の等化器ウェイトは、対角行列Γで表すことができる。対角行列Γの対角成分を{γ1,...,γM}で表す。ここでMは、離散周波数の数、すなわちFFTサイズを表す。
The single carrier block transmission method can perform effective frequency domain equalization by using discrete Fourier transform on the receiving side.
The equalizer weight when performing frequency domain equalization can be represented by a diagonal matrix Γ. The diagonal components of the diagonal matrix Γ are represented by {γ 1 ,. . . , Γ M }. Here, M represents the number of discrete frequencies, that is, the FFT size.

従来の等化器ウェイトには、ゼロフォーシング(ZF; zero forcing)基準のウェイトと、最小2乗誤差基準(Minimum Mean-Square-Error, MMSE)のウェイトとがある。
ZF等化器ウェイトは、
γi =1/λi (i=1,...,M)
で表される。ここでλiは、伝送路の周波数伝達関数である。
Conventional equalizer weights include zero-forcing (ZF) -based weights and minimum-mean-square-error (MMSE) weights.
The ZF equalizer weight is
γ i = 1 / λ i (i = 1, ..., M)
It is represented by Here, λ i is a frequency transfer function of the transmission line.

MMSE等化器ウェイトは、
γi=λ* i/(|λi 2|+σn 2/σs 2) (i=1,...,M)
で表される。ここでσnは雑音の分散、σsは信号の分散、*は複素共役を表す。
MMSE等化器は、受信機のBER(ビット誤り率)特性は優れているものの、雑音分散若しくはCNRを推定する手段が必要となる。分散値の推定は、多数のサンプルがないと精度が得られない。したがって、無線伝送などの伝送路特性が時間的に変化する場合、回路実現が困難である。
米国特許公開第2004/0076239 A1号公報 K. Hayashi and S. Hara, “A New Spatio-Temporal Equalization Method Based on Estimated Channel Response,” IEEE Transactoins on Vehicular Technology, Vol. 50, No.5, p.1250-1259, 2001. 横山光雄「スペクトラム拡散通信システム」科学技術出版社 p.393, 6.3 PN系列 J. Cioffi and J. A. C. Bingham, ”A Data-Drien Multitone Echo Canceller,” IEEE Transactions on Communications, Vol.42, No.10, p.2853-2869, 1994. 林和則「変復調と等化方式の基礎(Fundamentals of Modulation/Demodulation and Equalization Technologies)」Proc. MWE2004, pp.523-532, 2004
The MMSE equalizer weight is
γ i = λ * i / (| λ i 2 | + σ n 2 / σ s 2 ) (i = 1, ..., M)
It is represented by Here, σ n represents noise variance, σ s represents signal variance, and * represents complex conjugate.
Although the MMSE equalizer has excellent BER (bit error rate) characteristics of the receiver, a means for estimating noise variance or CNR is required. The estimation of the variance value cannot be obtained without a large number of samples. Therefore, when transmission path characteristics such as wireless transmission change with time, it is difficult to realize a circuit.
US Patent Publication No. 2004/0076239 A1 K. Hayashi and S. Hara, “A New Spatio-Temporal Equalization Method Based on Estimated Channel Response,” IEEE Transactoins on Vehicular Technology, Vol. 50, No.5, p.1250-1259, 2001. Mitsuo Yokoyama "Spread Spectrum Communication System" Science and Technology Publishers p.393, 6.3 PN series J. Cioffi and JAC Bingham, “A Data-Drien Multitone Echo Canceller,” IEEE Transactions on Communications, Vol.42, No.10, p.2853-2869, 1994. Kazunori Hayashi “Fundamentals of Modulation / Demodulation and Equalization Technologies” Proc. MWE2004, pp.523-532, 2004

前記ZF等化器は、回路構成が簡単であるが、雑音増強(Noise Enhancement) の問題がある。
雑音増強とは、ある周波数で伝送路の伝達関数λiが0,又は0に近い値をとった場合、その周波数におけるウェイトγiは非常に大きな値をとり、雑音が増幅されてしまうという現象である。この結果、受信機では受信信号を正確に復元できなくなり、BER特性が悪くなる。
The ZF equalizer has a simple circuit configuration, but has a problem of noise enhancement.
Noise enhancement is a phenomenon in which when the transfer function λ i of the transmission line takes a value of 0 or a value close to 0 at a certain frequency, the weight γ i at that frequency takes a very large value and the noise is amplified. It is. As a result, the receiver cannot accurately restore the received signal, and the BER characteristics are deteriorated.

そこで本発明の目的は、回路構成の簡単なZF等化器を採用し、かつ、雑音増強の発生しにくいシングルキャリアブロック伝送用受信機及び受信方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a single carrier block transmission receiver and reception method that employs a ZF equalizer with a simple circuit configuration and is less likely to cause noise enhancement.

本発明のシングルキャリアブロック伝送用受信機は、受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換された信号に対して、周波数領域等化を行う等化部と、等化された信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部とを備え、前記等化部は、前記フーリエ変換された各信号に対して、伝送路の周波数伝達関数を用いてゼロフォーシング(ZF; zero forcing)基準で重み付けを行う重み付け処理部と、前記重み付け処理部から出力される信号の振幅としきい値とを比較し、しきい値以上である場合に、信号の振幅抑制を行う振幅抑制部とを有するものである。 A receiver for single carrier block transmission according to the present invention includes a Fourier transform unit that performs Fourier transform on a received signal, an equalization unit that performs frequency domain equalization on the Fourier transformed signal, and an equalized signal. An inverse Fourier transform unit that performs an inverse Fourier transform, and the equalization unit weights each Fourier-transformed signal using a zero-forcing (ZF) standard using a frequency transfer function of a transmission path. A weighting processing unit to be performed, and an amplitude suppression unit that compares the amplitude of the signal output from the weighting processing unit with a threshold and suppresses the amplitude of the signal when the threshold is equal to or greater than the threshold .

この構成のように、ゼロフォーシング(ZF; zero forcing)基準で重み付けを行うとともに、振幅抑制を行うことによって、伝送路の周波数伝達関数λiが0,又は0に近い値をとり、その周波数におけるウェイトγiが大きくなった場合でも信号の振幅が抑えられるので、雑音が増幅されてしまうという問題がなくなる。従って、受信信号を正確に復元でき、BER特性の悪化を免れることができる。 As in this configuration, weighting is performed on the basis of zero forcing (ZF) and amplitude suppression, so that the frequency transfer function λ i of the transmission line takes 0 or a value close to 0, and at that frequency. Since the amplitude of the signal can be suppressed even when the weight γ i is increased, the problem of noise amplification is eliminated. Therefore, the received signal can be accurately restored and the deterioration of the BER characteristic can be avoided.

本発明の受信方法は、前述したシングルキャリアブロック伝送用受信機の発明と実質同一の発明に係る受信方法である。The receiving method of the present invention is a receiving method according to the invention which is substantially the same as the invention of the receiver for single carrier block transmission described above.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、シングルキャリアブロック伝送方式(Single carrier block transmission, 以下SCBT方式という)のブロック図である。この伝送方式は、送信機側、伝送路及び受信機側を含む。
まず、送信機側における処理を数式化して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a single carrier block transmission scheme (hereinafter referred to as an SCBT scheme). This transmission method includes a transmitter side, a transmission line, and a receiver side.
First, the processing on the transmitter side will be described in mathematical form.

送信信号シンボルs(n)をM個ごとにブロック化する。nは離散時間である。
s(n) = [s1(n), s1(n), ... , sM(n)]T
このブロック化された送信信号s(n)の各ブロックにパイロット (Pilot)信号を挿入する。
例えば、特許文献1のFig.3では、CPとデータの間にPilot信号を挿入する例が示されている。非特許文献1の Fig.3では、データチャネルに抑圧されたパイロットチャネルを重畳する例が示されている。この文献では、パイロットチャネルで伝送する信号としてPN系列を使っている。
The transmission signal symbol s (n) is blocked every M. n is a discrete time.
s (n) = [s 1 (n), s 1 (n), ..., s M (n)] T
A pilot signal is inserted into each block of the transmission signal s (n) that has been blocked.
For example, FIG. 3 of Patent Document 1 shows an example in which a Pilot signal is inserted between CP and data. In FIG. 3 of Non-Patent Document 1, an example of superimposing a suppressed pilot channel on a data channel is shown. In this document, a PN sequence is used as a signal transmitted through a pilot channel.

本実施形態のシングルキャリアブロック伝送にもこの方法を適用する。
次に、ブロックの最後の部分を先頭にコピーしたサイクリックプレフィックス (Cyclic Prefix;CP) を付加する。
次にプリアンブル(Preamble)を生成する。プリアンブルには、例えば、PN (Psuedorandom Noise) 信号系列、チャープ (chirp) 信号などが考えられる。ここで、PN信号の詳細は非特許文献2を参照。チャープ信号は「周波数が連続的に増加又は減少する信号」であり、非特許文献3, p.2866に生成法が解説されている。
This method is also applied to the single carrier block transmission of this embodiment.
Next, a cyclic prefix (CP) copied from the last part of the block at the head is added.
Next, a preamble (Preamble) is generated. Examples of the preamble include a PN (Psuedorandom Noise) signal series and a chirp signal. Here, see Non-Patent Document 2 for details of the PN signal. The chirp signal is “a signal whose frequency continuously increases or decreases”, and its generation method is described in Non-Patent Document 3, p.2866.

このようにして生成されたプリアンブルをブロックに付加する。このように付加されたプリアンブルとブロックを「フレーム」という。
図2に、フレーム構成の具体例を示す。なお、図2では、複数のブロックに1つのプリアンブルが付いて、1フレームとなっているが、1つのブロックに1つのプリアンブルを付けて1フレームとしてもよい。
The preamble generated in this way is added to the block. The preamble and block added in this way are called “frame”.
FIG. 2 shows a specific example of the frame configuration. In FIG. 2, one preamble is attached to a plurality of blocks to form one frame. However, one preamble may be attached to one block to form one frame.

このフレームを、無線周波数に変調して、伝送路に送信する。
次に、受信機側における処理を説明する。
図3は、受信処理の流れ(概要)を示すフローチャートである。
受信信号をA/D変換し、フレームの先頭を検出する(ステップS1)。次にフレームからブロック(プリアンブルを含む)を切り出す(ステップS2)。
This frame is modulated to a radio frequency and transmitted to the transmission path.
Next, processing on the receiver side will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the flow (outline) of reception processing.
The received signal is A / D converted to detect the beginning of the frame (step S1). Next, a block (including a preamble) is cut out from the frame (step S2).

切り出したブロックがデータブロックかプリアンブルかを判定し(ステップS3)、プリアンブルである場合、プリアンブル信号に対して離散フーリエ変換を行う(ステップS5)。この離散フーリエ変換で得られた信号に基づいて、伝送路の周波数伝達関数λi (i=1,...,M)を推定する(ステップS6)。
一方、データブロックである場合、ブロックからデータ部を抽出し、データからサイクリックプレフィックスCPを除去する(ステップS8)。
It is determined whether the extracted block is a data block or a preamble (step S3). If it is a preamble, a discrete Fourier transform is performed on the preamble signal (step S5). Based on the signal obtained by the discrete Fourier transform, the frequency transfer function λ i (i = 1,..., M) of the transmission path is estimated (step S6).
On the other hand, if it is a data block, the data part is extracted from the block, and the cyclic prefix CP is removed from the data (step S8).

次に、データからパイロット信号を抽出する(ステップS9)。このパイロット信号に対して離散フーリエ変換し(ステップS10)、この離散フーリエ変換の結果を用いて、前記周波数伝達関数λiを更新する(ステップS7)。これは、プリアンブル受信時に伝送路の周波数伝達関数を推定した後でも、伝送路が変化することを予想したものである。
次に、サイクリックプレフィックス除去後の受信信号ブロックを離散フーリエ変換する(ステップS11)。
Next, a pilot signal is extracted from the data (step S9). The pilot signal is subjected to discrete Fourier transform (step S10), and the frequency transfer function λ i is updated using the result of the discrete Fourier transform (step S7). This is because the transmission path is expected to change even after estimating the frequency transfer function of the transmission path when receiving the preamble.
Next, the received signal block after cyclic prefix removal is subjected to discrete Fourier transform (step S11).

そして、前記周波数伝達関数(更新された場合はその更新後の周波数伝達関数)に基づいて周波数領域等化処理を行う(ステップS12)。周波数領域等化は、変換領域で周波数成分ごとにウェイトΓを乗算し、離散逆フーリエ変換によって再び時間領域の信号に戻す処理である。この詳細な内容は後述する。
最後に等化後の信号に対して、離散逆フーリエ変換を行って(ステップS13)、時間関数に変換する。そしてこの時間信号を判定する(ステップS14)。
Then, a frequency domain equalization process is performed based on the frequency transfer function (if updated, the updated frequency transfer function) (step S12). Frequency domain equalization is a process of multiplying a weight Γ for each frequency component in the transform domain and returning the signal to the time domain signal again by discrete inverse Fourier transform. Details of this will be described later.
Finally, discrete inverse Fourier transform is performed on the equalized signal (step S13) to convert it into a time function. Then, this time signal is determined (step S14).

以上に説明した受信処理の内容を、数式を用いて詳しく説明する。
サイクリックプレフィックス長をLCPとすると、 サイクリックプレフィック
スが付加された送信信号ブロックse(n)は次のようになる。
The contents of the reception process described above will be described in detail using mathematical expressions.
Assuming that the cyclic prefix length is LCP , the transmission signal block s e (n) to which the cyclic prefix is added is as follows.

Figure 0004501071
Figure 0004501071

ただし、 However,

Figure 0004501071
Figure 0004501071

行列サイズ:(M+LCP)×M
であり、0LCPx(M-LCP)はLCP×(M−LCP)の零行列を、ILCPはLCP×LCPの単位行列をそれぞれ表す。
伝送路のインパルス応答を{h0, h1, ... ,hLh}、受信機雑音をn(n)=[n1(n),...,nM(n)}Tとすると受信信号ブロックは、
Matrix size: (M + L CP ) × M
In and, 0 LCPx (M-LCP) is the zero matrix of L CP × (M-L CP ), I LCP represents respectively a unit matrix of L CP × L CP.
If the impulse response of the transmission line is {h 0 , h 1 , ..., h Lh } and the receiver noise is n (n) = [n 1 (n), ..., n M (n)} T Receive signal block

Figure 0004501071
Figure 0004501071

で表される。ただし、伝送路のインパルス応答との畳み込みを表す行列Hは、以下のようになる。 It is represented by However, the matrix H representing the convolution with the impulse response of the transmission path is as follows.

Figure 0004501071
Figure 0004501071

Hの行列サイズは(M+LCP)×2(M+LCP)である。
さらにHを(M+LCP)×(M+LCP)の部分行列
The matrix size of H is (M + L CP ) × 2 (M + L CP ).
Furthermore, H is a submatrix of (M + L CP ) × (M + L CP )

Figure 0004501071
Figure 0004501071

に分解すると、受信信号ブロックは The received signal block is

Figure 0004501071
Figure 0004501071

行列サイズ:(M+LCP)×1
と書ける。ここで右辺第1項は(n−1)番目の送信信号ブロックからの信号成分であり、ブロック間干渉(Inter-Block Interference, IBI)の成分を表している。
受信側ではサイクリックプレフィックスを除去する(ステップS8)。数式で表すと以下のようになる。
Matrix size: (M + L CP ) × 1
Can be written. Here, the first term on the right side is a signal component from the (n−1) -th transmission signal block, and represents a component of inter-block interference (IBI).
On the receiving side, the cyclic prefix is removed (step S8). This is expressed as follows:

Figure 0004501071
Figure 0004501071

行列サイズはM×1である。ただし、 The matrix size is M × 1. However,

Figure 0004501071
Figure 0004501071

である。このときLCP≧Lhであれば,送信信号に関わらずRCP1=0MxMなので、 It is. If L CP ≧ L h at this time, R CP H 1 = 0 MxM regardless of the transmission signal,

Figure 0004501071
Figure 0004501071

となる。さて、この式のRCP0CPを展開すると以下のようになる。
It becomes. Now, when R CP H 0 T CP of this equation is expanded, it becomes as follows.

Figure 0004501071
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このような構造をもつ行列は巡回行列(Circulant Matrix) と呼ばれ、離散フーリエ変換(DFT : Discrete Fourier Transform)行列によってユニタリ相似変換が可能である。詳細は非特許文献4を参照。
巡回行列の性質を用いると、
A matrix having such a structure is called a circulant matrix (Circulant Matrix), and unitary similarity transformation is possible using a discrete Fourier transform (DFT) matrix. See Non-Patent Document 4 for details.
Using the nature of the cyclic matrix,

Figure 0004501071
Figure 0004501071

と書ける。ただし Λはλ12,...,λMを対角成分にもつ対角行列であり、λ12,...,λMは以下のように計算される。 Can be written. However the Λ λ 1, λ 2, ... , a diagonal matrix with lambda M diagonal elements, λ 1, λ 2, ... , λ M is calculated as follows.

Figure 0004501071
Figure 0004501071


これより、サイクリックプレフィックス除去後の受信信号r(n)は以下のように書き表せる。 Thus, the received signal r (n) after cyclic prefix removal can be written as follows.

Figure 0004501071
Figure 0004501071

周波数領域等化は、サイクリックプレフィックス除去後の受信信号ブロックを離散フーリエ変換し(ステップS11)、変換領域で周波数成分ごとにウェイトΛを乗算し、離散逆フーリエ変換によって再び時間領域の信号に戻すことで等化(ステップS12)を実現する。
離散周波数領域でのウェイトを{γ1,...,γM}とする。これを対角成分にもつ対角行列をΓとすると、等化器出力の信号は
In frequency domain equalization, the received signal block after cyclic prefix removal is subjected to discrete Fourier transform (step S11), weight Λ is multiplied for each frequency component in the transform domain, and the signal is again returned to the time domain signal by discrete inverse Fourier transform. Thus, equalization (step S12) is realized.
The weights in the discrete frequency domain are {γ 1 ,. . . , Γ M }. If the diagonal matrix with this diagonal component is Γ, the signal at the equalizer output is

Figure 0004501071
Figure 0004501071

となる。
ここで、等化器ウェイトΓは、対角行列であり、その対角成分は前述したように{γ1,...,γM}で表わされる。γ123,...は、前記λi (i=1,...,M)から導かれる。
例えば、等化器ウェイトの種類がZF基準であれば、
γ1=1/λ1, γ2=1/λ2,...
となる。
It becomes.
Here, the equalizer weight Γ is a diagonal matrix whose diagonal components are {γ 1 ,. . . , Γ M }. γ 1 , γ 2 , γ 3 ,... are derived from λ i (i = 1,..., M).
For example, if the equalizer weight type is ZF standard,
γ 1 = 1 / λ 1 , γ 2 = 1 / λ 2 , ...
It becomes.

図4は、ZF基準等化器1の処理の流れを示すブロック図である。
ZF基準等化器1は、前記等化器ウェイトΓをかけるための重み付け処理部2と、雑音増強された周波数成分を抑制する振幅抑制部3とを含んでいる。フーリエ変換後の重み付け処理部2の入力をX1,X2,X3,...(代表するときはXi)と表記し、重み付け処理部2の出力をY1,Y2,Y3,...(代表するときはYi)と表記し、振幅抑制部3の出力をZ1,Z2,Z3,...(代表するときはZi)と表記する。
FIG. 4 is a block diagram showing a flow of processing of the ZF reference equalizer 1.
The ZF reference equalizer 1 includes a weighting processing unit 2 for applying the equalizer weight Γ, and an amplitude suppressing unit 3 for suppressing a frequency component with enhanced noise. The input of the weighting processing unit 2 after the Fourier transform is represented as X 1 , X 2 , X 3 ,... (X i when represented), and the output of the weighting processing unit 2 is represented by Y 1 , Y 2 , Y 3. ,... (Y i when represented) and the output of the amplitude suppression unit 3 as Z 1 , Z 2 , Z 3 ,... (Z i when represented).

図5(a)〜(c)は、振幅抑制部3の入出力振幅特性の例を示す。
図5(a)は、Yiの振幅|Yi|がしきい値以上あった場合、出力Ziの振幅を0にする振幅抑制部3の入出力振幅特性を示す。
図5(b)は、Yiの振幅|Yi|がしきい値以上あった場合、出力Ziの振幅をそのしきい値入力時の値に固定する振幅抑制部3の入出力振幅特性を示す。
FIGS. 5A to 5C show examples of input / output amplitude characteristics of the amplitude suppression unit 3.
5 (a) is the amplitude of the Y i | Y i | if there were more than the threshold value, showing input and output amplitude characteristics of the amplitude suppression unit 3 to the amplitude of the output Z i to zero.
FIG. 5 (b), the amplitude of the Y i | Y i | if there were more than the threshold value, input-output amplitude characteristic of the amplitude suppression unit 3 to fix the amplitude of the output Z i to the value at the threshold input Indicates.

図5(c)は、Yiの振幅|Yi|がしきい値以上あった場合、出力Ziの振幅をそのしきい値入力時の値よりも小さな値に固定する振幅抑制部3の入出力振幅特性を示す。
図6は、前記図5(a)の振幅抑制部3における処理を説明するためのフローチャートである。フーリエ変換された等化器ウェイトの入力Xi(ステップT1)に対して、離散周波数ごとに(ステップT2)、Yiを求め(ステップT3)、しきい値Aと比較する(ステップT4)。しきい値A未満であれば、Yiと位相振幅が同じである複素数Ziを出力する(ステップT5)。YIがしきい値A以上であれば、Ziとして0を出力する(ステップT6)。
FIG. 5 (c), Y i amplitudes of | Y i | if there were more than the threshold value, the amplitude suppression unit 3 to fix the amplitude of the output Z i to a value smaller than the value at the threshold input Indicates input / output amplitude characteristics.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing in the amplitude suppressing unit 3 in FIG. For the Fourier-transformed equalizer weight input X i (step T1), Y i is obtained for each discrete frequency (step T2) (step T3) and compared with a threshold A (step T4). If it is less than the threshold A, a complex number Z i having the same phase amplitude as Y i is output (step T5). If YI is greater than or equal to the threshold value A, 0 is output as Z i (step T6).

以上の処理を、iが、FFTサイズMに到達するまで行う(ステップT7,T8)。FFTサイズMまで処理が完了すれば、逆フーリエ変換を行う(ステップT9)
以上で、前記図5(a)の振幅抑制部3における処理を説明したが、図5(b)、図5(c)の振幅抑制部3の処理も同様にして説明できる。
図7は、図6の振幅抑制部3の処理におけるXi、λi、Yi、Ziの位相関係を示す図である。
The above processing is performed until i reaches the FFT size M (steps T7 and T8). When the processing is completed up to FFT size M, inverse Fourier transform is performed (step T9).
The processing in the amplitude suppression unit 3 in FIG. 5A has been described above, but the processing in the amplitude suppression unit 3 in FIGS. 5B and 5C can be described in the same manner.
FIG. 7 is a diagram illustrating the phase relationship of X i , λ i , Y i , and Z i in the processing of the amplitude suppression unit 3 in FIG.

入力Xiに対して1/λiが乗算されてYiが得られ、振幅抑制部3により振幅が抑制されてZiとなる様子を示している。当該離散周波数の伝送路伝達関数λiの振幅が小さければ、Yiが過大な値となるが、振幅抑制部3を挿入することにより、適切な振幅のZiに抑制されることが示されている。
このように、振幅抑制部3で位相を保存しながら振幅のみを抑制する処理を行うため、伝送路の周波数伝達関数λiが0,又は0に近い値をとり、その周波数におけるウェイトγiが大きくなった場合でも信号の振幅が抑えられるので、雑音増強の問題がなくなる。従って、受信信号を正確に復元でき、BER特性の悪化を免れることができる。
In the figure, Y i is obtained by multiplying the input X i by 1 / λ i , and the amplitude is suppressed by the amplitude suppression unit 3 to become Z i . If the amplitude of the transmission path transfer function λ i of the discrete frequency is small, Y i becomes an excessive value, but it is shown that the insertion of the amplitude suppression unit 3 suppresses the Z i to an appropriate amplitude. ing.
As described above, since the amplitude suppressing unit 3 performs processing for suppressing only the amplitude while preserving the phase, the frequency transfer function λ i of the transmission path takes 0 or a value close to 0, and the weight γ i at the frequency is Even if it becomes large, the amplitude of the signal can be suppressed, so the problem of noise enhancement is eliminated. Therefore, the received signal can be accurately restored and the deterioration of the BER characteristic can be avoided.

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、振幅抑制特性として、信号の振幅としきい値とを比較し、しきい値以上である場合に、振幅を抑制する例を挙げたが、ウェイトγiがしきい値以上のときウェイトの絶対値を抑制するものであってもよく、伝達関数λiがしきい値以下のときウェイトの絶対値を抑制するものであってもよい。また信号の振幅増加に対して、徐々に飽和していくような非線形な曲線を適用してもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, as the amplitude suppression characteristics, compared with the signal amplitude and the threshold, if it is above the threshold, an example of suppressing the amplitude, absolute weight gamma i is the weight when the above threshold The value may be suppressed, or the absolute value of the weight may be suppressed when the transfer function λ i is equal to or less than a threshold value. A nonlinear curve that gradually saturates as the signal amplitude increases may be applied. In addition, various modifications can be made within the scope of the present invention.

図5(a)のようにしきい値以上の入力があった場合、出力を0にする振幅抑制部3を想定する。
以下、無線伝搬モデルを想定し、シミュレーションにおける共通のパラメータを示す。
As shown in FIG. 5A, the amplitude suppressing unit 3 is assumed to set the output to 0 when there is an input equal to or greater than the threshold value.
In the following, assuming the radio propagation model, common parameters in the simulation are shown.

Figure 0004501071
Figure 0004501071

図8は、横軸に離散周波数、縦軸に重み付け処理後(振幅抑制なし)の出力Y(相対目盛)をとったグラフである。
同グラフでは、伝送路の周波数伝達関数の絶対値が、離散周波数900の付近において偶然大きくなり、大きなウェイトがかかっていることを示している。
受信信号を、振幅抑制部3を通さないで逆フーリエ変換したところ、コンスタレーション(constellation)は、図9のようになった。これによれば、例えば、元の信号I(実数部)が+、Q(虚数部)が+のときでも、一部の信号は誤って−側に判定されてしまう。その結果、ビット誤り率が劣化する。
FIG. 8 is a graph in which the horizontal axis represents the discrete frequency, and the vertical axis represents the output Y (relative scale) after weighting processing (no amplitude suppression).
In the graph, the absolute value of the frequency transfer function of the transmission line is increased by chance in the vicinity of the discrete frequency 900, indicating that a large weight is applied.
When the received signal is subjected to inverse Fourier transform without passing through the amplitude suppression unit 3, the constellation is as shown in FIG. According to this, for example, even when the original signal I (real part) is + and Q (imaginary part) is +, some signals are erroneously determined to be on the negative side. As a result, the bit error rate deteriorates.

しきい値A=100とした振幅抑制部3を通した後、逆フーリエ変換すると、コンスタレーションは、図10のようになった。受信信号は±I,±Qの各領域で点に収束されており、受信信号が正しく復元できる。したがって、雑音増強された周波数成分を振幅抑制した効果が現れている。
この結果に基づいて、ビット誤り率BERを算出したところ、図11のグラフのようになった。横軸はC/N(dB)、縦軸は検出された等化器出力信号のビット誤り率を表す。
When the inverse Fourier transform is performed after passing through the amplitude suppression unit 3 with the threshold A = 100, the constellation becomes as shown in FIG. The received signal is converged to a point in each of the ± I and ± Q regions, and the received signal can be correctly restored. Therefore, the effect of suppressing the amplitude of the frequency component with enhanced noise appears.
When the bit error rate BER was calculated based on this result, the graph shown in FIG. 11 was obtained. The horizontal axis represents C / N (dB), and the vertical axis represents the bit error rate of the detected equalizer output signal.

図11のグラフにおいて、
a: MMSE等化器を使った場合
b: 従来のZF等化器を使った場合
c: 本発明の振幅抑制部3をかけた場合、しきい値A=1000
d: 本発明の振幅抑制部3をかけた場合、しきい値A=300
e: 本発明の振幅抑制部3をかけた場合、しきい値A=100
f: 理論値(遅延なし、時間変動はレイリーフェージングのみ)
を表す。しきい値A=1000の場合、従来のZF等化器のカーブに近い特性が表れているが、しきい値300,100と下がるに従って、MMSE等化器のカーブに近くなっている。従って、本発明の振幅抑制効果が表れているといえる。
In the graph of FIG.
a: When using MMSE equalizer
b: When using a conventional ZF equalizer
c: When the amplitude suppression unit 3 of the present invention is applied, the threshold value A = 1000
d: When the amplitude suppression unit 3 of the present invention is applied, the threshold A = 300
e: When the amplitude suppression unit 3 of the present invention is applied, the threshold value A = 100
f: Theoretical value (no delay, time variation is only Rayleigh fading)
Represents. When the threshold A = 1000, characteristics close to those of the conventional ZF equalizer appear, but as the thresholds 300 and 100 decrease, the characteristics of the MMSE equalizer become closer. Therefore, it can be said that the amplitude suppression effect of the present invention appears.

SCBT方式の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of a SCBT system. 送信信号のフレーム構成図である。It is a frame block diagram of a transmission signal. 受信処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a reception process. 振幅抑制部3を含むZF等化器のブロック図である。4 is a block diagram of a ZF equalizer including an amplitude suppression unit 3. FIG. 振幅抑制部3の入出力振幅特性を示すグラフである。3 is a graph showing input / output amplitude characteristics of an amplitude suppression unit 3; 図5(a)の入出力振幅特性を持つ振幅抑制部3における処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process in the amplitude suppression part 3 with the input-output amplitude characteristic of Fig.5 (a). 振幅抑制部3におけるXi、λi、Yi、Ziの位相関係を示す図である。X i, λ i, Y i in the amplitude suppression unit 3, a diagram showing the phase relation of Z i. 横軸離散周波数、縦軸重み付け処理後(振幅抑制なし)の出力Yの一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the output Y after a horizontal axis discrete frequency and a vertical axis weighting process (no amplitude suppression). 振幅抑制部3を持たない従来のZF等化器を通した受信信号のコンスタレーション図である。FIG. 6 is a constellation diagram of a received signal that has passed through a conventional ZF equalizer that does not have an amplitude suppression unit 3; 振幅抑制部3を有する本発明のZF等化器を通した受信信号のコンスタレーション図である。FIG. 4 is a constellation diagram of a received signal that has passed through a ZF equalizer of the present invention having an amplitude suppression unit 3. 振幅抑制部3の有無と、その種類に応じたビット誤り率BERを表すグラフである。It is a graph showing the presence or absence of the amplitude suppression part 3, and the bit error rate BER according to the kind.

符号の説明Explanation of symbols

1 ZF基準等化器
2 重み付け処理部
3 振幅抑制部
1 ZF standard equalizer 2 Weighting processing unit 3 Amplitude suppression unit

Claims (2)

送信側で複数の情報シンボルから構成された信号ブロックを送信し、受信側でこれらのブロック単位で離散周波数領域等化を行うシングルキャリアブロック伝送方式に用いられ、
受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換された信号に対して、周波数領域等化を行う等化部と、等化された信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部とを備え、
前記等化部は、前記フーリエ変換された各信号に対して、伝送路の周波数伝達関数を用いてゼロフォーシング(ZF; zero forcing)基準で重み付けを行う重み付け処理部と、前記重み付け処理部から出力される信号の振幅としきい値とを比較し、しきい値以上である場合に、信号の振幅抑制を行う振幅抑制部とを有することを特徴とするシングルキャリアブロック伝送用受信機。
It is used for a single carrier block transmission system that transmits a signal block composed of a plurality of information symbols on the transmission side and performs discrete frequency domain equalization in units of these blocks on the reception side,
A Fourier transform unit that performs Fourier transform on the received signal, an equalization unit that performs frequency domain equalization on the Fourier transformed signal, and an inverse Fourier transform unit that performs inverse Fourier transform on the equalized signal,
The equalization unit weights each Fourier-transformed signal using a frequency transfer function of a transmission path on a zero forcing (ZF) basis, and outputs from the weighting processing unit A single carrier block transmission receiver comprising: an amplitude suppression unit that compares the amplitude of a signal to be processed and a threshold value and suppresses the amplitude of the signal when the signal is equal to or greater than the threshold value .
送信側で複数の情報シンボルから構成された信号ブロックを送信し、受信側でこれらのブロック単位で離散周波数領域等化を行うシングルキャリアブロック伝送方式に用いられ、It is used for a single carrier block transmission system that transmits a signal block composed of a plurality of information symbols on the transmission side and performs discrete frequency domain equalization in units of these blocks on the reception side,
受信信号をフーリエ変換する工程と、前記フーリエ変換された信号に対して、周波数領域等化を行う工程と、等化された信号を逆フーリエ変換する工程とを有するシングルキャリアブロック伝送受信方法であって、A single carrier block transmission reception method comprising a step of performing a Fourier transform on a received signal, a step of performing frequency domain equalization on the Fourier transformed signal, and a step of performing an inverse Fourier transform on the equalized signal. And
前記周波数領域等化を行う工程は、前記フーリエ変換された各信号に対して、伝送路の周波数伝達関数を用いてゼロフォーシング(ZF; zero forcing)基準で重み付けを行い、前記重み付けされて出力される信号の振幅としきい値とを比較し、しきい値以上である場合に、信号の振幅抑制を行うものであることを特徴とする、方法。The step of performing the frequency domain equalization weights each Fourier-transformed signal using a zero-forcing (ZF) standard using a frequency transfer function of a transmission line, and outputs the weighted signal. A method of comparing the amplitude of a signal to a threshold value and suppressing the amplitude of the signal when the signal is equal to or greater than the threshold value.
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