JP4724979B2 - Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same - Google Patents

Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same Download PDF

Info

Publication number
JP4724979B2
JP4724979B2 JP2001239889A JP2001239889A JP4724979B2 JP 4724979 B2 JP4724979 B2 JP 4724979B2 JP 2001239889 A JP2001239889 A JP 2001239889A JP 2001239889 A JP2001239889 A JP 2001239889A JP 4724979 B2 JP4724979 B2 JP 4724979B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
subcarriers
channel characteristic
characteristic estimation
points
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001239889A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003051803A (en
Inventor
徳祥 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2001239889A priority Critical patent/JP4724979B2/en
Publication of JP2003051803A publication Critical patent/JP2003051803A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4724979B2 publication Critical patent/JP4724979B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のサブキャリアをそれぞれ変調し、1シンボル長で当該複数の変調信号を送信可能とするマルチキャリア伝送方式の、伝搬路特性を推定する方法及び装置に関する。本発明は例えば直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)方式により変調された信号を受信する復調器に特に有効である。
【0002】
【従来の技術】
例えばOFDM方式においては、伝搬路特性を推定するため、一定のサブキャリア(任意個数)を用いてパイロットシンボルを形成して、受信側で復調し、その伝搬路特性を推定することが一般的である。即ち、パイロットシンボルを含むシンボル長において、パイロットシンボルを含まないシンボル長と同様に復調していた。このとき、例えばOFDM方式においては、変調側でN点IDFT(N点逆離散フーリエ変換)を用いて変調されるので、復調側ではN点DFT(N点離散フーリエ変換)を用いて復調していた。こののち、復調されたパイロットシンボルの本来あるべき値との差から、伝搬路特性を推定するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、変調側でN点IDFT(N点逆離散フーリエ変換)の入力(サブキャリアに乗せる信号)のうち、常に0であるヌルキャリアが多数含まれている。また、パイロットシンボルを含むシンボル長において、パイロットシンボルを乗せるサブキャリアのみを変調させ、その他のサブキャリアをヌルキャリアとすることもあり得る。
【0004】
本発明は、上記点に着目し、復調側でのパイロットシンボル復調にはN点DFTを用いる必要がないことから、1シンボル長より短いシンボル長でパイロットシンボル復調を可能とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、マルチキャリア伝送方法における、特定シンボル長にL本のサブキャリアを使用したパイロットシンボルを有する信号を受信して当該信号の伝搬路特性を推定するマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法において、N本(N>L)のサブキャリアを全て復調できるN点のディジタル信号を得て、N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアの番号と取り出されたサンプル点の番号を基に、M点のサンプル点からN−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリア(L≦M)を復調するための行列を用意しておき、当該用意された行列と、M点のサンプル点から成るベクトルとの積からN−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリアを復調することでパイロットシンボルを復調し、当該復調されたパイロットシンボルから受信信号の伝搬路特性を推定することを特徴とする。ここで「特定シンボル長にL本のサブキャリアを使用したパイロットシンボルを有する信号」とは、パイロットシンボルを有する信号はN−M本のサブキャリアを使用しており、そのうちパイロットシンボルにはL本のサブキャリアを使用しているの意味である。尚、「N本のサブキャリアを変調」は、複素変調でも、また、振幅又は位相のみの変調でも良い。N本のサブキャリアが複素変調されている場合はN点のディジタル信号は複素信号とすべきことは当然である。いずれの場合も、何等かの手段で同期がとられることが前提であるが、本発明はその同期をとる手段に左右されない。
【0006】
また、請求項2に係る発明は、マルチキャリア伝送方式は、逆離散フーリエ変換を用いて変調する方式であり、ディジタル信号は、N本のサブキャリアの隣り合う周波数間隔をΔfとしてサンプリング間隔1/(NΔf)で直交復調されたN点の複素ディジタル信号であることを特徴とする。ここで、直交復調とサンプリングは、アナログ直交復調ののちアナログ/ディジタル変換する場合も、アナログ/ディジタル変換ののちディジタル直交する場合も、どちらも本願発明に包含される。
【0007】
請求項3にかかる発明は、予め設定されたM点が、連続するM個のサンプリング点であることを特徴とする。更に請求項4に係る発明は、パイロットシンボルを有する特定シンボル長中においてh回(ただしhは自然数で2≦h≦N−M+1)パイロットシンボルを復調することで、伝搬路特性を推定することを特徴とする。
【0008】
請求項5乃至請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項4に係るマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法を採用したマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置である。特許請求の範囲における用語の説明も同様である。尚、パイロットシンボル演算器は、いわゆる行列演算等によるソフトウエアによるものも、或いはFIR回路等によるハードウエアによるものも、本願発明に包含される。
【0009】
請求項9に係る発明は、請求項5乃至請求項8の何れか1項に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置を有することを特徴とするマルチキャリア復調装置である。
【0010】
【作用及び発明の効果】
本発明による伝搬路特性推定方法又は伝搬路特性推定装置は、本来N点で復調すべきシンボルを、そのうちのM点(M<N)で復調することが可能であるものを用いる。そのようなことを可能とするための方策は後述する。即ち、パイロットシンボルの復調に関し、通常のN点サンプリングの復調方法又は復調装置によることなく、より少ないサンプリング点数で復調可能である。よって、計算量を最小限にすることができ、パイロットシンボル復調結果から伝送路伝搬特性を推定の上、より早く復調方法全体又は復調装置全体に反映させることができる(請求項1、5、9)。
【0011】
特に、逆離散フーリエ変換を用いて変調された、例えばOFDM系の信号を受信する復調方法又は復調装置における伝搬路特性推定方法として有効である。これは、逆離散フーリエ変換を用いて変調された、例えばOFDM系の変調信号は設計方法が画一的であるからである。即ち、パイロットシンボルを有するサブキャリアのキャリア番号及びその他のヌルキャリアでないサブキャリアのキャリア番号から、必要なM点のサンプリング番号を容易に設計することが可能である(請求項2、6、9)。この際のM点のサンプリング番号の設計についても後述する。
【0012】
更に、連続するM個のサンプリング点によることで、パイロットシンボルを有するサブキャリアのキャリア番号及びその他のヌルキャリアでないサブキャリアのキャリア番号の設定に関係なく、パイロットシンボルの復調が可能となる(請求項3、7、9)。連続するM個のサンプリング点で良い理由についても後述する。また、連続するM個の選び方を考えると、パイロットシンボルを有する特定シンボル長中において最大N−M+1回パイロットシンボルを復調することができる。このように復調された2組以上のパイロットシンボルを比較することで、伝送路伝搬特性の時間変化をも算出することができ、より的確に復調方法全体又は復調装置全体に反映させることができる(請求項4、8、9)。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を可能とするキャリア番号とサンプリング点番号について、OFDMを例にして説明する。尚、後述するとおり、本発明はOFDMに限定されない。以下の説明は、N点逆離散フーリエ変換を示すN行N列の行列から取り出したM行M列の行列に対し、階数(rank)がMであること(逆行列が存在すること)を対角化等の直接計算により求めることなく確かめることを目的とする。
【0014】
〔本発明を可能とするキャリア番号とサンプリング点番号について〕
まず、OFDM系のキャリア、即ち波形が第n点(n=0からN−1までの整数)で、次の式(1)を満たすものを考える。
【数1】

Figure 0004724979
【0015】
ここで、キャリアが、k=0からN−1までの全数を使っていないとき、有効シンボルキャリアを全数含むM個のキャリアが、n=0からN−1までのN個のサンプル点のうちM個のサンプル点で復調可能な場合の条件を求める。これを次のように表す。
【数2】
Figure 0004724979
【0016】
式(2)において、Σは、M個の整数から成る集合{kp}について取る。また、集合{nq}は、M個の整数から成る。ここで1≦p,q≦M、0≦kp,nq≦N-1、kp<kp+1、nq<nq+1とする。式(2)は、M個の複素数x(nq)から成るベクトルが、q行p列がexp(2πjkpnq/N)から成る行列とM個の複素数X(kp)から成るベクトルとの積であることを示している。すると、M個の複素数x(nq)から成るベクトルが得られた場合、M個の複素数X(kp)から成るベクトルを算出できるかどうかは、q行p列がexp(2πjkpnq/N)から成る行列が逆行列を有するかどうかと等価である。
【0017】
q行p列がexp(2πjkpnq/N)である行列について、集合{kp}、{nq}がどちらも0以上N−1以下の整数N個の集合と一致する場合は式(1)に帰着する。逆行列は、WN=exp(-2πj/N)として、k+1行n+1列がWN knのN行N列の行列である(ただし0≦k≦N−1、0≦n≦N−1、IDFT(N点逆離散フーリエ変換)とDFT(N点離散フーリエ変換)の関係)。一方、q行p列がexp(2πjkpnq/N)である行列が逆行列を有するよう、0以上N−1以下の、互いに異なるM個の整数から成る集合{kp}、{nq}を選ぶ方法は極めて広範囲である。しかし、次のようにして、当該集合{kp}、{nq}が、q行p列がexp(2πjkpnq/N)である行列が逆行列を有しないものを判断すること、即ち、逆行列を有するよう設定することが可能である。
【0018】
〔逆行列の有無にいて〕
q行p列がexp(2πjkpnq/N)(各々M個の整数から成る集合{kp}、{nq}は、1≦p,q≦M、0≦kp,nq≦N-1、kp<kp+1、nq<nq+1)のM行M列の行列が逆行列を有するか(行列式が0でないか)どうかについては、次の変換をした行列の行列式が0かどうかと等価である。即ち、第q'行と第p'列に着目し、全要素をexp(2πjkp'nq'/N)で除したのち、第p列(p≠p')をexp(2πj(kp-kp')nq'/N)で除し第q行(q≠q')をexp(2πjkp'(nq-nq')/N)で除すことである。これにより、第q'行と第p'列の要素をすべて1にすることができる。ここで、行について、Nの約数b(N=ab)をとり、bによる剰余系で元の数が最も多くなる{nq}の剰余系(その元の数をBとする)を選ぶ。列については第1列の成分を全て1に、前記bにより選んだ{nq}の剰余系に対応する行のうちの1行の成分を全て1にする。
【0019】
これについて実例を上げる。N=12、q行p列がexp(πjkpnq/6)、{kp}={0,1,4,5,8}、{nq}={0,1,2,3,6}とする。b=3(即ち、a=4)による{nq}の剰余系は{0,3,6}と{1}と{2}で、元の最多となるものは{0,3,6}。当該行列は、次のものである。
【数3】
Figure 0004724979
【0020】
数3の行列は、第1列の成分が全て1となっており、{nq}={0,1,2,3,6}のうち、b=3による剰余系で元の数が最も多くなる行{nq}={0,3,6}のうち、nq=0となる第1行の成分が全て1となっている。
【0021】
行列式の0か否かについては、行の交換、列の交換に影響されない。今、bによる剰余系で元の数が最も多くなる行を第1行乃至第B行に置き替える。さらに、第1列(p=1)がすべて1、第1行(q=1)がすべて1となるというにする。数3の行列においては、元の最多となる{0,3,6}に対応する行を、第1行乃至第3行(即ちB=3)に置き替ればよく、次のとおりとなる。
【数4】
Figure 0004724979
【0022】
ここまでの作業は、問題となっている行列について、Nの約数bによる整数の集合{nq}の剰余系を勘案したのち、元の数が最多(その数をB)となる剰余系に対応する行を第1行乃至第B行に置き替え、全要素をexp(2πjk1n1/N)で除したのち、第p列(p≠1)をexp(2πj(kp-k1)n1/N)で除し第q行(q≠1)をexp(2πjk1(nq-n1)/N)で除すことで得られる。これらはいわゆる行列の基本変形であり、このような変形の前後の行列について、行列式が0か否かは入れ代わることが無い。
【0023】
すると、列{kp}について、aによる剰余系の種類の数をAとおくと、第1乃至第B行は、A通りの成分配置しかない。実際、数3の行列において、{kp}={0,1,4,5,8}のa=4についての剰余は、2種類(即ちA=2)で{0,4,8}と{1,5}である。これを変形した(行列式が0かどうかには関係しない)数4において、第1乃至第3行の成分のパターンは、第1、3、5列と第2、4列の2種類しかない。
【0024】
このように考えると、次のことが明らかである。
〔1〕A<Bならば、変形後の行列式に対応する行列を下三角行列化した際、対角成分はA+1行A+1列乃至B行B列まで0が並び、そもそも元の行列式が0である。例えばA=2、B=3である上記数4の行列を下三角化すると、第3行第3列の成分が0となる。
〔2〕A≧Bが、Nの1とN以外の約数a、bの全ての対について言える(ただし、行と列を入れ換え、行{nq}の剰余系の種類の数と列{kp}の剰余系で元の数が最多のものも検討した上で)なら、変形後の行列式に対応する行列は必ず対角化可能。即ち、元の行列式は0とならない。
【0025】
よって、Nが素数なら常に逆行列を有する。Nが素数でないなら、M個の整数から成る集合{kp}、{nq}を、N=abとなる、Nの1とN以外の約数a、bの全ての対に関する剰余系につて検討し、{kp}のaによる剰余系の種類の数Aが、{nq}のによる剰余系の元の数の最大値Bより小さいようなNの約数の対a,bがあれば、当該行列式は0。そのようなNの約数の対a,bが全くなければ(ただし、行と列を入れ換え、行{nq}の剰余系の種類の数と列{kp}の剰余系で元の数が最多のものも検討した上で)、当該行列式は0でない。
【0026】
また、q行p列がexp(2πjkpnq/N)(ただし、各々M個の整数から成る集合{kp}、{nq}は、1≦p,q≦M、0≦kp,nq≦N-1、kp<kp+1,nq<nq+1とする)のM行M列の行列が逆行列を有するか(行列式が0でないか)どうかは、q'行p'列がexp(2πjkp'nq'/N)(ただし1≦p',q'≦N-M、0≦kp',nq'≦N-1、kp'<kp'+1,nq'<nq'+1、kp'≠kp、nq'≠nq)のN−M行N−M列の行列が逆行列を有するか(行列式が0でないか)どうかと等価であることも明らかである。当該2つの行列は、N点IDFTの行列(逆行列はDFTの行列)から、互いに異なるM行M列の行列とN−M行N−M列の行列を取り出したものの関係にあるからである。
【0027】
また、M個の連続した整数から成る集合{kp}に対し、どんなM個の互いに異なる整数から成る集合{nq}をとってもq行p列がexp(2πjkpnq/N)のM行M列の行列は逆行列を有する。逆に、M個の連続した整数から成る集合{nq}に対し、どんなM個の互いに異なる整数から成る集合{kp}をとってもq行p列がexp(2πjkpnq/N)のM行M列の行列は逆行列を有する。これらは互いに等価である。このうち後者の証明の概略は次のようである。即ち、M個の連続した整数から成る集合{nq}の上記b(N=ab)による剰余系の元の数の最大値Bは、−[−M/b]である。ただし[R]はガウスの記号で、実数Rを越えない最大の整数を表す。M個の互いに異なる整数から成る集合{kp}のaによる剰余系の種類Aの最小値を求めると、aによる剰余系には最大b=N/a個までしか元が無いのであるから、−[−M/b]となる。即ち、M個の連続した整数から成る集合{nq}の上記bによる剰余系の元の数の最大値Bは、M個の互いに異なる整数から成る集合{kp}のaによる剰余系の種類Aの最小値に等しい。このとき、BはAを越えることが無い。
【0028】
さらに、N=cm(cは素数、mは2以上の整数)であれば、M個の連続した整数から成る集合{kp}と、cm'(m'=[logcM]、[R]はガウスの記号で、実数Rを越えない最大の整数)による剰余系(剰余の種類と各々の元の個数)が完全一致するM個の整数から成る集合{kp}に対し、どんなM個の互いに異なる整数から成る集合{nq}をとってもq行p列がexp(2πjkpnq/N)のM行M列の行列は逆行列を有する。これは{nq}と{kp}を逆にしても成立する。cm'とは(m'=[logcM])、Mに等しいか、又はMを越えない最大の、Nの唯一の素因数の階乗である。{kp}と、cm'による剰余系が完全一致するとは、M個の連続した整数の任意の各kpに対し、kp±cm'、kp±2cm'、kp±3cm'、…、kp±(cm−c)(ただし、0以上N−1以下の範囲外にあたるものは一切除外するものとする)のうちのひとつに置き替えた(置き換えによる重複は許されない)、0以上N−1以下のM個の互いに異なる整数の集合を意味する。
【0029】
〔逆行列についてまとめ〕
1.Nが素数であれば当該行列は逆行列を有する。
2.{nq}と{kp}の少なくとも一方が、連続したM個の整数から成る集合であれば、q行p列がexp(2πjkpnq/N)のM行M列の行列は逆行列を有する。
3.N=cm(cは素数、mは2以上の整数)であれば、上述の通り、連続したM個の整数の集合でなくても、{nq}と{kp}の少なくとも一方が、連続したM個の整数の集合とcm'(m'=[logcM])による剰余系について剰余の種類と各々の元の個数が一致する集合であれば当該行列は逆行列を有する。
4.その他の{nq}と{kp}であっても、Nの1とN以外の約数a、bの全ての対に関する剰余系につて検討し、{kp}のaによる剰余系の種類の数Aが、{nq}のbによる剰余系の元の数の最大値Bより小さいようなNの約数の対a,bが全くなく、且つ、{nq}のaによる剰余系の種類の数Aが、{kp}のbによる剰余系の元の数の最大値Bより小さいようなNの約数の対a,bが全くないならば、当該行列は逆行列を有する。
【0030】
ところで上記逆行列はM行M列であるが、そこから所望のL行を取り出したL行M列の行列(L≦M)を用いれば、M本のサブキャリアから任意のL本のキャリアをM個のサンプル点から求めるための行列となることは自明である。即ち、本願発明うち復調方法及び復調装置の実施に使われる行列は正方行列に限定されない。
【0031】
また、ここまでの議論が、M本のサブキャリアにヌルキャリア含まれていたとてしても成立することは明らかである。すると、M本のサブキャリアの中に更にM−L本(L<M)のヌルキャリアがあったとして、残りL本のキャリアをM個のサンプル点から求めるための行列は、上記議論におけるq行p列がexp(2πjkpnq/N)のM行M列の行列の逆行列であるM行M列の行列から当該L本のキャリアを復調ために必要なL行を取り出したもので良いことは明らかである。即ち、L本のキャリアに対応するkpの他に、M−L個の任意のkp(L本のキャリアに対応するkpを除く)を仮に用いたM行M列の行列を構成してその逆行列を求め、そこからL本のキャリアに対応するL行M列の行列(L<M)を取りだせば良い。簡単な考察から、このようなL行M列の行列は無数に構成することができる。
【0032】
〔他のマルチキャリアについて〕
上記はOFDMを代表例に、等周波数間隔のN本のサブキャリアから成る通信方法について説明したが、上記説明から明らかなように、本発明の本質は等周波数間隔のN本のサブキャリアから成る通信方法に限定されない。即ち、周波数間隔比が整数比であれば、上記逆行列の有無を検討した内容をそのまま考慮することで、M点のサンプリング点の設計が可能である。この際、M点のサンプリング点の設計において、「N本のサブキャリアを復調できるN点」が、そもそも等間隔でない場合であっても、上記逆行列の有無を検討した内容をそのまま考慮することで、M点のサンプリング点の設計が可能である。このことは、周波数間隔比が整数比であるN本のサブキャリアから成る通信方法は、等周波数間隔のN’本のサブキャリアから成る通信方法であってN’−N本がヌルキャリアであるものと同等と考えることができるからである。
【0033】
〔実施例〕
図1は、本発明の具体的な一実施例であるマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120を有するマルチキャリア復調装置1000の構成を示したブロック図である。本実施例においては、ガードインターバルを有する、N本のサブキャリアから成るOFDM変調信号を受信してアナログ直交復調するマルチキャリア復調装置1000を示した。
【0034】
マルチキャリア復調装置1000は、図示しない外部からの受信波を受け、発振器102及び位相変換器102I、乗算器103I及び103Q、LPF104I、104Q、A/D105I、105Q、ガードインターバル除去器106I及び106Qにより、N個の複素数に対応するN点のサンプリングを行う(図1でRCVと示した部分)。次に、二重選択器121、線形演算器122、周波数特性演算器123から構成されるマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120においてパイロット信号が復調され、周波数特性が出力される。前記N個の複素数は、S/P107I、107Qを通してNポイントDFT108で復調され、パイロットシンボルの周波数特性により等化回路109で補正が行われる。
【0035】
ここで二重選択器121及び線形演算器122がパイロットシンボルを復調する手段又はパイロットシンボル演算器にあたる。尚、受信波から同相成分IRと直交成分QRを取り出す部分(図1でRCVとした部分)がN点のディジタル信号を得るサンプリング装置、又は、直交復調及びサンプリング装置にあたる。
【0036】
図1のマルチキャリア復調装置1000の作用は次のとおりである。後述するマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120の出力するパイロット信号に基づき、同期回路101が同期信号を発振器102に出力する。受信波は、乗算器103I、103Qにおいて発振器102の出力する正弦波及び位相変換器102Iを通したπ/2位相のずれた正弦波と乗ぜられ、低域濾波器(LPF)104I、104Qを通ってベース信号IA、QAとなる。これをアナログ/ディジタル変換器(A/D)105I、105Qによりディジタル信号の同相成分IDとディジタル信号の直交成分QDとなる。これをガードインターバル除去器106I及び106Qでガードインターバルを除去して、各々1シンボル中にN個のディジタル信号を有する同相成分IRと直交成分QRとなる。サンプリングレートは、N本のサブキャリアの周波数間隔をΔfとしたとき、1/(NΔf)である。
【0037】
直並列変換器(S/P)107Iと107Qとにより、N個のディジタル信号IR、QRがN個の複素信号としてN点離散フーリエ変換器(NポイントDFT)108に入力され、N個の複素信号が復調され、等化回路109、デマッピング回路110、並直列変換器(P/S)111を通して所望の信号列が再生される。ここで、等化回路109においては、以下のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120の出力により、NポイントDFT108の出力するN個の複素信号について、伝搬路の周波数特性に応じて補正が行われる。
【0038】
マルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120は、二重選択器121、線形演算器122、周波数特性演算器123から構成される。これらの作用は次のとおりである。二重選択器121は、ガードインターバル除去器106I及び106Qが出力するN個のディジタル信号を有する同相成分IRと直交成分QRとから、各々必要なM個の信号を選択し、直並列変換したのち線形演算器122に出力する。この際の必要なM個の信号は、予め設定されたサンプリング番号に対するものであるが、例えば1シンボル長中の最初から連続したM個とすれば良い。線形演算器122は、二重選択器121が出力する2M個の信号を、M個の複素信号として、予め設定された係数によりパイロット信号を復調する。この際、M個の複素信号から、1乃至複数個のパイロット信号が復調される。この演算は、ソフトウエア的にM個の複素信号から線形演算するものである。線形演算、即ち線形結合における係数は、本実施例の記載の前において詳述した逆行列の一部である。なお、パイロット信号のキャリアについてのみ解ければ良いので、当該逆行列が存在しない場合であってもパイロット信号を復調するための線形係数が求められることが有り得る。尚、若干の構成の修正の基に、ハードウエア的にFIRにより構成することも可能である。線形演算器122の出力は周波数特性演算器123と、同期回路101に出力される。同期回路101では当該パイロット信号により同期信号を生成することは上述の通りである。
【0039】
線形演算器122が復調した1乃至複数個のパイロット信号を、周波数特性演算器123にかけて、伝搬路特性を推定する。その結果は、上述した等化回路109に出力され、NポイントDFT108の出力するN個の複素信号について、伝搬路の周波数特性に応じて補正が行われる。ここにおいて、線形演算器122が1乃至複数個のパイロット信号を復調する際、NポイントDFTを用いず、且つ1乃至複数個のパイロット信号を復調するのに最低限必要なL個以上のM個の複素信号のみを用いてそれらの線形演算により当該1乃至複数個のパイロット信号のみを復調しているので、パイロット信号復調をより短時間で行うことができる。
【0040】
これは図2から理解することができる。即ち、本来の1シンボルの時間軸上の長さT(サンプル数N)よりも、短い時間T'(サンプル数M、M<N)でパイロットシンボルについて復調可能である。これは、パイロットシンボルを含むシンボル区間で、パイロットシンボルを含む有効キャリアがM本以下のL本であるから可能となっている。
【0041】
〔変形例〕
上述の実施例において、マルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120の各構成要素の働きを次のように変えることで、伝搬路特性の時間変化をより的確に検出することができる。ただし、1乃至複数個のパイロット信号を復調するために必要な複素信号の個数Mは、N/2以下であるとする。
【0042】
本変形例におけるマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置120を構成する二重選択器121と線形演算器122の作用は、ガードインターバル除去器106I及び106QがN個のディジタル信号を出力する毎に2回行われる。即ち、ガードインターバル除去器11I及び11Qが各々前半のN/2個のディジタル信号を出力すると、二重選択器121と線形演算器122はそこからM個の複素信号を選択して1乃至複数個のパイロット信号を復調する。次に、ガードインターバル除去器106I及び106Qが各々後半のN/2個のディジタル信号を出力すると、二重選択器121と線形演算器122はそこからM個の複素信号を選択して1乃至複数個のパイロット信号を復調する。こうして、ガードインターバル除去器106I及び106Qの出力するディジタル信号の前半と後半とで1乃至複数個のパイロット信号が2度復調される。周波数特性演算器123は、それら2度復調された1乃至複数個のパイロット信号の変化をも検出して、等化回路109に伝搬路特性及びその時間変化を出力する。このようにして本変形例では、伝搬路特性及びその時間変化を1シンボル長中で検出することができるので、精度の良い等化を行うことができる。
【0043】
これは図3から理解することができる。即ち、本来の1シンボルの時間軸上の長さT(サンプル数N)の1/2よりも短い時間T1'、T2'(どちらもサンプル数M、M<N/2)でパイロットシンボルについて復調可能である。これは、パイロットシンボルを含むシンボル区間で、パイロットシンボルを含む有効キャリアがM本以下のL本であるから可能となっている。
【0044】
この変形例においては、1シンボルの時間軸上の長さT(サンプル数N)を前半と後半に分割し、各々サンプル数M(M<N/2)のサンプル点を取る方法とし、2組のM個のサンプル点に重なりが無いようにしているが、2組のM個のサンプル点に重なりはあっても構わない。1シンボルのサンプル数Nから、連続するM点のサンプル点の取り出し方はN−M+1通り有り、そこから2組以上のM個のサンプル点からパイロットシンボルを復調することで、伝搬路特性及びその時間変化を検出することが可能である。尚、M個のサンプル点の間隔(第1サンプル点から、各サンプル点までの間隔のパターン)が一致すれば、2組以上のサンプル点からパイロットシンボルを復調する際、M点は連続していなくてもよい。
【0045】
上記実施例では、ガードインターバルを有するOFDMによる信号を受信する例を挙げたが、ガードインターバルは本発明の実施に必須ではなく、また、通信方法もOFDMに限定されない。また、上記実施例ではアナログ直交復調する例を挙げたが、ディジタル直交復調するものでも良く、また、直交復調を行わないものでも良い。
【0046】
本実施例では、通常の復調のためのNポイントDFTとA/D変換及び直交復調を合わせて、サンプリングレート1/(NΔf)にてサンプリングする構成としたが、N本のサブキャリアの復調を他の方法(例えば逆行列演算)により行うなどの場合、そのサンプリングレートは1/(NΔf)より小さい(より速いサンプリング)で行うことも可能である。また、NポイントDFTとA/D変換及び直交復調を別に有する場合、パイロット信号を復調できるのであれば、サンプリングレートは任意である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の具体的な実施例に係るマルチキャリア復調装置の構成を示すブロック図。
【図2】 実施例のパイロットシンボルを復調する時間を示した説明図。
【図3】 変形例のパイロットシンボルを復調する時間を示した説明図。
【符号の説明】
1000 マルチキャリア復調装置
120 伝搬路推定装置
121 二重選択器
122 線形演算器
123 周波数特性演算器
101 同期回路
106I、106Q ガードインターバル除去器
108 NポイントDFT
109 等化回路2[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method and apparatus for estimating propagation path characteristics of a multicarrier transmission scheme that modulates a plurality of subcarriers and transmits a plurality of modulated signals with one symbol length. The present invention is particularly effective for a demodulator that receives a signal modulated by, for example, an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) system.
[0002]
[Prior art]
  For example, in the OFDM scheme, in order to estimate the propagation path characteristics, it is common to form pilot symbols using a certain number of subcarriers (arbitrary number), demodulate the reception side, and estimate the propagation path characteristics. is there. That is, the symbol length including the pilot symbol is demodulated in the same manner as the symbol length not including the pilot symbol. At this time, for example, in the OFDM system, modulation is performed using N-point IDFT (N-point inverse discrete Fourier transform) on the modulation side, and therefore demodulation is performed using N-point DFT (N-point discrete Fourier transform) on the demodulation side. It was. After that, the propagation path characteristic is estimated from the difference from the original value of the demodulated pilot symbol.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, in general, a lot of null carriers that are always 0 are included in N-point IDFT (N-point inverse discrete Fourier transform) inputs (signals to be placed on subcarriers) on the modulation side. In addition, in the symbol length including the pilot symbol, only the subcarrier on which the pilot symbol is carried may be modulated, and the other subcarrier may be a null carrier.
[0004]
  The present invention pays attention to the above points, and it is not necessary to use an N-point DFT for pilot symbol demodulation on the demodulation side, so that pilot symbol demodulation is possible with a symbol length shorter than one symbol length.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 is a multicarrier transmission channel for receiving a signal having a pilot symbol using L subcarriers for a specific symbol length and estimating a channel characteristic of the signal in the multicarrier transmission method. In the characteristic estimation method, an N-point digital signal capable of demodulating all N (N> L) subcarriers is obtained,Based on the number of M subcarriers other than NM null carriers and the number of sample points taken out of M subcarriers other than NM null carriers from M sample points A matrix for demodulating desired L subcarriers (L ≦ M) is prepared, and N−M null carriers are obtained from the product of the prepared matrix and a vector composed of M sample points. Demodulate pilot symbols by demodulating desired L subcarriers among M subcarriers other thanThe propagation path characteristic of the received signal is estimated from the demodulated pilot symbol. Here, “a signal having a pilot symbol using L subcarriers for a specific symbol length” means that a signal having a pilot symbol isNM booksOf subcarriers, of which pilot symbolsL booksThis means that subcarriers are used. The “modulation of N subcarriers” may be complex modulation or modulation of only amplitude or phase. Of course, when N subcarriers are complex-modulated, the N-point digital signal should be a complex signal. In any case, it is premised that the synchronization is achieved by some means, but the present invention is not affected by the means for achieving the synchronization.
[0006]
  The invention according to claim 2Multi-carrier transmission methodModulate using inverse discrete Fourier transformThe digital signal is NSampling interval 1 / (NΔf) where Δf is the frequency interval between adjacent subcarriersIt is an N-point complex digital signal that has been orthogonally demodulated by.Here, the quadrature demodulation and sampling are included in the present invention both in the case of analog / digital conversion after analog quadrature demodulation and in the case of digital quadrature after analog / digital conversion.
[0007]
  The invention according to claim 3 is characterized in that the preset M points are M consecutive sampling points. Furthermore, the invention according to claim 4 estimates the propagation path characteristics by demodulating the pilot symbols h times (where h is a natural number 2 ≦ h ≦ N−M + 1) within a specific symbol length having the pilot symbols. Features.
[0008]
  The invention according to claims 5 to 8 is a multi-carrier transmission propagation path characteristic estimation apparatus adopting the multi-carrier transmission propagation path characteristic estimation method according to claims 1 to 4. The same applies to the explanation of terms in the claims. Note that the pilot symbol calculator includes a software based on a so-called matrix calculation or a hardware based on an FIR circuit or the like.
[0009]
  The invention according to claim 9 is the invention described in claims 5 to 8.Any one ofA multi-carrier demodulating apparatus comprising the multi-carrier transmission channel characteristic estimating apparatus described in 1.
[0010]
[Operation and effect of the invention]
  The propagation path characteristic estimation method or propagation path characteristic estimation apparatus according to the present invention uses a symbol that can be demodulated at M points (M <N) of symbols that should be demodulated at N points. Measures to make this possible will be described later. In other words, pilot symbols can be demodulated with a smaller number of sampling points without using a normal N-point sampling demodulation method or demodulator. Therefore, the amount of calculation can be minimized, and the propagation path propagation characteristic can be estimated from the pilot symbol demodulation result and reflected more quickly in the entire demodulation method or the entire demodulator (claims 1, 5, 9). ).
[0011]
  In particular, it is effective as a demodulation method or a propagation path characteristic estimation method in a demodulation device that receives, for example, an OFDM signal modulated using inverse discrete Fourier transform. This is because, for example, an OFDM-based modulated signal modulated using inverse discrete Fourier transform has a uniform design method. That is, it is possible to easily design the required M sampling numbers from the carrier numbers of the subcarriers having pilot symbols and the carrier numbers of other subcarriers that are not null carriers (claims 2, 6, 9). . The design of M number sampling numbers at this time will also be described later.
[0012]
  Furthermore, by using M consecutive sampling points, the pilot symbol can be demodulated regardless of the setting of the carrier number of the subcarrier having the pilot symbol and the carrier number of the subcarrier other than the null carrier. 3, 7, 9). The reason why M consecutive sampling points are sufficient will be described later. Considering how to select M consecutive, pilot symbols can be demodulated at most NM + 1 times within a specific symbol length having pilot symbols. By comparing two or more sets of pilot symbols demodulated in this way, it is possible to calculate the time variation of the transmission path propagation characteristics and more accurately reflect it in the entire demodulation method or the entire demodulation device ( Claims 4, 8, and 9).
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the carrier number and sampling point number that enable the present invention will be described using OFDM as an example. As will be described later, the present invention is not limited to OFDM. The following explanation is based on the fact that the rank (rank) is M (there is an inverse matrix) for an M-by-M matrix extracted from an N-by-N matrix showing N-point inverse discrete Fourier transform. The purpose is to confirm without direct calculation such as keratinization.
[0014]
[About carrier number and sampling point number enabling the present invention]
  First, consider an OFDM carrier, that is, a waveform that satisfies the following equation (1) at the nth point (an integer from n = 0 to N−1).
[Expression 1]
Figure 0004724979
[0015]
  Here, when the carrier does not use all the numbers from k = 0 to N−1, the M carriers including all the effective symbol carriers are among the N sample points from n = 0 to N−1. A condition when demodulation is possible with M sample points is obtained. This is expressed as follows.
[Expression 2]
Figure 0004724979
[0016]
  In Equation (2), Σ is a set of M integers {kp} Take about. Also, the set {nq} Consists of M integers. Where 1≤p, q≤M, 0≤kp, nq≤ N-1, kp<Kp + 1, Nq<Nq + 1And Equation (2) is expressed by M complex numbers x (nq) And q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) and M complex numbers X (kp) Is a product with a vector consisting of Then, M complex numbers x (nq), M complex numbers X (kp) Can calculate a vector of q rows and p columns exp (2πjkpnq/ N) is equivalent to whether the matrix has an inverse matrix.
[0017]
  q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) for a matrix {kp}, {Nq} Both coincide with an integer set of N that is greater than or equal to 0 and less than or equal to N−1, which results in equation (1). The inverse matrix is WN= Exp (-2πj / N) where k + 1 row n + 1 column is WN kn(Where 0 ≦ k ≦ N−1, 0 ≦ n ≦ N−1, relationship between IDFT (N-point inverse discrete Fourier transform) and DFT (N-point discrete Fourier transform)). On the other hand, q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) is a set of M integers different from each other but not smaller than 0 and not larger than N−1 so that the matrix having the inverse matrix {kp}, {Nq} Is very broad. However, the set {kp}, {Nq} Is q rows and p columns is exp (2πjkpnqIt is possible to determine that the matrix that is / N) does not have an inverse matrix, that is, it can be set to have an inverse matrix.
[0018]
[With or without inverse matrix]
  q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) (set of M integers each {kp}, {Nq} Is 1 ≦ p, q ≦ M, 0 ≦ kp, nq≤ N-1, kp<Kp + 1, Nq<Nq + 1Whether the matrix of M rows and M columns in () has an inverse matrix (whether the determinant is not 0) is equivalent to whether or not the determinant of the matrix after the next transformation is 0. That is, paying attention to the q′th row and the p′th column, exp (2πjkp 'nq '/ N) and then pth column (p ≠ p ′) is exp (2πj (kp-kp ') nq '/ N) divided by q line (q ≠ q ') exp (2πjkp '(nq-nq ') / N). Thereby, all the elements in the q′-th row and the p′-th column can be set to 1. Here, for a row, a divisor b of N (N = ab) is taken, and the original number is the largest in the remainder system by b {nq} 'S remainder system (whose original number is B). For the column, all the components in the first column are set to 1 and selected by b above {nq}, All the components in one row among the rows corresponding to the remainder system are set to 1.
[0019]
  An example is given about this. N = 12, q rows and p columns are exp (πjkpnq/ 6), {kp} = {0, 1, 4, 5, 8}, {nq} = {0, 1, 2, 3, 6}. {n by b = 3 (ie a = 4)q} Is {0, 3, 6}, {1}, and {2}, and the original largest is {0, 3, 6}. The matrix is:
[Equation 3]
Figure 0004724979
[0020]
  In the matrix of Equation 3, all the components in the first column are 1, and {nq} = {0, 1, 2, 3, 6}, the row {n with the largest number of elements in the remainder system with b = 3q} = {0, 3, 6}, nqThe components in the first row where = 0 are all 1.
[0021]
  Whether the determinant is 0 or not is not affected by the exchange of rows and exchange of columns. Now, the row with the largest original number in the remainder system by b is replaced with the first row to the Bth row. Further, it is assumed that the first column (p = 1) is all 1 and the first row (q = 1) is all 1. In the matrix of Equation 3, the row corresponding to {0,3,6} that is the original maximum may be replaced with the first row to the third row (that is, B = 3), and is as follows. .
[Expression 4]
Figure 0004724979
[0022]
  Up to this point, the set of integers by the divisor b of N for the matrix in question {nq}, After replacing the lines corresponding to the residue system with the largest number (the number of which is B) with the first to B rows, all the elements exp (2πjk1n1/ N), then pth column (p ≠ 1) is exp (2πj (kp-k1) n1/ N) divided by q line (q ≠ 1) exp (2πjk1(nq-n1) / N). These are so-called basic deformations of a matrix, and the matrix before and after such deformation does not change whether the determinant is 0 or not.
[0023]
  Then the sequence {kp}, Where A is the number of types of residue systems by a, the first to Bth rows have only A component arrangements. In fact, in the matrix of Equation 3, {kp} = {0,1,4,5,8}, the remainder for a = 4 is {0,4,8} and {1,5} in two types (ie, A = 2). In Formula 4 (which is not related to whether the determinant is 0), which is a modification of this, there are only two types of patterns of the first to third row components: the first, third and fifth columns and the second and fourth columns. .
[0024]
  Given this, it is clear that:
[1] If A <B, when the matrix corresponding to the modified determinant is converted into a lower triangular matrix, the diagonal components are arranged with 0 from A + 1 row A + 1 column to B row B column, and the original determinant is originally 0. For example, if the matrix of the above formula 4 with A = 2 and B = 3 is triangulated, the component in the third row and the third column becomes zero.
[2] A ≧ B can be said for all pairs of N and divisors a and b other than N (however, the row and the column are interchanged and the row {nq} Number of residue types and sequence {kp}, The matrix corresponding to the determinant after transformation can always be diagonalized. That is, the original determinant is not zero.
[0025]
  Thus, if N is a prime number, it always has an inverse matrix. If N is not a prime number, a set of M integers {kp}, {Nq} For the remainder system for all pairs of divisors a and b other than 1 and N, where N = ab, and {kp}, The number A of the residue system type by a is {nq}, If there is a divisor pair a, b of N that is smaller than the maximum value B of the original number of the residue system, the determinant is 0. If there is no such N divisor pair a, b (but replace row and column, row {nq} Number of residue types and sequence {kp}, The determinant is not zero (after considering the largest number of remainders).
[0026]
  In addition, q row p column is exp (2πjkpnq/ N) (where a set of M integers {kp}, {Nq} Is 1 ≦ p, q ≦ M, 0 ≦ kp, nq≤ N-1, kp<Kp + 1, nq<Nq + 1Whether the matrix of M rows and M columns has an inverse matrix (the determinant is not 0) is expressed as q 'row p' column is exp (2πjkp 'nq '/ N) (where 1≤p ', q'≤N-M, 0≤kp ', nq '≤ N-1, kp '<Kp '+ 1, nq '<Nq '+ 1, Kp '≠ kp, Nq '≠ nqIt is also clear that the NM-by-N-M matrix of) has an inverse matrix (the determinant is not 0). This is because the two matrices are in the relationship of an N-point IDFT matrix (an inverse matrix is a DFT matrix) obtained by extracting different M-row and M-column matrices and NM-row and NM-column matrices. .
[0027]
  In addition, a set of M consecutive integers {kp} For any set of M different integers {nq} And q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) M-by-M matrix has an inverse matrix. Conversely, a set of M consecutive integers {nq}, Any set of M different integers {kp} And q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) M-by-M matrix has an inverse matrix. These are equivalent to each other. The outline of the latter proof is as follows. That is, a set of M consecutive integers {nq}, The maximum value B of the original number of the residue system by b (N = ab) is − [− M / b]. However, [R] is a Gaussian symbol and represents the maximum integer not exceeding the real number R. A set of M different integers {kp}, The minimum value of the type A of the residue system by a is obtained as-[-M / b] because the residue system by a has only up to b = N / a elements. That is, a set of M consecutive integers {nq} Is the set of M different integers {kp} Is equal to the minimum value of the type A of the residue system by a. At this time, B does not exceed A.
[0028]
  Furthermore, N = cm(Where c is a prime number and m is an integer of 2 or more), a set of M consecutive integers {kp} And cm '(M '= [logcM] and [R] are Gaussian symbols, and a set of M integers whose residue system (the type of the residue and the number of each element) is completely matched {kp} For any set of M different integers {nq} And q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) M-by-M matrix has an inverse matrix. This is {nq} And {kp} Is also true. cm 'Is (m '= [logcM]), the factorial of the only prime factor of N that is equal to or does not exceed M. {Kp} And cm 'That the residue system by is completely coincidental is any k of M consecutive integerspAgainst kp± cm ', Kp± 2cm ', Kp± 3cm ', ..., kp± (cm-C) (however, anything outside the range of 0 or more and N-1 or less will be excluded) Means a set of different integers.
[0029]
[Summary of inverse matrix]
1. If N is a prime number, the matrix has an inverse matrix.
2. {Nq} And {kp} Is a set of consecutive M integers, q rows and p columns are exp (2πjkpnq/ N) M-by-M matrix has an inverse matrix.
3. N = cm(Where c is a prime number and m is an integer of 2 or more), as described above, even if it is not a set of consecutive M integers, {nq} And {kp} Is a continuous set of M integers and cm '(M '= [logcIf the set of the residue type and the number of each element in the residue system according to M]) is the same, the matrix has an inverse matrix.
4). Other {nq} And {kp}, Consider the remainder system for all pairs of N and divisors a and b other than N, and {kp}, The number A of the residue system type by a is {nq}, There is no divisor pair a, b of N that is smaller than the maximum value B of the original number of the residue system by b, and {nq}, The number A of the type of residue system by a is {kp}, If there is no divisor pair a, b of N that is smaller than the maximum value B of the original number of residue systems by b, the matrix has an inverse matrix.
[0030]
  By the way, although the inverse matrix has M rows and M columns, if an L row and M column matrix (L ≦ M) obtained from the desired L rows is used, any L carriers from M subcarriers can be obtained. It is obvious that the matrix is obtained from M sample points. That is, the matrix used for implementing the demodulation method and the demodulation device of the present invention is not limited to a square matrix.
[0031]
  In addition, it is clear that the discussion so far holds even if a null carrier is included in M subcarriers. Then, assuming that there are M−L (L <M) null carriers in M subcarriers, the matrix for obtaining the remaining L carriers from M sample points is q in the above discussion. Row p column is exp (2πjkpnqIt is obvious that the L rows necessary for demodulating the L carriers from the M rows and M columns matrix, which is the inverse matrix of the (N) M rows and M columns matrix, may be used. That is, k corresponding to L carrierspBesides, M-L arbitrary kp(K corresponding to L carrierspThe matrix of M rows and M columns is used temporarily, the inverse matrix is obtained, and the matrix of L rows and M columns (L <M) corresponding to L carriers is obtained therefrom. From simple considerations, an infinite number of such L rows and M columns can be constructed.
[0032]
[About other multi-carriers]
  In the above description, a communication method including N subcarriers with equal frequency intervals has been described using OFDM as a representative example. As is apparent from the above description, the essence of the present invention is composed of N subcarriers with equal frequency intervals. The communication method is not limited. That is, if the frequency interval ratio is an integer ratio, it is possible to design M sampling points by directly considering the contents of the existence of the inverse matrix. At this time, in the design of the sampling points of M points, even if the “N points where N subcarriers can be demodulated” are not equally spaced in the first place, the content of examining the presence or absence of the inverse matrix should be taken into consideration. Thus, it is possible to design M sampling points. This is because a communication method composed of N subcarriers with a frequency interval ratio of an integer ratio is a communication method composed of N ′ subcarriers with equal frequency intervals, and N′−N are null carriers. This is because it can be considered equivalent to a thing.
[0033]
〔Example〕
  FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a multicarrier demodulator 1000 having a channel characteristic estimation device 120 for multicarrier transmission which is a specific embodiment of the present invention. In the present embodiment, a multi-carrier demodulator 1000 that receives an OFDM-modulated signal composed of N subcarriers having a guard interval and performs analog orthogonal demodulation is shown.
[0034]
  The multicarrier demodulator 1000 receives an externally received wave (not shown), and includes an oscillator 102 and a phase converter 102I, multipliers 103I and 103Q, LPFs 104I and 104Q, A / D 105I and 105Q, and guard interval removers 106I and 106Q. N points corresponding to N complex numbers are sampled (portion indicated as RCV in FIG. 1). Next, the double selector 121,linearThe pilot signal is demodulated in the multi-carrier transmission channel characteristic estimation device 120 including the arithmetic unit 122 and the frequency characteristic arithmetic unit 123, and the frequency characteristic is output. The N complex numbers are demodulated by the N-point DFT 108 through the S / Ps 107I and 107Q, and corrected by the equalization circuit 109 according to the frequency characteristics of the pilot symbols.
[0035]
  Here, the double selector 121 and the linear calculator 122 correspond to means for demodulating pilot symbols or a pilot symbol calculator. The in-phase component I from the received waveRAnd orthogonal component QRThe portion from which the signal is taken out (the portion designated as RCV in FIG. 1) corresponds to a sampling device for obtaining an N-point digital signal or a quadrature demodulation and sampling device.
[0036]
  The operation of the multicarrier demodulator 1000 of FIG. 1 is as follows. The synchronization circuit 101 outputs a synchronization signal to the oscillator 102 based on a pilot signal output from a multi-carrier transmission channel characteristic estimation device 120 described later. The received wave is multiplied by the sine wave output from the oscillator 102 in the multipliers 103I and 103Q and the sine wave having a phase shift of π / 2 through the phase converter 102I, and passes through the low-pass filters (LPF) 104I and 104Q. Base signal IA, QAIt becomes. This is converted into an in-phase component I of a digital signal by analog / digital converters (A / D) 105I and 105Q.DAnd the quadrature component Q of the digital signalDIt becomes. The guard interval is removed by the guard interval removers 106I and 106Q, and an in-phase component I having N digital signals in one symbol each.RAnd orthogonal component QRIt becomes. The sampling rate is 1 / (NΔf), where Δf is the frequency interval of N subcarriers.
[0037]
  Serial digital-to-parallel converters (S / P) 107I and 107Q allow N digital signals IR, QRIs input to an N-point discrete Fourier transformer (N-point DFT) 108 as N complex signals, and the N complex signals are demodulated, and an equalization circuit 109, a demapping circuit 110, and a parallel-serial converter (P / S) ) 111, a desired signal sequence is reproduced. Here, in the equalization circuit 109, the N complex signals output from the N-point DFT 108 are corrected according to the frequency characteristics of the propagation path by the following output of the propagation characteristic estimation apparatus 120 for multicarrier transmission. Is called.
[0038]
  The multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus 120 includes a double selector 121,linearIt comprises a calculator 122 and a frequency characteristic calculator 123. These actions are as follows. The double selector 121 has an in-phase component I having N digital signals output from the guard interval removers 106I and 106Q.RAnd orthogonal component QRFrom the above, each of the necessary M signals is selected, subjected to serial / parallel conversion, and then output to the linear arithmetic unit 122. The necessary M signals at this time are for a preset sampling number, but may be M consecutive from the beginning in one symbol length, for example. The linear arithmetic unit 122 demodulates the pilot signal with a preset coefficient, using the 2M signals output from the double selector 121 as M complex signals. At this time, one to a plurality of pilot signals are demodulated from the M complex signals. This calculation is a linear calculation from M complex signals in terms of software. The coefficients in the linear operation, that is, the linear combination, are part of the inverse matrix described in detail before the description of this embodiment. Since only the pilot signal carrier needs to be solved, a linear coefficient for demodulating the pilot signal may be obtained even when the inverse matrix does not exist. It should be noted that, based on a slight modification of the configuration, it is also possible to configure by hardware FIR. The output of the linear calculator 122 is output to the frequency characteristic calculator 123 and the synchronization circuit 101. As described above, the synchronization circuit 101 generates a synchronization signal using the pilot signal.
[0039]
  One or more pilot signals demodulated by the linear calculator 122 are applied to the frequency characteristic calculator 123 to estimate the propagation path characteristics. The result is output to the above-described equalization circuit 109, and the N complex signals output from the N-point DFT 108 are corrected according to the frequency characteristics of the propagation path. Here, when the linear arithmetic unit 122 demodulates one or a plurality of pilot signals, it does not use an N-point DFT, and is at least L M or more necessary for demodulating one or a plurality of pilot signals. Since only one or a plurality of pilot signals are demodulated by using only these complex signals by their linear operation, pilot signal demodulation can be performed in a shorter time.
[0040]
  This can be seen from FIG. That is, the pilot symbol can be demodulated in a time T ′ (sample number M, M <N) shorter than the original length T (sample number N) of one symbol. This is possible because there are L or less effective carriers including pilot symbols in a symbol interval including pilot symbols.
[0041]
[Modification]
  In the above-described embodiment, by changing the function of each component of the propagation path characteristic estimation device 120 for multicarrier transmission as follows, it is possible to more accurately detect the time variation of the propagation path characteristic. However, it is assumed that the number M of complex signals necessary for demodulating one or more pilot signals is N / 2 or less.
[0042]
  The operation of the double selector 121 and the linear arithmetic unit 122 constituting the channel characteristic estimation apparatus 120 for multicarrier transmission in this modification is 2 every time the guard interval removers 106I and 106Q output N digital signals. Performed once. That is, when the guard interval removers 11I and 11Q each output N / 2 digital signals in the first half, the double selector 121 and the linear arithmetic unit 122 select M complex signals therefrom to select one or more. The pilot signal is demodulated. Next, when the guard interval removers 106I and 106Q each output N / 2 digital signals in the latter half, the double selector 121 and the linear arithmetic unit 122 select M complex signals therefrom to select one or more. The pilot signals are demodulated. Thus, one or a plurality of pilot signals are demodulated twice in the first half and the second half of the digital signals output from the guard interval removers 106I and 106Q. The frequency characteristic calculator 123 also detects a change in one or a plurality of pilot signals demodulated twice, and outputs the propagation path characteristic and its time change to the equalization circuit 109. In this way, in this modification, the propagation path characteristic and its time change can be detected within one symbol length, so that equalization with high accuracy can be performed.
[0043]
  This can be seen from FIG. That is, the time T shorter than 1/2 of the original length T (number of samples N) of one symbol.1', T2'(Both are the number of samples M, M <N / 2), and the pilot symbols can be demodulated. This is possible because there are L or less effective carriers including pilot symbols in a symbol interval including pilot symbols.
[0044]
  In this modification, the length T (number of samples N) of one symbol on the time axis is divided into the first half and the second half, and each sample has a sample number M (M <N / 2). Although the M sample points are not overlapped, the two sets of M sample points may be overlapped. There are NM + 1 ways of extracting M consecutive sample points from the number N of samples of one symbol, and by demodulating pilot symbols from two or more sets of M sample points, propagation path characteristics and It is possible to detect time changes. If the intervals of the M sample points (interval pattern from the first sample point to each sample point) match, the M points are continuous when demodulating pilot symbols from two or more sets of sample points. It does not have to be.
[0045]
  In the above embodiment, an example in which a signal by OFDM having a guard interval is received has been described. However, the guard interval is not essential for implementing the present invention, and the communication method is not limited to OFDM. In the above-described embodiment, an example of performing analog quadrature demodulation has been described. However, digital quadrature demodulation may be performed, and quadrature demodulation may not be performed.
[0046]
  In this embodiment, the N-point DFT for normal demodulation, A / D conversion, and quadrature demodulation are combined and sampled at the sampling rate 1 / (NΔf). However, N subcarriers are demodulated. In the case of performing by other methods (for example, inverse matrix operation), the sampling rate may be smaller than 1 / (NΔf) (faster sampling). In addition, when the N-point DFT, A / D conversion, and orthogonal demodulation are separately provided, the sampling rate is arbitrary as long as the pilot signal can be demodulated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a multicarrier demodulator according to a specific embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a time for demodulating pilot symbols in the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a time for demodulating pilot symbols according to a modification.
[Explanation of symbols]
1000 Multi-carrier demodulator
120 propagation path estimation apparatus
121 Double selector
122 linear operator
123 Frequency characteristics calculator
101 Synchronous circuit
106I, 106Q Guard interval remover
108 N point DFT
109 Equalization circuit 2

Claims (9)

マルチキャリア伝送方法における、特定シンボル長にL本のサブキャリアを使用したパイロットシンボルを有する信号を受信して当該信号の伝搬路特性を推定するマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法において、
N本(N>L)のサブキャリアを全て復調できるN点のディジタル信号を得て、
前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアの番号と前記取り出されたサンプル点の番号を基に、前記M点のサンプル点から前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリア(L≦M)を復調するための行列を用意しておき、
当該用意された行列と、M点のサンプル点から成るベクトルとの積から前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリアを復調することで前記パイロットシンボルを復調し、
当該復調されたパイロットシンボルから受信信号の伝搬路特性を推定することを特徴とするマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法。
In the multi-carrier transmission method, in the multi-carrier transmission channel characteristic estimation method for receiving a signal having a pilot symbol using L subcarriers for a specific symbol length and estimating the channel characteristic of the signal,
Obtain N digital signals that can demodulate all N (N> L) subcarriers,
Based on the number of M subcarriers other than the NM null carriers and the number of the extracted sample points, the M number of samples other than the NM null carriers from the M sample points. Prepare a matrix for demodulating desired L subcarriers (L ≦ M) among the subcarriers,
The pilot is demodulated by demodulating desired L subcarriers among M subcarriers other than the NM null carriers from the product of the prepared matrix and a vector composed of M sample points. Demodulate the symbol,
A channel characteristic estimation method for multicarrier transmission, characterized by estimating a channel characteristic of a received signal from the demodulated pilot symbol.
前記マルチキャリア伝送方式は、逆離散フーリエ変換を用いて変調する方式であり、
前記ディジタル信号は、N本のサブキャリアの隣り合う周波数間隔をΔfとしてサンプリング間隔1/(NΔf)で直交復調されたN点の複素ディジタル信号であることを特徴とする請求項1に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法。
The multi-carrier transmission method is a method of modulating using inverse discrete Fourier transform ,
2. The multi- point digital signal according to claim 1, wherein the digital signal is an N-point complex digital signal that is orthogonally demodulated at a sampling interval 1 / (NΔf) where Δf is an adjacent frequency interval of N subcarriers. Carrier transmission channel characteristic estimation method.
前記予め設定されたM点が、連続するM個のサンプリング点であることを特徴とする請求項2に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法。  3. The method of estimating channel characteristics for multicarrier transmission according to claim 2, wherein the preset M points are M consecutive sampling points. パイロットシンボルを有する特定シンボル長中においてh回(ただしhは自然数で2≦h≦N−M+1)パイロットシンボルを復調することで、伝搬路特性を推定することを特徴とする請求項3に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定方法。  4. The propagation path characteristic is estimated by demodulating a pilot symbol h times (where h is a natural number 2 ≦ h ≦ N−M + 1) within a specific symbol length having a pilot symbol. Channel characteristics estimation method for multicarrier transmission. マルチキャリア伝送方式の受信装置における、特定シンボル長にL本のサブキャリアを使用したパイロットシンボルを有する信号を受信して当該信号の伝搬路特性を推定するマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置において、
N本(N>L)のサブキャリアを全て復調できるN点のディジタル信号を得るサンプリング装置と、
当該N点のディジタル信号から、M点をとりだす抽出装置と、
前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアの番号と前記抽出装置で取り出されたサンプル点の番号を基に、前記抽出装置でとりだしたM点のサンプル点から前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリア(L≦M)を復調するための行列と、M点のサンプル点から成るベクトルとの積から前記N−M本のヌルキャリア以外のM本のサブキャリアのうち所望のL本のサブキャリア(L≦M)を復調することで前記パイロットシンボルを復調するパイロットシンボル演算器とを有し、
当該復調されたパイロットシンボルから、受信信号の伝搬路特性を推定することを特徴とするマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置。
In a multicarrier transmission system receiver, a multicarrier transmission channel characteristic estimation apparatus that receives a signal having a pilot symbol using L subcarriers for a specific symbol length and estimates a channel characteristic of the signal,
A sampling device for obtaining N digital signals capable of demodulating all N (N> L) subcarriers;
An extraction device for extracting M points from the digital signal of N points;
Based on the number of M subcarriers other than the NM null carriers and the number of sample points taken out by the extraction device, the NM points from the M sample points taken out by the extraction device. Of the N subcarriers, the matrix for demodulating desired L subcarriers (L ≦ M), and a vector composed of M sample points, and the N−M A pilot symbol calculator that demodulates the pilot symbols by demodulating desired L subcarriers (L ≦ M) among M subcarriers other than null carriers ;
A channel characteristic estimation apparatus for multicarrier transmission, which estimates channel characteristics of a received signal from the demodulated pilot symbols.
前記マルチキャリア伝送方式は、逆離散フーリエ変換を用いて変調する方式であり、
前記ディジタル信号は、N本のサブキャリアの隣り合う周波数間隔をΔfとしてサンプリング間隔1/(NΔf)で直交復調されたN点の複素ディジタル信号であることを特徴とする請求項5に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置。
The multi-carrier transmission method is a method of modulating using inverse discrete Fourier transform ,
6. The multi- point digital signal according to claim 5, wherein the digital signal is an N-point complex digital signal that is orthogonally demodulated at a sampling interval 1 / (NΔf) where Δf is an adjacent frequency interval of N subcarriers. Carrier transmission channel characteristic estimation device.
前記予め設定されたM点が、連続するM個のサンプリング点であることを特徴とする請求項6に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置。  The channel characteristic estimation apparatus for multicarrier transmission according to claim 6, wherein the preset M points are M consecutive sampling points. パイロットシンボルを有する特定シンボル長中においてh回(ただしhは自然数で2≦h≦N−M+1)パイロットシンボルを復調することで、伝搬路特性を推定することを特徴とする請求項7に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置。  8. The propagation path characteristic is estimated by demodulating a pilot symbol h times (where h is a natural number 2 ≦ h ≦ N−M + 1) within a specific symbol length having a pilot symbol. Multi-carrier transmission channel characteristic estimation device. 請求項5乃至請求項8の何れか1項に記載のマルチキャリア伝送用伝搬路特性推定装置を有することを特徴とするマルチキャリア復調装置。A multicarrier demodulation apparatus comprising the multicarrier transmission channel characteristic estimation apparatus according to any one of claims 5 to 8.
JP2001239889A 2001-08-07 2001-08-07 Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same Expired - Fee Related JP4724979B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001239889A JP4724979B2 (en) 2001-08-07 2001-08-07 Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001239889A JP4724979B2 (en) 2001-08-07 2001-08-07 Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003051803A JP2003051803A (en) 2003-02-21
JP4724979B2 true JP4724979B2 (en) 2011-07-13

Family

ID=19070579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001239889A Expired - Fee Related JP4724979B2 (en) 2001-08-07 2001-08-07 Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4724979B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8626080B2 (en) 2008-03-11 2014-01-07 Intel Corporation Bidirectional iterative beam forming
JP5720172B2 (en) * 2010-10-20 2015-05-20 ソニー株式会社 Receiving device, receiving method, and program

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3597602B2 (en) * 1995-05-31 2004-12-08 株式会社東芝 Wireless communication device
JP3473393B2 (en) * 1998-03-31 2003-12-02 株式会社豊田中央研究所 Adaptive receiver
CN1193563C (en) * 2000-02-22 2005-03-16 皇家菲利浦电子有限公司 Multicarrier receiver with channel estimator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003051803A (en) 2003-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI749210B (en) Method for common phase error and inter-carrier interference estimation and compensation, and method of transmitting and receiving data
JP4948592B2 (en) Receiver and method for digital multicarrier transmission
CN107426123B (en) Method and device for carrying out joint integer frequency offset estimation by using multi-intersymbol pilot frequency
US8743982B2 (en) Systems for the multicarrier transmission of digital data and transmission methods using such systems
US20140192925A1 (en) Method of and apparatus for reducing papr in filter-bank multi-carrier system
US7298785B2 (en) Multicarrier demodulation method and apparatus, and multicarrier modulation method and apparatus
Sliskovic Sampling frequency offset estimation and correction in OFDM systems
JP2001044966A (en) Structure of preamble
EP1038237B1 (en) Discrete fourier transformation method and apparatus
KR20000007908A (en) Synchronization method and device of orthogonal frequency division multiplexing(ofdm) receiver
EP3032767A1 (en) Transmitting device, receiving device, and communication system
Wang et al. Discrete Hartley transform based multicarrier modulation
JP4680459B2 (en) Method for transmitting an offset modulated (BFDM / OM) multi-carrier signal
JP4724979B2 (en) Multi-carrier transmission channel characteristic estimation method, multi-carrier transmission channel characteristic estimation apparatus, and multi-carrier demodulation apparatus having the same
JP2004179727A (en) Multicarrier transmission apparatus, multicarrier receiver, and multicarrier communication apparatus
CN101601031A (en) Use 2 nPoint FFT calculates non-2 nTreating apparatus, the method and system of point DFT
CN108463979A (en) Wireless data communication based on discrete cosine transform
JP4724993B2 (en) Multicarrier demodulation method and multicarrier demodulation device
JP3946893B2 (en) Digital communication device
Srivastava et al. On the Role of Overlapping Factor in FBMC-SMT Systems
AU1281201A (en) Method for detecting the remaining carrier power on a multi-carrier signal that is qam-modulated in the 8k mode according to the dvb-t-standard
JP2003051804A (en) Multicarrier demodulating method and multicarrier demodulator
Gopalam et al. An OFDM based waveform for delay Doppler domain communication
CN109547181B (en) Short filter, single carrier system and multi-carrier system
JP4174905B2 (en) Orthogonal frequency division multiplex modulation method and orthogonal frequency division multiplex modulation device, and orthogonal frequency division multiplex demodulation method and orthogonal frequency division multiplex demodulation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100928

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110315

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110328

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees