JP4871334B2 - OFDM signal combining receiver - Google Patents
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Description
本発明は、OFDM方式を用いるデジタル放送またはデジタル伝送のOFDM信号合成用受信装置に関し、特に、デジタル放送または無線LANなどにおいて電波を受信する際に問題となるフェージングおよび干渉波の対策のために、アダプティブアレーアンテナ技術またはダイバーシティ受信技術を適用するOFDM信号合成用受信装置に関する。 The present invention relates to a receiver for OFDM signal synthesis for digital broadcasting or digital transmission using the OFDM system, and in particular, for countermeasures against fading and interference waves that are problematic when receiving radio waves in digital broadcasting or wireless LAN, etc. The present invention relates to a receiving apparatus for combining OFDM signals to which an adaptive array antenna technique or a diversity receiving technique is applied.
OFDM信号用アダプティブアレー技術として、例えば、特許文献1および2に記載のものが知られており、これらはいずれも放送波中継用の装置へ応用することを目的としている。これらの技術を用いた放送波中継用の干渉除去装置は、送信側の設備であることから、低計算量で処理を行うことよりも、高精度な干渉除去特性を得ることが求められる。しかし、この放送波中継用の干渉除去装置は、極端に劣悪な受信環境で用いられることは想定していない。特に、SFN(Single Frequency Network)環境のサービスエリアは、レベルが高く、GI(Guard Interval)内であるが遅延時間が長いマルチパス波の影響を受ける環境であることから、十分な干渉除去特性を得ることができないことがあるという問題がある。また、最適化すべき重み係数の数がサブキャリヤ数とブランチ数との積となり、計算量が多くなるという問題もある。
As an adaptive array technology for OFDM signals, for example, those described in
これに対し、前述のOFDM信号用アダプティブアレー技術を受信機へ応用することを想定した場合、低コスト化を実現するために、受信機には、より簡易な構成かつ少ない計算量で所要のビット誤り率(BER:Bit Error Rate)が得られること、また、より劣悪な受信環境でも動作できることが求められる。 On the other hand, assuming that the above-described adaptive array technology for OFDM signals is applied to a receiver, in order to reduce the cost, the receiver has a simpler configuration and a smaller amount of calculation with the required bits. It is required that an error rate (BER: Bit Error Rate) be obtained, and that an operation can be performed even in a worse reception environment.
放送波中継用の装置では、干渉除去後に所要のBERが得られることが最低条件であり、干渉による伝送特性の劣化をいかに抑圧するかが求められる。これに対し、サービスエリアにおける受信用の装置では、干渉除去後に所要のBERが得られればよい。このように、放送波中継用の装置とサービスエリアにおける受信用の装置とでは、OFDM信号用アダプティブアレー技術に対する要求条件が大きく異なっている。 In a broadcast wave relay device, the minimum requirement is that a required BER is obtained after interference removal, and it is required how to suppress the deterioration of transmission characteristics due to interference. On the other hand, the receiving device in the service area only needs to obtain a required BER after interference cancellation. As described above, the requirements for the OFDM signal adaptive array technology are greatly different between the broadcast wave relay device and the reception device in the service area.
一方、非特許文献1および2に、Pre−FFT型のOFDM信号用アダプティブアレー技術が記載されている。非特許文献1の技術は、移動受信を想定したものであり、希望波以外の到来波を全て抑圧することができる。また、非特許文献2の技術は、固定受信を想定したものであり、遅延時間がGIを越えるマルチパス波のみを抑圧することができる。これらはいずれも、少ない計算量で処理を行うことができる。
On the other hand, Non-Patent
しかしながら、非特許文献1および2に記載の技術は、いずれもGIが有効シンボルの後部と同一であるというOFDM信号の特徴を利用するものである。このため、干渉波が希望波と同一方式であって、GI比が同じである場合には、干渉波を抑圧することができない場合があるという問題があった。例えば、希望波と干渉波のシンボル同期位置が一致する場合には、希望波と干渉波を区別することができず、干渉波を抑圧することができないという問題があった。
However, the techniques described in
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低計算量で処理を行うことができ、劣悪な受信環境においても効果的に干渉波を抑圧することが可能なOFDM信号合成用受信装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to be able to perform processing with a low calculation amount and to effectively suppress interference waves even in a poor reception environment. An object of the present invention is to provide a signal synthesis receiver.
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによってOFDM波を受信し、ビット列を出力するOFDM信号合成用受信装置であって、受信したOFDM波の等価ベースバンド信号を時間領域において重み付けにより合成し、アレー合成信号を生成するアレー合成部と、前記アレー合成信号を周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換するFFT部と、パイロット信号を用いてチャネル応答を推定するチャネル推定部と、前記キャリヤシンボルを前記チャネル応答で除算することにより、チャネル等化を行うチャネル等化部と、前記時間領域において重み付けによりアレー合成するために用いる重み係数を制御する重み係数制御部と、を備え、前記重み係数制御部が、前記チャネル等化後のキャリヤシンボルをデマッピングおよび再マッピングすることによりシンボル再生し、再生キャリヤシンボルを生成するシンボル再生部と、前記再生キャリヤシンボルにパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入部と、前記パイロット信号が挿入された再生キャリヤシンボルを時間領域の信号に変換するIFFT部と、前記時間領域の信号を参照信号とし、前記アレー合成信号と前記参照信号との間の誤差が最小となるように最適化し、前記重み係数を求める重み係数算出部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のOFDM信号合成用受信装置において、前記重み係数制御部が、前記パイロット信号挿入部によりパイロット信号が挿入された再生キャリヤシンボルに、前記チャネル応答を乗算する乗算部を備え、前記IFFT部が、前記乗算結果を時間領域の信号に変換する、ことを特徴とする。
The invention of
また、請求項3の発明は、請求項1に記載のOFDM信号合成用受信装置において、前記重み係数制御部が、前記チャネル等化後のキャリヤシンボルおよび前記再生キャリヤシンボルに基づいて変調誤差比を算出する変調誤差比算出部を備え、前記パイロット信号挿入部が、前記変調誤差比に基づいて、予め定められたパイロット信号または前記パイロット信号に予め定められた定数を乗算した新たなパイロット信号を、前記再生キャリヤシンボルに挿入する、ことを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項4の発明は、請求項3に記載のOFDM信号合成用受信装置において、前記パイロット信号挿入部が、前記変調誤差比が予め定められたしきい値を下回り、かつ、前記キャリヤシンボルのシンボル番号が予め定められたシンボル間隔の整数倍となるときに、予め定められたパイロット信号に予め定められた定数を乗算した新たなパイロット信号を、前記再生キャリヤシンボルに挿入する、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the OFDM signal synthesizing receiver according to the third aspect , the pilot signal insertion unit has the modulation error ratio below a predetermined threshold value, and the carrier symbol. A new pilot signal obtained by multiplying a predetermined pilot signal by a predetermined constant is inserted into the regenerated carrier symbol when the symbol number of is a multiple of a predetermined symbol interval. And
以上のように、本発明によれば、アレー合成部が、時間領域で重み付け合成を行ってアレー合成信号を生成し、チャネル等化部が、周波数領域でチャネル等化後のキャリヤシンボルを生成し、重み係数制御部が、予め定められたパイロット信号または再生キャリヤシンボルをIFFTして得られる時間領域信号を参照信号とし、アレー合成のために用いる重み係数を、アレー合成信号と参照信号との間の誤差が最小となるように最適化によって求めるようにした。これにより、最適化すべき重み係数の数は、アレー合成するブランチの数で済むから、サブキャリヤ数とブランチ数との積の数を必要とした従来の装置よりも低計算量となる。また、チャネル推定部が、パイロット信号を用いてチャネル応答を直接推定するから、同様に低計算量となる。また、このような低計算量にてアレー合成及びチャネル等化を行うことができるから、劣悪な受信環境においても効果的に干渉波を抑圧することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the array combining unit performs weighted combining in the time domain to generate an array combined signal, and the channel equalizing unit generates carrier symbols after channel equalization in the frequency domain. The weighting factor control unit uses a time domain signal obtained by IFFT of a predetermined pilot signal or regenerated carrier symbol as a reference signal, and sets a weighting factor used for array synthesis between the array synthesis signal and the reference signal. So that the error is minimized. As a result, the number of weighting factors to be optimized is only the number of branches to be array-synthesized, so that the amount of calculation is lower than that of a conventional apparatus that requires the number of products of the number of subcarriers and the number of branches. Further, since the channel estimation unit directly estimates the channel response using the pilot signal, the amount of calculation is similarly reduced. In addition, since array synthesis and channel equalization can be performed with such a low calculation amount, it is possible to effectively suppress interference waves even in a poor reception environment.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔実施例1〕
まず、実施例1について説明する。図1は、実施例1のOFDM信号合成用受信装置の構成を示すブロック図である。このOFDM信号合成用受信装置1は、周波数変換部11、A/D変換部12、直交復調部13、アレー合成部14、GI除去部15、FFT部16、チャネル推定部17、チャネル等化部18、デマッピング部19、パラレルシリアル変換部20および重み係数制御部21を備えている。また、アレー合成部14は、アレー素子数分の乗算部141、加算部142および複素共役部143を備えている。重み係数制御部21は、アレー素子数分のGI除去部214、重み係数算出部30、パイロット信号生成部211、乗算部212およびIFFT部213を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Example 1]
First, Example 1 will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the OFDM signal combining receiver according to the first embodiment. This OFDM
アレー素子数分の周波数変換部11は、アンテナ10を介して受信したOFDM信号をIF信号に周波数変換する。アレー素子数分の周波数変換部11の出力するIF信号はそれぞれA/D変換部12へ入力される。アレー素子数分のA/D変換部12は、周波数変換部11から入力されるIF信号をデジタルIF信号にA/D変換する。アレー素子数分のA/D変換部12の出力するデジタルIF信号はそれぞれ直交復調部13に入力される。アレー素子数分の直交復調部13は、A/D変換部12から入力されるデジタルIF信号を直交復調し、等価ベースバンド信号を生成する。アレー素子数分の直交復調部13の出力する等価ベースバンド信号は2分配され、一方がアレー合成部14の乗算部141へ、他方が重み係数制御部21のGI除去部214へ入力される。
アレー合成部14におけるアレー素子数分の乗算部141は、直交復調部13から入力される等価ベースバンド信号に、複素共役部143から入力される重み係数の複素共役値を乗算する。アレー素子数分の乗算部141が出力する、重み係数の複素共役値が乗算された等価ベースバンド信号は加算部142へ入力される。加算部142は、アレー素子数分の乗算部141の出力する、重み係数の複素共役値が乗算された等価ベースバンド信号を加算し、アレー合成信号を生成する。加算部142の出力するアレー合成信号はGI除去部15へ入力される。
The
GI除去部15は、加算部142から入力されるアレー合成信号からGIを除去し、有効シンボル期間に相当する時間の信号を抽出する。GI除去部15の出力する、有効シンボル期間におけるアレー合成信号はFFT部16へ入力される。
The
FFT部16は、GI除去部15の出力する有効シンボル期間におけるアレー合成信号をFFTにより周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換する。FFT部16の出力するキャリヤシンボルは2分配され、一方がチャネル等化部18へ、他方がチャネル推定部17へ入力される。
The
チャネル推定部17は、前記FFT部16の出力するキャリヤシンボルからチャネル応答を推定する。チャネル推定部17の出力するチャネル応答は2分配され、一方がチャネル等化部18へ、他方が重み係数制御部21の乗算部212へ入力される。
The
チャネル等化部18は、FFT部16から入力されるキャリヤシンボルを、チャネル推定部17から入力されるチャネル応答で除算することにより、チャネル等化を行う。チャネル等化部18の出力するチャネル等化後のキャリヤシンボルはデマッピング部19へ入力される。
The
デマッピング部19は、チャネル等化部18の出力するチャネル等化後のキャリヤシンボルをデマッピングすることにより、パラレル信号に変換する。デマッピング部19の出力するパラレル信号はパラレルシリアル変換部20へ入力される。パラレルシリアル変換部20は、デマッピング部19から入力されるパラレル信号をシリアル信号に変換し、ビット列を出力する。
The demapping
一方、重み係数制御部21のパイロット信号生成部211は、予め定められたパイロット信号を生成する。パイロット信号生成部211の出力するパイロット信号は乗算部212へ入力される。
On the other hand, the pilot
乗算部212は、パイロット信号生成部211から入力されるパイロット信号に、チャネル推定部17から入力されるチャネル応答を乗算する。乗算部212の出力する、チャネル応答が乗じられたパイロット信号はIFFT部213へ入力される。
IFFT部213は、乗算部212が出力する、チャネル応答が乗じられたパイロット信号を時間領域の信号に変換し、パイロット信号のみが含まれる時間領域信号を生成する。IFFT部213の出力する、パイロット信号のみが含まれる時間領域信号は重み係数算出部30へ入力される。ここで、IFFT部213の出力する、パイロット信号のみが含まれる時間領域信号は、重み係数算出部30において参照信号として扱われる。
アレー素子数分のGI除去部214は、それぞれの直交復調部13から入力される等価ベースバンド信号からGIを除去し、有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号を抽出する。アレー素子数分のGI除去部214の出力する、有効シンボル期間における等価ベースバンド信号は重み係数算出部30へ入力される。
The
重み係数算出部30は、アレー素子数分のGI除去部214から入力される、有効シンボル期間における等価ベースバンド信号と、IFFT部213から入力される、チャネル応答が乗じられたパイロット信号のみが含まれる時間領域信号である参照信号とを用いて、重み係数を算出する。具体的には、重み係数算出部30は、入力した等価ベースバンド信号を重み付けして得られるアレー合成信号と入力した参照信号との間の自乗誤差が最小となるように、最小自乗誤差(MMSE)の規範により重み係数を算出する。重み係数算出部30の出力する重み係数はアレー合成部14の複素共役部143へ入力される。
The weighting
アレー合成部14の複素共役部143は、重み係数算出部30から入力される重み係数について、その複素共役値を算出する。アレー合成部14の出力する重み係数の複素共役値はアレー素子数分の乗算部141へ入力される。
The
このように、実施例1のOFDM信号合成用受信装置1によれば、アレー合成部14が、時間領域で重み係数を用いて合成を行ってアレー合成信号を生成し、チャネル推定部17が、パイロット信号を用いてチャネル応答を推定し、チャネル等化部18が、周波数領域においてキャリヤシンボルをチャネル等化し、重み係数制御部21が、予め定められたパイロット信号にチャネル応答を乗算し、この乗算結果の信号をIFFTして得られる時間領域信号を参照信号とし、アレー合成のために用いる重み係数を、アレー合成信号と参照信号との間の誤差が最小となるように最適化によって求めるようにした。これにより、最適化すべき重み係数の数はアレー合成するブランチの数で済む。従来の装置では、最適化すべき重み係数の数はサブキャリヤ数とブランチ数との積の数を必要としたが、実施例1のOFDM信号合成用受信装置1では従来よりも低計算量で済む。また、チャネル推定部17がチャネル応答を直接推定するから、同様に低計算量で済む。また、このような低計算量にてアレー合成及びチャネル等化を行うから、劣悪な受信環境においても効果的に干渉波を抑圧することが可能となる。
As described above, according to the OFDM
〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。図2は、実施例2のOFDM信号合成用受信装置の構成を示すブロック図である。このOFDM信号合成用受信装置2は、周波数変換部11、A/D変換部12、直交復調部13、アレー合成部14、GI除去部15、FFT部16、チャネル推定部17、チャネル等化部18、シンボル再生部23、パラレルシリアル変換部20および重み係数制御部22を備えている。また、アレー合成部14は、アレー素子数分の乗算部141、加算部142および複素共役部143を備えている。シンボル再生部23は、デマッピング部19および再マッピング部221を備えている。重み係数制御部22は、アレー素子数分の遅延部226、アレー素子数分のGI除去部227、重み係数算出部228、再マッピング部221、変調誤差比(MER:Modulation Error Ratio)算出部222、パイロット信号挿入部223、乗算部224およびIFFT部225を備えている。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the OFDM signal combining receiver according to the second embodiment. This OFDM
図1に示した実施例1のOFDM信号合成用受信装置1と図2に示す実施例2のOFDM信号合成用受信装置2とを比較すると、両装置とも、アレー素子数分の周波数変換部11、A/D変換部12および直交復調部13を備え、また、アレー合成部14、GI除去部15、FFT部16、チャネル推定部17、チャネル等化部18、デマッピング部19およびパラレルシリアル変換部20を備えている点で同一である。また、両装置とも、重み係数制御部21,22において、アレー素子数分のGI除去部214,227を備え、乗算部212,224、IFFT部213,225および重み係数算出部30,228を備えている点で同一である。
Comparing the OFDM
一方、OFDM信号合成用受信装置1は、重み係数制御部21においてパイロット信号生成部211を備えているのに対し、OFDM信号合成用受信装置2は、シンボル再生部23および重み係数制御部22において、再マッピング部221、変調誤差比算出部222およびパイロット信号挿入部223を備えている点で相違する。また、OFDM信号合成用受信装置2は、重み係数制御部22において、アレー素子数分の遅延部226を備えている点で相違する。
On the other hand, the OFDM
周波数変換部11、A/D変換部12、直交復調部13、アレー合成部14、GI除去部15、FFT部16、チャネル推定部17、チャネル等化部18、デマッピング部19およびパラレルシリアル変換部20については、実施例1にて説明したとおりである。
ここで、アレー素子数分の直交復調部13の出力する等価ベースバンド信号は2分配され、一方がアレー合成部14の乗算部141へ、他方が重み係数制御部22の遅延部226へ入力される。また、チャネル等化部18の出力するチャネル等化後のキャリヤシンボルは2分配され、一方がシンボル再生部23のデマッピング部19へ、他方が重み係数制御部22の変調誤差比算出部222へ入力される。また、シンボル再生部23のデマッピング部19の出力するパラレル信号は2分配され、一方がパラレルシリアル変換部20へ、他方が再マッピング部221へ入力される。
Here, the equivalent baseband signals output from the
再マッピング部221は、デマッピング部19から入力されるパラレル信号を再マッピングし、再生キャリヤシンボルを生成する。再マッピング部221の出力する再生キャリヤシンボルは2分配され、一方が変調誤差比算出部222へ、他方がパイロット信号挿入部223へ入力される。
The
変調誤差比算出部222は、チャネル等化部18から入力されるチャネル等化後のキャリヤシンボルと、再マッピング部221から入力される再生キャリヤシンボルとを用いて、変調誤差比を算出する。変調誤差比算出部222の出力する変調誤差比はパイロット信号挿入部223へ入力される。
The modulation error
パイロット信号挿入部223は、再マッピング部221から入力される再生キャリヤシンボルと、変調誤差比算出部222から入力される変調誤差比とにより、既知のパイロット信号を含む新たな再生キャリヤシンボルを生成する。具体的には、パイロット信号挿入部223は、既知のパイロット信号を生成し、入力した再生キャリヤシンボルのうちパイロット信号に割り当てられた再生キャリヤシンボルを、生成した既知のパイロット信号に置き換える。この場合、入力した変調誤差比と予め定められたしきい値とを比較し、変調誤差比がしきい値を下回り、かつシンボル番号が予め定められたシンボル間隔の整数倍であるときに、置き換えるパイロット信号には、予め定められた定数を乗じる。パイロット信号挿入部223の出力する再生キャリヤシンボルは乗算部224へ入力される。
Pilot
乗算部224は、パイロット信号挿入部223から入力される再生キャリヤシンボルに、チャネル推定部17から入力されるチャネル応答を乗算する。乗算部224の出力するチャネル応答が乗じられた再生キャリヤシンボルはIFFT部225へ入力される。
IFFT部225は、乗算部224から入力される、チャネル応答が乗じられた再生キャリヤシンボルを時間領域の信号に変換する。IFFT部225の出力する時間領域信号は重み係数算出部228へ入力される。ここで、IFFT部225の出力する時間領域信号は、重み係数算出部228において参照信号として扱われる。
The
アレー素子数分の遅延部226は、それぞれの直交復調部13から入力される等価ベースバンド信号を、予め定められた時間分だけ遅延させる。予め定められた時間とは、直交復調部13から出力された等価ベースバンド信号がアレー合成部14においてアレー合成され、IFFT部225から参照信号が出力されるまでの間の演算に必要な時間をいう。アレー素子数分の遅延部226の出力する遅延した等価ベースバンド信号はそれぞれGI除去部227へ入力される。
The
GI除去部227は、それぞれの遅延部226から入力される遅延した等価ベースバンド信号からGIを除去し、有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号を抽出する。アレー素子数分のGI除去部227の出力する、有効シンボル期間における等価ベースバンド信号は重み係数算出部228へ入力される。
The
重み係数算出部228は、アレー素子数分のGI除去部227から入力される、有効シンボル期間における等価ベースバンド信号と、IFFT部225から入力される、チャネル応答が乗じられた時間領域信号である参照信号とを用いて、重み係数を算出する。具体的には、重み係数算出部228は、入力した等価ベースバンド信号を重み付けして得られるアレー合成信号と入力した参照信号との間の自乗誤差が最小となるように、最小自乗誤差の規範により重み係数を算出する。重み係数算出部228の出力する重み係数はアレー合成部14の複素共役部143へ入力される。
The weighting
このように、実施例2のOFDM信号合成用受信装置2によれば、アレー合成部14が、時間領域で重み係数を用いて合成を行ってアレー合成信号を生成し、チャネル推定部17が、パイロット信号を用いてチャネル応答を推定し、チャネル等化部18が、周波数領域においてキャリヤシンボルをチャネル等化するようにした。また、重み係数制御部22が、チャネル等化されたキャリヤシンボルをデマッピングおよび再マッピングして再生キャリヤシンボルを生成し、再生キャリヤシンボルに予め定められたパイロット信号を挿入してチャネル応答を乗算し、この乗算結果をIFFTして得られる時間領域信号を参照信号とし、アレー合成のために用いる重み係数を、アレー合成信号と参照信号との間の誤差が最小となるように最適化によって求めるようにした。これにより、実施例1の場合と同様に、最適化すべき重み係数の数はアレー合成するブランチの数で済むから、重み係数は、従来よりも低計算量で済む。また、チャネル推定部17がチャネル応答を直接推定するから、同様に低計算量で済む。また、このような低計算量にてアレー合成及びチャネル等化を行うから、劣悪な受信環境においても効果的に干渉波を抑圧することが可能となる。
As described above, according to the OFDM
また、実施例2のOFDM信号合成用受信装置2によれば、再マッピングした再生キャリヤシンボルおよび予め定められたパイロット信号をIFFT部225により時間領域に変換して参照信号を生成する。そして、重み係数算出部228は、GI除去部227から入力した等価ベースバンド信号を合成して得られるアレー合成信号と、参照信号との誤差が最小となるように最適化した重み係数を算出する。これにより、重み係数算出部228は、希望波と干渉波のシンボル同期位置およびパイロット信号が同一サブキャリヤに挿入される4シンボル周期が一致した場合でも、パイロット信号以外のデータキャリヤが希望波と干渉波とでは異なるため、希望波と干渉波を区別可能な重み係数を算出することができる。
Further, according to the OFDM
また、実施例2のOFDM信号合成用受信装置2によれば、パイロット信号挿入部223は、再生キャリヤ信号にパイロット信号を挿入する際に、変調誤差比算出部222により算出された変調誤差比がしきい値を下回り、かつシンボル番号が予め定められたシンボル間隔の整数倍であるときに、予め定められた定数を乗じたパイロット信号を挿入するようにした。この場合、IFFT部225により生成される参照信号は、本来のパイロット信号とは異なる振幅のパイロット信号に基づいた信号となる。そして、重み係数算出部228は、GI除去部227から入力した等価ベースバンド信号を合成して得られるアレー合成信号と、本来のパイロット信号とは異なる振幅のパイロット信号に基づいた参照信号とを用いて、これらの信号の誤差が最小となるように最適化した重み係数を算出する。これにより、重み係数算出部228は、受信信号に含まれる干渉波におけるパイロット信号の振幅と、参照信号におけるパイロット信号の振幅とが異なる信号を用いるようにしたから、干渉波を抑圧可能な重み係数を算出することができる。一方、予め定められた定数を乗じずにパイロット信号を挿入する場合は、希望波と干渉波のシンボル同期位置およびパイロット信号が同一サブキャリヤに挿入される4シンボル周期が一致し、かつ希望波と干渉波の電力比が非常に小さい場合には、受信信号に含まれる干渉波におけるパイロット信号の振幅と、参照信号におけるパイロット信号の振幅とが一致していたから、希望波と干渉波を区別可能な重み係数を算出することができなかった。したがって、希望波と干渉波のシンボル同期位置およびパイロット信号が同一サブキャリヤに挿入される4シンボル周期が一致し、かつ希望波と干渉波の電力比が非常に小さい場合には、希望波と干渉波を区別することができず、干渉波を抑圧することができなかったが、実施例2のOFDM信号合成用受信装置2によれば、この問題を解決することができる。
Further, according to the OFDM
以上のように構成される実施例1のOFDM信号合成用受信装置1および実施例2のOFDM信号合成用受信装置2における構成部の詳細について、ISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial)を適用した場合を例にして、以下に説明する。
For the details of the components in the OFDM
〔アレー合成部〕
まず、図1および図2に示したアレー合成部14について説明する。アレー素子数分の直交復調部13の出力する等価ベースバンド信号からなるベクトルを以下に示す。
ここで、tは時刻、Lはブランチ数を示す。また、上付きのTは転置を示す。
[Array composition section]
First, the
Here, t represents time and L represents the number of branches. Superscript T indicates transposition.
重み係数算出部30の出力する重み係数からなるベクトルを以下に示す。
これにより、アレー合成部14は、以下に示す演算を行い、アレー合成信号を出力する。
ここで、上付きのHは複素共役転置を示す。なお、前記式(3)には、複素共役部143による処理が含まれる。
A vector composed of the weighting coefficients output from the weighting
Thereby, the
Here, the superscript H indicates complex conjugate transpose. The equation (3) includes processing by the
〔チャネル推定部〕
次に、図1および図2に示したチャネル推定部17について説明する。図3は、チャネル推定部17の構成を示すブロック図である。このチャネル推定部17は、パイロット抽出部171、パイロット生成部172、除算部173および補間部174を備えている。
[Channel estimation section]
Next, the
FFT部16の出力するキャリヤシンボルは、チャネル推定部17のパイロット抽出部171へ入力される。パイロット抽出部171は、入力したキャリヤシンボルのうちの、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号のキャリヤシンボルとして伝送されたパイロット信号を抽出する。パイロット抽出部171の出力するパイロット信号は、受信パイロット信号として除算部173へ入力される。
The carrier symbol output from the
パイロット生成部172は、予め決められた振幅および位相を持つパイロット信号を生成する。パイロット生成部172が出力するパイロット信号は除算部173へ入力される。
除算部173は、パイロット抽出部171から入力される受信パイロット信号を、パイロット生成部172から入力されるパイロット信号で除算し、パイロット信号が伝送されるシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を求める。除算部173が出力するパイロット信号におけるチャネル応答は補間部174へ入力される。
Dividing
補間部174は、除算部173から入力される、パイロット信号が伝送されるシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を、シンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、OFDM信号の全サブキャリヤにおけるチャネル応答を算出して出力する。
ISDB−T方式において、パイロット信号であるSP(Scattered Pilot)に割り当てられたサブキャリヤは、シンボル番号をi、サブキャリヤ番号をkとすると、以下の式を満足する。
ただし、modは剰余を示す。以下、前記式(4)を満足するi,kをそれぞれip,kpとする。
In the ISDB-T system, subcarriers allocated to a pilot signal SP (Scattered Pilot) satisfy the following equation, where the symbol number is i and the subcarrier number is k.
However, mod indicates a remainder. Hereinafter, i and k satisfying the above-mentioned formula (4) are assumed to be i p and k p , respectively.
ここで、図3に示したパイロット抽出部171をSP抽出部とし、パイロット生成部172をSP生成部とする。SP抽出部により抽出される受信SP信号をXip,kpとし、SP生成部により生成されるSP信号、すなわち、送信側のISDB−T変調器において生成されて送信されるSP信号(以下、単に「送信SP信号」という。)をSip,kpとすると、シンボル番号ip、サブキャリヤ番号kpにおけるチャネル応答Uip,kpは、次式で表される。
ここでは、ISDB−T方式で採用されているSP信号を基準信号とし、チャネル応答を算出する方法を説明したが、振幅および位相が既知の信号であって、受信側において生成可能なシンボルであれば同様にチャネル応答算出のための基準信号として利用することができる。すなわち、本発明は、チャネル応答を算出するにあたり、基準信号としてSP信号を用いることに限定されるものではない。 Here, the method of calculating the channel response using the SP signal employed in the ISDB-T system as a reference signal has been described. However, any signal that has a known amplitude and phase and that can be generated on the receiving side can be used. Similarly, it can be used as a reference signal for channel response calculation. That is, the present invention is not limited to using the SP signal as the reference signal in calculating the channel response.
ところで、SP信号を用いてチャネル応答を算出する場合、全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を直接算出することができない。全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を算出するためには、シンボルおよびサブキャリヤ方向に補間処理を行う必要がある。 By the way, when the channel response is calculated using the SP signal, the channel responses for all symbols and subcarriers cannot be directly calculated. In order to calculate channel responses in all symbols and subcarriers, it is necessary to perform interpolation processing in the symbol and subcarrier directions.
シンボル方向の補間には、例えば以下に示す最新値保持法または線形補間法を用いることができ、次式により補間処理を行うことができる。最新値保持法を用いる場合、以下の式により補間処理を行う。
また、線形補間法を用いる場合、以下の式により補間処理を行う。
Further, when the linear interpolation method is used, interpolation processing is performed according to the following formula.
一方、サブキャリヤ方向の補間には、例えば以下に示す線形補間法を用いることができ、次式により補間処理を行うことができる。
〔チャネル等化部〕
次に、図1および図2に示したチャネル等化部18について説明する。図4は、チャネル等化部18の構成を示すブロック図である。このチャネル等化部18は、除算部181を備えている。
[Channel equalization section]
Next, the
FFT部16の出力するキャリヤシンボルおよびチャネル推定部17の出力するチャネル応答は、チャネル等化部18の除算部181へ入力される。チャネル等化部18の除算部181は、次式のように、FFT部16から入力されるキャリヤシンボルXkを、OFDM信号のサブキャリヤごとにチャネル推定部17から入力されるチャネル応答Ukで除算することにより、チャネル等化を行う。
ここで、Zkはチャネル等化後のキャリヤシンボルを示す。
The carrier symbol output from the
Here, Z k represents a carrier symbol after channel equalization.
〔シンボル再生部(デマッピング部、再マッピング部)〕
次に、図2に示したシンボル再生部23のデマッピング部19および再マッピング部221について説明する。
[Symbol playback unit (demapping unit, remapping unit)]
Next, the
デマッピング部19は、チャネル等化部18から入力される、チャネル等化後のキャリヤシンボルから、送信されたキャリヤシンボルを推定し、複数ビットからなるパラレル信号を取り出す。再マッピング部221は、デマッピング部19から入力されるパラレル信号(複数ビットからなるパラレル信号)をキャリヤ変調し、キャリヤシンボルを再生する。ここで、前記式(9)は、以下の式で表すことができる。
ただし、Tkは送信キャリヤシンボル、Nkは雑音成分を示す。
The
Here, T k represents a transmission carrier symbol, and N k represents a noise component.
したがって、雑音成分Nkが十分小さい場合は、以下の式で表すことができる。
ここで、decはマッピングおよび再マッピングを示す関数であり、具体的には、与えられたキャリヤシンボルとの間のノルムが最も小さい送信キャリヤシンボルを返す関数である。すなわち、シンボル再生部23は、チャネル等化後のキャリヤシンボルをデマッピング部19にてデマッピングし、再マッピング部221にて再マッピングすることにより、送信キャリヤシンボルを得ることができる。
Therefore, when the noise component N k is sufficiently small, it can be expressed by the following equation.
Here, dec is a function indicating mapping and remapping, and specifically, a function that returns a transmission carrier symbol having the smallest norm with respect to a given carrier symbol. That is, the
〔変調誤差比算出部〕
次に、図2に示した変調誤差比算出部222について説明する。変調誤差比算出部222は、チャネル等化部18から入力されるチャネル等化後のキャリヤシンボルZkと、再マッピング部221から入力される再マッピングされた再生キャリヤシンボルDkとを用いて、次式で定義される変調誤差比MERを算出する。
ここで、Kは全サブキャリヤ数を示す。なお、変調誤差比の詳細については、下記の非特許文献を参照されたい。
ETR 290:Measurement guidelines for DVB Systems, ETSI Technical Report, may 1997
[Modulation error ratio calculation unit]
Next, the modulation error
Here, K indicates the total number of subcarriers. Refer to the following non-patent document for details of the modulation error ratio.
ETR 290: Measurement guidelines for DVB Systems, ETSI Technical Report, may 1997
〔パイロット信号挿入部〕
次に、図2に示したパイロット信号挿入部223について説明する。パイロット信号挿入部223は、再マッピング部221から入力される再生キャリヤシンボルDkのうちの、パイロット信号に割り当てられたキャリヤシンボルを、予め決められた振幅および位相を持つキャリヤシンボルSkに置き換える。すなわち、以下の式に示す処理を行う。
Next, the pilot
〔摂動〕
ここで、パイロット信号挿入部223が前記式(13)の処理を行う場合、シンボル同期位置、および同一サブキャリヤにSPが挿入される4シンボル周期が、希望波と干渉波において完全に一致したときには、干渉波を良好に除去できないことがある。これに対応するため、パイロット信号挿入部223は、以下の式に示す処理を行う。
Here, when the pilot
前記式(12)により得られる変調誤差比は、キャリヤシンボルの送信シンボルの推定値としての確からしさを示しており、言い換えるならば、干渉除去後の信号品質を示している。この変調誤差比MERが、予め定められたしきい値thを下回り、かつシンボル番号iが予め定められたシンボル間隔mの整数倍であるとき、予め決められた振幅および位相を持つパイロット信号のキャリヤシンボルSkに定数α’を乗じる。 The modulation error ratio obtained by the equation (12) indicates the certainty as the estimated value of the transmission symbol of the carrier symbol, in other words, the signal quality after interference removal. When the modulation error ratio MER is less than a predetermined threshold th and the symbol number i is an integral multiple of a predetermined symbol interval m, a pilot signal carrier having a predetermined amplitude and phase The symbol S k is multiplied by a constant α ′.
本願発明者らの実験によれば、シンボル同期位置、および同一サブキャリヤにSPが挿入される4シンボル周期が、希望波と干渉波において完全に一致した場合であっても、例えば、th=19dB,α’=1/2,m=3とすることにより、干渉波を良好に除去することができるという結果を得た。 According to the experiments by the inventors of the present application, even if the symbol synchronization position and the 4-symbol period in which the SP is inserted in the same subcarrier completely match in the desired wave and the interference wave, for example, th = 19 dB , Α ′ = 1/2 and m = 3, the interference wave can be satisfactorily removed.
変調誤差比MERが、予め定められたしきい値thを下回り、かつシンボル番号iが予め定められたシンボル間隔mの整数倍であるとき、パイロット信号挿入部223は、再生キャリヤシンボルにうちのパイロット信号に割り当てられたキャリヤシンボルを、振幅の小さいパイロット信号のキャリヤシンボルで置き換えた信号に基づいて、参照信号を生成する。そして、重み係数算出部228は、GI除去部227から入力した等価ベースバンド信号を合成して得たアレー合成信号と、振幅の小さいパイロット信号のキャリヤシンボルで置き換えた信号に基づいた参照信号とを用いて、これらの信号の誤差が最小となるように最適化した重み係数を算出する。これにより、重み係数算出部228は、希望波と干渉波とを区別することができ、アレー合成部14によって干渉波を除去することが可能な重み係数を算出することができる。
When the modulation error ratio MER is less than a predetermined threshold th and the symbol number i is an integral multiple of a predetermined symbol interval m, the pilot
〔パイロット信号生成部〕
次に、図1に示したパイロット信号生成部211について説明する。パイロット信号生成部211は、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号において、予め決められた振幅および位相を持つキャリヤシンボルを生成すると同時に、パイロット信号に割り当てられていないシンボル番号およびサブキャリヤ番号のキャリヤシンボルをゼロに設定する。
Next, the pilot
〔周波数特性乗算部〕
次に、図1に示した乗算部212および図2に示した乗算部224である周波数特性乗算部について説明する。乗算部212は、パイロット信号生成部211からパイロット信号(キャリヤシンボル)を入力する。また、乗算部224は、パイロット信号挿入部223から再生キャリヤシンボル(キャリヤシンボル)を入力する。
[Frequency characteristics multiplier]
Next, the frequency characteristic multiplier that is the
そして、乗算部212,224は、入力したキャリヤシンボル
に、チャネル推定部17から入力されるチャネル応答Ukを乗算する。
ここで、Rkは、チャネル応答が乗じられたキャリヤシンボルを示し、周波数領域で表現した参照信号である。
Then, the
Is multiplied by the channel response U k input from the
Here, R k represents a carrier symbol multiplied by a channel response, and is a reference signal expressed in the frequency domain.
乗算部212,224の出力する周波数領域における参照信号は、チャネル応答を用いて算出した信号であるから、参照信号にはチャネル応答が含まれ、重み係数算出部30,228は、チャネル応答が含まれる時間領域で表現した参照信号を用いて重み係数を算出する。したがって、希望波のマルチパスが受信される環境においても、重み係数算出部30,228は、アレー合成部14によって干渉波を除去することが可能な重み係数を算出することができる。つまり、干渉波はアレー合成部14によって除去され、かつマルチパスによる周波数特性歪みはチャネル等化部18によって等化される。これにより、OFDM信号合成用受信装置1,2は、OFDM信号を良好に受信することができる。
Since the reference signal in the frequency domain output from the
〔IFFT部〕
次に、図1に示したIFFT部213および図2に示したIFFT部225について説明する。IFFT部213,225は、周波数特性乗算部である乗算部212,224から入力されるキャリヤシンボルRkを、IFFTにより時間領域の信号に変換し、参照信号を生成する。IFFT部213,225は、以下の式に示す処理を行う。
ここで、r(t)は参照信号を示す。
[IFFT part]
Next, the
Here, r (t) represents a reference signal.
〔遅延部〕
次に、図2に示した遅延部226について説明する。遅延部226は、直交復調部13が等価ベースバンド信号を出力してから、アレー合成部14、GI除去部15、FFT部16、チャネル等化部18、デマッピング部19、再マッピング部221、パイロット信号挿入部223、乗算部224およびIFFT部225による処理が行われ、IFFT部225が参照信号を出力するまでに要する時間と、GI除去部227による処理に要する時間との差に相当する遅延を加えて、等価ベースバンド信号を出力する。
[Delay part]
Next, the
〔重み係数算出部〕
次に、図1に示した重み係数算出部30および図2に示した重み係数算出部228について説明する。図5は、重み係数算出部30,228の構成を示すブロック図である。この重み係数算出部30,228は、自己相関行列計算部301、逆行列計算部302、相互相関ベクトル計算部303および乗算部304を備えている。
[Weight coefficient calculation unit]
Next, the weighting
重み係数算出部30,228は、アレー素子数分のGI除去部214,227から入力される等価ベースバンド信号からなる入力信号ベクトルを重み付け合成して得られるアレー合成信号とIFFT部225から入力される参照信号との誤差を最小化する重み係数ベクトルを生成する。入力信号ベクトルを以下の式に示す。
また、アレー合成信号を以下の式に示す。
The array composite signal is shown in the following equation.
重み係数算出部30,228は、前記式(20)のアレー合成信号と参照信号r(t)との間の自乗誤差が最小となるように、重み係数を最適化する。ここで、前記式(1)に示した
および前記式(3)に示した
は、GI期間および有効シンボル期間の等価ベースバンド信号を示しているのに対し、前記式(19)に示したx(t)および前記式(20)に示したy(t)は、GIが除去された、有効シンボル期間のみの等価ベースバンド信号を示している。
The weighting
And the above formula (3)
Represents the equivalent baseband signal of the GI period and the effective symbol period, whereas x (t) shown in the equation (19) and y (t) shown in the equation (20) The equivalent baseband signal with only the effective symbol period removed is shown.
また、自乗誤差は、以下の式により定義される。
ここで、E[・]は期待値演算を示す。
The square error is defined by the following equation.
Here, E [•] indicates an expected value calculation.
前記式(21)の自乗誤差を最小化する重み係数woptは、以下の式で表される。
ここで、Rxxはx(t)の自己相関行列、rxrはx(t)とr(t)の相互相関ベクトルを示す。
The weighting coefficient w opt for minimizing the square error of the equation (21) is expressed by the following equation.
Here, R xx represents an autocorrelation matrix of x (t), and r xr represents a cross-correlation vector of x (t) and r (t).
ここで、自己相関行列および相互相関ベクトルをそれぞれ以下の式で表し、
係数更新間隔を例えば1シンボル間隔として、これらを更新する。ただし、上付きの*は複素共役を示す。
Here, the autocorrelation matrix and the cross-correlation vector are respectively expressed by the following equations,
These are updated by setting the coefficient update interval to, for example, one symbol interval. However, the superscript * indicates a complex conjugate.
すなわち、自己相関行列計算部301は、入力信号ベクトルx(t)を用いて、以下の式(25)の処理を行い、自己相間行列Rxx(n)を算出する。また、相互相関ベクトル計算部303は、入力した入力信号ベクトルx(t)および参照信号r(t)を用いて、以下の式(26)の処理を行い、相互相関ベクトルrxr(n)を算出する。
ここで、nは係数更新時間を示す。また、λは、0≦λ<1を満たす適応係数を示し、忘却係数と呼ばれる。さらに、前記式(25)および(26)における右辺の第2項の期待値演算は、係数更新間隔、例えば1シンボルのうちで有効シンボル期間に相当する期間における期待値を示す。
That is, the autocorrelation
Here, n indicates a coefficient update time. Λ represents an adaptive coefficient that satisfies 0 ≦ λ <1 and is called a forgetting coefficient. Further, the expected value calculation of the second term on the right side in the equations (25) and (26) indicates an expected value in a coefficient update interval, for example, a period corresponding to an effective symbol period in one symbol.
逆行列計算部302は、自己相関行列計算部301により算出された自己相間行列Rxx(n)の逆行列Rxx −1(n)を算出する。乗算部304は、逆行列計算部302により算出された自己相間行列の逆行列Rxx −1(n)と、相互相関ベクトル計算部303により算出された相互相関ベクトルrxr(n)とを乗算し、重み係数ベクトルwを算出する。したがって、重み係数算出部30,228は、重み係数ベクトルwを、以下の式により求めることができる。
〔実験結果〕
次に、計算機シミュレーションにより得られた干渉除去特性の実験結果について説明する。図6(a)は、従来のPre−FFT型OFDM信号合成用受信装置(前述した非特許文献1に記載されたOFDM信号合成用受信装置)における、シンボル同期位置に対する干渉除去特性を示す図である。また、図6(b)は、本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2における、シンボル同期位置に対する干渉除去特性を示す図である。これらの実験結果は、希望波と干渉波がともにISDB−Tによるものであり、GI比も1/8で同一である場合において、希望波と干渉波のシンボル同期位置の差に対する、干渉除去後の変調誤差比を干渉除去特性として示している。また、受信C/Nは25dB、干渉波のD/Uは10dBとし、希望波が0度から、干渉波が50度からそれぞれ到来し、これらの信号を2素子のアレーアンテナで受信するものとし、その間隔は半波長とした。シンボル同期位置の差を横軸に、干渉除去後の変調誤差比を縦軸に示している。
〔Experimental result〕
Next, the experimental result of the interference removal characteristic obtained by computer simulation will be described. FIG. 6A is a diagram illustrating interference cancellation characteristics with respect to symbol synchronization positions in a conventional Pre-FFT type OFDM signal combining receiver (OFDM signal combining receiver described in
図6(a)に示す従来のPre−FFT型OFDM信号合成用受信装置の実験結果によれば、シンボル同期位置の差がシンボル長の整数倍になるとき、干渉除去特性に劣化が生じていることがわかる。これに対し、図6(b)に示す本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2の実験結果によれば、シンボル同期位置の差に関わらず、良好に干渉が除去されていることがわかる。
According to the experimental result of the conventional Pre-FFT OFDM signal combining receiver shown in FIG. 6A, when the difference in symbol synchronization position is an integral multiple of the symbol length, the interference cancellation characteristic is degraded. I understand that. On the other hand, according to the experimental result of the OFDM
図7は、従来のOFDM信号合成用受信装置(特許文献2に記載されたOFDM信号合成用受信装置)および本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2のマルチパス環境における干渉除去特性を示す図である。この実験結果は、希望波と干渉波の他に、希望波のマルチパス波が受信される環境において、マルチパスD/Uに対する干渉除去後の変調誤差比を干渉除去特性として示している。また、受信C/Nは45dB、干渉波のD/Uは10dB、希望波が0度から、干渉波が50度から、希望波のマルチパス波が−60度からそれぞれ到来し、これらの信号を2素子のアレーアンテナで受信するものとし、その間隔は半波長とした。また、マルチパス波は遅延時間が120μs(GI長126μsの約95%)とし、マルチパス波のD/Uを横軸に、干渉除去後の変調誤差比を縦軸に示している。
FIG. 7 shows interference cancellation characteristics in a multipath environment of a conventional OFDM signal synthesis receiver (OFDM signal synthesis receiver described in Patent Document 2) and an OFDM
図7に示す実験結果によれば、マルチパスD/Uが4dB以上のときは、従来のOFDM信号合成用受信装置の方が、本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2よりも高い変調誤差比が得られていることがわかる。一方、マルチパスD/Uが3dB以下のときは、本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2では良好に干渉が除去されているのに対し、従来のOFDM信号合成用受信装置では著しく受信特性が劣化していることがわかる。
According to the experimental results shown in FIG. 7, when the multipath D / U is 4 dB or more, the conventional OFDM signal combining receiver is higher than the OFDM
前述のとおり、放送波中継用の装置では、干渉除去後に所要のBERが得られることが最低条件であり、干渉による伝送特性の劣化をいかに抑圧するかが求められるのに対し、サービスエリアにおける受信用の装置では、干渉除去後に所要のBERが得られればよい。つまり、OFDM信号合成用受信装置を受信機へ応用することを想定した場合、干渉除去後に所要のBERが得られればよく、所要のBERを下回れば、それ以上低いBERを得ることは必要ではない。したがって、図7に示した実験結果によれば、本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2と従来のOFDM信号合成用受信装置とを比較すると、本発明の実施形態によるOFDM信号合成用受信装置2の方が、低D/Uのマルチパス環境に対する耐性を有していることがわかる。
As described above, in a broadcast wave relay device, the minimum requirement is that a required BER is obtained after interference cancellation, and it is required how to suppress deterioration of transmission characteristics due to interference, whereas reception in a service area is required. In the apparatus for use, a required BER may be obtained after interference removal. That is, when it is assumed that the OFDM signal combining receiver is applied to a receiver, it is only necessary to obtain a required BER after removing interference, and it is not necessary to obtain a lower BER if the required BER is exceeded. . Therefore, according to the experimental results shown in FIG. 7, when the OFDM
以上のように、OFDM信号合成用受信装置1,2によれば、アレー合成部14が、時間領域で重み付け合成を行ってアレー合成信号を生成し、チャネル等化部18が、周波数領域で複素除算を行って等化後のキャリヤシンボルを生成し、重み係数制御部21,22が、予め定められたパイロット信号(OFDM信号合成用受信装置1の場合)または再生キャリヤシンボル(OFDM信号合成用受信装置2の場合)にチャネル応答を乗算し、再変調して得られる時間領域信号を参照信号として、前記アレー合成のために用いる重み係数を、最小自乗誤差の規範により最適化によって求めるようにした。これにより、低計算量で処理を行うことができ、劣悪な受信環境においても効果的に干渉波を抑圧することが可能となる。
As described above, according to the OFDM
なお、図1に示したOFDM信号合成用受信装置1では、乗算部212がパイロット信号にチャネル応答を乗算し、重み係数算出部30において、その乗算結果がIFFT部213にてIFFTされた信号を参照信号として扱うようにした。同様に、図2に示したOFDM信号合成用受信装置2では、乗算部224がパイロット信号挿入後の再生キャリヤシンボルにチャネル応答を乗算し、重み係数算出部228において、その乗算結果がIFFT部225にてIFFTされた信号を参照信号として扱うようにした。この場合、IFFT部213が、チャネル応答が乗算されていないパイロット信号をIFFTし、IFFT部225が、チャネル応答が乗算されていない再生キャリヤシンボルをIFFTし、そして、重み係数算出部30,228において、そのチャネル応答を含まずにIFFTされた信号を参照信号として扱うようにしてもよい。
In OFDM
1,2 OFDM信号合成用受信装置
10 アンテナ
11 周波数変換部
12 A/D変換部
13 直交復調部
14 アレー合成部
15,214,227 GI除去部
16 FFT部
17 チャネル推定部
18 チャネル等化部
19 デマッピング部
20 パラレルシリアル変換部
21,22 重み係数制御部
23 シンボル再生部
30,228 重み係数算出部
141,212,224,304 乗算部
142 加算部
143 複素共役部
171 パイロット抽出部
172 パイロット生成部
173,181 除算部
174 補間部
211 パイロット信号生成部
213,225 IFFT部
221 再マッピング部
222 変調誤差比算出部
223 パイロット信号挿入部
226 遅延部
301 自己相関行列計算部
302 逆行列計算部
303 相互相関ベクトル計算部
1, 2 OFDM
Claims (4)
受信したOFDM波の等価ベースバンド信号を時間領域において重み付けにより合成し、アレー合成信号を生成するアレー合成部と、
前記アレー合成信号を周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換するFFT部と、
パイロット信号を用いてチャネル応答を推定するチャネル推定部と、
前記キャリヤシンボルを前記チャネル応答で除算することにより、チャネル等化を行うチャネル等化部と、
前記時間領域において重み付けによりアレー合成するために用いる重み係数を制御する重み係数制御部と、を備え、
前記重み係数制御部が、
前記チャネル等化後のキャリヤシンボルをデマッピングおよび再マッピングすることによりシンボル再生し、再生キャリヤシンボルを生成するシンボル再生部と、
前記再生キャリヤシンボルにパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入部と、
前記パイロット信号が挿入された再生キャリヤシンボルを時間領域の信号に変換するIFFT部と、
前記時間領域の信号を参照信号とし、前記アレー合成信号と前記参照信号との間の誤差が最小となるように最適化し、前記重み係数を求める重み係数算出部と、を備えることを特徴とするOFDM信号合成用受信装置。 An OFDM signal combining receiver that receives an OFDM wave by an array antenna including a plurality of array elements and outputs a bit string,
An array combining unit that combines the equivalent baseband signals of the received OFDM waves by weighting in the time domain and generates an array combined signal;
An FFT unit for converting the array combined signal into a carrier symbol which is a frequency domain signal;
A channel estimation unit for estimating a channel response using a pilot signal;
A channel equalizer for performing channel equalization by dividing the carrier symbol by the channel response;
A weighting factor control unit that controls a weighting factor used for array synthesis by weighting in the time domain,
The weight coefficient control unit
A symbol reproducing unit for reproducing a symbol by demapping and remapping the carrier symbol after the channel equalization, and generating a reproduced carrier symbol;
A pilot signal insertion unit for inserting a pilot signal into the regenerated carrier symbol;
An IFFT unit for converting the regenerated carrier symbol into which the pilot signal is inserted into a time domain signal;
A weighting factor calculating unit that obtains the weighting factor by optimizing the time domain signal as a reference signal and optimizing the error between the array combined signal and the reference signal to be a minimum. OFDM signal combining receiver.
前記パイロット信号挿入部によりパイロット信号が挿入された再生キャリヤシンボルに、前記チャネル応答を乗算する乗算部を備え、
前記IFFT部が、前記乗算結果を時間領域の信号に変換する、ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM信号合成用受信装置。 The weight coefficient control unit
The reproduction carrier symbol pilot signal is inserted by the pilot signal insertion unit includes a multiplying unit for multiplying the channel response,
The OFDM signal combining receiver according to claim 1 , wherein the IFFT unit converts the multiplication result into a signal in a time domain.
前記チャネル等化後のキャリヤシンボルおよび前記再生キャリヤシンボルに基づいて変調誤差比を算出する変調誤差比算出部を備え、
前記パイロット信号挿入部が、前記変調誤差比に基づいて、予め定められたパイロット信号または前記パイロット信号に予め定められた定数を乗算した新たなパイロット信号を、前記再生キャリヤシンボルに挿入する、ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM信号合成用受信装置。 The weight coefficient control unit
A modulation error ratio calculation unit for calculating a modulation error ratio based on the carrier symbol after channel equalization and the reproduced carrier symbol;
The pilot signal inserting unit inserts a predetermined pilot signal or a new pilot signal obtained by multiplying the pilot signal by a predetermined constant based on the modulation error ratio into the regenerated carrier symbol; The OFDM signal synthesizing receiver according to claim 1 .
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