JP5236670B2 - OFDM-MIMO receiver - Google Patents
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Description
本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用いたMIMO(Multiple Input Multiple Output)無線通信システムで用いられるOFDM−MIMO受信装置に係り、特にシステム全体の信号品質を高めることができる受信装置に関する。 The present invention relates to an OFDM-MIMO receiver used in a multiple input multiple output (MIMO) wireless communication system using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, and more particularly to a receiver capable of improving the signal quality of the entire system. .
[先行技術の説明]
MIMO無線通信システムでは、送信側、受信側双方が複数のアンテナを持っており、送信側では、複数のデータを複数のアンテナ使って送信し、受信側では受信信号から各送信信号を分離して受信データを取り出す。
そのため、1つの受信系統の受信信号には、複数の送信系列からの送信信号成分が含まれ、各送信信号成分には、それぞれチャネルにより電力減衰、位相回転、遅延の影響が加わっている。
[Description of Prior Art]
In a MIMO wireless communication system, both the transmitting side and the receiving side have a plurality of antennas, the transmitting side transmits a plurality of data using a plurality of antennas, and the receiving side separates each transmission signal from the received signal. Retrieve received data.
Therefore, a reception signal of one reception system includes transmission signal components from a plurality of transmission sequences, and each transmission signal component is affected by power attenuation, phase rotation, and delay depending on the channel.
一般に、MIMO方式を含むOFDM信号を用いたシステムでは、時間軸上の受信信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)演算処理を行うことにより、周波数軸の信号に変換を行い、等化などの処理により送信信号を再生する。 In general, in a system using an OFDM signal including a MIMO system, an FFT (Fast Fourier Transform) calculation process is performed on a received signal on the time axis, thereby converting the signal into a frequency axis signal and performing processing such as equalization. To reproduce the transmission signal.
FFT演算処理を行う場合には、有効シンボルに付加されているガードインターバル信号を含む当該シンボル内の信号を、予め設定されているFFTポイント数分だけ取り込み、演算を行う。 When performing the FFT calculation process, the signal in the symbol including the guard interval signal added to the effective symbol is fetched by the number of FFT points set in advance, and the calculation is performed.
シンボルの先頭の検出には、ガードインターバルを利用した自己相関、又は、送信側においてプリアンブル信号を付加して受信側でプリアンブル信号を利用して求めた相互相関を用いる。 For detection of the head of the symbol, autocorrelation using a guard interval, or cross-correlation obtained by adding a preamble signal on the transmission side and using the preamble signal on the reception side is used.
そして、従来の受信装置においては、上記相関演算で、受信信号に含まれる最も大きい送信信号成分のピーク値と、当該ピーク位置を検出し、それを基準にしてFFT窓(FFT処理の対象となるデータの取り込み区間)を設定するようになっていた。 In the conventional receiving apparatus, the peak value of the largest transmission signal component included in the received signal and the peak position are detected by the above correlation calculation, and the FFT window (which is subject to FFT processing) is used as a reference. (Data import section) was set.
[関連技術]
尚、OFDM方式に関する技術としては、特開2001−103033号公報「データ伝送装置」(出願人:日立電子株式会社、特許文献1)がある。
特許文献1には、受信装置が、受信信号と所定の同期シンボル信号との相互相関値系列信号を解析して、シンボル間干渉が最小となる有効相関ピークを検出し、当該ピークに基づいて受信サンプリングクロック同期処理及びフレームタイミング、シンボルタイミングの制御を行うことが記載されている。
[Related technologies]
As a technique related to the OFDM system, there is "Data transmission device" (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-103033) (Applicant: Hitachi Electronics, Patent Document 1).
In
しかしながら、従来のOFDM−MIMO受信装置では、受信信号に含まれる最大送信信号成分のピーク値及びピーク位置に基づいてFFT窓を設定していたため、最大送信信号成分に対して遅延または先行した送信信号成分においてシンボル間干渉を起こし、信号品質が劣化してしまう恐れがあるという問題点があった。 However, in the conventional OFDM-MIMO receiver, the FFT window is set based on the peak value and peak position of the maximum transmission signal component included in the reception signal, so that the transmission signal delayed or preceded by the maximum transmission signal component There is a problem that inter-symbol interference occurs in the components, and the signal quality may be deteriorated.
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、シンボル間干渉による劣化を軽減し、システム全体の信号品質を向上させることができるOFDM−MIMO受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an OFDM-MIMO receiver capable of reducing deterioration due to intersymbol interference and improving the signal quality of the entire system.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数の送信系統から送信されるOFDM信号を複数の受信系統で受信するOFDM−MIMO通信システムで用いられるOFDM−MIMO受信装置であって、複数の送信系統毎に異なる既知信号を予め記憶しておき、受信信号について、送信系統毎の既知信号との相互相関演算を行う相互相関演算部と、設定されたFFT窓開始位置に基づいて入力された信号のFFT演算を行うFFT演算器と、相互相関演算結果に基づいて、送信系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、時間的に最も早くしきい値を越える第1のピークの位置から、最も遅くしきい値を越える第2のピークの位置までをFFT窓開始位置の探索範囲として、複数の送信系統毎の受信信号のシンボル間干渉電力を算出し、複数の送信系統毎のシンボル間干渉電力を合算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶する総和算出処理を行い、探索範囲内でFFT窓開始位置をずらしながら探索範囲の全てのFFT窓開始位置について総和算出処理を行い、記憶したFFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の中で、当該総和が最小となるFFT窓開始位置を前記FFT演算器に設定するFFT窓設定部とを備えたことを特徴としている。 The present invention for solving the problems of the above conventional example is an OFDM-MIMO receiver used in an OFDM-MIMO communication system for receiving OFDM signals transmitted from a plurality of transmission systems in a plurality of reception systems, A different known signal is stored in advance for each of a plurality of transmission systems, and a received signal is input based on a cross-correlation operation unit that performs a cross-correlation operation with a known signal for each transmission system, and a set FFT window start position An FFT calculator that performs an FFT operation on the received signal, and a cross-correlation peak and its position are detected for each transmission system based on the cross-correlation result, and the first peak that exceeds the threshold earliest in time is detected. The inter-symbol interference power of the received signal for each of the plurality of transmission systems is calculated using the FFT window start position search range from the position to the position of the second peak that most recently exceeds the threshold. Then, the inter-symbol interference power for each of a plurality of transmission systems is summed to calculate the sum of the inter-symbol interference power, and the sum calculation processing is performed for storing as the sum of the inter-symbol interference power corresponding to the FFT window start position. The sum calculation processing is performed for all FFT window start positions in the search range while shifting the FFT window start position within the search range, and the sum is minimized among the inter-symbol interference power corresponding to the stored FFT window start position. An FFT window setting unit for setting an FFT window start position in the FFT calculator is provided.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数の送信系統から送信されるOFDM信号を複数の受信系統で受信するOFDM−MIMO通信システムで用いられるOFDM−MIMO受信装置であって、複数の送信系統毎に付加される既知信号を予め記憶しておき、受信信号について、送信系統毎に既知信号との相互相関演算を行う相互相関演算部と、設定されたFFT窓開始位置に基づいて入力された信号のFFT演算を行うFFT演算器と、相互相関演算結果に基づいて、送信系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、時間的に最も早くしきい値を越える第1のピークと、最も遅くしきい値を越える第2のピークの位置差が、送信信号に付加されるガードインターバル長以内であれば、第1のピークに基づいてFFT窓開始位置をFFT演算器に設定し、当該ピークの位置差が、ガードインターバル長を超える場合には、第1のピークから第2のピークまでをFFT窓開始位置の探索範囲として、複数の送信系統毎の受信信号のシンボル間干渉電力を算出し、複数の送信系統毎のシンボル間干渉電力を合算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶する総和算出処理を行い、探索範囲内でFFT窓開始位置をずらしながら探索範囲の全てのFFT窓開始位置について総和算出処理を行い、記憶したFFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の中で、当該総和が最小となるFFT窓開始位置をFFT演算器に設定するFFT窓設定部とを備えたことを特徴としている。 The present invention for solving the problems of the above conventional example is an OFDM-MIMO receiver used in an OFDM-MIMO communication system for receiving OFDM signals transmitted from a plurality of transmission systems in a plurality of reception systems, A known signal to be added for each of a plurality of transmission systems is stored in advance, and a received signal is based on a cross-correlation calculation unit that performs a cross-correlation calculation with a known signal for each transmission system, and a set FFT window start position An FFT calculator that performs an FFT operation on the input signal, a cross-correlation peak and its position are detected for each transmission system based on the cross-correlation result, and the first that exceeds the threshold earliest in time If the position difference between the peak and the second peak that most recently exceeds the threshold is within the guard interval length added to the transmission signal, the FFT window starts based on the first peak. If the position difference of the peak exceeds the guard interval length, the first window to the second peak are used as the FFT window start position search range for each transmission system. The inter-symbol interference power of the received signal is calculated, the inter-symbol interference power for each of the plurality of transmission systems is added up to calculate the sum of the inter-symbol interference power, and the inter-symbol interference power corresponding to the FFT window start position is calculated. Perform sum calculation processing stored as sum, perform sum calculation processing for all FFT window start positions in the search range while shifting the FFT window start position within the search range, and perform inter-symbol interference power corresponding to the stored FFT window start position The FFT window setting unit for setting the FFT window start position at which the sum is minimized in the FFT calculator is provided.
本発明によれば、複数の送信系統から送信されるOFDM信号を複数の受信系統で受信するOFDM−MIMO通信システムで用いられるOFDM−MIMO受信装置であって、複数の送信系統毎に異なる既知信号を予め記憶しておき、受信信号について、送信系統毎の既知信号との相互相関演算を行う相互相関演算部と、設定されたFFT窓開始位置に基づいて入力された信号のFFT演算を行うFFT演算器と、相互相関演算結果に基づいて、送信系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、時間的に最も早くしきい値を越える第1のピークの位置から、最も遅くしきい値を越える第2のピークの位置までをFFT窓開始位置の探索範囲として、複数の送信系統毎の受信信号のシンボル間干渉電力を算出し、複数の送信系統毎のシンボル間干渉電力を合算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶する総和算出処理を行い、探索範囲内でFFT窓開始位置をずらしながら探索範囲の全てのFFT窓開始位置について総和算出処理を行い、記憶したFFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の中で、当該総和が最小となるFFT窓開始位置を前記FFT演算器に設定するFFT窓設定部とを備えたOFDM−MIMO受信装置としているので、シンボル間干渉電力が最小となるFFT窓開始位置を設定して、シンボル間干渉による信号劣化を最小に抑え、システム全体の信号品質を向上させることができる効果がある。 According to the present invention, an OFDM-MIMO receiver used in an OFDM-MIMO communication system that receives OFDM signals transmitted from a plurality of transmission systems through a plurality of reception systems, the known signal being different for each of the plurality of transmission systems. Are stored in advance, and a cross-correlation operation unit that performs a cross-correlation operation with a known signal for each transmission system on the received signal, and an FFT that performs an FFT operation on the input signal based on the set FFT window start position Based on the calculation result and the cross-correlation calculation result, the cross-correlation peak and its position are detected for each transmission system, and the threshold is set the latest from the position of the first peak that exceeds the threshold earliest in time. The inter-symbol interference power of the received signal for each of the plurality of transmission systems is calculated using the search range of the FFT window start position up to the position of the second peak that exceeds, and The inter-symbol interference power is summed to calculate the sum of the inter-symbol interference power, and the sum calculation processing is performed to store the sum of the inter-symbol interference power corresponding to the FFT window start position. The sum calculation process is performed for all FFT window start positions in the search range while shifting, and the FFT window start position at which the sum is the minimum among the inter-symbol interference power corresponding to the stored FFT window start position is calculated by the FFT calculation. Since the OFDM-MIMO receiving apparatus includes an FFT window setting unit that is set in the receiver, the FFT window start position where the intersymbol interference power is minimized is set to minimize signal degradation due to intersymbol interference, and the system There is an effect that the overall signal quality can be improved.
本発明によれば、複数の送信系統から送信されるOFDM信号を複数の受信系統で受信するOFDM−MIMO通信システムで用いられるOFDM−MIMO受信装置であって、複数の送信系統毎に付加される既知信号を予め記憶しておき、受信信号について、送信系統毎に既知信号との相互相関演算を行う相互相関演算部と、設定されたFFT窓開始位置に基づいて入力された信号のFFT演算を行うFFT演算器と、相互相関演算結果に基づいて、送信系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、時間的に最も早くしきい値を越える第1のピークと、最も遅くしきい値を越える第2のピークの位置差が、送信信号に付加されるガードインターバル長以内であれば、第1のピークに基づいてFFT窓開始位置をFFT演算器に設定し、当該ピークの位置差が、ガードインターバル長を超える場合には、第1のピークから第2のピークまでをFFT窓開始位置の探索範囲として、複数の送信系統毎の受信信号のシンボル間干渉電力を算出し、複数の送信系統毎のシンボル間干渉電力を合算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶する総和算出処理を行い、探索範囲内でFFT窓開始位置をずらしながら探索範囲の全てのFFT窓開始位置について総和算出処理を行い、記憶したFFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の中で、当該総和が最小となるFFT窓開始位置をFFT演算器に設定するFFT窓設定部とを備えたOFDM−MIMO受信装置としているので、送信系統による遅延差が大きい場合であっても、シンボル間干渉電力が最小となるFFT窓開始位置を設定して、シンボル間干渉による信号劣化を最小に抑え、システム全体の信号品質を向上させることができる効果がある。 According to the present invention, there is provided an OFDM-MIMO receiver used in an OFDM-MIMO communication system that receives OFDM signals transmitted from a plurality of transmission systems through a plurality of reception systems, and is added to each of the plurality of transmission systems. A known signal is stored in advance, and the received signal is subjected to a cross-correlation calculation unit that performs a cross-correlation calculation with the known signal for each transmission system, and an FFT calculation of a signal input based on the set FFT window start position. The cross-correlation peak and its position are detected for each transmission system based on the FFT operation unit to be performed and the cross-correlation calculation result, and the first peak that exceeds the threshold earliest in time, and the latest threshold value are determined. If the position difference of the second peak that exceeds is within the guard interval length added to the transmission signal, the FFT window start position is set in the FFT calculator based on the first peak, If the peak position difference exceeds the guard interval length, the inter-symbol interference power of the received signal for each of the plurality of transmission systems is calculated using the FFT window start position search range from the first peak to the second peak. Calculating the sum of the intersymbol interference power for each transmission system, calculating the sum of the intersymbol interference power, and storing the sum as the sum of the intersymbol interference power corresponding to the FFT window start position. The sum calculation processing is performed for all FFT window start positions in the search range while shifting the FFT window start position within the search range, and the sum is the smallest among the inter-symbol interference power corresponding to the stored FFT window start position. Since the OFDM-MIMO receiver includes an FFT window setting unit that sets the FFT window start position in the FFT calculator, a delay difference due to the transmission system is large. Even if already there to set the FFT window starting position intersymbol interference power is minimized, minimizing the signal deterioration due to intersymbol interference, there is an effect that it is possible to improve the signal quality of the entire system.
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係るOFDM−MIMO受信装置は、受信した複数系統の送信信号について、それぞれ既知信号との相互相関演算を行って、相互相関のピーク位置とピーク電力を求め、時間的に最も早いピーク位置と最も遅いピーク位置との間隔が、ガードインターバル長以下であれば、時間的に最も早いピーク位置に基づいてFFT窓を設定し、ガードインターバル長を越える場合には、全ての送信系統の信号成分におけるシンボル間干渉電力の総量が最小となるFFT窓の位置を探索し、当該位置にFFT窓を設定するものであり、最適な位置にFFT窓を設定することにより、シンボル間干渉を低減して、システム全体の信号品質を向上させることができるものである。
[Outline of the embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The OFDM-MIMO receiver according to the embodiment of the present invention performs cross-correlation calculation with a known signal for each of a plurality of received transmission signals, finds a cross-correlation peak position and peak power, and temporally If the interval between the earliest peak position and the latest peak position is less than or equal to the guard interval length, the FFT window is set based on the earliest peak position in time, and if the guard interval length is exceeded, all transmissions Search for the position of the FFT window where the total amount of inter-symbol interference power in the signal component of the system is minimum, and set the FFT window at that position. By setting the FFT window at the optimum position, inter-symbol interference And the signal quality of the entire system can be improved.
また、本OFDM−MIMO受信装置は、最適なFFT窓の位置を探索する際に、時間的に最も早いピークから最も遅いピークまでの範囲をFFT窓開始位置探索範囲として、範囲内の初期位置にFFT窓を設定して、送信系統毎にそれぞれシンボル間干渉電力を算出し、全ての系統のシンボル間干渉電力を合計して、当該FFT窓開始位置に応じたシンボル間干渉電力の総量とする処理を行い、FFT窓の位置を順次ずらして当該シンボル間干渉電力の総量を求める処理を行って、範囲内の全てのFFT窓開始位置についてシンボル間干渉電力の総量を求める処理が終わると、当該シンボル間干渉電力の総量が最小となるFFT窓開始位置を特定して、当該FFT窓開始位置をFFT演算器に設定するものであり、シンボル間干渉を低減して、システム全体の信号品質を向上させることができるものである。 In addition, when searching for the optimum FFT window position, the present OFDM-MIMO receiving apparatus sets the range from the earliest peak to the latest peak as the FFT window start position search range, and sets the initial position within the range. Processing for setting an FFT window, calculating inter-symbol interference power for each transmission system, and summing the inter-symbol interference power of all systems to obtain the total amount of inter-symbol interference power corresponding to the FFT window start position When the processing for obtaining the total amount of inter-symbol interference power for all FFT window start positions within the range is completed by sequentially shifting the position of the FFT window and calculating the total amount of inter-symbol interference power, The FFT window start position where the total amount of inter-interference power is minimized is specified, and the FFT window start position is set in the FFT calculator to reduce inter-symbol interference. And it is able to improve the signal quality of the entire system.
[OFDM−MIMO無線通信システム:図1]
本発明の実施の形態に係るOFDM−MIMO受信装置が用いられるOFDM−MIOMO無線通信システムについて図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るOFDM−MIMO受信装置が用いられるOFDM−MIMO無線通信システムの構成例を示す説明図である。
図1では、2系統の送信部(送信装置)と2系統の受信部(受信装置)を持つ2×2のOFDM−MIMO無線通信システムの構成を示している。
そして、本実施の形態に係るOFDM−MIMO受信装置は、当該システムにおける第一系統、第二系統の受信部として動作するものである。尚、送信部と受信部とを両方備えた無線通信装置として構成してもよい。
[OFDM-MIMO wireless communication system: FIG. 1]
An OFDM-MIMOMO wireless communication system in which an OFDM-MIMO receiver according to an embodiment of the present invention is used will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of an OFDM-MIMO wireless communication system in which an OFDM-MIMO receiving apparatus according to an embodiment of the present invention is used.
FIG. 1 shows a configuration of a 2 × 2 OFDM-MIMO wireless communication system having two transmission units (transmission devices) and two reception units (reception devices).
The OFDM-MIMO receiver according to the present embodiment operates as a first system and second system receiver in the system. In addition, you may comprise as a radio | wireless communication apparatus provided with both the transmission part and the receiving part.
図1に示すように、当該無線通信システムは、送信側として、MIMO送信処理部101と、系統毎に設けられた送信ベースバンド部(図では「送信BB」)102と、送信RF(Radio Frequency)部(図では「送信RF」)103と、送信アンテナ104とを備えている。
また、受信側として、系統毎に設けられた受信アンテナ105と、受信RF部(図では「受信RF」)106及び受信ベースバンド部(図では「受信BB」)107と、MIMO受信処理部108とを備えている。
As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes, on the transmission side, a MIMO
On the receiving side, a reception antenna 105 provided for each system, a reception RF unit (“reception RF” in the figure) 106 and a reception baseband unit (“reception BB” in the figure) 107, and a MIMO
図1においては、各ブロックの「-(ハイフン)」の後の番号は、系統番号を示したものである。また、図中のhyxは、第x系統送信部から第y系統受信部への伝送路特性を示したものである。 In FIG. 1, the number after “-(hyphen)” in each block indicates a system number. In the figure, h yx indicates the transmission path characteristic from the x-th system transmission unit to the y-th system reception unit.
[各部の説明]
各構成部分について説明する。
[送信部の構成]
[MIMO処理部101]
MIMO送信処理部101は、入力信号をMIMOの通信方式に合わせて分離・符号化し、第一系統及び第二系統の送信ベースバンド部102-1,102-2へ出力する。
以下、系統番号は省略して説明する。
[Description of each part]
Each component will be described.
[Configuration of transmitter]
[MIMO processing unit 101]
The MIMO
In the following description, the system number is omitted.
[送信ベースバンド部102]
送信ベースバンド部102は、マッピング処理部と、既知信号付加処理部と、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)演算器と、ガードインターバル付加処理部とを備え、入力された信号に、マッピング、プリアンブル信号付加、周波数軸信号から時間軸信号への変換、ガードインターバル付加の処理を施し、送信RF部103へ出力する。
[Transmission baseband unit 102]
The
マッピング処理部は、所定の変調方式(例えば、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)や64QAM)に従い、入力信号をデータキャリアにマッピングする。
既知信号付加処理部は、受信側に予め設定された既知の信号(既知信号)を付加する。ここで、既知信号は、第一系統と第二系統とで異なる信号となっている。
The mapping processing unit maps the input signal to the data carrier in accordance with a predetermined modulation scheme (for example, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or 64QAM).
The known signal addition processing unit adds a known signal (known signal) preset on the receiving side. Here, the known signals are different signals in the first system and the second system.
IFFT演算器は、入力信号に対してIFFT演算を施し、周波数軸信号から時間軸信号へ変換を行う。
ガードインターバル付加処理部は、入力された時間軸信号に対して、所定の長さ(例えば、有効シンボル長の1/4や1/8)のガードインターバルを付加して、送信RF部103へ出力する。
The IFFT calculator performs an IFFT calculation on the input signal and converts the frequency axis signal into a time axis signal.
The guard interval addition processing unit adds a guard interval having a predetermined length (for example, 1/4 or 1/8 of the effective symbol length) to the input time axis signal, and outputs the guard interval to the transmission RF unit 103. To do.
また、送信ベースバンド部102の別の構成として、プリアンブル信号をIFFT変換後に付加する構成もある。
このような場合、送信ベースバンド部102は、マッピング処理部と、IFFT演算器と、プリアンブル信号付加処理部と、ガードインターバル付加処理部とを備える。
そして、プリアンブル信号付加処理部が、IFFT演算された時間軸信号に対してプリアンブル信号を付加するようになっている。他の部分の動作は上述した例と同様である。
Further, as another configuration of the
In such a case, the
Then, the preamble signal addition processing unit adds a preamble signal to the time-axis signal that has been subjected to IFFT calculation. The operation of other parts is the same as in the above-described example.
[送信RF部103、送信アンテナ104]
送信RF部103は、入力された信号をD/A変換して、送信周波数帯への周波数変換等を行い、系統毎に送信アンテナ104に出力する。
送信アンテナ104は、送信RF部103から入力された信号を送信する。
[Transmission RF unit 103, transmission antenna 104]
The transmission RF unit 103 performs D / A conversion on the input signal, performs frequency conversion to a transmission frequency band, and outputs the signal to the
The
[受信部の構成]
[受信アンテナ105、送信RF部106]
受信アンテナ105は、送信アンテナ104-1,104-2から送信された信号をそれぞれ受信し、受信RF部106へ出力する。
受信RF部106は、各系統の受信アンテナ105から入力された受信信号をベースバンド帯へ周波数変換し、AGC(Auto Gain Control)処理を行い、A/D変換して、各系統の受信ベースバンド部107へ出力する。
[Receiver configuration]
[Receiving antenna 105, transmitting RF unit 106]
The reception antenna 105 receives the signals transmitted from the transmission antennas 104-1 and 104-2, and outputs the signals to the
The
[受信ベースバンド部107]
受信ベースバンド部107は、入力された信号について、自己相関及び相互相関の相関演算を行って相関ピーク電力及びピーク位置の検出を行い、FFT演算を施して時間軸信号から周波数軸信号へ変換し、チャネル推定を行い、MIMO受信処理部108へ出力する。
本受信装置では、受信ベースバンド部107における処理が従来とは異なっている。受信ベースバンド部107の構成については後で説明する。
[Reception baseband unit 107]
The
In this receiving apparatus, the processing in the receiving
[MIMO受信処理部108]
MIMO受信処理部108は、各系統の受信ベースバンド部107から出力された信号について、チャネル推定結果を用いて受信信号の信号分離処理を行う。信号分離処理は、例えば、MMSE(Minimum Mean Square Error)やMLD(Maximum Likelihood Detection)による分離・検出を行う。
[MIMO reception processing unit 108]
The MIMO
[受信ベースバンド部107の構成:図2]
次に、図1に示した受信ベースバンド部107の構成について図2を用いて説明する。図2は、本受信装置の受信ベースバンド部107の構成を示す構成ブロック図である。
図2に示すように、受信ベースバンド部107は、自己相関演算部(図では「自己相関」と記載)301と、相互相関演算部(図では「相互相関」)302と、FFT窓設定部303と、FFT演算器(図では「FFT」)304と、チャネル推定部(図では「チャネル推定」)305とを備える。
[Configuration of Reception Baseband Unit 107: FIG. 2]
Next, the configuration of
As shown in FIG. 2, the
自己相関演算部301は、送信側で付加されたプリアンブル信号に含まれる一定周期信号を用いて自己相関をとり、フレームの先頭を検出し、相互相関演算部302へ出力する。
The
相互相関演算部302は、送信側で付加されたプリアンブル信号に含まれる各系統の既知信号と、予め記憶されている既知信号との相関をとり、その相関値をFFT窓設定部303へ出力する。相互相関演算部302については、後で詳細に説明する。
FFT窓設定部303は、本受信装置の特徴部分であり、相互相関演算部302の演算結果に基づいてFFT窓の位置を決定し、FFT演算器304へ出力する。FFT窓設定部303の詳細については後で説明する。
The FFT
チャネル推定部305は、FFT演算器304により変換された周波数軸信号から、既知のパイロット信号やプリアンブル信号に基づいてチャネルを推定し、MIMO受信処理部108へ出力する。
The
[相互相関演算部302:図3]
次に、図2に示した相互相関演算部302の構成について図3を用いて説明する。図3は、相互相関演算部302の構成ブロック図である。
図3に示すように、相互相関演算部302は、既知信号格納メモリ401-1,401-2と、相関演算器402-1,402-2とを備える。
[Correlation calculation unit 302: FIG. 3]
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
既知信号格納メモリ401-1は、送信側の第一系統の既知信号(REF1)を格納しているメモリであり、既知信号を相関演算器402-1へ出力する。既知信号は、送信側において、プリアンブルに付加されて送信されるものである。
既知信号格納メモリ401-2は、送信側の第二系統の既知信号(REF2)を格納しているメモリであり、既知信号を相関演算器402-2へ出力する。
The known signal storage memory 401-1 is a memory that stores the first known signal (REF1) on the transmission side, and outputs the known signal to the correlation calculator 402-1. The known signal is added to the preamble and transmitted on the transmission side.
The known signal storage memory 401-2 is a memory storing the second-side known signal (REF2) on the transmission side, and outputs the known signal to the correlation calculator 402-2.
相関演算器402-1,402-2は、受信信号ryと第一系統の既知信号又は第二系統の既知信号との相関演算を行い、演算結果CCy1,CCy2をFFT窓設定部303へ出力する。
Correlation computing unit 402-1 and 402-2 performs a correlation operation with a known signal of a known signal or the second line of the received signal r y and the first line, the operation result CC y1, CC y2 an FFT
[FFT窓設定部303:図4]
次に、図2に示したFFT窓設定部303の構成について図4を用いて説明する。図4は、FFT窓設定部303の構成ブロック図である。
図4に示すように、FFT窓設定部303は、ピーク位置・ピーク電力検出器501-1,501-2と、FFT窓位置設定部502とを備える。尚、図4では本線系のパスは省略している。
[FFT window setting unit 303: FIG. 4]
Next, the configuration of the FFT
As shown in FIG. 4, the FFT
ピーク位置・ピーク電力検出器501-1は、受信信号ryと第一系統の既知信号との相互相関演算結果CCy1の最大値(ピーク電力)とその位置(ピーク位置)を検出して、FFT窓位置設定部502へ出力する。
同様に、ピーク位置・ピーク電力検出器501-2は、受信信号ryと第二系統の既知信号との相互相関演算結果CCy2の最大値と最大値の位置を検出して、FFT窓位置設定部502へ出力する。
Peak position and the peak power detector 501-1 detects the maximum value of the cross correlation calculation result CC y1 of the known signal of the received signal r y and the first line (peak power) and its position (peak position), Output to FFT window
Similarly, the peak position and the peak power detector 501-2 detects the position of the maximum value and the maximum value of the cross correlation calculation result CC y2 between the received signal r y and a known signal of the second system, FFT window position Output to the
FFT窓位置設定部502は、入力されたピーク位置及びピーク電力に基づいて、FFT窓開始位置を決定し、図2のFFT演算器304へ出力する。FFT窓開始位置設定部502における処理が、本受信装置の特徴部分となっている。
The FFT window
[相互相関電力と受信信号:図5]
本受信装置のFFT窓開始位置設定方法について説明する前に、相互相関電力と受信信号の関係について図5を用いて説明する。図5は、相互相関電力と受信信号の関係を示す説明図である。
図5では、第一系統の受信部で受信された信号r1の各相互相関電力の総和と受信信号のイメージを示している。縦軸は相関電力であり、横軸はサンプル(時間)である。
[Cross-correlation power and received signal: Fig. 5]
Before describing the FFT window start position setting method of this receiving apparatus, the relationship between the cross-correlation power and the received signal will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the cross-correlation power and the received signal.
FIG. 5 shows the sum of the cross-correlation powers of the signal r 1 received by the first system receiver and an image of the received signal. The vertical axis is the correlation power, and the horizontal axis is the sample (time).
Pr11は、r1と既知信号格納メモリ401-1からの既知信号(第一送信系統で付加された既知信号)との相互相関ピーク電力を示しており、Pr12は、r1と既知信号格納メモリ401-2からの既知信号(第二送信系統で付加された既知信号)との相互相関ピーク電力を示している。 P r11 indicates a cross-correlation peak power between r 1 and a known signal (known signal added in the first transmission system) from the known signal storage memory 401-1, and P r12 indicates r 1 and the known signal. The cross-correlation peak power with the known signal (known signal added in the second transmission system) from the storage memory 401-2 is shown.
また、上部に記載された四角形は受信信号のイメージであり、斜線部分は各送信信号成分のガードインターバルを示す。四角形の幅は電力差のイメージを示している。
POS1とPOS2は、それぞれPr11とPr12の位置であり、ΔPOSは、POS1とPOS2の差分(位置差、間隔)である。
また、図中のx′1,x′2は受信信号に含まれる第一系統送信信号成分、第二系統送信信号成分で、それぞれチャネルにより電力減衰、位相回転、遅延の影響を受けている。
Also, the rectangle described in the upper part is an image of the received signal, and the shaded portion indicates the guard interval of each transmission signal component. The width of the rectangle shows the image of the power difference.
POS 1 and POS 2 are positions of P r11 and P r12 , respectively, and ΔPOS is a difference (positional difference, interval) between POS 1 and POS 2 .
In addition, x′1 and x′2 in the figure are a first-system transmission signal component and a second-system transmission signal component included in the received signal, and are affected by power attenuation, phase rotation, and delay, respectively, depending on the channel.
図5では、最大の相互相関ピーク電力が時間的に早く現れ、且つピークの間隔ΔPOSがガードインターバル長(LGI)より短い場合を示している。このような場合は、適切にFFT窓を設けることにより、原理的にはシンボル間干渉は発生しない。
但し、実際にはマージンα(0<α<LGI)を持つため、シンボル間干渉が発生しないピーク位置差は(LGI−α)以内となる。
図5の例はピーク間隔ΔPOSが(LGI−α)となっているので、最大の相互相関ピーク電力Pr11の位置POS1に基づいて、マージンαだけ早いタイミングにFFT窓開始位置を設定した場合、第一送信系統、第二送信系統ともシンボル間干渉は発生しない。
FIG. 5 shows a case where the maximum cross-correlation peak power appears earlier in time and the peak interval ΔPOS is shorter than the guard interval length (L GI ). In such a case, in principle, intersymbol interference does not occur by appropriately providing an FFT window.
However, since it actually has a margin α (0 <α <L GI ), the peak position difference at which no intersymbol interference occurs is within (L GI −α).
Since the example of FIG. 5 is a peak interval ΔPOS is in the (L GI -α), based on the position POS 1 of the maximum cross-correlation peak power P r11, was set FFT window starting position earlier timing by margin α In this case, no intersymbol interference occurs in the first transmission system and the second transmission system.
[電力の高いパスが時間的に後ろにある場合:図6]
次に、電力の高いパスが時間的に後ろにある場合について図6を用いて説明する。図6は、電力の高いパスが時間的に後ろにある場合の相互相関電力と受信信号を示す説明図である。
図6に示すように、相互相関電力が最も大きいPr12を基準にしてFFT窓開始位置を設けると、第一送信系統では後ろのシンボルにかかってしまい、シンボル間干渉が発生する。
[When high power path is behind in time: Fig. 6]
Next, a case where a path with high power is behind in time will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing cross-correlation power and a received signal when a high-power path is behind in time.
As shown in FIG. 6, when the FFT window start position is provided with reference to Pr12 having the largest cross-correlation power, the first transmission system covers the subsequent symbol, and intersymbol interference occurs.
[FFT窓開始位置の設定]
次に、FFT窓開始位置の設定方法について説明する。
[ピーク間隔がガードインターバル長以内の場合:図7]
まず、ピーク間隔がガードインターバル長以内の場合について図7を用いて説明する。図7は、ピーク間隔がガードインターバル長以内の場合のFFT窓開始位置の設定方法を示す説明図である。
ピーク間隔がガードインターバル長以下の場合、パスの電力にかかわらず、シンボル間干渉が発生しないようにFFT窓を設定することが可能である。
図7に示すように、ピーク間隔ΔPOSが、ガードインターバル長LGI以下の場合、ピーク電力の大きさにかかわらず、時間的に最も早い相互相関ピーク電力の位置POS1を基準にして、POS1の位置にFFT窓開始位置を設定する。
これにより、時間的に最も早い送信系統だけでなく、他の送信系統についてもシンボル間干渉は生じない。
[FFT window start position setting]
Next, a method for setting the FFT window start position will be described.
[When the peak interval is within the guard interval length: Fig. 7]
First, the case where the peak interval is within the guard interval length will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method for setting the FFT window start position when the peak interval is within the guard interval length.
When the peak interval is equal to or shorter than the guard interval length, it is possible to set the FFT window so that intersymbol interference does not occur regardless of the path power.
As shown in FIG. 7, the peak interval ΔPOS is equal to or smaller than the guard interval length L GI, regardless of the size of the peak power, based on the position POS 1 of the earliest correlation peak power temporally, POS 1 The FFT window start position is set at the position.
Thereby, not only the earliest transmission system in time but also inter-symbol interference does not occur in other transmission systems.
また、対象とするパスは、最もピーク電力が大きいパスの相互相関電力をPmaxとして、Pmaxに対してしきい値THRPを設け、それを越えるものを対象とする。しきい値THRPは、例えば、次式算出する。
THRP=μPmax (0<μ<1)
μは、システムの仕様等により決定される。
The path of interest, the cross-correlation power of the most peak power is large path as P max, the threshold THR P provided for P max, to target those beyond it. The threshold value THR P is calculated by the following equation, for example.
THR P = μP max (0 <μ <1)
μ is determined by system specifications and the like.
具体的には、図4に示したFFT窓設定部303のピーク位置・ピーク電力検出部501が、第一、第二の送信系統毎に相互相関電力の最大値とその位置を検出し、FFT窓位置設定部502が、時間的に最も早い系統の相互相関ピーク電力と、最も遅い相互相関ピーク電力との間隔ΔPOSを算出し、ピーク間隔がガードインターバル長以下の場合(到来した各送信信号成分の遅延差がガードインターバル長以内の場合)に、時間的に最も早い相互相関ピーク電力の位置に基づいてFFT窓開始位置を設定する。
Specifically, the peak position / peak power detection unit 501 of the FFT
尚、上述したように、マージンαを設けてFFT窓開始位置を設定する場合には、ピーク間隔ΔPOSがガードインターバル長からマージンを引いた長さ(LGI−α)以下であるかどうかを判断して、(LGI−α)以下である場合に、時間的に最も早い相互相関ピーク電力の位置POS1を基準にして(POS1−α)の位置にFFT窓を設けるようにしてもよい。 As described above, when setting the FFT window start position with the margin α, it is determined whether or not the peak interval ΔPOS is equal to or less than the length obtained by subtracting the margin from the guard interval length (L GI −α). and, may be provided (L GI -α) provided that the following is, FFT window position of with respect to the position POS 1 of the earliest correlation peak power temporally (POS 1 -α) .
[ピーク間隔がガードインターバル長を超える場合:図8,9,10]
次に、ピーク間隔がガードインターバル長を超える場合について図8,図9,図10を用いて説明する。図8,図9,図10は、ピーク間隔がガードインターバル長を超える場合の例を示す説明図である。
[When the peak interval exceeds the guard interval length: FIGS. 8, 9, and 10]
Next, the case where the peak interval exceeds the guard interval length will be described with reference to FIGS. 8, FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory diagrams showing examples when the peak interval exceeds the guard interval length.
まず、図8に示すように、図7と同様に時間的に最初の相互相関ピーク電力に基づいて、そこからマージンαだけ早いタイミングにFFT窓開始位置を設定した場合、第一送信系統はよいが、第二送信系統では、前のシンボルを拾ってしまうためシンボル間干渉が発生する。 First, as shown in FIG. 8, when the FFT window start position is set at a timing earlier by a margin α from the first cross-correlation peak power in time as in FIG. 7, the first transmission system is good. However, in the second transmission system, inter-symbol interference occurs because the previous symbol is picked up.
図9は、図8の場合よりもFFT窓開始位置を遅くしたものである。この場合でも、第二送信系統では前のシンボルとのシンボル間干渉が発生してしまう。 FIG. 9 shows the FFT window start position later than that in FIG. Even in this case, intersymbol interference with the previous symbol occurs in the second transmission system.
図10では、図9の場合よりもFFT窓開始位置を遅くしている。この場合には、第二送信系統ではシンボル間干渉は発生しないが、第一送信系統において後ろのシンボルとのシンボル間干渉が発生してしまう。
このように、ピーク間隔がガードインターバル長を超える場合、FFT窓をどこに設定したとしてもいずれかの送信系統でシンボル間干渉が発生する。
In FIG. 10, the FFT window start position is set later than in the case of FIG. In this case, intersymbol interference does not occur in the second transmission system, but intersymbol interference with subsequent symbols occurs in the first transmission system.
Thus, when the peak interval exceeds the guard interval length, intersymbol interference occurs in any transmission system regardless of where the FFT window is set.
そこで、本受信装置では、ピーク間隔ΔPOSがガードインターバル長を超える場合には、全て(ここでは2つ)の送信系統で発生するシンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置を探索し、当該位置をFFT窓開始位置とする。 Therefore, in this receiving apparatus, when the peak interval ΔPOS exceeds the guard interval length, an FFT window start position that minimizes the sum of inter-symbol interference power generated in all (two in this case) transmission systems is searched. The position is set as the FFT window start position.
具体的には、FFT窓開始位置を探索する範囲で、順次FFT窓開始位置をずらして設定しつつ、各FFT窓開始位置に応じて、それぞれの送信系統で発生するシンボル間干渉電力を算出後、全ての送信系統のシンボル間干渉電力を加算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶しておき、シンボル間干渉電力の総和が最小となる位置を検出して、その位置をFFT窓開始位置としてFFT演算器304に設定するようにしている。
Specifically, after calculating the inter-symbol interference power generated in each transmission system in accordance with each FFT window start position, while sequentially setting the FFT window start position within the search range of the FFT window start position. The inter-symbol interference power of all transmission systems is added to calculate the sum of the inter-symbol interference powers, which is stored as the sum of the inter-symbol interference powers corresponding to the FFT window start position. The position where the sum is minimum is detected, and the position is set in the
シンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置の探索処理は、システム運用前の設定時に、FFT窓設定部303のFFT窓位置設定部502が行うものである。
具体的には、運用前に、実際に送信部からの送信信号を当該受信装置で受信してレジスタに記憶しておき、FFT窓設定部303のFFT窓位置設定部502が、記憶されたデータについてFFT窓開始位置を順次ずらして設定しつつ、シンボル間干渉電力の総和を算出して最適なFFT窓開始位置を特定するものである。そして、特定されたFFT窓位置に基づいてシステムが運用されるようになっている。
The FFT window start position search process that minimizes the sum of inter-symbol interference power is performed by the FFT window
Specifically, before operation, the transmission signal from the transmission unit is actually received by the reception device and stored in a register, and the FFT window
[シンボル間干渉電力の算出:図11,12,13]
次に、本受信装置におけるシンボル間干渉電力の具体的な算出方法について送信系統が2系統の場合について、図11,12,13を用いて説明する。図11,12,13は、本受信装置におけるシンボル間干渉電力の算出を示す模式説明図である。
図11に示すように、各ピーク位置をPOS1、POS2(POS1<POS2)とし、図のようにFFT窓の開始位置をw(POS1≦w≦POS2)として、wを動かして、各開始位置(w)に対応するシンボル間干渉電力C(w)を算出する。
[Calculation of Intersymbol Interference Power: FIGS. 11, 12, and 13]
Next, a specific calculation method of inter-symbol interference power in this receiving apparatus will be described with reference to FIGS. 11, 12, and 13 are schematic explanatory diagrams illustrating calculation of intersymbol interference power in the receiving apparatus.
As shown in FIG. 11, each peak position is POS 1 and POS 2 (POS 1 <POS 2 ), and the FFT window start position is w (POS 1 ≦ w ≦ POS 2 ) as shown in the figure, and w is moved. Thus, the intersymbol interference power C (w) corresponding to each start position (w) is calculated.
図11の場合、FFT窓の開始位置wは時間的に早い相互相関ピーク電力POS1の位置であり、第一送信系統ではシンボル間干渉は発生していない。第二送信系統で発生しているシンボル間干渉の電力は、図中、縦線の網掛けで表示されている部分の面積に相当し、
C(w)={(POS2−LGI)−POS1}・Pr12
で算出される。
In the case of FIG. 11, the FFT window start position w is the position of the cross-correlation peak power POS 1 that is earlier in time, and no intersymbol interference occurs in the first transmission system. The power of intersymbol interference occurring in the second transmission system corresponds to the area of the portion indicated by the shaded vertical lines in the figure,
C (w) = {(POS 2 −L GI ) −POS 1 } · P r12
Is calculated by
図12に示すように、図11よりもFFT窓開始位置を遅くした場合、第一送信系統と第二送信系統の両方にシンボル間干渉が発生する。尚、図中のFFT_PTSはFFTポイント数を示す。
したがって、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力は、
C(W)={(w1+FFT_PTS)−(POS1+FFT_PTS)}・Pr11
+{(POS2−LGI)−w1}・Pr12
=(w1−POS1)・Pr11+{(POS2−LGI)−w1}・Pr12
で算出される。
As shown in FIG. 12, when the FFT window start position is set later than that in FIG. 11, intersymbol interference occurs in both the first transmission system and the second transmission system. In the figure, FFT_PTS indicates the number of FFT points.
Therefore, the intersymbol interference power corresponding to the FFT window start position is
C (W) = {(w 1 + FFT_PTS) − (POS 1 + FFT_PTS)} · P r11
+ {(POS 2 −L GI ) −w 1 } · P r12
= (W 1 −POS 1 ) · P r11 + {(POS 2 −L GI ) −w 1 } · P r12
Is calculated by
また、図13に示すように、FFT窓開始位置を相互相関ピーク電力POS2の位置に設定した場合には、第一送信系統でのみシンボル間干渉が発生し、第二送信系統ではシンボル間干渉は発生しない。
この場合のシンボル間干渉電力は、
C(w)={(w+FFT_PTS)−(POS1+FFT_PTS)}・Pr11
=(w−POS1)・Pr11
で算出される。
As shown in FIG. 13, when the FFT window start position is set to the position of the cross-correlation peak power POS 2 , intersymbol interference occurs only in the first transmission system, and intersymbol interference occurs in the second transmission system. Does not occur.
The intersymbol interference power in this case is
C (w) = {(w + FFT_PTS) − (POS 1 + FFT_PTS)} · P r11
= (W-POS 1 ) · P r11
Is calculated by
[一般的なシンボル間干渉電力の算出方法]
上述したように、FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力は、当該FFT窓位置とした場合に、各送信系統で発生するシンボル間干渉電力の総和となる。
したがって、FFT窓開始位置設定部502は、まず、送信系統毎にシンボル間干渉電力を求めてから、全ての系統におけるシンボル間干渉電力を合算して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和を得る。
[General Intersymbol Interference Power Calculation Method]
As described above, the intersymbol interference power corresponding to the FFT window start position is the sum of the intersymbol interference power generated in each transmission system when the FFT window position is set.
Therefore, the FFT window start
各系統のシンボル間干渉電力の算出方法は、FFT窓開始位置wと、当該系統の相互相関ピーク電力位置POSxと、ガードインターバル長との関係によって3通りに分類される。
ここで、受信信号に含まれる各送信信号成分のシンボル間干渉電力をCx(w)、各ピーク電力をPyxとしている。xは送信系統の番号、yは受信系統の番号である。
The calculation method of the intersymbol interference power of each system is classified into three types according to the relationship between the FFT window start position w, the cross-correlation peak power position POS x of the system, and the guard interval length.
Here, the intersymbol interference power of each transmission signal component included in the received signal is C x (w), and each peak power is P yx . x is a transmission system number, and y is a reception system number.
Cx(w)={(POSx−LGI)−w}・Pyx (w<POSx−LGI) (式1)
Cx(w)=(w−POSx)・Pyx (w>POSx) (式2)
Cx(w)=0 (POSx−LGI≦w≦POSx) (式3)
C x (w) = {(POS x −L GI ) −w} · P yx (w <POS x −L GI ) (Formula 1)
C x (w) = (w−POS x ) · P yx (w> POS x ) (Formula 2)
C x (w) = 0 (POS x −L GI ≦ w ≦ POS x ) (Formula 3)
式1は、例えば、図11,12の第二送信系統に適用され、式2は、図12,13の第一送信系統に適用され、式3は、図11の第一送信系統及び図13の第二送信系統に適用される。
そして、本受信装置では、上記式(1)〜(3)のいずれかを用いて算出された各送信系統のシンボル間干渉電力を合算して、その値を、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和とする。つまり、各FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和は、 Then, in this receiving apparatus, the inter-symbol interference power of each transmission system calculated using any one of the above formulas (1) to (3) is summed, and the value corresponds to the FFT window start position. The sum of intersymbol interference power. That is, the sum of the intersymbol interference power corresponding to each FFT window start position is
と表される。
図11〜13の場合、M=2であり、各送信系統についてFFT窓開始位置と相互相関ピーク電力の位置に基づいて、上述した式(1)〜(3)のいずれかを適用して、合算することでシンボル間干渉電力の総和が求められる。
そして、FFT窓設定部303は、シンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置をFFT演算器304に設定する。
It is expressed.
In the case of FIGS. 11 to 13, M = 2, and based on the FFT window start position and the position of the cross-correlation peak power for each transmission system, any one of the above formulas (1) to (3) is applied, By summing up, the sum of the interference power between symbols is obtained.
Then, the FFT
[M系統の場合:図14]
次に、送信系統がM系統である場合のFFT窓開始位置の設定方法について図14を用いて説明する。図14は、送信系統がM系統の場合の相互相関ピーク電力の説明図である。
本受信装置では、相互相関演算部302は、M系統の送信部に対応する既知信号を格納するM個のメモリを備えている。そして、系統毎に相互相関演算を行って、相関演算結果をFFT窓設定部303に出力する。
[M system: Fig. 14]
Next, a method for setting the FFT window start position when the transmission system is the M system will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram of the cross-correlation peak power when the transmission system is the M system.
In this receiving apparatus, the
FFT窓設定部303では、系統毎に相互相関ピーク電力とその位置を検出して、それに基づいてFFT窓位置設定部502がFFT窓開始位置を設定する。
図14に示すように、M系統の場合には、相互相関電力のピークはM本得られる。また、x′1,x′2,…x′M-1,x′Mは第一送信系統から第M送信系統の送信信号成分であり、電力減衰、位相回転、遅延の影響を受けている。
The FFT
As shown in FIG. 14, in the case of M systems, M cross-correlation power peaks are obtained. Further, x ′ 1 , x ′ 2 ,... X ′ M−1 , x ′ M are transmission signal components from the first transmission system to the Mth transmission system, and are affected by power attenuation, phase rotation, and delay. .
FFT窓位置設定部502は、全ピーク位置POS1〜POSMの中から、時間的に最も早いピークの位置(最先行位置)POSfirstと、時間的に最も遅いピークの位置(最後方位置)POSbottomを検出し、その位置差ΔPOSを検出する。
図14の例では、POSfirstはPOS1であり、POSMはしきい値THRPを超えていないので、POSbottomはPOSM-1となる。
The FFT window
In the example of FIG. 14, POS first is POS 1 and POS M does not exceed the threshold value THR P , so POS bottom is POS M−1 .
そして、2系統の場合と同様に、POSfirstとPOSbottomの間隔ΔPOSがガードインターバルLGI以内であれば、最も早いPOSfirstに基づいてFFT窓を設ける。
また、ΔPOSがガードインターバルLGIを越えている場合には、上述した式(1)〜(3)及び数1を用いて、シンボル間干渉電力の総和が最も小さくなるFFT窓の位置を探索して、当該位置をFFT窓開始位置としてFFT演算器304に設定する。
但し、FFT窓開始位置(w)の探索範囲はPOSfirst<w<POSbottomとする。
このようにして、M系統の場合のFFT窓開始位置が設定されるものである。
Then, as in the case of two systems, spacing ΔPOS the POS first and POS bottom is equal to or less than the guard interval L GI, provided FFT window based on the earliest POS first.
If ΔPOS exceeds the guard interval L GI , the position of the FFT window where the sum of the inter-symbol interference power is minimized is searched using the above equations (1) to (3) and
However, the search range of the FFT window start position (w) is POS first <w <POS bottom .
In this way, the FFT window start position in the case of the M system is set.
[FFT窓位置設定部502の概略処理:図15]
次に、FFT窓位置設定部502の概略処理について図15を用いて説明する。図15は、FFT窓位置設定部502の概略処理を示すフローチャートである。
図15に示すように、FFT窓位置設定部502は、処理が開始されると、系統毎に入力される相互相関ピーク電力に基づいて、相互相関ピークの最先行位置(POSfirst)と最後方位置(POSbottom)を検出し(100)、POSfirstとPOSbottomの位置差(ΔPOS)を検出する。
[Schematic Processing of FFT Window Position Setting Unit 502: FIG. 15]
Next, schematic processing of the FFT window
As shown in FIG. 15, when the processing is started, the FFT window
そして、FFT窓位置設定部502は、ΔPOSがガードインターバル長以内であるかどうかを判断し(104)、ΔPOSがガードインターバル長以内であれば(Yesの場合)、最初のピーク位置であるPOSfirstに基づいて、FFT演算器304にFFT窓開始位置を設定する(106)。
Then, the FFT window
また、FFT窓位置設定部502は、処理104でΔPOSがガードインターバル長を超えている場合(Noの場合)には、全ての送信系統のシンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置を探索して、当該位置をFFT窓開始位置としてFFT演算器304に設定するFFT窓開始位置探索処理を行う(108)。FFT窓開始位置探索処理については図16を用いて詳述する。
このようにして、FFT窓位置設定部502における概略処理が行われる。
In addition, when the POS exceeds the guard interval length in the process 104 (in the case of No), the FFT window
In this way, the rough process in the FFT window
[FFT窓開始位置探索処理:図16]
次に、図15の処理108に示したFFT窓開始位置探索処理について図16を用いて説明する。図16は、図15の処理108に示したFFT窓開始位置探索処理を示すフローチャートである。
図15の処理104でΔPOSがガードインターバルを超えていた場合、FFT窓位置設定部502は、全ての送信系統のシンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置の探索を行う。
図16に示すように、FFT窓位置設定部502は、まず、FFT窓開始位置を初期位置に設定し(w=POSfirst)(200)、送信系統の番号xを1とする(x=1)(202)。
[FFT window start position search processing: FIG. 16]
Next, the FFT window start position search process shown in the
When ΔPOS exceeds the guard interval in the
As shown in FIG. 16, the FFT window
そして、FFT窓位置設定部502は、受信した第x系統の送信信号におけるシンボル間干渉電力Cx(w)を算出する(204)。算出方法は、上述した式(1)〜(3)に基づいて行われるものであり、図17を用いて後述する。
Then, the FFT window
FFT窓位置設定部502は、Cx(w)を算出すると、xが送信系統数Mに達したかどうか(x≧Mかどうか)を判断する(110)。
xが送信系統数Mに達していない場合(Noの場合)には、FFT窓位置設定部502は、xをインクリメントし(x=x+1)(206)、処理204に戻る。
After calculating C x (w), the FFT window
If x has not reached the number M of transmission systems (in the case of No), the FFT window
また、処理110でxが送信系統数Mに達した場合には(Yesの場合)、FFT窓位置設定部502は、x=1〜MのCx(w)を合計して、当該FFT窓位置におけるシンボル間干渉電力Cx(w)の総和を算出し、記憶しておく(212)。処理204、212の処理は、請求項におけるシンボル間干渉電力算出処理に相当する。
When x reaches the number M of transmission systems in the processing 110 (in the case of Yes), the FFT window
そして、FFT窓位置設定部502は、FFT窓位置の探索範囲(POSfirst<w<POSbottom)について探索を行ったかどうか、つまりFFT窓位置シフト終了かどうか(w≧POSbottom)を判断し(214)、終了でなければ(Noの場合)、FFT窓位置をシフトさせて(w=w+1)(216)、処理202に移行して次のFFT窓位置についてシンボル間干渉電力の総和を算出する。
Then, the FFT window
また、処理214において、FFT窓位置のシフトが終了した場合には、探索範囲内のFFT窓開始位置に対応して記憶されているシンボル間干渉電力の総和の中で、シンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓の位置を選択し(220)、当該位置をFFT窓開始位置としてFFT演算器304に設定し(222)、処理を終わる。
このようにして、FFT窓開始位置探索処理が行われる。
In the
In this way, the FFT window start position search process is performed.
[送信系統毎のシンボル間干渉電力Cx(w)の算出処理:図17]
次に、図16の処理204に示した送信系統毎のシンボル間干渉電力の算出処理について図17を用いて説明する。図17は、図16の処理204に示した送信系統毎のシンボル間干渉電力の算出処理を示すフローチャートである。
図17に示すように、FFT窓位置設定部502は、第x系統の送信信号の相互相関ピーク電力位置(POSx)とガードインターバル長(LGI)に基づいて、まず、FFT窓開始位置(w)が、w<POSx−LGIであるかどうかを判断し(300)、w<POSx−LGIであれば(Tの場合)、上述した式(1)Cx(w)={(POSx−LGI)−w}・Pyx に従ってCx(w)を算出する(302)。
[Calculation processing of inter-symbol interference power C x (w) for each transmission system: FIG. 17]
Next, the calculation process of the intersymbol interference power for each transmission system shown in the
As shown in FIG. 17, the FFT window
また、処理300で、w<POSx−LGIではない場合(Fの場合)、FFT窓位置設定部502は、更にw>POSxであるかどうかを判断し(304)、w>POSxである場合には(Tの場合)、上述した式(2)Cx(w)=(w−POSx)・Pyx に従ってCx(w)を算出する(306)。
Further, in the
また、処理304で、w>POSxでない場合(Fの場合)、FFT窓位置設定部502は、式(3)Cx(w)=0に従って、シンボル間干渉電力を0と算出する(308)。
このようにして、図16に示した送信系統毎のシンボル間干渉電力の算出処理が行われる。
If w> POS x is not satisfied in processing 304 (in the case of F), the FFT window
In this way, the calculation process of the intersymbol interference power for each transmission system shown in FIG. 16 is performed.
[実施の形態の効果]
本発明の実施の形態に係るOFDM−MIMO受信装置によれば、相互相関演算部302が、複数系統の送信信号に付加され系統毎に異なる既知信号を予め記憶しておき、受信した複数系統の送信信号について、それぞれ記憶されている既知信号との相互相関演算を行って、FFT窓設定部303が、系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、系統毎の相互相関ピークの内、時間的に最も早いピークと最も遅いピークとの位置差がガードインターバル長以内であれば、時間的に最も早いピーク位置に基づいてFFT演算器304にFFT窓開始位置を設定し、当該位置差がガードインターバル長を越える場合には、全ての送信系統におけるシンボル間干渉電力の総和が最小となるFFT窓開始位置を探索するFFT窓開始位置探索処理を行って、特定された位置をFFT窓開始位置としてFFT演算器304に設定するようにしているので、シンボル間干渉を低減して、システム全体の信号品質を向上させることができる効果があり、また、ピーク位置差がガードインターバル以内の場合には探索処理を行わずに処理を軽減できる効果がある。
[Effect of the embodiment]
According to the OFDM-MIMO receiving apparatus according to the embodiment of the present invention, the
また、本OFDM−MIMO受信装置によれば、FFT窓設定部303のFFT窓位置設定部502が、FFT窓開始位置探索処理において、時間的に最も早いピークから最も遅いピークまでの範囲をFFT窓開始位置探索範囲として、送信系統毎のシンボル間干渉電力を算出し、全ての送信系統のシンボル間干渉電力を合計して当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総量を算出して記憶する処理を行い、探索範囲内でFFT窓開始位置をずらして設定しながら探索範囲内の全てのFFT窓開始位置についてシンボル間干渉電力の総量を算出して記憶する処理を行って、記憶されたシンボル間干渉電力の総量の内で最小のものに対応するFFT窓開始位置を選択して、FFT演算器304に当該FFT窓開始位置を設定するようにしており、送信系統による遅延差が大きい場合であっても、シンボル間干渉を最小とする最適なFFT窓開始位置を設定することができ、信号品質の劣化を最小限に抑えて、システム全体の信号品質を向上させることができる効果がある。
Further, according to the present OFDM-MIMO receiving apparatus, the FFT window
また、本OFDM−MIMO受信装置によれば、FFT窓位置設定部502が、相互相関ピークの最大値に基づいてしきい値を設定し、当該しきい値を超えた相互相関ピークを検出の対象としているので、実質的に有効な受信信号のみに基づいて探索範囲を決定することができ、無駄な処理を行わないようにすることができる効果がある。
Further, according to the present OFDM-MIMO receiver, the FFT window
本発明は、システム全体の信号品質を高めることができるOFDM−MIMO受信装置に適している。 The present invention is suitable for an OFDM-MIMO receiver that can improve the signal quality of the entire system.
101…MIMO送信処理部、 102…送信ベースバンド部、 103…送信FR部、 104…送信アンテナ、 105…受信アンテナ、 106…受信RF部、 107…受信ベースバンド部、 108…MIMO受信処理部、 301…自己相関演算部、 302…相互相関演算部、 303…FFT窓設定部、 304…FFT演算器、 305…チャネル推定部、 401…既知信号格納メモリ、 402…相関演算器、 501…ピーク位置・ピーク電力検出器、 502…FFT窓位置設定部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記複数の送信系統毎に異なる既知信号を予め記憶しておき、受信信号について、前記送信系統毎の前記既知信号との相互相関演算を行う相互相関演算部と、
設定されたFFT窓開始位置に基づいて入力された信号のFFT演算を行うFFT演算器と、
前記相互相関演算結果に基づいて、前記送信系統毎に相互相関ピーク及びその位置を検出し、時間的に最も早くしきい値を越える第1のピークの位置から、最も遅くしきい値を越える第2のピークの位置までをFFT窓開始位置の探索範囲として、前記複数の送信系統毎の受信信号のシンボル間干渉電力を算出し、前記複数の送信系統毎のシンボル間干渉電力を合算してシンボル間干渉電力の総和を算出して、当該FFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の総和として記憶する総和算出処理を行い、前記探索範囲内でFFT窓開始位置をずらしながら前記探索範囲の全てのFFT窓開始位置について総和算出処理を行い、前記記憶したFFT窓開始位置に対応するシンボル間干渉電力の中で、当該総和が最小となるFFT窓開始位置を前記FFT演算器に設定するFFT窓設定部とを備えたことを特徴とするOFDM−MIMO受信装置。 An OFDM-MIMO receiver used in an OFDM-MIMO communication system that receives OFDM signals transmitted from a plurality of transmission systems in a plurality of reception systems,
A cross-correlation calculation unit that stores a known signal different for each of the plurality of transmission systems in advance and performs a cross-correlation calculation with the known signal for each transmission system,
An FFT calculator that performs an FFT calculation of an input signal based on the set FFT window start position;
Based on the cross-correlation calculation result, the cross-correlation peak and its position are detected for each transmission system, and the first peak position that exceeds the threshold value earliest in time is the first that exceeds the threshold value latest. The inter-symbol interference power of the received signals for each of the plurality of transmission systems is calculated up to the peak position of 2 as the search range of the FFT window start position, and the inter-symbol interference power for each of the plurality of transmission systems is added to obtain the symbol The sum of the inter-interference power is calculated and stored as the sum of the inter-symbol interference power corresponding to the FFT window start position, and the entire search range is shifted while shifting the FFT window start position within the search range. The FFT window start position where the sum is the smallest among the inter-symbol interference power corresponding to the stored FFT window start position. OFDM-MIMO receiver is characterized in that a FFT window setting unit for setting the FFT processor.
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