JP5327745B2 - Interference wave canceling apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムにおいて、周波数軸上において隣接するチャネルからの干渉波を除去して所望波を受信する干渉波除去装置及び方法に関する。 The present invention relates to an interference wave removing apparatus and method for receiving a desired wave by removing an interference wave from an adjacent channel on a frequency axis in an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system.
OFDMシステムにおいては、アンテナ素子により受信した受信信号から、OFDM信号におけるOFDMシンボル各々のシンボル同期タイミングを、OFDM信号のパケットの先端に設けられたプリアンブルなどを利用して検出している。このシンボル同期タイミングにおいて、OFDMシンボルに対してFFTを行うタイミングを高精度に同期させることで受信信号の復号を行っている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、周波数軸上にて隣接して存在するチャネルからの大電力のスプリアス干渉波(D/U=−20dB程度であって、不要波などの不必要な成分により生じる干渉波であり、以下、大電力干渉波とする)が存在する場合、上述したシンボル同期タイミングを検出することができず、参照信号を利用したMMSE(Minimum Mean Square Error)などによる干渉除去ができない。
In the OFDM system, the symbol synchronization timing of each OFDM symbol in the OFDM signal is detected from the received signal received by the antenna element, using a preamble provided at the front end of the OFDM signal packet. At this symbol synchronization timing, the received signal is decoded by synchronizing the timing of performing the FFT on the OFDM symbol with high accuracy (see, for example, Patent Document 1).
However, a high-power spurious interference wave (D / U = about −20 dB from a channel existing adjacent on the frequency axis, which is an interference wave caused by an unnecessary component such as an unnecessary wave, If there is a large power interference wave), the symbol synchronization timing described above cannot be detected, and interference removal by MMSE (Minimum Mean Square Error) using a reference signal cannot be performed.
そのため、参照信号を用いずに大電力干渉を抑圧するため、SIR(Signal to Interference Ratio)を入力と出力とで反転させることができる出力電力最小化法、例えばPIAA(Power Inversion Adaptive Array )を適用することは一つの有効な手段である。
ここで、上述した出力電力最小化法をむやみに適用させてしまうと、所望波のみが到来して、干渉波が存在しないか非常に低いレベルの場合、この到来している所望波を抑圧してしまうという問題がある。
Therefore, in order to suppress high power interference without using a reference signal, an output power minimization method that can invert SIR (Signal to Interference Ratio) between input and output, for example, PIAA (Power Inversion Adaptive Array) is applied. To do is one effective means.
If the output power minimization method described above is applied unnecessarily, only the desired wave arrives, and if the interference wave does not exist or is at a very low level, the incoming desired wave is suppressed. There is a problem that it ends up.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大電力干渉の有無により、OFDM信号それぞれに適した干渉波の除去を行う干渉波除去装置を提供することにある。
すなわち、この発明は、干渉のためMMSEが適用できない場合、出力電力最小化法にもとづく干渉波除去を受信信号に行う干渉波除去装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an interference wave removing apparatus that removes interference waves suitable for each OFDM signal depending on the presence or absence of high power interference.
That is, an object of the present invention is to provide an interference wave removal apparatus that performs interference wave removal on a received signal based on the output power minimization method when MMSE cannot be applied due to interference.
本発明の干渉波除去装置は、出力電力最小基準アルゴリズムにより、複数のアンテナ素子各々の重み係数を最適化する出力電力最小化部と、使用しているチャネルの帯域外の干渉波の強度を検出し、D/U推定を行ってD/U推定値を求めるD/U推定部と、前記D/U推定値が予め設定した閾値未満の場合、前記出力電力最小化部に対し、信号を受信するアンテナ素子の重み係数を最適化させ、一方前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、前記アンテナ素子の重み係数を保持する受信信号生成制御部とを有し、前記複数のアンテナ素子の組合せにより複数のダイバーシチブランチが構成されており、前記D/U推定部がダイバーシチブランチ毎の前記D/U推定値を求め、前記受信信号生成制御部が、前記ダイバーシチブランチそれぞれのD/Uの推定値と予め設定された前記閾値とを比較し、前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、対応するダイバーシチブランチの重みを拘束し、前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、対応するダイバーシチブランチの重みの拘束を解除し、前記出力電力最小化部に受信信号を生成させ、全てのダイバーシチブランチの前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、前記D/U推定値が最大のダイバーシチブランチの重みのみを拘束し、それ以外のダイバーシチブランチの重みの拘束を解除することを特徴とする。 The interference wave canceling apparatus of the present invention detects the intensity of an interference wave outside the band of the channel being used, and an output power minimizing unit that optimizes the weighting coefficient of each of the plurality of antenna elements, using the minimum output power reference algorithm. and a D / U estimation unit for obtaining the D / U estimation value by performing a D / U estimation, the case of less than the threshold set D / U estimate in advance, with respect to the output power minimizing section, receives a signal to optimize the weighting coefficients of the antenna elements, whereas if the D / U estimation value is not less than the threshold, have a received signal generation control portion for holding a weighting coefficient of the antenna elements, the plurality of antenna elements A plurality of diversity branches are configured by combination, the D / U estimation unit obtains the D / U estimation value for each diversity branch, and the reception signal generation control unit includes each of the diversity branches. The estimated value of D / U is compared with the preset threshold value. When the estimated D / U value is equal to or greater than the threshold value, the weight of the corresponding diversity branch is constrained, and the estimated D / U value is the threshold value. If the D / U estimation value of all the diversity branches is less than the threshold, the constraint on the weight of the corresponding diversity branch is released, the output power minimization unit generates a reception signal, and the D / U estimation value of all the diversity branches is less than the threshold. Only the weight of the diversity branch having the maximum U estimation value is constrained, and the weights of the other diversity branches are released .
本発明の干渉波除去装置は、前記D/U推定部が、OFDMシンボル長の予め設定した整数倍の長さを有する時間窓関数を用いて信号をサンプリングし、サンプリングした信号の周波数変換を行うことにより、キャリアとして使用している周波数帯域の外部である帯域外における干渉信号の強度である干渉信号強度と、キャリアとして使用している帯域内におけるデータ信号の強度であるデータ信号強度と求め、当該干渉信号強度及びデータ信号強度とを用いて前記D/U推定値を求めることを特徴とする。 In the interference wave canceling apparatus of the present invention, the D / U estimator samples a signal using a time window function having a length that is a preset integer multiple of the OFDM symbol length, and performs frequency conversion of the sampled signal. Thus, the interference signal strength that is the strength of the interference signal outside the band that is outside the frequency band that is being used as the carrier, and the data signal strength that is the strength of the data signal within the band that is being used as the carrier, The D / U estimated value is obtained using the interference signal strength and the data signal strength.
本発明の干渉波除去装置は、前記D/U推定部が、帯域外の周波数範囲における前記干渉信号強度の平均値である第1の周波数平均を求め、帯域内の周波数範囲における前記データ信号強度の平均値である第2の周波数平均を求め、前記第2の周波数平均から前記第1の周波数平均を減算し、この減算結果を第1の周波数平均で除算し、この除算結果をD/Uの前記D/U推定値として出力することを特徴とする。 In the interference wave canceling apparatus of the present invention, the D / U estimation unit obtains a first frequency average that is an average value of the interference signal intensity in the frequency range outside the band, and the data signal intensity in the frequency range within the band. A second frequency average that is an average value of the first frequency average is obtained, the first frequency average is subtracted from the second frequency average, and the subtraction result is divided by the first frequency average. Is output as the estimated D / U value.
本発明の干渉波除去装置は、前記D/U推定部が、予め測定した前記時間窓関数によりサンプリングした信号の第1の周波数変換パターンと、D/Uの値とを対応させたD/U推定テーブルを記憶する記憶部を有し、受信した信号を前記時間窓関数によりサンプリングして得られる第2の周波数パターンに対し、最も類似した第1の周波数変換パターンを検索し、検索された第2の周波数パターンに対応して記憶部に記憶されているD/Uの値を、D/Uの前記D/U推定値として出力することを特徴とする。 In the interference wave canceling apparatus of the present invention, the D / U estimation unit associates the first frequency conversion pattern of the signal sampled by the time window function measured in advance with the value of D / U. A storage unit for storing an estimation table; a second frequency pattern obtained by sampling the received signal using the time window function is searched for a first frequency conversion pattern that is most similar; The D / U value stored in the storage unit corresponding to the frequency pattern of 2 is output as the D / U estimated value of D / U.
本発明の干渉波除去方法は、出力電力最小化部が、出力電力最小基準アルゴリズムにより、複数のアンテナ素子各々の重み係数を最適化する出力電力最小化過程と、D/U推定部が使用しているチャネルの帯域外の干渉波の強度を検出し、D/U推定を行うD/U推定過程と、受信信号生成制御部が、前記強度が予め設定した閾値未満の場合、前記出力電力最小化部に対し、信号を受信するアンテナ素子の重み係数を最適化させ、一方前記強度が前記閾値以上の場合、前記アンテナ素子の重み係数を保持する受信信号生成制御過程とを有し、前記D/U推定部が、前記複数のアンテナ素子の組合せにより構成されたダイバーシチブランチ毎のD/UのD/U推定値を求め、前記受信信号生成制御部が、前記ダイバーシチブランチそれぞれのD/Uの推定値と予め設定された前記閾値とを比較し、前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、対応するダイバーシチブランチの重みを拘束し、前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、対応するダイバーシチブランチの重みの拘束を解除し、前記出力電力最小化部に受信信号を生成させ、全てのダイバーシチブランチの前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、前記D/U推定値が最大のダイバーシチブランチの重みのみを拘束し、それ以外のダイバーシチブランチの重みの拘束を解除することを特徴とする。 In the interference wave elimination method of the present invention, the output power minimization unit uses the output power minimization process in which the weight coefficient of each of the plurality of antenna elements is optimized by the output power minimum reference algorithm, and the D / U estimation unit uses the output power minimization process. The D / U estimation process for detecting the intensity of the interference wave outside the band of the current channel and performing D / U estimation; and the received signal generation control unit, when the intensity is less than a preset threshold, to unit, the signal is optimized weighting coefficients of the antenna elements for receiving, whereas if the intensity is greater than or equal to the threshold value, have a received signal generation control step of holding the weight coefficients of the antenna elements, the D A / U estimation unit obtains a D / U estimate value of D / U for each diversity branch configured by the combination of the plurality of antenna elements, and the reception signal generation control unit determines the D / U of each of the diversity branches. The estimated value of U is compared with the preset threshold value. When the estimated D / U value is equal to or greater than the threshold value, the weight of the corresponding diversity branch is constrained, and the estimated D / U value is less than the threshold value. In the case, the constraint on the weight of the corresponding diversity branch is released, the reception power is generated by the output power minimization unit, and the D / U estimation is performed when the D / U estimation values of all the diversity branches are less than the threshold value. Only the weight of the diversity branch having the maximum value is constrained, and the weights of the other diversity branches are released .
この発明によれば、必要なデータを送信する所望波と、不必要な不要波の成分とにより生じる干渉波とのD/Uの大きさを簡易な方法により測定し、干渉波除去を行う手法として、出力電力最小化法を行うか否かを選択することにより、D/Uが小さいときには(干渉波が大きいときには)出力電力最小化法により各アンテナ信号の重み付け合成を行い、D/Uが大きいときには出力電力最小化法を行わずに、シンボル同期タイミングを取得した後、OFDMシンボル長にてFFTを行い、各アンテナ信号のサブキャリア毎にMMSEによる重み付け合成を行うことにより、干渉波の大きさにより干渉波除去を行うため、従来に比較して容易に高精度で干渉波除去が可能となり、OFDM信号におけるシンボル同期を取得することが可能となる。 According to the present invention, a technique for measuring the magnitude of a D / U between a desired wave for transmitting necessary data and an interference wave caused by an unnecessary unnecessary wave component by a simple method and removing the interference wave By selecting whether or not to perform the output power minimization method, when the D / U is small (when the interference wave is large), weighting synthesis of each antenna signal is performed by the output power minimization method. When the value is large, the output power minimization method is not performed, the symbol synchronization timing is obtained, the FFT is performed with the OFDM symbol length, and the weighting synthesis by MMSE is performed for each subcarrier of each antenna signal. Because interference waves are removed, interference waves can be easily removed with higher accuracy than in the past, and symbol synchronization in OFDM signals can be acquired. .
<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の一実施形態による干渉波除去装置を用いたOFDM受信装置の構成例を示す概略ブロック図である。本実施形態のOFDM受信装置は、周波数フィルタ部1、直交検波部2、A/D変換部3、FFT部4、干渉波除去部5及び復調部6を有している。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of an OFDM receiver using an interference wave canceller according to an embodiment of the present invention. The OFDM receiving apparatus of this embodiment includes a
周波数フィルタ部1は、予め設定されている周波数帯域の周波数成分のみを、アンテナ素子から受信された受信信号から抽出、すなわちOFDM信号伝送帯域が抜き出されて次段の直交検波部2へOFDM信号として出力する。ここで、周波数フィルタ部1の特性によりOFDM信号伝送帯域外として隣接する周波数帯域の一部が含まれて抜き出される。
また、OFDM信号伝送帯域に隣接する、OFDM信号伝送帯域外の周波数帯域を、後述する計算に用いるため、ある程度含むように周波数フィルタ部1のフィルタリングする周波数を設定するようにしても良い。
直交検波部2は、入力されるOFDM信号を実時間信号からI信号(Ich)及びQ信号(Qch)からなる複素時間信号に変換し、次段のA/D変換部3へ出力する。
A/D変換部3は、上記I信号及びQ信号をA/D変換し、A/D変換した信号を、干渉除去が必要か否かを判定するため、次段のFFT部4へ出力する。
The
In addition, since the frequency band outside the OFDM signal transmission band adjacent to the OFDM signal transmission band is used for the calculation described later, the frequency to be filtered by the
The
The A / D conversion unit 3 performs A / D conversion on the I signal and the Q signal, and outputs the A / D converted signal to the FFT unit 4 in the next stage in order to determine whether or not interference removal is necessary. .
FFT部4は、OFDM信号に対してフーリエ変換を行い、すなわち時間領域から周波数領域への変換を行い、この変換結果が次段の干渉波除去部5へ出力される。ここで、FFT部4は、OFDM信号伝送帯域のみでなく、隣接するOFDM信号伝送帯域外の周波数帯域を含む範囲に対してフーリエ変換を行う。ここで、FFT部4は、フーリエ変換させる時間幅をサンプリングする場合、OFDM信号を予め設定した時間窓関数をかけてサンプリングする。この時間窓関数はガウス窓あるいはハミング窓などを用い、帯域外の信号を測定する際、なるべく帯域内の信号の影響を受けないようにする。また、時間窓関数の時間幅は、フーリエ変換の分解能を向上させるため、フーリエ変換を行う時間間隔として複数シンボル長、例えば4シンボル長として設定する。
The FFT unit 4 performs Fourier transformation on the OFDM signal, that is, performs transformation from the time domain to the frequency domain, and outputs the transformation result to the interference
したがって、FFT部4は、OFDM信号のパケットのパイロット(パケットにおけるプリアンブルであり、Same symbol patternを部分)の領域において複数シンボルの時間幅の区間を切り出し、図2に示すように、周波数毎のスペクトル強度のパターンとして、OFDM信号伝送帯域と、この帯域に隣接するOFDM信号伝送帯域外との各周波数におけるスペクトル強度のパターンを出力する。
また、FFT部4は、後述する干渉波除去部5によってD/Uが改善された後、OFDM信号のパケットにおいて、残りのプリアンブルのパイロットによりシンボル同期タイミグを取得し、このシンボル同期タイミングにより各シンボルのシンボル同期を取り、上記I信号及びQ信号それぞれのシンボル毎のフーリエ変換を行い、復調部6へ出力する。
Therefore, the FFT unit 4 cuts out sections of time widths of a plurality of symbols in the region of the pilot of the OFDM signal packet (the preamble in the packet and the Same symbol pattern), and, as shown in FIG. As the intensity pattern, a spectrum intensity pattern at each frequency of the OFDM signal transmission band and the outside of the OFDM signal transmission band adjacent to this band is output.
Further, after the D / U is improved by an interference
干渉波除去部5は、フーリエ変換された周波数毎のスペクトル強度により、D/U推定を行い、D/Uの数値により出力電力最小化法による干渉波除去を行うか否かを判定し、OFDM信号に含まれている干渉波の除去を行うため、出力電力最小化基準により、各アンテナ素子の出力に乗算する重み係数を算出する。図示しない乗算器が、この重み係数を各アンテナ素子の出力に乗算し、乗算結果がFFT部4に入力される。
復調部6は、干渉波の除去が行われたOFDM信号に対し、シンボル同期タイミングにより、FFT部4によってFFTを行うことで復調処理が行われ、復調された信号を出力する。
The interference
The
次に、図3により上記干渉波除去部5を詳細に説明する。図3は、図1における干渉波除去部5の構成例を示す概念図である。
干渉波除去部5は、出力電力最小化部51、受信信号生成制御部52、D/U推定部53及び記憶部54とを有している。
Next, the interference
The interference
D/U推定部53は、FFT部4から入力されてくるOFDM信号伝送帯域内と、OFDM信号伝送帯域外とにおける周波数毎のスペクトル強度により、希望波(Desired Signal)と不要波(Undesired Signal)の比であるD/Uを算出する。
すなわち、D/U推定部53は、例えば、記憶部54に周波数毎にスペクトル強度を一旦記憶させる。
そして、D/U推定部53は、記憶部54から周波数毎のスペクトル強度を順次読みだし、OFDM信号伝送帯域外の各周波数におけるスペクトル強度の第1の平均値を求めるとともに、OFDM信号伝送帯域の各周波数におけるスペクトル強度の第2の平均値を求める。ここで、全アンテナ素子の周波数毎のスペクトル強度を加算し、全アンテナ素子間における平均値として、第1及び第2の平均値を求める。
The D / U estimator 53 receives a desired signal (undesired signal) and an unnecessary signal (undesired signal) according to the spectrum intensity for each frequency within the OFDM signal transmission band and outside the OFDM signal transmission band input from the FFT unit 4. D / U, which is the ratio of
That is, for example, the D / U estimation unit 53 causes the storage unit 54 to temporarily store the spectrum intensity for each frequency.
Then, the D / U estimation unit 53 sequentially reads the spectrum intensity for each frequency from the storage unit 54, obtains a first average value of the spectrum intensity at each frequency outside the OFDM signal transmission band, and determines the OFDM signal transmission band. A second average value of the spectrum intensity at each frequency is obtained. Here, the spectrum intensities of all the antenna elements for each frequency are added, and the first and second average values are obtained as the average values between all the antenna elements.
この第1の平均値は干渉波の平均値、すなわちUの値を示し、第2の平均値は希望波に対して干渉波が重畳しているU+Dの値をしている。したがって、第2の平均値から第1の平均値を減算し、この減算結果を第1の平均値を除算すれば、
{(D+U)−U}/U=D/Uを算出することができる。
したがって、D/U推定部53は、第1の平均値と第2の平均値とを算出し、{(D+U)−U}/Uの式を演算することにより、D/Uの数値を算出する。
The first average value indicates the average value of the interference wave, that is, the value of U, and the second average value is the value of U + D in which the interference wave is superimposed on the desired wave. Therefore, if the first average value is subtracted from the second average value, and the subtraction result is divided by the first average value,
{(D + U) -U} / U = D / U can be calculated.
Accordingly, the D / U estimation unit 53 calculates the first average value and the second average value, and calculates the numerical value of D / U by calculating the expression {(D + U) −U} / U. To do.
受信信号生成制御部52は、D/U推定部53の求めたD/Uの数値が、予め設定した閾値以上か否かの判定を行い、D/Uの数値がこの閾値以上の場合、シンボル同期が取れるため、アンテナ素子に対する重み(重み係数)を現在の状態のまま、すなわち全て1とし、FFT部4から入力される信号を復調部に対して出力する。
一方、受信信号生成制御部52は、D/U推定部53の求めたD/Uの数値が、予め設定した閾値未満の場合、シンボル同期が取れないため、出力電力最小化部51を起動し、アンテナ素子に対する重みを、出力電力最小化部51に最適化させる。
ここで、出力電力最小化部51は、出力電力最小化基準により、各アンテナ素子の重みを最適とする計算を行い、干渉波除去の処理を行う。
The reception signal generation control unit 52 determines whether or not the D / U value obtained by the D / U estimation unit 53 is greater than or equal to a preset threshold value. If the D / U value is greater than or equal to this threshold value, In order to achieve synchronization, the weights (weighting coefficients) for the antenna elements remain in the current state, that is, all are set to 1, and the signal input from the FFT unit 4 is output to the demodulation unit.
On the other hand, the received signal generation control unit 52 activates the output power minimizing unit 51 because symbol synchronization cannot be achieved when the D / U value obtained by the D / U estimating unit 53 is less than a preset threshold value. The weight for the antenna element is optimized by the output power minimizing unit 51.
Here, the output power minimizing unit 51 performs a calculation for optimizing the weight of each antenna element according to the output power minimization criterion, and performs the process of removing the interference wave.
上記出力電力最小化基準は、ブラインドアルゴリズム(参照信号を必要としない)で行われるものであり、所定の評価関数を最小にする解が0にならないように、アンテナ素子の1つの重みを1にしている。ここでは、入力される信号の総数とアンテナ素子数とは等しく、また所望波は1波であり、干渉電力≫所望波電力の関係にあることを仮定している。
このため、評価関数の解を0以外に設定して、希望波の出力を得るための拘束条件のもとで、各アンテナ素子の出力に重みを乗算し、出力電力が最小になるように、重み係数を設定する。そして、この出力電力の最小化を行なうと、希望信号の出力電力を確保するとともに、不要な干渉波の出力電力を低減させることができ、不要波の除去を行うことができる。
The output power minimization criterion is performed by a blind algorithm (which does not require a reference signal), and one weight of an antenna element is set to 1 so that a solution for minimizing a predetermined evaluation function does not become 0. ing. Here, it is assumed that the total number of input signals is equal to the number of antenna elements, the desired wave is one wave, and the relationship is interference power >> desired wave power.
For this reason, the solution of the evaluation function is set to a value other than 0, and the output of each antenna element is multiplied by the weight under the constraint for obtaining the output of the desired wave so that the output power is minimized. Set the weighting factor. When this output power is minimized, the output power of the desired signal can be secured, the output power of unnecessary interference waves can be reduced, and unnecessary waves can be removed.
上述した干渉波除去の処理は、複数のシンボルからなるOFDM信号に対し付加されたパイロット信号の時間範囲内にて行い、シンボル同期が取得できた後、FFT部4はシンボル長に対応した時間幅の時間窓関数を用いて、OFDM信号のサンプリングを行い、各シンボル長毎に周波数変換を行う。 The above-described interference wave removal processing is performed within the time range of the pilot signal added to the OFDM signal composed of a plurality of symbols, and after symbol synchronization is acquired, the FFT unit 4 has a time width corresponding to the symbol length. Using the time window function, the OFDM signal is sampled and frequency conversion is performed for each symbol length.
上述したD/U推定部53において、OFDM信号伝送帯域の各周波数におけるスペクトル強度の第1の平均値と、OFDM信号伝送帯域外の各周波数におけるスペクトル強度の第2の平均値とを求め、D/U推定を行っていたが、以下に示す処理によりD/U推定を行うようにしても良い。
予め複数シンボルの時間範囲にてフーリエ変換を行った周波数毎のスペクトル強度の参照パターンを、そのときのD/Uの数値に対応させて予め記憶させておく。
In the D / U estimation unit 53 described above, the first average value of the spectrum intensity at each frequency in the OFDM signal transmission band and the second average value of the spectrum intensity at each frequency outside the OFDM signal transmission band are obtained, and D Although / U estimation is performed, D / U estimation may be performed by the following processing.
A reference pattern of spectrum intensity for each frequency, which has been subjected to Fourier transform in a time range of a plurality of symbols, is stored in advance in correspondence with the D / U value at that time.
そして、受信信号生成制御部52は、FFT部4から入力される周波数毎のスペクトル強度のパターンと類似する上記参照パターンを記憶部54から検索し、最も類似する参照パターンに対応するD/Uの数値を、D/Uの推定値として出力する。ここで、参照パターン及びFFT部から入力される周波数毎のスペクトル強度のパターンを、それぞれのパターンにおけるスペクトル強度の最大値により除算して規格化して比較を行う。類似したものの検出は、例えば、それぞれ対応する周波数のスペクトル強度の差分を求め、その差分の合計が最も小さくなるパターン同士が類似しているとする。 Then, the reception signal generation control unit 52 searches the storage unit 54 for the reference pattern similar to the spectrum intensity pattern for each frequency input from the FFT unit 4, and determines the D / U corresponding to the most similar reference pattern. A numerical value is output as an estimated value of D / U. Here, the spectral intensity pattern for each frequency input from the reference pattern and the FFT unit is divided by the maximum value of the spectral intensity in each pattern and standardized for comparison. For the detection of similarities, for example, it is assumed that the differences in the spectral intensities of the corresponding frequencies are obtained and the patterns having the smallest sum of the differences are similar to each other.
次に、図1、図2及び図4を用いて、本実施形態のOFDM受信機の動作を説明する。ここで、図4は、本実施形態によるOFDM受信機の動作例を示すフローチャートである。
周波数フィルタ部1は、受信したOFDM信号を、予め設定した周波数帯域(OFDM信号伝送帯域とこれに隣接するある周波数範囲のOFDM信号伝送帯域外の周波数帯域)によりフィルタリングし、次段の直交検波部2へ出力する(ステップS1)。
直交検波部2は、入力されるOFDM信号を実時間信号からI信号(Ich)及びQ信号(Qch)からなる複素時間信号に変換し、次段のA/D変換部へ出力する。
OFDM信号が入力されると、A/D変換部2は、OFDM信号に対してA/D変換を行い、A/D変換されてデジタル化されたOFDM信号を次段のFFT4に対して出力する(ステップS2)。
Next, the operation of the OFDM receiver of this embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the OFDM receiver according to the present embodiment.
The
The
When the OFDM signal is input, the A /
FFT部4は、複数シンボル長の時間幅を有する時間窓関数を、検波されたOFDM信号にかけてサンプリングし、サンプリングされたOFDM信号に対してフーリエ変換を行い(ステップS3)、得られた周波数毎のスペクトル強度からなるパターンを次段の干渉波除去部5に対して出力する。
上記パターンが入力されると、干渉波除去部において、D/U推定部53は、全アンテナ素子のパターンにおいて、周波数毎に各パターンのスペクトル強度を加算した後、OFDM信号伝送帯域外におけるスペクトル強度の第1の平均値(U)と、OFDM信号伝送帯域内におけるスペクトル強度の第2の平均値(D+U)とを求め、{(D+U)−U}/U=D/Uの式により、D/Uの数値を算出し(ステップS4)、この算出した数値をD/Uの推定値として、受信信号生成制御部52へ出力する。
The FFT unit 4 samples a time window function having a time width of a plurality of symbol lengths over the detected OFDM signal, performs a Fourier transform on the sampled OFDM signal (step S3), and obtains each frequency obtained A pattern composed of the spectrum intensity is output to the interference
When the above pattern is input, in the interference wave removal unit, the D / U estimation unit 53 adds the spectrum intensity of each pattern for each frequency in the pattern of all antenna elements, and then the spectrum intensity outside the OFDM signal transmission band. A first average value (U) and a second average value (D + U) of the spectrum intensity in the OFDM signal transmission band are obtained, and D (U) / U = D / U The numerical value of / U is calculated (step S4), and the calculated numerical value is output to the reception signal generation control unit 52 as the estimated value of D / U.
そして、受信信号生成制御部52は、記憶部54に予め設定されていた閾値を読みだし、この閾値(設定値)と、入力されたD/Uの推定値との比較を行い(ステップS5)、D/Uの推定値が閾値未満であれば処理をステップS6へ進め、D/Uの推定値が閾値以上であれば処理をステップS7へ進める。 Then, the reception signal generation control unit 52 reads a threshold value set in advance in the storage unit 54, and compares this threshold value (set value) with the input estimated value of D / U (step S5). If the estimated value of D / U is less than the threshold value, the process proceeds to step S6. If the estimated value of D / U is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to step S7.
D/Uの推定値が閾値未満の場合、出力電力最小化部51は、出力電力最小化基準に対応したすでに述べた処理に基づき、各アンテナ素子の重みを最適化し、干渉波除去を行う(ステップS6)。
上述したステップS2からステップS6までの処理は、OFDM信号のパケットにおけるプリアンブルにおけるパイロットのシンボルが配置されている領域の範囲において行われ、以降のパケットのデータのシンボルにおいては、D/Uが改善された状態にて、FFT部4がシンボル同期を取り、シンボル毎にその時間幅においてフーリエ変換を行い、周波数毎のスペクトル強度のパターン(サブキャリア)を生成し、復調部6へそのシンボルのパターンを順次出力する。
When the estimated value of D / U is less than the threshold value, the output power minimizing unit 51 optimizes the weight of each antenna element and removes interference waves based on the processing described above corresponding to the output power minimization criterion ( Step S6).
The processing from step S2 to step S6 described above is performed in the range of the region where the pilot symbols in the preamble of the OFDM signal packet are arranged, and the D / U is improved in the data symbols of the subsequent packets. In this state, the FFT unit 4 performs symbol synchronization, performs Fourier transform for each symbol in its time width, generates a spectrum intensity pattern (subcarrier) for each frequency, and sends the symbol pattern to the
そして、復調部6は、FFT部4から入力されるシンボル毎の上記パターンを用いて、シンボルの復調処理を行う(ステップS7)。
Then, the
<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における干渉波除去装置を用いたOFDM受信装置の構成は、第1の実施形態と同様である。
以下、第2の実施形態が第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
第1の実施形態においては、アンテナ素子間のフェージング相関が高い(アダプティブアレーのようにアンテナ素子が半波長間隔にて配置されている)場合、すでに述べた出力電力アンテナ最小化法により、D/U値を入力と出力とで反転、すなわちアンテナ素子から受信されるOFDM信号から干渉波を有効に除去することができる。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the OFDM receiver using the interference wave canceller in the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
The configuration and operation of the second embodiment different from those of the first embodiment will be described below.
In the first embodiment, when the fading correlation between antenna elements is high (the antenna elements are arranged at half-wavelength intervals as in an adaptive array), the output power antenna minimization method described above is used to perform D / The U value is inverted between the input and output, that is, the interference wave can be effectively removed from the OFDM signal received from the antenna element.
しかしながら、ダイバーシチブランチ(例えば、スペースダイバーシチではブランチ間のフェージング相関が低くなるようにアンテナ素子間隔を設定)を適用した場合、アンテナ素子間のフェージング相関が低い。例えば、2ブランチを仮定すると、D/Uの大きいブランチの重みを1にして拘束し、D/Uの小さいブランチの重みを拘束しないことにより、PIAAと同様のことが生じ、D/Uの小さいブランチのSIRが逆転して重み付け合成出力のSIRとなる。以下、本実施形態においては、ブランチは1つのアンテナ素子から構成されているとして説明する。 However, when diversity branch (for example, in the case of space diversity, the antenna element interval is set so that the fading correlation between branches is low), the fading correlation between antenna elements is low. For example, assuming two branches, the weight of a branch having a large D / U is constrained to be 1, and the weight of a branch having a small D / U is not constrained. The SIR of the branch is reversed to become the weighted combined output SIR. Hereinafter, in the present embodiment, a description will be given assuming that the branch is composed of one antenna element.
このため、D/U推定部53は、第1の実施形態にて行ったD/U推定を各アンテナ素子毎に行う。
また、受信信号生成制御部52は、閾値以上のD/Uの数値を有するアンテナ素子の重みを拘束し、閾値未満のD/Uの数値を有するアンテナ素子の重みを拘束せずに、出力電力最小化の処理を出力電力最小化部51に行わせる。
また、全アンテナ素子が閾値未満のD/Uである場合、上述したように、D/Uが最大のアンテナ素子の重みのみを拘束し、他のアンテナ素子の重みの拘束を解除することで、出力電力最小化を行う。
そして、出力電力最小化部51は、出力電力最小化法により、拘束されていないアンテナ素子の重みのみを求め、希望波の出力を得るための拘束条件(拘束されているアンテナ素子は重みを変化させず、拘束されていないアンテナ素子の重み係数を変更)のもとで、各アンテナ素子の出力に重みを乗算し、出力電力が最小になるように、拘束されていないアンテナ素子の重み係数を設定する。
これ以降の処理については、第1の実施形態と同様に行われる。
For this reason, the D / U estimation unit 53 performs the D / U estimation performed in the first embodiment for each antenna element.
Further, the reception signal generation control unit 52 constrains the weight of an antenna element having a D / U value greater than or equal to a threshold value, and does not constrain the weight of an antenna element that has a D / U value less than the threshold value. The minimizing process is performed by the output power minimizing unit 51.
Also, when all antenna elements are D / U less than the threshold value, as described above, only the weight of the antenna element with the maximum D / U is constrained, and the restraints of the weights of the other antenna elements are released. Minimize output power.
Then, the output power minimizing unit 51 obtains only the weight of the unconstrained antenna element by the output power minimization method, and the constraint condition for obtaining the desired wave output (the restricted antenna element changes the weight). Without changing the weight factor of the unconstrained antenna elements), and multiplying the output of each antenna element by the weight, the weight factor of the unconstrained antenna element is Set.
Subsequent processing is performed in the same manner as in the first embodiment.
上述したように、アダプティブアレーのように半波長の間隔でアンテナ素子を配置した構成において、D/Uの数値がそれほど悪く無い場合、例えばD/Uの数値が閾値近傍にて干渉波のスペクトル強度が高い場合、アンテナ素子間のフェージング相関が高いため、出力電力最小化法によって、アンテナ素子の重みを最適化したとしても、D/Uの数値を向上させることが出来ないことが想定される。
このため、ダイバーシチブランチとなるアンテナ素子配置を行い、アンテナ素子間のフェージング相関を低下させることにより、アンテナ素子の重みを最適化する際、アンテナ素子間のフェージング相関が無いために、いずれかのアンテナ素子のD/Uの数値が向上する確率が高くなり、全ダイバーシチブランチにおけるD/Uの数値をより向上させることができる。さらに、干渉波の強度が低い場合には、一般的な効果としてダイバーシチゲインが得られる。
As described above, in a configuration in which antenna elements are arranged at half-wavelength intervals as in an adaptive array, when the D / U value is not so bad, for example, the spectral intensity of the interference wave is near the threshold value. Is high, the fading correlation between the antenna elements is high. Therefore, even if the weight of the antenna element is optimized by the output power minimization method, it is assumed that the numerical value of D / U cannot be improved.
For this reason, when optimizing the weight of antenna elements by arranging the antenna elements to be diversity branches and reducing the fading correlation between the antenna elements, there is no fading correlation between the antenna elements. The probability that the numerical value of D / U of an element improves will become high, and the numerical value of D / U in all the diversity branches can be improved more. Furthermore, when the intensity of the interference wave is low, a diversity gain can be obtained as a general effect.
また、図1におけるアンテナ出力電力最小化部51、D/U推定部53と受信信号生成制御部52との機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより干渉波除去の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Further, a program for realizing the functions of the antenna output power minimizing unit 51, the D / U estimating unit 53, and the received signal generation control unit 52 in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium. The interference wave removal processing may be performed by causing the computer system to read and execute the program recorded in the above. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
1…周波数フィルタ部
2…直交検波部
3…A/D変換部
4…FFT部
5…干渉波除去部
6…復調部
51…出力電力最小化部
52…受信信号生成制御部
53…D/U推定部
54…記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
使用しているチャネルの帯域外の干渉波の強度を検出し、D/U推定を行ってD/U推定値を求めるD/U推定部と、
前記D/U推定値が予め設定した閾値未満の場合、前記出力電力最小化部に対し、信号を受信するアンテナ素子の重み係数を最適化させ、一方前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、前記アンテナ素子の重み係数を保持する受信信号生成制御部と
を有し、
前記複数のアンテナ素子の組合せにより複数のダイバーシチブランチが構成されており、
前記D/U推定部がダイバーシチブランチ毎の前記D/U推定値を求め、
前記受信信号生成制御部が、
前記ダイバーシチブランチそれぞれのD/Uの推定値と予め設定された前記閾値とを比較し、前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、対応するダイバーシチブランチの重みを拘束し、前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、対応するダイバーシチブランチの重みの拘束を解除し、前記出力電力最小化部に受信信号を生成させ、全てのダイバーシチブランチの前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、前記D/U推定値が最大のダイバーシチブランチの重みのみを拘束し、それ以外のダイバーシチブランチの重みの拘束を解除することを特徴とする干渉波除去装置。 An output power minimizing unit that optimizes a weighting factor of each of the plurality of antenna elements by an output power minimum reference algorithm;
A D / U estimator that detects the intensity of an interference wave outside the band of the channel being used and performs D / U estimation to obtain a D / U estimation value ;
When the estimated D / U value is less than a preset threshold value, the output power minimizing unit optimizes the weighting factor of the antenna element that receives the signal, while the estimated D / U value is equal to or greater than the threshold value. If, have a received signal generation control portion for holding a weighting coefficient of the antenna elements,
A plurality of diversity branches are configured by a combination of the plurality of antenna elements,
The D / U estimation unit obtains the D / U estimation value for each diversity branch,
The reception signal generation control unit is
The estimated D / U value of each diversity branch is compared with the preset threshold value. When the estimated D / U value is equal to or greater than the threshold value, the weight of the corresponding diversity branch is constrained, and the D / U When the estimated value is less than the threshold value, the constraint on the weight of the corresponding diversity branch is released, the reception power minimizing unit is generated, and the D / U estimated values of all the diversity branches are less than the threshold value. In this case, the interference wave removing device is characterized in that only the weight of the diversity branch having the maximum D / U estimation value is constrained and the constraint of the weight of the other diversity branch is released .
予め測定した前記時間窓関数によりサンプリングした信号の第1の周波数変換パターンと、D/Uの値とを対応させたD/U推定テーブルを記憶する記憶部を有し、受信した信号を前記時間窓関数によりサンプリングして得られる第2の周波数パターンに対し、最も類似した第1の周波数変換パターンを検索し、検索された第2の周波数パターンに対応して記憶部に記憶されているD/Uの値を、D/Uの前記D/U推定値として出力することを特徴とする請求項2に記載の干渉波除去装置。 The D / U estimation unit is
A storage unit that stores a D / U estimation table in which a first frequency conversion pattern of a signal sampled by the time window function measured in advance and a D / U value are associated with each other; For the second frequency pattern obtained by sampling with the window function, the most similar first frequency conversion pattern is searched, and the D / D stored in the storage unit corresponding to the searched second frequency pattern. The interference wave canceling apparatus according to claim 2, wherein the value of U is output as the D / U estimated value of D / U.
D/U推定部が使用しているチャネルの帯域外の干渉波の強度を検出し、D/U推定を行うD/U推定過程と、
受信信号生成制御部が、前記強度が予め設定した閾値未満の場合、前記出力電力最小化部に対し、信号を受信するアンテナ素子の重み係数を最適化させ、一方前記強度が前記閾値以上の場合、前記アンテナ素子の重み係数を保持する受信信号生成制御過程と
を有し、
前記D/U推定部が、前記複数のアンテナ素子の組合せにより構成されたダイバーシチブランチ毎のD/UのD/U推定値を求め、
前記受信信号生成制御部が、
前記ダイバーシチブランチそれぞれのD/Uの推定値と予め設定された前記閾値とを比較し、前記D/U推定値が前記閾値以上の場合、対応するダイバーシチブランチの重みを拘束し、前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、対応するダイバーシチブランチの重みの拘束を解除し、前記出力電力最小化部に受信信号を生成させ、全てのダイバーシチブランチの前記D/U推定値が前記閾値未満の場合、前記D/U推定値が最大のダイバーシチブランチの重みのみを拘束し、それ以外のダイバーシチブランチの重みの拘束を解除することを特徴とする干渉波除去方法。 The output power minimizing unit optimizes the weighting factor of each of the plurality of antenna elements by the output power minimum reference algorithm, and
A D / U estimation process for detecting the intensity of interference waves outside the band of the channel used by the D / U estimation unit and performing D / U estimation;
When the received signal generation control unit optimizes the weighting factor of the antenna element that receives the signal when the strength is less than a preset threshold value, while the strength is equal to or greater than the threshold value , have a received signal generation control step of holding the weight coefficients of the antenna elements,
The D / U estimation unit obtains a D / U estimation value of D / U for each diversity branch configured by a combination of the plurality of antenna elements,
The reception signal generation control unit is
The estimated D / U value of each diversity branch is compared with the preset threshold value. When the estimated D / U value is equal to or greater than the threshold value, the weight of the corresponding diversity branch is constrained, and the D / U When the estimated value is less than the threshold value, the constraint on the weight of the corresponding diversity branch is released, the reception power minimizing unit is generated, and the D / U estimated values of all the diversity branches are less than the threshold value. In this case, only the weight of the diversity branch having the largest D / U estimation value is constrained, and the constraint of the weight of the other diversity branch is released .
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