JP5610538B2 - 伝送路特性推定装置、伝送路特性推定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
伝送路推定の簡易な方法としては、パイロットシンボル間を時間方向で線形に内挿補間することで求める方法が用いられている(例えば、特許文献1を参照)。
また、この方法を用いる場合、パイロットシンボルとその次のパイロットシンボルを受信するまでその間にあるデータシンボルを復調できないため、受信データを記憶しておくメモリが必要となり、さらに処理の遅延時間が大きくなるという問題がある。
また、メモリ容量の削減と遅延時間の減少のため、復調したいデータシンボルより過去のパイロットシンボルについてのみ平均をとる方法もあるが、この場合は、伝送路特性の時間変動に対する推定値の追従性が悪化してしまうという問題がある。
図1は、本発明の一実施形態による伝送路特性推定装置を搭載する復調装置100の構成を示す概略ブロック図である。
復調装置100は、OFDMフレームを受信してFFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)処理を行う受信装置からFFTの出力データ(受信シンボル)の入力を受け付け、各サブキャリアに対する復調処理を行う装置である。復調装置100は、パイロット複素除算部101、伝送路特性記憶部102、位相振幅補償部103、デマップ部104、リマップ部105、複素除算部106、傾き補正部107、スイッチ部108、IIR(無限インパルス応答: Infinite Impulse Response)フィルタ109(第2の平滑化部)、IIRフィルタ110(第1の平滑化部)、移動平均値バッファ111、112、係数算出部113(除算部)、係数記憶部114、次伝送路特性推定部115、伝送路特性バッファ116を備える。
伝送路特性記憶部102は、パイロット複素除算部101によって算出された伝送路特性を記憶する。なお、伝送路特性記憶部102が記憶する伝送路特性は、パイロット複素除算部101によって伝送路特性が算出されるたびに更新される。
デマップ部104は、位相振幅補償部103によって再現された送信シンボルを所定の位相振幅変調方式に従って「0」または「1」のビットデータを出力する。なお、位相振幅変調方式の例としては、QPSK(四位相偏移変調:Quaternary Phase Shift Keying)や16QAM(16値直角位相振幅変調:16 Quadrature Amplitude Modulation)などが挙げられる。
複素除算部106は、受信シンボルがデータシンボルである場合に、リマップ部105によって生成された送信シンボルを受信したデータシンボルで複素除算することで、伝送路特性を算出する。
スイッチ部108は、受信シンボルがパイロットシンボルである場合に、パイロット複素除算部101の算出結果を選択してIIRフィルタ109、110に出力し、受信シンボルがデータシンボルである場合に、傾き補正部107の出力を選択してIIRフィルタ109、110に出力する。
なお、パイロット複素除算部101、伝送路特性記憶部102、複素除算部106、傾き補正部107、スイッチ部108は、協働することで、受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部として動作する。
具体的には、IIRフィルタ109は、以下に示す式(2)によって指数移動平均値を算出し、IIRフィルタ110は、以下に示す式(3)によって指数移動平均値を算出する。
移動平均値バッファ111、112は、それぞれIIRフィルタ109、110が受信シンボルの前回の受信時に算出した伝送路特性の指数移動平均値を記憶する。
次伝送路特性推定部115は、係数記憶部114が記憶する係数αと、IIRフィルタ109、110が算出した伝送路特性の指数移動平均値ha(n)及びhb(n)とに基づいて、次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する。具体的には、次伝送路特性推定部115は、以下に示す式(8)を算出することで、次の受信シンボルにおける伝送路特性H(n+1)を推定する。
次の受信シンボルにおける伝送路特性H(n+1)を、式(8)によって表す場合、既知のパイロットシンボルから求めた伝送路特性hp(n)は、以下に示す式(9)によって表すことができる。
図2は、OFDMの送信フレームのパターンの一例を示す図である。
図2に示すように、本実施形態において送信装置は、送信フレームを送信する際、データシンボルの12シンボルごとにパイロット信号を1つ挿入する。したがって、復調装置100は、受信装置から入力を受け付けた受信シンボルの12シンボル毎に、パイロットシンボルに基づく伝送路特性推定を行い、それ以外においてデータシンボルの復調処理及び伝送路特性推定を行う。
図3は、データシンボルに対する復調装置100の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からデータシンボルの入力を受け付けると、位相振幅補償部103は、入力を受け付けたデータシンボルを伝送路特性バッファ116が記憶する伝送路特性で除算することで、送信シンボルを再現する(ステップS1)。次に、デマップ部104は、位相振幅補償部103によって再現された送信シンボルから、所定の振幅位相変調方式に従って硬判定を行い、ビットデータを生成する(ステップS2)。なお、当該ビットデータは、復調結果として処理装置に出力される。
そして、次伝送路特性推定部115は、IIRフィルタ109、110が算出した伝送路特性の指数移動平均値と係数記憶部114が記憶する係数αとを用いて、式(8)に基づいて次の受信シンボルにおける伝送路特性を推定する(ステップS11)。次伝送路特性推定部115は、推定した伝送路特性を伝送路特性バッファ116に記録する(ステップS12)。当該伝送路特性は、次のデータシンボルの受信時に用いられる。
図4は、パイロットシンボルに対する復調装置100の動作を示すフローチャートである。
まず、受信装置からパイロットシンボルの入力を受け付けると、パイロット複素除算部101は、入力を受け付けたパイロットシンボルを予め定められたパイロットシンボルモデルで除算することで、伝送路特性を推定する(ステップS13)。パイロット複素除算部101は、推定した伝送路特性を伝送路特性記憶部102に記録する(ステップS14)。
本実施形態によれば、図5に示すように、伝送路特性が複素平面上で曲線の軌跡を描く場合であっても、係数αの虚数部が適切に調整されることによって、伝送路特性が正確に推定されることとなる。
例えば、本実施形態では、OFDMの送信フレームとして図2に示すように各サブキャリアにおいて同じタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものを用いる場合を説明したが、これに限られない。例えば、OFDMの送信フレームとしては、図6(A)に示すように、各サブキャリアで異なるタイミングでパイロットシンボルとデータシンボルが繰り返されるものや、図6(B)に示すように、特定のサブキャリアのみにパイロットシンボルが配置されるものが挙げられる。
また、分母が0となった場合の例外処理を用意しておくことで、式(6)の代わりに式(10)を用いて係数αを算出することもできる。
Claims (6)
- 連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置であって、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部と、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第1の平滑化部と、
前記受信シンボルの受信毎に前記第1の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第2の平滑化部と、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部と、
前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第1の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部と
を備えることを特徴とする伝送路特性推定装置。 - 前記除算部は、受信した受信シンボルがパイロットシンボルであるときに計算を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の伝送路特性推定装置。 - 前記除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値との差に前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差を乗じた値を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差の絶対値の二乗で除算する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の伝送路特性推定装置。 - 前記第1の平滑化部及び前記第2の平滑化部は、一次IIRフィルタであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の伝送路特性推定装置。
- 連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を用いた伝送路特性推定方法であって、
前記受信シンボルの受信毎に、
現伝送路特性推定部は、現在の伝送路特性を推定し、
第1の平滑化部は、所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
第2の平滑化部は、前記受信シンボルの受信毎に、前記第1の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出し、
除算部は、前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算し、
次伝送路特性推定部は、前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第1の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する
ことを特徴とする伝送路特性推定方法。 - 連続する複数の受信シンボルから次の受信シンボルの伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置を、
前記受信シンボルの受信毎に現在の伝送路特性を推定する現伝送路特性推定部、
前記受信シンボルの受信毎に所定の平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第1の平滑化部、
前記受信シンボルの受信毎に前記第1の平滑化部の平滑化係数と異なる平滑化係数を用いて前記現伝送特性推定部が推定した伝送路特性の移動平均値を算出する第2の平滑化部、
前記現伝送路特性推定部が推定した伝送路特性と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値との差を、前記受信シンボルの前回の受信時に前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記受信シンボルの前回の受信時に前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差で除算する除算部、
前記第1の平滑化部が算出した移動平均値と前記第2の平滑化部が算出した移動平均値との差に、前記除算部の算出結果を乗算し、当該値に前記第1の平滑部が算出した移動平均値を加算することで、次の受信シンボルの伝送路特性を推定する次伝送路特性推定部
として動作させるためのプログラム。
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JP2011084332A JP5610538B2 (ja) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | 伝送路特性推定装置、伝送路特性推定方法、及びプログラム |
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