JP6567211B2 - Transmission path estimation apparatus and transmission path estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、伝送路特性を推定する伝送路推定装置および伝送路推定方法に関する。 The present invention relates to a transmission path estimation apparatus and a transmission path estimation method for estimating transmission path characteristics.
高周波数帯を利用し、多値変調伝送または狭帯域伝送を行う無線通信における受信品質の劣化を招く主な要因として、位相雑音、キャリア周波数オフセットなどが挙げられる。このような要因が含まれる非定常な伝送路環境下における従来の伝送路推定方法では、適応等化器などを用いて受信シンボル信号を復調し、復調後信号から送信シンボルの判定を行い、判定された最尤シンボルの信号点位置に応じて補正誤差に対する評価の重み付けを決定し、決定された重み付けに基づいて復調のための伝送路推定値を更新していた。重み付けは、信号空間ダイアグラム内のシンボル判定領域の各々に対し、位相回転に対する余裕度に応じた重み値を設定する。すなわち、余裕度が小さく、位相雑音などによる位相回転によってシンボル誤判定を生じ易いシンボル判定領域ほど重みが軽くなるように設定する。これにより誤判定を低減できる。特許文献1には、高速通信において受信信号に含まれる位相雑音を好適に補償するとともに、オーバーヘッドを生じさせる既知パターンのペイロードへの挿入を削減する技術が開示されている。 The main factors that cause deterioration in reception quality in wireless communication that uses a high frequency band and performs multilevel modulation transmission or narrow band transmission include phase noise, carrier frequency offset, and the like. In the conventional transmission path estimation method under the unsteady transmission path environment including such factors, the received symbol signal is demodulated using an adaptive equalizer, etc., and the transmission symbol is determined from the demodulated signal. The evaluation weight for the correction error is determined according to the signal point position of the maximum likelihood symbol, and the channel estimation value for demodulation is updated based on the determined weight. In the weighting, a weight value corresponding to a margin for phase rotation is set for each symbol determination region in the signal space diagram. That is, the weight is set to be lighter in the symbol determination region where the margin is small and the symbol erroneous determination is likely to occur due to phase rotation due to phase noise or the like. Thereby, erroneous determination can be reduced. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a technique for suitably compensating for phase noise included in a received signal in high-speed communication and reducing insertion of a known pattern that causes overhead into a payload.
しかしながら、上記従来の技術によれば、位相回転を伴う位相雑音、キャリア周波数オフセットなどに対しては効果的な重み付け設定になっているが、熱雑音に対する考慮がなされていない。キャリア電力対雑音電力比(CNR:Carrier to Noise Ratio)が低い、すなわち熱雑音が支配的となる伝送路下の場合、従来の重み付けでは、熱雑音の影響によるシンボル誤判定によって位相雑音補償の改善効果が薄れてしまう。そのため、伝送路推定精度が劣化し、受信品質の低下を招いてしまう可能性がある、という問題があった。 However, according to the above-described conventional technique, although effective weighting is set for phase noise accompanied by phase rotation, carrier frequency offset, and the like, no consideration is given to thermal noise. When the carrier power-to-noise ratio (CNR) is low, that is, under a transmission line in which thermal noise is dominant, conventional weighting improves phase noise compensation by erroneous symbol determination due to the influence of thermal noise. The effect will fade. For this reason, there is a problem in that the transmission path estimation accuracy is deteriorated and the reception quality may be lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信品質の劣化を低減できる伝送路推定装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a transmission path estimation apparatus capable of reducing deterioration in reception quality.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の伝送路推定装置は、伝送路推定値を用いて受信信号を復調して復調信号を出力するフィルタ部と、復調信号に基づいて、平均受信電力で正規化した振幅値を算出する振幅算出部と、復調信号から1つ以上の送信シンボル候補を判定するシンボル判定部と、シンボル判定部で判定された1つ以上の送信シンボル候補それぞれと、復調信号との誤差を算出する誤差算出部と、を備える。また伝送路推定装置は、振幅値および誤差を用いて、復調信号の受信信頼度を評価した重み付け係数を生成する重み付け生成部と、重み付け係数、および基準となる伝送路推定値の更新ステップサイズである第1の更新ステップサイズに基づいて、第2の更新ステップサイズを生成するステップサイズ生成部と、を備える。また伝送路推定装置は、シンボル判定部において判定された送信シンボル候補のうち第1候補となる第1候補シンボル点の位置を示す参照信号、および復調信号に基づいて、誤差信号を算出する誤差信号算出部と、受信信号、第2の更新ステップサイズ、および誤差信号に基づいて、伝送路推定値を更新する伝送路推定値更新部と、を備える。重み付け生成部は、重み付け係数として、振幅値を用いて復調信号の受信信頼度を評価した第1の重み付け係数を生成する第1の重み付け生成部と、重み付け係数として、誤差を用いて復調信号の受信信頼度を評価した第2の重み付け係数を生成する第2の重み付け生成部と、を備える。ステップサイズ生成部は、第1の重み付け係数、第2の重み付け係数、および第1の更新ステップサイズに基づいて、第2の更新ステップサイズを生成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the transmission path estimation apparatus of the present invention includes a filter unit that demodulates a received signal using a transmission path estimated value and outputs a demodulated signal, and a demodulated signal. An amplitude calculation unit that calculates an amplitude value normalized by the average received power, a symbol determination unit that determines one or more transmission symbol candidates from the demodulated signal, and one or more transmission symbol candidates that are determined by the symbol determination unit And an error calculation unit for calculating an error between each and the demodulated signal. The channel estimation apparatus uses the amplitude values and erroneous difference, the weighting generator for generating an evaluated weighting coefficients reception reliability of the demodulated signal, weighting coefficients, and updates the step size in relation to the standard channel estimation value A step size generation unit that generates a second update step size based on the first update step size. The transmission path estimation apparatus calculates an error signal based on the reference signal indicating the position of the first candidate symbol point that is the first candidate among the transmission symbol candidates determined by the symbol determination unit and the demodulated signal. A calculation unit; and a transmission path estimation value updating unit that updates the transmission path estimation value based on the received signal, the second update step size, and the error signal . The weighting generation unit generates a first weighting coefficient that evaluates the reception reliability of the demodulated signal using an amplitude value as a weighting coefficient, and uses an error as a weighting coefficient. And a second weight generation unit that generates a second weighting coefficient for evaluating the reception reliability. The step size generation unit generates the second update step size based on the first weighting coefficient, the second weighting coefficient, and the first update step size .
本発明にかかる伝送路推定装置は、受信品質の劣化を低減できるという効果を奏する。 The transmission path estimation apparatus according to the present invention has an effect that the degradation of reception quality can be reduced.
以下に、本発明の実施の形態にかかる伝送路推定装置および伝送路推定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a transmission path estimation apparatus and a transmission path estimation method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる受信装置110の構成例を示すブロック図である。受信装置110は、受信アンテナ100と、RF(Radio Frequency)部101と、ベースバンド部102と、を備える。RF部101は、受信部103を備える。ベースバンド部102は、ADC(Analog to Digital Converter)104と、復調部105と、復号部106と、を備える。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the
受信アンテナ100は、図示しない送信装置から送信された送信信号である無線周波数信号を受信する。
The
受信部103は、受信アンテナ100で受信された無線周波数信号をアナログ処理する。具体的に、受信部103は、無線周波数信号の周波数をベースバンド周波数に変換したアナログ信号を出力する。
The
ADC104は、受信部103から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、雑音除去のための帯域制限フィルタ処理を施したデジタルベースバンド信号を出力する。
The ADC 104 converts the analog signal output from the
復調部105は、ADC104から出力されたデジタルベースバンド信号を復調し、復調信号を出力する。
The
復号部106は、復調部105から出力された復調信号に対して誤り訂正復号を行い、誤り訂正復号信号を出力する。復号部106は、図示しない送信装置で実施された符号化方式に対応する誤り訂正復号方式によって誤り訂正復号を行う。送信装置の符号化方式については限定されず、畳み込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check)符号、リードソロモン符号、BCH符号をはじめとした誤り訂正符号化方式全般を適用可能である。
Decoding
復調部105の構成について詳細に説明する。実施の形態1では、復調部105が伝送路推定装置である。図2は、実施の形態1にかかる復調部105の構成例を示すブロック図である。復調部105は、フィルタ部201と、振幅算出部202と、シンボル判定部203と、誤差算出部204と、重み付け生成部205と、ステップサイズ生成部206と、誤差信号算出部207と、伝送路推定値更新部208と、を備える。
The configuration of the
フィルタ部201は、1つ以上のタップを有し、伝送路推定値を用いて受信信号、図1では、ADC104から出力されたデジタルベースバンド信号である入力信号200の復調を行う。フィルタ部201は、例えば、適応等化器、または同期検波を行うフィルタなどである。フィルタ部201は、得られた復調信号を出力信号209として復号部106に出力する。また、フィルタ部201は、得られた復調信号を、振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、重み付け生成部205、および誤差信号算出部207に出力する。以降の説明において、入力信号200のことを受信信号と称することがある。
The
振幅算出部202は、フィルタ部201からの復調信号について、平均受信電力で正規化した振幅値を算出する。
The
シンボル判定部203は、フィルタ部201から出力された復調信号から1つ以上の送信シンボル候補を判定する。シンボル判定部203は、第1のシンボル判定部203−1〜第Mのシンボル判定部203−Mを備える。第1のシンボル判定部203−1〜第Mのシンボル判定部203−Mの詳細な動作については後述する。なお、Mは2以上の整数とする。
The
誤差算出部204は、シンボル判定部203から出力された1つ以上の送信シンボル候補それぞれの振幅と、フィルタ部201からの復調信号の振幅との誤差である誤差振幅を算出する。誤差算出部204は、第1の誤差算出部204−1〜第Mの誤差算出部204−Mを備える。第1の誤差算出部204−1〜第Mの誤差算出部204−Mの詳細な動作については後述する。なお、誤差振幅については、単に誤差と称することがある。
重み付け生成部205は、振幅算出部202で算出された振幅値、または誤差算出部204で算出された誤差振幅の少なくとも1つ以上を用いて、復調信号の受信信頼度を評価した重み付け係数を生成する。重み付け生成部205は、第1の重み付け生成部205−1および第2の重み付け生成部205−2を備える。具体的に、第1の重み付け生成部205−1は、振幅算出部202で算出された振幅値の算出結果を用いて、復調信号の受信信頼度を評価した係数であって、伝送路推定値更新のための重み付け係数である第1の重み付け係数を生成する。また、第2の重み付け生成部205−2は、誤差算出部204で算出された誤差振幅の算出結果、およびフィルタ部201からの復調信号を用いて、復調信号の受信信頼度を評価した係数であって、伝送路推定値更新のための重み付け係数である第2の重み付け係数を生成する。
The
ステップサイズ生成部206は、重み付け生成部205で生成された重み付け係数と、予め規定された基準となる伝送路推定値の更新ステップサイズである第1の更新ステップサイズとを組み合わせて、伝送路推定値更新部208に出力する伝送路推定値の更新ステップサイズである第2の更新ステップサイズを生成する。ステップサイズ生成部206は、重み付け生成部205で生成された重み付け係数のうち、第1の重み付け係数のみを用いてもよいし、第2の重み付け係数のみを用いてもよいし、第1の重み付け係数および第2の重み付け係数の全てを用いてもよい。ステップサイズ生成部206は、重み付け生成部205で生成された重み付け係数のうち、1つ以上の重み付け係数を用いる。
The step
誤差信号算出部207は、シンボル判定部203から出力された送信シンボル候補であって、送信シンボル候補のうち第1候補となる第1候補シンボル点の位置を示す参照信号と、フィルタ部201からの復調信号との誤差信号を算出する。
The error
伝送路推定値更新部208は、入力信号200、ステップサイズ生成部206で生成された第2の更新ステップサイズ、および誤差信号算出部207で算出された誤差信号に基づいて、フィルタ部201で使用される伝送路推定値を更新する。
The channel estimation
復調部105のフィルタ部201の構成について詳細に説明する。図3は、実施の形態1にかかる復調部105のフィルタ部201の構成例を示すブロック図である。フィルタ部201は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタで構成される。具体的に、フィルタ部201は、シフトレジスタ300−1〜300−Lと、複素乗算器301−0〜301−Lと、加算器302と、を備える。
The configuration of the
シフトレジスタ300−1〜300−Lは、L段のシフトレジスタを構成している。 The shift registers 300-1 to 300-L constitute an L-stage shift register.
複素乗算器301−0〜301−Lは、シフトレジスタ300−1〜300−Lからの出力およびADC104から入力された入力信号200に対して、伝送路推定値を複素乗算するL+1個の複素乗算器群である。なお、図3では図示していないが、伝送路推定値更新部208が、複素乗算器301−0〜301−Lで使用される伝送路推定値を更新しているものとする。
Complex multipliers 301-0 to 301 -L are L + 1 complex multipliers that perform complex multiplication of transmission path estimation values on the outputs from the shift registers 300-1 to 300 -L and the
加算器302は、複素乗算器301−0〜301−Lで複素乗算された演算結果を加算し、出力信号209、すなわち復調信号として出力する。なお、Lは0以上の自然数である。L=0の場合、フィルタ部201は1つの複素乗算器のみで構成される。
The
つづいて、受信装置110が伝送路を推定する動作について説明する。まず、受信装置110では、受信アンテナ100で無線周波数信号が受信されると、RF部101の受信部103は、受信アンテナ100で受信された無線周波数信号の周波数を、無線周波数からIF周波数またはベースバンドに周波数に変換したアナログ信号を出力する。ADC104は、受信部103から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、雑音除去のための帯域制限フィルタを施したデジタルベースバンド信号を出力する。復調部105には、ADC104からデジタルベースバンド信号のシンボルデータが入力される。ここまでの動作は一般的な受信装置で行われる動作であり、特に構成として限定されるものではない。
Next, an operation in which the receiving
つぎに、復調部105において伝送路を推定する動作について詳細に説明する。図4は、実施の形態1にかかる受信装置110の復調部105による伝送路推定の動作を示すフローチャートである。フィルタ部201は、伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する(ステップS1)。フィルタ部201は、初回の場合、伝送路推定値として伝送路推定値初期値を用いる。フィルタ部201は、復調信号を出力信号209として復号部106に出力する。また、フィルタ部201は、復調信号を振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、重み付け生成部205、および誤差信号算出部207に出力する。
Next, the operation of estimating the transmission path in the
振幅算出部202は、復調信号について、復調信号の座標における平均受信電力で正規化した振幅値を算出する(ステップS2)。図5は、実施の形態1にかかる復調部105が実施する伝送路推定の動作において復調信号および送信シンボル候補との位置関係の例を示す図である。図5では、復調信号400および後述する送信シンボル候補について、複素(IQ)平面上での位置関係を示している。図5において、復調信号400の座標を(x,y)、復調信号400の平均受信電力をP、復調信号400の振幅値を|p|とする。振幅算出部202は、復調信号400の座標における平均受信電力Pで正規化した振幅値|p|を、式(1)にしたがって算出する。
The
シンボル判定部203は、フィルタ部201から出力された復調信号から1つ以上の送信シンボル候補を判定する(ステップS3)。詳細には、シンボル判定部203は、図5に示すIQ平面上で表現される復調信号400の座標位置に応じて、復調信号400から最も距離が近い送信シンボル候補を第1候補と判定し、次に距離が近い送信シンボル候補を第2候補と判定し、以降同様に判定を行って、M番目に距離が近い送信シンボル候補を第M候補と判定する。第1候補の送信シンボル候補を第1候補シンボル点とし、第2候補の送信シンボル候補を第2候補シンボル点とし、第M候補の送信シンボル候補を第M候補シンボル点とする。シンボル判定部203は、送信シンボル候補の位置すなわち座標の情報を参照信号として、M個の参照信号を誤差算出部204に出力する。
The
シンボル判定部203の動作について、具体的に図5を用いて説明する。図5はM=3の場合の例を示している。シンボル判定部203において、第1のシンボル判定部203−1は、最も復調信号400の座標に距離が近い候補シンボル点を第1候補となる第1候補シンボル点401と判定し、第1候補シンボル点401の座標を参照信号として誤差算出部204に出力する。同様に、第2のシンボル判定部203−2は、次に復調信号400の座標に距離が近い候補シンボル点を第2候補となる第2候補シンボル点402と判定し、第2候補シンボル点402の座標を参照信号として誤差算出部204に出力する。また、第3のシンボル判定部203−3は、次に復調信号400の座標に距離が近い候補シンボル点を第3候補となる第3候補シンボル点403と判定し、第3候補シンボル点403の座標を参照信号として誤差算出部204に出力する。
The operation of the
なお、シンボル判定部203は、図5に示す例では、復調信号400からの距離の近い順に送信シンボル候補を決定していたが、これに限定されるものではない。シンボル判定部203は、例えば、多値変調伝送(APSK:Amplitude Phase Shift Keying、QAM:Quadrature Amplitude Modulationなど)の場合、最も距離が近い送信シンボル候補を第1候補シンボル点とし、次に選択する送信シンボル候補を、第1候補シンボル点と同一振幅となる送信シンボル候補の中から復調信号400との距離の近い順に選択してもよい。これは、位相雑音、またはキャリア周波数オフセットなどでは振幅方向ではなく、位相回転による位相方向にのみ影響されることから、位相回転を伴う雑音を重視した選択方法である。
In the example illustrated in FIG. 5, the
誤差算出部204は、シンボル判定部203から出力された1つ以上の送信シンボル候補とフィルタ部201から出力された復調信号との誤差振幅を算出する(ステップS4)。詳細には、誤差算出部204は、復調信号400および第1候補シンボル点〜第M候補シンボル点の参照信号から、復調信号400に対する第1候補シンボル点〜第M候補シンボル点の誤差振幅を算出する。誤差算出部204は、算出したM個の誤差振幅を重み付け生成部205に出力する。
The
誤差算出部204の動作を、具体的に図5を用いて説明する。図5はM=3の場合の例を示している。復調信号400の座標を(x,y)、第1候補シンボル点401の座標を(x1,y1)、第2候補シンボル点402の座標を(x2,y2)、第3候補シンボル点403の座標を(x3,y3)、復調信号400の座標と各第1候補シンボル点401〜第3候補シンボル点403の座標との距離すなわち誤差振幅を各々|e1|,|e2|,|e3|とする。第1の誤差算出部204−1は、復調信号400の座標と第1候補シンボル点401の座標との誤差振幅|e1|を式(2)にしたがって算出する。また、第2の誤差算出部204−2は、復調信号400の座標と第2候補シンボル点402の座標との誤差振幅|e2|を式(3)にしたがって算出する。また、第3の誤差算出部204−3は、復調信号400の座標と第3候補シンボル点403の座標との誤差振幅|e3|を式(4)にしたがって算出する。The operation of the
重み付け生成部205は、重み付け係数を生成する(ステップS5)。重み付け生成部205において、第1の重み付け生成部205−1は、振幅算出部202で算出された復調信号400の振幅値|p|から重み付け係数を演算する。第1の重み付け生成部205−1は、復調信号400の振幅値|p|が大きいほど信頼度が高いとして重み付け係数を大きく設定する。また、第1の重み付け生成部205−1は、復調信号400の振幅値|p|が小さいほど信頼度が低いとして重み付け係数を小さく設定する。重み付け係数の設定値の決め方については、特に限定されない。第1の重み付け生成部205−1は、例えば、生成する重み付け係数をα1とした場合、式(5)にしたがって算出することができる。ここで、a,b,cは、重み付け係数のスケールを調整するパラメータである。The
また、重み付け生成部205において、第2の重み付け生成部205−2は、誤差算出部204で算出された誤差振幅値|eM|から重み付け係数を生成する。Mは1以上の整数である。第2の重み付け生成部205−2は、第1候補シンボル点の誤差振幅値|e1|と、第2候補シンボル点以上すなわち第2候補シンボル点から第M候補シンボル点の誤差振幅値|e2|〜|eM|との比から重み付け係数を設定する。第2の重み付け生成部205−2は、誤差振幅値|e1|が小さく誤差振幅値|e2|〜|eM|が大きいほど信頼度が高いとして重み付け係数を大きく設定する。また、第2の重み付け生成部205−2は、誤差振幅値|e1|が大きく誤差振幅値|e2|〜|eM|が小さいほど信頼度が低いとして重み付け係数を小さく設定する。重み付け係数の設定値の決め方については、特に限定されない。第2の重み付け生成部205−2は、例えば、生成する重み付け係数をα2とした場合、式(6)にしたがって算出することができる。ここで、a1〜aM,b1〜bM,β,γは、重み付け係数のスケールを調整するパラメータである。In the
ステップサイズ生成部206は、重み付け生成部205で生成された重み付け係数α1,α2を組み合わせて、伝送路推定値更新のための更新ステップサイズを生成する(ステップS6)。ここで、基準となる伝送路推定値の更新ステップサイズである第1の更新ステップサイズをμ0、伝送路推定値更新のための更新ステップサイズである第2の更新ステップサイズをμとする。ステップサイズ生成部206は、第2の更新ステップサイズμを式(7)にしたがって算出する。The step
なお、ステップサイズ生成部206は、式(7)により重み付け係数α1,α2を組み合わせて第2の更新ステップサイズμを算出しているが、これに限定されるものではない。ステップサイズ生成部206は、例えば、重み付け係数α1,α2のどちらか一方のみを適用して第2の更新ステップサイズμを算出してもよい。Note that the step
誤差信号算出部207は、第1のシンボル判定部203−1から出力された第1候補シンボル点401の参照信号、およびフィルタ部201から出力された復調信号400から、誤差信号を算出する(ステップS7)。ここで、第1候補シンボル点401の参照信号のベクトルを表す参照信号ベクトルをd、復調信号400のベクトルを表す復調信号ベクトルをr、誤差信号のベクトルを表す誤差信号ベクトルをeとする。誤差信号算出部207は、誤差信号ベクトルeを式(8)にしたがって算出する。
Error
伝送路推定値更新部208は、入力信号200、ステップサイズ生成部206から出力された第2の更新ステップサイズμ、および誤差信号算出部207から出力された誤差信号ベクトルeに基づいて、フィルタ部201で使用される伝送路推定値を更新する(ステップS8)。ここでは、伝送路推定値の更新アルゴリズムとしてLMS(Least Mean Squares)を適用した場合を例にして説明する。伝送路推定値ベクトルをcとすると、伝送路推定値更新部208は、式(9)にしたがって伝送路推定値を更新する。ここでcおよびrはL×1のベクトル、*は複素共役を表している。なお、Lは1以上の整数である。
Based on the
なお、伝送路推定値の更新アルゴリズムについては、LMSアルゴリズムに限定されるものではなく、RLS(Recursive Least Squares)またはSMI(Sample Matrix Inversion)などに代表される適応アルゴリズム全般を適用可能である。 Note that the transmission path estimation value update algorithm is not limited to the LMS algorithm, and any adaptive algorithm such as RLS (Recursive Least Squares) or SMI (Sample Matrix Inversion) can be applied.
以降、復調部105では、ステップS1に戻って、ステップS1からステップS8までの動作を繰り返し実施する。なお、2回目以降の処理では、ステップS1において、フィルタ部201は、伝送路推定値更新部208によって更新された伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する。
Thereafter, the
つづいて、伝送路推定装置すなわち復調部105のハードウェア構成について説明する。復調部105の各構成要素は、例えば、処理回路により実現される。復調部105では、複数の構成要素が1つの処理回路として構成されてもよいし、1つの構成要素が複数の処理回路により構成されてもよい。
Next, the hardware configuration of the transmission path estimation apparatus, that is, the
また、処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)とを備える制御回路であってもよい。ここで、メモリとは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disk)などが該当する。 Further, even if the processing circuit is dedicated hardware, the CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, A control circuit including a DSP (Digital Signal Processor). Here, the memory is, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), etc. Non-volatile or volatile semiconductor memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disk), and the like are applicable.
処理回路が、CPUを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図6に示す構成の制御回路である。図6は、実施の形態1にかかる復調部105の処理回路を制御回路93で実現する場合の例を示す図である。図6に示すように制御回路93は、CPUであるプロセッサ91と、メモリ92とを備える。処理回路が制御回路93により実現される場合、プロセッサ91がメモリ92に記憶された、各構成要素の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ92は、プロセッサ91が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
When the processing circuit is realized by a control circuit including a CPU, this control circuit is a control circuit having a configuration shown in FIG. 6, for example. FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit of the
処理回路が、専用のハードウェアで実現される場合、処理回路は、例えば図7に示す処理回路である。図7は、実施の形態1にかかる復調部105の処理回路を専用のハードウェアで実現する場合の例を示す図である。処理回路94は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものである。
When the processing circuit is realized by dedicated hardware, the processing circuit is, for example, the processing circuit illustrated in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit of the
復調部105を構成する各構成要素は、一部が専用のハードウェアで実現され、一部がCPUを備える制御回路で実現されてもよい。
Each component constituting the
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置110において、伝送路推定装置である復調部105は、IQ平面上で表現される復調信号の座標の振幅値に応じた重み付け係数、および、1つ以上の送信シンボル候補と復調信号との誤差振幅に応じた重み付け係数を組み合わせて、伝送路推定値の更新ステップサイズを生成する。復調部105は、受信信号毎の信頼度に応じた重み付けにより伝送路推定時の雑音の影響を軽減することで伝送路推定精度を改善できる。これにより、復調部105は、低CNR、かつ、位相雑音またはキャリア周波数オフセットを含む非定常伝送路環境下において、受信品質、例えばビット誤り率の劣化を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, in receiving
また、復調部105がデータシンボルを用いて伝送路推定値の更新を精度よく行うことができるため、受信装置110に対して無線周波数信号を送信する送信装置は、データ間に挿入する既知信号を削減でき、また、多値変調伝送を行うことができる。これにより、送信装置および受信装置110では、伝送効率すなわちスループットを向上させることができる。また、受信感度を改善できることから、送信装置および受信装置110の通信において、通信距離を伸ばすことができる。
Since
実施の形態2.
実施の形態1では、振幅算出部202は復調信号400の座標における平均受信電力で正規化した振幅値|p|を算出し、第1の重み付け生成部205−1は振幅値|p|から重み付け係数α1を算出していた。実施の形態2では、振幅算出部202は第1候補シンボル点の座標における平均受信電力で正規化した振幅値|p1|を算出し、第1の重み付け生成部205−1は振幅値|p1|から重み付け係数α1を算出する場合について説明する。Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1,
実施の形態2において、受信装置110、復調部105、およびフィルタ部201の構成は、図1から図3に示す実施の形態1と同様の構成である。実施の形態2では、振幅算出部202が振幅値を算出するときの算出方法が実施の形態1と異なる。
In the second embodiment, the configuration of receiving
振幅算出部202は、復調信号から送信シンボル候補を判定して得られた第1候補となる第1候補シンボル点の座標における平均受信電力で正規化した振幅値を算出する。振幅算出部202の動作について、具体的に図8を用いて説明する。図8は、実施の形態2にかかる復調部105が実施する伝送路推定の動作において復調信号および送信シンボル候補との位置関係の例を示す図である。図8では、復調信号500の位置、シンボル判定により第1候補となる第1候補シンボル点501の位置、シンボル判定により第2候補となる第2候補シンボル点502の位置、シンボル判定により第3候補となる第3候補シンボル点503の位置を示している。図8において、復調信号500に対する第1候補シンボル点501の座標を(x1、y1)、復調信号500の平均受信電力をP、復調信号500の振幅値を|p1|とする。振幅算出部202は、復調信号500に対する第1候補シンボル点501の座標における平均受信電力で正規化した振幅値を、式(10)にしたがって算出する。The
なお、実施の形態2において、振幅算出部202は、自身で復調信号500から送信シンボル候補を判定してもよいし、図2では図示していないがシンボル判定部203から第1候補シンボル点501〜第3候補シンボル点503の座標の情報すなわち参照信号を取得してもよい。
In the second embodiment,
重み付け生成部205において、第2の重み付け生成部205−2が重み付け係数α2を生成する方法は実施の形態1と同様である。重み付け生成部205において、第1の重み付け生成部205−1は、振幅算出部202で算出された復調信号500に対する第1候補シンボル点501の振幅値|p1|から重み付け係数を演算する。第1の重み付け生成部205−1は、復調信号500に対する第1候補シンボル点501の振幅値|p1|が大きいほど信頼度が高いとして重み付け係数を大きく設定する。また、第1の重み付け生成部205−1は、復調信号500に対する第1候補シンボル点501の振幅値|p1|が小さいほど信頼度が低いとして重み付け係数を小さく設定する。重み付け係数の設定値の決め方については、特に限定されない。第1の重み付け生成部205−1は、例えば、重み付け係数α1を式(11)にしたがって算出することができる。ここで、a,b,cは、重み付け係数のスケールを調整するパラメータである。In the
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置110において、伝送路推定装置である復調部105は、第1の重み付け生成部205−1で生成される伝送路推定値更新の重み付け係数α1を、第1候補シンボル点の座標における平均受信電力で正規化した振幅値から算出する。この場合、受信信号のシンボルの判定領域内で重み付け係数α1が一定となることで、第2の重み付け生成部205−2で算出される第1候補シンボル点〜第M候補シンボル点と復調信号との誤差振幅を用いた重み付け係数α2による送信シンボル候補間の境界付近における重み付けの効果が強調されることになる。復調部105は、比較的CNRが良好で、かつ、送信シンボル候補間での誤り発生頻度の高い多値変調伝送に対して伝送路推定精度を改善できる。これにより、復調部105は、位相雑音またはキャリア周波数オフセットを含む非定常伝送路環境下において、受信品質、例えば、ビット誤り率の劣化を低減することができる。As described above, according to the present embodiment, in receiving
実施の形態3.
実施の形態1および2では、伝送路推定装置である復調部105の後段に復号部106が接続され、復号部106が誤り訂正復号を行っていた。実施の形態3では、位相雑音または周波数オフセットの影響が大きく1回の復調では十分に伝送路変動による伝送路推定誤差を取り除けない場合、復号部106の誤り訂正復号信号をフィードバックして復調処理をくり返し行い、伝送路推定精度を向上させる方法について説明する。Embodiment 3 FIG.
In Embodiments 1 and 2, the
図9は、実施の形態3にかかる受信装置110aの構成例を示すブロック図である。受信装置110aは、受信アンテナ100と、RF部101と、ベースバンド部102aと、を備える。ベースバンド部102aは、ADC104と、復調部105aと、復号部106と、送信レプリカ生成部107と、を備える。なお、受信装置110と同一の構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。以降の構成の説明においても同様とする。
FIG. 9 is a block diagram of a configuration example of the receiving
復調部105aは、ADC104から出力されたデジタルベースバンド信号を復調し、復調信号を出力する。
The
送信レプリカ生成部107は、復号部106から出力された誤り訂正復号信号を再符号化および再変調して送信レプリカ信号を生成する。送信レプリカ信号は、受信装置110aで受信された受信信号にかかる信号が、図9において図示しない送信装置から送信されたときの送信信号のレプリカである。送信レプリカ生成部107は、生成した送信レプリカ信号を復調部105aに出力する。また、送信レプリカ生成部107は、送信レプリカ信号生成時、送信レプリカ信号の信頼度に基づいて、復調部105aにおいて重み付けを適用するか否かを判定し、復調部105aでの更新ステップサイズの選択方法を指示する重み付け選択信号を生成する。送信レプリカ生成部107は、復調部105aにおける更新ステップサイズの選択方法について、送信レプリカ信号の信頼度に応じて自動選択または固定で設定する。固定設定の場合、受信装置110aおよび図9において図示しない送信装置を含む通信システムで想定される伝送路に応じて十分に送信レプリカ信号の精度が確保できる復調回数を受信装置110a側に事前に設定しておく。自動選択設定の場合、送信レプリカ生成部107は、送信レプリカ信号の信頼度を、誤り訂正復号で検出される誤り訂正エラー数、エラー情報、前回までの復調時に算出された第1候補シンボル点との誤差振幅の累積値、または既知系列を用いた誤りビット測定数など、回線品質が推定できる情報を用いて判定する。送信レプリカ生成部107は、生成した重み付け選択信号を復調部105aに出力する。
Transmission
復調部105aの構成について詳細に説明する。実施の形態3では、復調部105a、復号部106、および送信レプリカ生成部107で伝送路推定装置を構成する。図10は、実施の形態3にかかる復調部105aの構成例を示すブロック図である。復調部105aは、フィルタ部201と、振幅算出部202と、シンボル判定部203と、誤差算出部204と、重み付け生成部205と、ステップサイズ生成部206aと、誤差信号算出部207と、伝送路推定値更新部208と、選択部210と、を備える。なお、振幅算出部202については、実施の形態1および2のどちらの処理を行ってもよい。
The configuration of the
ステップサイズ生成部206aは、ステップサイズ生成部206の機能に加えて、ステップサイズ生成部206aにおける重み付け係数α1,α2の反映の有無の選択を指示する重み付け選択信号212に基づいて、出力する伝送路推定値の更新ステップサイズを選択する。具体的に、ステップサイズ生成部206aは、重み付け選択信号212に基づいて、重み付け生成部205で算出された重み付け係数α1,α2を組み合わせて第2の更新ステップサイズμを生成するか、重み付け係数α1,α2を反映させずに第1の更新ステップサイズμ0をそのまま第2の更新ステップサイズμとして出力するかを選択する。すなわち、ステップサイズ生成部206aは、算出した第2の更新ステップサイズ、または第1の更新ステップサイズμ0を第2の更新ステップサイズμとして、伝送路推定値更新部208に出力する。In addition to the function of the step
選択部210は、シンボル判定部203から出力された送信シンボル候補であって、送信シンボルの第1候補となる第1候補シンボル点の参照信号、または送信レプリカ生成部107から出力された送信レプリカ信号211のいずれかを選択し、誤差信号算出部207に出力する。
The
誤差信号算出部207は、選択部210から出力された信号すなわち参照信号または送信レプリカ信号211と、フィルタ部201からの復調信号との誤差信号を算出する。誤差信号算出部207は、入力される信号が実施の形態1および2のときと異なる場合があるが、誤差信号の算出方法は実施の形態1および2と同様である。
The error
つぎに、復調部105aにおいて伝送路を推定する動作について詳細に説明する。図11は、実施の形態3にかかる受信装置110aの復調部105a、復号部106、および送信レプリカ生成部107による伝送路推定の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態3では、送信レプリカ信号211を用いない初回の伝送路推定の動作は、実施の形態1のときと同様の動作となる。そのため、2回目以降の伝送路推定の動作について説明する。図11に示すフローチャートは、復調部105a、復号部106、および送信レプリカ生成部107による2回目以降の伝送路推定の動作を示すものである。
Next, the operation of estimating the transmission path in the
フィルタ部201は、伝送路推定値更新部208によって更新された伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する(ステップS11)。フィルタ部201は、復調信号を出力信号209として復号部106に出力する。また、フィルタ部201は、復調信号を振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、重み付け生成部205、および誤差信号算出部207に出力する。
The
復号部106は、復調部105aから出力された復調信号に対して、誤り訂正復号を行い、誤り訂正復号信号を生成する(ステップS12)。復号部106は、誤り訂正復号信号を送信レプリカ生成部107に出力する。
The
送信レプリカ生成部107は、復号部106から出力された誤り訂正復号信号から送信レプリカ信号211を生成する(ステップS13)。送信レプリカ生成部107は、誤り訂正復号信号に対して、図示しない送信装置と同様の方式で符号化処理および変調処理を行い、送信シンボルのレプリカである送信レプリカ信号211を生成する。送信レプリカ生成部107は、インターリーブまたはスクランブルなど、その他の演算処理を行っても構わない。なお、復号部106からの出力信号については、送信レプリカ生成部107において送信レプリカ信号211が生成できる情報であればよく、必ずしも誤り訂正復号信号すなわち復号ビットでなくてもよい。復号部106は、例えば、誤り訂正を行った後の軟判定値または誤り訂正されたパリティビットを送信レプリカ生成部107に出力してもよい。
The transmission
振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、および重み付け生成部205におけるステップS14からステップS17の処理は、実施の形態1のステップS2からステップS5の処理と同様である。
The processing from step S14 to step S17 in the
ステップサイズ生成部206aは、出力する更新ステップサイズを選択する(ステップS18)。具体的に、ステップサイズ生成部206aは、送信レプリカ生成部107で生成された重み付け選択信号212に基づいて、重み付け係数α1,α2を組み合わせて第2の更新ステップサイズμを生成して出力するか、重み付け係数α1,α2を反映せずに第1の更新ステップサイズμ0をそのまま第2の更新ステップサイズμとして出力するかを選択する。The step
選択部210は、第1のシンボル判定部203−1から出力された参照信号、または送信レプリカ生成部107から出力された送信レプリカ信号211を選択し、誤差信号算出部207に出力する(ステップS19)。具体的に、選択部210は、初回の復調処理では第1のシンボル判定部203−1から出力された参照信号を選択し、2回目以降の復調処理では送信レプリカ生成部107から出力された送信レプリカ信号211を選択する。なお、送信レプリカ生成部107からの送信レプリカ信号211は、1つ前の復調信号に基づいて生成されたものである。
The
誤差信号算出部207は、選択部210から出力された参照信号または送信レプリカ信号211、およびフィルタ部201から出力された復調信号400から、誤差信号を算出する(ステップS20)。
The error
伝送路推定値更新部208は、入力信号200、ステップサイズ生成部206aから出力された第2の更新ステップサイズμ、および誤差信号算出部207から出力された誤差信号ベクトルeに基づいて、フィルタ部201で使用される伝送路推定値を更新する(ステップS21)。
Based on the
以降、復調部105aでは、ステップS11に戻って、ステップS11からステップS21までの動作を繰り返し実施する。
Thereafter, the
復調部105a、復号部106、および送信レプリカ生成部107のハードウェア構成については、実施の形態1の復調部105と同様、図6または図7に示す処理回路により実現される。実施の形態3では、復調部105a、復号部106、および送信レプリカ生成部107を、1つの処理回路で構成してもよいし、複数の処理回路で構成してもよい。
The hardware configurations of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置110aでは、送信レプリカ生成部107は、復号部106の誤り訂正復号信号に基づいて送信レプリカ信号211を生成して復調部105aにフィードバックし、復調部105aは復調処理を繰り返し行うことで、復調処理の繰り返しに応じて伝送路推定精度を改善することができる。復調部105aは、上述の伝送路推定の処理を適用して繰り返し復調処理を行うことで、1回毎の復調精度が向上することから繰り返し復調処理回数を低減でき、演算量を削減することができる。復調部105aは、復調処理が1回の実施の形態1および2の場合と比較して、伝送路推定精度の改善効果が大きくなる。その結果、復調部105aは、より劣悪な位相雑音またはキャリア周波数オフセットを含む非定常伝送路環境下において、受信品質、例えばビット誤り率の劣化を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, in
実施の形態4.
実施の形態1および2では、復調部105は、復調処理の都度、誤差信号および第2の更新ステップサイズμを生成し、伝送路推定値更新部208が、入力信号200とともに、第2の更新ステップサイズμおよび誤差信号を用いて伝送路推定値を更新していた。実施の形態4では、復調部は、予めフィルタ部201からの復調信号に基づいて第2の更新ステップサイズμおよび誤差信号から得られる誤差補正値を記憶し、フィルタ部201から出力された復調信号から記憶内容に基づいて誤差補正値を取得する。そして、伝送路推定値更新部が、入力信号200および誤差補正値を用いて伝送路推定値を更新する方法について説明する。Embodiment 4 FIG.
In Embodiments 1 and 2, the
実施の形態4における受信装置の構成は、図1に示す実施の形態1の受信装置110に対して、復調部105を復調部105bに置き換えたものである。図示は省略するが、説明の便宜上、実施の形態4の受信装置を受信装置110bとする。
The configuration of the receiving apparatus in the fourth embodiment is such that
復調部105bの構成について詳細に説明する。実施の形態4では、復調部105bが伝送路推定装置である。図12は、実施の形態4にかかる復調部105bの構成例を示すブロック図である。復調部105bは、フィルタ部201と、記憶部221と、変換部222と、伝送路推定値更新部208bと、を備える。
The configuration of the
記憶部221は、フィルタ部201から出力された復調信号と、第2の更新ステップサイズμによって重み付けされた誤差信号である誤差補正値との対応関係を記憶している。例えば、実施の形態1および2においてフィルタ部201から復調信号「A0」が出力された場合、シンボル判定部203および誤差信号算出部207の演算により誤差信号算出部207から出力される誤差信号を誤差信号「A1」とする。また、実施の形態1および2においてフィルタ部201から復調信号「A0」が出力された場合、振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、重み付け生成部205、およびステップサイズ生成部206の演算によりステップサイズ生成部206から出力される第2の更新ステップサイズμを第2の更新ステップサイズμ「A2」とする。誤差信号「A1」が第2の更新ステップサイズμ「A2」で重み付けられたものが誤差補正値「A3」である。記憶部221は、具体的に、復調信号「A0」と誤差補正値「A3」との対応関係を記憶している。
The
実施の形態1で説明したように、伝送路推定値更新部208は、式(9)の演算において、誤差信号算出部207から出力された誤差信号に、ステップサイズ生成部206から出力された第2の更新ステップサイズμを乗算することで、誤差信号を重み付けしている。記憶部221では、伝送路推定値更新部208bの演算処理を省略するため、予め誤差信号を第2の更新ステップサイズμで重み付け、すなわち乗算したものを誤差補正値として記憶している。誤差補正値は、実施の形態1において伝送路推定値更新部208に信号などを直接出力しない振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、および重み付け生成部205の演算処理の内容も反映されている。すなわち、誤差補正値には、振幅算出部202が算出した振幅値、または誤差算出部204が算出した誤差振幅などの受信信頼度に基づく少なくとも1つ以上の重み付け係数が用いられているといえる。また、誤差補正値には、第2の更新ステップサイズμを得るために必要な第1の更新ステップサイズμ0も用いられているといえる。記憶部221に誤差補正値を記憶させる方法については、ユーザが、シミュレーションなどによって、復調信号に対応する誤差補正値を求めて、予め記憶部221に記憶させておく方法があるが、これに限定されるものではない。As described in the first embodiment, the transmission path estimated
変換部222は、フィルタ部201から出力された復調信号に基づいて記憶部221を参照し、復調信号に対応する誤差補正値を生成して伝送路推定値更新部208bに出力する。
The
図13は、実施の形態4にかかる復調部105bの記憶部221に記憶されている復調信号および誤差補正値の関係を示す図である。変換部222は、例えば、フィルタ部201から復調信号「A0」が出力された場合、記憶部221を参照し、復調信号「A0」に対応する誤差補正値「A3」を生成して、伝送路推定値更新部208bに出力する。記憶部221では、図13のようにテーブル形式で、復調信号および誤差補正値の関係を記憶しておくことが可能である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between the demodulated signal and the error correction value stored in the
伝送路推定値更新部208bは、入力信号200、および変換部222で生成された誤差補正値に基づいて、フィルタ部201で使用される伝送路推定値を更新する。
The channel estimation
実施の形態4では、実施の形態1および2と同一の処理による効果を得る場合に、振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、重み付け生成部205、ステップサイズ生成部206、および誤差信号算出部207による処理を、記憶部221を用いた変換部222の変換処理に置き換えることで、復調部105bの演算処理を省略した構成にしている。
In the fourth embodiment, when an effect by the same processing as in the first and second embodiments is obtained, an
つぎに、復調部105bにおいて伝送路を推定する動作について詳細に説明する。図14は、実施の形態4にかかる受信装置110bの復調部105bによる伝送路推定の動作を示すフローチャートである。フィルタ部201は、伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する(ステップS31)。フィルタ部201は、初回の場合、伝送路推定値として伝送路推定値初期値を用いる。フィルタ部201は、復調信号を出力信号209として復号部106に出力する。また、フィルタ部201は、復調信号を変換部222に出力する。
Next, the operation of estimating the transmission path in the
変換部222は、フィルタ部201から出力された復調信号に基づいて記憶部221を参照し、復調信号に対応する誤差補正値を生成する(ステップS32)。変換部222は、生成した誤差補正値を伝送路推定値更新部208bに出力する。
The
伝送路推定値更新部208bは、入力信号200、および変換部222から出力された誤差補正値に基づいて、フィルタ部201で使用される伝送路推定値を更新する(ステップS33)。ここでは、伝送路推定値の更新アルゴリズムとしてLMSを適用した場合を例にして説明する。伝送路推定値ベクトルをc、復調信号400のベクトルを表す復調信号ベクトルをr、誤差補正値のベクトルを表す誤差補正値ベクトルをecとする。伝送路推定値更新部208bは、式(12)にしたがって伝送路推定値を更新する。ここでcおよびrはL×1のベクトル、*は複素共役を表している。なお、Lは1以上の整数である。The transmission path estimation
以降、復調部105bでは、ステップS31に戻って、ステップS31からステップS33までの動作を繰り返し実施する。なお、2回目以降の処理では、ステップS31において、フィルタ部201は、伝送路推定値更新部208bによって更新された伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する。
Thereafter, the
なお、復調部105bのハードウェア構成については、実施の形態1の復調部105と同様、図6または図7に示す処理回路により実現される。
Note that the hardware configuration of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置110bでは、復調部105bの変換部222は、フィルタ部201からの復調信号に基づいて記憶部221を参照し、伝送路推定値の更新ステップサイズによって重み付けされた誤差信号を生成して伝送路推定値更新部208bに出力することとした。復調部105bは、演算処理を省略した構成のため、実施の形態1の復調部105と比較して各構成要素での演算量を削減でき、高速な処理が可能となる。これにより、復調部105bは、演算量削減に伴う消費電力を低減し、また、伝送路推定値の更新にかかるループ処理による遅延を短縮して高速移動通信時の伝送路推定の追従性を向上させることができる。その結果、復調部105bは、位相雑音またはキャリア周波数オフセットを含む非定常伝送路環境下において、受信品質、例えばビット誤り率の劣化を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, in receiving apparatus 110b,
実施の形態5.
実施の形態3では、復調部105aは、復調処理の都度、参照信号および重み付け係数を生成していた。実施の形態5では、復調部は、予めフィルタ部201からの復調信号に基づいた参照信号および重み付け係数を記憶し、フィルタ部201から出力された復調信号から記憶内容に基づいて参照信号および重み付け係数を取得する。そして、伝送路推定値更新部が、入力信号200、参照信号、および第2の更新ステップサイズμを用いて伝送路推定値を更新する方法について説明する。Embodiment 5 FIG.
In the third embodiment, the
実施の形態5における受信装置の構成は、図9に示す実施の形態3の受信装置110aに対して、復調部105aを復調部105cに置き換えたものである。図示は省略するが、説明の便宜上、実施の形態5の受信装置を受信装置110cとする。
The configuration of the receiving apparatus in the fifth embodiment is obtained by replacing
復調部105cの構成について詳細に説明する。実施の形態5では、復調部105c、復号部106、および送信レプリカ生成部107で伝送路推定装置を構成する。図15は、実施の形態5にかかる復調部105cの構成例を示すブロック図である。復調部105cは、フィルタ部201と、記憶部231と、変換部232と、ステップサイズ生成部206aと、誤差信号算出部207と、伝送路推定値更新部208と、選択部210と、を備える。
The configuration of the demodulator 105c will be described in detail. In Embodiment 5, demodulation section 105c, decoding
記憶部231は、フィルタ部201から出力された復調信号と、第1候補シンボル点の参照信号と、重み付け係数との対応関係を記憶している。第1候補シンボル点の参照信号は、実施の形態3において第1のシンボル判定部203−1から出力される参照信号と同一のものである。重み付け係数は、実施の形態3において重み付け生成部205から出力される重み付け係数と同一のものである。例えば、実施の形態3においてフィルタ部201から出力された復調信号「A0」に対して、第1のシンボル判定部203−1の判定により第1のシンボル判定部203−1から出力される参照信号を参照信号「A4」とし、振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、および重み付け生成部205の演算により重み付け生成部205から出力される重み付け係数を重み付け係数「A5」とする。記憶部231は、具体的に、復調信号「A0」と、参照信号「A4」と、重み付け係数「A5」との対応関係を記憶している。記憶部231に参照信号および重み付け係数を記憶させる方法については、ユーザが、シミュレーションなどによって、復調信号に対応する参照信号および重み付け係数を求めて、予め記憶部231に記憶させておく方法があるが、これに限定されるものではない。
The
変換部232は、フィルタ部201から出力された復調信号に基づいて記憶部231を参照し、復調信号に対応する参照信号および重み付け係数を生成し、参照信号を選択部210に出力し、重み付け係数をステップサイズ生成部206aに出力する。
The
図16は、実施の形態5にかかる復調部105cの記憶部231に記憶されている復調信号、参照信号、および重み付け係数の関係を示す図である。変換部232は、例えば、フィルタ部201から復調信号「A0」が出力された場合、記憶部231を参照し、復調信号「A0」に対応する、参照信号「A4」および重み付け係数「A5」を生成して、参照信号「A4」を選択部210に出力し、重み付け係数「A5」をステップサイズ生成部206aに出力する。記憶部231では、図16のようにテーブル形式で、復調信号、参照信号、および重み付け係数の関係を記憶しておくことが可能である。なお、ここでは、1つの復調信号に対して重み付け係数は「A5」など1つになっているが、前述のように重み付け係数は1つ以上であるので複数であってもよい。
FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between a demodulated signal, a reference signal, and a weighting coefficient stored in the
実施の形態5では、実施の形態3と同一の処理による効果を得る場合に、振幅算出部202、シンボル判定部203、誤差算出部204、および重み付け生成部205による処理を、記憶部231を用いた変換部232の変換処理に置き換えることで、復調部105cの演算処理を省略した構成にしている。
In the fifth embodiment, when the effect by the same processing as in the third embodiment is obtained, the processing by the
つぎに、復調部105cにおいて伝送路を推定する動作について詳細に説明する。図17は、実施の形態5にかかる受信装置110cの復調部105c、復号部106、および送信レプリカ生成部107による伝送路推定の動作を示すフローチャートである。フィルタ部201は、伝送路推定値と入力信号200との積和演算により復調信号を生成する(ステップS41)。フィルタ部201は、伝送路推定値として、初回は伝送路推定値初期値を用い、2回目以降は伝送路推定値更新部208によって更新された伝送路推定値を用いる。フィルタ部201は、復調信号を出力信号209として復号部106に出力する。また、フィルタ部201は、復調信号を変換部232および誤差信号算出部207に出力する。
Next, the operation of estimating the transmission path in the demodulation unit 105c will be described in detail. FIG. 17 is a flowchart illustrating operations of channel estimation performed by the demodulation unit 105c, the
復号部106および送信レプリカ生成部107におけるステップS42およびステップS43の処理は、実施の形態3のステップS12およびステップS13の処理と同様である。
The processing in step S42 and step S43 in
変換部232は、フィルタ部201から出力された復調信号に基づいて記憶部231を参照し、復調信号に対応する参照信号および重み付け係数を生成する(ステップS44)。変換部232は、生成した参照信号を選択部210に出力し、生成した重み付け係数をステップサイズ生成部206aに出力する。
The
ステップサイズ生成部206a、選択部210、誤差信号算出部207、および伝送路推定値更新部208におけるステップS45からステップS48の処理は、実施の形態3のステップS18からステップS21の処理と同様である。
The processing from step S45 to step S48 in step
以降、復調部105cでは、ステップS41に戻って、ステップS41からステップS48までの動作を繰り返し実施する。 Thereafter, the demodulation unit 105c returns to step S41 and repeatedly performs the operations from step S41 to step S48.
復調部105c、復号部106、および送信レプリカ生成部107のハードウェア構成については、実施の形態1の復調部105と同様、図6または図7に示す処理回路により実現される。実施の形態5では、復調部105c、復号部106、および送信レプリカ生成部107を、1つの処理回路で構成してもよいし、複数の処理回路で構成してもよい。
The hardware configurations of the demodulation unit 105c, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置110cでは、復調部105cの変換部232は、フィルタ部201からの復調信号に基づいて記憶部231を参照し、参照信号を生成して選択部210に出力し、重み付け係数を生成してステップサイズ生成部206aに出力することとした。復調部105cは、演算処理を省略した構成のため、実施の形態3の復調部105aと比較して各構成での演算量を削減でき、高速な処理が可能となる。これにより、復調部105cは、演算量削減に伴う消費電力を低減し、また、伝送路推定値の更新にかかるループ処理による遅延を短縮して高速通信時の伝送路推定の追従性を向上させることができる。その結果、復調部105cは、位相雑音またはキャリア周波数オフセットを含む非定常伝送路環境下において、受信品質、例えばビット誤り率の劣化を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, in receiving apparatus 110c,
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
100 受信アンテナ、101 RF部、102,102a ベースバンド部、103 受信部、104 ADC、105,105a,105b,105c 復調部、106 復号部、107 送信レプリカ生成部、110,110a 受信装置、201 フィルタ部、202 振幅算出部、203,203−1〜203−M 第1のシンボル判定部〜第Mのシンボル判定部、204,204−1〜204−M 第1の誤差算出部〜第Mの誤差算出部、205 重み付け生成部、205−1 第1の重み付け生成部、205−2 第2の重み付け生成部、206,206a ステップサイズ生成部、207 誤差信号算出部、208,208b 伝送路推定値更新部、210 選択部、221,231 記憶部、222,232 変換部、300−1〜300−L シフトレジスタ、301−0〜301−L 複素乗算器、302 加算器。 100 receiving antenna, 101 RF unit, 102, 102a baseband unit, 103 receiving unit, 104 ADC, 105, 105a, 105b, 105c demodulating unit, 106 decoding unit, 107 transmitting replica generating unit, 110, 110a receiving device, 201 filter , 202 amplitude calculation unit, 203, 203-1 to 203-M first symbol determination unit to Mth symbol determination unit, 204, 204-1 to 204-M first error calculation unit to Mth error Calculation unit, 205 Weight generation unit, 205-1 First weight generation unit, 205-2 Second weight generation unit, 206, 206a Step size generation unit, 207 Error signal calculation unit, 208, 208b Transmission path estimated value update Unit, 210 selection unit, 221, 231 storage unit, 222, 232 conversion unit, 300-1 to 30 -L shift register, 301-0~301-L complex multipliers, 302 an adder.
Claims (12)
前記復調信号に基づいて、平均受信電力で正規化した振幅値を算出する振幅算出部と、
前記復調信号から1つ以上の送信シンボル候補を判定するシンボル判定部と、
前記シンボル判定部で判定された1つ以上の送信シンボル候補それぞれと、前記復調信号との誤差を算出する誤差算出部と、
前記振幅値および前記誤差を用いて、前記復調信号の受信信頼度を評価した重み付け係数を生成する重み付け生成部と、
前記重み付け係数、および基準となる前記伝送路推定値の更新ステップサイズである第1の更新ステップサイズに基づいて、第2の更新ステップサイズを生成するステップサイズ生成部と、
前記シンボル判定部において判定された送信シンボル候補のうち第1候補となる第1候補シンボル点の位置を示す参照信号、および前記復調信号に基づいて、誤差信号を算出する誤差信号算出部と、
前記受信信号、前記第2の更新ステップサイズ、および前記誤差信号に基づいて、前記伝送路推定値を更新する伝送路推定値更新部と、
を備え、
前記重み付け生成部は、
前記重み付け係数として、前記振幅値を用いて前記復調信号の受信信頼度を評価した第1の重み付け係数を生成する第1の重み付け生成部と、
前記重み付け係数として、前記誤差を用いて前記復調信号の受信信頼度を評価した第2の重み付け係数を生成する第2の重み付け生成部と、
を備え、
前記ステップサイズ生成部は、前記第1の重み付け係数、前記第2の重み付け係数、および前記第1の更新ステップサイズに基づいて、前記第2の更新ステップサイズを生成する、
ことを特徴とする伝送路推定装置。 A filter unit that demodulates the received signal using the channel estimation value and outputs a demodulated signal;
Based on the demodulated signal, an amplitude calculation unit that calculates an amplitude value normalized by average received power;
A symbol determination unit for determining one or more transmission symbol candidates from the demodulated signal;
An error calculation unit that calculates an error between each of the one or more transmission symbol candidates determined by the symbol determination unit and the demodulated signal;
Using the amplitude value and the erroneous difference, the weighting generator for generating an evaluated weighting coefficients reception reliability of the demodulated signal,
A step size generating unit that generates a second update step size based on the weighting coefficient and a first update step size that is an update step size of the transmission path estimated value that is a reference;
An error signal calculation unit that calculates an error signal based on a reference signal indicating a position of a first candidate symbol point that is a first candidate among transmission symbol candidates determined by the symbol determination unit, and the demodulated signal;
A channel estimation value updating unit that updates the channel estimation value based on the received signal, the second update step size, and the error signal;
Equipped with a,
The weight generation unit
A first weighting generation unit that generates a first weighting coefficient that evaluates reception reliability of the demodulated signal using the amplitude value as the weighting coefficient;
A second weighting generation unit that generates a second weighting coefficient obtained by evaluating the reception reliability of the demodulated signal using the error as the weighting coefficient;
With
The step size generation unit generates the second update step size based on the first weighting factor, the second weighting factor, and the first update step size.
A transmission path estimation apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の伝送路推定装置。 The symbol determination unit sets the transmission symbol candidate closest to the demodulated signal as the first candidate symbol point, and the second and subsequent candidates as transmission symbol candidates in the order of distance from the demodulated signal.
The transmission path estimation apparatus according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1に記載の伝送路推定装置。 The symbol determination unit sets a transmission symbol candidate closest to the demodulated signal as the first candidate symbol point, and after the second candidate, the demodulated signal is selected from among transmission symbol candidates having the same amplitude as the first candidate symbol point. As a candidate for transmission symbols in the order of close distance to
The transmission path estimation apparatus according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の伝送路推定装置。 The amplitude calculator calculates an amplitude value obtained by normalizing the demodulated signal with an average received power.
The transmission path estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の伝送路推定装置。 The amplitude calculation unit calculates an amplitude value obtained by normalizing a first candidate symbol point, which is a first candidate obtained by determining a transmission symbol candidate from the demodulated signal, with average received power;
The transmission path estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
前記誤り訂正復号信号から、前記受信信号にかかる信号が送信側から送信されたときの送信信号のレプリカである送信レプリカ信号を生成する送信レプリカ生成部と、
前記参照信号または前記送信レプリカ信号のいずれかを前記誤差信号算出部に出力する選択部と、
を備え、
前記誤差信号算出部は、前記選択部から選択された信号、および前記復調信号に基づいて、誤差信号を算出し、
前記ステップサイズ生成部は、前記第2の更新ステップサイズ、または前記第1の更新ステップサイズを前記第2の更新ステップサイズとして出力する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の伝送路推定装置。 A decoding unit that performs error correction decoding on the demodulated signal and outputs an error correction decoded signal;
A transmission replica generation unit that generates a transmission replica signal that is a replica of the transmission signal when the signal related to the reception signal is transmitted from the transmission side from the error correction decoded signal;
A selection unit that outputs either the reference signal or the transmission replica signal to the error signal calculation unit;
With
The error signal calculation unit calculates an error signal based on the signal selected from the selection unit and the demodulated signal,
The step size generation unit outputs the second update step size or the first update step size as the second update step size.
The transmission path estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein:
振幅算出部が、前記復調信号に基づいて、平均受信電力で正規化した振幅値を算出する振幅算出ステップと、
シンボル判定部が、前記復調信号から1つ以上の送信シンボル候補を判定するシンボル判定ステップと、
誤差算出部が、前記シンボル判定ステップにおいて判定された1つ以上の送信シンボル候補それぞれと、前記復調信号との誤差を算出する誤差算出ステップと、
重み付け生成部が、前記振幅値および前記誤差を用いて、前記復調信号の受信信頼度を評価した重み付け係数を生成する重み付け係数生成ステップと、
ステップサイズ生成部が、前記重み付け係数、および基準となる前記伝送路推定値の更新ステップサイズである第1の更新ステップサイズに基づいて、第2の更新ステップサイズを生成するステップサイズ生成ステップと、
誤差信号算出部が、前記シンボル判定ステップにおいて判定された送信シンボル候補のうち第1候補となる第1候補シンボル点の位置を示す参照信号、および前記復調信号に基づいて、誤差信号を算出する誤差信号算出ステップと、
伝送路推定値更新部が、前記受信信号、前記第2の更新ステップサイズ、および前記誤差信号に基づいて、前記伝送路推定値を更新する伝送路推定値更新ステップと、
を含み、
前記重み付け係数生成ステップは、
前記重み付け生成部が、前記重み付け係数として、前記振幅値を用いて前記復調信号の受信信頼度を評価した第1の重み付け係数を生成する第1の重み付け係数生成ステップと、
前記重み付け生成部が、前記重み付け係数として、前記誤差を用いて前記復調信号の受信信頼度を評価した第2の重み付け係数を生成する第2の重み付け係数生成ステップと、
を含み、
前記ステップサイズ生成ステップにおいて、前記ステップサイズ生成部は、前記第1の重み付け係数、前記第2の重み付け係数、および前記第1の更新ステップサイズに基づいて、前記第2の更新ステップサイズを生成する、
ことを特徴とする伝送路推定方法。 A filter unit that demodulates the received signal using the channel estimation value and outputs a demodulated signal;
An amplitude calculating step for calculating an amplitude value normalized by an average received power based on the demodulated signal;
A symbol determination step in which a symbol determination unit determines one or more transmission symbol candidates from the demodulated signal;
An error calculating unit that calculates an error between each of the one or more transmission symbol candidates determined in the symbol determining step and the demodulated signal;
Weighting generation portion, by using the amplitude value and the erroneous difference, the weighting factor generating step of generating an evaluation and weighting coefficients reception reliability of the demodulated signal,
A step size generating unit that generates a second update step size based on the weighting coefficient and a first update step size that is an update step size of the reference channel estimation value;
The error signal calculating unit calculates an error signal based on the reference signal indicating the position of the first candidate symbol point that is the first candidate among the transmission symbol candidates determined in the symbol determining step, and the demodulated signal A signal calculating step;
A transmission path estimation value updating unit that updates the transmission path estimation value based on the received signal, the second update step size, and the error signal;
Only including,
The weighting coefficient generation step includes:
A first weighting coefficient generating step in which the weighting generation section generates a first weighting coefficient that evaluates reception reliability of the demodulated signal using the amplitude value as the weighting coefficient;
A second weighting coefficient generating step in which the weighting generation section generates a second weighting coefficient that evaluates reception reliability of the demodulated signal using the error as the weighting coefficient;
Including
In the step size generation step, the step size generation unit generates the second update step size based on the first weighting factor, the second weighting factor, and the first update step size. ,
A transmission path estimation method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項7に記載の伝送路推定方法。 In the symbol determination step, the symbol determination unit sets a transmission symbol candidate that is closest to the demodulated signal as the first candidate symbol point, and after the second candidate, transmission symbol candidates are determined in order of distance from the demodulated signal. To
The transmission path estimation method according to claim 7 .
ことを特徴とする請求項7に記載の伝送路推定方法。 In the symbol determination step, the symbol determination unit sets a transmission symbol candidate closest to the demodulated signal as the first candidate symbol point, and the second and subsequent candidates transmit symbol candidates having the same amplitude as the first candidate symbol point. From among the candidates for transmission symbols in order of increasing distance from the demodulated signal,
The transmission path estimation method according to claim 7 .
ことを特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の伝送路推定方法。 In the amplitude calculation step, the amplitude calculation unit calculates an amplitude value obtained by normalizing the demodulated signal with an average received power.
The transmission path estimation method according to any one of claims 7 to 9 .
ことを特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の伝送路推定方法。 In the amplitude calculation step, the amplitude calculation unit calculates an amplitude value obtained by normalizing a first candidate symbol point, which is a first candidate obtained by determining a transmission symbol candidate from the demodulated signal, with an average received power.
The transmission path estimation method according to any one of claims 7 to 9 .
送信レプリカ生成部が、前記誤り訂正復号信号から、前記受信信号にかかる信号が送信側から送信されたときの送信信号のレプリカである送信レプリカ信号を生成する送信レプリカ信号生成ステップと、
選択部が、前記参照信号または前記送信レプリカ信号のいずれかを前記誤差信号算出部に出力する選択ステップと、
を含み、
前記誤差信号算出ステップにおいて、前記誤差信号算出部は、前記選択ステップにおいて選択された信号、および前記復調信号に基づいて、誤差信号を算出し、
前記ステップサイズ生成ステップにおいて、前記ステップサイズ生成部は、前記第2の更新ステップサイズ、または前記第1の更新ステップサイズを前記第2の更新ステップサイズとして出力する、
ことを特徴とする請求項7から11のいずれか1つに記載の伝送路推定方法。 A decoding unit that performs error correction decoding on the demodulated signal and outputs an error correction decoded signal;
A transmission replica generation unit that generates a transmission replica signal that is a replica of the transmission signal when the signal related to the reception signal is transmitted from the transmission side from the error correction decoded signal;
A selection step in which the selection unit outputs either the reference signal or the transmission replica signal to the error signal calculation unit;
Including
In the error signal calculation step, the error signal calculation unit calculates an error signal based on the signal selected in the selection step and the demodulated signal,
In the step size generation step, the step size generation unit outputs the second update step size or the first update step size as the second update step size.
The transmission path estimation method according to any one of claims 7 to 11 , wherein:
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