JP7004879B2 - Receiver, control circuit, storage medium and received signal processing method - Google Patents
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Description
本開示は、無線信号を受信する受信装置、制御回路、記憶媒体および受信信号処理方法に関する。 The present disclosure relates to a receiving device, a control circuit, a storage medium, and a receiving signal processing method for receiving a radio signal.
無線通信システムにおいて、受信装置は、送信装置から送信され、伝搬路におけるマルチパスでシンボル間干渉を受けた信号を受信することで、受信性能が劣化する場合がある。また、広帯域でシングルキャリア伝送を行う衛星通信などのシステムは、バンドパスフィルタなどの装置が持つ、振幅特性を周波数軸方向に一様とみなすことができない周波数特性、群遅延などの影響を無視できなくなり、マルチパスと同様にシンボル間干渉を引き起こすことがある。さらに、一部の無線通信システムは、このような線形歪みだけではなく、電力効率を改善するために増幅器の非線形領域を使って信号を増幅することで、非線形歪みが発生することがある。 In a wireless communication system, a receiving device may deteriorate reception performance by receiving a signal transmitted from a transmitting device and receiving intersymbol interference in a multipath in a propagation path. In addition, systems such as satellite communications that perform single-carrier transmission over a wide band can ignore the effects of frequency characteristics, group delay, etc., that the amplitude characteristics of devices such as bandpass filters cannot be regarded as uniform in the frequency axis direction. It disappears and may cause intersymbol interference as well as multipath. In addition, some wireless communication systems may generate non-linear distortion by amplifying the signal using the non-linear region of the amplifier to improve power efficiency, in addition to such linear distortion.
これらの歪みの影響を受信装置で軽減する方法として、伝搬路における歪みを推定して補償する適応等化技術がある。伝搬路における歪み、歪みの逆特性などが線形のFIR(Finite Impulse Response)フィルタで表現可能な場合、帯域内の歪みを推定しながら適応的に補償して復調する適応型線形等化器によって、受信性能の改善を図ることができる。しかしながら、前述のように、一部の無線通信システムは、非線形歪みの影響が無視できず、線形FIRフィルタで表現可能な範囲を超えた歪みを受けた信号を受信装置が受信することで特性が劣化する場合がある。特に、変調多値化によって、また、ロールオフフィルタなどのパラメータ次第でPAPR(Peak to Average Power Ratio)が増大する場合、さらに非線形歪みの影響が大きくなるため、非線形歪みの補償が必要となる。 As a method of reducing the influence of these distortions by the receiving device, there is an adaptive equalization technique for estimating and compensating for distortions in the propagation path. When distortion in the propagation path, inverse characteristics of distortion, etc. can be expressed by a linear FIR (Finite Impulse Response) filter, an adaptive linear equalizer that adaptively compensates and demodulates the distortion in the band while estimating it. The reception performance can be improved. However, as described above, in some wireless communication systems, the influence of non-linear distortion cannot be ignored, and the receiving device receives a signal that is distorted beyond the range that can be expressed by the linear FIR filter. May deteriorate. In particular, when the PAPR (Peak to Average Power Ratio) increases due to the increase in modulation multi-value or depending on the parameters such as the roll-off filter, the influence of the non-linear distortion becomes larger, so that the non-linear distortion needs to be compensated.
このような問題に対して、特許文献1には、ボルテラフィルタを使用した適応型の非線形等化技術が開示されている。特許文献1の適応型非線形等化器は、非線形歪みを含む伝搬路の逆関数を1次および3次のFIRフィルタで表現し、各FIRフィルタを並列に配置して出力を合成することで、線形歪みおよび非線形歪みの両方を補償可能としている。 To solve such a problem, Patent Document 1 discloses an adaptive nonlinear equalization technique using a vortera filter. The adaptive nonlinear equalizer of Patent Document 1 expresses the inverse function of the propagation path including the nonlinear distortion by the first-order and third-order FIR filters, and arranges each FIR filter in parallel to synthesize the output. Both linear distortion and non-linear distortion can be compensated.
しかしながら、特許文献1に記載の技術によれば、同一システム内で受信信号に含まれる非線形歪み成分の割合が変化し、非線形等化を行う必要がなく、線形等化のみを行えば十分である場合、かえって性能が劣化してしまう、という問題があった。例えば、周回衛星と地上局との間の衛星通信などでは、衛星が低仰角に位置する場合は大気通過距離が長いため、SNR(Signal to Noise Ratio)が確保できず、動作SNRが低いQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)などの低多値化伝送方式を用いる。一方で、衛星が高仰角に位置する場合はSNRが確保できるため、32APSK(Amplitude and Phase Shift Keying)などの高多値化伝送を行うといったVCM(Variable Code and Modulation)と呼ばれる制御を行う場合がある。また、地上の通信システムにおいても、チャネルの状態に応じて変調方式を選択する同様の仕組みがある。 However, according to the technique described in Patent Document 1, the ratio of the nonlinear distortion component contained in the received signal changes in the same system, it is not necessary to perform the nonlinear equalization, and it is sufficient to perform only the linear equalization. In that case, there is a problem that the performance is deteriorated. For example, in satellite communication between an orbiting satellite and a ground station, when the satellite is located at a low elevation angle, the SNR (Signal to Noise Ratio) cannot be secured because the atmospheric passage distance is long, and the operating SNR is low QPSK ( Use a low-value transmission method such as Quadrature Phase Shift Keying). On the other hand, since SNR can be secured when the satellite is located at a high elevation angle, control called VCM (Variable Code and Modulation) such as high-value transmission such as 32APSK (Amplitude and Phase Shift Keying) may be performed. be. Further, in the terrestrial communication system, there is a similar mechanism for selecting the modulation method according to the state of the channel.
このような場合、PAPRの大きい高多値化伝送については、非線形歪みの影響が大きいため非線形等化の効果が得られるが、PAPRの小さい低多値化伝送については、非線形歪みの影響が小さいため線形等化のみで十分な補償性能が得られる。そのため、FIRフィルタの数が多い非線形等化方式の方がかえって性能が劣化してしまう。 In such a case, the effect of nonlinear equalization can be obtained for high-value transmission with a large PAPR because the effect of nonlinear distortion is large, but the effect of nonlinear distortion is small for low-value transmission with a small PAPR. Therefore, sufficient compensation performance can be obtained only by linear equalization. Therefore, the non-linear equalization method having a large number of FIR filters deteriorates in performance.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のFIRフィルタを用いて受信信号の歪みを抑圧して復調する等化処理において復調性能の劣化を抑制可能な受信装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and obtains a receiving device capable of suppressing deterioration of demodulation performance in an equalization process in which distortion of a received signal is suppressed and demodulated by using a plurality of FIR filters. The purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、受信信号の歪み特性が時間変化する無線通信システムにおける受信装置である。受信装置は、受信信号の等化処理を行う等化処理部と、等化処理部から取得した等化処理後の受信信号をデマッピングするデマッピング部と、デマッピング部から取得したデマッピング処理結果に基づいて、受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成する信号情報識別部と、を備える。等化処理部は、並列に接続された複数の等化フィルタ部と、信号識別情報に基づいて、複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替えるフィルタスイッチ制御部と、信号識別情報に基づいて、複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成するフィルタ係数合成部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present disclosure is a receiving device in a wireless communication system in which the distortion characteristic of a received signal changes with time. The receiving device has an equalization processing unit that performs equalization processing of the received signal, a demapping unit that demaps the received signal after the equalization processing acquired from the equalization processing unit, and a demapping process acquired from the demapping unit. A signal information identification unit that identifies information indicating a distortion state of the received signal based on the result and generates signal identification information is provided. The equalization processing unit includes a plurality of equalization filter units connected in parallel, a filter switch control unit that switches whether to combine filter outputs from a plurality of equalization filter units based on signal identification information, and a filter switch control unit. It is characterized by comprising a filter coefficient synthesizing unit for synthesizing the filter coefficients of a plurality of equalization filter units based on signal identification information.
本開示に係る受信装置は、複数のFIRフィルタを用いて受信信号の歪みを抑圧して復調する等化処理において復調性能の劣化を抑制できる、という効果を奏する。 The receiving device according to the present disclosure has an effect that deterioration of demodulation performance can be suppressed in an equalization process in which distortion of a received signal is suppressed and demodulated by using a plurality of FIR filters.
以下に、本開示の実施の形態に係る受信装置、制御回路、記憶媒体および受信信号処理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開示が限定されるものではない。 Hereinafter, the receiving device, the control circuit, the storage medium, and the received signal processing method according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that this embodiment is not limited to this disclosure.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る受信装置100の構成例を示す図である。受信装置100は、受信信号の歪み特性が時間変化する無線通信システムにおいて、図示しない送信装置から送信された信号を受信する。受信装置100は、受信アンテナ101と、RF(Radio Frequency)回路部102と、タイミング制御部103と、周波数制御部104と、等化処理部105と、タイミング推定部106と、周波数推定部107と、デマッピング部108と、誤り訂正部109と、参照信号生成部110と、信号情報識別部111と、を備える。等化処理部105は、第一等化フィルタ部112と、第二等化フィルタ部113と、フィルタ係数設定部114と、フィルタ係数合成部115と、フィルタスイッチ制御部116と、スイッチ117と、加算器118と、を備える。Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
受信アンテナ101は、送信装置から伝搬路を介して無線信号を受信する。受信アンテナ101は、受信信号をRF回路部102に出力する。RF回路部102は、受信アンテナ101から取得した受信信号をダウンコンバージョンし、ベースバンド領域の受信信号に変換する。RF回路部102は、A/D(Analog/Digital)変換器を有していてもよく、各種の周波数変換技術に基づいてベースバンド領域の受信信号を生成して、タイミング制御部103に出力する。
The
タイミング制御部103は、RF回路部102から取得したベースバンド領域の受信信号が予め定められたオーバーサンプル比になるように、サンプリング値の補間処理、アップサンプルまたはダウンサンプルを含むリサンプリング処理などを行い、受信信号のシンボルタイミングおよびサンプリングクロックのうち少なくとも1つを制御する。タイミング制御部103は、タイミング推定部106で生成されるタイミング位相情報などのタイミング制御情報を用いる。タイミング制御部103は、タイミング制御後の受信信号を周波数制御部104に出力する。
The
周波数制御部104は、周波数推定部107で生成される周波数偏差の推定結果に基づいて、受信信号の周波数制御、すなわち周波数補正を行う。周波数制御部104は、周波数補正後の受信信号を、等化処理部105に出力する。なお、周波数制御部104は、図1では省略しているが、周波数補正後の受信信号を、タイミング推定部106および周波数推定部107に出力してもよい。
The
等化処理部105は、参照信号生成部110から取得した参照信号、および信号情報識別部111から取得した受信信号の歪み状態を示す信号識別情報を用いて、適応等化処理、すなわち周波数制御部104から取得した受信信号に適した等化処理を行う。等化処理部105は、等化処理後の受信信号をタイミング推定部106、周波数推定部107、およびデマッピング部108に出力する。
The
タイミング推定部106は、送信装置と受信装置100との間のクロック偏差などに起因するサンプリングクロックのずれを推定し、推定結果を示すタイミング位相情報を生成する。タイミング推定部106は、生成したタイミング位相情報をタイミング制御部103に出力する。これにより、受信装置100は、タイミング制御部103が受信信号に対してサンプリング値の補間処理、リサンプリング処理などを行うことで、送信装置とのクロック偏差に追従することができる。タイミング推定部106がサンプリングクロックのずれを推定する方法としては、周波数制御部104から取得した等化処理前の受信信号に対して、またはタイミング制御までの遅延を許容できる場合は等化処理部105から取得した等化処理後の受信信号に対して、既知信号との相関処理、逓倍タンク法などを用いる方法がある。また、所望のタイミング位相推定精度を達成するためにオーバーサンプル率が足りない場合、タイミング推定部106は、アップサンプル処理を行った後に上記処理を行うことで、推定精度、または分解能を向上させることが可能となる。さらに、タイミング推定部106は、フィルタ係数合成部115でのフィルタ係数の合成処理による近似誤差を小さくするようなタイミング制御を行ってもよい。
The
周波数推定部107は、等化処理部105から取得した等化処理後の受信信号、または周波数制御部104から取得した等化処理前の受信信号に基づいて、周波数偏差を推定し、推定結果を周波数制御部104にフィードバックする。周波数推定部107は、例えば、受信信号を硬判定処理して得られる参照信号を用いて、1タップのLMS(Least Mean Square)による適応フィルタ処理を利用して周波数偏差の推定を行ってもよいし、参照信号と受信信号との位相差をIIR(Infinite Impulse Response)フィルタなどで平均化することで位相回転に追従し、周波数偏差の推定を行ってもよい。また、周波数推定部107は、受信信号が既知信号であるパイロット信号を含む場合、パイロット信号間の位相回転量を観測して、周波数偏差の推定を行ってもよい。
The
デマッピング部108は、等化処理部105から取得した等化処理後の受信信号をデマッピングする。具体的には、デマッピング部108は、等化処理後の受信信号に対して、誤り訂正部109が誤り訂正を行うために必要な軟判定処理、硬判定処理、デインタリーブ処理などのデマッピング処理を行う。デマッピング部108は、デマッピング処理で硬判定処理を行う際、同期性能が十分とれている場合は対雑音性能の高い同期検波でもよいし、遅延検波など変動に強い検波方式を用いてもよい。デマッピング部108は、デマッピング処理結果を、誤り訂正部109、参照信号生成部110、および信号情報識別部111に出力する。
The
誤り訂正部109は、デマッピング部108から取得したデマッピング処理結果に基づいて、誤り訂正符号を用いた誤り訂正を行い、復号結果として出力する。また、誤り訂正部109は、チェックサムなどを用いて正しく復号されたか否かを判定し、正しく復号されたと判定された信号を再符号化したデータ列を参照信号生成部110に出力する。なお、誤り訂正部109は、図1では省略しているが、前述のデータ列を信号情報識別部111に出力してもよい。
The
参照信号生成部110は、等化処理部105が等化処理を行うために用いる参照信号を生成する。具体的には、参照信号生成部110は、デマッピング部108から取得したデマッピング処理結果および誤り訂正部109から取得した再符号化されたデータ列のうち少なくとも1つに基づいてマッピングを行って、参照信号に変換する。参照信号生成部110は、生成した参照信号を等化処理部105のフィルタ係数設定部114に出力する。なお、参照信号生成部110は、パイロット信号、プリアンブルなどの既知信号が受信信号に含まれる場合、既知信号をそのまま参照信号として用いてもよい。
The reference
信号情報識別部111は、デマッピング部108から取得したデマッピング処理結果に基づいて、受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成する。受信信号の歪み状態を示す情報として、信号識別情報には、受信信号の変調方式、受信信号の符号化率、PAPRすなわち受信信号のピーク対平均電力比、受信信号の送信元である送信装置の増幅器動作バックオフ、受信SNRすなわち受信信号の信号対雑音比などの信号品質、送信装置の位置情報、受信装置100の位置情報など、等化処理部105において第二等化フィルタ部113を使用するか否かを決定するための情報が含まれる。なお、信号識別情報には、前述の情報の全てが含まれていなくてもよく、少なくとも1つが含まれていればよい。信号情報識別部111は、信号識別情報を等化処理部105のフィルタ係数合成部115およびフィルタスイッチ制御部116に出力する。
The signal
等化処理部105の構成について詳細に説明する。第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113は、並列に接続され、受信信号とフィルタ係数との畳み込み演算を行うFIR型のデジタルフィルタである。第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113は、例えば、ボルテラフィルタを用いたメモリ多項式のフィルタである。第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113は、例えば、ボルテラフィルタのうち、1次のフィルタ成分および3次のフィルタ成分である。1次のフィルタ成分および3次のフィルタ成分のみで等化したkシンボル目のボルテラフィルタ出力は、式(1)のように表される。
The configuration of the
式(1)において、y(t)は等化処理部105が取得した受信信号、h1(t)は第一等化処理部フィルタ係数、h3(t)は第二等化処理部フィルタ係数に相当し、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113のフィルタ長はM、オーバーサンプル数はPで表されている。なお、等化処理部105は、図1の例では、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113で1次のフィルタ成分および3次のフィルタ成分のみを示しているが、さらに別の次数のボルテラフィルタを並列に並べてもよいし、ボルテラフィルタ以外のFIRフィルタを並列に並べてもよい。等化処理部105は、例えば、演算量を削減するため、式(2)に示すメモリ多項式による成分で複数の等化フィルタを構成してもよい。1次のフィルタ成分および3次のフィルタ成分のメモリ多項式を第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113にそれぞれ用いる場合、式(2)の第一項が1次のフィルタ成分に対応し、第二項が3次のフィルタ成分に対応する。In the equation (1), y (t) is the received signal acquired by the
第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113は、それぞれ、受信信号をオーバーサンプル数分だけ一度にFIRフィルタを構成するシフトレジスタにシフトしていくことで、1倍オーバーサンプルの出力に変換することができる。また、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113は、1サンプルずつシフトレジスタにシフトしていくことで、オーバーサンプルされた状態で出力することも可能である。
The first equalization filter unit 112 and the second
以降では、受信信号の非線形歪みを等化するための非線形等化を実現するため、第一等化フィルタ部112が前述のメモリ多項式の1次成分に相当する第一項の処理を行い、第二等化フィルタ部113が前述のメモリ多項式の3次成分に相当する第二項の処理を行うものとして説明する。この場合、第一等化フィルタ部112が、受信信号の線形歪みを等化処理するための等化フィルタ部となり、第二等化フィルタ部113が、受信信号の非線形歪みを等化処理するための等化フィルタ部となる。
In the following, in order to realize non-linear equalization for equalizing the non-linear distortion of the received signal, the first equalization filter unit 112 performs the processing of the first term corresponding to the first-order component of the above-mentioned memory polynomial. It will be described as assuming that the
フィルタスイッチ制御部116は、信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいて、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替える。具体的には、フィルタスイッチ制御部116は、信号識別情報に基づいて、スイッチ117を制御して、第二等化フィルタ部113の出力を加算器118へ接続するか否かを制御する。等化処理部105から出力される等化処理後の受信信号は、第一等化フィルタ部112のフィルタ出力および第二等化フィルタ部113のフィルタ出力の和で生成される。ここで、受信信号の非線形歪み成分が小さい場合、例えば、QPSK、8PSKなどの定包絡信号の場合、線形等化処理に相当する第一等化フィルタ部112のフィルタ出力のみを用いた方が、受信装置100の受信性能が向上する場合がある。また、送信装置でアンプの非線形歪みを補償するDPD(Digital Pre-Distortion)、Linealierなどを用いて十分な非線形歪み補償がなされている場合、また、回線マージンが大きく、アンプの入力バックオフを大きくとることが可能でアンプの線形領域を中心に使用する場合などにも、非線形歪みの影響は無視できる場合がある。このような場合、等化処理部105において、フィルタスイッチ制御部116は、第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を使用しないようにスイッチ117をオフにする。これにより、等化処理部105は、適応等化で推定すべきフィルタ係数の数を削減し、追従性の向上およびフィルタ係数推定精度の向上を実現でき、受信性能を向上させることができる。
The filter switch control unit 116 switches whether or not to combine the filter outputs from the first equalization filter unit 112 and the second
スイッチ117は、フィルタスイッチ制御部116の制御によって、第一等化フィルタ部112のフィルタ出力と第二等化フィルタ部113のフィルタ出力とを合成するか否かを切り替える。スイッチ117は、フィルタスイッチ制御部116の制御によってオンの場合、第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を加算器118に出力する。スイッチ117は、フィルタスイッチ制御部116の制御によってオフの場合、第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を加算器118に出力しない。
The
加算器118は、スイッチ117から第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を取得した場合、第一等化フィルタ部112のフィルタ出力に第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を加算し、等化処理後の受信信号として出力する。加算器118は、スイッチ117から第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を取得していない場合、第一等化フィルタ部112のフィルタ出力を等化処理後の受信信号として出力する。
When the
フィルタ係数設定部114は、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113で使用するフィルタ係数を設定する。フィルタ係数設定部114におけるフィルタ係数の設定方法としては、例えば、周波数制御部104から取得した受信信号を用いてフィルタ係数を設定することが考えられる。フィルタ係数設定部114は、受信信号に含まれる既知信号部分を用いて伝搬路推定を行い、伝搬路推定結果の逆特性を逆行列演算などにより推定することで、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113のどちらか、または両方のフィルタ係数初期値を決定することができる。フィルタ係数設定部114は、既知信号の数が推定すべきフィルタ係数の数と比較して少ないなど十分な精度が得られない場合、いずれか一方の等化フィルタ部のみのフィルタ係数を算出し、他の等化フィルタ部のフィルタ係数の初期値を0、または予め定められた値としてもよい。フィルタ係数設定部114は、既知信号を必要としないCMA(Constant Modulus Algorithm)などのブラインドタップ係数推定法を用いてもよい。
The filter
また、フィルタ係数設定部114は、その他のフィルタ係数の設定方法として、周波数制御部104から取得した受信信号、参照信号生成部110から取得した参照信号、および各等化フィルタ部のフィルタ係数を用いて、適応アルゴリズムによってフィルタ係数を逐次更新してもよい。適応アルゴリズムとしては、例えば、LMS、RLS(Recursive Least Square)などを適用することができる。また、フィルタ係数設定部114は、後述するフィルタ係数合成部115から取得した各等化フィルタ部のフィルタ係数をそのまま対応する等化フィルタ部に設定することもできる。
Further, the filter
フィルタ係数合成部115は、フィルタ係数設定部114が第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113に設定しているフィルタ係数を読み取り、信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいて、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を必要に応じて合成する。フィルタ係数合成部115は、合成後のフィルタ係数をフィルタ係数設定部114に出力する。フィルタ係数合成部115の詳細な構成について説明する。図2は、実施の形態1に係るフィルタ係数合成部115の構成例を示す図である。フィルタ係数合成部115は、合成係数決定部119と、係数セレクタ部120と、を備える。合成係数決定部119は、フィルタ係数を合成する際、各フィルタ係数に乗算する値を決定し、係数セレクタ部120に対して新たに使用するフィルタ係数の選択指示をする。係数セレクタ部120は、合成係数決定部119の選択指示に基づいて、取得したフィルタ係数を新たな第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数、すなわち合成後の第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および合成後の第二等化フィルタ部113のフィルタ係数として出力する。
The filter
等化処理部105が第一等化フィルタ部112のフィルタ出力および第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を合成して歪みを除去する等化処理を行っている状態で、信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいてフィルタスイッチ制御部116によってスイッチ117がオンからオフに切り替わった場合、等化処理部105から出力される受信信号は、第一等化フィルタ部112のみを用いた線形等化処理の場合よりも特性が劣化する可能性が高い。これは、複数の等化フィルタ部を並列にして等化処理を行う前提でフィルタ係数を最適解に近づけた場合のフィルタ係数と、1つの等化フィルタ部で等化処理を行う前提でフィルタ係数を最適解に近づけた場合のフィルタ係数とでは、求まるフィルタ係数が異なることに起因する。このような問題への対処として、フィルタ係数合成部115は、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいて合成し、新たな第一等化フィルタ部112のフィルタ係数、または新たな第二等化フィルタ部113のフィルタ係数として出力する。このとき、フィルタ係数合成部115は、各フィルタ係数について、0を乗算してリセットすることもできるし、フィルタ係数をそのまま保持しておくことで次にスイッチ117がオンになったときの収束速度を速めることもできる。
The signal
等化処理部105における第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数の決定方法の具体例について説明する。例えば、受信信号が定包絡信号で平均電力が1であるとすると、式(2)における第二項の絶対値部分は1と近似することができる。このような場合、h1(m)およびh3(m)は同じ受信信号に対するフィルタ係数となる。そのため、等化処理部105は、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数をh1(m)+h3(m)、第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を0にして第一等化フィルタ部112のみを用いるようにすれば、第二等化フィルタ部113のフィルタ係数の影響は無視した少ないフィルタ係数で線形等化を実現でき、受信性能の向上が見込める。また、等化処理部105は、多値変調を行っている間でも、非線形等化による効果が小さい、収束がうまくいかないなどの理由で線形等化のみに切り替える場合、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数をαh1(m)+βh3(m)、第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を0にして、αおよびβに重み付けして合成し、第一等化フィルタ部112のみを用いるようにして、線形等化に移行することも可能である。A specific example of a method for determining the filter coefficient of the first equalization filter unit 112 and the filter coefficient of the second
等化処理部105は、分数間隔等化を行う場合、受信信号が定包絡信号であってもサンプリングクロックのタイミング位相によっては式(2)における第二項の絶対値部分を1と近似することが難しい場合が考えられる。この場合、タイミング推定部106は、受信信号のサンプリングクロックのタイミング位相を近似誤差が小さくなるように設定する、具体的には、タイミング推定部106が、シンボルタイミングおよびサンプリングクロックのタイミング位相をなるべく近づけるような推定値を得ることで、近似誤差を小さくすることも考えられる。
When performing fractional interval equalization, the
なお、受信装置100は、複数の等化フィルタ部、すなわち3つ以上の等化フィルタ部を備えることも可能である。この場合、受信装置100は、等化フィルタ部の数よりも1つ少ない複数のスイッチ117を備える。受信装置100において、フィルタスイッチ制御部116は、各スイッチ117のオンオフを制御して、複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力の使用を制御する。
The receiving
図3は、実施の形態1に係る受信装置100の動作を示すフローチャートである。受信装置100は、信号を受信すると、受信信号への同期処理を行う(ステップS101)。同期処理とは、まず、周波数推定部107およびタイミング推定部106の推定結果に基づいて、周波数制御部104およびタイミング制御部103が、受信信号を想定の周波数およびサンプルタイミングに変換する。そして、フィルタ係数設定部114が、想定の周波数およびサンプルタイミングに変換された受信信号を用いて、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113のいずれかまたは両方のフィルタ係数を設定し、デマッピング部108および信号情報識別部111が動作可能な状態になることである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the receiving
信号情報識別部111は、デマッピング部108から取得したデマッピング処理結果に基づいて、受信信号の歪み状態を示す情報を識別する(ステップS102)。受信信号の歪み状態を示す情報とは、前述のように、受信信号の変調方式、受信信号の符号化率、PAPRすなわち受信信号のピーク対平均電力比、受信信号の送信元である送信装置の増幅器動作バックオフ、受信SNRすなわち受信信号の信号対雑音比などの信号品質、送信装置の位置情報、受信装置100の位置情報など、等化処理部105において第二等化フィルタ部113を使用するか否かを決定するための情報である。信号情報識別部111は、信号識別情報を生成し、信号識別情報を等化処理部105のフィルタ係数合成部115およびフィルタスイッチ制御部116に出力する。
The signal
フィルタスイッチ制御部116、およびフィルタ係数合成部115の合成係数決定部119は、信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいて、第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を使用するか否か、すなわち第二等化フィルタ部113のフィルタ出力を出力するスイッチ117に対する制御を決定する(ステップS103)。このとき、等化処理部105では、スイッチ117をオンのまま、またはオフのままの場合、オンからオフにする場合、および、オフからオンにする場合で動作が異なる。
Whether or not the filter switch control unit 116 and the synthesis
オンからオフにする判断を変調方式から行う例としては、例えば、変調方式が16APSKなどの高多値化変調方式から8PSKなどの低多値化変調方式に変更された場合、非線形歪みの影響は小さくなると考えて第二等化フィルタ部113をオフにすることが考えられる。この場合、等化処理部105では、スイッチ117をオフに切り替えた際の特性劣化を緩和するため、フィルタ係数合成部115は、第一等化フィルタ部112と第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を読み取り、信号識別情報に基づいてフィルタ係数を合成し(ステップS104)、フィルタ係数設定部114に出力する。すなわち、フィルタ係数合成部115は、等化処理部105が複数の等化フィルタ部にフィルタ係数を設定して等化処理を行っている状態から、フィルタスイッチ制御部116によって少なくとも1つの等化フィルタのフィルタ出力がオフに変化した場合、複数の等化フィルタ部に設定されているフィルタ係数を乗算して合成し、新たに複数の等化フィルタ部に等化フィルタ係数を設定する。例えば、フィルタ係数合成部115は、信号識別情報に基づいて、受信信号の変調方式が非定包絡信号から定包絡信号に切り替わったことを認識した場合、複数の等化フィルタ部に設定されているフィルタ係数を合成する。フィルタ係数設定部114は、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を設定する。その後、フィルタスイッチ制御部116は、第二等化フィルタ部113のフィルタ出力のオンオフを切り替えるスイッチ117をオフにする(ステップS105)。
As an example of making a judgment from on to off from a modulation method, for example, when the modulation method is changed from a high-value modulation method such as 16APSK to a low-value modulation method such as 8PSK, the influence of nonlinear distortion is Considering that it becomes smaller, it is conceivable to turn off the second
オフからオンにする判断を変調方式から行う例としては、例えば、変調方式が8PSKなどの低多値化変調方式から16APSKなどの高多値化変調方式に変更された場合、非線形歪みの影響が大きくなると考えて第二等化フィルタ部113をオンにすることが考えられる(ステップS106)。この場合、等化処理部105は、スイッチ117をオンに切り替える前に第二等化フィルタ部113の初期値を0にクリアしておけば、第二等化フィルタ部113のスイッチ117をオンにした際のスイッチ117切り替え時の特性劣化を緩和できる。または、等化処理部105は、チャネルの変化がなく、前回使用していた第二等化フィルタ部113のフィルタ係数がそのまま継続して利用可能な場合、第二等化フィルタ部113のフィルタ係数をリセットせずにそのままにして、第二等化フィルタ部113のオンオフを切り替えるスイッチ117をオンにすることも考えられる。すなわち、フィルタ係数合成部115は、等化処理部105が少なくとも1つの等化フィルタ部にフィルタ係数を設定して等化処理を行っている状態から、フィルタスイッチ制御部116によって他の等化フィルタ部のフィルタ出力がオフからオンに変化した場合、フィルタ出力がオンに変化した等化フィルタ部のフィルタ係数を予め定めた値に設定する。
As an example of making a decision from off to on from a modulation method, for example, when the modulation method is changed from a low-value modulation method such as 8PSK to a high-value modulation method such as 16APSK, the influence of nonlinear distortion is affected. It is conceivable to turn on the second
オンのまま、すなわちオンからオン、または、オフのまま、すなわちオフからオフにする判断を変調方式から行う例としては、例えば、変調方式が変更されなかった場合など、受信信号の非線形性の大きさが変化しない場合などが考えられる。 As an example of making a judgment from the modulation method to remain on, that is, from on to on, or to remain off, that is, from off to off, for example, when the modulation method is not changed, the non-linearity of the received signal is large. It is possible that the value does not change.
等化処理部105は、スイッチ117のオンオフをそのままとし、または必要に応じてスイッチ117のオンオフを切り替えた後、等化処理を開始する(ステップS107)。等化処理後、受信装置100は、規定されたタイミングで再びステップS102の動作に戻る。規定されたタイミングは、変調方式が変更されると予想されるフレームとフレームとの間でもよいし、送信装置と受信装置100との間の位置関係、例えば衛星地上局間の通信であれば衛星の仰角などによって信号性能が変化すると予想されるタイミングでもよい。その他、PAPR、SNRなどを受信しながら測定し、測定結果に応じてこれらの動作を実施することもできる。
The
なお、受信装置100は、誤り訂正部109で生成された復調結果を記憶する記憶部を備えてもよいし、等化処理部105による等化処理の処理結果、誤り訂正部109で生成された復調結果などを表示可能な表示部を備えてもよい。また、受信装置100に接続される図示しない他の装置が、前述の記憶部および表示部を備えるようにしてもよい。
The receiving
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置100は、受信信号の歪みを複数の等化フィルタで等化処理する場合、等化処理の対象とする受信信号の歪みの状態に応じて各等化フィルタ部の使用を決定し、使用を切り替える際にフィルタ係数を選択または合成して作り出すこととした。これにより、受信装置100は、受信信号の歪み状態が変化するシステムにおいても、高精度な歪み補償効果を実現することが可能である。また、受信装置100は、別の等化フィルタ部を設けることがないため、回路規模の増大を抑えられる点でも効果がある。
As described above, according to the present embodiment, when the distortion of the received signal is equalized by a plurality of equalization filters, the receiving
実施の形態2.
実施の形態1では、周波数推定部107およびタイミング推定部106は、等化処理部105による等化処理後の受信信号を用いて推定を行っていた。実施の形態2では、周波数推定部107およびタイミング推定部106は、等化処理部とは別の等化フィルタ部で等化処理された受信信号を用いて推定を行う場合について説明する。Embodiment 2.
In the first embodiment, the
図4は、実施の形態2に係る受信装置200の構成例を示す図である。受信装置200は、図1に示す実施の形態1の受信装置100に対して、等化処理部105を等化処理部205に置き換え、さらに第三等化フィルタ部201を追加したものである。等化処理部205は、図1に示す実施の形態1の等化処理部105に対して、フィルタ係数合成部115をフィルタ係数合成部215に置き換えたものである。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the receiving
第三等化フィルタ部201は、タイミング推定部106によるタイミング推定用、および周波数推定部107による周波数推定用に等化処理を行い、等化処理後の受信信号を生成するフィルタである。第三等化フィルタ部201は、タイミング推定部106によるタイミング推定、および周波数推定部107による周波数推定のうち少なくとも1つのための等化処理後の受信信号を生成してもよい。
The third
フィルタ係数合成部215は、図1に示す実施の形態1のフィルタ係数合成部115の機能に加え、第三等化フィルタ部201にフィルタ係数を設定する機能を有する。
The filter
受信装置200は、タイミング推定部106によるタイミング推定および周波数推定部107による周波数推定では追従しきれない残留偏差に対して、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を適応アルゴリズムなどで更新しながら追従する必要がある環境への適用を想定している。このような環境では、適応アルゴリズムによってサンプルタイミング誤差、周波数誤差などに追従した結果が、周波数推定部107およびタイミング推定部106にもフィードバックされる。そのため、複数のフィードバックループが生まれ、安定性の保証が難しくなること、互いに干渉して推定誤差が小さくならないことなどが考えられる。
The receiving
本実施の形態では、受信装置200は、タイミング推定部106および周波数推定部107のための等化処理を行う第三等化フィルタ部201を備える。第三等化フィルタ部201は、フィルタ係数合成部215により設定されたフィルタ係数によって、フィルタ係数を固定した等化処理を行う。これにより、周波数推定部107およびタイミング推定部106には、第一等化フィルタ部112および第二等化フィルタ部113での適応アルゴリズムによる追従がフィードバックされないため、制御が容易になるだけでなく、推定精度も向上することになる。
In the present embodiment, the receiving
ここで、受信装置200は、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を読み取り、各フィルタ係数を設定した第三等化フィルタ部201および図示しない第四等化フィルタ部を備え、これらのフィルタ出力を合成することでタイミング推定部106および周波数推定部107用の等化処理を行う構成も考えられる。しかしながら、このような構成では、受信装置200の回路規模が大きくなってしまう。
Here, the receiving
そのため、受信装置200は、フィルタ係数合成部215によって合成されたフィルタ係数を用い、1つのFIRフィルタで第三等化フィルタ部201を構成する。周波数推定部107およびタイミング推定部106が受信信号に含まれる既知信号を対象として推定処理を実施するとし、既知信号が定包絡信号であると仮定すると、フィルタ係数合成部215は、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を合成した結果を第三等化フィルタ部201に提供することで、1つのFIRフィルタで周波数およびタイミング制御用の等化処理を実現できる。
Therefore, the receiving
ただし、同じフィルタ係数を使い続けるとクロック偏差により第三等化フィルタ部201の出力信号の誤差が大きくなり、周波数推定誤差およびタイミング推定誤差が大きくなる。そのため、フィルタ係数合成部215は、第一等化フィルタ部112に設定されているフィルタ係数および第二等化フィルタ部113に設定されているフィルタ係数を定期的に読み取って合成し、第三等化フィルタ部201に設定するフィルタ係数を生成する。フィルタ係数合成部215は、生成したフィルタ係数を第三等化フィルタ部201に設定、すなわち提供する。フィルタ係数合成部215が第三等化フィルタ部201にフィルタ係数を提供する周期については、予め決められたサンプル数でもよいし、フレーム先頭、既知信号などが含まれている周期でもよいし、その他の方法で定めたタイミングでもよい。
However, if the same filter coefficient is continuously used, the error of the output signal of the third
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信装置200は、タイミング推定用および周波数推定用の第三等化フィルタ部201を設け、適応アルゴリズムにより更新される等化処理部205と分離することとした。これにより、受信装置200は、僅かな残留偏差には適応アルゴリズムで追従しながら、周波数推定部107およびタイミング推定部106でも高精度な推定を実現でき、結果として受信装置200の受信性能を向上させることができる。さらに、受信装置200は、第三等化フィルタ部201のフィルタ係数として、第一等化フィルタ部112のフィルタ係数および第二等化フィルタ部113のフィルタ係数を合成して提供することで、第四等化フィルタ部を不要とし、回路規模を小さくできる効果も有する。
As described above, according to the present embodiment, the receiving
実施の形態3.
実施の形態3では、送信装置と受信装置との間の伝搬路が高速に変動する場合について説明する。実施の形態3については、実施の形態1および実施の形態2のいずれにも適用可能である。以降では、一例として実施の形態1に適用する場合について説明する。Embodiment 3.
In the third embodiment, a case where the propagation path between the transmitting device and the receiving device fluctuates at high speed will be described. The third embodiment is applicable to both the first embodiment and the second embodiment. Hereinafter, a case where the application is applied to the first embodiment will be described as an example.
図5は、実施の形態3に係る受信装置300の構成例を示す図である。受信装置300は、時間的に非連続なバースト信号が到来する無線通信システムで使用されることを想定したものである。受信装置300は、図1に示す実施の形態1の受信装置100に対して、等化処理部105を等化処理部305に置き換えたものである。等化処理部305は、バッファ部301と、選択合成部302と、第一等化フィルタ部312と、第二等化フィルタ部313と、フィルタ係数設定部314と、フィルタ係数合成部315と、フィルタスイッチ制御部316と、を備える。受信装置300は、受信信号の補償すべき変動成分が適応アルゴリズムの追従能力を上回るような高速変動環境に適用する場合に有効な構成である。フィルタ係数合成部315は、受信装置200で記載したフィルタ係数合成部215の機能を付加することも可能である。この場合、図4に示す受信装置200の等化処理部205を等化処理部305に置き換えてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the receiving
実施の形態3は、図6に示すような既知のSW(Sync Word)およびペイロードのセットを1フレームとし、ある程度の数の複数フレームがバースト的に到来するシステムを想定している。図6は、実施の形態3に係る受信装置300が受信するフレームの構成例を示す図である。また、実施の形態3は、送信装置、または受信装置300、または両方が高速に移動するなどによって伝搬路が高速に変動し、実施の形態1,2で説明したような判定指向型の適応アルゴリズムでは追従が困難な環境を想定している。変動要因としては、例えば、周波数偏差、クロック偏差などだけではなく、マルチパスフェージングなども考えられ、これらの高速変動に対し、蓄積一括復調で処理をする場合を考える。
The third embodiment assumes a system in which a set of known SW (Sync Word) and payload as shown in FIG. 6 is set as one frame, and a certain number of multiple frames arrive in a burst. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a frame received by the receiving
バッファ部301は、タイミング制御部103によるタイミング制御および周波数制御部104による周波数制御を受け、周波数制御部104から取得した受信信号を蓄積する。バッファ部301は、規定されたタイミングで、受信信号を第一等化フィルタ部312、第二等化フィルタ部313、およびフィルタ係数設定部314に出力する。具体的には、バッファ部301は、仮判定値を用いたチャネル推定用の等化、および復調用の等化を時分割で行うためにリードアドレスを制御する。ここで、バッファ部301が周波数制御部104から取得した受信信号は、既知シンボル内では伝搬路変動は無視できる程度の変動速度であるとする。
The
また、受信装置300が、1つの送信信号を2本の受信アンテナで受信し、各受信アンテナに対応する等化処理を行う場合、第一等化フィルタ部312が第一の受信アンテナの受信信号の等化処理を行い、第二等化フィルタ部313が第二の受信アンテナの受信信号の等化処理を行うことも考えられる。図5に示すように、受信装置300が、1本の受信アンテナ101で送信信号を受信し、2つの等化フィルタ部で等化処理を行う場合、受信装置100,200と同様、第一等化フィルタ部312および第二等化フィルタ部313が同じ受信信号に対して等化処理を行う。
Further, when the receiving
受信信号の高速変動に対応するため、バッファ部301は、受信信号を連続的に出力するのではなく、適当なタイミングでリードアドレスを巻き戻すことができる。具体的には、バッファ部301は、複数の参照信号から等化フィルタ部のフィルタ係数が推定され、チャネル推定用の等化処理およびデマッピングが行われた後、リードアドレスを参照信号長の半分程度巻き戻し、復調用の等化処理のための受信信号を出力する。すなわち、受信装置300は、一度仮判定した参照信号をフィルタ係数の算出に用いることで、等化対象シンボルを中心に過去および未来の参照信号を用いてフィルタ係数を算出できることになり、より高速な伝搬路変動にも追従可能となる。
In order to cope with high-speed fluctuation of the received signal, the
また、受信信号がフェージングによる瞬時的なSNR低下で復調困難であり、誤り伝搬によって以降の判定処理にも悪影響が出てしまう場合などでは、バッファ部301は、リードポインタを逆再生し、実際の受信時刻とは逆順に等化処理することで、瞬時的なSNR落ち込みによって以降の判定結果が誤り続けるといった現象を解消することも考えられる。
Further, when the received signal is difficult to demodulate due to a momentary decrease in SNR due to fading and the subsequent determination process is adversely affected by error propagation, the
第一等化フィルタ部312および第二等化フィルタ部313は、1つの受信信号から得られた信号に対して複数のフィルタで等化処理を行うとすれば、前述のように、ボルテラフィルタでもよいし、メモリ多項式の1次成分および3次成分でもよいし、フィルタ係数の求め方の異なる線形フィルタを2つ並べたような構成でもよい。また、第一等化フィルタ部312および第二等化フィルタ部313は、1つの送信信号を2本の受信アンテナで受信し、各受信アンテナに対応する等化処理を行う場合、送信アンテナと各受信アンテナとの間の伝搬路逆特性を表す2つの線形フィルタでもよい。
If the first
フィルタ係数設定部314は、フィルタ係数設定部114と同等の機能を持ち、さらに、バッファ部301から取得した受信信号と参照信号生成部110から取得した参照信号とを用いて伝搬路の逆特性を算出し、第一等化フィルタ部312および第二等化フィルタ部313に設定する機能を持つ。このとき、フィルタ係数設定部314は、直接伝搬路の逆特性を逆行列演算で算出してもよいし、一度伝搬路の同定を行ってから逆特性に変換してもよい。また、フィルタ係数設定部314は、受信装置300が1つの送信信号を2本の受信アンテナで受信し、各受信アンテナに対応する等化処理を行う場合、各等化フィルタ部について伝搬路推定、伝搬路逆特性の推定処理を実施する。
The filter
選択合成部302は、フィルタスイッチ制御部316によって制御され、第一等化フィルタ部312のフィルタ出力、または第二等化フィルタ部313のフィルタ出力、または第一等化フィルタ部312のフィルタ出力および第二等化フィルタ部313のフィルタ出力の合成値を等化処理後の受信信号として出力する。また、図には記載がないが、第一等化フィルタ部312のフィルタ出力および第二等化フィルタ部313のフィルタ出力を合成する場合、どちらか一方にある係数を乗算してからこれらを合成することで、片方の等化出力精度が悪い場合の精度劣化を抑えることも考えられる。合成の際の係数の決定方法としては、各等化フィルタ部に入力される信号の瞬時電力、その移動平均値などに基づいた係数決定方法が考えられる。もしくは、等化出力結果から尤度情報を求め、この結果をフィードバックして係数を決定してもよい。このような係数を乗算することで、等化精度の低い等化出力結果には振幅の小さい係数、等化精度の高い等化出力結果には振幅の大きい係数をかけることで、合成結果をより高精度に求めることが可能になる。その他の選択合成方法として、復調しているペイロードの次に到来するSWを復調し、復調結果とSWの真の値を比較し、どれだけ誤って復調されているかによって選択、または合成を行ってもよい。例えば、SWを誤りなく復調できた等化フィルタ部と半分程度誤って復調してしまった等化フィルタ部の場合、誤りなく復調できた等化フィルタ部の出力結果のみを採用するなどの方法が考えられる。もしくは、その誤りの比率に従った係数を乗算してから合成してもよい。
The selective synthesis unit 302 is controlled by the filter
フィルタスイッチ制御部316は、信号情報識別部111から取得した信号識別情報に基づいて、第一等化フィルタ部312のフィルタ出力および第二等化フィルタ部313のフィルタ出力のどちらか一方、または第一等化フィルタ部312のフィルタ出力および第二等化フィルタ部313のフィルタ出力の合成値のいずれを等化処理後の受信信号として出力するかを決定し、選択合成部302を制御する。受信装置300は、1つの送信信号を2本の受信アンテナで受信し、各受信アンテナに対応する等化処理を行う場合、第一等化フィルタ部312に対応する第一の受信アンテナではフェージングによりSNRが落ち込んでおり、第二等化フィルタ部313に対応する第二の受信アンテナではSNRが落ち込んでいないときは、第二等化フィルタ部313の出力のみを用いることができる。
The filter
フィルタ係数合成部315は、受信装置100のフィルタ係数合成部115、受信装置200のフィルタ係数合成部215などと同様の構成である。ただし、受信装置300は、1つの送信信号を2本の受信アンテナで受信し、各受信アンテナに対応する等化処理を行う場合で、送信アンテナと各受信アンテナとの間の伝搬路の相関が高く、ほとんど同じチャネル変動となる場合、フィルタ係数を合成または選択して1つのフィルタ係数のみを使用してもよい。
The filter
以上説明したように、本実施の形態によれば、等化処理部305は、高速な伝搬路変動に対応するため、仮判定値を用いたチャネル推定用の等化、および復調用の等化を時分割で行うためにリードアドレスを制御することとした。これにより、等化処理部305は、高速な伝搬路変動にも追従可能となるうえ、回路規模増大を防ぐことができる。さらに、等化処理部305は、受信信号の状態に応じたフィルタ係数の選択または合成によって、受信信号の歪み状態が変化するシステムにおいても高精度な歪み補償効果を実現可能にする。
As described above, according to the present embodiment, the
ここで、受信装置100,200,300のハードウェア構成について説明する。受信装置100,200,300において、受信アンテナ101およびRF回路部102は、受信機により実現される。受信装置100,200,300において、その他の構成は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
Here, the hardware configurations of the receiving
図7は、実施の形態1から実施の形態3に係る受信装置100,200,300が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路90の構成例を示す図である。図7に示す処理回路90は制御回路であり、プロセッサ91およびメモリ92を備える。処理回路90がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、処理回路90の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路90では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路90は、受信装置100,200,300の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ92を備える。このプログラムは、処理回路90により実現される各機能を受信装置100,200,300に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a
上記プログラムは、等化処理部105が、受信信号の等化処理を行う等化処理ステップと、デマッピング部108が、等化処理部105から取得した等化処理後の受信信号をデマッピングするデマッピングステップと、信号情報識別部111が、デマッピング部108から取得したデマッピング処理結果に基づいて、受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成する信号情報識別ステップと、を受信装置100,200,300に実行させ、等化処理ステップにおいて、フィルタスイッチ制御部116が、信号識別情報に基づいて、複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替える制御ステップと、フィルタ係数合成部115が、信号識別情報に基づいて、複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成する合成ステップと、を受信装置100,200,300に実行させるプログラムであるとも言える。
In the above program, the
ここで、プロセッサ91は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、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、またはDSP(Digital Signal Processor)などである。また、メモリ92は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)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、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
Here, the
図8は、実施の形態1から実施の形態3に係る受信装置100,200,300が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路93の例を示す図である。図8に示す処理回路93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が該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a
以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、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 shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.
例えば、誤り訂正符号を用いない無線通信システムでは、受信装置100,200,300の誤り訂正部109を省略してもよい。位相雑音が無視することができない程度に大きい環境では、周波数推定部107の前に位相補償機能を設けて、受信信号の位相オフセットの変動に追従して、フィルタ出力またはフィルタ入力に、観測した基準位相からのずれ量を補正する処理を加えてもよい。また、ロールオフフィルタなど係数が固定された波形整形フィルタをRF回路部102より後段に備えてもよい。
For example, in a wireless communication system that does not use an error correction code, the
100,200,300 受信装置、101 受信アンテナ、102 RF回路部、103 タイミング制御部、104 周波数制御部、105,205,305 等化処理部、106 タイミング推定部、107 周波数推定部、108 デマッピング部、109 誤り訂正部、110 参照信号生成部、111 信号情報識別部、112,312 第一等化フィルタ部、113,313 第二等化フィルタ部、114,314 フィルタ係数設定部、115,215,315 フィルタ係数合成部、116,316 フィルタスイッチ制御部、117 スイッチ、118 加算器、119 合成係数決定部、120 係数セレクタ部、201 第三等化フィルタ部、301 バッファ部、302 選択合成部。 100, 200, 300 receiving device, 101 receiving antenna, 102 RF circuit unit, 103 timing control unit, 104 frequency control unit, 105, 205, 305 equalization processing unit, 106 timing estimation unit, 107 frequency estimation unit, 108 demapping Part, 109 error correction part, 110 reference signal generation part, 111 signal information identification part, 112,312 first equalization filter part, 113,313 second equalization filter part, 114,314 filter coefficient setting part, 115,215 , 315 filter coefficient synthesis unit, 116,316 filter switch control unit, 117 switch, 118 adder, 119 synthesis coefficient determination unit, 120 coefficient selector unit, 201 third equalization filter unit, 301 buffer unit, 302 selection composition unit.
Claims (12)
受信信号の等化処理を行う等化処理部と、
前記等化処理部から取得した等化処理後の受信信号をデマッピングするデマッピング部と、
前記デマッピング部から取得したデマッピング処理結果に基づいて、前記受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成する信号情報識別部と、
を備え、
前記等化処理部は、
並列に接続された複数の等化フィルタ部と、
前記信号識別情報に基づいて、前記複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替えるフィルタスイッチ制御部と、
前記信号識別情報に基づいて、前記複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成するフィルタ係数合成部と、
を備えることを特徴とする受信装置。A receiving device in a wireless communication system in which the distortion characteristics of a received signal change with time.
An equalization processing unit that performs equalization processing of received signals,
A demapping unit that demaps the received signal after equalization processing acquired from the equalization processing unit, and a demapping unit.
Based on the demapping process result acquired from the demapping unit, the signal information identification unit that identifies the information indicating the distortion state of the received signal and generates the signal identification information.
Equipped with
The equalization processing unit is
With multiple equalization filters connected in parallel,
A filter switch control unit that switches whether or not to combine filter outputs from the plurality of equalization filter units based on the signal identification information.
A filter coefficient synthesizing unit that synthesizes the filter coefficients of the plurality of equalization filter units based on the signal identification information, and a filter coefficient synthesizing unit.
A receiving device characterized by comprising.
前記受信信号の線形歪みを等化処理するための第一等化フィルタ部と、
前記受信信号の非線形歪みを等化処理するための第二等化フィルタ部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。The plurality of equalization filter units are
The first equalization filter unit for equalizing the linear distortion of the received signal, and
A second equalization filter unit for equalizing the non-linear distortion of the received signal,
The receiving device according to claim 1, wherein the receiving device comprises.
を備え、
前記フィルタ係数合成部は、前記第一等化フィルタ部に設定されているフィルタ係数および前記第二等化フィルタ部に設定されているフィルタ係数を読み取って合成して前記第三等化フィルタ部に設定するフィルタ係数を生成し、前記第三等化フィルタ部に設定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の受信装置。A third equalization filter unit that generates a received signal after equalization processing for at least one of timing estimation and frequency estimation while keeping the filter coefficient fixed.
Equipped with
The filter coefficient synthesizing unit reads and synthesizes the filter coefficient set in the first equalization filter unit and the filter coefficient set in the second equalization filter unit, and combines them into the third equalization filter unit. Generate a filter coefficient to be set and set it in the third equalization filter unit.
2. The receiving device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。The plurality of equalization filter units are filters of memory polynomials using a vortera filter.
The receiving device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の受信装置。The signal identification information includes the modulation method of the received signal, the coding rate of the received signal, the peak-to-average power ratio of the received signal, the amplifier operation backoff of the transmitting device which is the source of the received signal, and the reception. It comprises at least one of a signal-to-noise ratio of a signal, location information of the transmitter, and location information of the receiver.
The receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the receiving device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の受信装置。In the filter coefficient synthesizing unit, from the state in which the equalization processing unit sets the filter coefficients in the plurality of equalization filter units and performs the equalization processing, the filter switch control unit controls at least one equalization filter. When the filter output is turned off, the filter coefficients set in the plurality of equalization filter units are combined, and the equalization filter coefficients are newly set in the plurality of equalization filter units.
The receiving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the receiving device is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項6に記載の受信装置。When the filter coefficient synthesizing unit recognizes that the modulation method of the received signal has been switched from the non-constant envelope signal to the constant envelope signal based on the signal identification information, the filter coefficient synthesizing unit is set in the plurality of equalization filter units. Synthesize the existing filter coefficients,
The receiving device according to claim 6.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の受信装置。In the filter coefficient synthesizing unit, from a state in which the equalization processing unit sets a filter coefficient in at least one equalization filter unit and performs equalization processing, the filter switch control unit controls another equalization filter unit. When the filter output changes from off to on, the filter coefficient of the equalization filter section where the filter output changes to on is set to a predetermined value.
The receiving device according to any one of claims 1 to 7, wherein the receiving device is characterized by the above.
前記等化処理部は、さらに、
受信信号を蓄積し、仮判定値を用いたチャネル推定用の等化、および復調用の等化を時分割で行うためにリードアドレスを制御するバッファ部、
を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1つに記載の受信装置。When the wireless communication system is a system in which a burst signal that is discontinuous in time arrives,
The equalization processing unit further
A buffer unit that stores received signals and controls the read address to perform equalization for channel estimation and demodulation equalization using tentative judgment values in a time-division manner.
The receiving device according to any one of claims 1 to 8, further comprising.
受信信号の等化処理、
等化処理後の受信信号をデマッピング、
デマッピング処理結果に基づいて、前記受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成、
を受信装置に実施させ、
前記受信信号の等化処理において、
前記信号識別情報に基づいて、並列に接続された複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替え、
前記信号識別情報に基づいて、前記複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成、
を受信装置に実施させることを特徴とする制御回路。A control circuit that controls a receiving device in a wireless communication system in which the distortion characteristics of a received signal change with time.
Equalization processing of received signal,
Demapping the received signal after equalization processing,
Based on the demapping process result, the information indicating the distortion state of the received signal is identified, and the signal identification information is generated.
To the receiving device
In the process of equalizing the received signal,
Based on the signal identification information, it is switched whether or not to combine the filter outputs from a plurality of equalization filter units connected in parallel.
Based on the signal identification information, the filter coefficients of the plurality of equalization filter units are combined.
A control circuit characterized by having a receiving device carry out the above.
前記プログラムは、
受信信号の等化処理、
等化処理後の受信信号をデマッピング、
デマッピング処理結果に基づいて、前記受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成、
を受信装置に実施させ、
前記受信信号の等化処理において、
前記信号識別情報に基づいて、並列に接続された複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替え、
前記信号識別情報に基づいて、前記複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成、
を受信装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。A storage medium that stores a program that controls a receiving device in a wireless communication system in which the distortion characteristics of a received signal change with time.
The program
Equalization processing of received signal,
Demapping the received signal after equalization processing,
Based on the demapping process result, the information indicating the distortion state of the received signal is identified, and the signal identification information is generated.
To the receiving device
In the process of equalizing the received signal,
Based on the signal identification information, it is switched whether or not to combine the filter outputs from a plurality of equalization filter units connected in parallel.
Based on the signal identification information, the filter coefficients of the plurality of equalization filter units are combined.
A storage medium, characterized in that the receiving device performs the above.
等化処理部が、受信信号の等化処理を行う等化処理ステップと、
デマッピング部が、前記等化処理部から取得した等化処理後の受信信号をデマッピングするデマッピングステップと、
信号情報識別部が、前記デマッピング部から取得したデマッピング処理結果に基づいて、前記受信信号の歪み状態を示す情報を識別し、信号識別情報を生成する信号情報識別ステップと、
を含み、
前記等化処理ステップは、
フィルタスイッチ制御部が、前記信号識別情報に基づいて、複数の等化フィルタ部からのフィルタ出力を合成するか否かを切り替える制御ステップと、
フィルタ係数合成部が、前記信号識別情報に基づいて、前記複数の等化フィルタ部のフィルタ係数を合成する合成ステップと、
を含むことを特徴とする受信信号処理方法。It is a received signal processing method of a receiving device in a wireless communication system in which the distortion characteristic of the received signal changes with time.
An equalization processing step in which the equalization processing unit performs equalization processing of the received signal, and
A demapping step in which the demapping unit demapping the received signal after the equalization processing acquired from the equalization processing unit, and
A signal information identification step in which the signal information identification unit identifies information indicating a distortion state of the received signal based on the demapping processing result acquired from the demapping unit and generates signal identification information.
Including
The equalization processing step is
A control step in which the filter switch control unit switches whether or not to combine filter outputs from a plurality of equalization filter units based on the signal identification information.
A synthesis step in which the filter coefficient synthesizing unit synthesizes the filter coefficients of the plurality of equalization filter units based on the signal identification information.
A received signal processing method comprising.
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能田 康義ほか,非線形歪みのあるシングルキャリア広帯域伝送に適用する適応等化方式,電子情報通信学会技術研究報告,日本,一般社団法人電子情報通信学会,2018年05月17日,Vol. 118, No. 51,pp.7-12 |
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