WO2007077608A1 - 通信装置及びチャネル推定方法 - Google Patents

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WO2007077608A1
WO2007077608A1 PCT/JP2005/024110 JP2005024110W WO2007077608A1 WO 2007077608 A1 WO2007077608 A1 WO 2007077608A1 JP 2005024110 W JP2005024110 W JP 2005024110W WO 2007077608 A1 WO2007077608 A1 WO 2007077608A1
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channel estimation
estimation value
generated
subcarriers
frequency
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PCT/JP2005/024110
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Takashi Dateki
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Fujitsu Limited
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
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    • H04L25/0234Channel estimation using sounding signals with direct estimation from sounding signals with extension to other symbols by interpolation between sounding signals by non-linear interpolation
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    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only

Definitions

  • the present invention relates to a communication apparatus and channel estimation method for performing channel estimation in a multicarrier transmission scheme.
  • the OFDM scheme is a scheme in which transmission data is divided into a plurality of pieces, and the divided transmission data is mapped to a plurality of orthogonal carrier waves (subcarriers) and transmitted in parallel on the frequency axis.
  • IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • DFT Discrete Fourier Transform
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the transmission device inserts a known signal, a no-lot signal, between the data signals, and transmits a signal modulated by OFDM by IDFT or the like.
  • the receiving device Upon receiving this signal, the receiving device outputs a signal of a frequency component corresponding to each subcarrier by processing such as this received signal strength DFT, and performs synchronous detection based on this output signal.
  • the receiver estimates the channel characteristics acting on the pilot symbol from the no-lot symbol included in the output signal (channel estimation), and uses the obtained channel estimation value.
  • the data signal is interpolated.
  • phase fluctuation in the propagation path is interpolated
  • the phase fluctuation is estimated from the received phase of the pilot signal based on the modulation phase of the known pilot signal, and thus the phase fluctuation of the data signal is interpolated.
  • channel estimation using such pilot signals is widely performed, and the accuracy of the channel estimation value greatly contributes to communication performance such as a reception error rate.
  • Various methods have been proposed for such channel estimation methods.
  • Zero-forcing (hereinafter referred to as ZF (Zero-Forcing)) is the simplest channel estimation method.
  • ZF is a technique that uses a temporary channel frequency response (hereinafter referred to as CFR (Channel Frequency Response)) estimate obtained by correlation between a known pilot signal and a received pilot signal as a channel estimate. .
  • CFR Channel Frequency Response
  • Non-Patent Document 1 shows the channel estimation method for OFDM by averaging multiple subcarriers in the frequency direction to obtain the signal-to-noise ratio of the channel estimation value (hereinafter referred to as SNR (Signal No ise Ratio)).
  • SNR Signal-to-noise Ratio
  • Non-Patent Document 2 deletes the time domain with a low SNR using the general property of the propagation path that the received power of the CIR obtained as described above is concentrated in a certain area on the time axis.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing intersymbol interference and intercarrier interference due to a delayed wave exceeding a guard interval in a receiver in the OFDM scheme.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-208254
  • Non-Patent Document 1 Shin, Abeda, Sawahashi, “The characteristics of downlink broadband packet TD—OFCDM when using iterative channel estimation”, IEICE technical report RCS2000-186, corporation The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, January 2001
  • Non-Patent Literature 2 Jan-Jaap van de BeeK, O. Edfors, M.bandelU “On Cnannel Estimation in OFDM Systems” ⁇ Vehicular Technology Conference ⁇ 1995 IEEE45th Volume 2, 2 5-28 July 1995, P.815— 819
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a communication device and a channel estimation method that perform channel estimation with high accuracy.
  • the present invention employs the following configuration in order to solve the above-described problems. That is, according to the present invention, in a communication device that receives a multicarrier signal having a plurality of subcarrier powers, the known information related to each pilot signal is converted from each pilot signal arranged in any one of the plurality of received subcarriers. Based on the first estimation means for generating each temporary channel estimation value and a virtual channel estimation value sequence related to a frequency band other than the frequency band of the plurality of subcarriers, and the generated virtual Combine the channel estimation value series and the above-mentioned temporary channel estimation values together to obtain a predetermined frequency bandwidth. A second estimation unit that generates a channel estimation value sequence corresponding to the channel estimation value sequence, and a channel estimation value sequence generated by the second estimation unit. The present invention relates to a communication device including a generating means for generating.
  • Simple estimation of characteristics is performed (first estimation means).
  • the channel estimation value sequence indicates a plurality of channel estimation values arranged under a predetermined condition, and includes a meaning such as a waveform or a function indicating the plurality of channel estimation values. Then, a channel estimation value sequence corresponding to a predetermined frequency bandwidth is generated by combining this virtual channel estimation value sequence and a plurality of temporary channel estimation values.
  • a predetermined calculation is performed on the generated channel estimation value series to generate a final channel estimation value.
  • the final channel estimation value is generated based on the information including the virtual channel estimation value series, a highly accurate channel estimation value can be generated.
  • the present invention provides a conversion means for converting the channel estimation value sequence generated by the second estimation means into time-domain channel impulse response information by frequency-time conversion, and the channel impulse response information.
  • Processing means for performing a predetermined weighting process and / or a predetermined correction process, and the generating means performs time-frequency conversion on the channel impulse response information processed by the processing means, so that the plurality of subcarriers are processed. Try to generate channel estimates for misalignment or multiples.
  • the generated channel estimation value sequence is converted into channel impulse response information (delay profile) in the time domain by the converting means, subjected to predetermined processing by the processing means, and again generated by the generating means in the frequency domain.
  • the final channel estimate is generated.
  • IDFT, IFFT, etc. are used for frequency time conversion. Yes, there are DFT, FFT, etc. for time-frequency conversion.
  • the predetermined weighting processing of the processing means includes various processing such as zero replacement for setting a predetermined power or less to zero, processing for removing noise components, and the predetermined correction processing. Also included is an interpolation process or the like that can obtain channel estimation values corresponding to all subcarriers when pilot signals corresponding to all subcarriers are not arranged.
  • frequency time conversion is performed on the channel estimation value sequence combined with the virtual channel estimation value sequence, so that the spread of the converted channel impulse response information on the time axis is suppressed. Can do.
  • the signal component affected by the processing such as weighting applied to the channel impulse response information can be reduced, and a highly accurate channel estimation value can be generated when it is returned to the frequency domain information again. Can do.
  • the second estimation means is configured such that a channel estimation value sequence corresponding to the predetermined frequency bandwidth is approximately equal to a channel estimation value for each of the minimum and maximum frequency bands in the channel estimation value sequence.
  • the virtual channel estimation value series may be generated so as to form a waveform that matches and is continuous on the frequency axis as a whole.
  • the second estimation means includes the following means for forming a smooth and continuous waveform of the beg channel estimation value series for generating a highly accurate channel estimation value on the frequency axis as a whole.
  • the second estimation means starts the temporary channel estimation values with the maximum and minimum corresponding subcarrier frequency bands among the plurality of temporary channel estimation values on the frequency axis.
  • the two tangents that extend in the frequency band direction other than the frequency band of the plurality of subcarriers are generated, and the generated two The virtual channel estimation value series may be generated so that the virtual channel estimation values are arranged on the waveform generated by multiplying the tangent by the window function.
  • the waveform of the corresponding subcarrier frequency band corresponding to the maximum and minimum of the frequency bands of the corresponding subcarriers among the plurality of temporary channel estimation values that is, the generated virtual channel Waveforms with estimated values can be made continuous and smooth.
  • the tangent line may be a tangent line directly connecting the provisional channel estimation values with the maximum and minimum subcarrier frequency bands, or a tangent line having a predetermined slope. .
  • the slope of the tangent may be obtained based on a temporary channel estimation value within a predetermined frequency bandwidth on the frequency axis from each start point.
  • the frequency band forces corresponding to the maximum and minimum frequency bands of the corresponding subcarriers are determined based on the temporary channel estimation values related to the frequency bands within the predetermined width. It is possible to generate a tangent line with a slope formed by a temporary channel estimation value.
  • the calculated slope may be an average slope of the temporary channel estimation value regarding the frequency band within the predetermined width.
  • the present invention is a channel estimation method having the same characteristics as the communication apparatus according to the present invention described above, a program for causing an information processing apparatus (computer) to function as a communication apparatus, or a recording of the program It can be realized as a recording medium.
  • the communication device according to the present invention is, for example, a communication device that communicates with each other wirelessly, a communication device that performs communication by wire, or an interface signal in a computer. An apparatus, an element, or the like that performs communication may be used.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration of a transmission device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an OFDM frame.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the receiving device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration of a channel estimation unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing a frequency spectrum in a temporary CFR estimation value.
  • FIG. 6 is a diagram showing a concept of adding a virtual CFR estimation value.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first example of waveform generation of a virtual CFR estimation value.
  • FIG. 8 is a diagram showing a second example of virtual CFR estimated value waveform generation.
  • FIG. 9 is a diagram showing a modification of the OFDM frame configuration.
  • FIG. 10 is a diagram showing a flow of channel estimation processing.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a channel estimation unit in a modified example.
  • FIG. 12 is a diagram showing a CIR distribution at the time of channel estimation in the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an OFDM frame configuration in the second modified example.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a channel estimation unit in a second modified example.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a channel estimation unit in a third modified example. Explanation of symbols
  • Zero Forcing (ZF) 272 Virtual channel adder
  • the communication device in the present embodiment will be described separately as a reception device and a transmission device.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and may be a communication device having both the reception function and the transmission device function described below.
  • the configurations of the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the configurations of the embodiments.
  • the communication device in the present embodiment is, for example, a mobile terminal and a base station device (access point) that communicate with each other wirelessly, and a power line communication device that performs communication by wire. . Further, it may be a device, element, or the like that performs communication as an interface signal in a computer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration of the transmission apparatus. Note that the following functions of the transmitting apparatus are examples of the OFDM transmitting apparatus, and the present invention is not limited to such transmitting apparatuses.
  • the transmission apparatus includes a pilot multiplexing unit 10, a serial Z parallel (hereinafter referred to as SZP) conversion unit 11, an IDFT unit 12, a normal Z serial (hereinafter referred to as PZS) conversion unit 13, and a digital signal. It has a Z-analog (hereinafter referred to as DZA) conversion unit 14, an up-conversion unit 15, an antenna element 16, and the like.
  • SZP serial Z parallel
  • PZS normal Z serial
  • DZA Z-analog
  • the pilot multiplexing unit 10 When the pilot multiplexing unit 10 receives a pilot signal which is a known signal together with a data signal to be transmitted (including a control signal, etc.), the pilot multiplexing unit 10 converts the data signal and the pilot signal into OFDM frames. A serial signal sequence arranged at a predetermined position based on the program is generated.
  • the OFDM frame configuration will be briefly described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the OFD M frame configuration in the present embodiment.
  • each frame is also configured with N subcarrier powers, each subcarrier is further configured with 10 symbol powers on the time axis, and a pilot signal and a data signal are arranged on each subcarrier.
  • the OFDM frame is not limited to the example shown in FIG. 2, and it is sufficient if the pilot signal is arranged so as to be mixed with the data signal.
  • the transmission data sequence based on the above-described OFDM frame configuration is expressed as follows when the data arranged in the b subcarrier of the a symbol in one frame is defined as Da (b).
  • Pilot multiplexing section 10 adds pilot symbols for N subcarriers to the beginning of each frame.
  • pilot multiplexing section 10 arranges pilot symbols P1 to PN at D (1 to N) in the transmission data sequence, and includes data including control information and the like.
  • the SZP conversion unit 11 converts the serial signal sequence generated by the pilot multiplexing unit 10 into a parallel signal arranged in parallel for the number of subcarriers (N).
  • the IDFT unit 12 performs IDFT processing on the parallel signal output from the SZP conversion unit 11 in units of OFDM symbols. Since the IDFT size used in this IDFT processing is usually larger than the effective number of subcarriers (N), the IDFT unit 12 is configured to input Nc parameters.
  • IDFT processing is performed on the signal.
  • N parallel signals input to the IDFT unit 12 are represented by TD (1) to TD (N)
  • the signals TE (1) to TE (N) on the time axis of each subcarrier output from the IDFT unit 12 can be expressed by the following equation (1).
  • the value corresponding to exp in equation (1) can be stored in a table in a memory, and the TE (f) can be calculated by a multiplier and adder.
  • the signal TE (f) on the time axis of each subcarrier output from the IDFT unit 12 is combined and multiplexed by the PZS conversion unit 13, and a guard interval is added by a guard interval adding unit (not shown) or the like. Then, it is converted into an analog signal by the DZA converter 14. The converted analog signal is converted from the center frequency of the signal to a radio transmission frequency by the up-conversion unit 15 and transmitted from the antenna element 16.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the receiving apparatus according to the present embodiment.
  • the receiving apparatus in the present embodiment includes a down-conversion unit 21, analog Z digital
  • a conversion unit 22, an SZP conversion unit 23, a DFT unit 24, a PZS conversion unit 25, a synchronous detection unit 26, a channel estimation unit 27, and the like are included.
  • the down-conversion unit 21 converts the radio transmission frequency signal received by the antenna element into a baseband signal.
  • This baseband signal is converted into a digital signal by the AZD conversion unit 22, and then converted into an N-sample parallel signal having the same IDFT size as that in the transmission apparatus by the SZP conversion unit 23. At this time, the guard signal pulse from the parallel signal filter is removed.
  • the DFT unit 24 performs DFT processing on the input parallel signal, and outputs N signals corresponding to each subcarrier component.
  • the DFT size used in this DFT process is the same as the IDFT size used in the transmitting device.
  • N + 1 to N signals are zero signals set by the transmitter, so This signal is deleted.
  • the output parallel signal is rearranged into a serial signal sequence by the PZS converter 25 and output to the synchronous detector 26.
  • the synchronous detection unit 26 performs synchronous detection on the input serial signal sequence using the channel estimation value passed from the channel estimation unit 27.
  • the synchronous detection processing by the synchronous detection unit 26 uses the data signal of subcarrier m of symbol n in the frame as X (n) and
  • the output signal z (n) after the synchronous detection is output to a demodulator or the like.
  • frequency-time conversion processing is IDFT and time-frequency conversion processing is DFT.
  • the present invention is not limited to these, and frequency-time conversion processing is IFFT.
  • One frequency conversion process can be used as FFT.
  • the channel estimation unit 27 performs channel estimation based on the no-lot signal arranged at the head of each frame among the signals output from the DFT unit 24. Details of the channel estimation unit 27 will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration of the channel estimation unit. In the following description, the signal component corresponding to each subcarrier input to the channel estimation unit 27 is assumed to be X, and the channel estimation value ⁇ y output from the channel estimation unit 27 is assumed.
  • Channel estimation unit 27 includes ZF unit 271, virtual channel addition unit 272, IDFT unit 273, weighting unit 274, DFT unit 275, and the like.
  • the ZF unit 271 calculates a temporary CFR estimated value h from the input signal X by zero forcing.
  • the signal component X corresponding to each input subcarrier can be expressed by the following equation (3) by frequency selective fading.
  • the ZF unit 271 performs zero force forcing the pilot signal P with the x force of the above equation (3).
  • c pilot signals are present in active subcarriers 1 to N, and zero (0) is set in N + 1 to N !.
  • FIG. 5 shows a frequency spectrum of the temporary CFR estimated value h (m) at this time.
  • the virtual channel adding unit 272 has a section [N + 1 to
  • N component vector (see the following formula (5)) is generated by adding to the CFR estimate h of
  • Equation 5 Equation (5)
  • the virtual CFR estimation value h is generated by the virtual channel adding unit 272. Will be described later.
  • IDFT section 273 performs IDFT processing on the generated N component vector. As a result, the IDFT unit 273 obtains the CIR in the N size time domain.
  • the CIR obtained from the IDFT section 273 mm is one that suppresses the spread in the time domain.
  • the IDFT calculation here is shown in Equation (6) below. 7? Indicates CIR, F + indicates a complex conjugate transpose matrix of F, and F indicates a matrix indicating a DFT operation.
  • the matrix component indicated by F is shown in the following formula (7). In equation (7), j is an imaginary unit.
  • Weighting section 274 weights the CIR obtained by IDFT section 273.
  • the weighting unit 274 uses a predetermined threshold (for example, power value) stored in advance in a memory or the like, and zero-replaces signal components in a region lower than the threshold.
  • a predetermined threshold for example, power value
  • the CIR that has been zero-substituted by the weighting unit 274 is shown in the following equation (8).
  • weighting unit 274 in the present embodiment may perform force or other weighting using zero substitution, and the present invention does not limit the weighting method for CIR.
  • the DFT unit 275 performs DFT processing on the weighted CIR to obtain a CFR estimated value.
  • the DFT process at this time is shown in the following formula (9). ⁇ indicates transposition, and ⁇ indicates a weighted value.
  • the DFT unit 275 sets CFR estimated values y to 1 to N of the obtained CFR estimated values as c
  • the output CFR estimated value y is passed to the synchronous detector 26.
  • the present invention limits the method of generating the virtual CFR estimate h
  • the generated virtual CFR estimate h can be any value.
  • a virtual CFR estimation value h is generated so that the waveform in interval [1 to N] is smoothly continuous. It is preferable to do this.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of adding the virtual CFR estimation value h. Virtual CF from the example in Figure 6
  • R estimated value h is the value of the DFT start position as it is.
  • the virtual CFR estimate h is generated so that the waveform in the interval [1 to N] is smoothly continuous.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of waveform generation of the virtual CFR estimation value.
  • the virtual channel adding unit 272 converts the waveform of the virtual CFR estimated value h into
  • a temporary CFR estimate h (N) for subcarrier N is used as the starting point, and frequency band N
  • the estimated CFR value is the provisional CFR estimate value h (1) for subcarrier 1 and is the end point.
  • virtual channel adding section 272 uses tentative CFR estimated value c in subcarrier N.
  • the channel adding unit 272 generates a virtual CFR estimated value h by multiplying the straight lines F (m) and G (m) by a predetermined weight.
  • the generation formula of the virtual CFR estimate h at this time is
  • L in Equation (10) is a parameter constant that can be adjusted according to the number of subcarriers used for communication. This parameter constant L should be stored in memory beforehand.
  • the effect is obtained, and of course, it may be a unique straight line that does not match.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of waveform generation of a virtual CFR estimation value using the number of samples N.
  • This sample number N may be stored in a memory etc. in advance.
  • the nolot signal is converted into a subcarrier in a band having a small frequency among N subcarriers, and the like.
  • It may be arranged with a high density around subcarriers in a high frequency band and with a low density for other subcarriers (see Fig. 9).
  • the waveform of the virtual CFR estimation value can be generated smoothly, and further, the number of data symbols to be transmitted can be increased by reducing the frequency of insertion of the no-lot signal. Therefore, frequency use efficiency can be increased.
  • FIG. 10 is a diagram showing a channel estimation processing flow in the present embodiment.
  • the radio transmission frequency signal received by the antenna element is converted into a baseband signal (down conversion unit 21), converted into a digital signal (AZD conversion unit 22), and converted into an N sample parallel signal. (SZP converter 23). At this time, the guard interval is also removed.
  • the parallel signal is subjected to DFT processing, and N signals corresponding to each subcarrier component are output (DFT unit 24). At this time, among the output N signals, 1 to N signals correspond to pilot signals, and N + 1 to N signals are set by the transmitter.
  • channel estimation unit 27 When channel estimation unit 27 receives N signals output from DFT unit 24 (S701), channel estimation unit 27 passes the received signal to ZF unit 271. [0088] The ZF unit 271 also calculates a temporary CFR estimated value h by zero forcing.
  • the virtual channel adding unit 272 performs an interval [N + 1 to N] in which no data originally exists.
  • the hypothetical CFR estimate h is set so that the waveform of the entire interval [1 to N] is smoothly continuous.
  • the virtual channel adding unit 272 subtracts the virtual CFR estimation value h.
  • a vector is generated (S704). This N component vector is passed to the IDFT unit 273.
  • the IDFT unit 273 performs IDFT processing on the generated N component vector (S705). As a result, the IDFT unit 273 obtains the CIR in the N size time domain. The CIR obtained by the IDFT unit 273 is suppressed in the time domain. This CIR is passed to the weighting unit 274.
  • the weighting unit 274 performs predetermined weighting on the CIR obtained by the IDFT unit 273 (S706).
  • the predetermined weighting may be, for example, zero replacement of signal components in a region lower than a predetermined threshold.
  • the weighted CIR is passed to the DFT unit 275.
  • DFT section 275 performs DFT processing on the weighted CIR to obtain a CFR estimation value
  • the DFT unit 275 calculates 1 to N of the obtained CFR estimated values as CFR estimated c
  • the value y is passed to the synchronous detector 26 (S708).
  • the synchronous detection unit 26 performs synchronous detection on the input serial signal sequence using the channel estimation value passed from the channel estimation unit 27.
  • This virtual CFR estimated value h is formed on the frequency axis to form the virtual CFR estimated value. It is generated by considering the waveform to be.
  • This hypothetical CFR estimated value waveform has a straight line F (m) that passes through the temporary CFR estimated value h (N) and matches the slope of h (m) in subcarrier N, and
  • the subcarrier power that is the end point is determined based on the estimated CFR estimated value h of Nest.
  • FIG. 12 is a diagram showing the CIR distribution after the IDFT processing in the channel estimation of this embodiment. As shown in FIG. 12, the number of samples on the time axis indicating high power is less in the method of the present embodiment indicated by the solid line than the conventional method indicated by the dotted line.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the channel estimation unit in the modification.
  • the window function multiplication unit 276 performs processing related to the following equations (12) to (14).
  • the window function is not particularly limited.
  • the Hanning window function when used, the following equation (13) is used.
  • Q in Equation (13) is a parameter constant and may be stored in advance in a memory or the like.
  • the center is N
  • a window function with C Z2 may be used.
  • the DFT unit 275 further calculates c 1 to ⁇ from the obtained CFR estimated values.
  • the force that the virtual channel adding unit 272 further multiplies the ⁇ component vector by the window function, and the temporary CFR estimation value h from the ZF unit 271 To multiply the window function above and generate a virtual CFR estimate based on the result.
  • pilot signals are arranged on all subcarriers as shown in FIG. An example of where it would be.
  • a receiving apparatus in the case where the notlot signal is not allocated to all the subcarriers (hereinafter referred to as a second modified example) will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 13 is a diagram showing an OFDM frame configuration in the second modified example.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a channel estimation unit in the second modification.
  • the pilot signal is transmitted as 1 rep to N subcarriers as shown in FIG.
  • pilot signals P (l), P (2), P (3), ..., P (k), ..., P (N) are assigned to each subcarrier. Where N is the pilot signal
  • the number is assigned! /.
  • the channel estimation unit 27 in the second modified example is further provided with an interpolation processing unit 277 in addition to the above-described embodiment.
  • an interpolation processing unit 277 in addition to the above-described embodiment.
  • the signal input to the ZF section 271 is X, and the known pilot kNrep in the subcarrier
  • the channel adding unit 272 uses the generated virtual CFR estimation value h as the temporary CFR estimation.
  • IDFT section 273 performs IDFT processing on the generated M component vector. From this, the IDFT unit 273 obtains the CIR in the M-size time domain.
  • the IDFT calculation here is shown in the following equation (18). ⁇ is CIR, F + is the complex conjugate transpose of F
  • F is a matrix indicating DFT operation in M size.
  • Weighting section 274 weights the CIR obtained by IDFT section 273.
  • the weighting may be multiplied by a predetermined weight that cancels the noise component, or may be zero substitution using a predetermined threshold.
  • W weighting coefficient
  • g signal obtained by the weighting unit 274
  • Interpolation processing section 277 inserts zero (0) at an appropriate position with respect to the arrangement of the M component in g in the signal obtained by weighting section 274, thereby converting signal g into N component signal g.
  • the present invention does not limit the position at which zero is inserted in the processing of the interpolation processing unit 277, but the accuracy can be improved by inserting it near the center of the component of the signal g as shown in equation (20). High CFR estimates can be obtained.
  • the DFT unit 275 applies the size N time axis signal g interpolated by the interpolation processing unit 277.
  • the DFT processing is performed to obtain a CFR estimate.
  • the DFT unit 275 outputs 1 to N of the obtained CFR estimated values as the CFR estimated value y. [0123]
  • the channel estimation unit 27 has a configuration as shown in FIG. 4, and the N component vector (CFR estimated value h, temporary CFR estimation) output from the virtual channel addition unit 272.
  • IDFT processing (IDFT part 273), weighting process (weighting part 274), DF
  • T processing (DFT unit 275) was performed, and the CRF estimated value y obtained as a result was output to the synchronous detection unit 26.
  • a matrix used in this matrix calculation is defined as a weight matrix, and a function unit for multiplying this weight matrix is provided instead of the ID FT unit 273, the weighting unit 274, the DFT unit 275, etc. in the above-described embodiment. May be.
  • the weight matrix U in this case can be expressed as shown in Equation (21).
  • F, W, and F + are complex conjugate transpose matrices of F, F is a matrix indicating DFT operation, and W is a matrix indicating weighting operation, respectively. It is.
  • FIG. 15 shows a functional configuration of the channel estimation unit in the third modification.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a functional configuration of the channel estimation unit in the third modification.
  • the channel estimation unit 27 in the third modified example includes a ZF unit 271, a virtual channel addition unit 272, a weight matrix multiplication unit 279, and the like.
  • Weight matrix multiplication section 279 multiplies the N component vector received from virtual channel addition section 272 by the weight matrix defined instead of IDFT processing, weighting processing, and DFT processing, and outputs the CFR estimated value y To do.
  • the calculation process in the weight matrix multiplication unit 279 is, for example, For example, if a Toblitz type matrix is used as the weight matrix, it may be configured by convolution integration processing such as FIR FILTER configuration or moving average processing.
  • the weight matrix U used in the weight matrix multiplier 279 may be a matrix as shown in the following equation (22), which is not the matrix U shown in the above equation (21).
  • the weight matrix U shown in Equation (22) is an N-by-N matrix, and each component is shown as U,.
  • the weight matrix shown in the above equation (22) is configured such that the weight matrix cannot be decomposed by a matrix indicating IDFT processing, weighting processing, DFT processing, or the like. Therefore, the weight matrix U in this case cannot be expressed as in the above equation (21)!
  • the present invention is applied to the N component vector output from the virtual channel adding unit 272 in the processing in the channel estimating unit 27 as in the above-described embodiment. This indicates that the treatment applied is not limited.

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Abstract

 高精度のチャネル推定を行う通信装置及びチャネル推定方法を提供する。当該通信装置は複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を受信する通信装置であって、受信された複数のサブキャリアのいずれか複数に配置された各パイロット信号から仮のチャネル推定値をそれぞれ生成する第1推定手段と、当該複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外の周波数帯域に関する仮想的なチャネル推定値系列を生成し、生成された仮想チャネル推定値系列と上記複数の仮のチャネル推定値とを併せて所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値系列を生成する第2推定手段と、この生成されたチャネル推定値系列を用いて、当該複数のサブキャリアのいずれか複数に関するチャネル推定値を生成する生成手段とを備える。

Description

明 細 書
通信装置及びチャネル推定方法
技術分野
[0001] 本発明は、マルチキャリア伝送方式においてチャネル推定を行う通信装置及びチ ャネル推定方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式は様々な通信シ ステムの伝送方式に採用され、高い周波数利用効率による高速データ通信を実現し ている。 OFDM方式は、送信データを複数に分割し、その分割された送信データを 直交する複数の搬送波 (サブキャリア)にそれぞれマッピングし、周波数軸上で並列 に伝送する方式である。 OFDMの変調処理には逆離散フーリエ変換 (以降、 IDFT( Inverse Discrete Fourier Transform)と表,己する)、逆尚速フーリエ変換 降、 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)と表記する)等が利用され、復調処理には離散フ 一リエ変換(以降、 DFT (Discrete Fourier Transform)と表記する)、高速フーリエ変 換(以降、 FFT(Fast Fourier Transform)と表記する)等が利用される。
[0003] また、 OFDM方式を用いる通信システムでは、一般的に、チャネル変動による位相 補正等を行うため、パイロット (pilot)信号を用いた同期検波が行われる。このパイ口 ット信号を用いた同期検波について以下に簡単に説明する。
[0004] 送信装置は、既知の信号であるノ ィロット信号をデータ信号の間に挿入し、 IDFT 等により OFDM変調された信号を送信する。受信装置は、この信号を受信すると、こ の受信信号力 DFT等の処理により各サブキャリアに対応する周波数成分の信号を 出力し、この出力された信号に基づき同期検波を行う。受信機は、この同期検波をす るにあたって、当該出力信号に含まれるノ ィロットシンボルから当該パイロットシンポ ルに作用した伝搬路特性を推定し (チャネル推定)、この得られたチャネル推定値に よりデータ信号を補間するのである。例えば、伝搬路における位相変動が補間される 場合には、既知のパイロット信号の変調位相に基づき、パイロット信号の受信位相か ら当該位相変動が推定され、これによりデータ信号の位相変動が補間される。 [0005] OFDM方式では、このようなパイロット信号を用いたチャネル推定が広く行われて おり、このチャネル推定値の精度が受信誤り率等の通信性能に大きく寄与することが 分力つている。そして、このようなチャネル推定手法については様々な手法が提案さ れている。
[0006] 最も簡易なチャネル推定手法として、ゼロフォーシング(以降、 ZF (Zero-Forcing)と 表記する)がある。 ZFは、既知のパイロット信号と受信されたパイロット信号との相関 により得られた仮のチャネル周波数応答(以降、 CFR (Channel Frequency Response )と表記する)推定値をそのままチャネル推定値として用いる手法である。
[0007] また、更にチャネル推定の精度を上げるための手法として、この ZFで求められた仮 の CFR推定値を更に時間軸上及び Z又は周波数軸上で平均化されたものをチヤネ ル推定値として用いる手法が提案されて ヽる(下記非特許文献 1参照)。下記非特許 文献 1には、 OFDMにおけるチャネル推定方法として、周波数方向に複数のサブキ ャリアを平均することにより、チャネル推定値の信号対雑音比(以降、 SNR (Signal No ise Ratio)と表記する)を上げる手法が開示されている。
[0008] また、上述の仮の CFR推定値を IFFT等を用いて時間領域に変換し、この変換に より得られた時間領域でのチャネルインパルス応答(以降、 CIR (Channel Impulse Re sponse)と表記する)(遅延プロファイル)に対して重み付けや雑音除去等を行い、再 度、 FFTすることにより得られた CFR推定値をチャネル推定値として用いる手法が提 案されている(下記非特許文献 2参照)。下記非特許文献 2には、上述のようにして得 られた CIRの受信電力が時間軸上の一定領域に集中するという伝搬路の一般的な 性質を用いて、 SNRの小さい時間領域を削除する (ゼロ (0)に置換する)ことによりチ ャネル推定を行う手法が開示されて 、る。
[0009] また、下記特許文献 1には、 OFDM方式における受信装置にお 、て、ガードインタ 一バルを超えた遅延波によるシンボル間干渉及びキャリア間干渉を減少させる手法 が開示されている。
特許文献 1:特開 2004— 208254号公報
非特許文献 1 :新、安部田、佐和橋、「繰り返しチャネル推定を用いたときの下りリンク ブロードバンドパケット TD—OFCDMの特性」、信学技報 RCS2000—186、社団 法人電子情報通信学会、 2001年 1月
非特干文献 2 : Jan- J aap van de BeeK、 O.Edfors、 M.bandelU「On Cnannel Estimation in OFDM Systems] ^ Vehicular Technology Conference ^ 1995IEEE45th Volume 2、 2 5-28 July 1995、 P.815— 819
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] し力しながら、上述の仮の CFR推定値を平均化することによりチャネル推定の精度 を上げる手法、すなわち、周波数領域での平均化を用いた推定手法では、遅延分散 が大きい場合に適切に平均化する事が出来ないため高精度のチャネル推定ができ ないという問題があった。
[0011] また、時間領域での CIRに対し重み付けや雑音除去等を行うチャネル推定手法で は、 CIRが時間領域に広がりを持つことから、重み付けやゼロ置換及びゼロ追加等 の雑音除去等の処理が信号成分を歪ませ、チャネル推定精度が劣化するという問題 があった。例えば、上述のように CIRのうち SNRの小さい時間領域を削除する手法で は、一般的には CIRの受信電力は時間領域において一定時間領域に完全に集中 するのではなくある程度広がりを持っているため、広がっている信号成分を雑音成分 と共に除去してしまうこととなり、 SNRが高い領域において高精度のチャネル推定が できな 、と!/、う問題があった。
[0012] 本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、高精度のチャネル推 定を行う通信装置及びチャネル推定方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0013] 本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。即ち、本発明 は、複数のサブキャリア力 なるマルチキャリア信号を受信する通信装置において、 受信された複数のサブキャリアのいずれか複数に配置された各パイロット信号から、 それぞれのパイロット信号に関する既知情報に基づいて、仮のチャネル推定値をそ れぞれ生成する第 1推定手段と、当該複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外 の周波数帯域に関する仮想的なチャネル推定値系列を生成し、生成された仮想チヤ ネル推定値系列と上記複数の仮のチャネル推定値とを併せて所定の周波数帯域幅 に対応するチャネル推定値系列を生成する第 2推定手段と、この第 2推定手段により 生成されたチャネル推定値系列を用いて、当該複数のサブキャリアの!/ヽずれか複数 に関するチャネル推定値を生成する生成手段とを備える通信装置についてのもので ある。
[0014] 本発明では、受信されたマルチキャリア信号中のパイロット信号から、当該通信装 置にとって既知の当該パイロット信号に関する既知情報 (位相、振幅等)に基づいて 、各パイロット信号に作用した伝搬路特性の簡易推定が行われる (第 1推定手段)。
[0015] 続いて、この簡易推定により得られた複数のパイロット信号に対応する複数の仮の チャネル推定値に加えて、複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外の周波数帯 域に関する仮想的なチャネル推定値系列が生成される。ここでのチャネル推定値系 列とは、複数のチャネル推定値を所定の条件で並べたものを示し、複数のチャネル 推定値を示す波形若しくは関数といった意味も含むものとする。そして、この仮想チ ャネル推定値系列と複数の仮のチャネル推定値とを併せた所定の周波数帯域幅に 対応するチャネル推定値系列が生成される。
[0016] この生成されたチャネル推定値系列に所定の演算が施されることにより、最終的な チャネル推定値が生成される。このように仮想的なチャネル推定値系列を併せた情 報に基づいて、最終的なチャネル推定値が生成されるため、精度の高いチャネル推 定値を生成することができる。
[0017] また、本発明は、第 2推定手段により生成されたチャネル推定値系列を周波数時間 変換することにより時間領域のチャネルインパルス応答情報に変換する変換手段と、 当該チャネルインパルス応答情報に対して所定の重み付け処理及び又は所定の補 正処理を行う処理手段とを更に備え、上記生成手段がこの処理手段により処理され たチャネルインパルス応答情報に時間周波数変換を施すことにより、当該複数のサ ブキャリアの 、ずれか複数に関するチャネル推定値を生成するようにしてもょ 、。
[0018] 本発明では、生成されたチャネル推定値系列が変換手段により時間領域のチヤネ ルインパルス応答情報 (遅延プロファイル)に変換され、処理手段により所定の処理 が施され、生成手段により再度周波数領域の情報に戻されることにより、最終的なチ ャネル推定値が生成される。ここで、周波数時間変換には例えば IDFT、 IFFT等が あり、時間周波数変換には例えば DFT、 FFT等がある。
[0019] また、処理手段の所定の重み付け処理とは、例えば所定の電力以下をゼロとする ゼロ置換や雑音成分を除去する処理等様々な処理が含まれ、また、所定の補正処 理とは、全サブキャリアに対応するパイロット信号が配置されない場合等に全サブキ ャリアに対応するチャネル推定値を得ることができるような補間処理等が含まれる。
[0020] 従って、本発明によれば、仮想チャネル推定値系列が併せられたチャネル推定値 系列に対し周波数時間変換が行われるため、変換後のチャネルインパルス応答情報 の時間軸上の広がりを抑えることができる。これにより、そのチャネルインパルス応答 情報へ施される重み付け等の処理によって影響を受ける信号成分を少なくすること ができ、再度周波数領域の情報に戻された際に精度の高いチャネル推定値を生成 することができる。
[0021] 更に、このような精度の高いチャネル推定値を生成するにあたっては、仮想チヤネ ル推定値系列を生成するだけでょ 、ため、少な 、処理量で精度の高 、チャネル推 定値を生成することができること〖こなる。
[0022] また、上記第 2推定手段は、上記所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値 系列が、当該チャネル推定値系列のうち最小と最大のそれぞれの周波数帯域に関 するチャネル推定値が略一致し、周波数軸上にぉ 、て全体として滑らかで連続する 波形を形成するように、上記仮想チャネル推定値系列を生成するようにしてもょ ヽ。
[0023] このように仮想チャネル推定値系列を生成することにより、周波数時間変換後のチ ャネルインパルス応答情報の時間軸上の広がりを一層抑えることができ、ひいては、 精度の高 、チャネル推定値を生成することができる。
[0024] また、上記第 2推定手段は、高精度のチャネル推定値を生成するべぐチャネル推 定値系列が周波数軸上において全体として滑らかで連続する波形を形成するため に、以下のような手段を有する。
[0025] すなわち、上記第 2推定手段は、周波数軸上において、上記複数の仮のチャネル 推定値のうち対応するサブキャリアの周波数帯域が最大、最小のそれぞれの仮のチ ャネル推定値をそれぞれ開始点とし、上記複数のサブキャリアが有する周波数帯域 以外の周波数帯域方向にそれぞれ伸びる 2本の接線を生成し、該生成された 2本の 接線に関し窓関数を乗算することにより生成された波形上に仮想チャネル推定値が 並ぶように上記仮想チャネル推定値系列を生成するようにしてもよい。
[0026] このようにすることで、複数の仮のチャネル推定値のうち対応するサブキャリアの周 波数帯域が最大、最小のそれぞれの仮のチャネル推定値力 延びる波形、すなわち 、生成される仮想チャネル推定値が並ぶ波形を連続で滑らかな波形とすることが可 能となる。
[0027] なお、当該接線の生成手法は様々な方法が考えられる。例えば、サブキャリアの周 波数帯域が最大、最小のそれぞれの仮のチャネル推定値を直接結ぶような接線であ つてもょ 、し、予め決められた所定の傾きを持つ接線であってもよ 、。
[0028] また、当該接線の傾きを、上記各開始点から周波数軸におけるそれぞれ所定の周 波数帯域幅内の仮のチャネル推定値に基づいてそれぞれ求めるようにしてもよい。
[0029] これにより、複数の仮のチャネル推定値のうち、対応するサブキャリアの周波数帯域 が最大、最小となる周波数帯域力 それぞれ所定幅内にある周波数帯域に関する仮 のチャネル推定値に基づき、それら仮のチャネル推定値が形成する傾きを持った接 線を生成することができる。例えば、算出されるこの傾きは、上記所定幅内にある周 波数帯域に関する仮のチャネル推定値の平均傾きとしてもよい。これにより、生成さ れる仮想チャネル推定値が並ぶ波形を連続でより滑らかな波形とすることができる。
[0030] なお、本発明は、上述の本発明に係る通信装置と同様の特徴を有するチャネル推 定方法、情報処理装置 (コンピュータ)を通信装置として機能させるプログラム、或い は、当該プログラムを記録した記録媒体として実現可能である。また、本発明に係る 通信装置とは、例えば、無線により相互に通信を行う通信装置であっても、有線によ り通信を行う通信装置であっても、また、コンピュータ内でインタフェース信号としての 通信を行う装置、素子等であってもよい。
発明の効果
[0031] 本発明によれば、高精度のチャネル推定を行う通信装置及びチャネル推定方法を 提供することができる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]図 1は実施形態における送信装置の機能構成を示す図である。 [図 2]図 2は OFDMフレームの構成例を示す図である。
[図 3]図 3は実施形態における受信装置の機能構成を示す図である。
[図 4]図 4はチャネル推定部の機能構成を示す図である。
[図 5]図 5は仮の CFR推定値における周波数スペクトルを示す図である。
[図 6]図 6は仮想 CFR推定値の追加の概念を示す図である。
[図 7]図 7は仮想 CFR推定値の波形生成の第 1例を示す図である。
[図 8]図 8は仮想 CFR推定値の波形生成の第 2例を示す図である。
[図 9]図 9は OFDMフレーム構成の変形例を示す図である。
[図 10]図 10はチャネル推定処理フローを示す図である。
[図 11]図 11は変形例におけるチャネル推定部の構成を示す図である。
[図 12]図 12は本実施形態におけるチャネル推定時の CIR分布を示す図である。
[図 13]図 13は第二変形例における OFDMフレーム構成の例を示す図である。
[図 14]図 14は第二変形例におけるチャネル推定部の構成を示す図である。
[図 15]図 15は第三変形例におけるチャネル推定部の構成を示す図である。 符号の説明
10 パイロット多重部
11、 23 シリアル Zパラレル(SZP)変換部
12、 273 IDFT部
13、 25 パラレル Zシリアル(PZS)変換部
14 デジタル Zアナログ (DZA)変換部
15 アップコンバージョン部
16 アンテナ素子
21 ダウンコンノ一ジョン咅
22 アナログ Zデジタル (AZD)変換部
24、 275 DFT部
26 同期検波部
27 チャネル推定部
271 ゼロフォーシング(ZF)部 272 仮想チャネル追加部
274 重み付け部
276 窓関数乗算部
277 補間処理部
279 重み行列乗算部
発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態における通信装置について説明する。
なお、以下の説明では説明の便宜のため、本実施形態における通信装置を受信装 置と送信装置とに分け説明するものとする。しかしながら、本発明は、このような構成 に限定されるものではなぐ以下に述べる受信機能及び送信装置能双方を備える通 信装置であってもよい。あくまで、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実 施形態の構成に限定されない。
[0035] また、本実施形態における通信装置とは、例えば、無線により相互に通信を行う移 動端末及び基地局装置 (アクセスポイント)であり、また、有線により通信を行う電力線 通信装置等である。また、コンピュータ内でインタフェース信号としての通信を行う装 置、素子等であってもよい。
[0036] 〔送信装置〕
本実施形態における受信装置の説明をする前に、まず、当該受信装置で受信され る信号を送信する送信装置について説明する。以下、送信装置の機能構成につい て図 1を用いて説明する。図 1は、送信装置の機能構成を示す図である。なお、以下 の送信装置の機能は、 OFDM方式による送信装置の一例を示したものであり、本発 明はこのような送信装置に限定されるものではない。
[0037] 送信装置は、パイロット多重部 10、シリアル Zパラレル (以降、 SZPと表記する)変 換部 11、 IDFT部 12、ノ ラレル Zシリアル (以降、 PZSと表記する)変換部 13、デジ タル Zアナログ (以降、 DZAと表記する)変換部 14、アップコンバージョン部 15、ァ ンテナ素子 16等を有する。
[0038] パイロット多重部 10は、送信すべきデータ信号 (制御信号等も含む)と共に既知の 信号であるパイロット信号を受けると、当該データ信号とパイロット信号を OFDMフレ ームに基づく所定の位置に配置したシリアル信号列を生成する。ここで、 OFDMフレ ーム構成について図 2を用いて簡単に説明する。図 2は、本実施形態における OFD Mフレーム構成の例を示す図である。
[0039] 図 2に示す OFDMフレームでは、 OFDMシンボルがサブキャリア周波数一時間配 列上に配置される。本実施形態における OFDMフレームは、各フレームが N個のサ c ブキャリア力も構成され、各サブキャリアが更に時間軸で 10シンボル力も構成され、 各サブキャリアにパイロット信号及びデータ信号がそれぞれ配置される。なお、本発 明は、 OFDMフレームを図 2に示す例に限定するものでなぐパイロット信号がデー タ信号に混じって配置されて 、ればよ 、ものとする。
[0040] 上述の OFDMフレーム構成に基づく送信データ列は、 1フレーム内の aシンボル目 の bサブキャリアに配置されるデータを Da (b)と定義した場合には、以下のように示さ れる。
[0041] D (1)、 D (1)、 · · ·、 D (1)、
1 2 10
D (2)、 D (2)、 · · ·、 D (2)、
D (N )ゝ D (N )、 …ゝ D (N )
1 C 2 C 10 C
パイロット多重部 10は、各フレームの先頭に Nサブキャリア分パイロットシンボルを c
配置する。すなわち、パイロット多重部 10は、図 2に示すように、送信データ列におけ る D (1〜N )にパイロットシンボル P1〜PNを配置し、制御情報等を含んだデータ
1 C C
シンボルを各フレーム内 2シンボル目から 10シンボル目に割り当てる。
[0042] SZP変換部 11は、パイロット多重部 10により生成されたシリアル信号列をサブキヤ リア数 (N )分並列に並べたパラレル信号に変換する。
C
[0043] IDFT部 12は、 SZP変換部 11から出力されるパラレル信号に対して各 OFDMシ ンボル単位で IDFT処理を行う。通常、この IDFT処理で利用される IDFTサイズは 有効なサブキャリア数 (N )よりも大きいため、 IDFT部 12は、入力された Nc個のパラ
C
レル信号の残りの N + 1から Nの区間にゼロ(0)信号を設定し、全部で N個のパラレ c
ル信号に対して、 IDFT処理を行う。
[0044] IDFT部 12へ入力される N個のパラレル信号を TD (1)〜TD (N)で表した場合に、 IDFT部 12から出力される各サブキャリアの時間軸上の信号 TE (1)〜TE (N)は以 下の式(1)で示すことができる。式(1)における expに対応する値はメモリ内のテープ ル等に記憶しておき、乗算器と加算器により当該 TE (f)を演算することが可能である
[0045] [数 1]
式 ( 1 )
Figure imgf000012_0001
[0046] IDFT部 12から出力される各サブキャリアの時間軸上の信号 TE (f)は、 PZS変換 部 13により合成多重され、ガードインターバル付加部(図示せず)等によりガードイン ターバルが付加され、 DZA変換部 14によりアナログ信号に変換される。この変換さ れたアナログ信号は、アップコンバージョン部 15により信号の中心周波数を無線送 信周波数に変換され、アンテナ素子 16から送信される。
[0047] 〔受信装置〕
以下、本発明の実施形態における受信装置について図 3を用いて説明する。図 3 は、本実施形態における受信装置の機能構成を示す図である。
[0048] 本実施形態における受信装置は、ダウンコンバージョン部 21、アナログ Zデジタル
(以降、 AZDと表記する)変換部 22、 SZP変換部 23、 DFT部 24、 PZS変換部 25 、同期検波部 26、チャネル推定部 27等を有する。
[0049] ダウンコンバージョン部 21は、アンテナ素子により受信された無線送信周波数信号 をベースバンド信号に変換する。このベースバンド信号は、 AZD変換部 22によりデ ジタル信号に変換された後、 SZP変換部 23により送信装置での IDFTサイズと同じ Nサンプルのパラレル信号に変換される。なお、このとき、パラレル信号カゝらガードィ ンターパルが除去される。
[0050] DFT部 24は、入力されたパラレル信号に対して DFT処理を行い、各サブキャリア 成分に対応する N個の信号を出力する。この DFT処理で利用される DFTサイズは、 送信装置で利用された IDFTサイズと同じものである。このとき、出力された N個の信 号のうち、 N + 1〜N個の信号は送信装置により設定されたゼロ信号であるため、こ の信号は削除される。この出力されたパラレル信号は、 PZS変換部 25によりシリア ル信号列に並べ替えられ、同期検波部 26へ出力される。
[0051] 同期検波部 26は、入力されたシリアル信号列をチャネル推定部 27から渡されるチ ャネル推定値を用いて同期検波を行う。同期検波部 26による同期検波処理は、フレ ーム内のシンボル nのサブキャリア mのデータ信号を X (n)、同フレーム先頭のパイ口 m
ット信号カゝら推定されたサブキャリア mのチャネル推定値を yとすると、同期検波後の m
対応する出力を z (n)は、以下の式(2)で表すことができる。なお、式(2)に示す * m
は、複素共役を示す。
[0052] [数 2]
zm n) = xm (n) ym · · ·式 (2 )
[0053] 同期検波後の出力信号 z (n)は、復調部等へ出力される。
m
[0054] なお、本実施形態では、周波数一時間変換処理を IDFTとし、時間一周波数変換 処理を DFTとしている力 本発明はこれらに限定するものではなぐ周波数一時間変 換処理を IFFTとし、時間一周波数変換処理を FFTとしてもよ ヽ。
[0055] <チャネル推定部 >
チャネル推定部 27は、 DFT部 24から出力される信号のうち各フレームの先頭に配 置されたノ ィロット信号に基づき、チャネル推定を行う。以下、チャネル推定部 27の 詳細について図 4を用いて説明する。図 4は、チャネル推定部の機能構成を示す図 である。なお、以下の説明では、チャネル推定部 27に入力される各サブキャリアに対 応する信号成分を Xとし、チャネル推定部 27から出力されるチャネル推定値^ yとす る。
[0056] チャネル推定部 27は、 ZF部 271、仮想チャネル追加部 272、 IDFT部 273、重み 付け部 274、 DFT部 275等を有する。
[0057] ZF部 271は、入力される信号 Xからゼロフォーシングにより仮の CFR推定値 h を
ZF
求める。入力される各サブキャリアに対応する信号成分 Xは、周波数選択性フェージ ングにより、以下の式(3)のように表すことができる。サブキャリア mに関し、 Xが受信 信号を示し、 h力 SCFRを示し、 P力 Sパイロット信号を示し、 nが雑音成分を示す。
[0058] [数 3]
Xm =KP m + nm ' · ·式 (3 )
[0059] ZF部 271は、ゼロフォーシングにより、上記式(3)の x力 既知のパイロット信号 P
m m をキャンセルし、仮の CFR推定値 h (m)を得る。このゼロフォーシングは、下記式 (4
ZF
)に示すことができる。なお、 mに関しては、アクティブサブキャリアである 1〜Nには c パイロット信号が存在し、 N + 1〜Nにはゼロ(0)が設定されて!、る。
c
[0060] [数 4]
• · ·式 (4 )
Figure imgf000014_0001
[0061] このときの仮の CFR推定値 h (m)についての周波数スペクトルを図 5に示す。図 5
ZF
は、仮の CFR推定値における周波数スペクトルを示す図である。図 5に示すように、 仮の CFR推定値では、 N + 1〜Nにデータが存在しないため DFTサイズの両端で c
波形が連続にならない。これにより、この仮の CFR推定値を用いて IDFT処理を行つ た場合、得られる CIRは時間領域で広がりを持ったものとなってしまう。
[0062] 従って、仮想チャネル追加部 272は、本来データが存在していない区間 [N + 1〜
C
N]に仮想的な CFR推定値 h を生成し、サブキャリア区間 [1〜N ]についての仮
VCFR C
の CFR推定値 h に追加することにより、 N成分ベクトル(下記式(5)参照)を生成す
ZF
る。
[0063] [数 5] 式 (5)
Figure imgf000014_0002
[0064] なお、仮想チャネル追加部 272による仮想 CFR推定値 h の生成手法について は後述する。
[0065] IDFT部 273は、生成された N成分ベクトルに対して IDFT処理を施す。これにより 、 IDFT部 273は、 Nサイズの時間領域における CIRを得る。 IDFT部 273〖こより求め られた CIRは、時間領域における広がりを抑えたものになる。ここでの IDFT演算を下 記式(6)に示す。 7?は CIRを示し、 F+は Fの複素共役転置行列を示し、 Fは DFT演 算を示す行列である。 Fで示す行列の成分を下記式(7)に示す。式(7)における jは 虚数単位である。
[0066] [数 6] r/ 二 '式 ( 6 )
Fnm 式 ( 7 )
Figure imgf000015_0001
[0067] 重み付け部 274は、 IDFT部 273により求められた CIRに対して、重み付けを行う。
重み付け部 274は、メモリ等に予め保持される所定の閾値 (例えば、電力値)を用い 、当該閾値よりも低い領域の信号成分をゼロ置換する。重み付け部 274によりゼロ置 換された CIRを下記式(8)に示す。
[0068] [数 7] = (H 3,' ' ', ,0, ',0 式 (8 )
[0069] なお、本実施形態における重み付け部 274は、ゼロ置換を用いた力 その他の重 み付けを行うようにしてもよぐ本発明は、 CIRに対する重み付け手法を限定するもの ではない。
[0070] DFT部 275は、重み付けされた CIRに対して DFT処理を行い、 CFR推定値を得る 。このときの DFT処理を下記式(9)に示す。 τは、転置を示し、〜は重み付けした値で あることを示す。
[0071] [数 8] Ft] = \h T , hyCFR ] . . .式(9 )
[0072] DFT部 275は、得られた CFR推定値のうち 1〜N個までの値を CFR推定値 yとし c
て出力する。出力された CFR推定値 yは、同期検波部 26に渡される。
[0073] [数 9] ym二 , = l,2,…,
[0074] < <仮想 CFR推定値 h の生成 > >
VCFR
仮想チャネル追加部 272による仮想 CFR推定値 h の生成手法としては、さまざ
VCFR
まな手法が考えられる。本発明は仮想 CFR推定値 h の生成手法を限定するもの
VCFR
ではなぐ本来データの存在していない区間 [N + 1〜N]全てがゼロ近似する値と c
ならなければ、生成された仮想 CFR推定値 h はいずれの値を採るものであっても
VCFR
よいものとする。なお、 IDFT処理後に得られる CIRの時間領域での広がりを抑え高 精度のチャネル推定を行うためには、区間 [1〜N]の波形が滑らかに連続となるよう な仮想 CFR推定値 h を生成するのが好ましい。
VCFR
[0075] 図 6は、仮想 CFR推定値 h の追加の例を示す図である。図 6の例による仮想 CF
VCFR
R推定値 h は、 DFTの開始位置の値をそのままその開始位置カゝら DFTサイズ分
VCFR
ずらした位置 (N)の値として、区間 + 1〜N]の波形が滑らかに連続となるように
C
生成される。このように生成された仮想 CFR推定値 h を用いたチャネル推定では
VCFR
、 IDFT処理後に得られる CIRの時間領域での広がりを抑えることができ高精度のチ ャネル推定を行うことができる。
[0076] 以下、区間 [1〜N]の波形が滑らかに連続となるような仮想 CFR推定値 h の生
VCFR
成手法について図 7を用いて説明する。図 7は、仮想 CFR推定値の波形生成の例を 示す図である。仮想チャネル追加部 272は、当該仮想 CFR推定値 h の波形を、
VCFR
サブキャリア Nにおける仮の CFR推定値 h (N )を開始点とし、周波数帯域 Nにお
C ZF C
ける CFR推定値をサブキャリア 1における仮の CFR推定値 h (1)として終点とする
ZF 連続波形として生成する。
[0077] このとき、仮想チャネル追加部 272は、サブキャリア Nにおいて、仮の CFR推定値 c
h (N )を通り h (m)の傾きと一致する直線 F (m)と、周波数帯域 Nにお 、て、仮の
ZF C ZF
CFR推定値 h (1)を通り h (m)の傾きと一致する直線 G (m)とを生成する。仮想チ
ZF ZF
ャネル追加部 272は、この直線 F (m)と G (m)に所定のウェイトを掛けることにより、仮 想 CFR推定値 h を生成する。このときの仮想 CFR推定値 h の生成式を以下の
VCFR VCFR
式(10)に示す。式(10)の Lはパラメータ定数であり、通信に利用するサブキャリア数 等により調整することが可能である。このパラメータ定数 Lは、予めメモリ等に記憶す るようにしてちょい。
[0078] [数 10]
• · ·式(1 0 )
Figure imgf000017_0001
[0079] なお、上述の直線 F (m)及び G (m)につ 、ては、 h (m)の傾きと一致するものとし
ZF
ているが、この場合にょい効果が得られるというものであり、当然、一致しない独自の 直線であってもよい。
[0080] 次に、上述の直線 F (m)及び G (m)につ 、て、 h (m)の傾きと一致させる生成手
ZF
法の例について説明する。以下の生成手法によれば、当該直線 F (m)及び G (m)の 傾きを h (m)の傾きと一致させることができる。この場合、 仮想 CFR推定値 h の
ZF VCFR
開始点となるサブキャリア N付近及び終点となる周波数帯域 N (サブキャリア 1のコピ
C
一)付近の所定の数 (サンプル数 N )の値を用いて直線 F (m)及び G (m)を求める。
est
[0081] 図 8は、サンプル数 N を用いた仮想 CFR推定値の波形生成の例を示す図である est
。その時の算出式を下記式(11)に示す。サンプル数 N はパラメータ定数であり、サ est
ブキャリア数、通信環境等により調整するようにしてもよい。このサンプル数 N は、予 est めメモリ等に記憶するようにしてもよ 、。
[0082] [数 11] F(m) = (m - Nc + l)a + b
G(m)= (m - N)c + d
1
a =
式 (1 1 )
Figure imgf000018_0001
1
= ^—∑(^ + 1)-^ ))
Nest i ん… 2
[0083] 上述のように、サンプル数を用いて仮想 CFR推定値の波形を生成する場合等には 、 ノ ィロット信号を N個のサブキャリアのうち周波数の小さい帯域のサブキャリア及び
C
周波数の大きい帯域のサブキャリア周辺に密度高く配置し、それ以外のサブキャリア にはそれより密度低く配置するようにしてもよい(図 9参照)。
[0084] このようにすることで、仮想 CFR推定値の波形は滑らかに生成することができ、更に 、 ノ ィロット信号の挿入頻度を下げることにより、その分送信すべきデータシンボルを 増やすことができるため、周波数利用効率を上げることができる。
[0085] 〔動作例〕
次に、本発明の実施形態における通信装置の動作例について図 10を用いて以下 に説明する。図 10は、本実施形態におけるチャネル推定処理フローを示す図である
[0086] アンテナ素子により受信された無線送信周波数信号は、ベースバンド信号に変換 され (ダウンコンバージョン部 21)、デジタル信号に変換され (AZD変換部 22)、 Nサ ンプルのパラレル信号に変換される(SZP変換部 23)。このとき、ガードインターバル も除去される。当該パラレル信号は、 DFT処理が施され、各サブキャリア成分に対応 する N個の信号が出力される(DFT部 24)。このとき、出力された N個の信号のうち、 1〜Nの信号はノ ィロット信号に相当し、 N + 1〜N個の信号は送信装置により設
C C
定されたゼロ信号に相当する。
[0087] チャネル推定部 27は、 DFT部 24から出力された N個の信号を受けると(S701)、 受信された信号を ZF部 271に渡す。 [0088] ZF部 271は、入力された信号力もゼロフォーシングにより仮の CFR推定値 h
ZF
を得る(S702)。このとき、得られた仮の CFR推定値 h (m)のうち、区間 [N + :
ZF C
N]の値はデータが存在しな 、状態(ゼロ)となって ヽる。得られた仮の CFR推定値 h
Z
(m)は、仮想チャネル追加部 272に渡される。
F
[0089] 仮想チャネル追加部 272は、本来データが存在していない区間 [N + 1〜N]に、
C
区間全体 [1〜N]の波形が滑らかに連続となるように、仮想的な CFR推定値 h を
VCFR
生成する(S703)。仮想チャネル追加部 272は、仮想的な CFR推定値 h をサブ
VCFR
キャリア区間 [1〜N ]についての仮の CFR推定値 h に追加することにより、 N成分
C ZF
ベクトルを生成する(S704)。この N成分ベクトルは、 IDFT部 273に渡される。
[0090] IDFT部 273は、生成された N成分ベクトルに対して IDFT処理を施す(S705)。こ れにより、 IDFT部 273は、 Nサイズの時間領域における CIRを得る。 IDFT部 273に より求められた CIRは、時間領域における広がりを抑えたものになっている。この CIR は、重み付け部 274に渡される。
[0091] 重み付け部 274は、 IDFT部 273により求められた CIRに対して、所定の重み付け を行う(S706)。所定の重み付けは、例えば、所定の閾値よりも低い領域の信号成分 をゼロ置換するというものでもよい。重み付けされた CIRは、 DFT部 275に渡される。
[0092] DFT部 275は、重み付けされた CIRに対して DFT処理を行い、 CFR推定値を得る
(S707)。 DFT部 275は、得られた CFR推定値のうち 1〜N個までの値を CFR推定 c
値 yとして同期検波部 26に渡す (S708)。
[0093] 同期検波部 26は、入力されたシリアル信号列をチャネル推定部 27から渡されるチ ャネル推定値を用いて同期検波を行う。
[0094] 〈実施形態における作用 Z効果〉
本実施形態における通信装置 (受信装置)では、精度の高!ヽチャネル推定を実施 するうえで、区間 [1〜N]の波形が滑らかに連続となるような仮想 CFR推定値 h が
VCFR
生成される。この仮想 CFR推定値 h は、本来データが存在しな!ヽ周波数帯域、す
VCFR
なわち、通信によって使用されない周波数帯域区間 [N〜N]に対応するものとして
C
生成される。
[0095] この仮想 CFR推定値 h は、周波数軸上にぉ ヽて当該仮想 CFR推定値が形成 する波形を考えることにより生成される。この仮想 CFR推定値波形は、サブキャリア N にお 、て、仮の CFR推定値 h (N )を通り h (m)の傾きと一致する直線 F (m)と、
C ZF C ZF
周波数帯域 Nにおいて、仮の CFR推定値 h (1)を通り h (m)の傾きと一致する直
ZF ZF
線 G (m)とに基づき、この直線 F (m)と G (m)に所定のウェイトを掛けることにより生成 される。
[0096] また、この直線 F (m)及び G (m)につ ヽては、仮想 CFR推定値 h の開始点若し
VCFR
くは終点とされるサブキャリア力 所定のサンプル数 Nestの仮の CFR推定値 h に基
ZF
づき、それらの傾きが決定される。
[0097] このように、本実施形態によれば、本来データが存在しな!、周波数帯域、すなわち 、通信によって使用されない周波数帯域についての仮想の CFR推定値が生成され 、それを含めた CFR推定値に対して IDFT処理が施されるため、 IDFT処理後に得ら れる CIRの時間領域での広がりを抑えることができる。この効果について図 12に示す 。図 12は、本実施形態のチャネル推定における IDFT処理後の CIRの分布を示す 図である。図 12に示すように、高い電力を示す時間軸上のサンプル数力 点線で示 す従来方法に比べ実線で示す本実施形態の手法のほうが少なくなつている。
[0098] 従って、その後の処理において CIRに対する重み付け等の処理によって影響を受 ける信号成分を少なくすることができ、再度周波数領域の情報に戻された場合に精 度の高 、チャネル推定値を生成することができる。
[0099] 〔第一の変形例〕
上述の本実施形態における受信装置では、仮想チャネル追加部 272により生成さ れた上記式(5)に示す N成分ベクトルに対して IDFT部 273が IDFT処理を施すこと としている力 仮想チャネル追加部 272が当該 N成分ベクトルに対して更に窓関数を 乗算するようにしてもょ ヽ (式( 12)参照)。この場合のチャネル推定部の構成を図 11 に示す。図 11は、当該変形例におけるチャネル推定部の構成を示す図である。この 場合には、窓関数乗算部 276が下記式(12)から(14)に関する処理を行う。
[0100] [数 12]
'式 (1 2 ) [0101] ここでは、特に窓関数を限定するものではないが、例えば、ハユング (Hanning)窓 関数を用いる場合には、下記式(13)が用いられる。式(13)の Qはパラメータ定数で あり、予めメモリ等に記憶されるようにしてもよい。
[0102] [数 13] for \m\≤ O 式 (1 3 )
Figure imgf000021_0001
[0103] また、中心を N
C Z2とした窓関数を用いるようにしてもよい。この場合には、 N + (N
C
-N )Z2≤m<Nにおいて、 m= l付近と連続に接続するような仮想 CFR推定値を
C
追加しているため、連続を失わないように下記式(14)に示す窓関数を乗算する。
[0104] [数 14]
■Ne l l) (N - Nc)
1 + cos for \≤m < Nc +
式 (1 4 )
Figure imgf000021_0002
[0105] この場合、 DFT部 275は、得られた CFR推定値のうち 1〜Ν個までの値から更に c
当該窓関数をキャンセルし、得られた値を CFR推定値 yとして出力する (式(15)参照
) o
[0106] [数 15]
Figure imgf000021_0003
m二 Y,2, ' '、N 式 (1 5 )
[0107] また、上述の変形例では、仮想チャネル追加部 272が当該 Ν成分ベクトルに対して 更に窓関数を乗算するようにしている力 その他、 ZF部 271からの仮の CFR推定値 h に対して上記窓関数を乗算し、その結果を元に仮想 CFR推定値を生成するよう
ZF
にしてもよい。
[0108] 〔第二の変形例〕
上述の実施形態では、図 2に示すような全てのサブキャリアにパイロット信号が配置 される場合の例を示していた。以下、ノ ィロット信号が全てのサブキャリアに配置され ていない場合 (以下、第二変形例と表記する)における受信装置について図 13及び 14を用いて説明する。図 13は、第二変形例における OFDMフレーム構成を示す図 である。図 14は、第二変形例におけるチャネル推定部の構成を示す図である。
[0109] 第二の変形例では、パイロット信号は、図 13に示すように N 個のサブキャリアに 1 rep
つしか割り当てられていない。すなわち、パイロット信号 P(l)、 P(2)、 P(3)、 ···、 P( k)、 · · ·、 P(N )が各サブキャリアに割り当てられている。ここで、 Nは、パイロット信
1 1
号が割り当てられて!/、る数である。
[0110] 第二の変形例におけるチャネル推定部 27には、上述の実施形態に加えて更に、 補間処理部 277が設けられる。以下、図 14を用いて、第二変形例におけるチャネル 推定部 27の動作について説明する。
[0111] ZF部 271に入力される信号を X とし、当該サブキャリアにおける既知のパイロット kNrep
信号を P とすると、 ZF部 271により取得される仮の CFR推定値 h (k)は、下記式 kNrep ZF
(16)により示される。
[0112] [数 16]
( : = 1,2, .·.., ) '式 (16) 仮想チャネル追加部 272は、上記仮の CFR推定値 h (k)を受けると、 M = 2m>N
ZF 1 となる Mを用い、 M-Nの値を持つ仮想的な CFR推定値 h を生成する。仮想チ
1 VCFR
ャネル追加部 272は、この生成された仮想的な CFR推定値 h を上記仮の CFR推
VCFR
定値 h (k)に追加することにより、 M成分ベクトル(下記式(17)参照)を生成する。
ZF
[0114] [数 17] ξΜ = [hZF ' hVCFR J '……式 (17) hZF =(hZF(l),hZF(2), …-. ,hZF(N )
cFR = (KcFR Nl … ACF M))
[0115] なお、この仮想 CFR推定値 h の生成手法については、上述の実施形態と同様
VCFR である。
[0116] その後、 IDFT部 273は、生成された M成分ベクトルに対して IDFT処理を施す。こ れ〖こより、 IDFT部 273は、 Mサイズの時間領域における CIRを得る。ここでの IDFT 演算を下記式(18)に示す。 η は CIRを示し、 F +は Fの複素共役転置行列を示し
M M
、 Fは Mサイズでの DFT演算を示す行列である。
[0117] [数 18]
" M ^ Γ M ί Μ · · ·式 (1 8 )
[0118] 重み付け部 274は、 IDFT部 273により求められた CIRに対して、重み付けを行う。
当該重み付けは、雑音成分をキャンセルするような所定のウェイトを掛け合わせるよう にしてもよいし、所定の閾値を用いたゼロ置換等であってもよい。ここで、重み付け係 数を Wで示し、重み付け部 274で得られる信号を gで示すと、下記式(19)のよう〖こ
M M
示される。
[0119] [数 19]
8M
Figure imgf000023_0001
· · ·式 (1 9 )
[0120] 補間処理部 277は、重み付け部 274で得られる信号を g における M成分の並びに 対して適当な位置にゼロ(0)を挿入ことにより、当該信号 gを N成分の信号 gにする
N
(式(20)参照)。本発明は、この補間処理部 277の処理におけるゼロを挿入する位 置を限定するものではないが、式(20)に示すように信号 gの成分の中央付近に挿 入することにより、精度の高い CFR推定値を得ることができる。
[0121] [数 20]
O N ~ \ύ M ,1 ' " ' ' S M ,Μ /2 ^^ ' " 8 M ,Μ 12+1 ^ ' " ' §M M ) · · '式(2 0 )
[0122] DFT部 275は、補間処理部 277により補間されたサイズ Nの時間軸信号 gに対し
N
て DFT処理を行い、 CFR推定値を得る。 DFT部 275は、得られた CFR推定値のう ち 1〜N個までの値を CFR推定値 yとして出力する。 [0123] これにより、第二変形例における受信装置では、全サブキャリアにパイロット信号を 配置しな!ヽフレーム構成にぉ 、ても、全サブキャリアのチャネル推定値を得ることが できる。なお、上述の重み付け部 274により処理される重み係数 Wを 1とし、重み付 けを行わない構成とした場合においても、従来の補間処理に比べ、正確な補間処理 を行う事が出来る。
[0124] 〔第三の変形例〕
上述の実施形態では、チャネル推定部 27は図 4に示されるような構成を有し、仮想 チャネル追加部 272から出力される N成分ベクトル (CFR推定値 h 、仮の CFR推
VCFR
定値 h )に対し、 IDFT処理 (IDFT部 273)、重み付け処理 (重み付け部 274)、 DF
ZF
T処理 (DFT部 275)が施され、その結果得られた CRF推定値 yを同期検波部 26に 出力していた。
[0125] しかしながら、このような IDFT処理、重み付け処理、及び DFT処理は、数学的に は行列演算として表す事が可能である。よって、この行列演算で用いられる行列を重 み行列として定義し、この重み行列を乗算する機能部を上述の実施形態における ID FT部 273、重み付け部 274及び DFT部 275等の代わりに設けるようにしてもよい。こ の場合の重み行列 Uは、式(21)のように示すことができる。ここで、 F、 W、 F+はそ れぞれ上述の実施形態で示すように F+は Fの複素共役転置行列を示し、 Fは DFT演 算を示す行列であり、 Wは重み付け演算を示す行列である。
[0126] [数 21]
U = FWF+ . . ·式 (2 1 )
[0127] 第三変形例におけるチャネル推定部の機能構成を図 15に示す。図 15は、第三変 形例におけるチャネル推定部の機能構成を示す図である。第三変形例におけるチヤ ネル推定部 27は、 ZF部 271、仮想チャネル追加部 272及び重み行列乗算部 279 等から構成される。
[0128] 重み行列乗算部 279は、仮想チャネル追加部 272から受ける N成分ベクトルに対 し、 IDFT処理、重み付け処理、 DFT処理の代わりに定義される重み行列を乗算し、 CFR推定値 yを出力する。ここで、重み行列乗算部 279における計算処理は、例え ば当該重み行列としてトーブリッツ型の行列を用いる場合には FIR FILTER構成な どの畳み込み積分処理又は移動平均処理などで構成するようにしてもょ 、。
[0129] 重み行列乗算部 279で用いられる重み行列 Uは、上述の式(21)に示す行列 Uで はなぐ下記式(22)に示すような行列としてもよい。式(22)に示す重み行列 Uは、 N 行 N列の行列であり、その各成分が U、 として示されている。
n m
[0130] [数 22]
'ひ ひ, = 1 for n e [2, Nc -l]
H 二 U„'„+ 二 for n = \
< ひ =ひ„,„ = 2ひ = 1 for n = Nc . . .式( 2 2 )
U„m - 0 for n,m = other
[0131] 上記式(22)に示す重み行列は、当該重み行列を IDFT処理、重み付け処理、 DF T処理を示す行列等で分解できないような構成としている。従って、この場合の重み 行列 Uは、上記式(21)のように表すことはできな!、。
[0132] しかしながら、この重み行列 Uは、サブキャリア n= 2〜N—1に対応する演算は畳 c
み込み積分を表現しているため、出力される値については上述の実施形態と同様の 効果が得られる。
[0133] このような重み行列 Uを用いた第三変形例は、本発明が上述の実施形態のように チャネル推定部 27における処理において、仮想チャネル追加部 272から出力される N成分ベクトルに対して施される処理を限定するものではな ヽことを示して ヽる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のサブキャリア力もなるマルチキャリア信号を受信する通信装置にお 、て、 受信された前記複数のサブキャリアのいずれか複数に配置された各パイロット信号 から、それぞれのパイロット信号に関する既知情報に基づいて、仮のチャネル推定値 をそれぞれ生成する第 1推定手段と、
前記複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外の周波数帯域に関する仮想的 なチャネル推定値系列を生成し、生成された仮想チャネル推定値系列と前記複数の 仮のチャネル推定値とを併せて所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値系 列を生成する第 2推定手段と、
前記第 2推定手段により生成されたチャネル推定値系列を用いて、前記複数のサ ブキャリアのいずれか複数に関するチャネル推定値を生成する生成手段と、 を備える通信装置。
[2] 前記第 2推定手段により生成されたチャネル推定値系列を周波数時間変換するこ とにより時間領域のチャネルインパルス応答情報に変換する変換手段と、
前記チャネルインパルス応答情報に対して所定の重み付け処理及び又は所定の 補正処理を行う処理手段と、
を更に備え、
前記生成手段は、
前記処理手段により処理されたチャネルインパルス応答情報に時間周波数変換 を施すことにより、前記複数のサブキャリアのいずれ力複数に関するチャネル推定値 を生成する、
請求項 1に記載の通信装置。
[3] 前記第 2推定手段は、前記所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値系列 力 該チャネル推定値系列のうち最小と最大のそれぞれの周波数帯域に関するチヤ ネル推定値が略一致し、周波数軸上にぉ 、て全体として滑らかで連続する波形を形 成するように、前記仮想チャネル推定値系列を生成する、
請求項 1又は 2に記載の通信装置。
[4] 前記第 2推定手段は、周波数軸上にお 、て、前記複数の仮のチャネル推定値のう ち対応するサブキャリアの周波数帯域が最大、最小のそれぞれの仮のチャネル推定 値をそれぞれ開始点とし、前記複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外の周波 数帯域方向にそれぞれ伸びる 2本の接線を生成し、該生成された 2本の接線に関し 窓関数を乗算することにより生成された波形上に仮想チャネル推定値が並ぶよう〖こ 前記仮想チャネル推定値系列を生成する、
請求項 3に記載の通信装置。
[5] 前記第 2推定手段は、前記各開始点から周波数軸におけるそれぞれ所定の周波 数帯域幅内の仮のチャネル推定値に基づ 、て、前記接線の傾きをそれぞれ求める、 請求項 4に記載の通信装置。
[6] 前記パイロット信号は、前記複数のサブキャリアが有する周波数帯域のうち、中間 の周波数帯域を有するサブキャリアよりも、最小及び最大となる周波数帯域付近の周 波数帯域を有するサブキャリアに多くの割合で配置される、
請求項 1から 5のいずれ力 1つに記載の通信装置。
[7] 前記パイロット信号は、前記複数のサブキャリアが有する周波数帯域のうち、中間 の周波数帯域を有するサブキャリアよりも、最小及び最大となる周波数帯域力 前記 所定の周波数帯域幅内の周波数帯域を有するサブキャリアに多くの割合で配置され る、
請求項 5に記載の通信装置。
[8] 前記処理手段は、
前記所定の重み付け処理を、前記チャネルインパルス応答情報に対応する電力 が所定の閾値より小さいサンプルを雑音成分と見なして除去するゼロ置換処理とし、 前記所定の補正処理を、前記チャネルインパルス応答情報の時間軸上の所定の 範囲にゼロを追加する処理とする、
請求項 2から 7のいずれ力 1つに記載の通信装置。
[9] 前記複数の仮のチャネル推定値に対して窓関数を乗算する乗算手段を更に備え、 前記第 2推定手段は、生成された仮想チャネル推定値系列と前記乗算手段の乗算 結果とを併せて所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値系列を生成する、 請求項 2から 8のいずれ力 1つに記載の通信装置。
[10] 前記変換手段は、前記第 2推定手段により生成されたチャネル推定値系列に対し て窓関数を乗算し、その乗算結果を周波数時間変換により時間領域のチャネルイン パルス応答情報に変換する、
請求項 2から 8のいずれ力 1つに記載の通信装置。
[11] 複数のサブキャリア力 なるマルチキャリア信号を受信する通信装置におけるチヤ ネル推定方法であって、
受信された前記複数のサブキャリアのいずれか複数に配置された各パイロット信号 から、それぞれのパイロット信号に関する既知情報に基づいて、仮のチャネル推定値 をそれぞれ生成する第 1推定ステップと、
前記複数のサブキャリアが有する周波数帯域以外の周波数帯域に関する仮想的 なチャネル推定値系列を生成し、生成された仮想チャネル推定値系列と前記複数の 仮のチャネル推定値とを併せて所定の周波数帯域幅に対応するチャネル推定値系 列を生成する第 2推定ステップと、
前記第 2推定ステップにより生成されたチャネル推定値系列を用いて、前記複数の サブキャリアのいずれか複数に関するチャネル推定値を生成する生成ステップと、 を備えるチャネル推定方法。
[12] 前記第 2推定ステップにより生成されたチャネル推定値系列を周波数時間変換す ることにより時間領域のチャネルインパルス応答情報に変換する変換ステップと、 前記チャネルインパルス応答情報に対して所定の重み付け処理及び又は所定の 補正処理を行う処理ステップと、
を更に備え、
前記生成ステップは、
前記処理ステップにより処理されたチャネルインパルス応答情報に時間周波数変 換を施すことにより、前記複数のサブキャリアのいずれ力複数に関するチャネル推定 値を生成する、
請求項 11に記載のチャネル推定方法。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199612A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Ntt Docomo Inc チャネル推定方法
WO2009017083A1 (ja) * 2007-07-31 2009-02-05 Nec Corporation チャネル推定に関する方法
WO2009025376A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Nec Corporation Method and apparatus for channel estimation in ofdm
JP2009194654A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ウェイト演算装置、及び、ウェイト演算方法
JP2009194653A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ウェイト演算装置、及び、ウェイト演算方法
WO2009142962A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Qualcomm Incorporated Methods and systems for effective channel estimation in ofdm systems
US8817901B2 (en) 2010-02-01 2014-08-26 Nec Corporation Channel estimate interpolation circuit and method
JP2014176014A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Panasonic Corp 位相誤差推定方法及び装置
US9231811B2 (en) 2012-07-27 2016-01-05 Nec Corporation Receiver device, transmit/receive terminal, propagation delay time measurement method and computer program
US9712316B2 (en) 2013-02-27 2017-07-18 Panasonic Corporation Reception apparatus, phase error estimation method, and phase error correction method
JP2018511246A (ja) * 2015-03-20 2018-04-19 ゼットティーイー コーポレイション チャネル推定方法及び装置、記憶媒体

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8611340B2 (en) * 2009-02-01 2013-12-17 Qualcomm, Incorporated Smooth edge distortion in broadband channel interpolation via virtual pilot extrapolation
KR20120049434A (ko) * 2010-11-08 2012-05-17 삼성전자주식회사 채널 추정 방법 및 장치
JP5612626B2 (ja) * 2012-03-26 2014-10-22 アンリツ株式会社 エンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法
US8971465B2 (en) 2012-03-30 2015-03-03 Qualcomm Incorporated Receiver-side estimation of and compensation for signal impairments
US9143365B2 (en) 2013-01-30 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Channel estimation using averaging and interpolation
CN112039806B (zh) * 2020-07-31 2022-08-16 中国电子科技集团公司第七研究所 一种新型窄带物联网上行共享信道的信道估计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004159084A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Kddi Corp 伝搬路推定を行うofdm受信装置
JP2004208254A (ja) 2002-11-08 2004-07-22 Fujitsu Ltd Ofdm伝送方式における受信装置
JP2004266814A (ja) * 2003-02-10 2004-09-24 Mitsubishi Electric Corp 通信装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3533354B2 (ja) * 2000-02-23 2004-05-31 日本電信電話株式会社 Ofdmパケット通信用復調装置
JP3791473B2 (ja) * 2002-08-07 2006-06-28 Kddi株式会社 伝搬路推定を行うofdm受信装置
US8391413B2 (en) * 2003-12-19 2013-03-05 Qualcomm Incorporated Channel estimation for an OFDM communication system with inactive subbands
US7551545B2 (en) * 2004-02-09 2009-06-23 Qualcomm Incorporated Subband-based demodulation for an OFDM-based communication system
US7408976B1 (en) * 2004-05-19 2008-08-05 Marvell International Ltd. MIMO-OFDM receiver processing with frequency and channel estimation
US7457231B2 (en) * 2004-05-04 2008-11-25 Qualcomm Incorporated Staggered pilot transmission for channel estimation and time tracking
JPWO2005109711A1 (ja) * 2004-05-07 2008-03-21 松下電器産業株式会社 Ofdm受信装置及びofdm受信方法
US20090213950A1 (en) * 2005-03-17 2009-08-27 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004159084A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Kddi Corp 伝搬路推定を行うofdm受信装置
JP2004208254A (ja) 2002-11-08 2004-07-22 Fujitsu Ltd Ofdm伝送方式における受信装置
JP2004266814A (ja) * 2003-02-10 2004-09-24 Mitsubishi Electric Corp 通信装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAN-JAAP VAN DE BEEK; O.EDFORS; M.SANDELL: "On Channel Estimation in OFDM Systems", VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, vol. 2, 25 July 1995 (1995-07-25), pages 815 - 819
See also references of EP1968224A4 *
SHIN; ABETA; SAWAHASHI: "Singaku Gihou RCS2000-186", January 2001, THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS, article "Case of Utilizing Repetitive Channel Estimations"

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199612A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Ntt Docomo Inc チャネル推定方法
WO2009017083A1 (ja) * 2007-07-31 2009-02-05 Nec Corporation チャネル推定に関する方法
US8457225B2 (en) 2007-07-31 2013-06-04 Nec Corporation Methods relating to channel estimation
US8406355B2 (en) 2007-08-17 2013-03-26 Nec Corporation Method and apparatus for channel estimation in OFDM
WO2009025376A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Nec Corporation Method and apparatus for channel estimation in ofdm
CN101785225B (zh) * 2007-08-17 2013-08-07 日本电气株式会社 Ofdm中的信道估计的方法和设备
JP2009194653A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ウェイト演算装置、及び、ウェイト演算方法
JP2009194654A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ウェイト演算装置、及び、ウェイト演算方法
WO2009142962A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Qualcomm Incorporated Methods and systems for effective channel estimation in ofdm systems
US8731109B2 (en) 2008-05-19 2014-05-20 Qualcomm Incorporated Methods and systems for effective channel estimation in OFDM systems
US8817901B2 (en) 2010-02-01 2014-08-26 Nec Corporation Channel estimate interpolation circuit and method
US9231811B2 (en) 2012-07-27 2016-01-05 Nec Corporation Receiver device, transmit/receive terminal, propagation delay time measurement method and computer program
JP5896026B2 (ja) * 2012-07-27 2016-03-30 日本電気株式会社 受信装置、送受信端末、伝搬遅延時間測定方法およびコンピュータプログラム
US9712316B2 (en) 2013-02-27 2017-07-18 Panasonic Corporation Reception apparatus, phase error estimation method, and phase error correction method
JP2014176014A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Panasonic Corp 位相誤差推定方法及び装置
JP2018511246A (ja) * 2015-03-20 2018-04-19 ゼットティーイー コーポレイション チャネル推定方法及び装置、記憶媒体

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Qaroush Contributions on Fading Channel Estimation for 5G Mobile Systems

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