JP3901043B2

JP3901043B2 - Radio receiving apparatus and radio receiving method for performing equalization process according to communication path

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Publication number: JP3901043B2
Application number: JP2002203975A
Authority: JP
Inventors: 実岡田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2022-07-12
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信路の特性に応じた等化処理を行う無線受信装置および無線受信方法に関するもので、スペクトラム拡散通信等の広帯域通信に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）に代表されるスペクトラム拡散通信に代表されるような、信号の周波数スペクトルを広帯域に拡散するための変調を行う無線通信方式が広く利用されている。
【０００３】
このような、広帯域に拡散した信号を無線伝送する場合、多重通信路（マルチパス）を経て届いた信号が互いに干渉するという、マルチパスフェージングによる信号の劣化を抑える必要がある。なぜなら、広帯域の信号は狭帯域の信号よりも占有する周波数帯域域幅が広いため、マルチパスフェージングにより生じる周波数選択性（各周波数の振幅、位相変動が一様でない状態）の影響を受けやすいからである。
【０００４】
したがって、信号の周波数スペクトルを広帯域に拡散するための変調を行う無線通信、すなわち広帯域通信において高品質の通信を実現するには、周波数選択性の原因となる通信路の特性を推定し、これに基づいて、適応フィルタによって受信信号から通信路の特性を除去する、すなわち等化処理を施すことが要求される。
【０００５】
通常、適応フィルタによる等化処理を行うには、既知の信号と、この既知の信号が通信路を経ることで変化した信号との比較を行い、この比較結果に基づいて受信信号の等化処理を行う。この既知信号としては、無線信号の同期を確立するために無線信号に付加されるプリアンブル信号を用いることがほとんどである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プリアンブル信号を既知信号として等化処理を行う適応フィルタでは、プリアンブル信号以外の信号に対しても、このプリアンブル信号に最適化された等化処理が行われる。この場合、通信路の特性が短時間に変動するような場合には、プリアンブル信号に最適化された等化処理が、それ以外の信号にとっては適した等化処理でなくなってしまい、通信の品質が劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて、無線通信において既知信号を用いることなく通信路の特性に応じた等化処理を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、請求項１に記載の発明は、信号を変調して無線信号として送信する送信装置が送信する変調信号を受信する無線受信装置であって、この受信した信号から変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除いた信号を出力する第１のフィルタと、第１のフィルタの出力する信号のＡＲモデルをＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定する通信路推定手段と、通信路推定手段が推定するＡＲモデルの係数に基づいて、受信した変調信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力する第２のフィルタと、を備え、第１のフィルタは、あらかじめ変調信号を通信路を介さないで受信した場合の信号からＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定されるＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタであり、第２のフィルタは、通信路推定手段が推定するＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタであることを特徴とする無線受信装置である。
【０００９】
これによって、第１のフィルタが、受信装置が受信した変調信号からこの変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除いた信号を出力し、また通信路推定手段が第１のフィルタの出力する信号のＡＲモデルを推定する。このＡＲモデルは変調信号の周波数特性の特徴が除去された信号に関するものであるから、通信路の特性についてのＡＲモデルである。また、第２のフィルタが、通信路推定手段が推定するＡＲモデルの係数に基づいて、受信装置が受信した変調信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力するので、無線通信において、送信装置が送信し、通信路を介して受信された信号から通信路の特性を取り除くことができるので、既知信号を用いることなく通信路の特性に応じた通信路周波数特性の除去、すなわち等化処理を行うことができる。
また、このように非再帰形フィルタを使用することによって、通信路推定手段が推定したＡＲモデルの係数をこのフィルタの係数としてそのまま使用することができるようになる。
【００１０】
なお、変調信号が有する周波数特性の特徴とは、変調信号が有する周波数領域の振幅および位相の不均一性のことである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線受信装置において、第１のフィルタの出力する信号を受信して蓄えるバッファを備え、通信路推定手段は、バッファの蓄える信号のＡＲモデルを推定することにより、第１のフィルタの出力する信号のＡＲモデルを推定することを特徴とする。
【００１２】
これによって、第１のフィルタが、受信装置が受信する変調信号からこの変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除いた信号を出力し、またバッファが第１のフィルタの出力する信号を受信して蓄え、通信路推定手段がこのバッファの蓄える信号のＡＲモデルを推定する。このＡＲモデルは変調信号の周波数特性の特徴が除去された信号に関するものであるから、通信路の特性についてのＡＲモデルである。また、第２のフィルタが、通信路推定手段が推定するＡＲモデルの係数に基づいて、受信装置が受信した変調信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力するので、無線通信において、送信装置が送信し、通信路を介して受信された信号から通信路の特性を取り除くことができるので、既知信号を用いることなく通信路の特性に応じた等化処理を行うことができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無線受信装置において、推定されるＡＲモデルの次数は、ＡＩＣ基準で決定される最適次数よりも小さいことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の無線受信装置において、推定されるＡＲモデルの次数は、ＦＰＥ基準で決定される最適次数よりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無線受信装置において、推定されるＡＲモデルの係数を設定する係数設定手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
これによって、第１のフィルタは係数を変更することにより、異なる性質を有する変調信号の周波数特性の特徴を取り除くことができるようになる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の無線受信装置において、係数設定手段は、ＡＲモデルの係数を複数種類保存するようになっており、また、当該無線受信装置の無線受信に用いる復調方式が切り替わることの通知を受信することに基づいて、保存している複数のＡＲモデルの係数のうち１つを選び、これを推定されるＡＲモデルの係数として設定することを特徴とする。
【００２１】
これによって、第１のフィルタは変調方式の変更に基づいてすみやかに係数を変更することにより、変調信号の周波数特性の特徴を取り除くことができるようになる。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の無線受信装置において、通信路推定手段が推定する通信路の特性のＡＲモデルの係数を保存するための係数メモリを備え、第２のフィルタは、当該無線受信装置の受信が途絶えた後に受信が再開されるときには、係数メモリが保存しているＡＲモデルの係数に基づいて、受信した信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の無線受信装置において、当該無線通信装置の受信する変調信号を遅延させて第２のフィルタに出力する遅延手段を備え、遅延手段は、通信路推定手段がＡＲモデルを推定する対象の信号が、推定されたＡＲモデルに基づいて第２のフィルタが通信路の特性を取り除く対象の信号と同期するように、変調信号を遅延させることを特徴とする。
【００２４】
このようにすることで、遅延手段によって第２のフィルタが受信する信号が、第２のフィルタが受信した信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力するするときに基づくＡＲモデルの係数を通信路推定手段によって推定された第１のフィルタの出力する信号と同期するので、等化処理の精度が向上する。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、信号を変調して送信する送信装置が送信する変調信号を、通信路を介して受信し、この受信した信号から前記変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除く第１のステップと、この周波数特性の特徴が取り除かれた信号のＡＲモデルをＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定する第２のステップと、送信装置が送信する変調信号を、通信路を介して受信し、第２のステップにおいて推定されるＡＲモデルの係数を用いて、受信した信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力する第３のステップと、を備え、第１のステップは、あらかじめ変調信号を通信路を介さないで受信した場合の信号からＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定されるＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタを施すステップであり、第３のステップは、第２のステップにおいて推定されるＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタを施すステップであることを特徴とする無線受信方法である。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明は、信号を変調して送信する送信装置が送信する変調信号を、通信路を介して受信し、この受信した信号から変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除く第１のステップと、変調信号が有する周波数特性の特徴が取り除かれた信号を蓄える第２のステップと、蓄えた信号のＡＲモデルをＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定する第３のステップと、送信装置が送信する変調信号を、通信路を介して受信し、第３のステップにおいて推定されるＡＲモデルの係数を用いて、受信した信号から前記通信路の特性を取り除いた信号を出力する第４のステップと、からなり、第１のステップは、あらかじめ変調信号を通信路を介さないで受信した場合の信号からＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法により推定されるＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタを施すステップであり、第４のステップは、第３のステップにおいて推定されるＡＲモデルの係数をフィルタ係数とする非再帰形フィルタを施すステップであることを特徴とする無線受信方法である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線受信装置１０の構成を示すものである。無線受信装置１０は、波形等化フィルタ１、白色化フィルタ２、通信路推定回路３、およびバッファ４を有している。
【００２８】
白色化フィルタ２は、図示しない送信装置がベースバンド信号を変調して送信する変調信号を、図示しないアンテナおよびＡ／Ｄ変換器等を介して、デジタル信号として受信し、この受信した信号から変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除いて出力するものである。なお、変調信号が有する周波数特性の特徴とは、変調信号が有する周波数領域の振幅および位相の不均一性のことである。
【００２９】
この白色化フィルタ２の構成を図２に示す。白色化フィルタ２は、遅延回路２１、乗算器２２、加算器２３、およびフィルタ係数を保持する回路である係数保持回路２４を有する。この白色化フィルタ２は、入力された信号をｎ個の遅延回路２１で順次０回からｎ回遅延し、またｉ回（０≦ｉ≦ｎ）遅延された信号のそれぞれを乗算器２２に出力する。乗算器２２はこの出力に、接続されている係数保持回路２４が保持するフィルタ係数ａ_i（０≦ｉ≦ｎ、ａ₀＝１）を乗じて加算器２３に出力する。そして加算器２３で加算されたそれぞれの乗算器２２の出力がバッファ４に出力される。このような非再帰形の白色化フィルタ２は、システム関数（伝達関数）が１＋ａ₁ｚ^-1＋…ａ_nｚ^-nのフィルタとなることが知られている。すなわち、白色化フィルタ２は、入力された信号に対して１＋ａ₁ｚ^-1＋…ａ_nｚ^-nの特徴を付加する非再帰形フィルタとして機能する。
【００３０】
係数保持回路２４が保持するフィルタ係数ａ_iの値は、送信装置が送信する変調信号の逆特性の周波数特性を白色化フィルタ２が有するように、設計時にあらかじめ決定しておく。具体的には、送信装置からの変調信号を通信路を介さずに受信した場合の、理想的な受信信号の複数（Ｎ個）のサンプルについてのＡＲモデルの逆特性を白色化フィルタ２が有するようにする。
【００３１】
ＡＲモデルとは、自己回帰モデルとも呼ばれる、等時間間隔で計測された時系列データ（ｘ１、ｘ２、…）に対して、現在の値を過去のデータ値の線形和として、以下の式のように表すものである。
【００３２】
【数１】
ｘ_t＝ｂ₁ｘ_t-1＋ｂ₂ｘ_t-2＋…＋ｂ_nｘ_t-n
この線形和の係数がｂ₁、ｂ₂、…、ｂ_nとなるｎ次のＡＲモデルのシステム関数Ｈ_REF（ｚ）は、Ｈ_REF（ｚ）＝１／（１＋ｂ₁ｚ^-1＋…ｂ_nｚ^-n）となることが知られている。したがって、Ｈ_REF（ｚ）＝１／（１＋ｂ₁ｚ^-1＋…ｂ_nｚ^-n）の逆数１＋ｂ₁ｚ^-1＋…ｂ_nｚ^-nが、白色化フィルタ２のシステム関数となるようにフィルタ係数ａ_iを設定することで、白色化フィルタ２はこのＡＲモデルの逆特性を有するようになる。図２に示したような非再帰形フィルタにおいては、ｂ_i＝ａ_iと設定すればよい。
【００３３】
あからじめ行う理想的な受信信号のサンプルのＡＲモデルの推定の手法としては、周知の方法であるＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法を用いる。Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法は、π₀＝ｒ₀、ａ₀ ⁽⁰⁾＝１を初期値とし、以降、
【００３４】
【数２】
ａ_m ^(m)＝−（Σａ_i ^(m-1)ｒ_m-i）／π_m-1（Σはｉ＝０からｍ−１までの足し合わせ）、
【００３５】
【数３】
ａ_i ^(m)＝ａ_i ^(m-1)＋ａ_m ^(m)ａ_m-i ^(m-1) （ｉ＝１，２，…、ｍ−１）、
【００３６】
【数４】
π_m＝（１−［ａ_m ^(m)］²）π_m-1、
をｍ＝１、２，…において逐次計算する事で、次数ｎのＡＲモデルの係数ａ_i ⁿ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を求める算法である。ここでｒ_iは、Ｎ個のサンプルデータｘ_i（ｉ＝０、１、…、Ｎ−１）の平均値をｘ_iから差し引いた値Ｘ_iを用いて、計算式ｒ_i＝（１／Ｎ）ΣＸ_k+iＸ_k （Σはｋ＝０からＮ−１−ｉまでの足し合わせ）、によって求められたもの、すなわちＮ個のサンプルデータの平均値からのずれの相関関数である。
【００３７】
本実施形態においては、この推定における計算の過程で得られた値を元にサンプル値に対して必要十分な（最大）次数を判断し、この次数に達するまで逐次次数を上げて係数を求めていく。この必要十分な次数を求める基準としては、ＡＩＣ基準を参照する。ＡＩＣ基準は、ｌｎ（π_m）＋（２ｍ）／Ｎを最小にするｍを最適な次数とする、赤池の情報量基準とも呼ばれるものである。なお、後述する通信路推定回路３が行うＡＲモデルの推定も、上記した推定と同様に行われる。ただし、白色化フィルタ２の係数を設定するためのＡＲモデルでは、この基準による最適値よりも次数を小さく設定しても、ＡＩＣ基準の半分前後の次数よりも大きければ、ＡＲモデルの推定精度が大きく悪化することはないため、本実施形態ではＡＩＣ基準の半分程度を次数とする。これによって、ＡＲモデルの推定のための計算量を減らすことができる。
【００３８】
バッファ４は、白色化フィルタ２の出力を受信して複数サンプル分蓄えるものである。蓄えるサンプル数は、本実施形態においては１０ｎである（ｎは波形等化フィルタ１の係数の数）。このバッファは、ＦＩＦＯ型のバッファであり、白色化フィルタ２から新たに１サンプルを受信する毎に、蓄えているもののうちから最も古いサンプルを消去するようになっている。
【００３９】
波形等化フィルタ１は、入力を外部からの変調信号とし、出力を外部へ送出する、白色化フィルタ２とほぼ同等の非再帰形フィルタである。図３にこの波形等化フィルタ１の構成を示し、図２と同様の要素については同一の符号を付す。この波形等化フィルタ１が白色化フィルタ２と異なる部分は、係数保持回路２４の保持するフィルタ係数が可変である点である。
【００４０】
通信路推定回路３は、図示しないＲＯＭとＣＰＵを有し、このＣＰＵがＲＯＭからソフトウェアを読み出して実行することで作動するマイクロコンピュータを有する。この通信路推定回路３のＣＰＵは、入力としてバッファ４に蓄えられているデータをまとめて読みとり、また出力として波形等化フィルタ１の係数保持回路２４のそれぞれに信号を送出し、係数保持回路２４が保持する数値を変更させるようになっている。またこの通信路推定回路３は、時間経過を自動的にカウントするタイマ（図示せず）を有しており、これを使用することによって経過時間を計測するようになっている。この通信路推定回路３は、受信装置１０の外部から電力供給を受けることによって作動を開始する。
【００４１】
図４に、この通信路推定回路３が作動を開始して以降のＣＰＵの処理のフローチャートを示し、この図により通信路推定回路３の作動を説明する。まず通信路推定回路３への電力供給がオンとなると、ＣＰＵはタイマの計測時間ｔを０に初期化する（ステップ２０５）。そしてタイマが所定の時間ｔ₁ミリ秒をカウントしたかを判定し（ステップ２１０）、カウントするまで現在の状態を維持する。この時間ｔ₁は、１サンプルを送信するのにかかる時間、すなわちサンプルレート（ミリ秒／サンプル）よりも大きく、バッファ４が蓄えることのできる最大サンプル数にサンプル伝送レート（ミリ秒／サンプル）を乗じたものよりも小さいミリ秒数として設定される。
【００４２】
タイマが時間ｔ₁をカウントすると、ＣＰＵはバッファ４に蓄えられている信号をまとめて読みとり（ステップ２１５）、これらをサンプル値として読みとった信号のＡＲモデルを上述したようにＬｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法によって推定する（ステップ２２０）。バッファ４を使用することによって、複数のサンプルを使用してＡＲモデルを推定することができるので、精度の良い推定を行うことができる。
【００４３】
ＡＲモデルを推定すると、次にこのＡＲモデルの係数を波形等化フィルタ１の係数保持回路２４に保持させるための信号を、波形等化フィルタ１に出力する（ステップ２２５）。すなわち、波形等化フィルタ１において、ｉ回遅延されたデータとａ_iとが乗算器２２によって乗算されるように、各係数保持回路２４の値が設定されるように、係数保持回路２４に信号を出力する。
【００４４】
そして、タイマをｔ＝０に初期化し（ステップ２３０）、再びステップ２１０の時間経過判定に戻る。
【００４５】
このような作動におけるステップ２１０〜２３０のループ処理により、通信路推定回路３はバッファ４の内容を定期的に読みとり、読みとった信号のＡＲモデルを推定し、推定したＡＲモデルの係数のそれぞれを、電圧信号として波形等化フィルタ１に出力する。
【００４６】
上記したような受信装置１０の構成要素の作動により、白色化フィルタ２が、送信装置が送信する変調信号を、通信路を介して受信し、この受信した信号から変調信号が有する周波数特性の特徴を取り除いた信号を出力し、またバッファ４が白色化フィルタ２の出力する信号を受信して蓄え、通信路推定回路３がこのバッファ４の蓄える信号のＡＲモデルを推定し、また波形等化フィルタ１が、上記した変調信号を通信路を介して受信し、この通信路推定回路３が推定するＡＲモデルの係数に基づいて、受信した信号から通信路の特性を取り除いた信号を出力するので、無線通信において、送信装置が送信し、通信路を介して受信された信号から通信路の特性を取り除くことができる。したがって、既知信号を用いることなく通信路の特性に応じた通信路周波数特性の除去、すなわち等化処理を行うことができる。
【００４７】
ここで、白色化フィルタ２のフィルタ係数を設定するために推定するＡＲモデルの次数が、ＡＩＣ基準で求めた最適値の半分程度の次数であっても十分推定精度を保てることを示す。
【００４８】
このために、本発明者は、最適値を次数としてフィルタ係数を決定した白色化フィルタ２と、最適値の半分を次数としてフィルタ係数を決定した白色化フィルタ２を使用した場合に、通信路推定回路３の推定にどの程度の差が出るかの比較を行った。
【００４９】
図５は、発明者の計算機シミュレーションによって設定された、第１の遅延波と第２の遅延波を生み出す１つの多重伝搬路モデルにおいて、上記の２種類の白色化フィルタ２で変調波の特徴の除去を行い、その白色化フィルタ２の出力を用いて通信路推定回路３が導出した遅延波の推定値を示す表である。この表中、推定値１が最適値を次数とする白色化フィルタ２を使用した場合のものであり、推定値２が最適値の半分を次数とする白色化フィルタ２を使用した場合のものである。設定値と推定値１との違いは、第１遅延波の電力、第２遅延波の電力共に２ｄＢ程度である。それに比して、推定値１と推定値２との違いは、第１の遅延波の電力、第２遅延波の電力の両方について０．１ｄＢ程度しかない。
【００５０】
したがって、ＡＲモデルの次数をＡＩＣ基準による最適値の半分程度にしても、それによる精度の悪化は十分小さいとすることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
図６に、本発明の第２実施形態に係る受信装置１０の構成を示し、図１と同様の要素については同一の符号を付す。本実施形態の受信装置１０が第１実施形態の受信装置１０と異なる部分は、本実施形態においては波形等化フィルタ１の前段に遅延回路６が存在することである。
【００５２】
遅延回路６は、シフトレジスタ等から成り、受信した信号を遅延させたのち波形等化フィルタ１に送信するものである。遅延のタイミングはあらかじめ設定されている。このタイミングの設定は、通信路推定回路３が図４のステップ２２５でＡＲモデルを推定するときにバッファ４から読み出して用いた信号（以下推定用信号と記す）と、この推定されたＡＲモデルに基づいて波形等価フィルタ１が通信路の特性を取り除く対象の信号とが同期するように設定する。すなわち、波形等化フィルタ１において、受信する信号が推定用信号の一部になっているように設定する。具体的には、通信路推定回路３の推定の処理にかかる時間をαミリ秒とすると、遅延の時間はｔ₁＋αにすれば上記の同期が実現する。
【００５３】
このようにすることで、第１実施形態に記載の効果に加え、波形等化フィルタ１が等化処理を行う対象のデータと、その等化処理を行うために用いる信号とが同期するので、例えば急激に通信路の環境が変化するような場合においても、精度のよい等化処理を行うことができる。
【００５４】
（第３実施形態）
図７に、本発明の第３実施形態に係る受信装置１０の構成を示し、図１と同様の要素については同一の符号を付す。本実施形態の受信装置１０が第１実施形態の受信装置１０と異なる部分は、本実施形態においては、白色化フィルタ２のフィルタ係数が計数設定回路５によって設定されるようになっていることである。
【００５５】
白色化フィルタ２は、本実施形態においては、第１実施形態において波形等化フィルタ１の説明として示した図３と同様の構成となる。ただし、係数保持回路２４は通信路推定回路３からではなく、計数設定回路５から信号を受信することによりフィルタ係数の変更を行うようになっている。
【００５６】
計数設定回路５は、図示しないＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、およびＣＰＵから成り、このＣＰＵがＲＯＭに保存されているソフトウェアを読み出して実行することによって作動を行う。
【００５７】
ＥＰＲＯＭは、外部から書き換えを行うことが可能な不揮発性のメモリから成る。このＥＰＲＯＭは白色化フィルタ２が用いるためのフィルタ係数を保存するようになっており、外部からこのフィルタ係数の書き換えがあるとＣＰＵに割り込み信号を出力するようになっている。
【００５８】
計数設定回路５のＣＰＵは、入力としてＥＰＲＯＭの内容を読み出し、また出力として白色化フィルタ２の係数保持回路２４に信号を送出するようになっている。また、ＥＰＲＯＭから割り込み信号を受信することによってＲＯＭに保存されたソフトウェアの処理を開始する。
【００５９】
図８に、ＥＰＲＯＭが外部から書き換えられ、それによってＣＰＵが割り込み信号を検知して以降のＣＰＵの処理をフローチャートとして示す。この図により計数設定回路５の作動を説明する。ＥＰＲＯＭから割り込みを受信すると、ＣＰＵはＥＰＲＯＭからフィルタ係数を読み出し（ステップ７１０）、これに基づいて白色化フィルタ２の係数保持回路２４のそれぞれに信号を出力し、これら係数保持回路２４の有する値を当該フィルタ係数に変更させる（ステップ７２０）。そしてＣＰＵは処理を終了する。
【００６０】
このような計数設定回路５の作動によって、第１実施形態の効果に加え、白色化フィルタ２のフィルタ係数が変更可能となる。例えば、１つの受信装置１０を別の通信用途に用いようとするときには、この計数設定回路５によって白色化フィルタ２のフィルタ係数を変更することで、それぞれの通信用途に応じた変調信号を白色化することができるようになる。
【００６１】
（第４実施形態）
図９に、本発明の第４実施形態に係る受信装置１０の構成を示し、図７と同様の要素については同一の符号を付す。本実施形態の受信装置１０が第３実施形態の受信装置１０と構成において異なる部分は、本実施形態においては、受信装置１０が複数の変調方式の信号を受信できるようになっており、計数設定回路５が変調方式制御装置１１から変調方式切り替え信号を受信するようになっていることである。
【００６２】
変調方式制御装置１１は、受信装置１０の外部にあり、受信装置１０を含む図示しない通信装置全体の内部にある。この通信装置は、複数の変調方式による通信が可能なものであり、変調方式制御装置１１は、この通信装置の通信の変調方式が変化することと、その新たな変調方式とを検知し、それによってこの新たな変調方式を計数設定回路５に通知するものである。
【００６３】
計数設定回路５はマイクロコンピュータである。以下、本実施形態における計数設定回路５について、第３実施形態における計数設定回路５との違いを中心に説明する。
【００６４】
計数設定回路５が有するＥＰＲＯＭは、白色化フィルタ２が用いるためのフィルタ係数を複数種類保存している。それぞれのフィルタ係数は、ＯＦＤＭ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の１つの変調方式における変調信号の周波数特性を除去するためのフィルタ係数である。またＥＰＲＯＭは、保存されているフィルタ係数が対応する変調方式の識別子と、当該フィルタ係数を格納している領域の先頭アドレスとの対応からなるリストを保存している。図１０に、このリストの一例を示す。この図中においては、変調方式の識別子は文字列となっている。このリストを参照することで、例えばＯＦＤＭに対応するフィルタ係数は０ｘ２３００番地から格納されていることがわかる。
【００６５】
計数設定回路５のＣＰＵは、入力としてＥＰＲＯＭの内容を読み出し、また出力として白色化フィルタ２の係数保持回路２４に信号を送出するようになっている。また、変調方式制御装置１１から新たな変調方式の通知を受信することによってＲＯＭに保存されたソフトウェアの処理を開始する。
【００６６】
図１１に、通信装置の変調方式が変わり、変調方式制御装置１１から新たな変調方式の通知を受信して以降のＣＰＵの処理をフローチャートとして示す。この図により計数設定回路５の作動を説明する。通知の信号を受信すると、ＣＰＵはＥＰＲＯＭからリストを読み出す（ステップ９１０）。そして、この読み出したリストを参照し、通知を受けた通信方式に対応するアドレスを取得する（ステップ９２０）。そして、ＥＰＲＯＭの当該アドレスからフィルタ係数を読み出し（ステップ９３０）、これに基づいて白色化フィルタ２の係数保持回路２４のそれぞれに信号を出力し、これら係数保持回路２４の有する値を当該フィルタ係数に変更させる（ステップ９４０）。そしてＣＰＵは処理を終了する。
【００６７】
このような計数設定回路５の作動によって、第３実施施形態の効果に加え、変調方式の変更に対応して瞬時に白色化フィルタ２のフィルタ係数が変更可能となる。
【００６８】
（第５実施形態）
図１２に、本発明の第５実施形態に係る受信装置１０の構成を示し、図７と同様の要素については同一の符号を付す。本実施形態の受信装置１０が第３実施形態の受信装置１０と構成において異なる部分は、本実施形態においては、受信装置１０が係数メモリ７を有していることである。
【００６９】
係数メモリ７は不揮発性のメモリであり、通信路推定回路３のＣＰＵからフィルタ係数の書き込み、読み出しが行えるようになっている。
【００７０】
図１３に、本実施形態における通信路推定回路３のＣＰＵの作動を開始して以降の処理をフローチャートで示し、図４と同様の処理には同一のステップ番号を付す。以下、本実施形態におけるこのＣＰＵの処理が、図４に示した通信路推定回路３のＣＰＵの処理と異なる部分を説明する。このＣＰＵは作動を開始すると係数メモリ７からフィルタ係数を読み出し（ステップ２０３）、読み出した係数を波形等化フィルタ１の係数保持回路２４に保持させるための信号を、波形等化フィルタ１に出力する（ステップ２０４）。また、ステップ２２５で、推定したＡＲモデルの係数（すなわちフィルタ係数）を波形等化フィルタ１の係数保持回路２４に保持させるための信号を、波形等化フィルタ１に出力した後、このフィルタ係数を係数メモリ７に書き込む。
【００７１】
このような作動の特徴を有する通信路推定回路３のＣＰＵの作動により、通信路推定回路３はＡＲモデルを推定してフィルタ係数を新たなものにする度に係数メモリ７にそのフィルタ係数を書き込むので、通信路推定回路３が通信が完了する等の理由による電源オフで作動を停止した場合、係数メモリ７には作動停止直前のフィルタ係数が保存されることになる。そして、後に電源オンで作動を開始したとき、係数メモリ７に記録されているフィルタ係数を読み出して、その係数を使用するよう波形等化フィルタ１に信号を出力する。これによって、第３実施形態の効果に加え、通信特性の変化が少ない通信システムにおいて、再び通信路推定回路３のＡＲモデル推定を待つことなく、通信開始時から波形等化フィルタ１のフィルタ係数が最適値に近いものになる。
【００７２】
ただし、係数メモリ７への書き込みはフィルタ係数が更新される度に行われる必要はない。すなわち、フィルタ係数が複数回更新されると、最新のフィルタ係数を係数メモリ７に保存するようになっていてもよい。
【００７３】
なお、本発明の各実施形態において、白色化フィルタ２は第１のフィルタに相当し、波形等化フィルタ１は第２のフィルタに相当する。なお、白色化フィルタ２は非再帰形フィルタであるが、これは再帰形フィルタによって構成されていてもよい。
【００７４】
また、通信路推定回路３は通信路推定手段に、係数設定回路５は係数設定手段に、遅延回路６は遅延手段に相当する。
【００７５】
また、図４に示した通信路推定回路３の作動において、ステップ２２０のＡＲモデルを推定するアルゴリズムとしては、Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎの算法に代えて最大エントロピー法を用いてもよい。また、推定するＡＲモデルの次数の基準としては、ＡＩＣ基準に代えてＦＰＥ基準を用いてもよい。なお、ＦＰＥ基準は、π_m（Ｎ＋ｍ＋１）／（Ｎ−ｍ−１）を最小にするｍを最適なＡＲモデルの次数とする基準である。
【００７６】
なお、波形等化フィルタ１および白色化フィルタ２のそれぞれに設定できるＡＲモデルの次数は、それぞれが有する係数の数、すなわち乗算器２２および係数保持回路２４の数より大きく設定することはできない。これら波形等化フィルタ１および白色化フィルタ２の有する係数の数は固定とすることも、ハードウェア構成がプログラマブルな回路を用いて可変とすることも考えられるが、固定にする場合、その数を予め決定しておく必要がある。白色化フィルタ２における係数の数の決定では、用いる変調方式が予めわかっているので、その変調方式において適切（必要十分）となるＡＲモデルの次数に数を合わせておけばよい。また、用いる変調方式が複数あれば、その中で適切なＡＲモデルの次数が最も高いものに数を合わせておけばよい。波形等化フィルタ１における係数の数の決定では、通信路の特性によって必要なＡＲモデルの次数が異なるため、実験データ等により必要となる次数を推測し、それに数を合わせることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線受信装置１０の構成を示す図である。
【図２】白色化フィルタ２の構成を示す図である。
【図３】波形等化フィルタ１の構成を示す図である。
【図４】通信路推定回路３のＣＰＵの処理を示すフローチャートである。
【図５】異なる次数の２つの白色化フィルタ２を用いた場合の、それぞれの間の推定精度の違いを示す図表である。
【図６】第２実施形態に係る受信装置１０の構成を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る受信装置１０の構成を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る計数設定回路５のＣＰＵが割り込み信号を検知して以降のＣＰＵの処理のフローチャートである。
【図９】第４実施形態に係る受信装置１０の構成を示す図である。
【図１０】変調方式の識別子と、フィルタ係数を格納している領域の先頭アドレスとの対応からなるリストを示す図表である。
【図１１】第４実施形態に係る計数設定回路５のＣＰＵが新たな変調方式の通知を受信して以降のＣＰＵの処理のフローチャートである。
【図１２】第５実施形態に係る受信装置１０の構成を示す図である。
【図１３】第５実施形態に係る通信路推定回路３のＣＰＵの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…波形等化フィルタ、２…白色化フィルタ、３…通信路推定手段、
４…バッファ、５…係数設定手段、６…遅延手段、７…係数メモリ、
１０…受信装置、１１…変調方式制御装置、２１…遅延回路、２２…乗算器、
２３…加算器、２４…係数保持回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio reception apparatus and radio reception method for performing equalization processing according to the characteristics of a communication channel, and is suitable for use in broadband communication such as spread spectrum communication.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, wireless communication systems that perform modulation for spreading a signal frequency spectrum over a wide band, such as spread spectrum communication represented by CDMA (Code Division Multiple Access), have been widely used.
[0003]
When such a signal spread over a wide band is wirelessly transmitted, it is necessary to suppress signal degradation due to multipath fading, in which signals that have arrived through multiple communication paths (multipath) interfere with each other. Because a wideband signal occupies a wider frequency bandwidth than a narrowband signal, it is susceptible to frequency selectivity (a state in which the amplitude and phase fluctuation of each frequency are not uniform) caused by multipath fading. It is.
[0004]
Therefore, in order to achieve high-quality communication in wireless communication that performs modulation for spreading the frequency spectrum of a signal over a wide band, that is, in broadband communication, the characteristics of the channel that causes frequency selectivity are estimated. On the basis of this, it is required to remove the channel characteristic from the received signal by the adaptive filter, that is, to perform equalization processing.
[0005]
Normally, equalization processing using an adaptive filter is performed by comparing a known signal with a signal that has changed as a result of the known signal passing through a communication channel, and performing equalization processing on the received signal based on the comparison result. I do. As this known signal, a preamble signal added to the radio signal in order to establish synchronization of the radio signal is almost always used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an adaptive filter that performs equalization processing using a preamble signal as a known signal, equalization processing optimized for the preamble signal is performed on signals other than the preamble signal. In this case, if the channel characteristics fluctuate in a short time, the equalization process optimized for the preamble signal is not an equalization process suitable for other signals, and the communication quality is reduced. There is a problem of deterioration.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to perform equalization processing according to characteristics of a communication path without using a known signal in wireless communication.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a wireless reception device that receives a modulation signal transmitted by a transmission device that modulates a signal and transmits the modulated signal, and modulates the received signal. A first filter that outputs a signal from which the characteristics of frequency characteristics of the signal are removed, and an AR model of the signal that is output from the first filter.Estimated by the Levinson-Durbin algorithmAnd a second filter that outputs a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the received modulated signal based on the coefficient of the AR model estimated by the communication channel estimation unit,The first filter is a non-recursive filter that uses a coefficient of an AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when a modulated signal is received without passing through a communication path in advance as a filter coefficient. The filter is a non-recursive filter that uses a coefficient of the AR model estimated by the channel estimation means as a filter coefficient.A wireless receiver.
[0009]
  As a result, the first filter outputs a signal obtained by removing the characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal from the modulation signal received by the receiving device, and the communication path estimation means outputs the AR of the signal output from the first filter. Estimate the model. Since this AR model relates to the signal from which the characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal is removed, it is an AR model for the characteristic of the communication channel. In addition, since the second filter outputs a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the modulated signal received by the reception device based on the coefficient of the AR model estimated by the communication channel estimation means, in wireless communication, the transmission device Since the channel characteristics can be removed from the signal transmitted and received via the channel, the channel frequency characteristics can be removed according to the channel characteristics without using a known signal, that is, equalization processing can be performed. It can be carried out.
  In addition, by using the non-recursive filter in this way, the coefficient of the AR model estimated by the channel estimation means can be used as it is as the coefficient of this filter.
[0010]
The characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal is non-uniformity in the amplitude and phase of the frequency domain of the modulation signal.
[0011]
The invention according to claim 2 is the wireless receiver according to claim 1, further comprising a buffer that receives and stores the signal output from the first filter, and the communication path estimation means is configured to store the signal stored in the buffer. The AR model of the signal output from the first filter is estimated by estimating the AR model.
[0012]
As a result, the first filter outputs a signal obtained by removing the characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal from the modulation signal received by the receiving device, and the buffer receives and stores the signal output by the first filter. The channel estimation means estimates the AR model of the signal stored in this buffer. Since this AR model relates to the signal from which the characteristic of the frequency characteristic of the modulated signal is removed, it is an AR model for the characteristics of the communication path. In addition, since the second filter outputs a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the modulated signal received by the reception device based on the coefficient of the AR model estimated by the communication channel estimation means, in wireless communication, the transmission device Since the characteristics of the communication path can be removed from the signal transmitted and received via the communication path, equalization processing according to the characteristics of the communication path can be performed without using a known signal.
[0016]
  Claims3The invention described in claim 11 or 2In the wireless reception device described in 1), the estimated order of the AR model is smaller than the optimum order determined by the AIC standard.
[0017]
  Claims4The invention described in claim 1Any one of 1 to 3In the wireless reception device described in 1), the estimated order of the AR model is smaller than the optimum order determined by the FPE criterion.
[0018]
  Claims5The invention described in claim 11Or4The wireless reception device according to any one of the above, is characterized by comprising coefficient setting means for setting a coefficient of the estimated AR model.
[0019]
As a result, the first filter can remove the characteristic of the frequency characteristic of the modulated signal having different properties by changing the coefficient.
[0020]
  Claims6The invention described in claim 15In the wireless receiving device described in the above, the coefficient setting means stores a plurality of types of AR model coefficients, and receives notification that the demodulation method used for wireless reception of the wireless receiving device is switched. Based on the above, one of the plurality of stored AR model coefficients is selected and set as a coefficient of the estimated AR model.
[0021]
As a result, the first filter can quickly remove the characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal by changing the coefficient based on the change of the modulation method.
[0022]
  Claims7The invention described in claim 1 to claim 16The wireless reception device according to any one of the above, comprising: a coefficient memory for storing a coefficient of the AR model of the channel characteristic estimated by the channel estimation means; When the reception is resumed after the reception is interrupted, a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the received signal is output based on the coefficient of the AR model stored in the coefficient memory.
[0023]
  Claims8The invention described in claim 1 to claim 17The wireless reception device according to any one of the above, further comprising delay means for delaying the modulation signal received by the wireless communication device and outputting the delayed signal to the second filter, wherein the delay means is configured so that the communication path estimation means uses the AR model. The modulated signal is delayed so that the signal to be estimated is synchronized with the signal to which the second filter removes the channel characteristic based on the estimated AR model.
[0024]
In this way, the AR model coefficient based on when the signal received by the second filter by the delay means outputs a signal obtained by removing the characteristics of the communication path from the signal received by the second filter is communicated. Since it synchronizes with the signal output from the first filter estimated by the path estimation means, the accuracy of the equalization processing is improved.
[0025]
  Claims9The invention described in (1) receives a modulated signal transmitted by a transmitting apparatus that modulates and transmits a signal via a communication path, and removes the characteristic of the frequency characteristic of the modulated signal from the received signal.FirstAnd the AR model of the signal from which the characteristics of this frequency characteristic are removedEstimated by the Levinson-Durbin algorithmSetSecond SuAnd the modulated signal transmitted by the transmitter is received via the communication path,In the second stepEstimatedIsOutput a signal obtained by removing the channel characteristics from the received signal using the AR model coefficient3rdWith tepThe first step is a step of applying a non-recursive filter using a coefficient of an AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when a modulated signal is received without passing through a communication path in advance as a filter coefficient. The third step is a step of applying a non-recursive filter using the coefficient of the AR model estimated in the second step as a filter coefficient.This is a wireless reception method.
[0026]
  Claim 10The invention described in (1) receives a modulated signal transmitted from a transmitting apparatus that modulates and transmits a signal via a communication path, and removes the characteristic of the frequency characteristic of the modulated signal from the received signal.FirstStores the signal from which the characteristics of the frequency characteristics of the modulation signal are removed.Second SuTEP and AR model of stored signalEstimated by the Levinson-Durbin algorithmSet3rdAnd the modulated signal transmitted by the transmitter is received via the communication path,In the third stepEstimatedIsOutput a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the received signal using the AR model coefficient4thTep and KaraThus, the first step is a step of applying a non-recursive filter using a coefficient of the AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when the modulated signal is received without passing through a communication path in advance. And the fourth step is a step of applying a non-recursive filter using the coefficient of the AR model estimated in the third step as a filter coefficient.This is a wireless reception method.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a radio reception apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The wireless reception device 10 includes a waveform equalization filter 1, a whitening filter 2, a communication path estimation circuit 3, and a buffer 4.
[0028]
The whitening filter 2 receives a modulated signal, which is transmitted by modulating a baseband signal by a transmitting device (not shown) as a digital signal via an antenna and an A / D converter (not shown), and modulates the received signal. The characteristic of the frequency characteristic of the signal is removed and output. The characteristic of the frequency characteristic of the modulation signal is non-uniformity in the amplitude and phase of the frequency domain of the modulation signal.
[0029]
The configuration of the whitening filter 2 is shown in FIG. The whitening filter 2 includes a delay circuit 21, a multiplier 22, an adder 23, and a coefficient holding circuit 24 that is a circuit that holds filter coefficients. The whitening filter 2 sequentially delays an input signal by n delay circuits 21 from 0 to n times, and outputs each of the signals delayed i times (0 ≦ i ≦ n) to the multiplier 22. To do. The multiplier 22 uses this output as the filter coefficient a held by the connected coefficient holding circuit 24._i(0 ≦ i ≦ n, a₀= 1) and output to the adder 23. The outputs of the multipliers 22 added by the adder 23 are output to the buffer 4. Such a non-recursive whitening filter 2 has a system function (transfer function) of 1 + a₁z^-1+ ... a_nz^-nIt is known to be a filter. That is, the whitening filter 2 applies 1 + a to the input signal.₁z^-1+ ... a_nz^-nIt functions as a non-recursive filter that adds the features of.
[0030]
Filter coefficient a held by the coefficient holding circuit 24_iIs determined in advance at the time of design so that the whitening filter 2 has a frequency characteristic opposite to that of the modulated signal transmitted by the transmission apparatus. Specifically, the whitening filter 2 has the inverse characteristics of the AR model for a plurality (N) samples of an ideal received signal when the modulated signal from the transmitting apparatus is received without passing through the communication path. Like that.
[0031]
The AR model is also referred to as an autoregressive model. For time-series data (x1, x2,...) Measured at equal time intervals, the current value is a linear sum of past data values, and It is expressed in
[0032]
[Expression 1]
x_t= B₁x_t-1+ B₂x_t-2+ ... + b_nx_tn
The coefficient of this linear sum is b₁, B₂, ..., b_nSystem function H of the nth-order AR model_REF(Z) is H_REF(Z) = 1 / (1 + b₁z^-1+ ... b_nz^-n) Is known. Therefore, H_REF(Z) = 1 / (1 + b₁z^-1+ ... b_nz^-nReciprocal of 1) + b₁z^-1+ ... b_nz^-nIs a filter coefficient a so that it becomes a system function of the whitening filter 2_iIs set, the whitening filter 2 has an inverse characteristic of the AR model. In the non-recursive filter as shown in FIG._i= A_iShould be set.
[0033]
As a method of estimating an AR model of an ideal received signal sample that is performed in advance, the well-known method of Levinson-Durbin is used. The Levinson-Durbin algorithm is π₀= R₀, A₀ ⁽⁰⁾= 1 as an initial value, and thereafter
[0034]
[Expression 2]
a_m ^(m)=-(Σa_i ^(m-1)r_mi) / Π_m-1(Σ is the sum of i = 0 to m−1),
[0035]
[Equation 3]
a_i ^(m)= A_i ^(m-1)+ A_m ^(m)a_mi ^(m-1)  (I = 1, 2,..., M−1),
[0036]
[Expression 4]
π_m= (1- [a_m ^(m)]²) Π_m-1,
Are sequentially calculated at m = 1, 2,..._i ⁿThis is an algorithm for obtaining (i = 1, 2,..., N). Where r_iIs N sample data x_iThe average value of (i = 0, 1,..., N−1) is x_iValue X subtracted from_iUsing the formula r_i= (1 / N) ΣX_{k + i}X_k  (Σ is the sum of k = 0 to N-1-i), that is, a correlation function of deviation from the average value of N sample data.
[0037]
In this embodiment, a necessary and sufficient (maximum) order is determined for the sample value based on the value obtained in the calculation process in this estimation, and the coefficient is obtained by sequentially increasing the order until this order is reached. Go. As a standard for obtaining this necessary and sufficient order, the AIC standard is referred to. The AIC standard is ln (π_m) + (2 m) / N is also called the Akaike information criterion, where m is the optimal order. Note that the estimation of the AR model performed by the communication path estimation circuit 3 described later is also performed in the same manner as the above estimation. However, in the AR model for setting the coefficient of the whitening filter 2, even if the order is set smaller than the optimum value based on this criterion, the estimation accuracy of the AR model can be improved if the order is larger than about half of the AIC criterion. In this embodiment, the order is about half of the AIC standard because it does not deteriorate greatly. This can reduce the amount of calculation for estimating the AR model.
[0038]
The buffer 4 receives the output of the whitening filter 2 and stores a plurality of samples. The number of samples to be stored is 10n in this embodiment (n is the number of coefficients of the waveform equalization filter 1). This buffer is a FIFO type buffer, and every time one new sample is received from the whitening filter 2, the oldest sample among the stored ones is erased.
[0039]
The waveform equalizing filter 1 is a non-recursive filter that is substantially equivalent to the whitening filter 2 that uses a modulated signal from the outside as an input and sends an output to the outside. FIG. 3 shows the configuration of the waveform equalization filter 1, and the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. The difference between the waveform equalizing filter 1 and the whitening filter 2 is that the filter coefficient held by the coefficient holding circuit 24 is variable.
[0040]
The communication path estimation circuit 3 includes a ROM and a CPU (not shown), and includes a microcomputer that operates by reading and executing software from the ROM. The CPU of the communication path estimation circuit 3 reads the data stored in the buffer 4 as an input, and sends a signal to each of the coefficient holding circuits 24 of the waveform equalization filter 1 as an output. The value held by is changed. The communication path estimation circuit 3 has a timer (not shown) that automatically counts the elapsed time, and uses this to measure the elapsed time. The communication path estimation circuit 3 starts operating by receiving power supply from the outside of the receiving device 10.
[0041]
FIG. 4 shows a flowchart of processing performed by the CPU after the communication path estimation circuit 3 starts operating. The operation of the communication path estimation circuit 3 will be described with reference to FIG. First, when the power supply to the communication path estimation circuit 3 is turned on, the CPU initializes the measurement time t of the timer to 0 (step 205). And the timer is set to a predetermined time t₁It is determined whether milliseconds have been counted (step 210), and the current state is maintained until counting. This time t₁Is greater than the time taken to transmit one sample, ie the sample rate (milliseconds / sample), multiplied by the sample transmission rate (milliseconds / sample) to the maximum number of samples that the buffer 4 can store. Is also set as a small number of milliseconds.
[0042]
Timer is time t₁Then, the CPU collectively reads the signals stored in the buffer 4 (step 215), and estimates the AR model of the signals read as sample values by the Levinson-Durbin algorithm as described above (step 220). ). By using the buffer 4, it is possible to estimate an AR model using a plurality of samples, and therefore it is possible to perform estimation with high accuracy.
[0043]
When the AR model is estimated, a signal for holding the coefficient of the AR model in the coefficient holding circuit 24 of the waveform equalizing filter 1 is output to the waveform equalizing filter 1 (step 225). That is, in the waveform equalization filter 1, the data delayed i times and a_iAnd a signal is output to the coefficient holding circuit 24 so that the value of each coefficient holding circuit 24 is set so as to be multiplied by the multiplier 22.
[0044]
Then, the timer is initialized to t = 0 (step 230), and the process returns to the time passage determination of step 210 again.
[0045]
Through the loop processing of Steps 210 to 230 in such an operation, the communication path estimation circuit 3 periodically reads the contents of the buffer 4, estimates the AR model of the read signal, and calculates each of the estimated AR model coefficients. The voltage signal is output to the waveform equalization filter 1.
[0046]
Due to the operation of the components of the receiving device 10 as described above, the whitening filter 2 receives the modulated signal transmitted by the transmitting device via the communication path, and the characteristics of the frequency characteristics of the modulated signal from the received signal. And the buffer 4 receives and stores the signal output from the whitening filter 2, and the communication path estimation circuit 3 estimates the AR model of the signal stored in the buffer 4, and the waveform equalization filter 1 receives the above-described modulated signal via a communication channel, and outputs a signal obtained by removing the characteristics of the communication channel from the received signal based on the coefficient of the AR model estimated by the communication channel estimation circuit 3. In wireless communication, characteristics of a communication path can be removed from a signal transmitted by a transmission device and received via the communication path. Therefore, it is possible to remove the channel frequency characteristic according to the channel characteristic, that is, to perform equalization processing without using a known signal.
[0047]
Here, it is shown that the estimation accuracy can be sufficiently maintained even when the order of the AR model estimated for setting the filter coefficient of the whitening filter 2 is about half the optimum value obtained by the AIC standard.
[0048]
For this reason, the present inventor uses the whitening filter 2 in which the filter coefficient is determined with the optimum value as the order and the whitening filter 2 in which the filter coefficient is determined with the half of the optimum value as the order, and the channel estimation is performed. A comparison was made as to how much difference the circuit 3 estimates would be.
[0049]
FIG. 5 shows the characteristics of the modulated wave by the above two types of whitening filter 2 in one multiple propagation path model that generates the first delay wave and the second delay wave set by the inventor's computer simulation. It is a table | surface which shows the estimated value of the delayed wave which the communication path estimation circuit 3 derived | led-out using the output of the whitening filter 2 which removed. In this table, the estimated value 1 is for the case where the whitening filter 2 whose order is the optimum value is used, and the estimated value 2 is for the case where the whitening filter 2 whose order is half of the optimum value is used. is there. The difference between the set value and the estimated value 1 is about 2 dB for both the power of the first delay wave and the power of the second delay wave. In contrast, the difference between the estimated value 1 and the estimated value 2 is only about 0.1 dB for both the power of the first delayed wave and the power of the second delayed wave.
[0050]
Therefore, even if the order of the AR model is about half of the optimum value based on the AIC standard, the deterioration in accuracy due to the order can be sufficiently small.
[0051]
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows the configuration of the receiving apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention, and the same elements as those in FIG. The difference between the receiving apparatus 10 of the present embodiment and the receiving apparatus 10 of the first embodiment is that the delay circuit 6 exists in the previous stage of the waveform equalizing filter 1 in the present embodiment.
[0052]
The delay circuit 6 is composed of a shift register or the like, and delays the received signal and transmits it to the waveform equalization filter 1. The delay timing is set in advance. This timing is set by the signal read from the buffer 4 when the channel estimation circuit 3 estimates the AR model in step 225 in FIG. 4 (hereinafter referred to as an estimation signal) and the estimated AR model. Based on this, the waveform equivalent filter 1 is set so as to synchronize with the signal from which the characteristics of the communication path are to be removed. That is, the waveform equalization filter 1 is set so that the received signal is part of the estimation signal. Specifically, assuming that the time required for the estimation process of the channel estimation circuit 3 is α milliseconds, the delay time is t₁The above synchronization is realized by setting + α.
[0053]
By doing so, in addition to the effects described in the first embodiment, the data to be subjected to the equalization process by the waveform equalization filter 1 and the signal used for performing the equalization process are synchronized. For example, even when the environment of the communication path changes abruptly, it is possible to perform accurate equalization processing.
[0054]
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a configuration of a receiving apparatus 10 according to the third embodiment of the present invention, and the same elements as those in FIG. The difference between the receiving apparatus 10 of the present embodiment and the receiving apparatus 10 of the first embodiment is that the filter coefficient of the whitening filter 2 is set by the count setting circuit 5 in the present embodiment. is there.
[0055]
In the present embodiment, the whitening filter 2 has the same configuration as that of FIG. 3 shown as the description of the waveform equalization filter 1 in the first embodiment. However, the coefficient holding circuit 24 changes the filter coefficient by receiving a signal from the count setting circuit 5 instead of from the communication path estimation circuit 3.
[0056]
The count setting circuit 5 includes a ROM, an EPROM, and a CPU (not shown). The CPU reads out and executes software stored in the ROM, and operates.
[0057]
The EPROM is composed of a nonvolatile memory that can be rewritten from the outside. This EPROM stores a filter coefficient to be used by the whitening filter 2 and outputs an interrupt signal to the CPU when the filter coefficient is rewritten from the outside.
[0058]
The CPU of the count setting circuit 5 reads the contents of the EPROM as an input, and sends a signal to the coefficient holding circuit 24 of the whitening filter 2 as an output. Further, upon receiving an interrupt signal from the EPROM, processing of software stored in the ROM is started.
[0059]
FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the CPU after the EPROM is rewritten from the outside and the CPU detects an interrupt signal. The operation of the count setting circuit 5 will be described with reference to FIG. When the interrupt is received from the EPROM, the CPU reads the filter coefficient from the EPROM (step 710), and outputs a signal to each of the coefficient holding circuits 24 of the whitening filter 2 based on this, and the values of these coefficient holding circuits 24 are obtained. The filter coefficient is changed (step 720). Then, the CPU ends the process.
[0060]
By the operation of the count setting circuit 5, the filter coefficient of the whitening filter 2 can be changed in addition to the effects of the first embodiment. For example, when one receiver 10 is to be used for another communication application, the count setting circuit 5 changes the filter coefficient of the whitening filter 2 to whiten the modulation signal corresponding to each communication application. Will be able to.
[0061]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows the configuration of the receiving apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention, and the same elements as those in FIG. The difference between the configuration of the receiving apparatus 10 of the present embodiment and the receiving apparatus 10 of the third embodiment is that the receiving apparatus 10 can receive signals of a plurality of modulation schemes in this embodiment, and the count setting is performed. That is, the circuit 5 receives the modulation system switching signal from the modulation system control device 11.
[0062]
The modulation scheme control device 11 is outside the receiving device 10 and inside the entire communication device (not shown) including the receiving device 10. This communication apparatus is capable of communication using a plurality of modulation schemes, and the modulation scheme control apparatus 11 detects a change in the communication modulation scheme of the communication apparatus and the new modulation scheme, and This notifies the count setting circuit 5 of this new modulation method.
[0063]
The count setting circuit 5 is a microcomputer. Hereinafter, the count setting circuit 5 in the present embodiment will be described focusing on differences from the count setting circuit 5 in the third embodiment.
[0064]
The EPROM included in the count setting circuit 5 stores a plurality of types of filter coefficients for use by the whitening filter 2. Each filter coefficient is a filter coefficient for removing a frequency characteristic of a modulation signal in one modulation system such as OFDM, QPSK, 16QAM. In addition, the EPROM stores a list including correspondences between the identifiers of modulation schemes corresponding to the stored filter coefficients and the top addresses of the areas storing the filter coefficients. FIG. 10 shows an example of this list. In this figure, the modulation system identifier is a character string. By referring to this list, it can be seen that, for example, filter coefficients corresponding to OFDM are stored from address 0x2300.
[0065]
The CPU of the count setting circuit 5 reads the contents of the EPROM as an input, and sends a signal to the coefficient holding circuit 24 of the whitening filter 2 as an output. In addition, upon receiving a notification of a new modulation method from the modulation method control device 11, processing of software stored in the ROM is started.
[0066]
FIG. 11 is a flowchart showing the processing of the CPU after the modulation scheme of the communication apparatus is changed and a notification of a new modulation scheme is received from the modulation scheme control apparatus 11. The operation of the count setting circuit 5 will be described with reference to FIG. When the notification signal is received, the CPU reads the list from the EPROM (step 910). Then, referring to the read list, an address corresponding to the notified communication method is acquired (step 920). Then, the filter coefficient is read from the address of the EPROM (step 930), and based on this, a signal is output to each of the coefficient holding circuit 24 of the whitening filter 2, and the value of these coefficient holding circuit 24 is used as the filter coefficient. Change (step 940). Then, the CPU ends the process.
[0067]
By such an operation of the count setting circuit 5, in addition to the effect of the third embodiment, the filter coefficient of the whitening filter 2 can be changed instantaneously in response to the change of the modulation method.
[0068]
(Fifth embodiment)
FIG. 12 shows the configuration of the receiving apparatus 10 according to the fifth embodiment of the present invention, and the same elements as those in FIG. The difference between the receiving apparatus 10 of the present embodiment and the receiving apparatus 10 of the third embodiment is that the receiving apparatus 10 has a coefficient memory 7 in the present embodiment.
[0069]
The coefficient memory 7 is a non-volatile memory, and the filter coefficient can be written and read from the CPU of the communication path estimation circuit 3.
[0070]
FIG. 13 is a flowchart showing processing after the CPU of the communication path estimation circuit 3 according to the present embodiment is started. The same steps as those in FIG. 4 are denoted by the same step numbers. Hereinafter, a description will be given of a part of the CPU processing in the present embodiment that is different from the CPU processing of the communication path estimation circuit 3 shown in FIG. When the CPU starts operation, it reads out the filter coefficient from the coefficient memory 7 (step 203), and outputs a signal for holding the read coefficient in the coefficient holding circuit 24 of the waveform equalizing filter 1 to the waveform equalizing filter 1. (Step 204). In step 225, a signal for holding the estimated AR model coefficient (that is, the filter coefficient) in the coefficient holding circuit 24 of the waveform equalizing filter 1 is output to the waveform equalizing filter 1, and then the filter coefficient is set. Write to the coefficient memory 7.
[0071]
With the operation of the CPU of the communication path estimation circuit 3 having such an operation feature, the communication path estimation circuit 3 writes the filter coefficient in the coefficient memory 7 every time the AR model is estimated and the filter coefficient is updated. Therefore, when the communication path estimation circuit 3 stops its operation when the power is turned off due to the completion of communication or the like, the coefficient memory 7 stores the filter coefficient immediately before the operation stop. When the operation is started when the power is turned on later, the filter coefficient recorded in the coefficient memory 7 is read, and a signal is output to the waveform equalizing filter 1 so as to use the coefficient. Thereby, in addition to the effect of the third embodiment, in the communication system with little change in communication characteristics, the filter coefficient of the waveform equalization filter 1 can be changed from the start of communication without waiting for the AR model estimation of the channel estimation circuit 3 again. It will be close to the optimum value.
[0072]
However, the writing to the coefficient memory 7 does not have to be performed every time the filter coefficient is updated. That is, when the filter coefficient is updated a plurality of times, the latest filter coefficient may be stored in the coefficient memory 7.
[0073]
In each embodiment of the present invention, the whitening filter 2 corresponds to a first filter, and the waveform equalization filter 1 corresponds to a second filter. The whitening filter 2 is a non-recursive filter, but it may be a recursive filter.
[0074]
The communication path estimation circuit 3 corresponds to communication path estimation means, the coefficient setting circuit 5 corresponds to coefficient setting means, and the delay circuit 6 corresponds to delay means.
[0075]
In the operation of the channel estimation circuit 3 shown in FIG. 4, the maximum entropy method may be used instead of the Levinson-Durbin algorithm as an algorithm for estimating the AR model in step 220. Further, as a standard for the order of the AR model to be estimated, an FPE standard may be used instead of the AIC standard. The FPE standard is π_mThis is a criterion in which m that minimizes (N + m + 1) / (N−m−1) is the order of the optimal AR model.
[0076]
Note that the order of the AR model that can be set for each of the waveform equalization filter 1 and the whitening filter 2 cannot be set larger than the number of coefficients, that is, the number of multipliers 22 and coefficient holding circuits 24. The number of coefficients of the waveform equalizing filter 1 and the whitening filter 2 may be fixed or variable using a circuit whose hardware configuration is programmable. It is necessary to determine in advance. In determining the number of coefficients in the whitening filter 2, since the modulation scheme to be used is known in advance, the number may be adjusted to the order of the AR model that is appropriate (necessary and sufficient) in the modulation scheme. Further, if there are a plurality of modulation schemes to be used, the number may be adjusted to the one having the highest order of the appropriate AR model among them. In determining the number of coefficients in the waveform equalization filter 1, the required order of the AR model differs depending on the characteristics of the communication path. Therefore, the required order is estimated based on experimental data and the number is matched therewith.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless reception device 10 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a whitening filter 2;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a waveform equalization filter 1;
FIG. 4 is a flowchart showing processing of a CPU of the communication path estimation circuit 3;
FIG. 5 is a chart showing a difference in estimation accuracy between two whitening filters 2 having different orders.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device 10 according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device 10 according to a third embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of processing by the CPU after the CPU of the count setting circuit 5 according to the third embodiment detects an interrupt signal.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device 10 according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a chart showing a list including correspondences between modulation system identifiers and head addresses of areas storing filter coefficients;
FIG. 11 is a flowchart of processing performed by the CPU after the CPU of the count setting circuit 5 according to the fourth embodiment receives a notification of a new modulation method.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device 10 according to a fifth embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing processing of a CPU of a communication path estimation circuit 3 according to the fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Waveform equalization filter, 2 ... Whitening filter, 3 ... Communication path estimation means,
4 ... buffer, 5 ... coefficient setting means, 6 ... delay means, 7 ... coefficient memory,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Receiver apparatus, 11 ... Modulation system control apparatus, 21 ... Delay circuit, 22 ... Multiplier,
23: Adder, 24: Coefficient holding circuit.

Claims

A wireless reception device that receives a modulated signal transmitted by a transmission device that modulates a signal and transmits the modulated signal as a wireless signal,
A first filter that outputs a signal obtained by removing characteristics of the frequency characteristics of the modulated signal from the received signal;
A channel estimation unit to estimate by said first Levinson-Durbin algorithm for an AR model of the output signal of the filter,
A second filter for outputting a signal obtained by removing characteristics of the communication channel from the received modulated signal based on the coefficient of the AR model estimated by the communication channel estimation unit ;
The first filter is a non-recursive filter that uses a coefficient of an AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when a modulated signal is received without passing through a communication path in advance as a filter coefficient,
2. The radio receiving apparatus according to claim 1, wherein the second filter is a non-recursive filter that uses a coefficient of an AR model estimated by the channel estimation means as a filter coefficient .

A buffer for receiving and storing a signal output from the first filter;
The radio reception apparatus according to claim 1, wherein the communication path estimation unit estimates an AR model of a signal output from the first filter by estimating an AR model of a signal stored in the buffer. .

The order of the AR model is estimated, the radio receiving apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that less than the optimum degree determined by AIC criteria.

The order of the AR model is estimated, the radio receiving apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein less than the optimum degree determined by FPE criterion.

Radio receiver according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coefficient setting means for setting the coefficients of the AR model is the estimation.

The coefficient setting means is configured to store a plurality of types of coefficients of the AR model, and to store based on receiving a notification that a demodulation method used for radio reception of the radio reception apparatus is switched. 6. The radio receiving apparatus according to claim 5 , wherein one of the coefficients of the plurality of AR models is selected and set as a coefficient of the estimated AR model.

A coefficient memory for storing the AR model coefficient of the channel characteristic estimated by the channel estimation unit;
When the reception of the wireless reception device is interrupted and the reception is resumed, the second filter determines the characteristics of the communication path from the received signal based on the coefficient of the AR model stored in the coefficient memory. radio receiver according to any one of claims 1 to 6 and outputs a removing signal.

Delay means for delaying a modulation signal received by the wireless communication device and outputting the delayed signal to the second filter;
The delay unit synchronizes a signal for which the channel estimation unit estimates an AR model with a signal for which the second filter removes the channel characteristic based on the estimated AR model. the radio reception apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that delaying the modulated signal.

The modulated signal transmitting apparatus for transmitting modulated signals are transmitted, received through a communication channel, a first step to remove the characteristic of the frequency characteristic in which the modulation signal has from the received signal,
A second step to estimate the algorithm of Levinson-Durbin an AR model of the signal characteristic of the frequency characteristic has been removed,
The modulated signal which the transmission apparatus transmits, received via the communication path, using the coefficients of the AR model that will be estimated in the second step, from the received signal removed characteristics of the communication channel signal and a third step for outputting,
The first step is a step of applying a non-recursive filter using a coefficient of an AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when a modulated signal is received without passing through a communication path in advance as a filter coefficient. ,
The wireless reception method according to claim 3, wherein the third step is a step of applying a non-recursive filter using the coefficient of the AR model estimated in the second step as a filter coefficient .

The modulated signal transmitting apparatus for transmitting modulated signals are transmitted, received through a communication channel, a first step to remove the characteristic of the frequency characteristic in which the modulation signal has from the received signal,
A second step for storing a signal characteristic of the frequency characteristic in which the modulation signal has is removed,
A third step to estimate the algorithm of Levinson-Durbin an AR model of the stored signals,
The modulated signal which the transmission apparatus transmits, received via the communication path, using the coefficients of the third the AR model that will be estimated in step, from the received signal removed characteristics of the communication channel signal and a fourth step that outputs a, Ri Tona,
The first step is a step of applying a non-recursive filter using a coefficient of an AR model estimated by a Levinson-Durbin algorithm from a signal when a modulated signal is received without passing through a communication path in advance as a filter coefficient. ,
The wireless reception method according to claim 4, wherein the fourth step is a step of applying a non-recursive filter using the coefficient of the AR model estimated in the third step as a filter coefficient .