JP6821869B2 - OFDM receiver and OFDM reception method - Google Patents
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Description
本発明は、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式により通信する通信システムに係り、特に、OFDM信号を受信する受信装置(OFDM受信装置)において伝送路特性を推定する技術に関する。 The present invention relates to a communication system that communicates by an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) method, and more particularly to a technique for estimating transmission line characteristics in a receiving device (OFDM receiving device) that receives an OFDM signal.
近年、無線通信の分野では、マルチパスフェージングや移動体伝送に強い変調方式として、OFDM方式が脚光を集め、欧州や日本を初めとする各国で多くの応用研究が進められている。OFDM方式は、マルチキャリア変調方式の一種であり、互いに直交する複数本の搬送波(キャリア)にデジタル変調を施して、これら複数本の搬送波で情報符号を伝送する伝送方式である。OFDM方式は、無線通信や放送(例えば地上デジタルテレビジョン放送)などに適用されている。 In recent years, in the field of wireless communication, the OFDM method has been in the limelight as a modulation method that is strong against multipath fading and mobile transmission, and many applied researches are being carried out in various countries including Europe and Japan. The OFDM method is a kind of multi-carrier modulation method, and is a transmission method in which a plurality of carriers (carriers) orthogonal to each other are digitally modulated and an information code is transmitted by these multiple carriers. The OFDM method is applied to wireless communication and broadcasting (for example, terrestrial digital television broadcasting).
OFDM方式で変調された信号を復調するためには、マルチパスフェージングなどにより伝送路で生じた振幅変動および位相回転を補正する必要がある。OFDM信号方式では、一般に、送信側でOFDM信号に数キャリア間隔でパイロット信号を挿入し、受信側で受信信号からパイロット信号を検出し、検出したパイロット信号に基づいて補間フィルタを用いた内挿補間処理を行うことで伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性を用いて受信信号の振幅および位相を補正している。 In order to demodulate the signal modulated by the OFDM method, it is necessary to correct the amplitude fluctuation and the phase rotation caused in the transmission line by multipath fading or the like. In the OFDM signal system, generally, the transmitting side inserts a pilot signal into the OFDM signal at intervals of several carriers, the receiving side detects the pilot signal from the received signal, and the interception interpolation using an interpolation filter is based on the detected pilot signal. The transmission line characteristics are estimated by performing the processing, and the amplitude and phase of the received signal are corrected using the estimated transmission line characteristics.
しかしながら、帯域外にパイロット信号が存在しないことから、帯域端部では、パイロット信号に基づく内挿補間処理による信号推定がうまく機能せず、伝送路特性の推定結果に大きな誤差が生じることがある。例えば、FPU(Field Pickup Unit)では、誤差が大きくなる部分のキャリアをデータ伝送に使用しないなどの対応がなされている。 However, since the pilot signal does not exist outside the band, the signal estimation by the interpolation processing based on the pilot signal does not work well at the end of the band, and a large error may occur in the estimation result of the transmission line characteristics. For example, in the FPU (Field Pickup Unit), measures are taken such as not using the carrier in the portion where the error becomes large for data transmission.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、帯域端部においても伝送路特性を精度良く推定することができるOFDM受信装置およびOFDM受信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an OFDM receiving device and an OFDM receiving method capable of accurately estimating transmission line characteristics even at the end of a band.
本発明の一態様によれば、所定キャリア間隔で位置する複数の第1のキャリアおよび帯域の両端に位置する第2のキャリアにパイロット信号が配置され、前記第2のキャリアと前記第2のキャリアに隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔が前記所定キャリア間隔よりも小さい、直交周波数分割多重(OFDM)信号を受信するOFDM受信装置が提供され、このOFDM受信装置は、前記複数の第1のキャリアのパイロット信号に基づいて前記複数の第1のキャリアの伝送路特性を計算する手段と、前記第2のキャリアのパイロット信号に基づいて前記第2のキャリアの伝送路特性を計算する手段と、前記計算された前記複数の第1のキャリアの伝送路特性に基づいて補間フィルタを用いた周波数方向の内挿補間処理を行って、前記第2のキャリアの伝送路特性を推定する手段と、前記計算された前記第2のキャリアの伝送路特性と前記推定された前記第2のキャリアの伝送路特性との差分を計算する手段と、前記計算された差分に基づいて、前記隣接する第1のキャリアから前記所定キャリア間隔を隔てて前記帯域外に位置する仮想キャリアの伝送路特性を推定する手段と、前記計算された前記複数の第1のキャリアの前記パイロット信号と前記推定された前記仮想キャリアの伝送路特性とに基づいて前記補間フィルタを適用することによって、前記パイロット信号が配置されていないキャリアの伝送路特性を推定する手段と、を備える。 According to one aspect of the present invention, pilot signals are arranged on a plurality of first carriers located at predetermined carrier intervals and second carriers located at both ends of the band, and the second carrier and the second carrier are arranged. Provided is an OFDM receiver that receives an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal in which the carrier interval between the first carrier adjacent to the first carrier is smaller than the predetermined carrier interval, and the OFDM receiver is provided with the plurality of first carriers. A means for calculating the transmission line characteristics of the plurality of first carriers based on the pilot signal of one carrier, and a means for calculating the transmission line characteristics of the second carrier based on the pilot signal of the second carrier. As a means for estimating the transmission line characteristics of the second carrier by performing the frequency-direction interpolation interpolation processing using the interpolation filter based on the calculated transmission line characteristics of the plurality of first carriers. , The means for calculating the difference between the calculated transmission line characteristics of the second carrier and the estimated transmission line characteristics of the second carrier, and the adjacent second carrier based on the calculated difference. A means for estimating the transmission line characteristics of a virtual carrier located outside the band at a predetermined carrier interval from one carrier, the pilot signal of the calculated plurality of first carriers, and the estimated said. By applying the interpolation filter based on the transmission line characteristics of the virtual carrier, the means for estimating the transmission line characteristics of the carrier on which the pilot signal is not arranged is provided.
本発明によれば、伝送路特性を精度良く推定することができる。 According to the present invention, the transmission line characteristics can be estimated with high accuracy.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1から図3を参照して、本発明の実施形態に係る伝送路特性推定方法の基本スキームについて説明する。
実際の伝送信号は空間伝搬時にマルチパス信号の影響を受け、信号の歪が発生する。OFDM信号には、既知の信号であるパイロット信号が一定の間隔で挿入されており、受信側で、パイロット信号に基づいて内挿補間フィルタ(例えばFIR(Finite Impulse Response)フィルタ)を用いた内挿補間処理を行うことで伝送路特性を推定し、伝送路特性の推定結果に基づいて受信信号に等化処理を施す。このようにして、パイロット信号以外の帯域内信号の位相および振幅を補正する。
First, the basic scheme of the transmission line characteristic estimation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The actual transmission signal is affected by the multipath signal during spatial propagation, and signal distortion occurs. Pilot signals, which are known signals, are inserted into the OFDM signal at regular intervals, and an insertion interpolation filter (for example, FIR (Finite Impulse Response) filter) is used on the receiving side based on the pilot signal. The transmission line characteristics are estimated by performing the interpolation processing, and the received signal is equalized based on the estimation result of the transmission line characteristics. In this way, the phase and amplitude of in-band signals other than the pilot signal are corrected.
内挿補間時には、パイロット信号のフィルタ応答から伝送路特性を求める。しかしながら、パイロット信号が続いていない帯域端部では、FIRフィルタの応答が正しく求められず、図1に示すように、伝送路特性の推定結果が本来の伝送路特性からずれてしまう現象が発生する。図1において、「帯域端」の位置は、OFDM信号の周波数が最も低いキャリアを示す。図1の例では、パイロット信号は、周波数方向に16キャリア間隔で配置されており、具体的には、パイロット信号は、帯域端である17番目のキャリア、33番目のキャリア、59番目のキャリアなどに配置されている。FIRフィルタの応答は「実際の応答」として示されている。帯域端からさらに16キャリア低域のキャリア(1番目のキャリア)にパイロット信号を配置したOFDM信号を伝送した場合におけるFIRフィルタの応答をシミュレーションし、そのシミュレーション結果を「希望の応答」として示している。図1に示すように、「希望の応答」に対して「実際の応答」は、帯域端のキャリアと帯域端から16キャリア高域のキャリアとの間の帯域(18〜32番目のキャリア)においてずれ幅が大きく、これらのキャリアは、変調誤りを含んでいる状態となる。このため、これらのキャリアをデータ伝送に使用することを避けることが望ましいが、そうすると、その分損失となってしまう。 At the time of interpolation, the transmission line characteristics are obtained from the filter response of the pilot signal. However, at the band end where the pilot signal does not continue, the response of the FIR filter is not correctly obtained, and as shown in FIG. 1, a phenomenon occurs in which the estimation result of the transmission line characteristic deviates from the original transmission line characteristic. .. In FIG. 1, the “band end” position indicates the carrier with the lowest frequency of the OFDM signal. In the example of FIG. 1, the pilot signals are arranged at intervals of 16 carriers in the frequency direction. Specifically, the pilot signals are the 17th carrier, the 33rd carrier, the 59th carrier, etc., which are the band ends. It is located in. The response of the FIR filter is shown as the "actual response". The response of the FIR filter when the OFDM signal in which the pilot signal is arranged is transmitted from the band end to the carrier (first carrier) in the low frequency band of 16 carriers is simulated, and the simulation result is shown as the "desired response". .. As shown in FIG. 1, the "actual response" to the "desired response" is in the band (18th to 32nd carriers) between the carrier at the band edge and the carrier in the high frequency range from the band edge to 16 carriers. The shift width is large, and these carriers are in a state of containing a modulation error. For this reason, it is desirable to avoid using these carriers for data transmission, but doing so results in a loss.
図2は、前述の「実際の応答」に加えて、帯域端から16キャリア低域のキャリア(1番目のキャリア)の想定されるパイロット信号に対する等価FIRフィルタの応答を「想定パイロット信号のフィルタ応答」として示している。図2において、さらに、「想定パイロット信号のフィルタ応答」と「実際の応答」を加算した結果を示す。「想定パイロット信号のフィルタ応答」と「実際の応答」を加算して得られる応答は、図1に示した「希望の応答」と同一であり、「実際の応答」との差は、想定パイロット信号のフィルタ応答分のみであることがわかる。 In FIG. 2, in addition to the above-mentioned “actual response”, the response of the equivalent FIR filter to the assumed pilot signal of the carrier (first carrier) in the low band 16 carriers from the band end is “filter response of the assumed pilot signal”. Is shown as. FIG. 2 further shows the result of adding the “filter response of the assumed pilot signal” and the “actual response”. The response obtained by adding the "filter response of the assumed pilot signal" and the "actual response" is the same as the "desired response" shown in FIG. 1, and the difference from the "actual response" is the assumed pilot. It can be seen that it is only the filter response of the signal.
図1に示すMに相当する値を推定するために、16キャリア間隔のパイロット信号の位置とは違う位置にパイロット信号を追加する。図1では、Mは8番目のキャリアにおいて「希望の応答」から「実際の応答」を減じた差分である。この場合、8番目のキャリアにパイロット信号が追加される。追加されたパイロット信号の値は理想的な応答に相当する。追加されたパイロット信号の値に基づいてMの値を求め、求めたMの値に基づいて、帯域外の存在しないキャリア(仮想キャリア)のパイロット信号または伝送路特性を推定する。仮想キャリアは、具体的には、帯域端から16キャリア低域のキャリア、すなわち、1番目のキャリアである。仮想キャリアのパイロット信号Pgは、例えば、129タップフィルタを使用する場合、以下の式により算出される。
Pg = M/R(72)×R(65) ・・・(1)
ここで、Rは内挿フィルタの係数値を示す。R(65)は65番目の係数値となり、R(72)は72番目の係数値となる。希望の応答との差分がフィルタの係数値として加算されなければならない値であり、その比率から中心係数に相当する値を補正することで仮想キャリアのパイロット信号を推定する。
In order to estimate the value corresponding to M shown in FIG. 1, the pilot signal is added at a position different from the position of the pilot signal at 16 carrier intervals. In FIG. 1, M is the difference obtained by subtracting the "actual response" from the "desired response" in the eighth carrier. In this case, a pilot signal is added to the eighth carrier. The value of the added pilot signal corresponds to the ideal response. The value of M is obtained based on the value of the added pilot signal, and the pilot signal or transmission line characteristics of a non-existing carrier (virtual carrier) outside the band are estimated based on the obtained value of M. Specifically, the virtual carrier is a carrier in the low band of 16 carriers from the band end, that is, the first carrier. The pilot signal Pg of the virtual carrier is calculated by the following formula, for example, when a 129 tap filter is used.
Pg = M / R (72) × R (65) ・ ・ ・ (1)
Here, R indicates the coefficient value of the interpolation filter. R (65) is the 65th coefficient value, and R (72) is the 72nd coefficient value. The difference from the desired response is a value that must be added as the coefficient value of the filter, and the pilot signal of the virtual carrier is estimated by correcting the value corresponding to the center coefficient from that ratio.
図3は、シミュレーション結果を示す。図3において、仮想キャリアのパイロット信号を推定するために追加したパイロット信号は「補正用パイロット」として示され、仮想キャリアのパイロット信号の推定結果は「推定したパイロット」として示されている。仮想キャリアのパイロット信号を推定し内挿補間フィルタを通すことで、希望の応答と同じ結果に補正できる。すなわち、帯域端部のキャリアについても精度良く伝送路特性を推定することができる。この結果、帯域端部のキャリアから等化が可能となり、キャリアの損失を抑えることができる。 FIG. 3 shows the simulation results. In FIG. 3, the pilot signal added for estimating the pilot signal of the virtual carrier is shown as the “correction pilot”, and the estimation result of the pilot signal of the virtual carrier is shown as the “estimated pilot”. By estimating the pilot signal of the virtual carrier and passing it through an interpolation filter, it can be corrected to the same result as the desired response. That is, the transmission line characteristics can be estimated accurately for the carriers at the end of the band. As a result, the carriers at the band end can be equalized, and the carrier loss can be suppressed.
上記において帯域の下端側について説明をしたが、帯域の上端側についても同様である。 Although the lower end side of the band has been described above, the same applies to the upper end side of the band.
本実施形態では、補正のための追加のパイロット信号が必要(上下端各々1本の合計2本)となるが、補正しなかった場合は、複数(例えば30本)のデータキャリアが使用できないことを考慮すると、大きなメリットがある。 In the present embodiment, additional pilot signals for correction are required (one for each of the upper and lower ends, for a total of two), but if correction is not performed, a plurality of (for example, 30) data carriers cannot be used. Considering that, there is a big merit.
次に、本発明の一実施形態に係るOFDM送信機およびOFDM受信機について説明する。
図4は、本実施形態に係るOFDM送信機40を概略的に示している。図4に示すように、OFDM送信機40は、OFDMフレーム生成部41、補正用パイロット挿入部42、高速逆フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transformation)部43、帯域制限フィルタ44、デジタルアナログ変換器(DAC:Digital-to-Analog Converter)45、周波数変換部46、増幅器47、およびアンテナ48を備える。
Next, the OFDM transmitter and the OFDM receiver according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 schematically shows the OFDM transmitter 40 according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the OFDM transmitter 40 includes an OFDM frame generation unit 41, a correction pilot insertion unit 42, an inverse fast Fourier transformation (IFFT) unit 43, a band limiting filter 44, and a digital-to-analog converter. (DAC: Digital-to-Analog Converter) 45, a frequency converter 46, an amplifier 47, and an antenna 48 are provided.
OFDMフレーム生成部41は、外部または上位の装置から送信データを受け取り、受け取った送信データに基づいてOFDMフレームを生成する。例えば、OFDMフレーム生成部41は、送信データに対して、64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)などのキャリア変調を含む様々な処理を行い、さらに、パイロット信号を付加する。 The OFDM frame generation unit 41 receives transmission data from an external or higher-level device, and generates an OFDM frame based on the received transmission data. For example, the OFDM frame generation unit 41 performs various processes including carrier modulation such as 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation) on the transmitted data, and further adds a pilot signal.
OFDMフレームは、IFFT部43で周波数領域の信号から時間領域の信号に変換され、さらにガードインターバルが付加される。その後、帯域制限フィルタ44を通過し、DAC45でアナログ信号に変換され、周波数変換部46で無線周波数(RF)帯域の信号に周波数変換され、増幅器47で増幅され、アンテナ48から送信される。 The OFDM frame is converted from a signal in the frequency domain to a signal in the time domain by the IFFT unit 43, and a guard interval is further added. After that, it passes through the band limiting filter 44, is converted into an analog signal by the DAC 45, is frequency-converted into a signal in the radio frequency (RF) band by the frequency conversion unit 46, is amplified by the amplifier 47, and is transmitted from the antenna 48.
図5は、本実施形態に係るパイロット配置の一例を示している。図5に示すキャリア構造は913本のキャリアを含む。図5において、横方向は、周波数を表し、周波数方向またはキャリア方向とも呼ばれ、縦方向は、時間を表し、時間方向またはシンボル方向とも呼ばれる。周波数方向と時間方向に並んだ四角形のます目がそれぞれ1つのキャリアを表す。従って、周波数方向に並ぶます目の一列がOFDM信号を構成する1つのシンボルを表す。CPと書かれたます目は、パイロット信号の位置を示す。これらのパイロット信号は、時間方向に連続的に配置されていることから、CP(Continuous Pilot)と呼ばれる。パイロット信号は、例えば、BPSK(Binary Phase Shift Keying)変調された受信側既知のランダムデータである。このようなパイロット信号は、ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)などにおいて良く使用されている。 FIG. 5 shows an example of the pilot arrangement according to the present embodiment. The carrier structure shown in FIG. 5 includes 913 carriers. In FIG. 5, the horizontal direction represents frequency and is also referred to as frequency direction or carrier direction, and the vertical direction represents time and is also referred to as time direction or symbol direction. Square grids arranged in the frequency direction and the time direction each represent one carrier. Therefore, a row of grids arranged in the frequency direction represents one symbol constituting the OFDM signal. The squares labeled CP indicate the position of the pilot signal. Since these pilot signals are arranged continuously in the time direction, they are called CP (Continuous Pilot). The pilot signal is, for example, BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulated random data known to the receiver. Such pilot signals are often used in ARIBs (Associations of Radio Industries and Businesses) and the like.
各シンボルでは、パイロット信号は、所定キャリア間隔で位置するキャリア(以下では、第1のキャリアと称することもある)、および帯域の両端に位置するキャリア(以下では、第2のキャリアと称することもある)に配置されている。伝送帯域内のキャリアのうち、第1のキャリアおよび第2のキャリアを除いた部分を第3のキャリアと称する。第2のキャリアのパイロット信号は、伝送路特性を補正するために使用されるものであり、補正用パイロット信号と称することもある。第2のキャリアと第2のキャリアに隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔は、前記の所定キャリア間隔よりも小さい。伝送路特性を精度良く推定するという観点から、第2のキャリアと隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔は、所定キャリア間隔の半分以上であることが望ましい。図5の例では、所定キャリア間隔は16キャリアであり、第2のキャリアと隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔は8キャリアであり、すなわち、パイロット信号は、1、9、25、41、・・・、889、905、913番目のキャリア位置に配置されている。 In each symbol, the pilot signal is a carrier located at a predetermined carrier interval (hereinafter, also referred to as a first carrier) and a carrier located at both ends of the band (hereinafter, also referred to as a second carrier). Is located in). The portion of the carriers in the transmission band excluding the first carrier and the second carrier is referred to as a third carrier. The pilot signal of the second carrier is used to correct the transmission line characteristics, and is sometimes referred to as a correction pilot signal. The carrier interval between the second carrier and the first carrier adjacent to the second carrier is smaller than the predetermined carrier interval described above. From the viewpoint of accurately estimating the transmission line characteristics, it is desirable that the carrier spacing between the second carrier and the adjacent first carrier is at least half of the predetermined carrier spacing. In the example of FIG. 5, the predetermined carrier interval is 16 carriers, the carrier interval between the second carrier and the adjacent first carrier is 8 carriers, that is, the pilot signals are 1, 9, 25, and so on. It is located at the 41st, ..., 889, 905, and 913th carrier positions.
図4に示される補正用パイロット挿入部42は、OFDM信号に補正用パイロット信号を挿入することを強調するために、OFDMフレーム生成部41と別の機能ブロックとして示されているが、OFDMフレーム生成部41の一部であることができる。 The correction pilot insertion unit 42 shown in FIG. 4 is shown as a functional block separate from the OFDM frame generation unit 41 in order to emphasize that the correction pilot signal is inserted into the OFDM signal, but the OFDM frame generation It can be part of part 41.
本実施形態では、第1のキャリアのパイロット信号がCPであるとして主に説明を行うが、第1のキャリアのパイロット信号は、CPに限らず、時間方向および周波数方向に分散配置されたSP(Scattered Pilot)であってもよい。第1のキャリアのパイロット信号がSPである場合においても、補正用パイロット信号は、時間方向に連続的に配置される。この場合において、パイロット信号が所定キャリア間隔で位置するキャリアに配置されるという場合の所定キャリア間隔は、パイロット信号が時間方向に一定間隔で配置されているキャリア間のキャリア間隔を指し、また、第2のキャリアに隣接する第1のキャリアは、パイロット信号が時間方向に一定間隔で配置されているキャリアうちの第2のキャリアの位置に最も近いキャリアを指す。例えば、シンボル信号が周波数方向に64キャリア間隔で、時間方向に4シンボル間隔で配置される場合、具体的には、1番目のシンボルにおいて、パイロット信号が1、9、73、137、・・・、841、905、913番目のキャリア位置に配置され、2番目のシンボルにおいて、パイロット信号が1、25、89、153、・・・、857、913番目のキャリア位置に配置され、3番目のシンボルにおいて、パイロット信号が1、41、105、169、・・・、873、913番目のキャリア位置に配置され、4番目のシンボルにおいて、パイロット信号が1、57、121、185、・・・、889、913番目のキャリア位置に配置され、5番目のシンボルにおいて、パイロット信号が1、9、73、137、・・・、841、905、913番目のキャリア位置に配置されるような場合、所定キャリア間隔は16キャリア間隔であり、第2のキャリアと第2のキャリアに隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔は8キャリア間隔となる。 In the present embodiment, the pilot signal of the first carrier is mainly described as CP, but the pilot signal of the first carrier is not limited to CP, and SPs (SPs) distributed in the time direction and the frequency direction ( It may be Scattered Pilot). Even when the pilot signal of the first carrier is SP, the correction pilot signal is continuously arranged in the time direction. In this case, the predetermined carrier interval when the pilot signals are arranged on carriers located at predetermined carrier intervals refers to the carrier intervals between carriers in which the pilot signals are arranged at regular intervals in the time direction, and the first The first carrier adjacent to the second carrier refers to the carrier closest to the position of the second carrier among the carriers in which the pilot signals are arranged at regular intervals in the time direction. For example, when the symbol signals are arranged at intervals of 64 carriers in the frequency direction and at intervals of 4 symbols in the time direction, specifically, in the first symbol, the pilot signals are 1, 9, 73, 137, ... , 841, 905, 913th carrier position, in the second symbol, the pilot signal is placed at 1, 25, 89, 153, ..., 857, 913th carrier position, the third symbol In, the pilot signal is arranged at the carrier position 1, 41, 105, 169, ..., 873, 913, and in the fourth symbol, the pilot signal is 1, 57, 121, 185, ..., 889. , 913th carrier position, and in the fifth symbol, when the pilot signal is arranged at the 1, 9, 73, 137, ..., 841, 905, 913th carrier position, the predetermined carrier. The interval is 16 carrier intervals, and the carrier interval between the second carrier and the first carrier adjacent to the second carrier is 8 carrier intervals.
図6は、本実施形態に係るOFDM受信機60を概略的に示している。図6に示すように、OFDM受信機60は、アンテナ61、増幅器62、帯域制限フィルタ63、周波数変換部64、アナログデジタル変換器(ADC:Analog-to-Digital Converter)65、OFDMシンボル同期部66、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transformation)部67、および信号等化部68を備える。 FIG. 6 schematically shows an OFDM receiver 60 according to this embodiment. As shown in FIG. 6, the OFDM receiver 60 includes an antenna 61, an amplifier 62, a band limiting filter 63, a frequency converter 64, an analog-to-digital converter (ADC) 65, and an OFDM symbol synchronization unit 66. , Fast Fourier Transform (FFT) unit 67, and signal equalization unit 68.
アンテナ61は、図4に示すOFDM送信機40などのOFDM送信機によって送信されたOFDM信号を受信する。アンテナ61で受信されたOFDM信号は、増幅器62で増幅され、帯域制限フィルタ63を通過し、周波数変換部64で周波数変換され、ADC65でデジタル信号に変換される。その後、OFDMシンボル同期部66でガードインターバルが除去され、FFT部67で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、信号等化部68へ与えられる。信号等化部68は、受信信号に含まれるパイロット信号を検出し、検出したパイロット信号に基づいて伝送路特性を推定し、推定結果に基づいて受信信号に対して波形等化を行う。このようにして、伝送路歪が除去または低減されたデータが得られる。 The antenna 61 receives an OFDM signal transmitted by an OFDM transmitter such as the OFDM transmitter 40 shown in FIG. The OFDM signal received by the antenna 61 is amplified by the amplifier 62, passes through the band limiting filter 63, is frequency-converted by the frequency conversion unit 64, and is converted into a digital signal by the ADC 65. After that, the OFDM symbol synchronization unit 66 removes the guard interval, the FFT unit 67 converts the signal in the time domain into a signal in the frequency domain, and gives the signal to the signal equalization unit 68. The signal equalization unit 68 detects the pilot signal included in the received signal, estimates the transmission line characteristics based on the detected pilot signal, and performs waveform equalization on the received signal based on the estimation result. In this way, data in which transmission line distortion is removed or reduced can be obtained.
図7は、図6に示した信号等化部68の構成例を概略的に示している。信号等化部68は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、LSI(Large-Scale integration)回路またはDSP(Digital Signal Processor)などにより実施することができる。 FIG. 7 schematically shows a configuration example of the signal equalization unit 68 shown in FIG. The signal equalization unit 68 can be implemented by, for example, an application specific integrated circuit (ASIC), an LSI (Large-Scale integration) circuit, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
図7に示すように、信号等化部68は、データバッファ71、複素除算部72、パイロット抽出部73、および周波数方向補間部75を備える。FFT部67(図6)から出力される周波数領域の信号は、データバッファ71およびパイロット抽出部73に入力される。データバッファ71は、周波数領域の信号を一時的に格納し、適切なタイミングで複素除算部72に渡す。パイロット抽出部73は、周波数領域の信号からパイロット信号を抽出する。さらに、パイロット抽出部73は、抽出した各パイロット信号から、そのパイロット信号が配置されたキャリアの伝送路特性を計算する。伝送路特性は、抽出されたパイロット信号を既知のパイロット信号と比較することによって算出される。周波数方向補間部75は、シンボルごとに、パイロット抽出部73によって計算された伝送路特性に基づいてFIRフィルタを用いた内挿補間処理を行うことによって、第3のキャリア(パイロット信号が配置されていないキャリア)の伝送路特性を推定する。複素除算部72は、シンボルごとおよびキャリアごとに、データバッファ71から受け取った信号を、周波数方向補間部75によって推定された伝送路特性で複素除算する。 As shown in FIG. 7, the signal equalization unit 68 includes a data buffer 71, a complex division unit 72, a pilot extraction unit 73, and a frequency direction interpolation unit 75. The frequency domain signal output from the FFT unit 67 (FIG. 6) is input to the data buffer 71 and the pilot extraction unit 73. The data buffer 71 temporarily stores the signal in the frequency domain and passes it to the complex division unit 72 at an appropriate timing. The pilot extraction unit 73 extracts a pilot signal from the signal in the frequency domain. Further, the pilot extraction unit 73 calculates the transmission line characteristics of the carrier on which the pilot signal is arranged from each extracted pilot signal. The transmission line characteristics are calculated by comparing the extracted pilot signal with a known pilot signal. The frequency direction interpolation unit 75 performs an interpolation interpolation process using an FIR filter based on the transmission line characteristics calculated by the pilot extraction unit 73 for each symbol, whereby a third carrier (pilot signal is arranged). Estimate the transmission line characteristics of no carrier). The complex division unit 72 complex-divides the signal received from the data buffer 71 for each symbol and each carrier by the transmission line characteristics estimated by the frequency direction interpolation unit 75.
パイロット信号としてSPを用いる実施形態では、信号等化部68は時間方向補間部74をさらに備える。時間方向補間部74は、パイロット抽出部73と周波数方向補間部75との間に設けられる。時間方向補間部74は、時間方向に一定間隔でパイロット信号が配置されたキャリアごとに、パイロット抽出部73によって計算された伝送路特性に基づいて補間フィルタを用いた補間処理を行うことによって、伝送路特性を計算する。その後、周波数方向補間部75は、時間方向補間部74による時間方向の補間処理の結果に基づいて、周波数方向の補間処理を行う。 In the embodiment in which the SP is used as the pilot signal, the signal equalization unit 68 further includes a time direction interpolation unit 74. The time direction interpolation unit 74 is provided between the pilot extraction unit 73 and the frequency direction interpolation unit 75. The time direction interpolation unit 74 transmits by performing interpolation processing using an interpolation filter based on the transmission line characteristics calculated by the pilot extraction unit 73 for each carrier in which pilot signals are arranged at regular intervals in the time direction. Calculate road characteristics. After that, the frequency direction interpolation unit 75 performs the frequency direction interpolation processing based on the result of the time direction interpolation processing by the time direction interpolation unit 74.
図8は、周波数方向補間部75の構成例を概略的に示している。図8に示すように、周波数方向補間部75は、データバッファ81、補正用パイロット抽出部82、補正用パイロット除去部83、信号切替部84、FIRフィルタ85、差分計算部86、およびパイロット信号補正部87を備える。 FIG. 8 schematically shows a configuration example of the frequency direction interpolation unit 75. As shown in FIG. 8, the frequency direction interpolation unit 75 includes a data buffer 81, a correction pilot extraction unit 82, a correction pilot removal unit 83, a signal switching unit 84, an FIR filter 85, a difference calculation unit 86, and a pilot signal correction. A unit 87 is provided.
図8において、パイロット抽出部73(図7)によって計算された伝送路特性はデータバッファ81に入力される。データバッファ81は、パイロット抽出部73によって計算された伝送路特性を一時的に格納し、適切なタイミングで補正用パイロット抽出部82、補正用パイロット除去部83、およびパイロット信号補正部87に渡す。補正用パイロット抽出部82は、パイロット抽出部73(図7)で抽出されたパイロット信号から補正用パイロット信号を抽出する。具体的には、補正用パイロット抽出部82は、パイロット抽出部73によって計算された第2のキャリア(補正用パイロット信号が配置されたキャリア)の伝送路特性を抽出する。図5の例によれば、補正用パイロット抽出部82は、パイロット抽出部73によって計算された1番目および913番目のキャリアの伝送路特性を抽出する。 In FIG. 8, the transmission line characteristics calculated by the pilot extraction unit 73 (FIG. 7) are input to the data buffer 81. The data buffer 81 temporarily stores the transmission line characteristics calculated by the pilot extraction unit 73, and passes them to the correction pilot extraction unit 82, the correction pilot removal unit 83, and the pilot signal correction unit 87 at an appropriate timing. The correction pilot extraction unit 82 extracts the correction pilot signal from the pilot signal extracted by the pilot extraction unit 73 (FIG. 7). Specifically, the correction pilot extraction unit 82 extracts the transmission line characteristics of the second carrier (carrier on which the correction pilot signal is arranged) calculated by the pilot extraction unit 73. According to the example of FIG. 5, the correction pilot extraction unit 82 extracts the transmission line characteristics of the first and 913th carriers calculated by the pilot extraction unit 73.
補正用パイロット除去部83は、パイロット抽出部73で抽出されたパイロット信号から補正用パイロット信号を除去する。具体的には、補正用パイロット除去部83は、パイロット抽出部73によって計算された第1および第2のキャリア(パイロット信号が配置されたキャリア)の伝送路特性から、第2のキャリアの伝送路特性を除去する。図5の例によれば、補正用パイロット除去部83は、パイロット抽出部73によって計算された9、25、41、・・・、889、905番目のキャリアの伝送路特性を抽出する。例えば、1番目および913番目のキャリアの伝送路特性はゼロに設定される。信号切替部84は、補正用パイロット除去部83とパイロット信号補正部87とを選択的に切り替え、補正用パイロット除去部83からの信号をFIRフィルタ85に渡すか、パイロット信号補正部87からの信号をFIRフィルタ85に渡す。信号切替部84で補正用パイロット除去部83が選択されると、補正用パイロット除去部83からの伝送路特性に基づいてFIRフィルタ85を用いた内挿補間処理がなされて、第3のキャリアの伝送路特性が推定される。これは、図2に示した「実際の応答」に相当するものである。この際、すべてのキャリアについてフィルタ応答を求める必要はない。第2のキャリア(図5の例では1番目および913番目のキャリア)の伝送路特性が計算されればよく、例えば、帯域端から60キャリア程度で計算を打ち切ってもよい。 The correction pilot removing unit 83 removes the correction pilot signal from the pilot signal extracted by the pilot extraction unit 73. Specifically, the correction pilot removing unit 83 uses the transmission line characteristics of the first and second carriers (carriers on which the pilot signal is arranged) calculated by the pilot extraction unit 73 to determine the transmission line of the second carrier. Remove the property. According to the example of FIG. 5, the correction pilot removing unit 83 extracts the transmission line characteristics of the 9, 25, 41, ..., 889, 905th carriers calculated by the pilot extraction unit 73. For example, the transmission line characteristics of the 1st and 913th carriers are set to zero. The signal switching unit 84 selectively switches between the correction pilot removal unit 83 and the pilot signal correction unit 87, and passes the signal from the correction pilot removal unit 83 to the FIR filter 85, or the signal from the pilot signal correction unit 87. Is passed to the FIR filter 85. When the correction pilot removal unit 83 is selected by the signal switching unit 84, interpolation processing using the FIR filter 85 is performed based on the transmission line characteristics from the correction pilot removal unit 83, and the third carrier The transmission line characteristics are estimated. This corresponds to the "actual response" shown in FIG. At this time, it is not necessary to obtain the filter response for all carriers. The transmission line characteristics of the second carrier (the first and 913th carriers in the example of FIG. 5) may be calculated, and the calculation may be terminated at about 60 carriers from the band end, for example.
差分計算部86は、パイロット抽出部73によって計算された第2のキャリアの伝送路特性とFIRフィルタ85を用いて推定された第2のキャリアの伝送路特性との差分を計算する。この差分は、図2に示したMに相当する。差分は、伝送帯域の下端および上端(図5の例では、1番目および913番目のキャリア)それぞれについて計算される。 The difference calculation unit 86 calculates the difference between the transmission line characteristics of the second carrier calculated by the pilot extraction unit 73 and the transmission line characteristics of the second carrier estimated by using the FIR filter 85. This difference corresponds to M shown in FIG. The difference is calculated for each of the lower and upper ends of the transmission band (first and 913th carriers in the example of FIG. 5).
パイロット信号補正部87は、差分計算部86によって計算された差分に基づいて、第2のキャリアに隣接する第1のキャリアから所定キャリア間隔を隔てて帯域外に位置する仮想キャリア(図5の例では−7番目および921番目のキャリア)の伝送路特性を推定する。例えば、上記の数式(1)に倣って、仮想キャリアの伝送路特性を推定する。パイロット信号補正部87は、信号切替部84を介してFIRフィルタ85へ、推定した仮想キャリアの伝送路特性およびパイロット抽出部73によって計算された第1のキャリアの伝送路特性を出力する。信号切替部84でパイロット信号補正部87が選択されると、パイロット信号補正部87によって推定された仮想キャリアの伝送路特性およびパイロット抽出部73によって計算された第1のキャリアの伝送路特性に基づいてFIRフィルタ85を用いた内挿補間処理が行われ、第3のキャリアの伝送路特性が推定される。このようにして得られた伝送路特性が複素除算部72(図7)に出力される。 The pilot signal correction unit 87 is a virtual carrier located out of the band at a predetermined carrier interval from the first carrier adjacent to the second carrier based on the difference calculated by the difference calculation unit 86 (example of FIG. 5). Then, the transmission line characteristics of the -7th and 921st carriers) are estimated. For example, the transmission line characteristics of the virtual carrier are estimated according to the above mathematical formula (1). The pilot signal correction unit 87 outputs the estimated transmission line characteristics of the virtual carrier and the transmission line characteristics of the first carrier calculated by the pilot extraction unit 73 to the FIR filter 85 via the signal switching unit 84. When the pilot signal correction unit 87 is selected by the signal switching unit 84, it is based on the transmission line characteristics of the virtual carrier estimated by the pilot signal correction unit 87 and the transmission line characteristics of the first carrier calculated by the pilot extraction unit 73. Then, the interpolation interpolation process using the FIR filter 85 is performed, and the transmission line characteristics of the third carrier are estimated. The transmission line characteristics obtained in this way are output to the complex division unit 72 (FIG. 7).
以上のように、本実施形態に係るOFDM信号では、所定キャリア間隔で位置する複数の第1のキャリアおよび帯域の両端に位置する第2のキャリアにパイロット信号が配置され、第2のキャリアと第2のキャリアに隣接する第1のキャリアとの間のキャリア間隔が所定キャリア間隔よりも小さくなっている。OFDM受信装置は、第1のキャリアのパイロット信号に基づいて第1のキャリアの伝送路特性を計算し、第2のキャリアのパイロット信号に基づいて第2のキャリアの伝送路特性を計算し、計算された第1のキャリアの伝送路特性に基づいて補間フィルタを用いた周波数方向の内挿補間処理を行って、第2のキャリアの伝送路特性を推定する。さらに、OFDM受信装置は、計算された第2のキャリアの伝送路特性と推定された第2のキャリアの伝送路特性との差分を計算し、その差分に基づいて、第1のキャリアに隣接する第1のキャリアから所定キャリア間隔を隔てて前記帯域外に位置する仮想キャリアの伝送路特性を推定し、計算された第1のキャリアのパイロット信号と推定された仮想キャリアの伝送路特性とに基づいて前記補間フィルタを適用することによって、パイロット信号が配置されていないキャリアの伝送路特性を推定する。このように、第2のキャリアのパイロット信号を追加することにより、伝送路特性を補正することが可能となり、その結果、帯域端部においても伝送路特性を精度良く推定することができる。 As described above, in the OFDM signal according to the present embodiment, the pilot signals are arranged on the plurality of first carriers located at predetermined carrier intervals and the second carriers located at both ends of the band, and the second carrier and the second carrier are arranged. The carrier interval between the first carrier adjacent to the second carrier is smaller than the predetermined carrier interval. The OFDM receiver calculates the transmission line characteristics of the first carrier based on the pilot signal of the first carrier, and calculates and calculates the transmission line characteristics of the second carrier based on the pilot signal of the second carrier. Based on the transmission line characteristics of the first carrier, the insertion / interpolation processing in the frequency direction using the interpolation filter is performed to estimate the transmission line characteristics of the second carrier. Further, the OFDM receiver calculates the difference between the calculated transmission line characteristics of the second carrier and the estimated transmission line characteristics of the second carrier, and is adjacent to the first carrier based on the difference. The transmission line characteristics of virtual carriers located outside the band at a predetermined carrier interval from the first carrier are estimated, and based on the calculated pilot signal of the first carrier and the estimated transmission line characteristics of the virtual carrier. By applying the interpolation filter, the transmission line characteristics of the carrier on which the pilot signal is not arranged are estimated. In this way, by adding the pilot signal of the second carrier, it is possible to correct the transmission line characteristics, and as a result, the transmission line characteristics can be estimated accurately even at the band end.
上述した実施形態は例示であり、本発明は、上述した実施形態に係る装置などの構成に限定されるものではなく、様々な構成が用いられてよい。また、上述した実施形態に示される各種処理は、ハードウェア回路によって実行されてもよく、また、プロセッサおよびメモリを備えたハードウェア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御されてもよい。 The above-described embodiment is an example, and the present invention is not limited to the configuration of the device or the like according to the above-described embodiment, and various configurations may be used. Further, various processes shown in the above-described embodiment may be executed by a hardware circuit, and a control program in which the processor is stored in a ROM (Read Only Memory) in a hardware resource including a processor and a memory is used. It may be controlled by executing.
40…OFDM送信機、41…OFDMフレーム生成部、42…補正用パイロット挿入部、43…IFFT部、44…帯域制限フィルタ、46…周波数変換部、47…増幅器、48…アンテナ、60…OFDM受信機、61…アンテナ、62…増幅器、63…帯域制限フィルタ、64…周波数変換部、66…OFDMシンボル同期部、67…FFT部、68…信号等化部、71…データバッファ、72…複素除算部、73…パイロット抽出部、74…時間方向補間部、75…周波数方向補間部、81…データバッファ、82…補正用パイロット抽出部、83…補正用パイロット除去部、84…信号切替部、85…FIRフィルタ、86…差分計算部、87…パイロット信号補正部。 40 ... OFDM transmitter, 41 ... OFDM frame generator, 42 ... Correction pilot insertion section, 43 ... IFFT section, 44 ... Bandwidth limiting filter, 46 ... Frequency transform section, 47 ... Amplifier, 48 ... Antenna, 60 ... OFDM reception Machine, 61 ... Antenna, 62 ... Amplifier, 63 ... Band limiting filter, 64 ... Frequency transform section, 66 ... OFDM symbol synchronization section, 67 ... FFT section, 68 ... Signal equalization section, 71 ... Data buffer, 72 ... Complex division Unit, 73 ... Pilot extraction unit, 74 ... Time direction interpolation unit, 75 ... Frequency direction interpolation unit, 81 ... Data buffer, 82 ... Correction pilot extraction unit, 83 ... Correction pilot removal unit, 84 ... Signal switching unit, 85 ... FIR filter, 86 ... Difference calculation unit, 87 ... Pilot signal correction unit.
Claims (3)
前記複数の第1のキャリアのパイロット信号に基づいて前記複数の第1のキャリアの伝送路特性を計算する手段と、
前記第2のキャリアのパイロット信号に基づいて前記第2のキャリアの伝送路特性を計算する手段と、
前記計算された前記複数の第1のキャリアの伝送路特性に基づいて補間フィルタを用いた周波数方向の内挿補間処理を行って、前記第2のキャリアの伝送路特性を推定する手段と、
前記計算された前記第2のキャリアの伝送路特性と前記推定された前記第2のキャリアの伝送路特性との差分を計算する手段と、
前記計算された差分に基づいて、前記隣接する第1のキャリアから前記所定キャリア間隔を隔てて前記帯域外に位置する仮想キャリアの伝送路特性を推定する手段と、
前記計算された前記複数の第1のキャリアの前記パイロット信号と前記推定された前記仮想キャリアの伝送路特性とに基づいて前記補間フィルタを適用することによって、前記パイロット信号が配置されていないキャリアの伝送路特性を推定する手段と、
を備えることを特徴とするOFDM受信装置。 Pilot signals are arranged on a plurality of first carriers located at predetermined carrier intervals and second carriers located at both ends of the band, and the second carrier and the first carrier adjacent to the second carrier are arranged. An OFDM receiver that receives orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals whose carrier spacing is smaller than the predetermined carrier spacing.
A means for calculating the transmission line characteristics of the plurality of first carriers based on the pilot signals of the plurality of first carriers, and
A means for calculating the transmission line characteristics of the second carrier based on the pilot signal of the second carrier, and
A means for estimating the transmission line characteristics of the second carrier by performing interpolation processing in the frequency direction using an interpolation filter based on the calculated transmission line characteristics of the plurality of first carriers.
A means for calculating the difference between the calculated transmission line characteristics of the second carrier and the estimated transmission line characteristics of the second carrier, and
A means for estimating the transmission line characteristics of a virtual carrier located outside the band with a predetermined carrier interval from the adjacent first carrier based on the calculated difference.
By applying the interpolation filter based on the calculated pilot signals of the plurality of first carriers and the estimated transmission line characteristics of the virtual carriers, the carriers to which the pilot signals are not arranged Means for estimating transmission line characteristics and
An OFDM receiver comprising.
前記複数の第1のキャリアのパイロット信号に基づいて前記複数の第1のキャリアの伝送路特性を計算し、
前記第2のキャリアのパイロット信号に基づいて前記第2のキャリアの伝送路特性を計算し、
前記計算された前記複数の第1のキャリアの伝送路特性に基づいて補間フィルタを用いた周波数方向の内挿補間処理を行って、前記第2のキャリアの伝送路特性を推定し、
前記計算された前記第2のキャリアの伝送路特性と前記推定された前記第2のキャリアの伝送路特性との差分を計算し、
前記計算された差分に基づいて、前記隣接する第1のキャリアから前記所定キャリア間隔を隔てて前記帯域外に位置する仮想キャリアの伝送路特性を推定し、
前記計算された前記複数の第1のキャリアの前記パイロット信号と前記推定された前記仮想キャリアの伝送路特性とに基づいて前記補間フィルタを適用することによって、前記パイロット信号が配置されていないキャリアの伝送路特性を推定する、
ことを特徴とするOFDM受信方法。 Pilot signals are arranged on a plurality of first carriers located at predetermined carrier intervals and second carriers located at both ends of the band, and the second carrier and the first carrier adjacent to the second carrier are arranged. An OFDM reception method performed by an OFDM receiver that receives an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal in which the carrier interval between the carriers is smaller than the predetermined carrier interval.
The transmission line characteristics of the plurality of first carriers are calculated based on the pilot signals of the plurality of first carriers.
The transmission line characteristics of the second carrier are calculated based on the pilot signal of the second carrier.
Based on the calculated transmission line characteristics of the plurality of first carriers, interpolation processing in the frequency direction using an interpolation filter is performed to estimate the transmission line characteristics of the second carrier.
The difference between the calculated transmission line characteristics of the second carrier and the estimated transmission line characteristics of the second carrier is calculated.
Based on the calculated difference, the transmission line characteristics of the virtual carrier located outside the band with the predetermined carrier interval from the adjacent first carrier are estimated.
By applying the interpolation filter based on the calculated pilot signals of the plurality of first carriers and the estimated transmission line characteristics of the virtual carriers, the carriers to which the pilot signals are not arranged Estimate transmission line characteristics,
An OFDM reception method characterized by that.
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