JP2004040295A - Multicarrier cdma communication system, demodulation processing circuit therefor, receiver, and demodulation processing method and reception method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a demodulation characteristic of a multicarrier CDMA communication system by estimating a channel and compensating fading variations with high accuracy under a frequency selective fading environment. <P>SOLUTION: A demodulation processing circuit is provided with: a Fourier transform means for applying Fourier transform to an orthogonal multicarrier signal; a fading variation estimate means for calculating a channel estimate value of each subcarrier signal; a fading variation compensation means for calculating a fading variation compensation value on the basis of the channel estimate value and an interference power estimate value in the unit of each subcarrier to compensate fading variations; an inverse spread means for performing inverse spread composite processing; a means for calculating an amplitude after inverse spread for calculating the amplitude of the carrier signal whose inverse spread is processed; an interference power estimate means for calculating the interference power estimate value on the basis of a signal component of a pilot symbol sequence and the amplitude of the carrier signal; and a data demodulation means for performing demodulation processing to recover a demodulated data sequence. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

ここで、Ｃ_ｎはｎ番目（ｎ＝１，２，・・・，（Ｍ×Ｎ））のサブキャリアのチャネル推定値、Ｚ_ｎ（ｉ）は図４に示されるスロットのｎ番目のサブキャリアのｉ番目のパイロットシンボルの受信信号値を表す。
【００１２】
サブキャリア毎に求められたチャネル推定値Ｃ_ｎ　は、近接するＮ_ａｖｇ個のサブキャリアについて算出されたチャネル推定値とともに平均化処理される。第ｎ番目のサブキャリアの平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎは下記式２に従って算出される。
【数２】

【００１３】
前記平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎは、フェージング変動補償部１０３に入力される。フェージング変動補償部１０３は、各サブキャリア毎の平均化後のチャネル推定値に基づき、逆拡散を行うためのフェージング変動補償値ｗ_ｎを下記式３に従い算出する。
【数３】

ここでＸ_ｎ ^＊はＸ_ｎの複素共役値を意味する
【００１４】
前記フェージング変動補償値ｗ_ｎは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器１０４＿１〜１０４＿ｎによって、各サブキャリア信号に乗算される。
【００１５】
フェージング変動補償後のサブキャリア信号は、それぞれ対応する乗算器１０６＿１〜１０６＿ｎに入力され、送信装置側の拡散変調処理で使用された拡散コードと同一のコードが乗算される。
【００１６】
コード乗算処理済みのサブキャリア信号は、それぞれ対応するＮ個の合成器３０８＿１〜３０８＿Ｎに入力される。各合成器３０８＿１〜３０８＿Ｎは、複数のコード乗算処理済みサブキャリア信号を合成し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。当該キャリア信号は、前記送信装置におけるパラレルシンボルデータ系列（全Ｎ個）にそれぞれ対応する。
【００１７】
全Ｎ個のキャリア信号は、パラレル／シリアル変換１１０により一つのシリアル信号に変換され、データ復調部１１４によってデータ復調処理されて軟判定値が出力される。復号部１１７は、前記軟判定値に基づいて所定の誤り訂正処理を行い、受信データ系列を出力する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
移動体通信システムでは、周囲の建物や地形によって電波が反射、回折、散乱し、受信装置には複数の伝送路を経た波（マルチパス波）が到来する。したがって、複数のマルチパス波相互間で干渉が生じ、受信波の振幅と位相がランダムに変動する周波数選択性フェージングが発生する。
【００１９】
周波数選択性フェージングの発生する伝送路環境下では、マルチキャリア受信装置においてガードインターバル内のマルチパスフェージング成分をすべて利用し、周波数領域でチャネル推定を行うとともにフェージング変動補償を行うことが望ましい。
【００２０】
しかし、受信装置の移動によりガードインターバル内のマルチパス波の信号レベルは変動するため、ある特定のパスについてのみ注目すると、受信装置側で雑音や他セルからの干渉に埋もれるほど当該パスの信号レベルが低い場合があり、信号レベルが常に有効なものとは限らない。
このような場合には、当該特定パスはもはや受信品質を高めるのに有効なものとはならず、サブキャリアチャネル毎のチャネル推定を行う際に信号レベルが低下した前記特定パスを含めてチャネル推定値の算出を行うと、雑音成分も含めて推定を行うこととなり、チャネル推定値が劣化する。その結果、受信信号品質やデータ復調特性が劣化するという課題があった。
【００２１】
また逆拡散処理時には、フェージング変動により多重するコード間で干渉が発生して、各サブキャリア信号ごとのフェージング変動補償及びサブキャリア間の合成が良好に行えないという課題があった。
【００２２】
また、複数の受信回路でダイバーシチ受信を行う場合には、各ダイバーシチブランチ毎に得られる逆拡散処理済みのシンボルの信号電力および干渉電力を考慮して、適切な重み付けを行わなければ、良好な復調特性が得られないという課題があった。
【００２３】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、周波数選択フェージング環境下において、精度よくチャネル推定及びフェージング変動補償を行い、良好な復調特性を得ることができるマルチキャリアＣＤＭＡ通信システム及びその復調処理回路、受信装置、並びに復調処理方法、受信方法を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決し目的を達成するために、本発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理回路にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換手段と、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段と、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段と、フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段と、前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出手段と、前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定手段と、前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを備える。
【００２５】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理回路にあっては、フェージング変動補償手段は、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づき、各サブキャリア信号をＭＭＳＥ法に従って合成するためのＭＭＳＥフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理する構成とされる。
【００２６】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する受信アンテナと、上記段落［００２４］又は［００２５］に記載の復調処理回路を備えたことを特徴とするマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置。
【００２７】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する複数の受信アンテナと、各受信アンテナに対応し、それぞれ別個に直交マルチキャリア信号の復調処理を行って復調データ系列を出力する、上記段落［００２４］又は［００２５］に記載された、複数の復調処理回路と、前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備える。
【００２８】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を受信する複数の受信アンテナと、各受信アンテナに対応し、以下の要素から構成される複数の復調処理回路と、
（ａ）マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換手段、
（ｂ）前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定手段、
（ｃ）前記チャネル推定値に基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償手段と、
（ｄ）フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散手段、
（ｅ）前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調手段とを有する復調処理回路、
前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成手段とを備える。
【００２９】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、各サブキャリア信号のチャネル推定値を所定のサブキャリア特定閾値と比較して、無効なサブキャリア信号を特定し、該無効サブキャリア信号を抑圧するようなフェージング変動補償値を生成して、該無効サブキャリア信号を逆拡散合成処理の対象から除外するような構成とされる。
【００３０】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、所定のサブキャリア群で最大のチャネル推定値を特定し、当該最大値に基づいてサブキャリア特定閾値を決定するような構成とされる。
【００３１】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動補償手段は、前記各サブキャリア単位の干渉電力推定値に基づいてサブキャリア特定閾値を決定するような構成とされる。
【００３２】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置にあっては、前記フェージング変動推定手段は、前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理手段と、各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出手段と、前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第２のフーリエ変換手段とを備える構成とされる。
【００３３】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムにあっては、送信データに所定のパイロットシンボル系列を挿入し、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理して得られた直交マルチキャリア信号を送信する送信装置と、上記段落［００２６］〜又は［００３３］の何れかに記載の受信装置とを備える。
【００３４】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理方法にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するフーリエ変換工程と、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出するフェージング変動推定工程と、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づきフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理するフェージング変動補償工程と、フェージング変動補償済みのサブキャリア信号を逆拡散合成処理して逆拡散済みキャリア信号を出力する逆拡散工程と、前記各サブキャリア信号に関するチャネル推定値に基づき、逆拡散済みキャリア信号の振幅値を算出する逆拡散後振幅算出工程と、前記逆拡散済みキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列の信号成分と、前記逆拡散済みキャリア信号の振幅値とに基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出する干渉電力推定工程と、前記逆拡散済みキャリア信号のデータ順列を調整し、所定の復調処理を行って復調データ系列を出力するデータ復調工程とを備える。
【００３５】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理方法にあっては、フェージング変動補償工程は、前記チャネル推定値と、所定の方法により算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値とに基づき、各サブキャリア信号をＭＭＳＥ法に従って合成するためのＭＭＳＥフェージング変動補償値を算出し、前記各サブキャリア信号をフェージング変動補償処理する。
【００３６】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理方法にあっては、前記フェージング変動補償工程は、各サブキャリア信号のチャネル推定値を所定のサブキャリア特定閾値と比較して、無効なサブキャリア信号を特定し、該無効サブキャリア信号を抑圧するようなフェージング変動補償値を生成して、該無効サブキャリア信号を逆拡散合成処理の対象から除外する。
【００３７】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調処理方法にあっては、前記フェージング変動推定工程は、前記直交マルチキャリア信号を入力し、パイロットシンボル系列の参照系列との相関値を所定サンプル周期毎に順次算出する相関処理工程と、各サンプルの相関値を所定の有効パス検出用閾値と比較して、有効パスを特定するパス検出工程と、前記有効パスの複素パス成分のみをフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するとともに、前記各サブキャリア信号についてフェージング変動推定を行ってチャネル推定値を算出する第２のフーリエ変換工程とを備える。
【００３８】
次の発明に係るマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信方法にあっては、マルチキャリアＣＤＭＡ方式で変調処理された直交マルチキャリア信号を複数の受信アンテナで受信し、各受信信号を上記段落［００３５］又は［００３８］の何れかに記載の復調処理方法によりそれぞれ別個に復調処理する、ダイバーシチ受信復調処理工程と、前記各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成する合成工程とを備える。
【００３９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置の構成図である。
図１において、１００はガードインターバル（ＧＩ）除去部、１０１はＦＦＴ部、１０２はフェージング変動推定部、１０３はフェージング変動補償部、１０４＿１〜１０４＿ｎはフェージング変動補償部１０３から出力されたフェージング変動補償値ｈ_ｎを各サブキャリア信号に乗算する乗算器、１０６＿１〜１０６＿ｎは各サブキャリア信号に逆拡散コードを乗算する乗算器、１０８＿１〜１０９＿Ｎは複数のサブキャリア信号を合成して逆拡散処理されたキャリア信号を出力する合成器、１１０はパラレル／シリアル変換部、１１１は逆拡散後振幅算出部、１１２は干渉電力算出部、１１３は重み生成部、１１４はデータ復調部、１１５は乗算器、１１６は加算器、１１７は復号部である。
【００４０】
なお、本実施の形態１の受信装置は、図１に図示されていない二つの受信アンテナから受信信号＃１、＃２を入力し、それぞれに復調処理を行い、各受信信号の軟判定値を重み付け合成して受信データ系列を得る、２ブランチのダイバーシチ受信システムを構成している。図１において、１２０は第１の受信信号（＃１）に対応する第１の復調処理部、１２１は第２の受信信号（＃２）に対応する第２の復調処理部である。
【００４１】
なお、図１では簡単のため第１の復調処理部１２０のみついて内部の構成を明示したが、第２の復調処理部１２１も第１の復調処理部１２０と同一の構成を有するものとする。また各復調処理部１２０、１２１の動作は全く同一であるため、以下では、第１の復調処理部１２０の動作のみについて説明し、第２の復調処理部１２１の動作は説明を省略する。
【００４２】
次に本実施の形態１の受信装置の動作を説明する。
まず、前記従来のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムと同様の構成を有する送信装置（前記図１０参照）は、送信対象のデータ系列を復調処理して無線送信する。
【００４３】
図２は、本実施の形態１の送信データのフレームフォーマットを示した説明図である。本実施の形態１のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムでは、送信対象のデータ系列の前に、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Ｉを算出するための干渉電力推定用既知系列（データ長＝Ｎ_ｋｗ）が挿入されている。当該干渉電力推定用既知系列は、前記データ系列と同様にデータ変調部２０１によって変調処理され、拡散コード多重化されて送信される。
【００４４】
前記送信装置からから送信された信号は、無線伝送路上で周波数選択性フェージングの影響を受け、当該受信装置の二つの受信アンテナで受信される。二つの受信信号のうち、第１の受信信号（＃１）は、復調処理部１２０のＧＩ除去部１００によってガードインターバルが除去され、シンボルデータが連なった直交マルチキャリア信号として出力される。
【００４５】
ＦＦＴ部１０１は、前記直交マルチキャリア信号をフーリエ変換処理して、各サブキャリア信号（全Ｍ×Ｎ個）に分離する。
【００４６】
フェージング変動推定部１０２は、各サブキャリア信号のパイロットシンボル区間の各シンボルを同相加算して平均化し、各サブキャリアのチャネル推定値Ｃ_ｎを前述の式１に従い算出する。サブキャリア毎に求められたチャネル推定値Ｃ_ｎ　は、近接するＮ_ａｖｇ個のサブキャリアについて算出されたチャネル推定値とともに前述の式２に従って平均化処理され、フェージング変動推定結果としての平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎ（ｋ）（ｋはデータ部分のシンボル番号を特定する値）が算出される。
【００４７】
フェージング変動補償部１０３は、第ｎ番目のサブキャリアの周波数方向に平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎ（ｋ）と、後述する干渉電力推定部１１２によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉとを用いて、下記式４に従い、各サブキャリア信号をＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ）法により合成するためのＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎを算出する。
【数４】

ここで、Ｎ_ｕは受信信号で多重化されたコード数、ａは送信装置側におけるパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号振幅の比を表すものとし、これらの値はマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムから当該受信装置に、予め制御情報として通知されているものとする。
【００４８】
前記信号振幅比ａはパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号電力が異なる場合に、Ｘ_ｎ（ｋ）の振幅をデータシンボル系列の信号振幅に相当する値に補正するため係数として用いられる。即ち、前記送信装置側においてパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号電力が同一ならば、前記信号振幅比ａ＝１となる。
【００４９】
前記ＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器１０４＿１〜１０４＿ｎによって、各サブキャリア信号に乗算される。
【００５０】
フェージング変動補償後のサブキャリア信号は、それぞれ対応する乗算器１０６＿１〜１０６＿ｎに入力され、送信装置側の拡散変調処理で使用された拡散コードと同一のコードが乗算される。
【００５１】
コード乗算処理済みのサブキャリア信号は、各サブキャリア群にそれぞれ対応するＮ個の合成器１０８＿１〜１０８＿Ｎに入力される。各合成器１０８＿１〜１０８＿Ｎは、複数のコード乗算処理済みサブキャリア信号を合成し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。
【００５２】
逆拡散後振幅算出部１１１は、前記第ｎ番目のサブキャリアの平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎ（ｋ）を入力し、下記式５に従って、第ｎ_ｇ番目のサブキャリア群に関する、逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Ｒｎ_ｇを算出する。
【数５】

ここで、ｎ_ｇはサブキャリア群を特定する番号（ｎ_ｇ＝１，２，・・・，Ｍ）である。
【００５３】
次に干渉電力推定部１１２は、受信信号に含まれる干渉電力推定用既知系列（データ長＝Ｎ_ｋｗ、図２参照）に基づいて、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Ｉを算出する。
【００５４】
干渉電力推定部１１２による各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉの算出処理を、当該干渉電力推定部１１２の構成図３に従って説明する。
図３において、１３０は各サブキャリア群の逆拡散処理済みのキャリア信号を入力して前記干渉電力推定用既知系列を抽出する既知系列抽出部、１３１は逆変調部、１３２は減算部、１３３は２乗部、１３４は前記干渉電力推定用既知系列のシンボルデータ長分（＝Ｎ_ｋｗ）に亘り平均化処理を行うスロット内平均化部、１３５は複数スロットに亘って平均化を行うスロット間平均化部、１３６は他のサブキャリア群の干渉電力も含めて平均化を行うサブキャリア群間平均化部、１３７はサブキャリア毎の干渉電力を算出するための係数を乗算する係数乗算器である。
【００５５】
既知系列抽出部１３０は、一つの逆拡散処理済みのキャリア信号から前記干渉電力推定用既知系列を抽出する。逆変調部１３１は、抽出された干渉電力推定用既知系列を入力して送信装置側のデータ変調部２０１に対応した逆変調処理を行って変調成分を除去する。
【００５６】
減算部１３２は、前記逆拡散後振幅算出部１１１によって算出された各逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅値Ｒｎ_ｇから、前記変調成分除去後の干渉電力推定用既知系列の信号値を減算し、雑音・干渉成分信号を抽出する。
【００５７】
２乗部１３３は、前記雑音・干渉成分信号を２乗演算処理し干渉電力値を算出する。当該干渉電力値は、スロット内平均化部１３４により、干渉電力推定用既知系列（データ長＝Ｎ_ｋｗ）に亘って平均化処理される。スロット内平均化処理済みの干渉電力値は、スロット間平均化部１３５によって、予め設定された所定数スロット（例えば４スロット等）に亘って平均化処理されて、当該サブキャリア群のキャリア信号に関する平均干渉電力値が算出される。
【００５８】
サブキャリア間平均化部１３６は、各サブキャリア群のキャリア信号各々について算出された平均干渉電力値を入力し、平均化処理する。
【００５９】
係数乗算部１３７は、サブキャリア群間で平均化処理された干渉電力値に、各サブキャリア信号の拡散率を考慮した係数を乗算し、サブキャリア単位に干渉電力推定値Ｉを算出する。
当該干渉電力推定値Ｉは、前述したフェージング変動補償部１０３に入力され、フェージング変動補償値ｈ_ｎの算出に用いられる。
【００６０】
一方、前記全Ｎ個のキャリア信号は、パラレル／シリアル変換１１０により一つのシリアル信号に変換され、データ復調部１１４によってデータ復調処理されて軟判定値が出力される。
【００６１】
重み生成部１１３は、前記逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Ｒｎ_ｇに予め定められた所定の係数を乗じて、当該ダイバーシチブランチに関する重み係数を算出する。乗算器１１５は、前記データ復調部１１４から出力された軟判定値に当該重み係数を乗じて重み付けする。
加算器１１６は、各復調処理部１２０、１２１からそれぞれ出力された重み付け後の軟判定値を加算して、復調部１１７に出力する。復調部１１７は、重み付け加算処理後の軟判定値に基づいて所定の誤り訂正処理を行い、受信データ系列を再生し出力する。
【００６２】
以上のように本実施の形態１の受信装置では、受信信号に含まれた干渉電力推定用既知系列に基づいて、各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉを算出し、これに基づいて算出されたＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎで各サブキャリア信号を補償した後に、逆拡散処理を行っているため、拡散コード多重された場合であってもＭＭＳＥ法に基づいて理想的に逆拡散処理を行うことが可能であり、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態１では二つの受信アンテナから入力された受信信号を二つ復調処理部１２０、１２１でそれぞれ別個に復調処理し、その結果得られた二つの軟判定値を重み付け合成して復号処理を行ったが、復調処理部の個数は二つに限定されるものではなく、受信装置が受信アンテナを一つ備える場合には一つの復調処理部から出力された軟判定値を復号処理して受信データ系列を再生するような構成であってもよい。
更に、三つ以上の受信アンテナ及び復調処理部を備え、ブランチ数が３以上のダイバーシチ受信を行うような構成であっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることは当然可能である。
【００６４】
また、フェージング変動補償部１０３によるフェージング変動補償値ｈ_ｎの算出処理で用いられる信号振幅比ａは、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムから当該受信装置に予め制御情報として通知されているものとしたが、これはこのような方法に限定されず、受信装置においてパイロットシンボル系列とデータシンボル系列の信号振幅を測定し、信号振幅比ａを算出するような方法を用いてもよい。
【００６５】
また、重み生成部１１３は逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Ｒｎ_ｇに予め定められた所定の係数を乗じて、当該ダイバーシチブランチに関する軟判定値の重み係数を算出したが、これはこのような方法に限定されるものではなく、例えば逆拡散処理済みのキャリア信号の振幅Ｒｎ_ｇの２乗値に所定の係数を乗じて重み係数を算出したり、各サイバーシチブランチの軟判定値を重み付け合成するために適切な重み係数を算出する他の方法を適用してもよい。
【００６６】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、各サブキャリア信号にＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎを乗算してから逆拡散処理を行ったが、本実施の形態２では、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を逆拡散時の合成処理の対象から除外して受信品質特性を改善する。
なお本実施の形態２の受信装置は、前述の実施の形態１とはサブキャリア信号の逆拡散処理が異なるものであり、その他の処理は同様であるため、以下ではフェージング変動補償部によるフェージング変動補償値ｈ_ｎの算出処理、及びサブキャリア信号の逆拡散処理について説明し、その他同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図４は本実施の形態２のフェージング変動補償部１０３のＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎの生成方法に関する説明図である。
図８（ａ）は周波数選択性フェージングの影響がないときのマルチキャリア信号を示し、図８（ｂ）は周波数選択性フェージングの影響を受けた場合のマルチキャリア信号を示している。
【００６８】
周波数選択性フェージングの影響を受けた場合は、各サブキャリア信号の受信信号電力はそれぞれ大きさが異なり、サブキャリア信号によっては信号電力が大きく低下する。例えば、図８（ｂ）中網掛で明記されたサブキャリア信号では、受信信号電力が大幅に低下し、雑音電力及び干渉電力よりも小さなレベルとなることが予想される。このように、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を逆拡散時の合成処理に使用すると、復調特性の劣化の原因となる。
【００６９】
そこで、フェージング変動補償部１０３は、受信信号電力が低下したサブキャリア信号を特定し、逆拡散時の合成処理から除外する。
【００７０】
まずフェージング変動補償部１０３は、前記フェージング変動推定部１０２によって算出された各サブチャネルの平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎに基づいて、各サブキャリア群の平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎの最大値をＰ（ｍａｘ）_ｎｇを特定する（添え字ｎ_ｇはサブキャリア群を特定する番号、ｎ_ｇ＝１，２，・・・，Ｍ）。
【００７１】
フェージング変動補償部１０３は、前記最大推定値Ｐ（ｍａｘ）_ｎｇと予め設定された電力マージンｄとに基づき、各サブキャリア群それぞれについて、受信信号電力が低下したサブキャリア信号を特定するためのサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇを下記式６に従い算出する。
Ｔｈ_ｎｇ＝Ｐ（ｍａｘ）_ｎｇ−ｄ　　　・・・式６
なお前記電力マージンｄは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、復調特性劣化の原因となる無効なサブキャリア信号を特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【００７２】
フェージング変動補償部１０３は、平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎと各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉとに基づいて、前記式４に従い、ＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎを算出する。
【００７３】
また、平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎがサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇよりも小さいサブキャリア信号を特定し、当該サブキャリア信号に関するＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎをゼロとするとともに、前記特定されたサブキャリア信号を特定する情報ｎ（＝１，２，・・・，Ｍ×Ｎ）を出力する。
【００７４】
ＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎは、サブキャリアごとにフェージング変動の補償を行うため、それぞれ対応する乗算器１０４＿１〜１０４＿ｎによって、各サブキャリア信号に乗算される。
乗算器１０６＿１〜１０６＿ｎは、フェージング変動補償後のサブキャリア信号に拡散コードを乗算する。各合成器１０８＿１〜１０８＿Ｎは、それぞれ対応するサブキャリア群に属するサブキャリア信号を入力して合成処理し、逆拡散処理済みのキャリア信号を出力する。
この際、前記特定された無効なサブキャリア信号は、大きさがゼロのＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎが乗算されるため、合成処理の対象から除外される。
【００７５】
（この段落の記載が必要か再検討下さい。）
また、干渉電力推定部１１２は、前記無効なサブキャリア信号を特定する情報ｎに基づいて、当該特定されたサブキャリア信号を除外して、各サブキャリア毎の干渉電力推定値Ｉを算出する。
【００７６】
以上のように本実施の形態２の受信装置では、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【００７７】
なお、前記実施の形態２において、フェージング変動補償部１０３は、各サブキャリア群について、最大推定値Ｐ（ｍａｘ）_ｎｇ及び電力マージンｄに基づきサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇを算出し、無効なサブキャリア信号を特定したが、これはこのような方法に限定されるものではなく、各サブキャリア群のチャネル推定値Ｘ_ｎの平均値から電力マージンｄを減算してサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇを算出してもよい。
【００７８】
また、本実施の形態２では、各サブチャネル群についてそれぞれ別個にサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇを算出して無効なサブキャリア信号を特定したが、複数のサブチャネル群に基づいてサブキャリア特定閾値Ｔｈを算出したり、全てのサブチャネル群に基づいて一つのサブキャリア特定閾値Ｔｈを算出して、無効なサブキャリア信号を特定するような構成であってもよい。
【００７９】
実施の形態３．
前記実施の形態２において、フェージング変動補償部は各サブキャリア信号の最大推定値Ｐ（ｍａｘ）_ｎｇ及び電力マージンｄに基づいてサブキャリア特定閾値Ｔｈ_ｎｇを算出し、無効なサブキャリア信号を特定したが、本実施の形態３の受信装置において、フェージング変動補償部は干渉電力推定部によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉに基づいてサブキャリア特定閾値Ｔｈを算出し、無効なサブキャリア信号を特定する。
なお前記実施の形態２と本実施の形態３とは、サブキャリア特定閾値Ｔｈの算出方法が異なるものであり、その他の信号処理は同様であるため、以下ではサブキャリア特定閾値Ｔｈの算出方法について説明し、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図５は本実施の形態３のフェージング変動補償部１０３のＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎの生成方法に関する説明図である。図５（ａ）は周波数選択性フェージングの影響がないときのマルチキャリア信号を表し、図５（ｂ）は周波数選択性フェージングの影響を受けた場合のマルチキャリア信号を表している。
周波数選択性フェージングの影響を受けた場合は、各サブキャリア信号の受信信号電力はそれぞれ大きさが異なり、サブキャリア信号によっては信号電力が大きく低下する。例えば、図５（ｂ）中網掛で明記されたサブキャリア信号では、受信信号電力が大幅に低下し、雑音電力及び干渉電力よりも小さなレベルとなっていることが予想される。
【００８１】
そこでフェージング変動補償部１０３は、前述の通り干渉電力推定部１１２によって算出された各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉに、予め設定された係数βを乗じて、受信信号電力が低下した無効なサブキャリア信号を特定するためのサブキャリア特定閾値Ｔｈを算出する。
ここで、前記係数βは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、復調特性劣化の原因となる無効なサブキャリア信号を特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【００８２】
フェージング変動補償部１０３は、平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎと各サブキャリア単位の干渉電力推定値Ｉとに基づいて、前記式４に従い、ＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎを算出する。
【００８３】
また、平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎがサブキャリア特定閾値Ｔｈよりも小さいサブキャリア信号を特定し、当該サブキャリア信号に関するＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎをゼロとするとともに、前記特定されたサブキャリア信号を特定する情報ｎ（＝１，２，・・・，Ｍ×Ｎ）を出力する。
【００８４】
以上のように本実施の形態３の受信装置では、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【００８５】
実施の形態４．
前記実施の形態１において、フェージング変動推定部は前記ＦＦＴ部から出力された各サブキャリア信号に基づいて各サブキャリアの平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎを算出したが、本実施の形態４のフェージング変動推定部は、ガードインターバル除去後の直交マルチキャリア信号に含まれるパイロットシンボル系列信号に基づいて、各サブキャリアの平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎを算出する。
なお、本実施の形態４は前述の実施の形態１とは、フェージング変動推定部における平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎの算出方法が異なるものであり、その他の処理は同様であるため、以下ではフェージング変動推定部における平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎの算出方法についてのみ説明し、その他同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図６は本実施の形態４の受信装置の構成図である。図６において１４０はフーリエ変換処理前の直交マルチキャリア信号に基づいて各サブキャリア信号のチャネル推定値Ｘ_ｎを算出するフェージング変動推定部である。
【００８７】
また図７は、フェージング変動推定部１４０の構成図である。図７において、１４１は直交マルチパス信号についてパイロットシンボル系列信号との相関値を算出する相関処理部、１４２は前記相関値に基づいて有効パスを検出するパス検出部、１４３は前記有効パスの信号成分をフーリエ変換処理して複数のサブキャリア信号に分離するＦＦＴ部、１４４は各サブキャリア信号について平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎを算出する時間・周波数方向平均化部である。
【００８８】
上記の通り構成される本実施の形態４の受信装置の動作について説明する。
まず送信装置（前述の図１０参照）のパイロットシンボル多重化部２０２は、例えば図８に示されるように、雑音状の信号特性を有し、時間方向の相関特性に優れた信号波形を有するパイロットシンボル系列信号を生成し、送信フレームに挿入する。
【００８９】
一方、受信装置においてフェージング変動推定部１４０は、ガードインターバル除去後の直交マルチキャリア信号を入力する。
フェージング変動推定部１４０において、相関処理部１４１には前記パイロットシンボル系列信号の直交マルチキャリア信号を模した参照信号が予め保存されている。相関処理部１４１は、前記直交マルチキャリア信号と当該参照信号との相関値を順次算出する。
【００９０】
次にパス検出部１４２は、所定のサンプル周期毎に前記相関値を２乗演算して相関電力値を出する。
図９は、パス検出部１４２で算出された相関電力値を例示した説明図である。ここで図９に示す各サンプル毎の相関電力値は、送信装置−受信装置間の伝送路のインパルス応答を示している。
【００９１】
伝送路のインパルス応答には、雑音成分や干渉成分が含まれる。そこで、伝送路上で付加される雑音成分や干渉成分の影響を避け、有効なパスのみ抽出してチャネル推定を行うために、パス検出部１４２は、予め設定された観測時間幅Ｔ_ｗの中で、最小の相関電力値を雑音成分若しくは干渉成分の電力値として特定し予め設定した係数γを乗じて有効パス検出用閾値Ｔｈｐを算出する。
ここで、前記係数γは、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、有効なパスを特定するために適切な値が、予め設定されるものとする。
【００９２】
パス検出部１４２は、各シンボルの相関電力値を前記有効パス検出用閾値Ｔｈｐと比較し、有効パス検出用閾値Ｔｈｐより大きな相関電力値を有効パスとして特定し、当該有効パスのみ複素パス成分を出力する。またその他のパスは無効パスとして特定し、当該パスについては複素値［０，０ｊ］を出力する。
【００９３】
このように、前記有効パス検出用閾値Ｔｈｐよりも大きな相関電力値を有効パスと特定することにより、雑音・干渉成分の影響が時間に応じて変動する場合であっても、有効パス検出用閾値Ｔｈｐにマージンを与えて、干渉成分・雑音成分の影響を効果的に削減することができる。
【００９４】
ＦＦＴ部１４３は、前記複素パス成分をフーリエ変換処理し、周波数方向に分離されたサブキャリア信号を出力する。
【００９５】
次に時間・周波数方向平均化部１４４は、各スロット内のパイロットシンボル区間を同相加算後に平均化処理し、各サブキャリアのチャネル推定値Ｃ_ｎを前記式１により求める。更に時間・周波数方向平均化部１４４は、前記式２に従い、前記チャネル推定値Ｃ_ｎを近接するＮ_ａｖｇ個のサブキャリアで平均化処理し、各サブキャリア信号の平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎを算出する。
【００９６】
以上の通り、本実施の形態４の受信装置では、直交マルチパス信号とパイロットシンボル系列信号の参照信号との相関電力値に基づいて有効パスを特定し、雑音・干渉成分に埋もれてしまう信号電力の小さな無効パスを除外して、各サブキャリア毎に平均化後チャネル推定値Ｘ_ｎを算出するので、前記無効パスの影響を排して各サブチャネルの推定精度を向上させることができ、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信品質特性を改善することができる。
【００９７】
なお、本実施の形態４においてパス検出部１４２は、観測時間幅Ｔ_ｗで最小の相関電力値を雑音・干渉成分の電力値として特定し、これに基づいて有効パス検出用閾値Ｔｈｐを算出して、有効パスの特定を行ったが、これはこのような方法に限定されるものではなく、観測時間幅Ｔ_ｗの範囲で前記相関電力値の平均値を算出し、当該平均値に所定係数を乗じて有効パス検出用閾値Ｔｈｐを算出するような方法であってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受信信号に含まれた干渉電力推定用既知系列に基づいて各サブキャリア単位の干渉電力推定値を算出し、これに基づいて算出されたフェージング変動補償値で各サブキャリア信号を補償した後に、逆拡散処理を行っているため、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【００９９】
また次の発明によれば、前記干渉電力推定値に基づいてを算出しＭＭＳＥフェージング変動補償値を算出し、各サブキャリア信号を補償するため、ＭＭＳＥ法に基づいて理想的に逆拡散処理を行うことが可能であり、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【０１００】
また次の発明によれば、各ダイバーシチブランチについて算出された各逆拡散済みキャリア信号の振幅値に基づいて重み係数を算出し、複数の復調データ系列を重み付け合成して受信データ系列を再生するような構成としたことにより、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【０１０１】
また次の発明によれば、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【０１０２】
また次の発明によれば、周波数選択性フェージングの影響により、受信信号電力が大幅に低下したサブキャリア信号を、逆拡散時の合成処理の対象から除外するため、周波数選択性フェージングの伝送路環境下においてマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【０１０３】
また次の発明によれば、直交マルチパス信号とパイロットシンボル系列信号の参照信号との相関電力値に基づいて有効パスを特定し、雑音・干渉成分に埋もれてしまう信号電力の小さな無効パスを除外して、各サブキャリア毎にチャネル推定値を算出するので、前記無効パスの影響を排して各サブチャネルの推定精度を向上させることができ、マルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの復調特性を改善することができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置の構成図である。
【図２】本発明の送信スロットデータのスロットフォーマット例を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１の干渉電力推定部の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２のフェージング変動補償部のＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎの生成方法を示した説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３のフェージング変動補償部のＭＭＳＥフェージング変動補償値ｈ_ｎの生成方法を示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態４のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４のフェージング変動推定部の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４のパイロットシンボル系列信号の例を示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４のパス検出部により算出された相関電力値を例示した説明図である。
【図１０】従来のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの送信装置の構成図である。
【図１１】従来のマルチキャリアＣＤＭＡ通信システムの受信装置の構成図である。
【図１２】送信スロットデータのスロットフォーマット例を示した説明図である。
【図１３】周波数選択性フェージング伝送路におけるインパルス応答の例を示した特性図である。
【符号の説明】
１００　ＧＩ除去部
１０１　ＦＦＴ部
１０２、１４０　フェージング変動推定部
１０３　フェージング変動補償部
１０４＿１〜１０４＿ｎ、１０６＿１〜１０６＿ｎ、２０５＿１〜２０５＿Ｍ
乗算器
１０８＿１〜１０８＿Ｎ　合成器
１１０　パラレル／シリアル変換部
１１１　逆拡散後振幅算出部
１１２　干渉電力推定部
１１３　重み生成部
１１４　データ復調部
１１５　重み係数乗算器
１１６　加算器
１１７　復号部
１２０、１２１　復調処理部
１３０　既知系列抽出部
１３１　逆変調部
１３２　減算部
１３３　２乗部
１３４　スロット内平均化部
１３５　スロット間平均化部
１３６　サブキャリア群間平均株
１３７　係数乗算部
１４１　相関処理部
１４２　パス選択部
１４３　第２のＦＦＴ部
１４４　時間・周波数方向平均化部
２００　符号化部
２０１　データ変調部
２０２　パイロットシンボル多重化部
２０３　シリアル／パラレル変換部
２０４　コピー部
２０７　他コード多重化部
２０８　ＩＦＦＴ部
２０９　ＧＩ付加部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reception and demodulation process of a radio signal in a mobile communication system, and more particularly to a multicarrier CDMA communication system and its demodulation processing circuit, receiving device, and demodulation processing method and receiving method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows, for example, a document "Comparison of characteristics of SC / DS-CDMA, MC / DS-CDMA, and MC-CDMA systems in downlink broadband wireless packet transmission, IEICE Technical Report {RCS99-130} p. 63-70. FIG. 11 is a configuration diagram of a transmission device of a conventional multicarrier CDMA communication system described in "October 1999".
10, reference numeral 200 denotes an encoding unit, 201 denotes a data generation unit, 202 denotes a pilot symbol multiplexing unit, 203 denotes a serial / parallel conversion unit, 204 denotes a copy unit, 205 and 206 denote multipliers, and 207 denotes other code multiplexing. Reference numeral 208 denotes an IFFT (inverse FFT) unit, and 209 denotes a guard interval (GI) adding unit.
[0003]
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional multi-carrier CDMA receiver described in the above-mentioned document.
11, 100 is a guard interval (GI) removing unit, 101 is an FFT unit, 102 is a fading variation estimating unit, 103 is a fading variation compensating unit, 104 and 305 are multipliers, 106 and 307 are multipliers, and 308 and 309. Is a synthesizer, 110 is a parallel / serial converter, 114 is a data demodulator, and 117 is a decoder.
[0004]
Hereinafter, the operation of the transmitting / receiving apparatus of the conventional multi-carrier CDMA communication system will be described with reference to FIGS.
[0005]
First, in the transmitting apparatus, binary data to be transmitted is subjected to convolutional coding processing (coding rate R = 1/2) by coding section 200, and then input to data modulation section 201, where the mapping rule of QPSK modulation is applied. Modulation processing is performed according to the following.
[0006]
The modulated data symbols output from data modulation section 201 are input to pilot symbol multiplexing section 202 and have a predetermined data length N_dIs divided into slot data units.
Each slot data includes a predetermined pilot symbol (data length = N_p) Are added, and are sequentially converted into transmission slot data having the format shown in FIG.
[0007]
The transmission slot data is sequentially converted by a serial / parallel conversion unit 203 into N parallel symbol data sequences.
Each parallel symbol data sequence is subjected to copy processing by the corresponding copy unit 204, and M subcarrier data sequences are generated. Each subcarrier data sequence is multiplied by a predetermined spreading code by each of the multipliers 205_1 to 205_M, and spread modulation processing is performed using a spreading factor SF.
[0008]
The other code multiplexing unit 207 performs multiplexing processing on each subcarrier data sequence (all M × N pieces) subjected to the spread modulation processing. IFFT section 208 performs an inverse Fourier transform process on the multiplexed data sequence to generate an orthogonal multicarrier signal. The GI adding section 209 inserts a guard interval into each symbol data of the orthogonal multicarrier signal and outputs it as a transmission signal.
[0009]
On the wireless transmission path, the radio signal is reflected, diffracted, and scattered by the surrounding buildings and terrain, and waves (multipath waves) that arrive through multiple transmission paths arrive, and the multipath waves interfere with each other, resulting in frequency selectivity. Fading occurs. FIG. 13 is a characteristic diagram showing an example of an impulse response in the frequency selective fading transmission path. The transmission signal is affected by transmission path characteristics and is received by the receiving device as a multipath wave.
[0010]
The received signal affected by frequency selective fading or the like on the radio transmission path is subjected to a guard interval removal by the GI removal unit 100 in the receiving apparatus, and is output as an orthogonal multicarrier signal in which symbol data is continuous.
The FFT unit 101 performs a Fourier transform process on the orthogonal multicarrier signal to separate each subcarrier signal (all M × N).
[0011]
The fading fluctuation estimating section 102 performs channel estimation based on each of the subcarrier signals. The channel estimation method of fading fluctuation estimation section 102 will be described below.
First, according to the following equation 1, each symbol in the pilot symbol section of each subcarrier signal is added in phase and averaged to obtain a channel estimation value C of each subcarrier._nIs calculated.
(Equation 1)

Where C_nIs the channel estimation value of the n-th (n = 1, 2,..., (M × N)) subcarrier, Z_n(I) represents the received signal value of the i-th pilot symbol of the n-th subcarrier of the slot shown in FIG.
[0012]
Channel estimation value C obtained for each subcarrier_nIs the nearest N_avgAveraging processing is performed together with the channel estimation values calculated for the subcarriers. The averaged channel estimate X of the n-th subcarrier_nIs calculated according to Equation 2 below.
(Equation 2)

[0013]
The averaged channel estimate X_nIs input to the fading fluctuation compensation unit 103. The fading fluctuation compensation unit 103 performs a fading fluctuation compensation value w for performing despreading based on the averaged channel estimation value for each subcarrier._nIs calculated according to the following equation 3.
(Equation 3)

Where X_n ^*Is X_nMeans the complex conjugate of
[0014]
The fading fluctuation compensation value w_nAre multiplied by the corresponding multipliers 104_1 to 104_n to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
[0015]
The subcarrier signals after the fading fluctuation compensation are input to the corresponding multipliers 106_1 to 106_n, and are multiplied by the same code as the spreading code used in the spread modulation processing on the transmission device side.
[0016]
The subcarrier signals that have been subjected to the code multiplication processing are input to the corresponding N synthesizers 308_1 to 308_N. Each of the combiners 308_1 to 308_N combines a plurality of code-multiplied subcarrier signals and outputs a despread-processed carrier signal. The carrier signals respectively correspond to parallel symbol data sequences (all N pieces) in the transmitting device.
[0017]
All N carrier signals are converted into one serial signal by a parallel / serial converter 110, subjected to data demodulation processing by a data demodulation unit 114, and a soft decision value is output. Decoding section 117 performs a predetermined error correction process based on the soft decision value, and outputs a received data sequence.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In a mobile communication system, radio waves are reflected, diffracted, and scattered by surrounding buildings and topography, and waves (multipath waves) that have passed through a plurality of transmission paths arrive at a receiving device. Therefore, interference occurs between a plurality of multipath waves, and frequency selective fading occurs in which the amplitude and phase of the received wave fluctuate randomly.
[0019]
In a transmission path environment where frequency-selective fading occurs, it is desirable that a multicarrier receiving apparatus uses all multipath fading components within a guard interval, performs channel estimation in the frequency domain, and performs fading fluctuation compensation.
[0020]
However, since the signal level of the multipath wave within the guard interval fluctuates due to the movement of the receiving apparatus, focusing only on a specific path, the signal level of the path becomes so large that the receiving apparatus is buried in noise or interference from other cells. May be low, and the signal level is not always valid.
In such a case, the specific path is no longer effective for improving the reception quality, and the channel estimation is performed including the specific path whose signal level is reduced when performing channel estimation for each subcarrier channel. When the value is calculated, the estimation is performed including the noise component, and the channel estimation value deteriorates. As a result, there is a problem that the received signal quality and the data demodulation characteristics are deteriorated.
[0021]
Further, at the time of despreading processing, interference occurs between codes to be multiplexed due to fading fluctuation, and there is a problem that fading fluctuation compensation for each subcarrier signal and combination between subcarriers cannot be performed well.
[0022]
In addition, when diversity reception is performed by a plurality of reception circuits, good demodulation is performed unless appropriate weighting is performed in consideration of the signal power and interference power of the symbols subjected to despreading processing obtained for each diversity branch. There was a problem that characteristics could not be obtained.
[0023]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and in a frequency selective fading environment, a multi-carrier CDMA communication system capable of performing accurate channel estimation and fading fluctuation compensation to obtain good demodulation characteristics. It is an object to obtain the demodulation processing circuit, the receiving device, the demodulation processing method, and the receiving method.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, in a demodulation processing circuit of a multicarrier CDMA communication system according to the present invention, a quadrature multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA method is subjected to Fourier transform processing. Fourier transform means for separating into a plurality of subcarrier signals, fading fluctuation estimation means for performing a fading fluctuation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value, and the channel estimation value, which is calculated by a predetermined method. A fading fluctuation compensation unit that calculates a fading fluctuation compensation value based on the interference power estimation value for each subcarrier, and performs a fading fluctuation compensation process on each of the subcarrier signals; Despreader that outputs a despread carrier signal And, based on a channel estimation value for each of the subcarrier signals, a post-despread amplitude calculating means for calculating an amplitude value of the despread carrier signal, and a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, Based on the amplitude value of the despread carrier signal, an interference power estimation unit that calculates an interference power estimation value for each subcarrier, and adjusts the data permutation of the despread carrier signal to perform a predetermined demodulation process. And a data demodulation means for outputting a demodulated data sequence.
[0025]
In the demodulation processing circuit of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means is configured to calculate the fading fluctuation based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. , An MMSE fading fluctuation compensation value for synthesizing each subcarrier signal according to the MMSE method is calculated, and the subcarrier signals are subjected to fading fluctuation compensation processing.
[0026]
In a receiving apparatus of a multicarrier CDMA communication system according to the next invention, a receiving antenna for receiving an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA method, and a receiving antenna according to the above paragraph [0024] or [0025]. A receiving device for a multicarrier CDMA communication system, comprising a demodulation processing circuit.
[0027]
In the receiving apparatus of the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multi-carrier signals modulated by the multi-carrier CDMA method are provided. The plurality of demodulation processing circuits described in the above paragraphs [0024] or [0025], which perform demodulation processing of the orthogonal multicarrier signal and output a demodulated data sequence, and an amplitude value of each of the despread carrier signals. And a combining means for calculating a weighting coefficient and weighting and combining the plurality of demodulated data sequences.
[0028]
In a receiving apparatus for a multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multi-carrier signals modulated by a multi-carrier CDMA method, and the following elements corresponding to each receiving antenna: A plurality of demodulation processing circuits composed of
(A) Fourier transform means for performing a Fourier transform process on an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA system to separate the orthogonal multicarrier signal into a plurality of subcarrier signals;
(B) fading fluctuation estimating means for performing a fading fluctuation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value;
(C) a fading fluctuation compensation unit that calculates a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value, and performs a fading fluctuation compensation process on each of the subcarrier signals.
(D) despreading means for despreading and combining the subcarrier signal subjected to fading fluctuation compensation and outputting a despread carrier signal;
(E) a demodulation processing circuit having data demodulation means for adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence;
Combining means for calculating a weight coefficient based on the amplitude value of each of the despread carrier signals and weighting and combining a plurality of demodulated data sequences.
[0029]
In the receiving device of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier identification threshold value, and detects an invalid subcarrier signal. , A fading fluctuation compensation value that suppresses the invalid subcarrier signal is generated, and the invalid subcarrier signal is excluded from the target of the despreading synthesis processing.
[0030]
In the receiving device of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensating means specifies a maximum channel estimation value in a predetermined subcarrier group, and sets a subcarrier specifying threshold based on the maximum value. Is determined.
[0031]
In the receiving device of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation means is configured to determine a subcarrier identification threshold based on the interference power estimation value for each subcarrier. You.
[0032]
In the receiving device of the multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation estimating means inputs the orthogonal multicarrier signal and calculates a correlation value between a pilot symbol sequence and a reference sequence every predetermined sample period. Correlation processing means for sequentially calculating, a path detection means for comparing a correlation value of each sample with a predetermined valid path detection threshold value, and specifying a valid path, and performing a Fourier transform process on only the complex path component of the valid path. A second Fourier transform unit that separates the signal into a plurality of subcarrier signals and performs a fading fluctuation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value.
[0033]
In a multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a transmission device that inserts a predetermined pilot symbol sequence into transmission data and transmits an orthogonal multi-carrier signal obtained by performing a modulation process using a multi-carrier CDMA method, The receiving device according to any one of the paragraphs [0026] to [0033].
[0034]
In the demodulation processing method for a multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, a Fourier transform step of performing a Fourier transform process on the orthogonal multi-carrier signal modulated by the multi-carrier CDMA system to separate the orthogonal multi-carrier signal into a plurality of sub-carrier signals. A fading variation estimation step of performing a fading variation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value, based on the channel estimation value, and an interference power estimation value of each subcarrier unit calculated by a predetermined method. A fading fluctuation compensation step of calculating a fading fluctuation compensation value and performing a fading fluctuation compensation process on each of the subcarrier signals, and a despreading process of despreading the fading fluctuation compensated subcarrier signal and outputting a despread carrier signal Steps and steps for each of the subcarrier signals. A post-despreading amplitude calculating step of calculating an amplitude value of the despread carrier signal based on the estimated channel value, a signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, and an amplitude of the despread carrier signal. An interference power estimation step of calculating an interference power estimation value for each subcarrier based on the value and adjusting the data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence. And a data demodulation step.
[0035]
In the demodulation processing method of the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation step is based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. , Calculates an MMSE fading fluctuation compensation value for synthesizing each subcarrier signal according to the MMSE method, and performs a fading fluctuation compensation process on each of the subcarrier signals.
[0036]
In the demodulation processing method for a multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation compensation step compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier identification threshold value, A signal is specified, a fading fluctuation compensation value for suppressing the invalid subcarrier signal is generated, and the invalid subcarrier signal is excluded from the target of the despreading synthesis processing.
[0037]
In the demodulation processing method for a multicarrier CDMA communication system according to the next invention, the fading fluctuation estimation step includes the step of inputting the orthogonal multicarrier signal and calculating a correlation value between a pilot symbol sequence and a reference sequence every predetermined sample period. A correlation processing step of sequentially calculating the correlation value of each sample with a predetermined effective path detection threshold value, a path detection step of specifying an effective path, and a Fourier transform processing of only the complex path component of the effective path. And a second Fourier transform step of performing a fading fluctuation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value.
[0038]
In the receiving method of the multi-carrier CDMA communication system according to the next invention, the orthogonal multi-carrier signal modulated by the multi-carrier CDMA method is received by a plurality of receiving antennas, and each of the received signals is described in the above paragraph [0035] or [0038] A diversity reception demodulation processing step of performing demodulation processing separately by the demodulation processing method according to any one of [0038] and a weighting coefficient is calculated based on an amplitude value of each of the despread carrier signals, and a plurality of demodulated data are obtained. And a combining step of weighting and combining the series.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a receiving device of the multicarrier CDMA communication system according to the first embodiment.
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a guard interval (GI) removing unit, 101 denotes an FFT unit, 102 denotes a fading fluctuation estimating unit, 103 denotes a fading fluctuation compensating unit, and 104_1 to 104_n denote fading fluctuation compensation values output from the fading fluctuation compensating unit 103. h_nIs multiplied by each subcarrier signal, 106_1 to 106_n are multipliers that multiply each subcarrier signal by a despreading code, and 108_1 to 109_N are a plurality of subcarrier signals to synthesize a despread carrier signal. A combiner for output, 110 is a parallel / serial converter, 111 is an amplitude calculator after despreading, 112 is an interference power calculator, 113 is a weight generator, 114 is a data demodulator, 115 is a multiplier, and 116 is an adder. Reference numeral 117 denotes a decoding unit.
[0040]
The receiving apparatus according to the first embodiment receives received signals # 1 and # 2 from two receiving antennas (not shown in FIG. 1), performs demodulation processing on each of the received signals, and calculates a soft decision value of each received signal. A two-branch diversity receiving system that obtains a received data sequence by weighting and combining is configured. In FIG. 1, reference numeral 120 denotes a first demodulation processing unit corresponding to the first reception signal (# 1), and reference numeral 121 denotes a second demodulation processing unit corresponding to the second reception signal (# 2).
[0041]
In FIG. 1, for simplicity, only the first demodulation processing unit 120 has an internal configuration, but the second demodulation processing unit 121 has the same configuration as the first demodulation processing unit 120. Since the operations of the demodulation processing units 120 and 121 are completely the same, only the operation of the first demodulation processing unit 120 will be described below, and the description of the operation of the second demodulation processing unit 121 will be omitted.
[0042]
Next, the operation of the receiving apparatus according to the first embodiment will be described.
First, a transmission device (see FIG. 10) having a configuration similar to that of the conventional multicarrier CDMA communication system demodulates a data sequence to be transmitted and wirelessly transmits the data sequence.
[0043]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a frame format of transmission data according to the first embodiment. In the multicarrier CDMA communication system according to the first embodiment, a known sequence for interference power estimation (data length = N) for calculating interference power estimation value I for each subcarrier is provided before a data sequence to be transmitted._kw) Is inserted. The known sequence for estimating the interference power is subjected to modulation processing by the data modulation unit 201 in the same manner as the data sequence, and is spread-multiplexed and transmitted.
[0044]
A signal transmitted from the transmitting device is affected by frequency selective fading on a wireless transmission path, and is received by two receiving antennas of the receiving device. Of the two received signals, the first received signal (# 1) has its guard interval removed by the GI removal unit 100 of the demodulation processing unit 120, and is output as an orthogonal multicarrier signal in which symbol data continues.
[0045]
The FFT unit 101 performs a Fourier transform process on the orthogonal multicarrier signal to separate each subcarrier signal (all M × N).
[0046]
Fading fluctuation estimating section 102 adds and averages each symbol in the pilot symbol section of each subcarrier signal in phase, and estimates channel estimation value C of each subcarrier._nIs calculated according to Equation 1 described above. Channel estimation value C obtained for each subcarrier_nIs the nearest N_avgAveraging is performed according to the above-described equation 2 together with the channel estimation values calculated for the subcarriers, and the averaged channel estimation value X as a fading fluctuation estimation result_n(K) (k is a value specifying the symbol number of the data portion) is calculated.
[0047]
The fading fluctuation compensator 103 calculates the averaged channel estimation value X in the frequency direction of the n-th subcarrier._nUsing (k) and the interference power estimation value I for each subcarrier calculated by the interference power estimation unit 112 described later, each subcarrier signal is determined by the MMSE (Minimum Mean Square Error) method according to the following Expression 4. MMSE fading fluctuation compensation value h for synthesis_nIs calculated.
(Equation 4)

Where N_uRepresents the number of codes multiplexed in the received signal, a represents the ratio of the signal amplitudes of the pilot symbol sequence and the data symbol sequence on the transmitting device side, and these values are previously transmitted from the multicarrier CDMA communication system to the receiving device. It has been notified as control information.
[0048]
The signal amplitude ratio a is X when the signal power of the pilot symbol sequence is different from the signal power of the data symbol sequence._nIt is used as a coefficient for correcting the amplitude of (k) to a value corresponding to the signal amplitude of the data symbol sequence. That is, if the signal power of the pilot symbol sequence and the data symbol sequence is the same on the transmitting device side, the signal amplitude ratio a = 1.
[0049]
The MMSE fading fluctuation compensation value h_nAre multiplied by the corresponding multipliers 104_1 to 104_n to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
[0050]
The subcarrier signals after the fading fluctuation compensation are input to the corresponding multipliers 106_1 to 106_n, and are multiplied by the same code as the spreading code used in the spread modulation processing on the transmission device side.
[0051]
The subcarrier signals that have been subjected to the code multiplication processing are input to N combiners 108_1 to 108_N corresponding to the respective subcarrier groups. Each of the combiners 108_1 to 108_N combines a plurality of code multiplied subcarrier signals and outputs a despread carrier signal.
[0052]
The despread amplitude calculating section 111 calculates the averaged channel estimation value X of the n-th subcarrier._n(K) and input the n-th_gDespread carrier signal amplitude Rn for the subcarrier group_gIs calculated.
(Equation 5)

Where n_gIs a number identifying the subcarrier group (n_g= 1, 2,..., M).
[0053]
Next, interference power estimating section 112 outputs a known sequence for interference power estimation (data length = N_kw, FIG. 2), an interference power estimation value I for each subcarrier is calculated.
[0054]
The calculation process of the interference power estimation value I for each subcarrier by the interference power estimation unit 112 will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, reference numeral 130 denotes a known sequence extraction unit that inputs the carrier signal of each subcarrier group that has been subjected to despreading processing and extracts the known sequence for interference power estimation, 131 denotes an inverse modulation unit, 132 denotes a subtraction unit, and 133 denotes a subtraction unit. The squaring unit 134 has a symbol data length of the known sequence for interference power estimation (= N_kw), An inter-slot averaging unit 135 for averaging over a plurality of slots, and 136 a subcarrier for averaging including interference power of another subcarrier group. The inter-group averaging unit 137 is a coefficient multiplier that multiplies a coefficient for calculating interference power for each subcarrier.
[0055]
The known sequence extraction section 130 extracts the known sequence for interference power estimation from one despread carrier signal. The inverse modulation section 131 receives the extracted known sequence for interference power estimation, performs inverse modulation processing corresponding to the data modulation section 201 on the transmitting apparatus side, and removes a modulation component.
[0056]
The subtractor 132 calculates an amplitude value Rn of each despread carrier signal calculated by the despread amplitude calculator 111._gThen, the signal value of the known sequence for interference power estimation after the removal of the modulation component is subtracted to extract a noise / interference component signal.
[0057]
The squaring unit 133 calculates the interference power value by squaring the noise / interference component signal. The interference power value is calculated by the intra-slot averaging section 134 as a known sequence for interference power estimation (data length = N_kw). The interference power value that has been subjected to the intra-slot averaging process is averaged over a predetermined number of slots (for example, 4 slots) by the inter-slot averaging unit 135, and is related to the carrier signal of the subcarrier group. An average interference power value is calculated.
[0058]
The inter-subcarrier averaging section 136 inputs the average interference power value calculated for each carrier signal of each subcarrier group, and performs an averaging process.
[0059]
The coefficient multiplying unit 137 multiplies the interference power value averaged between the subcarrier groups by a coefficient in consideration of the spreading factor of each subcarrier signal, and calculates an interference power estimated value I for each subcarrier.
The interference power estimation value I is input to the above-described fading fluctuation compensation unit 103, and the fading fluctuation compensation value h_nIs used to calculate
[0060]
On the other hand, all the N carrier signals are converted into one serial signal by a parallel / serial converter 110, subjected to data demodulation processing by a data demodulation unit 114, and a soft decision value is output.
[0061]
The weight generation unit 113 calculates the amplitude Rn of the despread carrier signal._gIs multiplied by a predetermined coefficient to calculate a weighting coefficient for the diversity branch. The multiplier 115 weights the soft decision value output from the data demodulation unit 114 by multiplying the soft decision value by the weight coefficient.
The adder 116 adds the weighted soft decision values output from the demodulation processing units 120 and 121, respectively, and outputs the result to the demodulation unit 117. Demodulation section 117 performs a predetermined error correction process based on the soft decision value after the weighted addition process, and reproduces and outputs a received data sequence.
[0062]
As described above, the receiving apparatus according to the first embodiment calculates interference power estimation value I for each subcarrier based on the known sequence for interference power estimation included in the received signal, and calculates the interference power estimation value I based on this. MMSE fading fluctuation compensation value h_nSince the despreading process is performed after compensating each subcarrier signal in the above, even if the spread code is multiplexed, it is possible to ideally perform the despreading process based on the MMSE method. It is possible to improve reception quality characteristics of a CDMA communication system.
[0063]
In the first embodiment, the received signals input from the two receiving antennas are separately demodulated by the two demodulation processing units 120 and 121, and the two soft decision values obtained as a result are weighted and combined. Although the decoding process was performed, the number of demodulation processing units is not limited to two. When the receiving apparatus has one receiving antenna, the soft decision value output from one demodulation processing unit is decoded. In this case, the received data sequence may be reproduced.
Furthermore, even in a configuration including three or more reception antennas and a demodulation processing unit and performing diversity reception with three or more branches, it is naturally possible to obtain the same effect as in the first embodiment. .
[0064]
Also, the fading fluctuation compensation value h by the fading fluctuation compensating unit 103_nAlthough the signal amplitude ratio a used in the calculation process of the above has been previously notified as control information from the multi-carrier CDMA communication system to the receiving apparatus, this is not limited to such a method. A method of measuring the signal amplitude of the symbol sequence and the data symbol sequence and calculating the signal amplitude ratio a may be used.
[0065]
Also, the weight generation unit 113 calculates the amplitude Rn of the despread carrier signal._gWas multiplied by a predetermined coefficient, and the weight coefficient of the soft decision value for the diversity branch was calculated.However, this is not limited to such a method. Amplitude Rn_gThe weighted coefficient may be calculated by multiplying the square value of サ イ バ ー by a predetermined coefficient, or another method of calculating an appropriate weighting coefficient for weighting and combining the soft decision values of each cyber city branch may be applied.
[0066]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the MMSE fading fluctuation compensation value h is added to each subcarrier signal._n, The despreading process is performed after multiplying the subcarrier signal. However, in the second embodiment, the subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced is excluded from the target of the combining process at the time of despreading to improve the reception quality characteristics. .
The receiving apparatus according to the second embodiment is different from the above-described first embodiment in the despreading processing of the subcarrier signal, and the other processing is the same. Compensation value h_n, And the despreading process of the subcarrier signal will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0067]
FIG. 4 shows MMSE fading fluctuation compensation value h of fading fluctuation compensating section 103 according to the second embodiment._nFIG. 4 is an explanatory diagram related to a method of generating a.
FIG. 8A shows a multicarrier signal when there is no influence of frequency selective fading, and FIG. 8B shows a multicarrier signal when there is influence of frequency selective fading.
[0068]
When affected by frequency selective fading, the received signal power of each subcarrier signal differs in magnitude, and depending on the subcarrier signal, the signal power drops significantly. For example, in a subcarrier signal specified by shading in FIG. 8B, it is expected that the received signal power is greatly reduced to a level smaller than the noise power and the interference power. As described above, when the subcarrier signal whose reception signal power is greatly reduced is used for the combining process at the time of despreading, it causes deterioration of demodulation characteristics.
[0069]
Therefore, fading fluctuation compensating section 103 specifies the subcarrier signal whose received signal power has decreased, and excludes the subcarrier signal from the combining processing at the time of despreading.
[0070]
First, the fading fluctuation compensating section 103 calculates the averaged channel estimation value X of each sub-channel calculated by the fading fluctuation estimating section 102._n, The averaged channel estimate X of each subcarrier group_nIs the maximum value of P (max)_ng(Subscript n_gIs a number identifying a subcarrier group, n_g= 1, 2, ..., M).
[0071]
The fading fluctuation compensating unit 103 calculates the maximum estimated value P (max)_ngAnd a preset power margin d, for each subcarrier group, a subcarrier identification threshold Th for identifying a subcarrier signal whose reception signal power has decreased._ngIs calculated according to Equation 6 below.
Th_ng= P (max)_ng-D ... Equation 6
The power margin d is set to an appropriate value in advance to specify an invalid subcarrier signal that causes deterioration of demodulation characteristics, based on preliminary experiments and computer simulations.
[0072]
The fading fluctuation compensation unit 103 calculates the averaged channel estimation value X_nAnd the interference power estimation value I for each subcarrier, the MMSE fading fluctuation compensation value h_nIs calculated.
[0073]
Also, the averaged channel estimation value X_nIs the subcarrier identification threshold Th_ngSub-carrier signal smaller than MMSE fading fluctuation compensation value h_nIs set to zero, and information n (= 1, 2,..., M × N) for specifying the specified subcarrier signal is output.
[0074]
MMSE fading fluctuation compensation value h_nAre multiplied by the corresponding multipliers 104_1 to 104_n to compensate for fading fluctuations for each subcarrier.
Multipliers 106_1 to 106_n multiply the subcarrier signal after fading fluctuation compensation by a spreading code. Each of the combiners 108_1 to 108_N receives a subcarrier signal belonging to a corresponding subcarrier group, performs a combining process, and outputs a carrier signal that has been despread.
At this time, the specified invalid subcarrier signal is a MMSE fading fluctuation compensation value h having a magnitude of zero._n, Is excluded from the subject of the synthesis processing.
[0075]
(Review whether this paragraph is necessary.)
Further, the interference power estimation unit 112 calculates the interference power estimation value I for each subcarrier based on the information n for specifying the invalid subcarrier signal, excluding the specified subcarrier signal.
[0076]
As described above, in the receiving apparatus according to the second embodiment, a subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency selective fading is excluded from a target of synthesis processing at the time of despreading. It is possible to improve the reception quality characteristics of a multi-carrier CDMA communication system under a transmission path environment of sex fading.
[0077]
In Embodiment 2, fading fluctuation compensating section 103 calculates the maximum estimated value P (max) for each subcarrier group._ngAnd subcarrier identification threshold Th based on power margin d_ngAnd an invalid subcarrier signal is identified, but this is not limited to such a method, and the channel estimation value X of each subcarrier group is calculated._nThe power margin d is subtracted from the average value of_ngMay be calculated.
[0078]
In the second embodiment, the subcarrier specifying threshold Th is separately set for each subchannel group._ngWas calculated and an invalid subcarrier signal was specified, but a subcarrier specification threshold Th was calculated based on a plurality of subchannel groups, or one subcarrier specification threshold Th was calculated based on all subchannel groups. Thus, a configuration for specifying an invalid subcarrier signal may be employed.
[0079]
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the fading fluctuation compensating unit calculates the maximum estimated value P (max) of each subcarrier signal._ngAnd a subcarrier identification threshold Th based on power margin d_ngWas calculated and an invalid subcarrier signal was specified. However, in the receiving apparatus according to the third embodiment, the fading fluctuation compensating unit performs the calculation based on the interference power estimation value I for each subcarrier calculated by the interference power estimating unit. A subcarrier identification threshold Th is calculated, and an invalid subcarrier signal is identified.
The second embodiment and the third embodiment differ in the method of calculating the subcarrier identification threshold Th, and the other signal processing is the same. Therefore, the method of calculating the subcarrier identification threshold Th will be described below. The same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0080]
FIG. 5 shows MMSE fading fluctuation compensation value h of fading fluctuation compensating section 103 of the third embodiment._nFIG. 4 is an explanatory diagram related to a method of generating a. FIG. 5A shows a multicarrier signal when there is no influence of frequency selective fading, and FIG. 5B shows a multicarrier signal when there is influence of frequency selective fading.
When affected by frequency selective fading, the received signal power of each subcarrier signal differs in magnitude, and depending on the subcarrier signal, the signal power drops significantly. For example, in the subcarrier signal indicated by shading in FIG. 5B, it is expected that the received signal power is greatly reduced to a level lower than the noise power and the interference power.
[0081]
Therefore, the fading fluctuation compensating unit 103 multiplies the interference power estimation value I calculated for each subcarrier calculated by the interference power estimating unit 112 by a preset coefficient β as described above, and the invalid received signal power is reduced. A subcarrier identification threshold Th for identifying a subcarrier signal is calculated.
Here, the coefficient β is set to an appropriate value in advance to specify an invalid subcarrier signal that causes deterioration of demodulation characteristics based on preliminary experiments and computer simulations.
[0082]
The fading fluctuation compensation unit 103 calculates the averaged channel estimation value X_nAnd the interference power estimation value I for each subcarrier, the MMSE fading fluctuation compensation value h_nIs calculated.
[0083]
Also, the averaged channel estimation value X_nSpecifies a subcarrier signal smaller than the subcarrier specification threshold Th, and calculates the MMSE fading fluctuation compensation value h for the subcarrier signal._nIs set to zero, and information n (= 1, 2,..., M × N) for specifying the specified subcarrier signal is output.
[0084]
As described above, in the receiving apparatus according to the third embodiment, a subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency-selective fading is excluded from the target of the combining process at the time of despreading. It is possible to improve the reception quality characteristics of a multi-carrier CDMA communication system under a transmission path environment of sex fading.
[0085]
Embodiment 4 FIG.
In the first embodiment, the fading fluctuation estimating unit estimates the averaged channel estimation value X of each subcarrier based on each subcarrier signal output from the FFT unit._nThe fading variation estimating unit of the fourth embodiment calculates the averaged channel estimation value X of each subcarrier based on the pilot symbol sequence signal included in the orthogonal multicarrier signal after the guard interval has been removed._nIs calculated.
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the averaged channel estimation value X in the fading variation estimation unit is used._nAre different from each other, and the other processes are the same. In the following, the averaged channel estimation value X_nOnly the calculation method will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0086]
FIG. 6 is a configuration diagram of a receiving apparatus according to the fourth embodiment. 6, reference numeral 140 denotes a channel estimation value X of each subcarrier signal based on the orthogonal multicarrier signal before Fourier transform processing._nIs a fading fluctuation estimating unit that calculates.
[0087]
FIG. 7 is a configuration diagram of the fading fluctuation estimation unit 140. In FIG. 7, 141 is a correlation processing unit for calculating a correlation value of the orthogonal multipath signal with a pilot symbol sequence signal, 142 is a path detection unit for detecting an effective path based on the correlation value, and 143 is a signal of the effective path. An FFT unit 144 that performs a Fourier transform process on the components to separate the subcarrier signals into a plurality of subcarrier signals has an averaged channel estimation value X for each subcarrier signal._nIs a time / frequency direction averaging unit.
[0088]
The operation of the receiving apparatus according to the fourth embodiment configured as described above will be described.
First, the pilot symbol multiplexing section 202 of the transmitting apparatus (see FIG. 10 described above) has a noise-like signal characteristic and a pilot waveform having a signal waveform excellent in time-direction correlation characteristic, for example, as shown in FIG. A symbol sequence signal is generated and inserted into a transmission frame.
[0089]
On the other hand, in the receiving apparatus, fading variation estimating section 140 inputs the orthogonal multicarrier signal after guard interval removal.
In the fading fluctuation estimating section 140, a reference signal simulating an orthogonal multicarrier signal of the pilot symbol sequence signal is stored in the correlation processing section 141 in advance. The correlation processing unit 141 sequentially calculates a correlation value between the orthogonal multicarrier signal and the reference signal.
[0090]
Next, the path detector 142 performs a square operation on the correlation value at each predetermined sampling period to output a correlation power value.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the correlation power value calculated by the path detection unit 142. Here, the correlation power value for each sample shown in FIG. 9 indicates the impulse response of the transmission path between the transmitting device and the receiving device.
[0091]
The impulse response of the transmission path includes a noise component and an interference component. Therefore, in order to avoid the effects of noise components and interference components added on the transmission path and extract only valid paths to perform channel estimation, the path detection unit 142 uses a preset observation time width T_wAmong them, the minimum correlation power value is specified as the power value of the noise component or the interference component, and is multiplied by a preset coefficient γ to calculate the effective path detection threshold Thp.
Here, it is assumed that the coefficient γ is set to an appropriate value for specifying an effective path based on preliminary experiments and computer simulations.
[0092]
The path detection unit 142 compares the correlation power value of each symbol with the threshold value Thp for valid path detection, specifies a correlation power value larger than the threshold value Thp for valid path detection as a valid path, and determines a complex path component only for the valid path. Output. Other paths are specified as invalid paths, and complex values [0, 0j] are output for the paths.
[0093]
In this way, by specifying a correlation power value larger than the effective path detection threshold value Thp as an effective path, even if the influence of noise / interference components fluctuates with time, the effective path detection threshold value is determined. By giving a margin to Thp, it is possible to effectively reduce the influence of interference components and noise components.
[0094]
The FFT unit 143 performs a Fourier transform process on the complex path component and outputs a subcarrier signal separated in the frequency direction.
[0095]
Next, time / frequency direction averaging section 144 performs an averaging process on the pilot symbol section in each slot after in-phase addition, and obtains channel estimation value C of each subcarrier._nIs obtained by the above equation 1. Further, the time / frequency direction averaging section 144 calculates the channel estimation value C_nN in close proximity to_avgAveraging process with the number of subcarriers, and an averaged channel estimate X of each subcarrier signal_nIs calculated.
[0096]
As described above, in the receiving apparatus according to Embodiment 4, the effective path is specified based on the correlation power value between the orthogonal multipath signal and the reference signal of the pilot symbol sequence signal, and the signal power buried in the noise / interference component Averaging channel estimate X for each subcarrier, excluding the_nIs calculated, it is possible to improve the estimation accuracy of each sub-channel by eliminating the effect of the invalid path, and to improve the reception quality characteristics of the multi-carrier CDMA communication system.
[0097]
Note that, in the fourth embodiment, the path detecting unit 142_wSpecifies the minimum correlation power value as the power value of the noise / interference component, calculates the valid path detection threshold Thp based on the minimum correlation power value, and specifies the valid path, but this is limited to such a method. The observation time width T_wMay be used to calculate an average value of the correlation power values in the range, and multiply the average value by a predetermined coefficient to calculate an effective path detection threshold value Thp.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the interference power estimation value for each subcarrier is calculated based on the interference power estimation known sequence included in the received signal, and the fading fluctuation compensation value calculated based on this is used. Since the despreading process is performed after compensating each subcarrier signal, there is an effect that the demodulation characteristics of the multicarrier CDMA communication system can be improved.
[0099]
According to the next invention, a despreading process is ideally performed based on the MMSE method in order to calculate the MMSE fading fluctuation compensation value based on the interference power estimation value and to compensate each subcarrier signal. It is possible to improve the demodulation characteristics of the multi-carrier CDMA communication system.
[0100]
According to the next invention, a weight coefficient is calculated based on the amplitude value of each despread carrier signal calculated for each diversity branch, and a plurality of demodulated data sequences are weighted and combined to reproduce a received data sequence. With such a configuration, it is possible to improve the demodulation characteristics of the multi-carrier CDMA communication system.
[0101]
According to the next invention, a subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency selective fading is excluded from a target of a combining process at the time of despreading. There is an effect that the demodulation characteristics of the multi-carrier CDMA communication system can be improved in the following.
[0102]
According to the next invention, a subcarrier signal whose received signal power is significantly reduced due to the influence of frequency selective fading is excluded from a target of a combining process at the time of despreading. There is an effect that the demodulation characteristics of the multi-carrier CDMA communication system can be improved in the following.
[0103]
According to the next invention, an effective path is specified based on a correlation power value between a quadrature multipath signal and a reference signal of a pilot symbol sequence signal, and an invalid path with a small signal power that is buried in a noise / interference component is excluded. Then, since the channel estimation value is calculated for each subcarrier, the effect of the invalid path can be eliminated, the estimation accuracy of each subchannel can be improved, and the demodulation characteristics of the multicarrier CDMA communication system can be improved. The effect is that it can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a receiving device of a multicarrier CDMA communication system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a slot format of transmission slot data according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an interference power estimation unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an MMSE fading fluctuation compensation value h of the fading fluctuation compensating unit according to the second embodiment of the present invention;_nFIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of generating a slash.
FIG. 5 is an MMSE fading fluctuation compensation value h of the fading fluctuation compensating unit according to the third embodiment of the present invention._nFIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of generating a slash.
FIG. 6 is a configuration diagram of a receiving device of a multicarrier CDMA communication system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a fading fluctuation estimation unit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a pilot symbol sequence signal according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a correlation power value calculated by a path detection unit according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a transmission device of a conventional multicarrier CDMA communication system.
FIG. 11 is a configuration diagram of a receiving device of a conventional multicarrier CDMA communication system.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a slot format of transmission slot data.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing an example of an impulse response in a frequency selective fading transmission path.
[Explanation of symbols]
100 GI remover
101 @ FFT section
102, 140 ° fading fluctuation estimation unit
103 fading fluctuation compensation unit
104_1 to 104_n, 106_1 to 106_n, 205_1 to 205_M
Multiplier
108_1 to 108_N Synthesizer
110 ° parallel / serial converter
111 post-spread amplitude calculator
112 interference power estimation unit
113 weight generator
114 data demodulation unit
115 ° weight coefficient multiplier
116 adder
117 Decoding unit
120, 121 demodulation processing unit
130 known sequence extractor
131 inverse modulation section
132 subtraction unit
133 squared part
134 ° slot averaging unit
135 ° inter-slot averaging unit
136 Average stock among subcarrier groups
137 coefficient multiplication unit
141 Correlation processing unit
142 path selector
143 Second FFT unit
144 Time / frequency direction averaging unit
200 coding unit
201 data modulator
202 pilot symbol multiplexing unit
203 serial / parallel converter
204 copy section
207 Other code multiplexing unit
208 IFFT section
209 @ GI addition part

Claims (15)

Fourier transform means for performing a Fourier transform process on the orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA system to separate the orthogonal multicarrier signal into a plurality of subcarrier signals;
A fading variation estimating means for performing a fading variation estimation on each of the subcarrier signals and calculating a channel estimation value,
A fading fluctuation compensation unit that calculates a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method, and performs a fading fluctuation compensation process on each subcarrier signal.
Despreading means for despreading and combining the subcarrier signal subjected to fading fluctuation compensation and outputting a despread carrier signal,
Based on a channel estimation value for each of the subcarrier signals, a despread amplitude calculating unit that calculates an amplitude value of the despread carrier signal,
A signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, and an interference power estimation unit that calculates an interference power estimation value for each subcarrier based on an amplitude value of the despread carrier signal;
A demodulation circuit for a multi-carrier CDMA communication system, comprising: a data demodulator for adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence. The fading fluctuation compensating means calculates an MMSE fading fluctuation compensation value for combining each subcarrier signal according to the MMSE method based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. The demodulation processing circuit of a multi-carrier CDMA communication system according to claim 1, characterized in that the demodulation processing circuit is configured to calculate and perform fading fluctuation compensation processing on each of the subcarrier signals. A receiving antenna for receiving an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA method;
A receiving device for a multicarrier CDMA communication system, comprising the demodulation processing circuit according to claim 1. A plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multicarrier signals modulated by the multicarrier CDMA method;
A plurality of demodulation processing circuits according to claim 1 or 2, wherein the plurality of demodulation processing circuits output demodulated data sequences by performing demodulation processing of orthogonal multicarrier signals separately for each reception antenna.
A receiving unit for a multi-carrier CDMA communication system, comprising: a combining unit that calculates a weight coefficient based on the amplitude value of each of the despread carrier signals and weights and combines a plurality of demodulated data sequences. A plurality of receiving antennas for receiving orthogonal multicarrier signals modulated by the multicarrier CDMA method;
A plurality of demodulation processing circuits corresponding to each receiving antenna and configured from the following elements,
(A) Fourier transform means for performing a Fourier transform process on an orthogonal multicarrier signal modulated by a multicarrier CDMA system to separate the orthogonal multicarrier signal into a plurality of subcarrier signals;
(B) fading fluctuation estimating means for performing a fading fluctuation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value;
(C) a fading fluctuation compensation unit that calculates a fading fluctuation compensation value based on the channel estimation value, and performs a fading fluctuation compensation process on each of the subcarrier signals.
(D) despreading means for despreading and combining the subcarrier signal subjected to fading fluctuation compensation and outputting a despread carrier signal;
(E) a demodulation processing circuit having data demodulation means for adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence;
A receiving unit for a multi-carrier CDMA communication system, comprising: a combining unit that calculates a weight coefficient based on the amplitude value of each of the despread carrier signals and weights and combines a plurality of demodulated data sequences. The fading fluctuation compensation means compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier identification threshold, specifies an invalid subcarrier signal, and suppresses the invalid subcarrier signal. The demodulation of the multi-carrier CDMA communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the demodulation is performed so as to exclude the invalid subcarrier signal from a target of the despreading synthesis processing. Processing circuit or receiving device. 8. The fading variation compensating means is configured to identify a maximum channel estimation value in a predetermined subcarrier group and determine a subcarrier identification threshold based on the maximum value. 3. A demodulation processing circuit or a receiving device of the multi-carrier CDMA communication system according to 1. The multi-carrier CDMA communication system according to claim 7, wherein the fading fluctuation compensating means is configured to determine a subcarrier identification threshold based on the interference power estimation value for each subcarrier. Demodulation processing circuit or receiver. The fading fluctuation estimation means,
Correlation processing means for inputting the orthogonal multicarrier signal and sequentially calculating a correlation value of a pilot symbol sequence with a reference sequence every predetermined sample period,
Comparing a correlation value of each sample with a predetermined valid path detection threshold value, a path detecting means for specifying a valid path,
A second Fourier transform unit for performing a Fourier transform process on only the complex path component of the effective path to separate it into a plurality of subcarrier signals, and performing a fading variation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value. The demodulation processing circuit or the receiving device of the multi-carrier CDMA communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the demodulation processing circuit or the receiving device is provided. A transmitting apparatus that inserts a predetermined pilot symbol sequence into transmission data and transmits an orthogonal multicarrier signal obtained by performing a modulation process using a multicarrier CDMA method;
A multi-carrier CDMA communication system, comprising: the receiving device according to claim 3. A Fourier transform process of performing a Fourier transform process on the orthogonal multicarrier signal modulated by the multicarrier CDMA method and separating the orthogonal multicarrier signal into a plurality of subcarrier signals;
A fading variation estimation step of performing a fading variation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value,
A fading variation compensation step of calculating a fading variation compensation value based on the channel estimation value and the interference power estimation value of each subcarrier calculated by a predetermined method, and performing a fading variation compensation process on each of the subcarrier signals.
A despreading step of outputting a despread carrier signal by despreading and combining the subcarrier signal subjected to fading fluctuation compensation,
Based on the channel estimation value for each of the sub-carrier signals, after the despreading amplitude calculation step of calculating the amplitude value of the despread carrier signal,
A signal component of a pilot symbol sequence included in the despread carrier signal, and an interference power estimation step of calculating an interference power estimation value for each subcarrier based on an amplitude value of the despread carrier signal;
A data demodulation step of adjusting a data permutation of the despread carrier signal, performing a predetermined demodulation process, and outputting a demodulated data sequence. The fading fluctuation compensating step is a step of calculating an MMSE fading fluctuation compensation value for combining each subcarrier signal according to the MMSE method based on the channel estimation value and the interference power estimation value for each subcarrier calculated by a predetermined method. 13. The demodulation processing method for a multi-carrier CDMA communication system according to claim 12, wherein the calculation is performed and the respective subcarrier signals are subjected to fading fluctuation compensation processing. The fading fluctuation compensating step compares the channel estimation value of each subcarrier signal with a predetermined subcarrier identification threshold, specifies an invalid subcarrier signal, and suppresses the invalid subcarrier signal. 14. The demodulation processing method for a multi-carrier CDMA communication system according to claim 12, wherein is generated and the invalid subcarrier signal is excluded from a target of the despreading synthesis processing. The fading fluctuation estimation step,
A correlation processing step of inputting the orthogonal multicarrier signal and sequentially calculating a correlation value of a pilot symbol sequence with a reference sequence every predetermined sample period;
Comparing a correlation value of each sample with a predetermined valid path detection threshold value, a path detecting step of specifying a valid path,
A second Fourier transforming step of performing a Fourier transform process on only the complex path component of the effective path to separate it into a plurality of subcarrier signals, and performing a fading variation estimation on each of the subcarrier signals to calculate a channel estimation value. 14. The demodulation processing method for a multi-carrier CDMA communication system according to claim 12, comprising: A diversity reception method comprising: receiving orthogonal multi-carrier signals modulated by a multi-carrier CDMA method with a plurality of receiving antennas; and demodulating each of the received signals separately by the demodulation processing method according to any one of claims 12 to 15. A demodulation processing step;
A weighting coefficient based on the amplitude value of each of the despread carrier signals, and a weighting synthesis of a plurality of demodulated data sequences.

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