JP2023070493A - Single-carrier MIMO transmitter and single-carrier MIMO receiver - Google Patents
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Abstract
【課題】SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、伝送効率を向上させる。【解決手段】送信装置1のパイロット信号挿入部15-1は、送信数と同じ数のブロックのシンボル系列に対し、2つの連続するUWまたはヌルデータが対角線上に配置され(A)、パイロット信号群がUW及びヌルデータから構成され(B)、パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であり、aをMIMOブロック番号シンボル数、bをデータシンボル数、cをパイロット信号シンボル数、dをMIMO送信数として、SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)であり(D)、検出対象ブロックの1番目のブロックに含まれる2つの連続するパイロット信号が同じである(E)条件を満たすブロック構成となるように、パイロット信号を所定の位置に挿入する。【選択図】図2An object of the present invention is to improve transmission efficiency when performing MIMO transmission using an SC-FDE scheme. A pilot signal inserting unit 15-1 of a transmitting device 1 arranges two consecutive UWs or null data on a diagonal line (A) for symbol sequences of the same number of blocks as the number of transmissions, and generates a pilot signal group. is composed of UW and null data (B), the number of pilot signal symbols c is a power of 2 (C), the number of MIMO detection range symbols SS is a power of 2, a is the number of MIMO block number symbols, b is data The number of symbols, c is the number of pilot signal symbols, and d is the number of MIMO transmissions, SS = (a + b) × d + c × (2 × d−1) (D), and 2 included in the first block of the detection target block The pilot signals are inserted at predetermined positions so that the block configuration satisfies the (E) condition that two consecutive pilot signals are the same. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、放送または通信等の無線伝送システムで使用可能なシングルキャリアMIMO(Multiple Input Multiple Output)送信装置及びシングルキャリアMIMO受信装置に関し、特に、周波数領域にてチャネル等化を行うMIMO SC-FDE(Single Carrier-Frequency Domain Equalization)方式における伝送効率の改善に関するものである。 The present invention relates to a single-carrier MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmitter and a single-carrier MIMO receiver that can be used in a radio transmission system such as broadcasting or communication, and in particular, MIMO SC-FDE that performs channel equalization in the frequency domain. (Single Carrier-Frequency Domain Equalization) method.
従来、放送または通信等の固定伝送の無線伝送システムでは、一つの搬送波を用いるシングルキャリア方式が広く用いられている。一方で、移動環境での無線伝送システムでは、周波数領域でのチャネル等化をシンボル単位に行うことで高速なチャネル変動に追従可能な、複数の搬送波を用いるマルチキャリアのOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が一般的に用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in radio transmission systems for fixed transmission such as broadcasting or communication, a single carrier system using one carrier wave has been widely used. On the other hand, in wireless transmission systems in mobile environments, multi-carrier OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) using multiple carriers can follow high-speed channel fluctuations by performing channel equalization in the frequency domain on a symbol-by-symbol basis. method is commonly used.
OFDM方式は移動伝送に適しているが、シングルキャリア方式と比較して、一般に送信信号のピーク電力と平均電力の比であるPAPR(Peak to Average Power Ratio)が大きいため、電力増幅器の非線形歪に弱く、電力増幅器の動作点を線形性の高い領域で使用する必要がある。そのため、理想的な線形利得に対し、1dB利得が低下した点の出力レベル(P1dB)からの出力バックオフを大きくとって運用することが多く、電力効率が低くなるという課題がある。 The OFDM system is suitable for mobile transmission, but compared to the single-carrier system, the PAPR (Peak to Average Power Ratio), which is the ratio of the peak power to the average power of the transmitted signal, is generally large, so it is susceptible to nonlinear distortion of the power amplifier. It is weak and the operating point of the power amplifier should be used in the highly linear region. Therefore, it is often operated with a large output back-off from the output level (P1dB) at which the 1dB gain is lowered with respect to the ideal linear gain, resulting in low power efficiency.
近年、シングルキャリア方式の中でも、周波数領域にてチャネル等化(伝搬路で生じた振幅及び位相の変化を元に戻す処理)を行うSC-FDE方式が提案されている(例えば非特許文献1及び特許文献1を参照)。
In recent years, among single-carrier systems, an SC-FDE system has been proposed that performs channel equalization in the frequency domain (processing to restore amplitude and phase changes occurring in the propagation path) (for example, Non-Patent
SC-FDE方式では、周波数領域でのチャネル推定及びチャネル等化を一定数の連続したシンボル単位(ブロック単位)で行うことにより、移動伝送における高速なチャネル変動に追従することができる。そのため、SC-FDE方式は、従来の時間領域でチャネル等化を行うシングルキャリア方式よりも移動伝送に適した方式である。 In the SC-FDE scheme, channel estimation and channel equalization in the frequency domain are performed in units of a constant number of consecutive symbols (in units of blocks), so that high-speed channel fluctuations in mobile transmission can be followed. Therefore, the SC-FDE system is more suitable for mobile transmission than the conventional single-carrier system that performs channel equalization in the time domain.
一般的にSC-FDE方式では、OFDM方式と同じように、ガードインターバル(GI)を設けることにより、マルチパス環境におけるブロック間干渉を防ぐことができる。SC-FDE方式を適用する受信装置は、ブロックの先頭を検出するブロック同期を行い、チャネル推定用のパイロット信号であるユニークワード(UW)(送信装置及び受信装置において既知の固定パターンの信号)及びデータを抽出する。そして、受信装置は、フーリエ変換により当該UW及びデータを周波数領域に変換してチャネル推定及びチャネル等化の処理を行う。その後、受信装置は、逆フーリエ変換によりデータを時間領域の信号に戻して、シンボル判定等の処理を行う。 Generally, in the SC-FDE system, inter-block interference in a multipath environment can be prevented by providing a guard interval (GI) as in the OFDM system. A receiver that applies the SC-FDE scheme performs block synchronization to detect the beginning of a block, and unique word (UW), which is a pilot signal for channel estimation (fixed pattern signal known in transmitter and receiver) and Extract data. Then, the receiving apparatus transforms the UW and data into the frequency domain by Fourier transform, and performs channel estimation and channel equalization processing. Thereafter, the receiving apparatus restores the data to a time-domain signal by inverse Fourier transform, and performs processing such as symbol determination.
このSC-FDE方式は、OFDM方式よりも一般的にPAPRが小さいことから、電力増幅器の出力バックオフを小さくすることが可能であり、電力増幅器の高効率な運用が可能となり、移動伝送における電力増幅器の小型化も可能となる。 Since the SC-FDE system generally has a lower PAPR than the OFDM system, it is possible to reduce the output back-off of the power amplifier, enabling highly efficient operation of the power amplifier, and increasing the power consumption in mobile transmission. It is also possible to reduce the size of the amplifier.
さらに、複数のアンテナを用いて多くの情報を高速に無線伝送するMIMOに対応したMIMO SC-FDE方式が提案されている(例えば特許文献2を参照)。MIMOでは、送信数(多重数)に応じた複数の信号が送信され、それらの信号が互いに混ざり合った状態で受信が行われる。
Furthermore, a MIMO SC-FDE scheme has been proposed that supports MIMO in which a large amount of information is wirelessly transmitted at high speed using a plurality of antennas (see
したがって、受信装置において、受信信号から元の送信信号を検出するためのMIMO検出(周波数領域のMIMOチャネル推定及び等化)が必要である。複数の送信信号を区別するために、複数のブロックに渡ってUWの位置関係が異なるようにアレンジがなされ、送信系統間で送信信号が直交するように工夫がなされている。 Therefore, MIMO detection (MIMO channel estimation and equalization in the frequency domain) for detecting the original transmission signal from the received signal is required in the receiving device. In order to distinguish a plurality of transmission signals, arrangements are made so that the UW positions are different over a plurality of blocks, and the transmission signals are orthogonal among the transmission systems.
図9は、従来技術におけるMIMO SC-FDE方式のヌル構造のシンボルブロック構成を示す図であり、送信数が2の場合を示している。送信信号x1は、送信装置における第1の送信系統から送信される信号を示しており、送信信号x2は、第2の送信系統から送信される信号を示している。 FIG. 9 is a diagram showing a symbol block configuration of a null structure of the MIMO SC-FDE scheme in the prior art, and shows a case where the number of transmissions is two. A transmission signal x1 indicates a signal transmitted from the first transmission system in the transmission device, and a transmission signal x2 indicates a signal transmitted from the second transmission system.
送信信号x1,x2は、MIMO奇数ブロック及びMIMO偶数ブロック2つのブロックを単位として構成される。送信数が2の場合は、これらの2つのブロックを単位として、受信装置においてMIMO検出が行われる。 The transmission signals x 1 and x 2 are configured in units of two blocks, a MIMO odd block and a MIMO even block. When the number of transmissions is 2, MIMO detection is performed in the receiving apparatus in units of these two blocks.
送信信号x1,x2の各ブロックは、2つの連続するUWまたはヌルデータ、データの後ろ部分がCP(Cyclic Prefix:サイクリックプレフィックス)として挿入されたGI、MIMOブロック番号及びデータにより構成される。 Each block of the transmission signals x 1 and x 2 is composed of two consecutive UWs or null data, GI with CP (Cyclic Prefix) inserted after the data, MIMO block number and data.
UW及びヌルデータは、チャネル推定に用いるパイロット信号である。UWは、送受信間で既知の固定パターンからなり、時間領域及び周波数領域にて振幅が一定のZadoff-Chu系列といった周期的自己相関特性に優れたCAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)系列等が用いられる。CPは、データの後ろ部分をコピーした情報であり、時間領域と周波数領域の変換を行うために必要となる。 UW and null data are pilot signals used for channel estimation. UW consists of a known fixed pattern between transmission and reception, and CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) sequences with excellent periodic autocorrelation characteristics such as Zadoff-Chu sequences with constant amplitude in the time domain and frequency domain are used. be done. The CP is information obtained by copying the latter part of the data, and is necessary for performing conversion between the time domain and the frequency domain.
MIMOブロック番号は、受信装置が正しくMIMO検出を行うために、複数ブロックのそれぞれがどこから始まるのかを識別するための情報である。MIMOブロック番号により、1番目のMIMO奇数ブロックと2番目のMIMO偶数ブロックとが、MIMOの信号分離が行われる前に識別される。 The MIMO block number is information for identifying where each of the multiple blocks starts so that the receiving device can perform MIMO detection correctly. The MIMO block number identifies the first MIMO odd block and the second MIMO even block before MIMO signal separation is performed.
MIMO奇数ブロックには、1に対応する値を差動変調したシンボル系列がMIMOブロック番号として設定され、MIMO偶数ブロックには、2に対応する値を差動変調したシンボル系列がMIMOブロック番号として設定される。差動変調としては、例えばDBPSK(Differential Binary Phase Shift Keying)、DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)等の遅延検波が可能な方式が用いられる。 A symbol sequence obtained by differentially modulating a value corresponding to 1 is set as a MIMO block number in a MIMO odd block, and a symbol sequence obtained by differentially modulating a value corresponding to 2 is set as a MIMO block number in a MIMO even block. be done. As the differential modulation, a system capable of differential detection such as DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) or DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) is used.
MIMOブロック番号は、前述の差動変調方式を用いて生成され、等化対象のシンボル系列内に配置される。これにより、UWの位置関係の識別精度及び伝送効率を向上させることができる(例えば特許文献3を参照)。
The MIMO block number is generated using the differential modulation scheme described above and placed in the symbol sequence to be equalized. This makes it possible to improve the identification accuracy and transmission efficiency of the UW positional relationship (see
図9に示したとおり、連続した2つのブロックにおいて、2つの連続するUWのありとなし(ヌルデータ)とが2つの送信系統で互い違いに設定されるように、アレンジされている。 As shown in FIG. 9, in two consecutive blocks, the presence and absence of two consecutive UWs (null data) are alternately set in the two transmission systems.
これにより、MIMO SC-FDE方式では、前述の特許文献1のSC-FDE方式を用いるSISO(Single Input Single Output)(SISO SC-FDE方式)よりも、伝送レートを向上させることができる。
As a result, the MIMO SC-FDE scheme can improve the transmission rate more than the SISO (Single Input Single Output) (SISO SC-FDE scheme) using the SC-FDE scheme of
しかしながら、前述の特許文献2のMIMO SC-FDE方式では、等化対象の信号に対してCPが個別に付加されているのに対し、前述の特許文献1のSISO SC-FDE方式では、UWがCPを兼ねているため、CPは個別に付加されていない。
However, in the MIMO SC-FDE scheme of
そのため、MIMO SC-FDE方式は、SISO SC-FDE方式に比べ、送信信号に対するデータの割合(データ効率)が低い。MIMO SC-FDE方式では、伝送効率を向上させることが所望されていた。 Therefore, the MIMO SC-FDE scheme has a lower ratio of data to transmission signals (data efficiency) than the SISO SC-FDE scheme. It has been desired to improve transmission efficiency in the MIMO SC-FDE scheme.
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、伝送効率を向上させることが可能なシングルキャリアMIMO送信装置及びシングルキャリアMIMO受信装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to improve the transmission efficiency when performing MIMO transmission using the SC-FDE method. and to provide a single-carrier MIMO receiver.
前記課題を解決するために、請求項1のシングルキャリアMIMO送信装置は、複数の送信アンテナを備え、前記複数の送信アンテナに対応する複数の送信系統のそれぞれについて、MIMO SC-FDE方式のブロックを生成し、送信系統毎の前記ブロックの変調波を、前記送信アンテナを介して送信するシングルキャリアMIMO送信装置において、送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、前記複数の送信系統に振分けを行う系統間振分け部と、前記系統間振分け部により振分けられた前記送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、所定の変調方式によりマッピングを行い、マッピング後のビット系列を出力する送信系統毎のマッピング部と、前記マッピング部により出力された前記マッピング後のビット系列に対して、MIMOブロック番号を所定位置に挿入し、前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列を出力する送信系統毎のMIMOブロック番号挿入部と、前記MIMOブロック番号挿入部により出力された前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列に対して、2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記2つの連続するパイロット信号、前記MIMOブロック番号及び前記送信対象のデータからなる前記ブロックを単位として、送信系統の数と同数の前記ブロックからなる検出対象ブロックのシンボル系列を生成する送信系統毎のパイロット信号挿入部と、を備え、前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記送信対象のデータのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲として、前記パイロット信号挿入部が、前記複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)の要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記2つの連続するUW以外の前記パイロット信号がヌルデータであり(B)、前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)とするそれぞれの条件を満たすように、前記2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記検出対象ブロックのシンボル系列を生成する、ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the single-carrier MIMO transmission apparatus of
また、請求項2のシングルキャリアMIMO送信装置は、複数の送信アンテナを備え、前記複数の送信アンテナに対応する複数の送信系統のそれぞれについて、MIMO SC-FDE方式のブロックを生成し、送信系統毎の前記ブロックの変調波を、前記送信アンテナを介して送信するシングルキャリアMIMO送信装置において、送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、前記複数の送信系統に振分けを行う系統間振分け部と、前記系統間振分け部により振分けられた前記送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、所定の変調方式によりマッピングを行い、マッピング後のビット系列を出力する送信系統毎のマッピング部と、前記マッピング部により出力された前記マッピング後のビット系列に対して、MIMOブロック番号を所定位置に挿入し、前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列を出力する送信系統毎のMIMOブロック番号挿入部と、前記MIMOブロック番号挿入部により出力された前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列に対して、2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記2つの連続するパイロット信号、前記MIMOブロック番号及び前記送信対象のデータからなる前記ブロックを単位として、送信系統の数と同数の前記ブロックからなる検出対象ブロックのシンボル系列を生成する送信系統毎のパイロット信号挿入部と、を備え、前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記送信対象のデータのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲として、前記パイロット信号挿入部が、前記複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、ヌルデータの要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記ヌルデータ以外の前記パイロット信号が、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)であり(B)、前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)とするそれぞれの条件を満たすように、前記2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記検出対象ブロックのシンボル系列を生成する、ことを特徴とする。
Further, the single-carrier MIMO transmission apparatus of
さらに、請求項3のシングルキャリアMIMO受信装置は、単数または複数の受信アンテナを備え、シングルキャリアMIMO送信装置に備えた複数の送信アンテナから送信された変調波を、前記単数または複数の受信アンテナを介して対応する単数または複数の受信系統にて受信し、MIMO SC-FDE方式のブロックが多重された受信信号に含まれる受信パイロット信号に基づいてMIMOチャネルを推定し、周波数領域にて等化を行うシングルキャリアMIMO受信装置において、前記ブロックが、2つの連続するパイロット信号、MIMOブロック番号及びデータから構成されており、前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記データのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックから検出対象ブロックが構成されるものとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲とし、前記シングルキャリアMIMO送信装置の複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)の要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記2つの連続するUW以外の前記パイロット信号がヌルデータであり(B)、前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)として、前記パイロット信号を高速フーリエ変換し、前記MIMOチャネルを推定し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSと一致するように、前記MIMOチャネルのアップサンプリングを行い、アップサンプリング後のMIMOチャネルを出力する受信系統毎のMIMOチャネル推定部と、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記MIMO検出範囲を高速フーリエ変換し、周波数領域の信号を出力する受信系統毎のフーリエ変換部と、前記受信系統毎のMIMOチャネル推定部により出力された前記アップサンプリング後のMIMOチャネル、及び前記受信系統毎のフーリエ変換部により出力された前記周波数領域の信号をそれぞれ入力し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記アップサンプリング後のMIMOチャネル及び前記周波数領域の信号を用いて、周波数領域にてMIMOチャネル等化を行う周波数領域MIMOチャネル等化部と、を備え、前記MIMOチャネル推定部が、当該受信系統にて受信した信号から、前記検出対象ブロックを構成する前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックに含まれる前記受信パイロット信号を抽出し、当該受信パイロット信号を高速フーリエ変換し、当該受信パイロット信号の高速フーリエ変換結果を、時間領域の前記UWの高速フーリエ変換結果で除算することで、前記複数の送信アンテナのそれぞれと当該受信系統の前記受信アンテナとの間のチャネル応答を推定する、ことを特徴とする。
Furthermore, the single-carrier MIMO receiving apparatus of
また、請求項4のシングルキャリアMIMO受信装置は、単数または複数の受信アンテナを備え、シングルキャリアMIMO送信装置に備えた複数の送信アンテナから送信された変調波を、前記単数または複数の受信アンテナを介して対応する単数または複数の受信系統にて受信し、MIMO SC-FDE方式のブロックが多重された受信信号に含まれる受信パイロット信号に基づいてMIMOチャネルを推定し、周波数領域にて等化を行うシングルキャリアMIMO受信装置において、前記ブロックが、2つの連続するパイロット信号、MIMOブロック番号及びデータから構成されており、前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記データのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックから検出対象ブロックが構成されるものとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲とし、前記シングルキャリアMIMO送信装置の複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、ヌルデータの要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記ヌルデータ以外の前記パイロット信号が、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)であり(B)、前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)として、前記パイロット信号を高速フーリエ変換し、前記MIMOチャネルを推定し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSと一致するように、前記MIMOチャネルのアップサンプリングを行い、アップサンプリング後のMIMOチャネルを出力する受信系統毎のMIMOチャネル推定部と、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記MIMO検出範囲を高速フーリエ変換し、周波数領域の信号を出力する受信系統毎のフーリエ変換部と、前記受信系統毎のMIMOチャネル推定部により出力された前記アップサンプリング後のMIMOチャネル、及び前記受信系統毎のフーリエ変換部により出力された前記周波数領域の信号をそれぞれ入力し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記アップサンプリング後のMIMOチャネル及び前記周波数領域の信号を用いて、周波数領域にてMIMOチャネル等化を行う周波数領域MIMOチャネル等化部と、を備え、前記MIMOチャネル推定部が、当該受信系統にて受信した信号から、前記検出対象ブロックを構成する前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックに含まれる前記受信パイロット信号を抽出し、前記MIMO送信数dと同数の前記受信パイロット信号をそれぞれ高速フーリエ変換し、これらの前記受信パイロット信号の高速フーリエ変換結果及び時間領域の前記UWの高速フーリエ変換結果に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれと当該受信系統の前記受信アンテナとの間のチャネル応答を推定する、ことを特徴とする。 Further, the single-carrier MIMO receiver of claim 4 comprises a single or a plurality of receiving antennas, and transmits modulated waves transmitted from a plurality of transmitting antennas provided in the single-carrier MIMO transmitting device to the single or a plurality of receiving antennas. Estimate the MIMO channel based on the received pilot signal included in the received signal received by one or more receiving systems corresponding to the MIMO SC-FDE block multiplexed, and perform equalization in the frequency domain. In the single-carrier MIMO receiving apparatus that performs is the number of data symbols b, the number of symbols of the pilot signal is the number of pilot signal symbols c, the number of the plurality of transmitting antennas is the number of MIMO transmissions d, and the symbols in the MIMO detection range to be equalized in the frequency domain. is the number of MIMO detection range symbols SS, the detection target block is composed of the same number of blocks as the MIMO transmission number d, and the MIMO detection range is the MIMO detection range included in the first block in the detection target block. The range from the MIMO block number to the leading pilot signal included in the first block in the detection target block next to the detection target block, and included in the detection target block in the plurality of transmission systems of the single-carrier MIMO transmission device When a matrix is configured with the two consecutive pilot signals as one element, null data elements are arranged on the diagonal of the matrix (A), and among all the pilot signals that make up the matrix , the pilot signals other than the null data arranged on the diagonal line are two consecutive UWs (unique words) consisting of known fixed pattern signals (B), and the number of pilot signal symbols c is a power of 2. (C), the MIMO detection range symbol number SS is a power of 2 and is represented by the formula: SS=(a+b)×d+c×(2×d−1) (D), and the detection Assuming that the two consecutive pilot signals contained in the first block in the target block are the same (E), fast Fourier transform the pilot signals, estimate the MIMO channel, and set the preset MIMO detection range. A MIMO channel estimator for each receiving system that performs upsampling of the MIMO channel so as to match the number of symbols SS, and outputs the MIMO channel after upsampling, and the preset MIMO detection range symbol number SS. a Fourier transform unit for each receiving system that fast Fourier transforms the MIMO detection range and outputs a frequency domain signal; a MIMO channel after upsampling output by the MIMO channel estimator for each receiving system; The frequency domain signals output by the Fourier transform unit for each receiving system are input, and the up-sampled MIMO channel and the frequency domain signal corresponding to the preset MIMO detection range symbol number SS are used. and a frequency domain MIMO channel equalization unit that performs MIMO channel equalization in the frequency domain, wherein the MIMO channel estimation unit configures the detection target block from the signal received by the receiving system. extracting the received pilot signals contained in the same number of blocks as the number of transmissions d, fast Fourier transforming the received pilot signals of the same number as the number of MIMO transmissions d, fast Fourier transforming the received pilot signals, and A channel response between each of the plurality of transmitting antennas and the receiving antenna of the receiving system is estimated based on the UW fast Fourier transform result in the time domain.
以上のように、本発明によれば、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、伝送効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, transmission efficiency can be improved when performing MIMO transmission using the SC-FDE scheme.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明のシングルキャリアMIMO送信装置は、送信対象のデータの符号化ビット系列に対してMIMO振分けを行い、パイロット信号であるUWまたはヌルデータが複数の送信信号のブロック構成において対角線上に配置される等の後述する(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の条件を満たすように、MIMO SC-FDE方式のシンボルブロックを構成する、ことを特徴とする。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail using drawing. The single-carrier MIMO transmission apparatus of the present invention performs MIMO allocation on the encoded bit sequence of data to be transmitted, and UW or null data, which is a pilot signal, is arranged diagonally in the block configuration of a plurality of transmission signals. The symbol block of the MIMO SC-FDE scheme is configured so as to satisfy conditions (A), (B), (C), (D), and (E) described later.
また、本発明のシングルキャリアMIMO受信装置は、受信信号に含まれるパイロット信号であるUWまたはヌルデータが複数の送信信号のブロック構成において対角線上に配置される等の後述する(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の条件を満たすことを利用してMIMOチャネルを推定し、後述する(D)の条件を満たすMIMO検出範囲に対してMIMO検出を行う、ことを特徴とする。 Further, in the single-carrier MIMO receiver of the present invention, UW or null data, which are pilot signals included in the received signal, are arranged diagonally in the block configuration of a plurality of transmitted signals (A) and (B) described later. , (C), (D) and (E) are used to estimate the MIMO channel, and MIMO detection is performed on the MIMO detection range that satisfies the condition (D) described later. and
これにより、送信信号において、UWをCPとして利用することができ、データの後ろ部分をCPとして挿入する必要がない。このため、個別にCPを付加することなく、MIMO SC-FDE方式による伝送が可能となり、データ効率を従来技術よりも向上させることができる。したがって、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、伝送効率を向上させることができる。 As a result, the UW can be used as a CP in the transmission signal, and there is no need to insert the latter part of the data as the CP. Therefore, transmission by the MIMO SC-FDE scheme becomes possible without adding individual CPs, and data efficiency can be improved as compared with the conventional technology. Therefore, transmission efficiency can be improved when performing MIMO transmission using the SC-FDE scheme.
また、パイロット信号の電力が送信信号間で偏ることがないため、受信側において、送信信号間で精度に偏りのないMIMOチャネルを推定することができる。 In addition, since the power of the pilot signal is not biased among the transmission signals, it is possible to estimate the MIMO channel without bias in accuracy among the transmission signals on the receiving side.
以下、本発明の実施形態について、送信数及び受信数をそれぞれ2とした2送信及び2受信のMIMO SC-FDE方式の例を挙げて説明するが、送信数及び受信数を増やすことが可能であり、また、受信数を1とすることも可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with an example of a 2-transmission and 2-reception MIMO SC-FDE scheme in which the number of transmissions and the number of receptions are respectively 2, but the number of transmissions and the number of receptions can be increased. It is also possible to set the number of receptions to one.
〔シングルキャリアMIMO送信装置〕
まず、本発明の実施形態によるシングルキャリアMIMO送信装置について説明する。図1は、本発明の実施形態によるシングルキャリアMIMO送信装置の概略構成を示すブロック図である。
[Single carrier MIMO transmission device]
First, a single carrier MIMO transmission apparatus according to an embodiment of the present invention will be explained. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a single-carrier MIMO transmission apparatus according to an embodiment of the invention.
この送信装置(シングルキャリアMIMO送信装置)1は、後述する図5に示す受信装置にて周波数領域でのMIMO検出が可能な信号を生成し、複数のアンテナ(送信アンテナ20-1,20-2)を用いて情報を無線伝送するシングルキャリア方式の伝送装置として構成される。 This transmitting device (single-carrier MIMO transmitting device) 1 generates a signal that enables MIMO detection in the frequency domain by a receiving device shown in FIG. ) to wirelessly transmit information.
この送信装置1は、送信前処理部10、系統間振分け部11、内インタリーブ部12-1,12-2、マッピング部13-1,13-2、MIMOブロック番号挿入部14-1,14-2、パイロット信号挿入部15-1,15-2、帯域制限フィルタ部16-1,16-2、デジタル直交変調部17-1,17-2、DA変換部18-1,18-2、送信高周波部19-1,19-2及び送信アンテナ20-1,20-2を備えている。
This
送信前処理部10は、伝送すべき情報ビット系列(送信対象のデータ)に対して、エネルギー拡散処理、誤り訂正符号化処理及びインタリーブ処理等の前処理を行い、符号化ビット系列を生成し、符号化ビット系列を系統間振分け部11に出力する。この前処理は、任意のエネルギー拡散処理、誤り訂正符号化処理及びインタリーブ処理等を適用することができる。
A
系統間振分け部11は、送信前処理部10から符号化ビット系列を入力し、符号化ビット系列に対して、2つの送信系統にビットの振分けを行い、ビット振分け後の符号化ビット系列を内インタリーブ部12-1,12-2に出力する。このビット振分けは、送信数に応じて行われ、受信側の逆振分けと対応していれば、任意のパターンで振分けることができる。
The
以下、第1の送信系統の内インタリーブ部12-1、マッピング部13-1、MIMOブロック番号挿入部14-1、パイロット信号挿入部15-1、帯域制限フィルタ部16-1、デジタル直交変調部17-1、DA変換部18-1、送信高周波部19-1及び送信アンテナ20-1について説明するが、第2の送信系統の内インタリーブ部12-2、マッピング部13-2、MIMOブロック番号挿入部14-2、パイロット信号挿入部15-2、帯域制限フィルタ部16-2、デジタル直交変調部17-2、DA変換部18-2、送信高周波部19-2及び送信アンテナ20-2についても同様である。 Hereinafter, interleaving section 12-1, mapping section 13-1, MIMO block number inserting section 14-1, pilot signal inserting section 15-1, band limiting filter section 16-1, digital quadrature modulation section in the first transmission system 17-1, DA conversion unit 18-1, high frequency transmission unit 19-1 and transmission antenna 20-1 will be described, but interleaving unit 12-2, mapping unit 13-2, MIMO block number Insertion section 14-2, pilot signal insertion section 15-2, band-limiting filter section 16-2, digital quadrature modulation section 17-2, DA conversion section 18-2, transmission high-frequency section 19-2, and transmission antenna 20-2 The same is true for
内インタリーブ部12-1は、系統間振分け部11からビット振分け後の符号化ビット系列を入力し、ビット振分け後の符号化ビット系列に対して、ビットインタリーブ及び時間インタリーブ等の内インタリーブ処理を行う。そして、内インタリーブ部12-1は、内インタリーブ後の符号化ビット系列をマッピング部13-1に出力する。
The inner interleaving unit 12-1 receives the coded bit sequence after bit distribution from the
マッピング部13-1は、内インタリーブ部12-1から内インタリーブ後の符号化ビット系列を入力し、内インタリーブ処理後の符号化ビット系列に対して、QPSK、16QAM、16APSK等の所定の変調方式でマッピングを行う。そして、マッピング部13-1は、マッピング後のビット系列をMIMOブロック番号挿入部14-1に出力する。 The mapping unit 13-1 receives the inner-interleaved coded bit sequence from the inner interleaver 12-1, and applies a predetermined modulation scheme such as QPSK, 16QAM, 16APSK, etc. to the inner-interleaved coded bit sequence. to do the mapping. Mapping section 13-1 then outputs the bit sequence after mapping to MIMO block number inserting section 14-1.
MIMOブロック番号挿入部14-1は、マッピング部13-1からマッピング後のビット系列を入力し、マッピング後のビット系列に対して、MIMOブロック番号(MIMOブロック番号シンボル)を所定位置に挿入する。そして、MIMOブロック番号挿入部14-1は、MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列をパイロット信号挿入部15-1に出力する。 MIMO block number inserting section 14-1 receives the bit sequence after mapping from mapping section 13-1, and inserts a MIMO block number (MIMO block number symbol) at a predetermined position in the bit sequence after mapping. Then, MIMO block number inserting section 14-1 outputs the symbol sequence in which the MIMO block number is inserted to pilot signal inserting section 15-1.
ここで、MIMOブロック番号挿入部14-1は、マッピング後のビット系列に対してMIMOブロック番号を識別するための値を配置すべく、MIMOブロック番号を識別する値を、変調処理にてMIMOブロック番号シンボルとして生成する。具体的には、MIMOブロック番号挿入部14-1は、MIMOブロック番号を識別する値を、DBPSKまたはDQPSK等の差動変調方式によって変調し、MIMOブロック番号シンボルを生成する。 Here, the MIMO block number inserting unit 14-1 inserts a value for identifying the MIMO block number into the bit sequence after mapping, and inserts a value for identifying the MIMO block number into the MIMO block by modulation processing. Generate as a number symbol. Specifically, the MIMO block number inserting unit 14-1 modulates a value identifying the MIMO block number by a differential modulation method such as DBPSK or DQPSK to generate a MIMO block number symbol.
MIMOブロック番号の一例としては、送信数が2の場合、0,1である。また、送信数が4の場合、00,01,10,11である。尚、MIMOブロック番号挿入部14-1は、MIMOブロック番号に対して、誤り訂正符号または誤り検出が可能となる符号化処理を行うようにしてもよい。 Examples of MIMO block numbers are 0 and 1 when the number of transmissions is two. Also, when the number of transmissions is 4, it is 00, 01, 10, 11. The MIMO block number inserting unit 14-1 may perform encoding processing that enables error correction coding or error detection on the MIMO block number.
パイロット信号挿入部15-1は、MIMOブロック番号挿入部14-1からMIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列を入力する。そして、パイロット信号挿入部15-1は、MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列に対して、2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入する。具体的には、パイロット信号挿入部15-1は、送信数と同じ数のブロックの送信信号(シンボル系列)を単位として、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成となるように、またはヌルデータが対角線上に配置されるブロック構成となるように、UW及びヌルデータからなる所定のパイロット信号を所定の位置に挿入する。 Pilot signal inserting section 15-1 receives as input the symbol sequence into which the MIMO block number is inserted from MIMO block number inserting section 14-1. Then, pilot signal inserting section 15-1 inserts two consecutive pilot signals at predetermined positions in the symbol sequence in which the MIMO block number is inserted. Specifically, the pilot signal inserting unit 15-1 uses the transmission signals (symbol sequences) of the same number of blocks as the number of transmissions as a unit such that two consecutive UWs are arranged diagonally in a block configuration. , or a predetermined pilot signal consisting of UW and null data is inserted at a predetermined position so as to form a block configuration in which the null data are arranged diagonally.
例えば後述する図2の例では、パイロット信号挿入部15-1は、送信数2と同じ数のブロックの送信信号x1,x2において、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成となるように、UW及びヌルデータのパイロット信号を所定の位置に挿入する。この場合、送信数2と同じ数のブロックの送信信号x1,x2において、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成は、ヌルデータが対角線上に配置されるブロック構成でもある。
For example, in the example of FIG. 2, which will be described later, the pilot signal insertion unit 15-1 has a block configuration in which two consecutive UWs are arranged diagonally in the transmission signals x 1 and x 2 of the same number of blocks as the number of transmissions of 2. UW and null data pilot signals are inserted at predetermined positions so that In this case, in the transmission signals x 1 and x 2 of the same number of blocks as the
パイロット信号挿入部15-1は、2つの連続するパイロット信号が挿入されたシンボル系列を、MIMO SC-FDEブロックのシンボル系列として生成し、これを帯域制限フィルタ部16-1に出力する。 Pilot signal insertion section 15-1 generates a symbol sequence in which two consecutive pilot signals are inserted as a symbol sequence of the MIMO SC-FDE block, and outputs this to band-limiting filter section 16-1.
ここで、所定のパイロット信号とは、以下の(A)~(E)の条件を満たすように、予め設定されたパイロット信号である。
(A)送信数と同じ数のブロックからなる送信信号のブロック構成において、2つの連続するUWまたはヌルデータが、対角線上に配置されていること(UW対角構造またはヌルデータ対角構造であること)。この(A)の条件は、送信装置1に備えた複数の送信系統における検出対象ブロック(後述する図2、図3及び図4のαを参照)に含まれる2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、2つの連続するUWの要素またはヌルデータの要素が、その行列の対角線上に配置されていること、を意味する。例えば図3の例において、行列の対角線上に配置された2つの連続するUWの要素とは、行列の1行1列目、2行2列目、3行3列目及び4行4列目の要素を指す。
Here, the predetermined pilot signal is a pilot signal set in advance so as to satisfy the following conditions (A) to (E).
(A) In the block configuration of the transmission signal consisting of the same number of blocks as the number of transmissions, two consecutive UWs or null data are arranged on a diagonal line (UW diagonal structure or null data diagonal structure) . The condition (A) is that two continuous pilot signals included in detection target blocks (see α in FIGS. 2, 3 and 4 to be described later) in a plurality of transmission systems provided in the
(B)送信数と同じ数のブロックからなる送信信号のブロック構成に含まれる複数のパイロット信号は、UW及びヌルデータから構成され、前述の(A)の条件において対角線上にUWが配置された場合、それ以外のパイロット信号はヌルデータであり、対角線上にヌルデータが配置された場合、それ以外のパイロット信号はUWであること。 (B) When a plurality of pilot signals included in the block configuration of the transmission signal consisting of the same number of blocks as the number of transmissions are composed of UWs and null data, and the UWs are arranged diagonally under the condition (A) above , the other pilot signals are null data, and when null data are arranged on the diagonal line, the other pilot signals are UW.
(C)パイロット信号のシンボル数(パイロット信号シンボル数c)が、2の累乗であること。
(D)周波数領域にてMIMOチャネル等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数(MIMO検出範囲シンボル数、等化対象のシンボル数)SSが2の累乗であり、以下の式にて表されること。
[数1]
SS=(a+b)×d+c×(2×d-1) ・・・(1)
aをMIMOブロック番号シンボル数、bをデータシンボル数、cをパイロット信号シンボル数、dを送信数(MIMO送信数、送信アンテナの数、送信系統の数)とする。
(C) The number of pilot signal symbols (the number of pilot signal symbols c) is a power of two.
(D) The number of symbols in the MIMO detection range where MIMO channel equalization is performed in the frequency domain (the number of symbols in the MIMO detection range, the number of symbols to be equalized) SS is a power of 2 and is represented by the following equation matter.
[Number 1]
SS=(a+b)×d+c×(2×d−1) (1)
Let a be the number of MIMO block number symbols, b be the number of data symbols, c be the number of pilot signal symbols, and d be the number of transmissions (the number of MIMO transmissions, the number of transmission antennas, and the number of transmission systems).
ここで、MIMO SC-FDEブロックは、2つの連続するパイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列及びデータシンボル系列から構成され、検出対象ブロック(後述する図2、図3及び図4のαを参照)は、送信数dと同数のMIMO SC-FDEブロックから構成される。つまり、パイロット信号挿入部15-1は、MIMO SC-FDEブロックを単位とした検出対象ブロックを生成する。 Here, the MIMO SC-FDE block consists of two consecutive pilot signal sequences, a MIMO block number symbol sequence and a data symbol sequence, and is a detection target block (see α in FIGS. 2, 3 and 4 described later) consists of the same number of MIMO SC-FDE blocks as the number of transmissions d. That is, the pilot signal inserting section 15-1 generates detection target blocks in units of MIMO SC-FDE blocks.
MIMO検出範囲は、検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれるMIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲である。つまり、MIMO検出範囲は、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、・・・、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列である。 The MIMO detection range is a range from the MIMO block number included in the first block in the detection target block to the leading pilot signal included in the first block in the detection target block next to the detection target block. That is, the MIMO detection range includes the MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, pilot signal sequence, pilot signal sequence, MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, ..., MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence and pilots. signal sequence.
(E)検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる2つの連続するパイロット信号が同じである。例えば後述する図2、図3及び図4においては、1番目のブロックには、2つの連続するUWが含まれている。 (E) Two consecutive pilot signals included in the first block in the detection target block are the same. For example, in FIGS. 2, 3 and 4, which will be described later, the first block contains two consecutive UWs.
このように、前述の(A)及び(B)の条件を満たすことにより、送信信号間でUWまたはヌルデータを均等に配置することができる。これにより、パイロット信号の電力は、送信信号間で均等となり、送信信号間で偏ることがないため、受信側において、送信信号間で精度に偏りのないMIMOチャネルを推定することができ、送信信号間で均等の受信性能を得ることができる。 Thus, by satisfying the conditions (A) and (B) described above, UWs or null data can be evenly arranged between transmission signals. As a result, the power of the pilot signals is uniform among the transmission signals and is not biased among the transmission signals. Even reception performance can be obtained between them.
また、前述の(C)の条件を満たすことにより、パイロット信号を高速フーリエ変換の対象とすることができ、受信側において、MIMOチャネルを推定することができる。 Further, by satisfying the above condition (C), the pilot signal can be subjected to fast Fourier transform, and the MIMO channel can be estimated on the receiving side.
また、前述の(D)の条件を満たすことにより、MIMO検出範囲の信号を高速フーリエ変換及び高速逆フーリエ変換の対象とすることができ、受信側において、MIMOチャネル等化を行うことができると共に、データを復号することができる。 Further, by satisfying the above condition (D), signals in the MIMO detection range can be subjected to fast Fourier transform and inverse fast Fourier transform, and MIMO channel equalization can be performed on the receiving side. , the data can be decrypted.
さらに、前述の(E)の条件を満たすことにより、1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWがCPを兼ねるため、CPをブロックに挿入する必要がない。これにより、伝送効率を改善できると共に、CPを取り扱う必要がないため、処理負荷を低減することができる。 Furthermore, by satisfying the condition (E) described above, the last (second) UW of two consecutive UWs in the first block also serves as the CP, so there is no need to insert the CP into the block. As a result, the transmission efficiency can be improved, and the processing load can be reduced because there is no need to handle CPs.
図2は、本発明の実施形態において、送信数が2の場合のMIMO SC-FDE方式のシンボルブロック構成例を示す図である。送信信号x1,x2は、送信装置1における第1及び第2の送信系統から送信されるそれぞれの信号を示している。
FIG. 2 is a diagram showing a symbol block configuration example of the MIMO SC-FDE scheme when the number of transmissions is 2 in the embodiment of the present invention. Transmission signals x 1 and x 2 represent signals transmitted from the first and second transmission systems in the
パイロット信号は、UW及びヌルデータである。UWは、図9にて説明したとおり、送受信間で既知の固定パターンの信号であり、時間領域及び周波数領域にて振幅が一定のZadoff-Chu系列といった周期的自己相関特性に優れたCAZAC系列等が用いられる。 Pilot signals are UW and null data. UW is a known fixed pattern signal between transmission and reception, as explained in FIG. is used.
送信信号x1,x2は、MIMO奇数ブロックである1番目のブロック、及びMIMO偶数ブロックである2番目のブロックからなる2つのブロックを単位として構成される。これらの2つのブロックにより検出対象ブロックαが構成され、これを単位として、受信側においてMIMO検出が行われる。 The transmission signals x 1 and x 2 are configured in units of two blocks, the first block being a MIMO odd block and the second block being a MIMO even block. These two blocks form a detection target block α, and MIMO detection is performed on the receiving side using this as a unit.
送信信号x1の1番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t0)により構成される。送信信号x2の1番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t0)により構成される。 The first block of the transmitted signal x 1 consists of two consecutive UWs, a MIMO block number and data (DATA1 t0 ). The first block of the transmitted signal x 2 is composed of the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA2 t0 ) as two consecutive UWs.
送信信号x1の2番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t1)により構成される。送信信号x2の2番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t1)により構成される。 The second block of the transmitted signal x 1 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number and data (DATA1 t1 ) as two consecutive UWs. The second block of the transmitted signal x 2 consists of two consecutive UWs, the MIMO block number and data (DATA2 t1 ).
送信信号x1について、検出対象ブロックαに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWは、次の検出対象ブロックに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち最初(1番目)のUWと同じであり、MIMO検出範囲におけるCPを兼ねている。つまり、送信信号x1について、1番目のブロックには2つの連続するUWが含まれており、2つの連続するUWのうち後ろのUWは、MIMO検出範囲の後ろの部分がCPとして挿入されたGIであるといえる。 Regarding the transmission signal x 1 , the last (second) UW of the two consecutive UWs in the first block included in the detection target block α is the two consecutive UWs in the first block included in the next detection target block. It is the same as the first (first) UW among the UWs to be used, and also serves as CP in the MIMO detection range. That is, for the transmitted signal x 1 , the first block contains two consecutive UWs, and the latter UW of the two consecutive UWs has the latter part of the MIMO detection range inserted as CP It can be said that it is GI.
送信信号x2は、送信信号x1を1ブロックずらした場合と同様の構成である。このため、送信信号x2についても、2つの連続するUWのうち後ろのUWは、CPとして挿入されたGIであるといえる。 The transmission signal x2 has the same configuration as the transmission signal x1 shifted by one block. Therefore, it can be said that the last UW of two consecutive UWs in the transmission signal x2 is also the GI inserted as the CP.
これにより、MIMO検出範囲の後ろの部分をCPとして挿入する必要がないため、伝送効率を改善できると共に、処理負荷を低減することができる。 As a result, it is not necessary to insert the portion behind the MIMO detection range as CP, so that the transmission efficiency can be improved and the processing load can be reduced.
図2において、前述の(C)及び(D)の条件から、送信数d=2であり、MIMOブロック番号シンボル数a=2及びパイロット信号シンボル数c=28=256とすると、データシンボル数b=1662となり、MIMO検出範囲は、212=4096となる。 In FIG. 2, from the above conditions (C) and (D), the number of transmissions d = 2, the number of MIMO block number symbols a = 2, and the number of pilot signal symbols c = 2 8 = 256, the number of data symbols b=1662 and the MIMO detection range is 2 12 =4096.
尚、パイロット信号シンボル数cは、実際には、遅延波が到達する最大遅延時間に応じて設定される、OFDM方式におけるGI長に相当するシンボル数である。パイロット信号のシンボル長は、シンボル数及びシンボルレートから求められるものであり、最大遅延時間を越えないように設定される。 Note that the number of pilot signal symbols c is actually the number of symbols corresponding to the GI length in the OFDM system, which is set according to the maximum delay time for delayed waves to arrive. The symbol length of the pilot signal is obtained from the number of symbols and the symbol rate, and is set so as not to exceed the maximum delay time.
このように、パイロット信号挿入部15-1は、図2に示したとおり、送信数2と同じ数のブロックの送信信号x1,x2において、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成となるように、UW及びヌルデータのパイロット信号を、図2に示した位置に挿入する。 In this way, as shown in FIG. 2, the pilot signal inserting unit 15-1 arranges two consecutive UWs diagonally in the transmission signals x 1 and x 2 of the same number of blocks as the number of transmissions of 2. The UW and null data pilot signals are inserted at the positions shown in FIG. 2 so as to form a block structure.
図3は、本発明の実施形態において、送信数が4の場合のMIMO SC-FDE方式のシンボルブロック構成例(UW対角構造の例)を示す図であり、2つの連続するUWを対角線上に配置した例を示している。送信信号x1,x2,x3,x4は、送信装置1における第1、第2、第3及び第4の送信系統から送信されるそれぞれの信号を示している。パイロット信号は、UW及びヌルデータである。
FIG. 3 is a diagram showing a symbol block configuration example (example of UW diagonal structure) of the MIMO SC-FDE scheme when the number of transmissions is 4 in the embodiment of the present invention. shows an example of placement in Transmission signals x 1 , x 2 , x 3 , x 4 represent signals transmitted from the first, second, third and fourth transmission systems in the
送信信号x1,x2,x3,x4は、1番目から4番目までの4つのブロックを単位として構成される。これらの4つのブロックにより検出対象ブロックαが構成され、これを単位として、受信側においてMIMO検出が行われる。 The transmission signals x 1 , x 2 , x 3 , and x 4 are configured in units of four blocks from first to fourth. These four blocks form a detection target block α, and MIMO detection is performed on the receiving side using this as a unit.
送信信号x1の1番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t0)により構成される。送信信号x2,x3,x4の1番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t0,DATA3t0,DATA4t0)により構成される。 The first block of the transmitted signal x 1 consists of two consecutive UWs, a MIMO block number and data (DATA1 t0 ). The first block of the transmission signals x 2 , x 3 , x 4 is composed of the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA2 t0 , DATA3 t0 , DATA4 t0 ) as two consecutive UWs.
送信信号x2の2番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t1)により構成される。送信信号x1,x3,x4の2番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t1,DATA3t1,DATA4t1)により構成される。 The second block of the transmitted signal x 2 consists of two consecutive UWs, the MIMO block number and data (DATA2 t1 ). The second block of the transmitted signals x 1 , x 3 , x 4 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number and data (DATA1 t1 , DATA3 t1 , DATA4 t1 ) as two consecutive UWs.
送信信号x3の3番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA3t2)により構成される。送信信号x1,x2,x4の3番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t2,DATA2t2,DATA4t2)により構成される。 The third block of the transmitted signal x 3 consists of two consecutive UWs, the MIMO block number and data (DATA3 t2 ). The third block of the transmitted signals x 1 , x 2 , x 4 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA1 t2 , DATA2 t2 , DATA4 t2 ) as two consecutive UWs.
送信信号x4の4番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA4t3)により構成される。送信信号x1,x2,x3の4番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t3,DATA2t3,DATA3t3)により構成される。 The fourth block of the transmitted signal x 4 consists of two consecutive UWs, the MIMO block number and data (DATA4 t3 ). The fourth block of the transmitted signals x 1 , x 2 , x 3 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA1 t3 , DATA2 t3 , DATA3 t3 ) as two consecutive UWs.
送信信号x1について、検出対象ブロックαに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWは、次の検出対象ブロックに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち最初(1番目)のUWと同じであり、MIMO検出範囲におけるCPを兼ねている。つまり、送信信号x1について、1番目のブロックには2つの連続するUWが含まれており、2つの連続するUWのうち後ろのUWは、MIMO検出範囲の後ろの部分がCPとして挿入されたGIであるといえる。 Regarding the transmission signal x 1 , the last (second) UW of the two consecutive UWs in the first block included in the detection target block α is the two consecutive UWs in the first block included in the next detection target block. It is the same as the first (first) UW among the UWs to be used, and also serves as CP in the MIMO detection range. That is, for the transmitted signal x 1 , the first block contains two consecutive UWs, and the latter UW of the two consecutive UWs has the latter part of the MIMO detection range inserted as CP It can be said that it is GI.
送信信号x2は、送信信号x1を1ブロックずらした場合と同様の構成であり、送信信号x3は、送信信号x2を1ブロックずらした場合と同様の構成であり、送信信号x4は、送信信号x3を1ブロックずらした場合と同様の構成である。このため、送信信号x2についても、2番目のブロックの2つの連続するUWのうち後ろのUWは、CPとして挿入されたGIであるといえる。送信信号x3の3番目のブロック及び送信信号x4の4番目のブロックについても同様である。 The transmission signal x2 has the same configuration as when the transmission signal x1 is shifted by one block, the transmission signal x3 has the same configuration as when the transmission signal x2 is shifted by one block, and the transmission signal x4 is the same configuration as the case where the transmission signal x3 is shifted by one block. Therefore, for the transmission signal x 2 as well, it can be said that the last UW of the two consecutive UWs in the second block is the GI inserted as the CP. The same is true for the third block of transmitted signal x3 and the fourth block of transmitted signal x4 .
これにより、MIMO検出範囲の後ろの部分をCPとして挿入する必要がないため、伝送効率を改善できると共に、処理負荷を低減することができる。 As a result, it is not necessary to insert the portion behind the MIMO detection range as CP, so that the transmission efficiency can be improved and the processing load can be reduced.
図3において、前述の(C)及び(D)の条件から、送信数d=4であり、MIMOブロック番号シンボル数a=2及びパイロット信号シンボル数c=28=256とすると、データシンボル数b=1598となり、MIMO検出範囲は、213=8192となる。 In FIG. 3, from the above conditions (C) and (D), the number of transmissions d = 4, the number of MIMO block number symbols a = 2, and the number of pilot signal symbols c = 2 8 = 256, the number of data symbols b=1598 and the MIMO detection range is 2 13 =8192.
このように、パイロット信号挿入部15-1は、図3に示したとおり、送信数4と同じ数のブロックの送信信号x1,x2,x3,x4において、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成となるように、UW及びヌルデータのパイロット信号を、図3に示した位置に挿入する。 In this way, as shown in FIG. 3, the pilot signal inserting unit 15-1, in the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 , x 4 of the same number of blocks as the number of transmissions of 4 , has two consecutive UWs. The UW and null data pilot signals are inserted at the positions shown in FIG. 3 so as to provide a diagonal block configuration.
図4は、本発明の実施形態において、送信数が4の場合のMIMO SC-FDE方式のシンボルブロック構成例(ヌルデータ対角構造の例)を示す図であり、ヌルデータを対角線上に配置した例を示している。このシンボルブロック構成例は、図3に示した2つの連続するUWの代わりに、同じシンボル数のヌルデータを用いるものである。 FIG. 4 is a diagram showing a symbol block configuration example (example of null data diagonal structure) of the MIMO SC-FDE scheme when the number of transmissions is 4 in the embodiment of the present invention. is shown. This symbol block configuration example uses the same number of symbols of null data instead of the two consecutive UWs shown in FIG.
図3と同様に、送信信号x1,x2,x3,x4は、1番目から4番目までの4つのブロックを単位として構成される。これらの4つのブロックにより検出対象ブロックαが構成され、これを単位として、受信側においてMIMO検出が行われる。 As in FIG. 3, the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 , x 4 are composed of four blocks from the first to fourth blocks. These four blocks form a detection target block α, and MIMO detection is performed on the receiving side using this as a unit.
送信信号x1,x2,x3の1番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t0,DATA2t0,DATA3t0)により構成される。送信信号x4の1番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA4t0)により構成される。 The first block of the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 consists of two consecutive UWs, MIMO block number and data (DATA1 t0 , DATA2 t0 , DATA3 t0 ). The first block of the transmitted signal x 4 is composed of two consecutive UWs and the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA4 t0 ).
送信信号x1,x2,x4の2番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t1,DATA2t1,DATA4t1)により構成される。送信信号x3の2番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA3t1)により構成される。 The second block of the transmitted signals x 1 , x 2 , x 4 consists of two consecutive UWs, MIMO block number and data (DATA1 t1 , DATA2 t1 , DATA4 t1 ). The second block of the transmitted signal x3 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number and data (DATA3 t1 ) as two consecutive UWs.
送信信号x1,x3,x4の3番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t2,DATA3t2,DATA4t2)により構成される。送信信号x2の3番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t2)により構成される。 The third block of the transmitted signals x 1 , x 3 , x 4 consists of two consecutive UWs, MIMO block number and data (DATA1 t2 , DATA3 t2 , DATA4 t2 ). The third block of the transmitted signal x 2 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number, and data (DATA2 t2 ) as two consecutive UWs.
送信信号x2,x3,x4の4番目のブロックは、2つの連続するUW、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA2t3,DATA3t3,DATA4t3)により構成される。送信信号x1の4番目のブロックは、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータ、MIMOブロック番号、及びデータ(DATA1t3)により構成される。 The fourth block of the transmitted signals x 2 , x 3 , x 4 consists of two consecutive UWs, MIMO block number and data (DATA2 t3 , DATA3 t3 , DATA4 t3 ). The fourth block of the transmitted signal x 1 consists of the same number of symbols of null data, MIMO block number and data (DATA1 t3 ) as two consecutive UWs.
送信信号x1,x2,x3について、検出対象ブロックαに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWは、次の検出対象ブロックに含まれる1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち最初(1番目)のUWと同じであり、MIMO検出範囲におけるCPを兼ねている。つまり、送信信号x1,x2,x3について、1番目のブロックには2つの連続するUWが含まれており、2つの連続するUWのうち後ろのUWは、MIMO検出範囲の後ろの部分がCPとして挿入されたGIであるといえる。 Regarding the transmission signals x 1 , x 2 , and x 3 , the last (second) UW of the two consecutive UWs in the first block included in the detection target block α is the first UW included in the next detection target block. is the same as the first (first) UW of two consecutive UWs in the block, and also serves as CP in the MIMO detection range. That is, for the transmission signals x 1 , x 2 , and x 3 , the first block contains two consecutive UWs, and the latter UW of the two consecutive UWs is the rear portion of the MIMO detection range. is the GI inserted as CP.
送信信号x2は、送信信号x1を1ブロックずらした場合と同様の構成であり、送信信号x3は、送信信号x2を1ブロックずらした場合と同様の構成であり、送信信号x4は、送信信号x3を1ブロックずらした場合と同様の構成である。このため、送信信号x1,x2,x4の2番目のブロックについても、2つの連続するUWのうち後ろのUWは、CPとして挿入されたGIであるといえる。送信信号x1,x3,x4の3番目のブロック及び送信信号x2,x3,x4の4番目のブロックについても同様である。 The transmission signal x2 has the same configuration as when the transmission signal x1 is shifted by one block, the transmission signal x3 has the same configuration as when the transmission signal x2 is shifted by one block, and the transmission signal x4 is the same configuration as the case where the transmission signal x3 is shifted by one block. Therefore, for the second blocks of the transmission signals x 1 , x 2 , and x 4 as well, it can be said that the last UW of the two consecutive UWs is the GI inserted as the CP. The same is true for the third block of transmitted signals x 1 , x 3 and x 4 and the fourth block of transmitted signals x 2 , x 3 and x 4 .
これにより、MIMO検出範囲の後ろの部分をCPとして挿入する必要がないため、伝送効率を改善できると共に、処理負荷を低減することができる。 As a result, it is not necessary to insert the portion behind the MIMO detection range as CP, so that the transmission efficiency can be improved and the processing load can be reduced.
図4において、前述の(C)及び(D)の条件から、送信数d=4であり、MIMOブロック番号シンボル数a=2及びパイロット信号シンボル数c=28=256とすると、データシンボル数b=1598となり、MIMO検出範囲は、213=8192となる。 In FIG. 4, from the above conditions (C) and (D), the number of transmissions d = 4, the number of MIMO block number symbols a = 2, and the number of pilot signal symbols c = 2 8 = 256, the number of data symbols b=1598 and the MIMO detection range is 2 13 =8192.
このように、パイロット信号挿入部15-1は、図4に示したとおり、送信数4と同じ数のブロックの送信信号x1,x2,x3,x4において、2つの連続するUWと同じシンボル数のヌルデータが対角線上に配置されるブロック構成となるように、UW及びヌルデータのパイロット信号を、図4に示した位置に挿入する。 In this way , as shown in FIG . 4, the pilot signal inserting unit 15-1 uses two consecutive UWs and UW and null data pilot signals are inserted at the positions shown in FIG. 4 so as to form a block structure in which the same number of symbols of null data are arranged on a diagonal line.
また、図3及び図4に示したとおり、パイロット信号の電力は、送信信号間で均等となり、送信信号間で偏ることがない。 Also, as shown in FIGS. 3 and 4, the power of the pilot signals is uniform among the transmission signals, and there is no bias among the transmission signals.
図1に戻って、帯域制限フィルタ部16-1は、パイロット信号挿入部15-1からMIMO SC-FDEブロックのシンボル系列を入力する。そして、帯域制限フィルタ部16-1は、MIMO SC-FDEブロックのシンボル系列に対して、2倍のアップサンプリングを行い、帯域制限フィルタ処理による波形整形を行う。帯域制限フィルタ部16-1は、波形整形後のMIMO SC-FDEブロックのシンボル系列をデジタル直交変調部17-1に出力する。帯域制限フィルタとしては、一般的にルートロールオフフィルタが用いられる。 Returning to FIG. 1, band-limiting filter section 16-1 receives as input the symbol sequence of the MIMO SC-FDE block from pilot signal inserting section 15-1. Then, the band-limiting filter section 16-1 performs double up-sampling on the symbol sequence of the MIMO SC-FDE block, and performs waveform shaping by band-limiting filter processing. The band-limiting filter section 16-1 outputs the waveform-shaped symbol sequence of the MIMO SC-FDE block to the digital quadrature modulation section 17-1. A root roll-off filter is generally used as the band-limiting filter.
デジタル直交変調部17-1は、帯域制限フィルタ部16-1から波形整形後のMIMO SC-FDEブロックのシンボル系列を入力する。そして、デジタル直交変調部17-1は、波形整形後のMIMO SC-FDEブロックのシンボル系列に対して、デジタル直交変調処理を行う。 Digital quadrature modulation section 17-1 receives as input the symbol sequence of the MIMO SC-FDE block after waveform shaping from band-limiting filter section 16-1. Then, the digital quadrature modulation section 17-1 performs digital quadrature modulation processing on the symbol sequence of the MIMO SC-FDE block after waveform shaping.
また、デジタル直交変調部17-1は、DA変換部18-1におけるデジタル/アナログ変換によるアパーチャ効果を補正するためのアパーチャ補正を行う。デジタル直交変調部17-1は、直交変調後の信号をDA変換部18-1に出力する。 Further, the digital quadrature modulation section 17-1 performs aperture correction for correcting the aperture effect due to the digital/analog conversion in the DA conversion section 18-1. The digital quadrature modulation section 17-1 outputs the quadrature-modulated signal to the DA conversion section 18-1.
DA変換部18-1は、デジタル直交変調部17-1から直交変調後の信号を入力し、直交変調後の信号であるデジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を送信高周波部19-1に出力する。 The DA converter 18-1 receives the quadrature-modulated signal from the digital quadrature modulator 17-1, converts the quadrature-modulated digital signal into an analog signal, and converts the analog signal to a transmission high-frequency section 19-1. output to
送信高周波部19-1は、DA変換部18-1からアナログ信号を入力し、アナログ信号の周波数を無線周波数に変換し、電力増幅器にて規定の電力になるように増幅し、送信アンテナ20-1から変調波を送信する。 The transmission high-frequency unit 19-1 receives the analog signal from the DA conversion unit 18-1, converts the frequency of the analog signal to a radio frequency, amplifies it to a specified power with a power amplifier, and transmits the signal to the transmission antenna 20-1. 1 transmits a modulated wave.
以上のように、本発明の実施形態の送信装置1によれば、パイロット信号挿入部15-1は、シンボル系列に対して、送信数と同じ数のブロックの送信信号を単位として、2つの連続するUWが対角線上に配置されるブロック構成となり、またはヌルデータが対角線上に配置されるブロック構成となる等の前述の(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の条件を満たすように、2つの連続するパイロット信号を挿入することで、MIMO SC-FDEブロックを生成する。
As described above, according to the transmitting
そして、送信装置1から、前述の(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の条件を満たすパイロット信号、すなわち送信数と同じ数のブロックの送信信号において、対角線上に配置された2つの連続するUWまたはヌルデータのパイロット信号を含む変調波が送信される。
Then, from the
図8は、従来技術及び本発明の実施形態におけるシンボルブロック構成例を比較する図である。図8(1)は、従来技術における送信数が2の場合のシンボルブロック構成例であり、図8(2)は、本発明の実施形態における送信数が2の場合のシンボルブロック構成例を示している。 FIG. 8 is a diagram comparing symbol block configuration examples in the prior art and the embodiment of the present invention. FIG. 8(1) shows a symbol block configuration example when the number of transmissions is 2 in the prior art, and FIG. 8(2) shows a symbol block configuration example when the number of transmissions is 2 in the embodiment of the present invention. ing.
図8(1)及び図8(2)から、従来技術では、MIMO SC-FDEブロックにCPが挿入されているのに対し、本発明の実施形態では、UWがCPを兼ねており、MIMO SC-FDEブロックにCPが挿入されていないことがわかる。 From FIGS. 8(1) and 8(2), in the prior art, the CP is inserted in the MIMO SC-FDE block, whereas in the embodiment of the present invention, the UW also serves as the CP, and the MIMO SC - It can be seen that no CP is inserted in the FDE block.
このように、本発明の実施形態では、1番目のブロックにおける2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWが、CPを兼ねるため、CPをMIMO SC-FDEブロックに個別に挿入する必要がない。 Thus, in the embodiment of the present invention, since the last (second) UW of two consecutive UWs in the first block also serves as the CP, it is necessary to insert the CP into the MIMO SC-FDE block individually. There is no
つまり、それぞれの送信系統において、CPを挿入する必要がないため、伝送効率を改善できると共に、処理負荷を低減することができる。 That is, since there is no need to insert a CP in each transmission system, the transmission efficiency can be improved and the processing load can be reduced.
したがって、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、有効なデータの割合が全送信信号に対して増えるため、同一のシンボルレートで比較した場合に、従来技術よりも伝送レートを高くすることができ、伝送効率を向上させることができる。 Therefore, when performing MIMO transmission using the SC-FDE scheme, the ratio of effective data increases with respect to the total transmission signal, so when compared at the same symbol rate, the transmission rate is made higher than that of the conventional technology. can improve transmission efficiency.
また、パイロット信号はUW及びヌルデータから構成され、図2及び図3に示した例では、2つの連続するUWが対角線上に配置されており、これ以外のパイロット信号はヌルデータである。また、図4に示した例では、ヌルデータが対角線上に配置されており、これ以外のパイロット信号はUWである。 A pilot signal is composed of UWs and null data. In the examples shown in FIGS. 2 and 3, two consecutive UWs are arranged on a diagonal line, and other pilot signals are null data. Also, in the example shown in FIG. 4, null data are arranged on the diagonal line, and the pilot signals other than this are UW.
これにより、パイロット信号の電力が送信信号間で偏ることがないため、受信側において、送信信号間で精度に偏りのないMIMOチャネルを推定することができ、送信信号間で均等の受信性能を得ることができる。 As a result, since the power of the pilot signal is not biased among the transmission signals, it is possible to estimate a MIMO channel with no bias in accuracy among the transmission signals on the receiving side, and obtain uniform reception performance among the transmission signals. be able to.
〔シングルキャリアMIMO受信装置〕
次に、本発明の実施形態によるシングルキャリアMIMO受信装置について説明する。図5は、本発明の実施形態によるシングルキャリアMIMO受信装置の概略構成を示すブロック図である。
[Single carrier MIMO receiver]
Next, a single carrier MIMO receiver according to an embodiment of the present invention will be explained. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a single carrier MIMO receiver according to an embodiment of the present invention.
この受信装置(シングルキャリアMIMO受信装置)2は、図1に示した送信装置1の複数の送信アンテナ20-1,20-2から伝送された変調波を、複数のアンテナ(受信アンテナ30-1,30-2)で受信し、MIMO検出(周波数領域のMIMOチャネル推定及び等化)を行う。
This receiving device (single-carrier MIMO receiving device) 2 receives modulated waves transmitted from the plurality of transmitting antennas 20-1 and 20-2 of the transmitting
受信装置2は、受信アンテナ30-1,30-2、受信処理部40-1,40-2、MIMOブロック番号検出部41-1,41-2、MIMOブロック番号比較部42-1,42-2、雑音電力検出部43-1,43-2、MIMOチャネル推定部44-1,44-2、フーリエ変換部45-1,45-2、周波数領域MIMOチャネル等化部46、逆フーリエ変換部47-1,47-2、シンボル判定/尤度計算部48-1,48-2、等化後MIMOブロック番号復号部49-1,49-2、等化後MIMOブロック番号判定部50、内デインタリーブ部51-1,51-2及び復号部52を備えている。
The receiving
以下、第1の受信系統の受信アンテナ30-1、受信処理部40-1、MIMOブロック番号検出部41-1、MIMOブロック番号比較部42-1、雑音電力検出部43-1、MIMOチャネル推定部44-1、フーリエ変換部45-1、逆フーリエ変換部47-1、シンボル判定/尤度計算部48-1、等化後MIMOブロック番号復号部49-1及び内デインタリーブ部51-1について説明するが、第2の受信系統の受信アンテナ30-2、受信処理部40-2、MIMOブロック番号検出部41-2、MIMOブロック番号比較部42-2、雑音電力検出部43-2、MIMOチャネル推定部44-2、フーリエ変換部45-2、逆フーリエ変換部47-2、シンボル判定/尤度計算部48-2、等化後MIMOブロック番号復号部49-2及び内デインタリーブ部51-2についても同様である。 Hereinafter, the receiving antenna 30-1 of the first receiving system, the reception processing unit 40-1, the MIMO block number detection unit 41-1, the MIMO block number comparison unit 42-1, the noise power detection unit 43-1, the MIMO channel estimation Unit 44-1, Fourier transform unit 45-1, inverse Fourier transform unit 47-1, symbol determination/likelihood calculation unit 48-1, equalized MIMO block number decoding unit 49-1, and internal deinterleaving unit 51-1 will be described, but the reception antenna 30-2 of the second reception system, the reception processing unit 40-2, the MIMO block number detection unit 41-2, the MIMO block number comparison unit 42-2, the noise power detection unit 43-2, MIMO channel estimation unit 44-2, Fourier transform unit 45-2, inverse Fourier transform unit 47-2, symbol determination/likelihood calculation unit 48-2, equalized MIMO block number decoding unit 49-2 and inner deinterleaving unit The same is true for 51-2.
図6は、受信処理部40-1の概略構成を示すブロック図である。この受信処理部40-1は、受信高周波部60、AD変換部61、デジタル直交復調部62、帯域制限フィルタ部63及びブロック同期部64を備えている。尚、受信処理部40-2の構成も、図6に示すものと同様である。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the reception processing section 40-1. The reception processing section 40-1 includes a reception
受信高周波部60は、受信アンテナ30-1を介して受信した無線周波数の信号を、低位相雑音増幅器で所望の電力へ増幅し、その後、無線周波数を中間周波数に変換する。そして、受信高周波部60は、中間周波数の信号をAD変換部61に出力する。
The high
AD変換部61は、受信高周波部60から中間周波数の信号を入力し、中間周波数の信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をデジタル直交復調部62に出力する。
The
デジタル直交復調部62は、AD変換部61からデジタル信号を入力し、デジタル信号に対して、自動周波数制御を行い、周波数ずれを補正しながら、直交復調した複素ベースバンド信号を生成する。そして、デジタル直交復調部62は、周波数補正後の複素ベースバンド信号を帯域制限フィルタ部63に出力する。
The
帯域制限フィルタ部63は、デジタル直交復調部62から周波数補正後の複素ベースバンド信号を入力し、周波数補正後の複素ベースバンド信号に対して、フィルタ処理による帯域制限を行う。そして、帯域制限フィルタ部63は、帯域制限後の複素ベースバンド信号をブロック同期部64に出力する。帯域制限フィルタとしては、一般的にルートロールオフフィルタが用いられる。
The band-limiting
ブロック同期部64は、帯域制限フィルタ部63から帯域制限後の複素ベースバンド信号を入力し、帯域制限後の複素ベースバンド信号に対して、UWの部分のIQ信号を基準としてMIMO SC-FDEブロックの同期タイミングを検出する。そして、ブロック同期部64は、同期タイミングが検出されたMIMO SC-FDEブロックをMIMOブロック番号検出部41-1に出力する。
The
図5に戻って、MIMOブロック番号検出部41-1は、受信処理部40-1のブロック同期部64から同期タイミングが検出されたMIMO SC-FDEブロックを入力する。そして、MIMOブロック番号検出部41-1は、MIMO SC-FDEブロックに対して、ブロック同期部64により検出された同期タイミングの位置(同期位置)を基準に、遅延検波により差動復調することでMIMOブロック番号を検出する。
Returning to FIG. 5, the MIMO block number detection unit 41-1 receives the MIMO SC-FDE block whose synchronization timing is detected from the
MIMOブロック番号検出部41-1は、MIMOブロック番号をMIMOブロック番号比較部42-1及びMIMOチャネル推定部44-1に出力する。また、MIMOブロック番号検出部41-1は、MIMO SC-FDEブロックを雑音電力検出部43-1、MIMOチャネル推定部44-1及びフーリエ変換部45-1に出力する。 The MIMO block number detection unit 41-1 outputs the MIMO block number to the MIMO block number comparison unit 42-1 and the MIMO channel estimation unit 44-1. Also, the MIMO block number detector 41-1 outputs the MIMO SC-FDE block to the noise power detector 43-1, the MIMO channel estimator 44-1 and the Fourier transform unit 45-1.
MIMOブロック番号比較部42-1は、MIMOブロック番号検出部41-1からMIMOブロック番号を入力すると共に、後述する等化後MIMOブロック番号判定部50から等化後MIMOブロック番号を入力する。そして、MIMOブロック番号比較部42-1は、MIMOブロック番号と等化後MIMOブロック番号とを比較する。
The MIMO block number comparison unit 42-1 receives the MIMO block number from the MIMO block number detection unit 41-1 and also receives the post-equalization MIMO block number from the post-equalization MIMO block
MIMOブロック番号比較部42-1は、比較結果により、MIMOブロック番号と等化後MIMOブロック番号とが一致していると判定した場合、一致を示す比較結果及びMIMOブロック番号をMIMOチャネル推定部44-1に出力する。一方、MIMOブロック番号比較部42-1は、MIMOブロック番号と等化後MIMOブロック番号とが異なると判定した場合、異なることを示す比較結果及び等化後MIMOブロック番号をMIMOチャネル推定部44-1に出力する。 When the MIMO block number comparison unit 42-1 determines from the comparison result that the MIMO block number and the equalized MIMO block number match, the MIMO channel estimation unit 44 sends the comparison result and the MIMO block number indicating a match. Output to -1. On the other hand, when the MIMO block number comparison unit 42-1 determines that the MIMO block number and the equalized MIMO block number are different, the comparison result indicating the difference and the equalized MIMO block number are sent to the MIMO channel estimation unit 44-1. Output to 1.
これにより、MIMOブロック番号と等化後MIMOブロック番号とが異なる場合、後述する周波数領域MIMOチャネル等化部46にて等化後MIMOブロック番号判定部50から入力した等化後MIMOブロック番号を基準にMIMO検出が行われるように、MIMOチャネル推定部44-1が制御される。
As a result, when the MIMO block number and the equalized MIMO block number are different, the equalized MIMO block number input from the equalized MIMO block
雑音電力検出部43-1は、MIMOブロック番号検出部41-1からMIMO SC-FDEブロックを入力し、MIMO SC-FDEブロックを用いて、受信信号の雑音電力n1を測定し、雑音電力n1を周波数領域MIMOチャネル等化部46に出力する。
The noise power detection unit 43-1 receives the MIMO SC-FDE block from the MIMO block number detection unit 41-1, measures the noise power n 1 of the received signal using the MIMO SC-FDE block, and obtains the noise power n 1 is output to the frequency domain MIMO
MIMOチャネル推定部44-1は、MIMOブロック番号検出部41-1からMIMO SC-FDEブロック及びMIMOブロック番号を入力すると共に、MIMOブロック番号比較部42-1から比較結果及びMIMOブロック番号または等化後MIMOブロック番号を入力する。 The MIMO channel estimation unit 44-1 inputs the MIMO SC-FDE block and the MIMO block number from the MIMO block number detection unit 41-1, and the comparison result and the MIMO block number or equalization from the MIMO block number comparison unit 42-1. Then enter the MIMO block number.
MIMOチャネル推定部44-1は、MIMO SC-FDEブロックに対し、ブロック同期部64により検出された同期タイミングの位置を基準に、比較結果に応じたMIMOブロック番号または等化後MIMOブロック番号に応じて、一連のMIMO SC-FDEブロック(検出対象ブロックを構成する送信数と同数のブロック)に含まれる時間領域のパイロット信号を抽出して高速フーリエ変換を行い、MIMOチャネルを推定する。
MIMO channel estimator 44-1 performs MIMO channel estimator 44-1 for the MIMO SC-FDE block, based on the position of the synchronization timing detected by
MIMOチャネル推定部44-1は、MIMOチャネルを推定後、後段の周波数領域MIMOチャネル等化部46にて周波数領域等化を行うシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)と一致するように、MIMOチャネルのアップサンプリングを行う。そして、MIMOチャネル推定部44-1は、アップサンプリング後のMIMOチャネル(例えば送信数が2の場合、チャネル応答h11,h12)を周波数領域MIMOチャネル等化部46に出力する。アップサンプリング後のMIMOチャネルは、周波数領域等化を行うシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応したMIMOチャネルとなる。
After estimating the MIMO channel, the MIMO channel estimator 44-1 matches the number of symbols (preset MIMO detection range symbol number SS) for which frequency domain equalization is performed by the subsequent frequency domain
ここで、アップサンプリング前のMIMOチャネルのシンボル数は、前述の(C)の条件におけるパイロット信号シンボル数cである。アップサンプリング後のMIMOチャネルのシンボル数、すなわち周波数領域等化を行うシンボル数は、前述の(D)の条件における前記式(1)のMIMO検出範囲シンボル数SSである。例えば送信数が2の場合、MIMOブロック番号シンボル数a=2及びパイロット信号シンボル数c=28=256とすると、MIMO検出範囲シンボル数SS=212=4096である。 Here, the number of symbols of the MIMO channel before upsampling is the number of pilot signal symbols c under the condition (C) described above. The number of symbols of the MIMO channel after upsampling, that is, the number of symbols to be subjected to frequency domain equalization is the number of MIMO detection range symbols SS of the above equation (1) under the above condition (D). For example, if the number of transmissions is 2, the number of MIMO block number symbols a=2 and the number of pilot signal symbols c=2 8 =256, the number of MIMO detection range symbols SS=2 12 =4096.
(送信数が2の場合のチャネル推定)
MIMOチャネル推定部44-1は、例えば図2に示した送信数が2の場合、第1の受信系統の受信信号y1(受信アンテナ30-1の受信系統の信号)において、2箇所の時間領域のパイロット信号(1番目のブロックのパイロット信号及び2番目のブロックのパイロット信号)に対し高速フーリエ変換を行い、チャネル応答h11,h12を推定する。
(Channel estimation when the number of transmissions is 2)
For example , when the number of transmissions shown in FIG. A fast Fourier transform is performed on the pilot signals in the region (the first block pilot signal and the second block pilot signal) to estimate the channel responses h 11 and h 12 .
また、MIMOチャネル推定部44-2は、第2の受信系統の受信信号y2(受信アンテナ30-2の受信系統の信号)において、2箇所の時間領域のパイロット信号(1番目のブロックのパイロット信号及び2番目のブロックのパイロット信号)に対し高速フーリエ変換を行い、チャネル応答h21,h22を推定する。 In addition, MIMO channel estimation section 44-2 generates two time-domain pilot signals (first block pilot signal and the pilot signal of the second block) to estimate the channel responses h 21 , h 22 .
送信数が2の場合のMIMOチャネルHは、以下の式で表される。
[数2]
MIMO channel H when the number of transmissions is 2 is represented by the following equation.
[Number 2]
図7は、チャネル推定の処理例を説明する図であり、図2に示した送信数が2の場合に対応している。受信信号y1は、前述のとおり、第1の受信系統の信号であり、受信信号y2は、第2の受信系統の信号である。 FIG. 7 is a diagram for explaining an example of channel estimation processing, and corresponds to the case where the number of transmissions shown in FIG. 2 is two. As described above, the received signal y1 is the signal of the first receiving system, and the received signal y2 is the signal of the second receiving system.
MIMOチャネル推定部44-1,44-2は、検出対象ブロックを構成する送信数2と同数のブロックを対象として、チャネル応答h11,h12,h21,h22を推定する。
The MIMO channel estimators 44-1 and 44-2 estimate channel responses h 11 , h 12 , h 21 and h 22 for the same number of blocks as the number of
MIMOチャネル推定部44-1は、受信信号y1において、2つの連続するパイロット信号のうち後ろのパイロット信号の終端位置(データ信号の先頭位置)からFFTウィンドウオフセット分シフトした位置を基準にして、1番目のブロックの受信パイロット信号h11UWt、及び2番目のブロックの受信パイロット信号h12UWtを抽出する。UWtは、時間領域のパイロット信号であることを示す。 The MIMO channel estimator 44-1, in the received signal y 1 , is based on the position shifted by the FFT window offset from the end position of the last pilot signal (head position of the data signal) among the two consecutive pilot signals, The received pilot signal h 11 UW t of the first block and the received pilot signal h 12 UW t of the second block are extracted. UW t denotes the time domain pilot signal.
そして、MIMOチャネル推定部44-1は、抽出した受信パイロット信号h11UWtを高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h11を推定する。また、MIMOチャネル推定部44-1は、抽出した受信パイロット信号h12UWtを高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h12を推定する。 Then, the MIMO channel estimation unit 44-1 fast Fourier transforms the extracted received pilot signal h 11 UW t and divides the fast Fourier transform result by the fast Fourier transform result UW f of the pilot signal UW t to obtain the channel Estimate the response h 11 . Further, the MIMO channel estimation unit 44-1 fast Fourier transforms the extracted received pilot signal h 12 UW t and divides the fast Fourier transform result by the fast Fourier transform result UW f of the pilot signal UW t to obtain the channel Estimate the response h 12 .
同様に、MIMOチャネル推定部44-2は、受信信号y2において、2つの連続するパイロット信号のうち後ろのパイロット信号の終端位置(データ信号の先頭位置)からFFTウィンドウオフセット分シフトした位置を基準にして、1番目のブロックの受信パイロット信号h21UWt、及び2番目のブロックの受信パイロット信号h22UWtを抽出する。 Similarly, in the received signal y 2 , the MIMO channel estimation unit 44-2 is based on the position shifted by the FFT window offset from the end position of the latter pilot signal (head position of the data signal) of the two consecutive pilot signals. to extract the received pilot signal h 21 UW t of the first block and the received pilot signal h 22 UW t of the second block.
そして、MIMOチャネル推定部44-2は、抽出した受信パイロット信号h21UWtを高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h21を推定する。また、MIMOチャネル推定部44-2は、抽出した受信パイロット信号h22UWtを高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h22を推定する。 Then, the MIMO channel estimation unit 44-2 fast Fourier transforms the extracted received pilot signal h 21 UW t and divides the fast Fourier transform result by the fast Fourier transform result UW f of the pilot signal UW t to obtain the channel Estimate the response h21 . Further, the MIMO channel estimation unit 44-2 fast Fourier transforms the extracted received pilot signal h 22 UW t and divides the fast Fourier transform result by the fast Fourier transform result UW f of the pilot signal UW t to obtain the channel Estimate the response h22 .
図7に示したチャネル推定の処理例について、数式を用いて説明する。送信数が2及び受信数(MIMO受信数)が2である場合の2×2MIMOの式は、以下のとおりである。n1,n2は雑音電力である。
[数3]
An example of channel estimation processing shown in FIG. 7 will be described using mathematical formulas. The formula for 2×2 MIMO when the number of transmissions is 2 and the number of receptions (the number of MIMO receptions) is 2 is as follows. n 1 and n 2 are noise powers.
[Number 3]
MIMO分離する2つのブロック内で、チャネル応答hnmは、以下の式のとおり一定であるとする。
[数4]
hnm=hnm(t=0)=hnm(t=1) ・・・(4)
t=0は1番目のブロックを示し、t=1は2番目のブロックを示す。n=1,2、m=1,2である。
It is assumed that the channel response h nm is constant within two blocks to be MIMO separated, as shown in the following equation.
[Number 4]
h nm =h nm (t=0)=h nm (t=1) (4)
t=0 indicates the first block and t=1 indicates the second block. n=1,2 and m=1,2.
第1の受信系統の受信信号y1について、1番目のブロックの受信信号y1t=0及び2番目のブロックの受信信号y1t=1は、以下の式で表される。
[数5]
Regarding the received signal y1 of the first receiving system, the received signal y1t=0 of the first block and the received signal y1t=1 of the second block are represented by the following equations.
[Number 5]
この式は、以下の式に変形される。
[数6]
This formula is transformed into the following formula.
[Number 6]
つまり、チャネル応答h11,h12は、雑音電力n1t=0,n1t=1を無視すると、以下の式で表される。
[数7]
That is, the channel responses h 11 and h 12 are expressed by the following equations, ignoring the noise powers n 1t=0 and n 1t=1 .
[Number 7]
このように、第1の受信系統の受信信号y1について、前述の式にて、2つの連続するブロックの受信信号y1t=0,y1t=1からチャネル応答h11,h12が求められる。 Thus, for the received signal y 1 of the first receiving system, the channel responses h 11 and h 12 are obtained from the received signals y 1t=0 and y 1t=1 of the two consecutive blocks according to the above equation. .
第2の受信系統の受信信号y2についても、前述と同様の式にて、2つの連続するブロックの受信信号y2t=0,y2t=1からチャネル応答h21,h22が求められる。 For the received signal y 2 of the second receiving system, the channel responses h 21 and h 22 are obtained from the received signals y 2t=0 and y 2t=1 of two consecutive blocks by the same formula as described above.
(送信数が4の場合のチャネル推定)
次に、送信数が4の場合のチャネル推定について説明する。前述のとおり、送信数が4の場合のMIMO SC-FDE方式のシンボルブロック構成例には、図3に示した2つの連続するUWを対角線上に配置するUW対角構造とする例、及び、図4に示したヌルデータを対角線上に配置するヌルデータ対角構造とする例がある。どちらの対角構造を使用するかについては、送信装置1及び受信装置2において、予め設定されているものとする。
(Channel estimation when the number of transmissions is 4)
Next, channel estimation when the number of transmissions is 4 will be described. As described above, the symbol block configuration example of the MIMO SC-FDE scheme when the number of transmissions is 4 includes an example of a UW diagonal structure in which two consecutive UWs shown in FIG. 3 are arranged on a diagonal line, and There is an example of a null data diagonal structure in which the null data shown in FIG. 4 are arranged on a diagonal line. It is assumed that which diagonal structure is to be used is preset in the transmitting
尚、UW対角構造またはヌルデータ対角構造をなすパイロット信号群は、送信装置1及び受信装置2において予め設定されていれば、送信信号x1,x2,x3,x4間で並び替えられていてもよい。例えば図3において、送信信号x1のパイロット信号群と送信信号x2のパイロット信号群とを入れ替えてもよい。この場合、入れ替えた後のパイロット信号群は、形式的にはUW対角構造ではないが、送信信号x1のパイロット信号群と送信信号x2のパイロット信号群とを元に戻すことにより、パイロット信号群はUW対角構造となる。
Incidentally, if the pilot signal group having the UW diagonal structure or the null data diagonal structure is set in advance in the transmitting
つまり、ここでの対角とは、パイロット信号群が送信信号x1,x2,x3,x4間で並び替えられることで、対角の関係(UW対角構造またはヌルデータ対角構造)となることを意味する。 That is, the diagonal here means that the pilot signal group is rearranged among the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 and x 4 , and the diagonal relationship (UW diagonal structure or null data diagonal structure) means to be
送信信号x1,x2,x3,x4において、送信数4と同じ数のブロックのそれぞれからパイロット信号が抽出され、パイロット信号群からなる行列が構成されるものとする。 In transmission signals x 1 , x 2 , x 3 and x 4 , it is assumed that pilot signals are extracted from each of the same number of blocks as the number of transmissions of 4, and a matrix consisting of pilot signal groups is constructed.
2つの連続するUWを「1」、2つの連続するUWに対応するヌルデータを「0」とすると、図3のUW対角構造の場合、パイロット信号群は、以下の行列で表される。
[数8]
Assuming that two consecutive UWs are "1" and null data corresponding to two consecutive UWs is "0", in the case of the UW diagonal structure in FIG. 3, the pilot signal group is represented by the following matrix.
[Number 8]
また、図4のヌルデータ対角構造の場合、パイロット信号群は、以下の行列で表される。
[数9]
Also, in the case of the null data diagonal structure of FIG. 4, the pilot signal group is represented by the following matrix.
[Number 9]
図3のUW対角構造の場合、図7に示したチャネル推定の処理例を拡張することで、チャネル応答h11,h12,h13,h14等が推定される。 In the case of the UW diagonal structure in FIG. 3, the channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 , etc. are estimated by extending the channel estimation processing example shown in FIG.
具体的には、送信数を4及び受信数を4として、MIMOチャネル推定部44-1は、受信信号y1において、1番目~4番目のブロックの受信パイロット信号h11UWt,h12UWt,h13UWt,h14UWtを抽出する。 Specifically, with the number of transmissions set to 4 and the number of receptions set to 4, the MIMO channel estimator 44-1 generates received pilot signals h 11 UW t and h 12 UW of the first to fourth blocks in the received signal y 1 . t , h 13 UW t , h 14 UW t are extracted.
そして、MIMOチャネル推定部44-1は、抽出した受信パイロット信号h11UWt,h12UWt,h13UWt,h14UWtのそれぞれを高速フーリエ変換し、それぞれの高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h11,h12,h13,h14を推定する。 Then, the MIMO channel estimation unit 44-1 fast Fourier transforms each of the extracted received pilot signals h 11 UW t , h 12 UW t , h 13 UW t , and h 14 UW t , and converts each fast Fourier transform result to Channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 are estimated by dividing by the fast Fourier transform result UW f of the pilot signal UW t .
MIMOチャネル推定部44-2は、受信信号y2において、MIMOチャネル推定部44-1と同様の処理を行い、チャネル応答h21,h22,h23,h24を推定する。同様に、MIMOチャネル推定部44-3は、受信信号y3から、チャネル応答h31,h32,h33,h34を推定し、MIMOチャネル推定部44-4は、受信信号y4から、チャネル応答h41,h42,h43,h44を推定する。 The MIMO channel estimator 44-2 performs the same processing as the MIMO channel estimator 44-1 on the received signal y 2 to estimate channel responses h 21 , h 22 , h 23 and h 24 . Similarly, the MIMO channel estimator 44-3 estimates channel responses h 31 , h 32 , h 33 , h 34 from the received signal y 3 , and the MIMO channel estimator 44-4 from the received signal y 4 : Estimate the channel responses h 41 , h 42 , h 43 , h 44 .
また、図4のヌルデータ対角構造の場合、連立4元1次方程式を受信信号y1,y2,y3,y4のそれぞれについて解くことで、チャネル応答h11,h12,h13,h14等が推定される。 In the case of the null data diagonal structure of FIG. 4 , channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 etc. are estimated.
すなわち、MIMOチャネル推定部44-1等は、検出対象ブロックを構成する送信数4と同数のブロックに含まれる受信パイロット信号を抽出し、4つの受信パイロット信号をそれぞれ高速フーリエ変換し、4つの受信パイロット信号の高速フーリエ変換結果及び時間領域のUWの高速フーリエ変換結果に基づいて、後述する式(22)のとおり、チャネル応答h11,h12,h13,h14等を推定する。 That is, the MIMO channel estimator 44-1 or the like extracts the received pilot signals included in the same number of blocks as the number of transmissions 4 constituting the detection target block, fast Fourier transforms each of the four received pilot signals, and converts the four received pilot signals into four received pilot signals. Channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 , etc. are estimated based on the fast Fourier transform result of the pilot signal and the UW fast Fourier transform result in the time domain, as shown in equation (22) described later.
ところで、受信信号y1,y2,y3,y4からチャネル推定を可能とする条件は、以下の式のとおり、この行列の階数(ランク)が送信数4と同じであることである。
[数10]
となる。
By the way, the condition for enabling channel estimation from the received signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 is that the order (rank) of this matrix is the same as the number of transmissions of 4, as shown in the following equation.
[Number 10]
becomes.
UW対角構造またはヌルデータ対角構造をなすパイロット信号群が送信信号x1,x2,x3,x4間で並び替えられた場合も、当該行列の階級が4であることから、受信信号y1,y2,y3,y4からチャネル推定を可能とする条件を満たすこととなる。 Even when the pilot signal group having the UW diagonal structure or the null data diagonal structure is rearranged among the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 and x 4 , the rank of the matrix is 4, so the received signal From y 1 , y 2 , y 3 , and y 4 , conditions are satisfied that enable channel estimation.
また、例えば図4において、送信信号x2の4番目のブロック、送信信号x3の3番目のブロック及び送信信号x4の2番目のブロックのパイロット信号のみがヌルデータであり、それ以外がUWである場合を想定する。 Also, for example, in FIG. 4, only the pilot signals in the fourth block of the transmission signal x2 , the third block of the transmission signal x3 , and the second block of the transmission signal x4 are null data, and the others are UW. Suppose there is.
この場合のパイロット信号群は以下の行列で表され、階数も4である。
[数11]
[数12]
The pilot signal group in this case is represented by the following matrix, and the rank is also 4.
[Number 11]
[number 12]
しかしながら、パイロット信号の電力が送信信号x1,x2,x3,x4間で偏ってしまい、送信信号x1,x2,x3,x4間で精度に偏りのあるMIMOチャネルが推定され、結果として伝送性能が劣化してしまう。 However, the power of the pilot signal is biased among the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 and x 4 , and a MIMO channel with biased accuracy among the transmission signals x 1 , x 2 , x 3 and x 4 is estimated. As a result, the transmission performance deteriorates.
このため、チャネル推定を可能とする条件は、パイロット信号群の行列が送信数と同じ、すなわちランク落ちがないことであるが、パイロット信号の電力が送信信号x1,x2,x3,x4間で偏らないように、パイロット信号群は図3のUW対角構造または図4のヌルデータ対角構造とすることが望ましい。 Therefore, the condition for enabling channel estimation is that the matrix of the pilot signal group is the same as the number of transmissions, that is, that there is no rank drop . 4 , the pilot signal group preferably has the UW diagonal structure of FIG. 3 or the null data diagonal structure of FIG.
以下、送信数が4及び受信数が4の場合のチャネル推定の処理例について、数式を用いて説明する。この場合の4×4MIMOの式は、以下のとおりである。n1,n2,n3,n4は雑音電力である。
[数13]
An example of channel estimation processing when the number of transmissions is 4 and the number of receptions is 4 will be described below using mathematical expressions. The formula for 4×4 MIMO in this case is as follows. n 1 , n 2 , n 3 , n 4 are noise powers.
[Number 13]
MIMO分離する4つのブロック内で、チャネル応答hnmは、以下の式のとおり一定であるとする。
[数14]
hnm=hnm(t=0)=hnm(t=1)=hnm(t=2)=hnm(t=3) ・・(14)
t=0は1番目のブロック、t=1は2番目のブロック、t=2は3番目のブロック、t=3は4番目のブロックを示す。n=1,2,3,4、m=1,2,3,4である。
It is assumed that the channel response h nm is constant within the four blocks to be MIMO-separated, as shown in the following equation.
[Number 14]
h nm =h nm (t=0)=h nm (t=1)=h nm (t=2)=h nm (t=3) (14)
t=0 indicates the first block, t=1 the second block, t=2 the third block, and t=3 the fourth block. n=1,2,3,4 and m=1,2,3,4.
(UW対角構造)
次に、図3に示した送信数が4の場合のUW対角構造の例におけるチャネル推定について説明する。第1の受信系統の受信信号y1について、4つの連続するブロックの受信信号y1t=0,y1t=1,y1t=2,y1t=3は、以下の式で表される。
[数15]
(UW diagonal structure)
Next, channel estimation for the example of the UW diagonal structure with four transmissions shown in FIG. 3 will be described. For the received signal y 1 of the first receiving system, the received signals y 1t=0 , y 1t=1 , y 1t=2 , y 1t=3 of four consecutive blocks are represented by the following equations.
[Number 15]
この式は、以下の式に変形される。
[数16]
This formula is transformed into the following formula.
[Number 16]
つまり、チャネル応答h11,h12,h13,h14は、雑音電力n1t=0,n1t=1,n1t=2,n1t=3を無視すると、以下の式で表される。
[数17]
That is, the channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 are expressed by the following equations, ignoring noise powers n 1t=0 , n 1t=1 , n 1t=2 , n 1t=3 .
[Number 17]
このように、受信信号y1について、前述の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y1t=0,y1t=1,y1t=2,y1t=3からチャネル応答h11,h12,h13,h14が求められる。 Thus , for the received signal y 1 , the channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 are found.
受信信号y2についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y2t=0,y2t=1,y2t=2,y2t=3からチャネル応答h21,h22,h23,h24が求められる。また、受信信号y3についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y3t=0,y3t=1,y3t=2,y3t=3からチャネル応答h31,h32,h33,h34が求められる。また、受信信号y4についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y4t=0,y4t=1,y4t=2,y4t=3からチャネル応答h41,h42,h43,h44が求められる。 For the received signal y 2 , channel responses h 21 , h 22 , h 23 , h 24 are determined. For the received signal y 3 , the channel response h 31 , h 31 , h 32 , h 33 and h 34 are obtained. For the received signal y 4 , channel responses h 41 , h 41 , h 42 , h 43 and h 44 are obtained.
(ヌルデータ対角構造)
次に、図4に示した送信数が4の場合のヌルデータ対角構造の例におけるチャネル推定について説明する。第1の受信系統の受信信号y1について、4つの連続するブロックの受信信号y1t=0,y1t=1,y1t=2,y1t=3は、以下の式で表される。
[数18]
(null data diagonal structure)
Next, channel estimation in the example of null data diagonal structure with four transmissions shown in FIG. 4 will be described. For the received signal y 1 of the first receiving system, the received signals y 1t=0 , y 1t=1 , y 1t=2 , y 1t=3 of four consecutive blocks are represented by the following equations.
[Number 18]
この式は、以下の式に変形される。
[数19]
[数20]
This formula is transformed into the following formula.
[Number 19]
[number 20]
つまり、チャネル応答h11,h12,h13,h14は、以下の式で表される。
[数21]
That is, the channel responses h 11 , h 12 , h 13 and h 14 are represented by the following equations.
[number 21]
また、チャネル応答h11,h12,h13,h14は、雑音電力n1t=0,n1t=1,n1t=2,n1t=3を無視すると、以下の式で表される。
[数22]
Channel responses h 11 , h 12 , h 13 , and h 14 are expressed by the following equations, ignoring noise powers n 1t=0 , n 1t=1 , n 1t=2 and n 1t=3 .
[number 22]
このように、受信信号y1について、前述の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y1t=0,y1t=1,y1t=2,y1t=3からチャネル応答h11,h12,h13,h14が求められる。 Thus , for the received signal y 1 , the channel responses h 11 , h 12 , h 13 , h 14 are found.
受信信号y2についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y2t=0,y2t=1,y2t=2,y2t=3からチャネル応答h21,h22,h23,h24が求められる。また、受信信号y3についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y3t=0,y3t=1,y3t=2,y3t=3からチャネル応答h31,h32,h33,h34が求められる。また、受信信号y4についても、前述と同様の式にて、4つの連続するブロックの受信信号y4t=0,y4t=1,y4t=2,y4t=3からチャネル応答h41,h42,h43,h44が求められる。 For the received signal y 2 , channel responses h 21 , h 22 , h 23 , h 24 are determined. For the received signal y 3 , the channel response h 31 , h 31 , h 32 , h 33 and h 34 are obtained. For the received signal y 4 , channel responses h 41 , h 41 , h 42 , h 43 and h 44 are obtained.
また、UW対角構造のチャネル推定処理を示す前記式(17)と、ヌルデータ対角構造のチャネル推定処理を示す前記式(22)とを比較すると、UW対角構造のチャネル推定処理は、ヌルデータ対角構造のチャネル推定処理よりも処理負荷が少なくて済む。 In addition, comparing the above equation (17) showing the channel estimation process with the UW diagonal structure and the above equation (22) showing the channel estimation process with the null data diagonal structure, it can be seen that the channel estimation process with the UW diagonal structure is the null data The processing load is less than that of channel estimation processing with a diagonal structure.
一方、図3及び図4から、パイロット信号の受信頻度は、ヌルデータ対角構造の方がUW対角構造よりも高い。このため、前述の受信処理部40-1等におけるブロックの同期タイミングの検出精度は、ヌルデータ対角構造の方がUW対角構造よりも高くなる。 On the other hand, from FIGS. 3 and 4, the reception frequency of pilot signals is higher in the null data diagonal structure than in the UW diagonal structure. Therefore, the block synchronization timing detection accuracy in the above-described reception processing unit 40-1 and the like is higher in the null data diagonal structure than in the UW diagonal structure.
図5に戻って、フーリエ変換部45-1は、MIMOブロック番号検出部41-1からMIMO SC-FDEブロックを入力する。そして、フーリエ変換部45-1は、一連のMIMO SC-FDEブロックに含まれる、後段の周波数領域MIMOチャネル等化部46にて周波数領域等化を行うシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する時間領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、・・・、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列を、MIMOチャネル推定部44-1のFFTウィンドウオフセット分と同じだけシフトして抽出し、これらのシンボル系列を周波数領域に高速フーリエ変換する。 Returning to FIG. 5, the Fourier transform unit 45-1 receives the MIMO SC-FDE block from the MIMO block number detection unit 41-1. Then, the Fourier transform unit 45-1 calculates the number of symbols (preset MIMO detection range symbols SS) corresponding to the time domain MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, pilot signal sequence, pilot signal sequence, MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, ..., MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence and pilot signal sequences are shifted by the same amount as the FFT window offset of the MIMO channel estimation unit 44-1 and extracted, and these symbol sequences are fast Fourier transformed into the frequency domain.
フーリエ変換部45-1は、周波数領域の信号(例えば送信数が2の場合、周波数領域の信号r1(f))を周波数領域MIMOチャネル等化部46に出力する。
The Fourier transform unit 45 - 1 outputs a frequency domain signal (for example, when the number of transmissions is 2, a frequency domain signal r 1 (f)) to the frequency domain MIMO
ここで、周波数領域等化を行うシンボル数は、前述の(D)の条件における前記式(1)のMIMO検出範囲シンボル数SSである。 Here, the number of symbols for which frequency domain equalization is performed is the number SS of MIMO detection range symbols in the above equation (1) under the above condition (D).
フーリエ変換部45-1は、例えば図2に示した送信数が2の場合、第1の受信系統の受信信号y1において、周波数領域等化を行うシンボル数であるMIMO検出範囲シンボル数SS=4096に対応する時間領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列を単位として、周波数領域に高速フーリエ変換する。 For example , when the number of transmissions shown in FIG. The time domain MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, pilot signal sequence, pilot signal sequence, MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence and pilot signal sequence in the time domain corresponding to H.4096 are fast Fourier transformed into the frequency domain.
ここで、例えば送信数が2の場合、雑音電力検出部43-2は雑音電力n2を、MIMOチャネル推定部44-2はチャネル応答h21,h22を、フーリエ変換部45-2は周波数領域の信号r2(f)を、それぞれ周波数領域MIMOチャネル等化部46に出力する。
Here, for example, when the number of transmissions is 2, the noise power detector 43-2 obtains the noise power n 2 , the MIMO channel estimator 44-2 obtains the channel responses h 21 and h 22 , the Fourier transform unit 45-2 obtains the frequency The domain signals r 2 (f) are respectively output to the frequency domain MIMO
周波数領域MIMOチャネル等化部46は、例えば送信数が2の場合、雑音電力検出部43-1から雑音電力n1を入力すると共に、MIMOチャネル推定部44-1からチャネル応答h11,h12を入力し、さらにフーリエ変換部45-1から周波数領域の信号r1(f)を入力する。また、周波数領域MIMOチャネル等化部46は、雑音電力検出部43-2から雑音電力n2を入力すると共に、MIMOチャネル推定部44-2からチャネル応答h21,h22を入力し、さらにフーリエ変換部45-2から周波数領域の信号r2(f)を入力する。
For example, when the number of transmissions is 2, the frequency domain MIMO
周波数領域MIMOチャネル等化部46は、雑音電力n1,n2、チャネル応答h11,h12,h21,h22及び周波数領域の信号r1(f),r2(f)に基づいて、周波数領域の信号r1(f),r2(f)に混ざり合った送信信号x1,x2を、ゼロフォーシング(ZF)基準または最小平均二乗誤差(MMSE)基準等を用いて等化(分離)する。
The frequency domain MIMO
すなわち、周波数領域MIMOチャネル等化部46は、周波数領域等化を行うシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応するMIMOチャネルH、並びに周波数領域等化を行うシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する周波数領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、・・・、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列(及び雑音電力)を用いて、混ざり合った送信信号x1,x2を等化する。
That is, the frequency domain MIMO
周波数領域MIMOチャネル等化部46は、送信信号x1に対応する等化後の周波数領域の信号x1^(f)を逆フーリエ変換部47-1に出力すると共に、送信信号x2に対応する等化後の周波数領域の信号x2^(f)を逆フーリエ変換部47-2に出力する。
The frequency domain MIMO
例えばゼロフォーシング基準を用いる場合、周波数領域MIMOチャネル等化部46は、MIMOチャネルH(チャネル応答h11,h12,h21,h22)及び周波数領域の信号r(f)(r1(f),r2(f))に基づいて、以下の式にてMIMOチャネル等化を行い、等化後の周波数領域の信号x^(f)(x1^(f),x2^(f))を求める。
[数23]
For example, when using the zero-forcing criterion, the frequency domain MIMO
[Number 23]
また、最小平均二乗誤差基準を用いる場合、周波数領域MIMOチャネル等化部46は、雑音電力σ2、MIMOチャネルH(チャネル応答h11,h12,h21,h22)及び周波数領域の信号r(f)(r1(f),r2(f))に基づいて、以下の式にてMIMOチャネル等化を行い、等化後の周波数領域の信号x^(f)(x1^(f),x2^(f))を求める。雑音電力σ2は、雑音電力n1,n2に基づいて算出される。
[数24]
送信数をNt、受信数をNr、Nr次単位行列をINrとする。
Also, when using the minimum mean squared error criterion, the frequency domain MIMO
[Number 24]
Let N t be the number of transmissions, N r be the number of receptions, and I Nr be the N r -order identity matrix.
ここで、周波数領域の信号r(f)は、以下の式にて表される。
[数25]
Here, the signal r(f) in the frequency domain is represented by the following equation.
[number 25]
また、等化後の周波数領域の信号x^(f)は、以下の式にて表される。
[数26]
The frequency domain signal x^(f) after equalization is expressed by the following equation.
[Number 26]
逆フーリエ変換部47-1は、周波数領域MIMOチャネル等化部46から、送信信号x1に対応する等化後の周波数領域の信号x1^(f)を入力し、等化後の周波数領域の信号x1^(f)を時間領域に変換し、送信信号x1に対応する時間領域の信号をシンボル判定/尤度計算部48-1に出力する。
The inverse Fourier transform unit 47-1 receives the equalized frequency domain signal x 1 ^(f) corresponding to the transmission signal x 1 from the frequency domain MIMO
送信信号x1に対応する等化後の周波数領域の信号は、周波数領域等化が行われたシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する周波数領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、・・・、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列である。 The frequency domain signal after equalization corresponding to the transmission signal x 1 is a frequency domain MIMO block number symbol sequence corresponding to the number of symbols subjected to frequency domain equalization (preset MIMO detection range symbol number SS). , data symbol sequence, pilot signal sequence, pilot signal sequence, MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence, . . . , MIMO block number symbol sequence, data symbol sequence and pilot signal sequence.
また、送信信号x1に対応する時間領域の信号は、周波数領域等化が行われたシンボル数(予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する時間領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、パイロット信号系列、パイロット信号系列、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列、・・・、MIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列及びパイロット信号系列である。 In addition, the time domain signal corresponding to the transmission signal x 1 is a time domain MIMO block number symbol sequence corresponding to the number of symbols subjected to frequency domain equalization (preset MIMO detection range symbol number SS), data A symbol sequence, a pilot signal sequence, a pilot signal sequence, a MIMO block number symbol sequence, a data symbol sequence, . . . , a MIMO block number symbol sequence, a data symbol sequence and a pilot signal sequence.
シンボル判定/尤度計算部48-1は、逆フーリエ変換部47-1から送信信号x1に対応する時間領域の信号を入力し、時間領域の信号から、MIMOブロック番号シンボル系列及びデータシンボル系列を抽出し、これらの系列に対してデマッピング及び尤度計算を行う。 The symbol determination/likelihood calculation unit 48-1 receives the time domain signal corresponding to the transmission signal x 1 from the inverse Fourier transform unit 47-1, and from the time domain signal, MIMO block number symbol sequence and data symbol sequence. and perform demapping and likelihood calculation on these sequences.
シンボル判定/尤度計算部48-1は、MIMOブロック番号シンボル系列に対応する送信信号x1のメトリック系列を等化後MIMOブロック番号復号部49-1に出力する。また、シンボル判定/尤度計算部48-1は、データシンボル系列を構成する情報ビット系列(誤り訂正の符号化が施されているデータ)に対応した送信信号x1のメトリック系列を内デインタリーブ部51-1に出力する。メトリック系列は、硬判定後のビット系列、尤度、量子化された尤度等を用いることができる。 Symbol determination/likelihood calculation section 48-1 outputs the metric sequence of transmission signal x 1 corresponding to the MIMO block number symbol sequence to post-equalization MIMO block number decoding section 49-1. Further, the symbol decision/likelihood calculation unit 48-1 internally deinterleaves the metric sequence of the transmission signal x 1 corresponding to the information bit sequence (data encoded for error correction) that constitutes the data symbol sequence. Output to the unit 51-1. A bit sequence after hard decision, likelihood, quantized likelihood, or the like can be used as the metric sequence.
等化後MIMOブロック番号復号部49-1は、シンボル判定/尤度計算部48-1からMIMOブロック番号シンボル系列に対応した送信信号x1のメトリック系列を入力し、当該メトリック系列から、MIMOブロック番号に相当する値を抽出し、これを送信信号x1に対応する等化後MIMOブロック番号として等化後MIMOブロック番号判定部50に出力する。
The post-equalization MIMO block number decoding unit 49-1 receives as input the metric sequence of the transmission signal x 1 corresponding to the MIMO block number symbol sequence from the symbol determination/likelihood calculation unit 48-1, and from the metric sequence, the MIMO block A value corresponding to the number is extracted and output to the equalized MIMO block
等化後MIMOブロック番号判定部50は、等化後MIMOブロック番号復号部49-1から送信信号x1に対応する等化後MIMOブロック番号を入力すると共に、等化後MIMOブロック番号復号部49-2から送信信号x2に対応する等化後MIMOブロック番号を入力する。
Equalized MIMO block
等化後MIMOブロック番号判定部50は、これらの等化後MIMOブロック番号を比較し、これらの等化後MIMOブロック番号が一致している場合、等化後MIMOブロック番号をMIMOブロック番号比較部42-1,42-2に出力する。一方、等化後MIMOブロック番号判定部50は、これらの等化後MIMOブロック番号が一致していない場合、ブロック番号の同期位置を前後させた上で、MIMOブロック番号検出部41-1,41-2等に対してMIMOブロック番号検出以降の処理をやり直させる。
An equalized MIMO block
ここで、MIMOブロック番号比較部42-1,42-2において、MIMOブロック番号検出部41-1,41-2から入力されたMIMOブロック番号と、等化後MIMOブロック番号判定部50から入力された等化後MIMOブロック番号とが不一致である場合のMIMOチャネル推定部44-1,44-2により推定されるMIMOチャネルH(チャネル応答h11,h12,h21,h22)について説明する。
Here, in MIMO block number comparison units 42-1 and 42-2, the MIMO block numbers input from MIMO block number detection units 41-1 and 41-2 and the MIMO block number input from post-equalization MIMO block
MIMOブロック番号と等化後MIMOブロック番号が不一致である場合には、MIMOチャネル推定部44-1,44-2により推定されるMIMOチャネルHは、各要素が入れ替わることとなる。図2に示した例の場合、チャネル応答h11とチャネル応答h12とが入れ替わり、チャネル応答h21とチャネル応答h22とが入れ替わることとなる。 When the MIMO block number and the post-equalization MIMO block number do not match, each element of the MIMO channel H estimated by the MIMO channel estimation units 44-1 and 44-2 is replaced. In the case of the example shown in FIG. 2, the channel responses h11 and h12 are interchanged, and the channel responses h21 and h22 are interchanged.
そのため、MIMOチャネル推定部44-1は、MIMOブロック番号比較部42-1から、不一致であることを示す比較結果を入力した場合、推定したチャネル応答h11とチャネル応答h12とを入れ替えて出力する。また、MIMOチャネル推定部44-2は、MIMOブロック番号比較部42-2から、不一致であることを示す比較結果を入力した場合、推定したチャネル応答h21とチャネル応答h22とを入れ替えて出力する。これにより、正常なMIMOチャネル推定が可能となる。 Therefore, when the MIMO channel estimation unit 44-1 receives a comparison result indicating a mismatch from the MIMO block number comparison unit 42-1, the estimated channel response h 11 and the channel response h 12 are switched and output. do. Further, when the MIMO channel estimation unit 44-2 receives a comparison result indicating a mismatch from the MIMO block number comparison unit 42-2, the estimated channel response h 21 and the channel response h 22 are switched and output. do. This allows successful MIMO channel estimation.
尚、MIMOブロック番号検出部41-1,41-2は、正常なMIMOブロック番号を検出するように、当該検出処理を1ブロック中断して再開するようにしてもよい。 Note that the MIMO block number detection units 41-1 and 41-2 may suspend the detection processing for one block and restart it so as to detect a normal MIMO block number.
内デインタリーブ部51-1は、シンボル判定/尤度計算部48-1からデータシンボル系列を構成する情報ビット系列に対応した送信信号x1のメトリック系列を入力し、当該メトリック系列に対して、図1に示した内インタリーブ部12-1の逆処理を行い、内デインタリーブ後の送信信号x1のメトリック系列を復号部52に出力する。 The inner deinterleaving unit 51-1 receives as input the metric sequence of the transmission signal x 1 corresponding to the information bit sequence forming the data symbol sequence from the symbol decision/likelihood calculation unit 48-1, and for the metric sequence, Inverse processing of inner interleaving section 12-1 shown in FIG.
復号部52は、内デインタリーブ部51-1から内デインタリーブ後の送信信号x1のメトリック系列を入力すると共に、内デインタリーブ部51-2から内デインタリーブ後の送信信号x2のメトリック系列を入力する。そして、復号部52は、これらのメトリック系列に対して、図1に示した系統間振分け部11に対応する形で、1つの系列へ戻す処理を行う。そして、復号部52は、図1に示した送信前処理部10に対応するデインタリーブ処理、誤り訂正復号処理及びエネルギー逆拡散処理等を行い、これらの処理後のメトリック系列を復号し、元の情報ビット系列を出力する。
The
以上のように、本発明の実施形態の受信装置2によれば、図1に示した送信装置1から送信された変調波を受信する。MIMOチャネル推定部44-1は、受信信号y1から1番目のブロックの受信パイロット信号h11UWtを抽出して高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h11を推定する。また、MIMOチャネル推定部44-1は、受信信号y1から2番目のブロックの受信パイロット信号h12UWtを抽出して高速フーリエ変換し、当該高速フーリエ変換結果をパイロット信号UWtの高速フーリエ変換結果UWfで除算することで、チャネル応答h12を推定する。
As described above, according to the receiving
同様に、MIMOチャネル推定部44-2は、受信信号y2から1番目のブロックの受信パイロット信号h21UWtを抽出して高速フーリエ変換し、UWfで除算することでチャネル応答h21を推定する。また、MIMOチャネル推定部44-2は、受信信号y2から2番目のブロックの受信パイロット信号h22UWtを抽出して高速フーリエ変換し、変換結果をUWfで除算することでチャネル応答h22を推定する。 Similarly, the MIMO channel estimator 44-2 extracts the received pilot signal h 21 UW t of the first block from the received signal y 2 , fast Fourier transforms it, and divides it by UW f to obtain the channel response h 21 presume. Also, the MIMO channel estimation unit 44-2 extracts the received pilot signal h 22 UW t of the second block from the received signal y 2 , performs fast Fourier transform, and divides the transform result by UW f to obtain the channel response h Estimate 22 .
MIMOチャネル推定部44-1,44-2は、MIMOチャネルH(チャネル応答h11,h12,h21,h22)を推定後、周波数領域等化を行うシンボル数(前述の(D)の条件における予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)と一致するように、MIMOチャネルHのアップサンプリングを行う。 After estimating MIMO channel H (channel responses h 11 , h 12 , h 21 , h 22 ), MIMO channel estimation units 44-1 and 44-2 estimate the number of symbols for frequency domain equalization (the number of (D) described above). The MIMO channel H is up-sampled so as to match the preset MIMO detection range symbol number SS) in the conditions.
フーリエ変換部45-1,45-2は、周波数領域等化を行うシンボル数(前述の(D)の条件における予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する時間領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列等を周波数領域に高速フーリエ変換する。 The Fourier transform units 45-1 and 45-2 convert time domain MIMO block number symbols corresponding to the number of symbols to be subjected to frequency domain equalization (preset MIMO detection range symbol number SS in the above condition (D)). Fast Fourier transform the sequence, data symbol sequence, etc. into the frequency domain.
周波数領域MIMOチャネル等化部46は、MIMOチャネルH、並びに周波数領域等化を行うシンボル数(前述の(D)の条件における予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する周波数領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列等(及び雑音電力)を用いて、混ざり合った送信信号x1,x2を等化する。
The frequency domain MIMO
逆フーリエ変換部47-1,47-2は、周波数領域等化が行われたシンボル数(前述の(D)の条件における予め設定されたMIMO検出範囲シンボル数SS)に対応する周波数領域のMIMOブロック番号シンボル系列、データシンボル系列等の信号を時間領域に高速逆フーリエ変換する。 The inverse Fourier transform units 47-1 and 47-2 perform frequency-domain MIMO processing corresponding to the number of symbols subjected to frequency-domain equalization (preset MIMO detection range symbol number SS in the condition (D) described above). Signals such as block number symbol sequences and data symbol sequences are subjected to fast inverse Fourier transform in the time domain.
ここで、パイロット信号シンボル数cが2の累乗であるため、MIMOチャネル推定部44-1,44-2において、受信パイロット信号を高速フーリエ変換することができる。また、MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であるため、フーリエ変換部45-1,45-2及び逆フーリエ変換部47-1,47-2において、MIMO検出範囲を高速フーリエ変換及び高速逆フーリエ変換することができる。 Here, since the pilot signal symbol number c is a power of 2, the received pilot signals can be fast Fourier transformed in the MIMO channel estimation units 44-1 and 44-2. Further, since the MIMO detection range symbol number SS is a power of 2, the MIMO detection range is fast Fourier transformed and fast inverse can be Fourier transformed.
さらに、MIMO検出範囲が前方にずれる、または遅延波が存在する場合であっても、図2~図4に示したとおり、2つの連続するUWのうち後ろ(2番目)のUWがCPを兼ねるため、周波数領域に変換してもこれらの影響を受けることがない。つまり、MIMOチャネルを精度高く推定すると共に、MIMOチャネル等化を精度高く行うことができる。 Furthermore, even if the MIMO detection range shifts forward or a delayed wave exists, as shown in FIGS. Therefore, even if it is transformed into the frequency domain, it is not affected by these factors. In other words, the MIMO channel can be estimated with high accuracy, and MIMO channel equalization can be performed with high accuracy.
したがって、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う際に、有効なデータの割合が全送信信号に対して増えるため、同一のシンボルレートで比較した場合に、従来技術よりも伝送レートを高くすることができ、伝送効率を向上させることができる。 Therefore, when performing MIMO transmission using the SC-FDE scheme, the ratio of effective data increases with respect to the total transmission signal, so when compared at the same symbol rate, the transmission rate is made higher than that of the conventional technology. can improve transmission efficiency.
また、パイロット信号はUW及びヌルデータから構成され、図2及び図3に示した例では、2つの連続するUWが対角線上に配置されており、これ以外のパイロット信号はヌルデータである。また、図4に示した例では、ヌルデータが対角線上に配置されており、これ以外のパイロット信号はUWである。 A pilot signal is composed of UWs and null data. In the examples shown in FIGS. 2 and 3, two consecutive UWs are arranged on a diagonal line, and other pilot signals are null data. Also, in the example shown in FIG. 4, null data are arranged on the diagonal line, and the pilot signals other than this are UW.
これにより、パイロット信号の電力が送信信号間で偏ることがないため、受信側において、送信信号間で精度に偏りのないMIMOチャネルを推定することができ、送信信号間で均等の受信性能を得ることができる。 As a result, since the power of the pilot signal is not biased among the transmission signals, it is possible to estimate a MIMO channel with no bias in accuracy among the transmission signals on the receiving side, and obtain uniform reception performance among the transmission signals. be able to.
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the technical idea thereof.
例えば前記実施形態では、送信数として2,4の例を挙げて説明したが、送信数は、2,4以外の複数であってもよい。また、前記実施形態では、受信数として2,4の例を挙げて説明したが、受信数は単数であってもよいし、2,4以外の複数であってもよい。 For example, in the above embodiment, the number of transmissions is 2 or 4, but the number of transmissions may be a number other than 2 or 4. Further, in the above-described embodiment, the number of receptions is 2 or 4, but the number of receptions may be singular or plural other than 2 or 4.
本発明の実施形態の送信装置1及び受信装置2は、SC-FDE方式を用いたMIMO伝送を行う放送または通信等の無線伝送システムに有用である。
The transmitting
1 送信装置(シングルキャリアMIMO送信装置)
2 受信装置(シングルキャリアMIMO受信装置)
10 送信前処理部
11 系統間振分け部
12 内インタリーブ部
13 マッピング部
14 MIMOブロック番号挿入部
15 パイロット信号挿入部
16,63 帯域制限フィルタ部
17 デジタル直交変調部
18 DA変換部
19 送信高周波部
20 送信アンテナ
30 受信アンテナ
40 受信処理部
41 MIMOブロック番号検出部
42 MIMOブロック番号比較部
43 雑音電力検出部
44 MIMOチャネル推定部
45 フーリエ変換部
46 周波数領域MIMOチャネル等化部
47 逆フーリエ変換部
48 シンボル判定/尤度計算部
49 等化後MIMOブロック番号復号部
50 等化後MIMOブロック番号判定部
51 内デインタリーブ部
52 復号部
60 受信高周波部
61 AD変換部
62 デジタル直交復調部
64 ブロック同期部
a MIMOブロック番号シンボル数
b データシンボル数
c パイロット信号シンボル数
d 送信数
SS MIMO検出範囲シンボル数
α 検出対象ブロック
1 transmitter (single-carrier MIMO transmitter)
2 Receiving device (single-carrier MIMO receiving device)
10
Claims (4)
送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、前記複数の送信系統に振分けを行う系統間振分け部と、
前記系統間振分け部により振分けられた前記送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、所定の変調方式によりマッピングを行い、マッピング後のビット系列を出力する送信系統毎のマッピング部と、
前記マッピング部により出力された前記マッピング後のビット系列に対して、MIMOブロック番号を所定位置に挿入し、前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列を出力する送信系統毎のMIMOブロック番号挿入部と、
前記MIMOブロック番号挿入部により出力された前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列に対して、2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記2つの連続するパイロット信号、前記MIMOブロック番号及び前記送信対象のデータからなる前記ブロックを単位として、送信系統の数と同数の前記ブロックからなる検出対象ブロックのシンボル系列を生成する送信系統毎のパイロット信号挿入部と、を備え、
前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記送信対象のデータのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、
前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲として、
前記パイロット信号挿入部は、
前記複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)の要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、
前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記2つの連続するUW以外の前記パイロット信号がヌルデータであり(B)、
前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、
前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)とするそれぞれの条件を満たすように、前記2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記検出対象ブロックのシンボル系列を生成する、ことを特徴とするシングルキャリアMIMO送信装置。 A block of the MIMO SC-FDE scheme is generated for each of a plurality of transmission systems having a plurality of transmission antennas and corresponding to the plurality of transmission antennas, and a modulated wave of the block for each transmission system is transmitted through the transmission antenna. In a single-carrier MIMO transmission device that transmits by
an inter-system distribution unit that distributes an encoded bit sequence of data to be transmitted to the plurality of transmission systems;
a mapping unit for each transmission system that performs mapping using a predetermined modulation method on the encoded bit sequence of the data to be transmitted distributed by the inter-system allocation unit and outputs a bit sequence after mapping;
a MIMO block number inserting unit for each transmission system that inserts a MIMO block number at a predetermined position in the mapped bit sequence output by the mapping unit and outputs a symbol sequence in which the MIMO block number is inserted; ,
Two consecutive pilot signals are inserted at a predetermined position into the symbol sequence in which the MIMO block number is inserted, which is output by the MIMO block number inserting unit, and the two consecutive pilot signals, the MIMO block number and a pilot signal insertion unit for each transmission system that generates a symbol sequence of a detection target block composed of the same number of blocks as the number of transmission systems, in units of the block composed of the data to be transmitted;
Let the number of symbols of the MIMO block number be the number of MIMO block number symbols, let the number of symbols of the data to be transmitted be the number of data symbols, let the number of symbols of the pilot signal be the number of pilot signal symbols, c, and the plurality of transmitting antennas. is the number of MIMO transmissions d, and the number of symbols in the MIMO detection range where equalization is performed in the frequency domain is the number of symbols in the MIMO detection range SS,
The MIMO detection range is a range from the MIMO block number included in the first block in the detection target block to the first pilot signal included in the first block in the detection target block next to the detection target block. ,
The pilot signal insertion unit is
When a matrix is constructed with the two consecutive pilot signals contained in the detection target block in the plurality of transmission systems as one element, two consecutive UWs (unique words) consisting of known fixed pattern signals the elements are arranged on the diagonal of said matrix (A),
Of all the pilot signals constituting the matrix, the pilot signals other than the two consecutive UWs arranged on the diagonal line are null data (B);
The pilot signal symbol number c is a power of 2 (C),
The MIMO detection range symbol number SS is a power of 2, and is represented by the formula: SS = (a + b) × d + c × (2 × d−1) (D), and the first in the detection target block The two consecutive pilot signals are inserted at predetermined positions so as to satisfy each condition that the two consecutive pilot signals contained in the block are the same (E), and the symbol sequence of the block to be detected is A single-carrier MIMO transmission apparatus characterized by:
送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、前記複数の送信系統に振分けを行う系統間振分け部と、
前記系統間振分け部により振分けられた前記送信対象のデータの符号化ビット系列に対して、所定の変調方式によりマッピングを行い、マッピング後のビット系列を出力する送信系統毎のマッピング部と、
前記マッピング部により出力された前記マッピング後のビット系列に対して、MIMOブロック番号を所定位置に挿入し、前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列を出力する送信系統毎のMIMOブロック番号挿入部と、
前記MIMOブロック番号挿入部により出力された前記MIMOブロック番号が挿入されたシンボル系列に対して、2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記2つの連続するパイロット信号、前記MIMOブロック番号及び前記送信対象のデータからなる前記ブロックを単位として、送信系統の数と同数の前記ブロックからなる検出対象ブロックのシンボル系列を生成する送信系統毎のパイロット信号挿入部と、を備え、
前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記送信対象のデータのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、
前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲として、
前記パイロット信号挿入部は、
前記複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、ヌルデータの要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、
前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記ヌルデータ以外の前記パイロット信号が、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)であり(B)、
前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、
前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)とするそれぞれの条件を満たすように、前記2つの連続するパイロット信号を所定位置に挿入し、前記検出対象ブロックのシンボル系列を生成する、ことを特徴とするシングルキャリアMIMO送信装置。 A block of the MIMO SC-FDE scheme is generated for each of a plurality of transmission systems having a plurality of transmission antennas and corresponding to the plurality of transmission antennas, and a modulated wave of the block for each transmission system is transmitted through the transmission antenna. In a single-carrier MIMO transmission device that transmits by
an inter-system distribution unit that distributes an encoded bit sequence of data to be transmitted to the plurality of transmission systems;
a mapping unit for each transmission system that performs mapping using a predetermined modulation method on the encoded bit sequence of the data to be transmitted distributed by the inter-system allocation unit and outputs a bit sequence after mapping;
a MIMO block number inserting unit for each transmission system that inserts a MIMO block number at a predetermined position in the mapped bit sequence output by the mapping unit and outputs a symbol sequence in which the MIMO block number is inserted; ,
Two consecutive pilot signals are inserted at a predetermined position into the symbol sequence in which the MIMO block number is inserted, which is output by the MIMO block number inserting unit, and the two consecutive pilot signals, the MIMO block number and a pilot signal insertion unit for each transmission system that generates a symbol sequence of a detection target block composed of the same number of blocks as the number of transmission systems, in units of the block composed of the data to be transmitted;
Let the number of symbols of the MIMO block number be the number of MIMO block number symbols, let the number of symbols of the data to be transmitted be the number of data symbols, let the number of symbols of the pilot signal be the number of pilot signal symbols, c, and the plurality of transmitting antennas. is the number of MIMO transmissions d, and the number of symbols in the MIMO detection range where equalization is performed in the frequency domain is the number of symbols in the MIMO detection range SS,
The MIMO detection range is a range from the MIMO block number included in the first block in the detection target block to the first pilot signal included in the first block in the detection target block next to the detection target block. ,
The pilot signal insertion unit is
When a matrix is configured with the two consecutive pilot signals included in the detection target block in the plurality of transmission systems as one element, null data elements are arranged on a diagonal line of the matrix (A),
Of all the pilot signals constituting the matrix, the pilot signals other than the null data arranged on the diagonal are two consecutive UWs (unique words) consisting of known fixed pattern signals (B ),
The pilot signal symbol number c is a power of 2 (C),
The MIMO detection range symbol number SS is a power of 2, and is represented by the formula: SS = (a + b) × d + c × (2 × d−1) (D), and the first in the detection target block The two consecutive pilot signals are inserted at predetermined positions so as to satisfy each condition that the two consecutive pilot signals contained in the block are the same (E), and the symbol sequence of the block to be detected is A single-carrier MIMO transmission apparatus characterized by:
前記ブロックは、2つの連続するパイロット信号、MIMOブロック番号及びデータから構成されており、
前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記データのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、
前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックから検出対象ブロックが構成されるものとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲とし、
前記シングルキャリアMIMO送信装置の複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)の要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、
前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記2つの連続するUW以外の前記パイロット信号がヌルデータであり(B)、
前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、
前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)として、
前記パイロット信号を高速フーリエ変換し、前記MIMOチャネルを推定し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSと一致するように、前記MIMOチャネルのアップサンプリングを行い、アップサンプリング後のMIMOチャネルを出力する受信系統毎のMIMOチャネル推定部と、
予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記MIMO検出範囲を高速フーリエ変換し、周波数領域の信号を出力する受信系統毎のフーリエ変換部と、
前記受信系統毎のMIMOチャネル推定部により出力された前記アップサンプリング後のMIMOチャネル、及び前記受信系統毎のフーリエ変換部により出力された前記周波数領域の信号をそれぞれ入力し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記アップサンプリング後のMIMOチャネル及び前記周波数領域の信号を用いて、周波数領域にてMIMOチャネル等化を行う周波数領域MIMOチャネル等化部と、を備え、
前記MIMOチャネル推定部は、
当該受信系統にて受信した信号から、前記検出対象ブロックを構成する前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックに含まれる前記受信パイロット信号を抽出し、当該受信パイロット信号を高速フーリエ変換し、当該受信パイロット信号の高速フーリエ変換結果を、時間領域の前記UWの高速フーリエ変換結果で除算することで、前記複数の送信アンテナのそれぞれと当該受信系統の前記受信アンテナとの間のチャネル応答を推定する、ことを特徴とするシングルキャリアMIMO受信装置。 A modulated wave transmitted from a plurality of transmission antennas provided in a single-carrier MIMO transmission device is received by a single or a plurality of corresponding reception systems via the single or a plurality of reception antennas. Then, a single-carrier MIMO receiver that estimates a MIMO channel based on a received pilot signal included in a received signal in which MIMO SC-FDE blocks are multiplexed and performs equalization in the frequency domain,
the block consists of two consecutive pilot signals, a MIMO block number and data;
Let the number of symbols of the MIMO block number be a number of MIMO block number symbols, let the number of symbols of the data be the number of data symbols b, let the number of symbols of the pilot signal be the number of pilot signal symbols c, and let the number of the plurality of transmitting antennas be Let d be the number of MIMO transmissions, let SS be the number of symbols in the MIMO detection range in which equalization is performed in the frequency domain, and
A detection target block is composed of the same number of blocks as the number d of MIMO transmissions, and the MIMO detection range is calculated from the MIMO block number included in the first block in the detection target block. The range up to the first pilot signal included in the first block in the next detection target block,
When a matrix is configured with the two consecutive pilot signals included in the detection target block in a plurality of transmission systems of the single-carrier MIMO transmission device as one element, two consecutive signals of known fixed patterns UW (unique word) elements are arranged on the diagonal of the matrix (A),
Of all the pilot signals constituting the matrix, the pilot signals other than the two consecutive UWs arranged on the diagonal line are null data (B);
The pilot signal symbol number c is a power of 2 (C),
The MIMO detection range symbol number SS is a power of 2, and is represented by the formula: SS = (a + b) × d + c × (2 × d−1) (D), and the first Assuming that the two consecutive pilot signals contained in a block are the same (E),
Fast Fourier transform the pilot signal, estimate the MIMO channel, perform upsampling of the MIMO channel so as to match the preset MIMO detection range symbol number SS, and output the MIMO channel after upsampling. a MIMO channel estimator for each receiving system,
a Fourier transform unit for each receiving system that fast Fourier transforms the MIMO detection range corresponding to the preset MIMO detection range symbol number SS and outputs a frequency domain signal;
The up-sampled MIMO channel output by the MIMO channel estimator for each reception system and the frequency domain signal output by the Fourier transform unit for each reception system are input, respectively, and the preset MIMO a frequency domain MIMO channel equalization unit that performs MIMO channel equalization in the frequency domain using the upsampled MIMO channel corresponding to the number of detection range symbols SS and the frequency domain signal,
The MIMO channel estimator,
extracting the received pilot signals included in the same number of blocks as the number d of MIMO transmissions constituting the detection target block from the signal received by the receiving system, fast Fourier transforming the received pilot signals, and performing the reception estimating a channel response between each of the plurality of transmit antennas and the receive antenna of the receive system by dividing a pilot signal fast Fourier transform result by the UW fast Fourier transform result in the time domain; A single-carrier MIMO receiver characterized by:
前記ブロックは、2つの連続するパイロット信号、MIMOブロック番号及びデータから構成されており、
前記MIMOブロック番号のシンボル数をMIMOブロック番号シンボル数aとし、前記データのシンボル数をデータシンボル数bとし、前記パイロット信号のシンボル数をパイロット信号シンボル数cとし、前記複数の送信アンテナの数をMIMO送信数dとし、周波数領域にて等化が行われるMIMO検出範囲のシンボル数をMIMO検出範囲シンボル数SSとし、
前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックから検出対象ブロックが構成されるものとし、前記MIMO検出範囲を、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記MIMOブロック番号から、当該検出対象ブロックの次の検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる先頭のパイロット信号までの範囲とし、
前記シングルキャリアMIMO送信装置の複数の送信系統における前記検出対象ブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号を1つの要素として行列を構成した場合に、ヌルデータの要素が前記行列の対角線上に配置されており(A)、
前記行列を構成する全ての前記パイロット信号のうち、前記対角線上に配置された前記ヌルデータ以外の前記パイロット信号が、既知の固定パターンの信号からなる2つの連続するUW(ユニークワード)であり(B)、
前記パイロット信号シンボル数cが2の累乗であり(C)、
前記MIMO検出範囲シンボル数SSが2の累乗であって、数式:SS=(a+b)×d+c×(2×d-1)にて表され(D)、及び、前記検出対象ブロックにおける1番目のブロックに含まれる前記2つの連続するパイロット信号が同じである(E)として、
前記パイロット信号を高速フーリエ変換し、前記MIMOチャネルを推定し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSと一致するように、前記MIMOチャネルのアップサンプリングを行い、アップサンプリング後のMIMOチャネルを出力する受信系統毎のMIMOチャネル推定部と、
予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記MIMO検出範囲を高速フーリエ変換し、周波数領域の信号を出力する受信系統毎のフーリエ変換部と、
前記受信系統毎のMIMOチャネル推定部により出力された前記アップサンプリング後のMIMOチャネル、及び前記受信系統毎のフーリエ変換部により出力された前記周波数領域の信号をそれぞれ入力し、予め設定された前記MIMO検出範囲シンボル数SSに対応する前記アップサンプリング後のMIMOチャネル及び前記周波数領域の信号を用いて、周波数領域にてMIMOチャネル等化を行う周波数領域MIMOチャネル等化部と、を備え、
前記MIMOチャネル推定部は、
当該受信系統にて受信した信号から、前記検出対象ブロックを構成する前記MIMO送信数dと同数の前記ブロックに含まれる前記受信パイロット信号を抽出し、前記MIMO送信数dと同数の前記受信パイロット信号をそれぞれ高速フーリエ変換し、これらの前記受信パイロット信号の高速フーリエ変換結果及び時間領域の前記UWの高速フーリエ変換結果に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれと当該受信系統の前記受信アンテナとの間のチャネル応答を推定する、ことを特徴とするシングルキャリアMIMO受信装置。 A modulated wave transmitted from a plurality of transmission antennas provided in a single-carrier MIMO transmission device is received by a single or a plurality of corresponding reception systems via the single or a plurality of reception antennas. Then, a single-carrier MIMO receiver that estimates a MIMO channel based on a received pilot signal included in a received signal in which MIMO SC-FDE blocks are multiplexed and performs equalization in the frequency domain,
the block consists of two consecutive pilot signals, a MIMO block number and data;
Let the number of symbols of the MIMO block number be a number of MIMO block number symbols, let the number of symbols of the data be the number of data symbols b, let the number of symbols of the pilot signal be the number of pilot signal symbols c, and let the number of the plurality of transmitting antennas be Let d be the number of MIMO transmissions, let SS be the number of symbols in the MIMO detection range in which equalization is performed in the frequency domain, and
A detection target block is composed of the same number of blocks as the number d of MIMO transmissions, and the MIMO detection range is calculated from the MIMO block number included in the first block in the detection target block. The range up to the first pilot signal included in the first block in the next detection target block,
When a matrix is configured with the two consecutive pilot signals included in the detection target block in a plurality of transmission systems of the single-carrier MIMO transmission apparatus as one element, null data elements are arranged on the diagonal of the matrix. Teori (A),
Of all the pilot signals constituting the matrix, the pilot signals other than the null data arranged on the diagonal are two consecutive UWs (unique words) consisting of known fixed pattern signals (B ),
The pilot signal symbol number c is a power of 2 (C),
The MIMO detection range symbol number SS is a power of 2, and is represented by the formula: SS = (a + b) × d + c × (2 × d−1) (D), and the first in the detection target block Assuming that the two consecutive pilot signals contained in a block are the same (E),
Fast Fourier transform the pilot signal, estimate the MIMO channel, perform upsampling of the MIMO channel so as to match the preset MIMO detection range symbol number SS, and output the MIMO channel after upsampling. a MIMO channel estimator for each receiving system,
a Fourier transform unit for each receiving system that fast Fourier transforms the MIMO detection range corresponding to the preset MIMO detection range symbol number SS and outputs a frequency domain signal;
The up-sampled MIMO channel output by the MIMO channel estimation unit for each reception system and the frequency domain signal output by the Fourier transform unit for each reception system are input, respectively, and the preset MIMO a frequency domain MIMO channel equalization unit that performs MIMO channel equalization in the frequency domain using the upsampled MIMO channel corresponding to the number of detection range symbols SS and the frequency domain signal,
The MIMO channel estimator,
extracting the received pilot signals included in the same number of blocks as the number d of MIMO transmissions constituting the block to be detected from the signals received by the receiving system, and extracting the same number of the received pilot signals as the number d of MIMO transmissions constituting the detection target block; are respectively fast Fourier transformed, and based on the fast Fourier transform results of the received pilot signals and the time domain fast Fourier transform results of the UW, each of the plurality of transmitting antennas and the receiving antenna of the receiving system A single-carrier MIMO receiver characterized by estimating a channel response between.
Priority Applications (1)
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JP2021182703A JP2023070493A (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Single-carrier MIMO transmitter and single-carrier MIMO receiver |
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