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JP4560963B2 - QAM decoder - Google Patents

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JP4560963B2
JP4560963B2 JP2001011470A JP2001011470A JP4560963B2 JP 4560963 B2 JP4560963 B2 JP 4560963B2 JP 2001011470 A JP2001011470 A JP 2001011470A JP 2001011470 A JP2001011470 A JP 2001011470A JP 4560963 B2 JP4560963 B2 JP 4560963B2
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Japan
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data
unit
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明広 下村
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はQAM復号装置に係り、より詳細には、多値QAMの変調方式を用いた直交周波数分割多重方式(OFDM)の無線通信信号の復号において、フェーディング又はノイズ等により変動したデータ信号の判定誤りの防止に関する。
【0002】
【従来の技術】
多値QAMの変調方式を用いた直交周波数分割多重方式(OFDM)の無線通信信号の復号において、受信信号に含まれているパイロット信号のレベルからデータ信号の振幅変動や位相変動を推定する方法として、パイロットキャリア数本の平均を用いる方法、又はパイロットキャリア間を直線補間する方法が一般的に知られている。しかし、前者の平均を用いる方法は熱雑音等による振幅変動には有効であるが、フェーディング等による位相変動に対応できず、後者の直線補間する方法はパイロットキャリアが劣化した場合誤った推定をする可能性がある。また、上記推定をもとにしたデータ信号の振幅補正については、従来、中間周波回路に設けたAGC(自動利得制御)アンプを制御していたが、この方法の場合、高速の信号に対しては処理が遅れるという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記に鑑み、パイロット信号の振幅をもとに平均法及び直線補間法の双方を併用して振幅変動と位相変動とを推定し、同推定結果をもとにデータ信号及びデータ判定用の閾値を修正することにより復号データの誤り発生を防止するようにしたQAM復号装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation )の変調方式を用いた直交周波数分割多重方式(OFDM=Orthogonal Frequency Division Multiplex )の無線通信信号の復号において、受信無線周波信号を周波数変換したベースバンドIチャンネル及び同Qチャンネルそれぞれの時間領域信号を周波数領域信号へ変換し、前記各チャンネルごとのパイロット信号及びデータ信号とを出力するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理部よりのパイロット信号をもとに前記OFDMを形成するIチャンネル及びQチャンネルそれぞれのデータ信号の振幅及び位相の変動を前記パイロット信号の複数本についての平均レベルと、前記パイロット信号の複数本についての直線補間とをもとに推定する推定手段と、前記推定手段による推定結果をもとに予め設定してなるデータ判定用の基準閾値を修正する閾値修正手段と、前記フーリエ変換処理部よりのパイロット信号及び前記閾値修正手段による修正閾値とをもとに前記フーリエ変換処理部よりのデータ信号についてデータ修正するデータ修正部と、前記データ修正部よりのデータ信号について前記閾値修正手段よりの閾値を用いてデータ判定し復号データを出力する判定部とを備えてなるQAM復号装置を提供するものである。
【0005】
また、Iチャンネル用又はQチャンネル用の前記データ修正部を、複数本からなるパイロット信号を2本の組とし、同組ごとにデータ信号の位相誤差を推定する第1の位相誤差推定部と、前記位相誤差推定部91で推定した推定値を平均する第1の位相誤差平均部と、前記第1の位相誤差平均部よりの平均値を基にデータ信号を構成するサブキャリア全体に対して位相を回転させる補正を行うデータ補正部と、前記データ補正部よりのデータ信号につき前記閾値修正手段よりの修正閾値を用いて仮のデータ判定を行うデータ仮判定部と、前記データ補正部で補正されたデータ信号とデータ仮判定部で仮判定されたデータよりデータ位相誤差を推定する第2の位相誤差推定部と、前記第2の位相誤差推定部における推定値の全てについて平均する第2の位相誤差平均部と、前記第2の位相誤差平均部よりの平均値をもとにデータ信号を構成するサブキャリア全体に対して位相を回転するデータ再補正部とで構成する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。図1は本発明によるQAM復号装置の一実施例を示す要部ブロック図である。なお、変調信号は例として16QAMを用いた直交周波数分割多重方式(OFDM)とする。図1において、1は同期部であり、入力される16QAMのIチャンネル(ch)信号及びQチャンネル(ch)信号をフーリエ変換する際のシンボル(後述)の切り出しのタイミングを定める。なお、入力Ich信号及びQch信号は、受信した無線周波信号を周波数変換したベースバンド信号であって、且つ図示しないA/D変換部によりアナログ信号をディジタル化した信号である。これら各信号はデータ信号の他に所定本数(本実施例では4本とする)のパイロット信号が含まれる。2はフーリエ変換処理部であり、同期部1でタイミング設定されたシンボルである時間領域のIch信号及びQch信号それぞれを周波数領域の信号に変換する。
【0007】
3はIch信号用の推定部であり、フーリエ変換処理部2の出力信号中からIch側のパイロット信号を取り出し、そのパイロット信号の振幅からIchデータ信号の振幅変動を推定する。4はQch信号用の推定部であり、フーリエ変換処理部2の出力信号中からQch側のパイロット信号を取り出し、そのパイロット信号の振幅からQchデータ信号の振幅変動を推定する。なお、上記Ich信号用の推定部3とQch信号用の推定部4とを推定手段とした。5はIch信号用の閾値修正部であり、QAMにおけるデータ判定に用いるIch側の予め設定されている閾値を前記Ich信号用の推定部3による前記推定をもとに修正する。6はQch信号用の閾値修正部であり、QAMにおけるデータ判定に用いるQch側の予め設定されている閾値を前記Qch信号用の推定部4による前記推定をもとに修正する。なお、ch信号用の閾値修正部5とQch信号用の閾値修正部6とを閾値修正手段とした。
【0008】
7はIch信号用の遅延部であり、フーリエ変換処理部2の出力信号中から取り出したIch側のデータ信号を所定時間遅延し、下記判定部10におけるデータ判定の際のデータと閾値との時間的タイミングの整合をとる。8はQch信号用の遅延部であり、フーリエ変換処理部2の出力信号中から取り出したQch側のデータ信号を所定時間遅延し、下記判定部10におけるデータ判定の際のデータと閾値との時間的タイミングの整合をとる。9はデータ修正部であり、遅延部7及び同8よりのIch及びQchの各データ信号を、前記閾値修正部5及び同6の閾値修正データと、フーリエ変換処理部2よりのパイロット信号とをもとにデータ修正する。10は判定部であり、データ修正部9よりの修正されたデータ信号につき、閾値修正部5及び同6よりの修正閾値をもとにデータ判定する。同判定出力が16QAMにおける各信号点のデータ(復号データ)となる。
【0009】
次に、図2をもとに本発明を更に詳しく説明する。図2において、(A)は16QAMとしたときの各信号点(黒丸印)(1信号点=4ビット)の配置関係図である。また、図中の21〜24はデータ判定に使用する閾値であり、16QAMの場合にはI軸及びQ軸それぞれに+、−の2本の閾値が必要となる。図1の各閾値修正部5、6の+、−はこの閾値の極性を表す。なお、これら各閾値は予め設定されている(基本閾値)。また、同図(B)はIch側で描いた周波数(横軸)に対するデータ信号及びパイロット信号それぞれの振幅(縦軸)との関係を示したものである。この周波数領域の信号が前述のようにフーリエ変換処理部2より出力される。図中の25はデータ信号、P1〜P4はパイロット信号、26は閾値[(A)図の符号23に相当]である。
【0010】
また、図(B)は原点(=0:直流)に対し例として±20MHzの帯域とし、この帯域内を±32分割(即ち64周波数分割)したものであり、同64分割した各周波数(サブキャリア)のうち、60のサブキャリア個々に1信号点(4ビット)のデータ、4のサブキャリアにP1〜P4のパイロット信号を順次割り当てていく。この割り当ての順序は図の最左端(−20MHz)から最右端(+20MHz)の順であり、最右端まで割り当てた後は再び最左端へ戻り、以降、これを繰り返す。上記64周波数分割した1群が1シンボルとなる。なお、上記P1〜P4のパイロット信号の位置を前記±32分割との関係で表せば、P2とP3を±7の位置、P1とP4を±21の位置としたものである。従って、パイロット信号間のデータ用サブキャリア数は13となる。また、「−20MHz」は「+20MHz」と複素共役の関係にある周波数を意味する。
【0011】
また、図(B)に示したデータ信号は本発明の理解を容易にするため、(A)図の信号点Soのデータ(例えば1111の4ビットデータ)のみを連続して送信した場合を示す。また、図(B)ではパイロット信号をP1〜P4の4本とし、このうちP4については負極性としたが、この本数又は極性等については通信方式により原則任意である。ここで、上記図(B)の状態で受信及びデータ判定ができれば判定データにエラーは発生しない。しかし、実際には電波伝搬路中ではフェーディング等による位相変動(位相雑音)の影響を受け、受信機側ではその処理回路中で熱雑音等の影響を受ける。この場合には各信号点のI、Qの直交軸上での振幅及び位相が変動し、データ判定にエラーが発生する。
【0012】
図(C)は図(B)の状態のものが上述の影響のうちフェーディング等の位相雑音によりレベル変動した状態の一例を示したものであり、データ信号27及び4本のパイロット信号(P1〜P4)のレベルが図(B)のそれらに比し変動していることを示す。なお、実際には上記フェーディング等の位相雑音による変動に更に前記熱雑音による振幅変動が加わるが、この両者の関係を図示したものが図(D)であり、28は上記フェーディング等の位相雑音によりレベル変動したデータ信号を示し、29は更に熱雑音によりレベル変動したデータ信号を示す。このデータ変動とともに4本のパイロット信号のレベルも変動する。以上から、4本のパイロット信号のレベル変動を把握することによりデータ信号の変動を推定することができる。この推定を行うものがIch信号用の推定部3及びQch信号用の推定部4であり、両者の推定を総合したものがI、Qの直交軸上での各信号点の振幅変動及び位相変動となる。
【0013】
上記推定に際し、推定部3及び推定部4それぞれにおいては下記(1)式及び(2)式を計算する。なお、式は一般式として記す。
g1=(P1+P2+・・・+(Pi-1)+Pi+・・・+Pn)/n ・・(1)
g2(k)=[{Pi−(Pi-1)}k/・N]+(Pi-1) ・・(2)
上式において、g1はn本のパイロット信号(P1〜Pn)のレベル平均を表し、g2(k)はkを関数にした直線式であり、パイロット信号間の直線補間を表す。また、kはサブキャリアの位置を表す数値、Nはパイロット信号間のサブキャリア数にパイロット信号の本数「1」を加えた数である。これらN及びkについて、例えば図(B)の場合であれば、パイロット信号の本数n=4(本)であり、各パイロット信号間には前述のように13のサブキャリアが存在し、従って、N=13+1=14である。また、(2)式の{}内については、相隣接するパイロット信号間のレベル差(P1とP4との間は除く)であり、kはこれらパイロット信号間の13本のサブキャリア個々に対し順に与える1、2、3・・13の数値である。この場合、(Pi-1)側の最初のサブキャリアを「1」とする。
【0014】
このようにg2(k)が意味するところは、相隣接するパイロット信号間にレベル変化が生じている場合、この間のサブキャリア個々のレベルが直線的に変化しているものと推定することである。上記(1)式及び(2)式の結果をもとに下記(3)式により修正閾値g(k)を求め、予め設定してある閾値をこの閾値に修正する。
g(k)=norm×{(N/2)×g1+N×g2(k)}/{N+(N/2)} ・・(3)
上式において、normは予め設定してある閾値(基本閾値)であり、N、kについては前記(1)(2)式と同様である。このように、修正閾値g(k)は、従来におけるパイロット信号のレベル平均及び直線補間の双方の要素をそれぞれ重み付けして加味したものである。
【0015】
上記修正をIch信号用の閾値修正部5及びQch信号用の閾値修正部6で行い、同修正値を判定部10に対し設定する。この閾値修正の様子を図2(C)の符号30に示す。即ち、本来の閾値26を新たな閾値30へ修正する。これにより、本来の閾値26ではデータ判定においてエラーとなる部分(31)が修正閾値30の設定によりエラーとはならないこととなる。なお、図2(C)では熱雑音による影響(前記D図)を無視しているが、この熱雑音により一部データ信号において修正閾値30を超え、データ判定においてエラーとなる場合が生じ得る。このため、データ信号についても上記閾値修正と同様に修正する必要がある。このデータ信号の修正をデータ修正部9で行う。
【0016】
以下、上記データ修正部9につき図3をもとに説明する。なお、図ではIch側と同構成のQch側についてはブロック図を省略した。同図において、9aはIch側のデータ修正部、9bはQch側のデータ修正部であり、Ich側のデータ修正部9aには遅延部7よりデータ信号、フーリエ変換処理部2よりパイロット信号、Ich信号用の閾値修正部5より修正閾値のデータがそれぞれ入力され、Qch側のデータ修正部9bには遅延部8よりデータ信号、フーリエ変換処理部2よりパイロット信号、Qch信号用の閾値修正部6より修正閾値のデータがそれぞれ入力される。Ich側のデータ修正部9aにおいて、第1の位相誤差推定部91はパイロット信号を2本の組(P1とP2、P2とP3、P3とP4、P1とP4、P1とP3、P2とP4)とし、それぞれの組におけるレベル差からサンプリングタイミング誤差及び初期位相誤差とによるデータ信号の位相誤差を推定する。この推定を上記括弧内の全ての組について行う。ここに、サンプリングタイミングは同期部1に入力するディジタルのIch信号を得る際のA/D変換部(図示せず)におけるサンプリングタイミングの誤差であり、初期位相誤差は無線周波信号を周波数変換する際に生じる位相誤差である。
【0017】
第1の位相誤差平均部92は、上記位相誤差推定部91で推定した全ての推定値を平均する。この平均値を第1の補正値とする。データ補正部93は、上記第1の位相誤差平均部92よりの第1の補正値を基にサブキャリア(データ信号)全体に対して位相を回転させる補正を行う。データ仮判定部94は、判定部10と同様にデータ判定を仮に行うものであり、上記データ補正部93よりのデータ信号につき、閾値修正部5よりの修正閾値を使用してデータ仮判定する。第2の位相誤差推定部95は、前記データ補正部93で補正されたデータ信号とデータ仮判定部94で仮判定されたデータよりデータ位相誤差を推定する。この場合、データ補正部93のデータについてはタイミング合わせのため遅延部96を通す。また、上記推定は、中心周波数に対して対象の関係にあるサブキャリア2本(−1と+1、−2と+2、−3と+3・・・)ずつとし、全てのサブキャリアについて行う。
【0018】
第2の位相誤差平均部97は、第2の位相誤差推定部95における推定値の全てについて平均する。この平均値を第2の補正値とする。但し、この平均においては閾値修正部5よりの修正閾値と基準閾値の位相差に比べ、第2の位相誤差推定部95で推定された位相誤差が予め定めた値以上の非常に大きいものについては除外して平均する。データ再補正部98は、第2の位相誤差平均部97における第2の補正値をもとに遅延部96及び同じくタイミング合わせ用の遅延部97を介しサブキャリア全体(データ信号)に対して位相を回転することでデータ修正する。以上がIch側のデータ修正であるが、同様のことをQch側のデータについても修正する(データ修正部9b)
なお、上記では16QAMとしたが、その他の多値QAMについても本発明は適用できる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多値QAMの変調方式を用いた直交周波数分割多重方式(OFDM)の無線通信信号の復号において、データ判定用の閾値及びデータ信号を、パイロット信号を使用した平均法及び直線補間法の双方の要素を併用して修正するので、フェーディング等の位相雑音又は回路素子等の熱雑音による影響を回避できることとなる。これによりデータ判定のエラー発生が防止され、QAM復調装置の性能を向上できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるQAM復調装置の一実施例を示す要部ブロック図である。
【図2】図1に関する説明図である。
【図3】図1におけるデータ修正部9の一実施例を示す要部ブロック図である。
【符号の説明】
1 同期部
2 フーリエ変換処理部
3、4 推定部
5、6 閾値修正部
7、8 遅延部
9 データ修正部
9a Ich側データ修正部
9b Qch側データ修正部
10 判定部
91、95 位相誤差推定部
92、97 位相誤差平均部
93 データ修正部
94 データ仮判定部
96、99 遅延部
98 データ再補正部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a QAM decoding apparatus, and more particularly, in decoding of a radio communication signal of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) using a multi-level QAM modulation scheme, a data signal that has fluctuated due to fading or noise or the like. It relates to prevention of judgment errors.
[0002]
[Prior art]
As a method of estimating amplitude fluctuation and phase fluctuation of a data signal from the level of a pilot signal included in a received signal in decoding of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) wireless communication signal using a multi-level QAM modulation scheme A method using an average of several pilot carriers or a method of linearly interpolating between pilot carriers is generally known. However, although the former average method is effective for amplitude fluctuations due to thermal noise, etc., it cannot cope with phase fluctuations due to fading, etc., and the latter linear interpolation method makes erroneous estimations when pilot carriers deteriorate. there's a possibility that. Further, for the amplitude correction of the data signal based on the above estimation, conventionally, an AGC (automatic gain control) amplifier provided in the intermediate frequency circuit was controlled. Had the disadvantage that processing was delayed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention estimates amplitude fluctuation and phase fluctuation using both the average method and the linear interpolation method based on the amplitude of the pilot signal, and for data signal and data determination based on the estimation result. It is an object of the present invention to provide a QAM decoding apparatus that prevents an error in decoded data by correcting the threshold value.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a baseband I obtained by frequency-converting a received radio frequency signal in decoding of a radio communication signal of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) using a modulation scheme of multilevel QAM (Quadrature Amplitude Modulation). A time domain signal for each channel and Q channel is converted into a frequency domain signal, and a pilot signal and a data signal are output for each channel, and a pilot signal from the Fourier transform processing unit is used as a basis. Next, the fluctuations of the amplitude and phase of the data signals of the I channel and Q channel forming the OFDM are estimated based on the average level of the pilot signals and the linear interpolation of the pilot signals. and estimation means for, in advance based on the estimation result by the estimating means A data signal from the Fourier transform processing unit based on the threshold value correcting means for correcting the reference threshold value for data determination and the pilot signal from the Fourier transform processing unit and the correction threshold value by the threshold value correcting means. Provided is a QAM decoding device comprising: a data correction unit for correcting data; and a determination unit that performs data determination on a data signal from the data correction unit using a threshold value from the threshold value correction unit and outputs decoded data. is there.
[0005]
Further, the data correction unit for the I channel or the Q channel is a set of two pilot signals, and a first phase error estimation unit that estimates a phase error of the data signal for each set, The first phase error average unit that averages the estimated values estimated by the phase error estimation unit 91, and the phase with respect to all the subcarriers constituting the data signal based on the average value from the first phase error average unit A data correction unit that performs correction to rotate the data, a data temporary determination unit that performs temporary data determination using the correction threshold value from the threshold value correction unit for the data signal from the data correction unit, and the data correction unit A second phase error estimator that estimates the data phase error from the data signal and the data provisionally determined by the data tentative determination unit, and all the estimated values in the second phase error estimator And second phase error averaging unit, composed of a data re-correcting unit that rotates the phase for the entire sub-carriers forming based on the data signals an average value of from the second phase error averaging unit.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples with reference to the drawings. FIG. 1 is a principal block diagram showing an embodiment of a QAM decoding apparatus according to the present invention. The modulation signal is, for example, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) using 16QAM. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a synchronization unit, which determines the timing of extracting symbols (described later) when Fourier transforming an input 16QAM I channel (ch) signal and Q channel (ch) signal. The input Ich signal and the Qch signal are baseband signals obtained by frequency-converting the received radio frequency signal, and are signals obtained by digitizing analog signals by an A / D converter (not shown). Each of these signals includes a predetermined number (four in this embodiment) of pilot signals in addition to the data signal. Reference numeral 2 denotes a Fourier transform processing unit, which converts each of the time domain Ich signal and the Qch signal, which are symbols set by the synchronization unit 1, into a frequency domain signal.
[0007]
An Ich signal estimation unit 3 extracts an Ich side pilot signal from the output signal of the Fourier transform processing unit 2, and estimates the amplitude fluctuation of the Ich data signal from the amplitude of the pilot signal. Reference numeral 4 denotes an estimation unit for the Qch signal, which extracts a Qch side pilot signal from the output signal of the Fourier transform processing unit 2 and estimates the amplitude fluctuation of the Qch data signal from the amplitude of the pilot signal. The estimation unit 3 for the Ich signal and the estimation unit 4 for the Qch signal are used as estimation means. Reference numeral 5 denotes an Ich signal threshold correction unit which corrects a preset threshold on the Ich side used for data determination in QAM based on the estimation by the estimation unit 3 for the Ich signal. A Qch signal threshold correction unit 6 corrects a preset threshold value on the Qch side used for data determination in QAM based on the estimation by the Qch signal estimation unit 4. The threshold value correcting unit 5 for the ch signal and the threshold value correcting unit 6 for the Qch signal are used as the threshold value correcting means.
[0008]
Reference numeral 7 denotes a delay unit for the Ich signal, which delays the Ich-side data signal extracted from the output signal of the Fourier transform processing unit 2 for a predetermined time, and the time between the data and the threshold value at the time of data determination in the determination unit 10 below Consistent timing. Reference numeral 8 denotes a delay unit for the Qch signal, which delays the data signal on the Qch side extracted from the output signal of the Fourier transform processing unit 2 for a predetermined time, and the time between the data and the threshold value at the time of data determination in the determination unit 10 below Consistent timing. Reference numeral 9 denotes a data correction unit. The Ich and Qch data signals from the delay units 7 and 8 are used as the threshold correction data from the threshold correction units 5 and 6 and the pilot signal from the Fourier transform processing unit 2. Data correction is based on the original. Reference numeral 10 denotes a determination unit that determines data for the corrected data signal from the data correction unit 9 based on the correction threshold values from the threshold correction units 5 and 6. The determination output becomes data (decoded data) of each signal point in 16QAM.
[0009]
Next, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 2, (A) is an arrangement relation diagram of each signal point (black circle mark) (1 signal point = 4 bits) when 16QAM is set. Reference numerals 21 to 24 in the figure are threshold values used for data determination. In the case of 16QAM, two threshold values of + and − are required for each of the I axis and the Q axis. In FIG. 1, each of the threshold correction units 5 and 6 has + and − represent the polarity of the threshold. Each of these threshold values is set in advance (basic threshold value). FIG. 4B shows the relationship between the amplitude (vertical axis) of the data signal and the pilot signal with respect to the frequency (horizontal axis) drawn on the Ich side. The frequency domain signal is output from the Fourier transform processing unit 2 as described above. In the figure, 25 is a data signal, P1 to P4 are pilot signals, and 26 is a threshold value [corresponding to reference numeral 23 in FIG.
[0010]
Further, FIG. (B) shows a band of ± 20 MHz as an example with respect to the origin (= 0: direct current), and this band is divided into ± 32 (that is, 64 frequency divisions). 1 signal point (4 bits) data for 60 subcarriers of the carrier), and pilot signals P1 to P4 are sequentially assigned to 4 subcarriers. The order of this assignment is from the leftmost end (−20 MHz) to the rightmost end (+20 MHz) in the figure, and after assigning to the rightmost end, it returns to the leftmost end again, and this is repeated thereafter. One group obtained by dividing the 64 frequencies becomes one symbol. If the positions of the pilot signals P1 to P4 are expressed by the relationship of the ± 32 division, P2 and P3 are positions of ± 7, and P1 and P4 are positions of ± 21. Therefore, the number of data subcarriers between pilot signals is 13. “−20 MHz” means a frequency having a complex conjugate relationship with “+20 MHz”.
[0011]
Further, the data signal shown in FIG. (B) shows a case where only the data of the signal point So (eg, 1111 4-bit data) in FIG. . In FIG. (B), four pilot signals P1 to P4 are used, and among these, P4 is negative. However, the number or polarity of the pilot signals is arbitrarily determined depending on the communication method. Here, if reception and data determination can be performed in the state of FIG. However, in practice, the radio wave propagation path is affected by phase fluctuation (phase noise) due to fading and the like, and the receiver side is affected by thermal noise and the like in its processing circuit. In this case, the amplitude and phase of each signal point on the orthogonal axes of I and Q vary, and an error occurs in data determination.
[0012]
FIG. 5C shows an example of the state of FIG. 5B in which the level has fluctuated due to phase noise such as fading among the above-mentioned influences. The data signal 27 and the four pilot signals (P1 -P4) shows that the level varies in comparison with those in FIG. Actually, the amplitude fluctuation due to the thermal noise is further added to the fluctuation due to the phase noise such as fading. FIG. (D) shows the relationship between the two, and 28 is the phase due to the fading or the like. A data signal whose level has been fluctuated due to noise is shown, and 29 is a data signal whose level has fluctuated further due to thermal noise. Along with this data variation, the levels of the four pilot signals also vary. From the above, it is possible to estimate the fluctuation of the data signal by grasping the level fluctuation of the four pilot signals. It is the estimation unit 3 for the Ich signal and the estimation unit 4 for the Qch signal that perform this estimation, and the summation of both estimations is the amplitude variation and phase variation of each signal point on the I and Q orthogonal axes. It becomes.
[0013]
In the above estimation, each of the estimation unit 3 and the estimation unit 4 calculates the following formulas (1) and (2). In addition, a formula is described as a general formula.
g1 = (P1 + P2 + ... + (Pi-1) + Pi + ... + Pn) / n (1)
g2 (k) = [{Pi- (Pi-1)} k / .N] + (Pi-1) (2)
In the above equation, g1 represents an average level of n pilot signals (P1 to Pn), and g2 (k) is a linear equation using k as a function, and represents linear interpolation between pilot signals. Further, k is a numerical value indicating the position of the subcarrier, and N is a number obtained by adding the number of pilot signals “1” to the number of subcarriers between pilot signals. For these N and k, for example, in the case of FIG. (B), the number of pilot signals n = 4 (lines), and there are 13 subcarriers between the pilot signals as described above. N = 13 + 1 = 14. In addition, in {} in the expression (2), it is a level difference between adjacent pilot signals (except between P1 and P4), and k is for each of 13 subcarriers between these pilot signals. It is a numerical value of 1, 2, 3,. In this case, the first subcarrier on the (Pi-1) side is set to “1”.
[0014]
In this way, g2 (k) means that when a level change occurs between adjacent pilot signals, it is estimated that the level of each subcarrier in the meantime changes linearly. . Based on the results of the above formulas (1) and (2), a correction threshold g (k) is obtained by the following formula (3), and a preset threshold is corrected to this threshold.
g (k) = norm * {(N / 2) * g1 + N * g2 (k)} / {N + (N / 2)} (3)
In the above equation, norm is a preset threshold value (basic threshold value), and N and k are the same as in the above equations (1) and (2). As described above, the correction threshold value g (k) is obtained by weighting and adding elements of both the level average and the linear interpolation of the conventional pilot signal.
[0015]
The correction is performed by the threshold correction unit 5 for Ich signal and the threshold correction unit 6 for Qch signal, and the correction value is set for the determination unit 10. The state of this threshold correction is indicated by reference numeral 30 in FIG. That is, the original threshold value 26 is corrected to the new threshold value 30. As a result, the portion (31) that causes an error in data determination at the original threshold 26 does not cause an error due to the setting of the correction threshold 30. In FIG. 2C, the influence of thermal noise (FIG. D) is ignored. However, due to this thermal noise, a correction threshold value 30 may be exceeded in some data signals, resulting in an error in data determination. For this reason, it is necessary to correct the data signal in the same manner as the threshold value correction. The data correction unit 9 corrects the data signal.
[0016]
Hereinafter, the data correction unit 9 will be described with reference to FIG. In the figure, the block diagram is omitted for the Qch side having the same configuration as the Ich side. In the figure, 9a is an Ich-side data correction unit, 9b is a Qch-side data correction unit, and the Ich-side data correction unit 9a has a data signal from the delay unit 7, a pilot signal from the Fourier transform processing unit 2, and an Ich The correction threshold value data is input from the signal threshold correction unit 5, the data correction unit 9 b on the Qch side receives the data signal from the delay unit 8, the pilot signal from the Fourier transform processing unit 2, and the threshold correction unit 6 for the Qch signal. Further, correction threshold data is input. In the data correction unit 9a on the Ich side, the first phase error estimation unit 91 uses two sets of pilot signals (P1 and P2, P2 and P3, P3 and P4, P1 and P4, P1 and P3, P2 and P4). The phase error of the data signal due to the sampling timing error and the initial phase error is estimated from the level difference in each set. This estimation is performed for all pairs in the parentheses. Here, the sampling timing is an error of the sampling timing in an A / D conversion unit (not shown) when obtaining the digital Ich signal input to the synchronization unit 1, and the initial phase error is a frequency conversion of the radio frequency signal. Is a phase error.
[0017]
The first phase error averaging unit 92 averages all estimated values estimated by the phase error estimating unit 91. This average value is taken as a first correction value. The data correction unit 93 performs correction for rotating the phase with respect to the entire subcarrier (data signal) based on the first correction value from the first phase error averaging unit 92. The temporary data determination unit 94 temporarily performs data determination in the same manner as the determination unit 10, and uses the correction threshold value from the threshold value correction unit 5 to temporarily determine data for the data signal from the data correction unit 93. The second phase error estimation unit 95 estimates the data phase error from the data signal corrected by the data correction unit 93 and the data provisionally determined by the data provisional determination unit 94. In this case, the data of the data correcting unit 93 through a delay unit 96 for timings for alignment. In addition, the above estimation is performed for all subcarriers with two subcarriers (−1 and +1, −2 and +2, −3 and +3...) Having a target relationship with respect to the center frequency.
[0018]
The second phase error averaging unit 97 averages all the estimated values in the second phase error estimating unit 95. This average value is taken as a second correction value. However, in this average, the phase error estimated by the second phase error estimation unit 95 is much larger than a predetermined value compared to the phase difference between the correction threshold from the threshold correction unit 5 and the reference threshold. Exclude and average. The data re-correction unit 98 uses the second correction value in the second phase error averaging unit 97 to phase the entire subcarrier (data signal) via the delay unit 96 and the delay unit 97 for timing adjustment. The data is corrected by rotating. The above is the data correction on the Ich side, but the same thing is also corrected for the data on the Qch side (data correction unit 9b).
In the above description, 16QAM is used. However, the present invention can be applied to other multilevel QAM.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a pilot signal is used as a threshold for data determination and a data signal in decoding of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) radio communication signal using a multi-level QAM modulation scheme. Since both the averaging method and the linear interpolation method are corrected in combination, the influence of phase noise such as fading or thermal noise such as circuit elements can be avoided. As a result, occurrence of errors in data determination is prevented, and the performance of the QAM demodulator can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part block diagram showing an embodiment of a QAM demodulator according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram related to FIG. 1;
3 is a principal block diagram showing an example of a data correction unit 9 in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronization part 2 Fourier-transform processing part 3, 4 Estimation part 5, 6 Threshold correction part 7, 8 Delay part 9 Data correction part
9a Ich side data correction part
9b Qch side data correction part
10 Judgment part
91, 95 Phase error estimator
92, 97 Phase error averaging section
93 Data correction section
94 Data provisional judgment section
96, 99 Delay part
98 Data re-correction part

Claims (2)

多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation )の変調方式を用いた直交周波数分割多重方式(OFDM=Orthogonal Frequency Division Multiplex )の無線通信信号の復号において、受信無線周波信号を周波数変換したベースバンドIチャンネル及び同Qチャンネルそれぞれの時間領域信号を周波数領域信号へ変換し、前記各チャンネルごとのパイロット信号及びデータ信号とを出力するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理部よりのパイロット信号をもとに前記OFDMを形成するIチャンネル及びQチャンネルそれぞれのデータ信号の振幅及び位相の変動を前記パイロット信号の複数本についての平均レベルと、前記パイロット信号の複数本についての直線補間とをもとに推定する推定手段と、前記推定手段による推定結果をもとに予め設定してなるデータ判定用の基準閾値を修正する閾値修正手段と、前記フーリエ変換処理部よりのパイロット信号及び前記閾値修正手段による修正閾値とをもとに前記フーリエ変換処理部よりのデータ信号についてデータ修正するデータ修正部と、前記データ修正部よりのデータ信号について前記閾値修正手段よりの閾値を用いてデータ判定し復号データを出力する判定部とを備えてなるQAM復号装置。In decoding of a radio communication signal of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) using a modulation scheme of multilevel QAM (Quadrature Amplitude Modulation), a baseband I channel obtained by frequency conversion of the received radio frequency signal and the Q A Fourier transform processing unit that converts a time domain signal of each channel into a frequency domain signal and outputs a pilot signal and a data signal for each channel; and the OFDM based on the pilot signal from the Fourier transform processing unit Estimating means for estimating fluctuations in the amplitude and phase of each of the data signals of the I channel and Q channel to be formed based on an average level for the plurality of pilot signals and linear interpolation for the plurality of pilot signals; , preset based on the estimation result by the estimating means Data for correcting the data for the data signal from the Fourier transform processing unit based on the threshold value correcting unit for correcting the reference threshold for data determination, the pilot signal from the Fourier transform processing unit, and the correction threshold value by the threshold correcting unit A QAM decoding apparatus comprising: a correction unit; and a determination unit that performs data determination on a data signal from the data correction unit using a threshold value from the threshold value correction unit and outputs decoded data. Iチャンネル用又はQチャンネル用の前記データ修正部を、複数本からなるパイロット信号を2本の組とし、同組ごとにデータ信号の位相誤差を推定する第1の位相誤差推定部と、前記位相誤差推定部で推定した推定値を平均する第1の位相誤差平均部と、前記第1の位相誤差平均部よりの平均値を基にデータ信号を構成するサブキャリア全体に対して位相を回転させる補正を行うデータ補正部と、前記データ補正部よりのデータ信号につき前記閾値修正手段よりの修正閾値を用いて仮のデータ判定を行うデータ仮判定部と、前記データ補正部で補正されたデータ信号とデータ仮判定部で仮判定されたデータよりデータ位相誤差を推定する第2の位相誤差推定部と、前記第2の位相誤差推定部における推定値の全てについて平均する第2の位相誤差平均部と、前記第2の位相誤差平均部よりの平均値をもとにデータ信号を構成するサブキャリア全体に対して位相を回転するデータ再補正部とで構成したことを特徴とする請求項1記載のQAM復号装置。The data correction unit for I channel or Q channel has a plurality of pilot signals as two sets, a first phase error estimation unit that estimates a phase error of the data signal for each set, and the phase A phase is rotated with respect to all subcarriers constituting the data signal based on a first phase error average unit that averages the estimated values estimated by the error estimation unit and an average value from the first phase error average unit. A data correction unit that performs correction, a data temporary determination unit that performs temporary data determination using a correction threshold value from the threshold value correction unit for the data signal from the data correction unit, and a data signal that has been corrected by the data correction unit A second phase error estimator that estimates a data phase error from the data provisionally determined by the data tentative determination unit, and a second level that averages all the estimated values in the second phase error estimator. An error averaging unit and a data re-correction unit that rotates a phase with respect to all subcarriers constituting a data signal based on an average value from the second phase error averaging unit. Item 4. The QAM decoding device according to Item 1.
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