JP4673237B2 - 無線受信装置 - Google Patents
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Description
図17では、1つのフレームは、1つのリファレンスシンボルと5つのデータシンボルから構成されており、リファレンスシンボルはデータシンボルに対して一定の間隔で時間多重されている。なお、1つのリファレンスシンボルに対しデータシンボルが5つである必要はなく、その他のフレーム構成でも同様である。リファレンスシンボルという言葉は、W−CDMAシステムでは、パイロットシンボルに対応するが、本明細書では、より一般的な議論をするために、リファレンスシンボルという言葉を用いる。
一般的な無線受信装置では、受信信号のレベル(電力あるいは電圧)に応じて利得を可変する自動利得制御(AGC: Automatic Gain Control)機能を具備しており、図18に示すように、アンテナ10,AGC増幅部11,AGC制御部12,A/D変換部(Analog-Digital Converter)13,伝送路推定部14,伝送路補償部15等により構成される。なお、AGC制御部12、伝送路推定部14、伝送路補償部15は、信号処理部16に含まれ、デジタル信号をDSPなどを用いてデジタル処理するものである。
AGC制御部12の入力レベル測定部17は、A/D変換部13からの、デジタル化された受信信号の入力レベルを測定し、入力レベル情報をAGC制御値算出部18に入力する。AGC制御値算出部18には、ターゲットレベルがパラメータ値として与えられており、ターゲットレベルに入力レベルが近づくように、AGC制御値がここで計算される。計算されたAGC制御値は、AGC増幅部11に送られ、AGC増幅部11のAGCゲインを制御するために使用される。
A/D変換部13からの、デジタル化された受信信号が、伝送路推定値算出部20に入力される。伝送路推定値算出部20では、リファレンスシンボルを用いて、伝送路推定値を算出する。算出された伝送路推定値は、補償係数生成部21に入力される。補償係数生成部21は、伝送路補償部15に与える、伝送路補償係数を算出する。伝送路補償係数の算出方法としては、上記したような方法がある。
本発明の実施形態の無線受信装置においては、AGCゲインの変更の有無によって伝送路推定値の算出方法を切り換える。AGCゲインを更新したタイミングと、更新前後のAGCゲイン値が分かるので、基準となるフレームを決めて、そのフレームに対する相対的なAGCゲイン差を計算し、それらの情報を基にして伝送路推定値を算出することで、高精度にデータ復調を行うことができる。
図1は、AGCゲインが一定の場合の伝送路補償方法を示している。この場合、従来のように、あるフレームのデータシンボルに伝送路補償を行なう場合、そのフレームのリファレンスシンボルと、1つ前のフレームのリファレンスシンボルの伝送路推定値を求め、これらを平均した値を用いる。
すなわち、図5の場合には、あるフレームのリファレンスシンボルと、1つ前のフレームのリファレンスシンボルを用いて、伝送路推定値を求め、これを平均することで、当該フレームのデータシンボルの伝送路補償を行なうが、ゲインがリファレンスシンボルを受信したときと同じである場合には、平均して求められた伝送路補償係数をそのまま使い、ゲインが変化した後は、伝送路補償係数にゲインの変化分の補正を加えてから、データシンボルの伝送路補償を行なう。
また、図7〜図9に示すように、2つのリファレンスシンボルでAGCゲインが異なる場合には、それぞれのフレームのリファレンスシンボルから求めた伝送路推定値に対して、平均や補間などの処理を行なわない方法が考えられる。すなわち、復調したいデータシンボルと同じゲインの下のリファレンスシンボルを用いた伝送路推定値のみを用いて、データシンボルの伝送路補償を行なう。この方法では、簡単な回路の追加で実現することができる。
図10において、図18と同じ構成要素には、同じ参照符号を付す。アンテナ10で受信された信号は、AGC増幅部11において増幅され、A/D変換部13において、アナログ信号からデジタル信号に変換される。信号処理部16では、デジタル信号の処理を行なう。まず、AGC制御部12aは、A/D変換部13から出力される受信信号の振幅レベルを測定し、適切な振幅レベルになっているか否かを判断する。適切な振幅レベルになっていないと判断された場合には、AGC増幅部11のゲインを制御して、A/D変換部13の出力であるデジタルの受信信号の振幅レベルを適切な値にする。このとき、本発明の実施形態では、AGC制御部12aは、ゲインの変化のタイミングと、AGC増幅部11に与えたゲインの値を伝送路推定部14aに入力する。
図11において、図19と同じ構成要素には同じ参照符号を付す。入力レベル測定部17で、受信信号の入力振幅レベルを測定すると、測定値が入力レベル情報として、AGC制御値算出部18aに入力される。図11においては、AGC制御値算出部18aは、AGCの制御値をAGC増幅部へ出力するのみではなく、伝送路推定部へAGC制御情報を送る。AGC制御情報は、AGCゲインやゲイン変更タイミングなどを含む。
図12において、図20と同じ構成要素には、同じ参照符号を付す。伝送路推定値算出部20で伝送路推定値が算出されると、AGC補正部25に入力される。AGC補正部25は、AGC制御部よりAGC制御情報を取得しており、これに基づいて、伝送路推定値を補正する。補正の仕方は、入力された伝送路推定値に、ゲインの逆数を乗算するなどの処理でよい。すなわち、大きいゲインが小さいゲインに変化したとき、双方を同じゲインであったとした場合に変換するものがAGC補正であるので、これが実行できる方法であれば、どのような方法を用いても良い。AGC補正された伝送路推定値は、補償係数生成部21に入力され、これに基づいて平均処理や補間処理により伝送路補償係数が算出される。算出された伝送路補償係数は、伝送路補償部へ送られる。
図13は、図1及び図5を実現するための伝送路推定部14aの内部構成を示す図である。
なお、図13においては、補償係数生成部21は、2つのリファレンスシンボルの伝送路推定値を平均する方法で伝送路補償係数を生成する。
図14において、図12及び図13と同じ構成要素には、同じ参照符号を付す。図14の構成は、図12と図13の構成を組み合わせたものである。図6の場合には、伝送路推定値のAGC補正と、伝送路補償係数のAGC補正が必要である。したがって、図14においては、伝送路推定値の補正のために、AGC補正部25が設けられ、伝送路補償係数の補正のためにAGC補正部25aが設けられている。AGC補正部25は、図12と同じように、AGCゲインの変化に伴って、伝送路推定値にゲインの逆数を乗算するなどして、補正を加える。AGC補正部25aは、図13と同様に、変更後のゲインの変更前のゲインに対する比を伝送路補償係数に乗算する等の方法で、伝送路補償係数を補正して、伝送路補償部へ送る。なお、データシンボルの位置でゲインが変化した場合、ゲイン変化後のデータシンボルの伝送路補償は、後の伝送路推定値が必要となるので、ゲイン変化タイミングの情報も、伝送路補償部へ送信し、伝送路補償部に、ゲイン変化時から伝送路補償係数が得られるまでの間、メモリにデータシンボルを格納させる。
なお、図14においては、補償係数生成部21は、2つのリファレンスシンボルの伝送路推定値を補間する方法で伝送路補償係数を生成する。
図15において、図20と同じ構成要素には、同じ参照符号を付す。図15の場合には、AGC補正は必要ではなく、伝送路補償を行なうデータシンボルと同じゲインの下に得られた伝送路推定値を用いて伝送路補償を行なう。したがって、AGC制御情報は、補償係数生成部21に入力される。補償係数生成部21は、AGC制御情報から、ゲインが変化したタイミングを取得し、ゲインが変化する前では、入力されている伝送路推定値を用いてデータシンボルの伝送路補償を行ない、ゲインが変化した後には、変化後最初に得られた伝送路推定値を用いて、ゲイン変化後のデータシンボルの伝送路補償を伝送路補償部に行なわせる。このため、ゲインの変化タイミングは、伝送路補償部へも送られる。
AGC補正の処理内容を説明する前に、伝送路補償の考え方を示す。
ここで、リファレンス送信シンボルをrTX,リファレンス受信シンボルをrRXと定義する。また、データ送信シンボルをdTX,データ受信シンボルをdRXと定義する。また、伝送路における伝送路応答をcと定義する。また、AGCゲインをaと示す。
rRX(1)=a(1)*c(1)rTX(1)・・・[1]
rRX(2)=a(2)*c(2)rTX(2)・・・[2]
dRX(3)=a(3)*c(3)dTX(3)・・・[3]
また、時間差によるチャネル変動分を無視して考えた場合、雑音成分を抑圧するために、式[4]のように平均化して伝送路推定を行なう。
c(3)=(c(1)+c(2))/2・・・[4]
大まかに言うと、『伝送路推定』とは、すなわち、既知のリファレンス送信シンボルrTXと既知のリファレンス受信シンボルrRXより、伝送路応答cを推定することに対応する。また、『伝送路補償』とは、既知のデータ受信シンボルdRXと伝送路推定結果のcより、データ送信シンボルdTXの推定値を導くことに対応する。
a(1)=a(2)=a(3)・・・[5]
また、式[1]と式[2]より、a(1)*c(1)とa(2)*c(2)を導くことができる一方で、式[4]と式[5]より、式[6]にてa(3)*c(3)が求まる。
a(3)*c(3)={a(1)*c(1)+a(2)*c(2)}/2・・・[6]
すなわち、式[3]と式[6]より、データ送信シンボルdTXの推定値を導くことができる。
a(1)≠a(2)=a(3)・・・[7]
また、式[1]と式[2]より、a(1)*c(1)とa(2)*c(2)を導くことができる一方で、式[4]と式[7]より、式[8]にてa(3)*c(3)が求まる。
a(3)*c(3)={(a(3)/a(1))*a(1)*c(1)+a(2)*c(2)}/2・・・[8]
つまり、式[8]を式[6]と比較すれば明らかなように、リファレンス信号(1)に(a(3)/a(1))を乗算する処理がAGC補正部における『AGC補正』処理に対応する。
11 AGC増幅部
12、12a AGC制御部
13 A/D変換部
14、14a 伝送路推定部
15 伝送路補償部
16 信号処理部
17 入力レベル測定部
18、18a AGC制御値算出部
20 伝送路推定値算出部
21 補償係数生成部
25、25a AGC補正部
Claims (9)
- 利得一定制御によって制御された、受信信号を増幅する増幅手段を備えた無線受信装置において、
該増幅手段のゲイン値を取得するゲイン値取得手段と、
データフレームに含まれるリファレンスシンボルを用いて伝送路推定値を取得し、データシンボルを伝送路補償する際において、該伝送路推定値が取得されたときの該増幅手段のゲイン値が、伝送路補償するべきデータシンボルが取得された際のゲイン値と異なる場合、該ゲイン値の違いを打ち消すように伝送路推定値を補正して、伝送路補償を行なう伝送路補償手段と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。 - 前記伝送路補償手段において、該ゲイン値の違いを打ち消すように伝送路推定値を補正することに替えて、前記データシンボルが取得されたときの前記増幅手段のゲイン値と異なるゲイン値の下に得られたリファレンスシンボルを用いた伝送路推定値を用いないで、伝送路補償を行なうことを特徴とする請求項1に記載の無線受信装置。
- 伝送路補償すべきデータシンボルが含まれるデータフレームのリファレンスシンボルと1つ前のフレームのリファレンスシンボルの伝送路推定値を用いて該デー タシンボルの伝送路補償を行なう場合、該データシンボルが取得されたときの前記増幅手段のゲイン値と異なるゲイン値の下に得られたリファレンスシンボルを用いた伝送路推定値に、該ゲイン値の差に基づいた補正を加えて、該データシンボルの伝送路補償を行なうことを特徴音する請求項1に記載の無線受信装置。
- 前記データシンボルの伝送路補償は、あるリファレンスシンボルに基づいて得られた伝送路推定値と、他のリファレンスシンボルに基づいて得られた補正された伝送路推定値の平均値を用いて行なうことを特徴とする請求項3に記載の無線受信装置。
- 伝送路補償すべきデータシンボルが含まれるデータフレームのリファレンスシンボルと1つ後のフレームのリファレンスシンボルの伝送路推定値を用いて該データシンボルの伝送路補償を行なう場合、該データシンボルが取得されたときの前記増幅手段のゲイン値と異なるゲイン値の下に得られたリファレンスシンボルを 用いた伝送路推定値に、該ゲイン値の差に基づいた補正を加えて、該データシンボルの伝送路補償を行なうことを特徴音する請求項1に記載の無線受信装置。
- 前記データシンボルの伝送路補償は、あるリファレンスシンボルに基づいて得られた伝送路推定値と、他のリファレンスシンボルに基づいて得られた補正された伝送路推定値の補間値を用いて行なうことを特徴とする請求項5に記載の無線受信装置。
- 前記リファレンスシンボルが得られた際の前記増幅手段のゲイン値と、伝送路補償すべきデータシンボルが得られた際の該増幅手段のゲイン値が異なる場合、該データシンボルの伝送路補償に用いる補償係数に、該ゲイン値の差に基づく補正を行なってから伝送路補償を行なうことを特徴とする請求項1に記載の無線受信装置。
- 前記ゲイン値は、信号の振幅の変動量の他に信号の位相の回転量を情報として含むことを特徴とする請求項1に記載の無線受信装置。
- 利得一定制御によって制御された、受信信号を増幅する増幅手段を備えた無線受信装置における伝送路補償方法において、
該増幅手段のゲイン値を取得し、
データフレームに含まれるリファレンスシンボルを用いて伝送路推定値を取得し、データシンボルを伝送路補償する際において、該伝送路推定値が取得されたときの該増幅手段のゲイン値が、伝送路補償するべきデータシンボルが取得された際のゲイン値と異なる場合、該ゲイン値の違いを打ち消すように伝送路推定値を補正して、伝送路補償を行なう、
ことを特徴とする伝送路補償方法。
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