JP6948203B2 - Wireless communication device - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル無線通信に関し、特に、受信信号に含まれる雑音や干渉波のレベル、周波数特性を算出する技術に関する。 The present invention relates to digital wireless communication, and more particularly to a technique for calculating the level and frequency characteristics of noise and interference waves contained in a received signal.
無線通信に関する従来技術の一つとして、受信信号に含まれる雑音干渉波レベルを算出し、受信信号に対し雑音正規化や干渉抑圧フィルタ処理を行うことで受信特性を向上させる技術がある（特許文献１参照）。 As one of the conventional techniques related to wireless communication, there is a technique of calculating the noise interference wave level included in the received signal and improving the reception characteristic by performing noise normalization or interference suppression filter processing on the received signal (Patent Document). 1).
雑音や干渉波のレベルや周波数を算出する方式として、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交波周波数分割多重）シンボル内に含まれるパイロットキャリアをシンボル間で減算する方式が使用されている。この方式では、パイロットシンボルの時間方向の間隔が広いフォーマットを用いた場合、移動伝送環境においてパイロットシンボル間のチャネル変動が大きく、雑音干渉波算出精度が低下する。また、パイロットキャリアとデータキャリアの比率を一定とした場合、時間方向に密にパイロットキャリアが配置されるフォーマットでは、周波数方向の配置は粗となり、狭帯域干渉波の検出ができない周波数が多く存在してしまう。 As a method for calculating the level and frequency of noise and interference waves, a method of subtracting pilot carriers included in an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) symbol is used. In this method, when a format in which the intervals in the time direction of the pilot symbols are wide is used, the channel variation between the pilot symbols is large in the mobile transmission environment, and the noise interference wave calculation accuracy is lowered. In addition, when the ratio of pilot carriers to data carriers is constant, in a format in which pilot carriers are densely arranged in the time direction, the arrangement in the frequency direction becomes coarse, and there are many frequencies at which narrow-band interference waves cannot be detected. Will end up.
別の従来技術として、帯域外のＮＵＬＬキャリアの雑音干渉レベルから全帯域の雑音干渉レベルを推定する技術もあるが、雑音干渉波成分の周波数特性が得られないため、帯域内干渉波が検出できない問題やアナログによる雑音の周波数特性差を検出できない問題がある。また、別の従来技術として、無信号の時間や周波数を設ける方法がある。この場合、雑音干渉波の周波数特性の検出や狭帯域干渉波の検出に関する問題はないが、無信号区間を設ける必要があり、スループットが低下してしまう。スループットの低下を避けるために無信号区間を少なくすると、干渉検出に要する時間が長くなってしまう。 As another conventional technique, there is a technique of estimating the noise interference level of the entire band from the noise interference level of the NUML carrier outside the band, but the in-band interference wave cannot be detected because the frequency characteristic of the noise interference wave component cannot be obtained. There is a problem that the frequency characteristic difference of noise due to analog cannot be detected. Further, as another conventional technique, there is a method of providing a non-signal time and frequency. In this case, there is no problem in detecting the frequency characteristic of the noise interference wave and the detection of the narrow band interference wave, but it is necessary to provide a non-signal section, which reduces the throughput. If the non-signal section is reduced to avoid a decrease in throughput, the time required for interference detection becomes long.
上述したように、従来技術では、移動環境での雑音干渉波の検出、干渉波の高速検出、雑音干渉波の周波数特性の取得、高スループットを同時に実現することができない等の問題がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みて為されたものであり、雑音干渉波を効率的に検出できる技術を提案することを目的としている。
As described above, the prior art has problems such as detection of noise interference waves in a mobile environment, high-speed detection of interference waves, acquisition of frequency characteristics of noise interference waves, and high throughput cannot be realized at the same time.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to propose a technique capable of efficiently detecting noise interference waves.
本発明は、上記目的を達成するために、無線通信装置を以下のように構成した。
すなわち、相手側装置から無線により送信される信号を受信する無線通信装置において、受信信号に含まれる雑音又は干渉波の成分（以下、「雑音干渉波成分」という）を抽出する抽出手段を備え、相手側装置は、所定の周期で、第１の既知信号と、第１の既知信号と同一又は符号反転させた第２の既知信号とを送信しており、抽出手段は、受信信号と受信信号を遅延させた遅延信号とを、受信信号に含まれる第２の既知信号と遅延信号に含まれる第１の既知信号とが打ち消し合うように減算又は加算して、雑音干渉波成分を抽出することを特徴とする。
In the present invention, in order to achieve the above object, the wireless communication device is configured as follows.
That is, in a wireless communication device that receives a signal transmitted wirelessly from the other party device, an extraction means for extracting a noise or interference wave component (hereinafter, referred to as "noise interference wave component") contained in the received signal is provided. The remote device transmits a first known signal and a second known signal that is the same as or inverted in sign from the first known signal in a predetermined cycle, and the extraction means receives the received signal and the received signal. The delayed signal, which is delayed from the above, is subtracted or added so that the second known signal included in the received signal and the first known signal included in the delayed signal cancel each other, and the noise interference wave component is extracted. It is characterized by.
ここで、一構成例として、相手側装置は、第１の既知信号と、第１の既知信号と同一の第２の既知信号とを挿入した第１フレームと、第１の既知信号と、第１の既知信号を符号反転させた第２の既知信号とを挿入した第２フレームとを交互に送信し、抽出手段は、第１フレームの受信時は受信信号と遅延信号とを減算して雑音干渉波成分を抽出し、第２フレームの受信時は受信信号と遅延信号とを加算して雑音干渉波成分を抽出する構成としてもよい。 Here, as a configuration example, the other party device includes a first frame in which a first known signal and a second known signal which is the same as the first known signal are inserted, a first known signal, and a first known signal. The second known signal obtained by inverting the code of the known signal of 1 and the second frame in which the known signal is inserted are alternately transmitted, and the extraction means subtracts the received signal and the delay signal when the first frame is received to generate noise. The interference wave component may be extracted, and when the second frame is received, the received signal and the delay signal may be added to extract the noise interference wave component.
また、別の構成例として、相手側装置は、第１の既知信号と、第１の既知信号を符号反転させた第２の既知信号とのセットを複数挿入したフレームを送信し、抽出手段は、受信信号に含まれる第２の既知信号と遅延信号に含まれる第１の既知信号とが打ち消し合うように加算して雑音干渉波成分を抽出する処理と、受信信号に含まれる後方側のセットと遅延信号に含まれる前方側のセットとが打ち消し合うように減算して雑音干渉波成分を抽出する処理とを有する構成としてもよい。 Further, as another configuration example, the remote device transmits a frame in which a plurality of sets of a first known signal and a second known signal obtained by sign-inverting the first known signal are inserted, and the extraction means , The process of adding the second known signal included in the received signal and the first known signal included in the delay signal so as to cancel each other to extract the noise interference wave component, and the rear side set included in the received signal. The configuration may include a process of extracting the noise interference wave component by subtracting the set on the front side included in the delay signal so as to cancel each other out.
また、無線通信装置は更に、抽出手段により抽出された雑音干渉波成分に対して周波数解析を行う周波数解析手段と、雑音干渉波成分のうちの周波数解析手段による周波数解析の対象とする時間窓を、第１又は第２の既知信号の信号長以下の時間窓長で設定する窓調整手段と、を備えた構成としてもよい。 Further, the wireless communication device further provides a frequency analysis means for performing frequency analysis on the noise interference wave component extracted by the extraction means, and a time window for frequency analysis by the frequency analysis means among the noise interference wave components. , The configuration may include a window adjusting means for setting a time window length equal to or less than the signal length of the first or second known signal.
本発明によれば、雑音干渉波の検出のために未送信期間や未送信周波数を設ける必要がないため、効率的に雑音干渉波を検出することができ、スループットの向上も実現することができる。 According to the present invention, since it is not necessary to provide an untransmitted period or an untransmitted frequency for detecting a noise interference wave, the noise interference wave can be detected efficiently and the throughput can be improved. ..
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信装置において送信に使用する無線フレームのフォーマット例を示してある。図１のフレームフォーマットは、既知信号であるプリアンブルが格納される第１領域と、パイロットやデータ等が格納される第２領域とを有している。ここでは、実施例毎に異なる３つのプリアンブルパターンを想定している。実施例１では、プリアンブルを２分割し、前半と後半で同じパターンＡの信号とする。実施例２では、偶数フレームと奇数フレームで二種類のプリアンブルを用意し、例えば偶数フレームは実施例１と同一とし、奇数フレームではプリアンブル後半をパターンＡの符号を反転させた信号とする。実施例３では、プリアンブルを４つに分割し、先頭から順に、パターンＢ、パターンＢの符号反転、パターンＢ、パターンＢの符号反転を配置した信号とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a format of a wireless frame used for transmission in the wireless communication device according to the embodiment of the present invention. The frame format of FIG. 1 has a first region in which a preamble which is a known signal is stored and a second region in which a pilot, data, and the like are stored. Here, three preamble patterns that are different for each embodiment are assumed. In the first embodiment, the preamble is divided into two to obtain the same pattern A signal in the first half and the second half. In the second embodiment, two types of preambles are prepared for an even-numbered frame and an odd-numbered frame. For example, the even-numbered frame is the same as that of the first embodiment, and in the odd-numbered frame, the latter half of the preamble is a signal in which the code of the pattern A is inverted. In the third embodiment, the preamble is divided into four, and the signal is obtained by arranging the code inversion of the pattern B and the pattern B, and the code inversion of the pattern B and the pattern B in order from the beginning.
以下に、図２、図３を使用して、本発明の着眼点である雑音干渉波検出を行う無線機の構成について説明し、雑音干渉波検出の詳細については後述する。
図２は、送信側の無線通信装置の一例である送信機の構成例を示すブロック図である。送信機は、実施例に応じたプリアンブルパターンを送信信号に挿入する機能を持つ。送信機は、符号化部２０１、変調部２０２、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；逆高速フーリエ変換）部２０３、選択部２０４、プリアンブルパターンメモリ２０５、符号反転部２０６、フレームタイミング部２０７、ＤＡ部２０８、送信アンテナ２０９を備える。
Hereinafter, the configuration of the radio device for detecting the noise interference wave, which is the focus of the present invention, will be described with reference to FIGS. 2 and 3, and the details of the noise interference wave detection will be described later.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a transmitter, which is an example of a wireless communication device on the transmitting side. The transmitter has a function of inserting a preamble pattern according to an embodiment into a transmission signal. The transmitter includes a
符号化部２０１は、送信対象となる情報を符号化し、変調部２０２へ出力する。変調部２０２は、入力された信号を変調し、ＩＦＦＴ部２０３へ出力する。ＩＦＦＴ部２０３は、入力された周波数領域の信号を時間領域の信号に変換し、選択部２０４へ出力する。また、送信信号に既知信号であるプリアンブル信号を挿入するために、プリアンブルパターンメモリ２０５に予め保持されたプリアンブルパターンが、選択部２０４と符号反転部２０６とに出力される。プリアンブルパターンメモリ２０５に予め保持するプリアンブルパターンは、実施例により異なり、実施例１，２ではパターンＡ、実施例３ではパターンＢを保持する。符号反転部２０６は、入力されたプリアンブルパターン信号の符号を反転し、選択部２０４へ出力する。
The
フレームタイミング部２０７は、フレームタイミング情報を生成する。フレームタイミング情報は実施例毎に異なり、送信するプリアンブルパターンに合わせて送信信号切り替え信号を生成し、選択部２０４に出力する。選択部２０４は、フレームタイミング生成部２０７から入力される送信信号切替え信号に従い、送信信号を選択してＤＡ部２０８へ出力する。そのため、実施例毎に異なるプリアンブルが、ＤＡ部２０８へ出力されることになる。ＤＡ部２０８は、入力された信号をアナログ信号に変換し、送信アンテナ２０９に出力して送信させる。
The
図３は、受信側の無線通信装置の一例である受信機の構成例を示すブロック図である。受信機は、送信機より送信された信号を受信し、雑音干渉波の周波数特性を算出する機能を持つ。受信機は、受信アンテナ３０１、ＡＤ部３０２、狭帯域干渉波抑圧フィルタ３０３、プリアンブルタイミング検出部３０４、雑音干渉波抽出部３０５、窓調整部３０６、周波数解析部３０７、干渉閾値判定部３０８、平均部３０９、周波数解析部３１０、雑音正規化部３１１、復調・復号処理部３１２を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a receiver, which is an example of a wireless communication device on the receiving side. The receiver has a function of receiving the signal transmitted from the transmitter and calculating the frequency characteristic of the noise interference wave. The receiver includes a receiving antenna 301, an
ＡＤ部３０２は、受信アンテナ３０１にて受信された信号をデジタル信号に変換し、狭帯域干渉波抑圧フィルタ３０３と、プリアンブルタイミング検出部３０４と、雑音干渉波抽出部３０５とに出力する。狭帯域干渉波抑圧フィルタ部３０３については後述する。プリアンブルタイミング検出部３０４は、例えば入力された受信信号とプリアンブルパターンとの相互相関を行うことで、プリアンブル位置を検出し、プリアンブル位置を示すタイミングパルス信号を窓調整部３０６へ出力する。窓調整部３０６は、プリアンブルタイミング検出部３０４からのタイミングパルス信号を遅延し、後述する雑音干渉波抽出部３０５からの出力信号に対する周波数解析の位置を示すパルス信号を周波数解析部３０７へ出力する。雑音干渉波抽出部３０５は、プリアンブル信号の特徴を利用して雑音干渉波成分のみを抽出し、周波数解析部３０７へ出力する。雑音干渉波抽出部３０５の内部構成は実施例により異なるため、図５、７、９を使用して別途説明する。
The
周波数解析部３０７は、雑音干渉波抽出部３０５から入力された信号に対し、窓調整部３０６から入力される周波数解析の位置を示すパルス信号に従って周波数解析を行うことで、雑音干渉波の周波数特性を得ることができる。周波数解析部３０７は、得られた雑音干渉波の周波数特性を、干渉閾値判定部３０８と平均部３０９とに出力する。干渉閾値判定部３０８は、予め設定された閾値を上回る雑音干渉波が検出された場合に、干渉周波数を示す信号を狭帯域干渉波抑圧フィルタ３０３に出力する。雑音干渉波の検出に要する時間を短くするために、上記の閾値判定に使用する信号は平均部３０９の入力の信号を使用する。平均部３０９は、雑音干渉波の算出精度を向上するために、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；自動利得制御）の時定数に対して十分短い期間で平均処理を行い、雑音正規化３１１に出力する。
The
狭帯域干渉波抑圧フィルタ３０３は、ＡＤ部３０２から入力された受信信号に対し、干渉閾値判定部３０８から入力された干渉波周波数を示す信号に従って対象の周波数の信号を抑圧するフィルタ処理を行い、周波数解析部３１０へ出力する。周波数解析部３１０は、入力された信号を周波数領域の信号に変換し、雑音正規化部３１１へ入力する。雑音正規化部３１１は、平均部３０９から入力された雑音干渉波のレベルが一定となるように、周波数解析部３１０からの信号に対し、周波数と時間方向で雑音干渉波のレベルの正規化処理を行い、復調・復号処理部３１２へ出力する。この正規化処理により、受信信号の品質で重みづけ行うことができ、復号特性を向上させることができる。また、複数の受信アンテナを持つ受信機の場合は、各受信系統間の雑音干渉波のレベルの正規化も行い、復調・復号処理部３１２へ出力する。復調・復号処理部３１２は、入力された信号の復調・復号処理を行う。
The narrow band interference
以下、雑音干渉波の抽出処理について、実施例１〜３を挙げて説明する。
（実施例１）
実施例１に係る雑音干渉波の抽出方法について説明する。図４には、実施例１に係る雑音干渉波の抽出処理のタイムチャート例を示してある。
図４に示すように、受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号（１プリアンブル時間の半分の時間を遅延させた受信信号）とでは、同一パターンタイミング４０１のタイミングでパターンＡが一致する。したがって、受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号の減算を行うことで、雑音干渉波成分のみを抽出できる。ただし、プリアンブルパターンの前半と後半で同一パターンとなるような干渉波が混入した場合には、減算により干渉波成分同士が打ち消し合うので干渉波を検出することができない。そのための対策は、後述する実施例２で説明する。
Hereinafter, the noise interference wave extraction process will be described with reference to Examples 1 to 3.
(Example 1)
The method of extracting the noise interference wave according to the first embodiment will be described. FIG. 4 shows an example of a time chart of the noise interference wave extraction process according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the received signal and the received signal with the 1/2 preamble delay (the received signal delayed by half the time of one preamble time) have the same pattern A at the
図４で説明した処理を実現する雑音干渉波抽出部３０５の内部構成について、図５を使用して説明する。ＡＤ部３０２から雑音干渉波抽出部３０５に入力された受信信号は、減算部５０１と、遅延部５０２とに入力される。遅延部５０２は、１プリアンブル時間の半分の時間、信号を遅延させて、減算部５０１へ出力する。減算部５０１では、入力された各信号（受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号）の減算処理を行うことで、プリアンブル信号成分が打ち消し合って雑音干渉波成分が抽出される。抽出された雑音干渉波成分は、周波数解析部３０７へ出力される。
The internal configuration of the noise interference
（実施例２）
実施例２に係る雑音干渉波の抽出方法について説明する。図６には、実施例２に係る雑音干渉波の抽出処理のタイムチャート例を示してある。
偶数フレームの受信時は、実施例１の処理と同様となり、同一パターンタイミング６０１のタイミングでパターンＡが一致するため、減算処理により雑音干渉波成分のみを抽出できる。奇数フレームの受信時は、受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号とでは、逆パターンタイミング６０２のタイミングでパターンＡとパターンＡの符号反転が現れる関係になるため、これら信号の加算処理を行うことで、雑音干渉波成分のみを抽出できる。
(Example 2)
The method of extracting the noise interference wave according to the second embodiment will be described. FIG. 6 shows an example of a time chart of the noise interference wave extraction process according to the second embodiment.
When an even number of frames is received, the process is the same as in the first embodiment, and the pattern A matches at the
偶数フレームでは、実施例１と同様に、プリアンブルの前半と後半で同一パターンとなるような干渉波が混入した場合には、減算により干渉波成分同士が打ち消し合うので干渉波成分を検出することできないが、逆パターンとなる干渉波成分は検出することができる。反対に、奇数フレームでは、プリアンブルの前半と後半で逆パターンとなる干渉波が混入した場合には干渉波成分を検出できないが、同一パターンとなる干渉波成分は検出することができる。そのため、偶数フレームと奇数フレームでそれぞれ算出された信号を加算することで、いずれの干渉波が混入した場合も検出することが可能となる。ただし、雑音干渉波成分の検出は、偶数フレームと奇数フレームを受信する必要があり、２フレーム時間を要する。そのための対策について、後述する実施例３で説明する。 In the even-numbered frame, as in Example 1, when interference waves having the same pattern in the first half and the second half of the preamble are mixed, the interference wave components cancel each other out by subtraction, so that the interference wave components cannot be detected. However, the interference wave component having the opposite pattern can be detected. On the contrary, in the odd frame, when the interference waves having opposite patterns are mixed in the first half and the second half of the preamble, the interference wave components cannot be detected, but the interference wave components having the same pattern can be detected. Therefore, by adding the signals calculated in the even-numbered frame and the odd-numbered frame, it is possible to detect when any interference wave is mixed. However, the detection of the noise interference wave component requires receiving even-numbered frames and odd-numbered frames, which requires two frame times. Measures for that purpose will be described in Example 3 described later.
図６で説明した処理を実現する雑音干渉波抽出部３０５の内部構成について、図７を使用して説明する。ＡＤ部３０２から雑音干渉波抽出部３０５に入力された受信信号は、フレームパターン判定部７０１と、加算部７０２と、減算部７０３と、遅延部７０４とに入力される。フレームパターン判定部７０１は、相互相関や自己相関等を用いて、偶数フレーム又は奇数フレームのどちらを受信しているかを判定し、判定結果を示す切り替え信号を選択部７０５へ出力する。遅延部７０４は、プリアンブル信号時間の半分の時間を遅延させた信号を、加算部７０２と減算部７０３とに出力する。加算部７０２は、入力された各信号（受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号）の加算処理を行い、選択部７０５へ出力する。減算部７０３は、入力された各信号（受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号）の減算処理を行い、選択部７０５へ出力する。
The internal configuration of the noise interference
選択部７０５は、フレームパターン判定部７０１から入力される切り替え信号に従い、偶数フレーム受信時は減算部７０３からの信号を選択し、奇数フレーム受信時は加算部７０２からの信号を選択して、加算部７０６とフレーム遅延部７０７とに出力する。この選択により、雑音干渉波が抽出された信号のみが、後段へと出力される。フレーム遅延部７０７は、入力された信号を１フレーム遅延させ、加算部７０６へ出力する。加算部７０６は、選択部７０５からの信号と、フレーム遅延部７０７から出力された信号とを加算し、周波数解析部３０７へ出力する。このような処理により、偶数フレームの雑音干渉波検出結果と奇数フレームの雑音干渉波検出結果とを加算して、全ての雑音干渉波成分を網羅して検出することが可能となる。
The
（実施例３）
実施例３に係る雑音干渉波の抽出方法について説明する。図８には、実施例３に係る雑
音干渉波の抽出処理のタイムチャート例を示してある。
まず、受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号とは、同一パターンタイミング８０１のタイミングで同一パターンとなり、これら信号の減算処理を行うことで、プリアンブル成分同士が打ち消し合って雑音干渉波成分のみが抽出される。この信号をＤ１とする。信号Ｄ１の算出では、実施例２の偶数フレームと同様に、既知信号に対して同一パターンとなる干渉波は検出することができないが、逆パターンになる干渉波は検出することができる。
(Example 3)
The method of extracting the noise interference wave according to the third embodiment will be described. FIG. 8 shows an example of a time chart of the noise interference wave extraction process according to the third embodiment.
First, the received signal and the received signal with the 1/2 preamble delay have the same pattern at the timing of the
次に、受信信号と１／４プリアンブル遅延の受信信号（１プリアンブル時間の１／４の時間を遅延させた受信信号）では、逆パターンタイミング８０２及び逆パターンタイミング８０３のタイミングで、各信号のパターンが逆になる。そのため、各信号を加算することで、プリアンブル信号成分を打ち消し合って雑音干渉波成分のみを抽出することができる。この信号をＤ２とする。信号Ｄ２の算出では、実施例２の奇数フレームと同様に、既知信号に対して逆パターンとなる干渉波は検出することができないが、同一パターンになる干渉波は検出することができる。信号Ｄ１と信号Ｄ２では、雑音干渉波成分の位置が異なるため、信号Ｄ２を１／４プリアンブル時間遅延させる。この信号をＤ３とする。実施例２と同様に、信号Ｄ１と信号Ｄ３を加算することで、すべての干渉波を網羅して検出することができる。
Next, in the received signal and the received signal with the 1/4 preamble delay (the received signal delayed by 1/4 of the 1 preamble time), the pattern of each signal is the timing of the
図８で説明した処理を実現する雑音干渉波抽出部３０５の内部構成について、図９を使用して説明する。ＡＤ部３０２から雑音干渉波抽出部３０５に入力された受信信号は、Ａ遅延部９０１と、Ｂ遅延部９０２と、減算部９０３と、加算部９０４とに入力される。Ａ遅延部９０１は、１プリアンブル時間の半分の時間、受信信号を遅延させ、減算部９０３へ出力する。減算部９０３は、入力された各信号（受信信号と１／２プリアンブル遅延の受信信号）の減算処理を行い、選択部７０５へ出力する。この減算処理は、プリアンブルの前半と後半が同一という特徴を利用して、プリアンブル信号を打ち消して雑音干渉波のみを抽出する。Ｂ遅延部９０２は、１プリアンブル時間の１／４の時間、受信信号を遅延させ、加算部９０４へ出力する。加算部９０４は、入力された各信号（受信信号と１／４プリアンブル遅延の受信信号）の加算処理を行い、Ｂ遅延部９０６へ出力する。この加算処理は、プリアンブルの一部の区間のパターンが逆という特徴を利用して、プリアンブル信号を打ち消して雑音干渉波のみを抽出する。Ｂ遅延部９０６は、各抽出結果のタイミングを合わせるために、入力された信号を１／４プリアンブル時間遅延させて加算部９０５へ出力する。加算部905は、入力された各信号の加算処理を行うことで、減算部９０３と加算部９０４による各雑音干渉波の抽出結果を加算して、周波数解析部３０７へ出力する。
The internal configuration of the noise interference
次に、図１０〜図１２を用いて、実施例２に係る雑音干渉波の抽出方法のシミュレーション結果について説明する。
図１０には、受信信号に０ｄＢの白色雑音のみが混入している場合の雑音干渉波算出のシミュレーション結果を示してある。ここでは、全帯域に白色雑音を混入させている。図１０によれば、偶数フレーム受信時の減算結果と奇数フレーム受信時の加算結果のどちらにも雑音成分が検出されており、加減算結果を加算した結果を周波数解析することで、広帯域の雑音が検出できていることがわかる。
Next, the simulation result of the noise interference wave extraction method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
FIG. 10 shows a simulation result of noise interference wave calculation when only 0 dB white noise is mixed in the received signal. Here, white noise is mixed in the entire band. According to FIG. 10, noise components are detected in both the subtraction result when the even-numbered frames are received and the addition result when the odd-numbered frames are received. It can be seen that it can be detected.
図１１には、プリアンブルの前半と後半に含まれる干渉波のパターンが同一となるときの雑音干渉波算出のシミュレーション結果を示してある。図１１では、干渉波パターンが一致するために、減算結果では干渉波が検出できていないが、加算結果では検出できている。したがって、加減算結果を加算した結果を周波数解析することで、干渉波の周波数と電力を検出できていることがわかる。 FIG. 11 shows a simulation result of noise interference wave calculation when the patterns of the interference waves included in the first half and the second half of the preamble are the same. In FIG. 11, since the interference wave patterns match, the interference wave cannot be detected in the subtraction result, but it can be detected in the addition result. Therefore, it can be seen that the frequency and power of the interference wave can be detected by frequency analysis of the result of adding the addition / subtraction results.
図１２には、ｋプリアンブルの前半と後半に含まれる干渉波のパターンが逆となるときの雑音干渉波算出のシミュレーション結果を示してある。図１２では、干渉波パターンが逆であるために、加算結果では干渉波成分が打ち消し合って干渉波が検出できていないが、減算結果では検出できている。したがって、加減算結果を加算しした結果を周波数解析することで、干渉波の周波数と電力を検出できていることがわかる。
以上のシミュレーション結果より、雑音干渉波の帯域幅や周波数にかかわらず、雑音干渉波の周波数とレベルを検出でることがわかる。
FIG. 12 shows a simulation result of noise interference wave calculation when the patterns of the interference waves included in the first half and the second half of the k preamble are reversed. In FIG. 12, since the interference wave patterns are opposite, the interference wave components cancel each other out in the addition result and the interference wave cannot be detected, but it can be detected in the subtraction result. Therefore, it can be seen that the frequency and power of the interference wave can be detected by frequency analysis of the result of adding the addition / subtraction results.
From the above simulation results, it can be seen that the frequency and level of the noise interference wave can be detected regardless of the bandwidth and frequency of the noise interference wave.
以上説明したように、本例の送信機は、受信信号に含まれる雑音干渉波成分を抽出する雑音干渉波抽出部３０５を備える。また、送信機は、所定の周期で、第１の既知信号と、第１の既知信号と同一又は符号反転させた第２の既知信号とを送信する。そして、雑音干渉波抽出部３０５は、受信信号と、受信信号を遅延させた遅延信号とを、受信信号に含まれる第２の既知信号と遅延信号に含まれる第１の既知信号とが打ち消し合うように減算又は加算して、雑音干渉波成分を抽出するように構成されている。
As described above, the transmitter of this example includes a noise interference
より具体的には、実施例１では、送信機は、フレーム毎に（１フレーム周期で）、フレーム中のプリアンブル区間の１／２の長さを持つパターンＡのプリアンブル信号（第１の既知信号）と、パターンＡと同一のプリアンブル信号（第２の既知信号）とを送信する。雑音干渉波抽出部３０５は、受信信号に含まれるパターンＡと遅延信号に含まれるパターンＡとが同相になるように調整（１／２プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを減算して雑音干渉波成分を抽出する。なお、送信機が、第２の既知信号として、パターンＡを符号反転させたプリアンブル信号を送信し、雑音干渉波抽出部３０５が、受信信号に含まれるパターンＡ（符号反転）と遅延信号に含まれるパターンＡとが同相になるように調整（１／２プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを加算して雑音干渉波成分を抽出してもよい。
More specifically, in the first embodiment, the transmitter uses a pattern A preamble signal (first known signal) having a length of 1/2 of the preamble section in the frame for each frame (in one frame cycle). ) And the same preamble signal (second known signal) as the pattern A are transmitted. The noise interference
また、実施例２では、送信機は、パターンＡのプリアンブル信号（第１の既知信号）と、パターンＡと同一のプリアンブル信号（第２の既知信号）とを挿入した偶数フレーム（第１フレーム）と、パターンＡのプリアンブル（第１の既知信号）と、パターンＡを符号反転させたプリアンブル（第２の既知信号）とを挿入した奇数フレーム（第２フレーム）とを交互に送信する。雑音干渉波抽出部３０５は、偶数フレームの受信時は、受信信号に含まれるパターンＡと遅延信号に含まれるパターンＡとが同相になるように調整（１／２プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを減算して雑音干渉波成分を抽出する。一方、雑音干渉波抽出部３０５は、奇数フレームの受信時は、受信信号に含まれるパターンＡ（符号反転）と遅延信号に含まれるパターンＡとが同相になるように調整（１／２プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを加算して雑音干渉波成分を抽出する。そして、偶数フレーム時に抽出した雑音干渉波成分と奇数フレーム時に抽出した雑音干渉波成分とを加算して、雑音干渉波成分の抽出結果として後段の処理部（周波数解析部３０７）へ出力する。なお、奇数フレーム時と偶数フレーム時で処理内容を入れ替えてもよい。
Further, in the second embodiment, the transmitter has an even frame (first frame) in which the preamble signal of the pattern A (first known signal) and the same preamble signal as the pattern A (second known signal) are inserted. And an odd-numbered frame (second frame) in which the preamble (first known signal) of the pattern A and the preamble (second known signal) in which the sign of the pattern A is inverted are inserted are alternately transmitted. When receiving an even frame, the noise interference
また、実施例３では、送信機は、フレーム中のプリアンブル区間の１／４の長さを持つパターンＢのプリアンブル信号（第１の既知信号）と、パターンＢを符号反転させたプリアンブル（第２の既知信号）とのセットを２つ挿入したフレームを送信する。雑音干渉波抽出部３０５は、受信信号に含まれるパターンＢ（符号反転）と遅延信号に含まれるパターンＢとが同相になるように調整（１／４プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを加算して雑音干渉波成分（Ｄ２）を抽出する。また、雑音干渉波抽出部３０５は、受信信号に含まれる後方側のセット（パターンＢ及びその符号反転）と遅延信号に含まれる前方側のセットとが同相になるように調整（１／２プリアンブル時間の遅延処理）し、受信信号と遅延信号とを減算して雑音干渉波成分（Ｄ１）を抽出する。そして、雑音干渉波成分（Ｄ２）を雑音干渉波成分（Ｄ１）と同相になるように調整（１／４プリアンブル時間の遅延処理）し、その結果（Ｄ３）を雑音干渉波成分（Ｄ１）と加算して、雑音干渉波成分の抽出結果として後段の処理部（周波数解析部３０７）へ出力する。
Further, in the third embodiment, the transmitter uses a preamble signal (first known signal) of pattern B having a length of 1/4 of the preamble section in the frame and a preamble (second known signal) in which pattern B is code-inverted. A frame in which two sets with (known signals of) are inserted is transmitted. The noise interference
また更に、実施例１〜３に係る受信機は、雑音干渉波抽出部３０５により抽出された雑音干渉波成分に対して周波数解析を行う周波数解析部３０７と、雑音干渉波成分のうちの周波数解析部３０７による周波数解析の対象とする時間窓を、第１又は第２の既知信号の信号長以下の時間窓長で設定する窓調整部３０６を備える。
Furthermore, the receivers according to Examples 1 to 3 include a
以上のような構成によれば、雑音干渉波の検出のために未送信期間や未送信周波数を設ける必要がないため、効率的に雑音干渉波を検出することができ、スループットの向上も実現することができる。また、下記（１）〜（３）の効果も期待できる。
（１）雑音干渉波の抽出結果に対して周波数解析を行う範囲を適切に設定することで、マルチパスによる影響を受けない雑音干渉波成分の抽出が可能となる。
（２）ガード長を超える遅延波成分を雑音とみなすように周波数解析の位置を設定することで、後段の復調・復号処理において等価的な雑音を正確に算出できる
（３）干渉波の帯域幅や周波数に関係なく干渉波を検出可能であり、従来技術では検出に制限があったプリアンブルシンボルに直交する狭帯域干渉波も抽出でき、周波数特性も解析可能である。
また、実施例２では、２フレームの時間があれば雑音干渉波を検出することができ、実施例３では、１フレームの時間があれば雑音干渉波を検出することができる。
According to the above configuration, since it is not necessary to provide an untransmitted period or an untransmitted frequency for detecting the noise interference wave, the noise interference wave can be detected efficiently and the throughput can be improved. be able to. In addition, the following effects (1) to (3) can be expected.
(1) By appropriately setting the range for frequency analysis for the noise interference wave extraction result, it is possible to extract the noise interference wave component that is not affected by the multipath.
(2) By setting the position of the frequency analysis so that the delayed wave component exceeding the guard length is regarded as noise, the equivalent noise can be accurately calculated in the subsequent demodulation / decoding process (3) Interference wave bandwidth. Interference waves can be detected regardless of frequency or frequency, narrow-band interference waves orthogonal to the preamble symbol, which was limited in detection by the prior art, can be extracted, and frequency characteristics can also be analyzed.
Further, in the second embodiment, the noise interference wave can be detected if the time is two frames, and in the third embodiment, the noise interference wave can be detected if the time is one frame.
なお、上記の説明では、第１の既知信号と第２の既知信号のセットをフレーム毎に（１フレーム周期で）送信しているが、必ずしも全フレームで送信する必要はなく、例えば１フレーム置きに送信してもよい。
また、上記の説明では、第１又は第２の既知信号として、プリアンブル区間を２分割または４分割した長さのプリアンブル信号を用いているが、これは一例に過ぎない。例えば、プリアンブル区間内に２つ以上を格納できる任意の長さの既知信号を用いることができる。
In the above description, the set of the first known signal and the second known signal is transmitted frame by frame (in one frame cycle), but it is not always necessary to transmit in all frames, for example, every other frame. May be sent to.
Further, in the above description, as the first or second known signal, a preamble signal having a length obtained by dividing the preamble section into two or four is used, but this is only an example. For example, known signals of arbitrary length that can store more than one in the preamble interval can be used.
また、上記の説明では、第１の既知信号と第２の既知信号を連続で送信しているが、必ずしも連続で送信する必要はなく、その間の区間を無送信区間としたり、別のデータを送信する区間としてもよい。なお、第１の既知信号と第２の既知信号を連続で送信する場合は、第１又は第２の既知信号の信号長に合わせて遅延処理を施せばよく、第１の既知信号と第２の既知信号を連続で送信しない場合には、その間の区間長を加味して遅延処理を施せばよい。 Further, in the above description, the first known signal and the second known signal are continuously transmitted, but it is not always necessary to continuously transmit, and the section between them may be a non-transmission section or another data may be transmitted. It may be a transmission section. When the first known signal and the second known signal are continuously transmitted, delay processing may be performed according to the signal length of the first or second known signal, and the first known signal and the second known signal may be transmitted. When the known signals of are not continuously transmitted, delay processing may be performed in consideration of the section length between them.
また、本発明は、以下のような無線通信装置として把握することもできる。
すなわち、相手側装置から無線により送信される信号を受信する無線通信装置において、相手側装置は、Ｍサンプル間隔と、Ｍサンプル以上のＮサンプル間隔で既知信号を繰り返し送信し、無線通信装置は、受信信号に含まれる既知信号（Ｘ）とその後に受信される既知信号（Ｙ）とが同じタイミングとなるように、受信信号をＭサンプル遅延させ、遅延前の受信信号との減算処理を行うことにより、既知信号成分を打ち消し合わせて雑音干渉波成分を抽出する。
The present invention can also be grasped as the following wireless communication device.
That is, in the wireless communication device that receives the signal transmitted wirelessly from the other party device, the other party device repeatedly transmits the known signal at the M sample interval and the N sample interval of M sample or more, and the wireless communication device causes the wireless communication device. The received signal is delayed by M samples so that the known signal (X) included in the received signal and the known signal (Y) received thereafter have the same timing, and subtraction processing from the received signal before the delay is performed. To cancel out known signal components and extract noise interference wave components.
ここで、Ｍは、０以上Ｎ未満とするが、Ｍの値が大きくなると既知信号間のチャネル変動が大きくなって雑音干渉波の抽出精度が低下するため、Ｎは小さい方が望ましい。Ｎは雑音干渉波成分の検出周期を決定するため、値が小さい方が望ましいが、値を小さくすると送信信号内の既知信号の割合が増加する（すなわち、伝送レートとトレードオフの関係にある）。Ｎとしては、例えば、無線フレームの信号長に対応するサンプル数を用いることができ、Ｍとしては、例えば、無線フレームのプリアンブル区間を２分割（または４分割）した長さのサンプル数を用いることができる。 Here, M is set to 0 or more and less than N, but as the value of M increases, the channel variation between known signals increases and the extraction accuracy of noise interference waves decreases. Therefore, it is desirable that N is small. Since N determines the detection cycle of the noise interference wave component, it is desirable that the value is small, but if the value is small, the ratio of known signals in the transmission signal increases (that is, there is a trade-off relationship with the transmission rate). .. For N, for example, the number of samples corresponding to the signal length of the wireless frame can be used, and for M, for example, the number of samples having a length obtained by dividing the preamble section of the wireless frame into two (or four) can be used. Can be done.
また、既知信号の長さをＫサンプルとし、雑音干渉波成分の周波数解析のためにＫサンプル以下の取り込み時間窓長Ｌを設定し、雑音干渉波成分の抽出結果に対して時間窓長Ｌの範囲で周波数解析を行うことで、雑音干渉波の周波数特性を算出してもよい。 Further, the length of the known signal is set to K sample, the capture time window length L of K sample or less is set for frequency analysis of the noise interference wave component, and the time window length L is set with respect to the extraction result of the noise interference wave component. The frequency characteristics of the noise interference wave may be calculated by performing the frequency analysis in the range.
また、上述した減算処理のみでは、既知信号に同一パターンで干渉する干渉波を検出することができない。そこで、相手側装置は、既知信号に加え、既知信号の符号を逆転させた信号を、Ｐサンプル間隔と、Ｐサンプル以上のＱサンプル間隔で繰り返し送信し、無線通信装置は、受信信号に含まれる既知信号（Ｘ）とその後に受信される符号反転の既知信号（Ｚ）とが同じタイミングとなるように、受信信号をＰサンプル遅延させ、遅延前の受信信号との加算処理を行うことにより、既知信号成分を打ち消し合わせて雑音干渉波成分を抽出する。これにより、既知信号に同一パターンで干渉する干渉波も検出することができる。 Further, it is not possible to detect an interference wave that interferes with a known signal in the same pattern only by the subtraction process described above. Therefore, the other party device repeatedly transmits a signal obtained by reversing the sign of the known signal in addition to the known signal at the P sample interval and the Q sample interval of P sample or more, and the wireless communication device is included in the received signal. By delaying the received signal by P sample and performing addition processing with the received signal before the delay so that the known signal (X) and the known signal (Z) of code inversion received thereafter have the same timing, The noise interference wave component is extracted by canceling out the known signal components. As a result, it is possible to detect an interference wave that interferes with a known signal in the same pattern.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信装置に限定されるものではなく、上記以外の無線通信装置に広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
Although the present invention has been described in detail above, it goes without saying that the present invention is not limited to the wireless communication devices described here, and can be widely applied to wireless communication devices other than the above.
Further, the present invention can be provided, for example, as a method or method for executing the process according to the present invention, a program for realizing such a method or method, a storage medium for storing the program, or the like.
本発明は、相手側装置から無線により送信される信号を受信する無線通信装置に利用することができる。 The present invention can be used for a wireless communication device that receives a signal transmitted wirelessly from a remote device.
２０１：符号化部、 ２０２：変調部、 ２０３：ＩＦＦＴ部、 ２０４：選択部、 ２０５：プリアンブルパターンメモリ部、 ２０６：符号反転部、 ２０７：フレームタイミング部、 ２０８：ＤＡ部、 ２０９：送信アンテナ、
３０１：受信アンテナ、 ３０２：ＡＤ部、 ３０３：狭帯域干渉抑圧フィルタ、 ３０４：プリアンブルタイミング検出部、 ３０５：雑音干渉波抽出部、 ３０６：窓調整部、 ３０７：周波数解析部、 ３０８：干渉閾値判定部、 ３０９：平均部、 ３１０：周波数解析部、 ３１１：雑音正規化部、 ３１２：復調・復号部、
４０１：同一パターンタイミング、
５０１：減算部、 ５０２：遅延部、
６０１：同一パターンタイミング、 ６０２：逆パターンタイミング、
７０１：フレームパターン判定部、 ７０２：加算部、 ７０３：減算部、 ７０４：遅延部、 ７０５：選択部、 ７０６：加算部、 ７０７：フレーム遅延部、
８０１：同一パターンタイミング、 ８０２：逆パターンタイミング、 ８０３：逆パターンタイミング、
９０１：Ａ遅延部、 ９０２：Ｂ遅延部、 ９０３：減算部、 ９０４：加算部、 ９０５：加算部、 ９０６：Ｂ遅延部
201: Encoding section, 202: Modulation section, 203: Fourier section, 204: Selection section, 205: Preamble pattern memory section, 206: Code inversion section, 207: Frame timing section, 208: DA section, 209: Transmission antenna,
301: Receive antenna, 302: AD unit, 303: Narrow band interference suppression filter, 304: Preamble timing detection unit, 305: Noise interference wave extraction unit, 306: Window adjustment unit, 307: Frequency analysis unit, 308: Interference threshold determination Part, 309: Average part, 310: Frequency analysis part, 311: Noise normalization part, 312: Demodulation / decoding part,
401: Same pattern timing,
501: Subtraction section, 502: Delay section,
601: Same pattern timing, 602: Reverse pattern timing,
701: Frame pattern determination unit, 702: Addition unit, 703: Subtraction unit, 704: Delay unit, 705: Selection unit, 706: Addition unit, 707: Frame delay unit,
801: Same pattern timing, 802: Reverse pattern timing, 803: Reverse pattern timing,
901: A delay part, 902: B delay part, 903: subtraction part, 904: addition part, 905: addition part, 906: B delay part
Claims (2)
受信信号に含まれる雑音又は干渉波の成分を抽出する抽出手段を備え、
前記相手側装置は、所定の周期で、第１の既知信号と共に前記第１の既知信号と同一の信号を第２の既知信号として挿入した第１フレームと、前記第１の既知信号と共に前記第１の既知信号を符号反転させた信号を第２の既知信号として挿入した第２フレームとを交互に送信し、
前記抽出手段は、前記受信信号と前記受信信号を遅延させた遅延信号とに基づいて、前記受信信号に含まれる前記第２の既知信号と前記遅延信号に含まれる前記第１の既知信号とが打ち消し合うように、前記第１フレームの受信時は前記受信信号と前記遅延信号とを減算して前記成分を抽出し、前記第２フレームの受信時は前記受信信号と前記遅延信号とを加算して前記成分を抽出することを特徴とする無線通信装置。 In a wireless communication device that receives a signal transmitted wirelessly from the other device
It is equipped with an extraction means for extracting noise or interference wave components contained in the received signal.
The mating device in a predetermined cycle, the first frame of inserting the first known signal are both the same signal as the first known signal as a second known signal, the together with the first known signal A signal obtained by inverting the code of the first known signal is alternately transmitted to the second frame in which the signal is inserted as the second known signal.
The extraction means includes the second known signal included in the received signal and the first known signal included in the delayed signal based on the received signal and the delayed signal obtained by delaying the received signal. as cancel, upon receipt of the first frame by subtracting said delayed signal and said received signal to extract the components, upon receipt of the second frame adding the said delayed signal and said received signal A wireless communication device characterized by extracting the above-mentioned components.
受信信号に含まれる雑音又は干渉波の成分を抽出する抽出手段を備え、
前記相手側装置は、所定の周期で、第１の既知信号と、前記第１の既知信号を符号反転させた第２の既知信号とのセットを複数挿入したフレームを送信し、
前記抽出手段は、前記受信信号と前記受信信号を遅延させた遅延信号とに基づいて、前記受信信号に含まれる前記第２の既知信号と前記遅延信号に含まれる前記第１の既知信号とが打ち消し合うように加算して前記成分を抽出する処理と、前記受信信号に含まれる後方側の前記セットと前記遅延信号に含まれる前方側の前記セットとが打ち消し合うように減算して前記成分を抽出する処理とを有することを特徴とする無線通信装置。 In a wireless communication device that receives a signal transmitted wirelessly from the other device
It is equipped with an extraction means for extracting noise or interference wave components contained in the received signal.
The mating device in a predetermined cycle, and transmits the first known signal, the first second plurality inserted frames a set of known signal to a known signal obtained by sign inversion,
The extraction means includes the second known signal included in the received signal and the first known signal included in the delayed signal based on the received signal and the delayed signal obtained by delaying the received signal. The component is extracted by adding so as to cancel each other, and the component is subtracted so that the set on the rear side included in the received signal and the set on the front side included in the delay signal cancel each other out. A wireless communication device having a process of extracting.
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