接收設備和接收方法
2023-08-06 04:46:01
專利名稱：接收設備和接收方法
技術領域：
本發明涉及接收設備和接收方法，用於抑制無線通信中的多載波傳輸系統中由於符號間幹擾和載波幹擾導致的接收特性退化。
背景技術：
在如OFDM (正交頻分復用)、OFDMA (正交頻分多址接入)、MC-CDM (多載波-碼分復用)等等的多載波傳輸的無線傳輸系統中，插入GI (保護間隔)使得可以在延遲波落入 GI長度的情況下減小多徑幹擾的影響。然而，如果如圖15所示存在超過GI長度的延遲波， 則導致退化。圖15示出了 12波多徑模型中的信道脈衝響應值，其中6個在前波落入保護間隔部分，而其他6個波落在該部分之外。在這種情況下，如圖16所示，先前符號進入FFT (快速傅立葉變換)單元，導致出現由於周期性破壞產生的符號間幹擾(ISI 符號間幹擾)以及載波間幹擾(ICI 載波間幹擾)。ISI和ICI成為使得接收特性急劇退化的因素。作為對抗ISI和ICI的對策，存在使GI長度更大的思想。然而，GI是冗餘部分， 使得出現以下問題更大的GI長度使得傳輸效率退化。作為不改變GI長度的方法，專利文獻1公開了一種方法，其中針對每個子載波產生ISI的副本信號和ICI的副本信號，以從接收信號中移除它們，從而獲得很好的接收特性。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利申請未審公開2004-221702
發明內容
本發明要解決的問題在專利文獻1中，通過針對每個載波產生ICI的副本信號來移除ICI。然而，在這種情況下，在具有較大數目子載波的系統中，出現計算增加的問題。鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種接收設備和接收方法，即使在具有較大數目子載波的系統中，仍可以減小由於ISI和ICI導致的退化，而不增加計算量。解決問題的手段本發明是一種基於多載波傳輸系統來接收信號的接收設備，包括解碼器，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生器，基於比特似然率來產生符號副本；信道估計器，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測器，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測器包括幹擾消除器，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及組合器，對幹擾消除器的輸出進行組合。這裡，幹擾消除器包括劃分用副本產生器，使用信道估計的一部分來產生劃分用副本；多徑劃分器，通過從接收信號中減去劃分用副本來執行多徑劃分；FFT單元，通過對多徑劃分獲得的信號執行傅立葉變換來產生頻域信號；以及期望信號加法器，將劃分用副本中不會導致載波間幹擾的分量與頻域信號相加。此外，幹擾消除器包括接收信號副本產生器，使用信道估計來產生接收信號的副本；副本減法器，從接收信號中減去接收信號的副本；FFT單元，通過以不同間隔對已減去副本的信號執行傅立葉變換來產生多個頻域信號；以及期望信號加法器，將不會導致載波間幹擾的分量與所述多個頻域信號相加。所述組合器基於比特似然率，根據最小均方誤差對幹擾消除器的輸出進行組合。本發明是一種基於多載波傳輸系統來接收信號的接收方法，包括解碼步驟，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生步驟，基於比特似然率來產生符號副本；信道估計步驟，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測步驟，減小多徑幹擾，其特徵在於， 所述信號檢測步驟包括幹擾消除步驟，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及組合步驟，對幹擾消除器的輸出進行組合。此外，本發明的接收方法的特徵在於，解碼步驟和信號檢測步驟迭代執行。本發明是一種基於MIMO傳輸系統來接收信號的接收設備，包括解碼器，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生器，基於比特似然率來產生符號副本；信道估計器，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測器，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測器包括幹擾消除器，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及信號分離器，對幹擾消除器的輸出執行MIMO信號分離。這裡，幹擾消除器包括劃分用副本產生器，使用信道估計的一部分來產生劃分用副本；多徑劃分器，通過從接收信號中減去劃分用副本來執行多徑劃分；FFT單元，通過對多徑劃分獲得的信號執行傅立葉變換來產生頻域信號；以及期望信號加法器，將劃分用副本中不會導致載波間幹擾的分量與頻域信號相加。此外，幹擾消除器包括接收信號副本產生器，使用信道估計來產生接收信號的副本；副本減法器，從接收信號中減去接收信號的副本；FFT單元，通過以不同間隔對已減去副本的信號執行傅立葉變換來產生多個頻域信號；以及期望信號加法器，將不會導致載波間幹擾的分量與所述多個頻域信號相加。此外，信號分離器通過基於信道估計產生權重並將權重乘以接收信號，來執行 MIMO信號分離。信號分離器通過最大似然率檢測來執行MIMO信號分離。信號檢測器減小多徑幹擾和流間幹擾。本發明是一種基於MIMO傳輸系統來接收信號的接收方法，包括解碼步驟，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生步驟，基於比特似然率來產生符號副本；信道估計步驟，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測步驟，減小多徑幹擾，其特徵在於， 所述信號檢測步驟包括幹擾消除步驟，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及信號分離步驟，對幹擾消除器的輸出執行MIMO信號分離。此外，本發明的接收方法的特徵在於，解碼步驟和信號檢測步驟迭代執行。本發明的效果根據本發明，從所有子載波中整體上移除載波間幹擾的影響，使得可以以較低計算量來執行幹擾消除而與子載波數目無關，還可以獲得良好的接收性能。
圖1是示出了根據第一實施例的發送設備的配置的框圖。圖2是示出了根據第一實施例的接收設備的配置的框圖。圖3是示出了根據第一實施例的信號檢測器的配置的框圖。圖4是示出了第一實施例中多徑的各個信道衝激響應的示例的圖。圖5是示出了被劃分為圖4的多徑分量的接收信號的圖。圖6是示出了第一實施例中的接收過程的流程圖。圖7是示出了第二實施例中的發送設備的配置的框圖。圖8是示出了第二實施例中的接收設備的配置的框圖。圖9是示出了第二實施例中的信號檢測器的配置的框圖。圖10是示出了第二實施例中的接收過程的流程圖。圖11是示出了第三實施例中的接收過程的流程圖。圖12是示出了第四實施例中的中繼系統的示意圖。圖13是示出了第四實施例中的中繼系統中的延遲輪廓的一個示例的圖。圖14是示出了第四實施例中的接收設備的配置的框圖。圖15是示出了 12波多徑中的各個信道衝激響應的示例的圖。圖16是示出了被劃分為圖15的多徑分量的接收信號的圖。
具體實施例方式現在使用附圖來描述本發明的實施例。儘管在應用於OFDM傳輸的情況下描述以下實施例，但是本發明不應限於此。本發明還可以應用於添加GI的傳輸系統，例如 MC-CDMA (多載波-碼分多址接入)、SC-FDMA (單載波-頻分多址接入)、DFT-S_0FDM(離散傅立葉變換-擴頻正交頻分復用)等等。(第一實施例)圖1是示出了第一實施例中的發送設備100的配置的框圖。發送設備100包括 編碼器101、調製器102、映射單元103、IFFT(逆傅立葉變換)單元104、GI (保護間隔)插入單元105、D/A轉換器106、發送濾波器單元107、無線電單元108、導頻產生器109和發送天線110。首先，編碼器101使用糾錯編碼(如turbo編碼、卷積編碼、LDP (低密度奇偶校驗)編碼等等)對信息比特進行編碼，以輸出編碼比特。調製器102將編碼比特映射至調製符號(如PSK(相移鍵控)、QAM(正交幅度調製)等等)。映射單元103對調製符號和導頻產生器109產生的導頻信號進行映射，以確定資源，然後在IFFT單元104處對映射的信號進行頻率-時間轉換。IFFT單元104產生的時間信號在GI插入單元105處添加保護間隔，在D/A轉換器106處進行數模轉換，在發送濾波器單元107處進行波形成形，在無線電單元108處轉換為射頻，並從發送天線110發送。這裡，在GI插入單元105處添加有GI部分的、從IFFT單元104輸出的部分稱為 OFDM符號。應當注意，從編碼器101輸出的編碼比特可以被交織，然後輸入至調製器102。
圖2是示出了第一實施例中的接收設備200的配置的框圖。接收設備200包括 接收天線201、無線電單元202、接收濾波器單元203、A/D轉換器204、信號檢測器205、解調器206、解碼器207、符號副本產生器208和信道估計器209。在接收天線201處接收的信號在無線電單元202處從射頻轉換至基帶，在接收濾波器單元203處進行波形成形，在A/D轉換器204處進行模數轉換，並作為接收信號輸出。 在假定該接收信號包括超過GI的延遲波的情況下給出以下描述。信號檢測器205使用符號副本產生器208產生的符號副本和信道估計器209基於接收的導頻信號來估計的信號估計，抑制由於超過GI的延遲波導致的幹擾，並輸出接收信號的抑制後的信號。這裡，由於超過GI的延遲波導致的幹擾也稱為多徑幹擾。該多徑幹擾包括ISI (符號間幹擾)，作為先前和後續OFDM符號之間的幹擾；以及ICI (載波間幹擾)， 作為子載波之間的幹擾。解調器206對已經減輕幹擾的信號進行解碼，以確定碼比特LLR(對數似然比)作為比特似然率信息。解碼器207對輸入的碼比特LLR執行糾錯解碼過程。如果在糾錯解碼的結果中不存在差錯，則解碼器輸出信息比特以完成接收過程。如果在解碼結果中存在差錯，則解碼器將碼比特LLR輸出至符號副本產生器208。符號副本產生器208根據碼比特 LLR產生符號副本，作為調製符號的期望值。這裡，如果在發送設備100中，對從編碼器101輸出的編碼比特進行交織然後將信號輸入至調製器102，則在接收設備200中，首先對從解調器206輸出的碼比特LLR進行解交織，然後輸入至解碼器207。圖3是示出了信號檢測器205的配置的框圖。信號檢測器205包括幹擾消除器 301和合成器302。幹擾消除器301包括多徑劃分器303、FFT單元304-1至304NB、期望信號加法器305-1至305Nb、以及劃分用副本產生器306 (也稱為副本產生器)。多徑劃分器303使用劃分用部分將多徑分量分離為Nb個塊，所述劃分用副本是劃分用副本產生器306基於符號副本和信道估計來產生的。在對多徑進行劃分時，移除ISI。 劃分後的多徑分量在FFT單元304-1至304Nb中進行時間-頻率轉換，並在期望信號加法器 305-1至305NB處分別與不會導致ICI的分量相加。此時，未針對各個子載波中的每一個執行ICI消除，而是針對所有子載波整體上執行ICI消除。例如，使用MMSE(最小均方誤差) 權重，對幹擾消除後的信號進行合成。接下來，描述信號檢測器205的細節。這裡，在多徑劃分的數目為2的假設下進行描述。圖4是示出了多徑中的各個信道衝激響應的示例的圖。圖5示出了被劃分為圖4 中的多徑分量的接收信號。圖4中的參考標號pi至pl2表示多徑中的各個信道衝激響應。 在圖5中，rl表示通過pi接收的信號，r2表示通過p2接收的信號，……，rl2表示通過 P12接收的信號。實際上，接收信號是rl至rl2之和。多徑劃分器303將多徑劃分為一些或若干塊，並從接收信號中提取每個塊中包含的多徑分量。例如，當如圖4(b)和4 (c)中將多徑劃分為兩個塊時，塊bl由pi至p6組成，塊2 由p7至pl2組成。圖5(b)和5 (c)表示從接收信號中提取的塊bl和1^2的分量。可以通過從接收信號中減去劃分用副本信號來執行從接收信號中提取每個塊分量。劃分用副本信號是使用與要提取的塊不同的塊中包含的信道衝激響應來產生的副本信號。例如，在從接收信號中提取塊bl分量時，劃分用副本信號是通過塊2接收的信號的副本，或者已經通過p7 至Pl2的信號。類似地，在提取塊2分量時，劃分用副本信號是通過塊bl接收的信號的副本，或者已經通過Pl至P6的信號。通過FFT單元304-1至304NB和期望信號加法器305-1 至305Nb來處理所劃分的信號。這裡，當將多徑劃分為兩個塊時，Nb等於2。例如，通過FFT單元304_1和期望信號加法器305-1來處理塊bl信號。通過FFT單元304-2和期望信號加法器305-2來處理塊b2信號。通過FFT將每個所劃分的信號轉換為頻域。如圖5(b)和5(c)所示，基於每個塊的前部位置來執行FFT。在期望信號加法器305-1至305NB中，只有期望信號(即不同於 ICI的分量)與每個塊的頻域信號相加。通過這種操作，針對每塊信號產生移除了 ICI的信號。使用數學表達式來描述上述過程。假定多徑劃分的數目為2，從第一塊至第二塊的延時為M。FFT點數為Nfft，有效子載波數目為Nsub，GI點數為G，NS = Nfft+G。第i個OFDM符號的第一塊中的接收信號向量ri, 工可以表示為以下表達式(1)。[數學式1]rM = H^1Zi + H1cj2Zi + H 『^1Zh +ιι]…⑴表達式(1)表示多徑劃分前的狀態。這裡，tf^rf^Htpzjn Ii1i可以分別表示為以下表達式⑵至(6)。這裡，Zi, 表示第i個符號中第η個子載波上的調製符號，Hi,k表示第i個符號中第k個離散時間點處的噪聲。F1是Nfft行Nfft列逆傅立葉變換矩陣，F1的第ρ行第q列的分量由表達式(7)給出。[數學式2]
權利要求
1.一種基於多載波傳輸系統來接收信號的接收設備，包括 解碼器，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生器，基於比特似然率來產生符號副本； 信道估計器，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測器，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測器包括 幹擾消除器，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及組合器，對幹擾消除器的輸出進行組合。
2.根據權利要求1所述的接收設備，其中，所述幹擾消除器包括 劃分用副本產生器，使用信道估計的一部分來產生劃分用副本； 多徑劃分器，通過從接收信號中減去劃分用副本來執行多徑劃分；FFT單元，通過對經過多徑劃分而獲得的信號執行傅立葉變換來產生頻域信號；以及期望信號加法器，將劃分用副本中不會導致載波間幹擾的分量與頻域信號相加。
3.根據權利要求1所述的接收設備，其中，所述幹擾消除器包括 接收信號副本產生器，使用信道估計來產生接收信號的副本； 副本減法器，從接收信號中減去接收信號的副本；FFT單元，通過以不同間隔對已減去副本的信號執行傅立葉變換來產生多個頻域信號；以及期望信號加法器，將不會導致載波間幹擾的分量與所述多個頻域信號相加。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的接收設備，其中，所述組合器基於比特似然率， 根據最小均方誤差對幹擾消除器的輸出進行組合。
5.—種基於多載波傳輸系統來接收信號的接收方法，包括 解碼步驟，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生步驟，基於比特似然率來產生符號副本； 信道估計步驟，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測步驟，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測步驟包括 幹擾消除步驟，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及組合步驟，對幹擾消除器的輸出進行組合。
6.根據權利要求5所述的接收方法，其中，所述解碼步驟和所述信號檢測步驟迭代執行。
7.一種基於MIMO傳輸系統來接收信號的接收設備，包括 解碼器，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生器，基於比特似然率來產生符號副本； 信道估計器，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測器，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測器包括 幹擾消除器，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及信號分離器，對幹擾消除器的輸出執行MIMO信號分離。
8.根據權利要求7所述的接收設備，其中，所述幹擾消除器包括 劃分用副本產生器，使用信道估計的一部分來產生劃分用副本；多徑劃分器，通過從接收信號中減去劃分用副本來執行多徑劃分；FFT單元，通過對經過多徑劃分而獲得的信號執行傅立葉變換來產生頻域信號；以及期望信號加法器，將劃分用副本中不會導致載波間幹擾的分量與頻域信號相加。
9.根據權利要求7所述的接收設備，其中，所述幹擾消除器包括 接收信號副本產生器，使用信道估計來產生接收信號的副本； 副本減法器，從接收信號中減去接收信號的副本；FFT單元，通過以不同間隔對已減去副本的信號執行傅立葉變換來產生多個頻域信號；以及期望信號加法器，將不會導致載波間幹擾的分量與所述多個頻域信號相加。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的接收設備，其中，所述信號分離器通過基於信道估計產生權重並將所述權重與接收信號相乘，來執行MIMO信號分離。
11.根據權利要求7至9中任一項所述的接收設備，其中，所述信號分離器通過最大似然率檢測來執行MIMO信號分離。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的接收設備，其中，所述信號檢測器減小多徑幹擾和流間幹擾。
13.一種基於MIMO傳輸系統來接收信號的接收方法，包括 解碼步驟，通過糾錯解碼來計算比特似然率；符號副本產生步驟，基於比特似然率來產生符號副本； 信道估計步驟，通過信道估計來計算信道估計；以及信號檢測步驟，減小多徑幹擾，其特徵在於，所述信號檢測步驟包括 幹擾消除步驟，基於信道估計和符號副本，整體上消除載波間幹擾；以及信號分離步驟，對幹擾消除器的輸出執行MIMO信號分離。
14.根據權利要求13所述的接收方法，其中，所述解碼步驟和所述信號檢測步驟迭代執行。
全文摘要
本發明提供一種接收設備和接收方法，即使在具有較大數目子載波的系統中，仍可以減小由於多徑幹擾導致的退化，而不增加計算量。信號檢測器(205)使用符號副本產生器(208)產生的符號副本和信道估計器(209)基於接收的導頻信號來估計的信號估計，抑制由於超過GI的延遲波導致的幹擾，並輸出接收信號的抑制後的信號。解調器(206)對已經減輕幹擾的信號進行解碼，以確定碼比特LLR作為比特似然率信息。解碼器(207)對輸入的碼比特LLR執行糾錯解碼過程。如果在糾錯解碼的結果中不存在差錯，則解碼器輸出信息比特以完成接收過程。如果在解碼結果中存在差錯，則解碼器將碼比特LLR輸出至符號副本產生器(208)。
文檔編號H04B7/005GK102461032SQ20108002600
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月25日 優先權日2009年6月12日
發明者加藤勝也, 吉本貴司, 山田良太, 府川和彥, 鈴木博, 須山聰 申請人:國立大學法人東京工業大學, 夏普株式會社