JP2004104769A - 伝送チャネルの選択方法及びアンテナダイバーシティを有する信号受信器 - Google Patents

伝送チャネルの選択方法及びアンテナダイバーシティを有する信号受信器 Download PDF

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Abstract

【課題】アンテナダイバーシティ受信器の受信アンテナの選択により適した方法を提案する。
【解決手段】最小のバイナリ誤り率を有する信号を供給する伝送チャネルを優先して、アンテナダイバーシティを有するＯＦＤＭ無線信号受信器の複数の伝送チャネル（１、２）から１つの伝送チャネルを選択する方法であって、伝送チャネルの周波数応答を表すデータ（ＲＦＣ）を、ニューラルネットワーク（９）に供給することにより、各伝送チャネルのバイナリ誤り率を推定する段階を含む。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の変調を用いるアンテナダイバーシティを有するワイヤレスデジタル通信方式に係る。特に、本発明は、復号化後に最小のバイナリ誤り率をもたらす信号を供給する伝送チャネルを優先して、アンテナダイバーシティを有するＯＦＤＭ無線信号受信器の入力において利用可能な複数のアンテナから１つのアンテナを選択する方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
アンテナダイバーシティは、信頼度及びロバスト性に関して通信リンクの品質を向上する。上述したような通信システムは、例えば、バースト伝送を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ、又は、ハイパーラン（Ｈｙｐｅｒｌａｎ）２タイプのローカルワイヤレスネットワークで用いられる。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式の変調を用いた伝送についての詳細は、当業者は、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３を参照されたい。
【０００４】
伝送チャネルのバイナリ誤り率を計算するには、一般的に、そのチャネルにより伝送される無線信号内で送られる各フレームのプリアンブルの特定数のビットを用いる。しかし、この計算は、時間の観点から高価であり、というのは、多数のビットを復号化する必要があり、受信アンテナが時間的に頻繁に変わるアンテナダイバーシティ受信器には適さないからである。
【０００５】
【非特許文献１】
アラード（Ａｌｌａｒｄ）・Ｍ．及びラッサイル（ＬＡＳＳＡＬＬＥ）・Ｒ、「Ｐｒｉｎｃｉｐｅｓ　ｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｅｔ　ｄｅ　ｃｏｄａｇｅ　ｃａｎａｌ　ｅｎ　ｒａｄｉｏｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｎｕｍｅｒｉｑｕｅ　ｖｅｒｓ　ｄｅｓ　ｍｏｂｉｌｅｓ（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｃｏｄｉｎｇ　ｉｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｒａｄｉｏ　ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　ｔｏ　ｍｏｂｉｌｅｓ）」、ＵＥＲ−テクニックジャーナル（ＵＥＲ−Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ）、１９８７年８月、第２２４号、ｐ．１６８−１９０
【非特許文献２】
Ｍ．Ｃ．Ｄ．マドックス（Ｍａｄｄｏｃｋｓ）、「Ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＯＦＤＭ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、ＢＢＣリサーチ・アンド・デベロップメント・リポート、ＢＢＣ　ＲＤ、１９９３年１０月
【非特許文献３】
ル・フロッチ（Ｆｌｏｃｋ）・Ｂ．、アラード・Ｍ、及びバロウ（Ｂｅｒｒｏｕ）・Ｃ．、「Ｃｏｄｅｄ　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ」、ＩＥＥＥ議事録、１９９５年６月、第８３巻、第６号、ｐ．９８２−９９６
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アンテナダイバーシティ受信器の受信アンテナの選択により適した方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的の為に、本発明によると、上述の方法は、伝送チャネルの周波数応答を表すデータを、ニューラルネットワークに供給することにより、各伝送チャネルのバイナリ誤り率を推定することにある。伝送チャネルの周波数応答を表すデータは、高速フーリエ変換を計算するモジュールにより供給され得る。この高速フーリエ変換を計算するモジュールは、ＯＦＤＭ信号受信器の一連の信号処理に既に存在する。フーリエ変換計算モジュールには、プリアンブルに対応するシーケンスの間に伝送チャネルの周波数応答を計算することを可能にする手段が具備される。無線信号中の１つのフレームのプリアンブルを受信すると、高速フーリエ変換計算モジュールは、伝送チャネルの周波数応答を計算し、この周波数応答は、等化器によって用いられて、各等化係数の初期値を計算する。ニューラルネットワークは、伝送チャネルの周波数応答と、入力で受信した信号のパワーレベルとに基づいて、伝送チャネルに対応するバイナリ誤り率を推定することができる。
【０００７】
ニューラルネットワークに対し単純な構造を優先するに、特に、多層パーセプトロンモデルに基づいた構造では、ニューラルネットワークは、伝送チャネルの周波数応答を表すデータに基づいて、例えば、１０−４の標準的な誤り率である所定のバイナリ誤り率を得るために必要となる入力における信号のパワーレベルを評価するよう学習しており、また、ニューラルネットワークの出力は、伝送チャネルのバイナリ誤り率を評価するよう入力で受信した信号の実際のパワーレベルを表すデータと共に用いられる。
【０００８】
本発明は、上述した方法の実施のために、アンテナダイバーシティ受信器にも及ぶ。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１中、受信器は、非制限的な例として、それぞれアンテナで構成される２つの伝送チャネル１及び２を含む。チャネルは、受信器の一連の信号処理の入力に、スイッチ３を介して接続される。
【００１０】
受信器の一連の信号処理は、従来通りに、以下の順番で、入力無線信号の周波数を下げる周波数変更器４、特に、受信した信号のパワーレベルＰがその内部で評価されるアナログ／デジタル変換器５、高速フーリエ変換計算モジュール６、等化器７、及び、復調器／複合器８を含む。
【００１１】
入力無線信号は、パケットにまとめられる複数のビットを運び、各パケットは、所定のプリアンブルで始まる。モジュール６では、各パケットのプリアンブルのビットを用いて、ＲＦＣ伝送チャネルの周波数応答が計算され、このＲＦＣデータは、次に等化器７で用いられて、最初の等化係数が計算される。
【００１２】
伝送チャネルの周波数応答を表すＲＦＣデータは、選択された伝送チャネルのバイナリ誤り率を評価するニューラルネットワーク９にも送られる。各伝送チャネル１及び２のバイナリ誤り率の評価に基づいて、スイッチ３の切替えが自動的に制御され、それにより、最小のバイナリ誤り率を有する復号化信号をもたらす伝送チャネルが優先される。
【００１３】
ＲＦＣデータは、パワーについて標準化される。これは、ニューラルネットワーク９で得られる結果が、所与の誤り率を得るために必要なパワーを示す理由である。
【００１４】
図１中、制御部１０は、スイッチ３の切替えを制御する。制御部は、受信器の入力にて受信した信号のパワーレベルＰと、多層パーセプトロンモデルによって構築されるニューラルネットワークであるニューラルネットワーク９からの出力とを受信する。上述のモデルは、マイクロ回路での実施の容易さと、このモデルが使用する誤差逆伝搬タイプの学習アルゴリズムが周知であるので、知られている。
【００１５】
ニューラルネットワーク９は、伝送チャネルの周波数応答の表すＲＦＣデータに基づいて、復調器／復号器８の出力において、例えば、１０−４の誤り率である所定のバイナリ誤り率を得るのに必要な伝送チャネル上の信号のパワーレベルを評価するよう学習している。ニューラルネットワークの学習に用いられるデータベースは、パワーについて標準化されるチャネル応答のセットと、各チャネル応答に対し、伝送される信号に用いられる符号の率に適合されたビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）デコーダの出力における１０−４のバイナリ誤り率を得るために受信器の入力（アンテナレベル）にて必要な信号パワーを含む。この「必要なパワー」は、受信器の感度を表す。このデータベースの各エレメントは、シミュレーション又は測定によって得ることが可能である。シミュレーションは、信頼度が高く正確な結果をもたらす利点を有するが、膨大な計算時間を必要とする。測定は、非常に早く非常に多数のエレメントを得ることを可能にするが、結果が信頼度が高くあるためには特別な配慮がされなければならず、また、得られた結果の精度も制限される。学習の十分なレベルを保証するために、データベース内に含まれるエレメント数は、少なくとも数百でなくてはならない。更に、これらのエレメントは、感度レベルにおいて可能な限り均一に分配されなければならない。例示的に、空間ポジショナと測定を自動化することを可能にするソフトウェアツールに関連付けられる単一アンテナ受信器を用いて、データベースを生成した。最も信頼度の高い結果を可能な限り得られるよう伝送チャネルの安定性を保証するために、この測定は、人間の活動がない環境で夜間に行われた。
【００１６】
ニューラルネットワーク９の出力、つまり、推定される必要な信号パワーレベルと、アンテナレベルで受信した信号の実際のパワーレベルＰとに基づいて、制御部１０内の計算アルゴリズムを用いて、伝送チャネルのバイナリ誤り率の推定を行うことが可能である。２つの伝送チャネルのバイナリ誤り率が推定されると、制御部１０は、受信器の一連の信号処理の入力を、最小の推定誤り率を有するＯＦＤＭ信号を供給するアンテナに接続するようスイッチ３を制御することができる。
【００１７】
より簡単に説明すると、ニューラルネットワークによって推定される必要なパワーを、受信したパワーと比較し、それにより、各アンテナ、従って、各伝送チャネルに対し、安全域を得ることも可能である。アンテナの選択は、最大の安全域に基づいて行われる。
【００１８】
他の変形の実施例も可能である。例えば、ＲＦＣデータ以外の伝送チャネルの周波数応答を表すデータを用いることが可能である。等化器の等化係数も用い得るが、これは、実施するのがより高価である。
【００１９】
入力パワーを表すデータアイテムをニューラルネットワークに組込むことも可能である。この場合、ニューラルネットワークは、チャネルの選択に関する情報を、直接供給する。しかし、学習を単純にするために、ニューラルネットワークには類似のデータのみを用いることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンテナダイバーシティを有するＯＦＤＭ信号受信器の一連の信号処理を示す図である。
【符号の説明】
伝送チャネル、アンテナ
３　スイッチ
４　周波数変更器
５　アナログ／デジタル変換器
６　高速フーリエ変換器
７　等化器
８　復調器／復号器
９　ニューロンネットワーク
１０　スイッチを制御する制御部

Claims (5)

  1. 最小のバイナリ誤り率を有する信号を供給する伝送チャネルを優先して、アンテナダイバーシティを有するＯＦＤＭ無線信号受信器の複数の伝送チャネルから１つの伝送チャネルを選択する方法であって、
    伝送チャネルの周波数応答を表すデータを、ニューラルネットワークに供給することにより、各伝送チャネルのバイナリ誤り率を推定する段階を含むことを特徴とする方法。
  2. 上記伝送チャネルの周波数応答を表すデータは、上記受信器内において、高速フーリエ変換を計算するモジュールの出力から得られる請求項１記載の方法。
  3. 上記ニューラルネットワークは、上記伝送チャネルの周波数応答を表すデータに基づいて、所定のバイナリ誤り率を得るために必要となる上記伝送チャネルの信号のパワーレベルを評価するよう学習しており、
    上記ニューラルネットワークの出力は、上記伝送チャネルのバイナリ誤り率を評価するよう上記伝送チャネルの信号の実際のパワーレベルを表すデータと共に処理される請求項１又は２記載の方法。
  4. 上記ニューラルネットワークのモデルは、多層パーセプトロンである請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
  5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法を実施するアンテナダイバーシティを有するＯＦＤＭ信号受信器であって、
    スイッチを介して複数のアンテナにその入力が接続される一連のＯＦＤＭ信号処理を含み、
    上記スイッチは、上記一連のＯＦＥＭ信号処理の上記入力を、最小のバイナリ誤り率を示す信号を供給するアンテナに接続するよう切替わり、
    上記スイッチの切替えは、上記ニューラルネットワークの出力において生成される情報に基づいて制御される、受信器。
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