JP2007081908A - 通信装置及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パイロット信号が入力される伝搬路推定部102では、送信局と受信局との間のマルチパスの特性、即ち、チャネル推定行列Γ(t)を求める。ただし、tはパイロット信号が受信された時刻である。チャネル推定行列補正部104では、まず位相演算部104aにて補正項a(≡exp(+jkΔx))を求めて、更にこの補正項aを用いて、時刻t+Δtにおけるチャネル推定行列の値、即ちΓ(t+Δt)を求める。ここで、移動距離算出部105によって算出されるΔxは、当該受信装置100を搭載している車両の車速計106から出力される車速vと、上記のパイロット信号の受信時刻tからの経過時間Δtとの積であり、パイロット信号受信地点からの車両の移動距離に一致する。
【選択図】図2
Description
この方法は、例えば車車間通信などの移動体通信における通信データの高品質化に大いに有用なものである。
x1(m) = s(m)
x2(m) = s(m+1)
x1(m+1)=−s* (m+1)
x2(m+1)= s* (m) …(1)
ただし、ここで、記号* は、複素共役を表している。
(STBC通信方式)
yi(m) =ηi1x1(m) +ηi2x2(m) +zi (m)
=ηi1s(m) +ηi2s(m+1)+zi (m)
yi(m+1)=ηi1x1(m+1)+ηi2x2(m+1)+zi (m+1)
=−ηi1s* (m+1)+ηi2s* (m) +zi (m+1) …(2)
"A simple transmit diversity technique for wireless communications," IEEE journal on selective areas in communications, vol.16, no.8, pp.1451-1458, Oct. 1998.
なお、上記の受信信号yi (m)の整数mはシンボル時刻を表している。また、実際のチャネル推定の方法については、トレーニング信号を用いて推定するなど従来のアルゴリズム(例:M系列やMLSE)などを用いて実施することができる。
ただし、装置の物理的又は論理的な構成には必ずしも冗長性をもたせる必要はなく、したがって、例えば、上記の受信アンテナと送信アンテナは、双方を同一のアンテナを用いて構成しても良い。また、上記の移動距離算出手段などに付いても同様である。
ただし、この移動距離算出手段は、勿論、上記の第1及び第2の手段の移動距離算出手段として用いるものである。
ただし、双方に上記の送受信装置を設けた場合には、勿論、どの送受信局でも必要に応じて受信及び送信を随時実行することができる。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
(STBC通信方式)
Y=G2 Γ+Z …(3)
ただし、ここでは、マルチパスの伝搬路特性に関する推定誤差がないこと(H=Γ)を仮定している。
まず、本発明の第1の手段によれば、当該受信装置の移動距離Δxに応じて、上記のチャネル推定行列Γを構成する各行列要素の位相が、受信側において直接補正される。ただし、上記の移動距離Δxは、受信局が主要なマルチパスに概ね沿って送信局の方に向って近づく向きを正の向きとして定義される距離とする。言い換えれば、移動距離Δxは、時刻t1から時刻t2までの期間における伝搬路長の短縮量に略一致する距離である。
(位相の補正作用)
a≡exp(+jkΔx),
Y = G2 (aΓ)+Z …(4)
ただし、ここで、上記のaは補正項、jは虚数単位、kは波数である。
a-1Y = G2 Γ + Z″ …(4)′
ここで上記の行列Z″は、最初に選択したノイズ行列Zの代わりに、各ノイズ成分の位相の任意性に基づいて更めて選択し直した別のノイズ行列(Z″≡a-1Z)である。
b≡exp(+jkΔy),
Y = G2 (bΓ)+Z …(5)
ただし、ここではbが補正項であり、この式(5)の左右両辺にb-1を掛ければ、この式(5)と等価の次式(5)′を得る。
b-1Y = G2 Γ + Z′ …(5)′
ここで上記の行列Z′は、最初に選択したノイズ行列Zの代わりに、各ノイズ成分の位相の任意性に基づいて更めて選択し直した別のノイズ行列(Z′≡b-1Z)である。
即ち、本発明の第2の手段によれば、送信装置の移動距離Δyに応じて、上記の時空間行列G2 を構成する各行列要素(複素シンボル)の位相が送信装置の側で補正されるが、その時には、その補正量をb-1=exp(−jkΔy)とすればよい。この補正操作によれば、補正されたその信号、即ち時空間行列b-1G2 を受信する受信装置の側では、受信信号行列Yに関してY⇒b-1Yなる補正作用が得られる。このため、本発明の第2の手段によれば、式(5)と式(5)′との等価関係に基づいて、第1の手段と略同様にして所望の補正結果を得ることができる。
即ち、送信側で上記の補正項bの逆数b-1を時空間行列G2 に掛けて、時空間行列G2 の各要素(複素シンボル)の各位相を−jkΔyだけ補正する(遅らせる)ことは、その代わりに、受信側においてチャネル推定行列Γの各行列要素の位相を+jkΔyだけ補正する(進める)ことと同じ結果をもたらす。
したがって、本発明の第3の手段によれば、例えば、交差点に備え付けられた路側の基地局と車両との間で通信する路車間通信環境などにおいては、車両側のみに上記の送受信装置を搭載するだけで従来よりも高い通信品質を確保することができる。
ただし、この場合にも、上記と同様に、当該送受信装置が伝搬路(マルチパス)に概ね沿って移動することが、この作用・効果を得るための前提となる。
c≡exp(+jk(Δx+Δy)),
Y = G2 (cΓ)+Z …(6)
ただし、ここではcが補正項であり、この式(6)の左右両辺にb-1を掛ければ、この式(6)と等価の次式(6)′を得る。
b-1Y = G2 (b-1cΓ)+ b-1Z
= G2 (aΓ)+ Z′ …(6)′
なお、上記の式(6)′は、Δy=0の時には式(4)に帰着し、Δx=0の時には式(5)′に帰着し、Δx+Δy=0の時には式(3)に帰着する。
したがって、本発明は、各局の移動距離の和(Δx+Δy)が波長λに対して十分に小さい時点から、非常に大きな効果を発揮する。
したがって、上記の様な作用によって得られる、移動体間の高い通信品質を利用すれば、例えば、交差点等における複数の移動体間での出会い頭の衝突事故などを未然に防止するための警報装置や安全運転支援システムなどを、従来よりも容易かつ確実に構成することもできる。
(時刻t+Δtにおけるチャネル推定行列Γ)
Γ(t+Δt)=H(t)+εH (Δt), εH (0)=O …(7)
Γ(t+Δt)=exp(+jk(Δx+Δy))H(t)
=exp(+jk(Δx+Δy))Γ(t)
(Δx≧0,Δy≧0,Δx+Δy>0) …(8)
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
図1に、本実施例1の通信システムM1のデータフロー図を示す。この通信システムM1は、前述の従来の通信モデルM0(図21)に準拠するものであるが、本発明に基づいて構成された受信装置100を有する点が従来とは異なっており、図2に示す様に特に、チャネル推定行列補正部104や移動距離算出部105を有する復号処理部110(:図1の制御ブロックSTD)の構成が新しい。
受信信号判別部101は、受信信号y1(m),y2(m)の内容に基づいて、これらの信号がパイロット信号(トレーニング信号)であるか否かを判定する。そして、これらの信号が所定のパイロット信号である場合には、これらの信号を伝搬路推定部102に出力し、そうでなければ、これらの信号をSTBCデコード部103に出力する。
(チャネル推定行列補正部の処理)
Γ(t+Δt)=aΓ(t)=aH(t)
=exp(+jkΔx)Γ(t) …(9)
この式(9)は、上記の式(8)において、Δy=0である場合に相当する。
2.1 交差点モデル
図3に、本発明の各実施例を検証するために構成された交差点モデルの空間的な構造を例示する。評価対象とする交差点モデルを図3に示す。交差点モデルは、300m四方のオフィスビル街を想定し、道路幅は10mと仮定し、交差点の周辺には、ビルを疑似する高さ10mのコンクリートブロックを図示する様に配置した。送信局Txおよび受信局Rxの各アンテナの初期位置は、ともに道路の交差点から40m離れた場所とした。即ち、時速60kmで移動する自動車の平均的な停止可能距離(約40m程度)を1つの目安として考えた。
ただし、本実施例1においては、上記の受信装置100を搭載している車両(受信局側)だけが、交差点に向って移動しており、送信局側は静止していることを仮定した。
上記のチャネル応答行列Hは、次式に基づいて求めることができる。即ち、nt 番目の送信アンテナとnr 番目の受信アンテナ間の伝搬路応答特性hnrntは、一般に、図中の交差点を構成する2本の道路上における任意の2点間について、以下の様にして求めることができる。
(チャネル応答行列Hの各行列要素の求め方)
以下では、記号hijの上に記号〜を付して上記のチャネル推定行列Γの各行列成分ηij(t+Δt)を表すことがある。受信装置100全体におけるCIR(γCIR )は、個々の受信アンテナにおけるCIRの総和であるので、受信装置100全体におけるCIR(γCIR )は、以下の通りとなる。
〔γCIR (CIR)〕
〔γCNR (CNR)〕
図4に本実施例1の効果を例示する。本シミュレーションでは、通信に用いる電磁波の周波数fを2.4GHz及び5.2GHzとした。図中に conventional と記載して示してあるグラフが、本発明の補正を省略した従来のSTBC通信方式に従うシミュレーション結果であり、上記の実施例1に従うシミュレーションの結果のグラフを proposed と記載して示した。また、このグラフの横軸には、上記の移動量Δx(≡dx)をmm単位に目盛った。上記の式(9)に従って、上記の様に本実施例1の補正操作を行うことにより、CIRが大幅に改善されることが本図4からわかる。
3.1 交差点モデルにおける伝搬形態の特徴
以上の様にして交差点伝搬シミュレーションを実施した結果を簡単にまとめる。評価尺度として、パス数、遅延スプレッド[nsec ] 、水平成分の角度スプレッド[ °] 、垂直成分の平均到来/出射角度[ °] を用いて整理する。到来角度、および出射角度については、天頂方向を0°とし、水平が90°を示す。
これについては、受信点を交差点から40m離れた地点に固定した場合において、送信アンテナ#1(図3の送信局Txの壁寄りのアンテナ)、受信アンテナ#1(図3の受信局Rxの壁寄りのアンテナ)との間のパスについてまとめた結果を表2 、表3 に示す。
一方、回折回数を変化させた場合の評価結果を表に示す。この場合、回折回数が増えると、パス数は非常に大きくなる。また、あらゆる方向から電波を受信する状況が生じる。しかしながら、角度スプレッドの値はそれほど大きくなっていない。これは、強い電波が交差点方向から到来しているためであり、この関係は、実際に角度プロファイルを調べることによって確認された。また、遅延プロファイルを見ると、長い遅延波が非常に多くなっていることから、事実上支配的になっているレイは、交差点を通過するレイであることが分った。
次式の複素空間相関係数ρi (Δx)を用いて、時刻t+Δtにおけるチャネル推定行列Γの各行列要素ηij(x+Δx)(≡ηij(t+Δt))の妥当性を検証することができる。ただし、ここで、時刻tは受信装置100がパイロット信号を受信した時の時刻であり、座標xはその時の受信装置100の座標である。なお、上記のシミュレーションにおいては、受信装置100の初期位置と車速vが決まっているので、上記の行列要素hijの各値は、座標xの関数と考えても時刻tの関数と考えても、どちらでも良い。
(従来方式)
ηij(x+Δx)=ηij(x)=hij(x) …(10)
(実施例1の方式)
ηij(x+Δx)=aηij(x)=ahij(x)
=exp(+jkΔx)hij(x) …(11)
なお、hij(x),hij(x+Δx)の各値はそれぞれ、上記の交差点モデルにおけるシミュレーションに基づいて、前記の〔数1〕のチャネル応答行列Hの式から求めた。また、このシミュレーションでは、反射回数が2回、回折回数が1回であることを前提としてチャネル応答行列Hの計算を行った。
(時空間行列G2 の各行列要素)
g11 = s(m),
g12 = s(m+1),
g21 =−s* (m+1),
g22 = s* (m) …(12)
(時空間行列G2 ′の各行列要素)
g11′= x1 (m) = b-1s(m),
g12′= x2 (m) = b-1s(m+1),
g21′= x1 (m+1)=−b-1s* (m+1),
g22′= x2 (m+1)= b-1s* (m) …(13)
また、受信装置の側から見ると、この作用は、前述の式(5)の補正作用と等価となり、したがって、実質的には、前記の式(8)にΔx=0を代入した次式(14)の作用が導かれる結果となる。
(時空間行列補正部203の補正作用)
Γ(t+Δt)=bΓ(t)=bH(t)
=exp(+jkΔy)Γ(t) …(14)
また、本実施例2のシミュレーションでは、通信に用いる電磁波の周波数fを2.4GHzと5.2GHzにした。図中に conventional と記載して示してあるグラフが、補正を省略した従来のSTBC通信方式に従うシミュレーション結果であり、上記の実施例2に従うシミュレーションの結果のグラフを proposed と記載して示した。また、これらのグラフの横軸には、上記の移動量Δx(≡dx)をmm単位に目盛って示した。上記の式(5)′、(13)に従って、上記の様に本実施例2の補正操作を行うことにより、CIRが大幅に改善されることが本図9からわかる。
(a)上記の補正を行わない従来の場合(図11の'conventional'に相当)
(b)受信局側でのみ実施例1の補正を行う場合(図11の'proposed −Rx' )
(c)送信局側でのみ実施例2の補正を行う場合(図11の'proposed −Tx' )
(d)実施例1,2の補正を同時に行う場合(図11の'proposed −RxTx' )
この様な規格化表示の下では、方式(d)において各グラフ(f=6GHz,5GHz,2GHz)が、何れも互いに重なること、即ち、上記のシミュレーション結果が周波数fに依存しないことが分かった。また、方式(a)についても同様であった。
また、図19、図20には、QPSK方式において同様のシミュレーションを実施した結果を示す。これらのグラフに例示する様に、QPSK方式を採用した場合においても、上記と全く同様の傾向が現われることを確認することができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
(変形例1)
例えば、上記の実施例1では、交差点モデルにおいて、送信局Txまたは受信局Rxが交差点に向って走行する場合について示したが、上記のΔxやΔyはそれぞれ何れも負値であってもよい。また、送受信局が互いに遠ざかる場合でも良い。これらの場合においても、本発明の手段に基づいて、本発明の作用・効果を得ることができる。
また、本発明は、車両に搭載する場合に限らず、携帯電話などの携帯可能な通信機器などにおいても利用することができる。
110 : 復号処理部
104 : チャネル推定行列補正部
105 : 移動距離算出部
200 : 送信装置
210 : 符号化処理部
203 : 時空間行列補正部
204 : 移動距離算出部
G2 : 時空間行列
H : チャネル応答行列
Γ : チャネル推定行列
Claims (5)
- I本(I≧2)の受信アンテナと、所定のトレーニング信号を受信してチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって推定されたチャネル推定行列Γ及びi番目の前記受信アンテナで受信された受信信号yi (m)(1≦∀i≦I)に基づいて、時空間ブロック復号処理を行う復号手段とを有するSTBC通信方式の受信装置において、
前記トレーニング信号を受信する第1の送信時刻t1から、前記受信信号yi (m)を受信する第2の送信時刻t2までの間における前記受信装置の移動距離Δxを算出する移動距離算出手段と、
前記受信装置の移動距離Δxに基づいて、
前記チャネル推定行列Γの各要素の位相、または、
前記受信信号yi (m)(1≦∀i≦I)の各位相
を補正する位相補正手段と
を有する
ことを特徴とする受信装置。 - 送信情報に対する時空間ブロック符号化を行う符号化手段と、この符号化手段によって時空間ブロック符号化された、複素シンボルから成る時空間行列G2 を送信する複数の送信アンテナとを有するSTBC通信方式の送信装置において、
受信側でチャネル推定を行うための所定のトレーニング信号を送信する第3の送信時刻t3から、前記時空間行列G2 を送信する第4の送信時刻t4までの間における前記送信装置の移動距離Δyを算出する移動距離算出手段と、
前記送信装置の移動距離Δyに基づいて、送信前に前記複素シンボルの各位相を補正する時空間行列補正手段と
を有する
ことを特徴とする送信装置。 - STBC通信方式を用いた送受信装置であって、
請求項1に記載の受信装置と、
請求項2に記載の送信装置と
を有する
ことを特徴とする送受信装置。 - 移動体に搭載される送受信装置であって、
任意の2時刻間における該送受信装置の移動距離を前記移動体の移動速度に基づいて算出する移動距離算出手段を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の送受信装置。 - STBC通信方式を用いた受信局及び送信局から構成される通信システムであって、
前記受信局は、請求項1に記載の受信装置、或いは請求項3又は請求項4に記載の送受信装置を有し、
前記送信局は、請求項2に記載の送信装置、或いは請求項3又は請求項4に記載の送受信装置を有する
ことを特徴とする通信システム。
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JP2007110333A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | チャンネル推定補正を行うofdm受信装置 |
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JP2007166330A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 受信装置 |
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