JP2010193350A - Communication apparatus and communication system - Google Patents
Communication apparatus and communication system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010193350A JP2010193350A JP2009037705A JP2009037705A JP2010193350A JP 2010193350 A JP2010193350 A JP 2010193350A JP 2009037705 A JP2009037705 A JP 2009037705A JP 2009037705 A JP2009037705 A JP 2009037705A JP 2010193350 A JP2010193350 A JP 2010193350A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- propagation path
- interference
- noise power
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、空間分割多重された複数のストリームを複数の受信アンテナで受信する通信装置等に関する。 The present invention relates to a communication apparatus that receives a plurality of space-division multiplexed streams with a plurality of receiving antennas.
送受信に複数のアンテナを使用するMIMO(Multiple-Input Multiple-Output:多入力多出力)システムにおいて、各送信アンテナから独立な信号を送り伝送効率を向上させるSDM(Space Division Multiplexing:空間分割多重)方式に関する様々な研究が行われている(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。
In a multiple-input multiple-output (MIMO) system that uses multiple antennas for transmission and reception, an SDM (Space Division Multiplexing) system that improves the transmission efficiency by sending independent signals from each transmit antenna Various studies have been conducted (for example, see Non-Patent
MIMO−SDMでは複数の信号が重畳された信号を受信するため、希望信号を分離検出する必要がある。その方法として、最尤推定に基づくMLD(Maximum Likelihood Detection:最尤検出)や、線形処理であるMMSE(Minimum Mean Square Error:最小平均二乗誤差)基準による分離方法が知られている。MMSEによる分離方法は、MLDと比較して演算量を大きく軽減することができる。 Since MIMO-SDM receives a signal in which a plurality of signals are superimposed, it is necessary to separately detect a desired signal. As the method, there are known separation methods based on MLD (Maximum Likelihood Detection) based on maximum likelihood estimation and MMSE (Minimum Mean Square Error) standard which is linear processing. The separation method by MMSE can greatly reduce the amount of calculation compared with MLD.
一方、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)方式を用いたセルラシステムにおいて、セル間で発生する同一チャネル干渉が存在する場合に、誤り訂正復号時に干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を求めて適用することによって干渉を抑圧する手法が提案されている(例えば、非特許文献3参照)。 On the other hand, in a cellular system using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) scheme, when there is co-channel interference occurring between cells, the likelihood considering the occurrence probability of interference signals during error correction decoding There has been proposed a technique for suppressing interference by obtaining and applying a degree (see, for example, Non-Patent Document 3).
さらに、MIMO−SDMにおいて希望信号を分離する際に、希望信号(復調対象信号)以外の信号を干渉信号として捉えて、上記の誤り訂正復号時に干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を求めて適用する手法を用いることによって、干渉信号を抑圧して信号分離精度を向上させる手法が提案されている(例えば、非特許文献4参照)。 Further, when a desired signal is separated in MIMO-SDM, signals other than the desired signal (demodulation target signal) are regarded as interference signals, and a likelihood that considers the occurrence probability distribution of the interference signals at the time of error correction decoding is obtained. A method for suppressing the interference signal and improving the signal separation accuracy has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 4).
しかしながら、従来のMMSE基準による信号分離法では、送受信アンテナ間に設定される複数の伝搬路の独立性が崩れて相関を有する場合、信号分離精度が著しく劣化し、誤り率特性が劣化するという問題があった。 However, in the conventional signal separation method based on the MMSE standard, when the independence of a plurality of propagation paths set between transmitting and receiving antennas is lost and there is a correlation, the signal separation accuracy is remarkably deteriorated and the error rate characteristic is deteriorated. was there.
また、MIMO−SDMにおいて希望信号を分離する際に、希望信号以外の信号を干渉信号として捉えて、上記の誤り訂正復号時に干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を求めて適用する手法は、伝搬路の相関の大きさによらずほぼ一定の誤り率特性を実現できるが、相関の小さい伝搬路においてはMMSE基準による信号分離法を用いた場合に比べ誤り率特性が劣ってしまうという問題があった。 Further, when separating a desired signal in MIMO-SDM, a method of obtaining a likelihood considering the occurrence probability distribution of an interference signal at the time of error correction decoding and applying a signal other than the desired signal as an interference signal is as follows. The error rate characteristic can be realized almost constant regardless of the correlation level of the propagation path, but the error rate characteristic is inferior in the case of the propagation path having a small correlation as compared with the signal separation method based on the MMSE standard. was there.
さらに、上記2つの信号分離・検出手法を用いた場合に、どちらの手法がより良い誤り率特性を実現することができるかは、伝搬路の相関の大きさ、受信信号のS/N比(信号対雑音電力比)、MMSE合成後のS/N比、及び干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を用いた誤り訂正復号における干渉抑圧効果などの様々な要因によって変化するため、容易に判定することはできなかった。 Furthermore, when the above two signal separation / detection methods are used, which method can realize better error rate characteristics depends on the magnitude of the correlation of the propagation path, the S / N ratio of the received signal ( Signal-to-noise power ratio), S / N ratio after MMSE synthesis, and interference suppression effect in error correction decoding using likelihood considering interference signal occurrence probability distribution. It was not possible to judge.
上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、MIMO−SDMでの希望信号の分離検出において、瞬時SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio:信号対干渉及び雑音電力比)が良好となる方法を適切に選択することを可能とし、誤り率特性が向上した通信装置等を提供することである。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to improve instantaneous SINR (Signal to Interference plus Noise power Ratio) in separation detection of a desired signal in MIMO-SDM. It is possible to provide a communication apparatus or the like that can appropriately select a method and has improved error rate characteristics.
上述した課題に鑑み、本発明の通信装置は、空間分割多重された複数のストリームを複数の受信アンテナで受信する通信装置であって、伝搬路行列及び雑音電力を推定する伝搬路推定部と、前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて重み行列を算出する重み算出部と、前記受信アンテナで受信した受信信号及び前記重み行列からストリーム毎の信号を合成する合成部と、前記受信信号及び前記合成された信号とから一方を選択する方式選択部と、前記伝搬路行列又は前記伝搬路行列及び前記重み行列に基づいて、前記選択された信号の尤度情報を算出するデマッピング部と、前記尤度情報に基づいて誤り訂正復号を行う復号部と、を備えることを特徴とする。 In view of the above-described problems, the communication device of the present invention is a communication device that receives a plurality of spatially multiplexed streams with a plurality of reception antennas, a propagation path estimation unit that estimates a propagation path matrix and noise power, A weight calculating unit that calculates a weight matrix based on the propagation path matrix and noise power, a combining unit that combines a received signal received by the receiving antenna and a signal for each stream from the weight matrix, the received signal and the combining A method selection unit that selects one of the selected signals, a demapping unit that calculates likelihood information of the selected signal based on the propagation path matrix or the propagation path matrix and the weight matrix, and the likelihood And a decoding unit that performs error correction decoding based on the degree information.
また、本発明の通信装置において、前記重み算出部は、前記受信信号を最小平均二乗誤差基準によって前記複数のストリームに分離するためのMMSE重み行列を算出することを特徴とする。 In the communication apparatus according to the present invention, the weight calculation unit calculates an MMSE weight matrix for separating the received signal into the plurality of streams based on a minimum mean square error criterion.
また、本発明の通信装置において、前記デマッピング部は、前記方式選択部で合成されたストリーム毎の信号が選択された場合に、各ストリームに関する合成後の残留干渉成分の生起確率分布に基づいて、前記尤度情報を算出することを特徴とする。 Further, in the communication device according to the present invention, the demapping unit may be configured to generate a residual interference component after the synthesis for each stream when a signal for each stream synthesized by the scheme selection unit is selected. The likelihood information is calculated.
また、本発明の通信装置において、前記デマッピング部は、前記方式選択部で受信信号が選択された場合に、前記受信信号に重畳された複数のストリームのうち尤度情報算出の対象とするストリームを除いた、干渉成分となる他のストリームに関する生起確率分布に基づいて、前記尤度情報を生成することを特徴とする。 In the communication apparatus of the present invention, when the received signal is selected by the scheme selecting unit, the demapping unit is a stream for which likelihood information is calculated among a plurality of streams superimposed on the received signal. The likelihood information is generated based on an occurrence probability distribution related to another stream that is an interference component excluding.
また、本発明の通信装置は、前記重み行列と前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて、前記合成後の各ストリームに関する第1の信号対干渉及び雑音電力比を算出し、前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて、前記受信信号の各ストリームに関する第2の信号対干渉及び雑音電力比を算出するSINR算出部をさらに備え、前記方式選択部は、前記第1の信号対干渉及び雑音電力比が前記第2の信号対干渉及び雑音電力比よりも大きい場合は前記合成されたストリーム毎の信号を選択し、前記第2の信号対干渉及び雑音電力比が前記第1の信号対干渉及び雑音電力比よりも大きい場合は前記受信信号を選択し、前記第1の信号対干渉及び雑音電力比と前記第2の信号対干渉及び雑音電力比が等しい場合は前記合成されたストリーム毎の信号と前記受信信号のどちらか一方を選択することを特徴とする。 Further, the communication apparatus of the present invention calculates a first signal-to-interference and noise power ratio for each combined stream based on the weight matrix, the propagation path matrix, and noise power, and the propagation path matrix and An SINR calculation unit that calculates a second signal-to-interference and noise power ratio for each stream of the received signal based on noise power, and the method selection unit includes the first signal-to-interference and noise power ratio Is greater than the second signal-to-interference and noise power ratio, the combined signal for each stream is selected, and the second signal-to-interference and noise power ratio is the first signal-to-interference and noise power. The received signal is selected if the power ratio is greater than the power ratio, and the combined signal for each stream is selected if the first signal-to-interference and noise power ratio is equal to the second signal-to-interference and noise power ratio. And selects either the serial reception signal.
また、本発明の通信装置において、前記SINR算出部は、前記誤り訂正復号によって抑圧される干渉信号電力を用いて前記第1及び第2の信号対干渉及び雑音電力比を算出することを特徴とする。 In the communication apparatus of the present invention, the SINR calculation unit calculates the first and second signal-to-interference and noise power ratios using interference signal power suppressed by the error correction decoding. To do.
本発明の通信システムは、複数のストリームを複数の送信アンテナから空間分割多重して送信する送信機と、前記送信機から送信された信号を複数の受信アンテナで受信する受信機を含む通信システムであって、前記受信機は、伝搬路行列及び雑音電力を推定する伝搬路推定部と、前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて重み行列を算出する重み算出部と、前記受信アンテナで受信した受信信号及び前記重み行列からストリーム毎の信号を合成する合成部と、前記受信信号及び前記合成された信号とから一方を選択する方式選択部と、前記伝搬路行列又は前記伝搬路行列及び前記重み行列に基づいて、前記選択された信号の尤度情報を算出するデマッピング部と、前記尤度情報に基づいて誤り訂正復号を行う復号部と、を備えることを特徴とする。 The communication system of the present invention is a communication system including a transmitter that transmits a plurality of streams by space-division multiplexing from a plurality of transmission antennas, and a receiver that receives signals transmitted from the transmitter by a plurality of reception antennas. The receiver includes a propagation path estimation unit that estimates a propagation path matrix and noise power, a weight calculation unit that calculates a weight matrix based on the propagation path matrix and noise power, and reception received by the receiving antenna. A synthesis unit that synthesizes a signal for each stream from the signal and the weight matrix, a method selection unit that selects one of the received signal and the synthesized signal, and the propagation path matrix or the propagation path matrix and the weight matrix. And a decoding unit that calculates likelihood information of the selected signal based on the likelihood information, and a decoding unit that performs error correction decoding based on the likelihood information. That.
本発明によれば、MIMO−SDMでの希望信号の分離検出において、瞬時SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio:信号対干渉及び雑音電力比)が良好となる方法を選択することが可能となり、誤り率特性が向上した通信装置及び通信システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to select a method in which instantaneous SINR (Signal to Interference plus Noise power Ratio) is improved in separation detection of a desired signal in MIMO-SDM, A communication apparatus and a communication system with improved error rate characteristics can be provided.
以下に、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)方式おいて、MIMO−SDM(Multiple-Input Multiple-Output - Space Division Multiplexing:多入力多出力−空間分割多重)を用いて通信を行う通信システム及び通信装置に、本発明を適用した実施例を挙げて説明する。 Communication that performs communication using MIMO-SDM (Multiple-Input Multiple-Output-Space Division Multiplexing) in the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) scheme below An embodiment in which the present invention is applied to a system and a communication apparatus will be described.
まず、図1は送受信アンテナとして各々2本を配置し、2本の送信アンテナからそれぞれ異なるデータ系列(ストリーム)の送信信号を送信する、2×2MIMO−SDMシステムの構成を示した図である。 First, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a 2 × 2 MIMO-SDM system in which two transmission / reception antennas are arranged, and transmission signals of different data sequences (streams) are transmitted from the two transmission antennas.
送信信号行列をS、伝搬路行列をH、受信信号行列をR、熱雑音行列をNとし、MIMO−SDMの信号分離として干渉と雑音の電力和が最小となるように線形処理を行うMMSE(Minimum Mean Square Error:最小平均二乗誤差)基準による方法を用いる場合のMMSE重み行列をW、MMSE後の出力信号行列をS’とする。 The transmission signal matrix is S, the propagation path matrix is H, the reception signal matrix is R, the thermal noise matrix is N, and the MMSE (linear processing is performed so that the power sum of interference and noise is minimized as the MIMO-SDM signal separation. When using a method based on (Minimum Mean Square Error), the MMSE weight matrix is W, and the output signal matrix after MMSE is S ′.
まず、誤り訂正復号時に干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を求めて適用することによって干渉を抑圧する手法を、MMSE後の残留干渉成分に対して適用する方式(以下、第1の方式と記す)について説明する。 First, a method of applying a technique for suppressing interference by obtaining and applying a likelihood considering an occurrence probability distribution of an interference signal at the time of error correction decoding to a residual interference component after MMSE (hereinafter referred to as a first method). Will be described.
図1に示したMIMO−SDMシステムにおけるMMSE後の出力信号行列S’の各要素は数1で表現される。
数1より、MMSE後も信号S1’に関してA12S2が、信号S2’に関してA21S1が干渉成分として残ることがわかる。
From
このMMSE後の残留干渉成分について、その生起確率分布PIと雑音成分のガウス分布PNを用いて、数2に基づいて誤り訂正復号時に用いる尤度P(u)を算出する。
さらに、同様の議論により、信号S2’に関する干渉成分A21S1の生起確率分布PI(S1)は数4で表現される。
数5に基づき算出される尤度を誤り訂正復号時に導入することで、MMSE後の残留干渉成分を抑圧し、MMSEによる信号分離精度をなお一層向上させることができる。また、BPSK以外の変調方式に対しても、同様にして尤度を算出することが可能である。 By introducing the likelihood calculated based on Equation 5 at the time of error correction decoding, the residual interference component after MMSE can be suppressed, and the signal separation accuracy by MMSE can be further improved. In addition, the likelihood can be calculated in the same manner for modulation schemes other than BPSK.
次に、MMSEを行わずに、誤り訂正復号時に干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を求めて適用することによって干渉を抑圧する手法を、MIMO−SDMにおいて受信アンテナに重畳して到来する複数の信号のうち、復調対象外の干渉信号に対して適用する方式(以下、第2の方式と記す)について説明する。 Next, a technique for suppressing interference by obtaining and applying likelihood considering the occurrence probability distribution of interference signals at the time of error correction decoding without performing MMSE is superimposed on the receiving antenna in MIMO-SDM. A method (hereinafter referred to as a second method) applied to an interference signal that is not subject to demodulation among a plurality of signals will be described.
有相関伝搬路の場合、MMSEによる信号分離法では、伝搬路の相関の増大に伴い信号分離精度が劣化する。そこでこのような伝搬路の場合、MMSEによる信号分離を行わずに、受信アンテナに重畳して到来する信号のうち、一方を希望信号、他方を干渉信号とみなし、その干渉信号の生起確率分布を考慮した尤度を誤り訂正復号時に用いることによって干渉信号を抑圧する。 In the case of a correlated channel, in the signal separation method based on MMSE, the signal separation accuracy deteriorates as the correlation of the channel increases. Therefore, in the case of such a propagation path, without performing signal separation by MMSE, it is assumed that one of the signals arriving superimposed on the receiving antenna is a desired signal and the other is an interference signal, and the occurrence probability distribution of the interference signal is The interference signal is suppressed by using the considered likelihood at the time of error correction decoding.
このとき、受信信号行列Rの各要素は数7で表せる。
数7において、信号R1に関してH21S2を、信号R2に関してH12S1を干渉成分とみなし、その生起確率分布を考慮した尤度を算出することで、干渉信号を抑圧し、希望信号を抽出する。上記と同様の議論により、変調方式をBPSKとしたときの信号R1とR2に関する尤度P1’(u)とP2’(u)は数8で与えられる。
本実施形態では、上記の第1の方式と第2の方式を、サブキャリア単位で瞬時SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio:信号対干渉及び雑音電力比)が良好となる方式を選択して切り替える。 In the present embodiment, the above-described first method and second method are selected by selecting a method in which instantaneous SINR (Signal to Interference plus Noise power Ratio) is good in subcarrier units. Switch.
希望信号電力をPD、干渉信号電力をPI、雑音電力をPNとすると、真値のSINRをγとするとγは数9で表せる。
しかしながら、数10中の干渉信号電力|A12|2と|A21|2は残留干渉成分の抑圧前の電力であり、ビット誤りに直結するSINRを求めるには、残留干渉成分抑圧後の干渉信号電力を算出する必要がある。そこで、尤度適用に基づく干渉抑圧量Thを導入し、干渉抑圧後の干渉信号電力を|A12|2/Thと|A21|2/Thとして瞬時SINRγ1’とγ2’を数11に基づき算出する。
同様の議論により、MMSEを行わずに干渉を抑圧する第2の方式における各ストリームの瞬時SINRγ1”とγ2”を、数7及び数9と尤度適用に基づく干渉抑圧量Thを用いて数12に基づき算出する。
数11と数12に基づきγi’とγi”(i=1,2)を算出し、γi’>γi”のとき、MMSE後の残留干渉成分を抑圧する第1の方式を、γi’<γi”のとき、MMSEを行わずに干渉を抑圧する第2の方式をサブキャリア毎に選択する。 Γ i ′ and γ i ″ (i = 1, 2) are calculated based on Equations 11 and 12, and when γ i ′> γ i ″, the first method for suppressing the residual interference component after MMSE is: When γ i ′ <γ i ”, the second scheme for suppressing interference without performing MMSE is selected for each subcarrier.
上記のようにして、各方式における干渉抑圧後の瞬時SINRγ1’、γ2’、γ1”及びγ2”を算出し、これらを比較することによって、第1の方式と第2の方式とから誤り率特性の良好となる方式を適切に選択することが可能となる。 As described above, instantaneous SINRs γ 1 ′, γ 2 ′, γ 1 ″ and γ 2 ″ after interference suppression in each method are calculated, and these are compared to obtain the first method and the second method. Therefore, it is possible to appropriately select a method with good error rate characteristics.
つづいて、送信機及び受信機の構成について説明する。図3は、本実施形態における送信機の構成を表すブロック図である。 Next, the configuration of the transmitter and the receiver will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the transmitter in this embodiment.
送信機300は、符号化部301a、301bと、変調部302a、302bと、パイロット生成部303と、パイロット多重部304a、304bと、周波数時間変換部305a、305bと、GI挿入部306a、306bと、無線送信部307a、307bと、送信アンテナ部308a、308bとを有して構成されている。
Transmitter 300 includes
符号化部301a及び符号化部301bは、2つの異なるデータ系列、あるいは1つのデータ系列を2組に分けたデータ系列である、第1の送信データと第2の送信データがそれぞれ入力され、それぞれを誤り訂正符号化して符号化データを出力する。
The
変調部302a及び変調部302bは、符号化部301a及び符号化部301bからそれぞれ出力された符号化データを変調し、変調データシンボルを出力する。
パイロット生成部303は、互いに直交する2系列のパイロットシンボル(第1の送信パイロットシンボルおよび第2の送信パイロットシンボル)を生成し、それぞれパイロット多重部304aとパイロット多重部304bに出力する。互いに直交する2系列のパイロットシンボルとしては、時分割つまり一方が既知信号を送信中に他方が無信号となるように生成された系列に基づくもの、周波数分割つまりそれぞれ重複しないサブキャリアによって送信されるように生成されたもの、あるいは互いに直交する符号系列によって生成された系列に基づくものなどを用いることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
パイロット多重部304a及びパイロット多重部304bは、パイロット生成部303で生成された2系列のパイロットシンボルをそれぞれ変調データシンボルと多重し出力する。
Pilot multiplexing section 304a and
周波数時間変換部305a及び周波数時間変換部305bは、パイロットシンボルの多重された変調データシンボルを周波数時間変換、例えばIFFT(Inverse Fast Fourier Transform:高速逆フーリエ変換)して、OFDMの時間信号を生成する。
The frequency-
GI挿入部306a及びGI挿入部306bは、OFDM時間信号に対してそれぞれGI(Guard Interval:ガード期間)を付加して出力する。
The
無線送信部307a及び無線送信部307bは、GIが付加されたOFDM時間信号を無線信号に変換し、それぞれ送信アンテナ部308a及び送信アンテナ部308bから送信する。図1における送信信号S1は送信アンテナ部308aから、送信信号S2は送信アンテナ部308bから送信された信号である。
The
図4は、本実施形態における受信機の構成を表すブロック図である。受信機400は、受信アンテナ部401a、401bと、無線受信部402a、402bと、GI除去部403a、403bと、時間周波数変換部404a、404bと、パイロット分離部405a、405bと、伝搬路推定部406と、MIMO分離部407と、復号部408a、408bとを有して構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the receiver in this embodiment. Receiver 400 includes reception antenna units 401a and 401b,
無線受信部402a及び無線受信部402bは、それぞれ受信アンテナ部401a及び受信アンテナ部401bを通して送信機300から送信された無線信号を受信し、ベースバンドのOFDM時間信号へ変換し出力する。
The
GI除去部403a及びGI除去部403bは、それぞれOFDM時間信号からGIを除去し出力する。
The
時間周波数変換部404a及び時間周波数変換部404bは、それぞれGIが除去されたOFDM時間信号を時間周波数変換、例えばFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)して、変調シンボルを出力する。
The time-
パイロット分離部405aは、時間周波数変換部404aが出力した変調シンボルを第1の受信パイロットシンボルと第1のデータシンボルに分離し出力する。パイロット分離部405bは、時間周波数変換部404bが出力した変調シンボルを第2の受信パイロットシンボルと第2のデータシンボルに分離し出力する。
伝搬路推定部406は、第1の受信パイロットシンボル及び第2の受信パイロットシンボルを用いて送信機300の各送信アンテナと、受信機400の各受信アンテナとの間の伝搬路をそれぞれ推定して伝搬路行列H及び雑音電力σn 2を求め、伝搬路推定結果として出力する。
The propagation
なお、伝搬路行列Hと雑音電力σn 2の推定は、例えば次のようにして行う。送信機の送信アンテナ部308aから送信された第1の送信パイロットシンボルと、送信アンテナ部308bから送信された第2の送信パイロットシンボルそれぞれは直交しているため、第1の受信パイロットシンボル及び第2の受信パイロットシンボルは、それぞれをさらに第1の送信パイロットシンボルと第2の送信パイロットシンボルを受信した結果に分離することができる。 The propagation path matrix H and the noise power σ n 2 are estimated as follows, for example. Since the first transmission pilot symbol transmitted from the transmission antenna unit 308a of the transmitter and the second transmission pilot symbol transmitted from the transmission antenna unit 308b are orthogonal to each other, the first reception pilot symbol and the second transmission pilot symbol The received pilot symbols can be further separated into the results of receiving the first transmission pilot symbol and the second transmission pilot symbol.
ここで各サブキャリアについて、第1の送信パイロットシンボルの複素数表現をx1、第2の送信パイロットシンボルの複素数表現をx2、第1の受信パイロットシンボルから分離された第1の送信パイロットシンボルの受信結果の複素数表現をy11、第2の受信パイロットシンボルから分離された第1の送信パイロットシンボルの受信結果の複素数表現をy12、第1の受信パイロットシンボルから分離された第2の送信パイロットシンボルの受信結果の複素数表現をy21、第2の受信パイロットシンボルから分離された第2の送信パイロットシンボルの受信結果の複素数表現をy22とすると、伝搬路行列Hは数13に基づいて推定される。
また、伝搬路が変動していないと見なせる期間の受信パイロットシンボル(y11、y12、y21あるいはy22のいずれか1つ以上)の平均値を求めることによってランダムな雑音成分を相殺したものを、平均前の元の受信パイロットシンボルから減算することにより、元の受信パイロットシンボルに含まれる雑音成分を抽出することができる。この雑音成分の電力を求めることにより、雑音電力σn 2を推定できる。 In addition, a random noise component is canceled by obtaining an average value of received pilot symbols (any one or more of y 11 , y 12 , y 21, and y 22 ) during a period in which the propagation path can be regarded as not changing. Is subtracted from the original received pilot symbol before the average, the noise component contained in the original received pilot symbol can be extracted. By obtaining the power of this noise component, the noise power σ n 2 can be estimated.
MIMO分離部407は、伝搬路推定部406で推定された伝搬路推定結果に基づいて、第1のデータシンボル及び第2のデータシンボルを、MIMOで多重された2つの(符号化された)データ系列に分離検出し、それぞれの尤度を出力する。なお、MIMO分離部407の詳細は後述する。
The
復号部408a及び復号部408bは、MIMO分離部407から出力された2つの符号化データ系列の尤度に基づいて誤り訂正復号を行い、それぞれ第1の受信データ及び第2の受信データを出力する。
続いて、図5を用いて、MIMO分離部407の構成を説明する。重み算出部501は、伝搬路推定部406から出力された伝搬路推定結果から、MMSE基準によるMIMOの信号分離のためのMMSE重み行列W(重み行列W)を算出し出力する。
Next, the configuration of the
MMSE合成部502は、パイロット分離部405a及びパイロット分離部405bから出力された第1のデータシンボルと第2のデータシンボルを、重み算出部501で算出したMMSE重み行列Wを用いてMMSE合成を行い、第1のMMSE後シンボルと第2のMMSE後シンボルを出力する。
The
SINR算出部503は、伝搬路推定部406から出力された伝搬路推定結果(伝搬路行列H及び雑音電力σn 2)、MMSE重み算出部501で算出したMMSE重み行列Wとから、上記第1の方式を用いた場合の各ストリームの瞬時SINRγ1’とγ2’を数11に基づいて算出し、第2の方式を用いた場合の各ストリームの瞬時SINRγ1”とγ2”を数12に基づいて算出し、出力する。なお、数11及び数12における干渉抑圧量Thの決定方法については後述する。
The
方式選択部504aは、第1のデータシンボルと第1のMMSE後シンボルが入力され、SINR算出部503において算出した第1のストリームに関する瞬時SINRγ1’とγ1”を比較し、γ1’>γ1”の場合は第1のMMSE後シンボルを選択して出力し、γ1’<γ1”の場合は第1のデータシンボルを選択して出力する。なお、γ1’=γ1”の場合はどちらを選択しても良く、ここでは第1のMMSE後シンボルを選択するものとする。
方式選択部504bは、第2のデータシンボルと第2のMMSE後シンボルが入力され、SINR算出部503において算出した第2のストリームに関する瞬時SINRγ2’とγ2”を比較し、γ2’>γ2”の場合は第2のMMSE後シンボルを選択して出力し、γ2’<γ2”の場合は第2のデータシンボルを選択して出力する。なお、γ2’=γ2”の場合はどちらを選択しても良く、ここでは第2のMMSE後シンボルを選択するものとする。
デマッピング部505aは、方式選択部504aで選択されたシンボルが入力され、SINR算出部503において算出した第1のストリームに関する瞬時SINRγ1’とγ1”を比較し、γ1’>γ1”の場合は伝搬路推定結果及びMMSE重み行列Wを用いて数5に基づいて符号化データ系列の各ビットの尤度を算出し、γ1’<γ1”の場合は伝搬路推定結果を用いて数8に基づいて符号化データ系列の各ビットの尤度を算出して、第1の尤度情報として出力する。なお、γ1’=γ1”の場合はどちらの方法で尤度を算出しても良く、ここでは伝搬路推定結果及びMMSE重み行列Wを用いて数5に基づいて尤度を算出するものとする。
デマッピング部505bは、方式選択部504bで選択されたシンボルが入力され、SINR算出部503において算出した第2のストリームに関する瞬時SINRγ2’とγ2”を比較し、γ2’>γ2”の場合は伝搬路推定結果及びMMSE重み行列Wを用いて数5に基づいて符号化データ系列の各ビットの尤度を算出し、γ2’<γ2”の場合は伝搬路推定結果を用いて数8に基づいて符号化データ系列の各ビットの尤度を算出して、第2の尤度情報として出力する。なお、γ2’=γ2”の場合はどちらの方法で尤度を算出しても良く、ここでは伝搬路推定結果及びMMSE重み行列Wを用いて数5に基づいて尤度を算出するものとする。
図6は、計算機シミュレーションにより取得した干渉抑圧量Thに対するBER(Bit Error Ratio:ビット誤り率)特性のグラフである。 6, BER against acquired by computer simulation interference suppressing amount T h: is a graph of (Bit Error Ratio BER) characteristics.
計算機シミュレーションでは、サンプリング周期をT、OFDMシンボル周期をTS(=80T)とし、送受信機間におけるシンボル同期と周波数同期は完全であると仮定している。また、遅延波はすべてGI内に収まるものとした。伝搬環境は、LOS(Line Of Sight:見通し)環境とNLOS(Non-Line Of Sight:見通し外)環境を想定し、LOS環境における直接波と反射波の電力比を表すライスファクタKは3dBに設定し、さらに各受信アンテナに直接波が同位相で到来する最悪の環境を想定した。また、送受信アンテナにおける相関を表すパラメータとしてクロネッカーモデルに従って、送信相関係数μと受信相関係数ρを導入した。なお、送信相関係数μと受信相関係数ρは0≦μ,ρ≦1の値をとり、0のとき無相関、1のとき同一伝搬路となる。 In the computer simulation, it is assumed that the sampling period is T and the OFDM symbol period is T S (= 80T), and symbol synchronization and frequency synchronization between the transceivers are perfect. Also, all delayed waves are assumed to be within the GI. Assuming LOS (Line Of Sight) environment and NLOS (Non-Line Of Sight) environment as propagation environment, Rice factor K representing the power ratio of direct wave and reflected wave in LOS environment is set to 3 dB In addition, the worst environment in which direct waves arrive at each receiving antenna in the same phase was assumed. In addition, a transmission correlation coefficient μ and a reception correlation coefficient ρ were introduced according to the Kronecker model as parameters representing the correlation in the transmission / reception antenna. The transmission correlation coefficient μ and the reception correlation coefficient ρ take values of 0 ≦ μ and ρ ≦ 1, and when 0, there is no correlation, and when 1, the same propagation path is obtained.
図6は、変調方式をBPSK、Eb/N0(Energy per bit to Noise power spectral density ratio)を18dB、送信相関係数μを0.3としたときの干渉抑圧量Th対BER特性を示したものである。 FIG. 6 shows the interference suppression amount Th vs. BER characteristics when the modulation scheme is BPSK, E b / N 0 (Energy per bit to Noise power spectral density ratio) is 18 dB, and the transmission correlation coefficient μ is 0.3. It is shown.
移動通信における伝搬路は、見通し状況は常に変化する。特に、今後高い周波数帯を使用すべくマイクロセル化された場合、見通し状況が頻繁に変化する可能性がある。また、受信端末毎にアンテナ間隔が異なる場合、受信相関が変化する。そのため、干渉抑圧量Thを見通し内外や相関の大小によらず一意に決定することが好ましい。よって例えば、ほとんどの環境によってBER特性がフロアを引き始める点を干渉抑圧量Thとして設定する。 The line-of-sight status of a propagation path in mobile communication always changes. In particular, when microcells are made to use higher frequency bands in the future, the line-of-sight situation may change frequently. Further, when the antenna interval is different for each receiving terminal, the reception correlation changes. Therefore, it is preferable to uniquely determining regardless interference suppression amount T h of the magnitude of sight and out and correlations. Thus for example, the BER performance by most environmental setting a point to start pulling the floor as the interference suppression amount T h.
以下、本実施形態では図6よりThを10dBと設定する。このとき図6より、干渉抑圧量Thを設定しない場合(すなわちTh=0dB)と比較して、10dBに設定することよりBERが最大10分の1程度に改善できることがわかる。 Hereinafter, in the present embodiment is set to 10dB to T h from FIG. From 6 this time, if you do not set the interference suppression amount T h (i.e. T h = 0 dB) in comparison with, BER than to set 10dB is understood that it is possible to improve one of the maximum 10 minutes.
図7は、計算機シミュレーションにより取得した、変調方式をBPSK、Eb/N0=18dB、送信相関係数μ=0.3としたときのLOS環境(K=3dB)における受信相関係数ρ対BER特性である。また同様に、図8はNLOS環境における受信相関係数ρ対BER特性である。 FIG. 7 shows the received correlation coefficient ρ pair in the LOS environment (K = 3 dB) obtained by computer simulation when the modulation scheme is BPSK, E b / N 0 = 18 dB, and transmission correlation coefficient μ = 0.3. It is a BER characteristic. Similarly, FIG. 8 shows the reception correlation coefficient ρ vs. BER characteristics in the NLOS environment.
同図より、MMSE後の残留干渉成分を抑圧する第1の方式(図中○印)では、相関の増大に伴いBER特性が劣化するのに対して、MMSEを行わずに干渉を抑圧する第2の方式(図中△印)では、相関によらず常に一定の特性を示し、相関が大きい環境では、第1の方式と比較して良好な特性を示すことがわかる。 From the figure, in the first method for suppressing the residual interference component after MMSE (marked with a circle in the figure), the BER characteristic deteriorates as the correlation increases, whereas the interference is suppressed without performing MMSE. It can be seen that the second method (Δ mark in the figure) always shows a constant characteristic regardless of the correlation, and shows a better characteristic than the first method in an environment where the correlation is large.
また、本発明の方式(図中□印)では、サブキャリア単位でSINRが良好となる方式を選択するため、見通し内外の条件、すなわち送受信アンテナ間の複数の伝搬路間における相関の大小によらず良好なBER特性が得られることがわかる。 In addition, in the method of the present invention (marked with □ in the figure), a method in which the SINR is good in units of subcarriers is selected. It can be seen that good BER characteristics can be obtained.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design and the like within the scope of the present invention are also within the scope of the claims. include.
また、上述した通信装置は、基地局装置、端末局装置、無線機、携帯端末局装置、携帯電話等の何れの通信装置であっても良いことは勿論である。 The communication device described above may be any communication device such as a base station device, a terminal station device, a wireless device, a mobile terminal station device, and a mobile phone.
300 送信機
301a、301b 符号化部
302a、302b 変調部
303 パイロット生成部
304a、304b パイロット多重部
305a、305b 周波数時間変換部
306a、306b GI挿入部
307a、307b 無線送信部
308a、308b 送信アンテナ部
400 受信機
401a、401b 受信アンテナ部
402a、402b 無線受信部
403a、403b GI除去部
404a、404b 時間周波数変換部
405a、405b パイロット分離部
406 伝搬路推定部
407 MIMO分離部
501 MMSE重み算出部
502 MMSE合成部
503 SINR算出部
504a、504b 方式選択部
505a、505b デマッピング部
408a、408b 復号部
300
Claims (7)
伝搬路行列及び雑音電力を推定する伝搬路推定部と、
前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて重み行列を算出する重み算出部と、
前記受信アンテナで受信した受信信号及び前記重み行列からストリーム毎の信号を合成する合成部と、
前記受信信号及び前記合成された信号とから一方を選択する方式選択部と、
前記伝搬路行列又は前記伝搬路行列及び前記重み行列に基づいて、前記選択された信号の尤度情報を算出するデマッピング部と、
前記尤度情報に基づいて誤り訂正復号を行う復号部と、
を備えることを特徴とする通信装置。 A communication device that receives a plurality of space-division multiplexed streams with a plurality of receiving antennas,
A propagation path estimator for estimating a propagation path matrix and noise power;
A weight calculator that calculates a weight matrix based on the propagation path matrix and noise power;
A synthesis unit that synthesizes a signal for each stream from the reception signal received by the reception antenna and the weight matrix;
A method selection unit for selecting one of the received signal and the synthesized signal;
A demapping unit that calculates likelihood information of the selected signal based on the propagation path matrix or the propagation path matrix and the weight matrix;
A decoding unit that performs error correction decoding based on the likelihood information;
A communication apparatus comprising:
前記方式選択部は、前記第1の信号対干渉及び雑音電力比が前記第2の信号対干渉及び雑音電力比よりも大きい場合は前記合成されたストリーム毎の信号を選択し、前記第2の信号対干渉及び雑音電力比が前記第1の信号対干渉及び雑音電力比よりも大きい場合は前記受信信号を選択し、前記第1の信号対干渉及び雑音電力比と前記第2の信号対干渉及び雑音電力比が等しい場合は前記合成されたストリーム毎の信号と前記受信信号のどちらか一方を選択することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 Based on the weight matrix, the propagation path matrix, and noise power, a first signal-to-interference and noise power ratio is calculated for each combined stream, and the received signal is calculated based on the propagation path matrix and noise power. An SINR calculator that calculates a second signal-to-interference and noise power ratio for each of the streams,
When the first signal-to-interference and noise power ratio is larger than the second signal-to-interference and noise power ratio, the method selection unit selects the combined signal for each stream, and When the signal-to-interference and noise power ratio is larger than the first signal-to-interference and noise power ratio, the received signal is selected, and the first signal-to-interference and noise power ratio and the second signal-to-interference are selected. 2. The communication apparatus according to claim 1, wherein, when the noise power ratio is equal, one of the combined signal for each stream and the received signal is selected.
前記受信機は、
伝搬路行列及び雑音電力を推定する伝搬路推定部と、
前記伝搬路行列及び雑音電力に基づいて重み行列を算出する重み算出部と、
前記受信アンテナで受信した受信信号及び前記重み行列からストリーム毎の信号を合成する合成部と、
前記受信信号及び前記合成された信号とから一方を選択する方式選択部と、
前記伝搬路行列又は前記伝搬路行列及び前記重み行列に基づいて、前記選択された信号の尤度情報を算出するデマッピング部と、
前記尤度情報に基づいて誤り訂正復号を行う復号部と、
を備えることを特徴とする通信システム。 In a communication system including a transmitter that transmits a plurality of streams by space-division multiplexing from a plurality of transmission antennas, and a receiver that receives signals transmitted from the transmitter by a plurality of reception antennas,
The receiver
A propagation path estimator for estimating a propagation path matrix and noise power;
A weight calculator that calculates a weight matrix based on the propagation path matrix and noise power;
A synthesis unit that synthesizes a signal for each stream from the reception signal received by the reception antenna and the weight matrix;
A method selection unit for selecting one of the received signal and the synthesized signal;
A demapping unit that calculates likelihood information of the selected signal based on the propagation path matrix or the propagation path matrix and the weight matrix;
A decoding unit that performs error correction decoding based on the likelihood information;
A communication system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009037705A JP2010193350A (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Communication apparatus and communication system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009037705A JP2010193350A (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Communication apparatus and communication system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010193350A true JP2010193350A (en) | 2010-09-02 |
Family
ID=42818881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009037705A Pending JP2010193350A (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Communication apparatus and communication system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010193350A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8789001B1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-07-22 | Tabula, Inc. | System and method for using fabric-graph flow to determine resource costs |
JP2016521492A (en) * | 2013-04-12 | 2016-07-21 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Adaptive data interference cancellation |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006005791A (en) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Tokyo Univ Of Science | Estimation of communication path and data detection method |
-
2009
- 2009-02-20 JP JP2009037705A patent/JP2010193350A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006005791A (en) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Tokyo Univ Of Science | Estimation of communication path and data detection method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6012052554; 吉原龍彦、吉田真之、前原文明、高畑文雄: '誤り訂正復号における尤度操作による干渉抑圧方式の有相関伝搬路MIMO-SDMシステムへの適用' 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2008年_通信(2), 20080902, p.125, 一般社団法人電子情報通信学会 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8789001B1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-07-22 | Tabula, Inc. | System and method for using fabric-graph flow to determine resource costs |
US20140372961A1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-12-18 | Tabula, Inc. | System and Method for Using Fabric-Graph Flow to Determine Resource Costs |
US9047431B2 (en) * | 2013-02-20 | 2015-06-02 | Tabula, Inc. | System and method for using fabric-graph flow to determine resource costs |
US20150324508A1 (en) * | 2013-02-20 | 2015-11-12 | Altera Corporation | System and Method for Using Fabric-Graph Flow to Determine Resource Costs |
JP2016521492A (en) * | 2013-04-12 | 2016-07-21 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Adaptive data interference cancellation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5583652B2 (en) | Noise variance estimation in wireless communications for diversity combining and log-likelihood scaling | |
US8391128B2 (en) | Mobile communication system, receiver and method | |
JP5221285B2 (en) | Wireless communication apparatus and method | |
JP5319443B2 (en) | Base station apparatus, terminal apparatus and radio communication system | |
US20110286412A1 (en) | Communication apparatus | |
KR20160025487A (en) | Signal processing apparatus, method for signal processing and computer readable medium | |
US20120155345A1 (en) | Communication device | |
US20110116581A1 (en) | Communication system, reception device, and communication method | |
KR100763529B1 (en) | Method and system for controling power in communication system using pace-time transmit diversity algorithm | |
JP2007019880A (en) | Communication apparatus, base station apparatus, and communication method | |
US8824600B2 (en) | Multiuser MIMO system, receiver, and transmitter | |
JP5178713B2 (en) | Radio receiving apparatus, radio communication system, and radio communication method | |
CN102870347A (en) | Channel quality estimation for MLSE receiver | |
JP2009049491A (en) | Receiving apparatus, receiving method, and program | |
US20170223636A1 (en) | Communications system and communications method | |
WO2004062153A1 (en) | Radio communication apparatus and radio transmission method | |
JP2010193350A (en) | Communication apparatus and communication system | |
US20150103932A1 (en) | Channel estimation method and receiver | |
JP2009141740A (en) | Apparatus and method for ici amount estimation, and receiving device employing the same | |
JP3927566B2 (en) | Inter-code interference canceller, receiver using the same, and wireless communication system | |
JP4134609B2 (en) | Multi-carrier CDMA communication system, demodulation processing circuit thereof, receiving apparatus, demodulation processing method and reception method | |
JP5789607B2 (en) | Communication apparatus and communication system | |
KR101109969B1 (en) | Radio transmission device, radio communication system and radio transmission method | |
JP2009017341A (en) | Receiver, transmission unit, communication system, and reception quality measuring method | |
JP2016010057A (en) | Receiver and reception method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110624 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120928 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121009 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130226 |