JP2011229090A - Preamble signal generation device, preamble signal generation method, preamble signal generation program and recording medium with preamble signal recorded - Google Patents

Preamble signal generation device, preamble signal generation method, preamble signal generation program and recording medium with preamble signal recorded Download PDF

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Yuhei Nagao
勇平 長尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a preamble signal generation device, a preamble signal generation method, a preamble signal generation program and a recording medium with preamble signal recorded obtaining the preamble signal which is approximated to an optimal value by searching for a short amount of time.SOLUTION: The preamble signal generation device 1 generates the preamble signal by orthogonal frequency division multiplex modulation. The preamble signal generation device 1 includes: amplitude linear search means 41 for searching for an amplitude value by a search using a linear search method; amplitude PSO means 42 for searching by a particle group optimizing method with the search amplitude value that is searched by the amplitude linear search means 41 as a starting point; phase linear search means 51 for searching for a phase value by the linear search method based on the amplitude value searched by the amplitude PSO means 42; and amplitude PSO means 52 for searching by the particle group optimization method with the search phase value searched by the phase linear search means 51 as a starting point.

Description

本発明は、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing:以下、OFDMと称す。)変調によりパケット通信をする技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for performing packet communication using orthogonal frequency-division multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) modulation.

無線通信システムの受信装置におけるフレーム同期(タイミング同期)やキャリア周波数同期は、トレーニング信号(特にパケットの先頭のものをプリアンブル信号と呼ぶ)を用いて行われる。トレーニング信号は、系列によって同期の性能が異なってくる。最適なプリアンブル信号は、高い自己相関性と低いピーク対平均電力比を得ることができる。   Frame synchronization (timing synchronization) and carrier frequency synchronization in a receiving apparatus of a wireless communication system are performed using a training signal (in particular, the first packet is called a preamble signal). The training signal has different synchronization performance depending on the series. An optimal preamble signal can achieve high autocorrelation and low peak-to-average power ratio.

このような最適なプリアンブル信号を生成することができる方法の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載のプリアンブル信号の生成方法は、FZCシーケンスを用いて理論値を求める方法であるため、理想的なプリアンブル信号を得ることができるというものである。   An example of a method capable of generating such an optimal preamble signal is described in Patent Document 1. Since the method for generating a preamble signal described in Patent Document 1 is a method for obtaining a theoretical value using an FZC sequence, an ideal preamble signal can be obtained.

米国特許出願公開第2008/0260063号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0260063

しかし、特許文献1に記載の方法では、OFDM信号において隣接する帯域との干渉を防止するためのガードバンドと称される帯域が設定できないので、理想的なプリアンブル信号とすることができる反面、通信に割り当てられた帯域全部を使用して信号を送信することになる。従って、ヌルサブキャリアが設定できないことにより、帯域外輻射が大きくなり、他の通信の信号に干渉してしまうおそれがある。   However, in the method described in Patent Document 1, a band called a guard band for preventing interference with an adjacent band in the OFDM signal cannot be set, so that an ideal preamble signal can be obtained. The signal is transmitted using the entire band allocated to. Therefore, when a null subcarrier cannot be set, out-of-band radiation increases, and there is a possibility of interfering with other communication signals.

そこで、割り当てられた帯域の中でガードバンドが任意に設定することができ、かつ最適なプリアンブル信号を得るためには、プリアンブル信号を生成するアルゴリズムにより探索を行い、結果を判定して、最良のプリアンブル信号を決定する方法が望ましい。
アルゴリズムとしては、例えば、直線探索法(以下、リニアサーチ法と称することがある。)が知られている。このリニアサーチ法では、最適なプリアンブル信号を探索することができるが、精度を上げようとすると、指数関数的に演算量が多くなるため、探索時間がかかり過ぎるという欠点がある。
Therefore, in order to obtain an optimal preamble signal, a guard band can be arbitrarily set in the allocated band, and a search is performed by an algorithm for generating a preamble signal, the result is determined, and the best A method for determining the preamble signal is desirable.
As an algorithm, for example, a linear search method (hereinafter sometimes referred to as a linear search method) is known. In this linear search method, an optimum preamble signal can be searched. However, if the accuracy is to be increased, the amount of calculation increases exponentially, so that there is a disadvantage that it takes too much search time.

また、他のアルゴリズムの方法としては、粒子群最適化法(Particle Swarm Optimization:以下、PSO法と称することがある。)が知られている。このPSO法は、理想的な結果を得ることができないまでも、準最適なプリアンブル信号の探索が可能であり、演算量を低く抑えることができるので短時間に探索を行うことができるという方法である。しかし、PSO法は、開始点の設定によっては、期待したような結果が得られない場合がある。   As another algorithm method, a particle swarm optimization method (hereinafter referred to as a PSO method) is known. This PSO method can search for a sub-optimal preamble signal even if an ideal result cannot be obtained, and can reduce the amount of calculation so that the search can be performed in a short time. is there. However, the PSO method may not obtain the expected result depending on the setting of the starting point.

そこで本発明は、最適値に近似したプリアンブル信号を短時間の探索により得ることができるプリアンブル信号生成装置、プリアンブル信号生成方法、プリアンブル信号生成プログラムおよびプリアンブル信号を記録した記録媒体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a preamble signal generation device, a preamble signal generation method, a preamble signal generation program, and a recording medium on which a preamble signal is recorded, which can obtain a preamble signal approximate to an optimum value by a short-time search. And

本発明のプリアンブル信号生成装置は、直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成するプリアンブル信号生成装置であって、予め設定された初期振幅値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力する振幅リニアサーチ手段と、前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力する振幅PSO手段とを備えたことを特徴とする。   A preamble signal generation apparatus according to the present invention is a preamble signal generation apparatus that generates a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation, and uses a preset initial amplitude value as a starting point for each predetermined step size. An amplitude linear search means for calculating a synchronization cost function calculated based on an amplitude value of a subcarrier carrying a preamble signal and outputting an amplitude value maximizing the synchronization cost function as a search amplitude value; and the amplitude linear Starting from the search amplitude value searched by the search means, a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method is calculated, and the synchronization cost function Is output as the amplitude value of the subcarrier carrying the best preamble signal. Characterized by comprising an amplitude PSO means.

また、本発明のプリアンブル信号生成方法は、直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成するプリアンブル信号生成方法であって、直線探索法により探索する振幅リニアサーチ手段が、予め設定された初期振幅値を開始点として所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力するステップと、粒子群最適化法により探索する振幅PSO手段が、前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、探索により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力するステップとを含むことを特徴とする。   The preamble signal generation method of the present invention is a preamble signal generation method for generating a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation, and an amplitude linear search means for searching by a linear search method uses a preset initial amplitude value. Calculating a synchronization cost function calculated based on an amplitude value of a subcarrier carrying a preamble signal for each predetermined step size as a starting point, and outputting an amplitude value that maximizes the synchronization cost function as a search amplitude value And the amplitude PSO means for searching by the particle swarm optimization method based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the search, starting from the search amplitude value searched by the amplitude linear search means. Calculate the calculated synchronization cost function and set the amplitude value that maximizes the synchronization cost function to the best Characterized in that it comprises a step of outputting as the amplitude value of the sub-carriers that carry preamble signals.

更に、本発明のプリアンブル信号生成プログラムは、コンピュータに、直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成させるためのプリアンブル信号生成プログラムであって、前記コンピュータを、予め設定された初期振幅値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力する振幅リニアサーチ手段、および前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力する振幅PSO手段として機能させることを特徴とする。   Furthermore, a preamble signal generation program according to the present invention is a preamble signal generation program for causing a computer to generate a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation, wherein the computer is started from a preset initial amplitude value. The synchronization cost function calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal for each predetermined step size is calculated by the linear search method, and the amplitude value that maximizes the synchronization cost function is used as the search amplitude value. Amplitude linear search means to output, and a search amplitude value searched by the amplitude linear search means as a starting point, calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method Calculate the synchronization cost function and set the amplitude value that maximizes the synchronization cost function. Characterized in that to function as an amplitude PSO means for outputting as an amplitude value of the sub-carriers carrying the best preamble signal.

本発明によれば、まず、振幅リニアサーチ手段が直線探索法により予め自己相関が良好となる振幅値を探索して、次に振幅PSO手段が振幅リニアサーチ手段による探索振幅値を開始点として粒子群最適化法により最適な振幅値を決定する。そうすることで、探索時間を短縮するために直線探索法による刻み幅を粗くすることで精度が低下しても、比較的所要時間が短い粒子群最適化法における開始点を予め良好な振幅値から探索することができるので、全部の探索を直線探索法で行うより短時間で、かつ自己相関の良好なプリアンブル信号を得ることができる。   According to the present invention, first, the amplitude linear search means searches for an amplitude value at which autocorrelation is good by a linear search method, and then the amplitude PSO means starts with the search amplitude value by the amplitude linear search means as a starting point. The optimal amplitude value is determined by the group optimization method. By doing so, the starting point in the particle swarm optimization method with a relatively short required time is set in advance as a good amplitude value even if the accuracy is reduced by roughening the step size by the linear search method in order to shorten the search time. Therefore, it is possible to obtain a preamble signal with good autocorrelation in a shorter time than when the entire search is performed by the linear search method.

本発明のプリアンブル信号生成装置においては、更に、前記振幅PSO手段から出力された前記最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力する位相リニアサーチ手段と、前記振幅PSO手段から出力された前記最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力する位相PSO手段とを備えるのが望ましい。   In the preamble signal generation apparatus of the present invention, further, a predetermined step size is obtained by a linear search method using the best amplitude value output from the amplitude PSO means as a starting point with a preset initial phase value. A phase linear search means for calculating a PAPR cost function calculated based on a phase value of a subcarrier carrying a preamble signal for each time, and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a search phase value; Using the best amplitude value output from the PSO means, the phase of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method, starting from the search phase value searched by the phase linear search means A PAPR cost function calculated based on the value is calculated, and the phase value that minimizes the PAPR cost function is determined as the best value. Provided with a phase PSO means for outputting a phase value of sub-carriers for carrying amble signal is desirable.

また、本発明のプリアンブル信号生成方法においては、更に、直線探索法により探索する位相リニアサーチ手段が、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力するステップと、粒子群最適化法により探索する位相PSO手段が、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、探索により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値とに基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力するステップとを含むのが望ましい。   Further, in the preamble signal generation method of the present invention, the phase linear search means for searching by the linear search method uses the best amplitude value output from the amplitude PSO means to set a preset initial phase value. As a starting point, a PAPR cost function calculated based on the phase value of the subcarrier carrying the preamble signal is calculated for each predetermined step size, and a phase value that minimizes the PAPR cost function is output as a search phase value. And a phase PSO means for searching by the particle swarm optimization method, using the best amplitude value output from the amplitude PSO means as a starting point for the search phase value searched by the phase linear search means Calculate the PAPR cost function calculated based on the phase value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by , Contain and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a phase value of subcarriers carrying the best preamble signal is desirable.

また、本発明のプリアンブル信号プログラムにおいては、更に、前記コンピュータを、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力する位相リニアサーチ手段、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値とに基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力する位相PSO手段として機能させるのが望ましい。   Further, in the preamble signal program of the present invention, the computer further uses the best amplitude value output from the amplitude PSO means, using a preset initial phase value as a starting point, by a linear search method, Phase linear search means for calculating a PAPR cost function calculated based on a phase value of a subcarrier carrying a preamble signal for each predetermined step size and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a search phase value The subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method using the best amplitude value output from the amplitude PSO means as the starting point and the search phase value searched by the phase linear search means And calculate a PAPR cost function calculated based on the phase value and minimize the PAPR cost function That the function as a phase PSO means for outputting a phase value of subcarriers phase values to convey the best preamble signal is desirable.

振幅リニアサーチ手段と振幅PSO手段とにより振幅値が決定されると、振幅幅を決定したときと同様にして、位相値を位相リニアサーチ手段と位相PSO手段とにより決定する。自己相関は振幅値だけに依存するが、ピーク対平均電力比(Peak to Average Power Ratio:以下、PAPRと称す。)は振幅値と位相値との両方に依存するため、振幅値を算出するだけでなく位相リニアサーチ手段と位相PSO手段とにより位相値を決定することで、PAPRの低減を図ることができるプリアンブル信号を生成することができる。   When the amplitude value is determined by the amplitude linear search means and the amplitude PSO means, the phase value is determined by the phase linear search means and the phase PSO means in the same manner as when the amplitude width is determined. The autocorrelation depends only on the amplitude value, but since the peak-to-average power ratio (hereinafter referred to as PAPR) depends on both the amplitude value and the phase value, only the amplitude value is calculated. Instead, by determining the phase value by the phase linear search means and the phase PSO means, it is possible to generate a preamble signal that can reduce PAPR.

本発明のプリアンブル信号生成装置により生成されたプリアンブル信号が格納された記録媒体を無線通信装置へ搭載して、この記録媒体からプリアンブル信号を読み出してトレーニング信号として送信すれば自己相関の良好な通信が可能である。   If a recording medium storing the preamble signal generated by the preamble signal generation apparatus of the present invention is mounted on a wireless communication apparatus, the preamble signal is read out from the recording medium and transmitted as a training signal, and communication with good autocorrelation is achieved. Is possible.

本発明は、自己相関が良好で、かつPAPRの低減を図ることができる最適値に近似したプリアンブル信号を、短時間の探索により得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a preamble signal approximate to an optimum value with good autocorrelation and capable of reducing PAPR by a short-time search.

本発明の実施の形態に係るプリアンブル信号生成装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the preamble signal generation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すプリアンブル信号生成装置の振幅リニアサーチ手段がリニアサーチ法によりサブキャリア信号の振幅値を探索する動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an operation in which an amplitude linear search unit of the preamble signal generation device shown in FIG. 1 searches for an amplitude value of a subcarrier signal by a linear search method. 振幅リニアサーチ手段がリニアサーチ法で探索する際の刻み幅を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the step size at the time of an amplitude linear search means searching by the linear search method. 図1に示すプリアンブル信号生成装置の振幅PSO手段がPSO法によりサブキャリア信号の振幅値を探索する動作を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation of the amplitude PSO unit of the preamble signal generation device shown in FIG. 1 searching for an amplitude value of a subcarrier signal by the PSO method. 図1に示すプリアンブル信号生成装置の位相リニアサーチ手段がリニアサーチ法によりサブキャリア信号の位相値を探索する動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an operation in which the phase linear search unit of the preamble signal generation device shown in FIG. 1 searches for a phase value of a subcarrier signal by a linear search method. 位相リニアサーチ手段がリニアサーチ法で探索する際の刻み幅を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the step size at the time of a phase linear search means searching by the linear search method. 図1に示すプリアンブル信号生成装置の位相PSO手段がPSO法によりサブキャリア信号の位相値を探索する動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an operation in which the phase PSO unit of the preamble signal generation device shown in FIG. 1 searches for a phase value of a subcarrier signal by the PSO method. 本発明の実施の形態に係る無線通信装置が他の無線通信装置と通信している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the radio | wireless communication apparatus which concerns on embodiment of this invention is communicating with another radio | wireless communication apparatus. 図8に示す無線送信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radio | wireless transmitter shown in FIG. 図9に示すOFDM信号生成手段の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the OFDM signal generation means shown in FIG. 図8に示す無線送信装置が送信する通信パケットのパケットフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the packet format of the communication packet which the radio | wireless transmitter shown in FIG. 8 transmits. 振幅リニアサーチ手段がリニアサーチ法で探索する際に、ヌルサブキャリアを設定した場合を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the case where a null subcarrier is set when an amplitude linear search means searches by the linear search method. 位相リニアサーチ手段がリニアサーチ法で探索する際に、ヌルサブキャリアを設定した場合を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the case where a null subcarrier is set when a phase linear search means searches with a linear search method.

本発明の実施の形態に係るプリアンブル信号生成装置を図面に基づいて説明する。
図1に示すプリアンブル信号生成装置1は、OFDM変調方式で通信をする際のプリアンブル信号を生成する機能を備えている。プリアンブル信号生成装置1は、コンピュータにプリアンブル信号生成プログラムを動作させることで機能させている。なお、図1においては表示手段や他の周辺機器を接続するための外部インタフェース手段は図示していない。
A preamble signal generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A preamble signal generation device 1 shown in FIG. 1 has a function of generating a preamble signal when communicating by the OFDM modulation method. The preamble signal generation device 1 functions by causing a computer to operate a preamble signal generation program. In FIG. 1, external interface means for connecting display means and other peripheral devices are not shown.

プリアンブル信号生成装置1は、入力手段2と、記憶手段3と、振幅値演算手段4と、位相値探索手段5とを備えている。入力手段2は、キーボードやマウスなどとすることができ、初期値の設定や探索の開始終了などを指示する際に使用される。記憶手段3は、入力手段2の代わりに初期値などの各種設定を格納することができる。   The preamble signal generation device 1 includes an input unit 2, a storage unit 3, an amplitude value calculation unit 4, and a phase value search unit 5. The input means 2 can be a keyboard, a mouse, or the like, and is used when an initial value is set or a search is started or ended. The storage unit 3 can store various settings such as initial values instead of the input unit 2.

振幅値演算手段4は、自己相関が良好となる振幅値を探索するものである。振幅値演算手段4は、振幅リニアサーチ手段41と、振幅PSO手段42とから構成されている。
振幅リニアサーチ手段41は、リニアサーチ法による探索で自己相関が良好となる振幅値を探索するものである。振幅リニアサーチ手段41は、IDFT演算手段411と、自己相関演算手段412と、コスト演算手段413と、判定処理手段414とを備えている。
The amplitude value calculation means 4 searches for an amplitude value with good autocorrelation. The amplitude value calculating means 4 includes an amplitude linear search means 41 and an amplitude PSO means 42.
The amplitude linear search means 41 searches for an amplitude value that provides a good autocorrelation by the search using the linear search method. The amplitude linear search unit 41 includes an IDFT calculation unit 411, an autocorrelation calculation unit 412, a cost calculation unit 413, and a determination processing unit 414.

IDFT演算手段411は、入力した探索中のプリアンブル信号について、所定の刻み幅ごとに離散逆フーリエ変換を行う。自己相関演算手段412は、離散逆フーリエ変換されたプリアンブル信号に基づいて自己相関を演算する。コスト演算手段413は、同期コスト関数の計算を行う。判定処理手段414は、コスト演算手段413により算出された同期コスト関数が最大となる振幅か否かを判定しながら全部の刻み幅の探索が終了するまで繰り返す。   The IDFT calculation means 411 performs a discrete inverse Fourier transform on the input preamble signal being searched for every predetermined step size. The autocorrelation calculating means 412 calculates autocorrelation based on the preamble signal subjected to discrete inverse Fourier transform. The cost calculation means 413 calculates a synchronous cost function. The determination processing unit 414 repeats until the search for all the step sizes is completed while determining whether or not the synchronization cost function calculated by the cost calculation unit 413 has the maximum amplitude.

振幅PSO手段42は、振幅リニアサーチ手段41により探索された振幅値を開始点としてPSO法による探索で自己相関が良好となる振幅値を探索するものである。振幅PSO手段42は、IDFT演算手段421と、自己相関演算手段422と、コスト演算手段423と、判定処理手段424とを備えている。   The amplitude PSO means 42 searches for an amplitude value with good autocorrelation by the PSO method using the amplitude value searched by the amplitude linear search means 41 as a starting point. The amplitude PSO unit 42 includes an IDFT calculation unit 421, an autocorrelation calculation unit 422, a cost calculation unit 423, and a determination processing unit 424.

IDFT演算手段421は、振幅リニアサーチ手段41から入力した探索中のプリアンブル信号について離散逆フーリエ変換を行う。自己相関演算手段422は、離散逆フーリエ変換されたプリアンブル信号に基づいて自己相関を演算する。コスト演算手段423は、同期コスト関数の計算を行う。判定処理手段424は、コスト演算手段413により算出された同期コスト関数が最大となる振幅値か否かを、パーソナルベストとグローバルベストとにより判定しながら探索が終了するまで繰り返して、探索終了時に最良の振幅値のプリアンブル信号として出力する。   The IDFT calculation means 421 performs a discrete inverse Fourier transform on the preamble signal being searched input from the amplitude linear search means 41. The autocorrelation calculating means 422 calculates autocorrelation based on the preamble signal subjected to discrete inverse Fourier transform. The cost calculation means 423 calculates a synchronous cost function. The determination processing unit 424 repeats until the search is completed while determining whether the synchronization cost function calculated by the cost calculation unit 413 is the maximum amplitude value based on the personal best and the global best, and the best at the end of the search. Is output as a preamble signal of the amplitude value.

位相値探索手段5は、PAPRが低減できる位相値を探索するものである。位相値探索手段5は、位相リニアサーチ手段51と、位相PSO手段52とから構成されている。
位相リニアサーチ手段51は、振幅値探索手段4から出力された良好な振幅値に基づいてリニアサーチ法による探索で自己相関が良好となる位相値を探索するものである。位相リニアサーチ手段51は、IDFT演算手段511と、コスト演算手段512と、判定処理手段513とを備えている。
The phase value search means 5 searches for a phase value that can reduce PAPR. The phase value search unit 5 includes a phase linear search unit 51 and a phase PSO unit 52.
The phase linear search means 51 searches for a phase value with a good autocorrelation based on the search by the linear search method based on the good amplitude value output from the amplitude value search means 4. The phase linear search unit 51 includes an IDFT calculation unit 511, a cost calculation unit 512, and a determination processing unit 513.

IDFT演算手段511は、入力した探索中のプリアンブル信号について、所定の刻み幅ごとに離散逆フーリエ変換を行う。コスト演算手段512は、離散逆フーリエ変換されたプリアンブル信号に基づいてPAPRコスト関数の計算を行う。判定処理手段513は、コスト演算手段512により算出されたPAPRコスト関数が最小となる位相値か否かを判定しながら全部の刻み幅の探索が終了するまで繰り返す。   The IDFT calculation means 511 performs discrete inverse Fourier transform on the input preamble signal under search for each predetermined step size. The cost calculation means 512 calculates a PAPR cost function based on the preamble signal subjected to discrete inverse Fourier transform. The determination processing unit 513 repeats until the search for all the step sizes is completed while determining whether or not the PAPR cost function calculated by the cost calculation unit 512 is the minimum phase value.

位相PSO手段52は、位相リニアサーチ手段51により探索された位相値を開始点としてPSO法による探索で自己相関が良好となる位相値を探索するものである。位相PSO手段52は、IDFT演算手段521と、コスト演算手段522と、判定処理手段523とを備えている。   The phase PSO means 52 searches for a phase value with good autocorrelation by a search by the PSO method using the phase value searched by the phase linear search means 51 as a starting point. The phase PSO unit 52 includes an IDFT calculation unit 521, a cost calculation unit 522, and a determination processing unit 523.

IDFT演算手段521は、位相リニアサーチ手段51から入力した探索中のプリアンブル信号について離散逆フーリエ変換を行う。コスト演算手段522は、離散逆フーリエ変換されたプリアンブル信号に基づいてPAPRコスト関数の計算を行う。判定処理手段523は、コスト演算手段522により算出されたPAPRコスト関数が最小となる位相値か否かを、パーソナルベストとグローバルベストとから判定しながら探索が終了するまで繰り返す。   The IDFT calculation unit 521 performs a discrete inverse Fourier transform on the preamble signal being searched input from the phase linear search unit 51. The cost calculation means 522 calculates a PAPR cost function based on the preamble signal subjected to discrete inverse Fourier transform. The determination processing unit 523 repeats until the search is completed while determining whether the PAPR cost function calculated by the cost calculation unit 522 is the phase value that minimizes the personal best and the global best.

以上のように構成された本実施の形態に係るプリアンブル信号生成装置の動作を図面に基づいて説明することで、本実施の形態に係るプリアンブル信号生成方法を説明する。
図2に示すように、まず、初期値を設定する。この初期値は、入力手段2により入力されるか、予め記憶手段3に格納されている(ステップS100)。
The preamble signal generation method according to the present embodiment will be described by describing the operation of the preamble signal generation apparatus according to the present embodiment configured as described above with reference to the drawings.
As shown in FIG. 2, first, initial values are set. This initial value is input by the input means 2 or stored in advance in the storage means 3 (step S100).

初期値は、探索の繰り返し回数をi=1,サブキャリア信号の振幅値を行列H=[H01 … HN-2N-1]=[1/T 1/T … 1/T 1/T](初期振幅値)とする。但し、Nはサブキャリアの数、Tは刻み幅である。
この初期値が入力手段2または記憶手段3から入力されると、振幅値探索手段4により振幅値の探索を行う。振幅値探索手段4による振幅値の探索は、最初に振幅リニアサーチ手段41にてリニアサーチ法により探索される。但し、上記は全てのサブキャリアを使用する場合の例であり、ヌルサブキャリアを設定する場合には、ヌルサブキャリアを設定する位置のHK(0≦k<N)をヌル、つまり0に固定する。
The initial value is i = 1 for the number of repetitions of the search, and the amplitude value of the subcarrier signal is the matrix H = [H 0 H 1 ... H N−2 H N−1 ] = [1 / T 1 / T. 1 / T] (initial amplitude value). Here, N is the number of subcarriers, and T is the step size.
When this initial value is input from the input means 2 or the storage means 3, the amplitude value search means 4 searches for the amplitude value. The search for the amplitude value by the amplitude value search means 4 is first performed by the linear search method by the amplitude linear search means 41. However, the above is an example in the case where all subcarriers are used. When null subcarriers are set, H K (0 ≦ k <N) at the position where null subcarriers are set is null, that is, 0. Fix it.

初期値が入力されると、OFDMでの変調信号を求めるために、振幅リニアサーチ手段41のIDFT演算手段411により離散逆フーリエ変換が式(1)に基づいて行われる(ステップS110)。

Figure 2011229090
When the initial value is input, the discrete inverse Fourier transform is performed based on the equation (1) by the IDFT calculation means 411 of the amplitude linear search means 41 in order to obtain a modulation signal in OFDM (step S110).
Figure 2011229090

次に、自己相関演算手段412により自己相関の算出が式(2)に基づいて行われる(ステップS120)。

Figure 2011229090
但し、Xnは、式(3)に示される範囲である。
Figure 2011229090
Next, the autocorrelation calculation means 412 calculates autocorrelation based on equation (2) (step S120).
Figure 2011229090
However, Xn is the range shown by Formula (3).
Figure 2011229090

次に、算出された自己相関ρτに基づいて、コスト演算手段413により同期コスト関数JACFの算出が式(4)に基づいて行われる(ステップS130)。ここで、式(4)におけるmax1(ρτ)は−N≦τ<Nの範囲で最大となるρτであることを意味する。また、max2(ρτ)は−N≦τ<Nの範囲で二番目に最大となるρτであることを意味する。

Figure 2011229090
Then, based on the autocorrelation [rho tau calculated, the calculation of the synchronization cost function J ACF is performed based on equation (4) the cost calculating unit 413 (step S130). Here, max 1τ ) in Equation (4) means that ρ τ is maximum in the range of −N ≦ τ <N. Moreover, max 2τ) means that the maximum and becomes [rho tau second in a range of -N ≦ τ <N.
Figure 2011229090

判定処理手段414は、算出された現在の同期コスト関数JACFと、算出された同期コスト関数JACFの中で最大であることを示す同期コスト最大値JMAX ACFとを比較して、同期コスト関数JACFが同期コスト最大値JMAX ACFより大きいか否かを判定する(ステップS140)。 The determination processing means 414 compares the calculated current synchronization cost function J ACF with the maximum synchronization cost value J MAX ACF indicating the maximum among the calculated synchronization cost functions J ACF , and determines the synchronization cost. It is determined whether or not the function J ACF is larger than the synchronization cost maximum value J MAX ACF (step S140).

同期コスト関数JACFが同期コスト最大値JMAX ACFより大きければ、判定処理手段414は、同期コスト関数JACFを同期コスト最大値JMAX ACFに代入して、同期コスト最大値を更新すると共に、このときの振幅値である行列Hを、同期コスト関数JACFを最大化するサブキャリア信号の振幅値である行列HMAX ACFに代入して、振幅値を更新する(ステップS150)。
同期コスト最大値JMAX ACFの初期値が「0」であれば、最初に算出された同期コスト関数JACFは常に正の数であるため、同期コスト最大値JMAX ACFより同期コスト関数JACFの方が大きい。従って、同期コスト関数JACFは同期コスト最大値JMAX ACFに代入され、行列H=[1/T 1/T … 1/T 1/T]は行列HMAX AFCに代入される。
If the synchronization cost function JACF is larger than the synchronization cost maximum value JMAX ACF , the determination processing means 414 updates the synchronization cost maximum value by substituting the synchronization cost function JACF for the synchronization cost maximum value JMAX ACF , The matrix H that is the amplitude value at this time is substituted into the matrix H MAX ACF that is the amplitude value of the subcarrier signal that maximizes the synchronization cost function J ACF to update the amplitude value (step S150).
If the initial value of the synchronization cost maximum value J MAX ACF is "0", initially calculated synchronization cost function J ACF is which is always a positive number, the synchronization cost function than the synchronization cost maximum value J MAX ACF J ACF Is bigger. Therefore, the synchronization cost function J ACF is substituted into the maximum synchronization cost value J MAX ACF , and the matrix H = [1 / T 1 / T... 1 / T 1 / T] is substituted into the matrix H MAX AFC .

ステップS140にて、同期コスト関数JACFが同期コスト最大値JMAX ACFより小さいか等しければ、ステップS150は実行されない。従って、最終的に、同期コスト最大値JMAX ACFには最大となる同期コスト関数JACFが代入されていることになり、行列HMAX ACFには最大の振幅値となる行列Hが代入されていることになる。 If the synchronization cost function J ACF is equal to or smaller than the maximum synchronization cost value J MAX ACF in step S140, step S150 is not executed. Therefore, the maximum synchronization cost function J ACF is assigned to the maximum synchronization cost value J MAX ACF , and the matrix H having the maximum amplitude value is assigned to the matrix H MAX ACF. Will be.

そして、サブキャリア信号の振幅値である行列Hについて、図3の表に示す刻み幅Tに従った全てのパターンの探索終了を判別するために、終了条件i=TNが成立したか否かを判定する(ステップS160)。図3の表に示す探索パターンは、全てのサブキャリアを使用する場合の例であり、ヌルサブキャリアを設定する場合には、そのサブキャリアはヌル、つまり振幅値が0に固定されるため、ヌルサブキャリア以外のサブキャリアの振幅値が刻み幅Tに従った全てのパターンとなる。その場合には、ステップS160の終了条件はi=TLとなる。但し、Lはサブキャリア数Nからヌルサブキャリア数を引いた数である。
終了していなければ、判定処理手段414はサブキャリア信号の振幅値を次の刻み幅Tに更新して、新たな振幅値で離散逆フーリエ変換を行うようIDFT演算手段411に通知する(ステップS170)。
Whether or not the end condition i = TN is satisfied in order to determine the end of the search for all patterns according to the step size T shown in the table of FIG. 3 for the matrix H that is the amplitude value of the subcarrier signal. Is determined (step S160). The search pattern shown in the table of FIG. 3 is an example in the case of using all subcarriers. When a null subcarrier is set, the subcarrier is null, that is, the amplitude value is fixed to 0. The amplitude values of subcarriers other than the null subcarrier are all patterns according to the step size T. In that case, the termination condition of step S160 is i = TL . However, L is the number obtained by subtracting the number of null subcarriers from the number of subcarriers N.
If not completed, the determination processing unit 414 updates the amplitude value of the subcarrier signal to the next step size T and notifies the IDFT calculation unit 411 to perform discrete inverse Fourier transform with the new amplitude value (step S170). ).

このようにして、振幅リニアサーチ手段41にて、全ての探索パターンが終了することで、リニアサーチ法での探索により刻み幅Tとした場合における最良の振幅値(探索振幅値)のサブキャリア信号を得ることができる。   Thus, the subcarrier signal of the best amplitude value (search amplitude value) when the step size T is obtained by the search by the linear search method by completing all search patterns in the amplitude linear search means 41. Can be obtained.

次に、振幅PSO手段42にてPSO法により探索する。初期設定としては、PSO法における開始点であるグローバル振幅値としての行列HGbestに、振幅リニアサーチ手段41にて抽出されたサブキャリア信号の振幅値としての行列HMAX ACFが設定され、同期コスト関数の同期グローバル最大値JGbestに同期コスト最大値JMAX ACFが設定されてIDFT演算手段421に入力される。また、初期設定として、更にM個のサブキャリア信号の振幅値として行列Hm=[Hm 0m 1 … Hm N-2m N-1](1≦m≦M)がランダムに生成される(ステップS200)。但し、ヌルサブキャリアを設定する場合には、ヌルサブキャリアを設定する位置のHm k(0≦k<N)をヌル、つまり0に固定する。 Next, the amplitude PSO means 42 searches by the PSO method. As an initial setting, a matrix H MAX ACF as the amplitude value of the subcarrier signal extracted by the amplitude linear search means 41 is set in the matrix H Gbest as the global amplitude value which is the starting point in the PSO method, and the synchronization cost is set. The synchronization cost maximum value J MAX ACF is set to the synchronization global maximum value J Gbest of the function and is input to the IDFT calculation means 421. Further, as an initial setting, the matrix H m = [H m 0 H m 1 ... H m N−2 H m N−1 ] (1 ≦ m ≦ M) is randomly selected as amplitude values of M subcarrier signals. It is generated (step S200). However, when setting the null subcarrier, H m k (0 ≦ k <N) at the position where the null subcarrier is set is fixed to null, that is, 0.

初期値が入力されると、OFDMでの変調信号を求めるために、振幅PSO手段42のIDFT演算手段421により離散逆フーリエ変換が式(5)に基づいて行われる(ステップS210)。

Figure 2011229090
When the initial value is input, a discrete inverse Fourier transform is performed based on the equation (5) by the IDFT calculation means 421 of the amplitude PSO means 42 in order to obtain a modulation signal in OFDM (step S210).
Figure 2011229090

次に、自己相関演算手段422により自己相関の算出が式(6)に基づいて行われる(ステップS220)。

Figure 2011229090
但し、Xnは、式(7)に示される範囲である。
Figure 2011229090
Next, the autocorrelation calculation means 422 calculates autocorrelation based on equation (6) (step S220).
Figure 2011229090
However, Xn is the range shown by Formula (7).
Figure 2011229090

次に、式(6)により算出された自己相関に基づいて、コスト演算手段413によりM個の同期コスト関数を式(8)に基づいて算出する(ステップS230)。

Figure 2011229090
Next, based on the autocorrelation calculated by the equation (6), the cost calculation means 413 calculates M synchronization cost functions based on the equation (8) (step S230).
Figure 2011229090

判定処理手段424は、算出された現在のM個の同期コスト関数Jm ACFと、算出された同期コスト関数Jm ACFの中で最大であることを示す同期パーソナル最大値Jm Pbest(パーソナルベスト)とを比較して、同期コスト関数Jm ACFが同期パーソナル最大値Jm Pbestより大きいか否かを判定する(ステップS240)。 The determination processing unit 424 is configured to calculate the current M number of synchronization cost functions J m ACF and the maximum synchronization personal value J m Pbest (personal best) indicating the maximum among the calculated synchronization cost functions J m ACF. ) To determine whether or not the synchronization cost function J m ACF is larger than the synchronization personal maximum value J m Pbest (step S240).

同期コスト関数Jm ACFが同期パーソナル最大値Jm Pbestより大きければ、判定処理手段424は、同期コスト関数Jm ACFを同期パーソナル最大値Jm Pbestに代入して、同期パーソナル最大値を更新すると共に、ランダムに生成された行列Hmを、同期パーソナル最大値Jm Pbestを最大化するサブキャリア信号の振幅値を示す行列Hm Pbestに代入して、振幅値を更新する(ステップS250)。 If the synchronization cost function J m ACF is larger than the synchronization personal maximum value J m Pbest , the determination processing unit 424 updates the synchronization personal maximum value by substituting the synchronization cost function J m ACF for the synchronization personal maximum value J m Pbest. together, the matrix H m which is randomly generated, by substituting the matrix H m Pbest showing the amplitude value of the sub-carrier signals to maximize the synchronization personal maximum value J m Pbest, updates the amplitude value (step S250).

同期パーソナル最大値Jm Pbestの初期値が「0」であれば、最初に算出された同期コスト関数Jm ACFは常に正の数であるため、同期パーソナル最大値Jm Pbestより同期コスト関数Jm ACFの方が大きい。従って、同期コスト関数Jm ACFは同期パーソナル最大値Jm Pbestに代入され、ランダムに生成された行列Hm=[Hm 0m 1 … Hm N-2m N-1]は行列Hm Pbestに代入される。 If the initial value of the synchronous personal maximum value J m Pbest is "0", initially calculated synchronization cost function J m ACF is constantly a positive number, the synchronization personal maximum value J m Pbest from the synchronization cost function J m ACF is larger. Therefore, the synchronization cost function J m ACF is substituted into the synchronization personal maximum value J m Pbest , and the randomly generated matrix H m = [H m 0 H m 1 ... H m N−2 H m N−1 ] is a matrix. Assigned to H m Pbest .

ステップS240にて、同期コスト関数Jm ACFが同期パーソナル最大値Jm Pbestより小さいか等しければ、ステップS250は実行されない。従って、最終的に、同期パーソナル最大値Jm Pbestには最大となる同期コスト関数Jm ACFが代入されることになり、行列Hm Pbestには最大の振幅値となる行列Hmが代入されていることになる。 If the synchronization cost function J m ACF is equal to or smaller than the synchronization personal maximum value J m Pbest in step S240, step S250 is not executed. Thus, eventually, will be synchronized personal maximum value J m Pbest synchronization cost function J m ACF becomes maximum in is substituted, the matrix H m as a maximum amplitude value is substituted into the matrix H m Pbest Will be.

次に、判定処理手段424は、M個の同期パーソナル最大値Jm Pbest(1≦m≦M)の中で最大となる同期パーソナル最大値JZ Pbestと同期グローバル最大値JGbest(グローバルベスト)を比較する。ここで、同期パーソナル最大値JZ Pbestは式(9)から求められる(ステップS260)。

Figure 2011229090
Next, the determination processing means 424 determines the maximum synchronization personal value J Z Pbest and the synchronization global maximum value J Gbest (global best) among the M synchronization personal maximum values J m Pbest (1 ≦ m ≦ M). Compare Here, the synchronous personal maximum value J Z Pbest is obtained from equation (9) (step S260).
Figure 2011229090

同期パーソナル最大値JZ Pbestと同期グローバル最大値JGbestとを比較した結果、同期パーソナル最大値JZ Pbest>同期グローバル最大値JGbestの関係であれば、判定処理手段424は、同期パーソナル最大値JZ Pbestを同期グローバル最大値JGbestに代入して、同期コスト関数を更新すると共に、このときの振幅値である行列HZ bestを行列HGbestに代入して、振幅値を更新する(ステップS270)。
ステップS260の結果、同期パーソナル最大値JZ Pbest≦同期グローバル最大値JGbestの関係であれば、ステップS270は実行されない。
Synchronization personal maximum value J Z Pbest synchronized result of the comparison between the global maximum value J gbest, if the relationship of the sync personal maximum value J Z Pbest> synchronous global maximum value J gbest, determination processing unit 424, synchronous personal maximum value Substituting J Z Pbest into the synchronous global maximum value J Gbest to update the synchronization cost function, and substituting the matrix H Z best as the amplitude value at this time into the matrix H Gbest to update the amplitude value (step) S270).
As a result of step S260, if the relationship of synchronized personal maximum value J Z Pbest ≦ synchronized global maximum value J Gbest is satisfied, step S270 is not executed.

判定処理手段424は、同期グローバル最大値JGbestを所定閾値(JDESIRED)と比較し、終了条件であるJGbest>JDESIREDを判定する(ステップS280)。
ステップS280の結果、JGbest≦JDESIREDであれば、判定処理手段424は、サブキャリア信号の振幅値である行列Hmを、式(10)に基づいて更新させて、新たな振幅値で離散逆フーリエ変換を行うようIDFT演算手段421に通知する(ステップS290)。

Figure 2011229090
ここで、r1,r2は一様分布なランダムな値である。また、c1,c2はそれぞれ0.5である。 The determination processing unit 424 compares the synchronous global maximum value J Gbest with a predetermined threshold value (J DESIRED ), and determines J Gbest > J DESIRED that is an end condition (step S280).
If J Gbest ≦ J DESIRED as a result of step S280, the determination processing unit 424 updates the matrix H m that is the amplitude value of the subcarrier signal based on the equation (10), and is discrete with the new amplitude value. The IDFT calculation means 421 is notified to perform the inverse Fourier transform (step S290).
Figure 2011229090
Here, r1 and r2 are uniformly distributed random values. Moreover, c1 and c2 are each 0.5.

ステップS280にて終了条件を満足していれば、判定処理手段424により正規化が式(11)に基づいて行われ、自己相関が良好な振幅値を示す行列Gが出力される(ステップS295)。

Figure 2011229090
If the termination condition is satisfied in step S280, normalization is performed by the determination processing unit 424 based on the equation (11), and a matrix G indicating an amplitude value with good autocorrelation is output (step S295). .
Figure 2011229090

このように、振幅リニアサーチ手段41がリニアサーチ法により予め自己相関が良好となる振幅値を探索して、次に振幅PSO手段42がPSO法により探索するための開始点を決定することで、探索時間を短縮するために直線探索法による刻み幅Tを粗くして精度が低下しても、比較的所要時間が短いPSO法における開始点を予め良好な振幅値から探索することができるので、全部の探索をリニアサーチ法で行うより短時間で、かつ自己相関の良好なプリアンブル信号を得ることができる。   In this way, the amplitude linear search means 41 searches for an amplitude value that provides a good autocorrelation in advance by the linear search method, and then the amplitude PSO means 42 determines a starting point for searching by the PSO method. Even if the step size T by the straight line search method is roughened to reduce the search time and the accuracy is lowered, the starting point in the PSO method having a relatively short time can be searched in advance from a good amplitude value. A preamble signal with good autocorrelation can be obtained in a shorter time than when the entire search is performed by the linear search method.

振幅リニアサーチ手段41と振幅PSO手段42とにより振幅値が決定されたので、次に、位相値を位相リニアサーチ手段51によるリニアサーチ法と、位相PSO手段52によるPSO法とによる探索により決定して、自己相関が良好で、かつ低PAPRとしたプリアンブル信号を得る。   Since the amplitude value is determined by the amplitude linear search means 41 and the amplitude PSO means 42, the phase value is then determined by a search by the linear search method by the phase linear search means 51 and the PSO method by the phase PSO means 52. Thus, a preamble signal with good autocorrelation and low PAPR is obtained.

まず、初期設定として、振幅値探索手段4から出力された振幅値である行列Gを初期値とする。また、探索の繰り返し回数をi=1,サブキャリア信号の位相値を行列A=[a01 … aN-2N-1]=[1/P 1/P … 1/P 1/P]を初期値とする。但し、Nはサブキャリアの数、Pは刻み幅である。この初期値は入力手段2または記憶手段3から入力することができる(ステップS300)。但し、上記は全てのサブキャリアを使用する場合の例であり、ヌルサブキャリアを設定する場合には、ヌルサブキャリアを設定する位置のak(0≦k<N)を任意の位相に固定する。 First, as an initial setting, a matrix G that is an amplitude value output from the amplitude value search means 4 is set as an initial value. Also, the number of search iterations is i = 1, and the phase value of the subcarrier signal is the matrix A = [a 0 a 1 ... A N−2 a N−1 ] = [1 / P 1 / P. Let P] be the initial value. Here, N is the number of subcarriers, and P is the step size. This initial value can be input from the input means 2 or the storage means 3 (step S300). However, the above is an example in which all subcarriers are used. When null subcarriers are set, a k (0 ≦ k <N) at the position where null subcarriers are set is fixed to an arbitrary phase. To do.

初期値が入力されると、OFDMでの変調信号を求めるために、位相リニアサーチ手段51のIDFT演算手段511により離散逆フーリエ変換が式(12)に基づいて行われる(ステップS310)。

Figure 2011229090
When the initial value is input, the discrete inverse Fourier transform is performed based on the equation (12) by the IDFT calculation means 511 of the phase linear search means 51 in order to obtain the modulation signal in OFDM (step S310).
Figure 2011229090

次に、コスト演算手段512により式(13)に基づいてPAPRコスト関数を算出する(ステップS320)。

Figure 2011229090
ここで、式(13)の右辺であるmax1(|Xn2)は、0≦n<Nの範囲で最大となる|Xn2を意味する。 Next, the PAPR cost function is calculated by the cost calculation means 512 based on the equation (13) (step S320).
Figure 2011229090
Here, max 1 (| X n | 2 ), which is the right side of Expression (13), means | X n | 2 that is maximum in the range of 0 ≦ n <N.

判定処理手段513は、算出されたPAPRコスト関数JPAPRと、算出されたPAPRコスト関数JPAPRの中で最小であることを示すPAPRコスト最小値JMIN PAPRとを比較して、PAPRコスト関数JPAPRがPAPRコスト最小値MIN PAPRより小さいか否かを判定する(ステップS330)。 The determination processing unit 513 compares the calculated PAPR cost function J PAPR with the PAPR cost minimum value J MIN PAPR indicating that it is the smallest among the calculated PAPR cost functions J PAPR. It is determined whether PAPR is smaller than PAPR cost minimum value MIN PAPR (step S330).

PAPRコスト関数JPAPRがPAPRコスト最小値MIN PAPRより小さければ、判定処理手段523は、PAPRコスト関数JPAPRをPAPRコスト最小値JMIN PAPRに代入して、PAPRコスト最小値を更新すると共に、このときの位相値である行列Aを、PAPRコスト関数JPAPRを最小化するサブキャリア信号の位相値である行列AMIN PAPRに代入して、位相値を更新する(ステップS340)。
初期のPAPRコスト最小値JMIN PAPRを十分に大きい値(例えば100以上)とすると、最初に算出されたPAPRコスト関数JPAPRはPAPRコスト最小値JMIN PAPRより小さくなる。従って、PAPRコスト関数JPAPRはPAPRコスト最小値JMIN PAPRに代入され、行列A=[1/P 1/P … 1/P 1/P]は行列AMIN PAPRに代入される。
ステップS330にて、PAPRコスト関数JPAPRがPAPRコスト最小値JMIN PAPRより大きいか等しければ、ステップS340は実行されない。従って、最終的に、PAPRコスト最小値JMIN PAPRには最小となるPAPRコスト関数JPAPRが代入されていることになり、行列AMIN PAPRには最小の位相値となる行列Aが代入されていることになる。
If the PAPR cost function J PAPR is smaller than the PAPR cost minimum value MIN PAPR , the determination processing unit 523 updates the PAPR cost minimum value by substituting the PAPR cost function J PAPR into the PAPR cost minimum value J MIN PAPR. The matrix A that is the current phase value is substituted into the matrix A MIN PAPR that is the phase value of the subcarrier signal that minimizes the PAPR cost function J PAPR to update the phase value (step S340).
When the initial PAPR cost minimum value J MIN PAPR is set to a sufficiently large value (for example, 100 or more), the PAPR cost function J PAPR calculated first is smaller than the PAPR cost minimum value J MIN PAPR . Accordingly, the PAPR cost function J PAPR is substituted into the PAPR cost minimum value J MIN PAPR , and the matrix A = [1 / P 1 / P... 1 / P 1 / P] is substituted into the matrix A MIN PAPR .
If the PAPR cost function J PAPR is greater than or equal to the PAPR cost minimum value J MIN PAPR in step S330, step S340 is not executed. Therefore, finally, the minimum PAPR cost function J PAPR is assigned to the minimum PAPR cost value J MIN PAPR , and the matrix A that is the minimum phase value is assigned to the matrix A MIN PAPR. Will be.

そして、サブキャリア信号の位相値である行列Aについて、図6の表に示す刻み幅Pに従った全てのパターンの探索終了を判別するために、終了条件i=PNが成立したか否かを判定する(ステップS350)。図6の表に示す探索パターンは、全てのサブキャリアを使用する場合の例であり、ヌルサブキャリアを設定する場合には、そのサブキャリアは任意の位相に固定されるため、ヌルサブキャリア以外のサブキャリアの位相値が刻み幅Pに従った全てのパターンとなる。その場合には、ステップS160の終了条件はi=PLとなる。但し、Lはサブキャリア数Nからヌルサブキャリア数を引いた数である。
終了していなければ、判定処理手段513はサブキャリア信号の位相値を次の刻み幅Pに更新して、新たな位相値で離散逆フーリエ変換を行うようIDFT演算手段511に通知する(ステップS360)。
Whether or not the end condition i = PN is satisfied in order to determine the end of the search for all patterns according to the step size P shown in the table of FIG. 6 for the matrix A that is the phase value of the subcarrier signal. Is determined (step S350). The search pattern shown in the table of FIG. 6 is an example in the case of using all subcarriers. When a null subcarrier is set, the subcarrier is fixed to an arbitrary phase, so that it is not a null subcarrier. The subcarrier phase values are all patterns according to the step size P. In that case, the termination condition in step S160 becomes i = P L. However, L is the number obtained by subtracting the number of null subcarriers from the number of subcarriers N.
If not completed, the determination processing unit 513 updates the phase value of the subcarrier signal to the next step size P and notifies the IDFT calculation unit 511 to perform discrete inverse Fourier transform with the new phase value (step S360). ).

このようにして、位相リニアサーチ手段51にて、全ての探索パターンが終了することで、リニアサーチ法での探索により刻み幅Pとした場合における最良の位相値(探索位相値)のサブキャリア信号を得ることができる。   Thus, the subcarrier signal of the best phase value (search phase value) in the case where the step size P is obtained by the search by the linear search method by completing all search patterns in the phase linear search means 51. Can be obtained.

次に、位相PSO手段52にてPSO法で探索する。初期設定としては、PSO法における開始点であるグローバル位相値としての行列AGbestに、位相リニアサーチ手段51にて抽出されたサブキャリア信号の位相値としての行列AMIN PAPRが設定され、PAPRコスト関数のPAPRグローバル最小値JGbestにPAPRコスト最小値JMIN PAPRが設定されてIDFT演算手段521に入力される。また、初期設定として、更にM個のサブキャリア信号の位相値として行列Am=[am 0m 1 … am N-2m N-1](1≦m≦M)がランダムに生成される(ステップS400)。但し、ヌルサブキャリアを設定する場合には、ヌルサブキャリアを設定する位置のak(0≦k<N)を任意の位相に固定する。 Next, the phase PSO means 52 searches by the PSO method. As an initial setting, a matrix A MIN PAPR as a phase value of a subcarrier signal extracted by the phase linear search means 51 is set in a matrix A Gbest as a global phase value that is a starting point in the PSO method, and a PAPR cost is set. The PAPR cost minimum value J MIN PAPR is set in the PAPR global minimum value J Gbest of the function and is input to the IDFT calculation means 521. Further, as the initial setting, further matrix A m = [a m 0 a m 1 ... a m N-2 a m N-1] (1 ≦ m ≦ M) is random as the phase value of the M subcarrier signals It is generated (step S400). However, when setting the null subcarrier, a k (0 ≦ k <N) at the position where the null subcarrier is set is fixed to an arbitrary phase.

初期値が入力されると、OFDMでの変調信号を求めるために、位相PSO手段52のIDFT演算手段521により離散逆フーリエ変換が式(14)に基づいて行われる(ステップS410)。

Figure 2011229090
When the initial value is input, the discrete inverse Fourier transform is performed based on the equation (14) by the IDFT calculation means 521 of the phase PSO means 52 in order to obtain a modulation signal in OFDM (step S410).
Figure 2011229090

次に、コスト演算手段522によりM個のPAPRコスト関数を式(15)に基づいて算出する(ステップS430)。

Figure 2011229090
Next, M PAPR cost functions are calculated based on the equation (15) by the cost calculating means 522 (step S430).
Figure 2011229090

判定処理手段523は、算出された現在のM個のPAPRコスト関数Jm PAPRと、算出されたPAPRコスト関数Jm PAPRの中で最小であることを示すパーソナル最小値Jm Pbest(パーソナルベスト)とを比較して、PAPRコスト関数Jm PAPRがPAPRパーソナル最小値Jm Pbestより小さいか否かを判定する(ステップS430)。 The determination processing means 523 includes the calculated current M PAPR cost functions J m PAPR and the personal minimum value J m Pbest (personal best) indicating the smallest among the calculated PAPR cost functions J m PAPR. To determine whether the PAPR cost function J m PAPR is smaller than the PAPR personal minimum value J m Pbest (step S430).

PAPRコスト関数Jm PAPRがPAPRパーソナル最小値Jm Pbestより小さければ、判定処理手段523は、PAPRコスト関数Jm PAPRをPAPRパーソナルコスト関数Jm Pbestに代入して、PAPRパーソナル最小値を更新すると共に、ランダムに生成された行列AmをPAPRパーソナル最小値Jm Pbestを最小化するサブキャリア信号の位相値を示す行列Am Pbestに代入して、位相値を更新する(ステップS440)。 If the PAPR cost function J m PAPR is smaller than the PAPR personal minimum value J m Pbest , the determination processing means 523 updates the PAPR personal minimum value by substituting the PAPR cost function J m PAPR for the PAPR personal cost function J m Pbest. together, they are substituted into the matrix a m Pbest showing the phase value of the subcarrier signals to minimize the PAPR personal minimum J m Pbest the matrix a m that is randomly generated, and updates the phase value (step S440).

PAPRパーソナル最小値Jm Pbestの初期値が十分に大きい値(例えば100以上)であれば、最初に算出されたPAPRコスト関数Jm PAPRはPAPRパーソナル最小値Jm Pbestより小さくなる。従って、PAPRコスト関数Jm PAPRはPAPRパーソナル最小値Jm Pbestに代入され、ランダムに生成された行列Am=[am 0m 1 … am N-2m N-1]は行列Am Pbestに代入される。
ステップS430にて、PAPRコスト関数Jm PAPRがPAPRパーソナル最小値Jm Pbestより大きいか等しければ、ステップS440は実行されない。従って、最終的に、PAPRパーソナル最小値Jm Pbestには最小となるPAPRコスト関数Jm PAPRが代入されていることになり、行列Am Pbestには最小の位相値となる行列Amが代入されていることになる。
If the initial value of the PAPR personal minimum value J m Pbest is a sufficiently large value (for example, 100 or more), the PAPR cost function J m PAPR calculated first is smaller than the PAPR personal minimum value J m Pbest . Therefore, PAPR cost function J m PAPR is assigned to PAPR personal minimum J m Pbest, randomly generated matrix A m = [a m 0 a m 1 ... a m N-2 a m N-1] is a matrix Assigned to A m Pbest .
If the PAPR cost function J m PAPR is greater than or equal to the PAPR personal minimum value J m Pbest in step S430, step S440 is not executed. Thus, finally, the PAPR personal minimum J m Pbest will be PAPR cost function J m PAPR having the smallest is substituted, the matrix A m Pbest a minimum phase value for the matrix A m assignment Will be.

次に、判定処理手段523は、M個のPAPRパーソナル最小値Jm Pbest(1≦m≦M)の中で最小となるPAPRパーソナル最小値JZ PbestとPAPRグローバル最小値JGbest(グローバルベスト)を比較する。ここで、PAPRパーソナル最小値JZ Pbestは式(9)から求められる(ステップS450)。 Next, the determination processing means 523 determines the PAPR personal minimum value J Z Pbest and PAPR global minimum value J Gbest (global best) that are the smallest among the M PAPR personal minimum values J m Pbest (1 ≦ m ≦ M). Compare Here, the PAPR personal minimum value J Z Pbest is obtained from equation (9) (step S450).

PAPRパーソナル最小値JZ PbestとPAPRグローバル最小値JGbestとを比較した結果、PAPRパーソナル最小値JZ Pbest<PAPRグローバル最小値JGbestの関係であれば、判定処理手段523は、PAPRパーソナル最小値JZ PbestをPAPRグローバル最小値JGbestに代入して、PAPRグローバル最小値を更新すると共に、このときの位相値である行列AZ Pbestを行列AGbestに代入して、位相値を更新する(ステップS460)。
ステップS450の結果、PAPRパーソナル最小値JZ Pbest≧PAPRグローバル最小値JGbestの関係であれば、ステップS460は実行されない。
PAPR personal minimum J Z Pbest and PAPR global minimum J gbest and a result of comparison, if the relationship between the PAPR personal minimum J Z Pbest <PAPR global minimum J gbest, determination processing unit 523, PAPR personal minimum by substituting J Z Pbest the PAPR global minimum J gbest, updates the PAPR global minimum, by substituting the matrix a Z Pbest a phase value at that time into the matrix a gbest, updates the phase value ( Step S460).
If the result of step S450 is PAPR personal minimum value J Z Pbest ≧ PAPR global minimum value J Gbest , step S460 is not executed.

判定処理手段523は、PAPRグローバル最小値JGbestを所定閾値(JDESIRED)と比較し、終了条件であるJGbest<JDESIREDを判定する(ステップS470)。
ステップS470の結果、JGbest≧JDESIREDであれば、判定処理手段523は、サブキャリア信号の位相値である行列Amを、式(16)に基づいて更新して、新たな位相値で離散逆フーリエ変換を行うようIDFT演算手段521に通知する(ステップS480)。

Figure 2011229090
ここで、r1,r2は一様分布なランダムな値である。また、c1,c2はそれぞれ0.5である。 The determination processing unit 523 compares the PAPR global minimum value J Gbest with a predetermined threshold value (J DESIRED ), and determines J Gbest <J DESIRED as an end condition (step S470).
Result of the step S470, if J Gbest ≧ J DESIRED, determination processing unit 523, a matrix A m is the phase value of the subcarrier signal, and updated based on equation (16), discrete in the new phase value The IDFT calculation means 521 is notified to perform the inverse Fourier transform (step S480).
Figure 2011229090
Here, r1 and r2 are uniformly distributed random values. Moreover, c1 and c2 are each 0.5.

ステップS470にて終了条件を満足していれば、判定処理手段523は処理を終了する。判定処理手段523は、結果として、振幅値がステップS295で得られた行列G(式(11)参照)で、位相値がステップS460にて最終的に得られたAGbestのプリアンブル信号を出力する。 If the end condition is satisfied in step S470, the determination processing unit 523 ends the process. As a result, the determination processing means 523 outputs the A Gbest preamble signal whose amplitude value is finally obtained in step S460 with the matrix G obtained in step S295 (see equation (11)). .

このように、自己相関は振幅値だけに依存するが、PAPRは振幅値と位相値との両方に依存するため、振幅値探索手段4にて探索された振幅値に基づいて位相リニアサーチ手段51と位相PSO手段52とにより位相値を決定することができる。従って、自己相関が良好で、かつPAPRの低減を図ることができる最適値に近似したプリアンブル信号を、短時間の探索により得ることができる。   Thus, autocorrelation depends only on the amplitude value, but PAPR depends on both the amplitude value and the phase value. Therefore, the phase linear search means 51 is based on the amplitude value searched by the amplitude value search means 4. And the phase PSO means 52 can determine the phase value. Therefore, it is possible to obtain a preamble signal approximate to an optimum value with good autocorrelation and capable of reducing PAPR by a short search.

また、プリアンブル信号生成装置1では、任意にヌルサブキャリアを設定して探索することができるので、プリアンブル信号生成装置1により生成したプリアンブル信号を無線通信におけるトレーニング信号とすることで、帯域外輻射を抑止することができ、他の通信の信号への干渉を防止することができる。   In addition, since the preamble signal generation device 1 can arbitrarily set and search for null subcarriers, out-of-band radiation can be generated by using the preamble signal generated by the preamble signal generation device 1 as a training signal in wireless communication. It can be suppressed and interference with other communication signals can be prevented.

このプリアンブル信号生成装置1により得られたプリアンブル信号は、記録媒体に格納することができる。記録媒体とは、不揮発性で読取可能であればよく、電気的、光学的、磁気的な書き込みおよび読み込みは問わない。
例えば、コンピュータから読取可能なものとして、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD(−ROM,−R,−R/W)、DVD(−ROM,−R,−R/Wや−RAMなどの書き替え可能なもの)、DAT、8mmテープ、メモリカード、ハードディスク等がある。また、無線通信装置に組み込まれる場合には、ROM、フラッシュ、EPROM、E2PROM等がある。また、LSI等に内蔵された制御回路と共に、プリアンブル信号が組み込むことも可能である。
The preamble signal obtained by the preamble signal generation device 1 can be stored in a recording medium. The recording medium only needs to be non-volatile and readable, and electrical, optical, and magnetic writing and reading are not limited.
For example, it is possible to rewrite a flexible disk, magneto-optical disk, CD (-ROM, -R, -R / W), DVD (-ROM, -R, -R / W, -RAM, etc.) that can be read from a computer. DAT, 8mm tape, memory card, hard disk, etc. When incorporated in a wireless communication device, there are ROM, flash, EPROM, E 2 PROM, and the like. In addition, a preamble signal can be incorporated together with a control circuit incorporated in an LSI or the like.

ここで、プリアンブル信号が格納された記録媒体を内蔵した本実施の形態に係る無線通信装置を図8から図10に基づいて説明する。
図8に示すように、本実施の形態に係る無線通信装置aは、無線送信装置10と無線受信装置10xとから構成され、他の無線通信装置bと、MIMO−OFDM変調により、複数のアンテナを介してパケット通信を行うものである。本実施の形態では、無線通信装置aと他の無線通信装置bとが4本のアンテナA11〜A13、A21〜A24により通信している。図8では、送信側のアンテナ数、受信側のアンテナ数、空間ストリーム数および使用するFECエンコーダ数がそれぞれ4つの場合の例を示している。
Here, the radio communication apparatus according to the present embodiment incorporating a recording medium in which a preamble signal is stored will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, a radio communication apparatus a according to the present embodiment includes a radio transmission apparatus 10 and a radio reception apparatus 10x, and a plurality of antennas by another radio communication apparatus b and MIMO-OFDM modulation. Packet communication is performed via In the present embodiment, the wireless communication device a and another wireless communication device b communicate with each other by four antennas A11 to A13 and A21 to A24. FIG. 8 shows an example in which the number of antennas on the transmission side, the number of antennas on the reception side, the number of spatial streams, and the number of FEC encoders used are four.

無線通信装置aは、IEEE802.11a規格とIEEE802.11n規格との下位互換性を保ちつつ、80MHzの送信帯域幅を有し、5GHz帯を利用して、1Gbps以上の最大伝送レートを有するものである。
なお、本発明は無線送信装置1が送信するプリアンブル信号および通信パケットのパケットフォーマットに関するものであるため、無線受信装置10xの説明は省略する。
The wireless communication device “a” has a transmission bandwidth of 80 MHz and a maximum transmission rate of 1 Gbps or more using a 5 GHz band while maintaining backward compatibility with the IEEE 802.11a standard and the IEEE 802.11n standard. is there.
Since the present invention relates to the preamble signal and the packet format of the communication packet transmitted by the wireless transmission device 1, the description of the wireless reception device 10x is omitted.

次に無線送信装置10の構成について図9に基づいて説明する。図9に示すように、無線送信装置10は、制御手段10aと、OFDM信号生成手段10bとにより形成されている。制御手段10aは、OFDM信号生成手段10bを制御して、所定順序で通信パケットを生成させたり、送信データを生成してOFDM信号生成手段10bへ出力したりする機能を備えている。   Next, the configuration of the wireless transmission device 10 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the wireless transmission device 10 is formed by a control unit 10a and an OFDM signal generation unit 10b. The control unit 10a has a function of controlling the OFDM signal generation unit 10b to generate communication packets in a predetermined order, or to generate transmission data and output it to the OFDM signal generation unit 10b.

OFDM信号生成手段10bは、プリアンブル信号や、制御手段10aからの送信データを、OFDM変調により送信する機能を備えている。OFDM信号生成手段10bは、図10に示すように、プリアンブルパイロットメモリ部(Preamble and Pilot memory)11と、スクランブラ部(Scrambler)12と、エンコーダパーサ部(Encode parser)13と、FEC(Forward Error Correction)エンコーダ部(FEC encoder)14と、空間ストリームパーサ部(Spatial stream parser)15と、インターリーバ部(Interleaver)16と、マッパ部(Mapper)17と、STBC(Space-Time Block Code)エンコーダ部(STBC encoder)18とを備えている。   The OFDM signal generation unit 10b has a function of transmitting a preamble signal and transmission data from the control unit 10a by OFDM modulation. As shown in FIG. 10, the OFDM signal generation means 10b includes a preamble pilot memory section 11, a scrambler section 12, an encoder parser section 13, an FEC (Forward Error). Correction) Encoder unit (FEC encoder) 14, Spatial stream parser unit 15, Interleaver unit 16, Mapper unit 17, STBC (Space-Time Block Code) encoder unit (STBC encoder) 18.

更に、OFDM信号生成手段10bは、マルチプレクサ部(Mux)19と、第1CS(Cyclic Shift)インサータ部(CS inserter)20と、空間マッパ部(Spatial mapper)21と、PTS部(Partial Transmit Sequence)22と、逆高速フーリエ変換器(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)23と、第2CSインサータ部(CS inserter)24と、GI(Guard interval)インサータ部(GI inserter)25と、ウィンドウィング部(Windowing)26と、送信フィルタリング部(TX filter)27とを備えている。   Further, the OFDM signal generation means 10b includes a multiplexer unit (Mux) 19, a first CS (Cyclic Shift) inserter unit (CS inserter) 20, a spatial mapper unit (Spatial mapper) 21, and a PTS unit (Partial Transmit Sequence) 22. Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) 23, second CS inserter section (CS inserter) 24, GI (Guard interval) inserter section (GI inserter) 25, and windowing section (Windowing) 26 And a transmission filtering unit (TX filter) 27.

プリアンブルパイロットメモリ部11は、送信情報(Data)に先だって送信されるプリアンブル信号と、送信情報中に挿入されるパイロット信号が格納されたメモリである。プリアンブルパイロットメモリ部11は、制御手段10aにより指示されたプリアンブル信号を出力する。プリアンブル信号生成装置1により得られたプリアンブル信号が格納されたROMは、このプリアンブルパイロットメモリ部11として、無線送信装置10に内蔵されている。   The preamble pilot memory unit 11 is a memory in which a preamble signal transmitted prior to transmission information (Data) and a pilot signal inserted into the transmission information are stored. The preamble pilot memory unit 11 outputs a preamble signal instructed by the control means 10a. The ROM storing the preamble signal obtained by the preamble signal generation device 1 is built in the wireless transmission device 10 as the preamble pilot memory unit 11.

スクランブラ部12は、制御手段からの送信ビット系列に対して、G(X)=X7+X4+1による生成多項式を用いて「0」,「1」のビットのランダム化を行い、「0」,「1」が連続して出現しないようにする。
エンコーダパーサ部13は、FECエンコーダ部14に、スクランブル後の送信情報を4つのFECエンコーダ部14に分割して振り分ける。
FECエンコーダ部14は、誤差の訂正を可能とするために前方誤り訂正の符号化を行う。FECエンコーダ部14では、レート1/2のG0=1338およびG1=1718の生成多項式で算出されたBCC(Binary Convolutional Codes)による符号化が行われる。
The scrambler unit 12 randomizes the bits “0” and “1” using a generator polynomial of G (X) = X 7 + X 4 +1 for the transmission bit sequence from the control means, ”And“ 1 ”should not appear continuously.
The encoder parser unit 13 divides the scrambled transmission information into four FEC encoder units 14 and distributes them to the FEC encoder unit 14.
The FEC encoder unit 14 performs forward error correction encoding to enable error correction. The FEC encoder unit 14 performs encoding by BCC (Binary Convolutional Codes) calculated using a generator polynomial of rate 1/2 G 0 = 133 8 and G 1 = 171 8 .

空間ストリームパーサ部15は、FECエンコーダ部14からの符号化されたデータを、4つのブロックに分解することで、MIMO−OFDM変調において使用される空間ストリームに送信情報を振り分ける。
インターリーバ部16は、空間ストリームパーサ部15により振り分けられた送信情報の並びを所定の規則に従って並び替えを行う。
マッパ部17は、インターリーブされたビット情報である送信情報に対して無線信号として送信するために、BPSK(Binary Phase Shift Keying)変調、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)変調などによりビット情報からシンボルへとマッピングする。
The spatial stream parser unit 15 distributes transmission information to a spatial stream used in MIMO-OFDM modulation by decomposing the encoded data from the FEC encoder unit 14 into four blocks.
The interleaver unit 16 rearranges the arrangement of the transmission information distributed by the spatial stream parser unit 15 according to a predetermined rule.
The mapper unit 17 transmits BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation, and QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulation in order to transmit transmission information that is interleaved bit information as a radio signal. For example, bit information is mapped to symbols.

STBCエンコーダ部18は、マッピングされた送信情報(シンボル)に対して、時空間ブロック符号(STBC)を用いて配列点を空間ストリーム(Spatial Stream:SS)から時空間ストリーム(Space-Time Stream:STS)に拡張することで、より大きなダイバシティゲインを得ることができる。
マルチプレクサ部19は、STBCエンコーダ部18からの送信情報と、プリアンブルパイロットメモリ部11からのプリアンブル信号またはパイロット信号とを選択する。
The STBC encoder unit 18 uses the spatio-temporal block code (STBC) to change the arrangement points from the spatial stream (Spatial Stream: SS) to the spatio-temporal stream (Space-Time Stream: STS) for the mapped transmission information (symbol). ), It is possible to obtain a greater diversity gain.
The multiplexer unit 19 selects transmission information from the STBC encoder unit 18 and a preamble signal or pilot signal from the preamble pilot memory unit 11.

第1CSインサータ部20は、送信情報(シンボル)に対して、サイクリックシフトを付加する。サイクリックシフトが送信情報に付加されることで、無線信号の意図しないビームフォーミングを防止する。
空間マッパ部21は、サイクリックシフトを付加された送信情報(シンボル)を、空間マッピング行列に従ってマッピングする。
PTS部22は、第1から第4帯域ごとに異なる位相回転を行って、PAPRの低減を図る。
The first CS inserter unit 20 adds a cyclic shift to the transmission information (symbol). By adding a cyclic shift to the transmission information, unintended beam forming of the radio signal is prevented.
The spatial mapper unit 21 maps the transmission information (symbol) to which the cyclic shift is added according to the spatial mapping matrix.
The PTS unit 22 performs different phase rotation for each of the first to fourth bands to reduce PAPR.

逆高速フーリエ変換器23は、PTS部22からの信号を逆フーリエ変換(IFFT)してOFDM変調を行う。
第2CSインサータ部24は、第1CSインサータ部20と同様に、送信情報(シンボル)に対して、サイクリックシフトを付加する。第2CSインサータ部24は、第1CSインサータ部20と排他的に使用される。
GIインサータ部25は、第2CSインサータ部24から出力されたOFDM変調されたシンボルに、ガードインターバルを付加する。
ウィンドウィング部26は、隣接するシンボル間で、信号の周期性が大きく変化すると帯域外スペクトラムが増大するため、隣接するシンボル間で変化が小さくなるようにスムージングを行うことで、スペクトラムの減衰を大きくして帯域外スペクトラムを抑制する。送信フィルタリング部27は、ウィンドウィング部26からの送信信号に対して帯域制限を行う。
The inverse fast Fourier transformer 23 performs OFDM modulation by performing inverse Fourier transform (IFFT) on the signal from the PTS unit 22.
Similar to the first CS inserter unit 20, the second CS inserter unit 24 adds a cyclic shift to the transmission information (symbol). The second CS inserter unit 24 is used exclusively with the first CS inserter unit 20.
The GI inserter unit 25 adds a guard interval to the OFDM-modulated symbol output from the second CS inserter unit 24.
Since the out-of-band spectrum increases when the signal periodicity changes greatly between adjacent symbols, the windowing unit 26 increases the attenuation of the spectrum by performing smoothing so that the change between adjacent symbols is small. And suppress the out-of-band spectrum. The transmission filtering unit 27 performs band limitation on the transmission signal from the windowing unit 26.

ここで、無線送信装置10が送信する通信パケットについて、図11に基づいて説明する。なお、本明細書では、本実施の形態に係る無線送信装置1が送信する通信パケットのパケットフォーマットを「VHT(Very High Throughput) Mixed Mode」パケットフォーマットと称し、以下、単にVTHパケットフォーマットと略する。   Here, the communication packet transmitted by the wireless transmission device 10 will be described with reference to FIG. In this specification, the packet format of a communication packet transmitted by the wireless transmission device 1 according to the present embodiment is referred to as a “VHT (Very High Throughput) Mixed Mode” packet format, and is hereinafter simply abbreviated as a VTH packet format. .

図11に示すように、VHTパケットフォーマットは、プリアンブルフォーマットをL−STF(Legacy-Short Training Field:8μS),L−LTF(Legacy-Long Training Field:8μS),L−SIG(Legacy-Signal Filed:4μS),HT(High Throughput)−SIG(8μS)とすると共に、HT−SIGに続くパケットフォーマットの一例として、VHT−SIG(8μS),VHT−STF(4μS),VHT−LTF1〜4(4μS),Data(4μS/3.6μS)としている。   As shown in FIG. 11, the VHT packet format includes preamble formats of L-STF (Legacy-Short Training Field: 8 μS), L-LTF (Legacy-Long Training Field: 8 μS), and L-SIG (Legacy-Signal Filed: 4 μS), HT (High Throughput) −SIG (8 μS), and examples of packet formats following HT-SIG include VHT-SIG (8 μS), VHT-STF (4 μS), VHT-LTF 1 to 4 (4 μS). , Data (4 μS / 3.6 μS).

L−STF、L−LTFおよびL−SIGは、IEEE802.11aのSTF、LTFおよびSIGに対応すると共に、IEEE802.11nのL−STF、L−LTFおよびL−SIGに対応する。また、HT−SIGは、IEEE802.11nのHT−SIGに対応する。これらのVHTパケットフォーマットにおけるL−STFからVHT−LTF1〜4までのプリアンブル信号が、プリアンブルパイロットメモリ部11に、サブキャリア情報として格納されている。   L-STF, L-LTF, and L-SIG correspond to IEEE802.11a STF, LTF, and SIG, and also correspond to IEEE802.11n L-STF, L-LTF, and L-SIG. HT-SIG corresponds to HT-SIG of IEEE 802.11n. Preamble signals from L-STF to VHT-LTF 1 to 4 in these VHT packet formats are stored in the preamble pilot memory unit 11 as subcarrier information.

特に、プリアンブル信号生成装置1により生成されたプリアンブル信号を、VHT−STF,VHT−LTF1〜4のプリアンブル信号とすることで、自己相関性に優れ、かつ低PAPRが可能な無線送信装置10とすることができる。   In particular, by using the preamble signal generated by the preamble signal generation device 1 as the preamble signal of VHT-STF and VHT-LTF1 to 4, the wireless transmission device 10 is excellent in autocorrelation and capable of low PAPR. be able to.

(実施例1)
サブキャリア信号の数をN=16、その内、ヌルサブキャリア数を4とした。ヌルサブキャリアを設定する位置のHk(k=0、k=1、k=14、k=15)はヌル、つまり0に固定した。振幅リニアサーチ手段41での刻み幅をT=5として探索した後に、振幅PSO手段42での探索を行った。比較例として、振幅リニアサーチ手段41のみで刻み幅Tを1から9まで変化させて探索を行った。
初期値は、探索の繰り返し回数をi=1,サブキャリア信号の振幅値を行列H=[H0123 … H12131415]=[0 0 1/T 1/T … 1/T 1/T 0 0](初期振幅値)とする。但し、Tは刻み幅である。
この初期値が入力手段2または記憶手段3から入力されると、振幅値探索手段4により振幅値の探索を行う。振幅値探索手段4による振幅値の探索は、最初に振幅リニアサーチ手段41にてリニアサーチ法により探索される。このときの探索パターンは、ヌルサブキャリアを設定する位置のHk(k=0、k=1、k=14、k=15)をヌル、つまり0に固定した図12に従った探索パターンとなる。また、探索の終了条件はi=TLとなる。但し、Lはサブキャリア数N=16からヌルサブキャリア数4を引いた数、つまり12である。
Example 1
The number of subcarrier signals is N = 16, of which the number of null subcarriers is 4. H k (k = 0, k = 1, k = 14, k = 15) at the position where the null subcarrier is set is fixed to null, that is, 0. After searching with the step size in the amplitude linear search means 41 as T = 5, the search in the amplitude PSO means 42 was performed. As a comparative example, the search was performed by changing the step size T from 1 to 9 only by the amplitude linear search means 41.
The initial value is i = 1 for the number of repetitions of the search, and the amplitude value of the subcarrier signal is the matrix H = [H 0 H 1 H 2 H 3 ... H 12 H 13 H 14 H 15 ] = [0 0 1 / T 1 / T ... 1 / T 1 / T 0 0] (initial amplitude value). However, T is a step size.
When this initial value is input from the input means 2 or the storage means 3, the amplitude value search means 4 searches for the amplitude value. The search for the amplitude value by the amplitude value search means 4 is first performed by the linear search method by the amplitude linear search means 41. The search pattern at this time is the search pattern according to FIG. 12 in which H k (k = 0, k = 1, k = 14, k = 15) at the position where the null subcarrier is set is fixed to null, that is, 0. Become. The search termination condition is i = TL . However, L is the number obtained by subtracting the number of null subcarriers 4 from the number of subcarriers N = 16, that is, 12.

まず、表(1)に振幅リニアサーチ手段41のみで刻み幅Tを1から9まで変化させたときの最大の同期コスト関数と探索時間の結果を示す。   First, Table 1 shows the results of the maximum synchronization cost function and search time when the step size T is changed from 1 to 9 only by the amplitude linear search means 41.

Figure 2011229090
Figure 2011229090

この表(1)から、例えば、リニアサーチ法で刻み幅T=7における探索では、最大の同期コスト関数が30.8で、探索時間が23.8時間を要することがわかる。   From this table (1), it can be seen that, for example, in the search at the step size T = 7 by the linear search method, the maximum synchronization cost function is 30.8 and the search time is 23.8 hours.

そこで、振幅リニアサーチ手段41により刻み幅をT=5として探索した後に、振幅PSO手段42によりPSO法による探索を行った。目標値をリニアサーチ法のみでのT=7と同等の30.8に設定した。結果、リニアサーチ法のみでは探索時間が23.8時間を要するところ、振幅リニアサーチ手段41の結果を開始点として振幅PSO手段42でのPSO法により探索を行うことで、リニアサーチ法で刻み幅T=5における探索時間25分と、探索時間27.3秒とで探索を終了することができた。   Therefore, after the amplitude linear search means 41 searches for the step size as T = 5, the amplitude PSO means 42 searches by the PSO method. The target value was set to 30.8, which is equivalent to T = 7 in the linear search method alone. As a result, when the search time is 23.8 hours only with the linear search method, the search is performed by the PSO method with the amplitude PSO means 42 using the result of the amplitude linear search means 41 as a starting point, so that the step size is increased by the linear search method The search could be completed with a search time of 25 minutes and a search time of 27.3 seconds at T = 5.

(実施例2)
次に、サブキャリア信号の数をN=16、その内、ヌルサブキャリア数を4、ヌルサブキャリアを設定する位置のak(k=0、k=1、k=14、k=15)は任意の位相、今回は0に固定した。サブキャリアの振幅は、実施例1の振幅リニアサーチ手段41での刻み幅をT=5として探索した後に、振幅PSO手段42での探索を行った結果に得られた振幅値Gを用いた。位相リニアサーチ手段51での刻み幅をP=5として探索した後に、位相PSO手段52での探索を行った。比較例として、位相リニアサーチ手段51のみで刻み幅Pを1から9まで変化させて探索を行った。
初期値は、探索の繰り返し回数をi=1,サブキャリア信号の位相値を行列A=[a0 a a23 … a12131415]=[0 0 1/P 1/P … 1/P 1/P 0 0](初期位相値)とする。但し、Pは刻み幅である。
この初期値が入力手段2または記憶手段3から入力されると、位相値探索手段5により位相値の探索を行う。位相値探索手段5による位相値の探索は、最初に位相リニアサーチ手段51にてリニアサーチ法により探索される。このときの探索パターンは、ヌルサブキャリアを設定する位置のak(k=0、k=1、k=14、k=15)を0に固定した図13に従った探索パターンとなる。また、探索の終了条件はi=PLとなる。但し、Lはサブキャリア数N=16からヌルサブキャリア数4を引いた数、つまり12である。
まず、表(2)に位相リニアサーチ手段51のみで刻み幅Pを1から9まで変化させたときの最小のPAPRコスト関数と探索時間の結果を示す。
(Example 2)
Next, the number of subcarrier signals is N = 16, of which the number of null subcarriers is 4, and ak (k = 0, k = 1, k = 14, k = 15) where null subcarriers are set Is fixed to an arbitrary phase, this time 0. As the amplitude of the subcarrier, the amplitude value G obtained as a result of searching with the amplitude PSO means 42 after searching with the step size in the amplitude linear search means 41 of Example 1 as T = 5 was used. After searching with the step size in the phase linear search means 51 as P = 5, the search in the phase PSO means 52 was performed. As a comparative example, the search was performed by changing the step size P from 1 to 9 only by the phase linear search means 51.
The initial value is i = 1 for the number of repetitions of the search, and the phase value of the subcarrier signal is the matrix A = [a 0 a a 2 a 3 ... A 12 a 13 a 14 a 15 ] = [0 0 1 / P 1 / P... 1 / P 1 / P 0 0] (initial phase value). However, P is a step size.
When this initial value is input from the input means 2 or the storage means 3, the phase value search means 5 searches for the phase value. The search for the phase value by the phase value search means 5 is first performed by the linear search method by the phase linear search means 51. The search pattern at this time is a search pattern according to FIG. 13 in which a k (k = 0, k = 1, k = 14, k = 15) at the position where the null subcarrier is set is fixed to 0. In addition, the termination condition of the search will be i = P L. However, L is the number obtained by subtracting the number of null subcarriers 4 from the number of subcarriers N = 16, that is, 12.
First, Table (2) shows the minimum PAPR cost function and the search time result when the step size P is changed from 1 to 9 only by the phase linear search means 51.

Figure 2011229090
Figure 2011229090

この表(1)から、例えば、リニアサーチ法で刻み幅P=9における探索では、最小のPAPRコスト関数が0.754dBで、探索時間が5.5日を要することがわかる。   From this table (1), it can be seen that, for example, in the search at the step size P = 9 by the linear search method, the minimum PAPR cost function is 0.754 dB and the search time is 5.5 days.

そこで、位相リニアサーチ手段51により刻み幅をP=5として探索した後に、位相PSO手段52によりPSO法による探索を行った。目標値をリニアサーチ法のみでのP=9と同等の0.75dBに設定した。結果、リニアサーチ法のみでは探索時間に5.5日を要するところ、位相リニアサーチ手段51の結果を開始点として位相PSO手段52でのPSO法により探索を行うことで、リニアサーチ法で刻み幅P=5における探索時間6.9分と、探索時間114秒とで探索を終了することができた。   Therefore, after the phase linear search means 51 searches for the step size as P = 5, the phase PSO means 52 searches by the PSO method. The target value was set to 0.75 dB equivalent to P = 9 in the linear search method alone. As a result, it takes 5.5 days for the search time with the linear search method alone, but by performing the search with the PSO method in the phase PSO means 52 using the result of the phase linear search means 51 as a starting point, the step size is increased with the linear search method The search was completed at a search time of 6.9 minutes at P = 5 and a search time of 114 seconds.

実施例1と実施例2とから、リニアサーチ法のみで探索するより、リニアサーチ法で探索した後にPSO法で探索する方が、短時間に探索できることがわかる。   From Example 1 and Example 2, it can be seen that searching by the PSO method after searching by the linear search method can be performed in a shorter time than by searching only by the linear search method.

本発明は、IEEE規格の無線通信におけるプリアンブル信号だけでなく、OFDM変調の無線通信に使用されるプリアンブル信号に広く適用することが可能である。   The present invention can be widely applied not only to a preamble signal in IEEE standard wireless communication but also to a preamble signal used in OFDM modulated wireless communication.

1 プリアンブル信号生成装置
2 入力手段
3 記憶手段
4 振幅値探索手段
41 振幅リニアサーチ手段
411 IDFT演算手段
412 自己相関演算手段
413 コスト演算手段
414 判定処理手段
42 振幅PSO手段
421 IDFT演算手段
422 自己相関演算手段
423 コスト演算手段
424 判定処理手段
5 位相値探索手段
51 位相リニアサーチ手段
511 IDFT演算手段
512 コスト演算手段
513 判定処理手段
52 位相PSO手段
521 IDFT演算手段
522 コスト演算手段
523 判定処理手段
a,b 無線通信装置
10 無線送信装置
10x 無線受信装置
10a 制御手段
10b OFDM信号生成手段
11 プリアンブルパイロットメモリ部
12 スクランブラ部
13 エンコーダパーサ部
14 FECエンコーダ部
15 空間ストリームパーサ部
16 インターリーバ部
17 マッパ部
18 STBCエンコーダ部
19 マルチプレクサ部
20 第1CSインサータ部
21 空間マッパ部
22 PTS部
23 逆高速フーリエ変換器
24 第2CSインサータ部
25 GIインサータ部
26 ウィンドウィング部
27 送信フィルタリング部
A11〜A14,A21〜A24 アンテナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Preamble signal generator 2 Input means 3 Storage means 4 Amplitude value search means 41 Amplitude linear search means 411 IDFT calculation means 412 Autocorrelation calculation means 413 Cost calculation means 414 Judgment processing means 42 Amplitude PSO means 421 IDFT calculation means 422 Autocorrelation calculation Means 423 Cost calculation means 424 Determination processing means 5 Phase value search means 51 Phase linear search means 511 IDFT calculation means 512 Cost calculation means 513 Determination processing means 52 Phase PSO means 521 IDFT calculation means 522 Cost calculation means 523 Determination processing means a, b Wireless communication device 10 Wireless transmission device 10x Wireless reception device 10a Control unit 10b OFDM signal generation unit 11 Preamble pilot memory unit 12 Scrambler unit 13 Encoder parser unit 14 FEC Coder unit 15 Spatial stream parser unit 16 Interleaver unit 17 Mapper unit 18 STBC encoder unit 19 Multiplexer unit 20 First CS inserter unit 21 Spatial mapper unit 22 PTS unit 23 Inverse fast Fourier transformer 24 Second CS inserter unit 25 GI inserter unit 26 Window 27 Transmitting filtering unit A11-A14, A21-A24 Antenna

Claims (7)

直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成するプリアンブル信号生成装置であって、
予め設定された初期振幅値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力する振幅リニアサーチ手段と、
前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力する振幅PSO手段とを備えたことを特徴とするプリアンブル信号生成装置。
A preamble signal generation device that generates a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation,
Using a preset initial amplitude value as a starting point, a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of a subcarrier carrying a preamble signal for each predetermined step size is calculated by a linear search method. An amplitude linear search means for outputting an amplitude value that maximizes as a search amplitude value;
Using the search amplitude value searched by the amplitude linear search means as a starting point, calculate a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method, An amplitude PSO means for outputting an amplitude value that maximizes the synchronization cost function as an amplitude value of a subcarrier carrying the best preamble signal.
前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力する位相リニアサーチ手段と、
前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値とに基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力する位相PSO手段とを備えた請求項1記載のプリアンブル信号生成装置。
Using the best amplitude value output from the amplitude PSO means, using the preset initial phase value as a starting point, the phase value of the subcarrier carrying the preamble signal for each predetermined step size is obtained by the linear search method. Phase linear search means for calculating a PAPR cost function calculated based on the phase and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a search phase value;
Using the best amplitude value output from the amplitude PSO means, starting from the search phase value searched by the phase linear search means, the subcarriers carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method And a phase PSO means for calculating a PAPR cost function calculated based on the phase value and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a phase value of a subcarrier carrying the best preamble signal. The preamble signal generation device according to Item 1.
直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成するプリアンブル信号生成方法であって、
直線探索法により探索する振幅リニアサーチ手段が、予め設定された初期振幅値を開始点として所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力するステップと、
粒子群最適化法により探索する振幅PSO手段が、前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、探索により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力するステップとを含むことを特徴とするプリアンブル信号生成方法。
A preamble signal generation method for generating a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation,
Amplitude linear search means for searching by a linear search method calculates a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of a subcarrier carrying a preamble signal at a predetermined step size starting from a preset initial amplitude value. Outputting an amplitude value that maximizes the synchronization cost function as a search amplitude value;
The amplitude PSO means for searching by the particle swarm optimization method is calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the search, starting from the search amplitude value searched by the amplitude linear search means. Calculating a synchronization cost function, and outputting an amplitude value that maximizes the synchronization cost function as an amplitude value of a subcarrier carrying the best preamble signal.
直線探索法により探索する位相リニアサーチ手段が、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力するステップと、
粒子群最適化法により探索する位相PSO手段が、前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、探索により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値とに基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力するステップとを含む請求項3記載のプリアンブル信号生成方法。
The phase linear search means for searching by a straight line search method uses the best amplitude value output from the amplitude PSO means to carry a preamble signal for each predetermined step size starting from a preset initial phase value. Calculating a PAPR cost function calculated based on the phase value of the subcarrier to output, and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a search phase value;
The phase PSO means to be searched by the particle swarm optimization method is determined by searching using the best amplitude value output from the amplitude PSO means and using the search phase value searched by the phase linear search means as a starting point. PAPR cost function calculated based on the phase value of the subcarrier carrying the preamble signal to be calculated, and outputting the phase value that minimizes the PAPR cost function as the phase value of the subcarrier carrying the best preamble signal 4. A preamble signal generation method according to claim 3, further comprising the step of:
コンピュータに、直交周波数分割多重変調によるプリアンブル信号を生成させるためのプリアンブル信号生成プログラムであって、
前記コンピュータを、
予め設定された初期振幅値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を探索振幅値として出力する振幅リニアサーチ手段、
前記振幅リニアサーチ手段により探索された探索振幅値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値に基づいて演算された同期コスト関数を算出し、その同期コスト関数を最大にする振幅値を、最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの振幅値として出力する振幅PSO手段として機能させることを特徴とするプリアンブル信号生成プログラム。
A preamble signal generation program for causing a computer to generate a preamble signal by orthogonal frequency division multiplexing modulation,
The computer,
Using a preset initial amplitude value as a starting point, a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of a subcarrier carrying a preamble signal for each predetermined step size is calculated by a linear search method. Amplitude linear search means for outputting an amplitude value that maximizes as a search amplitude value,
Using the search amplitude value searched by the amplitude linear search means as a starting point, calculate a synchronization cost function calculated based on the amplitude value of the subcarrier carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method, A preamble signal generation program that functions as an amplitude PSO unit that outputs an amplitude value that maximizes a synchronization cost function as an amplitude value of a subcarrier carrying the best preamble signal.
前記コンピュータを、
前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、予め設定された初期位相値を開始点として、直線探索法により、所定の刻み幅ごとにプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値に基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を探索位相値として出力する位相リニアサーチ手段、
前記振幅PSO手段から出力された最良の振幅値を用いて、前記位相リニアサーチ手段により探索された探索位相値を開始点として、粒子群最適化法により決定されるプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値とに基づいて演算されたPAPRコスト関数を算出し、そのPAPRコスト関数を最小にする位相値を最良のプリアンブル信号を搬送するサブキャリアの位相値として出力する位相PSO手段として機能させる請求項5記載のプリアンブル信号生成プログラム。
The computer,
Using the best amplitude value output from the amplitude PSO means, using the preset initial phase value as a starting point, the phase value of the subcarrier carrying the preamble signal for each predetermined step size is obtained by the linear search method. A phase linear search means for calculating a PAPR cost function calculated based on the phase and outputting a phase value that minimizes the PAPR cost function as a search phase value;
Using the best amplitude value output from the amplitude PSO means, starting from the search phase value searched by the phase linear search means, the subcarriers carrying the preamble signal determined by the particle swarm optimization method A PAPR cost function calculated based on the phase value is calculated, and a phase value that minimizes the PAPR cost function is output as a phase value of a subcarrier carrying the best preamble signal. 5. A preamble signal generation program according to 5.
前記請求項1または2記載のプリアンブル信号生成装置により生成されたプリアンブル信号が格納されたことを特徴とするプリアンブル信号を記録した記録媒体。 3. A recording medium on which a preamble signal generated by the preamble signal generation apparatus according to claim 1 is stored.
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