JP2013138334A - 無線通信システム、送信機及び受信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】時空間トレリス符号化方式を適用した無線通信システムに用いられる送信機に、送信対象のデータをそれぞれ異なる時空間トレリス符号化処理を施して符号化する2つのSTTC符号化部11−1,2と、STTC符号化部11−1,2による各々の符号化結果を所定の変調方式に従ってシンボル値にマッピングする2つのシンボルマッピング部12−1,2と、シンボルマッピング部12−1,2からの出力シンボルの各々をそれぞれ異なるアンテナにより送信する2つの送信アンテナ15−1,2と、シンボルマッピング部12−1,2からの出力シンボルの各々を1シンボル毎に入れ替えて送信アンテナ15−1,2側へ与えるシンボル入替部31を備えた。
【選択図】図1
Description
こうした中、送信ダイバーシチとトレリス符号を組み合わせたSTTC方式が提案されている。STTC方式には、STCと比較して符号化利得が得られるという特長がある。
図6のSTTC送信機は、2個のSTTC符号化部11−1,2と、2個のシンボルマッピング部12−1,2と、2個のTXフィルタ部13−1,2と、2個の送信高周波部14−1,2と、2本の送信アンテナ15−1,2を備える。すなわち、このSTTC送信機は、送信アンテナ15−1により送信する信号を処理する第1の送信系と、送信アンテナ15−2により送信する信号を処理する第2の送信系を有する。
STTC符号化部11−1,2は、入力されたビット列に対してそれぞれ異なるSTTC符号化処理を施し、その結果のビット列をシンボルマッピング部12−1,2へ出力する。
シンボルマッピング部12−1,2は、所定の変調方式に従って、STTC符号化11−1,2からのビット列をシンボル値にマッピングし、その結果のシンボル値をTXフィルタ部13−1,2へ出力する。
TXフィルタ部13−1,2は、シンボルマッピング部12−1,2からのシンボル値を入力として補間や波形整形等のフィルタ処理を行い、その結果を送信高周波部14−1,2へ出力する。
送信高周波部14−1,2は、TXフィルタ部13−1,2からの出力に対して周波数変換や電力増幅等を行い、その結果を送信アンテナ15−1,2を介して無線送信する。
図7には、STTC符号化部11−1の内部構成の一例を示してある。
STTC符号化部11−1は、シリアル−パラレル変換器101と、6個のレジスタ102−1〜6と、10個の乗算器103−1〜10と、2個の加算器104−1,2と、ビット結合器105を備える。
シリアル−パラレル変換器101から出力される4つのビット値のうち、b(4m+3)のビット値はレジスタ102−1及び乗算器103−1に入力され、b(4m+2)のビット値はレジスタ102−2及び乗算器103−3に入力され、b(4m+1)のビット値はレジスタ102−3及び乗算器103−5に入力され、b(4m)のビット値はレジスタ102−4及び乗算器103−8に入力される。
また、この時点において、レジスタ102−5に保持されていた時刻m−2のビット値(=b(4(m−2)+1))は乗算器103−7に入力され、レジスタ102−6に保持されていた時刻m−2のビット値(=b(4(m−2)))は乗算器103−10に入力される。
加算器104−2では、乗算器103−5〜10から出力される2ビット値の加算を行い、加算結果の下位2ビットを出力する。すなわち、modulo2の加算である。
STTC符号化部11−2は、シリアル−パラレル変換器201と、6個のレジスタ202−1〜6と、10個の乗算器203−1〜10と、2つの加算器204−1,2と、ビット結合器205を備える。
以上の構成により、時刻mにおいてSTTC符号化11−1,2で異なるSTTC符号化処理を施された結果である4ビット値は、図6中のシンボルマッピング部12−1,2によって所定の変調方式(本例では、16QAM)に従ってシンボル値に変換される。
図9には、従来技術によるSTTC方式を適用した受信機の構成の一例を示してある。
図9のSTTC受信機は、2本の受信アンテナ21−1,2と、2個の受信高周波部22−1,2と、2個の受信フィルタ部23−1,1と、2個のチャネル応答推定部24−1,2と、2個のレプリカ生成部25−1,2と、2個の二乗距離算出部26−1,2と、合成部27と、ビタビ復号部28を備える。すなわち、このSTTC受信機は、受信アンテナ21−1により受信した信号を処理する第1の受信系と、受信アンテナ21−2により受信した信号を処理する第2の受信系を有する。本例では、受信アンテナが2本あることを想定しているが、1本、あるいは3本以上でも基本的動作は同じである。
受信アンテナ21−1は、送信アンテナ15−1からの送信信号と送信アンテナ15−2からの送信信号とが合成された信号を受信して受信高周波部22−1へ出力する。
受信高周波部22−1は、受信アンテナ21−1からの信号に対して波形整形や不要成分除去等を行って、その結果を受信信号r1(m)としてチャネル応答推定部24−1及び二乗距離算出26−1へ出力する。
受信アンテナ21−2は、送信アンテナ15−1からの送信信号と送信アンテナ15−2からの送信信号とが合成された信号を受信して受信高周波部22−2へ出力する。
受信高周波部22−2は、受信アンテナ21−2からの信号に対して波形整形や不要成分除去等を行って、その結果を受信信号r2(m)としてチャネル応答推定部24−2及び二乗距離算出26−2へ出力する。
合成部27は、二乗距離算出26−1,2から入力された二乗距離d1(i,j) 2(m),d2(i,j) 2(m)を、同じ(i,j)同士で、雑音電力差等を考慮して重み付け加算(合成)し、その結果をビタビ復号器28へ出力する。
ビタビ復号器28では、合成部27から入力される二乗距離(合成結果)をパスメトリックとしてビタビアルゴリズムを用いて復号する。
なお、二乗距離算出26−1,2は、送信される可能性のあるシンボルの組み合わせ全てについて必ずしも二乗距離を求める必要はなく、ビタビ復号器28から指定されたシンボル(パス)のみでもよい。
すなわち、送信機に、送信データをそれぞれ異なる時空間トレリス符号化処理により符号化してシンボル値にマッピングする複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部から出力される各々のシンボル値をそれぞれ異なる送信アンテナにより送信する送信部と、前記複数の信号生成部から出力されるシンボル値の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて前記送信部に与えるシンボル入替部と、を設けた。
図1には、本発明の一実施形態に係るSTTC送信機の構成の一例を示してある。
本例のSTTC送信機は、2個のSTTC符号化部11−1,2と、2個のシンボルマッピング部12−1,2と、2個のTXフィルタ部13−1,2と、2個の送信高周波部14−1,2と、2本の送信アンテナ15−1,2を備え、更に、シンボル入替部31を備える。すなわち、このSTTC送信機は、送信アンテナ15−1により送信する信号を処理する第1の送信系と、送信アンテナ15−2により送信する信号を処理する第2の送信系を有する。
STTC符号化部11−1,2は、入力されたビット列に対してそれぞれ異なるSTTC符号化処理を施し、その結果のビット列をシンボルマッピング部12−1,2へ出力する。STTC符号化部11−1,2の内部構成は、図7及び図8を参照して既に説明してあるので、説明を割愛する。
シンボルマッピング部12−1,2は、所定の変調方式に従って、STTC符号化11−1,2からのビット列をシンボル値にマッピングし、その結果のシンボル値をシンボル入替部31へ出力する。
送信高周波部14−1,2は、TXフィルタ部13−1,2からの出力に対して周波数変換や電力増幅等を行い、その結果を送信アンテナ15−1,2を介して無線送信する。
本例のSTTC受信機は、2本の受信アンテナ21−1,2と、2個の受信高周波部22−1,2と、2個の受信フィルタ部23−1,1と、2個のチャネル応答推定部24−1,2と、2個のレプリカ生成部25−1,2と、2個の二乗距離算出部26−1,2と、合成部27と、ビタビ復号部28を備え、更に、2個のチャネル応答切替部32−1,2を備える。すなわち、本例のSTTC受信機は、受信アンテナ21−1により受信した信号を処理する第1の受信系と、受信アンテナ21−2により受信した信号を処理する第2の受信系を有する。本例では、受信アンテナが2本あることを想定しているが、1本、あるいは3本以上でも基本的動作は同じである。
受信アンテナ21−1は、送信アンテナ15−1からの送信信号と送信アンテナ15−2からの送信信号とが合成された信号を受信して受信高周波部22−1へ出力する。
受信高周波部22−1は、受信アンテナ21−1からの信号に対して波形整形や不要成分除去等を行って、その結果を受信信号r1(m)としてチャネル応答推定部24−1及び二乗距離算出26−1へ出力する。
受信アンテナ21−3は、送信アンテナ15−2からの送信信号と送信アンテナ15−2からの送信信号とが合成された信号を受信して受信高周波部22−2へ出力する。
受信高周波部22−2は、受信アンテナ21−2からの信号に対して波形整形や不要成分除去等を行って、その結果を受信信号r2(m)としてチャネル応答推定部24−2及び二乗距離算出26−2へ出力する。
合成部27は、二乗距離算出26−1,2から入力された二乗距離d1(i,j) 2(m),d2(i,j) 2(m)を、雑音電力差等を考慮して重み付け加算(合成)し、その結果をビタビ復号器28へ出力する。
ビタビ復号器28では、合成部27から入力される二乗距離(合成結果)をパスメトリックとしてビタビアルゴリズムを用いて復号する。
図3〜図5には、本発明のシミュレーション結果と従来技術のシミュレーション結果とを対比したグラフを示してある。図3〜図5のグラフにおいて、横軸はCNR(Carrier to Noise Ratio;搬送波対雑音比)[dB]を表し、縦軸はBER(Bit Error Ratio;ビット誤り率)を表す。
また、図4は、図3とは逆に、STTC送信機の送信アンテナ15−1からの信号がSTTC受信機の受信アンテナ21−1,2に全く届かず、STTC送信機の送信アンテナ15−2からの信号のみがSTTC受信機の受信アンテナ21−1,2により受信される場合の静特性のシミュレーション結果である。
いずれの場合も、本発明により、BERのフロア特性が従来技術より改善されていることが分かる。
また、本例では、STTC送信機に、STTC符号化部及びシンボルマッピング部と送信アンテナを2つずつ設けた構成となっているが、これらを3つ以上設けた構成とし、STTC符号化部及びシンボルマッピング部と送信アンテナとの対応を所定シンボル数毎に入れ替えるようにしてもよい。この場合には、STTC受信機においても、STTC送信機での入れ替えパターンと同様のパターンにてチャネル応答の入れ替えを行うようにすればよい。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウェア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
21−1,2:受信アンテナ、 22−1,2:受信高周波部、 23−1,1:受信フィルタ部、 24−1,2:チャネル応答推定部、 25−1,2:レプリカ生成部、 26−1,2:二乗距離算出部、 27:合成部、28:ビタビ復号部、
31:シンボル入替部、 32−1,2:チャネル応答切替部、
101,201:シリアル−パラレル変換器、 102−1〜6、202−1〜6:レジスタ、 103−1〜10、203−1〜10:乗算器、 104−1,2、204−1,2:加算器、 205:ビット結合器
Claims (3)
- 時空間トレリス符号化方式を適用した無線通信システムにおいて、
送信データをそれぞれ異なる時空間トレリス符号化処理により符号化してシンボル値にマッピングする複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部から出力される各々のシンボル値をそれぞれ異なる送信アンテナにより送信する送信部と、前記複数の信号生成部から出力されるシンボル値の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて前記送信部に与えるシンボル入替部と、を有する送信機と、
前記送信機の各送信アンテナから送信された信号を受信アンテナにより受信する受信部と、前記送信機の送信アンテナ毎に当該送信アンテナから前記受信アンテナに至るチャネル応答を推定するチャネル応答推定部と、前記チャネル応答推定部により推定されたチャネル応答の各々に基づいて前記受信アンテナによる受信信号の候補を生成する候補生成部と、前記候補生成部により生成された前記受信信号の候補に基づいて前記送信データの復号処理を行う復号処理部と、前記チャネル応答推定部により推定されたチャネル応答の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて前記候補生成部に与えるチャネル応答入替部と、を有する受信機と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。 - 時空間トレリス符号化方式を適用した無線通信システムに用いられる送信機において、
送信データをそれぞれ異なる時空間トレリス符号化処理により符号化してシンボル値にマッピングする複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部から出力される各々のシンボル値をそれぞれ異なる送信アンテナにより送信する送信部と、
前記複数の信号生成部から出力されるシンボル値の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて前記送信部に与えるシンボル入替部と、
を有することを特徴とする送信機。 - 時空間トレリス符号化方式を適用した無線通信システムに用いられる受信機において、
送信データをそれぞれ異なる時空間トレリス符号化処理により符号化してシンボル値にマッピングした結果をそれぞれ異なる送信アンテナにより送信し、且つ、前記シンボル値の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて各送信アンテナに与える送信機から、送信された信号を受信アンテナにより受信する受信部と、
前記送信機の送信アンテナ毎に当該送信アンテナから前記受信アンテナに至るチャネル応答を推定するチャネル応答推定部と、
前記チャネル応答推定部により推定されたチャネル応答の各々に基づいて前記受信アンテナによる受信信号の候補を生成する候補生成部と、
前記候補生成部により生成された前記受信信号の候補に基づいて前記送信データの復号処理を行う復号処理部と、
前記チャネル応答推定部により推定されたチャネル応答の各々を所定シンボル数毎に入れ替えて前記候補生成部に与えるチャネル応答入替部と、
を有することを特徴とする受信機。
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