JP2014050040A - Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device - Google Patents
Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014050040A JP2014050040A JP2012193351A JP2012193351A JP2014050040A JP 2014050040 A JP2014050040 A JP 2014050040A JP 2012193351 A JP2012193351 A JP 2012193351A JP 2012193351 A JP2012193351 A JP 2012193351A JP 2014050040 A JP2014050040 A JP 2014050040A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- transmission
- unit
- signal point
- point arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Error Detection And Correction (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
本発明は、多入力多出力(Multiple-Input Multiple-Output: MIMO)システムに適用される時空間トレリス符号化(Space-Time Trellis Code: STTC)伝送方式に関する。 The present invention relates to a space-time trellis code (STTC) transmission system applied to a multiple-input multiple-output (MIMO) system.
図1は、時空間トレリス符号化MIMO方式の基本構成を説明するブロック図である。このMIMOシステムは、送信系統数Nの送信装置301及び受信系統数Mの受信装置302により構成され、送信装置301は、時空間トレリス符号化器1及びN本の送信アンテナ4を備え、受信装置302は、M本の受信アンテナ5及びビタビ復号器6を備えている。尚、Nは2以上の整数、Mは1以上の整数であり、図1は、時空間トレリス符号化MIMO方式を説明するための基本構成のみを示しており、実際の送信装置301及び受信装置302は、その他の構成部も備えている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a space-time trellis coded MIMO scheme. This MIMO system includes a
図1に示すように、送信装置301の時空間トレリス符号化器1は、送信系統毎に、畳込み符号化部2及びマッピング部3を備えている。畳込み符号化部2は、送信系統間で、レジスタ及び重み付けの構造が同じであり、同一の入力信号s1を入力し、同一の状態遷移をする。マッピング部3は、送信系統毎の畳込み符号化部2により出力される畳込み符号化出力に対し、マッピングを行う。そして、送信系統毎のマッピング部3により出力される信号x1,x2,・・・,xNは、対応するそれぞれの送信アンテナ4から同一の周波数の信号として送信される。
As illustrated in FIG. 1, the space-
受信装置302のビタビ復号器6は、受信系統毎に、対応するそれぞれの受信アンテナ5を介して受信した実際の受信信号y1,y2,・・・,yMと、推定した伝搬路応答から作成した受信信号レプリカとの間の信号点間距離に基づいてメトリックを計算するメトリック計算部7を備えている。また、ビタビ復号器6は、ビタビ復号法によりトレリス線図のブランチ選択を行うブランチ選択部8と、トレースバックにより、尤もらしい符号化器の入力信号系列s1,s2,・・・を推定して復号し、出力信号系列d1,d2,・・・を出力するトレースバック部9とを備えている。
The Viterbi
時空間トレリス符号化器1に用いる畳込み符号化の重み付け係数は、異なる入力信号s1,s2,・・・に対する当該時空間トレリス符号化器1の出力における信号点間距離について、送信系統間の和が大きくなるように設計される。例えば、重み付け係数は、ある送信系統の信号点間距離が近くても、別の送信系統では遠くなるように設計される。
The weighting coefficient of the convolutional coding used for the space-
このように、時空間トレリス符号化MIMO方式では、送信装置301は、1ストリームの情報を伝送するために、複数の送信系統の信号を冗長に使用することにより、受信装置302において、状態遷移図のブランチ間のメトリックの差が大きくなり、ビタビ復号におけるトレリス線図のブランチ選択時に、ブランチの区別が容易になる。また、受信装置302においても、複数の受信系統の信号を冗長に使用することにより、複数の受信信号から計算したメトリックを用いてビタビ復号を行うことで、入力信号系列の推定の信頼性を向上させることができる。したがって、時空間トレリス符号化MIMO方式では、これら送受信のダイバーシティ効果により、誤り難い伝送を実現することができる。
As described above, in the space-time trellis coded MIMO scheme, the
このような従来の時空間トレリス符号化MIMO方式では、各送信系統の信号点が混ざることなく独立なものとして、符号語間距離が大きくなるように重み付け係数を設計し、全ての送信系統において、共通の信号点配置を用いていた(特許文献1を参照)。 In such a conventional space-time trellis-encoded MIMO system, the signal points of each transmission system are independent without being mixed, and a weighting coefficient is designed so that the distance between codewords becomes large. A common signal point arrangement was used (see Patent Document 1).
また、従来から、例えば送信系統1の変調方式としてBPSK(Binary Phase Shift Keying)を使用し、送信系統2の変調方式としてQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を使用する等のように、送信系統間で変調多値数の異なる信号点配置を用いる空間多重型のMIMO方式が知られている。
Further, conventionally, for example, BPSK (Binary Phase Shift Keying) is used as the modulation scheme of the
さらに、例えば4ビットの情報を2ビット毎に分けて、電力の異なるQPSKの信号点配置を行い、合成してから出力する空間分割多重型MIMO方式または時空間符号化MIMO方式が提案されている(特許文献2を参照)。 Further, for example, a space division multiplexing MIMO system or a space-time coded MIMO system is proposed in which 4-bit information is divided into 2 bits, QPSK signal point arrangements having different powers are combined, and output after combining. (See Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1の方式では、実際のMIMO環境において、各送信系統の信号点が空間で合成されるため、符号語間距離を大きく保つことができなくなる。特に、伝搬路応答の相関が大きい場合には、伝搬路応答が似通ってくる。そうすると、受信装置302で受信信号レプリカを作成する際に、各送信系統における信号点候補の組み合わせが入れ替わったとしても(例えば、{送信1:n、送信2:m}(送信系統1の信号点候補n及び送信系統2の信号点候補m)が{送信1:m、送信2:n}(送信系統1の信号点候補m及び送信系統2の信号点候補n)に入れ替わっても)、伝搬路応答を複素乗算して合成された受信信号レプリカが似通ってしまう。そして、実際の受信信号と受信信号レプリカとの間の信号点間距離に基づいて計算したブランチメトリックが同じような値になる。このため、特許文献1の方式では、正確なブランチ選択が困難になって誤りやすくなり、伝送特性が悪化するという課題があった。
However, in the method of
また、送信系統間で変調多値数の異なる信号点配置を用いる方式では、情報レートが下がってしまい、情報レートを損なわずに伝送特性を改善することができない。さらに、特許文献2の方式では、合成出力の信号点配置が各送信系統で同一となることから、特許文献1の方式と同様に、正確なブランチ選択が困難になって誤りやすくなり、伝送特定が悪化するという課題があった。
Further, in a method using signal point arrangements with different modulation multi-level numbers between transmission systems, the information rate is lowered, and the transmission characteristics cannot be improved without impairing the information rate. Furthermore, in the method of
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、正確なブランチ選択を行い、伝送特性を改善可能な時空間トレリス符号化MIMO方式を実現する送信装置及び受信装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is a space-time that can perform accurate branch selection and improve transmission characteristics even when the correlation of propagation path responses is large. An object of the present invention is to provide a transmitter and a receiver that realize a trellis-encoded MIMO scheme.
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、時空間トレリス符号化MIMO方式において、送信系統間で、同じ変調多値数であるが異なる信号点配置のマッピング情報を用いてマッピングを行うことを見出した。これにより、アンテナ間の伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なると、作成される受信信号レプリカが離れることになるから、正確なブランチ選択を行うことができ、結果として、従来よりも伝送特性を改善することができる。 The present inventors have intensively studied to achieve the above object. As a result, it has been found that in the space-time trellis coded MIMO system, mapping is performed using the mapping information of the same modulation multilevel number but different signal point arrangement between transmission systems. As a result, even when the correlation between the channel responses between the antennas is large, if the combination of signal point candidates is different, the created received signal replicas will be separated, so that accurate branch selection can be performed. As a result, the transmission characteristics can be improved as compared with the prior art.
すなわち、請求項1の送信装置は、複数の送信系統と複数の受信系統からなる時空間トレリス符号化MIMO方式の送信装置において、前記送信系統毎に、送信データを畳込み符号化し、所定の変調方式の信号点配置にマッピングする時空間トレリス符号化部と、前記送信系統毎に、前記時空間トレリス符号化部により畳込み符号化及びマッピングされた送信データに対し、OFDM変調またはシングルキャリア変調を行う変調部と、前記送信系統毎に、前記変調部により生成された信号の周波数変換を行い、送信アンテナを介して送信する送信高周波部と、を備え、前記時空間トレリス符号化部におけるマッピングは、前記送信系統間で、変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報を用いて行う、ことを特徴とする。
That is, the transmission apparatus according to
また、請求項2の送信装置は、請求項1に記載の送信装置において、前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転させた場合に信号点が重ならないようにした信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする。
In addition, in the transmission device according to
また、請求項3の送信装置は、請求項1に記載の送信装置において、前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転、拡大または縮小させた場合に重ならない信号点が存在する信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the transmission apparatus according to the first aspect, wherein the signal point arrangement that differs between the transmission systems is changed to one signal point arrangement and the signal point arrangement is rotated, enlarged, or reduced. In this case, it is a combination with a signal point arrangement in which there are signal points that do not overlap.
さらに、請求項4の受信装置は、請求項1に記載の送信装置から送信された送信系統毎の信号が伝搬路にて合成され、前記合成信号を前記受信系統毎に受信し、元の送信データを復元する受信装置であって、前記受信系統毎に、前記合成信号を、受信アンテナを介して受信して周波数変換する受信高周波部と、前記受信系統毎に、前記受信高周波部により周波数変換された信号に対し、請求項1の変調部によりOFDM変調が行われた場合はOFDM復調を行い、請求項1の変調部によりシングルキャリア変調が行われた場合はシングルキャリア復調を行う復調部と、前記時空間トレリス符号化部におけるマッピングに用いた、前記送信系統間で変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報に基づき、前記受信高周波部により周波数変換された信号から推定された前記複数の送信系統と前記複数の受信系統との間の伝搬路応答を用いて、前記受信系統毎の受信信号レプリカを作成し、前記受信信号レプリカと前記復調部により復調された実際の受信信号との間のメトリックを計算し、前記メトリックに基づいてブランチを選択してトレリス線図を作成し、前記トレリス線図をトレースバックして元の送信データを復号するビタビ復号部と、を備えたことを特徴とする。
Furthermore, the receiving device of
また、請求項5の受信装置は、請求項4に記載の受信装置において、前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転させた場合に信号点が重ならないようにした信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする。
Further, the receiving device according to
また、請求項6の受信装置は、請求項4に記載の受信装置において、前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転、拡大または縮小させた場合に重ならない信号点が存在する信号点配置の組み合わせとする、ことを特徴とする。
A receiving device according to
以上のように、本発明によれば、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、正確なブランチ選択を行うことができ、伝送特性を改善することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to perform accurate branch selection and improve transmission characteristics even when the correlation of propagation path responses is large.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、送信系統間で、変調多値数は同じであるが信号点配置が異なるマッピング情報を用いることを特徴とする。具体的には、送信装置が、各送信系統において入力信号の複数ビットを信号点に割り当てるマッピング処理の際に、送信系統間で、変調多値数は同じであるが信号点配置が異なるマッピング情報を用い、MIMO受信装置が、各受信系統においてビタビ復号のための受信信号レプリカを作成する際に、各送信系統で用いたマッピング情報を用いる。これにより、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なれば、受信信号レプリカは似通うことがなくなるから、ブランチ選択を正確に行うことができ、伝送特性が悪化するという問題を解決することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is characterized in that mapping information having the same number of modulation levels but different signal point arrangement is used between transmission systems. Specifically, in the mapping process in which the transmission apparatus assigns a plurality of bits of the input signal to signal points in each transmission system, the mapping information with the same modulation multi-level number but different signal point arrangement between the transmission systems When the MIMO receiving apparatus creates a received signal replica for Viterbi decoding in each reception system, the mapping information used in each transmission system is used. As a result, even if the channel response correlation is large, received signal replicas will not resemble if the combination of signal point candidates is different, so that branch selection can be performed accurately and transmission characteristics deteriorate. Can solve the problem.
〔実施例1〕
まず、実施例1について説明する。実施例1は、送信系統数2及び受信系統数2の時空間トレリス符号化MIMO方式をOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムに適用した2×2STTC−MIMO−OFDMシステムの例である。
[Example 1]
First, Example 1 will be described. The first embodiment is an example of a 2 × 2 STTC-MIMO-OFDM system in which a space-time trellis-encoded MIMO scheme with two transmission systems and two reception systems is applied to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system.
図2は、実施例1による送信装置及び受信装置からなるMIMOシステムの全体構成を示すブロック図である。このMIMOシステムは、OFDMによる2×2STTC−MIMO−OFDMシステムであり、送信装置303及び受信装置304から構成される。送信装置303は、入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11、2系統のOFDM変調部12、2系統の送信高周波部13及び2系統の送信アンテナ14を備えている。受信装置304は、2系統の受信アンテナ15、2系統の受信高周波部16、2系統のOFDM復調部17、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19を備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an overall configuration of the MIMO system including the transmission device and the reception device according to the first embodiment. This MIMO system is a 2 × 2 STTC-MIMO-OFDM system based on OFDM, and includes a
h11は、送信系統1の送信アンテナ14と受信系統1の受信アンテナ15との間の伝搬路応答であり、h21は、送信系統1の送信アンテナ14と受信系統2の受信アンテナ15との間の伝搬路応答であり、h12は、送信系統2の送信アンテナ14と受信系統1の受信アンテナ15との間の伝搬路応答であり、h22は、送信系統2の送信アンテナ14と受信系統2の受信アンテナ15との間の伝搬路応答である。送信系統1の送信信号x1は、送信系統1の送信アンテナ14から送信される信号であり、送信系統2の送信信号x2は、送信系統2の送信アンテナ14から送信される信号である。また、受信系統1の受信信号y1は、送信信号x1と送信信号x2とが伝搬路上で合成され、受信系統1の受信アンテナ15を介して受信した信号である。受信系統2の受信信号y2は、送信信号x1と送信信号x2とが伝搬路上で合成され、受信系統2の受信アンテナ15を介して受信した信号である。
h 11 is a propagation path response between the
〔送信装置/実施例1〕
次に、図2に示した送信装置303について詳細に説明する。図3は、図2に示した送信装置303に備えた入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11及びOFDM変調部12の構成を示すブロック図である。入力信号処理部10は、エネルギー拡散部101、外符号符号化部102及び外インタリーブ部103を備えている。エネルギー拡散部101は、送信対象の情報を入力し、当該情報に対し、データビット0,1の偏りをなくすためのエネルギー拡散処理を施す。外符号符号化部102は、エネルギー拡散部101によりエネルギー拡散処理が施された信号に対し、リードソロモン符号等の誤り訂正処理を施す。外インタリーブ部103は、外符号符号化部102により誤り訂正処理が施された信号に対し、離れた位置のデータ間でシャッフルを行う。
[Transmitter / Example 1]
Next, the
尚、図3に示した入力信号処理部10の構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、入力信号処理部10は、パケット形式で入力される情報の同期処理、スクランブル処理等を行うようにしてもよい。
The configuration of the input
時空間トレリス符号化部11は、畳込み符号化部104、内インタリーブ部105及びマッピング部106を2系統分備えている。時空間トレリス符号化部11は、入力信号処理部10により入力信号処理された信号を入力すると、入力した同じ信号を、2つの送信系統に分配する。畳込み符号化部104は、入力信号処理部10からの入力信号に対し、畳込み符号化を施す。
The space-time
図4は、図3に示した時空間トレリス符号化部11に備えた畳込み符号化部104の構成を示すブロック図である。この畳込み符号化部104は、変調方式が16QAM(16-Quadrature Amplitude Modulation)の場合に対応した例であり、シリアル・パラレル変換部30、所定数のビットレジスタ31、所定数の乗算器32、及びモジュロ加算器33を備えている。gは重み付け係数であり予め設定されている。シリアル・パラレル変換部30は、シリアルの入力信号b3b2b1b0をパラレルの信号に変換し、ビット毎に振り分ける。ビットレジスタ31は、1ビット(シンボル)前の値を保持する。乗算器32は、シリアル・パラレル変換部30により振り分けられた各ビット、またはビットレジスタ31に保持された過去のビットに、重み付け係数gを乗算する。乗算器32による乗算結果は、それぞれモジュロ加算器33に入力される。モジュロ加算器33は、乗算器32の乗算結果を入力し、全ての乗算結果をモジュロ16加算し、4ビットの信号c3c2c1c0を出力する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
ここで、全てのビットレジスタ31に保持されたビットの集合の値を10進数で表したものを「状態」といい、ビットレジスタ31の数が6個の場合、状態の数は26=64となる。畳込み符号化部104は、入力信号に応じて、ある状態から次の状態へ遷移する。これを「状態遷移」という。
Here, a value representing a set of bits held in all the bit registers 31 in decimal notation is referred to as a “state”. When the number of bit registers 31 is 6, the number of states is 2 6 = 64. It becomes. The
図5は、図4に示した畳込み符号化部104において、変調方式が16QAMであり状態数が64の場合の状態遷移を示す図である。状態間の枝をブランチといい、畳込み符号化部104において、各送信系統の入力信号と出力信号とが1対1で対応する。図5では、送信系統数がM、入力信号がb3b2b1b0、ブランチ数が16の場合、送信系統1の出力信号がc1 3c1 2c1 1c1 0であり、・・・、送信系統Mの出力信号がcM 3cM 2cM 1cM 0であることを示している。ブランチ数が16であるのは、入力信号b3b2b1b0が4ビットであり、その組み合わせが24=16通り存在し、入力に応じて畳込み符号化部104の状態が16通りに遷移するからである。また、同一の入力信号に対して出力信号が送信系統1〜M毎に異なるのは、送信系統1〜M間において、畳込み符号化部104の構成は同一であるが、重み付け係数gが異なるからである。このように、畳込み符号化部104は、送信系統1〜Mにおいて、同一の入力信号に対して異なる信号を出力する。
FIG. 5 is a diagram illustrating state transition when the modulation scheme is 16QAM and the number of states is 64 in the
図3に戻って、時空間トレリス符号化部11の内インタリーブ部105は、畳込み符号化部104により畳込み符号化された信号に対し、周波数インタリーブ及び時間インタリーブを施す。マッピング部106は、内インタリーブ部105により内インタリーブされた信号に対し、マッピング処理を施す。具体的には、マッピング部106は、送信系統間で、変調多値数は同じであるが信号点配置が異なるマッピング情報を用いて、番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の複数ビット(例えば、変調方式が16QAMの場合は4ビット)を信号点に割り当てる。
Returning to FIG. 3, the
ここで、送信系統間で信号点配置が異なるマッピング情報とは、ある一つの信号点配置におけるIQ軸上に配置された各信号点の位置と、他の信号点配置におけるIQ軸上に配置された各信号点の位置との間で、少なくとも一つの信号点が異なる位置に配置された組み合わせをいう。例えば、ある一つの信号点配置と、それを回転させた場合に信号点が重ならないようにした信号点配置との組み合わせをいう。また、例えば、ある一つの信号点配置と、それを拡大または縮小させた場合に信号点が重ならない信号点配置の組み合わせをいい、さらに、ある一つの信号点配置と、それを回転及び拡大または縮小させた場合に信号点が重ならない信号点配置の組み合わせをいう。また、例えば、ある一つの信号点配置と、それを回転、拡大または縮小させた場合に重ならない信号点が存在する信号点配置の組み合わせをいう。尚、個々の信号点配置における信号点間距離は、できる限り離れていることが望ましい。 Here, the mapping information in which the signal point arrangement differs between transmission systems is the position of each signal point arranged on the IQ axis in one signal point arrangement and the IQ axis in the other signal point arrangement. Further, it means a combination in which at least one signal point is arranged at a different position between each signal point. For example, it refers to a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement that prevents signal points from overlapping when rotated. In addition, for example, it refers to a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement in which signal points do not overlap when enlarged or reduced, and further, one signal point arrangement and rotation and enlargement or A signal point arrangement combination in which signal points do not overlap when reduced. For example, it refers to a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement in which there are signal points that do not overlap when rotated, enlarged, or reduced. It is desirable that the distance between signal points in each signal point arrangement is as far as possible.
図6は、マッピング部106において、変調方式が16QAMの場合の信号点配置例1を示す図である。変調方式が16QAMの場合の変調多値数は4である。図6(ア)は、送信系統1のマッピング部106における信号点配置を示しており、従来の16QAMの信号点配置と同一である。図6(イ)は、送信系統2のマッピング部106における信号点配置を示しており、図6(ア)に示す信号点配置とは異なる配置をしている。送信系統1のマッピング部106は、図6(ア)に示す、従来の16QAMの信号点配置に番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の4ビットを所定の信号点に割り当てる。また、送信系統2のマッピング部106は、図6(イ)に示す、新しい16QAMの信号点配置に番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の4ビットを所定の信号点に割り当てる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a signal point arrangement example 1 in the
図7は、マッピング部106において、変調方式が16QAMの場合の信号点配置例2を示す図である。図7(ア)は、送信系統1のマッピング部106における信号点配置を示しており、図6(ア)と同様に、従来の16QAMの信号点配置と同一である。図7(イ)は、送信系統2のマッピング部106における信号点配置を示しており、図7(ア)に示す信号点配置とは異なる配置であって、図7(ア)に示す信号点配置を、原点を中心に所定角度右周りに回転させた配置をしており、図7(ア)の信号点と重なりがない。送信系統1のマッピング部106は、図7(ア)に示す、従来の16QAMの信号点配置に番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の4ビットを所定の信号点に割り当てる。また、送信系統2のマッピング部106は、図7(イ)に示す、新しい16QAMの信号点配置(従来の16QAMの信号点配置を回転させた配置)に番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の4ビットを所定の信号点に割り当てる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a signal point arrangement example 2 in the
このように、マッピング部106は、図6または図7に示した、送信系統1と送信系統2との間で、変調多値数は同じであるが信号点配置が異なるマッピング情報を用いて、番号付けしたマッピング・ルールに従い、入力信号の4ビットを信号点に割り当てる。
As described above, the
尚、図3に示した時空間トレリス符号化部11では、マッピング部106を内インタリーブ部105の後段に備えるようにしたが、マッピング部106を内インタリーブ部105の前段に備えるようにしてもよい。図3に示すように、時空間トレリス符号化部11は、マッピング部106を内インタリーブ部105の後段に備えることにより、内インタリーブ部105のメモリに記憶される信号の容量が少なくて済むようになる。
In the spatio-temporal
図3に戻って、OFDM変調部12は、OFDMフレーム構成部107、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)部108、GI(Guard Interval:ガードインターバル)付加部109及び直交変調部110を2系統分備えている。OFDMフレーム構成部107は、送信系統1,2毎に、時空間トレリス符号化部11により時空間トレリス符号化された信号を入力し、データ及びパイロットを周波数軸上のサブキャリアに割り当て、OFDMフレームを構成する。IFFT部108は、OFDMフレーム構成部107により構成されたOFDMフレームの周波数領域の信号に対し、逆高速フーリエ変換を施し、時間領域の信号を生成する。GI付加部109は、IFFT部108により生成された時間領域の信号に対し、ガード期間として当該信号の後ろの部分を前の部分にコピーし、GIを付加する。直交変調部110は、GI付加部109によりGIが付加された信号に対し、OFDMの複素ベースバンド信号を用いてIF(Intermediate Frequency:中間周波数)の信号を直交変調し、IF信号を生成する。
Returning to FIG. 3, the
送信高周波部13は、送信系統1,2毎に、OFDM変調部12によりOFDM変調されたIF信号を入力し、IF信号を無線周波数の信号に変換し、規定の電力に増幅し、送信系統1,2毎の送信アンテナ14を介して送信する。
The transmission high-
以上のように、実施例1のMIMOシステム(時空間トレリス符号化MIMO方式をOFDMシステムに適用した2×2STTC−MIMO−OFDMシステム)における送信装置303によれば、時空間トレリス符号化部11のマッピング部106は、送信系統1,2間で、変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報に従い、入力信号の複数ビットを信号点に割り当てるようにした。これにより、受信装置304において、各受信系統1,2の受信信号レプリカを作成する際に、送信装置303にて用いた異なる信号点配置のマッピング情報を用いることで、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なれば、受信信号レプリカは似通うことがなくなる。したがって、正確なブランチ選択を行うことができ、伝送特性を改善することが可能となる。
As described above, according to the
〔受信装置/実施例1〕
次に、図2に示した受信装置304について詳細に説明する。図8は、図2に示した受信装置304に備えたOFDM復調部17、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19の構成を示すブロック図である。図3に示した送信装置303の送信系統1,2の送信アンテナ14から送信された信号は空間で合成され、合成信号が、受信系統1,2のそれぞれの受信アンテナ15を介して受信される。受信高周波部16は、受信アンテナ15にて受信した信号をIF信号に変換する。
[Receiver / Example 1]
Next, the receiving
OFDM復調部17は、直交復調部111、シンボル同期部112、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)部113、伝搬路推定部114及び内デインタリーブ部115を2系統分備えている。直交復調部111は、受信高周波部16により変換されたIF信号を複素ベースバンド信号に復調する。シンボル同期部112は、直交復調部111により復調された複素ベースバンド信号に対し、OFDMシンボルの先頭を検出する。FFT部113は、シンボル同期部112からの信号からGIを除去した有効シンボルに対し、高速フーリエ変換を施し、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。伝搬路推定部114は、FFT部113により変換された周波数領域の信号のパイロットキャリア等から伝搬路応答を推定する。内デインタリーブ部115は、データ及び伝搬路応答に対し、図3に示した内インタリーブ部105による内インタリーブの処理とは逆の内デインタリーブの処理を施す。
The
ビタビ復号部18は、2系統のメトリック計算部116を備え、さらに、ブランチ選択部117及びトレースバック部118を備えている。メトリック計算部116は、OFDM復調部17によりOFDM復調された信号を入力し、図3に示した送信装置303における時空間トレリス符号化部11のマッピング部106にて用いた、送信系統1,2間で変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報、及びOFDM復調部17の伝搬路推定部114により推定された伝搬路応答に基づいて、送信系統1,2における全ての信号点の組み合わせについて受信信号レプリカを作成する。そして、メトリック計算部116は、作成した受信信号レプリカと実際の受信信号(入力した信号)との間の距離等からメトリックを計算する。
The
図9は、メトリック計算部116における受信信号レプリカの作成手法について説明する図である。送信系統1の信号(送信信号1)及び送信系統2の信号(送信信号2)は、図3に示した送信装置303において、時空間トレリス符号化部11のマッピング部106にて用いた送信系統1,2の信号点配置のうちのいずれかの信号点の組み合わせである。メトリック計算部116は、送信系統1,2の信号点の候補の全ての組み合わせに対して、これらの候補の信号に伝搬路応答を乗算して加算し、受信信号レプリカを作成する。具体的には、図2に示したように、伝搬路応答h11,h21,h12,h22、実際の受信信号y1,y2として、図9に示すように、受信系統1のメトリック計算部116は、例えば、送信系統1の信号点配置から候補αを選択し、送信系統2の信号点配置から候補βを選択し、候補αの信号に伝搬路応答h11を乗算すると共に、候補βの信号に伝搬路応答h12を乗算し、これらの乗算結果を加算し、受信信号レプリカy’1を作成する。また、受信系統2のメトリック計算部116は、例えば、送信系統1の信号点配置から候補αを選択し、送信系統2の信号点配置から候補βを選択し、候補αの信号に伝搬路応答h21を乗算すると共に、候補βの信号に伝搬路応答h22を乗算し、これらの乗算結果を加算し、受信信号レプリカy’2を作成する。そして、受信系統1のメトリック計算部116は、作成した受信信号レプリカy’1と実際の受信信号y1との間の距離等からメトリックを計算する。また、受信系統2のメトリック計算部116は、作成した受信信号レプリカy’2と実際の受信信号y2との間の距離等からメトリックを計算する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a reception signal replica creation method in the
このように、メトリック計算部116は、受信信号レプリカを作成する際に、送信系統1,2間で異なる信号点配置のマッピング情報を用いて、送信信号1,2の候補の組み合わせを選択するようにした。これにより、伝搬路応答の相関が大きい場合に、送信系統1,2間で信号点の候補の組み合せを入れ替えたとしても、受信信号レプリカy’1,y’2のそれぞれが似通ることがない。前述のとおり、従来は、送信系統1,2間で同じ信号点配置を用いて候補の組み合わせを選択するようにしていたことから、伝搬路応答の相関が大きい場合に、送信系統1,2間で候補の組み合せを入れ替えたときに、受信信号レプリカy’1,y’2のそれぞれが似通ってしまうことがあるが、実施例1ではこのようなことがない。これにより、後述するブランチ選択部117において、正確なブランチ選択を行うことができ、結果として、従来に比べ伝送特性を改善することができる。
As described above, the
図8に戻って、ビタビ復号部18のブランチ選択部117は、受信系統1,2のメトリック計算部116により計算されたメトリックに基づいて、状態遷移図のブランチを選択し、規定のパス数のトレリス線図を作成する。トレースバック部118は、ブランチ選択部117により作成されたトレリス線図に対し、メトリックの和が最小となるパスをトレースバックして復号する。
Returning to FIG. 8, the
出力信号処理部19は、外デインタリーブ部119、外符号復号部120及びエネルギー逆拡散部121を備えており、図3に示した送信装置303における入力信号処理部10の逆の処理を行う。外デインタリーブ部119は、ビタビ復号部18によりビタビ復号された信号を入力し、当該信号に対し、図3に示した外インタリーブ部103による外インタリーブの処理とは逆の外デインタリーブの処理を施す。外符号復号部120は、外デインタリーブ部119により外デインタリーブされた信号に対し、図3に示した外符号符号化部102に対応する外符号の復号を施す。エネルギー逆拡散部121は、外符号復号部120により外符号復号された信号に対し、図3に示したエネルギー拡散部101によるエネルギー拡散の処理とは逆のエネルギー逆拡散の処理を施す。出力信号処理部19により出力信号処理された信号は、復元した情報として出力される。
The output
以上のように、実施例1のMIMOシステム(時空間トレリス符号化MIMO方式をOFDMシステムに適用した2×2STTC−MIMO−OFDMシステム)における受信装置304によれば、ビタビ復号部18のメトリック計算部116は、送信装置303にて用いた送信系統1,2間で異なる信号点配置のマッピング情報を用いて、各受信系統1,2の受信信号レプリカを作成するようにした。これにより、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なれば、受信信号レプリカは似通うことがなくなる。したがって、ブランチ選択部117にて正確なブランチ選択を行うことができ、伝送特性を改善することが可能となる。
As described above, according to the receiving
〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。実施例2は、送信系統数2及び受信系統数2の時空間トレリス符号化MIMO方式をシングルキャリア(Single-Carrier:SC)システムに適用した2×2STTC−MIMOシステムの例である。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described. The second embodiment is an example of a 2 × 2 STTC-MIMO system in which the space-time trellis coded MIMO scheme with two transmission systems and two reception systems is applied to a single-carrier (SC) system.
図10は、実施例2による送信装置及び受信装置からなるMIMOシステムの全体構成を示すブロック図である。このMIMOシステムは、シングルキャリアによる2×2STTC−MIMOシステムであり、送信装置305及び受信装置306から構成される。送信装置305は、入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11、2系統のSC変調部20、2系統の送信高周波部13及び2系統の送信アンテナ14を備えている。受信装置306は、2系統の受信アンテナ15、2系統の受信高周波部16、2系統のSC復調部21、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19を備えている。伝送路応答h11,h21,h12,h22、送信信号x1,x2及び受信信号y1,y2については、図2に示した実施例1のMIMOシステムと同様である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a MIMO system including a transmission device and a reception device according to the second embodiment. This MIMO system is a
〔送信装置/実施例2〕
次に、図10に示した送信装置305について詳細に説明する。図11は、図10に示した送信装置305に備えた入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11及びSC変調部20の構成を示すブロック図である。図3に示した実施例1の送信装置303と、図11に示す実施例2の送信装置305とを比較すると、両送信装置303,305共に、入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11、送信高周波部13及び送信アンテナ14を備えている点で同一であり、送信装置305は、送信装置303のOFDM変調部12の代わりにSC変調部20を備えている点で相違する。送信装置305の入力信号処理部10、時空間トレリス符号化部11及び送信高周波部13は、送信装置303の構成部と同一であるから、ここでは説明を省略する。但し、送信装置305における時空間トレリス符号化部11の内インタリーブ部105は、周波数インタリーブを行わない。
[Transmitter / Example 2]
Next, the
送信対象の情報は、入力信号処理部10及び時空間トレリス符号化部11にてそれぞれの処理が行われる。SC変調部20は、基準信号挿入部201、波形整形部202及び直交変調部203を2系統分備えている。基準信号挿入部201は、送信系統1,2毎に、時空間トレリス符号化部11により時空間トレリス符号化された信号を入力し、入力した送信シンボル列の信号に対し、同期及び伝搬路応答を推定するための既知信号等の基準信号を挿入する。波形整形部202は、基準信号挿入部201により基準信号が挿入された信号に対し、ルートロールオフフィルタによるフィルタ処理及びアパーチャ補正を施して波形整形する。直交変調部203は、波形整形部202により波形整形された信号に対し、シングルキャリアの複素ベースバンド信号を用いてIF周波数の信号を直交変調し、IF信号を生成する。
Information to be transmitted is processed in the input
そして、SC変調部20によりSC変調された信号は、送信高周波部13にて無線周波数の信号に変換され、規定の電力に増幅されて送信アンテナ14を介して送信される。
The signal subjected to SC modulation by the
以上のように、実施例2のMIMOシステム(時空間トレリス符号化MIMO方式をシングルキャリアシステムに適用した2×2STTC−MIMOシステム)における送信装置305によれば、実施例1と同様に、時空間トレリス符号化部11のマッピング部106は、送信系統1,2間で、変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報に従い、入力信号の複数ビットを信号点に割り当てるようにした。これにより、受信装置306において、送信装置305にて用いた送信系統1,2間で異なる信号点配置のマッピング情報を用いることで、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なれば、受信信号レプリカは似通うことがなくなる。したがって、正確なブランチ選択を行うことができ、伝送特性を改善することが可能となる。
As described above, according to the
〔受信装置/実施例2〕
次に、図10に示した受信装置306について詳細に説明する。図12は、図10に示した受信装置306に備えたSC復調部21、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19の構成を示すブロック図である。図8に示した実施例1の受信装置304と、図12に示す実施例2の受信装置306とを比較すると、両受信装置304,306共に、受信アンテナ15、受信高周波部16、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19を備えている点で同一であり、受信装置306は、受信装置304のOFDM復調部17の代わりにSC復調部21を備えている点で相違する。受信装置306の受信高周波部16、ビタビ復号部18及び出力信号処理部19は、受信装置304の構成部と同一であるから、ここでは説明を省略する。
[Receiver / Embodiment 2]
Next, the receiving
図11に示した送信装置305の送信系統1,2の送信アンテナ14から送信された信号は空間で合成され、合成信号が、受信系統1,2のそれぞれの受信アンテナ15を介して受信され、受信高周波部16にてIF信号に変換される。
The signals transmitted from the
SC復調部21は、直交復調部204、波形整形部205、同期部206、伝搬路推定部207及び内デインタリーブ部208を2系統分備えている。直交復調部204は、受信高周波部16により変換されたIF信号を複素ベースバンド信号に復調する。波形整形部205は、直交復調部204により復調された複素ベースバンド信号に対し、ルートロールオフフィルタによるフィルタ処理を施して波形整形する。同期部206は、波形整形部205により波形整形された信号に対し、シングルキャリアのブロックの先頭を検出する。伝搬路推定部207は、同期部206によりブロックの先頭が検出された信号に対し、基準信号から伝搬路応答を推定する。内デインタリーブ部208は、データ及び伝搬路応答に対し、図11に示した内インタリーブ部105による内インタリーブの処理とは逆の内デインタリーブの処理を施す。
The
そして、SC復調部21によりSC復調された信号は、ビタビ復号部18にてビタビ復号され、出力信号処理部19にて図11に示した入力信号処理部10による入力信号処理とは逆の出力信号処理が行われ、復元した情報が出力される。
Then, the signal demodulated by the
以上のように、実施例2のMIMOシステム(時空間トレリス符号化MIMO方式をシングルキャリアシステムに適用した2×2STTC−MIMOシステム)における受信装置306によれば、実施例1と同様に、ビタビ復号部18のメトリック計算部116は、送信装置305にて用いた送信系統1,2間で異なる信号点配置のマッピング情報を用いて、各受信系統1,2の受信信号レプリカを作成するようにした。これにより、伝搬路応答の相関が大きい場合であっても、信号点候補の組み合わせが異なれば、受信信号レプリカは似通うことがなくなる。したがって、ブランチ選択部117にて正確なブランチ選択を行うことができ、伝送特性を改善することが可能となる。
As described above, according to the receiving
〔計算機シミュレーション結果〕
次に、計算機シミュレーション結果について説明する。図13は、伝搬路応答が低相関の場合の計算機シミュレーション結果を示す図であり、図14は、伝搬路応答が中相関の場合の計算機シミュレーション結果を示す図であり、図15は、伝搬路応答が高相関の場合の計算機シミュレーション結果を示す図であり、図16は、伝搬路応答が完全相関の場合の計算機シミュレーション結果を示す図である。
[Computer simulation results]
Next, a computer simulation result will be described. FIG. 13 is a diagram showing a computer simulation result when the channel response is low correlation, FIG. 14 is a diagram showing a computer simulation result when the channel response is medium correlation, and FIG. 15 is a diagram showing the channel simulation result. FIG. 16 is a diagram showing a computer simulation result when the response is highly correlated, and FIG. 16 is a diagram showing a computer simulation result when the channel response is completely correlated.
図13〜図16において、横軸はCNRを示し、縦軸はBERを示す。また、菱形マークの折れ線は、特許文献1に記載された送信系統数2及び受信系統数2の2×2STTC−MIMOシステムによる従来技術の計算機シミュレーション結果を示し、三角マークの折れ線は、実施例1による計算機シミュレーション結果を示している。従来技術及び実施例1の変調方式は共に16QAMとし、従来技術では、送信系統1,2において、図6(ア)に示した同じ信号点配置を用いてマッピングを行い、実施例1では、送信系統1,2において、図6(ア)(イ)に示した異なる信号点配置を用いてマッピングを行った。このような条件の下で、ライスフェージング環境における伝送特性のシミュレーション結果を、図13〜図16に示すように伝搬路応答の相関を変化させて取得した。
13 to 16, the horizontal axis represents CNR, and the vertical axis represents BER. The polygonal broken line indicates the computer simulation result of the prior art by the 2 × 2 STTC-MIMO system having the number of transmission systems of 2 and the number of reception systems of 2 described in
図13は、伝搬路応答の送信相関係数を0.3、受信相関係数を0.3とした低相関の場合を示しており、図14は、伝搬路応答の送信相関係数を0.7、受信相関係数を0.3とした中相関の場合を示しており、図15は、伝搬路応答の送信相関係数を0.9、受信相関係数を0.9とした高相関の場合を示しており、図16は、伝搬路応答の送信相関係数を1.0、受信相関係数を1.0とした完全相関の場合を示している。これらの図より、BERが2×10−4となる実施例1の所要CNRは、従来技術に比べて、図14の中相関で0.5dB、図15の高相関で1.5dB、図16の完全相関で9.5dB低くなっていることがわかる。これにより、伝搬路応答の相関係数が大きくなるほど、従来技術よりも伝送特性を改善することができる。 FIG. 13 shows a low correlation case where the transmission correlation coefficient of the propagation path response is 0.3 and the reception correlation coefficient is 0.3, and FIG. 14 shows that the transmission correlation coefficient of the propagation path response is 0. .7, the case of medium correlation with a reception correlation coefficient of 0.3 is shown, and FIG. 15 shows a high correlation with a transmission correlation coefficient of 0.9 and a reception correlation coefficient of 0.9. The case of correlation is shown, and FIG. 16 shows the case of complete correlation where the transmission correlation coefficient of the channel response is 1.0 and the reception correlation coefficient is 1.0. From these figures, the required CNR of Example 1 with a BER of 2 × 10 −4 is 0.5 dB in the middle correlation of FIG. 14 and 1.5 dB in the high correlation of FIG. It can be seen that the complete correlation is lower by 9.5 dB. Thereby, the transmission characteristic can be improved as compared with the prior art as the correlation coefficient of the propagation path response increases.
〔信号点配置の例〕
次に、実施例1,2にて用いる信号点配置の例について説明する。以下、変調方式がQPSK、8PSK(8-Phase Shift Keying)及び16QAMの場合の例について、従来とは異なる新しい信号点配置を提供する。従来の信号点配置は送信系統1に用いられ、新しい信号点配置は送信系統2に用いられる。
[Example of signal point arrangement]
Next, an example of signal point arrangement used in the first and second embodiments will be described. In the following, a new signal point arrangement different from the conventional one is provided for the cases where the modulation schemes are QPSK, 8PSK (8-Phase Shift Keying) and 16QAM. The conventional signal point arrangement is used for the
図17は、変調方式がQPSKの場合の信号点配置例を示す図であり、(ア)は送信系統1の信号点配置を示し、(イ)は送信系統2の信号点配置を示している。変調方式がQPSKの場合の変調多値数は2である。従来のQPSKの信号点配置は、図17(ア)に示すように、信号点(実部,虚部)の集合が{(1,0)、(0,1)、(-1,0)、(0,-1)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は1である。新しいQPSKの信号点配置は、図17(イ)に示すように、信号点の集合が、{(0,0)、(cos(0/3×π),sin(0/3×π))、(cos(2/3×π),sin(2/3×π))、(cos(4/3×π),sin(4/3×π))}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√0.75である。尚、図17(ア)(イ)に示した信号点を回転させたものを用いるようにしてもよい。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of signal point arrangement when the modulation method is QPSK. FIG. 17A illustrates the signal point arrangement of the
図18は、変調方式が8PSKの場合の信号点配置例を示す図であり、(ア)は送信系統1の信号点配置を示し、(イ)は送信系統2の信号点配置を示している。変調方式が8PSKの場合の変調多値数は3である。従来の8PSKの信号点配置は、図18(ア)に示すように、信号点(実部,虚部)の集合が、{(√2,0)、(1,1)、(0,√2)、(-1,1)、(-√2,0)、(-1,-1)、(0,-√2)、(1,-1)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は1/√2である。新しい8PSKの信号点配置は、図18(イ)に示すように、信号点の集合が、{(cos(0/3×π)/2,sin(0/3×π)/2)、(cos(2/3×π)/2,sin(2/3×π)/2)、(cos(4/3×π)/2,sin(4/3×π)/2)、(cos(3/5×π),sin(3/5×π))、(cos(5/5×π),sin(5/5×π))、(cos(7/5×π),sin(7/5×π))、(cos(9/5×π),sin(9/5×π))、(cos(11/5×π),sin(11/5×π))}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√0.71875である。尚、図18(ア)に示した信号点を回転させたものを用いるようにしてもよいし、図18(イ)に示した信号点を回転させたもの(内円(信号点α)と外円(信号点β)を独立に回転させたものも含む)を用いるようにしてもよい。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of signal point arrangement when the modulation scheme is 8PSK. (A) shows the signal point arrangement of the
図19は、変調方式が16QAMの場合の信号点配置例を示す図であり、(ア)は送信系統1の信号点配置を示し、(イ)は送信系統2の信号点配置を示している。変調方式が16QAMの場合の変調多値数は4である。従来の16QAMの信号点配置は、図19(ア)に示すように、信号点(実部,虚部)の集合が、{(-3,3)、(-1,3)、(-1,1)、(-3,1)、(1,3)、(3,3)、(3,1)、(1,1)、(1,-1)、(3,-1)、(3,-3)、(1,-3)、(-3,-1)、(-1,-1)、(-1,-3)、(-3,-3)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√10である。新しい16QAMの信号点配置の一つは、図19(イ)に示すように、信号点の集合が、{(-5,1)、(-3,3)、(-1,5)、(-1,1)、(1,3)、(3,5)、(5,3)、(3,1)、(1,-5)、(1,-1)、(5,-1)、(3,-3)、(-5,-3)、(-3,-1)、(-1,-3)、(-3,-5)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√20である。尚、図19(ア)(イ)に示した信号点を回転させたものを用いるようにしてもよい。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of signal point arrangement when the modulation scheme is 16QAM. FIG. 19A illustrates the signal point arrangement of the
図20は、変調方式が16QAMの場合の他の信号点配置例を示す図であり、図19(ア)に示した送信系統1の信号点配置に対し、(ウ)〜(キ)は送信系統2の信号点配置を示している。新しい16QAMの信号点配置の他の一つは、図20(ウ)に示すように、信号点(実部,虚部)の集合が、{(-5,3)、(-3,5)、(-1,3)、(-3,1)、(1,3)、(3,5)、(5,3)、(3,1)、(1,-3)、(3,-1)、(5,-3)、(3,-5)、(-5,-3)、(-3,-1)、(-1,-3)、(-3,-5)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√22である。また、新しい16QAMの信号点配置の他の一つは、図20(エ)に示すように、信号点の集合が、{(-3,2)、(-2,3)、(-1,2)、(-2,1)、(1,2)、(2,3)、(3,2)、(2,1)、(1,-2)、(2,-1)、(3,-2)、(2,-3)、(-3,-2)、(-2,-1)、(-1,-2)、(-2,-3)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√9である。尚、図20(ウ)(エ)に示した信号点を回転させたもの(原点に近い8個の信号点と、原点から遠い8個の信号点とを独立に回転させたものも含む)を用いるようにしてもよい。
FIG. 20 is a diagram showing another example of signal point arrangement when the modulation method is 16QAM. In contrast to the signal point arrangement of the
また、新しい16QAMの信号点配置の他の一つは、図20(オ)に示すように、信号点の集合が、{(-4,1)、(-2,3)、(0,3)、(-2,1)、(0,1)、(2,3)、(4,3)、(2,1)、(0,-3)、(2,-1)、(4,-1)、(2,-3)、(-4,-3)、(-2,-1)、(0,-1)、(-2,-3)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√11である。尚、図20(オ)に示した信号点を回転させたものを用いるようにしてもよい。 Another one of the new 16QAM signal point arrangements is that the set of signal points is {(-4,1), (-2,3), (0,3) as shown in FIG. ), (-2,1), (0,1), (2,3), (4,3), (2,1), (0, -3), (2, -1), (4, -1), (2, -3), (-4, -3), (-2, -1), (0, -1), (-2, -3)} and the average power is 1. Therefore, the normalization coefficient to be multiplied is 1 / √11. In addition, you may make it use what rotated the signal point shown in FIG.
また、新しい16QAMの信号点配置の他の一つは、図20(カ)に示すように、信号点の集合が、{(-5,3)、(-3,5)、(0,2)、(-5,0)、(0,5)、(3,5)、(5,3)、(2,0)、(0,-2)、(5,0)、(5,-3)、(3,-5)、(-5,-3)、(-2,0)、(0,-5)、(-3,-5)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√24.25である。また、新しい16QAMの信号点配置の他の一つは、図20(キ)に示すように、信号点の集合が、{(-3,3)、(-1,5)、(-1,1)、(-5,1)、(1,5)、(3,3)、(5,1)、(1,1)、(1,-1)、(5,-1)、(3,-3)、(1,-5)、(-5,-1)、(-1,-1)、(-1,-5)、(-3,-3)}であり、平均電力を1にするために乗算する正規化係数は、1/√18である。尚、図20(カ)(キ)に示した信号点を回転させたもの(原点に近い4個の信号点と、原点から遠い12個の信号点とを独立に回転させたものも含む)を用いるようにしてもよい。 Another one of the new 16QAM signal point arrangements is that the set of signal points is {(-5,3), (-3,5), (0,2) as shown in FIG. ), (-5,0), (0,5), (3,5), (5,3), (2,0), (0, -2), (5,0), (5,- 3), (3, -5), (-5, -3), (-2,0), (0, -5), (-3, -5)}, so that the average power is 1 The normalization coefficient multiplied by is 1 / √24.25. Another one of the new 16QAM signal point arrangements is that the set of signal points is {(-3,3), (-1,5), (-1, 1), (-5,1), (1,5), (3,3), (5,1), (1,1), (1, -1), (5, -1), (3 , -3), (1, -5), (-5, -1), (-1, -1), (-1, -5), (-3, -3)} and the average power is The normalization factor to be multiplied to 1 is 1 / √18. Note that the signal points shown in FIGS. 20 (f) and (g) are rotated (including four signal points close to the origin and twelve signal points far from the origin independently rotated). May be used.
このように、図17〜図20に示した信号点配置によれば、信号点は、整数の位置、または正弦及び余弦関数で表される位置に配置されているから、信号点を用いた演算処理が容易になり、処理負荷を低減することができる。図6及び図7についても同様である。 As described above, according to the signal point arrangement shown in FIGS. 17 to 20, since the signal points are arranged at integer positions or positions represented by sine and cosine functions, computation using the signal points is performed. Processing becomes easy and processing load can be reduced. The same applies to FIGS. 6 and 7.
また、変調方式が16QAMの場合の信号点配置の例として図19及び図20を挙げたが、これらの幾つかは、変調方式が32QAMの場合の従来の信号点配置における32点の信号点のうち、16点を任意に抽出した信号点配置であり、これらの他、変調方式が64QAMの場合の従来の信号点配置における64点の信号点のうち、16点を任意に抽出した信号点配置を用いるようにしてもよい。このような信号点配置を用いることにより、その信号点を用いた演算処理は、64QAMの場合と同様に実現できるから、演算処理が容易になり、処理負荷を低減することができる。 Further, FIGS. 19 and 20 are given as examples of signal point arrangements when the modulation method is 16QAM, but some of them are the signal points of 32 points in the conventional signal point arrangement when the modulation method is 32QAM. Among them, the signal point arrangement is obtained by arbitrarily extracting 16 points. In addition to these, the signal point arrangement obtained by arbitrarily extracting 16 points out of the 64 signal points in the conventional signal point arrangement when the modulation method is 64QAM. May be used. By using such a signal point arrangement, the arithmetic processing using the signal point can be realized in the same way as in the case of 64QAM, so that the arithmetic processing becomes easy and the processing load can be reduced.
以上、実施例1,2を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例1,2に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施例1,2では、送信系統数2及び受信系統数2の2×2STTC−MIMOシステムを挙げて説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、送信系統数及び受信系統数を拡張することにより、更に多くの送信系統数及び受信系統数のMIMOシステムに適用することができる。この場合も同様に、送信系統間で異なる信号点配置が用いられる。 The present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, in the first and second embodiments, the 2 × 2 STTC-MIMO system having two transmission systems and two reception systems has been described, but the present invention is not limited to such a configuration. By expanding the number of systems and the number of reception systems, it can be applied to a MIMO system having a larger number of transmission systems and reception systems. In this case as well, different signal point arrangements are used between the transmission systems.
また、図6、図7、図17〜図20に示した信号点配置の組み合わせは一例であり、本発明は、このような組み合わせに限定されるものではない。また、実施例1,2では、送信系統間で、従来の信号点配置と新しい信号点配置との組み合わせを用いるようにしたが、従来の信号点配置を用いることなく、新しい信号点配置であって異なる信号点配置の組み合わせを用いるようにしてもよい。 Moreover, the combinations of signal point arrangements shown in FIGS. 6, 7, and 17 to 20 are examples, and the present invention is not limited to such combinations. In the first and second embodiments, the combination of the conventional signal point arrangement and the new signal point arrangement is used between the transmission systems. However, the new signal point arrangement is not used without using the conventional signal point arrangement. A combination of different signal point arrangements may be used.
また、送信系統間で異なる信号点配置として、図7(ア)(イ)、図19(ア)(イ)及び図20(オ)に示したように、近傍の信号点の距離が等間隔になっている信号点配置を用いることが望ましい。これは、距離が等間隔でない信号点を有する信号点配置よりも等間隔の信号点を有する信号点配置の方が誤りやすい信号点の偏りがなくなるため、伝送誤りが起こる可能性が低くなり、伝送特性を一層改善することができるからである。 In addition, as shown in FIGS. 7A, 7A, 19A, 19B, and 20O, the signal point arrangements that differ between the transmission systems are equally spaced. It is desirable to use the signal point arrangement as shown in FIG. This eliminates the bias of signal points that are more likely to be erroneous in signal point arrangements having equally spaced signal points than in signal point arrangements having signal points that are not evenly spaced, thus reducing the possibility of transmission errors. This is because the transmission characteristics can be further improved.
1 時空間トレリス符号化器
2 畳込み符号化部
3 マッピング部
4 送信アンテナ
5 受信アンテナ
6 ビタビ復号器
7 メトリック計算部
8 ブランチ選択部
9 トレースバック部
10 入力信号処理部
11 時空間トレリス符号化部
12 OFDM変調部
13 送信高周波部
14 送信アンテナ
15 受信アンテナ
16 受信高周波部
17 OFDM復調部
18 ビタビ復号部
19 出力信号処理部
20 SC変調部
21 SC復調部
30 シリアル・パラレル変換部
31 ビットレジスタ
32 乗算器
33 モジュロ加算器
101 エネルギー拡散部
102 外符号符号化部
103 外インタリーブ部
104 畳込み符号化部
105 内インタリーブ部
106 マッピング部
107 OFDMフレーム構成部
108 IFFT部
109 GI付加部
110 直交変調部
111 直交復調部
112 シンボル同期部
113 FFT部
114 伝搬路推定部
115 内デインタリーブ部
116 メトリック計算部
117 ブランチ選択部
118 トレースバック部
119 外デインタリーブ部
120 外符号復号部
121 エネルギー逆拡散部
201 基準信号挿入部
202 波形整形部
203 直交変調部
204 直交復調部
205 波形整形部
206 同期部
207 伝搬路推定部
208 内デインタリーブ部
301,303,305 送信装置
302,304,306 受信装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記送信系統毎に、送信データを畳込み符号化し、所定の変調方式の信号点配置にマッピングする時空間トレリス符号化部と、
前記送信系統毎に、前記時空間トレリス符号化部により畳込み符号化及びマッピングされた送信データに対し、OFDM変調またはシングルキャリア変調を行う変調部と、
前記送信系統毎に、前記変調部により生成された信号の周波数変換を行い、送信アンテナを介して送信する送信高周波部と、を備え、
前記時空間トレリス符号化部におけるマッピングは、
前記送信系統間で、変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報を用いて行う、ことを特徴とする送信装置。 In a transmitter of a space-time trellis coded MIMO system consisting of a plurality of transmission systems and a plurality of reception systems,
For each transmission system, a space-time trellis encoding unit that convolutionally encodes transmission data and maps it to a signal point arrangement of a predetermined modulation scheme;
For each transmission system, a modulation unit that performs OFDM modulation or single carrier modulation on transmission data subjected to convolutional coding and mapping by the space-time trellis coding unit;
A transmission high-frequency unit that performs frequency conversion of the signal generated by the modulation unit and transmits the signal via a transmission antenna for each transmission system,
The mapping in the space-time trellis encoder is:
A transmission apparatus characterized in that mapping is performed using mapping information of different signal point arrangements with the same modulation multi-level number but different between the transmission systems.
前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転させた場合に信号点が重ならないようにした信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする送信装置。 The transmission apparatus according to claim 1,
The signal point arrangement that differs between the transmission systems is a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement that prevents signal points from overlapping when the signal point arrangement is rotated. Transmitting device.
前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転、拡大または縮小させた場合に重ならない信号点が存在する信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする送信装置。 The transmission apparatus according to claim 1,
The signal point arrangement different between the transmission systems is a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement in which there are signal points that do not overlap when the signal point arrangement is rotated, enlarged, or reduced. A transmitter characterized by the above.
前記受信系統毎に、前記合成信号を、受信アンテナを介して受信して周波数変換する受信高周波部と、
前記受信系統毎に、前記受信高周波部により周波数変換された信号に対し、請求項1の変調部によりOFDM変調が行われた場合はOFDM復調を行い、請求項1の変調部によりシングルキャリア変調が行われた場合はシングルキャリア復調を行う復調部と、
前記時空間トレリス符号化部におけるマッピングに用いた、前記送信系統間で変調多値数は同じであるが異なる信号点配置のマッピング情報に基づき、前記受信高周波部により周波数変換された信号から推定された前記複数の送信系統と前記複数の受信系統との間の伝搬路応答を用いて、前記受信系統毎の受信信号レプリカを作成し、前記受信信号レプリカと前記復調部により復調された実際の受信信号との間のメトリックを計算し、前記メトリックに基づいてブランチを選択してトレリス線図を作成し、前記トレリス線図をトレースバックして元の送信データを復号するビタビ復号部と、を備えたことを特徴とする受信装置。 A signal for each transmission system transmitted from the transmission device according to claim 1 is combined in a propagation path, the combined signal is received for each reception system, and the original transmission data is restored.
For each reception system, a reception high-frequency unit that receives the synthesized signal via a reception antenna and converts the frequency, and
For each reception system, OFDM modulation is performed on the signal frequency-converted by the reception high-frequency unit when the modulation unit of claim 1 performs OFDM modulation, and single-carrier modulation is performed by the modulation unit of claim 1. If performed, a demodulator that performs single carrier demodulation;
Based on the mapping information of the signal point arrangement with the same modulation multi-level number between the transmission systems used for mapping in the space-time trellis coding unit, but estimated from the signal frequency-converted by the reception high-frequency unit. In addition, a propagation signal response between the plurality of transmission systems and the plurality of reception systems is used to create a reception signal replica for each reception system, and an actual reception demodulated by the reception signal replica and the demodulation unit A Viterbi decoding unit that calculates a metric between the signals, selects a branch based on the metric, creates a trellis diagram, and traces back the trellis diagram to decode the original transmission data. A receiving device.
前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転させた場合に信号点が重ならないようにした信号点配置との組み合わせとする、ことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 4,
The signal point arrangement that differs between the transmission systems is a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement that prevents signal points from overlapping when the signal point arrangement is rotated. Receiving device.
前記送信系統間で異なる信号点配置を、ある一つの信号点配置と、当該信号点配置を回転、拡大または縮小させた場合に重ならない信号点が存在する信号点配置の組み合わせとする、ことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 4,
The signal point arrangement that differs between the transmission systems is a combination of one signal point arrangement and a signal point arrangement in which there are signal points that do not overlap when the signal point arrangement is rotated, enlarged, or reduced. A receiving device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012193351A JP2014050040A (en) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012193351A JP2014050040A (en) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014050040A true JP2014050040A (en) | 2014-03-17 |
Family
ID=50609261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012193351A Pending JP2014050040A (en) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014050040A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000036763A (en) * | 1998-07-16 | 2000-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Error correction circuit |
JP2002523978A (en) * | 1998-08-18 | 2002-07-30 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | Method and apparatus for transmitting information symbols using multiple carriers and method and apparatus for receiving information symbols |
US20020152441A1 (en) * | 1998-05-13 | 2002-10-17 | Hiroyuki Senda | Error correction circuit and error correction method |
JP2010045864A (en) * | 2003-07-02 | 2010-02-25 | Panasonic Corp | Transmission apparatus, transmission method, signal generation apparatus, and signal generation method |
JP2011239107A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Space-time viterbi decoder |
-
2012
- 2012-09-03 JP JP2012193351A patent/JP2014050040A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020152441A1 (en) * | 1998-05-13 | 2002-10-17 | Hiroyuki Senda | Error correction circuit and error correction method |
JP2000036763A (en) * | 1998-07-16 | 2000-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Error correction circuit |
JP2002523978A (en) * | 1998-08-18 | 2002-07-30 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | Method and apparatus for transmitting information symbols using multiple carriers and method and apparatus for receiving information symbols |
US7173979B1 (en) * | 1998-08-18 | 2007-02-06 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and device for transmitting information symbols using a plurality of carriers and method and device for receiving information symbols |
JP2010045864A (en) * | 2003-07-02 | 2010-02-25 | Panasonic Corp | Transmission apparatus, transmission method, signal generation apparatus, and signal generation method |
JP2011239107A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Space-time viterbi decoder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8953696B2 (en) | Signal decoding systems | |
JP4460412B2 (en) | Reception device and partial bit determination method | |
CN1684455B (en) | System and method for spreading on fading channels | |
KR20060106223A (en) | Apparatus and method for transmitting bit interleaved and coded modulation in an orthogonal frequency division multiplexing system | |
US7620113B2 (en) | Selectively changing demodulation modes depending on quality of received signal or a control signal | |
JP2008541524A (en) | Encoding method of OFDM / OQAM signal using symbols having complex values, corresponding signal, device, and computer program | |
JP2007006449A (en) | Reception device | |
GB2481051A (en) | Mapping non binary Galois Field symbols on to MIMO symbols for efficient maximum likelihood detection | |
WO2013129422A1 (en) | Radio transmission device, radio reception device and data transmission method | |
Wen et al. | Index modulation for OFDM communications systems | |
US20080240273A1 (en) | Radio transmitting apparatus and radio receiving apparatus using ofdm | |
Jiang et al. | Performance evaluation of four orthogonal single sideband elements modulation scheme in multi-carrier transmission systems | |
JP2010288260A (en) | Sttc encoder for single-antenna wave transceivers | |
JP5122459B2 (en) | Method and system for data diversity transmission | |
JP5063476B2 (en) | MIMO receiver | |
JP2009033231A (en) | Mimo reception device | |
JP4574680B2 (en) | Multi-carrier code division multiplexing transmission system and method, and receiving apparatus | |
KR100715510B1 (en) | Method for decoding with low complexity and apparatus thereof | |
JP2012124954A (en) | Receiver and reception method | |
JP2014050040A (en) | Time-space trellis coding mimo transmission device and receiving device | |
JP6335521B2 (en) | Transmitting apparatus and transmission system | |
Su et al. | Codebook design for OFDM with in-phase/quadrature all index modulation | |
Kushwah et al. | Performance Estimation of 2* 4 MIMO-MC-CDMA Using Convolution Code in Different Modulation Technique using ZF Detection Scheme | |
Dushantha et al. | Coded QPSK-OFDM for data transmission over fading channels | |
Kokuryo et al. | Pragmatic Trellis coding applied to rectangular QAM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150803 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160517 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170530 |