JP2019121995A - Relay device and relay method - Google Patents
Relay device and relay method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019121995A JP2019121995A JP2018002202A JP2018002202A JP2019121995A JP 2019121995 A JP2019121995 A JP 2019121995A JP 2018002202 A JP2018002202 A JP 2018002202A JP 2018002202 A JP2018002202 A JP 2018002202A JP 2019121995 A JP2019121995 A JP 2019121995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantization
- symbol
- relay
- received
- unit
- 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.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、中継装置および中継方法に関する。 The present invention relates to a relay device and a relay method.
通信システムにおいては、送信装置と受信装置の間に存在する複数の中継装置を利用して通信品質を改善する中継通信システムが検討されている。図11は、中継通信システムの構成を示す図である。中継通信システムは、送信装置と、中継装置と、受信装置とを備える。中継通信システムにおける中継装置数は、1以上の任意の数でもよい。N台(Nは1以上の整数)の中継装置のうちn台目の中継装置を、中継装置#nと記載する。同図では、N=2の場合を例に示している。送信装置−受信装置間の接続は無線接続である。中継装置−受信装置間の接続は、有線接続又は無線接続のいずれでもよい。 In the communication system, a relay communication system in which communication quality is improved by using a plurality of relay devices existing between a transmitter and a receiver has been considered. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a relay communication system. The relay communication system includes a transmitting device, a relay device, and a receiving device. The number of relay devices in the relay communication system may be one or more arbitrary number. Among the N (N is an integer of 1 or more) relay apparatuses, the n-th relay apparatus is described as a relay apparatus #n. In the figure, the case of N = 2 is shown as an example. The connection between the transmitting device and the receiving device is a wireless connection. The connection between the relay device and the reception device may be either a wired connection or a wireless connection.
受信した無線信号を復調する際に、復調結果を0あるいは1のビット値として出力するのではなく、送信された信号ビットが0あるいは1である確からしさを示す尤度(Likelihood)と呼ばれる実数値の比を出力する軟判定復調と呼ばれる方式がある。軟判定復調の出力は、対数尤度比又はLLRと呼ばれる(例えば、非特許文献1参照)。一般に、LLRの値は、より正の大きな値であるほど信号ビットが1である可能性が高く、より負の大きな値であるほど信号ビットが0である可能性が高いことを示す。 When demodulating a received wireless signal, a real value called "Likelihood" indicating the probability that the transmitted signal bit is 0 or 1 instead of outputting the demodulation result as a 0 or 1 bit value There is a scheme called soft decision demodulation which outputs the ratio of The output of soft decision demodulation is called log likelihood ratio or LLR (see, for example, Non-Patent Document 1). In general, the value of LLR indicates that the larger the positive value, the higher the probability that the signal bit is 1, and the larger the negative value, the higher the probability that the signal bit is 0.
中継通信システムの中でも、送信装置−中継装置間の通信において中継装置で検出されるLLRを量子化して受信装置へ転送する再生量子化中継通信システムがある(例えば、非特許文献2参照)。一方で、無線通信システム、特に移動体通信システムにおいて、端末と無線通信を行う基地局装置の設置の柔軟性を高めるため、基地局の機能をBBU(Baseband Unit)とRRH(Remote Radio Head)と呼ばれる2つの装置に分割し、物理的に離れた構成とすることが検討されている。BBUとRRHの機能分割方式の1つとして、BBUにMAC(Media Access Control)層以上の機能、及び、物理層機能の一部である符号化/復号機能を搭載し、RRHに符号化/復号機能以外の物理層機能を搭載するSPP(Split-PHY Processing)と呼ばれる機能分割方式が検討されている(例えば、非特許文献3参照)。 Among relay communication systems, there is a regenerative quantization relay communication system that quantizes LLRs detected by a relay in communication between a transmitter and a relay and transfers the LLRs to a receiver (see, for example, Non-Patent Document 2). On the other hand, in a radio communication system, particularly in a mobile communication system, the function of the base station is set to BBU (Baseband Unit) and RRH (Remote Radio Head) in order to increase the flexibility of installation of a base station apparatus performing radio communication with terminals. It is considered to divide into two devices to be called and to have a physically separated configuration. As one of the function division methods of BBU and RRH, BBU is equipped with a function of MAC (Media Access Control) or higher, and an encoding / decoding function that is a part of physical layer functions, and encoding / decoding in RRH A function division system called SPP (Split-PHY Processing) which mounts a physical layer function other than the function is under study (see, for example, Non-Patent Document 3).
図12は、中継装置−受信装置間が有線接続である場合の再生量子化中継通信システム90の構成を示す図である。再生量子化中継通信システム90は、送信装置2と、中継装置8と、受信装置9とを備える。中継装置8の台数は、1以上の任意の数である。送信装置2、中継装置8、受信装置9はそれぞれ、上述したSPPの機能分割方式を適用した移動体通信システムにおける端末、RRH、BBUと捉えることもできる。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a reproduction quantization
まず、各中継装置8の無線受信部82は、送信装置2から送信された信号をアンテナ81により受信する。受信信号には、雑音が加わる。次に、各中継装置8の復調部83は、受信信号に対して軟判定復調を行うことで、受信信号のLLRを検出する。次に、LLR量子化部84は、LLRの量子化を行い、有線送信部85は、量子化されたLLRを有線で受信装置9へ送信する。受信装置9において、有線受信部91は、中継装置から伝送されたLLRを受信し、信号検出部92は、複数の中継装置8から受信したLLRを用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
First, the
図13は、中継装置−受信装置間が無線接続である場合の再生量子化中継通信システム90aの構成を示す図である。再生量子化中継通信システム90aは、送信装置2と、中継装置8aと、受信装置9aとを備える。この場合、中継装置がLLR量子化を行うまでの処理は図12の構成の再生量子化中継通信システム90と同様であるが、量子化されたLLRは、無線送信部86により無線信号としてアンテナ87から受信装置9aへ送信される。受信装置9aの無線受信部94は、中継装置8aから伝送された無線信号をアンテナ93により受信する。その後、復調部95は、各アンテナ93で受信した信号を軟判定復調してLLRを検出し、その後、信号検出部92は、複数の中継装置8aそれぞれの無線信号から検出したLLRを用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a reproduction quantization
図12及び図13に示した再生量子化中継通信システムにより、送信装置と受信装置とが直接通信を行うよりも、通信品質を向上させることができる。 The reproduction quantization relay communication system shown in FIGS. 12 and 13 can improve the communication quality more than when the transmitting device and the receiving device directly communicate.
中継装置8、8aのLLR量子化部84では、例えば任意の量子化ビット数を用いて、LLRの確率密度分布に応じてBER(Bit Error Rate)を最小化するように量子化閾値を適応的に変化させる量子化手法が用いられる(例えば、非特許文献2参照)。LLRの確率密度分布の例として、信号点配置が図14のように表されるQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信号についてのLLRの確率密度分布を図15に示し、信号点配置が図16のように表される16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号についてのLLRの確率密度分布を図17に示す。図15に示すように、QPSK信号の場合は、LLR値0を起点として2つの対象な分布となる。また、図17に示すように、16QAM信号の場合は、LLR値0を起点として2種類、合計4つの対称な分布となる。これらの確率密度分布はそれぞれがガウス分布になる、あるいはガウス分布に近似できることが知られており、一貫性条件と呼ばれる条件を満たしている場合、それらの分布の平均値および分散値は信号点配置情報と受信信号対雑音電力比(SNR)から導出することができる(例えば、非特許文献2参照)。
The
中継装置−受信装置間の通信においては、1ビットの情報ビットにつきLLR量子化ビット数分のデータ量を伝送する必要がある。そのため、中継装置−受信装置間では、送信装置−受信装置間のデータレートのLLR量子化ビット数倍の伝送容量が必要となる。例えば、送信装置−中継装置間で1Gbps(ギガビット毎秒)の信号を伝送し、中継装置におけるLLR量子化の量子化ビット数が5ビットであった場合、中継装置−受信装置間の伝送容量は5Gbpsとなる。このように、再生量子化中継通信システムでは、LLR量子化ビット数に応じて中継装置−受信装置間の伝送容量が増加するという問題がある。また一方で、例えばLLR量子化ビット数を小さくすることなどが原因で送信装置−中継装置間の通信品質が悪化した場合には、送信装置−受信装置間でデータの再送が発生し、中継装置−受信装置間の伝送容量がさらに増加するという問題がある。したがって、再生量子化中継通信システムの送信装置−中継装置間においては、通信品質を高めつつ、より小さい量子化ビット数で量子化を行い、中継装置−受信装置間の伝送容量を削減する必要がある。 In communication between the relay device and the reception device, it is necessary to transmit a data amount for the number of LLR quantization bits per information bit of 1 bit. Therefore, between the relay device and the reception device, a transmission capacity equal to the number of LLR quantization bits of the data rate between the transmission device and the reception device is required. For example, when a signal of 1 Gbps (gigabits per second) is transmitted between a transmitter and a relay, and the number of quantization bits of LLR quantization in the relay is 5 bits, the transmission capacity between the relay and the receiver is 5 Gbps It becomes. As described above, in the regenerative quantization relay communication system, there is a problem that the transmission capacity between the relay device and the receiving device increases according to the number of LLR quantization bits. On the other hand, when the communication quality between the transmitting device and the relay device is deteriorated due to, for example, reducing the number of LLR quantization bits, retransmission of data occurs between the transmitting device and the receiving device, and the relay device There is a problem that the transmission capacity between the receiving devices is further increased. Therefore, it is necessary to reduce the transmission capacity between the relay apparatus and the receiving apparatus by performing quantization with a smaller number of quantization bits while improving communication quality between the transmission apparatus and the relay apparatus of the reproduction quantization relay communication system. is there.
その中で、16QAMあるいはそれ以上の多値数の変調方式の場合、図17で示したようにLLRの確率密度分布が複雑となり、量子化設計が複雑化する。そのため、中継装置における信号処理遅延が増加するという課題がある。 Among them, in the case of the modulation scheme of 16 QAM or more, as shown in FIG. 17, the probability density distribution of LLRs becomes complicated, and the quantization design becomes complicated. Therefore, there is a problem that the signal processing delay in the relay device increases.
上記事情に鑑み、本発明は、通信品質を低下させることなく、伝送容量を抑えて信号を中継することができる中継装置および中継方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a relay apparatus and a relay method capable of relaying a signal with a reduced transmission capacity without reducing communication quality.
本発明の一態様は、受信した信号を中継する中継装置であって、受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化部、を備える。 One aspect of the present invention is a relay apparatus for relaying a received signal, wherein received symbols of the received signal are mapped in a region separated by a quantization threshold on a complex plane, and the mapped region is And a symbol quantization unit configured to convert the region into a quantization symbol that specifies the region according to a quantized value.
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、前記受信シンボルが複素平面上の定められた領域である基本領域の外にマッピングされる場合に、モジュロ演算に基づいて前記受信シンボルに対し、コセットリーダから成る前記基本領域への写像を行う。 One embodiment of the present invention is the above-mentioned relay apparatus, wherein the symbol quantization unit performs modulo operation when the received symbol is mapped out of a basic region which is a defined region on a complex plane. Based on the received symbol, the mapping to the basic area comprising a coset leader is performed.
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の前記量子化記号に変換する。 One embodiment of the present invention is the above-mentioned relay apparatus, wherein the symbol quantization unit is configured to transmit the part or all of the received symbols with the number of quantization bits different from the number of quantization bits of the received symbols. Convert to a symbol.
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルがマッピングされる前記領域における前記量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御する。 One embodiment of the present invention is the above-mentioned relay apparatus, wherein the symbol quantization unit adapts the quantization threshold in the area to which a part or all of the received symbols are mapped according to a channel condition. Control.
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記中継装置は、MIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送により前記信号を受信する受信部を備える。 One embodiment of the present invention is the above-described relay device, wherein the relay device includes a receiving unit that receives the signal by Multiple Input Multiple Output (MIMO) transmission.
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部により変換された量子化記号を設定した信号を中継先の装置に送信する送信部をさらに備える。 One embodiment of the present invention is the above-described relay device, further comprising: a transmission unit that transmits a signal in which the quantization symbol converted by the symbol quantization unit is set to a relay destination device.
本発明の一態様は、受信した信号を中継する中継装置が実行する中継方法であって、受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化ステップ、を有する。 One aspect of the present invention is a relay method executed by a relay apparatus that relays a received signal, wherein the received symbols of the received signal are mapped on a region separated by a quantization threshold on a complex plane, and the mapping is performed. And a symbol quantization step of converting the determined region into a quantization symbol that specifies the region by a quantized value.
本発明により、通信品質を低下させることなく、伝送容量を抑えて信号を中継することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the transmission capacity and relay signals without reducing the communication quality.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は送信装置からの信号を中継することで、受信装置における通信品質を改善する中継装置および中継方法に関する。本実施形態では、16QAMのような多値変調方式を行う中継通信システムにおいて、中継装置における量子化を、受信シンボルの軟復調後のLLRではなく、受信シンボル自体に対して行うことで、量子化設計を一般化して簡易化する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment relates to a relay apparatus and a relay method for improving communication quality in a receiving apparatus by relaying a signal from a transmitting apparatus. In this embodiment, in a relay communication system that performs multi-level modulation such as 16 QAM, quantization is performed not on LLRs after soft demodulation of received symbols but on received symbols themselves in the relay apparatus. Generalize and simplify the design.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態における再生量子化中継通信システム1の構成を示す図である。再生量子化中継通信システム1は、送信装置2と、中継装置3と、受信装置4とを有する。再生量子化中継通信システム1が備える中継装置3の台数は、2以上の任意の数である。同図では、再生量子化中継通信システム1が2台の中継装置3を備える場合を例に示している。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a regenerative quantization
中継装置3は、アンテナ31、無線受信部32、シンボル量子化部33及び有線送信部34を備える。アンテナ31、無線受信部32、シンボル量子化部33及び有線送信部34はそれぞれ、図12に示す従来の中継装置8のアンテナ81、無線受信部82及び有線送信部85と同様の機能を有する。
The
無線受信部32は、送信装置2から送信された信号をアンテナ31により受信する。シンボル量子化部33は、受信した信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた領域を量子化記号に変換する。量子化記号は、量子化された値により領域を特定する情報である。有線送信部34は、量子化記号が設定された信号を有線により受信装置4へ送信する。
The
受信装置4は、有線受信部41と、信号検出部42とを備える。受信装置4は、中継装置3に対応した数の複数の有線受信部41を備える。有線受信部41は、図12に示す従来の受信装置9の有線受信部91と同様の機能を有する。有線受信部41は、中継装置3から伝送された信号を有線により受信する。信号検出部42は、複数の中継装置3から受信した信号に設定された量子化記号を用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
The
図1に示す再生量子化中継通信システム1では、中継装置−受信装置間は有線接続であるが、図2に示すように無線接続でもよい。図2は、本実施形態の再生量子化中継通信システム1aの構成を示す図である。同図において、図1に示す再生量子化中継通信システム1と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。再生量子化中継通信システム1aは、図1に示す再生量子化中継通信システム1が備える中継装置3及び受信装置4に代えて、中継装置3a及び受信装置4aを有する。
In the regenerative quantization
中継装置3aが、図1に示す中継装置3と異なる点は、有線送信部34に代えて、無線送信部35及びアンテナ36を備える点である。無線送信部35及びアンテナ36は、図13に示す従来の中継装置8が備える無線送信部86及びアンテナ87と同様の機能を有する。無線送信部35は、量子化記号が設定された信号をアンテナ36から無線により送信する。
The
受信装置4aが、図1に示す受信装置4と異なる点は、有線受信部41に代えて、アンテナ43、無線受信部44及び復調部45を備える点である。受信装置4aは、アンテナ43、無線受信部44及び復調部45の組を複数備える。各組はそれぞれ、1台の中継装置3aに対応している。アンテナ43、無線受信部44及び復調部45は、図13に示す従来の受信装置9aが備えるアンテナ93、無線受信部94及び復調部95と同様の機能を有する。無線受信部44は、中継装置3aから無線により送信された信号をアンテナ43により受信する。復調部45は、無線受信部44が受信した信号を軟判定復調し、量子化記号を検出する。
The receiving
なお、中継装置3a−受信装置4a間では、無線通信として、複数アンテナを用いたMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)伝送を行ってもよい。またこの場合に、中継装置3a−受信装置4a間の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されているときには、その制限に応じてシンボル量子化部33における量子化閾値の設定を行ってもよい。以下、送信装置2−中継装置3、3a間の無線伝送で16QAMが使用され、量子化ビット数が2ビットである場合の実施形態を説明する。
In addition, between the
中継装置3、3aのシンボル量子化部33は、送信装置2から受信した信号の受信シンボルを、2ビットで表される16個の正方形の領域に対応する0から15の量子化記号で表すことにより、量子化を行う。シンボル量子化部33による量子化の例を、図3を用いて説明する。
The
図3は、16QAMの4ビット量子化におけるシンボル量子化の例を示す図である。同図では、16QAMの各信号点を中心とした16個の正方形の領域が互い接するようにIQ平面上に配置されている。同図では、各正方形の各辺は、I軸及びQ軸のうち一方の軸に平行かつ他方の軸に垂直である。各正方形の領域は、それぞれ0〜15の量子化記号により特定される。例えば、同図における受信シンボルR1の量子化記号は「15」である。正方形の領域の各辺は、受信シンボルを量子化記号へ変換する際の量子化閾値を表す。 FIG. 3 is a diagram showing an example of symbol quantization in 4-bit quantization of 16 QAM. In the figure, 16 square areas centered on each signal point of 16 QAM are arranged on the IQ plane so as to be in contact with each other. In the figure, each side of each square is parallel to one of the I and Q axes and perpendicular to the other. Each square area is identified by a quantization symbol of 0 to 15, respectively. For example, the quantization symbol of the reception symbol R1 in the same figure is "15". Each side of the square region represents a quantization threshold when converting the received symbol to a quantization symbol.
受信シンボルは、図3に示す16個の正方形以外の領域で受信されることがある。この場合、シンボル量子化部33は、受信シンボル変換を行う。
The received symbols may be received in areas other than the 16 squares shown in FIG. In this case, the
図4は、受信シンボル変換の例を示す図である。同図に示すR2は、実際の受信シンボルである。図3に示す16個の正方形からなる領域を基本領域とすると、受信シンボルR2は、基本領域以外の領域である。このような基本領域外の受信シンボルを一般化するため、シンボル量子化部33は、まず、受信シンボルがとり得る複素平面のユークリッド空間に対して、スケーリングとシフトを施し、整数グリッドから成るラティス空間を形成する。さらに、シンボル量子化部33は、実数軸と虚数軸の整数軸にモジュロ演算を施し、コセットを基本領域のコセットリーダに写像する。このとき、同図における実際の受信シンボルR2は、量子化記号12の領域内の受信シンボルR2’に変換される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of received symbol conversion. R2 shown in the figure is an actual received symbol. Assuming that the region of 16 squares shown in FIG. 3 is a basic region, the received symbol R2 is a region other than the basic region. In order to generalize such received symbols outside the basic region, the
シンボル量子化部33は、このように16個の正方形からなる基本領域の周りに同様の正方形の基本領域が存在すると仮定して、基本領域外で受信されたシンボルを、実線で示した中心の16個のコセットリーダから成る基本領域内の対応する量子化記号に変換する。これにより、基本領域外で受信されたシンボルも含めて、16個の正方形領域だけを考慮すればよいことになる。中継装置3は、シンボル量子化部33で得られた量子化記号を有線あるいは無線で受信装置4に送信する。
The
次に、受信装置4、4aの信号検出部42において送信シンボルを推定する。信号検出部42において観測された量子化記号を表す量子化記号ベクトルqを次式(1)で表す。qnは、中継装置#nから受信した信号から得られた量子化記号である。
Next, the
aを送信シンボルとすると、事後確率P[a|q]は、ベイズの定理を用いて次式(2)のように表される。 Assuming that a is a transmission symbol, the posterior probability P [a | q] is expressed as in the following equation (2) using Bayesian theorem.
信号検出部42は、qを観測した時、16QAMにおける16種類全ての送信シンボルについて式(2)を計算し、次式(3)のように事後確率が最大となる送信シンボルを推定送信シンボルbとすることで信号検出を行う。
When q is observed, the
P[q1|a]及びP[q2|a]の計算は、図3に示される16個の領域に渡って確率を周辺化することで求めることができる。図4に示したモジュロ演算に基づく受信シンボル変換を行うことで、この確率の周辺化を簡略化することができる。具体的には、図4において受信シンボル変換を行わない場合は、破線の領域も含めた144個の領域について確率の周辺化を行なう必要があるが、受信シンボル変換を行うことにより、実線の16個の領域についての確率の周辺化を行うだけでよい。
The calculation of P [q 1 | a] and P [q 2 | a] can be obtained by marginalizing the probability over the 16 regions shown in FIG. 3. By performing received symbol conversion based on the modulo operation shown in FIG. 4, the marginalization of this probability can be simplified. Specifically, in the case where reception symbol conversion is not performed in FIG. 4, it is necessary to perform probability marginalization for 144 regions including the broken line region, but by performing reception symbol conversion,
[第2の実施形態]
本実施形態では、第1の実施形態における量子化記号の量子化ビット数を増加させる。
Second Embodiment
In the present embodiment, the number of quantization bits of the quantization symbol in the first embodiment is increased.
図5は、16QAMにおける6ビット量子化の例を示す図である。6ビット量子化では、図3における1個の正方形の領域を、各辺の長さを1/2とした4個の正方形の領域に分割する。6ビット量子化の場合、量子化記号は0から63の計64個となり、信号空間は64個の正方形に分割される。 FIG. 5 is a diagram showing an example of 6-bit quantization in 16 QAM. In 6-bit quantization, one square area in FIG. 3 is divided into four square areas with each side having a half length. In the case of 6-bit quantization, the number of quantization symbols is 64 in total from 0 to 63, and the signal space is divided into 64 squares.
図6は、16QAMにおける8ビット量子化の例を示す図である。8ビット量子化では、図3における1個の正方形の領域を、各辺の長さを1/4とした16個の正方形の領域に分割する。8ビット量子化の場合、信号空間は256個に分割され、量子化記号も8ビットで表される256個となる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of 8-bit quantization in 16 QAM. In 8-bit quantization, one square area in FIG. 3 is divided into 16 square areas with each side having a length of 1⁄4. In the case of 8-bit quantization, the signal space is divided into 256 pieces, and the quantization symbols are also 256 pieces represented by 8 bits.
6ビットや8ビットの量子化でも、第1の実施形態と同様にコセットに基づく受信シンボル変換を行うことができ、信号検出も第1の実施形態と同様に行うことができる。 Even with 6-bit or 8-bit quantization, received symbol conversion based on coset can be performed as in the first embodiment, and signal detection can also be performed as in the first embodiment.
上記では、図3又は図4に示す全ての正方形の領域を4個又は9個に分割しているが、一部の領域のみを分割してもよい。このように、シンボル量子化部33は、一部あるいは全ての受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の量子化記号に変換してもよい。
In the above, all the square areas shown in FIG. 3 or 4 are divided into four or nine, but only some areas may be divided. As described above, the
[第3の実施形態]
本実施形態では、第1の実施形態における量子化閾値を非正則に設定する。
Third Embodiment
In the present embodiment, the quantization threshold in the first embodiment is set to be non-regular.
図7は、16QAMにおける非正則量子化閾値の例を示す図である。シンボル量子化部33は、図3におけるグリッドをシフトすることで、図7の点線に示すような閾値により量子化を行なうこともできる。閾値設計として、例えば、図7に示すように、信号点を囲む正方形の一辺の長さをηとして変化させてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the non-singular quantization threshold in 16 QAM. The
図8は、非正則量子化閾値の他の例を示す図である。同図に示すように、正方形ではなく、円を用いた閾値設計を適用してもよい。この時、正方形内で、円とその周囲とで4つに区切られた領域それぞれに量子化記号を割り当てる。 FIG. 8 is a diagram showing another example of the non-smooth quantization threshold. As shown to the same figure, you may apply the threshold value design using not a square but a circle. At this time, a quantization symbol is assigned to each of the regions divided into four by a circle and its periphery in a square.
なお、第3の実施形態と、第2の実施形態とを組み合せてもよい。最適なηは各RRHの受信SNRγに依存しており、式(2)に基づいて式(4)のシンボル誤り率ρを最小化する基準、あるいは、例えば6ビット量子化において式(5)の相互情報量Iinの最大化基準により選択される。ここで、式(4)におけるa^は推定された送信シンボルを表し、qa^はa^に判定されるベルトルqの集合の一実現値を表す。また、式(5)におけるNは量子化記号の数を表し、Qは変調多値数を表す。また、適応符号化変調の利用を前提に、所定の通信品質を満たしつつ、より高い伝送レートのMCS(Modulation and Coding Scheme)を選択できるよう閾値ηを調整してもよい。 The third embodiment and the second embodiment may be combined. The optimum η depends on the received SNRγ of each RRH, and the criterion for minimizing the symbol error rate 式 of equation (4) based on equation (2) or, for example, in equation (5) in 6-bit quantization The mutual information amount I in is selected according to the maximization criterion. Here, a ^ in equation (4) represents the estimated transmission symbol, and q a ^ represents one realization value of the set of belts q determined to be a ^. Further, N in the equation (5) represents the number of quantization symbols, and Q represents the modulation multi-level number. In addition, on the premise of using adaptive coding modulation, the threshold を may be adjusted so that a higher transmission rate MCS (Modulation and Coding Scheme) can be selected while satisfying a predetermined communication quality.
このように、シンボル量子化部33は、上記の式(4)又は(5)に基づき、シンボル誤り率を最小化するように、あるいは、相互情報量を最大化するように、一部あるいは全ての受信シンボルがマッピングされる領域における量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御してもよい。
As described above, the
[第4の実施形態]
第4の実施形態では、第1の実施形態における送信装置−中継装置間の無線区間に複数アンテナを用いたMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送を適用する。
Fourth Embodiment
In the fourth embodiment, MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmission using a plurality of antennas is applied to the wireless section between the transmitter and the relay in the first embodiment.
図9は、本実施形態の再生量子化中継通信システム10の構成を示す図である。同図において、図1に示す第1の実施形態による再生量子化中継通信システム1と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。再生量子化中継通信システム10は、図1に示す再生量子化中継通信システム1が備える送信装置2及び中継装置3に代えて、送信装置20及び中継装置30を有する。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the reproduction quantization
送信装置20は、複数のアンテナを用いたMIMO伝送により無線信号を中継装置30に送信する。中継装置30は、複数のアンテナ31と、複数の無線受信部32と、MIMO等化部37と、シンボル量子化部33と、有線送信部34とを備える。無線受信部32は、送信装置20の各アンテナから無線により送信された信号をアンテナ31により受信する。MIMO等化部37は、複数のアンテナ31で受信された信号ストリームの受信シンボルを検出する。
The
図9に示す再生量子化中継通信システム10では、中継装置−受信装置間は有線接続であるが、図10に示すように無線接続でもよい。図10は、本実施形態の再生量子化中継通信システム10aの構成を示す図である。同図において、図2に示す再生量子化中継通信システム1a、又は、図9に示す再生量子化中継通信システム10と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the regenerative quantization
再生量子化中継通信システム10aは、図9に示す再生量子化中継通信システム10の中継装置30及び受信装置4に代えて、中継装置30a及び受信装置4aを有する。中継装置30aが、図9に示す中継装置30と異なる点は、有線送信部34に代えて、無線送信部35及びアンテナ36を備える点である。
The reproduction quantization
なお、中継装置30a−受信装置4a間では、無線通信として、複数アンテナを用いたMIMO伝送を行ってもよい。またこの場合に、中継装置30a−受信装置4a間の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されているときには、その制限に応じて中継装置30aのシンボル量子化部33における量子化閾値の設定を行ってもよい。
Note that, between the relay device 30a and the
本実施形態においては、各中継装置30、30aのMIMO等化部37が、複数のアンテナ31で受信した信号ストリームの受信シンボルを検出する。このとき、MIMO伝送される信号ストリームは複数でもよい。MIMO等化部37が、格子基底縮小(Lattice Reduction)に基づきできるだけ直交したラティス空間に変換したあと、各中継装置30、30aのシンボル量子化部33は、第1の実施形態から第3の実施形態と同様の量子化を行なう。なお、ZF(zero forcing)、MMSE(minimum mean squared error)等の空間フィルタリングを施した受信シンボルに対して、第1の実施形態から第3の実施形態と同様の量子化を行ってもよい。
In the present embodiment, the
以上説明した実施形態によれば、中継装置は、シンボル量子化部を備える。シンボル量子化部は、送信装置から受信した信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた領域を、量子化された値により領域を特定する量子化記号に変換する。シンボル量子化部は、受信シンボルが複素平面上の定められた領域である基本領域の外にマッピングされる場合に、モジュロ演算に基づいて受信シンボルに対し、コセットリーダから成る基本領域への写像を行う。なお、シンボル量子化部は、一部あるいは全ての受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の量子化記号に変換してもよい。また、シンボル量子化部は、一部あるいは全ての受信シンボルがマッピングされる領域における量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御してもよい。中継装置の送信部は、シンボル量子化部により変換された量子化記号を設定した信号を中継先の受信装置に送信する。送信部は、例えば、実施形態の有線送信部34又は無線送信部35に相当する。
According to the embodiment described above, the relay device includes the symbol quantization unit. The symbol quantizing unit maps received symbols of the signal received from the transmitter to regions separated by a quantization threshold on the complex plane, and quantizes the mapped regions by the quantized values. Convert to a symbol. When the received symbol is mapped out of the basic area which is a defined area on the complex plane, the symbol quantizing unit maps the received symbol to the basic area consisting of the coset leader based on the modulo operation. Do. The symbol quantizing unit may convert some or all of the received symbols into quantized symbols of the number of quantization bits different from the number of quantization bits of the received symbol. Also, the symbol quantization unit may adaptively control the quantization threshold in the region to which some or all of the received symbols are mapped, in accordance with the channel condition. The transmission unit of the relay device transmits the signal in which the quantization symbol converted by the symbol quantization unit is set to the reception device of the relay destination. The transmission unit corresponds to, for example, the
上述した実施形態によれば、中継装置における量子化設計を簡易化し、量子化の信号処理遅延を削減することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to simplify the quantization design in the relay apparatus and to reduce the signal processing delay of the quantization.
上述した中継装置及び受信装置の各機能の一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、中継装置及び受信装置は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって、上述した機能の一部を実現してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 Some of the functions of the relay device and the receiving device described above may be realized using hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a field programmable gate array (FPGA). In addition, the relay device and the reception device may include a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and may execute part of the functions described above by executing a program. The program may be recorded on a computer readable recording medium. The computer readable recording medium is, for example, a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The program may be transmitted via a telecommunication link.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within the scope of the present invention.
信号の中継を行う装置に適用可能である。 It is applicable to the apparatus which relays a signal.
1、1a、10、10a…再生量子化中継通信システム, 2、20…送信装置, 3、3a、30、30a…中継装置, 4、4a…受信装置, 31、36、43…アンテナ, 32、44…無線受信部, 33…シンボル量子化部, 34…有線送信部, 35…無線送信部, 37…MIMO等化部, 41…有線受信部, 42…信号検出部, 45…復調部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化部、
を備える中継装置。 A relay device that relays a received signal, and
A symbol for mapping a received symbol of the received signal to a region separated by a quantization threshold on a complex plane, and converting the mapped region into a quantization symbol specifying the region by a quantized value Quantizer,
A relay device provided with
請求項1に記載の中継装置。 The symbol quantizing unit is configured to include the coset leader with respect to the received symbol based on a modulo operation when the received symbol is mapped out of a basic region that is a defined region on a complex plane. Do the mapping to
The relay device according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の中継装置。 The symbol quantization unit converts some or all of the received symbols into the quantized symbols of which the number of quantization bits is different from the number of quantization bits of the received symbols.
The relay device according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の中継装置。 The symbol quantization unit adaptively controls the quantization threshold in the area to which some or all of the received symbols are mapped, according to a channel condition.
The relay device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の中継装置。 The relay apparatus includes a receiving unit that receives the signal by Multiple Input Multiple Output (MIMO) transmission.
The relay device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の中継装置。 The signal processing apparatus further comprises a transmission unit that transmits the signal in which the quantization symbol converted by the symbol quantization unit is set to a relay destination apparatus.
The relay device according to any one of claims 1 to 5.
受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化ステップ、
を有する中継方法。 A relay method performed by a relay apparatus that relays a received signal, the relay method comprising:
A symbol for mapping a received symbol of the received signal to a region separated by a quantization threshold on a complex plane, and converting the mapped region into a quantization symbol specifying the region by a quantized value Quantization step,
A relay method having
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018002202A JP6970409B2 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Relay device and relay method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018002202A JP6970409B2 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Relay device and relay method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019121995A true JP2019121995A (en) | 2019-07-22 |
JP6970409B2 JP6970409B2 (en) | 2021-11-24 |
Family
ID=67307482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018002202A Active JP6970409B2 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Relay device and relay method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6970409B2 (en) |
-
2018
- 2018-01-10 JP JP2018002202A patent/JP6970409B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6970409B2 (en) | 2021-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013176042A1 (en) | Reception station device, transmission station device, communication system, reception method, transmission method and program | |
KR20080025721A (en) | Sphere decoding apparatus for mimo channel | |
WO2015119009A1 (en) | Base station device, wireless communication system, and communication method | |
KR101043698B1 (en) | Apparatus and Method for detecting signal in spatial multiplexing system | |
JP5487090B2 (en) | Radio signal processing method and radio communication apparatus | |
US20230144250A1 (en) | Method of discrete digital signal recovery in noisy overloaded wireless communication systems in the presence of hardware impairments | |
Miyamoto et al. | Uplink joint reception with LLR forwarding for optical transmission bandwidth reduction in mobile fronthaul | |
US9503305B1 (en) | Method for low complexity decision metric compression of higher-order square-QAM constellation | |
JPWO2015119031A1 (en) | Base station apparatus, radio communication system, and communication method | |
US9432224B1 (en) | Method and apparatus for low-complexity ISI estimation using sparse discontinuous time-domain pilots | |
EP2764636B1 (en) | Snr estimation based on the qr-decomposition of the mimo channel matrix | |
ES2448576T3 (en) | Decentralized and cooperative reception of data through base stations | |
JP6970409B2 (en) | Relay device and relay method | |
JP7136028B2 (en) | Wireless communication system, repeater and receiver | |
JP6171136B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method | |
JP2017092611A (en) | Radio communication system, communication method, radio receiver, and program | |
CN103259549B (en) | Receiver circuit and the method for detecting data | |
CN115298979A (en) | Multiple-input multiple-output detection apparatus and method with continuous transport layer detection and soft interference cancellation | |
US20060078061A1 (en) | Likelihood calculating method and communication method | |
Bartelt et al. | Improved uplink I/Q-signal forwarding for cloud-based radio access networks with millimeter wave fronthaul | |
JP6171137B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method | |
Gupta et al. | A stacked autoencoder-based decode-and-forward relay networks with I/Q imbalance | |
Gresset et al. | Precoded BICM design for MIMO transmit beamforming and associated low-complexity algebraic receivers | |
CN115023924A (en) | Soft decision information generation for a receiver | |
CN117240669A (en) | Soft decision detection method and system for multi-stream data integer combination |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180110 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211019 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211021 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6970409 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |