JP2022042893A - Transmitter, receiver and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信装置、受信装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a transmitter, a receiver, and a program.
通信規格の策定を行う3GPP(Third Generation Partnership Project)において、5G(5th Generation:第5世代移動通信システム)を用いたマルチキャスト/ブロードキャスト伝送である5G-MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast. Service)の検討が進められている。5G-MBMSでは、基地局と受信端末との間でユニキャスト伝送及びマルチキャスト/ブロードキャスト伝送を共存させるMixed modeが検討されている(例えば、非特許文1参照)。 In the 3GPP (Third Generation Partnership Project), which formulates communication standards, 5G-MBMS (Multimedia Broadcast and Multicast. Service), which is multicast / broadcast transmission using 5G (5th Generation: 5th generation mobile communication system), is under consideration. It is being advanced. In 5G-MBMS, a mixed mode in which unicast transmission and multicast / broadcast transmission coexist between a base station and a receiving terminal is being studied (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、従来のLTE(Long Term Evolution)のユニキャスト伝送では、受信端末がCQI(Channel Quality Indicator)の情報を基地局に報告し、基地局のビーム制御やMCS(Modulation and Coding Scheme)の選択などが行われている(例えば、非特許文2参照)。 Further, in the conventional LTE (Long Term Evolution) unicast transmission, the receiving terminal reports the CQI (Channel Quality Indicator) information to the base station, and the beam control of the base station and the selection of MCS (Modulation and Coding Scheme) are performed. (See, for example, Non-Patent Statement 2).
従来のユニキャスト伝送において、受信状況が悪い場合、すなわちCQIの値が小さくなる場合には、より耐性の強いMCSが使用される。耐性の強いMCSでは、キャリア変調の多値数を下げたり、伝送する情報ビットとパリティビットの比率(符号化率)を増やしたりすることにより、雑音や干渉に対する耐性を高くするが、伝送容量が低下するという課題がある。 In conventional unicast transmission, when the reception condition is poor, that is, when the CQI value becomes small, a more resistant MCS is used. In MCS with strong tolerance, the resistance to noise and interference is increased by lowering the number of multiple values of carrier modulation and increasing the ratio (coding rate) of the information bit and parity bit to be transmitted, but the transmission capacity is high. There is a problem that it will decrease.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、伝送容量を低下させることなく伝送特性を改善させることが可能な送信装置、受信装置、及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a transmitting device, a receiving device, and a program capable of improving transmission characteristics without lowering the transmission capacity.
一実施形態に係る送信装置は、OFDM信号を受信装置に送信する送信装置であって、1以上の受信装置から、各受信装置の受信状況指標値を示す受信状況情報を受信する受信状況情報受信部と、ビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する信号点座標記憶部から、前記受信状況情報に基づいて信号点座標テーブルを選択し、キャリア変調の多値数を変更することなく、該信号点座標テーブルに従ってビットデータをIQ平面にマッピングしてキャリアシンボルを生成するマッピング部と、前記キャリアシンボルに制御信号を挿入してOFDMフレームを構成するOFDMフレーム構成部と、前記OFDMフレームに対してOFDM変調処理を行ってOFDM信号を生成するOFDM送信処理部と、を備える。 The transmitting device according to one embodiment is a transmitting device that transmits an OFDM signal to a receiving device, and receives reception status information indicating a reception status index value of each receiving device from one or more receiving devices. A signal point coordinate table is selected from the signal point coordinate storage unit that stores a plurality of signal point coordinate tables that associate bit data with signal points on the IQ plane based on the reception status information, and multiple values of carrier modulation are selected. A mapping unit that maps bit data to the IQ plane according to the signal point coordinate table to generate a carrier symbol without changing the number, and an OFDM frame configuration unit that inserts a control signal into the carrier symbol to form an OFDM frame. And an OFDM transmission processing unit that performs OFDM modulation processing on the OFDM frame to generate an OFDM signal.
また、一実施形態に係る受信装置は、送信装置からOFDM信号を受信する受信装置であって、前記OFDM信号を復調して複素ベースバンド信号を生成するOFDM受信処理部と、ビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する信号点座標記憶部から信号点座標テーブルを選択し、該信号点座標テーブルに基づく信号点座標と、前記複素ベースバンド信号の信号点座標とを比較し、ビットごとにLLRを算出するLLR算出部と、前記LLRを用いて誤り訂正復号を行い、受信信号を生成する誤り訂正復号部と、当該受信装置の受信状況指標値を示す受信状況情報を前記送信装置に送信する受信状況情報送信部と、を備える。 Further, the receiving device according to the embodiment is a receiving device that receives an OFDM signal from the transmitting device, and has an OFDM reception processing unit that demolishes the OFDM signal to generate a complex baseband signal, bit data, and an IQ plane. Select a signal point coordinate table from the signal point coordinate storage unit that stores a plurality of signal point coordinate tables associated with the above signal points, and the signal point coordinates based on the signal point coordinate table and the signal point coordinates of the complex baseband signal. The LLR calculation unit that calculates the LLR for each bit, the error correction / decoding unit that performs error correction / decoding using the LLR, and the error correction / decoding unit that generates a received signal, and the reception that indicates the reception status index value of the receiving device. It includes a reception status information transmission unit that transmits status information to the transmission device.
また、一実施形態係るプログラムは、コンピュータを、上記送信装置として機能させる。 Further, the program according to the embodiment causes the computer to function as the transmission device.
また、一実施形態係るプログラムは、コンピュータを、上記受信装置として機能させる。 Further, the program according to the embodiment causes the computer to function as the receiving device.
本発明によれば、伝送容量を低下させることなく伝送特性を改善させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the transmission characteristics without lowering the transmission capacity.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(送信装置)
図1は、一実施形態に係る送信装置の構成例を示すブロック図である。図1に示す送信装置1は、誤り訂正符号化部11と、ビットインターリーブ部12と、信号点座標記憶部13と、受信状況情報受信部14と、マッピング部15と、時間・周波数インターリーブ部16と、制御信号生成部17と、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)フレーム構成部18と、OFDM送信処理部19と、を備える。
(Transmitter)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a transmission device according to an embodiment. The
送信装置1は、ユニキャスト伝送を行う装置であってもよいし、マルチキャスト/ブロードキャスト伝送を行う装置であってもよいし、ユニキャスト伝送及びマルチキャスト/ブロードキャスト伝送を共存させるMixed modeに対応した装置であってもよい。送信装置1は、放送局(送信所)であってもよいし、基地局であってもよい。送信装置1は、1以上の半導体チップにより構成されてもよい。
The
誤り訂正符号化部11は、受信側で伝送誤りを訂正可能とするために、送信装置1の外部から入力した送信信号を誤り訂正符号化(例えば、LDPC符号化)し、符号化信号を生成する。そして、誤り訂正符号化部11は、生成した符号化信号をビットインターリーブ部12に出力する。
The error correction coding unit 11 performs error correction coding (for example, LDPC coding) of a transmission signal input from the outside of the
ビットインターリーブ部12は、誤り訂正符号の性能を高めるために、誤り訂正符号化部11から入力した符号化信号をビット単位でインターリーブ処理してビットデータを生成する。そして、ビットインターリーブ部12は、生成したビットデータをマッピング部15に出力する。
The
信号点座標記憶部13は、予めビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する。下記の表1に、キャリア変調方式が256QAMである場合の信号点座標テーブルの例を示す。ここでは、下位6ビット(b2,b-3,b4,b-5,b6,b-7)が(0,0,0,0,0,0)から(1,1,1,1,1,1)である場合の、I軸上の信号点座標及びQ軸上の信号点座標を示している。表1のNon-Uniform A(第1テーブル)は、本発明で使用される第1の信号点座標テーブルであり、Non-Uniform B(第2テーブル)は、本発明で使用される、第2の信号点座標テーブルである。第1の信号点座標テーブル及び第2の信号点座標テーブルに従って配置される信号点の間隔は不均一である。一方、表1のUniformは、信号点間隔を均一とする従来の信号点座標テーブルであり、比較のために示しているものであって、本発明では使用されない。
The signal point
信号点座標テーブルは、伝送路のCNR(Carrier to Noise Ratio:搬送波電力対雑音電力比)としてある特定の値を仮定した場合に、以下の式(1)で求まるBICM(bit-interleaved coded modulation:ビットインターリーブ符号化変調)キャパシティCBが最大となるように設計(調整)される。伝送路のCNRが既知である場合には、該CNRでBICMキャパシティCBが最大となるように設計される。Non-Uniform AはCNR=20dB付近でBICMキャパシティCBが最大となるように設計した信号点座標テーブルであり、Non-Uniform BはCNR=23dB付近でBICMキャパシティCBが最大となるように設計した信号点座標テーブルである。なお、BICMキャパシティの詳細については、例えば下記参考文献1、及び参考文献2を参照されたい。
[参考文献1]J. Zoellner and N. Loghin, “Optimization of High-order Non-uniform QAM Constellations”, in Proc. IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting, pp. 1-6, June 2013
[参考文献2]G. Caire, G. Taricco and E. Biglieri, “Capacity of bit-interleaved channels”, IEE Electronics Letters., vol. 32, no.12, June 1996
The signal point coordinate table is a BICM (bit-interleaved coded modulation:) obtained by the following equation (1), assuming a specific value as the CNR (Carrier to Noise Ratio) of the transmission line. Bit interleaved coded modulation) Designed (adjusted) to maximize capacity C B. If the CNR of the transmission line is known, it is designed so that the BICM capacity CB is maximized in the CNR. Non-Uniform A is a signal point coordinate table designed to maximize BICM capacity C B near CNR = 20 dB, and Non-Uniform B has maximum BICM capacity C B near CNR = 23 dB. It is a signal point coordinate table designed in. For details of BICM capacity, refer to, for example,
[Reference 1] J. Zoellner and N. Loghin, “Optimization of High-order Non-uniform QAM Constellations”, in Proc. IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting, pp. 1-6, June 2013
[Reference 2] G. Caire, G. Taricco and E. Biglieri, “Capacity of bit-interleaved channels”, IEE Electronics Letters., Vol. 32, no.12, June 1996
受信状況情報受信部14は、後述する1以上の受信装置から、各受信装置の受信状況指標値を示す受信状況情報を受信する。受信状況情報受信部14は、受信した受信状況情報をマッピング部15に出力する。ここで、受信状況指標値とは、受信装置における受信状況に関する物理層測定値であり、SS(Synchronization Signal:同期信号)-SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio:信号対雑音及び干渉比)、CSI(Channel State Information:伝搬路情報)-SINR、MER(Modulation Error Ratio)、EVM(Error Vector Magnitude)、誤り検出率などである。その他、SS-RSRP(Reference Signal Received Power:基準信号受信電力)、CSI-RSRP、SS-RSRQ(Reference Signal Received Quality:基準信号受信品質)、CSI-RSRQ、などであってもよい。物理層測定値の例については、例えば下記参考文献3を参照されたい。
[参考文献3]“Physical layer measurements”, ETSI, 3GPP TS 38.215, version 15.2.0 Release 15, 2018-07
The reception status
[Reference 3] “Physical layer measurements”, ETSI, 3GPP TS 38.215, version 15.2.0
マッピング部15は、受信状況情報受信部14から入力した受信状況情報に基づいて、信号点座標記憶部13から1つの信号点座標テーブルを選択する。例えば、マッピング部15は、受信状況情報が示す受信状況指標値に基づく値(受信状況指標値の最悪値、平均値など)と予め定めた閾値との比較結果に応じて、信号点座標記憶部13から信号点座標テーブルを選択する。送信装置1がマルチキャスト/ブロードキャスト伝送を行う場合には、通信エリア(カバーエリア、受信エリア)に分布する複数の受信装置に対し、共通の信号点座標テーブルを用いて伝送することになり、同一の信号点座標テーブルで通信エリアをカバーする必要がある。そのため、マッピング部15は、受信装置から取得した受信状況指標値の平均値を求め、予め定めた閾値との比較結果に応じて信号点座標テーブルを選択することが好ましい。
The
そして、マッピング部15は、従来手法のようにキャリア変調の多値数を変更するのではなく、信号点座標記憶部13から選択した信号点座標テーブルに従ってビットインターリーブ部12から入力したビットデータのI軸上の座標及びQ軸上の座標を決定し、IQ平面(複素平面)にマッピングしてキャリアシンボルを生成する。マッピング部15は、生成したキャリアシンボルを時間・周波数インターリーブ部16に出力する。
Then, the
マッピング部15は、選択した信号点座標テーブルを示す信号点座標パラメータを制御信号生成部17に出力してもよい。つまり、送信装置1が受信装置に対して、どの信号点座標テーブルを使用してOFDM信号を送信したかを制御信号として伝えるか否かは、任意とすることができる。
The
マッピングにより伝送されるビットの上位2ビット(b0,b-1)については、コンスタレーションの象限を表す。例えば、3GPPの技術仕様(下記参考文献4の“5.1 Modulation mapper”参照)、及び日本の地上デジタル放送の伝送方式ISDB-T(下記参考文献5の「3.9.3 ビットインターリーブ及びマッピング」参照)と同様に、下記の表2のようにしてもよい。
[参考文献4]“Physical channels and modulation”, ETSI, 3 GPP TS 38.211, version 15.2.0 Release 15, 2018-07
[参考文献5]「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」、ARIB、STD-B31
The upper 2 bits (b 0 , b- 1 ) of the bits transmitted by mapping represent the quadrant of the constellation. For example, the technical specifications of 3GPP (see "5.1 Modulation mapper" in Reference 4 below) and the transmission method ISDB-T for Japanese terrestrial digital broadcasting (see "3.9.3 Bit Interleaving and Mapping" in Reference 5 below). (See)), as shown in Table 2 below.
[Reference 4] “Physical channels and modulation”, ETSI, 3 GPP TS 38.211, version 15.2.0
[Reference 5] "Transmission method for terrestrial digital television broadcasting", ARIB, STD-B31
あるいは、(b0,b-1)について、米国の地上デジタル放送の伝送方式ATSC3.0(下記参考文献6の“6.3.4 Bit to IQ Mapping”)と同様に、下記の表3のようにしてもよい。
[参考文献6]“Physical Layer Protocol (A/322)”, ATSC, 2017
Alternatively, for (b 0 , b- 1 ), the transmission method ATSC3.0 for terrestrial digital broadcasting in the United States (“6.3.4 Bit to IQ Mapping” in Reference 6 below) is shown in Table 3 below. You may do so.
[Reference 6] “Physical Layer Protocol (A / 322)”, ATSC, 2017
時間・周波数インターリーブ部16は、マッピング部15から入力したキャリアシンボルの順序を時間方向及び周波数方向に並べ替えてインターリーブ処理されたインターリーブ信号を生成する。そして、時間・周波数インターリーブ部16は、生成したインターリーブ信号をOFDMフレーム構成部18に出力する。
The time /
制御信号生成部17は、キャリア変調方式、誤り訂正の符号化率、時間インターリーブ長などの伝送パラメータを含む制御信号を生成する。制御信号は、マッピング部15が選択した信号点座標テーブルを示す信号点座標パラメータを含んでもよい。そして、制御信号生成部17は、生成した制御信号をOFDMフレーム構成部18に出力する。
The control signal generation unit 17 generates a control signal including transmission parameters such as a carrier modulation method, an error correction coding rate, and a time interleave length. The control signal may include a signal point coordinate parameter indicating a signal point coordinate table selected by the
OFDMフレーム構成部18は、時間・周波数インターリーブ部16から入力したインターリーブ信号に、パイロット信号、及び制御信号生成部17から入力した制御信号を挿入してOFDMフレームを構成する。そして、OFDMフレーム構成部18は、生成したOFDMフレームをOFDM送信処理部19に出力する。
The OFDM
OFDM送信処理部19は、OFDMフレーム構成部18から入力したOFDMフレームに対してOFDM変調処理を行ってOFDM信号を生成し、生成したOFDM信号を受信装置に送信する。より詳細には、OFDM送信処理部19は、OFDMフレーム構成部18から入力したOFDMフレームのOFDMシンボルに対して、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)処理を行って時間領域の有効シンボル信号を生成する。そして、OFDM送信処理部19は、有効シンボル信号の先頭に、サイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)と呼ばれるガード区間を挿入した後、直交変調処理及びD/A変換処理を行ってOFDM信号を生成する。
The OFDM
次に、図2を参照して送信装置1の動作を説明する。図2は、送信装置1の動作例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
ステップS101において、誤り訂正符号化部11により、送信信号に対して誤り訂正符号化処理を行って符号化信号を生成し、処理をステップS102に進める。 In step S101, the error correction coding unit 11 performs error correction coding processing on the transmission signal to generate a coded signal, and the processing proceeds to step S102.
ステップS102において、ビットインターリーブ部12により、符号化信号に対してビットインターリーブ処理を行ってビットデータを生成し、処理をステップS103に進める。
In step S102, the
ステップS103において、受信状況情報受信部14により、受信状況情報を受信し、処理をステップS104に進める。
In step S103, the reception status
ステップS104において、マッピング部15により、信号点座標記憶部13から信号点座標テーブルを選択し、処理をステップS105に進める。
In step S104, the
ステップS105において、マッピング部15により、キャリア変調の多値数を変更することなく、選択した信号点座標テーブルに従ってビットデータをIQ平面にマッピングしてキャリアシンボルを生成し、処理をステップS106に進める。
In step S105, the
ステップS106において、時間・周波数インターリーブ部16により、キャリアシンボルに対して時間・周波数インターリーブ処理を行ってインターリーブ信号を生成し、処理をステップS107に進める。
In step S106, the time /
ステップS107において、制御信号生成部17により、制御信号を生成し、処理をステップS108に進める。 In step S107, the control signal generation unit 17 generates a control signal, and the process proceeds to step S108.
ステップS108において、OFDMフレーム構成部18により、インターリーブ信号にパイロット信号及び制御信号を挿入してOFDMフレームを構成し、処理をステップS109に進める。
In step S108, the
ステップS109において、OFDM送信処理部19により、OFDMフレームに対してOFDM変調処理を行ってOFDM信号を生成する。
In step S109, the OFDM
(受信装置)
次に、一実施形態に係る受信装置について説明する。
(Receiver)
Next, the receiving device according to the embodiment will be described.
図3は、一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図3に示す受信装置2は、OFDM受信処理部21と、SINR算出部22と、信号抽出部23と、伝搬路応答推定部24と、制御信号復調部25と、等化処理部26と、時間・周波数デインターリーブ部27と、信号点座標記憶部28と、MER・EVM算出部29と、LLR(Log-likelihood ratio)算出部30と、ビットデインターリーブ部31と、誤り訂正復号部32と、受信状況情報送信部33と、を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the receiving device according to the embodiment. The receiving device 2 shown in FIG. 3 includes an OFDM
受信装置2は、SINR算出部22とMER・EVM算出部29のいずれか一方のみを備えていてもよい。受信装置2は、テレビ受信機であってもよいし、PCやスマートフォンであってもよい。受信装置2は、1以上の半導体チップにより構成されてもよい。
The receiving device 2 may include only one of the
OFDM受信処理部21は、送信装置1から送信されたOFDM信号を受信し、復調して複素ベースバンド信号を生成し、生成した複素ベースバンド信号をSINR算出部22、信号抽出部23、及び等化処理部26に出力する。より詳細には、OFDM受信処理部21は、受信したOFDM信号に対して直交復調処理及びA/D変換処理を行ってデジタル信号を生成する。そして、OFDM受信処理部21は、サイクリックプレフィックスを除去して有効シンボル信号を抽出する。次にOFDM受信処理部21は、有効シンボル信号に対してFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理を行って複素ベースバンド信号を生成する。
The OFDM
SINR算出部22は、OFDM受信処理部21から入力した複素ベースバンド信号について、SS-SINR、CSI-SINRなどのSINRを算出する。そして、SINR算出部22は、算出したSINRを受信状況情報送信部33に出力する。
The
信号抽出部23は、OFDM受信処理部21から入力した複素ベースバンド信号から、パイロット信号及び制御信号を抽出する。そして、信号抽出部23は、抽出したパイロット信号を伝搬路応答推定部24に出力し、抽出した制御信号を制御信号復調部25に出力する。
The
伝搬路応答推定部24は、信号抽出部23から入力したパイロット信号と、予め設定されたパイロット信号とに基づいて、キャリアごとの伝搬路応答を推定する。そして、伝搬路応答推定部24は、キャリアごとの伝搬路応答を等化処理部26に出力する。
The propagation path
等化処理部26は、伝搬路応答推定部24から入力した伝搬路応答を用いて、OFDM受信処理部21から入力した複素ベースバンド信号の等化処理を行い、伝搬路歪を補正する。そして、等化処理部26は、等化処理した複素ベースバンド信号(等化信号)を時間・周波数デインターリーブ部27に出力する。
The
制御信号復調部25は、信号抽出部23から入力した制御信号を復調することで、キャリア変調方式、誤り訂正の符号化率、時間インターリーブ長などの伝送パラメータを抽出する。そして、制御信号復調部25は、抽出した伝送パラメータを時間・周波数デインターリーブ部27、ビットデインターリーブ部31、及び誤り訂正復号部32に出力する。制御信号復調部25は、抽出した伝送パラメータに信号点座標パラメータが含まれる場合には、信号点座標パラメータをMER・EVM算出部29及びLLR算出部30に出力する。
The control
時間・周波数デインターリーブ部27は、等化処理部26から入力した等化信号に対し、周波数方向及び時間方向にデインターリーブ処理を行い、デインターリーブ信号を生成する。周波数方向のデインターリーブ処理とは、送信装置1の時間・周波数インターリーブ部16により周波数方向に並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。時間方向のデインターリーブ処理とは、送信装置1の時間・周波数インターリーブ部16により時間方向に並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。そして、時間・周波数デインターリーブ部27は、デインターリーブ信号をMER・EVM算出部29及びLLR算出部30に出力する。
The time /
信号点座標記憶部28は、送信装置1の信号点座標記憶部13と同様に、予めビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する。
Similar to the signal point coordinate
MER・EVM算出部29は、信号点座標記憶部28から信号点座標テーブルを選択し、選択した信号点座標テーブルに基づく信号点座標と、時間・周波数デインターリーブ部27から入力したデインターリーブ信号の信号点座標とを比較し、デインターリーブ信号のMER(変調誤差比)及び/又はEVM(エラー ベクトル振幅)を算出する。そして、MER・EVM算出部29は、算出したMER及び/又はEVMを受信状況情報送信部33に出力する。MER・EVM算出部29は、時間・周波数デインターリーブ部27への入力信号(等化処理部26が出力する等化信号)を用いてMER及び/又はEVMを算出してもよい。
The MER /
LLR算出部30は、信号点座標記憶部28から信号点座標テーブルを選択し、選択した信号点座標テーブルに基づく信号点座標と、時間・周波数デインターリーブ部27から入力したデインターリーブ信号の信号点座標とを比較し、両座標のユークリッド距離を元に、ビットごとにLLR(対数尤度比)を算出する。そして、LLR算出部30は、算出したLLRをビットデインターリーブ部31に出力する。
The
MER・EVM算出部29及びLLR算出部30における信号点座標テーブルの選択方法は以下のとおりである。制御信号復調部25により復調された制御信号に信号点座標パラメータが含まれている場合には、信号点座標パラメータが示す信号点座標テーブルを信号点座標記憶部28から選択する。
The method of selecting the signal point coordinate table in the MER /
一方、制御信号復調部25により復調された制御信号に信号点座標パラメータが含まれていない場合には、受信状況指標値と予め定めた閾値との比較結果に基づいて、信号点座標記憶部28からから1つの信号点座標テーブルを選択する。受信状況指標値は、受信装置2がSINR算出部22を備えている場合には、SINR算出部22で算出されたSINRの値であり、受信装置2がMER・EVM算出部29を備えている場合には、MER・EVM算出部29で算出されたMER又はEVMの値である。受信装置2がSINR算出部22及びMER・EVM算出部29を備えている場合には、SINR、MER、及びEVMのうちの1つ又は複数の値である。また、制御信号復調部25により復調された制御信号に信号点座標パラメータが含まれていない場合には、信号点座標記憶部28に記憶されたすべての信号点座標テーブルを試したうえで、誤り訂正復号部32で得られる誤り検出率又はトランスポートブロックの誤り率が最小となる1つの信号点座標テーブルを選択してもよい。
On the other hand, when the control signal demodulated by the control
ビットデインターリーブ部31は、LLR算出部30から入力した各ビットに対応するLLRに対し、ビット方向にデインターリーブ処理を行ってビットデインターリーブ信号を生成する。このデインターリーブ処理は、送信装置1のビットインターリーブ部12により並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。
The bit
誤り訂正復号部32は、ビットデインターリーブ部31から入力したビットデインターリーブ信号を用いて誤り訂正復号(例えば、LDPC復号)を行い、送信装置1から送信された信号を復号して受信信号を生成する。また、誤り訂正復号部32は、CRC(Cyclic Redundancy Check)により誤り検出率を算出してもよい。そして、誤り訂正復号部32は、生成した受信信号を外部に出力し、算出した誤り検出率を受信状況情報送信部33に出力する。
The error
受信状況情報送信部33は、受信装置2の受信状況指標値を示す受信状況情報を送信装置1に送信する。本実施形態では、受信状況指標値は、SINR算出部22により算出されたSINRと、MER・EVM算出部29により算出されたMER及びEVMと、誤り訂正復号部32により算出された誤り検出率のうちの1つ以上であるが、受信状況指標値はこれに限られるものではない。
The reception status
次に、図4を参照して受信装置2の動作を説明する。図4は、受信装置2の動作例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the receiving device 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the receiving device 2.
ステップS201において、OFDM受信処理部21により、OFDM信号に対してOFDM受信処理を行って複素ベースバンド信号を生成し、処理をステップS202に進める。
In step S201, the OFDM
ステップS202において、SINR算出部22により、複素ベースバンド信号のSINRを算出し、受信状況情報送信部33により、SINRを受信状況情報として送信装置1に送信し、処理をステップS203に進める。
In step S202, the
ステップS203において、信号抽出部23により、複素ベースバンド信号からパイロット信号及び制御信号を抽出し、処理をステップS204に進める。なお、ステップS202及びステップS203の処理は同時に行ってもよいし、ステップS203の処理を先に行ってもよい。
In step S203, the
ステップS204において、伝搬路応答推定部24により伝搬路応答を推定し、等化処理部26により、該伝搬路応答を用いて複素ベースバンド信号に対して等化処理を行って等化信号を生成し、処理をステップS205に進める。
In step S204, the propagation path response is estimated by the propagation path
ステップS205において、時間・周波数デインターリーブ部27により、等化信号に対して時間・周波数デインターリーブ処理を行ってデインターリーブ信号を生成し、処理をステップS206に進める。
In step S205, the time /
ステップS206において、MER・EVM算出部29及びLLR算出部30により、信号点座標記憶部28から信号点座標テーブルを選択し、処理をステップS207に進める。
In step S206, the MER /
ステップS207において、MER・EVM算出部29により、選択した信号点座標テーブルに基づく信号点座標とデインターリーブ信号の信号点座標とを比較し、デインターリーブ信号のMER・EVMを算出し、受信状況情報送信部33により、MER・EVMを受信状況情報として送信装置1に送信し、処理をステップS208に進める。
In step S207, the MER /
ステップS208において、LLR算出部30により、選択した信号点座標テーブルに基づく信号点座標とデインターリーブ信号の信号点座標とを比較し、ビットごとにLLRを算出し、処理をステップS209に進める。なお、ステップS207及びステップS208の処理は同時に行ってもよいし、ステップS208の処理を先に行ってもよい。
In step S208, the
ステップS209において、ビットデインターリーブ部31により、LLRに対してビットデインターリーブ処理を行ってビットデインターリーブ信号を生成し、処理をステップS210に進める。
In step S209, the bit
ステップS210において、誤り訂正復号部32により、ビットデインターリーブ信号に対して誤り訂正復号処理を行って受信信号を生成する。また、誤り訂正復号部32により、誤り検出率を算出し、受信状況情報送信部33により、誤り検出率を受信状況情報として送信装置1に送信する。
In step S210, the error correction /
(ビット誤り率特性)
次に、本発明のビット誤り率特性(BER)について、従来手法と比較して説明する。
(Bit error rate characteristics)
Next, the bit error rate characteristic (BER) of the present invention will be described in comparison with the conventional method.
図5から図7は、本発明と従来手法におけるBERの比較例を示す図である。ここではMCSインデックスを20とした場合(すなわち、変調方式が256QAMであり、符号化率が682.5/1024である場合)のBERを示している。なお、MCSインデックスの詳細については、例えば下記参考文献7のTable 5.1.3.1-2 MCS index table 2 for PDSCHを参照されたい。
[参考文献7]“Physical layer procedures for data”, ETSI, 3GPP TS 38.214, Version 15.3.0 Release 15, 2018-10
5 to 7 are diagrams showing a comparative example of BER between the present invention and the conventional method. Here, the BER is shown when the MCS index is 20 (that is, when the modulation method is 256QAM and the coding rate is 682.5 / 1024). For details of the MCS index, refer to, for example, Table 5.1.3.1-2 MCS index table 2 for PDSCH in Reference 7 below.
[Reference 7] “Physical layer procedures for data”, ETSI, 3GPP TS 38.214, Version 15.3.0
図5から図7において、横軸はCNR(dB)であり、縦軸はBERである。図中のNon-Uniform A,Bは、本発明に係る送信装置1及び受信装置2において表1に示すNon-Uniform A,Bの信号点座標テーブルを使用した場合のBERを示しており、Uniformは、従来手法において表1に示すUniformを使用した場合のBERを示している。
In FIGS. 5 to 7, the horizontal axis is CNR (dB) and the vertical axis is BER. Non-Uniforms A and B in the figure indicate BERs when the signal point coordinate tables of Non-Uniforms A and B shown in Table 1 are used in the transmitting
図5は、MCSインデックスが20、且つ環境がAWGN(Additive white Gaussian Noise:白色ガウス雑音)環境である場合のBERを示している。図5より、AWGN環境において、本発明によるBERカーブは従来手法よりも左側に位置しており、伝送特性が良くなり、Non-Uniform Aが最良となることが分かる。 FIG. 5 shows a BER when the MCS index is 20 and the environment is an AWGN (Additive white Gaussian Noise) environment. From FIG. 5, it can be seen that in the AWGN environment, the BER curve according to the present invention is located on the left side of the conventional method, the transmission characteristics are improved, and Non-Uniform A is the best.
図6は、MCSインデックスが20、且つ環境が2波モデルのマルチパス環境でDUR(Desired signal to. Undesired signal Ratio:希望波対干渉波電力比)が3dBである場合のBERを示している。図6より、マルチパス妨害波のDURが3dBの環境において、本発明は従来手法より特性が良くなることが分かる。また、Non-Uniform AとNon-UniformBの特性は、ほぼ同等となる。 FIG. 6 shows a BER when the MCS index is 20 and the environment is a multipath environment of a two-wave model and the DUR (Desired signal to. Undesired signal Ratio) is 3 dB. From FIG. 6, it can be seen that the present invention has better characteristics than the conventional method in an environment where the DUR of the multipath interference wave is 3 dB. Further, the characteristics of Non-Uniform A and Non-Uniform B are almost the same.
図7は、MCSインデックスが20、且つ環境が2波モデルマルチパス環境でDURが0dBである場合のBERを示している。図7より、DURが0dBの環境においても、本発明は従来手法より特性が良くなり、Non-Uniform Bが最良となることが分かる。 FIG. 7 shows a BER when the MCS index is 20, the environment is a two-wave model multipath environment, and the DUR is 0 dB. From FIG. 7, it can be seen that even in an environment where the DUR is 0 dB, the present invention has better characteristics than the conventional method, and Non-Uniform B is the best.
以上より、受信状況に応じて信号点座標テーブルを変更することで、伝送特性を改善できることが分かる。また、理想的なAWGN環境において最良となる信号点座標と、DURが0dBのマルチパス環境などの劣悪な環境において最良となる信号点座標とは、異なることが分かる。 From the above, it can be seen that the transmission characteristics can be improved by changing the signal point coordinate table according to the reception status. It can also be seen that the best signal point coordinates in an ideal AWGN environment and the best signal point coordinates in a poor environment such as a multipath environment with a DUR of 0 dB are different.
CNRと、SINR、MER、EVMなどの受信状況指標値とは相関性があり、ほぼ同一とみなすことも可能である。そのため、例えばNon-Uniform BがCNR=23dB付近でBICMキャパシティCBが最大となるように設計した信号点座標テーブルである場合、マッピング部15は23dBを閾値として、通信エリア内の受信状況指標値の最悪値が23dBより小さい場合にNon-Uniform Aを使用し、23dB以上の場合はNon-Uniform Bを使用することが考えられる。または、通信エリア内の受信状況指標値の最悪値ではなく、通信エリア内の受信状況指標値の平均値を基準としてもよい。
The CNR and the reception status index values such as SINR, MER, and EVM have a correlation and can be regarded as almost the same. Therefore, for example, when Non-Uniform B is a signal point coordinate table designed so that BICM capacity C B is maximized near CNR = 23 dB, the
図8は、送信装置1の信号点座標テーブルの選択例を説明するための図である。図8は、送信装置1として、基地局を示している。また、受信装置2として、不均一信号点座標を用いた場合の通信エリア(Non-Uniformの通信エリア)内に配置された受信端末UE(User Equipment)1,UE2,UE3を示している。送信装置1は、AWGN環境であるのか、マルチパス環境でDURは何dBであるのか、という情報を知る必要がなく、送信装置1は受信状況指標値に基づいて信号点座標テーブルを選択する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a selection example of the signal point coordinate table of the
第1の例として、UE1のSINRが30dB、UE2のSINRが25dB、UE3のSINRが20.2dBであり、AWGN環境であったとする。図5の結果より、Uniform、Non-Uniform Bの信号点座標テーブルを使用すると誤りが発生するが、Non-Uniform Aの信号点座標テーブルを使用すると、誤りなくデータを受信できる。通信エリア内のSINRの最悪値を基準とした場合、最悪値は20.2dB(UE3)であり、この値が23dBより小さい場合にNon-Uniform Aの信号点座標テーブルを選択することにより、通信エリアを拡大することができる。 As a first example, it is assumed that the SINR of UE1 is 30 dB, the SINR of UE2 is 25 dB, and the SINR of UE3 is 20.2 dB, which is an AWGN environment. From the result of FIG. 5, an error occurs when the signal point coordinate table of Uniform and Non-Uniform B is used, but data can be received without error by using the signal point coordinate table of Non-Uniform A. When the worst value of SINR in the communication area is used as a reference, the worst value is 20.2 dB (UE3), and when this value is smaller than 23 dB, communication is performed by selecting the signal point coordinate table of Non-Uniform A. The area can be expanded.
第2の例として、UE1のSINRが30dB、UE2のSINR25dB、UE3のSINRが23.6dBであり、マルチパス妨害波のDURが0dBであったとする。図7の結果より、Uniform及びNon-Uniform Aの信号点座標テーブルを使用すると誤りが発生するが、Non-Uniform Bの信号点座標テーブルを使用すると、誤りなくデータを受信できる。通信エリア内のSINRの最悪値を基準とした場合、最悪値は23.6dB(UE3)であり、この値が23dB以上の場合にNon-Uniform Bの信号点座標テーブルを選択することにより、通信エリアを拡大することができる。 As a second example, it is assumed that the SINR of UE1 is 30 dB, the SINR of UE2 is 25 dB, the SINR of UE3 is 23.6 dB, and the DUR of the multipath interference wave is 0 dB. From the result of FIG. 7, an error occurs when the signal point coordinate table of Uniform and Non-Uniform A is used, but data can be received without error by using the signal point coordinate table of Non-Uniform B. When the worst value of SINR in the communication area is used as a reference, the worst value is 23.6 dB (UE3), and when this value is 23 dB or more, communication is performed by selecting the signal point coordinate table of Non-Uniform B. The area can be expanded.
上述したように、送信装置1のマッピング部15は、受信装置2の受信状況情報に応じて、キャリア変調の多値数や符号化率を変更するのではなく、受信状況が悪くなった場合にキャリア変調の不均一信号点配置のみを変更する。したがって、本発明によれば、受信状況が悪い場合に、伝送容量を低下させることなく、AWGN環境及びマルチパス環境において、従来の均一マッピング方式よりも伝送特性を大きく改善し、通信エリアを拡大することが可能となる。
As described above, the
(プログラム)
上記の送信装置1又は受信装置2として機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。コンピュータは、送信装置1又は受信装置2の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのプロセッサによってこのプログラムを読み出して実行する。これらの処理内容の一部はハードウェアで実現されてもよい。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、PC(Personal Computer)、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)などであってもよい。
(program)
It is also possible to use a computer capable of executing program instructions in order to function as the
例えば、送信装置1として機能させるためのプログラムは、図2に記載の各ステップをコンピュータに実行させる。また、受信装置2として機能させるためのプログラムは、図4に記載の各ステップをコンピュータに実行させる。
For example, the program for functioning as the
また、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD-ROM、DVD-ROMなどの記録媒体であってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介したダウンロードによって提供することもできる。 The program may also be recorded on a computer-readable recording medium. Using such a recording medium, it is possible to install the program on the computer. Here, the recording medium on which the program is recorded may be a non-transient recording medium. The non-transient recording medium is not particularly limited, but may be, for example, a recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM. The program can also be provided by download over the network.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as typical examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the invention should not be construed as limiting by the embodiments described above, and various modifications or modifications can be made without departing from the claims. For example, it is possible to combine a plurality of the constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block into one.
1 送信装置
2 受信装置
11 誤り訂正符号化部
12 ビットインターリーブ部
13 信号点座標記憶部
14 受信状況情報受信部
15 マッピング部
16 時間・周波数インターリーブ部
17 制御信号生成部
18 OFDMフレーム構成部
19 OFDM送信処理部
21 OFDM受信処理部
22 SINR算出部
23 信号抽出部
24 伝搬路応答推定部
25 制御信号復調部
26 等化処理部
27 時間・周波数デインターリーブ部
28 信号点座標記憶部
29 MER・EVM算出部
30 LLR算出部
31 ビットデインターリーブ部
32 誤り訂正復号部
33 受信状況情報送信部
1 Transmitter 2 Receiver 11 Error correction coding unit 12-
Claims (14)
1以上の受信装置から、各受信装置の受信状況指標値を示す受信状況情報を受信する受信状況情報受信部と、
ビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する信号点座標記憶部から、前記受信状況情報に基づいて信号点座標テーブルを選択し、キャリア変調の多値数を変更することなく、該信号点座標テーブルに従ってビットデータをIQ平面にマッピングしてキャリアシンボルを生成するマッピング部と、
前記キャリアシンボルに制御信号を挿入してOFDMフレームを構成するOFDMフレーム構成部と、
前記OFDMフレームに対してOFDM変調処理を行ってOFDM信号を生成するOFDM送信処理部と、
を備える送信装置。 A transmitter that transmits an OFDM signal to a receiver.
A reception status information receiving unit that receives reception status information indicating a reception status index value of each receiving device from one or more receiving devices.
Select the signal point coordinate table based on the reception status information from the signal point coordinate storage unit that stores multiple signal point coordinate tables that associate bit data with the signal points on the IQ plane, and change the number of multi-values for carrier modulation. A mapping unit that maps bit data to the IQ plane according to the signal point coordinate table to generate a carrier symbol without using the above.
An OFDM frame component that constitutes an OFDM frame by inserting a control signal into the carrier symbol,
An OFDM transmission processing unit that performs OFDM modulation processing on the OFDM frame to generate an OFDM signal, and
A transmitter equipped with.
前記OFDM信号を復調して複素ベースバンド信号を生成するOFDM受信処理部と、
ビットデータとIQ平面上の信号点とを対応付ける信号点座標テーブルを複数記憶する信号点座標記憶部から信号点座標テーブルを選択し、該信号点座標テーブルに基づく信号点座標と、前記複素ベースバンド信号の信号点座標とを比較し、ビットごとにLLRを算出するLLR算出部と、
前記LLRを用いて誤り訂正復号を行い、受信信号を生成する誤り訂正復号部と、
当該受信装置の受信状況指標値を示す受信状況情報を前記送信装置に送信する受信状況情報送信部と、
を備える受信装置。 A receiving device that receives an OFDM signal from a transmitting device.
An OFDM reception processing unit that demodulates the OFDM signal to generate a complex baseband signal,
A signal point coordinate table is selected from the signal point coordinate storage unit that stores a plurality of signal point coordinate tables that associate bit data with signal points on the IQ plane, and the signal point coordinates based on the signal point coordinate table and the complex base band are used. The LLR calculation unit that compares the signal point coordinates of the signal and calculates the LLR for each bit,
An error correction / decoding unit that performs error correction / decoding using the LLR and generates a received signal,
A reception status information transmission unit that transmits reception status information indicating a reception status index value of the reception device to the transmission device, and a reception status information transmission unit.
A receiver equipped with.
A program for operating a computer as a receiving device according to any one of claims 7 to 12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020148559A JP2022042893A (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Transmitter, receiver and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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