JP4649601B2 - 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、情報記録媒体、および、プログラム - Google Patents
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- Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate
Description
C.Ahn and I.Sasase, The effects of modulation combination,target BER,Doppler frequency,and adaptive interval on the performance of adaptive OFDM in broadband mobile channel, IEEE Trans.Consumer Electronics, vol.48, no.1, pp.167-174, 2002年2月 T.Nakanishi,S.Sampei and N.Morinaga, Variable coding rate OFDM transmission on one-cell reuse TDMA systems, IEICE Trans.Communications, vol.EB-88, no.2, pp.535-540, 2005年2月 C.Ahn,S.Takahashi and H.Harada, Differential Modulated Pilot Symbol Assisted Adaptive OFDM for Reducing the MLI with Predicted FBI, IEICE Trans.Communications, vol.EB-88, no.2, pp.436-442, 2005年2月 C.Ahn,S.Takahashi and H.Harada, Differential Modulated Pilot Symbol Assisted Adaptive OFDM for Reducint the MLI, Proc.of IEEE TENCON 2004, pp.577-580, Chiang Mai,Tailand, 2004年11月
d(n,i)
である。
|ck(m)| = 1
であり、k = wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = Nsf;
k ≠ wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = 0
であり、(・)*は複素共役を求め、floor(・)は切捨てを行うとする。そして、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
u(n,i) = Σk=0 Nsf-1ck(n mod Nsf)・d(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)
である。
cPN(0),cPN(1),…
のうち、
cPN(n)
を乗じて出力する。
r〜(n,i)
である。
cPN(n)
の複素共役
cPN(n)*
を乗じて出力する。
w(n,i)
を計算する。
u^(n,i) = w(n,i)・cPN(n)*・r〜(n,i)
を出力する。
d〜(n,i) = Σk=0 Nsf-1 u^(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)・cn mod Nsf(k)*
である。
H〜(n/Ts) = 1/(Np・(2P/Nc)1/2)Σi=0 Np-1 r〜(n,i)・p(n,i)*・cPNi*
により計算する。
w(n,i) = 1/H〜(n/Ts)
と定めるように構成することができる。
w(n,i) = (2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)/(|(2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)|2 + 2σ2)
と定めるように構成することができる。
d(n,i)
である。
|ck(m)| = 1
であり、k = wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = Nsf;
k ≠ wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = 0
であり、(・)*は複素共役を求め、floor(・)は切捨てを行うとする。そして、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
u(n,i) = Σk=0 Nsf-1ck(n mod Nsf)・d(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)
である。
cPN(0),cPN(1),…
のうち、
cPN(n)
を乗じて出力する。
r〜(n,i)
である。
cPN(n)
の複素共役
cPN(n)*
を乗じて出力する。
w(n,i)
を計算する。
u^(n,i) = w(n,i)・cPN(n)*・r〜(n,i)
を出力する。
d〜(n,i) = Σk=0 Nsf-1 u^(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)・cn mod Nsf(k)*
である。
H〜(n/Ts) = 1/(Np・(2P/Nc)1/2)Σi=0 Np-1 r〜(n,i)・p(n,i)*・cPNi*
により計算する。
w(n,i) = 1/H〜(n/Ts)
と定めるように構成することができる。
w(n,i) = (2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)/(|(2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)|2 + 2σ2)
と定めるように構成することができる。
102 変調部
103 マルチプレクサ
104 直並列変換部
105 周波数シンボル拡散ブロック
106 擬似乱数乗算部
107 逆フーリエ変換部
108 並直列変換部
109 ガードインターバル付加部
110 送信部
401 受信装置
402 受信部
403 ガードインターバル除去部
404 直並列変換部
405 フーリエ変換部
406 擬似乱数乗算部
407 検出部
408 チャネル評価部
409 並直列変換部
410 デコーダ
以下では、伝搬チャネルはL個の離散パスからなり、それぞれの時間遅延は異なるものとする。すると、インパルス応答h(τ,t)は、[数1]のように表すことができる。
Σl=0 L-1 E|hl 2| = 1
が成立する。
図1は、本実施形態の適応ダウンリンクFSS−OFDM/TDMAシステムに係る送信装置の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
……
ikはコピーされて、それそれぞれにck(0),…,ck(k),…,ck(Nsf-1)が乗算される。
……
iNsf-1はコピーされて、それそれぞれにcNsf-1(0),…,cNsf-1(k),…,cNsf-1(Nsf-1)が乗算される。
……
i0co(k) + … + ikck(k) + … + iNsf-1cNsf1(k)が出力okとなる。
……
i0co(Nsf-1) + … + ikck(Nsf-1) + … + iNsf-1cNsf1(Nsf-1)が出力oNsf-1となる。
d(n,i)
であり、|d(n,i)| = 1であるとすると、結合された結果の信号u(n,i)は、[数3]のように表現できる。
u(n,i) = Σk=0 Nsf-1ck(n mod Nsf)・d(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)
と書くことができる。
|ck(m)| = 1
を満たすとともに、[数4]を満たす。
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = Nsf;
k ≠ wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = 0
と書くことができる。ただし、・*は複素共役を求める演算である。
cPN(0),cPN(1),…
によって、周波数ドメインで拡散される。すなわち、信号u(n,i)に、cPN(n)が乗算されることによって、拡散が行われる。
受信装置での動作の概要は、以下の通りである。すなわち、OFDM波形が受信されると高速フーリエ変換(FFT)を適用することによって、Nc個の直交サブキャリアに分離され、伝送されたデータは、直交拡散符号とスクランブル符号によって受信された直交サブキャリアを逆拡散することによって得られる。
u^(q+k,i)
は、n番目のサブキャリアの重みつき要素であり、[数15]のように表現できる。
p(n,i)
は、伝送パイロット信号であり、Pは、その強度である。以下では、このチャネル応答H〜(n/Ts)を用いて、重みを定める手法について説明する。
ORCでは、結合重みを、チャネル伝達関数H(n/Ts)に反比例するものとして、直交性を完全に回復する。したがって、ORCによる重みwORC(n,i)は、[数17]により与えられる。
MMSECにおける結合重みwMMSEC(n,i)は、[数21]により与えられる。
図5は、サブキャリアの強度の様子を示す説明図である。本図(a)には、従来の手法によるAMS/OFDMの場合の様子が示されており、本図(b)には、本実施形態の手法によるAMS/OFDMの場合の様子が示されている。以下、本図を参照して説明する。
以下では、数値シミュレーションによる実験結果について説明する。まず、以下の諸元を用いる。
変調手法は、QPSK、16QAM。
復調は、コヒーレント検出(coherent detection)。
有効データレートは、毎秒20Mシンボル。
FFTのサイズは、64。
キャリアの数は、64。
ガードインターバル長は、16サンプル時間。
フレームサイズは、22シンボル(Np = 2、Nd = 20)。
FECは、コンボリューションコード(レートR = 1/2、制約長K = 7)。
フェーディングは、7パスレイリーフェーディング。
ドップラ周波数は、10Hz。
Claims (14)
- 伝送信号をNc個に直並列変換して複数の信号を出力する直並列変換部であって、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
d(n,i)
である直並列変換部、
前記出力された複数の信号d(n,i)に対して、長さNsfの複素直交拡散系列ck(m)であって
|ck(m)| = 1
であり、k = wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = Nsf;
k ≠ wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = 0
である複素直交拡散系列c k (m)と、複素共役を求める演算(・)* と、切捨てを行う演算floor(・)と、を用いて、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
u(n,i) = Σk=0 Nsf-1ck(n mod Nsf)・d(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)
である複数の信号u(n,i)を出力する周波数シンボル拡散部、
前記出力された複数の信号u(n,i)のそれぞれに対して、擬似乱数符号系列
cPN(0),cPN(1),…
のうち、
cPN(n)
を乗じて出力する擬似乱数乗算部、
前記出力された複数の信号cPN(n)・u(n,i)を、逆フーリエ変換して複数の信号を出力する逆フーリエ変換部、
前記逆フーリエ変換されて出力された複数の信号を並直列変換する並直列変換部、
前記並直列変換された結果の信号を送信する送信部
を備え、
信号d(0,i),d(1,i),…,d(Nsf-1,i)からなる信号群と、信号d(Nsf,i),d(Nsf+1,i),…,d(2×Nsf-1,i)からなる信号群と、…、信号d(Nc-Nsf,i),d(Nc-Nsf+1,i),…,d(Nc-1,i)からなる信号群と、のそれぞれは、受信装置から通知された信号群ごとのフィードバック情報に基づいて割り当てられた変調レベルにより、変調される
ことを特徴とする送信装置。 - 請求項1に記載の送信装置と通信する受信装置であって、
前記送信装置から送信された信号を受信する受信部、
前記受信された信号をNc個に直並列変換して複数の信号を出力する直並列変換部、
前記直並列変換されて出力された複数の信号をフーリエ変換して複数の信号を出力するフーリエ変換部であって、前記フーリエ変換されて出力される複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
r〜(n,i)
であるフーリエ変換部、
前記フーリエ変換されて出力された複数の信号r〜(n,i)のそれぞれに対して、当該擬似乱数符号系列のうち、
cPN(n)
の複素共役
cPN(n)*
を乗じて出力する擬似乱数乗算部、
当該n番目の信号のi番目のシンボルに対する重み
w(n,i)
を計算する重み計算部、
当該複素共役cPN(n)*を乗じて出力された複数の信号に対して、前記計算された重みw(n,i)を乗じて、複数の信号
u^(n,i) = w(n,i)・cPN(n)*・r〜(n,i)
を出力する検出部、
前記出力された複数の信号u^(n,i)に対して周波数等化結合を行って複数の信号を出力する周波数等化結合部であって、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
d〜(n,i) = Σk=0 Nsf-1 u^(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)・cn mod Nsf(k)*
である周波数等化結合部、
前記出力された複数の信号d〜(n,i)を並直列変換して伝送信号を得る並直列変換部、
前記当該複素共役c PN (n) * を乗じて出力された複数の信号のうち、0番目からNsf-1番目までの信号からなる信号群と、Nsf番目から2×Nsf-1番目までの信号からなる信号群と、…、Nc-Nsf番目からNc-1番目までの信号からなる信号群と、のそれぞれが受けている影響を調べ、信号群ごとのフィードバック情報を前記送信装置に通知するチャネル評価部、
を備えることを特徴とする受信装置。 - 請求項2に記載の受信装置であって、
前記送信装置により送信された強度P、長さNp、有効シンボル長Tsのパイロット信号p(n,i)を用いて、チャネル伝達関数H〜(n/Ts)を
H〜(n/Ts) = 1/(Np・(2P/Nc)1/2)Σi=0 Np-1 r〜(n,i)・p(n,i)*・cPNi*
により計算するチャネル伝達関数計算部
をさらに備え、
当該重みw(n,i)を、当該チャネル伝達関数H〜(n/Ts)から定める
ことを特徴とする受信装置。 - 請求項3に記載の受信装置であって、
当該重みw(n,i)を
w(n,i) = 1/H〜(n/Ts)
と定める
ことを特徴とする受信装置。 - 請求項3に記載の受信装置であって、
複数の信号r〜(n,i)ごとに評価された雑音強度の平均σ〜 2により、当該重みw(n,i)を、平均伝送電力Sに対して、
w(n,i) = (2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)/(|(2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)|2 + 2σ2)
と定める
ことを特徴とする受信装置。 - 伝送信号をNc個のサブキャリアに対応する複数の信号に直並列変換して出力する直並列変換工程であって、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
d(n,i)
である直並列変換工程、
前記出力された複数の信号d(n,i)に対して、長さNsfの複素直交拡散系列ck(m)であって
|ck(m)| = 1
であり、k = wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = Nsf;
k ≠ wのとき
Σm=0 Nsf-1 ck(m)・cw(m)* = 0
である複素直交拡散系列c k (m)と、複素共役を求める演算(・)* と、切捨てを行う演算floor(・)と、を用いて、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
u(n,i) = Σk=0 Nsf-1ck(n mod Nsf)・d(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)
である複数の信号u(n,i)を出力する周波数シンボル拡散工程、
前記出力された複数の信号u(n,i)のそれぞれに対して、擬似乱数符号系列
cPN(0),cPN(1),…
のうち、
cPN(n)
を乗じて出力する擬似乱数乗算工程、
前記出力された複数の信号cPN(n)・u(n,i)を、逆フーリエ変換して複数の信号を出力する逆フーリエ変換工程、
前記逆フーリエ変換されて出力された複数の信号を並直列変換する並直列変換工程、
前記並直列変換された結果の信号を送信する送信工程
を備え、
信号d(0,i),d(1,i),…,d(Nsf-1,i)からなる信号群と、信号d(Nsf,i),d(Nsf+1,i),…,d(2×Nsf-1,i)からなる信号群と、…、信号d(Nc-Nsf,i),d(Nc-Nsf+1,i),…,d(Nc-1,i)からなる信号群と、のそれぞれは、信号群ごとのフィードバック情報に基づいて割り当てられた変調レベルにより、変調される
ことを特徴とする送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法による信号を受信する受信方法であって、
前記送信方法により送信された信号を受信する受信工程、
前記受信された信号をNc個に直並列変換して複数の信号を出力する直並列変換工程、
前記直並列変換されて出力された複数の信号をフーリエ変換して複数の信号を出力するフーリエ変換部であって、前記フーリエ変換されて出力される複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
r〜(n,i)
であるフーリエ変換工程、
前記フーリエ変換されて出力された複数の信号r〜(n,i)のそれぞれに対して、当該擬似乱数符号系列のうち、
cPN(n)
の複素共役
cPN(n)*
を乗じて出力する擬似乱数乗算工程、
当該n番目の信号のi番目のシンボルに対する重み
w(n,i)
を計算する重み計算工程、
当該複素共役cPN(n)*を乗じて出力された複数の信号に対して、前記計算された重みw(n,i)を乗じて、複数の信号
u^(n,i) = w(n,i)・cPN(n)*・r〜(n,i)
を出力する検出工程、
前記出力された複数の信号u^(n,i)に対して周波数等化結合を行って複数の信号を出力する周波数等化結合部であって、当該複数の信号のうち、n番目の信号の時間方向にi番目のシンボルが
d〜(n,i) = Σk=0 Nsf-1 u^(floor(n/Nsf)・Nsf + k,i)・cn mod Nsf(k)*
である周波数等化結合工程、
前記出力された複数の信号d〜(n,i)を並直列変換して伝送信号を得る並直列変換工程、
前記当該複素共役c PN (n) * を乗じて出力された複数の信号のうち、0番目からNsf-1番目までの信号からなる信号群と、Nsf番目から2×Nsf-1番目までの信号からなる信号群と、…、Nc-Nsf番目からNc-1番目までの信号からなる信号群と、のそれぞれが受けている影響を調べ、信号群ごとのフィードバック情報を得るチャネル評価工程、
を備えることを特徴とする受信方法。 - 請求項7に記載の受信方法であって、
前記送信方法により送信された強度P、長さNp、有効シンボル長Tsのパイロット信号p(n,i)を用いて、チャネル伝達関数H〜(n/Ts)を
H〜(n/Ts) = 1/(Np・(2P/Nc)1/2)Σi=0 Np-1 r〜(n,i)・p(n,i)*・cPNi*
により計算するチャネル伝達関数計算工程
をさらに備え、
当該重みw(n,i)を、当該チャネル伝達関数H〜(n/Ts)から定める
ことを特徴とする受信方法。 - 請求項8に記載の受信方法であって、
当該重みw(n,i)を
w(n,i) = 1/H〜(n/Ts)
と定める
ことを特徴とする受信方法。 - 請求項8に記載の受信方法であって、
複数の信号r〜(n,i)ごとに評価された雑音強度の平均σ〜 2により、当該重みw(n,i)を、平均伝送電力Sに対して
w(n,i) = (2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)/(|(2S/Nc)1/2・H〜(n/Ts)|2 + 2σ2)
と定める
ことを特徴とする受信方法。 - コンピュータを、請求項1に記載の送信装置として機能させることを特徴とするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
- コンピュータを、請求項2から5のいずれか1項に記載の受信装置として機能させることを特徴とするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
- コンピュータを、請求項1に記載の送信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
- コンピュータを、請求項2から5のいずれか1項に記載の受信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
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