JP5085833B2 - データ伝送方法 - Google Patents
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Description
従来技術
本発明は、データ信号がデータバーストのデータストリームの形態で送信機と受信機の間で伝送される、データ伝送方法並びに相応のデータ伝送装置に関している。
【0002】
本発明は、基本的には任意のデータ伝送に適用可能なものではあるが、当該明細書では、本発明とその基礎となっている問題点を、セルラCDMA(Code Division Multiple Access)方式のデータ伝送システムに関連して説明する。
【0003】
特にこの符号分割多重接続(CDMA:Code Division Multiple Access)方式によれば、例えばK.D.Kammeyer著の公知文献"Nachrichtenuebertragung 2. Aufl., Reihe Informationtechnik, Teubner, Stuttgart, 1996 "からも公知のように、複数のデータストリームを、共通の周波数帯域を介して同時に伝送できる。
【0004】
符号分割多重アクセス方式のもとでは、多数のデータの同時伝送は、できるだけ相関性のないデータの符号化と符号化された信号の重畳によって行われる。
【0005】
データ伝送の際には一般に、順次連続か同時に送信されたデータは、互いに妨害し合う、つまり障害的な干渉が伝送の際に生じるのが常であり、特にマルチパス伝送による符号間干渉(ISI=intersymbol interference)と、相関性の高い符号による多重接続干渉(MAI=multiple access interference)が挙げられる。
【0006】
干渉に関する処理については以下の手法、すなわち
−ISI(符号間干渉)処理のためのレイク受信装置を受信機内に設ける手法(例えばJohn G. Proakis著の公知文献"Digital Communications, 3. Aufl., McGrow-Hill, New York 1995, "参照)
−ISI(符号間干渉)およびMAI(多重接続干渉)処理のための受信機内での共通の検波手法、すなわちJD(Joint Detection)方式(例えばA.Klein, G.K. Kaleh und P.W.Baier著の公知文献"Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalization for Multiuser Detection in Code-Division Multiple Access Channels, IEEE Trans. Vehic. Tech., Bd. 45(1996),P276-287"参照)
−ISI処理のための受信機内へのプリレイクコンビネーション(例えばR. Esmailzadeh und M. Nakagawa著の公知文献"Pre-Rake Diversity Combination for Direct Sequence Spread Spectrum Mobile Communications Systems, IEICE Trans. Comm., Bd. E76-B(1993), 1008-1015"参照)
−ISIおよびMAI処理のための送信機内での共通の事前等化ないし事前波形強調処理"pre-equalization/pre-empahsis"
などが公知である。
【0007】
これらのデータ伝送方式において重要となる干渉処理は、送信機内での事前等化処理である。送信機における送信すべきデータ信号の共通の事前等化処理は、簡単なデータ検出器を可能にする。急速に変わり得るデータチャネルのもとでは、送信機内の事前等化処理はいずれにせよ受信機での干渉処理技法の場合よりもエラーレートが高くなるく。送信機は、事前等化処理のためには、使用すべき伝送チャネルのパルス応答を知っている必要がある。TDD(Time Division Duplex)方式は、これらの知識を得ることができる。チャネルは、データの送信前に推定される。
【0008】
従来技術の欠点として挙げられることは、
−レイク受信装置は、MAI(多重接続干渉)を除去することができない、
−JD方式は非常に高価である
−共通の事前等化は、緩慢に変化するチャネルに対してしか用いることができない
などである。
【0009】
発明の利点
本発明が基礎としている考察は、送信機内での共通の事前等化処理と、受信機内での符号間干渉(Intersymbol Interference)処理の組合せを実施することからなる。送信すべき信号は、送信機内で伝送すべき幾つかのデータに対する干渉が除去されるように共通の事前等化処理が施され、他のデータの干渉は受信機内で処理される。
【0010】
このことは次のような特別な利点をもたらす。すなわち共通の事前等化処理と受信機内の干渉処理が1つのシステム内で可能となることである。それにより、緩慢に変化するチャネルのもとで受信が容易になると同時に、チャネルが迅速に変化する場合の伝送も可能となる。
【0011】
本発明が基礎としているさらなる考察は、送信機における干渉処理の際に、事前等化処理に必要なチャネル推定が、複数の時間的に過去のチャネル推定から予測されることである。
【0012】
このことはチャネル推定が送信時点でのチャネルに良好に相応する利点をもたらす。これは迅速に変化する伝送チャネルのもとでの伝送を向上させる。
【0013】
本発明のさらに別の実施例が基礎としている考察は、送信機によって使用されたチャネルパルス応答の推定が受信機によって実施され、このチャネル推定を利用してデータが検出されることである。
【0014】
このことも、迅速に変化する伝送チャネルのもとでの伝送をさらに向上させる利点をもたらす。
【0015】
本発明の別の有利な実施例および改善例は従属請求項に記載されている。
【0016】
有利な実施例によれば、少なくとも1つのコードに関する干渉処理が送信機内で行われ、少なくとも1つのさらなるコードに関する伝送すべきデータの干渉処理が受信機内で行われる。
【0017】
さらに別の有利な実施例によればデータ信号がCDMA方式で符号化される。
【0018】
別の有利な実施例によれば、伝送すべきデータ信号のコードが共通に事前等化処理され、その場合にいくつかのコードに対してディラック・インパルス(Dirac-Stoss、δ関数)がチャネル推定として利用される。
【0019】
さらに別の有利な実施例によれば、データがディラック・インパルスとして行われるチャネル推定を用いて受信機のもとでレイク受信装置によって検出される。
【0020】
有利には、送信機における干渉処理の際に、事前等化処理に必要なチャネル推定が、時間的に過去の複数のチャネル推定から予測される。
【0021】
有利には、予測すべきチャネル推定は、過去のチャネル推定からの線形的補外法(直線補外)によって算出される。
【0022】
さらに別の有利な実施例によれば、送信機によって使用されるチャネルインパルス応答の推定が、受信機によって実施され、データが、このチャネル推定の適用のもとで検出される。
【0023】
別の有利な実施例によれば、受信信号が、推定されたインパルス応答に相応してフィルタリングされ、引続きデータがレイク受信装置を用いて検出される。
【0024】
さらに有利には、推定されたインパルス応答は、擬似的逆検出(Pseudoinversen-Detektion)に対して用いられる。
【0025】
図面
図面には、以下の明細書で詳細に説明する本発明の実施例がそれぞれ示されており、この場合、
図1は、本発明の第1の実施形態を説明するための送信装置を示した図であり、
図2は、本発明の第2の実施形態を説明するための送信装置を示した図であり、
図3は、本発明の第3の実施形態を説明するための受信装置を示した図であり、
図4は、図3による受信装置による信号送信に用いるチャネル推定の推定手順を表わした図である。
【0026】
実施例の説明
次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。なおこれらの図面中、同じ構成要素もしくは同じ機能の構成要素には同じ参照符号が用いられている。
【0027】
図1には、本発明の第1実施形態の説明のための送信装置が示されている。
【0028】
図1中、符号1は送信機、符号Dは伝送すべきデータ、符号10は変調器、符号20は事前等化器、符号30はスイッチ、符号40はチャネル推定装置、符号δはディラックインパルス回路、符号50はアンテナ、符号100はTDD無線リンクを表わしている。
【0029】
この第1実施形態のもとでは、共通の事前等化処理とレイク受信の組合わせが適用されている。
【0030】
伝送すべきデータ信号の干渉処理が送信機1内で行われるのかそれとも受信機内で行われるのかに依存して、少なくとも1つのデータ伝送パラメータの決定が送信機内の決定装置によって行われる。このデータ伝送パラメータは、例えばデータチャネルの変化速度であってもよいし、それに対する尺度であってもよい。
【0031】
特定のデータコードに対して、干渉処理が送信機1内で行われることが決定されると、共通の事前等化処理が行われる。その際に受信機内の干渉処理との結合のためのチャネル推定は、ディラクインパルスとして選択される(すなわちδ関数による理想的なチャネルのインパルス応答で)。このディラックインパルスによるチャネル推定を用いたデータの検出は、受信機内でレイク受信装置を用いて行われる。
【0032】
図2には、本発明の第2実施形態を説明するための送信装置が示されている。
【0033】
図2では、付加的にさらに挿入されている符号45で、補外回路が示されている。
【0034】
送信すべきデータの事前等化処理のためには、目下の伝送チャネルのインパルス応答が送信機1内でわかっていなければならない。但しチャネルは、送信前の所定の時間間隔の間だけ推定され得る。この推定は、目下のチャネルからずれており、その度合いは、チャネルの変化が早ければ早いほど増す。それ故にデータの伝送は、受信機と送信機の間で例えば相対速度が高い場合に特にエラーになりやすい。
【0035】
この第2の実施形態のもとでは、目下のチャネルのインパルス応答が、時間的に過去の複数のチャネル推定から予測されるか、ないしは補外回路45によって例えば線形的に補外される。このことは、チャネルが迅速に変化する場合の著しい伝送改善につながる。
【0036】
この場合、事前等化処理を施す送信機1によるチャネルパルス応答の推定は、当該ステーションがデータを受信する時間間隔の間に行われる。データ受信の期間中に推定されるチャネルインパルス応答の線形補外は、送信期間に定められる。
【0037】
送信信号の事前等化処理は、この補外処理されたチャネル推定に応じて行われる。
【0038】
図3は、本発明の第3の実施形態を説明するための受信装置を表わしたものであり、図4は、図3の受信装置による信号送信に用いられたチャネル推定の推定手順をあらわしたものである。
【0039】
図3および図4では、付加的にさらに挿入されている符号2で受信機が示され、さらに符号60はフィルタ、符号70はレイク受信装置、符号80はチャネル推定装置、符号90は送信の際に用いられるチャネル推定のための装置、符号D′は受信データ、符号SZは送信期間、符号EZは受信期間、符号KないしK′はチャネル推定、符号Mは平均化、符号KSは送信期間に対するチャネル推定、符号tは時間をそれぞれ表わしている。
【0040】
事前等化処理に用いられるチャネルインパルス応答は、当該実施形態では受信機2内で推定される。この推定の適用下で、受信機内で行われる事前等化処理が考慮され、データが、干渉を処理する手法を用いて検出される。
【0041】
当該実施形態に対する第1の例では、ポイントツーマルチポイント−事前等化処理がレイク受信を用いて図3に示されているように行われる。
【0042】
ここでは規則的に入れ替わる送/受信期間EZ/SZとコード分割多重アクセス(CDMA)と共に、TDDモード方式が実施される。
【0043】
その際には送信機(事前等化処理を施すステーション)によって使用されたチャネルインパルス応答の推定が受信機(レイク受信ステーション)によって実施される。このチャネル推定は、事前等化処理を施す送信ステーションにおいてチャネル推定のために利用される時間間隔を含んだ時間間隔の間に実施される(送信期間 レイク受信ステーション=受信期間 事前等化処理ステーション)。引続き2つのチャネル推定の平均化が実施される。
【0044】
フィルタ60は、当該の推定されたインパルス応答を受信信号に適用する。続いてデータ検出がレイク受信装置70によって行われる。
【0045】
当該実施形態の第2の例のもとでは、レイク受信型検出の代わりにチャネル推定の平均化を用いた擬似的逆検出を用いたポイントツーマルチポイント型の事前等化処理が行われる。
【0046】
ここでは、ブロック毎の伝送による時間離散されたCDMA方式の伝送システムを前提とする。d (k)=(d(k) 1………d(k) M)、k=1………kを、k番目のユーザーの伝送すべきM個のデータシンボルのベクトルとすれば、CDMAコーディングと事前等化は、送信すべき信号ベクトルs (k)に対するデータベクトルd (k)の線形写像である。これらのベクトルは、加算されて総和信号sとなり、送信機から放射される。すなわち、
【0047】
【数1】
【0048】
ここで前記t d (k)は、d (k)の転置ベクトルを表わしている。B(k)は、コーディングと事前等化を含んだ(M・Q+W−1)×Mの写像行列で、この場合QはCDMAコードの拡散係数で、Wは事前等化の際に用いられるチャネル推定の長さである。
【0049】
信号sは、k番目の伝送チャネルを介してk番目のユーザーに伝送される。ここでh (k)=(h1 (k)………hW (k))を当該チャネルのパルス応答とし、
【0050】
【数2】
【0051】
を相応の畳込み行列とすると、チャネルの付加的ノイズn (k)のもとでは、k番目のユーザーは以下の式
【0052】
【数3】
【0053】
で表わされる信号を受取る。
【0054】
【0055】
本発明は、前述したような有利な実施例に基づいて説明してきたが、これは本願がこれらの実施例に限定されることを意味するものではない。本発明は多種多様な変更が可能なものである。
【0056】
本発明は、送信すべき信号が事前等化と同時に迅速に変化するチャネルを介して接続形成されるあらゆる方式(特に事前等化処理を用いたTDD方式の無線伝送システムなど)において適用が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態を説明するための送信装置を示した図である。
【図2】 発明の第2の実施形態を説明するための送信装置を示した図である。
【図3】 本発明の第3の実施形態を説明するための受信装置を示した図である。
【図4】 図3による受信装置による信号送信に用いるチャネル推定の推定手順を表わした図である。
Claims (4)
- データ信号(D)がデータバーストのデータストリームの形態で送信機(1)と受信機(2)の間で伝送され、
前記データ信号(D)の伝送すべきデータに対して、伝送すべきデータの干渉処理(20、70)を、送信機(1)で行うのか受信機(2)で行うのかが1つのデータ伝送パラメータに依存して決定され、
前記データ信号(D)はCDMA方式で符号化されており、
前記干渉処理をどのように行うのかを判断するために、伝送パラメータとして伝送チャネルの変化速度または伝送チャネルの変化速度に対する尺度を選択し、
前記干渉処理を少なくとも1つのコードに関して、緩慢に変化する伝送チャネルのもとで、前記送信機(1)内で行い、前記干渉処理を少なくとも1つのさらなるコードに関して迅速に変化する伝送チャネルのもとで、前記受信機(2)内で行う、データ伝送方法において、
伝送すべきデータ信号(D)のコードは、共通に事前等化処理を施され、その場合に少なくとも1つのさらなるコードに対しては、チャネル推定(40)としてディラックインパルス(δ)が利用され、
ディラックインパルス(δ)の方式で行われるチャネル推定(40)によるデータが受信機(2)側で、レイク型受信装置(70)またはJD(Joint Detection)型受信装置によって検出される、
ことを特徴とする方法。 - 送信機(1)における干渉処理(20)の際に、共通の事前等化処理に必要なチャネル推定(40)が、時間的に過去の複数のチャネル推定から予測される、請求項1記載の方法。
- 予測すべきチャネル推定(40)が、過去の複数のチャネル推定からの線形補外によって算出される、請求項2記載の方法。
- 送信機(1)によって共通の事前等化に使用されるチャネルインパルス応答(40)の推定(90)が受信機(2)によって実施される、請求項1から3いずれか1項記載の方法。
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