JP5461485B2 - Wireless communication system, wireless communication method, and destination station - Google Patents
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Description
本発明は、協調伝送を行う際に、発信局と中継局が送信した信号を効果的に合成(ダイバーシチ合成技術)する技術に関する。 The present invention relates to a technique for effectively combining (diversity combining technique) signals transmitted from a transmitting station and a relay station when performing coordinated transmission.
近年、発信局と宛先局以外の無線局とに協調中継伝送を行わせることで、通信特性を向上させる協調通信伝送が注目を集めている。このため、協調中継伝送については、多くの研究がなされている。協調中継伝送における通信方式のシステムモデルは、主に中継局フォワード方式、協調システム構成(トポロジー)、協調プロトコルの三要素により決定付けられる。 In recent years, cooperative communication transmission that improves communication characteristics by causing cooperative relay transmission to be performed between a source station and a wireless station other than a destination station has attracted attention. For this reason, much research has been conducted on cooperative relay transmission. The system model of the communication system in cooperative relay transmission is mainly determined by the three elements of relay station forward system, cooperative system configuration (topology), and cooperative protocol.
中継局フォワード方式とは、中継局が発信局から受信した信号に対して、どのような信号処理を行い、宛先局へ伝送するかを示すものである。中継局フォワード方式の最も基本的なものは、DF(Decode-and-Forward)法と、AF(Amplify-and-Forward)法との二つである。DF法は、中継局が受信した信号を復調、復号する再生を行ってから、再生した信号に対して、符号化、変調を施して宛先局に伝送する手法である。AF法は、中継局が受信した信号を増幅し、増幅した信号を宛先局に伝送する手法である。 The relay station forward method indicates what kind of signal processing is performed on a signal received by a relay station from a transmission station and transmitted to a destination station. The most basic relay forward method is the DF (Decode-and-Forward) method and the AF (Amplify-and-Forward) method. The DF method is a technique in which a signal received by a relay station is reproduced and demodulated and decoded, and then the reproduced signal is encoded and modulated and transmitted to a destination station. The AF method is a method of amplifying a signal received by a relay station and transmitting the amplified signal to a destination station.
また、協調システム構成(トポロジー)は、協調通信伝送を用いた無線通信システムを構成する発信局、中継局、及び宛先局としての通信装置の個数と、当該無線通信システム内において行われる協調中継ホップ数を示すものである。例えば、協調通信伝送を用いた無線通信システムの最も単純な構成は、発信局(Source;S)と、発信局が送信した信号を中継する中継局(Relay;R)と、宛先局(Destination;D)とを具備する1−Relay2−HOP(1R2H)構成である。 Also, the cooperative system configuration (topology) includes the number of communication devices as a source station, a relay station, and a destination station that constitute a wireless communication system using cooperative communication transmission, and cooperative relay hops performed in the wireless communication system. Indicates a number. For example, the simplest configuration of a wireless communication system using cooperative communication transmission includes a source station (Source; S), a relay station (Relay; R) that relays a signal transmitted by the source station, and a destination station (Destination; D) and a 1-Relay2-HOP (1R2H) configuration.
1R2H構成では、一般的に、発信局から中継局への送受信と、中継局から宛先局への送受信とに対して、無線資源(時間及び周波数)の1スロットを割り当てるため、無線通信システム全体における、送受信における1周期を2スロットとすることが多い。 In the 1R2H configuration, generally, one slot of radio resources (time and frequency) is allocated to transmission / reception from the transmission station to the relay station and transmission / reception from the relay station to the destination station. In many cases, one cycle in transmission / reception is set to two slots.
また、協調プロトコルとは、無線通信システムの1周期における各通信装置(発信局、中継局、及び宛先局)間における送受信関係の組合せを示すものである。 The cooperative protocol indicates a combination of transmission / reception relationships between communication devices (source station, relay station, and destination station) in one cycle of the wireless communication system.
図6は、1R2H構成を有する無線通信システム3における協調プロトコルの一例を示す概念図である。図6に示すように、無線通信システム3は、発信局31と、中継局32と、宛先局33とを具備する。発信局31と中継局32と宛先局33とは、OFDM変調を用いた無線通信を行い、無線通信システム3の1周期は、スロット#1とスロット#2との二つのスロットに分けられている。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a cooperation protocol in the wireless communication system 3 having the 1R2H configuration. As shown in FIG. 6, the wireless communication system 3 includes a
図6Aに示すように、スロット#1において、発信局31が中継局32及び宛先局33へのブロードキャスト送信を行う。図6Bに示すように、スロット#2において、発信局31及び中継局32が宛先局33へ同時送信をする。このとき、中継局32は、スロット#1で受信したサブパケットP1の増幅などを行うために、図6Cに示すように、スロット#2でサブパケットP1を送信するまでに処理時間Drを要する。また、発信局31は、スロット2において、サブパケットP2を送信するタイミングを、中継局32がサブパケットP1を送信するタイミングと合わせるために、図6Cに示すように、待機時間Dsが経過した後に送信を行う。待機時間Dsは、処理時間Drに応じて予め定められる。
As shown in FIG. 6A, in slot # 1, the
宛先局33は、スロット#1において、発信局31が送信する一種類の信号(サブパケットP1)を受信し、スロット#2において、発信局31が送信する信号(サブパケットP2)と、中継局32が送信する信号(サブパケットP1)との二種類の信号が合成された信号を受信する。
The
図6A〜Cに示す協調プロトコルは、プロトコルI、又はMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)型と呼ばれている(例えば非特許文献1、2参照)。以下、無線通信システム3において、協調プロトコルとしてプロトコルIを適用した場合の発信局31、中継局32、及び宛先局33の送受信関係を周波数領域で説明する。
The cooperative protocol shown in FIGS. 6A to 6C is called a protocol I or a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) type (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Hereinafter, the transmission / reception relationship of the
協調プロトコルとしてプロトコルIを適用した場合、スロット#1において、発信局31が中継局32及び宛先局33に対してサブパケットP1をブロードキャスト送信する。このとき、宛先局33が受信する受信信号Yd1は、周波数領域において、次式(1)として表される。
When the protocol I is applied as the cooperative protocol, the
ここで、Ps1は、スロット#1における発信局31の送信電力である。Hsdは、発信局31と宛先局33との間におけるチャネル周波数応答(Channel Frequency Response;CFR)である。X1は、サブパケットP1に対応する送信信号である。Wd1は、宛先局33におけるスロット#1での付加白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise;AWGN)の周波数領域表現である。
Here, P s1 is the transmission power of the
また、スロット#1における中継局32が受信する受信信号Yr1は、次式(2)として表される。
Also, the reception signal Y r1 received by the
ここで、Hsrは、発信局31と中継局32との間におけるチャネル周波数応答である。Wr1は、中継局32におけるスロット#1での付加白色ガウス雑音の周波数領域表現であり、その標準偏差をσ1とする。
Here, H sr is a channel frequency response between the
中継局32は、スロット#1において受信した受信信号Yr1を増幅係数αrで増幅し、増幅した受信信号をスロット#2において宛先局33に送信する。発信局31は、送信信号X2(サブパケットP2)を宛先局33に送信する。このとき、発信局31と中継局32とから送信信号が同時に送信されることと、受信時の付加雑音の存在を考慮すると、スロット#2における宛先局33が受信する受信信号Yd2は、次式(3)で表される。増幅係数αrは、中継局32が受信信号Yr1を増幅する特性に応じて定められる。
The
ここで、Pr2は、スロット#2における中継局32の送信電力であり、Ps2は、スロット#2における発信局31の送信電力である。Hrdは、中継局32と宛先局33とにおけるチャネル周波数応答である。W’d2は、宛先局33におけるスロット#2での付加白色ガウス雑音の周波数領域表現であり、その標準偏差をσ2とする。
Here, P r2 is the transmission power of the
数式(1)と数式(3)とをまとめると、次式(4)と表すことができる。 When Formula (1) and Formula (3) are put together, it can be expressed as the following Formula (4).
ここで、中継局フォワード方式にAF法を用いた場合、数式(4)におけるH11、H21、及びH22は、それぞれが次式(5)〜(7)として表される。 Here, when the AF method is used for the relay station forward method, H 11 , H 21 , and H 22 in Expression (4) are respectively expressed as the following Expressions (5) to (7).
また、中継局フォワード方式にDF法を用いた場合、数式(4)におけるH11、H21、及びH22は、それぞれが次式(8)〜(10)として表される。 In addition, when the DF method is used for the relay station forward method, H 11 , H 21 , and H22 in Expression (4) are respectively expressed as the following Expressions (8) to (10).
宛先局33は、チャネル周波数応答H11、H21、H22の推定値を算出する。そして、宛先局33は、算出したH11、H21、H22の推定値を用いて、スロット#2で受信した受信信号Yd2に含まれる送信信号の復調、復号を行う。従来の手法では、X1=X2として、数式(4)は次式(11)で得られる。
The
このため、Yd1とYd2とを合成することにより、復調、復号を行う。ここでの合成で、例えば最大比合成を行う場合、その式は、次式(12)である。 Therefore, demodulation and decoding are performed by combining Y d1 and Y d2 . In the synthesis here, for example, when maximum ratio synthesis is performed, the formula is the following formula (12).
ここで、ハット(^)が付されたX1は、X1の検出値である。また、数式(12)の右辺について、次式(13)、(14)である。 Here, X 1 with a hat (^) is a detected value of X 1 . Moreover, about the right side of Numerical formula (12), it is following Formula (13), (14).
数式(14)について、復号で|(H21+H22)|2であり、H21とH22が逆相であるとき、チャネル電力が減少するため、スロット#2の受信信号が減衰するという問題が生じる。 Regarding Equation (14), when decoding is | (H 21 + H 22 ) | 2 and H 21 and H 22 are out of phase, the channel power decreases, and therefore the received signal in slot # 2 is attenuated. Occurs.
しかしながら、従来技術では、スロット#2で互いに異なる無線局(発信局31、中継局32)から同一のデータが送信されることから、宛先局33では、これらの信号が互いに強め合う場合と弱めあう場合とがある。宛先局33において、スロット#1で受信した信号とスロット#2で受信した信号とによる最大比合成を行う場合、H21、H22が逆相であるとき、スロット#2の受信信号が減衰し、復号誤りが生じる可能性が高まるという問題がある。
However, in the prior art, since the same data is transmitted from different radio stations (transmitting
上記事情に鑑み、本発明は、協調伝送を行う際に、全体の復号の特性を向上させることを可能とする技術の提供を目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the overall decoding characteristics when performing cooperative transmission.
本発明の一態様は、送信対象となる情報ビット列を変調して複数のシンボルを含むシンボル列を生成する変調部と、前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化部と、一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信部とを備える発信局と、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信部を備える中継局と、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信部と、前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調部と、前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号部とを備える宛先局と、を含む無線通信システムである。 According to one aspect of the present invention, a modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and space-time encoding the symbol sequence, the first signal and the second signal And a second time slot obtained by radio transmission of the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel. And a transmitter that wirelessly transmits the second signal in the first time slot, the first signal transmitted by the transmitter station is received in the first time slot, and the second signal is transmitted in the second time slot. A relay station having a relay transmitter for transmitting a first signal; and receiving the first signal transmitted by the source station in the first time slot; and receiving the first signal in the second time slot. A receiving unit that receives a combined signal of the second signal transmitted from the transmitting station and the first signal transmitted from the relay station; and a combination of the combined signal received in the second time slot. A demodulator that performs a complex conjugate process on the even-numbered symbol sequence and performs a demodulation process based on the result of the complex conjugate process and the first signal received in the first time slot; And a destination station that includes a decoding unit that performs a decoding process based on a result of the process.
本発明の一態様は、前記時空間符号化部は、偶数個ずつの前記シンボルを一組として時空間符号化を行うことによって前記第1の信号及び前記第2の信号を生成する。 In one aspect of the present invention, the space-time encoding unit generates the first signal and the second signal by performing space-time encoding with a set of even-numbered symbols.
本発明の一態様は、発信局が、送信対象となる情報ビット列を変調して複数のシンボルを含むシンボル列を生成する変調ステップと、前記発信局が、前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化ステップと、前記発信局が、一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信ステップと、中継局が、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信ステップと、宛先局が、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信ステップと、前記宛先局が、前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調ステップと、前記宛先局が、前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号ステップとを有する。 One aspect of the present invention is a modulation step in which a transmitting station modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and the transmitting station performs space-time coding on the symbol sequence. Performing a space-time coding step to generate a first signal and a second signal, and the transmitting station wirelessly transmits the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel. Transmitting and wirelessly transmitting the second signal in a second time slot obtained by the time division, and the relay station transmits the first signal transmitted by the transmitting station in the first time slot. A relay transmission step of receiving a signal and transmitting the first signal in the second time slot; a destination station transmitting the signal in the first time slot; A receiving step of receiving the first signal and receiving a combined signal of the second signal transmitted by the transmitting station and the first signal transmitted by the relay station in the second time slot; The destination station performs a complex conjugate process on the even-numbered symbol sequence of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate process is received in the first time slot. A demodulation step for performing a demodulation process based on the first signal; and a decoding step for the destination station to perform a decoding process based on a result of the demodulation process.
本発明の一態様は、送信対象となる情報ビット列を変調して複数のシンボルを含むシンボル列を生成する変調部と、前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化部と、一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信部とを備える発信局と、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信部を備える中継局と、から無線信号を受信する宛先局であって、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信部と、前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調部と、前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号部とを備える。 According to one aspect of the present invention, a modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and space-time encoding the symbol sequence, the first signal and the second signal And a second time slot obtained by radio transmission of the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel. And a transmitter that wirelessly transmits the second signal in the first time slot, the first signal transmitted by the transmitter station is received in the first time slot, and the second signal is transmitted in the second time slot. A relay station including a relay transmission unit that transmits a first signal; and a destination station that receives a radio signal from the relay station, wherein the first signal transmitted by the transmission station in the first time slot A receiving unit that receives the combined signal of the second signal transmitted from the source station and the first signal transmitted from the relay station in the second time slot; Complex conjugate processing is performed on the even-numbered symbol sequence of the composite signal received in the slot, and demodulation is performed based on the result of the complex conjugate processing and the first signal received in the first time slot. A demodulation unit that performs processing; and a decoding unit that performs decoding processing based on a result of the demodulation processing.
本発明の一態様は、送信対象となる情報ビット列を変調して複数のシンボルを含むシンボル列を生成する変調部と、前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化部と、一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信部とを備える発信局と、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信部を備える中継局と、から無線信号を受信する宛先局が行う無線通信方法であって、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信ステップと、前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調ステップと、前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号ステップとを有する。 According to one aspect of the present invention, a modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and space-time encoding the symbol sequence, the first signal and the second signal And a second time slot obtained by radio transmission of the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel. And a transmitter that wirelessly transmits the second signal in the first time slot, the first signal transmitted by the transmitter station is received in the first time slot, and the second signal is transmitted in the second time slot. A wireless communication method performed by a relay station including a relay transmission unit that transmits a first signal and a destination station that receives a radio signal from the relay station, wherein the transmission station transmits the signal in the first time slot. A receiving step of receiving the first signal and receiving a combined signal of the second signal transmitted from the transmitting station and the first signal transmitted from the relay station in the second time slot; And complex conjugate processing is performed on the even-numbered symbol sequence of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate processing and the first received in the first time slot A demodulation step for performing demodulation processing based on the signal, and a decoding step for performing decoding processing based on the result of the demodulation processing.
本発明により、送信側で時空間符号化を行い、受信側で偶数番目のシンボルに複素共役処理を施し、その得られた第1および第2スロットの受信信号の結果を最大比合成することにより全体の復号の特性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, space-time coding is performed on the transmitting side, complex conjugate processing is performed on the even-numbered symbols on the receiving side, and the obtained results of the received signals in the first and second slots are combined in a maximum ratio. The overall decoding characteristics can be improved.
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態による無線通信システム1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、無線通信システム1は、通信装置としての発信局11と中継局12と宛先局13とを具備し、協調通信伝送を用いた1R2H(1-Relay2-Hop)の構成を有する。無線通信システム1では、発信局11から中継局12への送受信と、発信局11及び中継局12から宛先局13への送受信とのそれぞれに対して、無線資源(時間及び周波数)の1スロットが割り当てられる。無線通信システム1では、2スロット(スロット#1及びスロット#2)を1周期として無線通信が行われる。
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a wireless communication system 1 includes a
発信局11、中継局12、宛先局13は、OFDM変調を用いた無線通信を行う。発信局11は、宛先局13に伝送する情報ビット列を送信する。中継局12は、発信局11から受信した情報ビット列を宛先局13に中継送信する。宛先局13は、発信局11及び中継局12から情報ビット列を受信する。以下、中継局フォワード方式としてAF法を適用した場合の無線通信システム1について説明する。
The
発信局11は、チャネル符号化部111、データ変調部112、時空間符号化部113、周波数−時間変換部114、パスバンド変換部115を備える。チャネル符号化部111には、宛先局13に送信される情報ビット列(情報ビットストリーム)が入力される。チャネル符号化部111は、入力された情報ビット列に対して誤り訂正符号化を行い、情報ビット列を符号化ビットに変換する。そして、チャネル符号化部111は、得られた符号化ビットを出力する。
The transmitting
データ変調部112は、予め定められた変換の規則を用いて、チャネル符号化部111が出力するM個ずつの符号化ビットをコンスタレーションマッピングして複素QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号点に変換する。ここで、Mは変調多値数である。このとき、データ変調部112は、変換した複素QAM信号点を各サブキャリアに対応付ける。
The
ここで、あるサブキャリアに対する第iOFDMシンボルの周波数領域複素信号点をXiで表す。時空間符号化部113は、周波数領域複素信号点Xiに対し、以下のように時空間符号化を施す。
Here, the frequency domain complex signal point of the i- th OFDM symbol for a certain subcarrier is denoted by X i . The space-
ここで、数式(15)、(16)は,それぞれスロット#1と#2に発信局11が送出するサブパケットP1とサブパケットP2となる信号である。ベクトルの第i要素が、各サブパケットの第iOFDMシンボルに対応する。図2は、スロット#1及びスロット#2における各サブパケットの伝達の状態を示す図である。図2に示されるように、時空間符号化が施された信号が発信局11と中継局12により送信されたときに、宛先局13では、スロット#2において、次式(17)で表すように合成された信号が受信される。
Here, the equations (15) and (16) are the signals that become the subpacket P1 and the subpacket P2 sent from the
この時空間符号化部113の処理は、偶数個ずつ(本実施形態では2個ずつ)のOFDMシンボル(X2l−1,X21)を一組として送信処理を行うことによって、データ復調部113で、従来、(H21+H22)として合成されていた信号が、|H21|2+|H22|2として合成されることとなる。つまり、発信局11から送出される信号と中継局12から送出される信号とが受信側で分離され、チャネル等化処理されたことと等価になる。
The processing of the space-
周波数−時間変換部114は、サブパケットP1及びサブパケットP2それぞれに対して、IDFTを用いて周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換し、変換したサブパケットP1と、変換したサブパケットP2とを含むパケットを出力する。
The frequency-
パスバンド変換部115は、周波数−時間変換部114が出力するパケットをベースバンドからパスバンド(搬送波の周波数帯域)に変換する。また、パスバンド変換部115は、接続されているアンテナを介して、変換したパケットのうち、スロット#1においてサブパケットP1を送信し、スロット#2においてサブパケットP2を送信する。このとき、パスバンド変換部115は、サブパケットP1を送信してから、待機時間Ds経過した後に、サブパケットP2を送信する。
The
ここで、待機時間Dsは、中継局12における中継の処理に要する処理時間Drに応じて予め定められている。パスバンド変換部115が、時間Ds経過した後にサブパケットP2を送信することにより、宛先局13において、中継局12からのサブパケットP1と、サブパケットP2とが受信されるタイミングが揃えられる。なお、伝搬経路等による時間のずれは、ガードインターバルにより補償される。
Here, the standby time Ds is determined in advance according to the processing time Dr required for the relay processing in the
宛先局13は、ベースバンド変換部131、時間−周波数変換部132、データ復調部133、チャネル復号部134を備える。ベースバンド変換部131は、接続されているアンテナを介して、発信局11及び中継局12から送信された信号を受信し、受信した信号をパスバンドからベースバンドに変換し、変換した信号を時間−周波数変換部132に出力する。
The
時間−周波数変換部132は、ベースバンド変換部131から入力される信号に対して、ガードインターバルの除去と、DFT(Discrete Fourier Transform;離散フーリエ変換)を用いた時間領域の信号から周波数領域の信号への変換とを行う。データ復調部133は、チャネル周波数応答に基づいて、時間−周波数変換部132が変換した信号に含まれるパケットについてチャネル等化を行う。また、データ復調部133は、分離したパケットそれぞれに対して、周波数領域複素信号点を検出し、各符号化ビットに対応する検出値(軟判定値)をチャネル復号部135に出力する。チャネル復号部134は、データ復調部133から入力される検出値に対して、チャネル復号化を行い、復号した情報ビット列を出力する。
The time-
図3は、第一実施形態における発信局11の情報ビット列を送信する処理と、宛先局13の情報ビット列を復元する処理とのフローチャートである。図3Aは、発信局11における送信の処理を示すフローチャートである。発信局11において、チャネル符号化部111に情報ビット列が入力されると、チャネル符号化部111が入力された情報ビット列に対して、予め定められた符号化率で誤り訂正符号化を行う(ステップS101)。
FIG. 3 is a flowchart of the process of transmitting the information bit string of the
データ変調部112は、チャネル符号化部111が符号化した情報ビット列を変調する(ステップS102)。変調で得られた複素QAM信号点は、各サブキャリアに対応付けられる。ここで、あるサブキャリアに対する第iOFDMシンボルの周波数領域複素信号点をXiで表す。
The
時空間符号化部113は、周波数領域複素信号点Xiに対し、次式(18)、(19)に示すように時空間符号化を施す(ステップS103)。
The space-
ここで、数式(18)、(19)は、それぞれスロット#1とスロット#2に発信局11が送出するサブパケットP1とサブパケットP2となる信号であり、ベクトルの第i要素が各サブパケットの第iOFDMシンボルに対応する。
Here, Equations (18) and (19) are signals that become subpacket P1 and subpacket P2 sent from the transmitting
周波数−時間変換部114は、サブパケットP1及びサブパケットP2を時間領域の信号に変換する(ステップS104)。次に、パスバンド変換部115は、周波数−時間変換部114が変換した信号をパスバンドに変換し、アンテナを介して送信する(ステップS105)。
The frequency-
図3Bは、宛先局13における受信の処理を示すフローチャートである。ベースバンド変換部131は、アンテナを介して、発信局11及び中継局12から送信された信号を受信し、受信した信号をベースバンドに変換する(ステップS201)。次に、時間−周波数変換部132は、ベースバンド変換部131が変換した信号を周波数領域の信号に変換する(ステップS202)。
FIG. 3B is a flowchart showing reception processing in the
データ復調部133は、ベースバンド変換部131が変換した信号からサブパケットP1とサブパケットP2とに含まれるデータを復調して、それぞれの軟判定値を出力する(ステップS203)。なお、該ステップS203の詳細については後述する。
The data demodulator 133 demodulates the data included in the subpacket P1 and the subpacket P2 from the signal converted by the
チャネル復号部134は、データ復調部133が出力した軟判定値を用いて、誤り訂正復号を行い、情報ビット列を復元して出力する(図3BのステップS204)。
The
図4は、第一実施形態によるデータ復調部133の復調を行う処理を示すフローチャートである。宛先局13において、データ復調部133に入力される受信信号Yは、次式(20)として表される。
FIG. 4 is a flowchart showing processing for performing demodulation of the data demodulator 133 according to the first embodiment. In the
ここで、Yd1,2l−1は、スロット#1における奇数番目のOFDMシンボルに対応する受信信号であり、Yd1,2lは、スロット#1における偶数番目のOFDMシンボルに対応する受信信号であり、Yd2,2l−1は、スロット#2における奇数番目のOFDMシンボルに対応する受信信号であり、Yd2,2lは、スロット#2における偶数番目のOFDMシンボルに対応する受信信号である。 Here, Y d1 and 2l-1 are received signals corresponding to odd-numbered OFDM symbols in slot # 1, and Yd1 and 2l are received signals corresponding to even-numbered OFDM symbols in slot # 1. , Y d2 , 21-1 are received signals corresponding to odd-numbered OFDM symbols in slot # 2, and Y d2 , 21 are received signals corresponding to even-numbered OFDM symbols in slot # 2.
また、H11は、スロット#1における、発信局11と宛先局13との間のチャネル周波数応答である。H21は、スロット#1における、発信局11と中継局12との間のチャネル周波数応答と、スロット#2における、中継局12と宛先局13との間のチャネル周波数応答とを合成したチャネル周波数応答である。H22は、スロット#2における、発信局11と宛先局13との間のチャネル周波数応答である。また、Wd1,2l−1、Wd1,2lは、スロット#1における熱雑音であり、Wd2,2l−1、Wd2,2lは、スロット#2における熱雑音である。
H 11 is a channel frequency response between the
データ復調部133では、偶数番目のOFDMシンボルに対応する受信信号Yd1,2lとYd2,2lに対して複素共役を施す(ステップS301)。このとき、数式(20)は、次式(21)、(22)となる。
The
ここで、数式(21)と数式(22)とを行ベクトルと行列で表して、次式(23)、(24)で表現する。 Here, Expression (21) and Expression (22) are expressed by row vectors and matrices, and expressed by the following Expressions (23) and (24).
続いて、データ復調部133では、このy1とy2に対して合成を行う(ステップS302)。ここでの合成で、例えば最大比合成を行う場合、最大比合成して得られた受信信号を復号した出力は、次式(25)である。
Subsequently, the
ここで、ハット(^)が付されたxは、x=[X1 X2]の検出値である。また、数式(25)の右辺について、 Here, x with a hat (^) is a detected value of x = [X 1 X 2 ]. Moreover, about the right side of Formula (25),
である。数式(27)について、復号で|H21|2+|H22|2とチャネル電力を分離できる。このことから、H21とH22とが逆相であるとき、スロット#2の受信信号が減衰する問題を解消できる。 It is. With respect to Equation (27), | H 21 | 2 + | H 22 | 2 and channel power can be separated by decoding. From this, it is possible to solve the problem that the received signal of slot # 2 is attenuated when H 21 and H 22 are in opposite phases.
ハット(^)が付されたXiは、複素QAM信号点の検出値を表す。この値に対してコンスタレーションデマッピングを行うことで、次式(28)の右辺で表わされる符号化ビットの軟判定が得られる。 X i with a hat (^) represents a detection value of a complex QAM signal point. By performing constellation demapping on this value, a soft decision of the coded bit represented by the right side of the following equation (28) is obtained.
上述した第一実施形態では、送信側で時空間符号化を行い、受信側で偶数番目のシンボルに対し複素共役処理を施す。そして、受信側で、第1および第2スロットの受信信号の結果を最大比合成することにより、全体の復号の特性を向上させることができる。 In the first embodiment described above, space-time coding is performed on the transmission side, and complex conjugate processing is performed on even-numbered symbols on the reception side. The reception side can improve the overall decoding characteristics by combining the results of the reception signals of the first and second slots with the maximum ratio.
[第二実施形態]
本発明の第二実施形態は、宛先局13のチャネル復号部134に関し、第一実施形態と組み合わせて適用することができる。なお、通信システム1、発信局11、中継局12、宛先局13の構成は図1と同様であるので説明を省略する。
宛先局13のチャネル復号部134は、図3Bに示すフローチャートと同様に、データ復調部133が出力した軟判定値を用いて、誤り訂正復号を行い、情報ビット列を復元して出力する(ステップS204)。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention can be applied to the
Similarly to the flowchart shown in FIG. 3B, the
図5は、第二実施形態におけるチャネル復号化部134のデータ復調された軟判定値から情報ビット列を復元する処理のフローチャートである。チャネル復号部134に入力される軟判定b値には、中継局12がフォワードしたサブパケットP1に含まれる雑音成分と宛先局13の付加雑音との和をスロット#2の雑音成分値として考慮した次式(29)のようなビット尤度の重み付けが行われる(ステップS401)。
FIG. 5 is a flowchart of the process of restoring the information bit string from the data-demodulated soft decision value of the
このように重み付けを行うことにより、最大の尤度での復号を行うことが可能となり、誤り特性の向上が得られる。 By performing weighting in this way, decoding can be performed with the maximum likelihood, and an improvement in error characteristics can be obtained.
次いで、チャネル復号部134は、ビット尤度の重み付けを行った軟判定b値を用いて、チャネル復号を行い、情報ビット列を復元して出力する(ステップS402)。
上述した第二実施形態では、中継局12がフォワードしたパケットに含まれる雑音成分と、宛先局13での付加雑音との和を、スロット#2の雑音成分値として考慮したビット尤度の重み付けが行われる。そして、重み付けされた値に対して軟判定チャネル復号を行うことによって、特性を向上させることができる。
Next, the
In the second embodiment described above, the bit likelihood weighting considering the sum of the noise component included in the packet forwarded by the
なお、上述した第一実施形態及び第二実施形態において、チャネル符号化部111は、宛先局13に伝送する情報ビット列が漏洩することを防ぐために、入力される情報ビット列に対して、所定のスクランブルコードを用いてスクランブルを行うようにしてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment described above, the
また、チャネル符号化部111は、マルチパス波による影響を軽減するために、巡回シフトディレイ(Cyclic Shift Delay;CSD)を追加するようにしてもよい。
Further, the
また、上述した第一実施形態及び第二実施形態において、マルチキャリアシステムとしてOFDM変調を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、シングルキャリアシステムを用いるようにしてもよい。 In the first and second embodiments described above, the case where OFDM modulation is used as a multicarrier system has been described. However, the present invention is not limited to this, and a single carrier system may be used.
また、上述した第一実施形態及び第二実施形態において、マルチキャリアシステムとしてOFDM変調を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access;OFDMA)システムや、マルチキャリア符号分割多元接続(Multi Carrier-Code Division Multiple Access;MC−CDMA)を用いるようにしてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the case where OFDM modulation is used as the multicarrier system has been described. However, the present invention is not limited to this, and Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) A system or multi-carrier code division multiple access (MC-CDMA) may be used.
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 designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1…無線通信システム, 11…発信局, 12…中継局, 13…宛先局, 111…チャネル符号化部, 112…データ変調部(変調部), 113…時空間符号化部, 114…周波数−時間変換部, 115…パスバンド変換部(送信部), 131…ベースバンド変換部(受信部), 132…時間−周波数変換部, 133…データ復調部(復調部), 134…チャネル復号部(復号部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless communication system, 11 ... Originating station, 12 ... Relay station, 13 ... Destination station, 111 ... Channel encoding part, 112 ... Data modulation part (modulation part), 113 ... Space-time encoding part, 114 ... Frequency- Time conversion unit, 115 ... passband conversion unit (transmission unit), 131 ... baseband conversion unit (reception unit), 132 ... time-frequency conversion unit, 133 ... data demodulation unit (demodulation unit), 134 ... channel decoding unit ( Decryption unit)
Claims (5)
前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化部と、
一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信部と
を備える発信局と、
前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信部
を備える中継局と、
前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信部と、
前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調部と、
前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号部と
を備える宛先局と、
を含む無線通信システム。 A modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols;
A space-time coding unit that performs space-time coding on the symbol sequence to generate a first signal and a second signal;
A transmitter that wirelessly transmits the first signal in a first time slot obtained by time-sharing one wireless channel, and wirelessly transmits the second signal in a second time slot obtained by the time-division. A transmitting station comprising and
A relay station comprising: a relay transmitter that receives the first signal transmitted by the source station in the first time slot and transmits the first signal in the second time slot;
In the first time slot, the first signal transmitted by the source station is received, and in the second time slot, the second signal transmitted by the source station and the relay station transmitted by the relay station. A receiving unit for receiving a combined signal with the first signal;
Complex conjugate processing is performed on even-numbered symbol sequences of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate processing and the first signal received in the first time slot , And a demodulator that performs demodulation processing based on
A destination station comprising: a decoding unit that performs a decoding process based on a result of the demodulation process;
A wireless communication system including:
前記発信局が、前記シンボル列に対し時空間符号化を行い、第1の信号及び第2の信号を生成する時空間符号化ステップと、
前記発信局が、一つの無線チャネルを時分割して得られる第1のタイムスロットにおいて前記第1の信号を無線送信し、前記時分割によって得られる第2のタイムスロットにおいて前記第2の信号を無線送信する送信ステップと、
中継局が、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて前記第1の信号を送信する中継送信ステップと、
宛先局が、前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信ステップと、
前記宛先局が、前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調ステップと、
前記宛先局が、前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号ステップと
を有する無線通信方法。 A modulation step in which a transmitting station modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols;
A space-time coding step in which the transmitting station performs space-time coding on the symbol sequence to generate a first signal and a second signal;
The transmitting station wirelessly transmits the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel, and transmits the second signal in a second time slot obtained by the time division. A transmission step for wireless transmission;
A relay transmission step in which a relay station receives the first signal transmitted by the source station in the first time slot and transmits the first signal in the second time slot;
A destination station receives the first signal transmitted by the source station in the first time slot, and the second signal transmitted by the source station and the relay station in the second time slot. A receiving step of receiving a composite signal with the first signal transmitted by;
The destination station performs complex conjugate processing on the even-numbered symbol sequence of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate processing and the received in the first time slot A demodulation step for performing a demodulation process based on the first signal;
A decoding step in which the destination station performs a decoding process based on a result of the demodulation process.
前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信部と、
前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調部と、
前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号部と
を備える宛先局。 A modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and a space-time that performs space-time coding on the symbol sequence to generate a first signal and a second signal An encoding unit wirelessly transmits the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel, and transmits the second signal in a second time slot obtained by the time division. A transmitting station including a transmitting unit that wirelessly transmits the first signal transmitted by the transmitting station in the first time slot, and transmits the first signal in the second time slot; A relay station having a relay transmitter, and a destination station that receives a radio signal from the relay station,
In the first time slot, the first signal transmitted by the source station is received, and in the second time slot, the second signal transmitted by the source station and the relay station transmitted by the relay station. A receiving unit for receiving a combined signal with the first signal;
Complex conjugate processing is performed on even-numbered symbol sequences of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate processing and the first signal received in the first time slot , And a demodulator that performs demodulation processing based on
A destination station comprising: a decoding unit that performs a decoding process based on a result of the demodulation process.
前記第1のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第1の信号を受信し、前記第2のタイムスロットにおいて、前記発信局が送信した前記第2の信号と前記中継局が送信した前記第1の信号との合成信号を受信する受信ステップと、
前記第2のタイムスロットにおいて受信された前記合成信号のシンボル列の偶数番目に複素共役処理を施し、前記複素共役処理の結果と、前記第1のタイムスロットにおいて受信された前記第1の信号と、に基づいて復調処理を行う復調ステップと、
前記復調処理の結果に基づいて復号処理を行う復号ステップと
を有する無線通信方法。 A modulation unit that modulates an information bit sequence to be transmitted to generate a symbol sequence including a plurality of symbols, and a space-time that performs space-time coding on the symbol sequence to generate a first signal and a second signal An encoding unit wirelessly transmits the first signal in a first time slot obtained by time-division of one radio channel, and transmits the second signal in a second time slot obtained by the time division. A transmitting station including a transmitting unit that wirelessly transmits the first signal transmitted by the transmitting station in the first time slot, and transmits the first signal in the second time slot; A wireless communication method performed by a relay station including a relay transmission unit and a destination station that receives a radio signal from the relay station,
In the first time slot, the first signal transmitted by the source station is received, and in the second time slot, the second signal transmitted by the source station and the relay station transmitted by the relay station. A receiving step of receiving a composite signal with the first signal;
Complex conjugate processing is performed on even-numbered symbol sequences of the composite signal received in the second time slot, and the result of the complex conjugate processing and the first signal received in the first time slot A demodulation step for performing a demodulation process based on
And a decoding step of performing a decoding process based on a result of the demodulation process.
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