JP5550445B2 - データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム - Google Patents
データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5550445B2 JP5550445B2 JP2010115261A JP2010115261A JP5550445B2 JP 5550445 B2 JP5550445 B2 JP 5550445B2 JP 2010115261 A JP2010115261 A JP 2010115261A JP 2010115261 A JP2010115261 A JP 2010115261A JP 5550445 B2 JP5550445 B2 JP 5550445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- codeword
- receiving
- decoding
- transmission
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Description
上記特許文献1に記載の従来の無線通信システムは、データ送信装置およびデータ受信装置として、それぞれ、以下の要素を備えている。
S/P変換部は、変調部により変調された符号語を、シリアルパラレル変換して、その符号語を分割する。
データ受信装置内のMIMO処理部は、高周波数帯域からベースバンドまでのダウンコンバートを含み、複数の受信アンテナを用いて、データ送信装置から同時に送信された複数の符号語を受信する。
P/S変換部は、離散フーリエ変換部によりDFTが行われた符号語を、パラレルシリアル変換して、複数の符号語を統合する。
復調部は、P/S変換部により統合された符号語を復調し、誤り訂正復号部は、復調部により復調された符号語を誤り訂正復号して、データを再生する。
以下、2つの通信路で符号語が送信されて、たとえば2つの通信路間で干渉が発生する場合について説明する。
また、データ送信装置のMIMO処理部から送信される符号語のシンボルSを、以下のように表現する。
上記のような符号化を、一般に、Alamouti(アラモチ)符号と呼ぶ。
データ受信装置内のMIMO処理部は、データ送信装置内のMIMO処理部が2つの送信アンテナを用いて、符号語のシンボルSを送信すると、2つの受信アンテナを用いて、符号語のシンボルSを受信するが、その受信信号rは、以下のように表される。
図1はこの発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック構成図である。
図1において、無線通信システムは、複数の送信アンテナ16a〜16fを用いて複数の符号語を同時に送信するデータ送信装置1(送信機)と、複数の受信アンテナ21a〜21fを用いて複数の符号語を同時に受信するデータ受信装置2(受信機)とを備えている。
なお、データ送信装置1からデータ受信装置2への実線矢印は、正規の送信データを示し、破線矢印は、複数(6個)の通信路間の干渉波を示している。
なお、S/P変換部13、逆離散フーリエ変換部14a〜14fおよびMIMO処理部15は、送信アンテナ16a〜16fと協働して、符号語送信手段を構成している。
変調部12(変調手段)は、誤り訂正符号化部11により生成された符号語を、QPSKなどに変調する。
逆離散フーリエ変換部14a〜14fは、OFDM変調の場合、S/P変換部13により分割された符号語に対するIDFT(逆離散フーリエ変換)を行う。
離散フーリエ変換部(DFT)23a〜23fと、P/S変換部24と、復調部25と、誤り訂正復号部26とを備えている。
また、離散フーリエ変換部23a〜23f、P/S変換部24および復調部25は、符号語を復調するための復調手段を構成している。さらに、後述するように、誤り訂正復号部26は、復調手段に含まれ得る。
P/S変換部24は、離散フーリエ変換部23a〜23fによりDFTが行われた符号語を、パラレルシリアル変換して複数の符号語を統合する。
誤り訂正復号部26(誤り訂正復号手段)は、復調部25により復調された符号語を、誤り訂正復号して、データを再生する。
まず、データ送信装置1内の誤り訂正符号化部11は、送信対象のデータを受けると、そのデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する。
データ送信装置1の変調部12は、誤り訂正符号化部11が生成した符号語をQPSKなどに変調する。
図1の例では、S/P変換部13は、符号語を6つに分割して、6つの分割符号語を逆離散フーリエ変換部14a〜14fに入力する。
MIMO処理部15は、送信アンテナ16a〜16fを用いて、逆離散フーリエ変換部14a〜14fによりIDFTが行われた符号語を同時に送信する。
P/S変換部24は、離散フーリエ変換部23a〜23fによりDFTが行われた複数の符号語を、パラレルシリアル変換して統合する。
最後に、誤り訂正復号部26は、復調部25が復調した符号語を、誤り訂正復号処理して、データ送信装置1で符号化される前のデータを再生する。
まず、通信路行列Hを、以下の式(1)のように仮定する。
また、データ送信装置1のMIMO処理部15から送信される符号語のシンボル(2元上で表現された誤り訂正符号語を変調したシンボル)を、以下の式(2)のように、Sで表現する。
データ受信装置2のMIMO処理部22は、データ送信装置1のMIMO処理部15が6つの送信アンテナ16a〜16fを用いて符号語のシンボルSを送信すると、6つの受信アンテナ21a〜21fを用いて、符号語のシンボルSを受信する。
このとき、データ受信装置2による受信信号rは、以下の式(3)のように表される。
データ受信装置2の誤り訂正復号部26は、MIMO処理部22が、6つの受信アンテナ21a〜21fを用いて受信シンボルrを受信すると、以下で説明するように、符号語の推定シンボル
ここで、前述の式(1)で示した6×6の通信路行列Hにおいて、要素hi,jは、j番目の送信アンテナからi番目の受信アンテナへの通信路係数である。
また、表記法を簡易化するために、j(=1、2、3、4、5、6)に対して、hj=[h1,j,h2,j,h3,j,h4,j,h5,j,h6,j]Tと表現する。ここで、「上付き文字T」は転置を意味し、複素の転置を「上付き文字T,*」で表現している。これにより、通信路行列Hを、H=[h1,h2,h3,h4,h5,h6]とコンパクトに表現することができる。
上記表現を用い、受信行列rを、以下の式(4)のように定義する。
また、各通信路応答を、以下の式(5)〜(10)で表す。
この計算を一般化すると、2k×k(k∈自然数)のMIMOに対し、2k本の送信アンテナおよび2k本の受信アンテナのMIMO通信の時空間符号となる。
また、送信シンボルベクトルSは、以下のように構成されるものとする。
この場合、劣化成分はノイズのみとなり、検出確率が向上する。また、(17)式のように、ダイバーシチ(diversity)次数4kの高いダイバーシチ利得を得ることができる。
一方、データ受信装置2において、MIMO処理部22(符号語受信手段)は、データ送信装置1から直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最大比合成復号法を用いて復号する。
また、図1で示した無線通信システムについて説明したが、図1内のデータ送信装置1のみ、またはデータ受信装置2のみで構成された送信機または受信機であっても、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
なお、上記実施の形態1では、1回の送信でダイバーシチ利得を得るために、STBC(Space Time Block Code)やSFBC(Space Frequency Block Code)に適用する事例を示したが、受信側での復号失敗時における送信データ再送方式にも適用可能である。
たとえば、S(i)をi回目の送信シンボルとして用い、受信側でそのシンボルを用いて、以下のように復号することも可能である。
次に、「最小自乗誤差(MMSE)」+「一般線形結合法」について説明する。
また、線形の最小自乗誤差(MMSE)法による受信機も、シンボルベクトル[S1,S2,S3,S4,S5,S6]を検出するために用いることができる。この受信機の構造は、受信機のノイズの分散を考慮した上記表現の受信機とは若干異なる。
いま、受信ベクトルrjを、以下の式(22)〜(27)に示すように、通信路行列の列との線形結合により表現する。
上記表記法は、MMSE処理を用いる際に表現が簡素化できるので有効である。
すなわち、4つの等価MIMO通信路上において、1つの[S1,S2,S3,S4,S5,S6]Tによるベクトルとして、各受信ベクトルを表現することができるので、分かり易い表現形態とすることができる。この式は、Hの列の置換と列に対する適切な複素共役処理、および負の記号を掛けた表現となっている。
この処理結果は、以下の式(28)〜(33)のように表される。
受信ベクトルの結合と単一の処理で計算された送信ベクトルの推定値は、以下の式(35)のように表される。
MMSE受信機には、4×4行列の逆行列とノイズ分散値σ2の推定とが必要になる。式(35)の表記法は、各受信後に送信ベクトルの検出を試みる際に、受信の処理を表現するのに有効である。
前述の「最小自乗誤差(MMSE)」+「一般線形結合法」においては、
一方、「最小自乗誤差(MMSE)+簡易線形結合法」においては、以下の式(41)〜(46)のように、一般のMMSEを毎回実行し、その結果の推定シンボル値を単純に線形合成する方法により、復号可能にしている。
たとえば、式(41)〜(46)の計算において、
る。
これにより、前述と同様に、ノイズのみでなく、干渉波成分をも抑制して、復調および誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができる。
なお、上記実施の形態1、2(図1)では、データ送信装置1に対して1つのデータ受信装置2を設け、1つのデータ受信装置2へのデータ送信する場合を示したが、図2のように、2つのデータ受信装置3、4を設けてもよい。
この場合、送信データ間の干渉を除去する機能を用いることにより、複数のデータ受信装置3、4に対して、同時に干渉することなくデータ送信することができる。
このように、同一の無線リソースにおいて、複数のデータ受信装置に対し、同時に干渉することなくデータ送信する方式は、一般に「マルチユーザMIMO伝送」と呼ばれている。この発明の実施の形態3は、マルチユーザMIMO伝送方式を実現するための1つの手法である。
つまり、各データ受信装置3、4は、自身宛の正規の送信データ以外に、他方のデータ受信装置宛の送信データをも受信し、これが干渉波となっている。
データ送信装置1のMIMO処理部15から送信される符号語のシンボルは、データ受信装置3宛のシンボルS1、S2、S3と、データ受信装置4宛のシンボルS4、S5、S6であり、各符号語の宛先は異なるが、各送信アンテナ16a〜16fと送信される符号語との関係Sは、前述の式(2)と同じである。
同様に、データ送信装置1からデータ受信装置4への通信路行列H2を、以下の式(48)のように仮定する。
データ受信装置3のMIMO処理部34は、3つの受信アンテナ31a〜31cを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号r(1)は、以下の式(49)のように表される。
同様に、データ受信装置4のMIMO処理部44は、3つの受信アンテナ41a〜41cを用いて、符号語のシンボルを受信するが、その受信信号をr(2)は、以下の式(50)のように表される。
前述の通信路係数の表記と同様に、通信路係数の表記を簡易にするために、j=1、2、3、4、5、6、に対して、式(47)、(48)内の通信路係数hを、以下のように表現することとする。
h(2)j=[h4,j,h5,j,h6,j]T
H(2)=[h(2)1, h(2)2, h(2)3, h(2)4,h(2)5, h(2)6]
求める。
同様に、データ受信装置4においては、データ受信装置3宛の符号語のシンボルによる干渉成分がキャンセルされており、また、データ受信装置4宛の符号語のシンボル間の干渉成分もキャンセルされる。
また、上記実施の形態2に示した最小自乗誤差(MMSE)と一般線形結合法との両方を用いても、同様の計算方法により異なるデータ受信装置間の干渉成分をキャンセルしつつ、かつ同じデータ受信装置内の異なるシンボル間の干渉成分をキャンセルしつつ、符号語のシンボルを復調可能である。
MIMO処理部32、42は、自身が属するデータ受信装置とは異なるデータ受信装置宛の、データ送信装置1からの符号語を含む直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最大比合成復号法または最小2乗誤差復号法を用いて復号する。
これにより、ノイズのみでなく、干渉波成分をも抑制して、復調および誤り訂正復号の成功率を大きく改善することができる。
Claims (10)
- 送信対象となるデータを誤り訂正符号化して符号語を生成する誤り訂正符号化手段と、
前記誤り訂正符号化手段により生成された符号語を変調する変調手段と、
前記変調手段により変調された符号語を分割し、複数のアンテナを用いて、分割した複数の符号語を同時に送信する符号語送信手段と、を備え、
前記符号語送信手段は、送信済データの符号語を、データ順の入れ替え、共役数との入れ替え、位相回転、および正負の符号の入れ替えにより、Alamouti符号とフーリエ変換のクロネッカ積との直交系列を用いて変形して、前記複数の送信アンテナからの送信データの干渉成分を除去する復号が可能な符号化を施して送信することを特徴とするデータ送信装置。 - 複数の受信アンテナを用いて、データ送信装置から同時に送信された複数の符号語を受信する符号語受信手段であって、前記データ送信装置から、送信済データの符号語が、データ順の入れ替え、共役数との入れ替え、位相回転、および正負の符号の入れ替えにより、Alamouti符号とフーリエ変換のクロネッカ積との直交系列を用いて変形され、複数の送信アンテナからの送信データの干渉成分を除去する復号が可能な符号化が施されて送信されたもの受信するものと、
前記符号語受信手段により受信された複数の符号語を統合し、統合後の符号語を復調する復調手段と、を備え、
前記復調手段は、前記データ送信装置から変形された符号語が送信された場合に、前記変形された符号語を用いて、前記データ送信装置で符号化される前のデータを再生することを特徴とするデータ受信装置。 - 前記符号語受信手段は、前記データ送信装置から直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最大比合成復号法を用いて復号することを特徴とする請求項2に記載のデータ受信装置。
- 前記符号語受信手段は、前記データ送信装置から直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最小2乗誤差復号法を用いて復号することを特徴とする請求項2に記載のデータ受信装置。
- 前記符号語受信手段は、前記データ送信装置から直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最尤推定復号法を用いて復号することを特徴とする請求項2に記載のデータ受信装置。
- 前記復調手段により復調された符号語を誤り訂正復号して、前記データ送信装置で符号化される前のデータを再生する誤り訂正復号手段を備え、
前記誤り訂正復号手段は、前記誤り訂正復号手段における符号語の誤り訂正復号が失敗した場合に、前記データ送信装置での符号語の、データ順の入れ替え、共役数との入れ替え、位相回転、および正負の符号の入れ替えにしたがって前記データ送信装置から再度送信された符号語を用いて、前記データを再生することを特徴とする請求項2から請求項5までのいずれかに記載のデータ受信装置。 - それぞれ同一構成を有し、並設されたN個(Nは2以上の自然数)のデータ受信装置からなり、データ送信装置から同時に送信されたN×M個(Mは2以上の自然数)の符号語を受信するデータ受信装置であって、
前記N個のデータ受信装置の各々は、
M個の受信アンテナを用いて、データ送信装置から同時に送信されたN×M個のうちのM個の符号語を受信する符号語受信手段であって、前記データ送信装置から、送信済データの符号語が、データ順の入れ替え、共役数との入れ替え、位相回転、および正負の符号の入れ替えにより、Alamouti符号とフーリエ変換のクロネッカ積との直交系列を用いて変形され、複数の送信アンテナからの送信データの干渉成分を除去する復号が可能な符号化が施されて送信されたもの受信するものと、
前記符号語受信手段により受信されたM個の符号語を統合し、統合後の符号語を復調する復調手段と、を備え、
前記復調手段は、前記データ送信装置から変形された符号語が送信された場合に、前記変形された符号語を用いて、前記データ送信装置で符号化される前のデータを再生することを特徴とするデータ受信装置。 - 前記符号語受信手段は、自身が属するデータ受信装置とは異なるデータ受信装置宛の、前記データ送信装置からの符号語を含む直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最大比合成復号法を用いて復号することを特徴とする請求項7に記載のデータ受信装置。
- 前記符号語受信手段は、自身が属するデータ受信装置とは異なるデータ受信装置宛の、前記データ送信装置からの符号語を含む直交系列を用いて変形された符号語を受信し、最小2乗誤差復号法を用いて復号することを特徴とする請求項7に記載のデータ受信装置。
- 請求項1に記載のデータ送信装置と、請求項2から請求項9までのいずれか1項に記載のデータ受信装置と、を備えた無線通信システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010115261A JP5550445B2 (ja) | 2010-02-03 | 2010-05-19 | データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010022248 | 2010-02-03 | ||
JP2010022248 | 2010-02-03 | ||
JP2010115261A JP5550445B2 (ja) | 2010-02-03 | 2010-05-19 | データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011182377A JP2011182377A (ja) | 2011-09-15 |
JP5550445B2 true JP5550445B2 (ja) | 2014-07-16 |
Family
ID=44693383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010115261A Expired - Fee Related JP5550445B2 (ja) | 2010-02-03 | 2010-05-19 | データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5550445B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009084207A1 (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Mitsubishi Electric Corporation | データ送信装置、データ受信装置及び無線通信システム |
US8073071B2 (en) * | 2008-01-16 | 2011-12-06 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Hybrid automatic repeat requests coding in MIMO networks |
US8179990B2 (en) * | 2008-01-16 | 2012-05-15 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Coding for large antenna arrays in MIMO networks |
-
2010
- 2010-05-19 JP JP2010115261A patent/JP5550445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011182377A (ja) | 2011-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200287616A1 (en) | Method for transmitting and receiving data in cooperative communication system, and cooperative communication method | |
EP1608081B1 (en) | Apparatus and method for space-frequency block coding/decoding in a communication system | |
CN102148669B (zh) | 分集发送方法和系统 | |
JP4331221B2 (ja) | 無線通信方法、無線送信装置及び無線受信装置 | |
KR20110014644A (ko) | 반복을 사용한 데이터 블록들의 스펙트럼확산 코딩 | |
JP5734990B2 (ja) | Ofdmシステムにおけるalamoutiブロック符号を復号するための方法と受信器 | |
JP7011405B2 (ja) | 制御信号復号器及び受信装置 | |
US10411944B2 (en) | Transmission method, transmission device, reception method, and reception device | |
JP5638531B2 (ja) | Sic実施を容易にする多重ストリーム伝送のためにシングルキャリアレイヤをシフトするシステムおよび方法 | |
JP5063705B2 (ja) | データ送信装置、データ受信装置及び無線通信システム | |
US10979263B2 (en) | Data processing method and device | |
JP2006511154A (ja) | Ofdmシステム用の送信機ダイバーシティ方法 | |
JP5550445B2 (ja) | データ送信装置およびデータ受信装置ならびに無線通信システム | |
US9071292B2 (en) | Method of transmitting a digital signal in a distributed system, and a corresponding program product and relay device | |
JP4942846B2 (ja) | データ送信装置、データ受信装置及び無線通信システム | |
EP4203405A1 (en) | Device and method for transmitting payload data with repetitions of a coded waveform | |
US8559550B2 (en) | Method for transmitting a sequence of symbols for exploiting transmit diversity | |
KR101705991B1 (ko) | 중첩 변조를 이용한 ofdm 협력 통신 시스템 및 그 방법 | |
JP5694985B2 (ja) | 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法 | |
Yu et al. | Cooperative CDD Scheme Based On Adaptive Modulation in Wireless Communication System | |
KR20160010799A (ko) | 하다마르 변환과 알라무티 방식의 결합을 이용한 mimo 무선 통신 방법 및 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131001 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131129 |
|
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: 20140422 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140520 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5550445 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |