JP6355221B2 - Wireless communication system and receiving apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、無線伝送システム及び受信装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless transmission system and a receiving apparatus.
デジタル伝送では、伝送品質が劣化すると通信の切断が発生するため、伝送品質の劣化は避けることが望ましい。伝送品質の指標としてビット誤り率があり、システム毎に要求されるビット誤り率は異なる。例えば、FPU(Field Pickup Unit)と呼ばれるテレビジョン放送番組素材をデジタル伝送する無線中継伝送装置では、内符号復号後のビット誤り率が1×10−4以下であれば、後続する外符号により、エラーフリーにまで誤り訂正することが可能である(例えば、非特許文献1参照。)。
このFPUシステムを用いた移動伝送では、伝送路の状態に応じて上記のビット誤り率は時々刻々と変動する。そのため、安定した伝送を行うために所要ビット誤り率に対して、どの程度の伝送マージンがあるか把握する必要がある。In digital transmission, since communication disconnection occurs when transmission quality deteriorates, it is desirable to avoid deterioration of transmission quality. The bit error rate is an index of transmission quality, and the bit error rate required for each system is different. For example, in a wireless relay transmission device that digitally transmits television broadcast program material called FPU (Field Pickup Unit), if the bit error rate after inner code decoding is 1 × 10 −4 or less, It is possible to correct errors up to error-free (for example, see Non-Patent Document 1).
In mobile transmission using this FPU system, the bit error rate fluctuates every moment according to the state of the transmission path. Therefore, it is necessary to grasp how much transmission margin there is for the required bit error rate in order to perform stable transmission.
従来、伝送マージンを算出する方法として、受信側で計測した受信電力、受信CNR(Carrier to Noise power Ratio:搬送波電力対雑音電力比)、MER(Modulation Error Ratio:変調誤差比)等と計算機シミュレーションや実測等により得られた事前の検証結果からマージンを算出している。 Conventionally, as a method of calculating a transmission margin, received power measured at the receiving side, received CNR (Carrier to Noise power Ratio), MER (Modulation Error Ratio), etc., computer simulation, The margin is calculated from the previous verification result obtained by actual measurement or the like.
所要ビット誤り率を満たす受信電力や受信CNRは、伝送路特性や干渉の影響に応じて変化するため、伝送路ごとのマージンを記憶したテーブルを予め用意し、伝送路に合わせてマージンを設定するのが望ましいが、現実的ではない。そのため、予め決められた伝送路モデルでの計算機シミュレーションによるシミュレーション結果や伝送路の実測値に基づき、伝送マージンを設定するのが一般的である。 Since the received power and the received CNR that satisfy the required bit error rate change according to the transmission path characteristics and the influence of interference, a table storing the margin for each transmission path is prepared in advance, and the margin is set according to the transmission path. Is desirable but not realistic. Therefore, it is common to set a transmission margin based on a simulation result by a computer simulation with a predetermined transmission path model or an actual measurement value of the transmission path.
また、伝送路の品質に応じて、適応的に変調方式や符号化方式を制御することで無線装置の伝送レートの最適化を行う無線技術として、AMC(Adaptive Modulation Coding:適応変調符号化)が知られており、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)やLTE(Long Term Evolution)等で採用されている。
AMCは、一般に受信装置で得られた伝送路の情報に基づき、システムの所要ビット誤り率を満たしつつ伝送レートを最大化するMCS(Modulation and Coding Set)を選択する。システムの所要ビット誤り率を満たすかどうかの判定には、伝送路の品質の指標として受信CNR等が用いられる。最適なMCSを選択するための受信CNRの閾値は、計算機シミュレーションや実測値等に基づき、事前に得られる各MCSでのビット誤り率特性より設定する。In addition, AMC (Adaptive Modulation Coding) is a wireless technology that optimizes the transmission rate of a wireless device by adaptively controlling the modulation method and coding method according to the quality of the transmission path. It is known and used in HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and LTE (Long Term Evolution).
AMC generally selects MCS (Modulation and Coding Set) that maximizes the transmission rate while satisfying the required bit error rate of the system, based on transmission path information obtained by the receiving apparatus. For determining whether or not the required bit error rate of the system is satisfied, the reception CNR or the like is used as an index of the quality of the transmission path. The reception CNR threshold value for selecting the optimum MCS is set based on the bit error rate characteristics in each MCS obtained in advance based on computer simulation, actual measurement values, and the like.
先行技術文献としては、例えば、特許文献1に、雑音電力推定値や干渉電力推定値を考慮してシンボル尤度を算出し、より正確に送信シンボルを復調する発明が開示されている。
As a prior art document, for example,
例えば、送信装置と受信装置共に複数アンテナを用いて伝送するMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送システムにおいて、アンテナ相関が高い環境では、受信信号の分離検出が困難となるため伝送品質が劣化することが知られている。そのため、従来の伝送路品質の指標である受信電力、受信CNRなどから伝送マージンを設定した場合、上記の高アンテナ相関環境では、高い受信CNRで伝送マージンがあるにも関わらず、ビット誤り率が劣化してしまうという問題が生じる。
また、アマチュア無線等の狭帯域な干渉信号が混入する伝送路において、消失訂正処理前の受信CNRなどを用いた場合、受信CNRが十分であると誤認識し、誤った伝送マージンを設定することに繋がる。
上記で挙げた環境において、例えば、受信装置で得られた受信CNRをフィードバック情報として送信装置に対して送信し、受信CNRに基づいてAMCを制御する無線装置では、最適なMCSを誤認識してしまうという問題が生じる。For example, in a multiple input multiple output (MIMO) transmission system in which both a transmission device and a reception device transmit using multiple antennas, transmission quality may deteriorate in an environment where the antenna correlation is high, because it becomes difficult to separate and detect received signals. Are known. Therefore, when the transmission margin is set based on the reception power, reception CNR, etc., which are the indicators of the conventional transmission path quality, the bit error rate is high in the above high antenna correlation environment even though there is a transmission margin with a high reception CNR. There arises a problem of deterioration.
In addition, when a reception CNR before erasure correction processing is used in a transmission line in which narrowband interference signals such as amateur radio are mixed, it is erroneously recognized that the reception CNR is sufficient, and an erroneous transmission margin is set. It leads to.
In the above-mentioned environment, for example, a wireless device that transmits the received CNR obtained by the receiving device as feedback information to the transmitting device and controls AMC based on the received CNR, misrecognizes the optimal MCS. Problem arises.
一般的には、受信装置の復調部でビット単位の尤度情報を算出し、そのビット尤度情報より誤り訂正復号処理を施す。しかし、例えば、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等のシンボル単位で誤り訂正符号化処理を施す送信装置を持つ無線システムでは、受信装置においてシンボル単位で復号処理を行う必要があるため、ビット単位の尤度情報を得ることができないという課題がある。例えば、シンボル単位で誤り訂正符号化を施す方式として、時空間トレリス符号化(STTC:Space Time Trellis Coding)等が挙げられる。
本発明の目的は、高アンテナ相関環境や狭帯域な干渉信号が混入する環境において、シンボル単位で誤り訂正符号化処理を施す送信装置を持つ無線システムでも適切な変調方式及び符号化率を選択して伝送レートを改善することである。Generally, likelihood information in units of bits is calculated by the demodulator of the receiving apparatus, and error correction decoding processing is performed from the bit likelihood information. However, for example, in a radio system having a transmission device that performs error correction coding processing in symbol units such as 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), it is necessary to perform decoding processing in symbol units in the reception device. There is a problem that information cannot be obtained. For example, as a method of performing error correction coding on a symbol basis, space time trellis coding (STTC) or the like can be mentioned.
An object of the present invention is to select an appropriate modulation scheme and coding rate even in a radio system having a transmission device that performs error correction coding processing in symbol units in a high antenna correlation environment or an environment in which narrowband interference signals are mixed. To improve the transmission rate.
本発明の無線通信システムは、送信装置と受信装置を有する無線通信システムであって、送信装置は複数の符号化部と変調部とRF部と送信アンテナを備え、受信装置は複数の受信アンテナとRF部と、復調部と復号部と相互情報量算出部とマージン算出部を備え、復調部は受信信号から送信信号に対する各レプリカ候補点のユークリッド二乗距離を算出し、相互情報量算出部はレプリカ候補点に対するユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、マージン算出部は平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することを特徴とする。 The wireless communication system of the present invention is a wireless communication system having a transmission device and a reception device, the transmission device including a plurality of encoding units, a modulation unit, an RF unit, and a transmission antenna, and the reception device includes a plurality of reception antennas. An RF unit, a demodulation unit, a decoding unit, a mutual information amount calculation unit, and a margin calculation unit are provided. The demodulation unit calculates the Euclidean square distance of each replica candidate point for the transmission signal from the received signal, and the mutual information amount calculation unit is a replica. The average mutual information is calculated for the Euclidean square distance to the candidate point, and the margin calculation unit calculates the transmission margin from the demodulator output mutual information or the decoding unit input mutual information that satisfies the average mutual information and the required bit error rate. It is characterized by doing.
また、本発明の受信装置は、複数の受信アンテナとRF部と、復調部と復号部と相互情報量算出部とマージン算出部を備える受信装置であって、復調部は受信信号から送信信号に対する各レプリカ候補点のユークリッド二乗距離を算出し、相互情報量算出部はレプリカ候補点に対するユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、マージン算出部は平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することを特徴とする。 The receiving apparatus of the present invention is a receiving apparatus including a plurality of receiving antennas, an RF unit, a demodulating unit, a decoding unit, a mutual information amount calculating unit, and a margin calculating unit, wherein the demodulating unit applies a received signal to a transmitted signal. The Euclidean square distance of each replica candidate point is calculated, the mutual information calculation unit calculates the average mutual information amount with respect to the Euclidean square distance with respect to the replica candidate point, and the margin calculation unit calculates the average mutual information amount and the required bit error rate. The transmission margin is calculated from the demodulating unit output mutual information amount or the decoding unit input mutual information amount which is satisfied.
さらに、本発明の受信装置は、上述の受信装置であって、復調部の前段又は後段の少なくとも一方に配置される干渉検出部と消失訂正部を有し、干渉検出部は復調部前段に配置された場合には受信信号から干渉成分を検出し、復調部後段に配置された場合には復調部から出力されるユークリッド二乗距離に対する干渉成分を検出し、消失訂正部は復調部前段に配置された場合には復調部に入力される受信信号に対して干渉検出部により得られた干渉の検出結果に基づいて当該受信信号への消失訂正処理を行い、消失訂正処理部は復調部後段に配置された場合には復調部から出力されるユークリッド二乗距離に対して干渉検出部により得られた干渉の検出結果に基づいてユークリッド二乗距離への消失訂正処理を行い、相互情報量算出部は消失訂正処理部の消失訂正処理後のユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、マージン算出部は平均相互情報量算出部により得られた平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することが好ましい。 Furthermore, the receiving apparatus of the present invention is the above-described receiving apparatus, and includes an interference detection unit and an erasure correction unit arranged at least one of the preceding stage and the subsequent stage of the demodulation unit, and the interference detection unit is arranged at the preceding stage of the demodulation unit If detected, the interference component is detected from the received signal. If the interference component is placed downstream of the demodulation unit, the interference component for the Euclidean square distance output from the demodulation unit is detected. The erasure correction unit is placed before the demodulation unit. In this case, the received signal input to the demodulation unit is subjected to erasure correction processing on the received signal based on the interference detection result obtained by the interference detection unit, and the erasure correction processing unit is arranged at the subsequent stage of the demodulation unit. In this case, the Euclidean square distance output from the demodulator performs erasure correction processing to the Euclidean square distance based on the interference detection result obtained by the interference detector, and the mutual information amount calculator The average mutual information amount is calculated with respect to the Euclidean square distance after the erasure correction processing of the positive processing unit, and the margin calculating unit satisfies the average mutual information amount obtained by the average mutual information calculating unit and the required bit error rate. It is preferable to calculate the transmission margin from the output mutual information amount or the decoding unit input mutual information amount.
本発明によれば、高アンテナ相関環境や狭帯域な干渉信号が混入する環境において、シンボル単位で誤り訂正符号化処理を施す送信装置を持つ無線通信システムでも適切な変調方式及び符号化率を選択して伝送レートを改善することができる。 According to the present invention, an appropriate modulation scheme and coding rate can be selected even in a wireless communication system having a transmission device that performs error correction coding processing in symbol units in a high antenna correlation environment or an environment in which narrowband interference signals are mixed. Thus, the transmission rate can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。(実施例1) 第一の実施例は、標準規格番号STD−B57で規定されるMIMO−OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重方式)方式デジタル伝送システムのFPU(以下、MIMO−FPU)を想定しており、送信装置と受信装置共に2本の受信アンテナを有するMIMO伝送システムを特徴とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) A first embodiment is an FPU (hereinafter referred to as MIMO-FPU) of a MIMO-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system digital transmission system defined by the standard number STD-B57. And a MIMO transmission system having two receiving antennas in both the transmitting device and the receiving device.
実施例1の無線通信システムの構成について、図1と図2を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける送信装置の構成の一例を示す第一のブロック図である。
MIMO−FPU送信装置は、誤り訂正符号にSTTCを用いているため、2個のSTTC符号化部100−1,100−2と、2個の変調部101−1,101−2と、2個のRF(Radio Frequency:無線)部102−1,102−2と2本の送信アンテナ103−1,103−2を備える。本一実施例の送信装置において、添え字の1と2はそれぞれ送信系統1と送信系統2であることを示している。The configuration of the wireless communication system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a first block diagram illustrating an example of a configuration of a transmission device in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
Since the MIMO-FPU transmission apparatus uses STTC as an error correction code, two STTC encoders 100-1 and 100-2, two modulators 101-1 and 101-2, and two RF (Radio Frequency) units 102-1 and 102-2 and two transmitting antennas 103-1 and 103-2. In the transmission apparatus of this embodiment, the
送信対象となる情報ビット列は、STTC符号化部100−1,100−2の両方に入力される。STTC符号化部100−1,100−2では入力された情報ビット列に対して、それぞれ系統毎に異なるSTTC符号化処理を施して符号化ビットを出力し、変調部101−1,101−2では入力された符号化ビットに対して、変調処理を施して変調信号を出力し、RF部102−1,102−2ではベースバンド信号を搬送波数周波数帯にアップコンバートして、送信アンテナ103−1,103−2より無線信号を送信する。
なお、本一実施例では、送信アンテナが2本であるが、1本、あるいは3本以上でも基本的動作は同じである。The information bit string to be transmitted is input to both STTC encoding units 100-1 and 100-2. The STTC encoding units 100-1 and 100-2 perform different STTC encoding processes on the input information bit strings for each system, and output encoded bits. The modulation units 101-1 and 101-2 The input coded bits are subjected to modulation processing to output a modulated signal, and the RF units 102-1 and 102-2 upconvert the baseband signal to the frequency band of the number of carriers, and transmit antenna 103-1. , 103-2 transmit radio signals.
In this embodiment, there are two transmission antennas, but the basic operation is the same with one or three or more antennas.
図2は本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける受信装置の構成の一例を示す第一のブロック図である。
MIMO−FPU受信装置は、2本の受信アンテナ104−1,104−2と、2個のRF部105−1,105−2と、復調部106と、復号部107を備え、更に、相互情報量算出部108と、マージン算出部109を備えている。FIG. 2 is a first block diagram showing an example of the configuration of the receiving device in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
The MIMO-FPU receiving apparatus includes two receiving antennas 104-1 and 104-2, two RF units 105-1 and 105-2, a
受信アンテナ104−1,104−2は送信装置から送信された無線信号を受信し、RF部105−1,105−2はそれぞれ受信アンテナ104−1,104−2で受信した搬送波周波数帯の受信信号からベースバンド信号にダウンコンバートし、復調部106にそれぞれ受信信号を出力する。本一実施例において、添え字の1と2はそれぞれ受信系統1と受信系統2であることを示している。
なお、本一実施例では、受信アンテナが2本であるが、1本、あるいは3本以上でも基本的動作は同じである。The receiving antennas 104-1 and 104-2 receive the radio signal transmitted from the transmitting apparatus, and the RF units 105-1 and 105-2 receive the carrier frequency bands received by the receiving antennas 104-1 and 104-2, respectively. The signal is down-converted to a baseband signal, and the received signal is output to
In this embodiment, the number of receiving antennas is two, but the basic operation is the same with one or more than three.
復調部106では、得られた受信信号ベクトルr=[r1 r2 ・・・rN]TとNr×Ntチャネル行列Hの推定結果H^を用いて復調処理を行う。[ ]Tは転置を示している。受信信号ベクトルrとレプリカ(チャネル推定結果から算出した理想受信点)候補点H^sjとのユークリッド二乗距離Lj=||r−H^sj||2を算出する。ここで、s=[s1 s2 ・・・sNt]Tは送信信号ベクトルを示し、添え字のjはレプリカ候補点のインデックスを示している。レプリカ候補点数Jは変調多値数をM、送信アンテナ数をNtとした時、J=MNtで与えられる。従って、本実施例はNt=2であるので、J=M2となる。得られたユークリッド二乗距離Ljを復号部107及び相互情報量算出部108へ出力する。The
復号部107では入力されたユークリッド二乗距離Ljに対して、例えば、ユークリッド二乗距離Ljをパスメトリックとしてビタビアルゴリズムを用いて復号処理を行い、復号結果を出力する。このSTTC方式の復号処理については、例えば,非特許文献3による。The
相互情報量算出部108は入力されたユークリッド二乗距離Ljに基づき、相互情報量を算出する。本発明は、この相互情報量から伝送マージンを算出することにより、様々な伝送路環境であっても適切な伝送マージンを算出できる装置を提供することを特徴とする。以下、Ljから相互情報量を算出する過程を示し、算出した相互情報量からマージンを算出する方法を説明する。The mutual information
相互情報量I(X;Y)とは、事象Yの値を知ることにより、確率変数Xに関する情報が事象Yにどれだけ含まれているかを定量的に示し、数式1で与えられる。
確率変数Xにおける事前エントロピーH(X)は数式2で与えられる。
本実施例で用いるSTTC符号化では、シンボル単位で復号処理を施すためシンボル単位で尤度を算出する必要がある。従って、確率変数Yは受信信号ベクトルr(n)を用いる必要があり、事後エントロピーH(X|Y)=H(s(n)|r(n))は数式4で与えられる。
従って、事後エントロピーH(s(n)|r(n))を算出するには、P(s(n)=sj|r(n))を算出する必要がある。この時の制約条件として、以下の条件を満たす必要がある。
数式5は、各レプリカ候補点jでの条件付き確率P(s(n)=sj|r(n))の総和が“1”であることを示している。ベイズの定理より、P(s(n)=sj|r(n))は以下の数式6に変形できる。
受信信号ベクトルの生じる確率P(r(n))はレプリカ候補点に依存せず一定である。また、事前確率P(s(n)=sj)に関する情報を受信装置で所有していなく、全てのレプリカ候補点で等しいとした時、P(s(n)=sj|r(n))はP(r(n)|s(n)=sj)のみに依存する。The probability P (r (n)) that the received signal vector is generated is constant without depending on the replica candidate point. Further, when information regarding the prior probability P (s (n) = s j ) is not owned by the receiving apparatus and is equal for all replica candidate points, P (s (n) = s j | r (n) ) Depends only on P (r (n) | s (n) = s j ).
受信信号ベクトルr(n)に混入している雑音の分布がガウス分布であると仮定すると、レプリカ候補点sjが送信された時に受信信号ベクトルがr(n)である確率P(r(n)|s(n)=sj)は以下の数式7で与えられる。
ここで、σ2は複素平面の雑音電力を示しており、各受信系統での雑音電力は等しいと仮定する。レプリカ候補点jでのユークリッド二乗距離をLj=||r(n)−H^sj||2と置くと、P(r(n)|s(n)=sj)はユークリッド二乗距離Ljにのみ依存していることが分かる。K=(1/(πσ2)NT)exp(1/σ2)と置くと、Kはレプリカ候補点jに依存せず定数であるため、数式7は数式8で表わすことができる。
従って、定数Cで正規化後の事後確率P’(r(n)|s(n)=sj)を用いることで、数式5で示した制約条件を満たす数式10が得られる。
相互情報量I(n)は算出した事前エントロピーH(s(n))と事後エントロピーH(s(n)|r(n))より、数式11となる。
従って、相互情報量算出部108では、入力された各レプリカ候補点sjにおけるユークリッド二乗距離Lj(n)より数式7を用いて、相互情報量I(n)を算出することが可能である。相互情報量I(n)算出の実現方法として、例えば、復号部108の入力された各レプリカ候補点sjにおけるユークリッド二乗距離Lj(n)が与えられた時の相互情報量I(n)を算出する変換テーブルや底の変換公式により、底をJからeとする自然対数に変換し、テーブルを不要とするマクローリン展開を用いた近似計算などが挙げられる。数式13の相互情報量は瞬時的な値であるため、そのばらつきは大きい。従って、シンボル系列数N(Nは自然数)に対するサンプル平均を取ることでばらつきを抑えた平均相互情報量IEを算出し、マージン算出部109に出力する。
復調処理の相互情報量入出力特性は、アンテナ相関等の伝送路環境に依存するため、復調処理後の平均相互情報量IEは、受信CNRなどでは考慮されないアンテナ相関の影響が考慮された値となる。また、相互情報量算出部108で算出する平均相互情報量IEは、アンテナ相関に関するパラメータが不要である。Since the mutual information input / output characteristics of the demodulation process depend on the transmission path environment such as the antenna correlation, the average mutual information IE after the demodulation process is a value that takes into account the influence of the antenna correlation that is not considered in the reception CNR or the like. It becomes. Further, the average mutual information IE calculated by the mutual
相互情報量は、デインタリーバ入出力後で同値となるため、復調部と復号部間にデインタリーバが接続される場合においても、上記で算出した平均相互情報量IEはシンボル系列数Nが十分多ければ、復調部107出力のユークリッド二乗距離Lj(n)の代わりに復号部107入力のユークリッド二乗距離L’j(n)を用いて、平均相互情報量IEを算出しても良い。Since the mutual information amount becomes the same after the deinterleaver input / output, even when the deinterleaver is connected between the demodulating unit and the decoding unit, the average mutual information IE calculated above has a sufficient number of symbol sequences N. If so, the average mutual information IE may be calculated using the Euclidean square distance L ′ j (n) input to the
マージン算出部109では、入力された平均相互情報量IEと計算機シミュレーション等により得られた所要ビット誤り率γ以下を達成する相互情報量IRに基づき、伝送マージンIMを数式13で求める。
IM=IE−IR ・・・ (数式13)The
I M = I E −I R (Formula 13)
復号処理の相互情報量入出力特性は、伝送路特性や受信CNRに関わらず、誤り訂正符号化方式のみに従い、一意に決定される。この入出力特性より、復号部106の入力相互情報量に対するビット誤り率が算出可能であることは周知の技術であり、図6のようにグラフで描くことが可能である。例えば、送信装置で変調方式16QAMを用いる場合、変調方式16QAMに応じた所要ビット誤り率γを達成する相互情報量IRは事前に予め算出可能である。従って、各変調方式での相互情報量IRをテーブルとして記憶し、参照することにより、伝送中の変調方式と異なる変調方式の伝送マージンIMも算出することが可能である。例えば、図7に示すように、送信装置で設定中の変調方式16QAMにおける伝送マージンIM,1と異なる変調方式QPSKにおける伝送マージンIM,2を同時に算出可能となる。The mutual information input / output characteristics of the decoding process are uniquely determined according to only the error correction coding method regardless of the transmission path characteristics and the received CNR. It is a well-known technique that the bit error rate with respect to the input mutual information amount of the
数式13より得られた伝送マージンIMを例えば、ディスプレイなどに表示させることで、受信装置を使用するユーザは伝送マージンIMを知ることが可能となる。
上記は、相互情報量を用いた伝送マージンIMの代表例であり、それに準ずる情報を提供しても良い。例えば、伝送マージンIMが“0”に近づいた場合に警報アラームを知らせるなどが挙げられる。By displaying the transmission margin I M obtained from Expression 13 on, for example, a display or the like, the user using the receiving apparatus can know the transmission margin I M.
The above are representative of transmission margin I M using mutual information, may provide information analogous thereto. For example, such informs a warning alarm can be given when the transmission margin I M is close to "0".
上述の実施例により、復号部106の入力であるユークリッド二乗距離Ljより平均相互情報量IEを算出し、得られた平均相互情報量IEに基づき、伝送マージンIMを算出することで、アンテナ相関の影響を考慮した適切な伝送マージンを提供することが可能である。According to the embodiment described above, the average mutual information IE is calculated from the Euclidean square distance L j that is the input of the
(実施例2) 次に、実施例2について、図3を用いて説明する。
図3は本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける受信装置構成の一例を示す第二のブロック図である。
図1と同一の符号を付した処理部については、第一のブロック図と同一の動作であるため、説明は省略する。第二のブロック図は、他システムからの干渉信号の混入によるビット誤り率の劣化を抑圧するため、被干渉信号の消失訂正部を備えた構成である。以下、実施例1と同様にOFDM変調された信号を受信する受信装置を想定して説明を行うが、シングルキャリア変調においても適用可能である。Example 2 Next, Example 2 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a second block diagram illustrating an example of a configuration of a receiving device in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
About the processing part which attached | subjected the code | symbol same as FIG. 1, since it is the same operation | movement as a 1st block diagram, description is abbreviate | omitted. The second block diagram is a configuration provided with an erasure correction unit for the interfered signal in order to suppress deterioration of the bit error rate due to mixing of interference signals from other systems. The following description will be made assuming a receiving apparatus that receives an OFDM-modulated signal as in the first embodiment, but the present invention is also applicable to single-carrier modulation.
2個の干渉検出部200−1,200−2では、例えば、非特許文献2で開示されているCVI(Carrier Variance Information)を用いて、干渉波が混入しているl番目のサブキャリアの受信信号ベクトルrlを検出し、2個の消失訂正部201−1,201−2において、rlの被干渉電力が所定の閾値より大きい場合は消失訂正処理を行う。消失訂正処理とは、データの消失処理を示しており、rlを“0”もしくは“0に近似した値”に変換する。消失訂正後の信号ベクトルrdを復調部106に出力する。In the two interference detection units 200-1 and 200-2, for example, using CVI (Carrier Variance Information) disclosed in
消失訂正処理を行わない場合、干渉波が混入してしまうことにより、干渉による各レプリカ候補点とのユークリッド二乗距離Ljが変化し、本来のシンボル尤度が低いはずのレプリカ候補点のシンボル尤度が高いと誤認識し、復号結果に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、消失訂正により干渉波が混入したサブキャリアにおいて、各レプリカ候補点とのユークリッド二乗距離Ljを等距離に変換処理することで、シンボル尤度が“0”になるため、受信特性が改善することができる。一方で消失訂正処理により、復号部106の入力ユークリッド二乗距離Ljが等距離となるサンプルが生じるため、消失訂正処理後の平均相互情報量IEは、干渉波が混入していない時に比べて減少するため、数式13で算出する伝送マージンIMも減少する。When the erasure correction process is not performed, interference waves are mixed, so that the Euclidean square distance L j with each replica candidate point due to interference changes, and the symbol likelihood of the replica candidate point that should have a low original symbol likelihood. It is misrecognized as a high degree and adversely affects the decoding result. Therefore, the symbol likelihood becomes “0” by converting the Euclidean square distance L j to each replica candidate point into an equal distance in the subcarrier mixed with the interference wave by the erasure correction, so that the reception characteristic is improved. can do. On the other hand, the erasure correction process generates a sample in which the input Euclidean square distance L j of the
また、消失訂正処理を行わずに算出した伝送マージンをディスプレイに表示し、被干渉信号による相互情報量の劣化量などを確認することも可能である。
図3では、復調部106の前に干渉検出部200−1,200−2及び消失訂正部201−1,201−2を備えていたが、復調部106の後に備わっていても良い。
上記で説明した第三の実施例により、被干渉信号の消失訂正が施された信号ベクトルrdに対して、相互情報量IMを算出することで、被干渉信号による受信レベルの変動が大きい場合においても適切な伝送マージンを設計することが可能となる。It is also possible to display the transmission margin calculated without performing the erasure correction process on the display and confirm the amount of deterioration of the mutual information amount due to the interfered signal.
In FIG. 3, the interference detection units 200-1 and 200-2 and the erasure correction units 201-1 and 201-2 are provided before the
The third embodiment described above, with respect to the signal vector r d that erasure correction of the interference signal is applied, by calculating the mutual information I M, a large variation in the receiving level by the interfered signal Even in this case, an appropriate transmission margin can be designed.
(実施例3) 次に、実施例3について、図4を用いて説明する。
図4は本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける送信装置構成の一例を示す第二のブロック図である。
図1と同一の符号を付した処理部については、第一のブロック図と同一の動作であるため、説明は省略する。第三のブロック図は、STTC符号化と異なる誤り訂正符号化を施す誤り符号化部を送信装置に備えた構成である。以下、送信アンテナ1本と受信アンテナ1本で構成されるSISO(Single Input Single Output)伝送システムシステムにおいて説明を行うが、受信装置のみが2本以上の複数アンテナを有するSIMO(Single Input Multiple Output)伝送システムや送信装置のみが2本以上の複数アンテナを有するMISO(Multiple Input Single Output)伝送システム、送信アンテナと受信アンテナが2本以上の複数アンテナを有するMIMO伝送システムにおいても適用可能である。(Example 3) Next, Example 3 is demonstrated using FIG.
FIG. 4 is a second block diagram showing an example of the configuration of the transmission apparatus in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
About the processing part which attached | subjected the code | symbol same as FIG. 1, since it is the same operation | movement as a 1st block diagram, description is abbreviate | omitted. The third block diagram is a configuration in which the transmission apparatus includes an error encoding unit that performs error correction encoding different from STTC encoding. In the following, a SISO (Single Input Single Output) transmission system system composed of one transmitting antenna and one receiving antenna will be described. However, only a receiving apparatus has two or more antennas. The present invention can also be applied to a MISO (Multiple Input Single Output) transmission system in which only the transmission system and the transmission apparatus have two or more antennas, and a MIMO transmission system in which the transmission antenna and the reception antenna have two or more antennas.
送信対象となる情報ビット列は、誤り訂正符号化部300に入力される。誤り訂正符号化部300では入力された情報ビット列に対して、例えばターボ符号化処理を施して符号化ビットを出力し、変調部101−1,101−2では入力された符号化ビットに対して、変調処理を施して変調信号を出力し、RF部102−1,102−2ではベースバンド信号を搬送波数周波数帯にアップコンバートして、送信アンテナ103−1,103−2より無線信号を送信する。
The information bit string to be transmitted is input to the error
図5は本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける受信装置構成の一例を示す第三のブロック図である。
受信装置は、受信アンテナ104と、RF部105と、復調部106と、復号部107を備え、更に、相互情報量算出部108と、マージン算出部109を備える。FIG. 5 is a third block diagram illustrating an example of a configuration of a receiving device in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
The receiving apparatus includes a receiving
復調部106では、実施例1と同様に得られた受信信号を復調処理することで、受信信号とレプリカ(伝送路推定結果から算出した理想受信点)候補点とのユークリッド二乗距離Ljを算出する。得られたユークリッド二乗距離Ljを復号部107及び相互情報量算出部108へ出力する。相互情報量算出部108では、同様に平均相互情報量IEを算出し、マージン算出部109へ出力する。マージン算出部109では、入力された平均相互情報量IEと計算機シミュレーション等により得られた所要ビット誤り率γ以下を達成する相互情報量IRに基づき、伝送マージンIMを求める。The
従って、レプリカ候補点とユークリッド二乗距離Ljが得られれば、本発明は後段の処理に依存せずに適応可能である。例えば、受信装置で生成した伝送マージンIMを送信装置にフィードバックし、そのフィードバック情報に基づいて、送信装置がAMCを行う無線システムや、伝搬路応答の推定結果より送信信号に各固有モードを実現するための固有ベクトルをウェイトとして施す固有モード伝送システム等が挙げられる。Therefore, if the replica candidate point and the Euclidean square distance L j are obtained, the present invention can be applied without depending on the subsequent processing. For example, by feeding back the transmission margin I M generated by the receiving device to the transmitting device, based on the feedback information, and a wireless system in which transmission apparatus performs AMC, realizing each eigenmode transmission signal from the estimation result of the channel response For example, an eigenmode transmission system that applies an eigenvector for weighting as a weight.
本発明の実施形態である無線通信システムは、高アンテナ相関環境や狭帯域な干渉信号が混入する環境において、シンボル単位で誤り訂正符号化処理を施す送信装置を持つ無線システムでも適切な変調方式及び符号化率を選択して伝送レートを改善することができる。 A radio communication system according to an embodiment of the present invention is suitable for a radio system having a transmission apparatus that performs error correction coding processing in symbol units in a high antenna correlation environment or an environment in which a narrowband interference signal is mixed. The coding rate can be selected to improve the transmission rate.
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
シンボル単位で誤り訂正符号化処理を施す送信装置を持つ無線通信システムでも適切な変調方式及び符号化率を選択できることによって、伝送レートを改善したい用途に適用できる。 Even in a wireless communication system having a transmission device that performs error correction coding processing on a symbol basis, an appropriate modulation scheme and coding rate can be selected, so that the transmission rate can be improved.
100−1,100−2:STTC符号化部、101−1,101−2:変調部、102−1,102−2:RF部、103−1,103−2:送信アンテナ、104−1,104−2:受信アンテナ、105−1,105−2:RF部、106:復調部、107:復号部、108:相互情報量算出部、109:マージン算出部、200−1,200−2:干渉検出部、201−1,201−2:消失訂正部。 100-1, 100-2: STTC encoding unit, 101-1, 101-2: Modulation unit, 102-1, 102-2: RF unit, 103-1, 103-2: Transmitting antenna, 104-1, 104-2: receiving antenna, 105-1, 105-2: RF unit, 106: demodulating unit, 107: decoding unit, 108: mutual information calculating unit, 109: margin calculating unit, 200-1, 200-2: Interference detection unit, 201-1 and 201-2: erasure correction unit.
Claims (3)
前記送信装置は、複数の符号化部と変調部とRF部と送信アンテナを備え、
前記受信装置は、複数の受信アンテナとRF部と、復調部と復号部と相互情報量算出部とマージン算出部を備え、
前記復調部は、受信信号から送信信号に対する各レプリカ候補点のユークリッド二乗距離を算出し、
前記相互情報量算出部は、前記レプリカ候補点に対するユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、
前記マージン算出部は、平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することを特徴とする無線通信システム。A wireless communication system having a transmitter and a receiver,
The transmission apparatus includes a plurality of encoding units, a modulation unit, an RF unit, and a transmission antenna.
The receiving apparatus includes a plurality of receiving antennas, an RF unit, a demodulating unit, a decoding unit, a mutual information amount calculating unit, and a margin calculating unit,
The demodulation unit calculates the Euclidean square distance of each replica candidate point for the transmission signal from the reception signal,
The mutual information amount calculation unit calculates an average mutual information amount with respect to a Euclidean square distance with respect to the replica candidate point,
The wireless communication system, wherein the margin calculating unit calculates a transmission margin from a demodulating unit output mutual information amount or a decoding unit input mutual information amount satisfying an average mutual information amount and a required bit error rate.
前記復調部は、受信信号から送信信号に対する各レプリカ候補点のユークリッド二乗距離を算出し、
前記相互情報量算出部は、前記レプリカ候補点に対するユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、
前記マージン算出部は、平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することを特徴とする受信装置。A receiving apparatus comprising a plurality of receiving antennas, an RF unit, a demodulating unit, a decoding unit, a mutual information amount calculating unit, and a margin calculating unit,
The demodulation unit calculates the Euclidean square distance of each replica candidate point for the transmission signal from the reception signal,
The mutual information amount calculation unit calculates an average mutual information amount with respect to a Euclidean square distance with respect to the replica candidate point,
The margin calculating unit calculates a transmission margin from a demodulating unit output mutual information amount or a decoding unit input mutual information amount satisfying an average mutual information amount and a required bit error rate.
前記復調部の前段又は後段の少なくとも一方に配置される干渉検出部と消失訂正部を有し、
前記干渉検出部は、前記復調部前段に配置された場合には受信信号から干渉成分を検出し、前記復調部後段に配置された場合には前記復調部から出力されるユークリッド二乗距離に対する干渉成分を検出し、
前記消失訂正部は、前記復調部前段に配置された場合には、前記復調部に入力される受信信号に対して前記干渉検出部により得られた干渉の検出結果に基づいて当該受信信号への消失訂正処理を行い、
前記消失訂正処理部は、前記復調部後段に配置された場合には前記復調部から出力されるユークリッド二乗距離に対して、前記干渉検出部により得られた干渉の検出結果に基づいて、前記ユークリッド二乗距離への消失訂正処理を行い、
前記相互情報量算出部は、前記消失訂正処理部の消失訂正処理後のユークリッド二乗距離に対して平均相互情報量を算出し、
前記マージン算出部は、前記平均相互情報量算出部により得られた平均相互情報量と所要ビット誤り率を満たす復調部出力相互情報量もしくは復号部入力相互情報量から伝送マージンを算出することを特徴とする受信装置。The receiving device according to claim 2,
Having an interference detection unit and an erasure correction unit arranged in at least one of the preceding stage or the subsequent stage of the demodulation unit;
The interference detection unit detects an interference component from a received signal when arranged at the preceding stage of the demodulation unit, and interferes with an Euclidean square distance output from the demodulation unit when arranged at the latter stage of the demodulation unit. Detect
When the erasure correction unit is arranged before the demodulation unit, the erasure correction unit applies the received signal to the reception signal based on the detection result of interference obtained by the interference detection unit with respect to the reception signal input to the demodulation unit. Perform erasure correction processing,
The erasure correction processing unit is arranged based on a detection result of interference obtained by the interference detection unit with respect to a Euclidean square distance output from the demodulation unit when arranged in the latter stage of the demodulation unit. Perform erasure correction processing to the square distance,
The mutual information amount calculation unit calculates an average mutual information amount with respect to the Euclidean square distance after the erasure correction processing of the erasure correction processing unit,
The margin calculating unit calculates a transmission margin from an average mutual information amount obtained by the average mutual information amount calculating unit and a demodulating unit output mutual information amount or a decoding unit input mutual information amount that satisfies a required bit error rate. A receiving device.
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