JP6565089B2 - フレームエラーレート予測装置、無線通信装置および無線通信システム - Google Patents
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Description
非特許文献4に開示された技術ではトレリスの位置によるPEPの違いを考慮するため、インターリーバサイズに相当するトレリスの区間内の各時点においてPEPを計算し、得られたPEPから復号後にビット誤りとなるビット数の期待値を算出しBER予測を行う。
そのため、同一フレーム内の各ビットは異なる変調を施され、かつ異なる伝搬路の影響を受けるため既存技術の枠組みではPEPを計算できない、という問題がある。
(複数帯域同時伝送の通信システムでのフレームエラーレート予測の課題)
以下では、本発明の実施の形態の説明をする前提として、上述した非特許文献4に開示された技術を、非特許文献5や非特許文献6に開示されたような複数帯域同時伝送を用いる通信システムに適用する場合の問題点について、簡単にまとめる。
図3は、拘束長3、生成多項式(5, 7)8を有する畳み込み符号のdH=5におけるエラーパスを示す図である。
条件付きPEPは、非特許文献4によれば、以下の式で表される。
Δw(iw)はシンボル内のビット位置iwによって異なる確率密度を持つ有限な離散確率変数であり、λlはPA´Pの固有値であるため、あるエラーパスe t,pが与えられている場合、Δw(iw)から一意に決定できる。
信号点間の最小ユークリッド距離をdminとすると、w=1,…,dHに対してΔw(iw)=dmin 2となる項がJ個の項の中で支配的になると期待される。また、この支配的になる項のPjをPminと表記する。すなわち、Pminはw=1,…,dHに対してΔw(iw)=dmin 2となる確率を表し、変調方式とエラーパス、インターリーバ構造から決定される。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
さらに、送信装置1000は、受信装置2000側からの平均受信電力と電力遅延プロファイルおよび雑音電力の推定値をRF部1014.1〜1014.3を介して受信し、復調および復号処理を実行するための受信処理部1100と、平均受信電力と電力遅延プロファイルおよび雑音電力の推定値に基づいて、適応的にMCSを変更する制御を実施して、誤り訂正符号化部1002の符号化率や変調部1010.1〜1010.3での変調方式を制御する適応レート制御部1110とを含む。
受信装置2000は、さらに、RF部2010.1〜2010.3を介して受信した信号における、たとえば、パイロット信号などにより、平均受信電力と電力遅延プロファイルの推定値および雑音電力の推定値の算出を行うための平均受信電力/電力遅延プロファイル/雑音電力推定部2100と、平均受信電力/電力遅延プロファイル/雑音電力推定部2100からの推定値を送信信号に変換して、RF部2010.1〜2010.3を介してアンテナ2002から送信装置1000に向けて送信するための送信処理部2110とを含む。
[FERの予測処理の構成]
図5は、図1に示した適応レート制御部1110の構成を説明するためのブロック図である。
また、平均受信電力の推定には、特に限定されないが、たとえば、以下の文献に開示の手法を用いることができる
公知文献2:S. Hong, Y. Li, Y.C. He, G.Wang, and M. Jin, ”A cyclic correlation based blind SINR estimation for OFDM systems,” Communications Letters, IEEE, vol.16, no.11, pp.1832-1835, Nov. 2012.
電力遅延プロファイルの推定にあたり、受信電力も含む形で推定される(すなわち、ρbPbとして)場合は、平均受信電力の推定を別途行う必要はなく、電力遅延プロファイルのみを推定する。
[FER予測部3030が実行する動作]
以下では、FER予測部3030が実行する動作について、数式に従い説明する。
以下の説明で明らかとなるように、本実施の形態のFERの予測では、以下のような特徴がある。
以下では、複数周波数帯の同時通信のシステムとして、利用可能なバンドの個数をB個とする。図1の例では、B=3である。
b番目の帯域のチャンネル・インパルス応答h'b(アンダーバー)は、以下のように表わされる。
[フレームエラーレート(FER)予測]
トレリス図は畳み込み符号を分析するために広く使用され、図3でも示したように、トレリス図では、コードワードは、トレリスパスに1対1で対応する。
(無線LAN環境におけるユニオンバウンドに基づいたFERの表現)
FERは、少なくとも1つのエラーイベントがフレーム中に生じる確率である。
(複数周波数帯の同時通信のためのペアワイズ誤り率)
次に、複数周波数帯の同時通信において、ペアワイズ誤り率PEP(et,p(アンダーバー))を導出する。
ここで、以下のH(アンダーバー)は、チャネル係数ベクトルである。
(伝搬路値が定数とみなせる場合(伝搬路が静的な場合))
この場合は、式(26)おいて、Hkw,bwを定数と置くことに相当する。
(伝搬路値が変動する場合のPEPの計算)
一般には、チャンネル係数H(アンダーバー)は確率変数と見なされる。
h(アンダーバー)の各要素hは互いに独立であるために、容易に計算されるため、h(アンダーバー)にわたる期待値を求める。
ここで、vb(アンダーバー)=Vb Hhb(アンダーバー)を定義する。また、Vbはユニタリ行列であるので、バンドb中でのvb(アンダーバー)の各要素の振幅は、以下の確率分布のレイリー分布に従う。
式(26)および(29)から、PEPは、式(30)のように近似できる。
Claims (13)
- 畳み込み符号化直交周波数分割多重方式により、複数の周波数帯による同時伝送で通信する無線通信装置であって、
受信装置から送信された、前記周波数帯ごとの受信パワー、伝搬路の電力の減衰を表す伝搬路特性情報および雑音電力の推定値をフィードバック情報として受信する受信手段と、
前記畳み込み符号化直交周波数分割多重方式で採用されるものとして予め設定された畳み込み符号化の符号化率および変調方式の組の情報を格納するための記憶手段と、
送信データ列に前記畳み込み符号化処理するための畳み込み符号化処理手段と、
前記符号化処理手段の出力をインターリーブ処理するためのインターリーブ手段と、
前記インターリーブ処理後の信号を前記複数の周波数帯に応じて分割するためのパーサー手段と、
前記パーサー手段からの出力を一次変調して、複数のサブキャリアによる直交周波数分割多重変調するための変調手段と、を備える無線通信装置において、前記周波数帯ごとの前記符号化率および前記変調方式を選択するために使用されるフレームエラーレート予測装置であって、
前記畳み込み符号化処理手段の構成により定まるエラーパターンの誤りビットがマッピングされる周波数帯域と、前記誤りビットがマッピングされるサブキャリアとビット位置とを前記インターリーブ処理と前記パーサー手段での分割処理の構成から決定し、各前記周波数帯域の前記受信パワー、前記伝搬路特性情報および前記雑音電力の推定値からペアワイズ誤り率を計算するペアワイズ誤り率算出手段と、
算出された前記ペアワイズ誤り率に基づいて、フレーム誤り率を予測するフレーム誤り率予測手段とを備える、フレームエラーレート予測装置。 - 前記ペアワイズ誤り率算出手段は、前記送信データ列を通信するためのフレーム内において、デインターリーブ処理後の符号化系列に対する伝搬路変動が周期的とみなせるように設定されたブロック長ごとに送信ビットが複数のブロックに分割されている場合に、前記ブロックの1つに相当するトレリス図の区間で前記ペアワイズ誤り率の総和としてブロック誤り率を計算し、
前記フレーム誤り率予測手段は、各前記ブロックのブロック誤り率が互いに等しいものとして、前記ブロック誤り率と前記フレーム内に含まれるブロック数から前記フレーム誤り率を予測する、請求項1記載のフレームエラーレート予測装置。 - 前記ペアワイズ誤り率算出手段は、前記インターリーブ処理と前記分割処理の構成から前記送信データ列のビットがマッピングされる周波数帯を計算し、前記周波数帯間の電力差を表す係数により、前記周波数帯ごとの受信電力の違いを考慮し、誤りビットがマッピングされる前記周波数帯の変調方式から信号点間の距離を算出して、前記ペアワイズ誤り率を算出する、請求項1または2記載のフレームエラーレート予測装置。
- 前記無線通信装置は、直交周波数分割多重方式による通信を行い、前記ブロックは、直交周波数分割多重方式における1シンボルである、請求項2記載のフレームエラーレート予測装置。
- 前記伝搬路特性情報は、前記伝搬路において推定された電力遅延プロファイルである、請求項1記載のフレームエラーレート予測装置。
- 前記伝搬路特性情報は、前記伝搬路のインパルス応答である、請求項1記載のフレームエラーレート予測装置。
- 畳み込み符号化直交周波数分割多重方式により、複数の周波数帯による同時伝送で通信する無線通信装置であって、
受信装置から送信された、前記周波数帯ごとの受信パワー、伝搬路の電力の減衰を表す伝搬路特性情報および雑音電力の推定値をフィードバック情報として受信する受信手段と、
前記畳み込み符号化直交周波数分割多重方式で採用されるものとして予め設定された畳み込み符号化の符号化率および変調方式の組の情報を格納するための記憶手段と、
送信データ列に前記畳み込み符号化処理するための畳み込み符号化処理手段と、
前記符号化処理手段の出力をインターリーブ処理するためのインターリーブ手段と、
前記インターリーブ処理後の信号を前記複数の周波数帯に応じて分割するためのパーサー手段と、
前記パーサー手段からの出力を多値符号化して、複数のサブキャリアによる直交周波数分割多重変調するための変調手段と、
前記フィードバック情報に基づいて、前記記憶手段に格納された符号化率および変調方式の組のうち、スループットを最大とする組を選択する選択手段とを備え、
前記選択手段は、
前記畳み込み符号化処理手段の構成により定まるエラーパターンの誤りビットがマッピングされる周波数帯域と、前記誤りビットがマッピングされるサブキャリアとビット位置とを前記インターリーブ処理と前記パーサー手段での分割処理の構成から決定し、各前記周波数帯域の前記受信パワー、前記伝搬路特性情報および前記雑音電力の推定値からペアワイズ誤り率を計算するペアワイズ誤り率算出手段と、
算出された前記ペアワイズ誤り率に基づいて、フレーム誤り率を予測するフレーム誤り率予測手段と、
予測されたフレーム誤り率に基づいて、所定のフレームエラーレート内において、最大のスループットとなる前記組を選択する変調方式選択手段とを含み、
前記変調方式選択手段により選択された前記組に応じて、送信データに対して、畳み込み符号化および変調処理を実行して送信するための送信手段をさらに備える、無線通信装置。 - 前記ペアワイズ誤り率算出手段は、前記送信データ列を通信するためのフレーム内において、デインターリーブ処理後の符号化系列に対する伝搬路変動が周期的とみなせるように設定されたブロック長ごとに送信ビットが複数のブロックに分割されている場合に、前記ブロックの1つに相当するトレリス図の区間で前記ペアワイズ誤り率の総和としてブロック誤り率を計算し、
前記フレーム誤り率予測手段は、各前記ブロックのブロック誤り率が互いに等しいものとして、前記ブロック誤り率と前記フレーム内に含まれるブロック数から前記フレーム誤り率を予測する、請求項7記載の無線通信装置。 - 前記ペアワイズ誤り率算出手段は、前記インターリーブ処理と前記分割処理の構成から前記送信データ列のビットがマッピングされる周波数帯を計算し、前記周波数帯間の電力差を表す係数により、前記周波数帯ごとの受信電力の違いを考慮し、誤りビットがマッピングされる前記周波数帯の変調方式から信号点間の距離を算出して、前記ペアワイズ誤り率を算出する、請求項7または8記載の無線通信装置。
- 前記無線通信装置は、直交周波数分割多重方式による通信を行い、前記ブロックは、直交周波数分割多重方式における1シンボルである、請求項8記載の無線通信装置。
- 前記伝搬路特性情報は、前記伝搬路において推定された電力遅延プロファイルである、請求項7記載の無線通信装置。
- 前記伝搬路特性情報は、前記伝搬路のインパルス応答である、請求項7記載の無線通信装置。
- 畳み込み符号化直交周波数分割多重方式により、複数の周波数帯による同時伝送で通信する無線通信システムであって、
受信装置を備え、
前記受信装置は、
通信経路において、前記周波数帯ごとの受信パワー、伝搬路の電力の減衰を表す伝搬路特性情報および雑音電力を推定する通信経路状態推定手段と、
前記推定された伝搬路特性情報および雑音電力を送信するための第1の送信手段とを含み、
送信装置をさらに備え、
前記送信装置は、
受信装置から送信された、前記周波数帯ごとの受信パワー、伝搬路の電力の減衰を表す伝搬路特性情報および雑音電力の推定値をフィードバック情報として受信する受信手段と、
前記畳み込み符号化直交周波数分割多重方式で採用されるものとして予め設定された畳み込み符号化の符号化率および変調方式の組の情報を格納するための記憶手段と、
送信データ列に前記畳み込み符号化処理するための畳み込み符号化処理手段と、
前記符号化処理手段の出力をインターリーブ処理するためのインターリーブ手段と、
前記インターリーブ処理後の信号を前記複数の周波数帯に応じて分割するためのパーサー手段と、
前記パーサー手段からの出力を多値符号化して、複数のサブキャリアによる直交周波数分割多重変調するための変調手段と、
前記フィードバック情報に基づいて、前記記憶手段に格納された符号化率および変調方式の組のうち、スループットを最大とする組を選択する選択手段とを備え、
前記選択手段は、
前記畳み込み符号化処理手段の構成により定まるエラーパターンの誤りビットがマッピングされる周波数帯域と、前記誤りビットがマッピングされるサブキャリアとビット位置とを前記インターリーブ処理と前記パーサー手段での分割処理の構成から決定し、各前記周波数帯域の前記受信パワー、前記伝搬路特性情報および前記雑音電力の推定値からペアワイズ誤り率を計算するペアワイズ誤り率算出手段と、
算出された前記ペアワイズ誤り率に基づいて、フレーム誤り率を予測するフレーム誤り率予測手段と、
予測されたフレーム誤り率に基づいて、所定のフレームエラーレート内において、最大のスループットとなる前記組を選択する変調方式選択手段とを有し、
前記変調方式選択手段により選択された前記組に応じて、前記変調手段により変調された送信データ列に対する変調信号を送信するための送信手段をさらに備える、無線通信システム。
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