JP2009218718A - Transmitter and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MIMO無線通信システムの送信機および受信機に関する。 The present invention relates to a transmitter and a receiver of a MIMO wireless communication system.
近年、伝送路マルチ化(MIMO:Multiple Input Multiple Output)技術を用いたMIMO無線通信システムが、高速で信頼性の高い無線通信を実現するものとして検討されている。MIMO無線通信システムは、同一時間に同一周波数で複数の信号を複数のアンテナから送信することを特徴としている。MIMO無線通信システムの代表的な方式としては、例えば、時空間符号化(STC:Space Time Coding)方式、空間多重(SM:Spatial Multiplexing)方式などが知られている。 In recent years, a MIMO wireless communication system using a multiple input multiple output (MIMO) technique has been studied as a means for realizing high-speed and highly reliable wireless communication. The MIMO wireless communication system is characterized by transmitting a plurality of signals from a plurality of antennas at the same frequency at the same time. As a typical scheme of the MIMO wireless communication system, for example, a space time coding (STC) scheme, a spatial multiplexing (SM) scheme, and the like are known.
図14には、従来のSM方式のMIMO無線通信システムにおける送信機100の構成が示されている。図14において、誤り訂正符号器2は、入力される送信データを誤り訂正符号化する。シンボルマッパ(変調器)3は、その誤り訂正符号化データのビット列を変調シンボルにマッピングする。例えば、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調方式を用い、QPSK変調シンボルにマッピングする。変調シンボルデータのビット列は、直並列変換器4により並列信号s1,s2に変換される。一方の信号s1は、送信アンテナTx#1に対応して設けられたOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調器6−1に入力される。もう一方の信号s2は、送信アンテナTx#2に対応して設けられたOFDM変調器6−2に入力される。OFDM変調器6−1,6−2は、入力信号を直交周波数分割多重方式で変調する。OFDM変調後の信号は、それぞれの送信アンテナTx#1,Tx#2から送信される。このSM方式によれば、伝送速度を向上させることができる。
FIG. 14 shows a configuration of
一般的にMIMO無線通信システムは、送信アンテナ間の相関が低い、即ちマルチパスリッチな環境下で良好な通信特性が得られることが知られている。このため、送信アンテナ間の相関が高い場合は通信特性が劣化する。この点について図15,図16を参照して説明する。図15,図16には、QPSK変調方式を用いた場合のコンスタレーション(信号点配置)の例が示されている。図15は送信アンテナ間の相関が低い場合の例であり、図16は送信アンテナ間の相関が高い場合の例である。 In general, it is known that a MIMO wireless communication system can obtain good communication characteristics in a low-correlation environment, that is, in a multipath rich environment. For this reason, when the correlation between transmitting antennas is high, the communication characteristics deteriorate. This point will be described with reference to FIGS. 15 and 16 show examples of constellation (signal point arrangement) when the QPSK modulation method is used. FIG. 15 shows an example when the correlation between the transmission antennas is low, and FIG. 16 shows an example when the correlation between the transmission antennas is high.
図15(送信アンテナ間の相関が低い場合)において、送信アンテナTx#1から送信される信号のコンスタレーションCon−Aは、無線伝搬路の影響を受けて受信機に到達する時点でコンスタレーションCon−Bとなっている。送信アンテナTx#2から送信される信号のコンスタレーションCon−Cは、無線伝搬路の影響を受けて受信機に到達する時点でコンスタレーションCon−Dとなっている。これにより、受信機で受信された信号は、コンスタレーションCon−Eとなる。送信アンテナ間の相関が低い場合は、図15のコンスタレーションCon−Eに示されるように、16個の受信シンボル点が重なることなく配置され識別可能となる。
In FIG. 15 (when the correlation between the transmission antennas is low), the constellation Con-A of the signal transmitted from the transmission
図16(送信アンテナ間の相関が高い場合)において、送信アンテナTx#1から送信される信号のコンスタレーションCon−Aは、無線伝搬路の影響を受けて受信機に到達する時点でコンスタレーションCon−Bとなっている。送信アンテナTx#2から送信される信号のコンスタレーションCon−Cは、無線伝搬路の影響を受けて受信機に到達する時点でコンスタレーションCon−Dとなっている。これにより、受信機で受信された信号は、コンスタレーションCon−Eとなる。しかしながら、送信アンテナ間の相関が高い場合は、図16のコンスタレーションCon−Eに示されるように、複数の受信シンボル点(図16中の破線で囲まれた内側の受信シンボル点)が重なってしまい、16個の受信シンボル点を正確に識別することが困難となる。これは、送信アンテナ間の相関が高い場合、複数の送信アンテナから送信された信号が混ざり合う際に、各送信信号のシンボル点間距離が極めて近くなるために起こる。送信アンテナ間の相関は、送信アンテナ間隔が狭い場合やLOS(Line of Sight)環境において高くなる傾向がある。
In FIG. 16 (when the correlation between the transmission antennas is high), the constellation Con-A of the signal transmitted from the transmission
送信アンテナ間の相関が高い場合の通信特性劣化に対する対策の一つとして、例えば、「Precoding MIMO」技術が知られている。「Precoding MIMO」技術では、送信前にユニタリー行列等を乗算することにより通信特性の劣化を抑えている。但し、送信側がどのような行列(Precoder)を使用するのか決定するためには、受信側から無線伝搬路の情報をフィードバックしてもらう必要があり、ネットワーク負荷の増大や通信遅延が問題となる。 For example, a “Precoding MIMO” technique is known as one of countermeasures against communication characteristic degradation when the correlation between transmission antennas is high. In the “Precoding MIMO” technique, deterioration of communication characteristics is suppressed by multiplying a unitary matrix or the like before transmission. However, in order to determine what kind of matrix (Precoder) is used on the transmission side, it is necessary to receive feedback of radio propagation path information from the reception side, which causes an increase in network load and communication delay.
一方、特許文献1には、マルチキャリア伝送方式において周波数ダイバシティ効果を調整する技術が開示されている。特許文献1記載の技術では、回転角を調整パラメータとして有する回転直交符号によって送信信号を拡散多重している。
しかし、上述した従来の「Precoding MIMO」技術では、受信側から送信側へ無線伝搬路の情報をフィードバックするために、ネットワーク負荷の増大や通信遅延の問題がある。一方、特許文献1記載の技術を応用して、送信アンテナ間の高相関に対処できれば、ネットワーク負荷の増大や通信遅延の問題は解消する。
However, the above-described conventional “Precoding MIMO” technique has a problem of an increase in network load and communication delay in order to feed back radio propagation path information from the reception side to the transmission side. On the other hand, if the technique described in
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、回転角を調整パラメータとして有する回転直交符号によって送信信号を拡散多重することにより、送信アンテナ間の相関が高い場合の通信特性の向上を図ることのできるMIMO無線通信システムの送信機および受信機を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object of the present invention is to perform the case where the correlation between the transmission antennas is high by spreading and multiplexing the transmission signal by the rotation orthogonal code having the rotation angle as an adjustment parameter. An object of the present invention is to provide a transmitter and a receiver of a MIMO wireless communication system capable of improving communication characteristics.
上記の課題を解決するために、本発明に係る送信機は、MIMO無線通信システムの送信機において、回転角を調整パラメータとして有する回転直交符号によってN(N=2m、mは1以上の整数)個の入力信号を拡散多重することにより、N個の拡散多重信号を算出する回転直交符号拡散多重手段と、該N個の拡散多重信号をN個の送信アンテナに分けて同時に同じ周波数で送信する無線送信手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a transmitter according to the present invention is a transmitter of a MIMO wireless communication system, and N (N = 2 m , m is an integer of 1 or more) by a rotating orthogonal code having a rotation angle as an adjustment parameter. ) Rotating orthogonal code spread multiplexing means for calculating N spread multiplexed signals by spreading and multiplexing the N input signals, and dividing the N spread multiplexed signals into N transmit antennas and transmitting them simultaneously at the same frequency And a wireless transmission means.
本発明に係る送信機においては、前記回転角を制御する回転角制御手段を備えたことを特徴とする。 The transmitter according to the present invention is characterized by comprising rotation angle control means for controlling the rotation angle.
本発明に係る送信機においては、前記回転角制御手段は、前記入力信号の符号化率及び変調方式に応じて前記回転角を変更することを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, the rotation angle control means changes the rotation angle according to a coding rate and a modulation method of the input signal.
本発明に係る送信機においては、符号化率及び変調方式の組合せ毎に、前記回転角の設定値を保持する記憶手段を備えたことを特徴とする。 The transmitter according to the present invention is characterized by comprising storage means for holding the set value of the rotation angle for each combination of coding rate and modulation method.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1/3」であるときは、前記回転角は0.5×π/4から0.9×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “1/3”, the rotation angle is 0.5 × π / 4. To 0.9 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1/2」であるときは、前記回転角は0.3×π/4から0.7×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “½”, the rotation angle is 0.3 × π / 4. To 0.7 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「2/3」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “2/3”, the rotation angle is 0.2 × π / 4. And 0.6 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「3/4」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “3/4”, the rotation angle is 0.2 × π / 4. And 0.6 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1」であるときは、前記回転角は0.1×π/4から0.5×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “1”, the rotation angle ranges from 0.1 × π / 4 to 0. The value is up to 5 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1/3」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “1/3”, the rotation angle is 0.6 × π / 4. To 1.0 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1/2」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “1/2”, the rotation angle is 0.6 × π / 4. To 1.0 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「2/3」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “2/3”, the rotation angle is 0.6 × π / 4. To 1.0 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「3/4」であるときは、前記回転角は0.4×π/4から0.8×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “3/4”, the rotation angle is 0.4 × π / 4. To 0.8 × π / 4 radians.
本発明に係る送信機においては、前記Nが2である場合において、前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする。 In the transmitter according to the present invention, when the N is 2, and the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “1”, the rotation angle is 0.2 × π / 4 to 0. It is a value up to .6 × π / 4 radians.
本発明に係る受信機は、MIMO無線通信システムの受信機において、複数の受信アンテナで同じ周波数の信号を受信する無線受信手段と、パイロット信号に基づいて伝送路推定処理を行う伝送路推定手段と、送信機において送信信号の拡散多重に用いられたものと同じ回転直交符号によって拡散多重された既知のパイロット信号に対して、前記伝送路推定処理結果を適用し、受信参照基準点を求めるシンボルレプリカ生成手段と、該受信参照基準点に基づいて、前記複数の受信アンテナで受信された信号から受信点を判定する受信処理手段と、を備えたことを特徴とする。 The receiver according to the present invention is a receiver of a MIMO wireless communication system, wireless receiving means for receiving signals of the same frequency by a plurality of receiving antennas, and transmission path estimating means for performing transmission path estimation processing based on pilot signals. A symbol replica that obtains a reception reference reference point by applying the transmission path estimation processing result to a known pilot signal that is spread-multiplexed by the same rotational orthogonal code as that used for spread-multiplexing of the transmission signal in the transmitter And a reception processing unit configured to determine reception points from signals received by the plurality of reception antennas based on the reception reference reference points.
本発明に係る受信機においては、前記送信機に合わせて前記回転角を制御する回転角制御手段を備えたことを特徴とする。 The receiver according to the present invention is characterized by comprising rotation angle control means for controlling the rotation angle in accordance with the transmitter.
本発明によれば、回転角を調整パラメータとして有する回転直交符号によって送信信号を拡散多重することにより、送信アンテナ間の相関が高い場合の通信特性の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the communication characteristics when the correlation between the transmission antennas is high by spreading and multiplexing the transmission signal with the rotation orthogonal code having the rotation angle as the adjustment parameter.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るSM方式のMIMO無線通信システムの送信機1の構成を示すブロック図である。図2は、同実施形態に係るSM方式のMIMO無線通信システムの受信機20の構成を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
まず、図1を参照して本実施形態に係る送信機1を説明する。
図1において、誤り訂正符号器2は、入力される送信データを誤り訂正符号化する。シンボルマッパ(変調器)3は、その誤り訂正符号化データのビット列を変調シンボルにマッピングする。本実施形態では、変調方式として、QPSK変調方式又は16QAM(16-positions Quadrature Amplitude Modulation)変調方式を利用する。
First, the
In FIG. 1, an
シンボルマッパ3出力後の変調シンボルデータのビット列は、直並列変換器4により並列信号s1,s2に変換される。並列信号s1,s2は回転符号乗算器5に入力される。回転符号乗算器5は、並列信号s1,s2に回転直交符号を乗算し、乗算結果の拡散多重信号r1,r2を出力する。
The bit string of the modulated symbol data after the output of the
OFDM変調器6−1,6−2及び多重器7−1,7−2は、2本の送信アンテナTx#1,Tx#2の各々に対応して設けられる。これにより、OFDM変調器6−1、多重器7−1及びの送信アンテナTx#1から成る第1の無線送信系統と、OFDM変調器6−2、多重器7−2及びの送信アンテナTx#2から成る第2の無線送信系統とを構成する。
The OFDM modulators 6-1 and 6-2 and the multiplexers 7-1 and 7-2 are provided corresponding to each of the two transmission
回転符号乗算器5の一方の出力信号r1は、第1の無線送信系統のOFDM変調器6−1に入力される。OFDM変調器6−1は、入力信号r1をOFDM方式で変調する。多重器7−1は、そのOFDM変調信号に対して、所定のパイロット信号を時間多重する。多重器7−1出力後の多重信号は、送信アンテナTx#1から送信される。回転符号乗算器5のもう一方の出力信号r2は、第2の無線送信系統のOFDM変調器6−2に入力される。OFDM変調器6−2は、入力信号r2をOFDM方式で変調する。多重器7−2は、そのOFDM変調信号に対して、所定のパイロット信号を時間多重する。多重器7−2出力後の多重信号は、送信アンテナTx#2から送信される。これにより、2個の拡散多重信号r1,r2は、2個の送信アンテナTx#1,Tx#2に分けて同時に同じ周波数で送信される。
One output signal r 1 of the
回転角制御器8は、回転直交符号の回転角θを回転符号乗算器5に指示する。回転角制御器8は、誤り訂正符号器2から符号化率Rの情報を受け取る。この情報は、誤り訂正符号器2で使用された符号化率Rを示す。さらに、回転角制御器8は、シンボルマッパ3から変調方式情報Aを受け取る。変調方式情報Aは、シンボルマッパ3で使用された変調方式を示す。回転角制御器8は、符号化率R及び変調方式情報Aに基づいて、回転角テーブル9から回転角θの設定値を読み出す。回転角テーブル9は、符号化率と変調方式の組合せ毎に、回転角θの設定値を記憶している。
The
回転符号乗算器5は、回転角制御器8から指示された回転角θの回転直交符号を並列信号s1,s2に適用する。これにより、並列信号s1,s2の符号化率R及び変調方式に対応した回転角θの回転直交符号が、該並列信号s1,s2に適用される。
The
上述した図1の送信機1では、回転角θを調整パラメータとして有する回転直交符号により入力信号s1,s2を拡散多重して得た2個の拡散多重信号r1,r2を、2個の送信アンテナTx#1,Tx#2に分けて同時に同じ周波数で送信する。その際、入力信号s1,s2の符号化率R及び変調方式に応じた適切な回転角θを与えることができるように構成している。
In the
次に、図2を参照して本実施形態に係る受信機20を説明する。
図2に示されるように、受信機20は、送信機1と同様に回転角制御器8及び回転角テーブル9を有する。図2において、受信機20は2本の受信アンテナRx#1,Rx#2を有する。分離器21−1,21−2及びOFDM復調器22−1,22−2は、2本の受信アンテナRx#1,Rx#2の各々に対応して設けられる。これにより、受信アンテナRx#1、分離器21−1及びOFDM復調器22−1から成る第1の無線受信系統と、受信アンテナRx#2、分離器21−2及びOFDM復調器22−2から成る第2の無線受信系統とを構成する。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
一方の受信アンテナRx1で受信した受信信号は、分離器20−1に入力される。分離器20−1は、受信信号から、時間多重されたパイロット信号を分離する。分離されたパイロット信号は、伝送路推定器25に入力される。OFDM復調器21−1は、パイロット信号分離後の受信信号に対してOFDM方式の復調を行う。このOFDM復調信号は、最尤推定(MLD:Maximum Likelihood Detection)器23に入力される。もう一方の受信アンテナRx2で受信した受信信号は、分離器20−2に入力される。分離器20−2は、受信信号から、時間多重されたパイロット信号を分離する。分離されたパイロット信号は、伝送路推定器25に入力される。OFDM復調器21−2は、パイロット信号分離後の受信信号に対してOFDM方式の復調を行う。このOFDM復調信号は、最尤推定器23に入力される。
The reception signal received by one reception antenna Rx1 is input to the separator 20-1. Separator 20-1 separates the time-multiplexed pilot signal from the received signal. The separated pilot signal is input to the
最尤推定器23は、OFDM復調信号に対して、SM方式の受信処理及びシンボルデマッピングを行い、軟判定値を求める。ここで、最尤推定器23は、シンボルレプリカ生成器26から受信シンボル参照基準点を受け取り、該参照基準点に基づいて受信シンボル点を軟判定する。誤り訂正復号器24は、その軟判定値に対して誤り訂正復号を行う。
The
伝送路推定器25は、パイロット信号に基づいて伝送路推定処理を行う。シンボルレプリカ生成器26は、その伝送路推定処理結果に基づいて、受信シンボルの参照基準点を算出する。ここで、シンボルレプリカ生成器26は、回転角制御器8から回転角θの指示を受け、該回転角θの回転直交符号を既知のパイロット信号に乗算し、この乗算結果のパイロット信号に対して伝送路推定処理結果を適用し、受信シンボル参照基準点を求める。シンボルレプリカ生成器26は、図1の回転符号乗算器5と同様の回転符号乗算器を有する。
The
回転角制御器8は、最尤推定器23から変調方式情報Aを受け取る。さらに、回転角制御器8は、誤り訂正復号器24から符号化率Rの情報を受け取る。回転角制御器8及び回転角テーブル9は上述した送信機1と同様であり、回転角テーブル9が有する回転角θの設定値は送信機1と同一である。回転角制御器8は、最尤推定器23からの変調方式情報A及び誤り訂正復号器24からの符号化率Rに対応した回転角θの設定値を回転角テーブル9から取得し、該回転角θをシンボルレプリカ生成器26へ指示する。これにより、シンボルレプリカ生成器26によって算出される受信シンボル参照基準点は、該当する符号化率R及び変調方式に対応した回転角θの回転直交符号が適用されたものとなる。
The
上述した図2の受信機20では、送信機1において送信信号の拡散多重に用いられたものと同じ回転直交符号によって受信シンボル参照基準点を求める。その際、送信信号に該当する回転角θを与えることができるように構成している。
In the
なお、上述の受信機20では、最尤推定(MLD)を用いたが、線形フィルターなどを用いて軟判定値を求めてもよい。
Although the above-described
次に、本実施形態に係る回転直交符号について説明する。
本実施形態に係る回転角θの回転直交符号が(1)式に示されている。(1)式において、回転直交符号は回転角θの回転行列として表されている。
Next, the rotation orthogonal code according to the present embodiment will be described.
The rotation orthogonal code of the rotation angle θ according to the present embodiment is shown in equation (1). In the equation (1), the rotation orthogonal code is represented as a rotation matrix of the rotation angle θ.
図1の回転符号乗算器5及び図2のシンボルレプリカ生成器26内の回転符号乗算器では、(1)式に示されるように、入力信号s1,s2に対して回転角θの回転直交符号を乗算した結果が出力信号r1,r2となる。例えば、図1の送信機1において、直並列変換器4から並列出力される信号s1のビット列を「s11,s12,s13,・・・」、信号s2のビット列を「s21,s22,s23,・・・」とすると、回転符号乗算器5から並列出力される信号r1のビット列「r11,r12,r13,・・・」、信号r2のビット列「r21,r22,r23,・・・」は、(2)〜(4)式のように算出される。
In the
次に、本実施形態に係る回転角θの設定範囲について説明する。
回転角θは(5)式で表す。
θ=x×π/4 ・・・(5)
但し、回転角θの単位はラジアンである。xは変数であり、符号化率と変調方式の組合せに応じた値である。
Next, the setting range of the rotation angle θ according to this embodiment will be described.
The rotation angle θ is expressed by equation (5).
θ = x × π / 4 (5)
However, the unit of the rotation angle θ is radians. x is a variable and is a value corresponding to a combination of a coding rate and a modulation method.
図3に、変調方式としてQPSK変調方式、16QAM変調方式を採用した場合の各符号化率Rとの組合せにおける、(5)式の変数xの値の設定範囲を示す。 FIG. 3 shows a setting range of the value of the variable x in equation (5) in combination with each coding rate R when the QPSK modulation method and the 16QAM modulation method are adopted as the modulation method.
[QPSK変調方式の場合の変数xの設定範囲]
QPSK変調方式の場合には、図3に示される設定範囲から以下のように変数xの値を設定する。
符号化率Rが「1/3」のとき、変数xの値は0.5から0.9までの範囲から設定する。
符号化率Rが「1/2」のとき、変数xの値は0.3から0.7までの範囲から設定する。
符号化率Rが「2/3」のとき、変数xの値は0.2から0.6までの範囲から設定する。
符号化率Rが「3/4」のとき、変数xの値は0.2から0.6までの範囲から設定する。
符号化率Rが「1」のとき、変数xの値は0.1から0.5までの範囲から設定する。
[Setting range of variable x in case of QPSK modulation method]
In the case of the QPSK modulation method, the value of the variable x is set as follows from the setting range shown in FIG.
When the coding rate R is “1/3”, the value of the variable x is set from a range of 0.5 to 0.9.
When the coding rate R is “1/2”, the value of the variable x is set from a range of 0.3 to 0.7.
When the coding rate R is “2/3”, the value of the variable x is set from a range of 0.2 to 0.6.
When the coding rate R is “3/4”, the value of the variable x is set from the range of 0.2 to 0.6.
When the coding rate R is “1”, the value of the variable x is set from a range from 0.1 to 0.5.
[16QAM変調方式の場合の変数xの設定範囲]
16QAM変調方式の場合には、図3に示される設定範囲から以下のように変数xの値を設定する。
符号化率Rが「1/3」のとき、変数xの値は0.6から1.0までの範囲から設定する。
符号化率Rが「1/2」のとき、変数xの値は0.6から1.0までの範囲から設定する。
符号化率Rが「2/3」のとき、変数xの値は0.6から1.0までの範囲から設定する。
符号化率Rが「3/4」のとき、変数xの値は0.4から0.8までの範囲から設定する。
符号化率Rが「1」のとき、変数xの値は0.2から0.6までの範囲から設定する。
[Setting range of variable x in case of 16QAM modulation system]
In the case of the 16QAM modulation system, the value of the variable x is set as follows from the setting range shown in FIG.
When the coding rate R is “1/3”, the value of the variable x is set from a range of 0.6 to 1.0.
When the coding rate R is “1/2”, the value of the variable x is set from the range of 0.6 to 1.0.
When the coding rate R is “2/3”, the value of the variable x is set from the range of 0.6 to 1.0.
When the coding rate R is “3/4”, the value of the variable x is set from a range of 0.4 to 0.8.
When the coding rate R is “1”, the value of the variable x is set from a range of 0.2 to 0.6.
本実施形態では、図1及び図2の回転角テーブル9に対して、図3に示される範囲から変数xの値を設定する。従って、QPSK変調方式と各符号化率Rの組合せ毎に図3中の設定範囲から変数xの値を選択し、回転角テーブル9に格納する。同様に、16QAM変調方式と各符号化率Rの組合せ毎に図3中の設定範囲から変数xの値を選択し、回転角テーブル9に格納する。回転角テーブル9は、事前に作成する。 In the present embodiment, the value of the variable x is set from the range shown in FIG. 3 for the rotation angle table 9 of FIGS. Therefore, the value of the variable x is selected from the set range in FIG. 3 for each combination of the QPSK modulation method and each coding rate R, and stored in the rotation angle table 9. Similarly, the value of the variable x is selected from the setting range in FIG. 3 for each combination of the 16QAM modulation method and each coding rate R, and stored in the rotation angle table 9. The rotation angle table 9 is created in advance.
図4から図13に、本実施形態に係る回転角θに関し、QPSK変調方式、16QAM変調方式のそれぞれの場合について図3に示す変数xの設定範囲を検証したデータを示す。
図4から図13のグラフ図は、図1の送信機1及び図2の受信機20から構成されるMIMO無線通信システムをシミュレーションによって再現し、変数xの値を変化させて測定したパケット誤り率を示す。この測定においては、1シンボル当たりの平均受信エネルギー対雑音電力密度比(Es/N0)を固定している。送信アンテナ間の相関値及び受信アンテナ間の相関値はともに0.9としている。なお、送信アンテナ間の相関値又は受信アンテナ間の相関値を変更しても、検証結果は同じであった。
4 to 13 show data obtained by verifying the setting range of the variable x shown in FIG. 3 for each of the QPSK modulation method and the 16QAM modulation method with respect to the rotation angle θ according to the present embodiment.
The graphs of FIGS. 4 to 13 are packet error rates measured by reproducing the MIMO wireless communication system composed of the
[QPSK変調方式の場合の検証結果]
図4は、変調方式がQPSK変調方式であり、符号化率Rが「1/3」の場合である。図4に示されるように、変数xの値が0.5から0.9までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図5は、変調方式がQPSK変調方式であり、符号化率Rが「1/2」の場合である。図5に示されるように、変数xの値が0.3から0.7までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図6は、変調方式がQPSK変調方式であり、符号化率Rが「2/3」の場合である。図6に示されるように、変数xの値が0.2から0.6までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図7は、変調方式がQPSK変調方式であり、符号化率Rが「3/4」の場合である。図7に示されるように、変数xの値が0.2から0.6までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図8は、変調方式がQPSK変調方式であり、符号化率Rが「1」の場合である。図8に示されるように、変数xの値が0.1から0.5までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
[Verification results for QPSK modulation method]
FIG. 4 shows a case where the modulation scheme is the QPSK modulation scheme and the coding rate R is “1/3”. As shown in FIG. 4, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.5 to 0.9.
FIG. 5 shows a case where the modulation scheme is the QPSK modulation scheme and the coding rate R is “1/2”. As shown in FIG. 5, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.3 to 0.7.
FIG. 6 shows a case where the modulation scheme is the QPSK modulation scheme and the coding rate R is “2/3”. As shown in FIG. 6, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.2 to 0.6.
FIG. 7 shows a case where the modulation scheme is the QPSK modulation scheme and the coding rate R is “3/4”. As shown in FIG. 7, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.2 to 0.6.
FIG. 8 shows a case where the modulation scheme is the QPSK modulation scheme and the coding rate R is “1”. As shown in FIG. 8, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.1 to 0.5.
[16QAM変調方式の場合の検証結果]
図9は、変調方式が16QAM変調方式であり、符号化率Rが「1/3」の場合である。図9に示されるように、変数xの値が0.6から1.0までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図10は、変調方式が16QAM変調方式であり、符号化率Rが「1/2」の場合である。図10に示されるように、変数xの値が0.6から1.0までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図11は、変調方式が16QAM変調方式であり、符号化率Rが「2/3」の場合である。図11に示されるように、変数xの値が0.6から1.0までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図12は、変調方式が16QAM変調方式であり、符号化率Rが「3/4」の場合である。図12に示されるように、変数xの値が0.4から0.8までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
図13は、変調方式が16QAM変調方式であり、符号化率Rが「1」の場合である。図13に示されるように、変数xの値が0.2から0.6までの範囲では、パケット誤り率は比較的良好である。
[Verification result in the case of 16QAM modulation system]
FIG. 9 shows a case where the modulation scheme is the 16QAM modulation scheme and the coding rate R is “1/3”. As shown in FIG. 9, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.6 to 1.0.
FIG. 10 shows a case where the modulation scheme is the 16QAM modulation scheme and the coding rate R is “½”. As shown in FIG. 10, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.6 to 1.0.
FIG. 11 shows a case where the modulation scheme is the 16QAM modulation scheme and the coding rate R is “2/3”. As shown in FIG. 11, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.6 to 1.0.
FIG. 12 shows a case where the modulation scheme is the 16QAM modulation scheme and the coding rate R is “3/4”. As shown in FIG. 12, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.4 to 0.8.
FIG. 13 shows a case where the modulation scheme is the 16QAM modulation scheme and the coding rate R is “1”. As shown in FIG. 13, the packet error rate is relatively good when the value of the variable x is in the range of 0.2 to 0.6.
上述したように本実施形態によれば、回転角θを調整パラメータとして有する回転直交符号によって2個の入力信号を拡散多重することにより、2個の拡散多重信号を算出する。そして、該2個の拡散多重信号を2個の送信アンテナに分けて同時に同じ周波数で送信する。その際、入力信号の符号化率及び変調方式に応じた適切な回転角θを与えることによって、送信アンテナ間の相関が高い場合の通信特性の向上を図ることができる。これにより、受信側から送信側へ無線伝搬路の情報をフィードバックすることは不要となり、ネットワーク負荷の増大や通信遅延の問題は解消する。 As described above, according to the present embodiment, two spread multiplexed signals are calculated by spreading and multiplexing two input signals using a rotation orthogonal code having the rotation angle θ as an adjustment parameter. Then, the two spread multiplexed signals are divided into two transmission antennas and simultaneously transmitted at the same frequency. At this time, by providing an appropriate rotation angle θ according to the coding rate and modulation method of the input signal, it is possible to improve the communication characteristics when the correlation between the transmission antennas is high. As a result, it is not necessary to feed back the radio propagation path information from the reception side to the transmission side, and the problems of increase in network load and communication delay are solved.
以上、本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では送信アンテナを2個としたが、送信アンテナを4個以上(但し、送信アンテナの個数Nは2のべき乗)とすることも可能である。送信アンテナ数Nが4以上である場合の回転直交符号GN(但し、N=2n、nは2以上の整数)は(6)式で表される。なお、送信アンテナ数Nが2(N=21)である場合の回転直交符号G2は(7)式である。また、送信アンテナ数Nが4(N=22)である場合の回転直交符号G4は(8)式となる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, although two transmission antennas are used in the above-described embodiment, the number of transmission antennas may be four or more (provided that the number N of transmission antennas is a power of 2). A rotation orthogonal code G N (where N = 2 n , where n is an integer of 2 or more) when the number N of transmission antennas is 4 or more is expressed by Expression (6). Note that the rotational orthogonal code G 2 when the number N of transmission antennas is 2 (N = 2 1 ) is expressed by Equation (7). Further, when the number N of transmission antennas is 4 (N = 2 2 ), the rotation orthogonal code G 4 is expressed by equation (8).
これにより、本発明は、送信アンテナ数Nが2のべき乗(N=2m、mは1以上の整数)である場合に適用可能である。 Thus, the present invention is applicable when the number of transmitting antennas N is a power of 2 (N = 2 m , where m is an integer equal to or greater than 1).
1…送信機、5…回転符号乗算器(回転直交符号拡散多重手段)、6−1,6−2…OFDM変調器(無線送信手段)、7−1,7−2…多重器(無線送信手段)、8…回転角制御器、9…回転角テーブル、Tx#1,Tx#2…送信アンテナ(無線送信手段)、20…受信機、Rx#1,Rx#2…受信アンテナ(無線受信手段)、21−1,21−2…分離器(無線受信手段)、22−1,22−2…OFDM復調器(無線受信手段)、23…最尤推定器(受信処理手段)、25…伝送路推定器、26…シンボルレプリカ生成器
DESCRIPTION OF
Claims (16)
回転角を調整パラメータとして有する回転直交符号によってN(N=2m、mは1以上の整数)個の入力信号を拡散多重することにより、N個の拡散多重信号を算出する回転直交符号拡散多重手段と、
該N個の拡散多重信号をN個の送信アンテナに分けて同時に同じ周波数で送信する無線送信手段と、
を備えたことを特徴とする送信機。 In a transmitter of a MIMO wireless communication system,
Rotating orthogonal code spread multiplexing that calculates N spread multiplexed signals by spreading and multiplexing N (N = 2 m , m is an integer equal to or greater than 1) input signals with a rotation orthogonal code having a rotation angle as an adjustment parameter. Means,
Wireless transmission means for dividing the N spread multiplexed signals into N transmission antennas and transmitting them simultaneously at the same frequency;
A transmitter characterized by comprising:
前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1/3」であるときは、前記回転角は0.5×π/4から0.9×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “1/3”, the rotation angle has a value from 0.5 × π / 4 to 0.9 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1/2」であるときは、前記回転角は0.3×π/4から0.7×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “1/2”, the rotation angle is a value from 0.3 × π / 4 to 0.7 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「2/3」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “2/3”, the rotation angle is a value from 0.2 × π / 4 to 0.6 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「3/4」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “3/4”, the rotation angle is a value from 0.2 × π / 4 to 0.6 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号がQPSK変調方式且つ符号化率「1」であるときは、前記回転角は0.1×π/4から0.5×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
The rotation angle is a value from 0.1 × π / 4 to 0.5 × π / 4 radians when the input signal has a QPSK modulation scheme and a coding rate of “1”. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1/3」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal is a 16QAM modulation system and a coding rate is “1/3”, the rotation angle is a value from 0.6 × π / 4 to 1.0 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1/2」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal is a 16QAM modulation system and a coding rate is “1/2”, the rotation angle is a value from 0.6 × π / 4 to 1.0 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「2/3」であるときは、前記回転角は0.6×π/4から1.0×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal is a 16QAM modulation system and a coding rate is “2/3”, the rotation angle is a value from 0.6 × π / 4 to 1.0 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「3/4」であるときは、前記回転角は0.4×π/4から0.8×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
When the input signal has a 16QAM modulation method and a coding rate of “3/4”, the rotation angle has a value from 0.4 × π / 4 to 0.8 × π / 4 radians. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
前記入力信号が16QAM変調方式且つ符号化率「1」であるときは、前記回転角は0.2×π/4から0.6×π/4ラジアンまでの値であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の送信機。 In the case where N is 2,
The rotation angle is a value from 0.2 × π / 4 to 0.6 × π / 4 radians when the input signal has a 16QAM modulation scheme and a coding rate of “1”. The transmitter according to any one of claims 1 to 4.
複数の受信アンテナで同じ周波数の信号を受信する無線受信手段と、
パイロット信号に基づいて伝送路推定処理を行う伝送路推定手段と、
送信機において送信信号の拡散多重に用いられたものと同じ回転直交符号によって拡散多重された既知のパイロット信号に対して、前記伝送路推定処理結果を適用し、受信参照基準点を求めるシンボルレプリカ生成手段と、
該受信参照基準点に基づいて、前記複数の受信アンテナで受信された信号から受信点を判定する受信処理手段と、
を備えたことを特徴とする受信機。 In a receiver of a MIMO wireless communication system,
Wireless receiving means for receiving signals of the same frequency by a plurality of receiving antennas;
Transmission path estimation means for performing transmission path estimation processing based on the pilot signal;
Symbol replica generation for obtaining a reception reference reference point by applying the result of the transmission path estimation processing to a known pilot signal spread-multiplexed by the same rotational orthogonal code as that used for spread-multiplexing of a transmission signal in a transmitter Means,
Reception processing means for determining a reception point from signals received by the plurality of reception antennas based on the reception reference reference point;
A receiver comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008058279A JP2009218718A (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Transmitter and receiver |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015070332A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | 日本放送協会 | Transmission apparatus |
KR101921178B1 (en) * | 2010-12-14 | 2018-11-22 | 엘지전자 주식회사 | Broadcast signal transmitter/receiver and broadcast signal transmitting/receiving method |
-
2008
- 2008-03-07 JP JP2008058279A patent/JP2009218718A/en active Pending
Cited By (3)
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KR101921178B1 (en) * | 2010-12-14 | 2018-11-22 | 엘지전자 주식회사 | Broadcast signal transmitter/receiver and broadcast signal transmitting/receiving method |
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