Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems
Citations
Cites methods from "Frequency domain equalization for s..."
...ing, Multi-Relay, FDE I. INTRODUCTION Network Coding (NC) [1] is a packet level coding scheme performed by relay nodes in the network and has been gaining much attention both in wired and wireless communication research communities....
[...]
...Moreover, the inter-hop interference is also one of the multirelay network specific problems, therefore, we introduce the technique of frequency domain equalization (FDE) [7], [8] for the interference problem....
[...]
...For comparison purpose, the throughput performance of the proposed AFNC without the FDE technique is also shown in the same figure for both the case with and without the interference....
[...]
...Computer simulations show that the proposed relaying algorithm enable us to realize multirelay AFNC, and that the proposed AFNC with the FDE technique can achieve better throughput performance than the conventional method without interference for a wide range of signal-to-noise power ratio (SNR) in spite of the requirement of one redundant signal block for the cyclic prefix....
[...]
...From the figure, we can see that the proposed methods can improve throughput performance quite a lot compared with the method without the FDE technique, although the throughput is saturated at M/(M + 1) because of the requirement of one redundant signal block for the cyclic prefix....
[...]
Additional excerpts
...まとめ 本 論 文 で は , SC 伝 送 に 受 信 ダ イ バ ー シ チ と QRM-MLD を適用した時の BER 特性を計算機シミュレ ーションにより求め,受信ダイバーシチを用いること で QRM-MLD の M アルゴリズムの各ステージにおけ る生き残りシンボルレプリカ候補数を削減しつつ優れ た BER 特性が得られることを示した.また,受信ダイ バーシチと V-BLAST 検出を用いる SC 伝送の BER 特 性を求め,QRM-MLD と比較した.受信ダイバーシチ と QRM-MLD を併用すれば生き残りシンボルレプリカ 候補数 M=4 でフル MLD とほぼ同等の BER 特性が得ら れ る . ま た , 受 信 ダ イ バ ー シ チ を 用 い る 場 合 , QRM-MLD は演算量を硬判定および軟判定 V-BLAST と比べて大幅に削減しつつより優れた BER 特性を得 ることができる. 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 QPSK Nc=64 Ng=16 Full MLD Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER Conventional MMSE-FDE QRM-MLD 1.0E-00 25 M=1 M=4 M=16 M=64 M=256 Nr=1 Nr=2 Nr=4 (a) QPSK 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 16QAM Nc=64 Ng=16 Full MLD Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER Conventional MMSE-FDE QRM-MLD 1.0E-00 25 M=1 M=4 M=16 M=64 M=256Nr=1 Nr=2 Nr=4 (b) 16QAM 図 3 QRM-MLD と受信ダイバーシチを用いる SC 伝 送の BER 特性 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 QPSK Nc=64 Ng=16 Full MLD Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER Conventional MMSE-FDE 1.0E-00 25 QRM-MLD M=256(Nr=1), M=4(Nr=2, 4) Nr=1 Nr=2 Nr=4 Hard decision iterative V-BLAST (i=1) (a) QPSK 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 16QAM Nc=64 Ng=16 Full MLD Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER Conventional MMSE-FDE 1.0E-00 25 QRM-MLD M=256(Nr=1), M=4(Nr=2, 4) Nr=1 Nr=2 Nr=4 Hard decision iterative V-BLAST (i=1) (b) 16QAM 図 4 QRM-MLD と硬判定繰り返し V-BLAST の比較 文 献 [1] W. C., Jakes Jr., Ed,. Microwave mobile communications , Wiley, New York, 1974....
[...]
...最近では,最小 平均二乗誤差 (MMSE)規範に基づく周波数領域等化を 用いれば,周波数ダイバーシチ効果が得られるので SC 伝送のビット誤り率 (BER)特性を大幅に改善できるこ と が 示 さ れ て き た [3],[4] ....
[...]
...QRM-MLD と V-BLAST 検出との比較 図 4 に QRM-MLD と硬判定繰り返し V-BALST を適 用した時の SC 伝送の BER 特性を示す.ただし, QRM-MLD における M の値は,Nr=1 のときは 256 とし, Nr=2, 4 のときは 4 としている.硬判定繰り返し V-BLAST では,繰り返しを 2 回以上行っても特性改善 が飽和するため,繰り返し回数は 1 回とした.硬判定 繰り返し V-BLAST では,検出済みのシンボルによる 残留干渉を考慮せずに重みを生成するため残留 ISI を 十分に抑圧できない.したがって,Nr=1 の時には,繰 り返しを適用しても BER 特性をあまり改善できない ことがわかる.受信ダイバーシチを適用することで残 留 ISI を抑圧できるため,その特性はフル MLD の BER 特性に近づく.Nr=4 の場合には,繰り返し 1 回で QRM-MLD の M=4 と同等の BER 特性が得られる.し たがって,Nr=4 の場合では,軟判定レプリカを用いる 必要はなく硬判定レプリカで十分であることがわかる. 図 5 に QRM-MLD と軟判定繰り返し V-BALST を適 用した時の SC 伝送の BER 特性を示す.ただし, QRM-MLD における M の値は,Nr=1 のときは 256 とし, Nr=2, 4 のときは 4 としている.軟判定繰り返し V-BLAST における繰り返し回数は,十分な改善効果が 得られる 1 回とした.軟判定繰り返し V-BLAST では, 軟判定レプリカを用いることで誤り伝播の影響を低減 でき,さらに残留干渉による影響を考慮して重みベク トルを生成しているため,硬判定繰り返し V-BLAST に比べて優れた特性が得られることがわかる.Nr=2 の 場合でも,繰り返し 1 回で QRM-MLD の M=4 と同等 の BER 特性が得られる. 5.3....
[...]
...図 3 に QRM-MLD とアンテナ受信ダイバーシチを用 いるときの SC 伝送の BER 特性を示す.受信アンテナ 数をパラメータとしてプロットした.ここで,横軸 Eb/N0(= (Es/N0)(Nc+Ng)/X)は 1 ビットあたりの平均信号 エネルギー対雑音電力スペクトル密度である.また, 比較のため従来の MMSE-FDE を用いた場合の平均 BER 特性,およびフル MLD を用いる時の BER 特性も 示す.Nr=1 の場合,各ステージにおける生き残りシン ボルレプリカ候補数 M の値を 64,256 と大きくしない とフル MLD の BER に近い特性が達成できないことが わかる.これは,M の値が小さい場合には初期のステ ージで,誤って正しいシンボルレプリカ候補を削除し てしまう確率が増加するためである.一方,受信ダイ バ ー シ チ を 用 い れ ば , M=1 の 場 合 で も 従 来 の MMSE-FDE より 優れ た BER 特性 が 得ら れ, 平 均 BER=10−4 を達成する所要 Eb/N0 は,M=4 でフル MLD とほぼ同等となることがわかる.これは,受信ダイバ ーシチによって QR 分解の後の上三角行列 R の値が大 きくなるため,初期のステージで誤って正しいシンボ ルレプリカ候補を削除してしまう確率が減少するため である. 5.2....
[...]
...まえがき 次世代の移動通信では,高速かつ高品質なデータ伝 送の実現が望まれている.移動無線チャネルは,遅延 時間の異なる様々な伝搬路から構成される周波数選択 性フェージングチャネルであるため,シングルキャリ ア (SC)伝送では,厳しい符号間干渉 (ISI)が発生し伝送 特性が大幅に劣化してしまう [1],[2].最近では,最小 平均二乗誤差 (MMSE)規範に基づく周波数領域等化を 用いれば,周波数ダイバーシチ効果が得られるので SC 伝送のビット誤り率 (BER)特性を大幅に改善できるこ と が 示 さ れ て き た [3],[4] . し か し な が ら , 従 来 の MMSE-FDE を用いる SC 伝送では,残留 ISI による伝 送特性の劣化が生じてしまう [5]. 筆者らは以前,SC 伝送の周波数領域受信信号がマル チ送受信アンテナ (MIMO)の受信信号表現と同様に表 わされることから,SC 伝送に MIMO 多重における信 号検出法が適用できることを指摘した [6].そして, MMSE 検出 [2]および Vertical-Bell Laboratories layered space-time architecture (V-BLAST)検出 [7]を SC 伝送に 適用した時の BER 特性を明らかにし,V-BLAST を適 用した SC 伝送では従来の MMSE-FDE を用いた SC 伝 送よりも優れた BER 特性が得られることを示した.し かし,高多値変調では BER の理論的下界からの劣化が まだ残ってしまう.一方,MIMO 多重において最も優 れた伝送特性が得られる信号検出法は最尤検出 (MLD) 法 [2, 8]である.しかし,MLD 法を SC 伝送に適用した 場合,X を変調レベル,Nc を判定に用いるブロックサ イズとして,送信シンボル系列の候補数は XNc となり, 信号検出のための演算処理量が膨大になってしまう. 文献 [9]では,DFT 拡散 OFDM(SC-FDMA)に QR 分解と M ア ル ゴ リ ズ ム を 用 い る 演 算 量 削 減 型 MLD 法 (QRM-MLD)[10]を適用し信号検出を行う方法が提案 されており,従来の MMSE に比べて非常に優れた BER 特性が得られることが示されている.QRM-MLD を適 用した SC 伝送では,M アルゴリズムの各ステージに おける生き残りシンボルレプリカ候補数を大きくする ことで高多値変調においても BER の理論的下界に近 い特性が得られる.しかし,生き残りシンボルレプリ カ候補数の増加は演算量の増加をともなう.受信ダイ バーシチを用いることで,BER の理論的下界に近い特 性が得られる生き残りシンボルレプリカ候補数の削減 が期待できる. 本 論 文 で は , SC 伝 送 に 受 信 ダ イ バ ー シ チ と QRM-MLD を適用した時の BER 特性を計算機シミュレ ーションにより求め, 受信ダイバーシチを用いること で QRM-MLD の M アルゴリズムの各ステージにおけ る生き残りシンボルレプリカ候補数を削減しつつ優れ た BER 特性が得られることを示す.また,先に示した V-BLAST 検出についても受信ダイバーシチを導入し, QRM-MLD と比較している. 本論文の構成は以下のようになっている.第 2 章で は SC 受信信号の行列表現について述べる.第 3 章で はアンテナダイバーシチ受信を用いる QRM-MLD につ いて述べる.第 4 章では,繰り返し V-BLAST 検出に ついて述べる.第 5 章では,平均 BER 特性を計算機シ ミュレーションによって求め,最後に第 6 章でまとめ る. Data Data modulation +GI d −GI FFT Detection y0 Y0 −GI FFT yNr−1 YNr−1 ... #0 #Nr−1 図 1 受信ダイバーシチを用いるシングルキャリア 伝送系 HTx Rx... #0 #1 #Nc−1 ... #0 #1 #NrNc−1 図 2 受信ダイバーシチを用いる SC 伝送と等価であ る (NrNc×Nc)MIMO チャネル 2....
[...]
References
16,062 citations
"Frequency domain equalization for s..." refers methods in this paper
...Adaptation can be done with LMS (least mean square), RLS, or least squares minimization (LS) techniques, analogous to adaptation of time domain equalizers [Hay96], [Cla98]....
[...]
...Overlap-save or overlap-add signal processing techniques could also be used to avoid the extra overhead of the cyclic prefix [Fer85], [Hay96]....
[...]
2,627 citations
"Frequency domain equalization for s..." refers background in this paper
...OFDM transmits multiple modulated subcarriers in parallel [ 1 ]....
[...]
...Several variations of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) have been proposed as effective anti-multipath techniques, primarily because of the favorable trade-off they offer between performance in severe multipath and signal processing complexity [ 1 ]....
[...]
1,816 citations
1,624 citations