Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems
Citations
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...SC-FDE (Single-Carrier with Frequency-Domain Equalization) are particularly suitable for the uplink transmission since the reduced envelope fluctuations of the transmitted signals, namely when compared with OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signals based on similar constellations, allow an efficient power amplification [5], [6]....
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...シングルコード伝送の BER 特性 シングルコード伝送で，周波数領域ジョイント等 化・逆拡散を用いる時の CDTD の平均 BER 特性を図 2 に示す．ここで，横軸 Eb/N0(= (Es/N0)(SF+Ng)/log2M)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 (M は変調レベルである )．また，比 較のため従来の MMSE-FDE を用いた場合の CDTD の 平均 BER 特性と理論的下界 [8]の特性も示す．理論値 とシミュレーション値はほぼ一致していることがわか る．拡散率が SF=64 と大きいため，QPSK(M=4)では従 来の MMSE-FDE を用いた場合でも ICI を十分抑圧でき る．したがって，QPSK 伝送時には理論的下界からの 劣化はほとんどなく，周波数領域ジョイント等化･逆拡 散とほぼ同等の特性が得られる．一方，16QAM(M=16) や 64QAM(M=64)では，信号点間距離が短くなって ICI の影響を受けやすくなるため，従来の MMSE-FDE で は理論的下界からの劣化が大きくなる．しかし，周波 数領域ジョイント等化・逆拡散では周波数領域で等化 と逆拡散を同時に行うことで ICI が発生せず，全ての 周波数成分を最大比合成できるため，理論的下界に近 い特性が得られる (理論的下界からの劣化分は GI 挿入 損 (0.97dB)である )．Nr=2 の場合，受信ダイバーシチ効 果により残留 ICI がさらに抑圧されるため，周波数領 域ジョイント等化・逆拡散による BER 特性の改善は少 なくなる．16(64)QAM の場合，周波数領域ジョイント 等 化 ・ 逆 拡 散 は ， 従 来 の MMSE-FDE と 比 較 し て BER=10-4 を満たす所要平均受信 Eb/N0 を Nr=1 のとき 1.5(4.0)dB，Nr=2 のとき 0.8(1.5)dB 改善できる． 4.2....
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...まとめ 本論文では，CDTD を用いるマルチコード DS-CDMA 信号伝送に適した周波数領域で等化と逆拡散を同時に 行う信号検出法を提案した．BER の理論解析を示し， 計算機シミュレーションにより理論解析の妥当性を示 した．本論文で得られた検討結果をまとめると以下の ようになる． ・シングルコード伝送の場合，周波数領域ジョイント 等化・逆拡散を用いれば残留 ICI が発生せず，全て の 周 波 数 成 分 を 最 大 比 合 成 で き る た め ， 従 来 の MMSE-FDE に比べて BER 特性を大幅に改善できる． ・マルチコード伝送の場合，周波数領域ジョイント等 化・逆拡散では自コードによる残留 ICI が発生しな いため，従来の MMSE-FDE に比べて BER 特性をわ ずかであるが改善できる． ・受信アンテナダイバーシチを用いた場合，受信ダイ バーシチ効果により残留 ICI がさらに抑圧されるた め，周波数領域ジョイント等化・逆拡散による BER 特性改善はわずかである． ・周波数領域ジョイント等化・逆拡散の演算量は従来 の MMSE-FDE より低減できる．最も実用的な 2 アン テナ受信ダイバーシチのとき (Nr=2)，演算量は 67％ である． 周波数領域ジョイント等化・逆拡散では，すべての 信号検出処理を周波数領域で行うため，文献 [12]で提 案した周波数領域適用 ICI キャンセラの適用が容易で ある．今後は干渉キャンセラの適用についても検討す る予定である． 文 献 [1] W. C., Jakes Jr., Ed,. Microwave mobile communications , Wiley, New York, 1974....
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...平均ビット誤り率 式 (18)の第 2 項の残留 ICI を零平均の複素ガウス変 数として近似すると，第 2 項と第 3 項の和は新たな零 平均のガウス変数μとして扱うことができる．このと き，式 (19)の SINR は等価 SNR となるため，チャネル 利 得 {Hm(k); k=0~SF−1} が 与 え ら れ た と き の 条 件 付 BER は次式で表わされる [2]． { } { } { } { } ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 64QAM ,)(, 84 1 24 7 16QAM ,)(, 20 1 8 3 QPSK ,)(, 4 1 2 1 )(, 0 0 0 0 kH N Eerfc kH N Eerfc kH N Eerfc kH N Ep m s m s m s m s b γ γ γ (20) ここで， [ ] ∫ ∞ −= x dttxerfc )exp()/2( 2π は誤差補関数である． 式 (22)を{Hm(k); k=0~SF−1}のとり得るすべての範囲に わたって平均することで平均 BER Pb(Es/N0)が求めら れる． 4....
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...まえがき 次世代の移動無線通信では，高速かつ高品質なデー タ伝送の実現が望まれている．しかし，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り，厳しい 符号間干渉が発生する [1],[2]．周波数領域等化 (FDE) を用いれば，周波数ダイバーシチ効果を得ることがで きるので，シングルキャリア信号伝送のビット誤り率 (BER)特性を大幅に改善できる [3]．第 3 世代移動無線 通信では Rake 合成が用いられている [4]が，Rake 受信 の代わりに平均二乗誤差最小規範に基づく周波数領域 等化 (MMSE-FDE)を用いれば，直接拡散符号分割マル チアクセス (DS-CDMA)の BER 特性を大幅に改善でき る [5]． さらに BER 特性を改善するためには，送信ダイバー シチと FDE の併用が有効である．アンテナごとに異な る循環遅延を与えて送信する循環遅延送信ダイバーシ チ (CDTD)では，等価的にパス数を増加させチャネルの 選択性を強くすることで周波数ダイバーシチ効果を大 きくできるため，MMSE-FDE を用いる DS-CDMA に CDTD を適用すれば BER 特性を改善できる [6],[7]．文 献 [6],[7]では，まず受信信号を周波数領域信号に変換 した後に MMSE-FDE を行い，その後に時間領域信号 に戻して逆拡散を行っている．しかし，MMSE-FDE 後 に残留するチップ間干渉 (ICI)が BER 特性の改善に限 界を与えてしまう [8]． 筆者らは，以前，文献 [9]において CDTD に適した FDE を提案した．この FDE では周波数領域で等化と逆 拡散を同時に行うため，残留 ICI を生じない．しかし ながら，これまでの検討は，シングルコード伝送を仮 定していた．そこで本論文では，CDTD と受信アンテ ナダイバーシチを用いるマルチコード DS-CDMA 伝送 を対象とし，周波数領域で等化と逆拡散を同時に行う FDE を提案している．チャネル利得が与えられたとき の条件付 BER を導出し，モンテカルロ数値計算により 平均 BER を求めている．また，計算機シミュレーショ ンにより理論解析の妥当性を示している． 本論文の構成は以下のようになっている．第 2 章で は CDTD に つ い て 述 べ る ． 第 3 章 で は 従 来 の MMSE-FDE と提案 FDE についてそれぞれ述べ，チャ ネル利得が与えられたときの条件付 BER の表示式を 導出している．第 4 章では，条件付 BER を用いたモン テカルロ数値計算によって平均 BER を求め，計算機シ ミュレーション結果と比較している．最後に第 5 章で まとめる． Data D at a m od ul at io n S/ P co nv er te r c0(t) cC-1(t) … cscr(t) (Nt-1)Δ Δ … +GI +GI +GI s0(t) s1(t) sNt-1(t) … #0 #1 #Nt-1 Cyclic Delay 図 1 CDTD を用いるマルチコード DS-CDMA 送信系 2....
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...1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 25 QPSK 16QAM 64QAM Nt=4 α=6dB SF=64 C=1 Conventional MMSE-FDE Lower bound Theoretical Simulated Joint FDE and despreading (MRC) Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER (a) Nr=1 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 0 5 10 15 20 25 QPSK 16QAM 64QAM Nt=4 α=6dB SF=64 C=1 Conventional MMSE-FDE Lower bound Theoretical Simulated Joint FDE and despreading (MRC) Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER (b) Nr=2 図 2 シングルコード時の CDTD の平均 BER 特性 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 5 10 15 20 25 16QAM Nt=4 α=6dB SF=64 Conventional MMSE-FDE Theoretical Simulated Joint FDE and despreading (MMSE) C=4 C=16 C=64 Lower bound Average received Eb/N0 (dB) A ve ra ge B ER (a) Nr=1 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 5 10 15 20 25 16QAM Nt=4 α=6dB SF=64 Conventional MMSE-FDE Theoretical Simulated Joint FDE and despreading (MMSE) C=4 C=16 C=64 Lower bound (b) Nr=2 図 3 マルチコード時の CDTD の平均 BER 特性 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 Conventional MMSE-FDE Joint FDE and despreading Spreading factor (SF) N um be r o f m ul tip ly op er at io ns p er F D E. Nr=2 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 図 4 複素乗算回数の比較...
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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]....
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...Overlap-save or overlap-add signal processing techniques could also be used to avoid the extra overhead of the cyclic prefix [Fer85], [Hay96]....
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2,627 citations
"Frequency domain equalization for s..." refers background in this paper
...OFDM transmits multiple modulated subcarriers in parallel [ 1 ]....
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...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 ]....
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1,816 citations
1,624 citations