研究スタッフ
教授：

安達文幸、助教授：

工藤栄亮

研究目的
次世代無線ネットワークでは，100Mbps～1Gbpsの超高速データ伝送が要求される．この目標を達成するためには，厳しい周波数選択性チャネルの克服と，ピーク送信電力の低減が重要である．周波数選択性チャネルを克服するために，私たちはマルチキャリア(MC)-CDMA及び直接拡散(DS)-CDMAに基づいた超高速無線アクセス技術の研究を行っている．また，ピーク送信電力問題を解決するためにバーチャルセルラネットワークシステムを提案した．

 無線信号処理

送信プレ等化を用いる
送信ダイバーシチ

周波数領域等化を用いるマルチアクセス
CDMAを対象に周波数領域等化技術を提案し，厳しい周波数選択性フェージング環境下でビット誤り率(BER)特性を大幅に改善できることを示した．

各ユーザの送信信号が非同期かつ異なるチャネルを伝搬して受信される上りリンクでは，大きなマルチアクセス干渉(MAI)が発生してしまう．そこで，MAIを低減する送信プレ等化ダイバーシチを提案し，BER特性を大幅に改善できることを明らかにした．

Structure of transmit/receive signal processing(MC-CDMA, OFDM, DS-CDMA)
SpreadingTransmitter code genera tor

MC-CDMA, OFDM

Data modulatedsequence

IFFT

S/P

P/S

Transmitted
signal+G I

Channelestimation

Transmitter

Received
signal

-G I

S/P

FFT

FDEw(Nc-1)+GI+GI

Soft decision
data sequence

∑

P/S

Data
mod.

Preequalization
P/S

Transmitdata

Spreadingcode genera tor

MC-CDMA, OFDM

S/P

Receiver

w(0)

c(t)

IFFT

DS-CDMA

Receiver

-GI

P/S

S/P

IFFT

FFT

c*(t)

DS-CDMAΣ

Receiveddata

Data
demod.

Despreading
1.E-01

1.E+00

CEC-FPTD

Channel transfer function before FDE

STTD1.E-01

N =124

1.E-02

EGC

Noise component after FDE

1.E-02Average BER

ORC

Average BER

Equivalent channel transfer function after FDE
QPSK data modulation
Rayleigh fading
L =16, uniform
SF =256, C =256

1.E-03MRC
MMSE

1.E-03

DS-FDE (MMSE)

1.E-04

1.E-04

DS-rake

Uniform delay profile

MC-FDE (MMSE)

Frequency

L =16,α=0dB
SF =64U =1

OFDM
1.E-050Frequency domain equalization
for DS-CDMA and MC-CDMA

安達・工藤研究室

510152025

Average received E b /N 0 (dB)

BER performance comparison ofDS-CDMA, OFDM and MC-CDMA

1.E-050510Transmit E b /N 0 (dB)15

BER performancewww.mobile.ecei.tohoku.ac.jp

ハイブリッドARQ
ハイブリッド自動再送（HARQ）は重要な誤り制御技術である．周波数領域等化を組み合わせたターボ符号化HARQを提案し，DS-CDMA，MC-CDMA及びOFDMパケット無線伝送のスループット特性を明らかにした．
Info.
Seq.

E rrordetection
encoderTurbo
encoder

Puncturing

Turbo
decoder

BufferBufferE rrordetection
decoder

Est.
Seq.
44

Incremental redundancy

64QAM

Chase combining

3.5

3.5

Throughput [bps/Hz

Turbo coded Hybrid ARQ
Transmitter

ReceiverTransmitter

ReceiverPreviously received packet

Previously received packet

NAK

NAK+Same packet+Additional redundancy

Packet received now

2.5
2
1.5

QPSK

R =3/42

R =11.5

16QAM

0.5

Increased redundancy

DS-CDMA
MC-CDMA
OFDM

0.500Time: Parity 1

2.5

1DS-CDMA
MC-CDMA
OFDM0: Info

16QAM

1

ACK
New packet

Increased power

Uniform delay profile
L =16N c =256
SF =C =256

3Packet received now

ACKNew packet

Uniform delay profile
L =16SF =C =256
R =3/4

3Throughput [bps/Hz

Feedback (ACK/NAK)

510Time1520253035040

510152025303540

Average received E s /N 0 [dB]

Average received E s /N 0 [dB]

Turbo decoding and error detection

Turbo decoding and error detection: Parity 2No error(a) CC(b) IR
Throughput comparison of OFDM, MCCDMA and DS-CDMANo error(a) CC(b) IR
Chase combining (CC) and incremental redundancy (IR) for HARQ

 無線ネットワーク
経路構築とチャネル割当て

バーチャルセルラネットワーク
分散配置される多数の無線ポートからなるバーチャルセルラネットワークを提案した．移動
端末は近傍の無線ポートと通信し，マルチホップ通信により中央無線ポートに信号を転送する．

無線ポート間マルチホップ通信において，総送信電力が最小となるマルチホップ経路構築法や，チャネル棲み分け法を適用したチャネル割当法を提案した．

Radio control station
Network8

Wireless port

downlink

912#B8651

SINR of #i at #C >required SINR

1211System Structure#A send the channel number #i to #B

111111105033

SINR of #i at #B >required SINR

4357
98Central Port

7

Wireless Port

Central port

3

#A selects the channel(#i) using priority table
and send the channel number #i to #B

9SINR of #i at #B >required SINR

7noyes6

End of channel assignment at #A

CS-DCA algorithm

Constructed routes andfrequency assignment

送信電力効率yesno5 54noyes

1

3

#C

#A selects the channel(#i) using priority table
and send the channel number #i to #C

60#Auplink

124

1.E+00uplink MRC
uplink SC
downlink Multi TD
downlink SSTD

FCA

1.E-010.1

F =16
Failure rate

Normalized average transmit power

バーチャルセルラネットワークは従来のセルラネットワークに較べ，平均送信電力を著しく低減できる．

10.01
M =2
α =3.5σ =7(dB)

F =19

SF =64K =19
J =5
α =3.5σ=7
L =2

1.E-020.001
051015
Number K of wireless ports per virtual cell20

1.E-035Transmit Power Efficiency

安達・工藤研究室

Failure rate

F =25CS-DCA2545

6585

C

www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp