研究スタッフ
教授：

安達文幸、准教授：

工藤栄亮

研究目的
次世代無線ネットワークでは，100Mbps〜1Gbpsの超高速データサービスが期待されている．
この実現のためには，厳しい周波数選択性チャネルの克服と送信電力の低減が可能な無線技術の開発が必要である．私たちは周波数選択性チャネルを克服するために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ネットワーク（VCN）を提案した．

 無線信号処理
周波数領域等化（FDE）を用いる
下りリンクCDMA

2次元拡散を用いる
上りリンクCDMA

誤差最小規範を用いる周波数領域等化を提案し，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．

２次元拡散CDMAを提案し，自セル内他ユーザ干渉を除去しつつ，他セル干渉を低減できることを示した．

Structure of transmit/receive signal processing(MC-CDMA, OFDM, DS-CDMA)Transmitter

Transmitter/receiver

Spreadingcode generator

MS #u

DS-CDMA

MC-CDMA, OFDM

Data modulatedsequence

IFFT

S/P

Turbo
encoding

P/S

1stspreading(SFfu)Mod.

Transmitted
signal+GI

MC-CDMAInterleaver

2ndspreading(SFtu)..
.

+GI(SFtuxNc)

MAI
Channel

..
..

AWGN

BS

DS-CDMA

Receiver
Received
signal-GI

FFT(SFtuxNc)

1stdespreading(SFtu)..
..

FDE

2nddespreading(SFfu)

LLR
compt.

Turbo
decoding

MC-CDMA

Soft decision
data sequence∑P/S

DS-CDMA..
..

Spreadingcode generator

MC-CDMA, OFDM
S/P-GI

Deinterleaver

chip time (or frequency)

Symbol time

1x16

U=1
8x2U=8IFFT

Overall Spreading Factor
SFu=SFtu x SFfu

16x1

U=16DS-CDMA

Variable 2D OVSF spreading
1.E+00-1

10Channel transfer function before FDE

2D OVSF spread CDMAuu(SFt ,SFf )=(U,16/U)
1D OVSF spread CDMAuusing MUD (SF =16)

1.E-01-2

10DS MC

EGC

Noise component after FDE

U=1
U=8
U=16

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-3

10MUD
U=16
U=1DS-FDE (MMSE)

1.E-04

DS-rake
MC-FDE (MMSE)

Frequency

OFDM
1.E-050510152025-5Frequency domain equalization
for DS-CDMA and MC-CDMA

U=8-4

10Average received E b /N 0 (dB)

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

Turbo-coded
CDMA (R=1/2)
L=16, uniform-4
profile, fDT=10102

4681012Eb/N0 (dB)

BER performance
2007.11.14

安達・工藤研究室

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Tomlinson-Harashima Precoding と周波数領域等化の融合
Tomlinson-Harashima Precoding により，周波数領域等化適用後の残留シンボル間干渉を抑圧するシングルキャリア伝送技術を提案し，ビット誤り率(BER)特性を大幅に改善できることを示した．
1.E-0116QAM
1 Channel
Impulse response

ChannelImpulse response

Im p u lse resp o n se

0.5

Simulated

3QQ
2-10-50
5delay time1015

20-20-15-10-5

0
5
delay time

1015

20

M

1.E-021M

0-3-2-10I

12

M

0

3-3-2-1

0-1-1-2-2

I

123

FDE
D ata-dem odulation~rr̂

M odulo

FD E-w eightN c -point IFFT−G I

Frequency-selective
fading channel

N c -point FFT+G I

M odulo

D ata-m odulation

xQHŝ−interference-3-3

Data signal

Estimatedbit
sequence

Transmitted signal

33QQ

2-1

1.E-03

MM

L =16-path
Uniform
N c =128
N g =16N d =161I

M

0-2Lower
bound

21-30

12-3-2-1-1

I

M

0

30

1

2

1.E-043-1-2-2

ISI Cancellation-3-3

Received signal before
the modulo operation
Im pulse respon sew/ EGC-FDE
w/ MRC-FDE
w/ MMSE-FDE
Theoretical
MMSE-FDE only

2M

0-15

THPs+

310-20Bit
sequence

0.5

Average BER

Transmitter/receiverstructureIm p u lse resp o n se

1

Received signal
after the modulo operation

1 Channel
Impulse response

1.E-055100.515202530

Average transmit E b /N 0 (dB)

Signal constellation

0-20-15-10-505
delay time101520BER Performance 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．

NetworkDistributedport
Radio network controller

downlink

#B

#A

#C

uplink#A selects the channel(#i) using priority table
and send the channel number #i to #CRNC
1yes

1#A send the channel number #i to #B

1
1Centralport

noSINR of #i at #C >required SINR

2

2

2

1

1

yes

SINR of #i at #B >required SINR

2

3

no

1

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

1

noSINR of #i at #B >required SINR

System Structureyes
End of channel assignment at #A

Constructed routes andfrequency assignment

送信電力効率

1E+00
uplink MRC
uplink SC
downlink Multi TDdownlink SSTD

C =2Blocking probability

Normalized average transmit power

1

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．

CS-DCA algorithm

0.1

0.01
M =2
α =3.5σ =7(dB)

51015
Number K of wireless ports per virtual cell

C =41E-02

K =20
N =4SF=16
α =3.5σ =6dB
L =21E-03

0.001
01E-0120

C =8Present CN
Multi-Hop VCN

1E-04
24

68

10

1214

161820

Number U of users per cellTransmit Power Efficiency

Channel allocation failure rate
2007.11.14

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