研究スタッフ
教 授： 安達 文幸

研究目的
次世代無線ネットワークでは，1Gbpsを超える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先進的無線技術 開発が必要 ある 私たちは 周波数選択性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周波数ネ を克服するために周波数領域等化技術の研究を，送信電力問題を解決するために分散アンテナネットワーク(DAN)の研究を行っている．

 周波数領域無線信号処理
ジョイント送信/受信MMSE FDE
ジョイント送信/受信MMSE-FDE
チャネル情報を送受信機が共有し，送受信機でそれぞれ1タップ周波数領域等化を行うことで従来の受信周波数領域等化に比べて優れたBER特性を実現できる．
Multicode DS-CDMA, 16QAM,
Spreading factor SF=256,
L=16-path uniform delay profile,
R=3/4 turbo coded

Transmitter/receiver structure
ReceiverTransmitterFDE

DS CDMADS‐CDMASpreading+CPCP

ChannelChannel gainn amplitude

1.0E‐01

1.0E‐026496

128

Multi‐code
DS CDMA
DS‐CDMAde‐spreadingd̂

1.E-01

Code mux.
order
C=256641641Data

160

192

224

1.0E+01

1.0E+00

1.0E‐01

1.0E‐02256032

64

96

128

160

192

224

FDE

Average BER

WeightNc-point IFFT

Nc-point FFT

FDE

1.0E+00

32x̂

FDE

Nc-point IFFT

Weight1.0E+010‐CP
CPr

1.E-02

Nc-point FFT

TX. FDE weight amplitudesRX. FDE weeight amplitude

D t
Data

d Multi‐code x

1.E-03

1.E-04

1.0E+01Conv.
Prop
Prop.

1.0E+00

1.E-05

1.0E‐010
1.0E‐022560326496128

160

192

224256

Joint transmit/receive MMSE-FDE

4812
Average transmit Eb/N0 (dB)16

BER performance

オーバーサンプリングMMSE-FDE
Real part of signal speectrum

Nc = 256
α = 0.5
Δ = 0.3

受信タイミングオフセットが存在す
受信タイミ
グオ セ トが存在す
ると，周波数領域等化シングル
キャリア伝送のBER特性性が劣Spectrum of sampled sequence
化する．この劣化を救済するため Sampled sequence of filter outputの方法として2倍オーバーサンプリ
Spectrum distortion due to timing offset
ングを適用した周波数領域等化を提案 タイ
提案し，タイミングオフセットが発グオが発生しても，理想タイミング同期の場合とほぼ一致するBER特性が得られることを示した．
Timing offset Δ

Non Zero (ISI)Non Zero (ISI)

t−4Ts

−3Ts

−2Ts−Ts0Ts

2Ts

3Ts

4Ts

1.E-01

Timing offset Δ ∈ [−0.5, 0.5]

Conventional MMSE-FDE
in the presence of timing offset

Nc
Data
demodulation−2Nc
Nc-point IFFT

Spectrumcombining

FDE

Removal of GI

・ ・・・ ・・

2Nc-point FFT

2Nc

・ ・・

2Nc

・ ・・

Tt = i ⋅ s + ΔT s
2・ ・・

Root Nyquist filter
RReceiver structure

Received
data

Recovering the flat spectrum

1.E-02Average BERAmplitude ofsignal spectrum

The copies oforiginal spectrum

α= 0.220.5
1.0
Ideal timing(Δ = 0)

1.E-03

Oversampling MMSE-FDE
in the presence of timing offset

Spectrum combining−Nc

1.E-040Frequency index kNc

Application of oversampling
to MMSE-FDE

2Nc

QPSK
Nc = 256
Ng = 32
L =16-path uniform
1.E-055101520

A
Averagereceived
i d Eb/N0 (dB)

BER performance
2009.11.18

安達研究室

www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp

QRM-MLD周波数領域ブロック信号検出
シングルキャリア伝送の周波数領域受信信号を行列表現で表わすことでブロック信号検出が適用できる．QRM-MLD周波数領域ブロック信号検出を用いれば従来のMMSE周波数領域等化に比べて，ビット誤り率(BER)特性を大幅に改善できることを示した．
1.0E-01

QRM-MLD
M=16
M=64
M=256

QRM-MLDNc symbolsYd(Nc−1)
timemultiplicationof QH

MLD based on
the M-algorithm

1.0E-02
Average B
BER

QR
decomposition+CP···

Block diagram
Data
de-modulation−CPd(2)0Nc-point FFT

Data

Data
modulationnd(0)Frequencydomain block
signal detection

1

Symbol candidates of d(0)data

Symbol candidates of d(2)Symbol candidates of d(3)Tree structure of Nc=4 SC transmissions
with QPSK and QRM-MLD(M=3)

Transmitter/receiver structure

Theoreticallower bound
1.0E-04 16QAM
Nc=64
Ng=16
L=16-path uniform
1.0E-05
1015520
Average received Eb/N0 (dB)

Symbol candidates of d(1)Received

MMSE-FDE
1.0E-0325

BER performance 無線ネットワーク
分散アンテナネットワーク(DAN)
いたるところにアンテナを配置し，これらを光ファ
イバーケーブルや無線リンクで基地局と結ぶ分
散散アンテナネットワーク(DAN)では，常に移動端
ネ
常 移動端
末近傍に存在するアンテナがいくつかあるので高いダイバーシチ利得が得られる．アンテナをリレーとして利用することもできる．

Distributed MIMO
diversity

BS

Distributed MIMO
relay

Optical fiber cable

Distributed antenna network

Distributed network antenna
Distributed wireless port

SNRW0(k)

+GI

FFT

IFFT

R1+GI

IFFT

WNt−1(k)FFTOpt. fiber
cable

Opt. de-mod.

Opt. mod.

Oppt. de-mod.

送信データ系列を複数の並列ストリームに変換し，ストリーム毎に，伝搬路状態の良いリレーとOFDMAサブキャリアを割当てることで，伝送特性を改善できる．

Data mod.

複数のアンテナから同時に同一データを送信する送信ダイバーシチと周波数領域等化を組み合わせることで，サービスエリア全体にわたって超高速・高品質伝送を実現できる．
Channel codinng(2)分散MIMOリレー

Transmit binary data(1)分散MIMOダイバーシチ

0 1 2 3 4 5 6 7d0
d1
d2
d3

k0 1 2 3 4 5 6 7 k

WP#1

Physical Subcarrier set(1st hop, 2nd hop)route0 1 2 3 4 5 6 7kR0

CPMTd0d1d2
d3

R1R1R2R1(#0,#1)(#2,#3)(#4,#7)(#5,#6)

WP#2
Distributed antennas

0 1 2 3 4 5 6 7 k

Distributed MIMO diversity

R20 1 2 3 4 5 6 7k

Distributed MIMO relay
6Es/N0=10dB

Prob[C<abscissa]

L=16-path uniform

1.0E-01

Νt=1
Νt=2

1.0E-02M=2
Nc=8
α=3.5 σ=0dB L=8r/r0=0.5

α=3.5, σ=7.0

Νt=5∼10

Νt=3
Νt=4

Ergodic channel capacity (bit/s/HHz)

1.0E+00

54Full search allocation
Successive allocation

3Parallel relaytransmissionCooperativediversity

211-hop

1.0E-030 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Channel capacity C (bit/s/Hz)

CDF of channel capacity

安達研究室

0-15-10-505101520

Normalized total transmit power Pt/P0 (dB)

Channel capacity

www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp