The slide of my research
- 1. KYOT O UNIVE RSITY FO U N DE D 1 897 KYOTO JAPAN 周波数領域繰り返し等化 および LDPC 符号を用いた 端末共同受信信号処理の屋外伝送実験 京都大学 情報学研究科 南 翔太郎 永野 裕規 村田 英一
- 2. 研究背景 2 5G技術：スループット向上・大容量化 従来の帯域 制御信号 / 長距離通信 高い周波数帯域 ユーザデータ通信/ 近距離通信 Small cell Macro cell Frequency 広い周波数帯域幅を利用 スモールセル内で 大容量のユーザデータ通信 高い周波数用のアンテナを備えた端末 高い周波数用アンテナを使用していない Small cellでカバーしきれない領域が存在
- 3. 研究背景 3 端末共同受信信号処理 Small cell Macro cell Frequency 信号共有が理想的なら各端末に 従来のSingle User -MIMO( SU-MIMO ) 相当の伝送が可能 small cellにカバーされない領域でも 使用されない高い周波数帯域を利用して受信特性を向上 高い周波数帯域のアンテナを用いて 受信信号をグループで共有 等化的にアンテナ数を増大 効果的に干渉抑圧
- 4. KYOTO UNIVERSITY 検討するシステム 共有した信号を用いてSU-MIMOと同様な信号処理を行い受信側で干渉抑圧 従来技術のプリコーディングは 基地局と端末間でフィードバックが必要なため移動に弱い この手法ではフィードバックは行わないので伝搬路変動の影響を受けにくい 広帯域伝送 周波数選択性フェージングの影響増大 → 周波数領域等化 SNR低下によるBER劣化 → LDPC符号化 これらを組み合わせた周波数領域繰り返し等化を行う 端末共同受信信号処理に基づく Mult User-MIMOシステム BS MS collaboration 4
- 5. 周波数領域等化 5 シングルキャリア送信信号 FFTによる周波数領域等化処理を行い遅延波による周波数選択性フェージング の影響を軽減 FFT後の１つの周波数成分について，受信信号 は 送信信号 , 伝搬路応答 , 雑音 次に示す式によって送信信号の推定値 を得る : 雑音電力 : 送信信号電力
- 6. LDPC符号 6 繰り返し復号法であるBelief Propagation (BP)復号と組み合わせて用いる →繰り返し数4回 パリティ検査行列 01 0 0 · · · 0 ... ... ... ... ... ... 1 0 1 0 · · · 0 ... ... ... ... ... ... 0 0 0 0 · · · 0 最大列重み = 6 最大行重み = 7 非正則LDPC 符号長 192 符号化率 1/2
- 7. KYOTO UNIVERSITY 周波数繰り返し等化 7 軟判定レプリカ 受信信号 伝搬路応答 等化送信信号 軟判定送信シンボル 残留干渉係数 軟判定値から受信信号の レプリカを生成し減算 周波数領域等化とBP復号 を組み合わせ繰り返し等化処理を行う BP MMSE Filter P/S BP S/P FFT Soft Symbol FD- Soft Replica Generator Decision S/P FFT IFFTIFFT P/S レプリカ生成 T.Koike, H. Murata, and S. Yoshida, “Frequency- domain SC/MMSE iterative equalizer with MF approximation in LDPC-coded MIMO transmissions,” IEEE PIMRC, Sep. 2004.
- 8. KYOTO UNIVERSITY 実験諸元 8 Parameter Values Numberof BS antennas 4 Number of MSs 6 Carrier Frequency 5.11 GHz Symbol rate 1.25 Msymbols/s Modulation scheme QPSK Filter Square-root Nyquist roll-off factor : 0.4 Code rate 1/2 Code length 192 symbols Cyclic prefix length 4 symbols Equalization MMSE Channel estimation Least-Squares Training symbol length 35symbols TS 15 symbols CP Data 192 symbols 4 symbols SW 15 symbols 35 symbols CRC 8 symbols CTRLパケット構造
- 9. KYOTO UNIVERSITY 屋外伝送実験 9 BS antennas A B C D E 600m 350 m #1#2 #3 #4 20 km/h 以下 およそ 40 km/h 移動端末基地局アンテナ アンテナ間隔 対角 20 波長 アンテナ高 25.5 m 無指向性アンテナ アンテナ利得 5 dBi EIRP1Wで信号を送信 番号の座席に制御PC 座席後ろ側に移動端末本体 無指向性アンテナ アンテナ利得 3 dBi MS4 MS1 MS6 MS2MS3 MS5 AP
- 10. 屋外伝送実験 10 基地局から50ms毎にパケットを送信する 各端末で送信されたパケットを受信 受信後に信号共有を開始 信号共有はUDPブロードキャストモードで実現 衝突回避のために 2msのブロードキャスト送信スロット BS MS スロット構成 t Down link WLAN Users’ link MS1 2ms2ms2ms2ms 2ms 2ms2ms 2ms2ms 2ms MS2 MS3 MS4 MS5MS6 0s 50ms packet packet collaboration
- 11. 屋外伝送実験 11 アクセスポイントに各端末の 制御PCがそれぞれ端末番号順に接続 波形情報(16ビット)およびそのゲインで 正規化した受信ベースバンド信号の I, Qサンプル値(8ビット)を共有 再送制御等は行わない 共有できた信号を用いて信号処理を行う BS MS collaboration スロット構成 t Down link WLAN Users’link MS1 2ms2ms 2ms2ms 2ms 2ms2ms 2ms2ms 2ms MS2 MS3 MS4 MS5MS6 0s 50ms packet packet collaboration
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- 13. 実験結果 受信電力とBERの関係性 C地点以降の高速走行領域でも大きな劣化はない 繰り返し等化による特性の改善 全ストリームの10パケットBERと全移動端末の平均受信電力の時間変化 13 10 –3 10 –2 10–1 10 0 BER MMSE MMSE + BP ( Eq. 1 time) Equalized 3 times –110 –100 –90 –80 –70 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 ReceivedpowerindBm Packet index B C DA E BS antennas A B C D E
- 14. KYOTO UNIVERSITY 14 MMSE，1回等化，3回繰り返し等化と等化処理を 進めるにつれ特性が改善 全ストリームの10パケット あたりのBERの累積分布関数 MMSE +BP は1回等化と同一 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 10 –3 10 –2 10 –1 10 0 CDF BER MMSE MMSE + BP (Eq. 1 time) Equalized 3 times 実験結果
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