JPWO2006030479A1 - Turbo coded bit allocation system and turbo coded bit allocation retransmission method in MIMO-OFDM system - Google Patents
Turbo coded bit allocation system and turbo coded bit allocation retransmission method in MIMO-OFDM systemInfo
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Abstract
MIMO−OFDMシステムにおけるターボ符号化ビット割当てシステム。このシステムでは、V−BLAST処理部(110)は、V−BLAST検出中に、チャネル行列の擬似逆形の各行でのノルムを受信信号ベクトルごとに計算する。最小のノルムをもつ行である第一のレイヤのアンテナ位置を示すフィードバック・ベクトルの情報は、受信機のベクトル情報出力部(116)に保存される。受信機のベクトル情報出力部(116)は、エラーフリー・チャネル(118)を介して、フィードバック・ベクトルの情報を送信機へ望ましい周期で送信する。ビット割当て部(106)は、フィードバック・ベクトルの情報に基づき、それぞれ異なるアンテナにシステマチックビット及びパリティビットを割り当てる。ビット再配列部(114)は、各ビットをターボ符号での元の位置に再配列する。Turbo coded bit allocation system in MIMO-OFDM system. In this system, the V-BLAST processing unit (110) calculates the norm of each row of the pseudo inverse of the channel matrix for each received signal vector during the V-BLAST detection. Feedback vector information indicating the antenna position of the first layer, which is the row having the minimum norm, is stored in the vector information output unit (116) of the receiver. The vector information output unit (116) of the receiver transmits the feedback vector information to the transmitter at a desired cycle via the error-free channel (118). The bit allocation unit (106) allocates systematic bits and parity bits to different antennas based on the feedback vector information. The bit rearrangement unit (114) rearranges each bit to the original position in the turbo code.
Description
本発明は、直交波周波数分割多重(OFDM)を用いる複数入力複数出力(MIMO)通信システムにおけるターボ符号化ビット割当てシステム及びターボ符号化ビット割当て再送信方法に関する。 The present invention relates to a turbo coded bit allocation system and a turbo coded bit allocation retransmission method in a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system using orthogonal wave frequency division multiplexing (OFDM).
複数データストリームの同時送信は、多数(NT)の送信アンテナと多数(NR)の受信アンテナを使用するMIMO通信システムで実施されている。利用法に応じて、MIMOシステムは空間的ダイバーシチにより性能向上に寄与したり、空間的多重化によりシステム容量増加に寄与したりできる。こうした改良を可能にするのは、無線通信システムにはランダムなフェーディングとマルチパス遅延拡散があることによる。Simultaneous transmission of multiple data streams is implemented in a MIMO communication system using multiple (N T ) transmit antennas and multiple (N R ) receive antennas. Depending on the usage, the MIMO system can contribute to performance improvement by spatial diversity or increase system capacity by spatial multiplexing. This improvement is possible because the wireless communication system has random fading and multipath delay spread.
送信アンテナと受信アンテナ間に存在する複数通信チャネルは、通常、経時変化しつつそれぞれ異なるリンク状態になる。フィードバックを有するMIMOシステムは送信機にチャネル状態情報(CSI)を提供し、より高いレベルの性能を与えるためにリンク・アダプテーションやウォーター・フィリング等の方法の使用を可能にする。 The plurality of communication channels existing between the transmitting antenna and the receiving antenna usually have different link states while changing with time. A MIMO system with feedback provides channel state information (CSI) to the transmitter and allows the use of methods such as link adaptation and water filling to provide a higher level of performance.
空間的多重化によりシステム容量ゲインを増加させる良く知られた技法は、BLAST技法である。この技法は、非特許文献1で論じられている。 A well-known technique for increasing system capacity gain through spatial multiplexing is the BLAST technique. This technique is discussed in [1].
MIMO技法は当初、狭帯域無線システム、すなわち、フラット・フェーディング・チャネルを想定して設計された。従って、周波数選択性チャネルにおいては高い効果を得ることは困難である。そこで、無線環境で提起された周波数選択性チャネルを克服するために、OFDMがMIMOシステムと連携して使用されている。 The MIMO technique was originally designed for narrowband wireless systems, ie flat fading channels. Therefore, it is difficult to obtain a high effect in the frequency selective channel. Thus, OFDM is used in conjunction with a MIMO system to overcome the frequency selective channel proposed in the wireless environment.
逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いて、OFDMは周波数選択性チャネルを独立したパラレルな周波数の一定な複数サブチャネルの組に変換することができる。これらのサブチャネルのそれぞれの周波数は直交し互いに重なりあうため、スペクトラム効率を向上させるとともにキャリア間干渉を最小にする。サイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix)をOFDMシンボルに付加することで、マルチパス効果をさらに低減する。 Using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), OFDM can transform a frequency selective channel into a set of independent, parallel frequency constant subchannels. Since the frequencies of these subchannels are orthogonal and overlap each other, spectrum efficiency is improved and intercarrier interference is minimized. The multipath effect is further reduced by adding a cyclic prefix to the OFDM symbol.
OFDMシステムにおけるアダプティブ・ビット・ローディングは、いろいろな技術論文で論じられてきた。OFDMサブキャリアに割り当てるビット数を変えることで、アダプティブ・ビット・ローディングはシステムの品質を落とさずにデータ速度を最適化するねらいをもつ。この技法は、それぞれ異なるサブキャリアはチャネル状態に依存する変動的な減衰度を有するという事実に基づいて機能する。割当ての決定は、通常、各サブキャリアのチャネル状態情報(CSI)や信号対雑音比(SNR)等の特定のフィードバック情報により行われる。 Adaptive bit loading in OFDM systems has been discussed in various technical papers. By changing the number of bits allocated to OFDM subcarriers, adaptive bit loading aims to optimize the data rate without degrading system quality. This technique works on the fact that each different subcarrier has a variable attenuation depending on the channel conditions. Allocation decisions are typically made with specific feedback information such as channel state information (CSI) and signal-to-noise ratio (SNR) for each subcarrier.
多くの従来の通信システムで、エラー訂正の方式としてターボ符号化を用いている。その理由はシャノン限界に近い特性を得ることができるためである。システマチックビットとパリティビットへの不均等な電力割当ての問題はこれまでも議論されてきた。非特許文献2では、システマチックビットの保護をパリティ・チェック・ビットよりも低くしたとき、インターリーバ長がより大きくなるほどよりよい性能が得られ、この効果はブロック長が増加するほどより強くなることが示されている。 Many conventional communication systems use turbo coding as an error correction method. The reason is that characteristics close to the Shannon limit can be obtained. The problem of unequal power allocation to systematic and parity bits has been discussed. In Non-Patent Document 2, when the systematic bit protection is lower than the parity check bit, a better performance is obtained as the interleaver length increases, and this effect becomes stronger as the block length increases. It is shown.
一方、非特許文献3では、SNRが非常に低い場合、システマチックビットにより大きな電力を割り当てるべきだという提案がなされている。 On the other hand, Non-Patent Document 3 proposes that a large power should be allocated to systematic bits when the SNR is very low.
しかしながら、これまで、MIMO−OFDMシステムにおけるターボ符号化ビットの割当て方法に関する技術は開示されていない。 However, until now, no technique related to a method for assigning turbo coded bits in a MIMO-OFDM system has been disclosed.
本発明の目的は、MIMO−OFDMシステムにおいて最適なターボ符号ビット割当てを行うことができるターボ符号化ビット割当てシステム及びターボ符号化ビット割当て再送信方法を提供することである。本発明のもう一つの目的は、システムを過度に複雑化することなく、情報に基づく情報ビット割当てによりシステム性能の向上を達成することである。 An object of the present invention is to provide a turbo encoded bit allocation system and a turbo encoded bit allocation retransmission method capable of performing optimal turbo code bit allocation in a MIMO-OFDM system. Another object of the present invention is to achieve improved system performance through information-based information bit allocation without overly complicating the system.
本発明は、受信機側のV−BLAST処理部により提供されたフィードバック情報に基づき、それぞれ異なる送信アンテナで送信されるOFDMサブキャリアにシステマチックビット及びパリティビットを割り当てる。 The present invention assigns systematic bits and parity bits to OFDM subcarriers transmitted by different transmission antennas based on feedback information provided by the V-BLAST processing unit on the receiver side.
本発明によれば、システムを過度に複雑化することなく、最適なターボ符号割当てを行うことができ、システム性能の向上を達成することができる。 According to the present invention, optimal turbo code assignment can be performed without excessively complicating the system, and improvement in system performance can be achieved.
図1は、送信機側のビット割当て部106と受信機側のビット再配列部114を含む本発明のシステムを示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a system of the present invention including a
V−BLAST処理部110は、送信機の複数アンテナに対応して受信信号をデータストリームに分離するV−BLAST処理を行う。V−BLAST処理部110は、V−BLAST検出中に、チャネル行列の擬似逆形の各行でのノルムを受信信号ベクトルごとに計算する。最小のノルムをもつ行が、最高の検出後SNRを有することから、システム全体としてよりよい性能を得るために第一の検出対象レイヤ(以下、「第一のレイヤ」という)とする。この第一のレイヤのアンテナ位置を示すフィードバック・ベクトルの情報は、受信機のベクトル情報出力部116に保存される。 The V-
受信機のベクトル情報出力部116は、エラーフリー・チャネル118を介して、フィードバック・ベクトルの情報を送信機へ望ましい周期で送信する。 The vector
入力データはターボ符号化部102でターボ符号化される。ターボ符号化によって生成されたシステマチックビットとパリティビットはビットストリーム分離部104で分離される。ビット割当て部106は、フィードバック・ベクトルの情報に基づき、それぞれ異なるアンテナにシステマチックビット及びパリティビットを割り当てる。 The input data is turbo encoded by the
一方、ビット再配列部114は、デマッピング部112でデマッピングされた各ビットをターボ符号での元の位置に再配列する。 On the other hand, the
ここで、V−BLAST検出において、検出が後になるレイヤほど前段で消去される信号が多いのでダイバーシチレベルが高くなる。最高の検出後SNRを有する第一のレイヤは、V−BLAST検出において真っ先に検出されるため、ダイバーシチレベル(横軸をEb/NoとしたBER特性における傾き)が最も低くなり、最も高いエラー率となる。Here, in the V-BLAST detection, the diversity level increases because the layer that is detected later has more signals that are erased in the previous stage. First layer having the highest post-detection SNR is to be detected first and foremost in the V-BLAST detection, it is the lowest (the slope of BER characteristics of the horizontal axis and the E b / N o) diversity level, the highest Error rate.
本発明の一つの実施例では、最高の検出後SNRを有する見込みが高いアンテナにシステマチックビットを割り当てることよって、パリティビットをシステマチックビットよりもよく保護する。この割当て方法では、インターリーバ長が大きいほど性能の向上が期待される。 In one embodiment of the present invention, parity bits are better protected than systematic bits by assigning systematic bits to antennas that are likely to have the highest post-detection SNR. In this allocation method, the larger the interleaver length, the better the performance is expected.
本発明のほかの実施例では、前回の送信で最高の検出後SNRを有するアンテナにパリティビットを割り当てることよって、システマチックビットをパリティビットよりもよく保護する。この割当て方法は、SNRが非常に低い(例えば、所定の閾値より低い)ときの性能の向上に役立つ。 In another embodiment of the invention, systematic bits are better protected than parity bits by assigning parity bits to the antenna with the highest post-detection SNR in the previous transmission. This allocation method helps improve performance when the SNR is very low (eg, below a predetermined threshold).
本発明の実施例の一つの変形では、V−BLASTから得た検出後SNRによるアンテナ順位が送信機に送信される。ビット割当て部106にてより低いSNRのアンテナで送信されるサブキャリアにはより多数のビットを割り当てることによって、アダプティブ・ビット・ローディングを実行できる。検出中により高いダイバーシチ効果が得られれば、より高次の変調方式を使用できるからである。 In one variation of the embodiment of the present invention, the antenna rank according to the post-detection SNR obtained from V-BLAST is transmitted to the transmitter. Adaptive bit loading can be performed by allocating a larger number of bits to subcarriers transmitted by a lower SNR antenna in the
本発明の実施例のほかの変形では、フィードバック情報から得た長期統計をもとに電力割当て部108にてアダプティブな電力割当てを実行する。第一のレイヤになる回数が多いアンテナほど大きな電力を割り当てる。このような割当てが性能の向上をもたらすことが明らかになっている。 In another variation of the embodiment of the present invention, adaptive power allocation is performed by the
上記実施例は、低レベルの複雑さでシステム性能を向上させることを目標とする。本発明は、システムにすでに備わっているV−BLAST技法から得たフィードバック情報を利用する。さらに、アンテナ間のSNRの順位付けに基づいて、アダプティブな割当てやビット・ローディングを実行する。シンボルごとにSNRを集中的に計算する必要がある従来の方法とは異なり、本発明は全体の処理手順を簡略にすることで、処理機構の複雑さを低減し、フィードバックをより短い遅延で可能にする。 The above embodiments aim to improve system performance with a low level of complexity. The present invention utilizes feedback information obtained from the V-BLAST technique already provided in the system. In addition, adaptive allocation and bit loading are performed based on the SNR ranking between antennas. Unlike conventional methods that require SNR to be intensively calculated for each symbol, the present invention simplifies the overall processing procedure, thereby reducing the complexity of the processing mechanism and allowing feedback with shorter delays. To.
図2は、直交波周波数分割多重を利用する複数入力複数出力通信システム(すなわち、MIMO−OFDMシステム)における送信機200のブロック図である。図3は、同システムの受信機300のブロック図である。両図は2基の送信アンテナと2基の受信アンテナを使用するシステムを示すが、本発明は多数(NT)の送信アンテナと多数(NR)の受信アンテナを使用するシステムに拡張可能である。以下の説明では、一例として1/2のターボ符号化率を使用する。FIG. 2 is a block diagram of a
送信機200において、入力データは、まずCRC付加部202で巡回冗長検査(CRC)符号が付加される。その後、ターボ符号化がターボ符号化部204で実行される。ターボ符号化部204の出力で、システマチックビットとパリティビットはそれぞれ同種の個別ストリーム206と208に分けられる。符号化されたデータの各ストリームは、データ中のバーストエラーを減少させるためにインターリーバ210でインタリービングを別々に受ける。分離されたシステマチックビットとパリティビットは次に、ビット割当て部212に入力される。ビット割当て部212は、受信機より提供された情報をもとに、符号化ビットをそれぞれの割り当てられた送信アンテナに割り振る。割当て手順の詳細は後述する。各送信アンテナに向かうデータに対して、次に、多値変調コンステレーション・シンボル・マッピングがマッピング部214で実行される。マッピングされた信号に対してパイロット挿入部216でパイロット信号が挿入される。パイロット信号を挿入することにより受信機でのチャネル評価を容易にする。 In the
OFDM変調を行う前にS/P変換部218でシリアルなデータストリームをパラレルなデータストリームに変換する。IFFT部220は生成サブキャリアを互いに直交させる。P/S変換部222でパラレルデータをシリアルデータに変換した後、CP付加部224でマルチパス効果を低減するためのサイクリックプレフィックス(cyclic prefix)がOFDMシンボルに付加される。送信前に、D/A変換部226によってデジタル信号はアナログ信号に変換される。各送信機チェーンでの各種処理を経た後、信号はそれぞれの割り当てられた送信アンテナ228によって送信可能な状態になる。 Before performing OFDM modulation, the S /
受信機300では、受信アンテナ302からの受信信号に対して、上記と逆の処理、すなわち、アナログからデジタルへの変換(A/D変換部304)、サイクリックプレフィックス除去(CP除去部306)、シリアルパラレル変換(S/P変換部308)、高速フーリエ変換(FFT部310)、パラレルシリアル変換(P/S変換部312)といった処理が行われる。受信信号は複数の送信アンテナからの重なり合う信号からなるため、この信号をそれぞれ個別のストリームに分離する必要がある。この場合、ゼロ・フォーシング(ZF)または最小平均二乗誤差(MMSE)といった技法を利用するV−BLASTデコーダ314をこの機能を実行するために使用する。 In the receiver 300, processing reverse to the above is performed on the received signal from the receiving
デマッピング部316でデマッピングを行った後、デマップされた各ビットはそれぞれの元の位置に再配列される。このような再配列は、受信機に格納されている割当てパターンに従って行われる。これは送信機側でビット割当てに用いるのと同じパターンである。ビット再配列部318からの出力は、システマチックビットとパリティビットの分離ストリームから構成される。さらに、デインタリービング(デインターリーバ320)とデコーディング(復号部322)が実行される。続いて、各フレームに対して巡回冗長検査(CRC処理部324)が実行され、当該データが正しいことを確認する。検査されたフレームがエラーなしと判定される場合は、肯定応答(ACK)が送信機に送信されて、送信機は当該パケットを再送信しない。もしエラーがあれば、再送信を要求するために否定応答(NACK)が送信機200に送信される。 After demapping is performed by the
図4は、本発明の一実施例でのV−BLAST信号処理方法及び情報取得を示すフローチャートである。V−BLAST処理から得られた情報をもとに、アンテナのSNRの順位付けが行われる。以下に、ZFクライテリオンを用いるV−BLAST技法とアンテナ順位付け手順を説明する。 FIG. 4 is a flowchart showing a V-BLAST signal processing method and information acquisition according to an embodiment of the present invention. Based on the information obtained from the V-BLAST process, the SNR ranking of the antennas is performed. The V-BLAST technique using the ZF criterion and the antenna ranking procedure will be described below.
各受信アンテナで受信された信号は、各送信アンテナからの信号の混成物からなる。したがって、V−BLASTは混成物を検出し、妥当なデータストリームに分離することをめざす。V−BLAST技法は、すべての受信アンテナから得たシンボルの各列にれを受信ベクトルという)に対して実行される。各受信ベクトルに対応する、チャネル評価から取得されるチャネル行列もV−BLAST処理に必要となる。 The signal received by each receiving antenna consists of a mixture of signals from each transmitting antenna. Therefore, V-BLAST aims to detect hybrids and separate them into valid data streams. The V-BLAST technique is performed on each column of symbols obtained from all receive antennas). A channel matrix obtained from channel evaluation corresponding to each received vector is also required for the V-BLAST processing.
受信ベクトル(ri)と対応するチャネル行列(Hi)の組を設定した後の最初のステップは、行列Giの組を得るためにHiの擬似逆形を計算することである(ステップ404)。The first step after setting the received vector (r i ) and the corresponding channel matrix (H i ) set is to calculate the pseudo inverse of H i to obtain the set of matrices G i (step 404).
チャネル行列の擬似逆形を得た後、Giの各行のノルムを計算する(ステップ406)。このステップの目的は、第一のレイヤを選択することである。最大の検出後信号対雑音比(SNR)を示すレイヤで最初に検出を実行すれば、よりよい性能が得られることはすでに証明済みである。これは、最小ノルムをもつGiの行を検出することに相当する。After obtaining the pseudo inverse of the channel matrix, the norm of each row of G i is calculated (step 406). The purpose of this step is to select the first layer. It has already been proven that better performance can be obtained if detection is first performed on the layer that exhibits the highest post-detection signal-to-noise ratio (SNR). This corresponds to detecting the line of G i having the smallest norm.
したがって、最小ノルムをもつGiの行をゼロ化ベクトル(wk)として選択する(ステップ408)。このベクトルは、kthで送信した信号を除き、すべての信号をゼロ化(無効に)する。V−BLAST処理部110は、受信ベクトル(ri)及び重みベクトル(wk)を内部で作成することにより、kth送信アンテナから送信されたシンボルの検出を行う(ステップ410)。Therefore, the row of G i having the minimum norm is selected as the zeroization vector (w k ) (step 408). This vector, except for signals transmitted in k th, zeroing all signals (disabled). The V-
検出されたシンボルは、信号コンステレーション内の最も近い値にスライシングして再生成される(ステップ412)。こうすることで、次のステップで実行される信号消去のための評価が効率よく処理される。 The detected symbol is regenerated by slicing to the nearest value in the signal constellation (step 412). By doing so, the evaluation for signal erasure executed in the next step is efficiently processed.
一つのレイヤが検出されれば、その後のレイヤの検出処理は効率よく行える。検出された信号部分を受信信号のベクトルから差し引くことで(ステップ414)、次のステップでのゼロ化対象レイヤ数は減少される。この消去処理は、受信信号ベクトルを妨害信号成分が低下したベクトルに修正することになる。また検出の複雑さも低減する。 If one layer is detected, subsequent layer detection processing can be performed efficiently. By subtracting the detected signal portion from the vector of the received signal (step 414), the number of layers to be zeroed in the next step is reduced. This erasure process corrects the received signal vector to a vector with a reduced interference signal component. It also reduces detection complexity.
これに対応してHiのkth列を消去することで(ステップ416)、チャネル行列も修正する必要がある。By clearing the k th column of H i corresponds to (step 416), it is necessary to also modify the channel matrix.
すべてのレイヤがうまく検出されるまで全部の処理を繰り返す(ステップ418)。なお、V−BLAST検出は、受信ベクトルのほかの組についても引き続き実行される。 The entire process is repeated until all layers are successfully detected (step 418). Note that the V-BLAST detection is continued for other sets of received vectors.
ノルムは各送信レイヤの検出後SNRの指示値であるので、本発明はこの情報を送信機でのターボ符号化ビット割当てに利用している。フレーム中の各シンボルに対して受信機では、最小ノルム(最高SNR)をもつ第一のレイヤのアンテナ位置をベクトルとして保存する。第一のレイヤのみを保存すればよく、後続のレイヤは保存する必要はない。次に、エラーフリー・チャネルを介して、受信機は情報ベクトルを送信機にフィードバックする。送信機は、このベクトルを次の送信フレームのビット割当てに利用する。この保存とフィードバックのプロセスは、望ましい周期で繰り返される。これらの二つのステップは受信機でフレームを受信するたびに実行してもよいし、または望ましい数フレームごとに実行してもよい。通則的なガイドラインとしては、変動の早い無線チャネルであれば、より短い周期でフィードバックを行う。他方、変動が遅いチャネルでは、資源を節約し、複雑さを最小レベルに保つために、より長い間隔で情報を更新するようにする。 Since the norm is an indication of the SNR after detection of each transmission layer, the present invention uses this information for turbo coded bit allocation at the transmitter. For each symbol in the frame, the receiver stores the antenna position of the first layer having the minimum norm (maximum SNR) as a vector. Only the first layer need be saved, and subsequent layers need not be saved. The receiver then feeds back the information vector to the transmitter via the error-free channel. The transmitter uses this vector for bit allocation of the next transmission frame. This storage and feedback process is repeated at the desired period. These two steps may be performed every time a frame is received at the receiver, or may be performed every desired number of frames. As a general guideline, feedback is performed in a shorter cycle for a radio channel that fluctuates quickly. On the other hand, slow-changing channels attempt to update information at longer intervals to save resources and keep complexity at a minimum level.
図5はV−BLAST検出中にエラー伝播が発生しないことを前提とした、検出された各送信レイヤの性能を示す図である。図5において、横軸はEb/NO、縦軸はBER(Bit Error Rate)である。図5では、4つの送信アンテナの送信機と4つの受信アンテナの受信機との間で通信を行い、送信アンテナ1(Tx1)の信号から順に送信アンテナ4(Tx4)の信号まで分離する場合のエラー曲線を示している。FIG. 5 is a diagram showing the performance of each detected transmission layer on the assumption that no error propagation occurs during V-BLAST detection. In FIG. 5, the horizontal axis represents E b / N 2 O and the vertical axis represents BER (Bit Error Rate). In FIG. 5, communication is performed between a transmitter of four transmitting antennas and a receiver of four receiving antennas, and the signal from the transmitting antenna 1 (Tx1) is sequentially separated to the signal of the transmitting antenna 4 (Tx4). An error curve is shown.
理論的には、第一のレイヤの検出時はダイバーシチレベルがいちばん低い。検出された各レイヤについて、各受信アンテナはずっと一定であるのに検出されたレイヤは消去されていくので、結果としてシステムのダイバーシチレベルはレイヤが進むにつれて増加する。このことは図5に明白に示されている。第一のデコーディング・ステップで検出されるアンテナ1のエラー曲線は、SNRが増えるにしたがって緩やかに降下する(アンテナ1のダイバーシチレベル)。アンテナ2、3、4のエラー曲線は、アンテナ1のものよりもずっと急に降下する。それよりも前に検出されたシンボルは差し引かれているという利を得ることにより、後続のレイヤではダイバーシチレベルが4まで増加する。レベル4が発生するのは、4基の受信アンテナによる検出対象としてただ一つの信号が残っている場合である。したがって、この観測例から結論づけられるのは、順位付け後の第一のレイヤは最高の検出後SNRをもつが、その後に検出されるほかの送信レイヤに比べて、その性能は低くなるということである。 Theoretically, the diversity level is the lowest when the first layer is detected. For each detected layer, each receive antenna is much constant, but the detected layer is erased, resulting in an increase in system diversity level as the layer progresses. This is clearly shown in FIG. The error curve of
これまで行われてきた研究から、ターボ符号化から得たシステマチックビットとパリティビットが異なる保護レベルをもつとき、システム性能が変化することが明らかにされてきた。性能向上を得るためにこれらのビットをどのように保護するかは、システムのパラメータとチャネル状態に依存する。 Previous studies have shown that system performance changes when systematic bits obtained from turbo coding and parity bits have different protection levels. How to protect these bits to gain performance depends on system parameters and channel conditions.
そこで、前述した研究結果に基づいて、本発明は、割り当てられた送信アンテナへのシステマチックビットとパリティビットの最適な割当てを得ることにねらいを定める。 Therefore, based on the above-described research results, the present invention aims at obtaining an optimal allocation of systematic bits and parity bits to the allocated transmission antennas.
前述したように、受信機は、処理された受信シンボルの各列につき検出された第一のレイヤのアンテナ位置を含むフィードバック・ベクトルの情報を送信機に送る。 As described above, the receiver sends feedback vector information including the first layer antenna position detected for each sequence of processed received symbols to the transmitter.
本発明の一つの実施例では、送信機のビット割当てモジュールは、システマチックビットをフィードバック・ベクトルで指定されたアンテナに割り当てる。すなわち、最高の検出後SNRを有する見込みが高い、つまり第一のレイヤとなるアンテナにシステマチックビットを割り当てる。これは、後続のレイヤで検出されるパリティビットに比べて、システマチックビットはより高いエラー確率をもつということになる。これは、システマチックビットの保護をパリティ・チェック・ビットよりも低くしたとき、インターリーバ長をより大きくすれば、よりよい性能が得られるという研究結果に一致する。したがって、この割当て方法を用いることにより、パリティビットのよりよい保護が実現される。インターリーバ長が大きいほど性能の向上が期待される。 In one embodiment of the present invention, the transmitter bit allocation module allocates systematic bits to the antenna specified by the feedback vector. That is, systematic bits are assigned to the antenna that is highly likely to have the highest post-detection SNR, that is, the first layer. This means that systematic bits have a higher error probability than parity bits detected in subsequent layers. This is consistent with the research results that when the systematic bit protection is lower than the parity check bit, better performance can be obtained by increasing the interleaver length. Therefore, by using this allocation method, better protection of the parity bits is realized. The larger the interleaver length, the better the performance.
本発明のほかの実施例では、システマチックビットをパリティビットよりもよく保護する。これは先の実施例と対照的である。この実施例では、第一のレイヤにシステマチックビットを割り当てるのではなく、パリティビットをこのレイヤで送信する。この割当て方法は、SNRが非常に低いとき、すなわち厳しいチャネル状態であるときに使用される。 In other embodiments of the invention, systematic bits are better protected than parity bits. This is in contrast to the previous examples. In this embodiment, rather than assigning systematic bits to the first layer, parity bits are transmitted at this layer. This allocation method is used when the SNR is very low, i.e. in severe channel conditions.
上記の実施例の一つの変形では、受信機は、第一のレイヤのアンテナ位置だけでなく、後続のレイヤのアンテナ位置もフィードバックする。したがって、各アンテナの検出後SNRによるアンテナ間の順位が送信機で得られる。この順位付けに基づいて、ある形態のアダプティブ・ビット・ローディングが実行可能である。例えば、最も低いSNR順位のアンテナで送信されるサブキャリアにはより多数のビットを割り当てるようにしてもよい。このアンテナがV−BLAST検出時にはおそらく最高位のダイバーシチをもつようになるから、より高次の変調方式でも所定のエラー率を維持できるようになる。 In one variation of the above embodiment, the receiver feeds back not only the antenna position of the first layer but also the antenna position of the subsequent layer. Therefore, the rank between the antennas by the SNR after detection of each antenna is obtained at the transmitter. Based on this ranking, some form of adaptive bit loading can be performed. For example, a larger number of bits may be allocated to subcarriers transmitted by the antenna having the lowest SNR order. Since this antenna will probably have the highest diversity when V-BLAST is detected, a predetermined error rate can be maintained even with higher order modulation schemes.
上記の実施例のほかの変形では、フィードバック情報の長期統計をもとにアダプティブな電力割当てを実行することもできる。フィードバック情報は受信シンボルの列ごとの第一のレイヤのアンテナ位置を含むので、各アンテナが第一のレイヤになる回数を計算できる。システム性能を高めるためには、送信機はより早期の検出段階により高い電力を割り当てる可能性が高いことが明らかにされている。したがって、この長期統計において第一のレイヤになる回数が多いアンテナほど大きな電力を与えることで全体のエラー率を低減できる。 In another variation of the above embodiment, adaptive power allocation can be performed based on long-term statistics of feedback information. Since the feedback information includes the antenna position of the first layer for each column of received symbols, the number of times each antenna becomes the first layer can be calculated. In order to enhance system performance, it has been shown that transmitters are more likely to allocate higher power to earlier detection stages. Therefore, the overall error rate can be reduced by giving larger power to the antenna having a higher number of times of becoming the first layer in the long-term statistics.
なお、上記の説明は本発明の好適な実施例とみなされるが、本発明は、開示した実施例に限定されるものではなく、多様な形態と実施態様で実現可能であり、本発明の範囲は、以下に記載する特許請求事項およびその等価物に参照して決定されるものである。 Although the above description is considered as a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the disclosed embodiment, and can be realized in various forms and embodiments, and is within the scope of the present invention. Is to be determined with reference to the following claims and their equivalents.
本発明は、直交波周波数分割多重(OFDM)を用いる複数入力複数出力(MIMO)通信システムに用いるに好適である。 The present invention is suitable for use in a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system using orthogonal wave frequency division multiplexing (OFDM).
Claims (8)
受信機が、送信機の複数アンテナに対応して受信信号をデータストリームに分離するV−BLAST処理を行うV−BLAST信号処理部と、V−BLAST処理によって得られるフィードバック・ベクトル情報を送信機へ送るベクトル情報出力部と、を具備し、
前記送信機が、ターボ符号化によりシステマチックビットとパリティビットを生成するターボ符号化部と、前記フィードバック・ベクトル情報に基づいて前記システマチックビットと前記パリティビットの分離ストリームを個別のアンテナに割り当てるビット割当て部と、を具備する。A turbo coded bit allocation system in a multiple input multiple output (MIMO) communication system using orthogonal wave frequency division multiplexing (OFDM) comprising:
A V-BLAST signal processing unit that performs V-BLAST processing for separating a received signal into a data stream corresponding to a plurality of antennas of the transmitter, and feedback vector information obtained by the V-BLAST processing to the transmitter A vector information output unit for sending,
A turbo encoder that generates systematic bits and parity bits by turbo encoding, and a bit that allocates a separate stream of the systematic bits and the parity bits to individual antennas based on the feedback vector information And an assigning unit.
前記送信機が、前記システマチックビットと前記パリティビットのそれぞれのストリームに対応し、ビットが割り当てられる前に前記システマチックビットと前記パリティビットが混成するのを防ぐセパレート・インタリーバをさらに含む。The system of claim 1 comprises:
The transmitter further includes a separate interleaver corresponding to each stream of the systematic bits and the parity bits and preventing the systematic bits and the parity bits from being mixed before the bits are allocated.
前記受信機が、前回の送信時の割当てパターンに基づいて、デマップされた各ビットをそれぞれの元の位置に再配列するビット再配列部をさらに含む。The system of claim 1 comprises:
The receiver further includes a bit rearrangement unit that rearranges the demapped bits to their original positions based on the allocation pattern at the previous transmission.
受信機において、送信機の複数アンテナに対応して受信信号をデータストリームに分離するV−BLAST処理を行うステップと、V−BLAST処理によって得られるフィードバック・ベクトル情報を送信機へ送るステップと、を具備し、
前記送信機において、ターボ符号化によりシステマチックビットとパリティビットを生成するステップと、前記フィードバック・ベクトル情報に基づいて前記システマチックビットと前記パリティビットの分離ストリームを個別のアンテナに割り当てるステップと、を具備する。A turbo coded bit allocation method in a multiple input multiple output (MIMO) communication system using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) comprising:
In the receiver, performing a V-BLAST process for separating a received signal into a data stream corresponding to the multiple antennas of the transmitter, and sending feedback vector information obtained by the V-BLAST process to the transmitter. Equipped,
In the transmitter, generating systematic bits and parity bits by turbo encoding, and assigning separated streams of the systematic bits and the parity bits to individual antennas based on the feedback vector information. It has.
前記受信機において、前記フィードバック・ベクトル情報として最高の検出後SNRを有するアンテナ位置を示す情報を前記送信機へ送り、
前記送信機において、前記フィードバック・ベクトル情報のアンテナにシステマチックビットを割り当てる。The method of claim 4 comprises:
In the receiver, information indicating the antenna position having the highest post-detection SNR as the feedback vector information is sent to the transmitter;
In the transmitter, systematic bits are allocated to the antenna of the feedback vector information.
前記受信機において、前記フィードバック・ベクトル情報として最高の検出後SNRを有するアンテナ位置を示す情報を前記送信機へ送り、
SNRが所定の閾値より低い場合、前記送信機において、フィードバック・ベクトル情報のアンテナにパリティビットを割り当る。The method of claim 4 comprises:
In the receiver, information indicating the antenna position having the highest post-detection SNR as the feedback vector information is sent to the transmitter;
When the SNR is lower than a predetermined threshold, the transmitter assigns a parity bit to the antenna of the feedback vector information.
前記受信機において、前記フィードバック・ベクトル情報としてアンテナのSNRの順位を示す情報を前記送信機へ送り、
前記送信機において、SNR順位が低いアンテナで送信されるサブキャリアにはより多数のビットを割り当てる一方、SNR順位が高いアンテナで送信されるサブキャリアにはより少数のビットを割り当てる。The method of claim 4 comprises:
In the receiver, as the feedback vector information, information indicating the SNR rank of the antenna is sent to the transmitter,
In the transmitter, a larger number of bits are allocated to subcarriers transmitted by an antenna having a lower SNR order, while a smaller number of bits are allocated to subcarriers transmitted by an antenna having a higher SNR order.
前記送信機において、各アンテナが最高の検出後SNRを有する回数を計算し、前記回数が多いアンテナほど大きな電力を与える。The method of claim 4 comprises:
In the transmitter, the number of times each antenna has the highest post-detection SNR is calculated, and the higher the number of antennas, the greater the power.
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