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通信システム、送信装置、受信装置、通信方法およびプログラム

国内特許コード P170013820
整理番号 (S2013-0858-N0)
掲載日 2017年3月16日
出願番号 特願2015-513505
出願日 平成26年3月14日(2014.3.14)
国際出願番号 JP2014001472
国際公開番号 WO2014174754
国際出願日 平成26年3月14日(2014.3.14)
国際公開日 平成26年10月30日(2014.10.30)
優先権データ
  • 特願2013-094469 (2013.4.26) JP
  • 特願2013-173408 (2013.8.23) JP
発明者
  • 杉浦 慎哉
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
発明の名称 通信システム、送信装置、受信装置、通信方法およびプログラム
発明の概要 送信装置および受信装置を含む、帯域制限された通信システムであって、送信装置は、送信データの各ブロックの先頭に、各ブロックの最後尾における予め定められた長さのデータをコピーしたプレフィックスを付加するプレフィックス付加部と、プレフィックスが付加された送信データの各シンボルを、通信システムの帯域に応じたナイキストレートよりも短い時間間隔で送信する送信部とを備え、受信装置は、受信データの各ブロックからプレフィックスを除去するプレフィックス除去部と、プレフィックスが除去された各ブロックにおいて、送信部がナイキストレートよりも短い時間間隔でシンボルを送信したことにより生じたシンボル間干渉を除去する干渉除去部とを備える通信システムを提供する。
従来技術、競合技術の概要


帯域制限された通信システムでは、シンボル間干渉を生じさせない各シンボルの送信間隔が、利用可能な周波数帯域Wにより定まるナイキストレートで与えられる(例えば、特許文献1参照)。ナイキストレートより長い時間間隔で各シンボルを送信することで、送信シンボル間で干渉が生じないことを前提とした単純な受信装置を用いることができる。これに対して、ナイキストレートより短い時間間隔で各シンボルを送信するFTN(Faster-Than-Nyquist)方式も考案されている(例えば、非特許文献2参照)。



FTN方式では、通信システムが利用可能な帯域を増大させることなく、送信レートを向上させることができる。一方、受信側では、シンボル間干渉の影響を受けるので、復調のための演算量が大幅に増加する。近年の信号処理能力の向上に合わせて、いくつかのFTN復調アルゴリズム(時間空間等化アルゴリズム)が考案されている(例えば、非特許文献3、4参照)。非特許文献3では、シンボル間干渉が生じた受信データを畳み込み符号とみなしてビタビアルゴリズムを適用する。非特許文献4では、SIC(successive interference cancellation)に基づく繰り返し信号を利用している。また、シンボル間干渉を送信側で補償するプリコーディングアルゴリズム(例えば、特許文献1参照)、および、FTN送受信機に適したタイミング同期アルゴリズム(例えば、特許文献2参照)が開発された。



また、信号が伝送するチャネルにおける周波数選択性フェージング等の影響で生じたシンボル間干渉を低減する技術が知られている(例えば、非特許文献5参照)。
関連する先行技術文献を以下に示す。
非特許文献1 J. G. Proakis, Digital Communications, 5th ed. McGraw-Hill, New York, 2008.
非特許文献2 J. E. Mazo, "Faster-than-Nyquist signaling," Bell System Technical Journal, vol. 54, no. 8, pp. 1451-1462, 1975.
非特許文献3 A. D. Liveris and C. N. Georghiades, "Exploiting faster-than-Nyquist signaling," IEEE Transactions on Communications, vol. 51, no. 9, pp. 1502-1511, 2003.
非特許文献4 F. Rusek and J. Anderson, "Multistream faster than Nyquist signaling," IEEE Transactions on Communications, vol. 57, no. 5, pp. 1329-1340, May 2009.
非特許文献5 林和則 「変復調と等化方式の基礎(Fundamentals of Modulation/Demodulation and Equalization Technologies)」Proc. MWE2004、 pp523-532, 2004.
非特許文献6 Nan Wu and Lajos Hanzo, "Near-Capacity Irregular-Convolutional-Coding-Aided Irregular Precoded Linear Dispersion Codes" IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 58, NO. 6, JULY 2009.
特許文献1 欧州特許第2342832号明細書
特許文献2 欧州特許第2436140号明細書

産業上の利用分野


本発明は、通信システム、送信装置、受信装置、通信方法およびプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
送信装置および受信装置を含む、帯域制限された通信システムであって、
前記送信装置は、
送信データの各ブロックの先頭に、各ブロックの最後尾における予め定められた長さのデータをコピーしたプレフィックスを付加するプレフィックス付加部と、
前記プレフィックスが付加された前記送信データの各シンボルを、前記通信システムの帯域に応じたナイキストレートよりも短い時間間隔で送信する送信部と
を備え、
前記受信装置は、
受信データの各ブロックから前記プレフィックスを除去するプレフィックス除去部と、
前記プレフィックスが除去された各ブロックにおいて、前記送信部が前記ナイキストレートよりも短い時間間隔でシンボルを送信したことにより生じたシンボル間干渉を除去する干渉除去部と
を備える通信システム。

【請求項2】
前記干渉除去部は、前記受信データの各ブロックにおいて、前記プレフィックスの長さより長い区間で生じる前記シンボル間干渉を無視して、前記プレフィックスの長さ以下の区間で生じる前記シンボル間干渉を除去する
請求項1に記載の通信システム。

【請求項3】
前記干渉除去部は、前記送信部における各シンボルの時間間隔に基づいて、前記受信データから前記シンボル間干渉を除去する
請求項1または2に記載の通信システム。

【請求項4】
前記送信装置は、前記プレフィックスが付加された前記送信データの帯域幅を、予め定められた帯域幅に制限して前記送信部に入力する送信フィルタを更に備え、
前記干渉除去部は、前記送信フィルタのフィルタ特性に基づいて、前記受信データから前記シンボル間干渉を除去する
請求項3に記載の通信システム。

【請求項5】
前記プレフィックス付加部は、前記送信部における前記時間間隔、前記送信フィルタのフィルタ特性および前記送信データの各ブロックの長さの少なくとも一つに基づいて、前記プレフィックスの長さを定める
請求項4に記載の通信システム。

【請求項6】
前記干渉除去部は、
前記ブロックにおけるシンボル間干渉を示す等価チャネルマトリクスを巡回行列で近似し、
前記受信データの各周波数成分に対して、前記巡回行列に応じたウェイト係数を乗算して前記シンボル間干渉を除去する
請求項1から5のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項7】
前記干渉除去部は、前記送信部における前記時間間隔に基づいて、前記受信データに重畳されたランダム雑音の大きさを補正して、前記シンボル間干渉を除去する
請求項1から6のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項8】
前記送信装置は、
送信すべき情報を示すソースビット列を受け取り、ソースビット列を予め定められた長さの複数のサブブロックに分割し、各サブブロックのソースビット列を、ソースビット列の一部のビット値に対応するシンボル位置に、ソースビット列の残りのビット値に応じた送信シンボルを有するシンボル列に変換して、前記プレフィックス付加部に入力する変調部を更に備え、
前記プレフィックス付加部は、シンボル列を分割した前記ブロックの先頭に、前記プレフィックスを付加する
請求項1から7のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項9】
前記受信装置は、前記受信データにおける各サブブロックについて、前記送信シンボルと、前記送信シンボルの位置とに基づいて、前記ソースビット列を復調する復調部を更に備える
請求項8に記載の通信システム。

【請求項10】
前記送信装置は、
送信すべき情報を示すソースビット列にRSC符号を付加するRSCエンコーダと、
入力されるビット列に応じたシンボル列を生成する複数の変調部と、
前記RSCエンコーダがRSC符号を付加した前記ソースビット列の各ビットを、前記複数の変調部のいずれかに割り当てて入力する割り当て部と、
前記複数の変調部が生成したシンボル列を合成する合成部と
を有し、
前記複数の変調部は、それぞれ異なる時間間隔でシンボルを送信するための前記シンボル列を生成する2以上の変調部を含み、
前記割り当て部は、前記RSCエンコーダにおける符号化率に基づいて、それぞれの変調部に入力するビットの個数の比を制御する
請求項1から9のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項11】
前記割り当て部は、
前記RSCエンコーダの符号化率に応じた外側EXIT曲線と、前記複数の変調部に対応する複数の個別EXIT曲線を合成した内側EXIT曲線とが、予め定められた間隔以下となるように、前記ビットの個数の比を制御する
請求項10に記載の通信システム。

【請求項12】
前記複数の変調部は、入力されたビット列を予め定められた長さの複数のサブブロックに分割し、各サブブロックのビット列を、ビット列の一部のビット値に対応するシンボル位置に、ビット列の残りのビット値に応じた送信シンボルを有するシンボル列に変換する2以上の変調部を含み、
前記2以上の変調部におけるサブブロックの長さが異なる
請求項10または11に記載の通信システム。

【請求項13】
帯域制限された通信システムにおける送信装置であって、
送信データの各ブロックの先頭に、各ブロックの最後尾における予め定められた長さのデータをコピーしたプレフィックスを付加するプレフィックス付加部と、
前記プレフィックスが付加された前記送信データの各シンボルを、前記通信システムの帯域に応じたナイキストレートよりも短い時間間隔で送信する送信部と
を備える送信装置。

【請求項14】
帯域制限された通信システムにおける受信装置であって、
受信データの各ブロックからプレフィックスを除去するプレフィックス除去部と、
前記プレフィックスが除去された前記各ブロックから、送信装置が前記通信システムのナイキストレートよりも短い時間間隔でシンボルを送信したことにより生じたシンボル間干渉を除去する干渉除去部と
を備える受信装置。

【請求項15】
送信装置および受信装置を含む、帯域制限された通信システムにおける通信方法であって、
前記送信装置は、
送信データの各ブロックの先頭に、各ブロックの最後尾における予め定められた長さのデータをコピーしたプレフィックスを付加し、
前記プレフィックスが付加された前記送信データの各シンボルを、前記通信システムの帯域に応じたナイキストレートよりも短い時間間隔で送信し、
前記受信装置は、
受信データから前記プレフィックスを除去し、
前記プレフィックスが除去された前記受信データから、前記送信装置が前記ナイキストレートよりも短い時間間隔でシンボルを送信したことにより生じたシンボル間干渉を除去する
通信方法。

【請求項16】
コンピュータを、請求項13に記載の送信装置、または、請求項14に記載の受信装置として機能させるプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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