4. EMCの理論 ― 通信理論

新しい無線通信システム
奈良先端科学技術大学院大学
情報科学研究科情報コミュニケーション講座
岡田実
1
本日の話

新しい技術



高速伝送
周波数有効利用
低消費電力
2
より高速な無線通信システムへ

W-LAN 802.11n


MIMO




100Mbpsを超えるスループットを目指す
Multiple Input Multiple Output
送受信機ともに複数のアンテナを用いて伝送
伝送速度を大幅に向上させることが可能
STBC

Space Time Block Code
3
MIMO技術
h11
h21
T1
送信機
R1
h12
T2
h22
 R1   h11
 R   h
 2   21
受信信号
受信機
R2
h12  T1   z1 
 



h22  T2   z 2 
伝搬路応答送信信号
雑音
4
MIMO技術
 R1   h11
 R   h
 2   21
h12  T1   z1 
 



h22  T2   z 2 
R  HT  Z
1
TH R
伝送速度を2倍にすることができる！
5
STBC
h1
T1
送信機
h2
T2
s1 s 2
R
受信機
r1  h1s1  h2 s2  z1
T1 : s1,s
*
2
r2  h1s2*  h2 s1*  z2
*
1
T2 : s2 , s
6
STBC(2)
r1  h1s1  h2 s2  z1
r2  h s  h s  z2
*
1 2
h
h
 

s  h r  h r 
2
 h2 s1  h1*r1  h2 r2*
2
 h2
1
1
*
2 1
2
2
2
*
2 1
*
1 2
ダイバーシチ効果
7
空間ダイバーシチとの比較
h1
T
h2
R1
受信機
送信機
R2
 R1  h1 
 z1 
 R   h T   z 
 2  2
 2
8
空間ダイバーシチとの比較(2)
 R1  h1 
 z1 
 R   h T   z 
 2  2
 2
R  a1
 R1 
a2    a1h1  a2 h2 T  a1 z1  a2 z2 
 R2 
信号成分
雑音成分
9
空間ダイバーシチとの比較(3)
信号対雑音電力比
a1h1  a2 h2
S
 2 2
N  a1  a2 2
2

S
N

h


1
max
但し
2
 h2

2

2
シュバルツの不等式
 2 は雑音の分散
但し
a1  h1*
a2  h2*
xy  x  y
10
IEEE 802.15.3a UWB

特徴



PC周辺機器 or AV機器間通信
55Mbps--- 480Mbps
伝送距離：






10m @ 110Mbps
4m @ 200Mbps
2m @ 480Mbps
COFDM +Freq. Diversity + FH
3-10GHz 帯
測距機能あり
11
UWB



Ultra Wide Band
帯域幅500MHz以上
比帯域(中心周波数と帯域幅の比）20%以上



DS-UWB
MB-OFDM
Wireless USBとしてのアプリケーション
12
Multiband-OFDM 周波数帯域
Mode 1
Band
#1
Band
#2
Band
#3
3432
MHz
3960
MHz
4488
MHz
f
Mode 2
Band
#1
Band
#2
Band
#3
Band
#6
Band
#7
Band
#8
Band
#9
3432
MHz
3960
MHz
4488
MHz
6336
MHz
6864
MHz
7392
MHz
7920
MHz
f
各バンドの帯域： 500MHz
13
Multi-band OFDM
128-point
Ts=312.5ns
Tc=60.6ns
Tgi=9.5ns
R=1/3
K=7
Input
Data
Scrambler
Convolutional
Encoder
Puncturer
Bit
Interleaver
Constellation
Mapping
528Msps
IFFT
Insert Pilots
Add CP & GI
DAC
exp(j2fct)
11/32～3/4
QPSK
Time-Frequency Code
周波数ホッピング
14
周波数ホッピングパターン
Band #9
End of Synch
Indicator
Band #8
Synchronizaton
(24 symbols)
Band #7
Band #6
Channel
Estimation
Band #3
Header
Synchronization
Payload
Channel Estimation
p
Band #2
Header
p
Band #1
Payload
p
11.5625 usec (Preamble + Header)
Synchronization
Header
Channel Estimation
Payload
Band #9
Band #8
Band #7
Band #6
Mode 1
Payload
End of Synch
Indicator
Synchronizaton
(24 symbols)
Channel Estimation
Lower 3 Bands
Band #3
p
Band #2
Band #1
Channel Estimation Upper 4 Bands
+
Header on Lower 3 Bands
Time
p
p
14.0625 usec (Preamble + Header)
Time
Mode 2
15
FHによる多元接続
ホッピングパターンが異なる
Channel
Number
Mode 1 DEV: 3-band
Length 6 TFC
Mode 1 DEV: 7-band
Length 7 TFC
1
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
2
1
3
2
1
3
2
1
7
6
5
4
3
2
3
1
1
2
2
3
3
1
4
7
3
6
2
5
4
1
1
3
3
2
2
1
3
5
7
2
4
6
16
Mode 1 周波数シンセサイザ
Sampling
Clock
528 MHz
Select
4224 MHz
PLL
/8
/2
264 MHz
SSB
792 MHz
SSB
Desired
Center
Frequency
fc=3432, 2960 4488 MHz
17
Mode 2 周波数シンセサイザ
Select
SSB
1584 MHz
SSB
6336
MHz
PLL
/3
2112
MHz
/2
1056
MHz
/2
528
MHz
6336
MHz
Sampling
Clock
/2
264
MHz
Desired
Center
Frequency
SSB
264 MHz
792 MHz
Select
SSB
4224 MHz
SSB
Select
fc=3432, 2960 4488, 6336, 6884, 7392, 7920 MHz
18
Multi-band OFDM System Parameters
Info. Data Rate
55 Mbps*
80 Mbps**
110 Mbps*
160 Mbps**
200 Mbps*
320 Mbps**
480 Mbps**
Modulation/Constellation
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
OFDM/QPSK
FFT Size
128
128
128
128
128
128
128
Coding Rate (K=7)
R = 11/32
R = 1/2
R = 11/32
R = 1/2
R = 5/8
R = 1/2
R = 3/4
Spreading Rate
4
4
2
2
2
1
1
Information Tones
25
25
50
50
50
100
100
Data Tones
100
100
100
100
100
100
100
Info. Length
242.4 ns
242.4 ns
242.4 ns
242.4 ns
242.4 ns
242.4 ns
242.4 ns
Cyclic Prefix
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
Guard Interval
9.5 ns
9.5 ns
9.5 ns
9.5 ns
9.5 ns
9.5 ns
9.5 ns
Symbol Length
312.5 ns
312.5 ns
312.5 ns
312.5 ns
312.5 ns
312.5 ns
312.5 ns
Channel Bit Rate
640 Mbps
640 Mbps
640 Mbps
640 Mbps
640 Mbps
640 Mbps
640 Mbps
Multi-path Tolerance
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
60.6 ns
* Mandatory information data rate, ** Optional information data rate
19
受信機構成
従来のOFDMと同等の構成(FHを除く）
Q
sin (2f ct)
LPF
VGA
VGA
ADC
ADC
Descrambler
LNA
LPF
Viterbi
Decoder
I
DeInterleaver
Pre-Select
Filter
FEQ
Remove Pilots
AGC
cos(2f ct)
Synchronization
Remove CP
FFT

Output
Data
Carrier
Phase
and
Time
Tracking
20
そのほかの技術

Zig Bee





短距離，低消費電力の通信規格
IEEE 802.15.4
250kbps @ 2.4GHz
OQPSK (Offset QPSK)
BlueTooth


[email protected]
FH-FSK

1600 hops/s
21

Download Report