J3-3 MIMO 通信路における RSC 符号化 MLSE ターボ等化器の BER 特性に関する検討 阿部 理生＊，岩波 保則名古屋工業大学 A study on the BER characteristics of RSC coded MIMO MLSE turbo equalizer Rio Abe, Yasunori Iwanami (Nagoya Institute of Technology) 1. まえがき 無線データ通信の高速化・大容量化の方法として、複数の アンテナを用いる MIMO 通信方式が挙げられる。しかし空間 多重によるアンテナ間干渉(IAI, Inter-Antenna-Interference)と マルチパスフェージングによる符号間干渉(ISI, Inter-Symbol Interference)の影響が大きくなる。そこで本稿では、これらの 干渉を除去する方法として、Viterbi Algorithm(VA)を用いた最 尤系列推定(MLSE, Maximum Likelihood Sequence Estimation) 等化器[1]を用い、さらに比較的構成が簡単な RSC(Recursive Systematic Convolutional)符号器を連接させることによって BER 特性の改善を図る。 2. Input1 Input2 RSC RSC Encoding Encoding BPSK mod BPSK mod 送信機側 Interleaver Interleaver MLSE － － De-Interleaver De-Interleaver Equalizer － － SOVA RSC Decoding Decoding Fig.1 Transmitter and receiver structures of MIMO-RSC-MLSE MLSE 等化器 Table.1 Simulation condition L rt hi xˆ t i 1 2 (1) i 1 Sl pm pmtS bmtSl t 1 (2) これを繰り返し行い、終端からサバイバルパスを辿ることに よって送信信号を推定する。 アンテナ数 2×2、4×4 等化方式 MLSE 等化[1]、SC/MMSE 等化[2] 誤り訂正符号化 RSC[1,5/7]符号 情報ビット数 変調方式 1024 BPSK 変調、QPSK 変調 MLSE 等化器 SOVA 復号器 通信路 準静的レイリーフェージング通信路 遅延パス数 iteration 回数 インタリーバ 4（等平均電力） 3 回（ターボフィードバック回数） S-ランダムインタリーバ 1.00E+00 2x2-MLSE-BPSK(uncoded) 4x4-MLSE-BPSK(uncoded) 1.00E-01 3. Output1 Output2 受信器側 Fig.1 に送受信機構成のブロック図を示す。マルチパス遅延 通信路を通った受信信号に対し、ISI の規則性を利用すること により、ISI の復号トレリス線図を描くことができ、VA を利 用して、送信信号系列が推定できる[1]。時刻 t の各ブランチ のブランチメトリックは式(1)で求まり、時刻 t 1 の各パスメ トリックは式(2)で求める。時刻 t 1 における各状態に入る最 小のパスメトリックをサバイバルパスとして記憶する。 l bmtS Interleaver Interleaver 2x2-SC/MMSE-RSC-QPSK シミュレーション結果およびまとめ 2x2-MLSE-RSC-QPSK 4x4-SC/MMSE-RSC-QPSK 1.00E-02 4x4-MLSE-RSC-QPSK BER 計算機シミュレーションによる MLSE 等化器の評価を行っ た。シミュレーション条件を Table.1 に示す。またシミュレー ション結果を Fig.2 に示す。同一の伝送速度(bps/Hz)で比較す るために、Uncoded の BPSK 変調と RSC-coded の QPSK 変調 を 比 較 し た 。 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 よ り 、 BER 特 性 は MLSE-RSC coded、SC/MMSE-RSC coded、Uncoded-MLSE の 順に良いことがわかる。これより RSC 符号化 MLSE ターボ等 化器を用いることで、BER 特性を大きく改善することが出来 ると確認できた。また、MLSE 等化器は、SC/MMSE 等化器[2] よりも BER 特性を改善でき、アンテナ数を 2×2→4×4 と増 やすことによっても、優れた BER 特性を得ることが出来ると 確認できた。しかし MLSE 等化器は、通信路の遅延パス数と 送信アンテナ数の増加により、トレリス線図の状態数が指数 関数的に増大して計算量が増加する。今後の課題として、こ の計算量の改善と BER 特性の劣化のトレードオフを考察し て行きたい。 1.00E-03 1.00E-04 1.00E-05 0 2 4 6 8 10 12 14 Average Eb/No [dB] per receive antenna 16 18 Fig.2 BER characteristics of MIMO-RSC-MLSE turbo equalizer 文 献 [1] 大城、岩波、“周波数選択性 MIMO 通信路における M アルゴリズ ム MLSE ターボ等化器の検討”、信学技報、RSC2013-307, pp.7~12, 2014 年 3 月. [2] 座光寺、村田、荒木、信学技報、WBS2004-12, pp.61-65, 2004-06. 平成 26 年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会（2014 年 9 月 8 日～ 9 日 於中京大学 名古屋キャンパス 1 号館）
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