平成 25 年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会講演番号： 104 DS-CDMA 通信システムにおける ZF-FDE の雑音強調を抑圧する拡散符号生成法 B－5 Spreading Codes Generation Method to Suppress Noise Enhancement of ZF-FDE for DS-CDMA Communication Systems 三浦巧磨小林岳彦 Takuma Miura and Takehiko Kobayashi 東京電機大学ワイヤレスシステム研究室 Wireless Systems Laboratory, Tokyo Denki University 1. はじめに 10 0 周波数選択性フェージング環境において，その影響を低減するための伝送路ひずみ補正方法として ZF(Zero 10 -2 BER Forcing)等化がある．この方法はシンボル間干渉を完全に補正することが可能であるが雑音強調が生じる場合があるため十分な BER(Bit Error Rate)特性を確保できな 10 -4 い場合がある．本論文では DS-CDMA で使用される拡散符号をシンボルが通過する一種の MIMO 伝搬路と見なし，受信側で ZF アルゴリズムによる周波数領域等化を 10 proposed method (SF=128) proposed method (SF=64) proposed method (SF=32) ZF and despreading (SF=128) ZF and despreading (SF=64) ZF and despreading (SF=32) -6 0 5 行なうことにより雑音強調を抑える方法を提案する．図1 2. 拡散符号を利用した ZF 等化処理 10 周波数領域等化(Frequency Domain Equalization: FDE) 10 SNR [dB] 15 20 GI 処理の BER 特性 0 を用いた DS-CDMA[1]の送信側は一般的な DS-CDMA とほぼ同様である．唯一の異なる点は GI(Guard Interval) 10 -2 BER をシンボル前に挿入または ZP(Zero Padding)をシンボル後に挿入することである．受信側は推定された伝搬路の情報を用いて周波数領域等化を行なう．受信信号は拡散 10 -4 率 SF と等しい値で FFT され，推定された伝搬路情報による重みを乗算することにより等化を行う．拡散符号を一種の MIMO 伝搬路と見なし ZF 等化を行なうと次式の 10 -6 ようになる．は伝搬路，は各行が長さボルを表す対角行列， 0 5 図2 (1) の拡散符号，は変調シンは送信信号，は白色ガウス雑音を表す．式(1)のように第 2 項に拡散符号の情報が乗算される点が通常の ZF 等化と異なる．通常，ZF 等化によって雑音強調が発生する原因は伝搬路行列の行列式が小さくなることにより生じる．よって，拡散符号行列の行列式を大きくすればよい．拡散符号行列の行列式を大きくするための手法として，拡散符号行列を特異値分解したとき特異値が一定値であればよい．これは，任意の拡散符号行列が proposed method (SF=128) proposed method (SF=64) proposed method (SF=32) ZF and despreading (SF=128) ZF and despreading (SF=64) ZF and despreading (SF=32) のようにユニタリ行列，および対角行列を用いて特対異値分解されるとき，対角行列の特異値をすべて最大値で置き換えることにより特異値を一定にする．今回は，任意の拡散符号行列を生成するために式(2)のチェビシェフ写像によって生成されるカオス信号から SF 個の符号を生成し，各シン 10 SNR [dB] 15 20 ZP 処理の BER 特性 3. シミュレーション結果変調方式は BPSK，GI 長または ZP 長を 16，拡散率は 32，64，128，FFT ポイント数は拡散率に等しい値を使用した．想定する伝搬路は等電力インパルス応答を有するパス数 10 を想定し，各インパルス応答の間隔はすべて 1 とする．なお，チャネル推定は理想的に行われたものとし，また通常の ZF 等化を行なうシステムは拡散符号に Walsh 符号を使用し ZF 等化後逆拡散処理を行なう．結果を図 1 および図 2 に示す．この結果より伝搬路情報のみを使用して ZF 等化を行なう場合と比較し，特異値が一定の拡散符号を等価的に MIMO 伝搬路と見なし ZF 等化する方が BER 特性に優れている．また GI 処理は伝搬路行列が巡回行列，ZP 処理はテプリッツ行列で表現することができることから，伝搬路行列の行列式が大きくなる ZP 処理の方が優れた BER 特性を示す．参考文献ボルを拡散するために使用した． (2) [1] F. Adachi, D. Grag, S. Takaoka, and K. Takeda, “Broadband CDMA techniques, ” IEEE Wireless Commun. vol. 12, no. 2, pp. 8-18, 2005. -104- Copyright © 2014 IEICE