IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Jan 20, 2006
A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. ... more A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. In VCN, the transmitted signal from a mobile terminal is relayed via multi-hop links to the central port, which is a gateway to the core network. In the conventional multi-hop VCN, a call is blocked when there is no channel available at one link over the multi-hop route. In this paper, we propose a relay skipping method to avoid the call blocking in a DS-CDMA VCN. Computer simulation is conducted to evaluate the impact of the proposed method on the blocking probability of the multi-hop VCN and make comparison with the present cellular network as well.
Recently, we have proposed a multi-hop virtual cellular network (VCN), which consists of a centra... more Recently, we have proposed a multi-hop virtual cellular network (VCN), which consists of a central port (a gateway to the core network) and many distributed wireless ports in each virtual cell (VC), for reducing the transmit power in broadband DS-CDMA mobile communications systems. Each mobile terminal simultaneously communicates with surrounding wireless ports. For mobility management, the mobile terminal location registration is essential. To reduce the location registration control message traffic, we introduce a distributed mobility management scheme, in which the central port supports the intra-VC mobility management and the control station in the core network supports the inter-VC mobility management. The location data in the control station is updated only when a mobile terminal crosses the VC area boundary. This scheme can significantly reduce the location registration traffic. Keyword Virtual cellular network, Multi-hop, Mobility management, Location registration, Address, Mobile IP 1. まえがき 超高速無線ネットワークを実現するにはピー ク送信電力の増大という課題を克服しなければ ならない.これを解決する効果的な方法のひとつ はセル半径を小さくすることであり,極小セルラ ネットワークをいかに実現するかが第 4世代移動 通信システムの重要な技術課題である [1],[2].筆 者らは,マルチホップ通信を用いるバーチャルセ ルラネットワーク(VCN)を提案している [3].VCN の構成を図1に示す.VCN は従来のセルをバーチ ャルセルとするもので,1つのバーチャルセルは 分散配置された多数の無線ポートとコアネット ワークへのゲートウェイとなる中央無線ポート からなる.ユーザ端末から送信された信号は複数 の無線ポートで受信され,中央無線ポートへマル チホップ通信によって転送される [4], [5]. ところで,移動通信では,多様なサービスを提 供するため,回線交換から IP パケットサービス へとサービスの比重が移りつつある.IP パケット 通信では,各ユーザ端末に IP アドレスが付与さ れ,パケットの宛先等はこの IP アドレスによっ て示される.ところが,移動通信ではユーザ端末 が移動してしまうために固定的なアドレスでは ユーザ端末の移動に追従できない.これを解決す るためにモバイル IP が議論されている [6][7].モ バイル IP ではホームエージェントが移動管理を 行う.ホームエージェントには,各ユーザ端末固 有のホームアドレスと,各ユーザ端末が通信を行 っている基地局と同じネットワークアドレスを 有する気付アドレスとの対応関係が記録されて いる.ユーザ端末にはホームアドレスと気付アド レスが付与される.単純にモバイル IP を VCN に 適用すると,ユーザ端末と通信している無線ポー トを変更するたびに気付アドレスのネットワー クアドレスが変わるため,ホームエージェントの 登録情報を変更しなければならず,移動時におけ るホームエージェントの登録情報の更新が頻繁 になり制御トラフィックが増加してしまう.そこ で本論文では,このような制御トラフィックの増 加を軽減するために,バーチャルセル(VC)内の 移動と VC 間の移動を分けて管理する階層的アド レス管理方法を提案する.本提案では,VC 内の 移動管理は中央無線ポートが行い,VC 間の移動 のときのみ気付アドレスの変更を行うので,ホー ムエージェントの機能を有し,アドレス情報を管 理している制御局への制御トラヒックを軽減で きる.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 28, 2007
A wireless multi-hop virtual cellular network (VCN) was recently proposed to avoid the large peak... more A wireless multi-hop virtual cellular network (VCN) was recently proposed to avoid the large peak transmit power, resulting from the high speed data transmissions expected in next generation mobile communication systems. In a multi-hop VCN, a central port (CP) which is a gateway to the core network, communicates with a mobile terminal (MT) via wireless ports (WPs) in the downlink. In this paper, 2-hop VCN, which is a special case the of multi-hop VCN where a CP communicates with MT directly or via one WP using 2 hops only, is proposed. The impact of the distribution of WPs on the outage probability is evaluated by numerical analysis and computer simulation.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., May 19, 2005
wang@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, kudoh@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, adachi@ecei.tohoku.ac.jp Abstract ... more wang@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, kudoh@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, adachi@ecei.tohoku.ac.jp Abstract In DS-CDMA, all users can share the same frequency band. Since large other-cell interference is produced, site diversity must be used. If the available frequency bandwidth is divided into several narrow frequency bands and each user transmits a signal using one of divided frequency bands, the interference from adjacent cells can be avoided. In this paper, we propose a DS-CDMA slotted ALOHA using frequency-band division and random transmit power control (TPC). Its link capacity and throughput are evaluated by computer simulation to show that the use of the frequency-band division and random TPC can increase the throughput and link capacity.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Oct 11, 2007
A theoretical study on throughput performance of DS-CDMA packet mobile communication using random... more A theoretical study on throughput performance of DS-CDMA packet mobile communication using random transmit power control Eisuke KUDOH, Haruki ITO, ZhiSen WANG and Fumiyuki ADACHI †Dept. of Electrical and Communication Engineering Graduate School of Tohoku university 6-6-05 Aza-Aoba, Aramaki, Aoba-ku, Sendai, 980-8579 Japan ‡School of information science and engineering of Dalian Polytechnic university No. 1, Qinggong yuan, ganjingzi, Dalian , P.R. 116034 China E-mail: kudoh@ecei.tohoku.ac.jp, ito@mobile.ecei.tohoku.ac.jp , 3Z_S_wang@dlili.edu.cn,adachi@ecei.tohoku.ac.jp
SUMMARY In this paper, we study a delay transmit diversity system combined with antenna diversity... more SUMMARY In this paper, we study a delay transmit diversity system combined with antenna diversity reception that transmits the time-delayed and weighted versions of the same signal from multiple antennas. At a receiver, multiple receive antennas are used and all delayed signals received on multiple antennas are coherently combined by a Rake receiver. The set of optimum antenna weights for maximizing the received signalto-noise power ratio (SNR) after Rake combining is theoretically analyzed to show that the optimum solution is to transmit only from the best antenna that has the maximum equivalent channel gain seen after Rake combining. The bit error rate (BER) performance is theoretically analyzed and evaluated by computer simulation. The combined effect of transmit diversity and transmit power control (TPC) is also investigated.
SUMMARY Adaptive antenna array is a promising technique to increase the link capacity in mobile r... more SUMMARY Adaptive antenna array is a promising technique to increase the link capacity in mobile radio communications systems by suppressing multiple access interference (MAI). In the mobile radio, the received signal consists of discrete paths, each being a cluster of many irresolvable paths arriving from different directions. For large arrival angle spread of each cluster of irresolvable paths, antenna array cannot form a beam pattern that sufficiently suppresses MAI even in the presence of single interference signal and hence, the transmission performance may degrade. In this situation, the use of antenna diversity may be a better solution. It is an interesting question as to which can achieve a better performance, antenna diversity reception or adaptive antenna array. In this letter, we study the impact of the arrival angle spread on the DS-CDMA transmission performances achievable with adaptive antenna array and antenna diversity reception. It is pointed out that the arrival angle spread is an important parameter to determine the performances of adaptive antenna array and an
Receiving radio waves directly from satellites is difficult in an indoor environment, making accu... more Receiving radio waves directly from satellites is difficult in an indoor environment, making accurate location estimation by satellite signals difficult. Since mobile communication propagation channels suffer from fading and shadowing, estimating accurate locations in an indoor environment by using only the received signal power of a radio wave is also difficult. Items of sensed information, e.g., temperature, humidity, and illuminance, are frequently location dependent, and location estimation can be more accurate if such information is used in addition to received signal power. We proposed a minimum mean square error (MMSE) estimation method for indoor location estimation using multiple items of sensed information. Machine learning has recently become attractive as an optimization algorithm; thus, we also proposed applying machine learning with a back-propagation method. We experimentally evaluated our location-estimation methods.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 27, 2008
In OFDMA cellular network, if all the sub-carriers are used in all cells, the transmission perfor... more In OFDMA cellular network, if all the sub-carriers are used in all cells, the transmission performance of the user around the cell edge may be degraded due to the interference from the adjacent cells. If all the sub-carriers are divided into several sub-carrier groups, the sub-carrier group is allocated adaptively in each cell and the allocated sub-carriers are arranged to each user using a scheduling algorithm, the degradation of the transmission performance of the user around the cell edge may be improved since it can avoid the large interference from the adjacent cells. In this paper, OFDMA cellular network that has the above-mentioned feature is introduced, and the channel capacity is evaluated by the computer simulation. Keyword OFDMA, Sub-carrier arrangement, Channel assignment, Scheduling, 1. まえがき 第 3 世代の移動通信システム IMT-2000 は十数 Mbit/s の伝送能力を有している.しかしながら, インターネットの普及が進み,リッチなコンテン ツが広く流通するようになれば,やがて IMT-2000 の伝送速度でさえ不十分となり, 100Mbit/s~ 1Gbit/s 程度のピーク伝送速度が要求されるとみ られている.第 4 世代移動通信システムでは,こ のような超高速無線サービスの提供が求められ ている [1].ところが,伝送速度を高速化すると厳 しい周波数選択性フェージングチャネルとなり, 伝送特性が著しく劣化する.この劣化を抑えるア クセス方式として,周波数選択性が無視できるほ ど狭帯域な直交サブキャリアにより並列伝送を 行なう直交周波数分割多元接続(OFDMA)が注 目されている [2]. OFDMA では利用可能な周波数帯域を多数の直 交サブキャリアで分割して利用する.各基地局で は,各ユーザに対して適応的にサブキャリアを割 り当てることにより,アウテージ確率や伝送伝送 特性を向上することが可能である [3]. MaxCIR[4] では最も伝搬路状態の良いユーザに対してサブ キャリアを割り当てることにより,システムスル ープットを増大できるものの,セル端に存在して いるユーザにはなかなか割り当てられないため, ユーザ間の不公平性が問題となる.公平性を確保 しつつ,比較的大きなスループット特性が得られ る方法として Proportional-Fairness[5],[6]が知られ ている.ところで,全てのセルで全てのサブキャ リアを用いると,セル端のユーザは隣接セルから の干渉を受け,スループット特性が劣化してしま う.そこで,本論文では全サブキャリアを複数の サブキャリアグループに分割し,適応アルゴリズ ムを用いてあらかじめ各基地局 (BS)に配置して おく.各 BS はあらかじめ配置されたサブキャリ アグループのサブキャリアを各ユーザへスケジ ューリングにより割り当てる.つまり,各 BS へ の適応的(あるいは部分的動的)サブキャリアグ ループ配置と各ユーザへのスケジューリングに よる動的サブキャリア割り当ての2段階のハイ ブリッドサブキャリア割り当てを行なう.このよ うなハイブリッドサブキャリア割り当てを行な えば,隣接セルから受ける干渉によるセル端ユー ザのスループット特性の劣化を軽減できる可能 性がある.また,各 BS でスケジューリングを行 なうサブキャリア数を制限できるので,各 BS の 制御の負担を軽減できる可能性もある. 本論文の構成は以下のようになっている.第 2 章ではサブキャリアグループの構成法を示す.第 3 章ではサブキャリアグループ配置法について述 べる.第 4 章ではスケジューリング法とチャネル 容量について述べる.第 5 章は数値計算結果を示 す.第 6 章はむすびである. 2. サブキャリアグループ構成法 複数個のサブキャリアで一つのグループを構 成する.本論文では図 1 に示すようなブロック配 置,等間隔配置を考える.ブロック配置では連続 する複数のサブキャリアで一つのグループを構 成する.等間隔配置では,等間隔サブキャリアで グループを構成する. 1 group 0 J-1 Nc-1 (a) ブロック配置
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 25, 2009
In order to realize high speed data transmissions in mobile communication networks, there exists ... more In order to realize high speed data transmissions in mobile communication networks, there exists a transmit power problem. To reduce the transmit power while increasing the transmission data rate, authors proposed a wireless multi-hop virtual cellular network (VCN). As the number of hops increases, the bandwidth available for each link is made narrower and the achievable throughput or capacity reduces since each link needs to be allocated a different frequency block. On the other hand, the signal-to-noise plus interference power ratio of each link increases since the communication range of each link is shortened, and thus the achievable throughput or capacity does not necessarily reduces. In this paper, to discuss this problem, relationship among throughput, channel capacity, and transmission power in multi-hop VCN is evaluated and compared to the conventional single hop CN. Keyword Virtual cellular network, Multi-hop, Channel capacity, Throughput 1. まえがき 第 3 世代の移動通信システム IMT-2000 は十数 Mbit/s の伝送能力を有している.しかしながら, インターネットの普及が進み,リッチなコンテン ツが広く流通するようになれば,やがて IMT-2000 の伝送速度でさえ不十分となり, 100Mbit/s~ 1Gbit/s 程度のピーク伝送速度が要求されると見 られている.第 4 世代移動通信システムでは,こ のような超高速無線サービスの提供が求められ ている [1].ところが,超高速無線サービスを実現 するには送信電力の増大という課題を克服しな ければならない.これを解決する方法のひとつは マルチホップ通信を適用することである [2]~[4]. これまでに我々は送信電力の増加を抑えつつ 超高速伝送可能な無線ネットワークとしてマル チホップバーチャルセルラネットワーク(マルチ ホップ VCN)を提案してきた [5],[6].図1にマル チホップ VCN の構成を示す.バーチャルセル (VC)は多数の分散配置された無線ポート(WP) から構成される仮想的なセルであり,複数の WP が協調してあたかも1つのセルのように動作す る.移動端末(MT)から送信された信号は,VC 内の複数の WP で受信できる.したがって,サイ トダイバーシチ効果が得られるため,MT の送信 電力および WP の送信電力を従来のセルラネット ワーク(CN)より大幅に低減できる. マルチホップでは,ホップ数分の無線リンクが 必要になるので,各無線リンクに割り当てられる 周波数ブロックが狭くなり,チャネル容量,スル ープットを低下させてしまう.しかしながら,各 無線リンクの送受信局間距離が短くなるので,受 信信号対雑音電力比 (SNR)が改善され,周波数再 利用距離を短くできるので,単純には,チャネル 容量,スループットが低下するとは言えない.筆 者らは,これまでに,2ホップ VCN を対象とし, パケット誤り制御として Selective repeat (SR) [7]~[9]を適用したときのスループットと周波数 再利用距離の関係を求め,2ホップ VCN が従来 のシングルホップ CN に比べ,所要のスループッ トを得るための周波数再利用距離を短くできる ことを示した [10].また,システムを評価する指 標として,スループットばかりでなく,チャネル 容量も用いられているので,チャネル容量の検討 も重要である. ところで,移動無線通信路は周波数選択性フェ ージング,シャドウィング損失,伝搬損失の影響 を受け,複雑に変動している.移動無線ネットワ ークでは,干渉を許容できる範囲で同一周波数を 再利用しているが,複雑に変動する移動通信環境 下では,送信電力とチャネル容量,スループット との関係を解析的に求めるのは容易ではない.そ こで,本論文では,単純な1次元セル配置モデル を用いて,マルチホップ VCN における送信電力 とスループットおよびチャネル容量との関係を 明らかにする.さらに,従来のシングルホップセ ルラネットワーク (シングルホップ CN)と比較す る.本論文の構成は以下のとおりである.第 2 章 で,本論文で検討する1次元セル配置モデルを示 す.第 3 章でチャネル容量の数式表現を導出する. 第 4 章で,スループットを導出する.第 5 章は数 値計算結果を示す.第 6 章はむすびである.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 22, 2006
A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. ... more A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. In VCN, there are two methods of channel assignment; the pre-assignment and on-demand channel assignment. In this paper we will give a simple comparison of the two methods and give a reason why we will focus our research on the on-demand channel assignment from now-on. In a multi-hop VCN using on-demand channel assignment, increasing the number of hops leads to a less transmit power of the multi-hop links and hence to a decreased interference to other users, this can decrease the call blocking probability. On the other hand, increasing the number of the call links might increase the blocking probability of this call. In this paper, we give an analysis about this tradeoff and show the impact of the number of hops on the blocking probability of a DS-CDMA multi-hop VCN. Simulation results are presented to show that there is an optimum value of number of hops depending on some network conditions.
In this paper, we study multi-channel transmit diversity, with multiple transmit antennas and sin... more In this paper, we study multi-channel transmit diversity, with multiple transmit antennas and single receive antenna, for DS-CDMA. A transit diversity we consider is to transmit the weighted and time-delayed versions of the same signal from multiple antennas. At the receiver, Rake reception is performed using a single receive antenna. The optimum antenna weights for maximizing the received SNR, thus minimizing the average bit error rate, is theoretically derived to show the optimum weight is to transmit from one antenna that have the maximum channel gain. This transmit diversity is equivalent to selection combining (SC) receive diversity. The combined effect of transmit diversity and transmit power control (TPC) is also theoretically analyzed. The BER performance with SC transmit diversity in a frequency non-selective Rayleigh fading environment is evaluated by computer simulations.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Jan 20, 2006
A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. ... more A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. In VCN, the transmitted signal from a mobile terminal is relayed via multi-hop links to the central port, which is a gateway to the core network. In the conventional multi-hop VCN, a call is blocked when there is no channel available at one link over the multi-hop route. In this paper, we propose a relay skipping method to avoid the call blocking in a DS-CDMA VCN. Computer simulation is conducted to evaluate the impact of the proposed method on the blocking probability of the multi-hop VCN and make comparison with the present cellular network as well.
Recently, we have proposed a multi-hop virtual cellular network (VCN), which consists of a centra... more Recently, we have proposed a multi-hop virtual cellular network (VCN), which consists of a central port (a gateway to the core network) and many distributed wireless ports in each virtual cell (VC), for reducing the transmit power in broadband DS-CDMA mobile communications systems. Each mobile terminal simultaneously communicates with surrounding wireless ports. For mobility management, the mobile terminal location registration is essential. To reduce the location registration control message traffic, we introduce a distributed mobility management scheme, in which the central port supports the intra-VC mobility management and the control station in the core network supports the inter-VC mobility management. The location data in the control station is updated only when a mobile terminal crosses the VC area boundary. This scheme can significantly reduce the location registration traffic. Keyword Virtual cellular network, Multi-hop, Mobility management, Location registration, Address, Mobile IP 1. まえがき 超高速無線ネットワークを実現するにはピー ク送信電力の増大という課題を克服しなければ ならない.これを解決する効果的な方法のひとつ はセル半径を小さくすることであり,極小セルラ ネットワークをいかに実現するかが第 4世代移動 通信システムの重要な技術課題である [1],[2].筆 者らは,マルチホップ通信を用いるバーチャルセ ルラネットワーク(VCN)を提案している [3].VCN の構成を図1に示す.VCN は従来のセルをバーチ ャルセルとするもので,1つのバーチャルセルは 分散配置された多数の無線ポートとコアネット ワークへのゲートウェイとなる中央無線ポート からなる.ユーザ端末から送信された信号は複数 の無線ポートで受信され,中央無線ポートへマル チホップ通信によって転送される [4], [5]. ところで,移動通信では,多様なサービスを提 供するため,回線交換から IP パケットサービス へとサービスの比重が移りつつある.IP パケット 通信では,各ユーザ端末に IP アドレスが付与さ れ,パケットの宛先等はこの IP アドレスによっ て示される.ところが,移動通信ではユーザ端末 が移動してしまうために固定的なアドレスでは ユーザ端末の移動に追従できない.これを解決す るためにモバイル IP が議論されている [6][7].モ バイル IP ではホームエージェントが移動管理を 行う.ホームエージェントには,各ユーザ端末固 有のホームアドレスと,各ユーザ端末が通信を行 っている基地局と同じネットワークアドレスを 有する気付アドレスとの対応関係が記録されて いる.ユーザ端末にはホームアドレスと気付アド レスが付与される.単純にモバイル IP を VCN に 適用すると,ユーザ端末と通信している無線ポー トを変更するたびに気付アドレスのネットワー クアドレスが変わるため,ホームエージェントの 登録情報を変更しなければならず,移動時におけ るホームエージェントの登録情報の更新が頻繁 になり制御トラフィックが増加してしまう.そこ で本論文では,このような制御トラフィックの増 加を軽減するために,バーチャルセル(VC)内の 移動と VC 間の移動を分けて管理する階層的アド レス管理方法を提案する.本提案では,VC 内の 移動管理は中央無線ポートが行い,VC 間の移動 のときのみ気付アドレスの変更を行うので,ホー ムエージェントの機能を有し,アドレス情報を管 理している制御局への制御トラヒックを軽減で きる.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 28, 2007
A wireless multi-hop virtual cellular network (VCN) was recently proposed to avoid the large peak... more A wireless multi-hop virtual cellular network (VCN) was recently proposed to avoid the large peak transmit power, resulting from the high speed data transmissions expected in next generation mobile communication systems. In a multi-hop VCN, a central port (CP) which is a gateway to the core network, communicates with a mobile terminal (MT) via wireless ports (WPs) in the downlink. In this paper, 2-hop VCN, which is a special case the of multi-hop VCN where a CP communicates with MT directly or via one WP using 2 hops only, is proposed. The impact of the distribution of WPs on the outage probability is evaluated by numerical analysis and computer simulation.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., May 19, 2005
wang@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, kudoh@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, adachi@ecei.tohoku.ac.jp Abstract ... more wang@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, kudoh@mobile.ecei.tohoku.ac.jp, adachi@ecei.tohoku.ac.jp Abstract In DS-CDMA, all users can share the same frequency band. Since large other-cell interference is produced, site diversity must be used. If the available frequency bandwidth is divided into several narrow frequency bands and each user transmits a signal using one of divided frequency bands, the interference from adjacent cells can be avoided. In this paper, we propose a DS-CDMA slotted ALOHA using frequency-band division and random transmit power control (TPC). Its link capacity and throughput are evaluated by computer simulation to show that the use of the frequency-band division and random TPC can increase the throughput and link capacity.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Oct 11, 2007
A theoretical study on throughput performance of DS-CDMA packet mobile communication using random... more A theoretical study on throughput performance of DS-CDMA packet mobile communication using random transmit power control Eisuke KUDOH, Haruki ITO, ZhiSen WANG and Fumiyuki ADACHI †Dept. of Electrical and Communication Engineering Graduate School of Tohoku university 6-6-05 Aza-Aoba, Aramaki, Aoba-ku, Sendai, 980-8579 Japan ‡School of information science and engineering of Dalian Polytechnic university No. 1, Qinggong yuan, ganjingzi, Dalian , P.R. 116034 China E-mail: kudoh@ecei.tohoku.ac.jp, ito@mobile.ecei.tohoku.ac.jp , 3Z_S_wang@dlili.edu.cn,adachi@ecei.tohoku.ac.jp
SUMMARY In this paper, we study a delay transmit diversity system combined with antenna diversity... more SUMMARY In this paper, we study a delay transmit diversity system combined with antenna diversity reception that transmits the time-delayed and weighted versions of the same signal from multiple antennas. At a receiver, multiple receive antennas are used and all delayed signals received on multiple antennas are coherently combined by a Rake receiver. The set of optimum antenna weights for maximizing the received signalto-noise power ratio (SNR) after Rake combining is theoretically analyzed to show that the optimum solution is to transmit only from the best antenna that has the maximum equivalent channel gain seen after Rake combining. The bit error rate (BER) performance is theoretically analyzed and evaluated by computer simulation. The combined effect of transmit diversity and transmit power control (TPC) is also investigated.
SUMMARY Adaptive antenna array is a promising technique to increase the link capacity in mobile r... more SUMMARY Adaptive antenna array is a promising technique to increase the link capacity in mobile radio communications systems by suppressing multiple access interference (MAI). In the mobile radio, the received signal consists of discrete paths, each being a cluster of many irresolvable paths arriving from different directions. For large arrival angle spread of each cluster of irresolvable paths, antenna array cannot form a beam pattern that sufficiently suppresses MAI even in the presence of single interference signal and hence, the transmission performance may degrade. In this situation, the use of antenna diversity may be a better solution. It is an interesting question as to which can achieve a better performance, antenna diversity reception or adaptive antenna array. In this letter, we study the impact of the arrival angle spread on the DS-CDMA transmission performances achievable with adaptive antenna array and antenna diversity reception. It is pointed out that the arrival angle spread is an important parameter to determine the performances of adaptive antenna array and an
Receiving radio waves directly from satellites is difficult in an indoor environment, making accu... more Receiving radio waves directly from satellites is difficult in an indoor environment, making accurate location estimation by satellite signals difficult. Since mobile communication propagation channels suffer from fading and shadowing, estimating accurate locations in an indoor environment by using only the received signal power of a radio wave is also difficult. Items of sensed information, e.g., temperature, humidity, and illuminance, are frequently location dependent, and location estimation can be more accurate if such information is used in addition to received signal power. We proposed a minimum mean square error (MMSE) estimation method for indoor location estimation using multiple items of sensed information. Machine learning has recently become attractive as an optimization algorithm; thus, we also proposed applying machine learning with a back-propagation method. We experimentally evaluated our location-estimation methods.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 27, 2008
In OFDMA cellular network, if all the sub-carriers are used in all cells, the transmission perfor... more In OFDMA cellular network, if all the sub-carriers are used in all cells, the transmission performance of the user around the cell edge may be degraded due to the interference from the adjacent cells. If all the sub-carriers are divided into several sub-carrier groups, the sub-carrier group is allocated adaptively in each cell and the allocated sub-carriers are arranged to each user using a scheduling algorithm, the degradation of the transmission performance of the user around the cell edge may be improved since it can avoid the large interference from the adjacent cells. In this paper, OFDMA cellular network that has the above-mentioned feature is introduced, and the channel capacity is evaluated by the computer simulation. Keyword OFDMA, Sub-carrier arrangement, Channel assignment, Scheduling, 1. まえがき 第 3 世代の移動通信システム IMT-2000 は十数 Mbit/s の伝送能力を有している.しかしながら, インターネットの普及が進み,リッチなコンテン ツが広く流通するようになれば,やがて IMT-2000 の伝送速度でさえ不十分となり, 100Mbit/s~ 1Gbit/s 程度のピーク伝送速度が要求されるとみ られている.第 4 世代移動通信システムでは,こ のような超高速無線サービスの提供が求められ ている [1].ところが,伝送速度を高速化すると厳 しい周波数選択性フェージングチャネルとなり, 伝送特性が著しく劣化する.この劣化を抑えるア クセス方式として,周波数選択性が無視できるほ ど狭帯域な直交サブキャリアにより並列伝送を 行なう直交周波数分割多元接続(OFDMA)が注 目されている [2]. OFDMA では利用可能な周波数帯域を多数の直 交サブキャリアで分割して利用する.各基地局で は,各ユーザに対して適応的にサブキャリアを割 り当てることにより,アウテージ確率や伝送伝送 特性を向上することが可能である [3]. MaxCIR[4] では最も伝搬路状態の良いユーザに対してサブ キャリアを割り当てることにより,システムスル ープットを増大できるものの,セル端に存在して いるユーザにはなかなか割り当てられないため, ユーザ間の不公平性が問題となる.公平性を確保 しつつ,比較的大きなスループット特性が得られ る方法として Proportional-Fairness[5],[6]が知られ ている.ところで,全てのセルで全てのサブキャ リアを用いると,セル端のユーザは隣接セルから の干渉を受け,スループット特性が劣化してしま う.そこで,本論文では全サブキャリアを複数の サブキャリアグループに分割し,適応アルゴリズ ムを用いてあらかじめ各基地局 (BS)に配置して おく.各 BS はあらかじめ配置されたサブキャリ アグループのサブキャリアを各ユーザへスケジ ューリングにより割り当てる.つまり,各 BS へ の適応的(あるいは部分的動的)サブキャリアグ ループ配置と各ユーザへのスケジューリングに よる動的サブキャリア割り当ての2段階のハイ ブリッドサブキャリア割り当てを行なう.このよ うなハイブリッドサブキャリア割り当てを行な えば,隣接セルから受ける干渉によるセル端ユー ザのスループット特性の劣化を軽減できる可能 性がある.また,各 BS でスケジューリングを行 なうサブキャリア数を制限できるので,各 BS の 制御の負担を軽減できる可能性もある. 本論文の構成は以下のようになっている.第 2 章ではサブキャリアグループの構成法を示す.第 3 章ではサブキャリアグループ配置法について述 べる.第 4 章ではスケジューリング法とチャネル 容量について述べる.第 5 章は数値計算結果を示 す.第 6 章はむすびである. 2. サブキャリアグループ構成法 複数個のサブキャリアで一つのグループを構 成する.本論文では図 1 に示すようなブロック配 置,等間隔配置を考える.ブロック配置では連続 する複数のサブキャリアで一つのグループを構 成する.等間隔配置では,等間隔サブキャリアで グループを構成する. 1 group 0 J-1 Nc-1 (a) ブロック配置
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 25, 2009
In order to realize high speed data transmissions in mobile communication networks, there exists ... more In order to realize high speed data transmissions in mobile communication networks, there exists a transmit power problem. To reduce the transmit power while increasing the transmission data rate, authors proposed a wireless multi-hop virtual cellular network (VCN). As the number of hops increases, the bandwidth available for each link is made narrower and the achievable throughput or capacity reduces since each link needs to be allocated a different frequency block. On the other hand, the signal-to-noise plus interference power ratio of each link increases since the communication range of each link is shortened, and thus the achievable throughput or capacity does not necessarily reduces. In this paper, to discuss this problem, relationship among throughput, channel capacity, and transmission power in multi-hop VCN is evaluated and compared to the conventional single hop CN. Keyword Virtual cellular network, Multi-hop, Channel capacity, Throughput 1. まえがき 第 3 世代の移動通信システム IMT-2000 は十数 Mbit/s の伝送能力を有している.しかしながら, インターネットの普及が進み,リッチなコンテン ツが広く流通するようになれば,やがて IMT-2000 の伝送速度でさえ不十分となり, 100Mbit/s~ 1Gbit/s 程度のピーク伝送速度が要求されると見 られている.第 4 世代移動通信システムでは,こ のような超高速無線サービスの提供が求められ ている [1].ところが,超高速無線サービスを実現 するには送信電力の増大という課題を克服しな ければならない.これを解決する方法のひとつは マルチホップ通信を適用することである [2]~[4]. これまでに我々は送信電力の増加を抑えつつ 超高速伝送可能な無線ネットワークとしてマル チホップバーチャルセルラネットワーク(マルチ ホップ VCN)を提案してきた [5],[6].図1にマル チホップ VCN の構成を示す.バーチャルセル (VC)は多数の分散配置された無線ポート(WP) から構成される仮想的なセルであり,複数の WP が協調してあたかも1つのセルのように動作す る.移動端末(MT)から送信された信号は,VC 内の複数の WP で受信できる.したがって,サイ トダイバーシチ効果が得られるため,MT の送信 電力および WP の送信電力を従来のセルラネット ワーク(CN)より大幅に低減できる. マルチホップでは,ホップ数分の無線リンクが 必要になるので,各無線リンクに割り当てられる 周波数ブロックが狭くなり,チャネル容量,スル ープットを低下させてしまう.しかしながら,各 無線リンクの送受信局間距離が短くなるので,受 信信号対雑音電力比 (SNR)が改善され,周波数再 利用距離を短くできるので,単純には,チャネル 容量,スループットが低下するとは言えない.筆 者らは,これまでに,2ホップ VCN を対象とし, パケット誤り制御として Selective repeat (SR) [7]~[9]を適用したときのスループットと周波数 再利用距離の関係を求め,2ホップ VCN が従来 のシングルホップ CN に比べ,所要のスループッ トを得るための周波数再利用距離を短くできる ことを示した [10].また,システムを評価する指 標として,スループットばかりでなく,チャネル 容量も用いられているので,チャネル容量の検討 も重要である. ところで,移動無線通信路は周波数選択性フェ ージング,シャドウィング損失,伝搬損失の影響 を受け,複雑に変動している.移動無線ネットワ ークでは,干渉を許容できる範囲で同一周波数を 再利用しているが,複雑に変動する移動通信環境 下では,送信電力とチャネル容量,スループット との関係を解析的に求めるのは容易ではない.そ こで,本論文では,単純な1次元セル配置モデル を用いて,マルチホップ VCN における送信電力 とスループットおよびチャネル容量との関係を 明らかにする.さらに,従来のシングルホップセ ルラネットワーク (シングルホップ CN)と比較す る.本論文の構成は以下のとおりである.第 2 章 で,本論文で検討する1次元セル配置モデルを示 す.第 3 章でチャネル容量の数式表現を導出する. 第 4 章で,スループットを導出する.第 5 章は数 値計算結果を示す.第 6 章はむすびである.
IEICE Technical Report; IEICE Tech. Rep., Feb 22, 2006
A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. ... more A multi-hop virtual cellular network (VCN) was proposed for future mobile communication systems. In VCN, there are two methods of channel assignment; the pre-assignment and on-demand channel assignment. In this paper we will give a simple comparison of the two methods and give a reason why we will focus our research on the on-demand channel assignment from now-on. In a multi-hop VCN using on-demand channel assignment, increasing the number of hops leads to a less transmit power of the multi-hop links and hence to a decreased interference to other users, this can decrease the call blocking probability. On the other hand, increasing the number of the call links might increase the blocking probability of this call. In this paper, we give an analysis about this tradeoff and show the impact of the number of hops on the blocking probability of a DS-CDMA multi-hop VCN. Simulation results are presented to show that there is an optimum value of number of hops depending on some network conditions.
In this paper, we study multi-channel transmit diversity, with multiple transmit antennas and sin... more In this paper, we study multi-channel transmit diversity, with multiple transmit antennas and single receive antenna, for DS-CDMA. A transit diversity we consider is to transmit the weighted and time-delayed versions of the same signal from multiple antennas. At the receiver, Rake reception is performed using a single receive antenna. The optimum antenna weights for maximizing the received SNR, thus minimizing the average bit error rate, is theoretically derived to show the optimum weight is to transmit from one antenna that have the maximum channel gain. This transmit diversity is equivalent to selection combining (SC) receive diversity. The combined effect of transmit diversity and transmit power control (TPC) is also theoretically analyzed. The BER performance with SC transmit diversity in a frequency non-selective Rayleigh fading environment is evaluated by computer simulations.
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