第 6 章 干渉波抑圧の提案方式の評価
6.1. 提案手法 A の性能評価
提案手法の有効性を確認するため，遅延広がりがGI長を超える移動通信環境 下における伝送特性を計算機シミュレーションで評価を行った．システム内部雑 音モデルはAWGNモデルとする．フェ─ジング雑音モデルは，走行中他方向より 電波が到来することから，2波レイリー分布雑音モデルとする．最大ドップラー 周波数は0Hzとする．
ISDB-Tの仕様に準拠して伝送パラメータを決定した．伝送モードMode3，ガー
ドインターバル比1/8，タイムインターリーブ長 4と 2，変調方式QPSK及び
64QAM，符号化率2/3及び3/4とする．伝搬路モデルは，第2遅延波に対する直
接波のパワー比は2dBとする．遅延波の遅延時間を160µs(Tgi = 126µs)，170µs をした．提案手法Aで，ISI，ICIの干渉除去を行わない方式を従来方式として比 較検討した．
シミュレーション諸元を表6.1に示す．
6.1.1 評価指標
評価指標には,ビット誤り率(Bit Error Rate; BER)を用いる. ビット誤り率と は，ある送信ビット列に対して，受信側で復調されたビット列の中で誤っている ものの割合であり，次式で定義される．
BER= 誤っているビット数
総ビット数 (6.1)
シミュレーション諸元
表 6.1 提案手法Aのシミュレーション諸元
一次変調 QPSK,64QAM
有効シンボル長 (Ts) 1008 µs サブキャリア数 5617 FFTポイント数 8192 送信側 ガードインターバル Ts/8
パイロット信号配置 時間軸方向の補間 伝送モード Mode3
タイムインターリーブ長 4,2 符号化率 2/3,3/4 システム内部雑音モデル AWGN
フェ−ジング雑音モデル 2波レイリー分布
チャネル 遅延時間 160µs,170µs
D/U 2dB
最大ドップラー周波数 0Hz 受信側 伝搬路推定方式 Linear,ZF
6.1.2 CNR 対 BER 特性
図6.1と6.2は，変調方式QPSKと64QAM，DUR(D/U)=2dBの2パスレイ リーフェ─ジングチャンネルにおける，遅延時間を増加させた場合のBER特性 を示す．
マルチパス環境において，遅延広がりがGI長以内であれば，マルチパスによ る符号間干渉(ISI)を完全に防ぐことができるため，BER特性は熱雑音のみの影 響を受ける．つまり，CNRの値を大きくすることにより，BERの値を小さくす ることができ，図6.1の赤ラインのようなBER特性となる．
しかしながら，遅延広がりがGI長を超えると，このGI長を飛び越えた波が ISIをもたらし，同時にサブキャリア間干渉(ICI)も生じるため，BER特性が悪 くなってしまう．CNRを大きくしても，BER値は小さくなることなく，図6.1の 青いラインと紫ラインに見られるフロア値をもつ．したがって，干渉信号がより 大きな遅延時間で到来するに従って，シンボル間干渉が増大するため，BER特 性も劣化していることがわかる．提案干渉波キャンセラを用いる場合は，より良 い特性を示しているが，干渉信号が存在しない場合のBER特性と比較して，搬 送波対雑音電力比(CNR:Carrier-to-Noise power Ratio)に劣化がある．変調方式 QPSKの場合は，遅延時間160µsのときに，干渉に対する対策を行っていない場 合に対して，提案方式によって特性の改善が図られていることがわかる．
例えば，CNR=15dBにおいて，干渉を除去しない場合，BERは3.86×10−3の 誤り率であったが除去手法を用いた場合は6.85×10−5に改善された．また同じ 条件で変調方式64QAMの場合でも，同じ特性を現れる．64QAMのときに復調 は難しくなるため，受信特性はQPSKに比較して劣化する．CNR=21dBにおい て，干渉を除去手法を用いないときのBER= 3.88×10−2に対して，除去された 後のBERは7.53×10−4まで改善できた．図より，CNRが大きくなるに従い，干 渉を除去しないと比較して大幅なBER特性の改善が得られていることがわかる．
この結果から，提案方式は一般的に想定される無線通信システムにおいて，優れ たBER特性が達成可能となることが明かとなった．
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 5 10 15 20 25
BER
C/N[dB]
2path-rayleigh,GI=1/8,TI=0,QPSK,CR=1/2,DUR=2dB
w/o interference delay=126us w/ canceller delay=160us w/o canceller delay=160us w/o canceller delay=170us
図 6.1 BER characteristic of 2path-rayleigh channel(QPSK,DUR=2dB)
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
0 5 10 15 20 25
BER
C/N[dB]
2path-rayleigh,Mode3,GI=1/8,TI=2,64QAM,CR=3/4,DUR=2dB
w/o interference delay=120us w/o interference delay=126us w/ canceller delay=160us w/o canceller delay=160us
図 6.2 BER characteristic of 2path-rayleigh channel(64QAM,DUR=2dB)
6.1.3 遅延時間対 BER 特性
次の図では，第2信号の到来遅延時間に対するBER特性を示す．第2信号が GI内に到来した場合は，その信号が希望信号となりBER特性は向上する．しか しながら，第2信号がGIを超えて到来した場合では，第1信号に干渉し，その 結果，BER特性が悪化する．提案手法では，第2信号が干渉信号となる場合，つ まり，Delay > GI となる場合においても，干渉信号の影響を大きく軽減できて いる．変調方式QPSK及び64QAMでの計算結果は次の図6.3及び図6.4に示す．
図より，遅延時間がガードインタバール長である126µs以下の場合はISIとICI が生じないため，提案方式と従来方式はほぼ等しいBER特性を示している．し かしながら，遅延時間が126µs以上になると従来方式は遅延時間の増大につれて BER特性が大きく劣化している．これに対して，提案方式では特性は劣化して いるが，遅延時間140µsから180µsまでの間にBER特性はほぼ変化していない．
つまり，遅延時間がGI長を超える場合においても180µsまで良好な特性が得ら れることがわかる．
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
120 130 140 150 160 170 180 190 200
BER
Delay of secondary signal[us]
2path-rayleigh,Mode3,GI=1/8,TI=4,QPSK,CR=3/4,DUR=2dB,CNR=15dB w/o canceller
w/ canceller
図 6.3 第2信号の遅延時間に対するBER特性(QPSK,DUR=2dB)
10-4 10-3 10-2 10-1 100
120 130 140 150 160 170 180 190 200
BER
Delay of secondary signal[us]
2path-rayleigh,Mode3,GI=1/8,TI=2,64QAM,CR=2/3,DUR=2dB,CNR=15dB w/o canceller
w/ canceller
図 6.4 第2信号の遅延時間に対するBER特性(64QAM,DUR=6dB)