2018 Fiscal Year Research-status Report
Blind frequency-dependent IQ imbalance compensation for wideband wireless communication systems
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18K11264
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
中川 匡夫 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50530804)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹岡 直人 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80432607)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 直交誤差 / IQインバランス / シングルキャリア / ブラインド推定 / ブラインド補償 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無線通信のさらなる高速化を実現するための信号周波数の広帯域化は，直交変調器・直交復調器の位相誤差・振幅誤差（IQインバランス）の受信信号帯域内の周波数偏差を増大させ，信号品質を劣化させる．このような周波数依存性のあるIQインバランスを推定・補償するためには狭帯域な周波数ごとに推定・補償する必要がある．データを複数の搬送波に分割し，周波数方向に並列に送信するOFDM (orthogonal frequency division multiplexing)信号の有する周波数依存性のあるIQインバランスに対しては，数十から数百シンボルのトレーニング信号を用いないブラインド推定・補償の適応アルゴリズムが提案されている．一方，OFDMよりも低消費電力化が可能なシングルキャリア信号に対しては，ブラインド推定・補償は困難であった．その理由は周波数依存性のあるIQインバランスを推定・補償するのが周波数成分ごとの周波数領域である一方，シングルキャリアの周波数領域での信号点配置は，ブラインド推定アルゴリズムであるCMA (constant modulus algorithm)やCNA (constant norm algorithm)が適用できるような円周や四角形に沿って広がった配置とならないことによる．
そこで平成30年度の本研究において，周波数依存性のあるIQインバランスを有するシングルキャリア信号に対するブラインド推定補償技術を検討し，提案した．提案構成では判定を時間領域，IQインバランスの推定・補償を周波数領域で行い，その処理を繰り返す．すなわち時間領域と周波数領域にまたがる繰り返し判定指向形アルゴリズムである．シミュレーションによって提案構成による伝送特性改善効果を確認した．また，その処理を繰り返すことによってさらなる改善効果が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
周波数依存性のあるIQインバランスを有するシングルキャリア信号に対するブラインド推定補償技術として当初計画では，時間領域で全周波数帯域の平均的な特性のCMAでおおまかに適応フィルタのウェイトを求めて初期値とし、時間領域で復調・判定を行った後に判定後の信号を周波数領域に変換し，周波数領域で狭帯域な周波数成分ごとに先の初期値からウェイトを更新して推定・補償する方法を計画していた．しかしながらシミュレーション系を構築しアルゴリズムの検討を進める中で，当初計画で必要と考えていたCMAを不要とし，判定を時間領域，IQインバランスの推定・補償を周波数領域で行い，その処理を繰り返すという時間領域と周波数領域にまたがる繰り返し判定指向形アルゴリズムをあらたに考案し，さらにシミュレーションによって3回程度の繰り返し処理によってほぼトレーニング信号を用いた場合と同等の伝送特性が得られるという良好な特性を得た．これらの検討によって，周波数オフセットのない環境下において，周波数依存性のあるIQインバランスを有するシングルキャリア信号に対するブラインド推定補償技術を初めて確立した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず周波数依存性を線形，放物線状など形状を変えて提案方式の有効性を確認する．次に周波数オフセットがある環境下において，周波数オフセットと，今年度提案した繰り返し判定指向形アルゴリズムを同時に逐次的に補償する受信信号処理アルゴリズムを検討し，確立する．並行してMIMOについての検討を行う．
さらにここまでに確立した信号処理技術を実験によって検証する．任意信号発生器で周波数依存性のある直交誤差を発生する広帯域なベースバンド信号を発生し，RFの直交変調器を変調して送信し，受信側ではRFの直交復調器を用いてベースバンド信号に戻してデジタル・ストレージ・オシロスコープに蓄積してPC上でオフライン信号処理を行う．信号処理技術を検証し，アルゴリズムの確からしさと現実のハードウェアで考慮していない要因の有無を明らかにし，必要に応じて信号処理アルゴリズムを再度ブラッシュアップする．
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Research Products
(3 results)
