JP2009010968A - Wireless transmission apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無線伝送装置に関し、特に、送受信局で複数のアンテナを用いて信号伝送を行う無線伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a radio transmission apparatus, and more particularly to a radio transmission apparatus that performs signal transmission using a plurality of antennas at a transmission / reception station.
無線通信において高速信号伝送を行う信号伝送方法として、近年送受信局で複数のアンテナを用いるMIMO(Multi−Input Multi−Output)システムの研究が盛んに行われている。MIMOシステムでは、送受信局で複数のアンテナを用いることにより、送受信局で1アンテナのみを用いる場合に比べて、高容量が達成可能であることが知られている(例えば、特許文献1および2参照)。
As a signal transmission method for performing high-speed signal transmission in wireless communication, research on a MIMO (Multi-Input Multi-Output) system using a plurality of antennas at a transmitting / receiving station has been actively conducted in recent years. In a MIMO system, it is known that a high capacity can be achieved by using a plurality of antennas at a transmission / reception station as compared with a case where only one antenna is used at a transmission / reception station (see, for example,
MIMOシステムでは、スペースタイムコーディング(Space−Time Coding)を用いる手法とビーム形成を用いる手法がある。スペースタイムコーディングを用いる手法では、図15に示すように送信側で信号の符号化を行ない、各アンテナから無相関の信号を送信する。本構成では、送信局で信号への重み付け乗算を行わないため、重み付け乗算を行う後述の本発明とは構成が大きく異なる。 In the MIMO system, there are a method using space time coding (Space-Time Coding) and a method using beam forming. In the method using space time coding, as shown in FIG. 15, the transmission side encodes a signal and transmits an uncorrelated signal from each antenna. In this configuration, since the transmission station does not perform weighting multiplication on the signal, the configuration is greatly different from that of the present invention described later that performs weighting multiplication.
そこで、スペースタイムコーディングを用いる手法ではなく、従来の技術として、ビーム形成を用いる場合について述べる。ビーム形成を用いる従来例としては、例えば、唐沢、"時空間通信モデリング"、2001SITAワークショップ、Nov.2001.に記載されているものがある。図16に、送受信ビーム形成を行う際の送受信局の構成を示す。図16において、101は送信用ウエイト乗算装置(送信局)、102は伝搬路、103は受信用ウエイト乗算装置(受信局)である。この方法では、送信局で送信ビーム形成を行い、受信局で受信ビーム形成を行うが、この方法の信号処理構成について以下では説明を行う。ここでは、送信アンテナをN本、受信アンテナをM本として説明を進める。また、送信アンテナnから受信アンテナmへの伝搬係数をhmnとし、送受信局間の伝搬特性を行列H=[hmn]と表す。 Therefore, a case where beam forming is used as a conventional technique instead of a method using space time coding will be described. As a conventional example using beam forming, for example, Karasawa, “Spatial Time Communication Modeling”, 2001 SITA Workshop, Nov. 2001. There is what is described in. FIG. 16 shows a configuration of a transmission / reception station when performing transmission / reception beam forming. In FIG. 16, 101 is a transmission weight multiplication device (transmission station), 102 is a propagation path, and 103 is a reception weight multiplication device (reception station). In this method, transmission beam forming is performed at the transmitting station and reception beam forming is performed at the receiving station. The signal processing configuration of this method will be described below. Here, the description will proceed with N transmission antennas and M reception antennas. Further, the propagation coefficient from the transmission antenna n to the reception antenna m is represented as h mn, and the propagation characteristic between the transmitting and receiving stations is represented as a matrix H = [h mn ].
図16に示すように、送信局では、送信すべき時間系列のデータS(t)に対し、アンテナごとに送信ウエイトW1nを乗じて信号を送信する。送信信号は伝搬路H(符号102)を通って、M本の受信アンテナで信号受信される。受信局では、M本のアンテナでの受信信号に対し、アンテナmでウエイトv1mを乗じた後、信号合成を行なう。 As shown in FIG. 16, the transmitting station multiplies the time series data S (t) to be transmitted by a transmission weight W 1n for each antenna and transmits a signal. The transmission signal passes through the propagation path H (reference numeral 102) and is received by M reception antennas. The receiving station multiplies the signals received at the M antennas by the weight v 1m at the antenna m, and then performs signal synthesis.
以下では、この一連の課程を数式を用いて表す。受信アンテナmにおける受信信号をxm(p)とすると、受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられる。
x(p)=Hws(p)+z(p)
ここで、w=[w1,・・・,wN]Tは送信ウエイトベクトル、zm(p)はアンテナmでの干渉雑音成分、z(p)=[z1(p),・・・,zM (p)]Tは干渉雑音ベクトルを表す。また、受信側でのウエイト乗算、信号合成後の最終出力yは次式で与えられる。
y(p)=vTx(p)
=vT Hws(p)+vTz(p)
送信ウエイトw,受信ウエイトvにはさまざまな決定方法が考えられるが、なるべく受信信号レベルが高くなるよう送受信ウエイト決定する。
In the following, this series of processes is expressed using mathematical formulas. If the received signal at the receiving antenna m is x m (p), the received vector x (p) = [x 1 (p),..., X M (p)] T is given by the following equation.
x (p) = Hws (p) + z (p)
Here, w = [w 1 ,..., W N ] T is a transmission weight vector, z m (p) is an interference noise component at antenna m, and z (p) = [z 1 (p),. •, z M (p)] T represents an interference noise vector. The final output y after weight multiplication and signal synthesis on the receiving side is given by the following equation.
y (p) = v T x (p)
= V T Hws (p) + v T z (p)
Although various determination methods can be considered for the transmission weight w and the reception weight v, the transmission / reception weight is determined so that the reception signal level is as high as possible.
この一連の信号処理は、図17に示す送受信ビームパターンを用いて説明することもできる。送信側では複数アンテナからの重み付け送信により、方向によって送信信号電力が異なり、送信ビームが形成される。また、受信側でも同様に受信ビームが形成される。このように送受信局がそれぞれビーム形成を行うことにより、高い信号電力での信号受信することが可能となる。なお、図16の信号処理構成と図17のビームパターンは同一の現象を異なる説明法で示したのみである。特に、ビームパターンは直観的に理解しやすい利点がある。逆に、信号処理構成は厳密な説明を記述する際に適しており、以下では、信号処理の詳細に重点をおいて説明する。 This series of signal processing can also be described using the transmission / reception beam pattern shown in FIG. On the transmission side, the transmission signal power varies depending on the direction by weighted transmission from a plurality of antennas, and a transmission beam is formed. Similarly, a reception beam is formed on the reception side. In this way, the transmission / reception stations perform beam forming, respectively, so that signals can be received with high signal power. Note that the signal processing configuration in FIG. 16 and the beam pattern in FIG. 17 only show the same phenomenon with different explanations. In particular, the beam pattern has the advantage of being intuitively easy to understand. On the contrary, the signal processing configuration is suitable for describing a strict description, and the following description will be given with an emphasis on details of signal processing.
従来のビーム形成法では、1対1通信において1つの信号を送受信する際に、複数の信号を同時に並列伝送することができなかった。そのため、送信可能な信号の伝送速度には制限が生じていた。このため、さらに高速な無線通信を行いたいというユーザの要求に対して十分対応できないという問題点があった。 In the conventional beam forming method, when one signal is transmitted and received in one-to-one communication, a plurality of signals cannot be simultaneously transmitted in parallel. For this reason, there has been a limit on the transmission rate of signals that can be transmitted. For this reason, there has been a problem that the user's request to perform higher-speed wireless communication cannot be sufficiently satisfied.
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、通信を行わない相手に対して送信停止信号を送信して、通信のさらなる安定化を図ることが可能な無線伝送装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and obtains a wireless transmission device capable of further stabilizing communication by transmitting a transmission stop signal to a partner that does not perform communication. It is an object.
この発明は、送受信を行うための複数の端末装置を備えた無線伝送装置であって、前記端末装置は、送受信の対象ではない他の端末装置に対して、利用方向別に、送信停止を指令するための少なくとも1以上の送信停止信号を送信する。 The present invention is a wireless transmission device including a plurality of terminal devices for performing transmission / reception, wherein the terminal device instructs other terminal devices not to be transmitted / received to stop transmission for each usage direction. At least one transmission stop signal for transmitting.
この発明は、送受信を行うための複数の端末装置を備えた無線伝送装置であって、前記端末装置は、送受信の対象ではない他の端末装置に対して、利用方向別に、送信停止を指令するための少なくとも1以上の送信停止信号を送信する構成にしたため、複数の端末装置が周辺に存在していても、通信を行わない相手に対しては送信停止信号を送信することができるので、通信のさらなる安定化を図ることができる。 The present invention is a wireless transmission device including a plurality of terminal devices for performing transmission / reception, wherein the terminal device instructs other terminal devices not to be transmitted / received to stop transmission for each usage direction. Since at least one transmission stop signal is transmitted for transmission, a transmission stop signal can be transmitted to a non-communication partner even if a plurality of terminal devices exist in the vicinity. Can be further stabilized.
実施の形態1.
本実施の形態は、複数の送受信ビームを用いて伝送する方式に関するものである。図1は、本実施の形態の構成を示す構成図である。図1において、1は送信信号、2は送信アンテナ(アレーアンテナ)、3は受信アンテナ(アレーアンテナ)、4は受信信号、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。送信用ウエイト乗算装置5内には、図に示すように、送信信号sk(t)をN個複写するための信号コピー手段と、当該N個の送信信号sk(t)に異なるウエイトwkn(k=1,・・・,K、n=1,・・・,N)を乗ずる乗算器とが設けられている。以下、図1を用いて本発明の概要について説明する。
The present embodiment relates to a transmission method using a plurality of transmission / reception beams. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the present embodiment. In FIG. 1, 1 is a transmission signal, 2 is a transmission antenna (array antenna), 3 is a reception antenna (array antenna), 4 is a reception signal, 5 is a transmission station (transmission weight multiplier), 6 is a propagation path, 7 Is a receiving station (receiving weight multiplier). The transmission
本実施の形態では、1対1通信において、送受信局がそれぞれ複数のビームを用いて複数の信号を並列伝送する。図1において、送信局では、まず、K個の信号1s1(t),・・・,sk(t),・・・,sK(t)を用意し、それぞれをN個ずつ複写して、N個の信号sk(t)に対してウエイトwk=[wk1,・・・,wkN]T (k=1,・・・,K)をそれぞれ乗じた後、K個ずつ信号合成して、N個のアンテナ2から信号を送信する。このような構成により、送信局ではK個のビーム形成が行われる。
In the present embodiment, in one-to-one communication, the transmitting and receiving stations respectively transmit a plurality of signals in parallel using a plurality of beams. In FIG. 1, the transmitting station first prepares K signals 1s 1 (t), ..., s k (t), ..., s K (t), and copies each of them N times. Te, the weight w k = for N signals s k (t) [w k1 , ···, w kN] T (k = 1, ···, K) after multiplying each one by K pieces The signals are combined and signals are transmitted from the
伝搬路6を経た後、受信側ではM個のアンテナ3を用いて信号を受信する。従って、受信ベクトルは、M個の構成要素からなるK個の受信ベクトルとなる。すなわち、受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられる。
x(p)=Σk=1 KH wk sk(p)+z(p)
ここで、z(p)=[z1,・・・,zM]Tは干渉雑音ベクトルを表す。上式において、信号kの受信ベクトルはHwkで与えられるが、これは各信号によって異なるものとなる。すなわち、受信局において各信号は異なる受信ベクトルで受け取られ、受信方法によっては相互を分離受信することも可能となる。
After passing through the
x (p) = Σ k = 1 K H w k s k (p) + z (p)
Here, z (p) = [z 1 ,..., Z M ] T represents an interference noise vector. In the above equation, the reception vector of the signal k is given by Hw k , which differs for each signal. That is, each signal is received at a different reception vector at the receiving station, and depending on the receiving method, the signals can be received separately.
また、受信側ではアンテナmでウエイトvkmを乗算し、信号kのための信号合成を行う。他の信号に対しても同様であり、受信側ではK個のビームが形成される。このように、本実施の形態の送受信局では、送信局及び受信局で複数のビーム形成を行って信号受信する。図2に本実施の形態を用いた場合の送受信ビームの形成の一例を示す。図2において、1は送信信号、2は送信アンテナ、3は受信アンテナ、4は受信信号、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。図2の構成において、信号kに対するウエイト乗算、信号合成後の最終出力4yk(p)は次式で与えられる。
yk(p)=vk Tx(p)
=Σk'=1 K vk T Hwk'sk'(p)+vk Tz(p)
送信ウエイトwk,受信ウエイトvkにはさまざまな決定方法が考えられるが、なるべく信号kの受信レベルが高くなるよう送受信のウエイトを決定する。
On the receiving side, the weight v km is multiplied by the antenna m, and signal synthesis for the signal k is performed. The same applies to other signals, and K beams are formed on the receiving side. As described above, in the transmission / reception station according to the present embodiment, a signal is received by forming a plurality of beams at the transmission station and the reception station. FIG. 2 shows an example of transmission / reception beam formation when this embodiment is used. In FIG. 2, 1 is a transmission signal, 2 is a transmission antenna, 3 is a reception antenna, 4 is a reception signal, 5 is a transmission station (transmission weight multiplier), 6 is a propagation path, and 7 is a reception station (reception weight multiplication). Device). In the configuration of FIG. 2, the final output 4y k (p) after weight multiplication and signal synthesis for the signal k is given by the following equation.
y k (p) = v k T x (p)
= Σ k ′ = 1 K v k T Hw k ′ s k ′ (p) + v k T z (p)
Although various determination methods can be considered for the transmission weight w k and the reception weight v k , the transmission / reception weight is determined so that the reception level of the signal k is as high as possible.
以上のように、本実施の形態においては、送受信局で複数のビームを形成することにより、複数の信号を同時に並列伝送することができるので、さらなる拘束な無線通信を行いたいというユーザの要求に対して対応できるという効果が得られる。 As described above, in this embodiment, a plurality of signals can be simultaneously transmitted in parallel by forming a plurality of beams at the transmitting and receiving stations, so that the user's request to perform more restrictive wireless communication is met. The effect that it can respond to it is acquired.
実施の形態2.
本実施の形態では、上述の実施の形態1の複数の送受信ビームを用いた伝送方法において、特定の受信ウエイトを用いる場合について述べる。
In the present embodiment, a case will be described in which a specific reception weight is used in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of the first embodiment.
実施の形態1において、複数の送信ウエイトを用いて送信した場合の受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられた。
x(p)=Σk=1 KH wk sk(p)+z(p)
ここで、信号kの受信ベクトルはHwkで与えられるが、これは各信号によって異なるものとなる。すなわち、受信局において各信号は異なる受信ベクトルで受け取られ、受信方法によっては複数の信号を相互に分離受信することも可能となる。
In the first embodiment, the reception vector x (p) = [x 1 (p),..., X M (p)] T when transmitting using a plurality of transmission weights is given by the following equation.
x (p) = Σ k = 1 K H w k s k (p) + z (p)
Here, the reception vector of the signal k is given by Hw k , which differs for each signal. That is, each signal is received at a different reception vector at the receiving station, and a plurality of signals can be received separately from each other depending on the reception method.
そこで、本実施の形態では、受信ベクトルをMMSE合成基準に従って決定する。MMSE合成機準では、SMIアルゴリズム、RLSアルゴリズム、LMSアルゴリズム等があるが、ここで用いるアルゴリズムはそのいずれであっても構わない。例えば、信号kの信号の受信ウエイトをSMIアルゴリズムを用いて決定する際には、受信ウエイトvkは次式で与えられる。ここで、Φは相関行列、Φ−1はその逆行列である。
vk=Φ−1uk
Φ=Σp=1 p=po x(p)x(p)H
uk=Σp=1 p=po x(p)sk(p)*
ここで、p0はウエイト演算サンプル数を表す。この演算アルゴリズム自体は従来方法と同じものを用いており、RLSアルゴリズム、LMSアルゴリズムの場合にも同様に演算することができる。図3にSMIアルゴリズムを用いた場合の受信局の構成を示す。図3において、1は送信信号、2は送信アンテナ、3は受信アンテナ、4は受信信号、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。本実施の形態においては、受信局7が、図に示すように、受信ウエイトを決定するためのSMIアルゴリズム等のMMSE基準アルゴリズムを内部に備えている。
Therefore, in the present embodiment, the received vector is determined according to the MMSE combining standard. In the MMSE synthesis machine, there are an SMI algorithm, an RLS algorithm, an LMS algorithm, and the like, but any algorithm may be used here. For example, when the reception weight of the signal k is determined using the SMI algorithm, the reception weight v k is given by the following equation. Here, Φ is a correlation matrix, and Φ −1 is its inverse matrix.
v k = Φ −1 u k
Φ = Σ p = 1 p = po x (p) x (p) H
u k = Σ p = 1 p = po x (p) s k (p) *
Here, p0 represents the number of weight calculation samples. This calculation algorithm itself is the same as the conventional method, and the same calculation can be performed for the RLS algorithm and the LMS algorithm. FIG. 3 shows the configuration of the receiving station when the SMI algorithm is used. In FIG. 3, 1 is a transmission signal, 2 is a transmission antenna, 3 is a reception antenna, 4 is a reception signal, 5 is a transmission station (transmission weight multiplication device), 6 is a propagation path, and 7 is a reception station (reception weight multiplication). Device). In the present embodiment, the receiving
本実施の形態では、(1つではなく)複数のビームを用いて1対1通信において送受信を行う際に、複数の受信ウエイトの決定において、SMIアルゴリズム等のMMSE基準アルゴリズムを用いることに特徴を持つ。なお、図3の例においては、SMIアルゴリズムを用いる場合が示されているが、この場合に限らず、例えば、RLSアルゴリズムやLMSアルゴリズム等のMMSE基準アルゴリズムを用いるようにしても同様の効果が得られる。 The present embodiment is characterized in that an MMSE standard algorithm such as an SMI algorithm is used in determining a plurality of reception weights when performing transmission / reception in one-to-one communication using a plurality of beams (not one). Have. In the example of FIG. 3, the case where the SMI algorithm is used is shown. However, the present invention is not limited to this case. It is done.
また、MMSE基準型アルゴリズム以外に、最大比合成型ウエイト演算法を用いる方法も可能である。この場合には、受信ウエイトは次式に従い決定する。
vk=uk
uk=Σp=1 p=po x(p)sk(p)*
In addition to the MMSE standard type algorithm, a method using a maximum ratio combining type weight calculation method is also possible. In this case, the reception weight is determined according to the following equation.
v k = u k
u k = Σ p = 1 p = po x (p) s k (p) *
また、MMSE基準型アルゴリズムや最大比合成型以外にも従来型の多くのウエイト演算アルゴリズムが存在し、本発明の複数ビームを用いた1対1通信に適用することが可能である。すなわち、本実施の形態では、受信ウエイトの決定において特定のウエイト演算アルゴリズムを用いて信号受信することで、より効率的な各信号の受信を行う。 In addition to the MMSE reference type algorithm and the maximum ratio combining type, there are many conventional weight calculation algorithms, which can be applied to one-to-one communication using a plurality of beams of the present invention. That is, in this embodiment, each signal is received more efficiently by receiving a signal using a specific weight calculation algorithm in determining the reception weight.
以上のように、本実施の形態によれば、受信ウエイトをMMSE合成基準または最大比合成法を用いて決定するようにしたので、信号受信にふさわしい受信ビームのウエイト演算法を用いることにより、高品質な信号受信が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the reception weight is determined using the MMSE combining standard or the maximum ratio combining method. Therefore, by using the receiving beam weight calculation method suitable for signal reception, Quality signal reception is possible.
実施の形態3.
上述の実施の形態2において、受信ウエイトの演算にSMIアルゴリズムを用いる場合には、各受信ビームで相関行列共通化を行うことも可能である。この信号処理方法を図4に示す。図4において、1は送信信号、2は送信アンテナ、3は受信アンテナ、4は受信信号、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)、10は受信アンテナ3によって受信された受信信号xm(p)が入力されて、受信ベクトルx(p)から、相関行列Φ=Σp=1 p=po x(p)x(p)Hおよびその逆行列Φ−1を演算する相関行列演算部である。相関行列演算部10で求められた相関行列Φおよびその逆行列Φ−1は、各受信ウエイトの演算を行う際に、SMIアルゴリズムにて共通に用いられる。
In the second embodiment described above, when the SMI algorithm is used for the calculation of the reception weight, the correlation matrix can be shared by each reception beam. This signal processing method is shown in FIG. In FIG. 4, 1 is a transmission signal, 2 is a transmission antenna, 3 is a reception antenna, 4 is a reception signal, 5 is a transmission station (transmission weight multiplier), 6 is a propagation path, and 7 is a reception station (reception weight multiplication). Device) 10 receives the received signal x m (p) received by the receiving
以上のように、本実施の形態においては、基本構成は実施の形態2と同じであるが、ここでは、相関行列演算部10を設けたことにより、各ビームで用いる相関行列演算及びその逆行列演算を共通化している。このような構成により受信ウエイトを計算する際の演算量を削減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the basic configuration is the same as that of the second embodiment, but here, by providing the correlation
実施の形態4.
本実施の形態では、実施の形態1の複数の送受信ビームを用いた伝送方法において、特定の送信ウエイトを用いて信号伝送の効率化を行う方法について述べる。図5に本実施の形態における送受信局の構成を示す。図5において、1は送信信号、2は送信アンテナ、3は受信アンテナ、4は受信信号、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。上述したように、複数の送信ウエイトを用いて送信した場合の受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられた。
x(p)=Σk=1 KH wk sk(p)+z(p)
ここで、信号kの受信ベクトルはHwkで与えられるが、これは各信号によって異なるものとなる。この際、ベクトルHwkが信号によって大きく異なるほど、受信側で個々の信号に対して独自のビームを形成し、信号分離することが容易となる。
In this embodiment, a method for improving the efficiency of signal transmission using a specific transmission weight in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of
x (p) = Σ k = 1 K H w k s k (p) + z (p)
Here, the reception vector of the signal k is given by Hw k , which differs for each signal. At this time, as the vector Hw k varies greatly depending on the signal, it becomes easier to form a unique beam for each signal on the receiving side and perform signal separation.
そこで、本実施の形態では、送信ウエイトwkが相互に直交関係にあるように送信ビーム形成を行う。直交関係は次式で与えられる。
wk1 H wk2=0 k1,k2=1,・・・,K (1)
送信アンテナがN個の場合、このような直交ビームは最大でN個作成可能であり、この手法を用いる場合のKの最大値はNということになる。このように、直交した送信ウエイトを用いて送信すると、各信号の受信ベクトルHwkは相互に異なるベクトルとなる可能性が高い。相互のベクトルHwkが大きく異なる場合には、各信号の離受信が容易となり、並列信号伝送を高品質に行うことが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, transmission beam forming is performed so that the transmission weights w k are orthogonal to each other. The orthogonal relationship is given by
w k1 H w k2 = 0 k1, k2 = 1,..., K (1)
When there are N transmitting antennas, N such orthogonal beams can be generated at the maximum, and the maximum value of K when this method is used is N. In this way, when transmission is performed using orthogonal transmission weights, the reception vectors Hw k of each signal are likely to be different from each other. When the mutual vectors Hw k are greatly different, each signal can be easily received and received, and parallel signal transmission can be performed with high quality.
なお、式(1)を満たす直交送信ウエイトを決定する手段としてはさまざまな方法が考えられる。例えば、Nが2,4,8,16,32,・・・といった2の累乗の場合には、
wk=[wk1,・・・,wkN]T
の各要素をウォルシュ符号などを用いて表現することにより、ウエイトベクトルの相関が相互に0となる状態を作ることができる。4アンテナの場合には
w1=[ 1, 1, 1, 1]T
w2=[ 1, 1, −1, −1]T
w3=[1, −1, 1, −1]T
w4=[1, −1, −1, 1]T
となる。この他にも一般的なNに対してグラムシュミットの直交化法を用いてウエイトベクトルを決定する方法も可能である。また、その他の手法による直交化ベクトルを用いることによっても、本手法の伝送品質を向上することが可能である。
Various methods are conceivable as means for determining the orthogonal transmission weight satisfying the expression (1). For example, if N is a power of 2, such as 2, 4, 8, 16, 32, ...
w k = [w k1 ,..., w kN ] T
By expressing each element using a Walsh code or the like, it is possible to create a state in which the correlation between the weight vectors is zero. In the case of 4 antennas, w 1 = [1, 1, 1, 1] T
w 2 = [1, 1, −1, −1] T
w 3 = [1, −1, 1, −1] T
w 4 = [1, −1, −1, 1] T
It becomes. In addition to this, a method of determining a weight vector using the Gramschmitt orthogonalization method for general N is also possible. Also, the transmission quality of this method can be improved by using orthogonal vectors by other methods.
以上のように、本実施の形態によれば、送信局において相互に直交した送信ウエイトを用いて送信することにより、伝播情報などを用いなくても、相互のチャネルを直交に近い状態とすることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, transmission is performed using transmission weights that are orthogonal to each other at the transmitting station, so that the channels are close to orthogonal without using propagation information or the like. Is possible.
実施の形態5.
本実施の形態では、複数の送受信ビームを用いた伝送方法におけるブロック構成について示す。図18は、本実施の形態を示すブロック構成図である。図18において、(a)はデータ送信要求局の構成、(b)はデータ受信局の構成を示したものである。
In this embodiment, a block configuration in a transmission method using a plurality of transmission / reception beams is described. FIG. 18 is a block configuration diagram showing the present embodiment. In FIG. 18, (a) shows the configuration of the data transmission requesting station, and (b) shows the configuration of the data receiving station.
図18(a)において、S51は送信信号、52は、通信を行うことを相手方に要求するための通信要求信号S52を生成する通信要求信号生成部、51は送信信号と通信要求信号とを切り替えるスイッチ、53はスイッチ51から出力される送信信号S53に、重み付け信号S56に基づいて各ビーム毎のウエイトを乗算するウエイト制御部、55は、各ビーム毎、各アンテナ毎に重み付け合成された情報S54を送信するとともに、通信要求信号に対する受信局からの通信要求応答信号を受信するアレーアンテナ、S55は受信局からの通信要求応答信号の各アンテナ出力、54はアンテナ出力S55を解析し、使用チャネル毎の重み付け信号S56を生成するウエイト解析部である。また、図18(b)において、56は受信局側アレーアンテナ、S56は送信要求局からの通信要求信号の各アンテナ出力、57はアンテナ出力S56の情報から、各送受信アンテナ間の伝送路応答S57を推定する伝送路推定部、58は伝送路応答S57を解析し、各通信チャネルの状態S58を出力する通信チャネル検索部、59は通信チャネルの状態S58を元に使用チャネルの選択を行う使用チャネル選択部、60は使用チャネルに関する情報S59を元に各チャネルの電力割り当てを決定する電力配分計算部、61は各チャネルの電力割り当てを含むチャネル情報S60を利用し、各チャネル、各アンテナのウエイトを計算するウエイト計算部、62は通信要求応答信号S62を生成する通信要求応答信号生成部、63はウエイト情報S61に基づいて各アンテナのウエイトを制御し、通信要求応答信号S62の重み付け信号S63の生成や、アンテナ出力S64を重み付け合成して受信信号S65を生成するウエイト制御部である。
In FIG. 18A, S51 is a transmission signal, 52 is a communication request signal generator for generating a communication request signal S52 for requesting the other party to perform communication, and 51 switches between the transmission signal and the communication request signal. A
本実施の形態の動作を説明する。送信要求の発生したデータ送信要求局(以下A局)は通信要求信号S52を生成し、アンテナ55から送信を行う。この際、ウエイト制御は行わないのが普通である。通信要求信号を受信したデータ受信局(以下B局)は通信要求信号のアンテナ出力S56を用いて送信アンテナ55と受信アンテナ56との間の伝送路推定を行い、伝送路応答S57を生成する。この伝送路応答S57を基に通信チャネル検索部58では各通信チャネル(ビーム)の状態を調べチャネル状態情報S58を生成する。通信チャネルの最大数は送受信アンテナの数によって規定されるが、使用チャネル選択部59では各チャネルの状態をもとにA局・B局間の通信に使用するチャネルを選択する。さらに、各使用チャネルに関する種々の情報から、最も効率的な通信が可能となるよう、電力配分計算部60により各チャネルの電力配分を計算し、次に、ウエイト計算部61により電力割り当てを含むチャネル情報S60からデータ送受信時のアンテナウエイトS61を計算する。その後、通信要求応答信号生成部62により各チャネルで直行する通信要求応答信号S62を生成し、計算されたアンテナウエイトS61を用いて重み付け合成を行い、A局に向けて重み付け信号S63の送信を行う。A局では、ウエイト解析部54において、B局からの通信要求応答信号S62を受信した際の各アンテナ出力S55を解析することにより、使用通信チャネル(ビーム)を知ることができるため、この情報に基づいて各チャネルのアンテナウエイトS56を決定する。ウエイト制御部53ではこのウエイト情報S56に従って重み付けを行い、データの送信を開始する。B局ではA局からの受信情報S64にすでに設定済のウエイトS61で重み付け合成を行い、受信信号S65を取り出す。なお、A局において伝送路情報が既知の場合には通信要求応答信号S62は各チャネル毎に直交する必要は無い。
The operation of this embodiment will be described. A data transmission requesting station (hereinafter referred to as station A) that has generated a transmission request generates a communication request signal S52 and transmits it from the
以上のように、本実施の形態においては、上記のような構成を取ることで、送受信局間で使用チャネルの同期を取ることが可能であり,複数チャネル(ビーム)を利用した効率的な通信が可能となる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to synchronize use channels between transmitting and receiving stations by adopting the configuration as described above, and efficient communication using a plurality of channels (beams). Is possible.
以下の実施の形態では、本構成を実現する種々の実施例を示す。 In the following embodiments, various examples for realizing this configuration will be shown.
実施の形態6.
本実施の形態では、実施の形態5の複数の送受信ビームを用いた伝送方法において、特定の送受信ウエイトを用いて信号伝送の効率化を行う方法について述べる。図6に本実施の形態における送受信局の構成を示す。図6において、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。
In the present embodiment, a method for improving the efficiency of signal transmission using a specific transmission / reception weight in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of the fifth embodiment will be described. FIG. 6 shows the configuration of the transmission / reception station in this embodiment. In FIG. 6, 5 is a transmission station (transmission weight multiplication device), 6 is a propagation path, and 7 is a reception station (reception weight multiplication device).
本実施の形態では、行列HHHの固有ベクトルを用いて送信ビーム形成を行う。なお、ここで、行列HHとは、行列Hの複素共役転置行列である。そこで、行列HHHの性質について以下に概要を示す。行列HHHの固有値をλn、固有ベクトルをen(n=1,2,・・・,N)とし、
E=[e1,e2,・・・,eN]
Λ=diag[λ1,λ2,・・・,λN]
を定義すると、次式が成り立つ。
HHH=EΛE
ここで、HHHはエルミート行列であり、行列Eはユニタリ行列となる。従って、以下の関係を満たす。
EHE=EEH=I
このような行列の性質を用いて本実施の形態の方法について説明する。
In the present embodiment, transmission beam forming is performed using eigenvectors of the matrix H H H. Here, the matrix H H is a complex conjugate transposed matrix of the matrix H. Therefore, the properties of the matrix H H H are outlined below. The eigenvalue of the matrix H H H is λ n, the eigenvector is e n (n = 1, 2,..., N),
E = [e 1 , e 2 ,..., E N ]
Λ = diag [λ 1 , λ 2 ,..., Λ N ]
Is defined, the following equation holds.
H H H = EΛE
Here, H H H is a Hermitian matrix, and the matrix E is a unitary matrix. Therefore, the following relationship is satisfied.
E H E = EE H = I
The method of the present embodiment will be described using such matrix properties.
本実施の形態では、ウエイト制御部53において送信ウエイトをwn=enとして伝送する。このとき、受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられる。
x(p)=Σk=1 Kak sk(p)+z(p)
ak= H wk
ここで、akは受信局から見た等価的な信号kの伝搬ベクトルである。行列A=[a1,・・・,aN],W=[w1,・・・,wN]を定義すると、次式が成り立つ。
AHA=WH HHH W
=EH HHH E
=Λ
この結果より、等価伝搬ベクトルakは互いに直交することが分かる。従って、ウエイト制御部63において受信ウエイトvk=ak *を用いてアンテナ間でアレー信号処理を行うと、信号kに対する出力kは
yk(p)=ak Hx(p)
=λk sk(p)+ ak H z(p)
となり、他の信号は除去される。このように、ウエイト制御部53で送信ウエイトをwn=enとし、ウエイト制御部63で受信ウエイトをvk=(H wk)*とすることにより、K個の送信信号を相互に干渉なく伝送できる。この通信路を以下直交チャネルと呼ぶ。この方法により、通信品質の劣化なく、従来方法よりも高速な伝送に対応可能となる。なお、固有方程式 HHHwk=λkwkの左側からHを加えると、H*HTvk=λkvkの関係が成り立つ。従って、送信ウエイトvkはH*HTの固有ベクトルとなっている。なお、ここで、H*は、行列Hの共役転置行列であり、HTは、行列Hの転置行列である。
In this embodiment, it transmits the transmission weight as w n = e n at the
x (p) = Σ k = 1 K a k s k (p) + z (p)
a k = H w k
Here, a k is an equivalent propagation vector of the signal k viewed from the receiving station. Matrix A = [a 1, ···, a N], W = [
A H A = W H H H H W
= E H H H H E
= Λ
From this result, it can be seen that the equivalent propagation vectors a k are orthogonal to each other. Therefore, when array signal processing is performed between the antennas using the reception weight v k = a k * in the
= Λ k s k (p) + a k H z (p)
And other signals are removed. Thus, interference transmission weight in
また、ここでは本実施の形態の通信容量を把握するため、シャノン容量の指標に基づいて通信容量を測定する。簡単のため、雑音ベクトルが受信局の各アンテナで無相関である状態、すなわちE[z zH]=PzIの関係を満たす場合を想定する。また、K=Nとし、各送信ビームに対して同一電力Psの送信電力を用いるものとする。このとき、akの間の直交性より、各出力における雑音ak H z(p)は無相関となる。結局、信号kの信号電力はPsλk 2雑音電力はPzλkとなり、送信ウエイトwk受信ウエイトvkで形成されるk番目の直交チャネルのSINRは(Ps/Pz)λkで与えられる。送受信局間では等価的にN個の直交チャネルが形成され、通信容量は次式で与えられる。
C = Σk=1 K log2(1+(Ps/Pz )λk )
従来のビーム形成では、通信容量はこの1チャネル分であったので、本方法によって通信容量は大きく向上する。
Here, in order to grasp the communication capacity of the present embodiment, the communication capacity is measured based on the Shannon capacity index. For simplicity, it is assumed that meets state noise vector are uncorrelated with each antenna of the receiving station, namely the relationship between E [z z H] = P z I. Further, it is assumed that K = N and the transmission power of the same power Ps is used for each transmission beam. At this time, from the orthogonality between a k, the noise a k H z at each output (p) is uncorrelated. Eventually, the signal power of the signal k is Psλ k 2 and the noise power is P z λ k , and the SINR of the kth orthogonal channel formed by the transmission weight w k and the reception weight v k is given by (Ps / P z ) λ k . It is done. N orthogonal channels are equivalently formed between the transmitting and receiving stations, and the communication capacity is given by the following equation.
C = Σ k = 1 K log 2 (1+ (Ps / P z ) λ k )
In the conventional beam forming, the communication capacity is equivalent to this one channel, so the communication capacity is greatly improved by this method.
また、スペースタイムコーディングを用いた場合の通信容量は次式で与えられる。
C = log2 det(I+(Ps/Pz)HHH)
= Σk=1 Nlog2 (1+(Ps/Pz)λk )
このように、各ビームへ同一送信電力を割当てた場合には、通信容量はスペースタイムコーディングを用いた場合と一致する。
The communication capacity when space time coding is used is given by the following equation.
C = log 2 det (I + (P s / P z ) H H H)
= Σ k = 1 N log 2 (1+ (P s / P z ) λ k )
Thus, when the same transmission power is allocated to each beam, the communication capacity is the same as when space time coding is used.
なお、本実施の形態では伝搬ベクトルHの情報を用いてウエイト決定する。伝搬ベクトルHの推定方法としてこれまでにさまざまな方法が考えられているが、ここでは既存のどのような方法でHを推定しても構わない。また、必ずしも各送信ビームの電力を全て一定としなくても良い。(全送信電力一定のもとで)送信ビームごとの電力を変化させると、さらに全体の通信容量を向上させることも可能である。その際には、スペースタイムコーディングを用いた場合よりもさらに通信容量を向上させることもできる。 In this embodiment, the weight is determined using the information of the propagation vector H. Various methods have been considered so far for estimating the propagation vector H, but here, any existing method may be used to estimate H. Further, it is not always necessary to make all the powers of the transmission beams constant. If the power for each transmission beam is changed (under constant total transmission power), the overall communication capacity can be further improved. In this case, the communication capacity can be further improved as compared with the case where space time coding is used.
このように、本実施の形態の方法を用いると、従来のビーム形成法よりも大きな通信容量が可能である。また、スペースタイムコーディングを用いる手法と比べても同等若しくはそれ以上の通信容量を確保することが可能である。 As described above, when the method of the present embodiment is used, a communication capacity larger than that of the conventional beam forming method is possible. In addition, it is possible to ensure a communication capacity equal to or higher than that of a method using space time coding.
以上のように、本実施の形態によれば、伝搬路情報を用いて送信ウエイトを決定することにより、複数の相互に干渉のない直交チャネルを構築することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to construct a plurality of orthogonal channels without mutual interference by determining transmission weights using propagation path information.
実施の形態7.
本実施の形態では、上述の実施の形態5の複数の送受信ビームを用いた伝送方式における伝搬路Hの推定法の一例について述べる。図7に本実施の形態における送受信局の構成を示す。図7において、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)、20は送信信号に対応する受信フィルタである。
In the present embodiment, an example of a method for estimating the propagation path H in the transmission method using the plurality of transmission / reception beams of the above-described fifth embodiment will be described. FIG. 7 shows the configuration of the transmission / reception station in this embodiment. In FIG. 7, 6 is a propagation path, 7 is a receiving station (receiving weight multiplier), and 20 is a receiving filter corresponding to a transmission signal.
送信局では、伝搬路Hを推定するにあたり、通信要求信号生成部52においてアンテナごとに異なる信号を送信する。この際、送信する信号がサンプル1〜サンプルp0の範囲内で、直交するように各送信信号を設定する。すなわち、各アンテナに対応する送信信号s1(t),・・・,sk(t),・・・,sN(t)は次式の関係を満たす。
Σp=1 p=po sk1(p)sk2(p)*=p0 k1=k2のとき
=0 その他のとき
このような直交信号を各アンテナから送信する。この際、各送信信号は同一シンボル時間を有し、同一タイミングでアンテナから送信される。
In the transmitting station, when estimating the propagation path H, the communication request
When Σ p = 1 p = po s k1 (p) s k2 (p) * = p0 k1 = k2
= 0 In other cases, such an orthogonal signal is transmitted from each antenna. At this time, each transmission signal has the same symbol time and is transmitted from the antenna at the same timing.
受信アンテナmでの受信信号xm(p)は次式で表される。
xm(p)= Σn=1 Nhmn sn(p) +zm(p)
各受信アンテナ56に続く伝搬路推定部57では各送信信号に対応する整合フィルタが用意されている。受信アンテナm、信号kに対応する整合フィルタ20の出力g(m,k)は次式で与えられる。
g(m,k)=(1/p0)Σp=1 po sk(p)* xm(p)
=hmk +(1/p0)Σp=1 po sk(p)*zm(p)
第2項は雑音項であり、p0が大きければ大きいほど雑音は小さくなる。
A reception signal x m (p) at the reception antenna m is expressed by the following equation.
x m (p) = Σ n = 1 N h mn s n (p) + z m (p)
In the propagation
g (m, k) = (1 / p0) Σ p = 1 po s k (p) * x m (p)
= H mk + (1 / p0) Σ p = 1 po s k (p) * z m (p)
The second term is a noise term, and the noise becomes smaller as p0 is larger.
このように、送信側の各アンテナから直交信号を送信することにより、伝搬路推定を行うことができる。 Thus, propagation path estimation can be performed by transmitting an orthogonal signal from each antenna on the transmission side.
ここでは送信側から信号を送信し、受信側の伝送路推定部57で伝搬路推定を行う方法について説明した。得られた伝搬路情報に基づき、受信ウエイトを決定することが可能である。ウエイト決定法の一例は実施の形態6に示しているが、それ以外のウエイト決定法にも適用可能である。なお、実施の形態6に基づけば、推定されたHを用いて、ウエイト計算部61で行列H*HTの固有値分解を行い、M個の固有ベクトルを各ビームの受信ウエイトとする。このウエイト決定方法を図11に示す。なお、必ずしもM個の全てのウエイトを用いる必要はなく、1〜M個の範囲内において受信ビームを形成することが可能となる。
Here, a method has been described in which a signal is transmitted from the transmission side and the propagation
ここまでは、送信側(A局)から直交信号を送信し、受信側(B局)で伝搬路推定を行った。逆に、同様の制御を受信側(B局)から送信側(A局)に行うことも可能である。すなわち、B局の各アンテナから直交信号を送信し、送信側(A局)で伝搬路推定を行う。図8に本制御における送受信局の構成を示す。このように、A,B局相互で伝搬路推定を行うことが可能となる。 Up to this point, the orthogonal signal is transmitted from the transmission side (A station), and the propagation path is estimated on the reception side (B station). Conversely, the same control can be performed from the receiving side (B station) to the transmitting side (A station). That is, an orthogonal signal is transmitted from each antenna of station B, and propagation path estimation is performed on the transmission side (station A). FIG. 8 shows the configuration of the transmitting / receiving station in this control. In this way, it is possible to perform channel estimation between the A and B stations.
なお、実施の形態6に基づけば、推定されたHを用いて行列HHHの固有値分解を行い、N個の固有ベクトルを情報通信時の各ビームの送信ウエイトとする。このウエイト決定方法を図12に示す。なお、必ずしもN個の全てのウエイトを用いる必要はなく、1〜N個の範囲内において送信ビームを形成することが可能となる。 Incidentally, in accordance with the sixth embodiment performs eigenvalue decomposition of the matrix H H H using the estimated H, a transmission weight of each beam at the N eigenvectors information communication. This weight determination method is shown in FIG. It is not always necessary to use all N weights, and a transmission beam can be formed within a range of 1 to N.
このように、A,B局相互で伝搬路情報を把握することにより、伝搬路推定結果Hを用いて送受信ウエイトを決定できる。 As described above, by grasping the propagation path information between the A and B stations, the transmission / reception weight can be determined using the propagation path estimation result H.
以上のように、本実施の形態によれば、伝搬路情報を用いて受信ウエイトを決定することにより、複数の相互に干渉のない直交チャネルを構築することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to construct a plurality of orthogonal channels that do not interfere with each other by determining reception weights using propagation path information.
実施の形態8.
本実施の形態では、実施の形態5の複数の送受信ビームを用いた伝送方法において、受信側で干渉信号が存在する場合の効果的な送受信ウエイトの決定法に関するものである。図9に本実施の形態における送受信局の構成を示す。図9において、5は送信局(送信用ウエイト乗算装置)、6は伝搬路、7は受信局(受信用ウエイト乗算装置)である。
Embodiment 8 FIG.
The present embodiment relates to an effective transmission / reception weight determination method when there is an interference signal on the receiving side in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of the fifth embodiment. FIG. 9 shows the configuration of the transmission / reception station in this embodiment. In FIG. 9, 5 is a transmission station (transmission weight multiplication device), 6 is a propagation path, and 7 is a reception station (reception weight multiplication device).
本実施の形態では実施の形態1と同様に、受信ベクトルx(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tは次式で与えられる。
x(p)=Σk=1 KH wk sk(p)+z(p)
ここで、z(p)は干渉雑音ベクトルであり、雑音のみならず干渉成分も含んでいる。また、アンテナ間でも相関が存在し、RIN =E[z(p)z(p)H]の関係を満たす。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the reception vector x (p) = [x 1 (p),..., X M (p)] T is given by the following equation.
x (p) = Σ k = 1 K H w k s k (p) + z (p)
Here, z (p) is an interference noise vector and includes not only noise but also interference components. In addition, there is a correlation between the antennas, and the relationship R IN = E [z (p) z (p) H ] is satisfied.
本実施の形態では、受信側でRIN −1*H*HTの固有ベクトルを用いて受信ビームを形成する。また、送信側ではHHRIN −1Hの固有ベクトルを用いて送信ビームを形成する。すなわち、送受信ベクトルはそれぞれ次式を満たす。
HHRIN −1Hwn=ρn wn
RIN −1*H*HTvn=ρn vn
ここで、RINは受信局における干渉雑音行列でありある。また、ρnは固有値を表すが、HHRIN −1HとRIN −1*H*HTは同一固有値を持つ。
In this embodiment, a reception beam is formed on the reception side using eigenvectors of R IN −1 * H * H T. On the transmission side, a transmission beam is formed using the eigenvector of H H R IN −1 H. That is, each transmission / reception vector satisfies the following equation.
H H R IN -1 Hw n = ρ n w n
R IN −1 * H * H T v n = ρ n v n
Here, R IN is an interference noise matrix at the receiving station. In addition, ρ n represents an eigenvalue, and H H R IN −1 H and R IN −1 * H * H T have the same eigenvalue.
このようなウエイトを用いると、受信局で干渉信号が存在する場合にも干渉を抑えつつ、所望の送信局からの信号を高品質に受信することが可能となる。なお、受信局においてRIN,Hを推定するさまざまな方法が考えられるが、その方法はどのような方法であっても構わない。 When such a weight is used, it is possible to receive a signal from a desired transmitting station with high quality while suppressing interference even when an interference signal is present at the receiving station. Various methods for estimating R IN and H at the receiving station are conceivable, but any method may be used.
また、RINの代わりに全受信信号の相関行列R=E[x(p)x(p)H]を用いる構成でも良い受信品質が得られる。図10に本実施の形態における送受信局の構成を示す。この場合には、送受信ウエイトの満たす固有方程式はそれぞれ
R−1*H*HTvn=ρnvn
となる。このような構成によっても、受信局で干渉信号が存在する場合にも干渉を抑えつつ、所望の送信局からの信号を高品質に受信することが可能となる。なお、受信局においてR,Hを推定するさまざまな方法が考えられるが、その方法はどのような方法であっても構わない。
In addition, reception quality may be obtained in which a correlation matrix R = E [x (p) x (p) H ] of all received signals is used instead of R IN . FIG. 10 shows the configuration of the transmission / reception station in this embodiment. In this case, the eigen equations satisfied by the transmission / reception weights are respectively R −1 * H * H T v n = ρ n v n
It becomes. Even with such a configuration, it is possible to receive a signal from a desired transmitting station with high quality while suppressing interference even when an interference signal is present at the receiving station. Various methods for estimating R and H at the receiving station are conceivable, but any method may be used.
以上のように、本実施の形態においては、伝搬路情報を用いて送信ウエイトを決定することにより、受信局においてアンテナ間で相関のある干渉成分が存在する場合にも、複数の相互に干渉のない直交チャネルを構築することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, by determining the transmission weight using the propagation path information, even when there is an interference component correlated between antennas at the receiving station, a plurality of mutual interferences are present. It is possible to construct no orthogonal channels.
実施の形態9.
本実施の形態では、実施の形態8における受信ウエイト形成法のうち、特に高速ウエイト演算を可能とする方法に関するものである。図13に本実施の形態における送受信局の構成を示す。
The present embodiment relates to a method that enables high-speed weight calculation, among the reception weight forming methods in the eighth embodiment. FIG. 13 shows the configuration of the transmission / reception station in this embodiment.
本実施の形態では、情報通信開始前に受信ウエイトを決定するにあたり、送信局からアンテナごとに異なる信号を送信する。この際、送信信号がサンプル1〜サンプルp0の範囲内で、直交するように各送信信号を設定する。すなわち、各アンテナに対応する送信信号s1(t),・・・,sk(t),・・・,sK(t)は次式の関係を満たす。
Σp=1 p=po sk1(p)sk2(p)*=p0 k1=k2のとき
=0 その他のとき
このような直交信号を各アンテナから送信する。この際、各送信信号は同一シンボル時間を有し、同一タイミングでアンテナから送信される。
In this embodiment, when determining the reception weight before the start of information communication, a signal different for each antenna is transmitted from the transmitting station. At this time, the transmission signals are set so that the transmission signals are orthogonal within the range of
When Σ p = 1 p = po s k1 (p) s k2 (p) * = p0 k1 = k2
= 0 In other cases, such an orthogonal signal is transmitted from each antenna. At this time, each transmission signal has the same symbol time and is transmitted from the antenna at the same timing.
受信アンテナmでの受信信号xm(p)は次式で表される。
xm(p)= Σn=1 Nhmn sn(p) +zm(p)
ここで、zm(p)は干渉雑音成分であり、アンテナ間で相関を有している。
A reception signal x m (p) at the reception antenna m is expressed by the following equation.
x m (p) = Σ n = 1 N h mn s n (p) + z m (p)
Here, z m (p) is an interference noise component and has a correlation between antennas.
各受信アンテナに後続する伝搬路推定部57では各送信信号に対応する整合フィルタが用意されている。受信アンテナm、信号kに対応する整合フィルタの出力g(m,k)は次式で与えられる。
g(m,k)=(1/p0)Σp=1 po sk(p)* xm(p)
=hmk +(1/p0)Σp=1 po sk(p)*zm(p)(2)
第2項は干渉雑音項であり、p0が大きければ大きいほど雑音は小さくなる。このように、送信側の各アンテナから直交信号を送信することにより、伝搬路Hを推定することができる。
In the propagation
g (m, k) = (1 / p0) Σ p = 1 po s k (p) * x m (p)
= H mk + (1 / p0) Σ p = 1 po s k (p) * z m (p) (2)
The second term is an interference noise term, and the noise becomes smaller as p0 is larger. Thus, the propagation path H can be estimated by transmitting orthogonal signals from each antenna on the transmission side.
さらに、受信信号の相関行列を次式により推定する。
Φ=Σp=1 p=p1 x(p)x(p)H (3)
ここで、式(2)と式(3)のΣの範囲は異なっていても構わない。
Further, the correlation matrix of the received signal is estimated by the following equation.
Φ = Σ p = 1 p = p1 x (p) x (p) H (3)
Here, the range of Σ in Equation (2) and Equation (3) may be different.
ここでは送信側から信号を送信し、受信側の伝送路推定部57で伝搬路推定を行う方法について説明した。得られた伝搬路情報に基づき、受信ウエイトを決定することが可能である。ウエイト決定法の一例は実施の形態8に示しているが、それ以外のウエイト決定法にも適用可能である。なお、実施の形態8に基づけば、推定されたΦ,Hを用いて、ウエイト計算部61で行列Φ−1*H*HTの固有値分解を行い、M個の固有ベクトルを各ビームの受信ウエイトとする。このウエイト決定方法を図11に示す。なお、必ずしもM個の全てのウエイトを用いる必要はなく、1〜M個の範囲内において受信ビームを形成することが可能となる。
Here, a method has been described in which a signal is transmitted from the transmission side and the propagation
以上のように、本実施の形態においては、高精度な伝搬路推定を用いて高精度なウエイトの決定が可能となる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to determine the weight with high accuracy using the high-accuracy channel estimation.
実施の形態10.
本実施の形態は、実施の形態8における受信ウエイト形成法のうち、特に高速ウエイト演算を可能とする実施の形態9とは異なる方法に関するものである。具体的には、相関行列演算方法が異なる。図19に本実施の形態における送受信機の構成を示す。
The present embodiment relates to a method different from the ninth embodiment that enables high-speed weight calculation among the reception weight forming methods in the eighth embodiment. Specifically, the correlation matrix calculation method is different. FIG. 19 shows the configuration of the transceiver in this embodiment.
本実施の形態では、情報通信開始前に受信ウエイトを決定するにあたり、送信機からアンテナごとに異なる送信信号s1(t),・・・,sk(t),・・・,sK(t)を各アンテナから送信する。この際、各送信信号は同一シンボル時間を有し、同一タイミングでアンテナから送信される。
In this embodiment, when determining the reception weight before information communication start, transmit
受信アンテナmでの受信信号xm(p)は次式で表される。
xm(p)= Σn=1 Nhmnsn(p)+zm(p)
ここで、zm(p)は干渉雑音成分であり、アンテナ間で相関を有している。ここで、p=1は送信信号sn(p)の開始サンプルであり、p=<0ではsn(p)=0である。
A reception signal x m (p) at the reception antenna m is expressed by the following equation.
x m (p) = Σ n = 1 N h mn s n (p) + z m (p)
Here, z m (p) is an interference noise component and has a correlation between antennas. Here, p = 1 is a start sample of the transmission signal s n (p), and s n (p) = 0 when p = <0.
各受信アンテナに後続する伝搬路推定部57(図18参照)では各送信信号に対応する整合フィルタが用意されている。受信アンテナm、信号kに対応する整合フィルタの出力g(m,k)は次式で与えられる。
g(m,k)=(1/p0)Σp=1 po sk(p)* xm(p)
=hmk+(雑音干渉項)
第2項は干渉雑音項であり、p0が大きければ大きいほど雑音は小さくなる。このように、送信側の各アンテナから信号を送信することにより、伝搬路Hの(m,k)要素をg(m,k)として推定する。
In the propagation path estimation unit 57 (see FIG. 18) following each reception antenna, a matched filter corresponding to each transmission signal is prepared. The output g (m, k) of the matched filter corresponding to the receiving antenna m and the signal k is given by the following equation.
g (m, k) = (1 / p0) Σ p = 1 po s k (p) * x m (p)
= H mk + (noise interference term)
The second term is an interference noise term, and the noise becomes smaller as p0 is larger. In this way, by transmitting a signal from each antenna on the transmission side, the (m, k) element of the propagation path H is estimated as g (m, k).
また、本実施の形態では、受信信号の相関行列を次式により推定する。
ΦIN=Σp<=0 x(p)x(p)H
ここでは、p<=0の送信信号sk(p)が存在しない区間を用いて干渉雑音成分のみを推定している。
In this embodiment, the correlation matrix of the received signal is estimated by the following equation.
Φ IN = Σ p <= 0 x (p) x (p) H
Here, only the interference noise component is estimated using a section where there is no transmission signal s k (p) of p <= 0.
このように計算した結果から行列ΦIN −1*H*HTの固有値分解を行い、M個の固有ベクトルを各ビームの受信ウエイトとする。このウエイト決定方法を図11に示す。なお、必ずしもM個の全てのウエイトを用いる必要はなく、1〜M個の範囲内において受信ビームを形成することが可能となる。 The eigenvalue decomposition of the matrix Φ IN −1 * H * H T is performed from the calculation result as described above, and M eigenvectors are set as the reception weights of the respective beams. This weight determination method is shown in FIG. Note that it is not always necessary to use all M weights, and a reception beam can be formed within a range of 1 to M.
本実施の形態では、送信信号s1(t),・・・sk(t),・・・,sK(t)の存在しない区間を用いて、あらかじめ干渉雑音成分の相関行列ΦINを計算する。このように干渉雑音成分の相関行列演算を予め行うことにより、精度のよい相関行列を得ることができる。また、ΦIN −1H*HT の固有値分解の際によい受信ウエイトと固有値を得ることが可能となる。 In this embodiment, the transmission signal s 1 (t), ··· s k (t), ···, using a non-existent section s K (t), the correlation matrix [Phi IN beforehand interference noise component calculate. Thus, by performing the correlation matrix calculation of interference noise components in advance, a highly accurate correlation matrix can be obtained. Further, it is possible to obtain a good reception weight and eigenvalues when eigenvalue decomposition of Φ IN -1 H * H T.
実施の形態11.
本実施の形態では、実施の形態5の複数の送受信ビームを用いた伝送方式において、送信ウエイトを決定する一方法に関するものである。本実施の形態では、受信ウエイトvkを先に決め、その結果を利用して送信ウエイトを決定する。図14に本実施の形態における送受信局の構成を示す。
Embodiment 11 FIG.
The present embodiment relates to a method for determining a transmission weight in the transmission scheme using a plurality of transmission / reception beams of the fifth embodiment. In this embodiment, the reception weight v k is determined first, and the transmission weight is determined using the result. FIG. 14 shows a configuration of a transmitting / receiving station in the present embodiment.
B局の受信ウエイトvkが決まると受信局では通信要求応答信号生成部62において送信信号rk(p)を用意し、ウエイト制御部63において既に決定したウエイトvkを乗じた後各アンテナから送信する。A局では信号rk(p)の整合フィルタを各アンテナに用意し、各アンテナでの検出値qknをベクトル化(qk=[qk1,qk2,・・・,qkN]T)する。また、最終的にウエイト解析部54において送信ウエイトをwk=qk *又はwk=qk */|qk|として推定する。ここで、|・|はベクトルのノルムを表す。この方法は、受信局におけるvkの決定方法にかかわらず用いることが可能である。
When the reception weight v k of the station B is determined, the reception station prepares a transmission signal r k (p) in the communication request response
この関係を数式的に説明すると、以下のようになる。実施の形態5〜8では、送信ウエイトwkと受信ウエイトvkは以下の関係を満たしている。
vk= (Hwk)*
つまり、V=[v1,・・・,vK],W=[w1,・・・,wK]を用いると、次式に書きなおすこともできる。
HW=V*
HHHW=HHV
WA=HHV*
W*Λ*=HTV
この式において、右辺はB局からベクトルvmで信号送信を行った際にA局で受け取る受信ベクトルを表している。このように、A局ではB局からの信号を用いて送信ウエイトを決定することが可能となる。
This relationship is described mathematically as follows. In the fifth to eighth embodiments, the transmission weight w k and the reception weight v k satisfy the following relationship.
v k = (Hw k ) *
That is, if V = [v 1 ,..., V K ], W = [w 1 ,..., W K ], it can be rewritten as
HW = V *
H H HW = H H V
WA = H H V *
W * Λ * = H T V
In this equation, the right side represents the received vector received at A station when performing signal transmission by the vector v m from B station. In this way, the A station can determine the transmission weight using the signal from the B station.
以上のように、本実施の形態によれば、受信側のビーム形成に用いる受信ウエイトを最初に決定し、受信ウエイトを用いて受信側から信号を伝送して送信側で該信号を受信し、その受信データをもとに送信ウエイトを決定することで、送信ウエイトを少ない制御量で効率的に決定することができる。 As described above, according to the present embodiment, a reception weight used for beam forming on the reception side is first determined, a signal is transmitted from the reception side using the reception weight, and the signal is received on the transmission side, By determining the transmission weight based on the received data, it is possible to efficiently determine the transmission weight with a small control amount.
実施の形態12.
本実施の形態では、実施の形態11において端末Bの各アンテナから送信する信号rk(p)に関するものである。
The present embodiment relates to the signal r k (p) transmitted from each antenna of terminal B in the eleventh embodiment.
本実施の形態では、送信信号rk(p)として以下に示す時間的に直交した信号を用いる。
Σp=1 p=po rk1(p)rk2(p)*=p0 k1=k2のとき
=0 その他のとき
このような直交信号を用いることにより、A局でのより高精度な伝搬路推定を行う。
In the present embodiment, a signal orthogonal in time shown below is used as the transmission signal r k (p).
Σ p = 1 p = por k1 (p) r k2 (p) * = p0 k1 = k2
= 0 In other cases, by using such an orthogonal signal, the channel A is estimated with higher accuracy.
以下に、A局での詳細な信号処理を示す。A局では以下に示す信号を受信する。
xA(p) = Σn=1 N HTvn rn(p)+zA(p)
ここで、zA(p)は端末Aにおける雑音成分を表す。A局では信号を受信すると信号rk(p)に対応した整合フィルタを用いて、次式の相関演算を行う。
qn=(1/p0)Σp=1 po rk(p)* xA(p)
= HTvn+(雑音成分)
実施の形態11で説明したように、HTvn=λ* nwn*の関係にある。そこで、送信ウエイトをwk=qk *又はwk=qk */|qk|として推定する。
The detailed signal processing at station A is shown below. Station A receives the following signals.
x A (p) = Σ n = 1 N H T v n r n (p) + z A (p)
Here, z A (p) represents a noise component in terminal A. When station A receives the signal, it uses the matched filter corresponding to signal r k (p) to perform the correlation calculation of the following equation.
q n = (1 / p0) Σ p = 1 por k (p) * x A (p)
= H T v n + (noise component)
As described in Embodiment 11, the relationship of H T v n = λ * n w n *. Therefore, the transmission weight is estimated as w k = q k * or w k = q k * / | q k |.
本実施の形態では、B局からの送信信号として時間的に直交関係にある信号を複数のビームから同時送信することによって、A局における伝搬路推定ベクトルqnをよい精度で推定することができる。 In the present embodiment, by simultaneously transmit signals in the time-orthogonal relation as a transmission signal from the B station from a plurality of beams, it can be estimated with good accuracy channel estimation vector q n in A station .
実施の形態13.
本実施の形態では、実施の形態5の複数の送受信ビームを用いた伝送方式において、一部の直交チャネル(ビーム)のみを選定して通信を行う方法に関するものである。
Embodiment 13 FIG.
The present embodiment relates to a method of performing communication by selecting only some of the orthogonal channels (beams) in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of the fifth embodiment.
実施の形態7では送信側から信号を送信し、受信側の伝送路推定部57で伝搬路推定を行う方法について説明した。本実施の形態では、通信チャネル検索部58において、伝搬路推定部57からでの推定結果に基づき、行列H*HTの固有値分解を行い、M個の固有値λkを算出する。
In the seventh embodiment, a method has been described in which a signal is transmitted from the transmission side and the propagation
実施の形態6では各直交チャネルのSINRは(Ps/Pz)λkで与えられ、行列H*HTの固有値と大きく関連していることを示したが、ここでは固有値λkを用いて該直交チャネルが利用可能であるか否かの判断を行う。すなわち、使用チャネル選択部59では固有値λkの値に応じて利用の可否を決定する。具体的な決定方法の1つとしては固有値λkが閾値λth以上であれば利用し、それ以外の場合には利用しない構成が考えられる。しかし、他の決定方法であっても構わない。
SINR of each orthogonal channel in the sixth embodiment is given by (Ps / P z) λ k , showed that the relevant large as eigenvalues of the matrix H * H T, where with eigenvalue lambda k is A determination is made whether the orthogonal channel is available. That is, to determine whether to use depending on the value of the eigenvalue lambda k In use the
次に、電力配分計算部60では、選択した固有値λkを用いて必要な送信電力値を決定し、直交チャネルで用いる送信電力値を決定する。電力配分計算部60で特別な処理を行わない場合には、選択したチャネルに対して均等な電力が配分される。また、直交チャネルごとに変調方式又は符号化方法を変えることも可能である。この場合にも固有値λkに基づき、利用する変調方式又は符号化方法を決定する。また、特別な処理を行わない場合には、標準的なQPSK信号が選択される。
Next, the power
図20に送信電力、変調方式及び符号化方法を決定する方法の一例を示す。本図に示すように、B局は固有値λkに対応して送信電力、変調方式及び符号化方法を決定するためのテーブルを有している。B局は固有値λkを算出すると本図のテーブルに基づき、固有値λkの大きさに応じて変調方式と符号化方法を決定する。なお、本図では一例として送信電力、変調方式及び符号化方法を同時に決定する場合を示したが、固有値λkから送信電力、変調方式または符号化方法の一部のみを決定することも可能である。 FIG. 20 shows an example of a method for determining transmission power, modulation scheme, and encoding method. As shown in this figure, the B station has a table for determining the transmission power, the modulation scheme, and the encoding method in correspondence with the eigenvalue λk. When the station B calculates the eigenvalue λk, the modulation system and the encoding method are determined according to the magnitude of the eigenvalue λk based on the table shown in FIG. In addition, although the case where the transmission power, the modulation scheme, and the encoding method are simultaneously determined is shown as an example in this figure, it is also possible to determine only a part of the transmission power, the modulation scheme, or the encoding method from the eigenvalue λk. .
また、B局は選択した直交チャネル及びそのチャネルで用いる電力配分、変調方式、符号化法を決定すると、実施の形態7と同じくウエイト計算部61において受信ウエイトをvkとする。ここで、受信ウエイトは行列H*HTの固有ベクトルとして与えられるが、固有ベクトルは、通信チャネル検索部58において、行列H*HTの固有値を計算する際に同時に得ることも可能である。ここでは、ウエイト計算部61において独立に計算を行っても通信チャネル検索部58での結果を利用しても構わない。
When station B determines the selected orthogonal channel and the power distribution, modulation scheme, and encoding method used in that channel, the
このように、受信ウエイトvkを決定すると、B局は実施の形態11に示す方法により、通信要求応答信号生成部62において送信信号rk(p)を用意し、ウエイトvkに対応した送信ビームを用いてA局に信号を伝送する。図21にB局からA局へ送信する信号フォーマットの一例を示す。本送信信号はでは送信信号rk(p)のあとに、さらに要求送信電力、要求変調方式、要求符号化方法に関するデータが含まれている。実施の形態11に示すようにA局ではB局からの信号を受信すると、ウエイト解析部54において送信ウエイトをwk=qk *又はwk=qk */|qk|として推定する。また、要求送信電力、要求変調方式、要求符号化方法に関するデータを受信することにより、通信時に用いる送信電力、変調方式、符号化方法を決定することができる。なお、図21の信号フォーマットは一例であり、他のフォーマットでも構わない。
Thus transmission and determines the reception weight v k, B station to the method shown in Embodiment 11, was prepared the transmission signal r k (p) in a communication request response
このような一連の操作によって、送受信局では直交チャネルの中からいくつかのチャネルを選択して、通信に利用することができる。なお、ここでは実施の形態7の伝送方式の場合を例に固有値λkに応じて、ビームを選定して通信を行う方法を示したが、実施の形態8、9で示す干渉信号が存在する場合には、行列Φ−1*H*HTの固有値分解を行い、得られた固有値ρnに応じて同様のビーム選定、送信電力、変調方式、符号化法の決定を行う。従って、本実施の形態で述べたビーム選定、送信電力、変調方式、符号化法の決定は行列Φ−1*H*HTの固有値分解を行う場合にも適用可能である。 Through such a series of operations, the transmitting / receiving station can select several channels from the orthogonal channels and use them for communication. Here, the transmission method of the seventh embodiment is used as an example, and a method of performing communication by selecting a beam according to the eigenvalue λ k is shown. However, the interference signal shown in the eighth and ninth embodiments exists. If performs eigenvalue decomposition of the matrix Φ -1 * H * H T, similar beams selected according to the obtained eigenvalues [rho n, transmission power, modulation scheme, the determination of the encoding method performed. Therefore, the beam selection, transmission power, modulation scheme, and coding method determination described in this embodiment can be applied to eigenvalue decomposition of the matrix Φ −1 * H * H T.
実施の形態14.
本実施の形態では、実施の形態13の複数の送受信ビームを用いた伝送方式において、一部の直交チャネル(ビーム)のみを選定して通信を行う際に、基地局が利用する直交チャネルを認識する方法に関するものである。
Embodiment 14 FIG.
In this embodiment, in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of Embodiment 13, the orthogonal channel used by the base station is recognized when only some orthogonal channels (beams) are selected for communication. It is about how to do.
実施の形態13において、B局は使用チャネル検索部において利用するチャネルを決定する。受信ウエイトvkを決定した後、B局は通信要求応答信号生成部62において送信信号rk(p)を用意するが、この際に利用チャネルに対応する受信ウエイトvkのみを用いてA局へ送信信号rk(p)を送信する。
In the thirteenth embodiment, station B determines a channel to be used in the used channel search unit. After determining the reception weight v k , the B station prepares the transmission signal r k (p) in the communication request response
また、A局ではウエイト解析部54において送信信号rk(p)に対応する整合フィルタを用いて信号受信(実施の形態11)し、ベクトルqkを算出するが、検出されるベクトルqkは利用チャネルに対応するベクトルのみとなる。これは、利用チャネルに対応する送信信号rk(p)のみをB局から送信するためである。従って、A局ではウエイト解析部54において検出されたベクトルqkの電力レベルにより、B局が利用しようとしているチャネルを認識することができる。この場合には、制御情報を送らなくてもA局はベクトルqkの電力レベルにより、利用しようとするチャネルを認識できる。
In the station A, the
また、A局は利用チャネルのベクトルqkから送信ウエイトwkを決定し、利用チャネルのみを用いてA局からB局への情報通信を開始することができる。なお、特別な処理を行わない場合にはA局は利用する各直交チャネルにおいてあらかじめ決められた同一の電力で信号送信を行う。 Also, A station can determine the transmission weight w k from the vector q k usage channel, starts communication of information from the A station to B station using only available channel. If no special processing is performed, station A performs signal transmission with the same predetermined power in each orthogonal channel to be used.
以上のように、本実施の形態によれば、制御信号を用いることなく利用するチャネルを他方の局に通知することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to notify the other station of the channel to be used without using a control signal.
実施の形態15.
本実施の形態では、実施の形態13の複数の送受信ビームを用いた伝送方式において、一部の直交チャネル(ビーム)のみを選定して通信を行う際に、基地局が利用する直交チャネルと同時に情報通信時の送信電力及び変調方法を認識する方法に関するものである。
In the present embodiment, in the transmission method using a plurality of transmission / reception beams of the thirteenth embodiment, when only a part of the orthogonal channels (beams) is selected and communication is performed, simultaneously with the orthogonal channels used by the base station The present invention relates to a method for recognizing transmission power and modulation method during information communication.
実施の形態13において、B局は使用チャネル検索部58において利用するチャネルを決定する。受信ウエイトvkを決定した後、B局は通信要求応答信号生成部62において送信信号rk(p)を用意するが、この際に利用チャネルに対応する受信ウエイトvkのみを用いてA局へ送信信号rk(p)を送信する。この際、B局からの送信信号rk(p)には情報通信を行う際の要求送信電力及び要求変調方式が含まれる。送信信号rk(p)内での要求送信電力及び要求変調方式の記述方法はあらかじめ決定される方法に従うが、一例としてスペクトル拡散を利用する方法がある。すなわち、B局の各ビームからの直交した送信信号rk(p)を拡散信号として、その上に要求送信電力及び要求変調方式の情報を乗じて送信する。A局では、ウエイト解析部において、対応する整合フィルタを用いて信号受信することにより逆拡散を行い、要求送信電力及び要求変調方式に関するデータを抽出する。
In the thirteenth embodiment, the B station determines a channel to be used in the used
このような方法により、A局は利用する各直交チャネルにおける要求送信電力及び要求変調方式を把握できる。 With such a method, the station A can grasp the required transmission power and the required modulation method in each orthogonal channel to be used.
実施の形態16.
本実施の形態は、MIMOシステムにおいて送受信ウエイトを決定する制御方法と同時にアクセス制御を行う方法に関するものである。
Embodiment 16 FIG.
The present embodiment relates to a method for performing access control simultaneously with a control method for determining transmission / reception weights in a MIMO system.
図22は本実施の形態の制御方法及びアクセス方法を説明する図であり、送受信を行う端末A,B以外にも端末C,Dが存在している。以下では、送信局を端末A、受信局を端末Bとして本実施の形態のウエイト制御方法及びアクセス方法を説明する。本実施の形態では、端末Aからの端末Bへ要求(REQ;request)信号を送信し、端末Bから端末Aへのチャネル通知(REP;report)信号を返信する。この2段階の信号伝送を用いて送受信ウエイトを決定する。図23は本実施の形態の制御で用いる信号フォーマットの一例である。図23(a)はREQ信号の一例、(b)はREP信号の一例を表している。図24、25、26はそれぞれ本実施の形態におけるREQ信号、REP信号、通信信号伝送時の各端末における動作を示している。 FIG. 22 is a diagram for explaining a control method and an access method according to the present embodiment. In addition to terminals A and B that perform transmission and reception, terminals C and D exist. In the following, the weight control method and the access method of this embodiment will be described with the transmitting station as terminal A and the receiving station as terminal B. In the present embodiment, a request (REQ; request) signal is transmitted from terminal A to terminal B, and a channel notification (REP; report) signal from terminal B to terminal A is returned. A transmission / reception weight is determined using the two-stage signal transmission. FIG. 23 shows an example of a signal format used in the control of this embodiment. FIG. 23A shows an example of the REQ signal, and FIG. 23B shows an example of the REP signal. 24, 25, and 26 show the operation in each terminal during transmission of the REQ signal, the REP signal, and the communication signal, respectively, in the present embodiment.
以下、本実施の形態について説明する。端末Aは送信したい情報が発生すると、REQ信号を用いて端末Bにその旨を通知する。この段階で端末Aは端末Bの正確な位置を把握しておらず、端末Aの周辺には端末B以外にも端末C,Dが存在する。このような状況の中で、REQ信号を用いて端末B,C,Dの中から端末Bをサーチし、通信開始要求を行う。 Hereinafter, this embodiment will be described. When the information to be transmitted is generated, the terminal A notifies the terminal B to that effect using a REQ signal. At this stage, the terminal A does not grasp the exact position of the terminal B, and there are terminals C and D in addition to the terminal B around the terminal A. Under such circumstances, terminal B is searched from terminals B, C, and D using the REQ signal, and a communication start request is made.
図23(a)に見られるように、REQ信号はパイロット信号部と制御信号により構成される。ここで、パイロット信号の一例としては実施の形態9で示した端末Aから時間的に直交した信号を送信する構成がある。また、制御信号部の一例としては図23(a)に示す送受信端末のユーザIDを含む構成がある。ここで、REQ信号のパイロット信号部は周辺の端末B,C,Dに既知の信号系列である。 As seen in FIG. 23A, the REQ signal is composed of a pilot signal portion and a control signal. Here, as an example of the pilot signal, there is a configuration in which a signal orthogonal in time is transmitted from terminal A shown in the ninth embodiment. Further, as an example of the control signal unit, there is a configuration including the user ID of the transmission / reception terminal shown in FIG. Here, the pilot signal portion of the REQ signal is a signal sequence known to the peripheral terminals B, C, and D.
端末Aの周辺に存在する端末B,C,DはREQ信号のパイロット信号部を検出すると、REQ信号が到来したことを認識する。次に、各端末はREQ信号の制御信号部を確認する。制御信号のユーザIDを確認することにより、REQ信号が自端末に対する通信要求か否かを確認できる。 When the terminals B, C, and D existing around the terminal A detect the pilot signal portion of the REQ signal, the terminals B, C, and D recognize that the REQ signal has arrived. Next, each terminal confirms the control signal part of the REQ signal. By confirming the user ID of the control signal, it can be confirmed whether or not the REQ signal is a communication request to the own terminal.
図24に示すように端末BはREQ信号が自端末への通信要求であることを確認すると、パイロット信号部を用いて端末A,B間の伝搬状態を測定する。また、伝搬測定結果に基づき直交チャネルを算出し、各直交チャネルの利用の可否を決定する。具体的な直交チャネルの算出手順としては実施の形態9に述べた例がある。 As shown in FIG. 24, when the terminal B confirms that the REQ signal is a communication request to its own terminal, the terminal B measures the propagation state between the terminals A and B using the pilot signal section. Also, orthogonal channels are calculated based on the propagation measurement results, and whether or not each orthogonal channel can be used is determined. The specific orthogonal channel calculation procedure includes the example described in the ninth embodiment.
一方、端末C,DはREQ信号が自端末への要求信号でないことを確認すると、以後の処理を行うことなく、待機状態に入る。このように、REQ信号の送信により、多くの端末の中から通信の対象である端末Bに要求信号を送ることができる。 On the other hand, when the terminals C and D confirm that the REQ signal is not a request signal to the own terminal, the terminals C and D enter a standby state without performing the subsequent processing. In this way, by transmitting the REQ signal, a request signal can be sent from many terminals to the terminal B that is the object of communication.
端末Bは直交チャネルを算出し、要求送信電力または変調方式または符号化方法を決定する。また、必要な情報をREP信号を用いて端末Aへ通知する。REP信号の一例としては、図23(b)に示すパイロット信号部と制御信号部を有する構成がある。パイロット信号部の一例としては、実施の形態11で述べた構成が考えられる。また、制御信号部の一例として図23(b)に示すユーザIDと要求送信電力または要求変調方式または要求符号化方法などを含む構成がある。なお、REP信号のパイロット信号部は周辺の端末A,C,Dに既知の信号系列である。 Terminal B calculates the orthogonal channel and determines the required transmission power, modulation scheme or encoding method. In addition, the terminal A is notified of necessary information using a REP signal. As an example of the REP signal, there is a configuration having a pilot signal part and a control signal part shown in FIG. As an example of the pilot signal unit, the configuration described in the eleventh embodiment can be considered. Further, as an example of the control signal unit, there is a configuration including a user ID and a requested transmission power, a requested modulation scheme, a requested encoding method, and the like shown in FIG. Note that the pilot signal portion of the REP signal is a signal sequence known to the peripheral terminals A, C, and D.
図25に示すように端末AはREP信号を受信すると、その伝搬係数を推定することにより、送信ウエイトを決定する。送信ウエイトの決定方法の一例としては実施の形態11で述べた方法がある。また、周辺端末C,D もREP信号の検出を行い、これから端末Bが通信を受信する状態に入ることを認識する。このとき、端末C,Dは端末Bの信号受信を妨害しないように新たな送信を控える。すなわち、端末C,DがREP信号受信後に新たな送信を控えることで、端末Bは妨害を受けることなく安定した通信を行うことが可能となる(図26)。 As shown in FIG. 25, when the terminal A receives the REP signal, the terminal A determines the transmission weight by estimating the propagation coefficient. One example of a transmission weight determination method is the method described in the eleventh embodiment. Further, the peripheral terminals C and D also detect the REP signal and recognize that the terminal B is now ready to receive communication. At this time, the terminals C and D refrain from new transmission so as not to disturb the signal reception of the terminal B. That is, since terminals C and D refrain from new transmission after receiving the REP signal, terminal B can perform stable communication without interference (FIG. 26).
このように、REQ信号とREP信号を用いた制御により送受信ウエイト制御を行うと同時にアクセス制御を行う。具体的には、REQ信号により端末Aは端末Bのサーチを行う。同時に、端末BはREQ信号を利用して伝搬路推定及び直交チャネルの決定を行う。また、REP信号では端末Bから端末Aに通信に必要なデータを通知する。同時に端末C,Dにおける新たな通信の停止を行う。端末C,Dの新たな通信の停止により端末A,Bは安定した通信を行うことが可能となる。 As described above, the transmission / reception wait control is performed by the control using the REQ signal and the REP signal, and at the same time, the access control is performed. Specifically, terminal A searches terminal B by the REQ signal. At the same time, terminal B performs channel estimation and orthogonal channel determination using the REQ signal. In addition, terminal B notifies terminal A of data necessary for communication in the REP signal. At the same time, new communication is stopped at the terminals C and D. Terminals A and B can perform stable communication by stopping the new communication of terminals C and D.
このようにREQ信号とREP信号を用いてウエイト制御と同時にアクセス制御を行うことにより、数多くの端末の中から対象の端末をサーチし、通信時には安定した通信を行うことが可能となる。このような制御により、無線LANに見られる分散型のネットワーク環境でも安定した通信が可能となる。 Thus, by performing access control simultaneously with weight control using the REQ signal and the REP signal, it becomes possible to search for a target terminal from among a large number of terminals and perform stable communication during communication. Such control enables stable communication even in a distributed network environment found in a wireless LAN.
なお、本実施の形態に示すように、端末Bは端末AへのREP信号を送信することにより同時に周辺端末C,Dへ通信停止要求を行う。この際、REP信号は通信に必要な空間チャネルに対してのみ通信停止要求を行うため、利用しない空間チャネルでは他の端末の通信停止は要求されない。従って、必要な空間領域のみでの通信停止を行い、周辺端末の不必要な通信停止を低減する。 Note that, as shown in the present embodiment, the terminal B transmits a REP signal to the terminal A to simultaneously make a communication stop request to the peripheral terminals C and D. At this time, since the REP signal makes a communication stop request only to a spatial channel necessary for communication, communication stop of other terminals is not requested in a spatial channel that is not used. Therefore, communication is stopped only in a necessary space area, and unnecessary communication stop of peripheral terminals is reduced.
現在、無線LANの分野では周辺端末の通信停止を要求する一つの方法として、RTS(Request to send)/CTS(Clear to send)プロトコルが知られている。そこでは通信を開始するに当たって、受信端末(受信局)は全方向に対して一様にCTS(Clear to send)信号を送信し、CTS信号を受信した周辺端末は一定時間通信を停止する。 At present, in the field of wireless LAN, RTS (Request to send) / CTS (Clear to send) protocol is known as one method for requesting a communication stop of a peripheral terminal. In starting communication, a receiving terminal (receiving station) transmits a CTS (Clear to send) signal uniformly in all directions, and peripheral terminals that receive the CTS signal stop communication for a certain period of time.
しかし、本実施の形態に見られるように、方向別に必要な空間チャネルのみに対して通信停止要求を行うことにより、不必要な周辺端末の通信停止を低減することができる。この通信停止制御は受信局がビーム形成を行うあらゆる環境で適用可能である。 However, as seen in the present embodiment, unnecessary communication stop of peripheral terminals can be reduced by making a communication stop request only to the necessary spatial channels for each direction. This communication stop control can be applied in any environment where the receiving station performs beam forming.
本実施の形態では、送信局及び受信局が複数のアンテナを用いる場合に対して、他の端末C,Dの通信停止を行う場合の説明を行ったが、方向別の通信停止制御の利用方法は、その場合に限られるものではない。通信停止の制御方法は、上述の本実施の形態に限らず、送信局及び受信局が単一のアンテナを用いる場合をはじめ、受信局がビーム形成を行うあらゆる環境で適用可能である。 In the present embodiment, a case has been described in which the communication of the other terminals C and D is stopped when the transmitting station and the receiving station use a plurality of antennas. Is not limited to that case. The communication stop control method is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to any environment where the receiving station performs beam forming, including the case where the transmitting station and the receiving station use a single antenna.
実施の形態17.
本実施の形態は、マルチキャリア通信システムにおいてMIMOシステムを実現する方法に関するものである。
Embodiment 17. FIG.
The present embodiment relates to a method for realizing a MIMO system in a multicarrier communication system.
最近無線通信では、より高速伝送、高速移動の可能なシステムへの要求が高く、無線周波数帯において広帯域な信号の伝送を行う必要が生じている。広帯域信号の伝送に関しては、複数のキャリアを同時に用いて信号の並列伝送を行うマルチキャリア方式が特に注目を集めている。マルチキャリア伝送方式では、低速なデータを周波数上で並列に配置し、異なるキャリアを用いて同時に送信する。信号の並列伝送を行うことによって伝送速度の向上を図っている。 Recently, in wireless communication, there is a high demand for a system capable of high-speed transmission and high-speed movement, and it is necessary to transmit a broadband signal in a radio frequency band. As for broadband signal transmission, a multi-carrier scheme that performs parallel signal transmission using a plurality of carriers at the same time has attracted particular attention. In the multi-carrier transmission method, low-speed data is arranged in parallel on the frequency and transmitted simultaneously using different carriers. The transmission speed is improved by performing parallel transmission of signals.
図27にマルチキャリア通信システムの基本構成図を示す。図に示すように、信号送信部では複数の信号を異なる複数の周波数に多重し、信号伝送する。また、受信側では異なる複数の周波数に多重した信号を分離し、各キャリアの受信信号とする。図28は複数キャリアに多重された信号を表した図である。本図に示すように、マルチキャリア信号送信部で多重された信号は複数の周波数に多重されて伝送される。この際、各キャリアで伝送される信号は独立に扱うことができる。すなわち、シングルキャリア伝送の場合と同じく、各キャリアごとに個別に扱うことができる。 FIG. 27 shows a basic configuration diagram of a multicarrier communication system. As shown in the figure, the signal transmission unit multiplexes a plurality of signals on a plurality of different frequencies and transmits the signals. On the receiving side, signals multiplexed on a plurality of different frequencies are separated and used as received signals for each carrier. FIG. 28 shows a signal multiplexed on a plurality of carriers. As shown in the figure, the signals multiplexed by the multicarrier signal transmission unit are multiplexed and transmitted at a plurality of frequencies. At this time, signals transmitted on each carrier can be handled independently. That is, as in the case of single carrier transmission, each carrier can be handled individually.
従って、実施の形態1〜16ではシングルキャリア伝送の場合を対象に説明したが、同様の信号処理はマルチキャリア伝送方式でも適用できる。
Therefore, although
図29にマルチキャリア伝送システムに本発明のMIMOシステムを適用した信号処理構成を示す。本図に示すように各キャリアごとに実施の形態1〜16に示すMIMOシステムを構成することにより、マルチキャリア伝送方式に対しても本発明のMIMOシステムを適用することができる。また、マルチキャリア伝送方式に適用することによって、周波数と空間領域を有効に利用した高速伝送が可能となる。
FIG. 29 shows a signal processing configuration in which the MIMO system of the present invention is applied to a multicarrier transmission system. As shown in the figure, by configuring the MIMO system shown in
この発明は、以上のように構成されているので、下記の効果を奏する。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
この発明は、K個の送信信号をそれぞれN個ずつ複写し、それぞれに対して異なる送信用ウエイトを乗算し、それらをK個ずつ信号合成することによりN個の送信ビームを形成して送信する1以上の送信局と、送信されたN個の前記送信ビームをM個の構成要素からなるK個の受信ベクトルとして受信し、それぞれに対して異なる受信用ウエイトを乗算し、それらをM個ずつ信号合成することによりK個の受信ビームを形成する1以上の受信局とを備えた無線伝送装置であるので、複数の送受信ビームを用いることにより、複数の信号を同時に並列伝送することが可能となる。 According to the present invention, N transmission signals are copied N times, multiplied by different transmission weights, and K signals are combined to form N transmission beams for transmission. One or more transmitting stations and the transmitted N transmission beams are received as K reception vectors made up of M components, each of which is multiplied by a different reception weight, and each of them is M Since the wireless transmission apparatus includes one or more receiving stations that form K reception beams by combining signals, a plurality of signals can be simultaneously transmitted in parallel by using a plurality of transmission / reception beams. Become.
また、前記受信局の前記受信用ウエイトは、MMSE合成基準または最大比合成法を用いて決定されるので、信号受信にふさわしい受信ビームのウエイト演算法を用いることにより、高品質な信号受信が可能となる。 In addition, since the receiving weight of the receiving station is determined using the MMSE combining standard or the maximum ratio combining method, it is possible to receive a high-quality signal by using a receiving beam weight calculation method suitable for signal reception. It becomes.
また、前記受信局の個々の前記受信ビームにおける前記受信用ウエイトの乗算演算において、共通の相関行列を用いるので、複数の受信ビーム形成に際してウエイト演算の際の相関行列演算を共通化することにより、演算量の削減が可能となる。 In addition, since a common correlation matrix is used in the multiplication operation of the reception weights in the individual reception beams of the reception station, by using a common correlation matrix calculation in the weight calculation when forming a plurality of reception beams, The amount of calculation can be reduced.
また、前記送信局において用いられる各前記送信用ウエイトは、相互に直交しているため、送信局において相互に直交した送信用ウエイトを用いて送信することにより、伝播情報等を用いなくとも相互のチャネルを直交に近い状態とすることが可能となる。 In addition, since the transmission weights used in the transmission station are orthogonal to each other, transmission using transmission weights orthogonal to each other in the transmission station allows mutual transmission without using propagation information or the like. It is possible to make the channel nearly orthogonal.
また、前記送信局はN本の送信アンテナを有し、前記受信局はM本の受信アンテナを有しており、N本のうちの1つの送信アンテナnからM本のうちの1つの受信アンテナmへの伝搬係数をhmn、送受信局間の伝搬特性を行列H=[hmn]、干渉成分のアンテナ間の相関行列をRIN、全受信信号のアンテナ間の相関行列をRと表したときに、行列HHH、行列HHRIN −1H、または、行列HHR−1Hの複数の固有ベクトルを前記送信用ウエイトとして用いるので、伝搬路情報を用いて送信ウエイト決定することにより、受信局においてアンテナ間で相関のある干渉成分が存在する場合にも、複数の相互に干渉のない直交チャネルを構築することが可能となる。 In addition, the transmitting station has N transmitting antennas, the receiving station has M receiving antennas, and one transmitting antenna n to N receiving antennas from M transmitting antennas. The propagation coefficient to m is represented as h mn , the propagation characteristic between transmitting and receiving stations is represented as a matrix H = [h mn ], the correlation matrix between antennas of interference components is represented as R IN , and the correlation matrix between antennas of all received signals is represented as R. Sometimes the matrix H H H, the matrix H H R IN −1 H, or a plurality of eigenvectors of the matrix H H R −1 H are used as the transmission weights, so that the transmission weight is determined using the propagation path information. Thus, even when there are interference components having correlation between antennas at the receiving station, it is possible to construct a plurality of orthogonal channels without mutual interference.
また、前記送信局はN本の送信アンテナを有し、前記受信局はM本の受信アンテナを有しており、N本のうちの1つの送信アンテナnからM本のうちの1つの受信アンテナmへの伝搬係数をhmn、送受信局間の伝搬特性を行列H=[hmn]、干渉成分のアンテナ間の相関行列をRIN、全受信信号のアンテナ間の相関行列をRと表したときに、行列H*HT、行列RIN −1*H*HT、または、行列R−1*H*HTの複数の固有ベクトルを前記送信用ウエイトとして用いるので、伝搬路情報を用いて送信用ウエイトを決定することにより、受信局においてアンテナ間で相関のある干渉成分が存在する場合にも、複数の相互に干渉のない直交チャネルを構築することが可能となる。 In addition, the transmitting station has N transmitting antennas, the receiving station has M receiving antennas, and one transmitting antenna n to N receiving antennas from M transmitting antennas. The propagation coefficient to m is represented as h mn , the propagation characteristic between transmitting and receiving stations is represented as a matrix H = [h mn ], the correlation matrix between antennas of interference components is represented as R IN , and the correlation matrix between antennas of all received signals is represented as R. Sometimes, the matrix H * H T , the matrix R IN −1 * H * H T , or a plurality of eigenvectors of the matrix R −1 * H * H T are used as the transmission weights. By determining the transmission weight, it is possible to construct a plurality of orthogonal channels that do not interfere with each other even when there are interference components correlated between antennas at the receiving station.
また、前記送信局はN本の送信アンテナを有し、前記受信局はM本の受信アンテナを有しており、N本のうちの1つの送信アンテナnからM本のうちの1つの受信アンテナmへの伝搬係数をhmn、送受信局間の伝搬特性を行列H=[hmn]、干渉成分のアンテナ間の相関行列をRIN、全受信信号のアンテナ間の相関行列をRと表したときに、行列H*HT、行列RIN −1*H*HT、または、行列R−1*H*HTの複数の固有値を用いて、前記送受信ビーム、変調方式、送信電力および/または符号化方法を決定するので、伝搬路情報を用いて利用すべき直交チャネルを選択することが可能となる。 In addition, the transmitting station has N transmitting antennas, the receiving station has M receiving antennas, and one transmitting antenna n to N receiving antennas from M transmitting antennas. The propagation coefficient to m is represented as h mn , the propagation characteristic between transmitting and receiving stations is represented as a matrix H = [h mn ], the correlation matrix between antennas of interference components is represented as R IN , and the correlation matrix between antennas of all received signals is represented as R. Sometimes, using the matrix H * H T , the matrix R IN −1 * H * H T , or a plurality of eigenvalues of the matrix R −1 * H * H T , the transmit / receive beam, modulation scheme, transmission power Alternatively, since the encoding method is determined, it is possible to select an orthogonal channel to be used using the propagation path information.
また、この発明は、送受信局はそれぞれ複数のアンテナを備え、送受信局の一方からアンテナ間で時間的に直交する信号をアンテナごとに個別に送信し、前記送受信局の他方は、送信された信号に対応する整合フィルタをアンテナごとに備え、前記整合フィルタの出力を用いて伝搬路推定を行うので、伝搬路推定を行う際に、アンテナごとに時間的に直交する信号を用いて伝送することにより、高精度な伝搬路推定が可能となる。 Further, according to the present invention, each transmitting / receiving station includes a plurality of antennas, and signals that are temporally orthogonal between the antennas are individually transmitted for each antenna from one of the transmitting / receiving stations, and the other of the transmitting / receiving stations transmits the transmitted signal Is provided for each antenna, and propagation path estimation is performed using the output of the matched filter. Therefore, when performing propagation path estimation, transmission is performed using signals that are temporally orthogonal to each antenna. Highly accurate propagation path estimation becomes possible.
また、前記送受信局はそれぞれ複数のアンテナを備え、送受信局の一方からアンテナ間で時間的に直交する信号をアンテナごとに個別に送信し、前記送受信局の他方は、送信された信号に対応する整合フィルタをアンテナごとに備え、前記整合フィルタの出力を用いて伝搬路推定を行うので、整合フィルタを用いた高精度な伝搬路推定を用いて高精度なウエイト決定が可能となる。 Each of the transmitting and receiving stations includes a plurality of antennas, and signals that are temporally orthogonal between the antennas are individually transmitted for each antenna from one of the transmitting and receiving stations, and the other of the transmitting and receiving stations corresponds to the transmitted signal. Since a matched filter is provided for each antenna and propagation path estimation is performed using the output of the matched filter, highly accurate weight determination can be performed using highly accurate propagation path estimation using a matched filter.
また、前記受信局で用いる前記受信用ウエイトを最初に決定し、当該受信用ウエイトを用いて前記受信局から信号を伝送して、前記送信局で当該信号を受信し、その受信データをもとに前記送信局で使用する前記送信用ウエイトを決定するので、送信ウエイトを少ない制御量で効率的に決定することができる。 Further, the reception weight to be used in the receiving station is first determined, a signal is transmitted from the receiving station using the receiving weight, the signal is received by the transmitting station, and the received data is Since the transmission weight to be used at the transmission station is determined at the same time, the transmission weight can be determined efficiently with a small control amount.
また、前記受信用ウエイトを用いて前記受信局から信号を伝送する際に、予め選定されたチャネルのみを用いて信号を伝送することにより、使用するチャネルを他方の局に通知するため、制御信号を用いることなく利用するチャネルを他方の局に通知できる。 In addition, when transmitting a signal from the receiving station using the receiving weight, the control signal is used to notify the other station of the channel to be used by transmitting the signal using only a preselected channel. The other station can be notified of the channel to be used without using.
また、前記受信用ウエイトを用いて前記受信局から信号を伝送する際に、信号伝送する信号に要求送信電力または要求変調方式を付加することにより、情報通信時の各送受信ビームにおける要求送信電力または要求変調方式を他方の局に通知するため、各直交チャネルにおける要求送信電力、要求変調方式を通知できる。 Further, when transmitting a signal from the receiving station using the reception weight, a required transmission power or transmission / reception beam in each transmission / reception beam at the time of information communication is added by adding a required transmission power or a required modulation method to the signal to be transmitted. Since the required modulation method is notified to the other station, the required transmission power and the required modulation method in each orthogonal channel can be notified.
また、この発明は、通信を行うことを相手方に要求するための通信要求信号を生成する通信要求信号生成部と、生成された前記通信要求信号を相手方に送信するとともに当該通信要求信号に対する相手方からの通信要求応答信号を受信するアレーアンテナ部と、前記アレーアンテナ部において受信される前記通信要求応答信号を解析して各アンテナの送信用ウエイトを計算するウエイト解析部と、前記ウエイト解析部により計算された前記送信用ウエイトに基づいて、各アンテナの送受信用ウエイトを制御するウエイト制御部とを備えた無線伝送装置であるので、送受信局間で使用チャネルの同期を取ることが可能であり、複数チャネルを利用した効率的な通信が可能となる。 The present invention also provides a communication request signal generation unit that generates a communication request signal for requesting the other party to perform communication, and transmits the generated communication request signal to the other party and from the other party with respect to the communication request signal. An array antenna unit that receives the communication request response signal of the antenna, a weight analysis unit that analyzes the communication request response signal received at the array antenna unit and calculates a transmission weight of each antenna, and a calculation by the weight analysis unit And a weight control unit that controls the transmission / reception weight of each antenna based on the transmitted transmission weight, so that the use channel can be synchronized between the transmission / reception stations. Efficient communication using the channel becomes possible.
また、各アンテナの送受信ウエイトを解析して送受信局の有する各アレーアンテナ間の伝送路を推定する伝送路推定部と、推定された前記伝送路から使用可能な通信チャネルを検索する通信チャネル検索部と、検索された使用可能な前記通信チャネルの中から実際の通信に使用するチャネルを選択する使用チャネル選択部と、選択された使用する各チャネルへの信号電力配分を計算する電力配分計算部と、使用チャネル情報と電力配分情報とから各アンテナの受信用ウエイトを計算するウエイト計算部と、計算された前記受信用ウエイトに基づいて、各アンテナの送受信用ウエイトを制御するウエイト制御部と、前記通信要求信号に対する通信要求応答信号を生成する通信要求応答信号生成部とを備えた無線伝送装置であるので、送受信局間で使用チャネルの同期を取ることが可能であり、複数チャネルを利用した効率的な通信が可能となる。 Also, a transmission path estimation unit that analyzes transmission / reception weights of each antenna and estimates a transmission path between the array antennas of the transmission / reception station, and a communication channel search unit that searches for a usable communication channel from the estimated transmission path A used channel selecting unit that selects a channel to be used for actual communication from the searched usable communication channels, and a power distribution calculating unit that calculates a signal power distribution to each selected channel to be used. A weight calculation unit for calculating a reception weight for each antenna from the used channel information and power distribution information, a weight control unit for controlling a transmission / reception weight for each antenna based on the calculated reception weight, and Since it is a wireless transmission device provided with a communication request response signal generator for generating a communication request response signal for a communication request signal, It is possible to synchronize the used channel, it is possible to efficiently communication using multiple channels.
また、送受信間で用いる複数の空間チャネルに対応する送信ウエイトと受信ウエイトとは、伝搬路に応じて設定されるので、伝搬路に合わせた高精度なウエイト決定が可能となる。 In addition, since transmission weights and reception weights corresponding to a plurality of spatial channels used between transmission and reception are set according to the propagation path, highly accurate weight determination according to the propagation path is possible.
また、前記送信局から制御信号が送信され、前記受信局はその制御信号を用いて複数の空間チャネルを設定するので、通信時に安定した通信を行うことができる。 In addition, since a control signal is transmitted from the transmitting station and the receiving station sets a plurality of spatial channels using the control signal, stable communication can be performed during communication.
また、前記受信局は、設定した前記複数の空間チャネルごとに、受信ウエイトと通信品質とを測定するためのパラメータの値を算出し、当該パラメータの値に基づいて、送受信に利用する空間チャネル、変調方式、送信電力、または、符号化方法を選定するので、通信時に安定した通信を行うことができる。 Further, the receiving station calculates, for each of the set spatial channels, a parameter value for measuring a reception weight and communication quality, and based on the parameter value, a spatial channel used for transmission and reception, Since the modulation method, transmission power, or encoding method is selected, stable communication can be performed during communication.
また、選定された前記空間チャネルを用いて前記受信局が前記送信局へ制御信号を送信することにより、前記送信局における前記送信ウエイトが当該制御信号に基づいて決定されるので、通信時に安定した通信を行うことができる。 In addition, since the receiving station transmits a control signal to the transmitting station using the selected spatial channel, the transmission weight in the transmitting station is determined based on the control signal, so that it is stable during communication. Communication can be performed.
また、送受信間で伝送する制御信号に基づいて、送受信ウエイトの制御とアクセスの制御の双方を行うので、数多くの端末の中から対象の端末をサーチし、通信時には安定した通信を行うことができる。 In addition, since both transmission / reception weight control and access control are performed based on a control signal transmitted between transmission and reception, a target terminal can be searched from a large number of terminals, and stable communication can be performed during communication. .
また、前記送信局から全方向に信号が伝送されることにより、複数の受信局の中から希望する受信局がサーチされ、サーチされた前記受信局が、利用チャネルを通知する制御信号を指向性アンテナを用いて前記送信局へ送信するので、数多くの端末の中から対象の端末をサーチし、通信時には安定した通信を行うことができる。 Further, by transmitting a signal in all directions from the transmitting station, a desired receiving station is searched from among a plurality of receiving stations, and the searched receiving station directs a control signal notifying a use channel. Since it transmits to the said transmitting station using an antenna, the object terminal can be searched from many terminals, and the stable communication can be performed at the time of communication.
また、前記受信局から送信される前記制御信号は、前記送信局へ前記利用チャネルを通知するとともに、送受信の対象でない他の送受信局に対して送信停止を指令するものであるため、送受信の対象でない端末からの新たな通信の発生を停止することができるため、通信のさらなる安定化を図ることができる。 Further, the control signal transmitted from the receiving station notifies the transmitting station of the use channel, and instructs other transmitting / receiving stations not to be transmitted / received to stop transmission. Since the generation of new communication from a non-terminal can be stopped, further stabilization of communication can be achieved.
また、この発明は、送受信を行うための複数の端末装置を備えた無線伝送装置であって、前記端末装置は、送受信の対象ではない他の端末に対して、利用方向別に、送信停止を指令するための少なくとも1以上の送信停止信号を送信するので、送受信の対象でない端末からの新たな通信の発生を停止することができるため、通信のさらなる安定化を図ることができる。 The present invention is also a wireless transmission device including a plurality of terminal devices for performing transmission / reception, wherein the terminal device instructs other terminals not to be transmitted / received to stop transmission for each usage direction. Since at least one transmission stop signal for transmission is transmitted, generation of new communication from a terminal that is not the target of transmission / reception can be stopped, so that communication can be further stabilized.
1 送信信号、2 送信アンテナ、3 受信アンテナ、4 受信信号、10 相関行列演算部、20,21 受信フィルタ、30 伝搬路推定用直交信号、31 固有ベクトル演算法、32 相関行列演算部、33 伝搬行列演算部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記端末装置は、送受信の対象ではない他の端末装置に対して、利用方向別に、送信停止を指令するための少なくとも1以上の送信停止信号を送信することを特徴とする無線伝送装置。 A wireless transmission device including a plurality of terminal devices for performing transmission and reception,
The terminal device transmits at least one transmission stop signal for instructing to stop transmission to another terminal device that is not a transmission / reception target for each usage direction.
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