JP2010028581A - Wireless communication system, wireless receiving device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビームフォーミング方式を使用する無線通信システム、無線受信装置および方法に関する。 The present invention relates to a radio communication system, a radio reception apparatus, and a method that use a beamforming method.
従来の無線送信装置には異なる指向性を持つよう予め定義された複数の送信ビームから1つを選択して信号を送信するために使用するものがある。同様に、従来の無線受信装置には異なる指向性を持つよう予め定義された複数の受信ビームから1つを選択して信号を受信するために使用するものがある(例えば、特許文献1参照)。
上記のように、無線送信装置ではdirection of departure(DOD)(無線受信装置ではdirection of arrival(DOA))の領域で不連続に定義された複数のビームから送信(受信)ビームを選択する従来技術は、特定の伝搬経路を通る信号の寄与が大きいミリ波帯〜テラヘルツ帯など高周波数チャネルでの信号伝送において良好な特性が得られる可能性がある。また同様に、無線受信装置では、direction of arrival(DOA)の領域で不連続に定義された複数のビームから受信ビームを選択する従来技術は、特定の伝搬経路を通る信号の寄与が大きい高周波数チャネルでの信号伝送において良好な特性が得られる可能性がある。高周波数チャネルは、波長が非常に短く(例えば60GHzミリ波帯の場合、半波長λ/2=5mm)、チャネルの複素利得が無線送信装置と無線受信装置との位置関係、および周囲の環境に大きく依存するという特徴を有する。そのため、従来方式においては、不連続な角度で定義された量子化ビームが必ずしも最適な伝搬経路を指向していないという問題がある。 As described above, a conventional technique for selecting a transmission (reception) beam from a plurality of beams defined discontinuously in a direction of departure (DOD) (direction of arrival (DOA) in a radio reception apparatus) area in a radio transmission apparatus. There is a possibility that good characteristics can be obtained in signal transmission in a high frequency channel such as a millimeter wave band to a terahertz band where the contribution of a signal passing through a specific propagation path is large. Similarly, in the wireless reception apparatus, the conventional technique for selecting a reception beam from a plurality of beams defined discontinuously in the direction of arrival (DOA) region is a high frequency in which the contribution of a signal passing through a specific propagation path is large. There is a possibility that good characteristics can be obtained in signal transmission in a channel. The high frequency channel has a very short wavelength (for example, in the case of 60 GHz millimeter wave band, half wavelength λ / 2 = 5 mm), and the complex gain of the channel depends on the positional relationship between the wireless transmission device and the wireless reception device and the surrounding environment. It has the feature of being heavily dependent. Therefore, in the conventional method, there is a problem that the quantized beam defined by discontinuous angles does not always point to the optimum propagation path.
また同じ理由から、ビームを選択した時点からビームを用いた伝送を終了する時点までの期間に無線送信装置と無線受信装置との位置関係、および周囲の環境が変化した場合にも良好な特性が得られなくなり、そのためビームサーチステートへのフォールバック頻度が高まり、結果としてリンクのスループットが低下するという問題がある。 For the same reason, good characteristics can be obtained when the positional relationship between the wireless transmission device and the wireless reception device and the surrounding environment change during the period from when the beam is selected to when transmission using the beam is terminated. As a result, there is a problem in that the frequency of fallback to the beam search state increases, resulting in a decrease in link throughput.
この発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させる無線通信システム、無線受信装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a radio communication system, a radio reception apparatus, and a method that improve robustness against changes in the surrounding environment.
上述の課題を解決するため、本発明の無線通信システムは、無線送信装置と、該無線送信装置からの信号を受信する無線受信装置とを含む無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、指向方向の異なる複数の送信ビームを送信する送信手段を具備し、
前記無線受信装置は、前記複数の送信ビームを受信する受信手段と、前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を送信する送信手段と、を具備し、
前記無線送信装置は、前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を受信する受信手段と、複数の前記送信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1送信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1送信ビームインデックスを選択する選択手段と、複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームインデックスとを関連付けて保持している保持手段と、前記第1送信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、前記第2乗算信号を送信する送信手段と、さらに具備することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a wireless communication system of the present invention is a wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
The wireless transmission device includes transmission means for transmitting a plurality of transmission beams having different directivity directions,
The radio reception apparatus includes: a receiving unit that receives the plurality of transmission beams; a measuring unit that measures a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam; and a transmission unit that transmits a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam. And comprising
The radio transmitting apparatus receives a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam, and a first corresponding to the highest transmission beam quality evaluation value of the plurality of transmission beam quality evaluation values. Selection means for selecting a first transmission beam index indicating a directivity direction, holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of the plurality of transmission beams, and the transmission beam index, and the first transmission beam index A first multiplication unit that selects a first weight corresponding to the first weight and multiplies the first weight by a transmission frame to obtain a first multiplication signal, and a plurality of angular intervals in the directivity direction based on the first directivity direction Calculating means for calculating a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directivity directions formed at a smaller interval, and at least two in one transmission frame The second multiplication means for multiplying the first multiplication signal by different narrow-angle weights at different times to obtain a second multiplication signal, and transmission means for transmitting the second multiplication signal are further provided. And
また、本発明の無線通信システムは、無線送信装置と、該無線送信装置からの信号を受信する無線受信装置とを含む無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、指向方向の異なる複数の送信ビームを送信する送信手段を具備し、
前記無線受信装置は、前記複数の送信ビームを受信する受信手段と、前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、複数の前記送信ビーム品質評価値の高い順で順位付けをした送信ビームの順位情報を生成する生成手段と、前記順位情報を送信する送信手段と、を具備し、
前記無線送信装置は、前記順位情報を受信する受信手段と、複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームの指向方向とを関連付けて保持している保持手段と、前記順位情報に含まれる送信ビームのうちの最も高い順位の第1送信ビームに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、前記第1送信ビームに対応する第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、前記第2乗算信号を送信する送信手段と、さらに具備することを特徴とする。
The wireless communication system of the present invention is a wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
The wireless transmission device includes transmission means for transmitting a plurality of transmission beams having different directivity directions,
The radio reception apparatus includes: a receiving unit that receives the plurality of transmission beams; a measuring unit that measures a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam; and a plurality of the transmission beam quality evaluation values that are ranked in descending order. Generating means for generating the rank information of the transmitted beam, and a transmission means for transmitting the rank information,
The wireless transmission device includes: a receiving unit that receives the rank information; a holding unit that holds a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of transmission beams and a directivity direction of the transmission beam; and First multiplication means for selecting a first weight corresponding to the first transmission beam of the highest order among the included transmission beams and multiplying the transmission frame by the first weight to obtain a first multiplication signal; Calculating means for calculating a narrow angle weight corresponding to each of a plurality of narrow angle directivity directions formed at intervals smaller than an angle interval of the plurality of directivity directions with reference to a first directivity direction corresponding to one transmission beam; A second multiplication means for multiplying the first multiplication signal by a different narrow angle weight between at least two different times within one transmission frame to obtain a second multiplication signal; and the second multiplication signal Transmission means for signals to, that further comprises features.
本発明の無線受信装置は、複数の受信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、受信ビームインデックスとを関連付けて保持している保持手段と、前記受信ビームごとに受信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、複数の前記受信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1受信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1受信ビームインデックスを選択する選択手段と、前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、信号を受信フレームとして受信する受信手段と、1受信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記受信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、前記第1受信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、を具備することを特徴とする。 The radio reception apparatus of the present invention includes a holding unit that holds a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of received beams and a received beam index, and a measurement that measures a received beam quality evaluation value for each received beam. Means for selecting a first reception beam index indicating a first directivity direction corresponding to the first reception beam quality evaluation value having the highest value among the plurality of reception beam quality evaluation values, and the first directivity Calculation means for calculating narrow-angle weights corresponding to each of a plurality of narrow-angle directional directions formed at intervals smaller than the angular intervals of the plurality of directional directions on the basis of the direction, and reception for receiving a signal as a reception frame Means for multiplying the received frame by a narrow-angle weight that is different between at least two different times in one received frame to obtain a first multiplied signal. Multiplying means; and second multiplying means for selecting a first weight corresponding to the first reception beam index and multiplying the first multiplication signal by the first weight to obtain a second multiplication signal. It is characterized by.
本発明の無線通信システム、無線受信装置および方法によれば、周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させることができる。 According to the wireless communication system, the wireless reception device, and the method of the present invention, it is possible to improve robustness against changes in the surrounding environment.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信システム、無線受信装置および方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
(第1の実施形態)
本実施形態の無線通信システムは図1の無線送信装置100と図2の無線受信装置200とを含む。第1の実施形態は、無線送信装置が送信ビームの指向性を調整する場合である。
まず、本実施形態の無線送信装置について図1を参照して説明する。
本実施形態の無線送信装置100は、チャネル符号化部101、インターリーブ部102、変調部103、パイロットシンボル生成部104、多重部105、受信アンテナ106、受信部107、ビーム順位管理部108、第1ウェイト保持部109、第1ウェイト乗算部110、第2ウェイト計算部111、第2ウェイト乗算部112、および、送信アンテナ113を含む。
Hereinafter, a radio communication system, a radio reception apparatus, and a method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in the following embodiments, the same numbered portions are assumed to perform the same operation, and repeated description is omitted.
(First embodiment)
The wireless communication system of the present embodiment includes the
First, the wireless transmission device of this embodiment will be described with reference to FIG.
The
チャネル符号化部101は、送信するデータビット列に誤り訂正符号化を施して得た符号ビット列を出力する。
インターリーブ部102は、チャネル符号化部101から符号ビット列を取得し、この符号ビット列にインターリーブ処理を施して得たビット列を出力する。
変調部103は、インターリーブ部102からビット列を取得し、このビット列を変調し変調シンボル(データシンボルとも呼ぶ)を生成する。
パイロットシンボル生成部104は、通信相手の無線受信装置200が既知のパイロットシンボルを生成する。
Interleaving
Pilot
多重部105は、変調部103からデータシンボルを取得し、さらにパイロットシンボル生成部104からパイロットシンボルを取得し、データシンボルとパイロットシンボルとを時間と周波数とで多重し、フレームを生成する。多重部105は、シングルキャリア伝送方式であればロールオフフィルタなどの時間波形整形処理、マルチキャリア伝送方式であれば逆離散フーリエ変換(IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform)などの周波数−時間変換処理を施し、どちらの方式においても必要に応じガード区間を付加した信号を出力する。
受信部107は、無線送信装置100からの指向方向の異なる複数の送信ビームを受信した無線受信装置200が、それぞれの送信ビームごとに測定したビーム品質評価値を無線受信装置200から受信アンテナ106を介して受け取る。すなわち、無線受信装置200は無線送信装置100からの送信ビームごとにビーム品質評価値を測定し、この測定結果であるビーム品質評価値を無線送信装置100へ送信する。ここで、ビーム品質評価値は無線受信装置200で観測される信号電力、受信SNR(Signal to Noise power Ratio)、受信SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio)など、ビームを用いて送信された信号の受信品質を表す指標である。ビーム品質評価値は、無線受信装置200で観測される信号電力、受信SNR、受信SINRの1以上を使用して計算した数値でもよい。
The
ビーム順位管理部108は、無線送信装置100からの複数の送信ビームに対してそれぞれ測定されたビーム品質評価値を無線受信装置200から受け取り、これらの複数のビーム品質評価値からビーム品質評価値が最も高い送信ビームを選択し、この送信ビームに第1位の送信ビームインデックスl1を付与する。さらに、ビーム順位管理部108は、第1位の送信ビームの次に良好な(すなわち、複数のビーム品質評価値のうち2番目にビーム品質評価値が高い)第2位の送信ビームを決定し、第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を対応付ける。
The beam
第1ウェイト保持部109は、複数の送信ビームのそれぞれに対応する複素ウェイトを保持しており、ビーム順位管理部108から入力された第1位の送信ビームインデックスl1を取得し、この送信ビームインデックスl1に対応する第1ウェイトを出力する。
The first
第1ウェイト乗算部110は、多重部105から取得したフレームを送信アンテナ113の数に等しい本数の信号線に分配し、各信号に対し第1ウェイト保持部109から取得したウェイトを乗算し出力する。第1ウェイト乗算部の構成は図3に示す。図3で、w1,1,w1,2,…,w1,Ntが第1ウェイト保持部109からの第1ウェイトであり、y1,y2,…,yNtが第1ウェイト乗算部110からの出力信号である。第1ウェイト乗算部110の入力信号をx、第1ウェイトをw1=[w1,1,w1,2,…,w1,Nt]Tで表すと、第1ウェイト乗算部110からの出力信号y=[y1,y2,…,yNt]Tはy=w1 *xで表される。
The first
第2ウェイト計算部111は、ビーム順位管理部108から第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を受け取り、これらの値から第2ウェイトを計算する。この計算の詳細は後に図6を参照して説明する。
The second
第2ウェイト乗算部112は、第1ウェイト乗算部110から取得した各信号に対し第2ウェイト計算部111から取得した第2ウェイトを乗算し送信アンテナ113に出力する。第2ウェイト乗算部の構成は図4に示す。図4で、w2,1,w2,2,…,w2,Ntが第2ウェイト計算部111からの第2ウェイトであり、z1,z2,…,zNtが第2ウェイト乗算部112からの出力信号である。第2ウェイトをw2=[w2,1,w2,2,…,w2,Nt]Tで表すと、第2ウェイト乗算部112の出力信号z=[z1,z2,…,zNt]Tは第1ウェイト乗算部110の出力信号yを用いてz=diag(w2 *)yで表される。z=diag(w2 *)y=diag(w2 *)w1 *xである。
The
なお、後述されるように、第1ウェイト保持部109から出力される第1ウェイトw1と第2ウェイト計算部111から出力される第2ウェイトw2によって、送信ビームの方向は決定される。
As will be described later, the direction of the transmission beam is determined by the first weight w 1 output from the first
次に、第1の実施形態の無線受信装置について図2を参照して説明する。
本実施形態の無線受信装置200は、受信アンテナ201、受信部202、分離部203、チャネル推定部204、復調部205、デインターリーブ部206、チャネル復号部207、ビーム品質測定部208、送信部209、および、送信アンテナ210を含む。
Next, the radio reception apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The
受信部202は、無線送信装置100からの送信ビームを受信アンテナ201で受け取り受信処理をして送信ビームに含まれるフレームを取得する。
分離部203は、受信部202からフレームを受け取り、このフレームをデータシンボルとパイロットシンボルに分離する。分離部203はまた、送信側の多重部の処理に応じて、ガード区間の除去や、ロールオフフィルタなどのフィルタリング処理、離散フーリエ変換(DFT: Discrete Fourier Transform)などの周波数−時間変換処理などを施す。
The
Separating
チャネル推定部204は、分離部203からパイロットシンボルを受け取りこのパイロットシンボルを用いてチャネルの複素利得(伝搬路推定値)を推定し出力する。
ビーム品質測定部208は、送信ビームごとに、チャネル推定部204で推定された伝搬路推定値からビーム品質評価値を測定する。
送信部209は、送信ビームごとのビーム品質評価値を、送信アンテナ210を介して無線送信装置100へ送信する。
The beam
The
復調部205は、チャネル推定部204で推定された伝搬路推定値によって、分離部203で分離されたデータシンボルの伝搬路補正を行い、ビット列を得る。
デインターリーブ部206は、復調部205からビット列を取得し、このビット列にデインターリーブ処理を施して符号ビット列を生成する。
チャネル復号部207は、デインターリーブ部206から符号ビット列を取得し、この符号ビット列に誤り訂正復号を施してデータビット列を得る。
The
次に、送信ビームを所望の方向(アングルとも呼ぶ)に向けるための処理について説明する。
指向性パターンを求めるためには、アレー形状によって異なるアレー応答ベクトルを考慮する必要がある。あるアングルに送出される信号は、アレー応答ベクトルv=[v1,v2,…,vNr]Tを用いてvTz=vTdiag(w2 *)w1 *x=xDと表される。ここで、vk(k=1,2,…,Nr)はk番目のアンテナ素子の応答値を示している。このD=vTdiag(w2 *)w1 *はアングルと周波数によって変化し、アングルを変化させて|D|をプロットしたものが一般に指向性パターンと呼ばれる。
Next, processing for directing the transmission beam in a desired direction (also referred to as an angle) will be described.
In order to obtain the directivity pattern, it is necessary to consider an array response vector that varies depending on the array shape. A signal transmitted to an angle is represented as v T z = v T diag (w 2 * ) w 1 * x = xD using an array response vector v = [v 1 , v 2 ,..., V Nr ] T. Is done. Here, v k (k = 1, 2,..., Nr) indicates the response value of the k-th antenna element. This D = v T diag (w 2 * ) w 1 * varies depending on the angle and frequency, and a plot of | D | with the angle varied is generally called a directivity pattern.
アレー形状には等間隔リニアアレー、長方形平面アレー、等間隔サーキュラーアレー等があるが、それぞれに対応するアレー応答ベクトルvは「アダプティブアンテナ技術」(菊間信良著、オーム社)などに詳しい。また、アレー応答ベクトルを構成している位相要素をw1、w2で操作することにより、ビームのメインビームを所望のアングルに変化させることが可能である。すなわち、第1ウェイト保持部109から出力される第1ウェイトw1と第2ウェイト計算部111から出力される第2ウェイトw2によって、送信ビームの方向は決定される。
The array shape includes an equally-spaced linear array, a rectangular planar array, an equally-spaced circular array, and the like, and the corresponding array response vector v is well known in “Adaptive Antenna Technology” (Nobuyoshi Kikuma, Ohm). Further, by manipulating the phase elements constituting the array response vector with w 1 and w 2 , the main beam of the beam can be changed to a desired angle. That is, the direction of the transmission beam is determined by the first weight w 1 output from the first
次に、指向性ビームのアングルの定義について図5を参照して説明する。
図5(a)に示すように複数の指向性ビームが定義されている。図5(a)の例では、0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度の8つの方向の指向性ビームが示されている。指向性ビームは、ビームインデックスl=0,1,…,L−1(Lは0以上の整数)で指定される。ビームインデックスlで指定される指向性ビームはアングルΘl=lΔΘ(但し、LΔΘ=360[degree])を有する。図5(a)はL=8の場合を例示しているがもちろんこの限りではない。ビームインデックスは、ビーム品質評価値と関連付けられている。例えばビーム品質評価値がγ1のビームはビームインデックスl1に対応する。
Next, the definition of the angle of the directional beam will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5A, a plurality of directional beams are defined. In the example of FIG. 5A, directional beams in eight directions of 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees, 180 degrees, 225 degrees, 270 degrees, and 315 degrees are shown. A directional beam is designated by a beam index l = 0, 1,..., L−1 (L is an integer of 0 or more). The directional beam specified by the beam index l has an angle Θ l = lΔΘ (where LΔΘ = 360 [degree]). FIG. 5A illustrates the case of L = 8, but of course this is not the case. The beam index is associated with the beam quality evaluation value. For example, a beam having a beam quality evaluation value γ 1 corresponds to the beam index l 1 .
さらに本実施形態では、図5(b)に示すように0[degree]を中心に、時計回り側と反時計回り側の両側にそれぞれM個、中心のアングルを合わせて合計2M+1個のアングルを定義する(但し、Mは0以上の整数)。ビームインデックスm=−M,−(M−1),…,−1,0,1,…,M−1,Mで指定されるアングルはθm=mΔθで表される。但し、前述のΔΘを用いて2MΔθ=ΔΘである。 Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, centering on 0 [degree], M on each of the clockwise side and the counterclockwise side, and the angle of the center are combined to obtain a total of 2M + 1 angles. Defined (where M is an integer of 0 or more). The angle specified by the beam index m = −M, − (M−1),..., −1, 0, 1,..., M−1, M is represented by θ m = mΔθ. However, 2MΔθ = ΔΘ using the aforementioned ΔΘ.
従来はビームインデックスlのみでビームの指向性を制御していたが、本発明ではビームインデックスlに加えビームインデックスmをも用いる。これにより、アングルΘlを中心として相対的にθmのアングルを有する合計2M+1の指向性ビームのアングルΘl+θmでビームの指向性を制御することができる。 Conventionally, the beam directivity is controlled only by the beam index l, but in the present invention, the beam index m is used in addition to the beam index l. Thereby, the directivity of the beam can be controlled by the angle Θ l + θ m of the total 2M + 1 directional beams having the angle θ m relative to the angle Θ l as a center.
次に、第1ウェイト乗算部110、第2ウェイト計算部111が計算して送信ビーム方向を制御する場合、フレーム送信の際のビームインデックスの適用について図6を参照して説明する。
図6(a)、図6(b)はそれぞれ、データシンボルとパイロットシンボルを含む、マルチキャリア伝送、シングルキャリア伝送の場合のフレーム構成である。フレーム内ではビームインデックスlの値はフレーム内で不変である。一方、ビームインデックスmは変化する。但し、データシンボルの復調に必要な伝搬路推定値を得るために無線受信装置が利用するパイロットシンボルが既知である場合、該データシンボルと該パイロットシンボルに対して一定のビームインデックスmを維持する。図6(a)、図6(b)の例では、フレーム内で3シンボル長ごとに挿入されたパイロットシンボルが、そのシンボルタイミングを含む連続3シンボル時間に含まれるデータシンボルの復調に用いられる場合を例示したものであり、パイロットシンボルのシンボルタイミングを含む連続3シンボル時間内でビームインデックスmは一定である。
Next, when the first
FIGS. 6A and 6B are frame configurations in the case of multicarrier transmission and single carrier transmission, respectively, including data symbols and pilot symbols. Within the frame, the value of the beam index l remains unchanged within the frame. On the other hand, the beam index m changes. However, when the pilot symbol used by the radio reception apparatus for obtaining the propagation path estimation value necessary for the demodulation of the data symbol is known, a constant beam index m is maintained for the data symbol and the pilot symbol. In the examples of FIGS. 6A and 6B, pilot symbols inserted every three symbol lengths in a frame are used for demodulation of data symbols included in consecutive three symbol times including the symbol timing. The beam index m is constant within three consecutive symbol times including the symbol timing of the pilot symbols.
第2ウェイト計算部111は、フレーム内ではビームインデックスlが一定値をとり、ビームインデックスmは同一のパイロットシンボルを復調に使用する期間内で一定値をとり、異なるパイロットシンボルを復調に使用する期間の間ではmの値が異なるように第2ウェイトを計算する。しかし、第2ウェイト計算部111は、異なるパイロットシンボルを復調に使用する期間の間の全てについて、mの値が異なるように第2ウェイトを計算する必要はない。第2ウェイト計算部111は、1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なったウェイトになるように計算する。
Second
ここで、Θlを基準アングルとしたときの相対的なアングルを、フレーム内において平均的に定義したものをビームの重心θCとして定義する。すなわち、θCはΘlからのアングルである。ここで、θCは符号付きであり、例えば反時計回りが正の向きである。この場合θmも同様な符号付き回転を示す。さらに、θCは
但し、k(m)はフレーム内においてビームインデックスmが適用される回数である。すなわち、ビームの重心θCは平均的にビームが向く方向を示す。 Here, k (m) is the number of times the beam index m is applied in the frame. That is, the center of gravity θ C of the beam indicates the direction in which the beam is directed on average.
本実施形態において第2ウェイト計算部111は、ビーム順位管理部108から受け取った、第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を用いて重心θCが以下の値になるよう第2ウェイトを設定する。θCはΘl1からのアングルである。ここで、θCは符号付きであり、例えば反時計回りが正の向きである。
すなわち、第2ウェイト計算部111は、重心θCを中心にして送信ビームを均一にΔθの幅で振ることになる。この式では、θCは、送信ビームインデックスl1に対応する指向方向を0として、この指向方向からのアングルを示す。
That is, the
上記では、送信ビームインデックスl1、l2、ビーム品質評価値γ1、γ2を全て使用して重心を決定したが、(変形例1)送信ビームインデックスl1、l2だけを使用して重心を決定しても、(変形例2)送信ビームインデックスl1のみを使用して重心を決定してもよい。 In the above description, the centroid is determined by using all the transmission beam indexes l 1 and l 2 and the beam quality evaluation values γ 1 and γ 2. (Modification 1) Using only the transmission beam indexes l 1 and l 2 Even if the center of gravity is determined, (Modification 2) The center of gravity may be determined using only the transmission beam index l 1 .
これらの変形例の場合には、無線送信装置100の受信部107は、無線送信装置100の送信ビームごとに測定したビーム品質評価値を無線受信装置200から受け取る必要はなく、複数の送信ビーム品質評価値の高い順で順位付けをした送信ビームの順位情報を無線受信装置200から受信すればよい。この場合、無線受信装置200は、複数の送信ビーム品質評価値から順位情報を生成する。
In the case of these modified examples, the receiving
(変形例1)送信ビームインデックスl1、l2だけを使用して重心を決定
この場合の無線送信装置は、図7の無線送信装置700になる。無線送信装置700は、無線送信装置100でのビーム順位管理部108、第2ウェイト計算部111をそれぞれビーム順位管理部701、第2ウェイト計算部702に変更したものである。
(Modification 1) The center of gravity is determined using only the transmission beam indexes l 1 and l 2.
The wireless transmission device in this case is the
ビーム順位管理部701は、無線送信装置700からの複数の送信ビームに対してそれぞれ測定されたビーム品質評価値を無線受信装置200から受け取り、これらの複数のビーム品質評価値からビーム品質評価値が最も高い送信ビームを選択し、この送信ビームに第1位の送信ビームインデックスl1を付与する。さらに、ビーム順位管理部701は、第1位の送信ビームの次に良好な(すなわち、複数のビーム品質評価値のうち、2番目にビーム品質評価値が高い)第2位の送信ビームを決定する。しかし、ビーム順位管理部701は、ビーム順位管理部108とは異なり、第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を対応付ける必要がない。
The beam
この場合、第2ウェイト計算部702は、ビーム順位管理部701から受け取った、第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2を用いて重心が以下の値になるようウェイトを設定する。
この重心の上限は、上記の実施形態における重心設定においてγ1=γ2の場合の値に相当する。なお、第1ウェイト乗算部および第2ウェイト乗算部の構成は上記の第1の実施形態の説明に用いた図3および図4と同一である。また、指向性パターンに関する議論、指向性ビームのアングル定義、フレーム送信の際のビームインデックスの適用、ビームの重心θCに関する議論も第1の実施形態のそれらと同一である。 The upper limit of the center of gravity corresponds to a value in the case of γ 1 = γ 2 in the center of gravity setting in the above embodiment. Note that the configurations of the first weight multiplier and the second weight multiplier are the same as those in FIGS. 3 and 4 used in the description of the first embodiment. Further, the discussion on the directivity pattern, the definition of the angle of the directivity beam, the application of the beam index at the time of frame transmission, and the discussion on the center of gravity θ C of the beam are the same as those in the first embodiment.
(変形例2)送信ビームインデックスl1を使用して重心を決定
この場合の無線送信装置は、図8の無線送信装置800になる。無線送信装置800は、ビーム順位管理部108、第2ウェイト計算部111をそれぞれビーム順位管理部801、第2ウェイト計算部802に変更したものである。
(Variation 2) The center of gravity is determined using the transmission beam index l 1.
The wireless transmission device in this case is the
ビーム順位管理部801は、無線送信装置800からの複数の送信ビームに対してそれぞれ測定されたビーム品質評価値を無線受信装置200から受け取り、これらの複数のビーム品質評価値からビーム品質評価値が最も高い送信ビームを選択し、この送信ビームに第1位の送信ビームインデックスl1を付与する。しかし、ビーム順位管理部801は、ビーム順位管理部108とは異なり、第2位の送信ビームを決定する必要はなく、さらに、第1位および第2位の送信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を対応付ける必要もない。
The beam
この場合、第2ウェイト計算部802は重心が以下の値になるようウェイトを設定する。
これは上記の実施形態においてγ1≫γ2の場合に相当する。なお、第1ウェイト乗算部および第2ウェイト乗算部の構成は第1の実施形態の説明に用いた図3および図4と同一である。また、指向性パターンに関する議論、指向性ビームのアングル定義、フレーム送信の際のビームインデックスの適用、ビームの重心θCに関する議論も上記の第1の実施形態のそれらと同一である。 This corresponds to the case of γ 1 >> γ 2 in the above embodiment. The configurations of the first weight multiplication unit and the second weight multiplication unit are the same as those in FIGS. 3 and 4 used in the description of the first embodiment. Further, the discussion on the directivity pattern, the definition of the angle of the directivity beam, the application of the beam index at the time of frame transmission, and the discussion on the center of gravity θ C of the beam are the same as those in the first embodiment.
以上の第1の実施形態によれば、複数の送信ビームに対応する無線受信装置での複数のビーム品質評価値のうち、最も高いビーム品質評価値を有する送信ビームの方向を少なくとも利用して、ビームの重心を求め、この重心付近で送信ビームを指向させることによって、送信ビームをより適した伝搬経路に指向させることができ周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させることができる。 According to the first embodiment described above, at least using the direction of the transmission beam having the highest beam quality evaluation value among the plurality of beam quality evaluation values in the radio reception apparatus corresponding to the plurality of transmission beams, By obtaining the center of gravity of the beam and directing the transmission beam near the center of gravity, the transmission beam can be directed to a more suitable propagation path, and robustness against changes in the surrounding environment can be improved.
(第2の実施形態)
本実施形態の無線通信システムは図9の無線送信装置900と図10の無線受信装置1000とを含む。第2の実施形態は、無線受信装置が受信ビームの指向性を調整する場合である。
まず、本実施形態の無線送信装置について図9を参照して説明する。
無線送信装置900は、チャネル符号化部101、インターリーブ部102、変調部103、パイロットシンボル生成部104、多重部105、送信部901、送信アンテナ902を含む。送信部901は、多重部105から取得した、データシンボルとパイロットシンボルとを時間と周波数とで多重されたフレームを送信アンテナ902から送信する。
(Second Embodiment)
The wireless communication system of this embodiment includes a
First, the wireless transmission device of this embodiment will be described with reference to FIG.
次に、第2の実施形態の無線受信装置について図10を参照して説明する。
本実施形態の無線受信装置1000は、受信アンテナ1001、第2ウェイト乗算部1002、第1ウェイト乗算部1003、ビーム順位管理部1004、第1ウェイト保持部1005、第2ウェイト計算部1006、分離部203、チャネル推定部204、復調部205、デインターリーブ部206、チャネル復号部207、ビーム品質測定部208を含む。
Next, a radio reception apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The
ビーム順位管理部1004は、まず、第1ウェイト保持部1005に無線受信装置1000が実現できる数の受信ビームに対応する複数の受信ビームインデックスを順に出力し、第2ウェイト計算部1006には重み付けをしない旨の信号を出力する。そして、複数の受信ビームのそれぞれの場合に、無線受信装置1000が無線送信装置900からの信号を受信しビーム品質測定部208が受信信号の品質を測定する。その後、ビーム順位管理部1004が複数の受信ビームの間で、受信信号の品質の最も高い順からビーム品質評価値が高いとして順位付けをする。
First, the beam
ビーム順位管理部1004は、第1位の受信ビームインデックスl1を第1ウェイト乗算部1003に出力する。また、ビーム順位管理部1004は、第1位の受信ビームの次に良好な受信ビーム(第2位の受信ビームインデックスl2に対応)を決定し、第1位、および第2位の受信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を第2ウェイト計算部1006に出力する。
The beam
第1ウェイト保持部1005は、複数の受信ビームのそれぞれに対応する複素ウェイトを保持していて、ビーム順位管理部1004から入力されたインデックスに対応するウェイトを出力する。第1ウェイト保持部1005は、無線受信装置1000が実現できる数の受信ビームに対応する複数の受信ビームインデックスを含んでいて、複数の受信ビームインデックスに対応する複数の複素ウェイトを保持している。
The first
第2ウェイト乗算部1002は、ビーム順位管理部1004から第1位および第2位の受信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を受け取り、これらの値から第2ウェイトを計算する。この計算の詳細は後に図6を参照して説明する。
The second
第2ウェイト乗算部1002は、複数の受信アンテナ1001から取得した各信号に対し第2ウェイト計算部1006から取得した第2ウェイトを乗算し第1ウェイト乗算部1003に出力する。第2ウェイト乗算部1002の構成は図11に示す。入力信号をx=[x1,x2,…,xNr]T、第2ウェイトをw2=[w2,1,w2,2,…,w2,Nr]Tで表すと、出力信号y=[y1,y2,…,yNr]Tはy=diag(w2 *)xで表される。
Second
第1ウェイト乗算部1003は、第2ウェイト乗算部1002から入力された各信号に対し、第1ウェイト保持部1005から入力されたウェイトを乗算し出力する。第1ウェイト乗算部の構成は図12に示す。第1ウェイトをw1=[w1,1,w1,2,…,w1,Nr]Tで表すと、出力信号zは第2ウェイト乗算部の出力yを用いてz=w1 Hyで表される。z=w1 Hy=w1 Hdiag(w2 *)xである。
The first
次に、受信ビームを所望の方向(アングル)に向けるための処理について説明する。
指向性パターンを求めるためには、アレー形状によって異なるアレー応答ベクトルを考慮する必要がある。ここで受信アンテナに入力される信号ベクトルをs=[s1,s2,…,sNr]Tとすると、アレー応答ベクトルv=[v1,v2,…,vNr]Tを用いてs=svと表される。ここでs=s(t)は位相基準点における信号、vk(k=1,2,…,Nr)はk番目のアンテナ素子の応答値を示している。このsはxに等しいので、アレー出力z=w1 Hdiag(w2 *)x=sw1 Hdiag(w2 *)v=sDと表される。このD=w1 Hdiag(w2 *)vは信号の到来アングルと周波数によって変化し、到来アングルを変化させて|D|をプロットしたものが一般に指向性パターンと呼ばれる。
Next, a process for directing the reception beam in a desired direction (angle) will be described.
In order to obtain the directivity pattern, it is necessary to consider an array response vector that varies depending on the array shape. Here, if the signal vector input to the receiving antenna is s = [s 1 , s 2 ,..., S Nr ] T , the array response vector v = [v 1 , v 2 ,..., V Nr ] T is used. It is expressed as s = sv. Here, s = s (t) represents a signal at the phase reference point, and v k (k = 1, 2,..., Nr) represents a response value of the k-th antenna element. Since this s is equal to x, the array output z = w 1 H diag (w 2 * ) x = sw 1 H diag (w 2 * ) v = sD. This D = w 1 H diag (w 2 * ) v changes depending on the arrival angle and frequency of the signal, and a plot of | D | while changing the arrival angle is generally called a directivity pattern.
アレー形状には等間隔リニアアレー、長方形平面アレー、等間隔サーキュラーアレー等があるが、それぞれに対応するアレー応答ベクトルvは「アダプティブアンテナ技術」(菊間信良著、オーム社)などに詳しい。また、アレー応答ベクトルを構成している位相要素をw1、w2で操作することにより、ビームのメインビームを所望のアングルに変化させることが可能である。すなわち、第1ウェイト保持部1005から出力される第1ウェイトw1と第2ウェイト計算部1006から出力される第2ウェイトw2によって、受信ビームの方向は決定される。
The array shape includes an equally-spaced linear array, a rectangular planar array, an equally-spaced circular array, and the like, and the corresponding array response vector v is well known in “Adaptive Antenna Technology” (Nobuyoshi Kikuma, Ohm). Further, by manipulating the phase elements constituting the array response vector with w 1 and w 2 , the main beam of the beam can be changed to a desired angle. That is, the direction of the received beam is determined by the first weight w 1 output from the first
次に、第2ウェイト乗算部1002、第1ウェイト乗算部1003が計算して受信ビーム方向を制御する場合、フレーム受信の際のビームインデックスの適用について図6を参照して説明する。
図6(a)、図6(b)はそれぞれ、データシンボルとパイロットシンボルを含む、マルチキャリア伝送、シングルキャリア伝送の場合のフレーム構成である。フレーム内ではビームインデックスlの値はフレーム内で不変である。一方、ビームインデックスmは変化する。但し、データシンボルの復調に必要な伝搬路推定値を得るために無線受信装置が利用するパイロットシンボルと、その伝搬路推定値によって補正されるデータシンボルに対して一定のビームインデックスmを維持する。図6(a)、図6(b)の例では、フレーム内で3シンボル長ごとに挿入されたパイロットシンボルが、そのシンボルタイミングを含む連続3シンボル時間に含まれるデータシンボルの復調に用いられる場合を例示したものであり、パイロットシンボルのシンボルタイミングを含む連続3シンボル時間内でビームインデックスmは一定である。
Next, when the second
FIGS. 6A and 6B are frame configurations in the case of multicarrier transmission and single carrier transmission, respectively, including data symbols and pilot symbols. Within the frame, the value of the beam index l remains unchanged within the frame. On the other hand, the beam index m changes. However, a constant beam index m is maintained for pilot symbols used by the wireless receiver to obtain propagation path estimation values necessary for data symbol demodulation and data symbols corrected by the propagation path estimation values. In the examples of FIGS. 6A and 6B, pilot symbols inserted every three symbol lengths in a frame are used for demodulation of data symbols included in consecutive three symbol times including the symbol timing. The beam index m is constant within three consecutive symbol times including the symbol timing of the pilot symbols.
第2ウェイト乗算部1002は、フレーム内ではビームインデックスlが一定値をとり、ビームインデックスmは同一のパイロットシンボルを復調に使用する期間内で一定値をとり、異なるパイロットシンボルを復調に使用する期間の間ではmの値が異なるように第2ウェイトを計算する。しかし、第2ウェイト計算部111は、異なるパイロットシンボルを復調に使用する期間の間の全てについて、mの値が異なるように第2ウェイトを計算する必要はない。第2ウェイト計算部111は、1受信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なったウェイトになるように計算する。
The
ここで、Θlを基準アングルとしたときの相対的なアングルを、フレーム内において平均的に定義したものをビームの重心θCとして定義する。すなわち、θCはΘlからのアングルである。ここで、θCは符号付きであり、例えば反時計回りが正の向きである。この場合θmも同様な符号付き回転を示す。さらに、θCは
但し、k(m)はフレーム内においてビームインデックスmが適用される回数である。すなわち、ビームの重心θCは平均的にビームが向く方向を示す。 Here, k (m) is the number of times the beam index m is applied in the frame. That is, the center of gravity θ C of the beam indicates the direction in which the beam is directed on average.
本実施形態において第2ウェイト計算部1006は、ビーム順位管理部1004より受け取った、第1位、および第2位の受信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を用いて重心が以下の値になるようウェイトを設定する。θCはΘl1からのアングルである。ここで、θCは符号付きであり、例えば反時計回りが正の向きである。
すなわち、第2ウェイト計算部1006は、重心θCを中心にして受信ビームを均一にΔθの幅で振ることになる。
That is, the second
上記では、受信ビームインデックスl1、l2、ビーム品質評価値γ1、γ2を全て使用して重心を決定したが、(変形例3)受信ビームインデックスl1、l2だけを使用して重心を決定しても、(変形例4)受信ビームインデックスl1のみを使用して重心を決定してもよい。 In the above description, the center of gravity is determined using all of the received beam indexes l 1 and l 2 and the beam quality evaluation values γ 1 and γ 2. (Modification 3) Using only the received beam indexes l 1 and l 2 Even if the center of gravity is determined (Modification 4), the center of gravity may be determined using only the received beam index l 1 .
(変形例3)受信ビームインデックスl1、l2だけを使用して重心を決定
この場合の無線受信装置は、図13の無線受信装置1300になる。無線受信装置1300は、無線受信装置1000でのビーム順位管理部1004、第2ウェイト計算部1006をそれぞれビーム順位管理部1301、第2ウェイト計算部1302に変更したものである。
(Modification 3) The center of gravity is determined using only the reception beam indexes l 1 and l 2.
The wireless reception apparatus in this case is the
ビーム順位管理部1301は、無線送信装置900からの送信ビームに対して複数の受信ビームでそれぞれ測定されたビーム品質評価値を測定し、これらの複数のビーム品質評価値からビーム品質評価値が最も高い受信ビームを選択し、この受信ビームに第1位の受信ビームインデックスl1を付与する。さらに、ビーム順位管理部1301は、第1位の受信ビームの次に良好な(すなわち、複数のビーム品質評価値のうち、2番目にビーム品質評価値が高い)第2位の受信ビームを決定する。しかし、ビーム順位管理部1301は、ビーム順位管理部1004とは異なり、第1位および第2位の受信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を対応付ける必要がない。
The beam
この場合、第2ウェイト計算部1302は、ビーム順位管理部1301より受け取った、第1位および第2位の受信ビームインデックスl1、l2を用いて重心が以下の値になるようウェイトを設定する。
この重心の上限は、上記の第2の実施形態における重心設定においてγ1=γ2の場合の値に相当する。なお、第1ウェイト乗算部、および第2ウェイト乗算部の構成は上記の第2の実施形態の説明に用いた図12、および図11と同一である。また、指向性パターンに関する議論、指向性ビームのアングル定義、フレーム受信の際のビームインデックスの適用、ビームの重心θCに関する議論も第2の実施形態のそれらと同一である。 The upper limit of the center of gravity corresponds to a value in the case of γ 1 = γ 2 in the center of gravity setting in the second embodiment. The configurations of the first weight multiplication unit and the second weight multiplication unit are the same as those in FIGS. 12 and 11 used in the description of the second embodiment. Also, the discussion on the directivity pattern, the definition of the angle of the directional beam, the application of the beam index at the time of frame reception, and the discussion on the center of gravity θ C of the beam are the same as those in the second embodiment.
(変形例4)受信ビームインデックスl1だけを使用して重心を決定
この場合の無線受信装置は、図14の無線受信装置1400になる。無線受信装置1400は、無線受信装置1000でのビーム順位管理部1004、第2ウェイト計算部1006をそれぞれビーム順位管理部1401、第2ウェイト計算部1402に変更したものである。
(Variation 4) The center of gravity is determined using only the received beam index l 1.
The wireless reception device in this case is the
ビーム順位管理部1401は、無線送信装置900からの送信ビームに対して複数の受信ビームでそれぞれ測定されたビーム品質評価値を測定し、これらの複数のビーム品質評価値からビーム品質評価値が最も高い受信ビームを選択し、この受信ビームに第1位の受信ビームインデックスl1を付与する。しかし、ビーム順位管理部1401は、ビーム順位管理部1004とは異なり、第2位の受信ビームを決定する必要はなく、第1位および第2位の受信ビームインデックスl1、l2と、それらに対応するビーム品質評価値γ1、γ2を対応付ける必要がない。
The beam order management unit 1401 measures the beam quality evaluation values measured for each of the plurality of reception beams with respect to the transmission beam from the
この場合、第2ウェイト計算部1402は重心が以下の値になるようウェイトを設定する。
これは上記の第2の実施形態においてγ1≫γ2の場合に相当する。なお、第1ウェイト乗算部および第2ウェイト乗算部の構成は第2の実施形態の説明に用いた図12、および図11と同一である。また、指向性パターンに関する議論、指向性ビームのアングル定義、フレーム受信の際のビームインデックスの適用、ビームの重心θCに関する議論も第2の実施形態のそれらと同一である。 This corresponds to the case of the γ 1 »γ 2 in the second embodiment described above. The configurations of the first weight multiplication unit and the second weight multiplication unit are the same as those in FIGS. 12 and 11 used in the description of the second embodiment. Also, the discussion on the directivity pattern, the definition of the angle of the directional beam, the application of the beam index at the time of frame reception, and the discussion on the center of gravity θ C of the beam are the same as those in the second embodiment.
以上の第2の実施形態によれば、1つの送信ビームに対して複数の受信ビームによる無線受信装置での複数のビーム品質評価値のうち、最も高いビーム品質評価値を有する受信ビームの方向を少なくとも利用して、ビームの重心を求め、この重心付近で受信ビームを指向させることによって、受信ビームをより適した伝搬経路に指向させることができ周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させることができる。 According to the second embodiment described above, the direction of the reception beam having the highest beam quality evaluation value among the plurality of beam quality evaluation values in the radio reception apparatus using a plurality of reception beams for one transmission beam is determined. By using at least the center of gravity of the beam and directing the reception beam in the vicinity of the center of gravity, the reception beam can be directed to a more suitable propagation path, and robustness against changes in the surrounding environment can be improved. .
(第3の実施形態)
本実施形態の無線通信システムは図1の無線送信装置100と図15の無線受信装置1500とを含む。第3の実施形態は、無線送信装置が送信ビームの指向性を調整し、かつ、無線受信装置が受信ビームの指向性を調整する場合である。
本実施形態の無線送信装置は、第1の実施形態の無線送信装置100に同様であるので説明は省略する。
(Third embodiment)
The wireless communication system of this embodiment includes the
Since the wireless transmission device of this embodiment is the same as the
本実施形態の無線受信装置1500は、第2の実施形態の無線受信装置1000に、送信部209と切り替え部1501が新たに付加されたものである。これらは第1の実施形態での無線受信装置200のように、無線送信装置100からの各送信ビームを受信した無線受信装置200が、それぞれの送信ビームごとに測定したビーム品質評価値を無線送信装置100へ知らせる場合に必要なものである。この点で無線受信装置1500は、第1の実施形態での無線受信装置200と同様である。その他の点では無線受信装置1500は第2の実施形態での無線送信装置100と同様である。
A
以上の第3の実施形態によれば、無線送信装置では、複数の送信ビームに対応する無線受信装置での複数のビーム品質評価値のうち、最も高いビーム品質評価値を有する送信ビームの方向を少なくとも利用して、ビームの重心を求め、この重心付近で送信ビームを指向させることによって、送信ビームをより適した伝搬経路に指向させることができ周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させることができる。
さらに、第3の実施形態によれば、無線受信装置では、1つの送信ビームに対して複数の受信ビームによる無線受信装置での複数のビーム品質評価値のうち、最も高いビーム品質評価値を有する受信ビームの方向を少なくとも利用して、ビームの重心を求め、この重心付近で受信ビームを指向させることによって、受信ビームをより適した伝搬経路に指向させることができ周囲環境の変化に対するロバスト性を向上させることができる。
According to the third embodiment described above, in the wireless transmission device, the direction of the transmission beam having the highest beam quality evaluation value among the plurality of beam quality evaluation values in the wireless reception device corresponding to the plurality of transmission beams is determined. By using at least the center of gravity of the beam and directing the transmission beam near the center of gravity, the transmission beam can be directed to a more suitable propagation path, and robustness against changes in the surrounding environment can be improved. .
Furthermore, according to the third embodiment, the radio reception apparatus has the highest beam quality evaluation value among a plurality of beam quality evaluation values in the radio reception apparatus using a plurality of reception beams for one transmission beam. By using the direction of the received beam at least to determine the center of gravity of the beam and directing the received beam in the vicinity of this center of gravity, the received beam can be directed to a more suitable propagation path, and robustness against changes in the surrounding environment can be achieved. Can be improved.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
100、700、800、900・・・無線送信装置、101・・・チャネル符号化部、102・・・インターリーブ部、103・・・変調部、104・・・パイロットシンボル生成部、105・・・多重部、106・・・受信アンテナ、107、202・・・受信部、108、701、801、1004、1301、1401・・・ビーム順位管理部、109、1005・・・第1ウェイト保持部、110、1003・・・第1ウェイト乗算部、111、702、802、1006、1302、1402・・・第2ウェイト計算部、112、1002・・・第2ウェイト乗算部、113・・・送信アンテナ、200、1000、1300、1400、1500・・・無線受信装置、201、1001・・・受信アンテナ、203・・・分離部、204・・・チャネル推定部、205・・・復調部、206・・・デインターリーブ部、207・・・チャネル復号部、208・・・ビーム品質測定部、209、901・・・送信部、210、902・・・送信アンテナ、1501・・・切り替え部。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記無線送信装置は、
指向方向の異なる複数の送信ビームを送信する送信手段を具備し、
前記無線受信装置は、
前記複数の送信ビームを受信する受信手段と、
前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、
前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を送信する送信手段と、を具備し、
前記無線送信装置は、
前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を受信する受信手段と、
複数の前記送信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1送信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1送信ビームインデックスを選択する選択手段と、
複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームインデックスとを関連付けて保持している保持手段と、
前記第1送信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、
前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、
1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、
前記第2乗算信号を送信する送信手段と、さらに具備することを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
The wireless transmission device
Comprising transmission means for transmitting a plurality of transmission beams having different directivity directions;
The wireless receiver is
Receiving means for receiving the plurality of transmission beams;
Measuring means for measuring a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam;
Transmitting means for transmitting a transmission beam quality evaluation value for each of the transmission beams,
The wireless transmission device
Receiving means for receiving a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam;
Selecting means for selecting a first transmission beam index indicating a first directivity direction corresponding to the first transmission beam quality evaluation value having the highest value among the plurality of transmission beam quality evaluation values;
Holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of transmission beams and a transmission beam index in association with each other;
First multiplication means for selecting a first weight corresponding to the first transmission beam index and multiplying the transmission frame by the first weight to obtain a first multiplication signal;
Calculating means for calculating a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directional directions formed at intervals smaller than an angular interval of the plurality of directional directions with respect to the first directional direction;
Second multiplying means for multiplying the first multiplied signal by a different narrow angle weight between at least two different times in one transmission frame to obtain a second multiplied signal;
A wireless communication system, further comprising transmission means for transmitting the second multiplication signal.
前記無線送信装置は、
指向方向の異なる複数の送信ビームを送信する送信手段を具備し、
前記無線受信装置は、
前記複数の送信ビームを受信する受信手段と、
前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、
複数の前記送信ビーム品質評価値の高い順で順位付けをした送信ビームの順位情報を生成する生成手段と、
前記順位情報を送信する送信手段と、を具備し、
前記無線送信装置は、
前記順位情報を受信する受信手段と、
複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームの指向方向とを関連付けて保持している保持手段と、
前記順位情報に含まれる送信ビームのうちの最も高い順位の第1送信ビームに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、
前記第1送信ビームに対応する第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、
1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、
前記第2乗算信号を送信する送信手段と、さらに具備することを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
The wireless transmission device
Comprising transmission means for transmitting a plurality of transmission beams having different directivity directions;
The wireless receiver is
Receiving means for receiving the plurality of transmission beams;
Measuring means for measuring a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam;
Generating means for generating transmission beam rank information ranked in descending order of the plurality of transmission beam quality evaluation values;
Transmitting means for transmitting the rank information,
The wireless transmission device
Receiving means for receiving the rank information;
Holding means for holding the wide-angle weight corresponding to each of the plurality of transmission beams and the directivity direction of the transmission beam in association with each other;
First multiplication means for selecting a first weight corresponding to the first transmission beam having the highest order among the transmission beams included in the order information, and multiplying the transmission frame by the first weight to obtain a first multiplication signal. When,
Calculation for calculating a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directional directions formed at intervals smaller than the angular intervals of the plurality of directional directions, with the first directional direction corresponding to the first transmission beam as a reference Means,
Second multiplying means for multiplying the first multiplied signal by a different narrow angle weight between at least two different times in one transmission frame to obtain a second multiplied signal;
A wireless communication system, further comprising transmission means for transmitting the second multiplication signal.
前記受信ビームごとに受信ビーム品質評価値を測定する測定手段と、
複数の前記受信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1受信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1受信ビームインデックスを選択する選択手段と、
前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算する計算手段と、
信号を受信フレームとして受信する受信手段と、
1受信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記受信フレームに乗算して第1乗算信号を得る第1乗算手段と、
前記第1受信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得る第2乗算手段と、を具備することを特徴とする無線受信装置。 Holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of reception beams and a reception beam index in association with each other;
Measuring means for measuring a received beam quality evaluation value for each received beam;
Selecting means for selecting a first received beam index indicating a first directivity direction corresponding to a first received beam quality evaluated value having the highest value among the plurality of received beam quality evaluated values;
Calculating means for calculating a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directional directions formed at intervals smaller than an angular interval of the plurality of directional directions with respect to the first directional direction;
Receiving means for receiving a signal as a received frame;
First multiplying means for multiplying the received frame by different narrow-angle weights between at least two different times in one received frame to obtain a first multiplied signal;
Second multiplication means for selecting a first weight corresponding to the first reception beam index and multiplying the first multiplication signal by the first weight to obtain a second multiplication signal. Wireless receiver.
前記受信ビームインデックスと、前記受信ビーム品質評価値と、前記順位情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、をさらに具備し、
前記計算手段は、前記順位情報から前記第1指向方向と、前記受信ビーム品質評価値が2番目に高い値の第2受信ビーム品質評価値に対応する第2受信ビームの第2指向方向とを選択し、該第1指向方向と、該第2指向方向と、前記第1受信ビーム品質評価値と、該第2受信ビーム品質評価値とに応じて前記複数の狭角指向方向の分布の中心を決定し、前記狭角ウェイトを計算することを特徴とする請求項9に記載の無線受信装置。 Generating means for generating rank information of a plurality of received beams ranked in descending order of the received beam quality evaluation values;
Storage means for associating and storing the received beam index, the received beam quality evaluation value, and the rank information;
The calculation means determines the first directivity direction from the rank information and the second directivity direction of the second receive beam corresponding to the second receive beam quality evaluation value having the second highest receive beam quality evaluation value. And selecting the distribution center of the plurality of narrow angle directivity directions according to the first directivity direction, the second directivity direction, the first received beam quality evaluation value, and the second received beam quality evaluation value. The radio reception apparatus according to claim 9, wherein the narrow-angle weight is calculated.
前記受信ビームインデックスと、前記順位情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、をさらに具備し、
前記計算手段は、前記順位情報から前記第1指向方向を決定し、該第1指向方向と、前記受信ビーム品質評価値が2番目に高い値の第2受信ビーム品質評価値に対応する第2受信ビームの第2指向方向とを選択し、該第1指向方向と、該第2指向方向とに応じて前記複数の狭角指向方向の分布の中心を決定し、前記狭角ウェイトを計算することを特徴とする請求項9に記載の無線受信装置。 Generating means for generating rank information of a plurality of received beams ranked in descending order of the received beam quality evaluation values;
Storage means for storing the received beam index and the rank information in association with each other;
The calculation means determines the first directivity direction from the rank information, and the first directivity direction and a second receive beam quality evaluation value corresponding to a second receive beam quality evaluation value having the second highest value. A second directional direction of the received beam is selected, a distribution center of the plurality of narrow angle directional directions is determined according to the first directional direction and the second directional direction, and the narrow angle weight is calculated. The radio reception apparatus according to claim 9.
前記無線送信装置では、
指向方向の異なる複数の送信ビームを送信し、
前記無線受信装置では、
前記複数の送信ビームを受信し、
前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定し、
前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を送信し、
前記無線送信装置では、さらに、
前記送信ビームごとの送信ビーム品質評価値を受信し、
複数の前記送信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1送信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1送信ビームインデックスを選択し、
複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームインデックスとを関連付けて保持している保持手段を用意し、
前記第1送信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得、
前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算し、
1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得、
前記第2乗算信号を送信することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method used in a wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
In the wireless transmission device,
Transmit multiple transmit beams with different directivity directions,
In the wireless receiver,
Receiving the plurality of transmit beams;
A transmission beam quality evaluation value is measured for each transmission beam;
Transmitting a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam;
In the wireless transmission device,
Receiving a transmission beam quality evaluation value for each transmission beam;
Selecting a first transmission beam index indicating a first directivity direction corresponding to a first transmission beam quality evaluation value having the highest value among the plurality of transmission beam quality evaluation values;
A holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of transmission beams and a transmission beam index in association with each other is prepared,
Selecting a first weight corresponding to the first transmission beam index, multiplying the transmission frame by the first weight to obtain a first multiplication signal;
Using the first directivity direction as a reference, calculate a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directivity directions formed at intervals smaller than the angular intervals of the plurality of directivity directions,
Multiplying the first multiplied signal by a different narrow angle weight between at least two different times in one transmission frame to obtain a second multiplied signal;
A wireless communication method, wherein the second multiplication signal is transmitted.
前記無線送信装置では、
指向方向の異なる複数の送信ビームを送信し、
前記無線受信装置では、
前記複数の送信ビームを受信し、
前記送信ビームごとに送信ビーム品質評価値を測定し、
複数の前記送信ビーム品質評価値の高い順で順位付けをした送信ビームの順位情報を生成し、
前記順位情報を送信し、
前記無線送信装置では、さらに、
前記順位情報を受信し、
複数の送信ビームのそれぞれに対応する広角ウェイトと、送信ビームの指向方向とを関連付けて保持している保持手段を用意し、
前記順位情報に含まれる送信ビームのうちの最も高い順位の第1送信ビームに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを送信フレームに乗算して第1乗算信号を得、
前記第1送信ビームに対応する第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算し、
1送信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得、
前記第2乗算信号を送信することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method used in a wireless communication system including a wireless transmission device and a wireless reception device that receives a signal from the wireless transmission device,
In the wireless transmission device,
Transmit multiple transmit beams with different directivity directions,
In the wireless receiver,
Receiving the plurality of transmit beams;
A transmission beam quality evaluation value is measured for each transmission beam;
A plurality of transmission beam ranking information ranked in descending order of the transmission beam quality evaluation values,
Sending the ranking information;
In the wireless transmission device,
Receiving the ranking information;
A holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of transmission beams and a directivity direction of the transmission beam is prepared,
Selecting a first weight corresponding to the first transmission beam of the highest order among the transmission beams included in the rank information, multiplying the transmission frame by the first weight to obtain a first multiplication signal;
With reference to the first directivity direction corresponding to the first transmission beam, a narrow angle weight corresponding to each of a plurality of narrow angle directivity directions formed at intervals smaller than the angular interval of the plurality of directivity directions is calculated,
Multiplying the first multiplied signal by a different narrow angle weight between at least two different times in one transmission frame to obtain a second multiplied signal;
A wireless communication method, wherein the second multiplication signal is transmitted.
前記受信ビームごとに受信ビーム品質評価値を測定し、
複数の前記受信ビーム品質評価値のうちの最も高い値の第1受信ビーム品質評価値に対応する第1指向方向を示す第1受信ビームインデックスを選択し、
前記第1指向方向を基準として、複数の前記指向方向の角度間隔よりも小さい間隔で形成される複数の狭角指向方向のそれぞれに対応する狭角ウェイトを計算し、
信号を受信フレームとして受信し、
1受信フレーム内の少なくとも2つの異なる時刻間で異なった狭角ウェイトを前記受信フレームに乗算して第1乗算信号を得、
前記第1受信ビームインデックスに対応する第1ウェイトを選択し、該第1ウェイトを前記第1乗算信号に乗算して第2乗算信号を得ることを特徴とする無線受信方法。 A holding means for holding a wide-angle weight corresponding to each of a plurality of reception beams and a reception beam index in association with each other is prepared,
Measure the received beam quality evaluation value for each received beam,
Selecting a first received beam index indicating a first directivity direction corresponding to the highest received beam quality evaluation value of the plurality of received beam quality evaluation values;
Using the first directivity direction as a reference, calculate a narrow-angle weight corresponding to each of a plurality of narrow-angle directivity directions formed at intervals smaller than the angular intervals of the plurality of directivity directions,
Receive the signal as a received frame,
Multiplying the received frame with a different narrow angle weight between at least two different times in one received frame to obtain a first multiplied signal;
A radio reception method comprising: selecting a first weight corresponding to the first reception beam index; and multiplying the first multiplication signal by the first weight to obtain a second multiplication signal.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008189073A JP2010028581A (en) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | Wireless communication system, wireless receiving device and method |
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JP (1) | JP2010028581A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012524459A (en) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | マーベル ワールド トレード リミテッド | Segmented beamforming |
-
2008
- 2008-07-22 JP JP2008189073A patent/JP2010028581A/en not_active Withdrawn
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