JP4604659B2 - Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program - Google Patents
Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program Download PDFInfo
- Publication number
- JP4604659B2 JP4604659B2 JP2004321106A JP2004321106A JP4604659B2 JP 4604659 B2 JP4604659 B2 JP 4604659B2 JP 2004321106 A JP2004321106 A JP 2004321106A JP 2004321106 A JP2004321106 A JP 2004321106A JP 4604659 B2 JP4604659 B2 JP 4604659B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel estimation
- training signal
- signal
- wireless communication
- training
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Description
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成した通信（ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）通信）により伝送容量の拡大を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program that perform communication between a plurality of wireless stations such as a wireless LAN (Local Area Network) or a PAN (Personal Area Network). In particular, a communication in which a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas are paired to form a plurality of logical channels using spatial multiplexing (MIMO (Multi Input Multi Output) communication) The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program that increase the transmission capacity.
さらに詳しくは、本発明は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調などのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号に基づいて各送受信アンテナ間のチャネル推定を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。 More specifically, the present invention relates to a radio communication system, a radio communication apparatus and a radio communication method for performing spatial multiplexing communication applying a multicarrier transmission scheme such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation, and a computer. The present invention relates to a program, and more particularly, to a radio communication system, a radio communication apparatus and a radio communication method, and a computer program that perform channel estimation between transmission and reception antennas based on a training signal transmitted in a time division manner for each transmission antenna.
有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入が検討されている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。 As a system for releasing a user from a wired LAN connection, a wireless LAN has attracted attention. According to the wireless LAN, most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, so that a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily. In recent years, the demand for wireless LAN systems has increased remarkably with the increase in speed and cost. Particularly recently, introduction of a personal area network (PAN) has been studied in order to construct a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication. For example, different radio communication systems and radio communication apparatuses are defined using frequency bands that do not require a license from a supervisory agency, such as 2.4 GHz band and 5 GHz band.
無線ネットワークは、ＬＳＩの高集積化・低消費電力化とも相俟って性能が飛躍的に向上し、世界的にも広く利用される状況となり、標準化が進められている。また、無線ＬＡＮ装置は、コンピュータ周辺機器と同じ程度に低価格化してきており、旧来のコンピュータ・ネットワークという用途以外に、オフィスにおける周辺機器の接続や、家庭内の情報家電間におけるストリーム系高品質動画像伝送など、さまざまな局面での利用が図られている。 Wireless networks have been dramatically improved in performance in conjunction with higher integration and lower power consumption of LSIs, and are widely used worldwide, and standardization is being promoted. In addition, wireless LAN devices have been reduced in price to the same extent as computer peripherals. Besides the traditional use of computer networks, connection of peripheral devices in offices and high stream quality between home information appliances in the home Utilization in various aspects such as video transmission is being attempted.
無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ８０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。
As a standard for wireless networks, IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (for example, refer to Non-Patent Document 1), HiperLAN / 2 (for example, Non-Patent
ＩＥＥＥ８０２．１１ａの規格では、最大で、５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしている。しかし、通信速度として、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、実効スループットで１００ＭＢＰＳを越える高速な無線ＬＡＮ技術の開発を目指し、次世代の無線ＬＡＮ規格を策定している。 The IEEE802.11a standard supports a modulation scheme that achieves a communication speed of 54 Mbps at the maximum. However, a wireless standard capable of realizing a higher bit rate as a communication speed is required. For example, in IEEE802.11n, the next-generation wireless LAN standard is formulated with the aim of developing a high-speed wireless LAN technology with an effective throughput exceeding 100 MBPS.
無線通信の高速化を実現する技術の１つとしてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路（以下、「ＭＩＭＯチャネル」とも呼ぶ）を実現することにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成する技術である。 MIMO (Multi-Input Multi-Output) communication is attracting attention as one of the technologies for realizing high-speed wireless communication. This includes a plurality of antenna elements on both the transmitter side and the receiver side, and realizes a spatially multiplexed transmission path (hereinafter also referred to as “MIMO channel”), thereby expanding the transmission capacity and improving the communication speed. It is a technology that achieves improvement.
ＭＩＭＯ通信方式は、送信機において複数アンテナに送信データを分配して送出し、複数の仮想的なＭＩＭＯチャネルを利用して伝送し、受信機では複数アンテナにより受信した信号から信号処理によって受信データを得るという、チャネルの特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。ＭＩＭＯ通信によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて通信容量を増やすことができるので、周波数利用効率がよい。 In the MIMO communication method, transmission data is distributed and transmitted to a plurality of antennas in a transmitter, transmitted using a plurality of virtual MIMO channels, and received data is processed by signal processing from signals received by the plurality of antennas in a receiver. This is a communication method that utilizes the characteristics of the channel, and is different from a simple transmission / reception adaptive array. According to MIMO communication, since the communication capacity can be increased according to the number of antennas without increasing the frequency band, the frequency utilization efficiency is good.
ＭＩＭＯ通信システムでは、送受信機それぞれに複数のアンテナが装備されている。この場合のチャネル・モデルは、送信機周りの電波環境（伝達関数）と、チャネル空間の構造（伝達関数）と、受信機周りの電波環境（伝達関数）で構成される。 In the MIMO communication system, each transceiver is equipped with a plurality of antennas. The channel model in this case is composed of a radio wave environment (transfer function) around the transmitter, a channel space structure (transfer function), and a radio wave environment (transfer function) around the receiver.
送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で送信する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定し、これに基づいてＳＮ比を向上させ、復号の確度を高める。 Before transmitting the multiplexed signal, the transmitter transmits a training signal for channel estimation on the receiver side, for example, for each antenna in a time division manner. On the other hand, in the receiver, the channel estimation unit performs channel estimation using the training signal, calculates the channel information matrix H corresponding to each antenna pair, improves the SN ratio based on this, and improves the decoding accuracy. To increase.
そして、送信機は、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本の送信アンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側は、チャネル経由でＮ本の受信アンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して受信データを得る。各アンテナから伝送される信号を多重する際にはクロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生するが、受信側ではチャネル行列を利用して適切な信号処理を施すことにより多重化された各信号をクロストーク無しに正しく取り出すことができる訳である。 Then, the transmitter multiplexes a plurality of transmission data by space / time coding, distributes them to M transmission antennas, and sends them to a plurality of MIMO channels. The receiving side uses N reception antennas via the channels. Received data is obtained by space / time decoding the received signal. Crosstalk (Crosstalk) occurs when signals transmitted from each antenna are multiplexed. On the receiving side, each signal multiplexed by performing appropriate signal processing using a channel matrix has no crosstalk. It can be taken out correctly.
ＭＩＭＯ伝送を構成方法としてはさまざまな方式が提案されているが、アンテナのコンフィギュレーションに応じていかにしてチャネル情報を送受信間でやり取りするかが実装上の大きな課題となる。例えば、送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうオープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式と、この方法の発展形として、受信側から送信側にもチャネル情報をフィードバックして送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式に大別される。 Various schemes have been proposed as a configuration method for MIMO transmission. However, whether to exchange channel information between transmission and reception according to the antenna configuration is a major issue in implementation. For example, an open-loop type MIMO transmission method in which a transmitter and a receiver perform spatial multiplexing transmission independently of each other, and as an extension of this method, channel information is fed back from the reception side to the transmission side and ideally transmitted and received It is roughly classified into a closed-loop type MIMO transmission system that creates a general spatial orthogonal channel.
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）方式を挙げることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。送信側では、特にアンテナ重み係数行列を与えず、単純にアンテナ毎に信号を多重化して送る。この場合、アンテナ重み係数行列を得るためのフィードバック手続きが一切省略される。 As an open-loop type MIMO transmission system, a V-BLAST (Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) system can be given (for example, see Patent Document 1). On the transmission side, the antenna weight coefficient matrix is not particularly given, and signals are simply multiplexed and transmitted for each antenna. In this case, the feedback procedure for obtaining the antenna weight coefficient matrix is omitted at all.
また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、伝播路関数の特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献４を参照のこと）。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、各固有値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。 Further, as one of the ideal forms of closed-loop type MIMO transmission, there is known an SVD-MIMO scheme using singular value decomposition (SVD) of a propagation path function (for example, non-patent literature). 4). In SVD-MIMO transmission, a numerical matrix having channel information corresponding to each antenna pair as an element, that is, a channel information matrix H, is singularly decomposed to obtain UDV H and V is given as an antenna weighting coefficient matrix on the transmission side, and reception is performed. U H is given as the antenna weighting coefficient matrix on the side. Accordingly, each MIMO channel is represented as a diagonal matrix D having the square root of each eigenvalue λ i as a diagonal element, and signals can be multiplexed and transmitted without any crosstalk.
ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式によれば、送信機側と受信機側の双方において、空間分割すなわち空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現することができる。理論的には最大の通信容量を達成することができ、例えば送受信機がアンテナを２本ずつ持てば、最大２倍の伝送容量が得られる。 According to the SVD-MIMO transmission scheme, a plurality of logically independent transmission paths that are spatially divided, that is, spatially orthogonally multiplexed, can be realized on both the transmitter side and the receiver side. Theoretically, the maximum communication capacity can be achieved. For example, if the transmitter / receiver has two antennas, the maximum transmission capacity can be doubled.
ところで、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成される。マルチパスにより遅延ひずみ（又は、周波数選択性フェージング）が生じ、通信に誤りが引き起こされる。そして、遅延ひずみに起因するシンボル間干渉が生じる。 By the way, when a wireless network is constructed indoors, a multipath environment is formed in which a receiving device receives a superposition of a direct wave and a plurality of reflected / delayed waves. Multipath causes delay distortion (or frequency selective fading), and causes an error in communication. Intersymbol interference resulting from delay distortion occurs.
主な遅延ひずみ対策として、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式を挙げることができる。マルチキャリア伝送方式では、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数選択性フェージングの影響を受け難くなる。 As a main countermeasure against delay distortion, a multicarrier transmission system can be cited. In the multi-carrier transmission method, transmission data is distributed and transmitted to a plurality of carriers having different frequencies, so that the band of each carrier becomes narrow and is not easily affected by frequency selective fading.
例えば、マルチキャリア伝送方式の１つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式では、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。情報伝送時には、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、受信時はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生する。 For example, in OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), which is one of the multicarrier transmission schemes, the frequency of each carrier is set so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol interval. At the time of information transmission, serial / parallel conversion is performed for each symbol period slower than the information transmission rate, and a plurality of data output is assigned to each carrier, and amplitude and phase are modulated for each carrier. By performing inverse FFT on the plurality of carriers, it is converted into a time-axis signal and transmitted while maintaining the orthogonality of each carrier on the frequency axis. At the time of reception, the reverse operation, that is, FFT is performed to convert the time-axis signal into the frequency-axis signal and perform demodulation corresponding to each modulation method for each carrier, and parallel / serial conversion to the original Play back the information sent in the serial signal.
例えば、ＭＩＭＯ伝送の適用対象となるＬＡＮシステムであるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、ＯＦＤＭ変調方式が採用されている。 For example, IEEE 802.11a / g, which is a LAN system to which MIMO transmission is applied, employs an OFDM modulation scheme.
ここで、ＭＩＭＯ伝送システムについて考察する。図１３には、ＭＩＭＯ伝送システムの基本的な構成を模式的に示している。 Here, the MIMO transmission system is considered. FIG. 13 schematically shows a basic configuration of the MIMO transmission system.
同図に示す例では、ＭＩＭＯ送信機１０は２本のアンテナ、すなわち送信アンテナ１１と送信アンテナ１２）を有し、一方のＭＩＭＯ受信機２０も２本のアンテナ、すなわち受信アンテナ２１と受信アンテナ２２を有する。そして、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の伝搬路を伝搬路ａとし、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１の伝搬路を伝搬路ｂとし、送信アンテナ１１と受信アンテナ２２の伝搬路を伝搬路ｃとし、送信アンテナ１２と受信アンテナ２２の伝搬路を伝搬路ｄとする。
In the example shown in the figure, the MIMO transmitter 10 has two antennas, that is, a transmission antenna 11 and a transmission antenna 12), and one MIMO receiver 20 also has two antennas, that is, a reception antenna 21 and a reception antenna 22. Have The propagation path of the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 is a propagation path a, the propagation path of the
送信機１０は、送信アンテナ１１に対して送信データ系列Ｘ１を割り当てるとともに、送信アンテナ１２に対して送信データ系列Ｘ２を割り当てる。これに対し、受信機２０は、受信アンテナ２１において受信データ系列Ｙ１を受信するとともに、受信アンテナ２２において受信データ系列Ｙ２を受信したものとする．このような伝搬路の状況は、以下の式（１）のように表現することができる。
The transmitter 10 assigns the transmission data sequence X1 to the transmission antenna 11 and assigns the transmission data sequence X2 to the
このときのチャネル行列Ｈを下式（２）のように定義する。 The channel matrix H at this time is defined as in the following equation (2).
このチャネル行列Ｈの逆行列Ｈ-1は下式（３）のように求めることができるとする。 It is assumed that the inverse matrix H −1 of this channel matrix H can be obtained as in the following equation (3).
すると、受信信号系列Ｙ１及びＹ２に対しチャネル行列の逆行列Ｈ-1を乗算することにより、下式（４）に示すように、元の送信信号系列Ｘ１及びＸ２を求めることができる。 Then, by multiplying the reception signal sequences Y1 and Y2 by the inverse matrix H −1 of the channel matrix, the original transmission signal sequences X1 and X2 can be obtained as shown in the following equation (4).
図１３では送受信アンテナの本数がそれぞれ２本である場合を示したが、ＭＩＭＯ伝送システムはこのようなアンテナ構成に限定されるものではなく、アンテナ本数が２本以上であれば同様のデータ伝送処理を行なうことができる。 Although FIG. 13 shows a case where the number of transmission / reception antennas is two, the MIMO transmission system is not limited to such an antenna configuration, and similar data transmission processing is possible if the number of antennas is two or more. Can be performed.
続いて、ＯＦＤＭ方式を適用してＭＩＭＯチャネルを構成してＭＩＭＯ伝送による高速通信を行なう無線通信システムについて考察する。 Next, consider a wireless communication system in which a MIMO channel is configured by applying the OFDM method to perform high-speed communication by MIMO transmission.
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要がある。ＭＩＭＯシステムにおけるチャネル行列Ｈの取得方法としていくつか考えられるが、その１つとして、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割（すなわち時間的に直交するように）送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を用いることができる。図１４には、この時分割法によってチャネル推定を行なうシーケンスを図解している。 In order to decode a received signal in a MIMO system, it is necessary to acquire a channel matrix H. There are several possible methods for acquiring the channel matrix H in the MIMO system. One of them is to transmit a training signal for each transmission antenna from the transmitter side in a time division manner (that is, to be orthogonal in time), and to the receiver side. Then, the time division method of acquiring the channel matrix H based on the training signal received by each receiving antenna can be used. FIG. 14 illustrates a sequence for performing channel estimation by this time division method.
送信アンテナ１からは、シンボル区間１にトレーニング信号１を送り、次のシンボル区間２においては信号を全く送信しない。また、送信アンテナ２からはシンボル区間１で信号を全く送信せず、シンボル区間２においてトレーニング信号を送信することにする。
From the
このようにすると、シンボル区間１では、受信アンテナ１が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ａ（伝搬路ａを意味する。以下同様）を取得するとともに、受信アンテナ２が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｃを取得することができる。同様に、シンボル区間２では、受信アンテナ１が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｂを取得するとともに、受信アンテナ２が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｄを取得することができる。これらのチャネル推定結果を１つに纏めて並べることで、チャネル行列Ｈの全成分を抽出することができる。
In this manner, in the
つまり、時分割によるチャネル推定方法では、送信機側では１つの送信アンテナからトレーニング信号を送信しているときには、その他のアンテナからは何も信号を送信せず干渉しないことを利用して、送受信アンテナの組合せ毎のチャネル推定を行なっていることになる。 In other words, in the channel estimation method based on time division, when a training signal is transmitted from one transmitting antenna on the transmitter side, no signal is transmitted from the other antennas and no interference occurs. Thus, channel estimation is performed for each combination.
ところで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタを使用することが一般的となっている。この帯域制限用フィルタとして、例えば図１５に示すようなＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタが広く知られている。同図に示すように、ＦＩＲフィルタは複数個の遅延素子を直列的に接続して構成され（ディレイ・ライン）、配列された遅延素子の個数分だけの時系列的な入力データを、それぞれ乗算器でフィルタの特性に応じた重み付けを行なった後、これらを加算して平均化処理する。 By the way, in digital transmission, it is common to use a band limiting filter on the receiver side. As this band limiting filter, for example, an FIR (Finite Impulse Response) filter as shown in FIG. 15 is widely known. As shown in the figure, the FIR filter is configured by connecting a plurality of delay elements in series (delay line), and multiplying each time-series input data by the number of arranged delay elements. After weighting is performed according to the characteristics of the filter with a filter, these are added and averaged.
ＦＩＲフィルタは、位相特性に優れているものの、ディレイ・ラインにデータの入力が開始されてからフィルタを通過するまでの遅延、並びにディレイ・ラインに最後のデータが入力されてからフィルタの出力が停止するまでの遅延が長い、すなわちタップ遅延の問題がある。 Although the FIR filter has excellent phase characteristics, the delay from the start of data input to the delay line until it passes through the filter, and the filter output stops after the last data is input to the delay line There is a problem of a long delay until it is done, that is, a tap delay.
従来の通信システムにおける単リンクのチャネル推定を行なう上では、このタップ遅延により全体的に信号が遅れるだけで問題とはならない。これに対し、ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができないという問題点がある。 In estimating the channel of a single link in a conventional communication system, there is no problem if the signal is delayed as a whole due to this tap delay. On the other hand, in the MIMO system, there is a problem in that, when channel estimation is performed using a non-signal transmission period, a signal non-transmission period cannot be clearly created due to tap delay.
ＯＦＤＭ伝送では、遅延波（マルチパス）の影響をできるだけ少なくするため、データ送信区間の前に一定の時間のガード・インターバル（ＧＩ）区間を設けることが一般的である。すなわち、所定のガード・インターバル・サイズ、ガード・バンド・サイズ、及びタイミングに従って、ガード・インターバルやガード・バンドなどのガード信号を送信シンボル毎に挿入することで、マルチパスに伴うシンボル間干渉をなくすことができる。 In OFDM transmission, in order to reduce the influence of delayed waves (multipath) as much as possible, it is common to provide a guard interval (GI) period of a certain time before the data transmission period. In other words, according to a predetermined guard interval size, guard band size, and timing, a guard signal such as a guard interval or guard band is inserted for each transmission symbol, thereby eliminating intersymbol interference due to multipath. be able to.
例えば、ガード・インターバル区間に送信信号の一部を繰り返し伝送することが一般的に行なわれている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。このようにガード・インターバル区間に繰り返し信号を挿入することによって、ガード・インターバル・サイズ以下のマルチパス伝搬（多重反射電波伝搬）を吸収して、サブキャリア間の干渉を除去し、受信品質の致命的な劣化を防止することができる。 For example, it is common practice to repeatedly transmit a part of a transmission signal in a guard interval (see, for example, Non-Patent Document 5). By inserting repeated signals into the guard interval section in this way, multipath propagation (multiple reflected radio wave propagation) below the guard interval size is absorbed, interference between subcarriers is eliminated, and reception quality becomes fatal. Deterioration can be prevented.
しかしながら、ＭＩＭＯシステムにＯＦＤＭ方式を適用した場合には、送信シンボル毎にガード・インターバルを前につけたとしても、前述のように送受信フィルタによる遅延（タップ遅延）の影響のために、前のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることはできるが、後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができない。すなわち、ＦＩＲフィルタで生じる遅延信号は干渉成分として受信信号に残存してしまう。 However, when the OFDM system is applied to the MIMO system, even if the guard interval is preceded for each transmission symbol, due to the influence of the delay (tap delay) by the transmission / reception filter as described above, Although resistance can be given to an extra signal component that comes out, resistance cannot be given to an extra signal component that comes out from a later symbol. That is, the delayed signal generated by the FIR filter remains in the received signal as an interference component.
ＭＩＭＯシステムにおいて、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法では、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となる。すなわち、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。チャネル行列Ｈの推定精度が劣化すると、チャネル行列Ｈの逆行列を乗算することにより得られるストリーム同士に干渉成分が生じ、伝送特性が著しく劣化してしまう。 In a MIMO system, in a channel estimation method in which a training signal is transmitted by time division for each transmission antenna, a delayed signal portion due to a transmission / reception filter becomes an interference component with respect to a previous signal. That is, a delayed signal appears in a portion where channel estimation should be performed when it is assumed that there is no signal, and this becomes an interference component and affects the estimation accuracy of the channel matrix H. When the estimation accuracy of the channel matrix H deteriorates, an interference component is generated between streams obtained by multiplying the inverse matrix of the channel matrix H, and transmission characteristics are significantly deteriorated.
本発明の目的は、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成したＭＩＭＯ通信により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to increase transmission capacity by MIMO communication in which a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas are paired to form a plurality of logical channels using spatial multiplexing. An object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program that can be performed.
本発明のさらなる目的は、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent radio communication system, radio communication apparatus and radio communication method, and computer program capable of suitably performing spatial multiplexing communication using a multicarrier transmission scheme such as OFDM. It is in.
本発明のさらなる目的は、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行ない、マルチキャリア方式の空間多重伝送を適切に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent radio communication system, radio communication apparatus and radio communication method capable of performing channel estimation between transmitting and receiving antennas with high accuracy and appropriately performing multi-carrier spatial multiplexing transmission, and To provide a computer program.
本発明のさらなる目的は、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号のうち遅延信号成分を除去し、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent radio communication system capable of removing a delayed signal component from a training signal transmitted in a time division manner for each transmission antenna and performing channel estimation between the transmission and reception antennas with high accuracy. A wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program;
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、マルチキャリア伝送方式を適用し、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって空間多重通信を行なう無線通信システムであって、送信機側は送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号を送信し、受信機側では、受信したトレーニング信号のうち他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことを特徴とする無線通信システムである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems. The first aspect of the present invention is that a multicarrier transmission system is applied, and a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas are paired. A wireless communication system that performs spatial multiplexing communication, where the transmitter side transmits a training signal in a time-sharing manner for each transmission antenna, and on the receiver side, the influence of delay components of other training signals among the received training signals A wireless communication system is characterized in that channel estimation is performed using a section obtained by removing a certain section.
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。 However, “system” here refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not (hereinafter the same).
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要があるが、本発明では、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割で送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を適用する。 In order to decode a received signal in a MIMO system, it is necessary to acquire a channel matrix H. In the present invention, a training signal for each transmission antenna is transmitted in a time division manner from the transmitter side, and each reception is performed on the receiver side. A time division method of acquiring a channel matrix H based on a training signal received by an antenna is applied.
ここで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタとしてＦＩＲフィルタを用いるのが一般的であるが、位相特性に優れているものの、タップ遅延の問題がある。ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができなくなってしまう。具体的には、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法において、送受信フィルタの遅延により影響が生じる。すなわち、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となるので、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。 Here, in digital transmission, an FIR filter is generally used as a band limiting filter on the receiver side. However, although it has excellent phase characteristics, there is a problem of tap delay. In a MIMO system, when channel estimation is performed using a non-signal transmission period, it becomes impossible to make a clear signal non-transmission period due to a tap delay. Specifically, in a channel estimation method that transmits a training signal by time division for each transmission antenna, an influence is caused by a delay of a transmission / reception filter. That is, since the delayed signal portion by the transmission / reception filter becomes an interference component with respect to the previous signal, a delay signal appears in a portion where channel estimation should be performed on the assumption that there is no signal, and this becomes an interference component to estimate the channel matrix H. Affects accuracy.
そこで、本発明では、チャネル推定において、トレーニング信号区間において、シンボルを切り出す位置（すなわち、ＦＦＴウィンドウの位置）に工夫を加えることによって、チャネル推定精度を向上させ、伝送特性を向上させるようにした。すなわち、送信機側から送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号が送信されるが、受信機側では、受信したトレーニング信号のうち他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことで、その推定精度を向上させる。 Therefore, in the present invention, in channel estimation, the channel estimation accuracy is improved and the transmission characteristics are improved by adding a device to the position where the symbol is cut out (that is, the position of the FFT window) in the training signal section. In other words, the training signal is transmitted in a time-sharing manner for each transmission antenna from the transmitter side, but the receiver side uses a section obtained by removing a section affected by the delay component of other training signals from the received training signal. Thus, the estimation accuracy is improved by performing channel estimation.
トレーニング信号は、一般に、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数（通常は２回程度）の繰り返しにより構成される。ガード・インターバルは、例えば、送信信号の一部（データ区間の終端部分）の繰り返しで構成される。本実施形態では、ガード・インターバルは遅延成分の２倍以上の長さを持つようにする。 The training signal is generally composed of a guard interval and a predetermined number of repetitions (typically about twice) of known training symbols. The guard interval is configured by, for example, repeating a part of the transmission signal (the end portion of the data section). In the present embodiment, the guard interval is set to have a length that is at least twice the delay component.
通常、受信機は、トレーニング信号からガード・インターバルを除去した後、繰り返されるトレーニング・シンボル同士を重畳することでチャネル推定の精度を向上させる。これに対し、本実施形態では、受信機は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。 Usually, the receiver improves the accuracy of channel estimation by superimposing repeated training symbols after removing the guard interval from the training signal. On the other hand, in this embodiment, the receiver removes the delay-affected portions from before and after the received training signal, cuts out the cut out sections equally by the number of training symbol repetitions, and averages out the cut out sections. To perform channel estimation.
また、本発明の第２の側面は、複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対をなして、マルチキャリア伝送方式により空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信ステップと、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
A second aspect of the present invention provides a computer system for performing processing for performing spatial multiplexing communication using a multicarrier transmission method using a plurality of receiving antennas and paired with a transmitter having a plurality of transmitting antennas. A computer program written in a computer-readable format for execution on
A reception step of receiving each training signal transmitted in a time division manner for each transmission antenna from the transmitter side at each reception antenna;
A channel estimation step for performing channel estimation using a section obtained by removing a section affected by delay components of other training signals from each received training signal;
A computer program characterized by comprising:
本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。 The computer program according to the second aspect of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize predetermined processing on a computer system. In other words, by installing the computer program according to the second aspect of the present invention in the computer system, a cooperative action is exhibited on the computer system, and it operates as a wireless communication device. By activating a plurality of such wireless communication devices to construct a wireless network, it is possible to obtain the same effects as the wireless communication system according to the first aspect of the present invention.
本発明によれば、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成したＭＩＭＯ通信により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 According to the present invention, a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas are paired, and the transmission capacity is increased by MIMO communication in which a plurality of logical channels are formed using spatial multiplexing. An excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program that can be performed can be provided.
また、本発明によれば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 In addition, according to the present invention, there are provided an excellent radio communication system, radio communication apparatus and radio communication method, and computer program capable of suitably performing spatial multiplexing communication using a multicarrier transmission scheme such as OFDM. be able to.
また、本発明によれば、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行ない、マルチキャリア方式の空間多重伝送を適切に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, an excellent radio communication system, radio communication apparatus, and radio communication method capable of performing channel estimation between transmission / reception antennas with high accuracy and appropriately performing multicarrier spatial multiplexing transmission, In addition, a computer program can be provided.
また、本発明によれば、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号のうち遅延信号成分を除去し、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。 In addition, according to the present invention, excellent wireless communication that can remove a delayed signal component from a training signal transmitted in a time division manner for each transmitting antenna and perform channel estimation between transmitting and receiving antennas with high accuracy. A system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program can be provided.
本発明に係るマルチキャリアＭＩＭＯ伝送方式によれば、受信機側ではトレーニング信号を取り出す区間を変更することによりチャネル推定精度を向上させ、サブキャリア単位でチャネル特性を推定することができる。したがって、無駄なガード・インターバルの付加による伝送効率の劣化を抑えつつ、より精度の高いチャネル行列を取得することができる。 According to the multi-carrier MIMO transmission system according to the present invention, the channel estimation accuracy can be improved by changing the section from which the training signal is extracted on the receiver side, and the channel characteristics can be estimated in units of subcarriers. Accordingly, it is possible to acquire a channel matrix with higher accuracy while suppressing deterioration in transmission efficiency due to the addition of useless guard intervals.
本発明に係るマルチキャリアＭＩＭＯ伝送方式では、受信機は同期を取得した後、切り出し区間の変更を加えるだけで対応することが可能であり、再同期取得の必要がないため、同期回路の主要な演算部を動作させる必要がない。したがって、消費電力の低減に貢献する。 In the multicarrier MIMO transmission system according to the present invention, the receiver can cope with the change of the cut-out section after acquiring the synchronization, and there is no need to acquire the resynchronization. There is no need to operate the arithmetic unit. Therefore, it contributes to reduction of power consumption.
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、ＯＦＤＭ方式においてＭＩＭＯチャネルを構成し、ＭＩＭＯ処理を行なうことで構築される高速な無線通信システムに関する。図１には、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ送信機の機能的構成を示している。図示の送信機は、２本の送信アンテナすなわち２系統のＭＩＭＯ送信ストリームを備えている。但し、ストリーム数は任意である。 The present invention relates to a high-speed wireless communication system constructed by configuring a MIMO channel in the OFDM scheme and performing MIMO processing. FIG. 1 shows a functional configuration of a MIMO transmitter according to an embodiment of the present invention. The illustrated transmitter includes two transmission antennas, that is, two MIMO transmission streams. However, the number of streams is arbitrary.
データ発生器１００から供給される送信データは、スクランブラ１０２においてスクランブルが掛けられる。次いで、符号化器１０４で誤り訂正符号化を施さられ。この際の符号化器の種類としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａであればＲ＝１／２、Ｋ＝７の畳み込み符号器などが採用されている。そして、符号化信号はデータ振り分け器１０６に入力され、ストリーム毎に振り分けられる。
The transmission data supplied from the
各ＭＩＭＯ送信ストリームでは、ストリーム毎に設定されたデータレートに従って、送信信号をパンクチャ１０８又は１０９によりパンクチャし、インターリーバ１１０又は１１１によりインターリーブし、マッパー１１２・１１３によりＩＱ信号空間にマッピングして複素ベースバンド信号となる。周波数領域に並んだ各サブキャリアをＩＦＦＴ１１４又は１１５を通過して時間軸信号に変換した後に、ガード・インターバルを付加する。そして、デジタル・フィルタ１１８又は１１９にて帯域制限した後、ＤＡコンバータ１２０又は１２１にてアナログ信号に変換し、ＲＦ部１２２又は１２３にて適当な周波数帯にアップコンバートしてから、それぞれの送信アンテナから伝搬路に送出される。
In each MIMO transmission stream, the transmission signal is punctured by the
また、図２には、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ受信機の機能的構成を示している。図示の受信機は、２本の受信アンテナすなわち２系統のＭＩＭＯ受信ストリームを備えている。但し、ストリーム数は任意である。 FIG. 2 shows a functional configuration of the MIMO receiver according to the embodiment of the present invention. The illustrated receiver includes two reception antennas, that is, two MIMO reception streams. However, the number of streams is arbitrary.
ＭＩＭＯチャネルを通してＭＩＭＯ受信機に届いたデータは、それぞれのＭＩＭＯ受信ストリームにおいて、ＲＦ部２３２又は２３３でアナログ処理し、ＡＤコンバータ２３０又は２３１によりデジタル信号に変換した後、デジタル・フィルタ２２８又は２２９に入力される。そして、同期回路２２６にてパケット発見、タイミング検出、周波数オフセット補正などの処理が行なわれた後、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルをガード除去部２２４又は２２５により除去する。そして、ＦＦＴ２２２又は２２３により時間軸信号が周波数軸信号となる。
The data received by the MIMO receiver through the MIMO channel is analog-processed by the
このようにしてＭＩＭＯ受信ストリーム毎に得られた信号は、チャネル推定部２２０で送受信アンテナ毎にチャネル推定し、受信アンテナ数×送信アンテナ数の要素を持つチャネル行列Ｈとして表現される。逆行列演算器２１８は、得られたチャネル行列の逆行列Ｈ-1を計算する。そして、逆行列演算部２１６又は２１８は元々の受信信号とチャネル行列の逆行列Ｈ-1との行列乗算を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る。
The signal obtained for each MIMO reception stream in this way is channel-estimated for each transmission / reception antenna by the
チャネル等価回路２１４は、ストリーム毎の信号系列に対し、さらに残留周波数オフセット補正、チャネル・トラッキングなどを施す。そして、デマッパー２１２又は２１３はＩＱ信号空間上の受信信号をデマップし、デインターリーバ２１０又は２１１はデインターリーブし、デパンクチャ２０８又は２０９は所定のデータレートでデパンクチャした後、データ合成部２０６によりＭＩＭＯ受信ストリーム毎の受信信号を１本のストリームに合成する。このデータ合成処理は送信側で行なうデータ振り分けと全く逆の動作を行なうものである。そして、復号器２０４にて誤り訂正復号した後、デスクランブラ２０２によりデスクランブルし、データ取得部２００は受信データを取得する。
The channel
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要がある。ＭＩＭＯシステムにおけるチャネル行列Ｈの取得方法として幾つか考えられるが、本実施形態では、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割（すなわち時間的に直交するように）送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を適用する。 In order to decode a received signal in a MIMO system, it is necessary to acquire a channel matrix H. Several methods for acquiring the channel matrix H in the MIMO system are conceivable. In this embodiment, a training signal for each transmission antenna is transmitted from the transmitter side in a time division manner (that is, so as to be orthogonal in time), and the receiver side Then, the time division method of acquiring the channel matrix H based on the training signal received by each receiving antenna is applied.
ここで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタとしてＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いるのが一般的である（前述）。ＦＩＲフィルタは、位相特性に優れているものの、タップ遅延の問題がある。 Here, in digital transmission, an FIR (Finite Impulse Response) filter is generally used as a band limiting filter on the receiver side (described above). Although the FIR filter is excellent in phase characteristics, there is a problem of tap delay.
従来の通信システムにおける単リンクのチャネル推定を行なう上では、このタップ遅延により全体的に信号が遅れるだけで問題とはならない。これに対し、ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができないという問題点がある。 In estimating the channel of a single link in a conventional communication system, there is no problem if the signal is delayed as a whole due to this tap delay. On the other hand, in the MIMO system, there is a problem in that, when channel estimation is performed using a non-signal transmission period, a signal non-transmission period cannot be clearly created due to tap delay.
ＭＩＭＯシステムにおいては、送信シンボル毎にガード・インターバルを設けても、後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができず、ＦＩＲフィルタで生じる遅延信号は干渉成分として受信信号に残存してしまう。このため、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法において、送受信フィルタの遅延により影響が生じる。すなわち、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となるので、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。チャネル行列Ｈの推定精度が劣化すると、チャネル行列Ｈの逆行列を乗算することにより得られるストリーム同士に干渉成分が生じ、伝送特性が著しく劣化してしまう。 In a MIMO system, even if a guard interval is provided for each transmission symbol, it is not possible to provide resistance to an extra signal component coming out from a later symbol, and a delayed signal generated by the FIR filter is used as an interference component. It remains in the received signal. For this reason, in the channel estimation method for transmitting the training signal by time division for each transmission antenna, there is an influence due to the delay of the transmission / reception filter. That is, since the delayed signal portion by the transmission / reception filter becomes an interference component with respect to the previous signal, a delay signal appears in a portion where channel estimation should be performed on the assumption that there is no signal, and this becomes an interference component to estimate channel matrix H Affects accuracy. When the estimation accuracy of the channel matrix H deteriorates, an interference component is generated between streams obtained by multiplying the inverse matrix of the channel matrix H, and transmission characteristics are significantly deteriorated.
そこで、本実施形態では、チャネル推定において、トレーニング信号区間において、シンボルを切り出す位置（すなわち、ＦＦＴウィンドウの位置）に工夫を加えることによって、チャネル推定精度を向上させ、伝送特性を向上させるようにした。すなわち、送信機側から送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号が送信されるが、受信機側では、受信したトレーニング信号のうちたのトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことで、その推定精度を向上させる。 Therefore, in the present embodiment, in channel estimation, the channel estimation accuracy is improved and the transmission characteristics are improved by adding a device to the position where the symbol is cut out (that is, the position of the FFT window) in the training signal section. . In other words, the training signal is transmitted in a time-sharing manner for each transmission antenna from the transmitter side, but the receiver side uses a section in which the section affected by the delay component of the training signal is removed from the received training signal. Thus, the estimation accuracy is improved by performing channel estimation.
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数（通常は２回程度）の繰り返しにより構成される。ガード・インターバルは、例えば、送信信号の一部（データ区間の終端部分）の繰り返しで構成される。本実施形態では、ガード・インターバルは遅延成分の２倍以上の長さを持つようにする。 The training signal is composed of a guard interval and repetition of a known training symbol a predetermined number of times (usually about twice). The guard interval is configured by, for example, repeating a part of the transmission signal (the end portion of the data section). In the present embodiment, the guard interval is set to have a length that is at least twice the delay component.
通常、受信機は、トレーニング信号からガード・インターバルを除去した後、繰り返されるトレーニング・シンボル同士を重畳することでチャネル推定の制度を向上させる。これに対し、本実施形態では、受信機は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。 Typically, the receiver improves the channel estimation scheme by superimposing repeated training symbols after removing the guard interval from the training signal. On the other hand, in this embodiment, the receiver removes the delay-affected portions from before and after the received training signal, cuts out the cut out sections equally by the number of training symbol repetitions, and averages out the cut out sections. To perform channel estimation.
図３には、送受信アンテナそれぞれ２本を備えたＩＥＥＥ８０２．１１ａベースの無線通信システムに対し、ＭＩＭＯ伝送方式を組み込んだときのシーケンスを例示している。 FIG. 3 illustrates a sequence when the MIMO transmission scheme is incorporated into an IEEE 802.11a-based wireless communication system having two transmission / reception antennas.
ここでは、送信機側からは図示のフローに従い各送信アンテナからパケットが送出されるものとする。また、パケットには、送受信機間で既知シンボルからなるトレーニング・シーケンスを含んでいるが、図示の例では、ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、Ｌ−ＬＴＳ（Ｌｅｇａｃｙ Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、ＨＬＴＳ（Ｈｉｇｈ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｌｏｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）という３種類のトレーニング・シーケンスが使用されている（Ｌｅｇａｃｙとしたのは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで旧来から定義されているトレーニング・シーケンスであることを意味する）。 Here, it is assumed that a packet is transmitted from each transmitting antenna according to the illustrated flow from the transmitter side. In addition, the packet includes a training sequence including known symbols between the transmitter and the receiver. However, in the illustrated example, STS (Short Training Sequence), L-LTS (Legacy Long Training Sequence), and HLTS (High Throughput Long). Three types of training sequences (Training Sequence) are used (Legacy means a training sequence that has been traditionally defined in IEEE802.11a).
受信側は、ＳＴＳにおいて自己相関を用いてパケットの発見並びに粗い同期タイミング測定を行ない、Ｌ−ＬＴＳにおいて相互相関などを用いてより精密なタイミング測定を行なうとともに、周波数オフセットの引き込みなどを行なうのが、トレーニング・シーケンスを用いた一般的な動作である。 The receiving side performs packet discovery and coarse synchronization timing measurement using autocorrelation in STS, and performs more precise timing measurement using cross-correlation and the like in L-LTS, and pulls in frequency offset and the like. This is a general operation using a training sequence.
同期回路２２６がＬ−ＬＴＳを用いて精密な同期を捕捉した後は、一定のＯＦＤＭシンボル間隔（例えば、４マイクロ秒）でシンボルを抽出する。そして、ガード・インターバル除去部２２４又は２２５がトレーニング信号からガード・インターバルを除去し、後段のＦＦＴ２２２又は２２３へ供給される。
After the
ＯＦＤＭ伝送方式にＭＩＭＯシステムを搭載した場合、同期を捕捉した後にトレーニング信号を用いてチャネル行列を取得する必要がある。ＭＩＭＯ処理部３００内では、各送信アンテナから時分割で送られてくるＨ−ＬＴＳを用い、チャネル推定部２２０がチャネル行列Ｈの推定を行ない、さらに逆行列演算部２１８がチャネル行列Ｈの逆行列演算を行なうことで、その逆行列Ｈ-1を得る。
When a MIMO system is installed in the OFDM transmission method, it is necessary to acquire a channel matrix using a training signal after acquiring synchronization. In the MIMO processing unit 300, the
そして、逆行列乗算部２１６は、一方の受信アンテナからその後に受信される空間多重データ信号であるＤａｔａ０１、Ｄａｔａ０２、並びに他方の受信アンテナからその後に受信される空間多重信号Ｄａｔａ１１、Ｄａｔａ１２に対して前述の式（４）に示すように逆行列Ｈ-1を乗算することによって、受信データの空間直交化処理を行なう。
Then, the inverse
ＩＥＥＥ８０２．１１ａをベースとした物理層においては、トレーニング信号は２ＯＦＤＭシンボル分の区間に渡って送信される。言い換えれば、トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの２回の繰り返しにより構成される。図４には、トレーニング信号とデータ信号におけるガード・インターバルの位置を示している。トレーニング信号のガード・タイムの区間は０．８マイクロ秒となり、通常のデータ・シンボルのガード・タイム０．４マイクロ秒よりも長く設定されている。すなわち、同期回路２２６で一旦同期を捕捉し、一定間隔で刻むような処理を行なう場合、Ｈ−ＬＴＳを取得する際にはデータの並び替えを行なう必要も出てくる。
In the physical layer based on IEEE 802.11a, the training signal is transmitted over a section of 2 OFDM symbols. In other words, the training signal is composed of two repetitions of a guard interval and a known training symbol. FIG. 4 shows the position of the guard interval in the training signal and the data signal. The guard time interval of the training signal is 0.8 microseconds, which is set longer than the guard time of normal data symbols of 0.4 microseconds. That is, when the
図５には、ＭＩＭＯ処理部３００内におけるチャネル推定部２２０が各送信アンテナから時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための信号フローを模式的に示している。
FIG. 5 schematically shows a signal flow for the
同図に示すように、シンボル区間１及びシンボル区間２からそれぞれ取り出された２個のトレーニング信号１及び２を同相加算した後、平均化することで、チャネル推定精度を向上したチャネル推定用トレーニング信号３を得ることができる。
As shown in the figure, a channel estimation training signal whose channel estimation accuracy is improved by performing in-phase addition of the two
ガード・インターバルは、チャネル上の遅延波（マルチパス）に対する耐性を持たせるためにシンボルの前半部に付加されている。ここで、ガード・インターバルを大きく取り過ぎると、シンボル長に占めるデータ長の割合が減少するため、伝送効率が低下する。 The guard interval is added to the first half of the symbol in order to provide resistance against delayed waves (multipath) on the channel. Here, if the guard interval is excessively large, the ratio of the data length to the symbol length is reduced, so that the transmission efficiency is lowered.
デジタル伝送では受信機側で帯域制限用フィルタを使用することが一般的であり、ＦＩＲフィルタを用いるとタップ遅延により受信信号の前後に遅延信号が生ずるという問題がある（前述）。単リンクの通信システムではタップ遅延により全体的に信号が送れるだけである。ところが、ＭＩＭＯ伝送システムにおいて時分割法によりチャネル推定を行なう際に、一方のストリームでタップ遅延により発生する残存信号が他ストリームへ影響する。すなわち、送信シンボル毎にガード・インターバルを付加しても、他ストリームで後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができない。 In digital transmission, it is common to use a band limiting filter on the receiver side. When an FIR filter is used, there is a problem that a delayed signal is generated before and after the received signal due to tap delay (described above). In a single link communication system, the entire signal can only be transmitted due to a tap delay. However, when channel estimation is performed by the time division method in a MIMO transmission system, a residual signal generated by tap delay in one stream affects the other streams. That is, even if a guard interval is added for each transmission symbol, it is not possible to provide resistance to an extra signal component coming out from a later symbol in another stream.
図６には、フィルタ遅延による残存信号が他のストリームへ影響を及ぼす様子を図解している。トレーニング信号もデータ信号同様に前半部にガード・インターバルが付加されるが、前半にガード・インターバルを持っている所為で、前のシンボルからのフィルタ遅延によるシンボルの残存には耐性を持っているが、後ろのシンボルからのフィルタの応答には耐性を持っておらず、残存信号の干渉を受けてしまう。 FIG. 6 illustrates how the remaining signal due to the filter delay affects other streams. The training signal also has a guard interval added to the first half like the data signal, but because it has a guard interval in the first half, it is resistant to the remaining symbols due to the filter delay from the previous symbol. The filter response from the rear symbols is not resistant and is subject to residual signal interference.
図６に示す例では、送信機側からは送信アンテナ毎にトレーニング信号を時分割で送信するものの、例えば、シンボル区間１では、送信アンテナ１から受信したトレーニング・シンボル２の後半部分は、デジタル・フィルタのタップ遅延のため、送信アンテナ２から受信したガード・インターバルの遅延信号によって干渉を受ける。また、シンボル区間２では、送信アンテナ２から受信したトレーニング信号のうちガード・インターバルに相当する前半部分は、デジタル・フィルタのタップ遅延のため、送信アンテナ１から受信したトレーニング・シンボル２の遅延信号によって干渉を受ける。後者の場合、前半にガード・インターバルを持っている所為で、前のシンボルからのフィルタ遅延によるシンボルの残存には耐性を持っている。ところが、前者の場合、トレーニング・シンボル２自身は後ろのシンボルからのフィルタの応答には耐性を持っておらず、残存信号の干渉を受けてしまう。
In the example shown in FIG. 6, although the training signal is transmitted from the transmitter side in a time division manner for each transmission antenna, for example, in the
これに対し、本実施形態では、トレーニング信号は同じシンボルが繰り返し用いられることを利用し、シンボルの切り出し区間に工夫を与える。具体的には、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。 On the other hand, in the present embodiment, the training signal uses the fact that the same symbol is used repeatedly, and devise the symbol cutout section. Specifically, the delay-influenced parts are removed from the front and back of the received training signal, the cut-out section is cut out equally by the number of training symbol repetitions, and channel estimation is performed by taking the average of each cut-out section. To.
図７には、受信したトレーニング信号からシンボルの切り出す区間を工夫してチャネル推定を行なう様子を図解している。同期回路２２６からＭＩＭＯ処理部３３０へは、２０ＭＨｚサンプリングで８０ポイントのデータが一定間隔で送られてくる。
FIG. 7 illustrates a state in which channel estimation is performed by devising a section where a symbol is cut out from a received training signal. From the
チャネル推定部２２０がトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なう際、トレーニング信号区間において、トレーニング信号前半部４０１では切り出し区間８０１のようになるべく後ろの方からシンボルを切り出す。これは、通常の遅延波に対する耐性を持たせるための切り出しの際と代わらない。
When the
一方、トレーニング信号後半部４０２では、切り出し区間８０２のように、なるべく前半の方からシンボルを切り出す。こうすることによって、後ろに控えるシンボルによるフィルタの応答に対して耐性を持たせることができる。また、このようなシンボルの切り出しによって、他の送信アンテナ、すなわち本来信号を送っていない筈なのに、フィルタの応答によって避けられない信号が出てしまう区間の影響で、チャネル推定精度が劣化してしまうという現象を回避することができる。 On the other hand, the training signal second half 402 cuts out symbols from the first half as much as possible, as in the cutout section 802. By doing so, it is possible to provide resistance to the filter response due to the symbols to be kept behind. In addition, due to the extraction of such symbols, the channel estimation accuracy deteriorates due to the influence of the other transmitting antennas, that is, the section in which signals that cannot be transmitted due to the response of the filter, although they should not be transmitted. This phenomenon can be avoided.
チャネル推定部２２０は、トレーニング信号から上述したようなシンボル切り出しを行なった後、切り出し区間１から得られたトレーニング信号と、切り出し区間２から得られたトレーニング信号とを、同相加算した後に平均化する。すなわち、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうことにより、チャネル推定精度の向上が見込める。加えて、他のアンテナからのシンボル間干渉を除去した状態でチャネル行列を取得することができるので、良好なチャネル行列を取得することができ、これによって伝送特性の向上を期待することができる。
After performing symbol cutout as described above from the training signal, the
図８には、チャネル推定部２２０において、送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
FIG. 8 shows a processing procedure in the form of a flowchart in the
同期回路２２６から８０ポイントのデータが入力されると、受信したシンボルがトレーニング信号の前半部であるかどうかをチェックする（ステップＳ１）。
When 80 points of data is input from the
ここで、受信シンボルがトレーニング信号の前半部である場合には、入力されてきた８０ポイントのうち、先頭から１６ポイントをガードとして切り取り、残りの６４ポイントを前半部として抽出する（ステップＳ５）。 If the received symbol is the first half of the training signal, 16 points from the head of the input 80 points are cut out as a guard, and the remaining 64 points are extracted as the first half (step S5).
また、受信シンボルがトレーニング信号の前半部でない場合には、続いて、受信シンボルがトレーニング信号の後半部であるかどうかをチェックする（ステップＳ２）。 If the received symbol is not the first half of the training signal, it is subsequently checked whether the received symbol is the second half of the training signal (step S2).
ここで、受信シンボルがトレーニング信号の後半部である場合には、入力されてきた８０ポイントのうち、後ろから１６ポイントをガードとして切り取り、残りの６４ポイントを前半部として抽出する（ステップＳ６）。 Here, if the received symbol is the latter half of the training signal, 16 points from the back of the input 80 points are cut out as guards, and the remaining 64 points are extracted as the first half (step S6).
そして、ステップＳ５により得られたトレーニング信号の前半の切り出し区間と、ステップＳ６により得られた後半の切り出し区間を、同相に合わせた後（すなわち、切り出し区間を一致させた後）、これらを合成して平均化する（ステップＳ７）。 Then, the first cut-out section of the training signal obtained in step S5 and the second cut-out section obtained in step S6 are matched in phase (that is, after the cut-out sections are matched), and then synthesized. And averaging (step S7).
トレーニング信号の前半の切り出しは、通常のＯＦＤＭ受信処理におけるガード・インターバルの処理に相当するが、本実施形態では、さらに後半部を切り出すという点に特徴がある。 Cutting out the first half of the training signal corresponds to guard interval processing in normal OFDM reception processing, but this embodiment is characterized in that the second half is further cut out.
また、受信したシンボルがトレーニング信号の前半部でも後半部でもない場合には、当該シンボルが通常のデータ・シンボルであることを意味する。この場合、前半部、あるいは前半と後半両方をガード・インターバルとして切り出し、８４ポイントをデータ信号として抽出する（ステップＳ３）。 If the received symbol is neither the first half nor the second half of the training signal, it means that the symbol is a normal data symbol. In this case, the first half or both the first half and the second half are cut out as guard intervals, and 84 points are extracted as data signals (step S3).
そして、ステップＳ７により平均化処理されたトレーニング・シンボル、又はステップＳ３により切り出されたデータ・シンボルを後段のＦＦＴ２２２又は２２３へ出力される（ステップＳ４）。
The training symbol averaged in step S7 or the data symbol cut out in step S3 is output to the
上述したように、本発明は、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア通信システムに対しＭＩＭＯ伝送方式を組み込んだときに、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割で送信し、受信機側で各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル推定を行なう場合に適用することができる。 As described above, according to the present invention, when a MIMO transmission system is incorporated into a multicarrier communication system such as OFDM, a training signal for each transmission antenna is transmitted in a time division manner from the transmitter side, and each reception is received at the receiver side. This can be applied to channel estimation based on a training signal received by an antenna.
ＭＩＭＯ伝送方式を組み込むことが可能な（言い換えれば、本発明を適用可能な）通信システムとして、上述したＩＥＥＥ８０２．１１ａの他に、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２や、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎを挙げることができる。 As a communication system in which the MIMO transmission method can be incorporated (in other words, the present invention can be applied), HiperLAN / 2 and IEEE802.11n can be cited in addition to the above-described IEEE802.11a.
図９には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。同図中の破線で囲った部分が本発明に係るチャネル推定に適用可能なトレーニング・シーケンスに相当する。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｐａｒｔ１１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ５ＧＨｚ Ｂａｎｄを参照されたい。 FIG. 9 shows the structure of a training sequence in IEEE 802.11a. A portion surrounded by a broken line in the figure corresponds to a training sequence applicable to channel estimation according to the present invention. Regarding the definition of the training sequence in IEEE 802.11a, for example, International Standard ISO / IEC 8802-11: 1999 (E) ANSI / IEEE Std 802.11, 1999 Edition Part 11: Wireless LAN Medium Access Contest See Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band.
また、図１０には、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。同図中の破線で囲った部分が本発明に係るチャネル推定に適用可能なトレーニング・シーケンスに相当する。なお、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ４７５ ｖ１．１．１ （２０００−１１） Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ２； Ｐｈｙｓｉｃａｌ （ＰＨＹ） Ｌａｙｅｒを参照されたい。 FIG. 10 shows the structure of a training sequence in HiperLAN / 2. A portion surrounded by a broken line in the figure corresponds to a training sequence applicable to channel estimation according to the present invention. For the definition of the training sequence in HiperLAN / 2, see, for example, ETSI TS 101 475 v1.1.1 (2000-11) Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type2; Physical (PHY) Layer .
また、図１１には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。また、図１２には、２アンテナすなわち２ＭＩＭＯストリームで構成される同システムにおけるＨＴ−ＬＴＦパターン（トレーニング・フォーマット）の構成を示している。ＴＧｎ Ｓｙｎｃ提案の図では，周波数方向の直交性を生かして両方のアンテナから信号を送る（ｆ１及びｆ３は一方のアンテナから送るが、ｆ２及びｆ４は他方のアンテナから送るというようなことを行ない、信号の干渉を防ぐ）。しかしながら、ガード・インターバルが後ろにないために、フィルタの遅延の影響を受けるのは同じである。このため、本発明のように，ガードを後ろにとってＳｅｔ＿１同士あるいはＳｅｔ＿２同士を重ね合わせる必要がある。 FIG. 11 shows the configuration of a training sequence in IEEE 802.11n. FIG. 12 shows the configuration of an HT-LTF pattern (training format) in the same system configured with two antennas, that is, two MIMO streams. In the figure of TGn Sync proposal, signals are sent from both antennas by utilizing the orthogonality in the frequency direction (f1 and f3 are sent from one antenna, f2 and f4 are sent from the other antenna, Prevent signal interference). However, since the guard interval is not behind, it is the same that is affected by the filter delay. For this reason, like the present invention, it is necessary to overlap Set_1 or Set_2 with the guard behind.
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、ＴＧｎ Ｓｙｎｃ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｏｓａｌ Ｒ００ Ｐａｇｅ １０７ Ｆｉｇｕｒｅ４７−Ｐａｇｅ１０９ Ｆｉｇｕｒｅ４９を参照されたい。
For the definition of the training sequence in IEEE802.11n, refer to, for example, TGn Sync Technical Proposal R00 Page 107 Figure 47-
なお、他ユーザのではなく、自ユーザの他のアンテナからのシンボル間干渉が生じるという事態は、ＭＩＭＯシステムにおいて特有の問題であり、送受信間の伝送路が単リンクで構成される従来の通信システムでは想定されない状況である。 Note that the situation in which intersymbol interference occurs from other antennas of the user rather than other users is a particular problem in the MIMO system, and a conventional communication system in which a transmission path between transmission and reception is configured by a single link. This is an unexpected situation.
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａをベースとしたシステムに対してＭＩＭＯ伝送システムを応用した実施形態を中心にして説明してきたが、同じＯＦＤＭを物理層とするＩＥＥＥ８０２．１１ｇやＨｉｐｅｒＬＡＮ／２にＭＩＭＯ伝送システムに対しても同様に本発明を適用することができる。 In this specification, the embodiment in which the MIMO transmission system is applied to a system based on IEEE802.11a has been mainly described. However, MIMO transmission to IEEE802.11g or HiperLAN / 2 using the same OFDM as a physical layer has been described. The present invention can be similarly applied to a system.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.
１００…データ発生器
１０２…スクランブラ
１０４…符号化器
１０６…データ振り分け部
１０８，１０９…パンクチャ
１１０，１１１…インターリーバ
１１２，１１３…マッパー
１１４，１１５…ＩＦＦＴ
１１６，１１７…ガード挿入部
１１８，１１９…デジタル・フィルタ
１２０，１２１…ＤＡコンバータ
１２２，１２３…ＲＦ部
２００…データ取得部
２０２…デスクランブラ
２０４…復号器
２０６…データ合成部
２０８，２０９…デパンクチャ
２１０，２１１…デインターリーバ
２１２，２１３…デマッパー
２１４…チャネル等化回路
２１６…逆行列乗算部
２１８…逆行列演算部
２２０…チャネル推定部
２２２，２２３…ＦＦＴ
２２４，２２５…ガード除去部
２２６…同期回路
２２８，２２９…デジタル・フィルタ
２３０，２３１…ＡＤコンバータ
２３２，２３３…ＲＦ部
DESCRIPTION OF
116, 117 ...
224, 225 ...
Claims (8)
送信機側は、ガード・インターバルと所定回数繰り返される既知トレーニング・シンボルで構成されるトレーニング信号を、送信アンテナ毎に時分割で送信し、
受信機側では、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that applies a multi-carrier transmission scheme and performs a spatial multiplexing communication with a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas as a pair,
On the transmitter side , a training signal composed of a guard interval and a known training symbol repeated a predetermined number of times is transmitted in a time division manner for each transmission antenna,
On the receiver side, the delay-affected portions are removed from the front and rear of the received training signal , the cut-out section is cut out equally by the number of repetitions of the training symbol, and channel estimation is performed by taking the average of each cut-out section .
A wireless communication system.
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信手段と、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定手段と、
を具備し、
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数の繰り返しにより構成され、
前記チャネル推定手段は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう、
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device comprising a plurality of receiving antennas, paired with a transmitter having a plurality of transmitting antennas, and performing spatial multiplexing communication by a multicarrier transmission method,
Receiving means for receiving at each receiving antenna each training signal transmitted in a time-sharing manner for each transmitting antenna from the transmitter side;
Channel estimation means for performing channel estimation using a section obtained by removing a section affected by a delay component of another training signal from each received training signal;
Equipped with,
The training signal consists of a guard interval and a predetermined number of repetitions of known training symbols,
The channel estimation means removes delay-influenced parts from before and after the received training signal, cuts out the cut out sections equally by the number of training symbol repetitions, and performs channel estimation by taking the average of the cut out sections ,
A wireless communication device.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 Based on the channel estimation result obtained by the channel estimation means, further comprising means for signal processing a spatially multiplexed signal sent from the transmitter side,
The wireless communication apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 The receiving means includes a band limiting filter that generates a tap delay,
The wireless communication apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 The training signal is composed of signals defined in IEEE 802.11a or IEEE 802.11g.
The wireless communication apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。 The training signal is composed of a signal defined in HiperLAN / type2.
The wireless communication apparatus according to claim 2.
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信ステップと、A reception step of receiving each training signal transmitted in a time division manner for each transmission antenna from the transmitter side at each reception antenna;
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定ステップと、A channel estimation step for performing channel estimation using a section obtained by removing a section affected by a delay component of another training signal from each received training signal;
を有し、Have
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数の繰り返しにより構成され、The training signal consists of a guard interval and a predetermined number of repetitions of known training symbols,
前記チャネル推定ステップでは、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう、In the channel estimation step, the delay-influenced portions are removed from before and after the received training signal, the cut out section is cut out equally by the number of training symbol repetitions, and the channel estimation is performed by taking the average of the cut out sections. ,
ことを特徴とする無線通信方法。A wireless communication method.
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信手段、Receiving means for receiving at each receiving antenna each training signal transmitted in a time-sharing manner for each transmitting antenna from the transmitter side,
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定手段、Channel estimation means for performing channel estimation using a section obtained by removing a section affected by a delay component of another training signal from each received training signal;
として機能させ、Function as
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数の繰り返しにより構成され、The training signal consists of a guard interval and a predetermined number of repetitions of known training symbols,
前記チャネル推定手段は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう、The channel estimation means removes delay-influenced parts from before and after the received training signal, cuts out the cut out sections equally by the number of training symbol repetitions, and performs channel estimation by taking the average of the cut out sections ,
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。A computer program characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004321106A JP4604659B2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004321106A JP4604659B2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006135543A JP2006135543A (en) | 2006-05-25 |
| JP4604659B2 true JP4604659B2 (en) | 2011-01-05 |
Family
ID=36728704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004321106A Expired - Fee Related JP4604659B2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4604659B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7738548B2 (en) * | 2007-01-08 | 2010-06-15 | Harris Corporation | System and method for communicating at low signal-to-noise ratio using injected training symbols |
| TWI473484B (en) * | 2008-03-10 | 2015-02-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | A physical layer convergence protocol (plcp) packet structure for multiple-input-multiple-output (mimo) communication systems |
| JP5278035B2 (en) * | 2009-02-25 | 2013-09-04 | ソニー株式会社 | COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD, COMPUTER PROGRAM, AND COMMUNICATION SYSTEM |
| US9288096B2 (en) | 2009-12-07 | 2016-03-15 | Qualcomm Incorporated | Enabling phase tracking for a communication device |
| JP5635457B2 (en) * | 2011-07-01 | 2014-12-03 | 日本電信電話株式会社 | Wireless communication system, communication apparatus, wireless communication method, and transmission method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003304215A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Panasonic Mobile Communications Co Ltd | Ofdm communication apparatus and ofdm communication method |
-
2004
- 2004-11-04 JP JP2004321106A patent/JP4604659B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003304215A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Panasonic Mobile Communications Co Ltd | Ofdm communication apparatus and ofdm communication method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006135543A (en) | 2006-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4604796B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| JP5996594B2 (en) | Pilot and data transmission in MIMO (multiple input multiple output) systems applying subband multiplexing | |
| JP4604800B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| JP4604545B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method | |
| CA2549100C (en) | Broadcast transmission with spatial spreading in a multi-antenna communication system | |
| JP4543737B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program | |
| US7688910B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program | |
| US20050195734A1 (en) | Transmission signals, methods and apparatus | |
| JP2005184730A (en) | Radio communication system, radio communication apparatus, and radio communication method, as well as computer program | |
| WO2005022815A1 (en) | Ofdm channel estimation and tracking for multiple transmit antenna | |
| WO2010050757A2 (en) | Method for transmitting downlink reference signals in a multi-antenna wireless communication system | |
| JP4635642B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| JP4474934B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program | |
| JP4576877B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program | |
| KR20030038270A (en) | Apparatus and method for coding/decoding of sttd in ofdm mobile communication system | |
| JP2006229503A (en) | Radio communication apparatus, radio communication method, and radio communication system | |
| JP4765336B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| JP4604659B2 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program | |
| JP4483218B2 (en) | Space-time transmit diversity multi-carrier CDMA receiver, transmitter, and radio communication system including the receiver | |
| KR101176432B1 (en) | System, method, and apparatus for wireless communication | |
| Auer | 3D pilot aided channel estimation | |
| JP4279787B2 (en) | Filtering method and filter device for transmission processing in orthogonal frequency division multiplexing communication system | |
| Yang et al. | Transmit diversity scheme and flexible channel estimation for TDS-OFDM system | |
| JP2007110203A (en) | Radio communication system, radio communication equipment and wireless communication method, and computer program | |
| KR100828466B1 (en) | Broadcast transmission with spatial spreading in a multi-antenna communication system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071030 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100628 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100907 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100920 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131015 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |