JP4993778B2 - Distributed antenna system and distributed antenna control method - Google Patents
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Description
本発明は、広範囲の基地局に分散して設置された複数アンテナを集中的に制御する分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法に関連し、基地局の各アンテナと端末局のアンテナ間でＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを形成して空間分割多元接続を行う無線通信システムに用いられる。特に、基地局から端末局へのダウンリンクにおける端末局間の相互干渉除去技術および送信指向性制御技術に関する。 The present invention relates to a distributed antenna system and a distributed antenna control method for centrally controlling a plurality of antennas distributed and installed in a wide range of base stations. The present invention relates to MIMO (Multiple) between each antenna of a base station and an antenna of a terminal station. It is used for a wireless communication system that forms an input multiple output (channel) channel and performs space division multiple access. In particular, the present invention relates to a mutual interference cancellation technique and a transmission directivity control technique between terminal stations in a downlink from a base station to a terminal station.
近年の光アクセス網の普及に伴って有線通信回線の高速化が進んでおり、無線通信回線においても伝送速度の向上が求められている。一般に占有する周波数帯域と伝送速度とは比例するため、周波数帯域を拡大することで伝送速度の向上を図ることができるが、周波数資源は有限であるため周波数帯域の拡大には限界がある。 With the spread of optical access networks in recent years, the speed of wired communication lines has been increasing, and improvement in transmission speed is also required for wireless communication lines. In general, since the occupied frequency band is proportional to the transmission speed, the transmission speed can be improved by expanding the frequency band. However, since the frequency resources are limited, the expansion of the frequency band is limited.
一方、周波数帯域を拡大せずに伝送速度を向上する方法として、１シンボル（変調の単位）当たりに割り当てるビット数（変調多値数）を増やす方法がある。例えば１シンボル当たり２ビット割り当てるＱＰＳＫから１シンボル当たり６ビットを割り当てる６４ＱＡＭのように変調多値数の大きい変調方式にすることにより、伝送速度を３倍にすることができる。ところが、変調多値数の増加に伴い信号点間の距離が短くなるのでノイズによる誤りやハードウエアの特性による誤りなどが発生し易くなり、良好な通信を維持するためには高い信号対雑音比が必要になる。 On the other hand, as a method for improving the transmission speed without expanding the frequency band, there is a method of increasing the number of bits (number of modulation multi-values) allocated per symbol (modulation unit). For example, the transmission rate can be tripled by using a modulation scheme having a large modulation multi-value number, such as QPSK that assigns 2 bits per symbol to 64QAM that assigns 6 bits per symbol. However, as the number of modulation levels increases, the distance between signal points becomes shorter, so errors due to noise and errors due to hardware characteristics tend to occur, and a high signal-to-noise ratio is required to maintain good communication. Is required.
そこで、さらに周波数利用効率を上げて伝送速度を向上することができる空間分割多元接続が注目されている。空間分割多元接続では、例えば図９に示すような分散アンテナシステム（９００）が用いられる。図９において、アンテナ部（９０１〜９０４）は空間的に広範囲に分散して配置され、各アンテナ部と集中制御局（９０５）との間は有線回線で接続されている。尚、アンテナ部（９０１〜９０４）は無線信号を送受信するための単純な無線モジュールを含んでおり、アンテナ部（９０１〜９０４）を制御する信号処理の殆どは集中制御局（９０５）で行われる。この集中制御局（９０５）側で送受信先となる端末局（９１１〜９１３）を選択し、アンテナ部（９０１〜９０４）から選択された端末局へのダウンリンク通信の場合、アンテナ部（９０１〜９０４）から放射される他の端末局への送信信号が選択された端末局側で相互干渉しないように、アンテナ部（９０１〜９０４）の送信指向性を制御する。尚、送信指向性の制御は、所定のアルゴリズムで各アンテナ毎の送信ウエイトを求め、各アンテナ部から放射される送信信号に求めた送信ウエイトを乗算することにより行われる。これにより、各アンテナ部から放射される各端末局への送信信号を空間的に分離することができるので、複数端末局と基地局との同一時刻の通信に同一周波数を使用することが可能になる。 Therefore, space division multiple access that can further increase the frequency utilization efficiency and improve the transmission speed has attracted attention. In space division multiple access, for example, a distributed antenna system (900) as shown in FIG. 9 is used. In FIG. 9, the antenna units (901 to 904) are spatially dispersed in a wide range, and each antenna unit and the central control station (905) are connected by a wired line. The antenna unit (901 to 904) includes a simple radio module for transmitting and receiving radio signals, and most of signal processing for controlling the antenna unit (901 to 904) is performed by the central control station (905). . In the case of downlink communication from the antenna unit (901 to 904) to the selected terminal station by selecting the terminal station (911 to 913) as a transmission / reception destination on the central control station (905) side, the antenna unit (901 to 901) is selected. The transmission directivity of the antenna units (901 to 904) is controlled so that transmission signals to other terminal stations radiated from 904) do not interfere with each other on the selected terminal station side. The transmission directivity is controlled by obtaining a transmission weight for each antenna by a predetermined algorithm and multiplying the transmission signal radiated from each antenna unit by the obtained transmission weight. As a result, transmission signals to each terminal station radiated from each antenna unit can be spatially separated, so that the same frequency can be used for communication between a plurality of terminal stations and a base station at the same time. Become.
このような送信指向性の制御は、各アンテナ部から放射される送信信号に位相・振幅の重み付け（送信ウェイトの乗算）を行って合成する信号処理を行うことにより実現される。尚、上記の例は基地局から端末局へのダウンリンクなので、アンテナ部の送信指向性を制御する信号処理は送信側で行うが、端末局から基地局へのアップリンクの場合は基地局の受信側で各アンテナ部の受信指向性を制御する信号処理行う。例えば各アンテナ部で受信される受信信号に受信ウエイトを乗算することにより送信側と同様の動作が可能である。 Such transmission directivity control is realized by performing signal processing for combining the transmission signals radiated from the antenna units by weighting the phases and amplitudes (multiplication of transmission weights). Since the above example is a downlink from the base station to the terminal station, the signal processing for controlling the transmission directivity of the antenna unit is performed on the transmission side, but in the case of the uplink from the terminal station to the base station, Signal processing for controlling the reception directivity of each antenna unit is performed on the reception side. For example, an operation similar to that on the transmission side can be performed by multiplying the reception signal received by each antenna unit by the reception weight.
このような空間分割多元接続を行った場合、各アンテナ部で送受信される合計の伝送速度は、空間分割多元接続を行わない場合の伝送速度に比較して大幅に増加させることができる。ここで、空間分割多元接続を利用する分散アンテナシステムの基本的な考え方であるマルチユーザＭＩＭＯ技術について図１０を用いて説明する。尚、マルチユーザＭＩＭＯ技術は、例えば非特許文献１などに詳しく紹介されている。
When such space division multiple access is performed, the total transmission rate transmitted and received by each antenna unit can be significantly increased as compared to the transmission rate when space division multiple access is not performed. Here, a multi-user MIMO technique, which is a basic concept of a distributed antenna system using space division multiple access, will be described with reference to FIG. The multi-user MIMO technology is introduced in detail in Non-Patent
図１０に示したマルチユーザＭＩＭＯにおける分散アンテナシステム（９２０）は、１つの基地局（ＢＳ）（９２１）と、３つの端末局（ＭＳ１（９２２），ＭＳ２（９２３），ＭＳ３（９２４））とで構成される。尚、説明が分かり易いように、各図面毎に描かれたｎ個の端末局に対してＭＳ１〜ＭＳｎ（ｎは自然数）と記載しているが、他の図面のＭＳ１〜ＭＳｎと区別するために（９２２），（９２３）および（９２４）という符号をＭＳｎの後に付与してある。また以降の図面に出現するＢＳ１，ＢＳ２，・・・ＢＳｎなどに対しても同様に符号を付与するものとする。但し、複数の局とまとめて記述する場合は、例えば端末局（９２２〜９２４）のようにＭＳｎなどを省略して記載する。 The distributed antenna system (920) in multi-user MIMO shown in FIG. 10 includes one base station (BS) (921), three terminal stations (MS1 (922), MS2 (923), MS3 (924)) Consists of. For ease of explanation, the MSs MS1 to MSn (n is a natural number) are described for n terminal stations drawn for each drawing, but are distinguished from MS1 to MSn in other drawings. (922), (923), and (924) are given after MSn. Similarly, the symbols BS1, BS2,... BSn appearing in the subsequent drawings are given the same reference numerals. However, when collectively describing a plurality of stations, for example, MSn and the like are omitted as in the terminal stations (922 to 924).
図１０において、実際には１つのＢＳ（９２１）はＭＳ１（９２２）〜ＭＳ３（９２４）の３つの端末局だけではなく多数の端末局を収容するが、その中の数局を選び出して各端末局とそれぞれ通信を行う。図１０の場合では、ＢＳ（９２１）はＭＳ１（９２２），ＭＳ２（９２３）およびＭＳ３（９２４）と通信する。尚、一般的に各端末局の送受信アンテナ数は基地局に比較して少なく、図１０の場合は、ＢＳ（９２１）は９本のアンテナ（９２１ａ〜９２１ｉ）を有し、ＭＳ１（９２２）は３本のアンテナ（９２２ａ〜９２２ｃ），ＭＳ２（９２３）は３本のアンテナ（９２３ａ〜９２３ｃ）およびＭＳ３（９２４）は３本のアンテナ（９２４ａ〜９２４ｃ）を有している。 In FIG. 10, one BS (921) actually accommodates not only three terminal stations MS1 (922) to MS3 (924) but also a large number of terminal stations. Communicate with each station. In the case of FIG. 10, BS (921) communicates with MS1 (922), MS2 (923) and MS3 (924). In general, the number of transmitting and receiving antennas of each terminal station is smaller than that of the base station. In the case of FIG. 10, the BS (921) has nine antennas (921a to 921i), and the MS1 (922) Three antennas (922a to 922c), MS2 (923) has three antennas (923a to 923c), and MS3 (924) has three antennas (924a to 924c).
ここで、基地局から端末局へのダウンリンク通信を行う場合について説明する。ＢＳ（９２１）は多数のアンテナ（図１０では９本のアンテナ（９２１ａ〜９２１ｉ））を用いて、複数の指向性ビームを形成する。例えば、各端末局ＭＳ１（９２２）〜ＭＳ３（９２４）に対してそれぞれ３つのＭＩＭＯチャネルを割り当て、全体としては９系統の信号系列を送信する場合について説明する。図１０において、端末局ＭＳ１（９２２）への送信信号の指向性特性は端末局ＭＳ２（９２３）および端末局ＭＳ３（９２４）の両方向の指向性利得が極端に低くなるように調整され、端末局ＭＳ２（９２３）および端末局ＭＳ３（９２４）への送信信号に対する干渉を抑制する。同様に、端末局ＭＳ２（９２３）に対する送信信号は、端末局ＭＳ１（９２２）および端末局ＭＳ３（９２４）の両方向への指向性利得が極端に低くなるように調整される。同様の処理を端末局ＭＳ３（９２４）に対しても行う。 Here, a case where downlink communication is performed from the base station to the terminal station will be described. The BS (921) uses a plurality of antennas (in FIG. 10, nine antennas (921a to 921i)) to form a plurality of directional beams. For example, a case will be described in which three MIMO channels are allocated to each of the terminal stations MS1 (922) to MS3 (924) and nine signal sequences are transmitted as a whole. In FIG. 10, the directivity characteristic of the transmission signal to the terminal station MS1 (922) is adjusted so that the directivity gains in both directions of the terminal station MS2 (923) and the terminal station MS3 (924) become extremely low. Interference with transmission signals to MS2 (923) and terminal station MS3 (924) is suppressed. Similarly, the transmission signal for terminal station MS2 (923) is adjusted so that the directivity gain in both directions of terminal station MS1 (922) and terminal station MS3 (924) is extremely low. Similar processing is performed for the terminal station MS3 (924).
このように基地局側のアンテナで指向性制御を行う理由は、例えば端末局ＭＳ１（９２２）においては、端末局ＭＳ２（９２３）および端末局ＭＳ３（９２４）で受信した信号の情報を知る術がないため、３つの端末間で協調的な受信処理を行って信号分離することが難しく、特に少ないアンテナ（図１０では３本）しか持たない端末局ＭＳ１（９２２）側の受信処理のみで９系統全ての信号系列を分離することは非常に難しい。そこで、各端末局には他の端末局に向けた送信信号が受信されないように、基地局側のアンテナから信号を送信する際に端末局間の干渉分離を行うようになっている。このために基地局側は、端末局間の干渉分離を行うために、各端末局の位置に応じてアンテナの指向性ビームの形成する。 The reason why the directivity control is performed by the antenna on the base station side in this way is that, for example, in the terminal station MS1 (922), the technique of knowing information of signals received by the terminal station MS2 (923) and the terminal station MS3 (924) is known. Therefore, it is difficult to perform signal separation by performing cooperative reception processing between three terminals, and in particular, only nine reception systems on the terminal station MS1 (922) side having only a few antennas (three in FIG. 10) It is very difficult to separate all signal sequences. Therefore, each terminal station is configured to perform interference separation between terminal stations when transmitting signals from the antenna on the base station side so that transmission signals directed to other terminal stations are not received. For this purpose, the base station side forms a directional beam of an antenna according to the position of each terminal station in order to perform interference separation between the terminal stations.
次に、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおけるアンテナの指向性ビームの形成方法について図１０を用いて説明する。ここで、端末局ＭＳ１（９２２）の３つのアンテナを第１受信アンテナ（９２２ａ），第２受信アンテナ（９２２ｂ）および第３受信アンテナ（９２２ｃ）とする。また、基地局ＢＳ（９２１）の９つのアンテナを第１アンテナ（９２１ａ）から第９アンテナ（９２１ｉ）とする。そして、端末局ＭＳ１（９２２）の３つのアンテナの第１受信アンテナ（９２２ａ）と基地局（９２１）の第ｊアンテナ（ｊは１から９の自然数で、９２２ａから９２２ｉまでの９つのアンテナにそれぞれ対応する）との間の伝達関数をｈ１ｊと表記する。 Next, a method for forming a directional beam of an antenna in a multiuser MIMO system will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the three antennas of the terminal station MS1 (922) are a first receiving antenna (922a), a second receiving antenna (922b), and a third receiving antenna (922c). The nine antennas of the base station BS (921) are designated as the first antenna (921a) to the ninth antenna (921i). Then, the first receiving antenna (922a) of the three antennas of the terminal station MS1 (922) and the j-th antenna of the base station (921) (j is a natural number from 1 to 9, each of the nine antennas from 922a to 922i The corresponding transfer function is denoted as h 1j .
この場合、ＢＳ（９２１）のｊ＝１〜９の９つのアンテナに関する伝達関数は、行ベクトルｈ１＝（ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，・・・，ｈ１８，ｈ１９）と表記できる。同様に、端末局ＭＳ１（９２２）の第２受信アンテナ（９２２ｂ）および第３受信アンテナ（９２２ｃ）と基地局（９２１）の９つのアンテナとの伝達関数は、行ベクトルｈ２＝（ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，・・・，ｈ２８，ｈ２９）および行ベクトルｈ３＝（ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，・・・，ｈ３８，ｈ３９）となる。また、端末局ＭＳ２（９２３）、端末局ＭＳ３（９２４）のそれぞれの３つの受信アンテナについても同様に表記し、行ベクトルｈ４〜ｈ９を（ｈ４１，ｈ４２，ｈ４３，・・・，ｈ４８，ｈ４９）〜（ｈ９１，ｈ９２，ｈ９３，・・・，ｈ９８，ｈ９９）とする。 In this case, the transfer function related to nine antennas of j = 1 to 9 of the BS (921) can be expressed as a row vector h 1 = (h 11 , h 12 , h 13 ,..., H 18 , h 19 ). . Similarly, the transfer function between the second receiving antenna (922b) and the third receiving antenna (922c) of the terminal station MS1 (922) and the nine antennas of the base station (921) is the row vector h 2 = (h 21 , h 22 , h 23 ,..., h 28 , h 29 ) and row vector h 3 = (h 31 , h 32 , h 33 ,..., h 38 , h 39 ). The terminal station MS2 (923), also denoted similarly for each of the three receive antennas of the terminal station MS3 (924), row vector h 4 to h 9 a (h 41, h 42, h 43, ··· , H 48 , h 49 ) to (h 91 , h 92 , h 93 ,..., H 98 , h 99 ).
さらに、基地局ＢＳ（９２１）が送信する９系統の信号をｔｌ〜ｔ９と表記し、これを成分とする列ベクトルをＴＸ ［ａｌｌ］＝（ｔｌ，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔ８，ｔ９）Ｔと表記する。ここで、右肩のＴの文字は転置行列を表す。 Further, nine systems of signals transmitted by the base station BS (921) are expressed as t 1 to t 9, and column vectors having these signals as components T X [all] = (t 1 , t 2 , t 3 ,. .., T 8 , t 9 ) T Here, the letter T on the right shoulder represents a transposed matrix.
同様に、端末局ＭＳ１（９２２）〜ＭＳ３（９２４）の合計９本のアンテナの受信信号をそれぞれｒｌ〜ｒ９と表記し、これを成分とする列ベクトルをＲＸ ［ａｌｌ］＝（ｒｌ，ｒ２，ｒ３，・・・，ｒ８，ｒ９）Ｔと表記する。 Similarly, the reception signals of a total of nine antennas of the terminal stations MS1 (922) to MS3 (924) are expressed as r 1 to r 9 , respectively, and a column vector having these as components is R X [all] = (r l , r 2 , r 3 ,..., r 8 , r 9 ) T.
以上をまとめると、行ベクトルｈ１〜ｈ９を第１行から第９行の各成分とするアンテナ全体の伝達関数行列Ｈ［ａｌｌ］は（式１）のように表記できる。 Summarizing the above, the transfer function matrix H [all] of the entire antenna having the row vectors h 1 to h 9 as the components of the first to ninth rows can be expressed as (Equation 1).
また、（式１）を用いてシステム全体の関係式は（式２）が成立する。 Further, using (Expression 1), the relational expression of the entire system is established as (Expression 2).
尚、（式２）において、ｎはノイズを表す列ベクトルである。 In (Expression 2), n is a column vector representing noise.
さらに、送信指向性制御を行うために、９行９列の送信ウエイト行列Ｗを用いると、（式３）が成立する。 Further, when a transmission weight matrix W of 9 rows and 9 columns is used to perform transmission directivity control, (Equation 3) is established.
尚、送信ウエイト行列Ｗを求める代表的な計算方法として、特許文献１および非特許文献１に紹介されているＺｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ方法、特許文献２に紹介されているＭａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ方法、非特許文献３に紹介されているＭｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ方法などが知られている。
As typical calculation methods for obtaining the transmission weight matrix W, the Zero Forcing method introduced in
さらに、送信ウエイト行列Ｗを列ベクトルｗ１〜ｗ９に分解して、Ｗ＝（ｗ１，ｗ２，ｗ３，・・・，ｗ８，ｗ９）と表記すると、（式４）のように表せる。
Furthermore, the transmission weight matrix W by decomposing column vector w 1 ~w 9, W = ( w 1,
ここで、例えば６つの行ベクトルｈ４〜ｈ９と３つの列ベクトルｗ１〜ｗ３の乗算（各成分を乗算したものの総和（但し、複素ベクトルの場合は内積とは異なる））が全てゼロになるように、ｗ１〜ｗ３を選ぶようにする。同様に、行ベクトルｈ１〜ｈ３およびｈ７〜ｈ９と列ベクトルｗ４〜ｗ６の積、行ベクトルｈ１〜ｈ６と列ベクトルｗ７〜ｗ９の積の全てがゼロになるように、ｗ４〜ｗ６およびｗ７〜ｗ９を選ぶようにする。この結果、（式４）に示す９行９列の行列は、３行３列の９個の部分行列を用いて（式５）のように表記することができる。
Here, for example, multiplication of six row vectors h 4 to h 9 and three column vectors w 1 to w 3 (the sum of multiplication of each component (however, in the case of a complex vector, different from the inner product)) is all zero. so as to be, so choose
ここで、（式５）の中の部分行列Ｈ［１］，Ｈ［２］およびＨ［３］は３行３列の行列であり、”０”も成分が全てゼロの３行３列の行列である。このような条件を満たす変換行列Ｗを選択することで、（式５）は以下の３つの関係式に分解できる。 Here, the sub-matrices H [1] , H [2] and H [3] in (Equation 5) are 3-by-3 matrices, and “0” is a 3-by-3 matrix with all components zero. It is a matrix. By selecting a transformation matrix W that satisfies such conditions, (Equation 5) can be decomposed into the following three relational expressions.
ここで、ＴＸ ［１］＝（ｔｌ，ｔ２，ｔ３）Ｔ、ＴＸ ［２］＝（ｔ４，ｔ５，ｔ６）Ｔ、ＴＸ ［３］＝（ｔ７，ｔ８，ｔ９）Ｔ、ＲＸ ［１］＝（ｒｌ，ｒ２，ｒ３）Ｔ、ＲＸ ［２］＝（ｒ４，ｒ５，ｒ６）Ｔ、ＲＸ ［３］＝（ｒ７，ｒ８，ｒ９）Ｔとする。このようにして、３つの１対１のＭＩＭＯ通信とみなすことができるようになる。
Here, T X [1] = ( t l,
以上、マルチユーザＭＩＭＯの基本技術について説明したが、実際の分散アンテナシステムでは図１０の基本モデルを図１１、図１２に示すように拡張して運用する。図１０の分散アンテナシステム（９２０）で説明したように、基地局（９２１）に備えられたアンテナは空間的に分散して配置されている。これに対して図１１の分散アンテナシステム（９３０）の場合は、基地局ＢＳ１（９３５ａ）と、基地局ＢＳ２（９３５ｂ）と、基地局ＢＳ３（９３５ｃ）の３つの基地局を有し、それぞれの基地局は空間的に分散して配置されている。尚、図１１の端末局の構成は図１０の場合と同じ３つの端末局ＭＳ１（９２２），ＭＳ２（９２３）およびＭＳ３（９２４）で、それぞれ３本のアンテナを有している。 The basic technology of multi-user MIMO has been described above. However, in an actual distributed antenna system, the basic model shown in FIG. 10 is extended and used as shown in FIGS. As described in the distributed antenna system (920) of FIG. 10, the antennas provided in the base station (921) are spatially distributed. In contrast, the distributed antenna system (930) of FIG. 11 has three base stations, a base station BS1 (935a), a base station BS2 (935b), and a base station BS3 (935c). Base stations are spatially distributed. The configuration of the terminal station in FIG. 11 is the same three terminal stations MS1 (922), MS2 (923), and MS3 (924) as in FIG. 10, each having three antennas.
また、図１２の分散アンテナシステム（９４０）の場合は、基地局ＢＳ１（９４６ａ）と、基地局ＢＳ２（９４６ｂ）と、基地局ＢＳ３（９４６ｃ）と、基地局ＢＳ４（９４６ｄ）と、基地局ＢＳ５（９４６ｅ）と、基地局ＢＳ６（９４６ｆ）との６つの基地局を有し、それぞれの基地局は空間的に分散して配置されている。図１１の端末局の構成は、図１０や図１１の場合と異なり、４つの端末局ＭＳ１（９４２），ＭＳ２（９４３），ＭＳ２（９４４）およびＭＳ３（９４５）で構成され、それぞれ１本のアンテナを有している。 In the case of the distributed antenna system (940) of FIG. 12, the base station BS1 (946a), the base station BS2 (946b), the base station BS3 (946c), the base station BS4 (946d), and the base station BS5 (946e) and base station BS6 (946f), and each base station is spatially distributed. The terminal station shown in FIG. 11 is different from the cases shown in FIGS. 10 and 11 in that it includes four terminal stations MS1 (942), MS2 (943), MS2 (944), and MS3 (945). Has an antenna.
そして、図１１の場合は、基地局ＢＳ１（９３５ａ）と、基地局ＢＳ２（９３５ｂ）と、基地局ＢＳ３（９３５ｃ）の３つの基地局は、集中制御局（ＣＣ）（９３１）にそれぞれ有線回線を介して接続されている。同様に、図１２の場合は、分散して配置された基地局ＢＳ１（９４６ａ）と、基地局ＢＳ２（９４６ｂ）と、基地局ＢＳ３（９４６ｃ）と、基地局ＢＳ４（９４６ｄ）と、基地局ＢＳ５（９４６ｅ）と、基地局ＢＳ６（９４６ｆ）との６つの基地局は集中制御局（ＣＣ）（９４１）とそれぞれ有線回線を介して接続されている。 In the case of FIG. 11, the three base stations of the base station BS1 (935a), the base station BS2 (935b), and the base station BS3 (935c) are connected to the centralized control station (CC) (931) by wired lines, respectively. Connected through. Similarly, in the case of FIG. 12, the base station BS1 (946a), the base station BS2 (946b), the base station BS3 (946c), the base station BS4 (946d), and the base station BS5 arranged in a distributed manner are provided. The six base stations of (946e) and base station BS6 (946f) are connected to the centralized control station (CC) (941) via wired lines, respectively.
これにより、図１１の３つの基地局ＢＳ１（９３５ａ）〜ＢＳ３（９３５ｃ）および図１２の６つの基地局ＢＳ１（９４６ａ）〜ＢＳ６（９４６ｆ）は、全体として図１０の１つの基地局ＢＳ（９２１）と見なせるように、集中制御局（９３１）および集中制御局（９４１）は各基地局のアンテナから出力する送信信号を制御する。ここで、図１１と図１２の違いは、各基地局が備えるアンテナが１本であるか複数本であるかの違いと、端末局が備えるアンテナが１本であるか複数本であるかの違いだけである。従って、基本的には（式２）〜（式８）を用いて説明したように、基地局側の各アンテナ毎に送信ウエイトを求め、各端末局への送信信号に求めた送信ウェイトを乗算して合成した信号を各基地局の個々のアンテナから送信することにより、端末局間の信号分離を行うことができ、他の端末局向けの信号による相互干渉を抑圧した良好な通信を行うことができる。 Accordingly, the three base stations BS1 (935a) to BS3 (935c) in FIG. 11 and the six base stations BS1 (946a) to BS6 (946f) in FIG. 12 are combined into one base station BS (921 in FIG. 10 as a whole. The central control station (931) and the central control station (941) control the transmission signal output from the antenna of each base station. Here, the difference between FIG. 11 and FIG. 12 is whether each base station has one or more antennas and whether the terminal station has one or more antennas. Only the difference. Therefore, basically, as explained using (Equation 2) to (Equation 8), a transmission weight is obtained for each antenna on the base station side, and a transmission weight obtained by multiplying the transmission signal to each terminal station is obtained. By transmitting the combined signal from each antenna of each base station, it is possible to perform signal separation between terminal stations and perform good communication with suppressing mutual interference due to signals for other terminal stations Can do.
以上説明したように、従来の分散アンテナシステムは、基地局側で制御するアンテナ数が増加するため、これらのアンテナを用いて空間分割多元接続を行う場合、処理しなければならない行列のサイズが大きくなってしまうという問題がある。例えば先に説明した図１１の場合では、３つの基地局ＢＳ１（９３５ａ）〜ＢＳ３（９３５ｃ）に合計９本のアンテナ（９３６ａ〜９３６ｉ）が配置されているので、送信ウエイト行列を求める演算は９行９列（９×９）の行列演算を行う必要がある。この行列演算は、行列の積および加算に加え、逆行列演算や行列式の演算、特異値分解やＱＲ分解といった非常に複雑な数学的処理である。一般に、例えば逆行列を演算するのに必要な演算量は行列サイズの３乗以上に比例すると言われており、行列サイズが大きくなるに従って膨大な演算量になり、処理時間を短くするためには高速な演算装置が必要となり、コスト的な問題や消費電力の問題も生じる。 As described above, in the conventional distributed antenna system, since the number of antennas to be controlled on the base station side increases, when performing space division multiple access using these antennas, the size of the matrix to be processed is large. There is a problem of becoming. For example, in the case of FIG. 11 described above, since a total of nine antennas (936a to 936i) are arranged in three base stations BS1 (935a) to BS3 (935c), the calculation for obtaining the transmission weight matrix is 9 It is necessary to perform a matrix operation of 9 rows (9 × 9). This matrix operation is a very complicated mathematical process such as inverse matrix operation, determinant operation, singular value decomposition, and QR decomposition in addition to matrix multiplication and addition. In general, for example, it is said that the amount of calculation required to calculate an inverse matrix is proportional to the cube of the matrix size or more, and the amount of calculation increases as the matrix size increases, and in order to shorten the processing time A high-speed computing device is required, which causes cost problems and power consumption problems.
上記課題に鑑み、本発明の目的はＭＩＭＯチャネルを形成する複数の基地局のアンテナから出力する無線信号の指向性を制御するための送信ウエイト行列を求める際に、行列の加算・減算・乗算処理および逆行列演算またはこれらの組合せなどの演算処理を大幅に削減することができる分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to perform matrix addition / subtraction / multiplication processing when obtaining a transmission weight matrix for controlling the directivity of radio signals output from antennas of a plurality of base stations forming a MIMO channel. It is another object of the present invention to provide a distributed antenna system and a distributed antenna control method capable of greatly reducing arithmetic processing such as inverse matrix calculation or a combination thereof.
本発明の請求項１に係る分散アンテナシステムは、サービスエリア全体をＮ個（Ｎは２以上の整数）のクラスタに分割し、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線信号を空間分割多重して通信を行う無線通信システムに用いられ、前記クラスタ毎に少なくとも１本のアンテナ部を備えた複数の基地局と、前記複数の基地局のアンテナ部にそれぞれ送信信号を与え通信先の端末局との間でＭＩＭＯチャネルを形成する集中制御局とで構成される分散アンテナシステムにおいて、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを算出する算出手段と、前記通信先の端末局の数に応じた少なくとも１つの送信信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力する送信信号に前記算出手段が算出した前記送信ウエイトを乗算して合成する合成手段と、前記合成手段が合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信手段とを前記基地局または前記集中制御局に設け、前記算出手段は、第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを非対角行列に配置し合成して得られる全体の第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を算出するステップと、前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第１次の送信ウエイトＷ（１）を（式１５）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）｝…（式１５）
を備えることを特徴とする。
The distributed antenna system according to
W (0) {E-W R (1) } (Formula 15)
It is characterized by providing.
また、本発明の請求項２に係る分散アンテナシステムは、請求項１に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記算出部は、前記クラスタ間の相互干渉として新たに生成される残留干渉信号のレプリカ信号を生成するための第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）を算出するステップを更に設け、前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と、前記第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第２次の送信ウエイトＷ（２）を（式１８）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）−ＷＲ （２）｝…（式１８）
を備えることを特徴とする。
The distributed antenna system according to
W (0) {E-W R (1) -W R (2) } (Formula 18)
It is characterized by providing.
また、本発明の請求項３に係る分散アンテナシステムは、請求項１に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記算出部は、ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを対角項に配置して得られる全体の希望信号行列をＨ'と表記し、ｉ≠ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを非対角項に配置して得られる全体の干渉信号行列をＨ''と表記する場合、第ｋ次の全体の送信ウエイトＷ（ｋ）を（式１９）により算出するステップと
The distributed antenna system according to claim 3 of the present invention is the distributed antenna system according to
を備えることを特徴とする。 It is characterized by providing.
また、本発明の請求項４に係る分散アンテナシステムは、サービスエリア全体をＮ個（Ｎは２以上の整数）のクラスタに分割し、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線信号を空間分割多重して通信を行う無線通信システムに用いられ、前記クラスタ毎に少なくとも１本のアンテナ部を備えた複数の基地局と、前記複数の基地局のアンテナ部にそれぞれ送信信号を与え通信先の端末局との間でＭＩＭＯチャネルを形成する集中制御局とで構成される分散アンテナシステムにおいて、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを算出する算出手段と、前記通信先の端末局の数に応じた少なくとも１つの送信信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力する送信信号に前記算出手段が算出した前記送信ウエイトを乗算して合成する合成手段と、前記合成手段が合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信手段とを前記基地局または前記集中制御局に設け、前記算出手段は、第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップとを備え、前記合成手段は、第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉと、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタの部分送信信号ベクトルＴｊと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）とを用いて新たな第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉ’を（式２３）により算出するステップ In the distributed antenna system according to claim 4 of the present invention, the entire service area is divided into N clusters (N is an integer of 2 or more), and radio signals of different signal sequences at the same time on the same frequency channel are spatially separated. Used in a wireless communication system that performs division multiplexing and communication, a transmission signal is provided to each of a plurality of base stations having at least one antenna unit for each cluster and the antenna units of the plurality of base stations. In a distributed antenna system configured with a centralized control station that forms a MIMO channel with a terminal station, directivity of radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations according to the position of the terminal station of the communication destination Calculating means for calculating a transmission weight for forming a transmission property, input means for inputting at least one transmission signal corresponding to the number of the communication destination terminal stations, and the input A transmission unit that receives the transmission signal input from the transmission unit and combines the transmission weight calculated by the calculation unit, and transmits at least a part of the combined signal combined by the combination unit from the antenna units of the plurality of base stations. Transmitting means is provided in the base station or the centralized control station, and the calculating means performs wireless communication of different signal sequences at the same time on the same frequency channel with the i-th cluster (i is an integer from 1 to N). Obtaining a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a terminal station belonging to a j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i), and other than the i-th cluster stearyl to get 0th partial transmission weight W i as the transmission weight for performing when no interference from the cluster of communication within the i cluster of the i cluster (0) Acquiring the flop, said i-clusters of the 0-order partial transmission weight W i (0) of the whole obtained by diagonally arranged terms of the zeroth the following transmission weight W a (0), the Calculating a first order partial interference replica generation weight W R (1) i, j for generating a replica of an interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster, The partial transmission signal vector T i of the i cluster, the partial transmission signal vector T j of the j th cluster to be considered for interference with the i th cluster, and the first partial interference replica generation weight W R (1) A step of calculating a partial transmission signal vector T i ′ of a new i-th cluster by (Equation 23) using i, j and the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster.
を備えることを特徴とする。 It is characterized by providing.
また、本発明の請求項５に係る分散アンテナシステムは、請求項１から３のいずれか一項に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記算出手段は、ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊの中の少なくともひとつの部分ブロック伝搬路行列の通信先となる端末局が２局以上ある場合、前記部分ブロック伝搬路行列に対する前記第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を用いて、当該端末局間での相互干渉が少なくなるような送信ウエイトを算出するステップを備えることを特徴とする。
Further, the distributed antenna system according to claim 5 of the present invention is the distributed antenna system according to any one of
また、本発明の請求項６に係る分散アンテナシステムは、請求項１から５のいずれか一項に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記基地局と前記端末局との間で、周波数分割多重または周波数分割多元接続による通信方式を用いて通信する場合、前記算出手段は、前記ＯＦＤＭまたは前記ＯＦＤＭＡのサブキャリア信号に対する前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。
A distributed antenna system according to claim 6 of the present invention is the distributed antenna system according to any one of
また、本発明の請求項７に係る分散アンテナシステムは、請求項１から６のいずれか一項に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は同一周波数チャネルを用いる前記少なくとも一部の基地局を１つのグループとして管理を行い、そのグループ毎に前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。
A distributed antenna system according to claim 7 of the present invention is the distributed antenna system according to any one of
また、本発明の請求項８に係る分散アンテナシステムは、請求項４に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は前記第ｉクラスタの送信信号を算出する際に、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタ（ｊ≠ｉ）として前記第ｉクラスタから所定距離以内のクラスタの少なくとも一部を設定することを特徴とする。 The distributed antenna system according to claim 8 of the present invention is the distributed antenna system according to claim 4, wherein at least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner. When the central control station calculates the transmission signal of the i-th cluster, the cluster within a predetermined distance from the i-th cluster as the j-th cluster (j ≠ i) to be considered for interference with the i-th cluster It is characterized in that at least a part of is set.
また、本発明の請求項９に係る分散アンテナシステムは、請求項１から６のいずれか一項に記載の分散アンテナシステムにおいて、前記算出部は、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の同一周波数チャネルを用いる基地局を１つのグループとして構成し、前記基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、前記基地局のグループ間のサービスエリアが相互にオーバーラップしないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出することを特徴とする。
Moreover, the distributed antenna system according to claim 9 of the present invention is the distributed antenna system according to any one of
また、本発明の請求項１０に係る分散アンテナシステムは、サービスエリア全体をＮ個（Ｎは２以上の整数）のクラスタに分割し、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線信号を空間分割多重して通信を行う無線通信システムに用いられ、前記クラスタ毎に少なくとも１本のアンテナ部を備えた複数の基地局と、前記複数の基地局のアンテナ部にそれぞれ送信信号を与え通信先の端末局との間でＭＩＭＯチャネルを形成する集中制御局とで構成される分散アンテナシステムで用いられる分散アンテナ制御方法において、前記通信先の端末局の数に応じて入力する少なくとも１つの送信信号に、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを乗算して合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信ウエイトを求める場合に、第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを非対角行列に配置し合成して得られる全体の第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を算出するステップと、前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第１次の送信ウエイトＷ（１）を（式１５）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）｝…（式１５）
を備えることを特徴とする。
In the distributed antenna system according to claim 10 of the present invention, the entire service area is divided into N clusters (N is an integer of 2 or more), and radio signals of different signal sequences on the same frequency channel at the same time are spatially separated. Used in a wireless communication system that performs division multiplexing and communication, a transmission signal is provided to each of a plurality of base stations having at least one antenna unit for each cluster and the antenna units of the plurality of base stations. In a distributed antenna control method used in a distributed antenna system configured with a centralized control station that forms a MIMO channel with a terminal station, at least one transmission signal input according to the number of communication destination terminal stations The transmission weight for forming the directivity of the radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations according to the position of the communication destination terminal station is multiplied. When obtaining a transmission weight for transmitting at least a part of the synthesized signal synthesized from the antenna units of the plurality of base stations, the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the same frequency channel at the same time To obtain a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a terminal station belonging to the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs wireless communication of different signal sequences And obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication within the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster. obtaining a step, the i-th cluster of the 0-order partial transmission weight W i (0) of the whole obtained by diagonally arranged terms of the zeroth the following transmission weight W a (0) to A step of calculating a first-order partial interference replica generating weight W R (1) i, j for generating a replica of the interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster, the primary part Interference replica generation weights W R (1) calculating the entire first order interference replica generation weights W R (1) obtained by placing and combining i, j in a non-diagonal matrix; Unit replica E having the same size as the interference replica generation weight W R (1) , W (0) as the 0th-order transmission weight, and
W (0) {E-W R (1) } (Formula 15)
It is characterized by providing.
また、本発明の請求項１１に係る分散アンテナシステムは、請求項１０に記載の分散アンテナ制御方法において、前記クラスタ間の相互干渉として新たに生成される残留干渉信号のレプリカ信号を生成するための第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）を算出するステップを更に設け、前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と、前記第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第２次の送信ウエイトＷ（２）を（式１８）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）−ＷＲ （２）｝…（式１８）
を備えることを特徴とする。
Further, a distributed antenna system according to claim 11 of the present invention is the distributed antenna control method according to claim 10, for generating a replica signal of a residual interference signal newly generated as mutual interference between the clusters. A step of calculating a second order interference replica generation weight W R (2) is further provided, and a unit matrix E having the same size as the first order interference replica generation weight W R (1) and a zeroth order transmission weight are provided. Is transmitted to the terminal station of the communication destination using W (0) , the first interference replica generation weight W R (1), and the second interference replica generation weight W R (2). calculating second-order transmission weight W for the signal vector T X (2) by (equation 18)
W (0) {E-W R (1) -W R (2) } (Formula 18)
It is characterized by providing.
また、本発明の請求項１２に係る分散アンテナシステムは、請求項１０に記載の分散アンテナ制御方法において、ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを対角項に配置して得られる全体の希望信号行列をＨ'と表記し、ｉ≠ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを非対角項に配置して得られる全体の干渉信号行列をＨ''と表記する場合、第ｋ次の全体の送信ウエイトＷ（ｋ）を（式１９）により算出するステップと A distributed antenna system according to claim 12 of the present invention is obtained by disposing the block propagation path matrix H i, j with i = j in a diagonal term in the distributed antenna control method according to claim 10. When the entire desired signal matrix is expressed as H ′, and the entire interference signal matrix obtained by arranging the block propagation path matrix H i, j where i ≠ j in the off-diagonal term is expressed as H ″, Calculating a total transmission weight W (k) of the k-th order by (Equation 19);
を備えることを特徴とする。 It is characterized by providing.
また、本発明の請求項１３に係る分散アンテナシステムは、サービスエリア全体をＮ個（Ｎは２以上の整数）のクラスタに分割し、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線信号を空間分割多重して通信を行う無線通信システムに用いられ、前記クラスタ毎に少なくとも１本のアンテナ部を備えた複数の基地局と、前記複数の基地局のアンテナ部にそれぞれ送信信号を与え通信先の端末局との間でＭＩＭＯチャネルを形成する集中制御局とで構成される分散アンテナシステムで用いられる分散アンテナ制御方法において、前記通信先の端末局の数に応じて入力する少なくとも１つの送信信号に、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを乗算して合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信ウエイトを求める場合に、第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉと、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタの部分送信信号ベクトルＴｊと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）とを用いて新たな第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉ’を（式２３）により算出するステップと In the distributed antenna system according to claim 13 of the present invention, the entire service area is divided into N clusters (N is an integer of 2 or more), and radio signals of different signal sequences are spatially transmitted on the same frequency channel at the same time. Used in a wireless communication system that performs division multiplexing and communication, a transmission signal is provided to each of a plurality of base stations having at least one antenna unit for each cluster and the antenna units of the plurality of base stations. In a distributed antenna control method used in a distributed antenna system configured with a centralized control station that forms a MIMO channel with a terminal station, at least one transmission signal input according to the number of communication destination terminal stations The transmission weight for forming the directivity of the radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations according to the position of the communication destination terminal station is multiplied. When obtaining a transmission weight for transmitting at least a part of the synthesized signal synthesized from the antenna units of the plurality of base stations, the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the same frequency channel at the same time To obtain a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a terminal station belonging to the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs wireless communication of different signal sequences And obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication within the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster. obtaining a step, the i-th cluster of the 0-order partial transmission weight W i (0) of the whole obtained by diagonally arranged terms of the zeroth the following transmission weight W a (0) to , And calculating the first first-order partial interference replica generating weights W for generating a replica of an interference signal from j cluster to the i-th cluster R (1) i, j, partial transmission of the i-th cluster A signal vector T i , a partial transmission signal vector T j of the j-th cluster to be considered for interference with the i-th cluster, the first-order partial interference replica generation weight W R (1) i, j , Calculating a partial transmission signal vector T i ′ of a new i-th cluster according to (Equation 23) using the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster;
を備えることを特徴とする。 It is characterized by providing.
また、本発明の請求項１４に係る分散アンテナシステムは、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の分散アンテナ制御方法において、ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊの中の少なくともひとつの部分ブロック伝搬路行列の通信先となる端末局が２局以上ある場合、前記部分ブロック伝搬路行列に対する前記第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を用いて、当該端末局間での相互干渉が少なくなるような送信ウエイトを算出するステップを備えることを特徴とする。 A distributed antenna system according to a fourteenth aspect of the present invention is the distributed antenna control method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the block propagation path matrix H i, j with i = j When there are two or more terminal stations that are communication destinations of at least one partial block propagation path matrix, the 0th-order partial transmission weight W i (0) for the partial block propagation path matrix is used to And a step of calculating a transmission weight that reduces mutual interference in the network.
また、本発明の請求項１５に係る分散アンテナシステムは、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の分散アンテナ制御方法において、前記基地局と前記端末局との間で、周波数分割多重または周波数分割多元接続による通信方式を用いて通信する場合、前記ＯＦＤＭまたは前記ＯＦＤＭＡのサブキャリア信号に対する前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。 A distributed antenna system according to claim 15 of the present invention is the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 14, wherein frequency division multiplexing or between the base station and the terminal station is performed. When communication is performed using a communication scheme using frequency division multiple access, the transmission weight for the OFDM or OFDMA subcarrier signal is calculated.
また、本発明の請求項１６に係る分散アンテナシステムは、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の分散アンテナ制御方法において、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は同一周波数チャネルを用いる前記少なくとも一部の基地局を１つのグループとして管理を行い、そのグループ毎に前記送信ウエイトを算出することを特徴とする。 A distributed antenna system according to claim 16 of the present invention is the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 15, wherein at least some of the plurality of base stations include a plurality of base stations. The frequency control channel is fixedly used, and the central control station manages the at least some base stations using the same frequency channel as one group, and calculates the transmission weight for each group. .
また、本発明の請求項１７に係る分散アンテナシステムは、請求項１３に記載の分散アンテナ制御方法において、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は前記第ｉクラスタの送信信号を算出する際に、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタ（ｊ≠ｉ）として前記第ｉクラスタから所定距離以内のクラスタの少なくとも一部を設定することを特徴とする。 The distributed antenna system according to claim 17 of the present invention is the distributed antenna control method according to claim 13, wherein at least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner. When the centralized control station calculates the transmission signal of the i-th cluster, the j-th cluster (j ≠ i) to be considered for interference with the i-th cluster is within a predetermined distance from the i-th cluster. It is characterized by setting at least a part of a cluster.
また、本発明の請求項１８に係る分散アンテナシステムは、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の分散アンテナ制御方法において、前記複数の基地局のうち少なくとも一部の同一周波数チャネルを用いる基地局を１つのグループとして構成し、前記基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、前記基地局のグループ間のサービスエリアが相互にオーバーラップしないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出することを特徴とする。 Furthermore, the distributed antenna system according to claim 18 of the present invention uses the same frequency channel of at least some of the plurality of base stations in the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 15. When base stations are configured as one group and one block propagation path matrix H i, j is calculated for each group of base stations, service areas between the groups of base stations do not overlap each other. A block propagation path matrix H i, j is calculated.
本発明に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法の請求項１および請求項１０は、ＭＩＭＯチャネルを形成する複数の基地局のアンテナから出力する無線信号の指向性を制御するための送信ウエイト行列を求める際に、行列の加算・減算・乗算処理および逆行列演算またはこれらの組合せなどの演算処理を小規模行列に分割して行うので、演算量を大幅に削減することができる。
また、請求項２，請求項３，請求項１１および請求項１２においては、請求項１および請求項１０では除去し切れなかった残留干渉を更に抑圧することが可能となる。
Further, in
また、請求項４および請求項１３においては、面的に連続する全てのクラスタを一括した行列として処理する代わりに、局所的に近接するクラスタ間の信号処理のみを行って着目するクラスタに対する信号処理を完結させるので、送信ウェイト行列を算出するための演算量を大幅に削減することが可能となる。 Further, in claim 4 and claim 13, instead of processing all the continuous clusters as a collective matrix, only signal processing between locally adjacent clusters is performed, and signal processing for the cluster of interest is performed. Therefore, the amount of calculation for calculating the transmission weight matrix can be greatly reduced.
また、請求項５および請求項１４においては、各クラスタ毎または小規模行列の対象となる基地局と端末局間でマルチユーザＭＩＭＯチャネルによる通信が可能になるので、周波数利用効率を高めることができ、効果的な無線通信システムの運用を行うことが可能になる。 Further, according to claims 5 and 14, since the communication by the multiuser MIMO channel is possible between each base station or the base station which is the target of the small-scale matrix and the terminal station, the frequency utilization efficiency can be improved. It becomes possible to operate an effective wireless communication system.
また、請求項６および請求項１５においては、ＯＦＤＭおよびＯＦＤＭＡの通信方式を用いた広帯域伝送システムに特化して請求項１から５の分散アンテナシステムを適用することができる。
Further, according to claims 6 and 15, the distributed antenna system according to
また、請求項７および請求項１６においては、本発明を適用する具体的な構成を与えるものであり、限られた少ない周波数チャネルで面的なサービス展開を行なう場合に、繰り返し周波数が不足する場合でも隣接エリア間の十分な干渉抑圧（与干渉・被干渉）を効果的に行うことができ、周波数資源を有効利用することが可能となる。 Further, in claims 7 and 16, a specific configuration to which the present invention is applied is given, and when performing a planar service deployment with a limited number of frequency channels, the repetition frequency is insufficient. However, sufficient interference suppression (giving interference / interference) between adjacent areas can be effectively performed, and frequency resources can be effectively used.
また、請求項８および請求項１７においては、面的に連続する全てのクラスタを一括した行列として処理する代わりに、局所的に近接するクラスタ間の信号処理のみを行って着目するクラスタに対する信号処理を完結させるので、送信ウェイト行列を算出するための演算量を大幅に削減することが可能となる。 Further, in claim 8 and claim 17, instead of processing all planarly continuous clusters as a batch matrix, signal processing for a cluster of interest is performed by performing only signal processing between locally adjacent clusters. Therefore, the amount of calculation for calculating the transmission weight matrix can be greatly reduced.
また、請求項９および請求項１８においては、単一周波数チャネルを用いて面的にサービス展開を行なう場合に、各サービスエリア間での干渉抑圧（与干渉・被干渉）を効果的に行うことができ、周波数資源を有効利用することが可能となる。 Further, in claim 9 and claim 18, when the service is expanded using a single frequency channel, interference suppression (interference / interference) between the service areas is effectively performed. Thus, frequency resources can be used effectively.
以下、図面を参照して本発明に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法の実施形態について詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of a distributed antenna system and a distributed antenna control method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［第１の実施形態］
図１は本実施形態に係る分散アンテナシステムの構成例を示している。図１に示した分散アンテナシステム（１００）は、従来の技術で説明した図１２の分散アンテナシステム（９４０）と基本的な構成は同じで、基地局の数と端末の数およびそれぞれのアンテナの数は同じである。但し、図１の場合は、基地局（１０７ａ〜１０７ｃ）と端末局（１０８ａ〜１０８ｂ）はそれぞれの電波がお互いに良好に伝搬できる共通のクラスタ（１０９ａ）内に位置しているものとする。同様に、基地局（１０７ｄ〜１０７ｆ）と端末局（１０８ｃ〜１０８ｄ）はそれぞれの電波がお互いに良好に伝搬できる共通のクラスタ（１０９ｂ）内に位置しているものとする。さらに、クラスタ（１０９ａ）とクラスタ（１０９ｂ）間は相互干渉を及ぼし合う隣接した位置関係にあるものとする。そして、集中制御局（ＣＣ）（１０８）は、クラスタ（１０９ａ）の基地局（１０７ａ〜１０７ｃ）とクラスタ（１０９ｂ）の基地局（１０７ｄ〜１０７ｆ）の各アンテナは、全体として図１０の１つの基地局ＢＳ（９２１）として見なせるように、集中制御局（１０８）は各基地局のアンテナから出力する送信信号を制御する。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration example of a distributed antenna system according to the present embodiment. The basic configuration of the distributed antenna system (100) shown in FIG. 1 is the same as that of the distributed antenna system (940) of FIG. 12 described in the prior art, and the number of base stations, the number of terminals, and the respective antennas are the same. The number is the same. However, in the case of FIG. 1, it is assumed that the base stations (107a to 107c) and the terminal stations (108a to 108b) are located in a common cluster (109a) in which the respective radio waves can propagate well to each other. Similarly, it is assumed that the base stations (107d to 107f) and the terminal stations (108c to 108d) are located in a common cluster (109b) in which the respective radio waves can propagate well to each other. Furthermore, it is assumed that the cluster (109a) and the cluster (109b) are in an adjacent positional relationship that causes mutual interference. Then, the centralized control station (CC) (108) is configured so that each antenna of the base stations (107a to 107c) of the cluster (109a) and the base stations (107d to 107f) of the cluster (109b) is one in FIG. The central control station (108) controls the transmission signal output from the antenna of each base station so that it can be regarded as the base station BS (921).
次に、図２を用いて、図１の集中制御局（１０８）と基地局（１０７ａ〜１０７ｆ）および各アンテナで構成される送信側の分散アンテナシステム（２００）について詳しく説明する。 Next, with reference to FIG. 2, the centralized control station (108), base stations (107a to 107f) of FIG. 1 and the distributed antenna system (200) on the transmission side constituted by each antenna will be described in detail.
図２において、分散アンテナシステム（２００）は、データ部（２０１ａ〜２０１ｃ）と、通信相手選択部（２０２）と、信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）と、無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）と、アンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）と、重み計算部（２１１）と、伝搬路情報推定部（２１２）とで構成される。また、信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）は、変調部（２１３ａ〜２１３ｂ）と、重み乗算部（２０６ａ〜２０６ｂ）とでそれぞれ構成される。尚、図２において、信号処理部は信号処理部（２０４ａ）および（２０４ｂ）の２つのブロック、無線部は無線部（２０９ａ）および（２０９ｂ）の２つのブロック、アンテナ部はアンテナ部（２１０ａ）および（２１０ｂ）の２つのブロックしか描かれていないが、例えば図１の場合は信号処理部と無線部とアンテナ部とはそれぞれ６つの同じブロックが必要である。 In FIG. 2, the distributed antenna system (200) includes a data unit (201a to 201c), a communication partner selection unit (202), a signal processing unit (204a to 204b), a radio unit (209a to 209b), an antenna, Part (210a-210b), a weight calculation part (211), and a propagation path information estimation part (212). Further, the signal processing units (204a to 204b) are configured by modulation units (213a to 213b) and weight multiplication units (206a to 206b), respectively. In FIG. 2, the signal processing unit is two blocks of signal processing units (204a) and (204b), the radio unit is two blocks of radio units (209a) and (209b), and the antenna unit is an antenna unit (210a). Although only two blocks (210b) and (210b) are illustrated, for example, in the case of FIG. 1, the signal processing unit, the radio unit, and the antenna unit each require six identical blocks.
ここで、図２のブロックの中で図１の集中制御局１０８は、例えばデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）と通信相手選択部（２０２）と信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）と重み計算部（２１１）と伝搬路情報推定部（２１２）とで構成され、図１の基地局ＢＳ１（１０７ａ）は無線部（２０９ａ）のみで構成される。尚、例えば無線部（２０９ａ）は信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）の複数の信号処理部から出力される各信号系列の送信信号を合成してアンテナ部（２１０ａ）から出力する。 2, the central control station 108 in FIG. 1 includes, for example, a data part (201a to 201c), a communication partner selection part (202), a signal processing part (204a to 204b), and a weight calculation part (211). ) And a propagation path information estimation unit (212), and the base station BS1 (107a) in FIG. 1 includes only the radio unit (209a). For example, the radio unit (209a) combines the transmission signals of the respective signal series output from the plurality of signal processing units of the signal processing units (204a to 204b) and outputs the combined signal from the antenna unit (210a).
尚、図２では各基地局のアンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）は１本のアンテナとして描いてあるが、同じ基地局に複数本のアンテナが配置されていても構わない。この場合は、それぞれのアンテナ毎に無線部が必要で、１つの基地局に複数の無線部が配置される。また、図２の分散アンテナシステム（２００）には、通信先の端末局として２つの端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）と、端末アンテナ部（２２１ａ〜２２１ｂ）とを示してあるが、２局以上の多くの端末が存在しても構わない。 In FIG. 2, the antenna units (210a to 210b) of each base station are drawn as one antenna, but a plurality of antennas may be arranged in the same base station. In this case, a radio unit is required for each antenna, and a plurality of radio units are arranged in one base station. Further, in the distributed antenna system (200) of FIG. 2, two terminal stations (220a to 220b) and terminal antenna units (221a to 221b) are shown as terminal stations of communication destinations. There may be many terminals.
また、本実施形態のポイントとなる送信ウエイトの算出は重み計算部（２１１）において実施されるため、図２の分散アンテナシステム（２００）の構成自体は、従来の分散アンテナシステムと同じ構成である。 In addition, since the calculation of the transmission weight as a point of the present embodiment is performed in the weight calculation unit (211), the configuration of the distributed antenna system (200) in FIG. 2 is the same as the conventional distributed antenna system. .
図２において、基地局側から端末局側に送信するダウンリンクの場合、ネットワークに接続された集中制御局（１０８）のデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）には各端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）から要求のあったダウンリンクのデータがそれぞれの端末局向けに入力される。入力されたデータは個別バッファ等に一時的に保持される。尚、実際のハードウェアでは物理的なバッファは同じであっても構わず、論理的に個別に管理されていればよい。データ部（２０１ａ〜２０１ｃ）は通信先の端末局毎のデータを個別に管理し、通信相手選択部（２０２）は、伝搬路情報推定部（２１２）から得られる伝搬路情報に基づいて、通信先の端末局毎に相互干渉などを考慮し、良好な環境で通信できる基地局のアンテナ部と通信先の端末局との組み合わせを選択する。具体的には、（式１）で説明したＨ［ａｌｌ］を参照し、各基地局のアンテナ部と各端末局が通信を行う場合の全ての組み合わせについて、端末局の受信電力や信号対干渉波電力比（ＣＩＲ）等を算出し、これらの値を評価指標として割り当てを行う。ここで、アンテナｊから端末局ｉへ通信を行った場合の受信電力をＰｉｊとすると、（式２４）のように表記することができる。 In FIG. 2, in the case of a downlink transmitted from the base station side to the terminal station side, a request is made from each terminal station (220a to 220b) to the data part (201a to 201c) of the centralized control station (108) connected to the network. The downlink data with the error is input for each terminal station. The input data is temporarily stored in an individual buffer or the like. In actual hardware, the physical buffers may be the same, as long as they are logically managed individually. The data unit (201a to 201c) individually manages data for each communication destination terminal station, and the communication partner selection unit (202) performs communication based on the propagation path information obtained from the propagation path information estimation unit (212). In consideration of mutual interference for each terminal station, a combination of the antenna unit of the base station that can communicate in a favorable environment and the terminal station of the communication destination is selected. Specifically, with reference to H [all] described in (Equation 1), the received power and signal-to-interference of the terminal station for all combinations when the antenna unit of each base station and each terminal station communicate. A wave power ratio (CIR) or the like is calculated, and these values are assigned as evaluation indexes. Here, if the received power when communication is performed from the antenna j to the terminal station i is P ij , it can be expressed as (Equation 24).
また、アンテナｊから端末局ｉへ通信を行った場合、端末局ｉが他のアンテナから受ける干渉を考慮した信号対干渉波電力比をＣｉｊとすると、（式２５）のように表記することができる。 Further, when communication is performed from the antenna j to the terminal station i, the signal-to-interference wave power ratio considering the interference received by the terminal station i from other antennas is C ij, and expressed as (Equation 25) Can do.
これらの値を参照しながら、所望の評価基準を満たすようにアンテナと端末局との組み合わせを選択する。例えば、通信相手先選択部（２０２）は、（式２４）から得られるＰｉｊや（式２５）から得られるＣｉｊの値が大きい順に第ｊアンテナと第ｉ端末局の組み合わせを選択する。そして、通信相手先選択部（２０２）は、このようにして選択された組み合わせに対応する送信データをデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）から取り出して送信データに対応する信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）の変調部（２１３ａ〜２１３ｄ）に出力し、変調部（２１３ａ〜２１３ｄ）で変調されて重み乗算部（２０６ａ〜２０６ｂ）に出力される。そして、例えば特定の通信先端末局向けの送信信号を変調部２１３ａで変調する場合、重み乗算部（２０６ａ）で変調部２１３ａで変調された信号を送信信号ベクトルＴｘとして特定の通信先端末局の位置に応じた送信ウエイト行列Ｗを乗算する。そして、乗算結果の信号は各基地局のアンテナ部毎に無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）に出力され、無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）で所定の無線周波数に周波数変換されて、信号増幅などの処理が行われた後、アンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）から各端末局に向けて送信される。ここで、重み乗算部（２０６ａ〜２０６ｂ）で乗算に用いる送信ウエイト行列Ｗは、重み計算部（２１１）において、伝搬路情報推定部（２１２）から得られる伝搬路情報に基づいて算出される。尚、送信ウエイト行列Ｗの求め方については後で詳しく説明する。また、伝搬路情報推定部（２１２）は、図示していないが、別途備える受信部側の受信信号処理部にて端末局側からの受信信号に基づいて伝搬路情報を推定し、その推定結果をメモリなどに記憶しておく。そして、必要に応じてその伝搬路情報を読み出して通信相手選択部（２０２）や重み計算部（２１１）に対して、伝搬路情報の提供を行う。尚、端末局からの受信信号に基づいて伝搬路情報を推定する方法については、通信の確立時に行うトレーニング信号やパイロット信号などを利用する一般的な方法により行うことができるので本実施形態では詳細な説明は省略する。
With reference to these values, a combination of an antenna and a terminal station is selected so as to satisfy a desired evaluation criterion. For example, the communication partner selection unit (202) selects a combination of the j-th antenna and the i-th terminal station in descending order of P ij obtained from (Expression 24) and C ij obtained from (Expression 25). Then, the communication partner selection unit (202) extracts the transmission data corresponding to the combination selected in this way from the data unit (201a to 201c), and the signal processing unit (204a to 204b) corresponding to the transmission data. It outputs to a modulation part (213a-213d), is modulated by a modulation part (213a-213d), and is output to a weight multiplication part (206a-206b). For example, when a transmission signal for a specific communication destination terminal station is modulated by the
一方、基地局側から送信されてきた信号を受信する端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）は、それぞれ少数の端末アンテナ（２２１ａ〜２２１ｂ）しか備えていないので、従来の通信システムでは干渉信号による混信の恐れがあるが、本実施形態に係る分散アンテナシステムでは、重み乗算部（２０６ａ〜２０６ｂ）で送信信号に重み付けを行って同一周波数チャネルで同一時刻に基地局側から送信される他の端末局向けの送信信号による干渉を抑圧するので、各端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）はあたかも自局宛の信号しか存在しなかったような単純な受信処理だけで干渉の影響を受けずに正常に受信することができる。 On the other hand, since the terminal stations (220a to 220b) that receive signals transmitted from the base station side have only a small number of terminal antennas (221a to 221b), the conventional communication system may cause interference due to interference signals. However, in the distributed antenna system according to the present embodiment, the weight signal is weighted by the weight multipliers (206a to 206b) and transmitted from the base station side at the same time on the same frequency channel for other terminal stations. Since the interference due to the transmission signal is suppressed, each terminal station (220a to 220b) can receive normally without being affected by the interference only by a simple reception process in which there is only a signal addressed to itself. it can.
次に、図１に示した分散アンテナシステム（１００）のクラスタ（１０９ａ）とクラスタ（１０９ｂ）のように、相互干渉を及ぼし合う隣接した位置関係にある無線通信システムの例について、図３および図４を用いて説明する。 Next, FIG. 3 and FIG. 3 show examples of wireless communication systems in adjacent positional relationships that cause mutual interference, such as the cluster (109a) and the cluster (109b) of the distributed antenna system (100) shown in FIG. 4 will be described.
相互干渉を及ぼし合う位置関係の例として、例えば図３に示すように、周波数が異なる３つの周波数チャネル（Ｆ１〜Ｆ３）を繰り返し利用して面的なサービスエリアを展開する場合が考えられる。図３において、同一の周波数チャネルＦ１のエリア（１１９ａ）およびエリア（１１９ｂ）の間には、周波数チャネルＦ２のエリア（１１０ｂ）と、周波数チャネルＦ３のエリア（１１０ａ）が配置されているが、３つの周波数チャネル（Ｆ１〜Ｆ３）だけでは同一周波数チャネルのエリア同士のの十分な繰り返し周期が確保できず、隣接する同一周波数チャネルＦ１のエリア（１１９ａ）とエリア（１１９ｂ）との間で相互干渉が起きる可能性が高い。 As an example of the positional relationship that exerts mutual interference, for example, as shown in FIG. 3, a case where a plane service area is developed by repeatedly using three frequency channels (F1 to F3) having different frequencies can be considered. In FIG. 3, the area (110b) of the frequency channel F2 and the area (110a) of the frequency channel F3 are arranged between the area (119a) and the area (119b) of the same frequency channel F1. Only one frequency channel (F1 to F3) cannot secure a sufficient repetition period between areas of the same frequency channel, and mutual interference occurs between the areas (119a) and (119b) of the adjacent same frequency channel F1. It is likely to happen.
相互干渉を及ぼし合う位置関係のその他の例として、例えば図４に示すように、同一周波数チャネルで複数の基地局に配置されたアンテナ部（１１１ａ〜１１１ｈ）が互いにオーバーラップする通信エリアを有して面的なサービスエリアを展開している場合が考えられる。図４において、動的に複数のエリアを組み合わせて複数のクラスタを構成する場合、例えばエリア（１１１ａ）とエリア（１１１ｂ）とを組み合わせてクラスタ（１０９ａ）を構成し、エリア（１１１ｆ）とエリア（１１１ｇ）とを組み合わせてクラスタ（１０９ｂ）を構成する場合、それぞれのクラスタ間（クラスタ（１０９ａ）とクラスタ（１０９ｂ））での相互干渉は弱まっているが、完全に無視できるレベルまでは減衰しきっていないという状況で、同一周波数チャネルで同一時刻に通信を行う場合に相互干渉が起きる可能性が高い。 As another example of the positional relationship that causes mutual interference, for example, as shown in FIG. 4, the antenna units (111 a to 111 h) arranged in a plurality of base stations on the same frequency channel have communication areas that overlap each other. It may be possible to develop a wide service area. In FIG. 4, when a plurality of areas are dynamically combined to form a plurality of clusters, for example, the area (111a) and the area (111b) are combined to form the cluster (109a), and the area (111f) and the area ( 111g) to form a cluster (109b), the mutual interference between the respective clusters (cluster (109a) and cluster (109b)) is weakened, but has been attenuated to a level that can be completely ignored. In a situation where there is not, mutual interference is likely to occur when communication is performed at the same time on the same frequency channel.
そこで、本実施形態に係る分散アンテナシステムは、複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用する場合に、集中制御局は同一周波数チャネルを用いる少なくとも一部の基地局を１つのグループ（クラスタ）として管理を行い、そのグループ毎に送信ウエイトを算出するようになっている。そして、基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、基地局のグループ間のサービスエリアがオーバーラップして相互干渉を及ぼさないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する。 Therefore, in the distributed antenna system according to the present embodiment, when at least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels fixedly, the central control station uses at least a part of the same frequency channel. The base stations are managed as one group (cluster), and a transmission weight is calculated for each group. Then, one block channel matrices for each group of base stations H i, when calculating the j, block channel matrices do not adversely mutual interference coverage between groups of base stations overlap H i , J is calculated.
尚、図３および図４に示したそれぞれの無線通信システムにおいて、必ずしも１つのクラスタ内のアンテナは同一の設備（基地局など）に設置されている必要はなく、また空間的に分散されて別の設備に設置されている必要もない。例えば図３の無線通信システムの場合、エリア（１１９ａ）の中に物理的に離れた位置にある複数の基地局が存在し、それらの複数の基地局が互いに協調して動作する設備でも構わないし、単一の設備においてアンテナ間の相関がある程度低減可能な距離（例えば周波数Ｆ１の波長λの数分の１程度の距離）以上を離してアンテナが設置されている場合でも構わない。いずれの場合でも、１つの同じクラスタ内では相互干渉が起きないように比較的良好な関係で協調的に制御することが可能であるが、異なるクラスタ間での相互干渉は無視できないレベルにあるという通信状況において、本実施形態に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法は効果的である。 In each of the wireless communication systems shown in FIG. 3 and FIG. 4, the antennas in one cluster are not necessarily installed in the same equipment (base station, etc.), and are spatially distributed and separated. It is not necessary to be installed in the facility. For example, in the case of the wireless communication system of FIG. 3, there may be a plurality of base stations that are physically separated in the area (119a), and the plurality of base stations may operate in cooperation with each other. In a single facility, the antennas may be installed at a distance greater than a distance that can reduce the correlation between the antennas to some extent (for example, a distance that is a fraction of the wavelength λ of the frequency F1). In either case, it is possible to control cooperatively in a relatively good relationship so that mutual interference does not occur within one same cluster, but mutual interference between different clusters is at a level that cannot be ignored. In a communication situation, the distributed antenna system and the distributed antenna control method according to the present embodiment are effective.
次に、上記のような相互干渉が起こる可能性がある無線通信システムで用いられる分散アンテナシステムにおいて、各アンテナから出力する送信信号に乗算する送信ウエイトの算出原理について説明する。まず、通信先の端末局と通信するための全ての基地局のアンテナと、通信先の端末局のアンテナとで構成されるＭＩＭＯチャネルの伝搬路行列をＨとし、この行列を先に述べたクラスタ単位でＮ個の小ブロック行列に分けて表記する（式９）。 Next, in the distributed antenna system used in the wireless communication system in which the above-described mutual interference may occur, a transmission weight calculation principle for multiplying a transmission signal output from each antenna will be described. First, the propagation channel matrix of the MIMO channel composed of all the base station antennas for communicating with the communication destination terminal station and the antenna of the communication destination terminal station is H, and this matrix is the cluster described above. The unit is divided into N small block matrices (Equation 9).
ここで、Ｈｉ，ｊは第ｊクラスタから第ｉクラスタへの伝搬路行列になる。つまり、ｉ＝ｊの時は同一クラスタ内の希望信号に対する伝搬路行列になる。一般的には、端末局数をｍ、アンテナ数をｎとすると、各小ブロック行列はｍ×ｎの行列となるが、厳密にはｍおよびｎは必ずしも２以上である必要はなく、ｍ＝１またはｎ＝１であっても構わない。但し、単一のクラスタ内でｍ系統（ｍ≧１）の信号系列を伝送する場合は、マルチユーザＭＩＭＯにおけるアンテナの指向性制御の自由度を考慮すると、端末局数ｍよりもアンテナ数ｎの方が多くなるようにｎ≧ｍである必要がある。 Here, H i, j is a propagation path matrix from the j-th cluster to the i-th cluster. That is, when i = j, a propagation path matrix for a desired signal in the same cluster is obtained. In general, when the number of terminal stations is m and the number of antennas is n, each small block matrix is an m × n matrix, but strictly speaking, m and n do not necessarily have to be 2 or more. It may be 1 or n = 1. However, in the case of transmitting m signal sequences (m ≧ 1) within a single cluster, considering the degree of freedom of antenna directivity control in multiuser MIMO, the number of antennas n is greater than the number m of terminal stations. It is necessary that n ≧ m so that there are more.
次に、（式９）の伝搬路行列Ｈを対角ブロック行列Ｈ’と非対角ブロック行列Ｈ''に分離して、希望信号行列Ｈ’を（式１０）として、干渉信号行列Ｈ''を（式１１）としてそれぞれ定義する。 Next, the propagation path matrix H in (Equation 9) is separated into a diagonal block matrix H ′ and a non-diagonal block matrix H ″, and the desired signal matrix H ′ is taken as (Equation 10) to obtain an interference signal matrix H ′. 'Is defined as (Equation 11).
さらに、クラスタ単位の信号（例えば第ｉクラスタ内の信号）を考慮した場合の部分送信ウエイト行列をＷｉ （０）とすると、これを合成してシステム全体での送信ウエイト行列の０次解（第０次の送信ウエイトＷ（０））は（式１２）のように表記できる。 Furthermore, if a partial transmission weight matrix when a signal in cluster units (for example, a signal in the i-th cluster) is considered as W i (0) , this is combined and the 0th-order solution of the transmission weight matrix in the entire system ( The 0th-order transmission weight W (0) ) can be expressed as (Equation 12).
ここで、Ｗｉ （０）を求める方法として、例えば従来の技術で述べたＺｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ方法、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ方法、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ方法などを用いても構わない。 Here, as a method for obtaining W i (0) , for example, the Zero Forcing method, the Maximum Likelihood Detection method, the Minimum Mean Square Error method described in the related art may be used.
ところが、（式１２）で求めた第０次の送信ウエイトＷ（０）でシステム全体の送信信号ベクトルＴｘを送信した場合、各端末局は（Ｈ’Ｗ（０）Ｔｘ）の行列演算で求められる希望信号を受信することができるが、（Ｈ''Ｗ（０）Ｔｘ）の行列演算で求められる干渉信号も各端末局で受信されてしまうという問題が生じる。このため、自クラスタではない外部クラスタから自クラスタ内に漏れ込んでくる干渉信号を自クラスタ内でキャンセルする必要がある。そこで本実施形態では、外部クラスタから自クラスタ内に漏れ込んでくる干渉信号のレプリカを生成するための第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を計算する。ここで、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）は、次のようにして求めることができる。 However, when the transmission signal vector Tx of the entire system is transmitted with the 0th-order transmission weight W (0) obtained by (Equation 12), each terminal station is obtained by a matrix operation of (H′W (0) Tx). However, there is a problem in that each terminal station also receives an interference signal obtained by a matrix operation of (H ″ W (0) Tx). For this reason, it is necessary to cancel the interference signal leaking into the own cluster from the external cluster that is not the own cluster. Therefore, in the present embodiment, a first-order interference replica generation weight W R (1) for generating a replica of the interference signal that leaks into the own cluster from the external cluster is calculated. Here, the first-order interference replica generation weight W R (1) can be obtained as follows.
干渉信号（Ｈ''Ｗ（０）Ｔｘ）は希望信号（Ｈ’Ｗ（０）Ｔｘ）に第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を掛けたものであるから、（式１３）が成立する。 The interference signal (H ″ W (0) Tx) is obtained by multiplying the desired signal (H′W (0) Tx) by the first order interference replica generation weight W R (1 ). Is established.
そして、（式１３）から第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）は（式１４）のように求めることができる。 Then, the first-order interference replica generation weight W R (1) can be obtained from (Equation 13) as shown in (Equation 14).
この結果、第０次の送信ウエイトＷ（０）だけでは除去できなかった干渉信号を除去できる第１次の送信ウエイトＷ（１）は（式１５）のように求めることができる。 As a result, the first-order transmission weight W (1) that can remove the interference signal that could not be removed only by the 0-th order transmission weight W (0) can be obtained as in (Equation 15).
尚、（式１４）および（式１５）において、（Ｈ’Ｗ（０））−１の項はブロックが対角化されているので非対角ブロックの要素はゼロとなり、行列全体を小ブロック行列の積とその逆行列とを用いて演算処理することができる。 In (Equation 14) and (Equation 15), since the block of (H′W (0) ) −1 is diagonalized, the elements of the off-diagonal block are zero, and the entire matrix is a small block. Arithmetic processing can be performed using the matrix product and its inverse.
また、Ｗ（０）もブロックが対角化された行列なので、（Ｈ’Ｗ（０））−１Ｈ''Ｗ（０）は、それぞれ伝搬路行列Ｈ内の各クラスタ単位の小ブロック行列とＷ（０）の小ブロック行列との積および逆行列の演算処理のみで求めることができる。例えば、小ブロック行列が２行２列で、全部で５つのクラスタが存在している場合、２×２の行列の演算の組合せのみで全ての処理が完了し、小ブロックで演算処理しない場合のように１０×１０の行列演算を行う必要がなくなる。 Since W (0) is also a matrix in which blocks are diagonalized, (H′W (0) ) −1 H ″ W (0) is a small block matrix for each cluster in the propagation path matrix H. And a small block matrix of W (0) and an inverse matrix calculation process. For example, if the small block matrix is 2 rows and 2 columns and there are 5 clusters in total, all the processing is completed only with the combination of 2 × 2 matrix operations, and the operation is not performed on the small blocks. Thus, there is no need to perform a 10 × 10 matrix operation.
次に、上記の考え方を一般化して、送信ウエイトの第ｋ次の解を求める場合について説明する。先ず、上記で説明した第１次の送信ウエイトＷ（１）を拡張して第２次の送信ウエイトＷ（２）を算出する場合について説明し、その結果を第ｋ次の一般解に展開する。 Next, a case will be described in which the above concept is generalized to obtain a k-th order solution of the transmission weight. First, the case where the first-order transmission weight W (1) described above is expanded to calculate the second-order transmission weight W (2) will be described, and the result will be developed into a k-th order general solution. .
第１次の送信ウエイトＷ（１）は、送信信号ベクトルＴｘが送信された場合の干渉成分から求めたが、実際の送信信号ベクトルは（Ｔｘ−ＷＲ （１）Ｔｘ）を計算することになる。つまり、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅを用いて、｛Ｅ−ＷＲ （１）｝Ｔｘで表すことができる。ここで、−ＷＲ （１）Ｔｘ分のズレが生じるので、このズレをキャンセルするための第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）を求める。第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）は、先に説明した第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）の（式１３）の場合と同様に、（式１６）が成立する。 The first transmission weight W (1) is obtained from the interference component when the transmission signal vector Tx is transmitted, but the actual transmission signal vector is calculated as (Tx−W R (1) Tx). Become. That is, it can be represented by {E−W R (1) } Tx using a unit matrix E having the same size as the first-order interference replica generation weight W R (1) . Here, since a deviation of −W R (1) Tx occurs, a second-order interference replica generation weight W R (2) for canceling this deviation is obtained. As for the second-order interference replica generation weight W R (2) , (Formula 16) is established in the same manner as in the (Formula 13) of the first-order interference replica generation weight W R (1) described above. .
そして、（式１６）から第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）は（式１７）のように求めることができる。 Then, the second-order interference replica generation weight W R (2) can be obtained from (Expression 16) as shown in (Expression 17).
この結果、第２次の送信ウエイトＷ（２）は（式１８）のように求めることができる。 As a result, the second transmission weight W (2) can be obtained as shown in (Equation 18).
ここで、（式１８）を第３次，第４次，・・・，第ｋ次へと展開すると、第ｋ次の送信ウエイトＷ（ｋ）は（式１９）のように求めることができる。 Here, when (Equation 18) is expanded to the 3rd order, the 4th order,..., The kth order, the kth order transmission weight W (k) can be obtained as (Equation 19). .
尚、（式１９）においても、（式１５）の場合と同様にクラスタ単位の小ブロック行列同士の演算処理のみで済むので、高次の行列演算を行うよりも大幅に少ない演算量で処理することができる。但し、｛（Ｈ’Ｗ（０））−１Ｈ''Ｗ（０）｝ｊの項の演算量はｋに応じて増加するため、所望の干渉対信号比率（ＣＩＲ）に合わせてｋを低次の送信ウエイトに留めて運用するのが好ましい。 In (Equation 19), as in (Equation 15), only the computation processing between small block matrices in units of clusters is sufficient, and therefore processing is performed with a much smaller computation amount than when higher-order matrix computation is performed. be able to. However, since the calculation amount of the term {(H′W (0) ) −1 H ″ W (0) } j increases with k, k is set according to a desired interference-to-signal ratio (CIR). It is preferable to operate with a low-order transmission weight.
上記の説明では、処理が分かり易いように、全体の伝搬路行列Ｈをベースに全体のクラスタを含めて説明したが、先に述べたように小ブロック行列に分割して同様の処理を行うことができる。具体的には、送信信号ベクトルＴｘもクラスタ単位に分割し、第ｉクラスタに対応する送信信号ベクトルをＴｉと表記し、第ｋ次の送信ウエイトＷ（ｋ） ｉと表記する。 In the above description, for easy understanding of the processing, the entire propagation path matrix H is used as a base and the entire cluster is included. However, as described above, the same processing is performed by dividing into small block matrices. Can do. Specifically, the transmission signal vector Tx is also divided into cluster units, and the transmission signal vector corresponding to the i-th cluster is expressed as Ti and the k-th order transmission weight W (k) i .
ここで、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を（ｉ，ｊ）クラスタ毎の小ブロック行列に分離して、ＷＲ （１） ｉ，ｊと表記する。これを用いると、第ｉクラスタにおける受信信号ベクトルＲｉは（式２０）のように表すことができる。 Here, the first-order interference replica generation weight W R (1) is separated into small block matrices for each (i, j) cluster and expressed as W R (1) i, j . Using this, the received signal vector R i in the i-th cluster can be expressed as (Equation 20).
これを先に説明した（式１３）に対応させると、干渉信号のレプリカに関する式は（式２１）のようになる。 If this is made to correspond to (Formula 13) demonstrated previously, the formula regarding the replica of an interference signal will become like (Formula 21).
さらに、これを先に説明した（式１４）に対応させると（式２２）のように表すことができる。 Furthermore, when this is made to correspond to (Formula 14) demonstrated previously, it can represent like (Formula 22).
この結果、第ｉクラスタにおける送信信号ベクトルＴｉはｉ≠ｊなる他のクラスタからの干渉信号を除去するレプリカ信号のズレの和を減算した送信信号ベクトルＴｉは（式２３）のように表すことができる。尚、（式２３）において矢印の右辺のＴｉは矢印の左辺のＴｉとは異なり、置き換えられることを意味する。このように、第ｉクラスタの第０次の送信ウエイトＷｉ （０）を用いて、クラスタ単位に分割して処理を行うことができる。 As a result, the transmission signal vector T i transmitted signal vector T i is obtained by subtracting the deviation sum of the replica signal for canceling interference signals from other clusters of i ≠ j in the i cluster expressed as (Equation 23) be able to. In (Equation 23), T i on the right side of the arrow is different from T i on the left side of the arrow, meaning that it is replaced. In this way, processing can be performed in units of clusters using the 0th-order transmission weight W i (0) of the i-th cluster.
ここで（式２３）において、Ｔｊに関するΣの項は、実際には被干渉として考慮すべきクラスタｊを選定して、その選定したクラスタｊに対する干渉信号に限定して干渉レプリカ生成ウエイトを乗算したものの総和を取ればよい。 Here, in (Equation 23), the term of Σ relating to T j actually selects a cluster j to be considered as an interfered, and multiplies the interference replica generation weight by limiting the interference signal to the selected cluster j. You can take the sum of what you did.
従って、面的に広範囲のサービスエリアを有し、システム全体の行列形式で信号処理することが困難な場合であっても、無視できない被干渉が残るクラスタを選定し、そのクラスタとの間の伝搬路情報から干渉レプリカ生成ウエイトを算出し、被干渉が残る各クラスタの送信信号ベクトルに干渉レプリカ生成ウエイトを乗算して作成した干渉キャンセル信号を希望信号に加算して送信すればよい。 Therefore, even if it is difficult to perform signal processing in a matrix format for the entire system, it is necessary to select a cluster that has non-negligible interference and propagate to that cluster. The interference replica generation weight is calculated from the path information, and an interference cancellation signal generated by multiplying the transmission signal vector of each cluster where interference remains remains by the interference replica generation weight is added to the desired signal and transmitted.
具体的な例を図５を用いて説明する。図５は、図３と同様に３つの周波数チャネル（Ｆ１〜Ｆ３）が連続して繰り返されており、例えば周波数チャネルＦ１のクラスタ（１１２）に着目すると、その周りには周波数チャネルＦ２とＦ３の６つのクラスタ（１１３ａ〜１１３ｆ）が存在し、さらにその周りに周波数チャネルＦ１のクラスタ（１１４ａ〜１１４ｆ）が存在している。尚、図５においては、図３で説明した各エリアが１つのクラスタを構成するものとし、図５ではエリアではなくクラスタと称する。 A specific example will be described with reference to FIG. In FIG. 5, three frequency channels (F1 to F3) are continuously repeated as in FIG. 3. For example, when attention is paid to the cluster (112) of the frequency channel F1, there are frequency channels F2 and F3 around it. There are six clusters (113a to 113f), and there are clusters (114a to 114f) of the frequency channel F1 around them. In FIG. 5, each area described in FIG. 3 constitutes one cluster, and in FIG. 5, it is referred to as a cluster instead of an area.
図５において、同一チャネル間の干渉のみを考える場合、例えばクラスタ（１１２）と同じ周波数チャネルＦ１のクラスタ（１１４ａ〜１１４ｆ）からの干渉のみを考慮して（式２３）を実施すればよい。尚、実際の基地局配置設計では、クラスタの配置は必ずしも図５のような等方的な配置にはならず、複雑な歪な形状になることが多い。さらに、物理的な距離が近い場合でも間に山や建物等の遮蔽物が存在する場合には、十分な減衰量が得られて干渉を無視できる場合もある。従って、現実的には、着目するクラスタ（１１２）から所定距離にある同一周波数チャネルを用いたクラスタを選定して、その中で遮蔽物や地理的な条件から干渉を考慮する必要がないクラスタが存在する場合には、そのクラスタを除外して前述の信号処理を行えばよい。 In FIG. 5, when only the interference between the same channels is considered, for example, only the interference from the cluster (114a to 114f) of the same frequency channel F1 as the cluster (112) may be taken into consideration (Equation 23). In an actual base station arrangement design, the arrangement of clusters is not necessarily isotropic as shown in FIG. 5, and often has a complicated and distorted shape. Furthermore, even when a physical distance is short, if there is a shield such as a mountain or a building in between, sufficient attenuation may be obtained and interference may be ignored. Therefore, in reality, a cluster using the same frequency channel at a predetermined distance from the focused cluster (112) is selected, and among them, there is a cluster that does not need to consider interference due to a shielding object or geographical conditions. If it exists, the signal processing described above may be performed excluding the cluster.
このように、複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局が複数の周波数チャネルを固定的に使用する場合に、集中制御局は、第ｉクラスタの送信信号を算出する際に、第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき所定距離以内の第ｊクラスタ（ｊ≠ｉ）を選定することにより、クラスタ間の相互干渉が面的に連続して広範囲にある場合でも、全クラスタを考慮した信号処理を一括して行う必要がなく、クラスタ単位で独立して信号処理を行うことができる。 In this way, when at least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner, the central control station calculates the i-th cluster when calculating the i-th cluster transmission signal. Signal processing that considers all clusters even when mutual interference between the clusters is wide and continuous, by selecting the j-th cluster (j ≠ i) within a predetermined distance that should be considered for interference with Need not be performed collectively, and signal processing can be performed independently for each cluster.
特に、従来のマルチユーザＭＩＭＯの場合、希望信号の系列数と干渉信号の系列数との合計数のアンテナ素子が干渉抑圧のために必要となるが、本実施形態では各クラスタ間の距離が離れていることを利用し、干渉信号の系列数が膨大な数になった場合でも、１つのクラスタ内の基地局つまりアンテナ部のアンテナ数は希望信号の系列数以上あればよい。 In particular, in the case of conventional multiuser MIMO, the total number of antenna elements of the number of desired signal sequences and the number of interference signal sequences is required for interference suppression. In this embodiment, the distance between the clusters is increased. Therefore, even if the number of interference signal sequences becomes enormous, the number of base stations in one cluster, that is, the number of antennas in the antenna unit, only needs to be greater than the number of desired signal sequences.
以上、本実施形態における干渉信号の除去方法について説明してきたが、本実施形態に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法のポイントは、第ｋ次の干渉レプリカ生成ウエイトＷ（ｋ）にＨ''のｋ乗の項が含まれていることである。Ｈ''を構成する小ブロック行列は、クラスタ間での相互干渉を扱うので、各成分は小さな値に抑えられており、干渉レプリカをキャンセルするために付加される信号のレベルはｋ乗に比例して小さな値に抑圧される。この干渉成分が別のクラスタに到達して干渉を与えるためには、さらにＨ''が乗算されるため、Ｈ''の（ｋ＋１）乗まで干渉が抑圧されることになる。つまり、等価的には、異なるクラスタ間の相互干渉がある距離のある値までしか減衰できなかったとしても、本実施形態の信号処理を行うことによって、その距離を（ｋ＋１）倍に引き離したのと等価な程度にまで干渉を抑圧することができることを意味する。 The interference signal removal method in the present embodiment has been described above, but the point of the distributed antenna system and the distributed antenna control method according to the present embodiment is that H ″ is added to the k-th interference replica generation weight W (k). Is included in the kth power term. Since the small block matrix constituting H ″ handles mutual interference between clusters, each component is suppressed to a small value, and the level of the signal added to cancel the interference replica is proportional to the k-th power. And suppressed to a small value. In order for this interference component to reach another cluster and give interference, H ″ is further multiplied, so that interference is suppressed to the (k + 1) th power of H ″. That is, equivalently, even if the mutual interference between different clusters can be attenuated only to a certain distance, the distance is separated by (k + 1) times by performing the signal processing of this embodiment. This means that interference can be suppressed to an equivalent level.
次に、上記で説明した分散アンテナシステムの動作の流れについて、第１次の送信ウエイトを算出する場合のフローチャートを図６を用いて説明する。 Next, the flow of operation of the distributed antenna system described above will be described with reference to FIG. 6 when calculating the primary transmission weight.
（ステップＳ１０１）送信ウエイトの算出処理を開始する。 (Step S101) Transmission weight calculation processing is started.
（ステップＳ１０２）クラスタ化された伝搬路行列Ｈを取得する（式９）。 (Step S102) A clustered channel matrix H is acquired (Formula 9).
（ステップＳ１０３）ステップＳ１０２で求めた伝搬路行列Ｈを希望信号行列Ｈ’ （式１０）と干渉信号行列Ｈ''（式１１）とに分割する。 (Step S103) The propagation path matrix H obtained in Step S102 is divided into a desired signal matrix H ′ (Equation 10) and an interference signal matrix H ″ (Equation 11).
（ステップＳ１０４）希望信号行列Ｈ’をもとに、空間分割多元接続のための送信ウエイトを計算し、それらを対角要素として連結した第０次の送信ウエイト行列Ｗ（０）を生成する（式１２）。 (Step S104) Based on the desired signal matrix H ′, transmission weights for space division multiple access are calculated, and a 0th-order transmission weight matrix W (0) is generated by connecting them as diagonal elements ( Formula 12).
（ステップＳ１０５）ステップＳ１０３で求めた希望信号行列Ｈ’と干渉信号行列Ｈ''とステップＳ１０４で求めた第０次の送信ウエイト行列Ｗ（０）とを用いて、各クラスタ間の相互干渉を打ち消すような第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を算出する（式１４）。 (Step S105) Using the desired signal matrix H ′ and the interference signal matrix H ″ obtained in Step S103 and the 0th-order transmission weight matrix W (0) obtained in Step S104, mutual interference between the clusters is calculated. A first-order interference replica generation weight W R (1) that cancels is calculated (Formula 14).
（ステップＳ１０６）第１次の送信ウエイト行列Ｗ（１）を算出する（式２４）。 (Step S106) First-order transmission weight matrix W (1) is calculated (Formula 24).
（ステップＳ１０７）送信ウエイトの算出処理を終了する。 (Step S107) The transmission weight calculation process is terminated.
このように、本実施形態に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法は、ＭＩＭＯチャネルを形成する複数の基地局のアンテナから出力する無線信号の指向性を制御するための送信ウエイト行列を求める際に、行列の加算・減算・乗算処理および逆行列演算またはこれらの組合せなどの演算処理を小規模行列に分割して行うことにより、大幅に演算量を削減することができる。 As described above, the distributed antenna system and the distributed antenna control method according to the present embodiment obtain a transmission weight matrix for controlling the directivity of radio signals output from the antennas of a plurality of base stations forming a MIMO channel. By dividing arithmetic processing such as matrix addition / subtraction / multiplication processing and inverse matrix calculation or a combination thereof into small-scale matrices, the amount of calculation can be greatly reduced.
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法の第２の実施形態について図７のフローチャートを用いて説明する。第１の実施形態では、特に変調方式については限定せず、例えばシングルキャリアによる通信を含めて説明した。本実施形態では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式などマルチキャリアによる通信方式に適用する場合について説明する。尚、本実施形態においても第１の実施形態で説明した基本原理は同じである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the distributed antenna system and distributed antenna control method according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the first embodiment, the modulation method is not particularly limited, and has been described including, for example, single-carrier communication. In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a multicarrier communication scheme such as an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme or an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) scheme. In this embodiment, the basic principle described in the first embodiment is the same.
これらのマルチキャリア変調方式は、送信データを互いに直交する多数のサブキャリアに乗せる変調方式である。そこで、本実施形態では、第１の実施形態で説明した送信ウエイトの演算などをサブキャリア毎に行う。つまり、サブキャリア毎に重み付けした送信信号に対して通常のマルチキャリア変調方式と同様にＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）演算し、ガードインターバル（ＧＩ）付加などの処理を行ってマルチキャリア変調信号を生成する。特に、ＯＦＤＭＡ方式の場合には、サブキャリア毎に通信先の端末局が異なるので、通信先の端末局単位でサブキャリアを組み合わせてクラスタを形成して処理を行うようにしても構わない。 These multicarrier modulation schemes are modulation schemes in which transmission data is placed on a number of subcarriers orthogonal to each other. Therefore, in this embodiment, the transmission weight calculation described in the first embodiment is performed for each subcarrier. That is, the IFFT (inverse Fourier transform) calculation is performed on the transmission signal weighted for each subcarrier in the same manner as in the normal multicarrier modulation method, and processing such as addition of a guard interval (GI) is performed to generate a multicarrier modulation signal. . In particular, in the case of the OFDMA scheme, since the communication destination terminal station is different for each subcarrier, processing may be performed by forming a cluster by combining subcarriers for each communication destination terminal station.
次に、第２の実施形態における送信ウエイト算出処理の流れについて図７を用いて詳しく説明する。 Next, the flow of the transmission weight calculation process in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.
（ステップＳ２０１）マルチキャリア変調方式の場合の送信ウエイト算出処理を開始する。 (Step S201) The transmission weight calculation process in the case of the multicarrier modulation method is started.
（ステップＳ２０２）サブキャリア番号をカウントするカウンタｋを１にリセットする。 (Step S202) The counter k for counting the subcarrier number is reset to 1.
（ステップＳ２０３）第ｋサブキャリアにおける送信相手局（通信先の端末局）を選択する。例えば、第１の実施形態で説明した図３の場合では、クラスタ毎の分割は固定されているため、ＯＦＤＭ方式の場合は全てのサブキャリアで同一の送信相手局が選択され、ＯＦＤＭＡ方式の場合はサブキャリア毎に同一クラスタ内の異なる送信相手局を選択することになる。つまり、同一クラスタ内の送信相手局は１つの端末局であっても構わないし、複数の端末局に対してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う場合であっても構わない。 (Step S203) A transmission partner station (communication destination terminal station) in the k-th subcarrier is selected. For example, in the case of FIG. 3 described in the first embodiment, since the division for each cluster is fixed, in the case of the OFDM scheme, the same transmission partner station is selected in all subcarriers, and in the case of the OFDMA scheme. Will select different transmission partner stations in the same cluster for each subcarrier. That is, the transmission partner station in the same cluster may be one terminal station, or may be a case where multi-user MIMO transmission is performed to a plurality of terminal stations.
（ステップＳ２０４）各サブキャリア毎に送信相手局に対する伝搬路情報を取得する。伝搬路情報は、第１の実施形態で説明した伝搬路行列Ｈの各成分に相当する。また、伝搬路情報は各端末局に接続する際に受信部から取得することができる。 (Step S204) The propagation path information for the transmission partner station is acquired for each subcarrier. The propagation path information corresponds to each component of the propagation path matrix H described in the first embodiment. The propagation path information can be acquired from the receiving unit when connecting to each terminal station.
（ステップＳ２０５）第１の実施形態で説明した図６の処理をサブキャリア毎に実施してサブキャリア毎の送信ウエイトを算出する。 (Step S205) The processing of FIG. 6 described in the first embodiment is performed for each subcarrier to calculate a transmission weight for each subcarrier.
（ステップＳ２０６）マルチキャリア変調方式の場合は、すべてのサブキャリアに対して送信ウエイトを算出する必要があるので、送信ウエイトの算出が未処理のサブキャリアが残されているか否かを判断する。そして、未実施のサブキャリアがある場合はステップＳ２０７に進み、すべてのサブキャリアに対して送信ウエイトを算出した場合はステップＳ２０８に進む。 (Step S206) In the case of the multicarrier modulation scheme, since it is necessary to calculate transmission weights for all subcarriers, it is determined whether or not subcarriers whose transmission weights are not processed remain. If there are unexecuted subcarriers, the process proceeds to step S207. If transmission weights are calculated for all subcarriers, the process proceeds to step S208.
（ステップＳ２０７）サブキャリア番号をカウントするカウンタｋを１つ加算して再びステップＳ２０３に戻って同様の処理を繰り返す。 (Step S207) The counter k for counting the subcarrier number is incremented by 1, and the process returns to step S203 again to repeat the same processing.
（ステップＳ２０８）マルチキャリア変調方式の場合の送信ウエイト算出処理を終了する。 (Step S208) The transmission weight calculation process in the case of the multicarrier modulation method is terminated.
次に、第２の実施形態における集中制御局，基地局およびアンテナ部の構成例を図８に示す。尚、図８は第１の実施形態で説明した図２に対応する図で、図２と同じ符号のブロックは同じものを示している。 Next, FIG. 8 illustrates a configuration example of the central control station, the base station, and the antenna unit in the second embodiment. FIG. 8 corresponds to FIG. 2 described in the first embodiment, and blocks having the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same components.
図８において、分散アンテナシステム（２５０）は、データ部（２０１ａ〜２０１ｃ）と、通信相手選択部（２０２）と、ＳＣ別データ分配部（２０３）と、ＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）と、ＩＦＦＴ演算部（２０７ａ〜２０７ｂ）と、ＧＩ付加部（２０８ａ〜２０８ｂ）と、無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）と、アンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）と、重み計算部（２１１）と、伝搬路情報推定部（２１２）とで構成される。 In FIG. 8, the distributed antenna system (250) includes a data unit (201a to 201c), a communication partner selection unit (202), a data distribution unit by SC (203), and a signal processing unit by SC (254a to 254b). An IFFT calculation unit (207a to 207b), a GI addition unit (208a to 208b), a radio unit (209a to 209b), an antenna unit (210a to 210b), a weight calculation unit (211), a propagation path And an information estimation unit (212).
ここで、ＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）は、ＳＣ（サブキャリア）変調部（２０５ａ〜２０５ｄ）と、重み乗算部（２５６ａ〜２５６ｂ）とでそれぞれ構成される。尚、図８において、信号処理部はＳＣ別信号処理部（２５４ａ）および（２５４ｂ）の２つのブロック、無線部は無線部（２０９ａ）および（２０９ｂ）の２つのブロック、アンテナ部はアンテナ部（２１０ａ）および（２１０ｂ）の２つのブロックしか描かれていないが、サブキャリア数と同じ数のブロックが必要である。
Here, the signal processing units for each SC (254a to 254b) are configured by an SC (subcarrier) modulation unit (205a to 205d) and a weight multiplication unit (256a to 256b), respectively. In FIG. 8, the signal processing unit includes two blocks of signal processing units (254a) and (254b) for each SC, the wireless unit includes two blocks of the wireless units (209a) and (209b), and the antenna unit includes the antenna unit ( Although only two
ここで、図８のブロックの中で例えば図１の集中制御局１０８に対応するブロックは、例えばデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）と通信相手選択部（２０２）とＳＣ別データ分配部（２０３）とＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）とＩＦＦＴ演算部（２０７ａ〜２０７ｂ）とＧＩ付加部（２０８ａ〜２０８ｂ）と重み計算部（２１１）と伝搬路情報推定部（２１２）とで構成され、図１の基地局ＢＳ１（１０７ａ）は無線部（２０９ａ）のみで構成される。尚、図２の無線部（２０９ａ）は信号処理部（２０４ａ〜２０４ｂ）の複数の信号処理部から出力される各信号系列の送信信号を合成する機能を含んでいたが、図８の場合はＩＦＦＴ演算部（２０７ａ〜２０７ｂ）が各サブキャリア信号を合成する機能を含んでいる。 Here, among the blocks in FIG. 8, for example, the blocks corresponding to the central control station 108 in FIG. 1 are, for example, a data unit (201a to 201c), a communication partner selection unit (202), and a data distribution unit by SC (203). It is composed of a signal processing unit for each SC (254a to 254b), an IFFT operation unit (207a to 207b), a GI addition unit (208a to 208b), a weight calculation unit (211), and a propagation path information estimation unit (212). One base station BS1 (107a) is composed of only the radio unit (209a). The radio unit (209a) in FIG. 2 includes a function of combining the transmission signals of the respective signal sequences output from the plurality of signal processing units of the signal processing units (204a to 204b). In the case of FIG. The IFFT calculation unit (207a to 207b) includes a function of synthesizing each subcarrier signal.
尚、図８では各基地局の無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）のアンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）は１本のアンテナとして描いてあるが、同じ基地局に複数本のアンテナが配置されていても構わない。この場合は、それぞれのアンテナ毎に無線部が必要で、１つの基地局に複数の無線部が配置される。また、図８の分散アンテナシステム（２５０）には、通信先の端末局として２つの端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）と、端末アンテナ部（２２１ａ〜２２１ｂ）とを示してあるが、２局以上の多くの端末が存在しても構わない。 In FIG. 8, the antenna units (210a to 210b) of the radio units (209a to 209b) of each base station are drawn as one antenna, but a plurality of antennas may be arranged in the same base station. Absent. In this case, a radio unit is required for each antenna, and a plurality of radio units are arranged in one base station. Further, in the distributed antenna system (250) of FIG. 8, two terminal stations (220a to 220b) and terminal antenna units (221a to 221b) are shown as terminal stations of communication destinations. There may be many terminals.
ここで図８は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式などのマルチキャリア変調方式を想定した説明になっているが、サブキャリア毎の処理やＩＦＦＴ処理、ＧＩ付加処理などを除けば、図２で説明したシングルキャリアの場合と同様に処理を行う。例えば、基地局側から端末局側に送信するダウンリンクの場合、ネットワークに接続された集中制御局（１０８）のデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）には各端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）から要求のあったダウンリンクのデータがそれぞれの端末局向けに入力される。入力されたデータは個別バッファ等に一時的に保持される。尚、実際のハードウェアでは物理的なバッファは同じであっても構わず、論理的に個別に管理されていればよい。データ部（２０１ａ〜２０１ｃ）は通信先の端末局毎のデータを個別に管理し、通信相手選択部（２０２）は、伝搬路情報推定部（２１２）から得られる伝搬路情報に基づいて、通信先の端末局毎に相互干渉などを考慮し、良好な環境で通信できる基地局のアンテナ部と通信先の端末局との組み合わせを選択する。具体的には、（式１）で説明したＨ［ａｌｌ］を参照し、各基地局のアンテナ部と各端末局が通信を行う場合の全ての組み合わせについて、端末局の受信電力や信号対干渉波電力比（ＣＩＲ）等を算出し、これらの値を評価指標として割り当てを行う。ここで、アンテナｊから端末局ｉへ通信を行った場合の受信電力をＰｉｊとすると、（式２４）のように表記することができる。 Here, FIG. 8 is described assuming a multi-carrier modulation method such as OFDM or OFDMA, but the single carrier described in FIG. 2 except for processing for each subcarrier, IFFT processing, GI addition processing, and the like. Processing is performed in the same manner as the carrier. For example, in the case of a downlink transmitted from the base station side to the terminal station side, there is a request from each terminal station (220a to 220b) to the data section (201a to 201c) of the centralized control station (108) connected to the network. Downlink data is input for each terminal station. The input data is temporarily stored in an individual buffer or the like. In actual hardware, the physical buffers may be the same, as long as they are logically managed individually. The data unit (201a to 201c) individually manages data for each communication destination terminal station, and the communication partner selection unit (202) performs communication based on the propagation path information obtained from the propagation path information estimation unit (212). In consideration of mutual interference for each terminal station, a combination of the antenna unit of the base station that can communicate in a favorable environment and the terminal station of the communication destination is selected. Specifically, with reference to H [all] described in (Equation 1), the received power and signal-to-interference of the terminal station for all combinations when the antenna unit of each base station and each terminal station communicate. A wave power ratio (CIR) or the like is calculated, and these values are assigned as evaluation indexes. Here, if the received power when communication is performed from the antenna j to the terminal station i is P ij , it can be expressed as (Equation 24).
また、アンテナｊから端末局ｉへ通信を行った場合、端末局ｉが他のアンテナから受ける干渉を考慮した信号対干渉波電力比をＣｉｊとすると、（式２５）のように表記することができる。 Further, when communication is performed from the antenna j to the terminal station i, the signal-to-interference wave power ratio considering the interference received by the terminal station i from other antennas is C ij, and expressed as (Equation 25) Can do.
これらの値を参照しながら、所望の評価基準を満たすようにアンテナと端末局との組み合わせを選択する。例えば、通信相手先選択部（２０２）は、（式２４）から得られるＰｉｊや（式２５）から得られるＣｉｊの値が大きい順に第ｊアンテナと第ｉ端末局の組み合わせを選択する。そして、通信相手先選択部（２０２）は、このようにして選択された組み合わせに対応する送信データをデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）から取り出してサブキャリア別データ分配部（２０３）に出力する。そして、サブキャリア別データ分配部（２０３）は、送信データに対応するＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）のＳＣ変調部（２０５ａ〜２０５ｄ）に出力し、ＳＣ変調部（２０５ａ〜２０５ｄ）でサブキャリア変調信号に変調されて重み乗算部（２５６ａ〜２５６ｂ）に出力される。 With reference to these values, a combination of an antenna and a terminal station is selected so as to satisfy a desired evaluation criterion. For example, the communication partner selection unit (202) selects a combination of the j-th antenna and the i-th terminal station in descending order of P ij obtained from (Expression 24) and C ij obtained from (Expression 25). Then, the communication partner selection unit (202) extracts transmission data corresponding to the combination selected in this way from the data units (201a to 201c) and outputs the transmission data to the subcarrier-specific data distribution unit (203). Then, the subcarrier-specific data distribution unit (203) outputs to the SC modulation units (205a to 205d) of the SC-specific signal processing units (254a to 254b) corresponding to the transmission data, and the SC modulation units (205a to 205d). Modulated to a subcarrier modulation signal and output to the weight multipliers (256a to 256b).
尚、ＯＦＤＭ方式の場合は、送信データの一連の送信ビット列はサブキャリア毎に一様に分配され、ＯＦＤＭＡ方式の場合は、通信先の端末毎に該当するサブキャリアに分配され、それぞれのデータをＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）のＳＣ変調部（２０５ａ〜２０５ｄ）に出力する。例えば図１の場合は、基地局（１０７ａ〜１０７ｆ）への全ての信号を並列に各サブキャリア単位でＳＣ変調部（２０５ａ〜２０５ｄ）に出力される。例えば、あるサブキャリア信号は重み乗算部（２５６ａ）で、そのサブキャリア信号を送信信号ベクトルＴｘとして送信ウエイト行列Ｗを乗算する。そして、乗算結果の信号は各基地局のアンテナ部毎に他のサブキャリア信号を含めてＩＦＦＴ演算部（２０７ａ〜２０７ｂ）で逆フーリエ変換処理されてマルチキャリア変調信号が生成され、ＧＩ付加部（２０８ａ〜２０８ｂ）でガードインターバルが付加される。さらに、無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）で所定の無線周波数に周波数変換され、信号増幅などの処理が行われて、アンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）から端末局に向けて送信される。尚、重み乗算部（２５６ａ〜２５６ｂ）で乗算に用いる送信ウエイト行列Ｗは、重み計算部（２１１）において、伝搬路情報推定部（２１２）から得られる伝搬路情報に基づいて、図６または図７等で説明した処理で算出される。また、伝搬路情報推定部（２１２）は、図示していないが、別途備える受信部側の受信信号処理部にて端末局側からの受信信号に基づいて伝搬路情報を推定し、その推定結果をメモリなどに記憶しておく。そして、必要に応じてその伝搬路情報を読み出して通信相手選択部（２０２）や重み計算部（２１１）に対して、伝搬路情報の提供を行う。尚、端末局からの受信信号に基づいて伝搬路情報を推定する方法については、通信の確立時に行うトレーニング信号やパイロット信号などを利用する一般的な方法により行うことができるので本実施形態では詳細な説明は省略する。 In the case of the OFDM system, a series of transmission bit strings of transmission data is uniformly distributed for each subcarrier. In the case of the OFDMA system, the transmission data is distributed to the corresponding subcarrier for each terminal of the communication destination. The signal is output to the SC modulation units (205a to 205d) of the signal processing units for each SC (254a to 254b). For example, in the case of FIG. 1, all signals to the base stations (107a to 107f) are output in parallel to the SC modulation units (205a to 205d) in units of subcarriers. For example, a certain subcarrier signal is multiplied by a weighting unit (256a) by the transmission weight matrix W using the subcarrier signal as a transmission signal vector Tx. Then, the multiplication result signal is subjected to inverse Fourier transform processing by the IFFT operation units (207a to 207b) including other subcarrier signals for each antenna unit of each base station, and a multicarrier modulation signal is generated, and a GI addition unit ( A guard interval is added at 208a-208b). Further, the radio unit (209a to 209b) performs frequency conversion to a predetermined radio frequency, performs signal amplification and the like, and transmits the signal from the antenna unit (210a to 210b) to the terminal station. The transmission weight matrix W used for multiplication in the weight multiplication unit (256a to 256b) is based on the propagation path information obtained from the propagation path information estimation unit (212) in the weight calculation unit (211). It is calculated by the processing described in 7 etc. Further, although not shown, the propagation path information estimation unit (212) estimates propagation path information based on the reception signal from the terminal station side in the reception signal processing unit on the reception unit side separately provided, and the estimation result Is stored in a memory or the like. Then, the propagation path information is read as necessary, and the propagation path information is provided to the communication partner selection unit (202) and the weight calculation unit (211). Note that the method of estimating the propagation path information based on the received signal from the terminal station can be performed by a general method using a training signal, a pilot signal, or the like performed at the time of establishment of communication. The detailed explanation is omitted.
一方、基地局側から送信されてきた信号を受信する端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）は、それぞれ少数の端末アンテナ（２２１ａ〜２２１ｂ）しか備えていないので、従来の通信システムでは干渉信号による混信の恐れがあるが、本実施形態に係る分散アンテナシステムでは、重み乗算部（２５６ａ〜２５６ｂ）で送信信号に重み付けを行って同一周波数チャネルで同一時刻に基地局側から送信される他の端末局向けの送信信号による干渉を抑圧するので、各端末局（２２０ａ〜２２０ｂ）はあたかも自局宛の信号しか存在しなかったような単純な受信処理だけで干渉の影響を受けずに正常に受信することができる。 On the other hand, since the terminal stations (220a to 220b) that receive signals transmitted from the base station side have only a small number of terminal antennas (221a to 221b), the conventional communication system may cause interference due to interference signals. However, in the distributed antenna system according to the present embodiment, the weight signal is weighted by the weight multipliers (256a to 256b) and transmitted from the base station side at the same time on the same frequency channel for other terminal stations. Since the interference due to the transmission signal is suppressed, each terminal station (220a to 220b) can receive normally without being affected by the interference only by a simple reception process in which there is only a signal addressed to itself. it can.
以上、第１の実施形態の図２および第２の実施形態の図８を用いて、本発明に係る分散アンテナシステムの機能構成を主体に説明を行ってきたが、図１の集中制御局（１０８）とアンテナ部を含む基地局（１０７ａ〜１０７ｆ）との機能配分については柔軟に行うことができる。例えば、図８に点線で示したように、データ部（２０１ａ〜２０ｌｃ）からＧＩ付加部（２０８ａ〜２０８ｂ）までの処理と、重み計算部（２１１）と、伝搬路情報推定部（２１２）の処理とを集中制御局（１０８）に搭載して実施し、アンテナ部（２１０ａ〜２１０ｂ）を備える基地局（１０７ａ〜１０７ｂ）は無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）のみを搭載する構成が考えられる。但し、この場合は、送信信号のサンプリングデータを直接、基地局（１０７ａ〜１０７ｂ）に送る必要があるので、デジタルで信号伝送する場合は送信情報量が多くなる。この送信情報量を減らすためには、例えば集中制御局（１０８）側においてデータ部（２０１ａ〜２０１ｃ）と、通信相手先選択部２０２と、ＳＣ別データ分配部（２０３）と、重み計算部（２１１）と、伝搬路情報推定部（２１２）との処理を行うようにし、基地局（１０７ａ〜１０７ｂ）側においては、ＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）と、ＩＦＦＴ演算部（２０７ａ〜２０７ｂ）と、ＧＩ付加部（２０８ａ〜２０８ｂ）と、無線部（２０９ａ〜２０９ｂ）との処理を行うようにしても構わない。但し、この場合は、ＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）は各基地局に重複して設ける必要がある。またこの場合、重み乗算部（２５６ａ〜２５６ｂ）は、自局（当該基地局）が扱う送信信号以外のデータを算出する必要はないので、送信ウエイト行列Ｗの中の自局に関連した部分行列や部分的な行ベクトルのみを集中制御局（１０８）から受信するだけでよく、自局に関連する行列や部分的な行ベクトルと送信信号ベクトルとを乗算処理するだけでよい。従って、各基地局に重複して設ける必要があるＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）の規模はそれほど大きくはならない。
The function configuration of the distributed antenna system according to the present invention has been mainly described with reference to FIG. 2 of the first embodiment and FIG. 8 of the second embodiment. 108) and the base station (107a to 107f) including the antenna unit can be flexibly performed. For example, as indicated by a dotted line in FIG. 8, the processing from the data part (201a to 20lc) to the GI addition part (208a to 208b), the weight calculation part (211), and the propagation path information estimation part (212) It is conceivable that the base station (107a to 107b) including the antenna units (210a to 210b) is mounted with only the radio units (209a to 209b). However, in this case, since it is necessary to send sampling data of the transmission signal directly to the base stations (107a to 107b), the amount of transmission information increases in the case of digital signal transmission. In order to reduce the amount of transmission information, for example, on the central control station (108) side, the data part (201a to 201c), the communication
尚、ＳＣ別信号処理部（２５４ａ〜２５４ｂ）からの出力は各基地局が備えるアンテナ部のアンテナ本数分が必要となり、アンテナ系統毎にＩＦＦＴ処理とＧＩ付加処理、無線部での処理を実施する必要がある。また、図２および図８に示した分散アンテナシステムの機能をどのように図１の集中制御局（１０８）とアンテナ部を含む基地局（１０７ａ〜１０７ｆ）とに配分するかについては、上記の二つの機能配分の例の中間的な構成も考えることができるが、図２および図８に示した分散アンテナシステムの機能構成であれば、第１の実施形態および第２の実施形態で説明した例と同様の効果が得られる。 In addition, the output from the signal processing unit for each SC (254a to 254b) requires the number of antennas of the antenna unit provided in each base station, and the IFFT process, the GI addition process, and the process in the radio unit are performed for each antenna system. There is a need. In addition, how to distribute the functions of the distributed antenna system shown in FIG. 2 and FIG. 8 to the central control station (108) and the base stations (107a to 107f) including the antenna unit in FIG. An intermediate configuration between two examples of function distribution can be considered, but the functional configuration of the distributed antenna system shown in FIGS. 2 and 8 is described in the first embodiment and the second embodiment. The same effect as the example can be obtained.
さらに、以上の説明では各端末局宛の送信信号の伝送レートや送信信号電力配分などについては特に言及しなかったが、一般的なマルチユーザＭＩＭＯ方式や適応変調、電力制御の技術に基づいて、適宜必要な処理を追加して行うようにしても構わない。例えば、（式１５），（式１８），（式１９），（式２２）および（式２３）で示した送信ウエイト行列Ｗは、第０次の送信ウエイト行列Ｗ（０）の右側から補正用の行列が乗算されており、各式の説明で述べたように第０次の送信ウエイト行列Ｗ（０）の各クラスタの送信電力に対してズレ補正が行われ、微小な増減が加えられている。そこで、このような送信電力の増減によって、無線部の送信アンプで発生する歪を回避するために、（式１５），（式１８），（式１９），（式２２）および（式２３）で示した送信ウエイト行列Ｗの各項の左側の第０次の送信ウエイト行列Ｗ（０）を除いた行列式を算出したり、行列ノルムの逆数に比例する係数を算出して、これらをズレ補正前の送信ウエイト行列に乗算したものを補正後の送信ウエイト行列としても構わない。 Furthermore, in the above description, the transmission rate of the transmission signal addressed to each terminal station and the transmission signal power distribution are not particularly mentioned, but based on general multi-user MIMO scheme, adaptive modulation, and power control technology, You may make it perform by adding a required process suitably. For example, the transmission weight matrix W shown in (Expression 15), (Expression 18), (Expression 19), (Expression 22), and (Expression 23) is corrected from the right side of the 0th-order transmission weight matrix W (0). As described in the explanation of each equation, the shift power is corrected for the transmission power of each cluster of the 0th-order transmission weight matrix W (0) , and a slight increase / decrease is added. ing. Therefore, in order to avoid distortion generated in the transmission amplifier of the radio unit due to such increase and decrease in transmission power, (Expression 15), (Expression 18), (Expression 19), (Expression 22), and (Expression 23) The determinant is calculated by removing the 0th-order transmission weight matrix W (0) on the left side of each term of the transmission weight matrix W shown in FIG. 5 or by calculating a coefficient proportional to the inverse of the matrix norm. A transmission weight matrix after correction may be obtained by multiplying the transmission weight matrix before correction.
このように、本発明に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法は、ＭＩＭＯチャネルを形成する複数の基地局のアンテナから出力する無線信号の指向性を制御するための送信ウエイト行列を求める際に、行列の加算・減算・乗算処理および逆行列演算またはこれらの組合せなどの演算処理を小規模行列に分割して行うので、演算量を大幅に削減することができる。 As described above, the distributed antenna system and the distributed antenna control method according to the present invention provide a transmission weight matrix for controlling the directivity of radio signals output from the antennas of a plurality of base stations forming a MIMO channel. Since computation processing such as matrix addition / subtraction / multiplication processing and inverse matrix computation or a combination thereof is performed by dividing into small-scale matrices, the amount of computation can be greatly reduced.
さらに、クラスタ間の相互干渉として新たに生成される残留干渉信号のレプリカ信号を生成して、通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸから減算するので、除去し切れなかった残留干渉を更に抑圧することが可能となる。 Furthermore, to generate a replica signal of the residual interference signal is newly generated as a mutual interference between the clusters, so subtracted from the transmission signal vector T X to the communication destination terminal stations, a residual interference not been completely removed further It becomes possible to suppress.
また、面的に連続して存在する全てのクラスタを一括した行列として処理する代わりに、局所的に近接するクラスタ間で信号処理を完結させるので、送信ウェイト行列を算出するための演算量を大幅に削減することが可能となる。 In addition, instead of processing all the clusters that are continuously present as a batch matrix, signal processing is completed between locally adjacent clusters, greatly increasing the amount of computation for calculating the transmission weight matrix. Can be reduced.
特に、各クラスタ毎または小規模行列の対象となる基地局と端末局間でマルチユーザＭＩＭＯチャネルによる通信が可能になるので、周波数利用効率を高めることができ、効果的な無線通信システムの運用を行うことが可能になる。 In particular, since multi-user MIMO channels can be communicated between base stations and terminal stations that are the targets of each cluster or small-scale matrix, frequency utilization efficiency can be improved, and effective radio communication system operation can be achieved. It becomes possible to do.
また、ＯＦＤＭおよびＯＦＤＭＡの通信方式を用いた広帯域伝送システムに特化した場合でもサブキャリア単位で重み付けを行うことにより、シングルキャリア方式の場合と同様に本発明に係る分散アンテナシステムを適用することができる。 Further, even when specialized in a broadband transmission system using OFDM and OFDMA communication schemes, the distributed antenna system according to the present invention can be applied as in the case of the single carrier scheme by performing weighting in units of subcarriers. it can.
また、複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、集中制御局は同一周波数チャネルを用いる少なくとも一部の基地局を１つのグループとして管理を行い、そのグループ毎に送信ウエイトを算出するので、限られた少ない周波数チャネルで面的なサービス展開を行なう場合に、繰り返し周波数が不足する場合でも隣接エリア間の十分な干渉抑圧を行うことができ、周波数資源を有効利用することが可能となる。 In addition, at least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels fixedly, and the centralized control station manages at least some of the base stations using the same frequency channel as one group, Since the transmission weight is calculated for each group, it is possible to perform sufficient interference suppression between adjacent areas even when the repetition frequency is insufficient, when performing planar service deployment with a limited number of frequency channels. Resources can be used effectively.
また、複数の基地局のうち少なくとも一部の同一周波数チャネルを用いる基地局を１つのグループとして構成し、基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、基地局のグループ間のサービスエリアが相互にオーバーラップしないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出するので、単一周波数チャネルを用いて面的にサービス展開を行なう場合に、各サービスエリア間での干渉抑圧を行うことができ、周波数資源を有効利用することが可能となる
以上、本発明に係る分散アンテナシステムおよび分散アンテナ制御方法の実施形態について説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
Further, when a base station using at least a part of the same frequency channel among a plurality of base stations is configured as one group, and one block propagation path matrix H i, j is calculated for each group of base stations, The block propagation path matrix H i, j is calculated so that the service areas between the groups of stations do not overlap each other. Therefore, when performing a service development using a single frequency channel, between the service areas As described above, the embodiments of the distributed antenna system and the distributed antenna control method according to the present invention have been described, but the spirit or the main features thereof have been described. It can be implemented in various other forms without departing from the above. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The present invention is defined by the claims, and the present invention is not limited to the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
１００，２００，２５０，９００，９２０，９３０，９４０・・・分散アンテナシステム
１０７ａ〜１０７ｆ，９２１，９３５ａ〜９３５ｃ，９４６ａ〜９４６ｆ・・・基地局
１０８ａ〜１０８ｄ，２２０ａ〜２２０ｂ，９１１〜９１３，９２２〜９２４，９４２〜９４５・・・端末局
１１１ａ〜１１１ｈ，２１０ａ〜２１０ｂ，９０１〜９０４・・・アンテナ部
２２１ａ〜２２１ｂ・・・端末アンテナ部
９２１ａ〜９２１ｉ，９２２ａ〜９２２ｃ，９２３ａ〜９２３ｃ，９２４ａ〜９２４ｃ，９３６ａ〜９３６ｉ・・・アンテナ
１０８，９０５，９３１，９４１・・・集中制御局
２０１ａ〜２０１ｃ・・・データ部
２０２・・・通信相手選択部
２０４ａ〜２０４ｂ・・・信号処理部
２０９ａ〜２０９ｂ・・・無線部
２１１・・・重み計算部
２１２・・・伝搬路情報推定部
２１３ａ〜２１３ｂ・・・変調部
２０６ａ〜２０６ｂ，２５６ａ〜２５６ｂ・・・重み乗算部
２０３・・・ＳＣ別データ分配部
２５４ａ〜２５４ｂ・・・ＳＣ別信号処理部
２０７ａ〜２０７ｂ・・・ＩＦＦＴ演算部
２０８ａ〜２０８ｂ・・・ＧＩ付加部
２０５ａ〜２０５ｄ・・・ＳＣ変調部
１１０ａ〜１１１ｂ，１１１ａ〜１１１ｈ，１１９ａ〜１１９ｂ・・・エリア
１０９ａ〜１０９ｂ，１１２，１１３ａ〜１１３ｆ，１１４ａ〜１１４ｆ・・・クラスタ
100, 200, 250, 900, 920, 930, 940 ... distributed
Claims (18)
前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを算出する算出手段と、
前記通信先の端末局の数に応じた少なくとも１つの送信信号を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力する送信信号に前記算出手段が算出した前記送信ウエイトを乗算して合成する合成手段と、
前記合成手段が合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信手段と
を前記基地局または前記集中制御局に設け、
前記算出手段は、
第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、
前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、
前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、
前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、
前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを非対角行列に配置し合成して得られる全体の第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を算出するステップと、
前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第１次の送信ウエイトＷ（１）を（式１５）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）｝…（式１５）
を備えることを特徴とする分散アンテナシステム。 The entire service area is divided into N clusters (N is an integer equal to or greater than 2), and is used in a radio communication system that performs communication by performing spatial division multiplexing of radio signals of different signal sequences at the same time on the same frequency channel, A centralized control station that forms a MIMO channel between a plurality of base stations having at least one antenna unit for each cluster and a transmission signal to each of the antenna units of the plurality of base stations to form a communication destination terminal station; In a distributed antenna system composed of
Calculating means for calculating a transmission weight for forming directivity of radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations according to the position of the communication destination terminal station;
Input means for inputting at least one transmission signal in accordance with the number of communication destination terminal stations;
Combining means for multiplying the transmission signal input from the input means by the transmission weight calculated by the calculating means and combining the signals;
Transmitting means for transmitting at least part of the combined signal combined by the combining means from the antenna units of the plurality of base stations is provided in the base station or the centralized control station,
The calculating means includes
Terminals belonging to the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs radio communication of different signal sequences on the same frequency channel at the same time Obtaining a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a station;
Obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication in the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster;
Obtaining W (0) as the entire 0th-order transmission weight obtained by arranging the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster in a diagonal term;
Calculating a first-order partial interference replica generation weight W R (1) i, j for generating a replica of an interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster;
Calculating the first primary interference replica generation weights W R (1) obtained by placing and combining the first partial interference replica generation weights W R (1) i, j in a non-diagonal matrix; When,
A unit matrix E having the same size as the first-order interference replica generation weight W R (1) , a zero-order transmission weight W (0), and a first-order interference replica generation weight W R (1) And calculating a first-order transmission weight W (1) for the transmission signal vector T X to the communication destination terminal station using (Equation 15);
W (0) {E-W R (1) } (Formula 15)
A distributed antenna system comprising:
前記算出部は、
前記クラスタ間の相互干渉として新たに生成される残留干渉信号のレプリカ信号を生成するための第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）を算出するステップを更に設け、
前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と、前記第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第２次の送信ウエイトＷ（２）を（式１８）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）−ＷＲ （２）｝…（式１８）
を備えることを特徴とする分散アンテナシステム。 The distributed antenna system according to claim 1, wherein
The calculation unit includes:
A step of calculating a second-order interference replica generation weight W R (2) for generating a replica signal of a residual interference signal newly generated as mutual interference between the clusters;
A unit matrix E having the same size as the first-order interference replica generation weight W R (1) , a zero-order transmission weight W (0), and a first-order interference replica generation weight W R (1) Using the second-order interference replica generation weight W R (2) , the second-order transmission weight W (2) for the transmission signal vector T X to the communication destination terminal station is expressed by (Equation 18). Calculating step and
W (0) {E-W R (1) -W R (2) } (Formula 18)
A distributed antenna system comprising:
前記算出部は、
ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを対角項に配置して得られる全体の希望信号行列をＨ'と表記し、ｉ≠ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを非対角項に配置して得られる全体の干渉信号行列をＨ''と表記する場合、第ｋ次の全体の送信ウエイトＷ（ｋ）を（式１９）により算出するステップと
The calculation unit includes:
The entire desired signal matrix obtained by arranging the block propagation path matrix H i, j with i = j in a diagonal term is denoted as H ′, and the block propagation path matrix H i, j with i ≠ j is not When the entire interference signal matrix obtained by arranging the diagonal terms is denoted as H ″, the step of calculating the k-th order overall transmission weight W (k) by (Equation 19);
前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを算出する算出手段と、
前記通信先の端末局の数に応じた少なくとも１つの送信信号を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力する送信信号に前記算出手段が算出した前記送信ウエイトを乗算して合成する合成手段と、
前記合成手段が合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信手段と
を前記基地局または前記集中制御局に設け、
前記算出手段は、
第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、
前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、
前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、
前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと
を備え、
前記合成手段は、
第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉと、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタの部分送信信号ベクトルＴｊと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）とを用いて新たな第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉ’を（式２３）により算出するステップ
Calculating means for calculating a transmission weight for forming directivity of radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations according to the position of the communication destination terminal station;
Input means for inputting at least one transmission signal in accordance with the number of communication destination terminal stations;
Combining means for multiplying the transmission signal input from the input means by the transmission weight calculated by the calculating means and combining the signals;
Transmitting means for transmitting at least part of the combined signal combined by the combining means from the antenna units of the plurality of base stations is provided in the base station or the centralized control station,
The calculating means includes
Terminals belonging to the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs radio communication of different signal sequences on the same frequency channel at the same time Obtaining a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a station;
Obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication in the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster;
Obtaining W (0) as the entire 0th-order transmission weight obtained by arranging the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster in a diagonal term;
Calculating a first-order partial interference replica generation weight W R (1) i, j for generating a replica of an interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster,
The synthesis means includes
The partial transmission signal vector T i of the i-th cluster, the partial transmission signal vector T j of the j-th cluster to be considered for interference with the i-th cluster, and the first-order partial interference replica generation weight W R (1 ) A step of calculating a new partial transmission signal vector T i ′ of the i-th cluster by (Equation 23) using i, j and the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster.
前記算出手段は、
ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊの中の少なくともひとつの部分ブロック伝搬路行列の通信先となる端末局が２局以上ある場合、前記部分ブロック伝搬路行列に対する前記第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を用いて、当該端末局間での相互干渉が少なくなるような送信ウエイトを算出するステップを備えることを特徴とする分散アンテナシステム。 In the distributed antenna system according to any one of claims 1 to 3,
The calculating means includes
When there are two or more terminal stations that are communication destinations of at least one partial block channel matrix in the block channel matrix H i, j with i = j, the 0th order for the partial block channel matrix A distributed antenna system comprising: a step of calculating a transmission weight such that mutual interference between the terminal stations is reduced using the partial transmission weight W i (0) .
前記基地局と前記端末局との間で、周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）または周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）による通信方式を用いて通信する場合、
前記算出手段は、前記ＯＦＤＭまたは前記ＯＦＤＭＡのサブキャリア信号に対する前記送信ウエイトを算出することを特徴とする分散アンテナシステム。 The distributed antenna system according to any one of claims 1 to 5,
A communication system using frequency division multiplexing (OFDM) or frequency division multiple access (OFDMA) between the base station and the terminal station is used.
The distributed antenna system, wherein the calculating means calculates the transmission weight for the OFDM or OFDMA subcarrier signal.
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は同一周波数チャネルを用いる前記少なくとも一部の基地局を１つのグループとして管理を行い、そのグループ毎に前記送信ウエイトを算出することを特徴とする分散アンテナシステム。 The distributed antenna system according to any one of claims 1 to 6,
At least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner, and the central control station manages the at least some base stations using the same frequency channel as a group. The distributed antenna system is characterized in that the transmission weight is calculated for each group.
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は前記第ｉクラスタの送信信号を算出する際に、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタ（ｊ≠ｉ）として前記第ｉクラスタから所定距離以内のクラスタの少なくとも一部を設定することを特徴とする分散アンテナシステム。 The distributed antenna system according to claim 4, wherein
At least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner, and the central control station interferes with the i-th cluster when calculating the transmission signal of the i-th cluster. A distributed antenna system, wherein at least a part of clusters within a predetermined distance from the i-th cluster is set as the j-th cluster (j ≠ i) to be considered.
前記算出部は、
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の同一周波数チャネルを用いる基地局を１つのグループとして構成し、前記基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、前記基地局のグループ間のサービスエリアが相互にオーバーラップしないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出することを特徴とする分散アンテナシステム。 The distributed antenna system according to any one of claims 1 to 6,
The calculation unit includes:
When base stations using at least some of the same frequency channels among the plurality of base stations are configured as one group, and one block propagation path matrix H i, j is calculated for each group of the base stations, A distributed antenna system, characterized in that a block propagation path matrix H i, j is calculated so that service areas between groups of base stations do not overlap each other.
前記通信先の端末局の数に応じて入力する少なくとも１つの送信信号に、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを乗算して合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信ウエイトを求める場合に、
第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、
前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、
前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、
前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、
前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを非対角行列に配置し合成して得られる全体の第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）を算出するステップと、
前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第１次の送信ウエイトＷ（１）を（式１５）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）｝…（式１５）
を備えることを特徴とする分散アンテナ制御方法。 The entire service area is divided into N clusters (N is an integer equal to or greater than 2), and is used in a radio communication system that performs communication by performing spatial division multiplexing of radio signals of different signal sequences at the same time on the same frequency channel, A centralized control station that forms a MIMO channel between a plurality of base stations having at least one antenna unit for each cluster and a transmission signal to each of the antenna units of the plurality of base stations to form a communication destination terminal station; In a distributed antenna control method used in a distributed antenna system composed of:
Directivity of radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations is formed in at least one transmission signal input according to the number of the communication destination terminal stations according to the position of the communication destination terminal station When obtaining a transmission weight for transmitting at least a part of the combined signal synthesized by multiplying the transmission weight for the plurality of base station antennas,
Terminals belonging to the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs radio communication of different signal sequences on the same frequency channel at the same time Obtaining a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a station;
Obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication in the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster;
Obtaining W (0) as the entire 0th-order transmission weight obtained by arranging the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster in a diagonal term;
Calculating a first-order partial interference replica generation weight W R (1) i, j for generating a replica of an interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster;
Calculating the first primary interference replica generation weights W R (1) obtained by placing and combining the first partial interference replica generation weights W R (1) i, j in a non-diagonal matrix; When,
A unit matrix E having the same size as the first-order interference replica generation weight W R (1) , a zero-order transmission weight W (0), and a first-order interference replica generation weight W R (1) And calculating a first-order transmission weight W (1) for the transmission signal vector T X to the communication destination terminal station using (Equation 15);
W (0) {E-W R (1) } (Formula 15)
A distributed antenna control method comprising:
前記クラスタ間の相互干渉として新たに生成される残留干渉信号のレプリカ信号を生成するための第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）を算出するステップを更に設け、
前記第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と同一サイズの単位行列Ｅと、第０次の送信ウエイトをＷ（０）と、第１次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１）と、前記第２次の干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （２）とを用いて、前記通信先の端末局への送信信号ベクトルＴＸに対する第２次の送信ウエイトＷ（２）を（式１８）により算出するステップと
Ｗ（０）｛Ｅ−ＷＲ （１）−ＷＲ （２）｝…（式１８）
を備えることを特徴とする分散アンテナ制御方法。 The distributed antenna control method according to claim 10, wherein
A step of calculating a second-order interference replica generation weight W R (2) for generating a replica signal of a residual interference signal newly generated as mutual interference between the clusters;
A unit matrix E having the same size as the first-order interference replica generation weight W R (1) , a zero-order transmission weight W (0), and a first-order interference replica generation weight W R (1) Using the second-order interference replica generation weight W R (2) , the second-order transmission weight W (2) for the transmission signal vector T X to the communication destination terminal station is expressed by (Equation 18). Calculating step and
W (0) {E-W R (1) -W R (2) } (Formula 18)
A distributed antenna control method comprising:
ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを対角項に配置して得られる全体の希望信号行列をＨ'と表記し、ｉ≠ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを非対角項に配置して得られる全体の干渉信号行列をＨ''と表記する場合、第ｋ次の全体の送信ウエイトＷ（ｋ）を（式１９）により算出するステップと
The entire desired signal matrix obtained by arranging the block propagation path matrix H i, j with i = j in a diagonal term is denoted as H ′, and the block propagation path matrix H i, j with i ≠ j is not When the entire interference signal matrix obtained by arranging the diagonal terms is denoted as H ″, the step of calculating the k-th order overall transmission weight W (k) by (Equation 19);
前記通信先の端末局の数に応じて入力する少なくとも１つの送信信号に、前記通信先の端末局の位置に応じて前記複数の基地局のアンテナ部から出力する無線信号の指向性を形成するための送信ウエイトを乗算して合成した合成信号の少なくとも一部を前記複数の基地局のアンテナ部から送信する送信ウエイトを求める場合に、
第ｉクラスタ（ｉは１からＮまでの整数）と、同一周波数チャネルで同一時刻に異なる信号系列の無線通信を行う第ｊクラスタ（ｊは１からＮまでの整数でｊ≠ｉ）に属する端末局との間に形成されるＭＩＭＯチャネルのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを取得するステップと、
前記第ｉクラスタ以外のクラスタからの干渉がない場合に第ｉクラスタ内で通信を行うための前記送信ウエイトとして第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を取得するステップと、
前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を対角項に配置して得られる全体の第０次の送信ウエイトをＷ（０）を取得するステップと、
前記第ｊクラスタから前記第ｉクラスタへの干渉信号のレプリカを生成するための第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊを算出するステップと、
第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉと、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタの部分送信信号ベクトルＴｊと、前記第１次の部分干渉レプリカ生成ウエイトＷＲ （１） ｉ，ｊと、前記第ｉクラスタの第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）とを用いて新たな第ｉクラスタの部分送信信号ベクトルＴｉ’を（式１９）により算出するステップと
Directivity of radio signals output from the antenna units of the plurality of base stations is formed in at least one transmission signal input according to the number of the communication destination terminal stations according to the position of the communication destination terminal station When obtaining a transmission weight for transmitting at least a part of the combined signal synthesized by multiplying the transmission weight for the plurality of base station antennas,
Terminals belonging to the i-th cluster (i is an integer from 1 to N) and the j-th cluster (j is an integer from 1 to N and j ≠ i) that performs radio communication of different signal sequences on the same frequency channel at the same time Obtaining a block channel matrix H i, j of a MIMO channel formed with a station;
Obtaining 0th partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster as the transmission weight for performing communication in the i-th cluster when there is no interference from a cluster other than the i-th cluster;
Obtaining W (0) as the entire 0th-order transmission weight obtained by arranging the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster in a diagonal term;
Calculating a first-order partial interference replica generation weight W R (1) i, j for generating a replica of an interference signal from the j-th cluster to the i-th cluster;
The partial transmission signal vector T i of the i-th cluster, the partial transmission signal vector T j of the j-th cluster to be considered for interference with the i-th cluster, and the first-order partial interference replica generation weight W R (1 ) Calculating a new partial transmission signal vector T i ′ of the i-th cluster according to (Equation 19) using i, j and the 0th-order partial transmission weight W i (0) of the i-th cluster;
ｉ＝ｊなる前記ブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊの中の少なくともひとつの部分ブロック伝搬路行列の通信先となる端末局が２局以上ある場合、前記部分ブロック伝搬路行列に対する前記第０次の部分送信ウエイトＷｉ （０）を用いて、当該端末局間での相互干渉が少なくなるような送信ウエイトを算出するステップを備えることを特徴とする分散アンテナ制御方法。 The distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 12,
When there are two or more terminal stations that are communication destinations of at least one partial block channel matrix in the block channel matrix H i, j with i = j, the 0th order for the partial block channel matrix A distributed antenna control method comprising a step of calculating a transmission weight such that mutual interference between the terminal stations is reduced by using a partial transmission weight W i (0) .
前記基地局と前記端末局との間で、周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）または周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）による通信方式を用いて通信する場合、
前記ＯＦＤＭまたは前記ＯＦＤＭＡのサブキャリア信号に対する前記送信ウエイトを算出することを特徴とする分散アンテナ制御方法。 In the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 14,
A communication system using frequency division multiplexing (OFDM) or frequency division multiple access (OFDMA) between the base station and the terminal station is used.
A distributed antenna control method, comprising: calculating the transmission weight for the OFDM or OFDMA subcarrier signal.
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は同一周波数チャネルを用いる前記少なくとも一部の基地局を１つのグループとして管理を行い、そのグループ毎に前記送信ウエイトを算出することを特徴とする分散アンテナ制御方法。 In the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 15,
At least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner, and the central control station manages the at least some base stations using the same frequency channel as a group. The distributed antenna control method, wherein the transmission weight is calculated for each group.
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の基地局は複数の周波数チャネルを固定的に使用し、前記集中制御局は前記第ｉクラスタの送信信号を算出する際に、前記第ｉクラスタとの干渉を考慮すべき前記第ｊクラスタ（ｊ≠ｉ）として前記第ｉクラスタから所定距離以内のクラスタの少なくとも一部を設定することを特徴とする分散アンテナ制御方法。 The distributed antenna control method according to claim 13,
At least some of the plurality of base stations use a plurality of frequency channels in a fixed manner, and the central control station interferes with the i-th cluster when calculating the transmission signal of the i-th cluster. The distributed antenna control method is characterized in that at least a part of clusters within a predetermined distance from the i-th cluster is set as the j-th cluster (j ≠ i) to be considered.
前記複数の基地局のうち少なくとも一部の同一周波数チャネルを用いる基地局を１つのグループとして構成し、前記基地局のグループ毎に一つのブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出する場合に、前記基地局のグループ間のサービスエリアが相互にオーバーラップしないようにブロック伝搬路行列Ｈｉ，ｊを算出することを特徴とする分散アンテナ制御方法。 In the distributed antenna control method according to any one of claims 10 to 15,
When base stations using at least some of the same frequency channels among the plurality of base stations are configured as one group, and one block propagation path matrix H i, j is calculated for each group of the base stations, A distributed antenna control method , comprising: calculating a block channel matrix H i, j so that service areas between groups of base stations do not overlap each other.
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