JPWO2006100767A1 - Wireless communication system - Google Patents

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Abstract

複数のアンテナ１１８−１〜１１８−Ｍと、各アンテナ間での受信信号のフェージング相関を測定するフェージング相関測定部１１１と、フェージング相関値に基づいて送信側へのフィードバック情報を生成して送信信号に付加するフェージング相関情報付加部１１５と、受信信号からフィードバック情報を抽出すると共に、当該フィードバック情報に基づいて送信信号の通信方式を選択する選択部１１２とを備える。A plurality of antennas 118-1 to 118 -M, a fading correlation measurement unit 111 that measures a fading correlation of a reception signal between the antennas, and a transmission signal by generating feedback information to the transmission side based on the fading correlation value And a fading correlation information adding unit 115 for adding to the received signal, and a selection unit 112 for extracting feedback information from the received signal and selecting a communication method of the transmission signal based on the feedback information.

Description

この発明は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを用いる多入力多出力（MIMO：Multiple Input Multiple Output）通信方式の無線通信システムに関するものである。   The present invention relates to a radio communication system of a multiple input multiple output (MIMO) communication system using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas.

従来のＭＩＭＯ通信方式を用いる無線通信システムとしては、例えば特許文献１に開示されるものがある。このシステムでは、受信側で得られた情報を送信側にフィードバックして特性を改善する。特に、本システムは、必要な信号品質を満足させるために送信電力を制御し、誤りのない通信を実現しようとするものである。   As a wireless communication system using a conventional MIMO communication system, there is one disclosed in Patent Document 1, for example. In this system, information obtained on the receiving side is fed back to the transmitting side to improve the characteristics. In particular, this system attempts to realize error-free communication by controlling transmission power in order to satisfy the required signal quality.

特開２００２−２１７７５２号JP 2002-217752

従来の無線通信システムでは、良好な特性の改善を図るのにマルチパスが多く存在する電波伝搬の環境が必要である。このため、反射波のない見通しのみのような伝搬環境では、複数の送信アンテナ間の相関が高い場合、これら送信アンテナから送信される個別のデータを復元するためのチャネル分離を正しく行えない。これにより、全ての通信が不正となる可能性があるという課題があった。   A conventional radio communication system requires a radio wave propagation environment in which many multipaths exist in order to improve good characteristics. For this reason, in a propagation environment such as a line-of-sight with no reflected wave, when the correlation between a plurality of transmission antennas is high, channel separation for restoring individual data transmitted from these transmission antennas cannot be performed correctly. Thereby, there existed a subject that all communications may become injustice.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＭＩＭＯ通信方式で電波伝搬の状況に応じた最適なスループットでの通信を実現できる無線通信システムを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a wireless communication system capable of realizing communication with an optimum throughput according to the state of radio wave propagation in the MIMO communication method.

この発明に係る無線通信システムは、複数のアンテナと、各アンテナ間での受信信号のフェージング相関を測定するフェージング相関測定部と、フェージング相関値に基づいて送信側へのフィードバック情報を生成して送信信号に付加するフェージング相関情報付加部と、受信信号からフィードバック情報を抽出すると共に、当該フィードバック情報に基づいて送信信号の通信方式を選択する通信方式選択部とを備える。   The wireless communication system according to the present invention generates a plurality of antennas, a fading correlation measurement unit that measures a fading correlation of a received signal between the antennas, and generates and transmits feedback information to the transmission side based on the fading correlation value A fading correlation information adding unit for adding to the signal, and a communication scheme selecting unit for extracting feedback information from the received signal and selecting a communication scheme for the transmission signal based on the feedback information.

このことによって、電波伝搬の環境に応じた制御が可能であるので、通信が不可能となるような状況に陥ることなく、その通信状況に最適な速度で通信することができるという効果がある。   As a result, since control according to the environment of radio wave propagation is possible, there is an effect that communication can be performed at a speed optimum for the communication situation without falling into a situation where communication is impossible.

この発明の実施の形態１による無線通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communications system by Embodiment 1 of this invention. 入力信号を用いたフェージング相関を測定する回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit which measures the fading correlation using an input signal. ＭＩＭＯ方式でのフェージング相関とビット誤り特性との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the fading correlation in a MIMO system, and a bit error characteristic. この発明の実施の形態２による無線通信システムにおけるチャネル推定値を用いたフェージング相関を測定する回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit which measures the fading correlation using the channel estimated value in the radio | wireless communications system by Embodiment 2 of this invention.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの構成を示すブロック図である。実施の形態１による無線通信システムは、基地局装置１０１及び移動端末１１０から構成される。基地局装置１０１は、複数のアンテナ１０９−１〜１０９−Ｎ（Ｎは、２以上の自然数）を備える。また、移動端末１１０も、複数のアンテナ１１８−１〜１１８−Ｍ（Ｍは、２以上の自然数）を備える。このように、図１の例では、基地局装置１０１及び移動端末１１０が共にＭＩＭＯ通信方式で無線信号を送受信する。なお、基地局装置１０１からの送信、つまり下りリンクのみをＭＩＭＯ通信方式での送信処理とすることも可能である。Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system according to Embodiment 1 of the present invention. The radio communication system according to Embodiment 1 includes a base station apparatus 101 and a mobile terminal 110. The base station apparatus 101 includes a plurality of antennas 109-1 to 109-N (N is a natural number of 2 or more). The mobile terminal 110 also includes a plurality of antennas 118-1 to 118 -M (M is a natural number of 2 or more). Thus, in the example of FIG. 1, both the base station apparatus 101 and the mobile terminal 110 transmit and receive radio signals using the MIMO communication scheme. It should be noted that transmission from the base station apparatus 101, that is, only the downlink can be set as transmission processing in the MIMO communication scheme.

また、基地局装置１０１は、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎの他に、チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２、フェージング相関情報付加部１０３、チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１０４、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部（通信方式選択部）１０５及びチャネル推定／フェージング相関測定部（フェージング相関測定部）１０６を備える。チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２は、コアネットワーク側から送信されるユーザデータａを入力し、移動端末１１０への送信信号としてチャネルコーディング及びＭＩＭＯ変調処理を実行する。フェージング相関情報付加部１０３は、コーディングされた送信信号に各受信アンテナ間のフェージング相関に基づいたフィードバック情報を多重する。   In addition to the antennas 109-1 to 109-N, the base station apparatus 101 includes a channel coding / MIMO modulation unit 102, a fading correlation information addition unit 103, a channel decoding / MIMO demodulation unit 104, a feedback information extraction / MIMO scheme. A selection unit (communication method selection unit) 105 and a channel estimation / fading correlation measurement unit (fading correlation measurement unit) 106 are provided. Channel coding / MIMO modulation section 102 receives user data a transmitted from the core network side, and performs channel coding and MIMO modulation processing as a transmission signal to mobile terminal 110. The fading correlation information adding unit 103 multiplexes feedback information based on the fading correlation between the receiving antennas on the coded transmission signal.

チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１０４は、入力した受信信号に対して、チャネル推定／フェージング相関測定部１０６によるチャネル推定結果を用いて送信ストリームを分離、復調するためのＭＩＭＯ方式でのデコーディングを実行する。さらに、チャネルデコーディング及び復調処理を実行してコアネットワーク側へのユーザデータｂとして出力する。また、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１０５は、基地局装置送信のフィードバック情報を抽出して、当該フィードバック情報に基づき適応的に送信信号の変調方式、データレート、ＭＩＭＯ通信方式でのストリーム数などで規定される送信通信方式を選択する。チャネル推定／フェージング相関測定部１０６は、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎを介して受信された信号について受信アンテナ毎及び送信ストリーム毎のチャネル推定や各受信アンテナ間のフェージング相関を測定する。   The channel decoding / MIMO demodulating section 104 performs decoding by the MIMO scheme for separating and demodulating the transmission stream on the input received signal using the channel estimation result by the channel estimation / fading correlation measuring section 106. To do. Further, channel decoding and demodulation processes are executed and output as user data b to the core network side. Also, feedback information extraction / MIMO scheme selection section 105 extracts feedback information of base station apparatus transmission, and adaptively modulates a transmission signal based on the feedback information, a data rate, the number of streams in the MIMO communication scheme, etc. Select the transmission communication method specified in. The channel estimation / fading correlation measurement unit 106 measures the channel estimation for each reception antenna and each transmission stream and the fading correlation between the reception antennas for the signals received via the antennas 109-1 to 109-N.

移動端末１１０も、アンテナ１１８−１〜１１８−Ｍの他に、チャネル推定／フェージング相関測定部（フェージング相関測定部）１１１、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部（通信方式選択部）１１２、チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１１３、チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１１４及びフェージング相関情報付加部１１５を備える。チャネル推定／フェージング相関測定部１１１は、アンテナ１１８−１〜１１８−Ｍを介して基地局装置１０１からの受信信号について受信アンテナ毎及び送信ストリーム毎のチャネル推定や各受信アンテナ間のフェージング相関を測定する。   In addition to the antennas 118-1 to 118 -M, the mobile terminal 110 also includes a channel estimation / fading correlation measurement unit (fading correlation measurement unit) 111, a feedback information extraction / MIMO method selection unit (communication method selection unit) 112, A coding / MIMO demodulating unit 113, a channel coding / MIMO modulating unit 114, and a fading correlation information adding unit 115 are provided. Channel estimation / fading correlation measurement section 111 measures the channel estimation for each reception antenna and each transmission stream and the fading correlation between the reception antennas for the received signal from base station apparatus 101 via antennas 118-1 to 118 -M. To do.

フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１１２は、移動端末送信のフィードバック情報を抽出し、当該フィードバック情報に基づき適応的に送信信号の変調方式、データレート、ＭＩＭＯ通信方式でのストリーム数などで規定される送信通信方式を選択する。チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１１３は、入力した受信信号に対してチャネルデコーディング及びＭＩＭＯ復調処理を実行して受信データｃとして出力する。チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１１４では、送信データｄを入力して基地局装置１０１への送信信号としてチャネルコーディング及びＭＩＭＯ変調処理を実行する。フェージング相関情報付加部１１５は、コーディングされた送信信号に各受信アンテナ間のフェージング相関に基づいたフィードバック情報を多重する。   The feedback information extraction / MIMO scheme selection unit 112 extracts feedback information of mobile terminal transmission, and is adaptively defined based on the feedback signal modulation scheme, data rate, number of streams in the MIMO communication scheme, and the like. Select the transmission communication method. Channel decoding / MIMO demodulating section 113 performs channel decoding and MIMO demodulation processing on the input received signal and outputs the result as received data c. Channel coding / MIMO modulation section 114 receives transmission data d and executes channel coding and MIMO modulation processing as a transmission signal to base station apparatus 101. The fading correlation information adding unit 115 multiplexes feedback information based on the fading correlation between the receiving antennas on the coded transmission signal.

先ず、下り送信について説明する。
基地局装置１０１のチャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２は、コアネットワーク側から移動端末１１０へ送信するユーザデータａを受信する。チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２は、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１０５により選択された送信ストリーム数及び送信変調方式に従って、受信したユーザデータａに対して、シリアル−パラレル変換、チャネルコーディング、ＭＩＭＯ変調処理を実行する。フェージング相関情報付加部１０３では、チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２によりコーディングされた送信信号に対してフェージング相関に基づいたフィードバック情報を多重する。多重されたデータは、アンテナ１０９−１〜１０９−Ｎから移動端末１１０に送信される。First, downlink transmission will be described.
The channel coding / MIMO modulation unit 102 of the base station apparatus 101 receives user data a transmitted from the core network side to the mobile terminal 110. The channel coding / MIMO modulation unit 102 performs serial-parallel conversion, channel coding, MIMO modulation on the received user data a according to the number of transmission streams selected by the feedback information extraction / MIMO method selection unit 105 and the transmission modulation method. Execute the process. Fading correlation information adding section 103 multiplexes feedback information based on the fading correlation with the transmission signal coded by channel coding / MIMO modulation section 102. The multiplexed data is transmitted from the antennas 109-1 to 109-N to the mobile terminal 110.

基地局装置１０１から送信された信号は無線伝送路を経て移動端末１１０のアンテナ１１８−１〜１１８−Ｍで受信される。図１の例では、送受信の結合や分離を行う構成部、増幅部、周波数変換部などは省略している。移動端末１１０で受信された信号は、アンテナ１１８−１〜１１８−Ｍを介してチャネル推定／フェージング相関測定部１１１に入力される。チャネル推定／フェージング相関測定部１１１では、受信アンテナ毎、送信ストリーム毎にチャネル推定される。ここでは並行して、チャネル推定／フェージング相関測定部１１１が、各受信アンテナ間のフェージング相関を求めるための処理を行う。   A signal transmitted from the base station apparatus 101 is received by the antennas 118-1 to 118 -M of the mobile terminal 110 via a wireless transmission path. In the example of FIG. 1, components that perform transmission / reception coupling and separation, an amplification unit, a frequency conversion unit, and the like are omitted. A signal received by mobile terminal 110 is input to channel estimation / fading correlation measurement section 111 via antennas 118-1 to 118 -M. Channel estimation / fading correlation measurement section 111 performs channel estimation for each reception antenna and each transmission stream. Here, in parallel, channel estimation / fading correlation measurement section 111 performs processing for obtaining a fading correlation between the receiving antennas.

具体的に説明すると、ｉ番目の受信アンテナとｎ番目の受信アンテナ間のフェージング相関ρi,nは、下記式（１）で表される。但し、ｘiはｉ番目のアンテナの受信信号、ｘnはｎ番目のアンテナの受信信号である。またＥ｛ ｝はアンサンブル平均を示し、＊は複素共役を示す。

Figure 2006100767
More specifically, the fading correlation ρ i, n between the i-th receiving antenna and the n-th receiving antenna is expressed by the following equation (1). Here, x i is a received signal of the i-th antenna, and x n is a received signal of the n-th antenna. E {} represents an ensemble average, and * represents a complex conjugate.
Figure 2006100767

本実施の形態１による無線通信システムでは、このフェージング相関ρinを用いて適切な送信ストリーム数を決定し、その情報を送信側にフィードバックすることにより通信システムのスループットを最適化する。なお、フェージング相関を算出処理する構成については後述する。チャネル推定／フェージング相関測定部１１１は、フェージング相関を測定すると、信号経路１１６を介してフェージング相関情報付加部１１５に出力する。フェージング相関情報付加部１１５では、フェージング相関に基づき移動端末送信におけるＭＩＭＯ制御情報としてフィードバック情報を生成して送信データに多重する。In the radio communication system according to the first embodiment, an appropriate number of transmission streams is determined using the fading correlation ρ in and the information is fed back to the transmission side to optimize the throughput of the communication system. A configuration for calculating fading correlation will be described later. When channel estimation / fading correlation measurement section 111 measures the fading correlation, channel estimation / fading correlation measurement section 111 outputs it to fading correlation information addition section 115 via signal path 116. Fading correlation information adding section 115 generates feedback information as MIMO control information in mobile terminal transmission based on the fading correlation and multiplexes it with transmission data.

次に、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１１２は、チャネル推定／フェージング相関測定部１１１のチャネル推定結果を用いて送信ストリームを分離して復調するためのＭＩＭＯ方式デコーディングを実行する。また並行して、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１１２は、移動端末送信のためのフィードバック情報の抽出や送信変調方式、ＭＩＭＯ方式を決定する。ここで、下り送信データにフィードバック情報が多重されていれば、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１０５は、信号経路１１７を介してチャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２に対して当該フィードバック情報に基づいた最適なＭＩＭＯ方式、変調方式、データレートを指示する。一方、チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１１３では、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１１２から渡されるデータに対して、ＭＩＭＯ復調処理、チャネルデコーディング処理を行い、ユーザデータｃが取り出される。   Next, feedback information extraction / MIMO scheme selection section 112 performs MIMO scheme decoding for separating and demodulating the transmission stream using the channel estimation result of channel estimation / fading correlation measurement section 111. In parallel, feedback information extraction / MIMO scheme selection section 112 determines feedback information extraction, transmission modulation scheme, and MIMO scheme for mobile terminal transmission. Here, if feedback information is multiplexed with downlink transmission data, feedback information extraction / MIMO scheme selection section 105 performs optimization based on the feedback information to channel coding / MIMO modulation section 102 via signal path 117. Instruct the correct MIMO system, modulation system, and data rate. On the other hand, channel decoding / MIMO demodulating section 113 performs MIMO demodulation processing and channel decoding processing on the data passed from feedback information extraction / MIMO scheme selecting section 112 to extract user data c.

次に、移動端末１１０からの送信である上り送信について説明する。
移動端末１１０のチャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１１４は、基地局装置１０１へ伝送するユーザデータｄを入力すると、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１１２で抽出された基地局装置１０１からのフィードバック情報に基づき、ＭＩＭＯ送信方式、変調方式を決定し、チャネルコーディング及びＭＩＭＯ変調処理を施す。フェージング相関情報付加部１１５では、チャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１１４によりコーディングされたユーザデータｄに対して、チャネル推定／フェージング相関測定部１１１が測定したフェージング相関に基づいたフィードバック情報を多重する。多重されたデータは、アンテナ１１８−１〜１１８−Ｍを介して基地局装置１０１に送信される。Next, uplink transmission that is transmission from the mobile terminal 110 will be described.
When channel data / MIMO modulation section 114 of mobile terminal 110 receives user data d to be transmitted to base station apparatus 101, based on feedback information from base station apparatus 101 extracted by feedback information extraction / MIMO scheme selection section 112. Then, a MIMO transmission scheme and a modulation scheme are determined, and channel coding and MIMO modulation processing are performed. The fading correlation information adding unit 115 multiplexes feedback information based on the fading correlation measured by the channel estimation / fading correlation measurement unit 111 on the user data d coded by the channel coding / MIMO modulation unit 114. The multiplexed data is transmitted to the base station apparatus 101 via the antennas 118-1 to 118-M.

移動端末１１０から送信されたデータは、無線伝送路を経て基地局装置１０１のアンテナ１０９−１〜１０９−Ｎで受信される。受信信号は、基地局装置１０１内で低雑音増幅、周波数変換、アナログ−デジタル変換等の処理が施され、チャネル推定／フェージング相関測定部１０６によりチャネル推定処理が実行される。ここでも、移動端末１１０と同様に、チャネル推定／フェージング相関測定部１０６が、当該受信信号についての各受信アンテナ間のフェージング相関を測定し、信号経路１０８を介してフェージング相関情報付加部１０３に上り送信のためのフェージング相関情報を渡す。   Data transmitted from the mobile terminal 110 is received by the antennas 109-1 to 109-N of the base station apparatus 101 via the wireless transmission path. The received signal is subjected to processing such as low noise amplification, frequency conversion, and analog-digital conversion in the base station apparatus 101, and channel estimation processing is performed by the channel estimation / fading correlation measurement unit 106. Here, similarly to the mobile terminal 110, the channel estimation / fading correlation measurement unit 106 measures the fading correlation between the reception antennas for the received signal, and reaches the fading correlation information addition unit 103 via the signal path 108. Passes fading correlation information for transmission.

次に、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部１０５は、上りユーザデータに多重されたフィードバック情報を抽出し、信号経路１０７を介してチャネルコーディング／ＭＩＭＯ変調部１０２にフィードバック情報に基づいた最適なＭＩＭＯ方式、変調方式、データレートを指示する。チャネルデコーディング／ＭＩＭＯ復調部１０４は、チャネル推定／フェージング相関測定部１０６が求めたチャネル推定値を用いて、前述の処理が施された受信信号に対して、ＭＩＭＯアルゴリズムによる復調処理を行い、続いてチャネルデコーディング処理を実行する。これにより、受信信号はユーザデータｂとして復元され、コアネットワーク側に送信される。   Next, the feedback information extraction / MIMO method selection unit 105 extracts feedback information multiplexed on the uplink user data, and the optimal MIMO method based on the feedback information is sent to the channel coding / MIMO modulation unit 102 via the signal path 107. Instruct the modulation method and data rate. Channel decoding / MIMO demodulating section 104 uses the channel estimation value obtained by channel estimation / fading correlation measuring section 106 to perform demodulation processing using the MIMO algorithm on the received signal subjected to the above-described processing, and then Channel decoding processing. Thereby, the received signal is restored as user data b and transmitted to the core network side.

次に、フェージング相関を算出処理する構成について説明する。
図２は、入力信号を用いたフェージング相関を測定する回路を示すブロック図であり、図１中の基地局装置１０１におけるアンテナ１０９−ｉ〜１０９−ｎとチャネル推定／フェージング相関測定部１０６のフェージング相関測定部を含む構成、若しくは、移動端末１１０におけるアンテナ１１８−ｉ〜１１８−ｎとチャネル推定／フェージング相関測定部１１１のフェージング相関測定部を含む構成を示している。図２の例は、受信アンテナ１０９−ｉ（若しくは、１１８−ｉ）で得られた受信信号２０１と受信アンテナ１０９−ｎ（若しくは、１１８−ｎ）で得られた受信信号２０２の相関を求めている。Next, a configuration for calculating fading correlation will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit for measuring fading correlation using an input signal. Fading of antennas 109-i to 109-n and channel estimation / fading correlation measurement unit 106 in base station apparatus 101 in FIG. A configuration including a correlation measurement unit, or a configuration including the fading correlation measurement unit of the antenna 118-i to 118-n and the channel estimation / fading correlation measurement unit 111 in the mobile terminal 110 is shown. In the example of FIG. 2, the correlation between the reception signal 201 obtained by the reception antenna 109-i (or 118-i) and the reception signal 202 obtained by the reception antenna 109-n (or 118-n) is obtained. Yes.

演算部２０３は、受信信号２０１であるｘiの信号電力ｘi・ｘi *を算出し、演算部２０５では受信信号２０２であるｘnの信号電力ｘn・ｘn *を算出する。また、演算部２０４は、受信信号２０１，２０２の内積として信号電力を求める。演算部２０６では、演算部２０３，２０５で求めた各信号電力の振幅値を用いて、演算部２０４が求めた内積の値を規格化してフェージング相関値を算出する。さらに、演算部２０７が、演算部２０６が求めたフェージング相関値を時間平均する処理を行っている。なお、＊は複素共役を示す。Calculation unit 203 calculates the a received signal 201 x i of the signal power x i · x i *, and calculates the signal power of x n is the received signal 202 the arithmetic unit 205 x n · x n *. In addition, the calculation unit 204 obtains signal power as the inner product of the received signals 201 and 202. The computing unit 206 normalizes the inner product value obtained by the computing unit 204 using the amplitude value of each signal power obtained by the computing units 203 and 205 to calculate a fading correlation value. Further, the calculation unit 207 performs time averaging of the fading correlation values obtained by the calculation unit 206. Note that * indicates a complex conjugate.

図３は、演算部２０７が算出するフェージング相関値と誤り率特性との関係の一例を示すグラフである。この結果は、送信アンテナ２本、すなわち２本の個別データストリームを送信し、２本のアンテナで受信し、ＺＦアルゴリズムによりＭＩＭＯ方式での復調を行ったものである。このとき、送信アンテナと受信アンテナは正対で角度は固定とし、規格化ドップラー周波数ｆdτ＝２．４１×１０-7、ビットエネルギー対雑音電力スペクトル密度比（Ｅｂ／Ｎｏ）を４０ｄＢとしている。このグラフの関係より、フェージング相関が高いほど、誤りが増加していることがわかる。これは、アンテナ間の相関が高い場合、ＭＩＭＯ方式での復調におけるチャネル分離が困難になることが原因である。FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the fading correlation value calculated by the calculation unit 207 and the error rate characteristic. This result is obtained by transmitting two transmission antennas, that is, two individual data streams, receiving them by the two antennas, and demodulating by the MIMO system using the ZF algorithm. At this time, the transmitting antenna and the receiving antenna are directly opposed and the angle is fixed, the normalized Doppler frequency f dτ = 2.41 × 10 −7 , and the bit energy to noise power spectral density ratio (Eb / No) is 40 dB. From the relationship of this graph, it can be seen that the error increases as the fading correlation increases. This is because, when the correlation between antennas is high, channel separation becomes difficult in demodulation by the MIMO scheme.

そこで、本実施の形態１では、このフェージング相関値を、ＭＩＭＯ送信と単一ストリーム送信モードであるＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）送信とのいずれが適切かを判断するためのパラメータとして用い、その結果を送信側にフィードバックする。これにより、伝搬環境に応じた最適な通信が可能となる。このため、フェージング相関測定部１１５では、信号経路１１６を経由してチャネル推定／フェージング相関測定部１１１からフェージング相関情報を受け取り、これを基にＭＩＭＯ制御情報を生成している。   Therefore, in the first embodiment, this fading correlation value is used as a parameter for determining which one of MIMO transmission and MISO (Multiple Input Single Output) transmission which is a single stream transmission mode is appropriate, and the result thereof. Is fed back to the sender. Thereby, the optimal communication according to a propagation environment is attained. Therefore, fading correlation measurement section 115 receives fading correlation information from channel estimation / fading correlation measurement section 111 via signal path 116, and generates MIMO control information based on this.

なお、上記実施の形態では、移動端末１１０でフィードバック情報を決定しているが、フェージング相関情報自体を基地局装置１０１側にフィードバックし、基地局装置１０１側で送信方法を決定するように構成してもよい。   In the above embodiment, the mobile terminal 110 determines the feedback information. However, the fading correlation information itself is fed back to the base station apparatus 101 and the transmission method is determined on the base station apparatus 101 side. May be.

次に、本実施の形態のフィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部による最適なＭＩＭＯ方式を判断する処理について説明する。
先ず、フィードバック情報抽出／ＭＩＭＯ方式選択部は、受信側において予め上位装置から与えられた閾値に対して、フェージング相関値が上回った場合、送信ストリーム数を変更するように送信側に対して要求する。このとき、フィードバックする情報として、１ストリームか複数ストリームかを定義する１ｂｉｔの情報、あるいは送信ストリーム自体を通知する、若しくはフェージング相関値自体を情報として送信する。Next, processing for determining an optimal MIMO scheme by the feedback information extraction / MIMO scheme selection unit of the present embodiment will be described.
First, the feedback information extraction / MIMO method selection unit requests the transmission side to change the number of transmission streams when the fading correlation value exceeds the threshold value given in advance from the host device on the reception side. . At this time, as the information to be fed back, 1-bit information defining whether one stream or a plurality of streams, the transmission stream itself is notified, or the fading correlation value itself is transmitted as information.

フィードバック情報の送信タイミングは、常時通知するか、若しくは送信を要求するタイミングで通知する。常にリンクを張っている通信では常時通知する方法を用いることが有効である。一方、１つのチャネルを共有する通信方式においては、送信要求時にフィードバック情報を通知する。   The transmission timing of the feedback information is always notified or notified at the timing of requesting transmission. It is effective to use a constant notification method for communications that are always linked. On the other hand, in a communication method sharing one channel, feedback information is notified when a transmission request is made.

また、フェージング相関情報付加部によるフィードバック情報の送信は、時間多重による方法、符号多重による方法、直交周波数多重による方法がある。時間多重による方法では、フィードバックする情報を送信するタイミングが予め決められており、符号多重による場合は、フィードバック情報用に符号を割当て、他の送信データと共に符号拡散処理を施し送信する。直交高周波数多重による場合、予め決められたサブキャリアを用いてフィードバック情報を送信する。   In addition, transmission of feedback information by the fading correlation information adding unit includes a time multiplexing method, a code multiplexing method, and an orthogonal frequency multiplexing method. In the time multiplexing method, the timing for transmitting the information to be fed back is determined in advance. In the case of code multiplexing, a code is assigned for feedback information, and code spread processing is performed together with other transmission data for transmission. In the case of orthogonal high frequency multiplexing, feedback information is transmitted using a predetermined subcarrier.

以上のように、この実施の形態１によれば、複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナと、各受信アンテナ間での受信信号のフェージング相関を測定するフェージング相関測定部と、フェージング相関値に基づいて送信側へのフィードバック情報を生成して送信信号に付加するフェージング相関情報付加部と、受信信号からフィードバック情報を抽出すると共に、当該フィードバック情報に基づいて送信信号の通信方式を選択する選択部とを備える。これにより、電波伝搬の環境に応じた制御が可能となることから、通信が不可能となるような状況に陥ることなく、その通信状況に最適な速度で通信することができる。   As described above, according to the first embodiment, a plurality of transmission antennas, a plurality of reception antennas, a fading correlation measurement unit that measures a fading correlation of a reception signal between the reception antennas, and a fading correlation value A fading correlation information adding unit for generating feedback information to the transmission side based on the received signal and extracting the feedback information from the received signal and selecting a communication method of the transmission signal based on the feedback information With. Thereby, since control according to the environment of radio wave propagation becomes possible, communication can be performed at a speed optimum for the communication situation without falling into a situation where communication is impossible.

実施の形態２．
上記実施の形態１では、フェージング相関を受信信号をそのまま用いて算出する例を示した。これに対して、本実施の形態２では、各遅延波及び送信ストリーム毎に求めるチャネル推定値を用いてフェージング相関を求めるものである。Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example in which the fading correlation is calculated using the received signal as it is is shown. On the other hand, in the second embodiment, the fading correlation is obtained using the channel estimation value obtained for each delay wave and transmission stream.

本実施の形態２による無線通信システムの構成は、上記実施の形態１の図１で示す構成と基本的に同様であるが、上述したようにチャネル推定／フェージング相関測定部が各遅延波及び送信ストリーム毎に求めるチャネル推定値を用いてフェージング相関を求める点で異なる。   The configuration of the radio communication system according to the second embodiment is basically the same as the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment. However, as described above, the channel estimation / fading correlation measurement unit performs each delayed wave and transmission. The difference is that a fading correlation is obtained using a channel estimation value obtained for each stream.

図４は、この発明の実施の形態２による無線通信システムにおけるチャネル推定値を用いたフェージング相関を測定する回路を示すブロック図である。この図も図２と同様に、図１中の基地局装置１０１におけるアンテナ１０９−ｉ〜１０９−ｎとチャネル推定／フェージング相関測定部１０６のフェージング相関測定部を含む構成、若しくは、移動端末１１０におけるアンテナ１１８−ｉ〜１１８−ｎとチャネル推定／フェージング相関測定部１１１のフェージング相関測定部を含む構成を示している。   FIG. 4 is a block diagram showing a circuit for measuring a fading correlation using a channel estimation value in the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention. 2, similarly to FIG. 2, the configuration including the antennas 109-i to 109-n and the fading correlation measurement unit of the channel estimation / fading correlation measurement unit 106 in the base station apparatus 101 in FIG. A configuration including antennas 118-i to 118-n and a fading correlation measurement unit of channel estimation / fading correlation measurement unit 111 is shown.

チャネル推定／フェージング相関測定部は、受信側で既知となるパイロットシンボルを送信信号に内挿しておき、送信ストリーム毎、受信アンテナ毎に受信信号ｘiと既知の参照信号ｒiとの相関によりチャネル推定を行う。ｉ番目の受信アンテナのおける、ｋ番目の送信ストリームに対するチャネル推定値ｈi,kは、下記式（２）で表される。但し、ｘiはｉ番目のアンテナの受信信号、ｒkはｋ番目の送信ストリームに内挿されたパイロットシンボル、Ｅ｛ ｝はアンサンブル平均を、＊は複素共役を示す。

Figure 2006100767
The channel estimation / fading correlation measurement unit interpolates a pilot symbol that is known on the reception side in the transmission signal, and performs channel calculation based on the correlation between the reception signal x i and the known reference signal r i for each transmission stream and each reception antenna. Make an estimate. The channel estimation value h i, k for the k th transmission stream in the i th reception antenna is expressed by the following equation (2). However, x i is the received signal of the i-th antenna, r k is the k-th interpolated pilot symbol in the transmission stream, the E {} is the ensemble average, * denotes a complex conjugate.
Figure 2006100767

ここで、チャネル推定／フェージング相関測定部により求められる、送信アンテナ数Ｋ、受信アンテナ数Ｎで遅延波数ｍを考慮したチャネル推定値ｈi,k,mからなるチャネル推定行列Ｈは、下記式（３）で表される。

Figure 2006100767
Here, a channel estimation matrix H, which is obtained by the channel estimation / fading correlation measurement unit and includes channel estimation values h i, k, m in consideration of the number of transmission antennas K and the number of reception antennas N and the number of delay waves m, 3).
Figure 2006100767

図４では、演算部２０９が、ｉ番目の受信アンテナの受信信号２０１であるｘi乃至ｎ番目の受信アンテナの受信信号２０２であるｘnからｉ番目の送信ストリームに対するチャネル推定ベクトルＨiを算出し、演算部２１０では、ｉ番目の受信アンテナの受信信号２０１であるｘi乃至ｎ番目の受信アンテナの受信信号２０２であるｘnからｎ番目の送信ストリームに対するチャネル推定ベクトルＨnを算出する。また、演算部２１１は、演算部２０９が求めたチャネル推定ベクトルの内積を求め、演算部２１３は、演算部２１０が求めたチャネル推定ベクトルの内積を求める。さらに、演算部２１２は、演算部２０９，２１０が求めたチャネル推定ベクトルの内積を求める。In FIG. 4, the calculation unit 209 calculates a channel estimation vector H i for the i-th transmission stream from x i that is the reception signal 201 of the i- th reception antenna to x n that is the reception signal 202 of the n-th reception antenna. Then, the calculation unit 210 calculates a channel estimation vector H n for the n-th transmission stream from x i that is the reception signal 201 of the i- th reception antenna to x n that is the reception signal 202 of the n-th reception antenna. The computing unit 211 obtains the inner product of the channel estimation vectors obtained by the computing unit 209, and the computing unit 213 obtains the inner product of the channel estimation vectors obtained by the computing unit 210. Furthermore, the calculation part 212 calculates | requires the inner product of the channel estimation vector which the calculation parts 209 and 210 calculated | required.

演算部２１４では、演算部２１１，２１３で求めた各チャネル推定ベクトルの内積値を用いて、演算部２１２が求めた内積の値を規格化してフェージング相関値を算出する。さらに、演算部２１５が、演算部２１４が求めたフェージング相関値を時間平均する処理を行っている。同様にして他の異なる送信ストリーム間のフェージング相関値を求める。図４で算出されるフェージング相関は、Ｈ行列の推定結果を用いて下記式（４）で求められる。但し、Ｈ行列における十字の上付添え字は、エルミート共役演算を示している。

Figure 2006100767
The calculation unit 214 uses the inner product value of each channel estimation vector obtained by the calculation units 211 and 213 to normalize the inner product value obtained by the calculation unit 212 and calculate a fading correlation value. Further, the calculation unit 215 performs processing for averaging the fading correlation values obtained by the calculation unit 214 over time. Similarly, fading correlation values between other different transmission streams are obtained. The fading correlation calculated in FIG. 4 is obtained by the following equation (4) using the estimation result of the H matrix. However, the superscript of the cross in the H matrix indicates Hermitian conjugate operation.
Figure 2006100767

以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、遅延波毎にフェージング相関が測定できるので、遅延波の影響を考慮する必要のある方式で有効である。   As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the fading correlation can be measured for each delayed wave, so that the influence of the delayed wave needs to be considered. It is effective in.

以上のように、この発明に係る無線通信システムは、受信アンテナ間での受信信号のフェージング相関値に基づくフィードバック情報により送信信号の通信方式を選択するので、電波伝搬の状況に応じた最適なスループットで通信することができ、ＭＩＭＯ通信方式による移動体通信システムなどに好適に利用可能である。
As described above, the wireless communication system according to the present invention selects the transmission signal communication method based on the feedback information based on the fading correlation value of the reception signal between the reception antennas, so that the optimum throughput according to the radio wave propagation situation And can be suitably used for a mobile communication system using the MIMO communication method.

Claims (11)

複数のアンテナと、
前記各アンテナ間での受信信号のフェージング相関を測定するフェージング相関測定部と、
前記フェージング相関値に基づいて送信側へのフィードバック情報を生成して送信信号に付加するフェージング相関情報付加部と、
受信信号から前記フィードバック情報を抽出すると共に、当該フィードバック情報に基づいて送信信号の通信方式を選択する通信方式選択部とを備えた無線通信システム。Multiple antennas,
A fading correlation measurement unit that measures a fading correlation of a received signal between the antennas;
A fading correlation information adding unit that generates feedback information to the transmission side based on the fading correlation value and adds the feedback information to the transmission signal;
A wireless communication system comprising: a communication method selection unit that extracts the feedback information from a received signal and selects a communication method of a transmission signal based on the feedback information. フェージング相関情報付加部は、フェージング相関に応じて送信ストリーム数の変更を要求するフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit generates feedback information for requesting a change in the number of transmission streams according to the fading correlation. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報として１ストリームか複数ストリームかを定義する１ビット情報を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   2. The wireless communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit generates 1-bit information defining one stream or a plurality of streams as feedback information. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報としてストリーム数を表す複数ビットの情報を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit generates a plurality of bits of information representing the number of streams as feedback information. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報としてフェージング相関値を通知する情報を生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit generates information for notifying a fading correlation value as feedback information. フェージング相関情報付加部は、予め設定したタイミングでフィードバック情報を送信信号に付加して送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit transmits the feedback information to the transmission signal at a preset timing. フェージング相関情報付加部は、送信要求時にフィードバック情報を送信信号に付加して送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit transmits feedback information added to a transmission signal when a transmission request is made. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報を送信信号に時間多重して送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit transmits the feedback information in a time multiplexed manner to the transmission signal. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報を送信信号に符号多重して送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit transmits the feedback information by code-multiplexing the feedback information with the transmission signal. フェージング相関情報付加部は、フィードバック情報を送信信号に直交周波数多重して送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation information adding unit transmits the feedback information by performing orthogonal frequency multiplexing on the transmission signal. フェージング相関測定部は、受信信号から求めたチャネル推定値を用いて各アンテナ間での受信信号のフェージング相関を測定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
The radio communication system according to claim 1, wherein the fading correlation measurement unit measures a fading correlation of the reception signal between the antennas using a channel estimation value obtained from the reception signal.
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