WO2006064857A1 - マルチアンテナ伝送における再送方法及び送信方法 - Google Patents

マルチアンテナ伝送における再送方法及び送信方法 Download PDF

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detection
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Jifeng Li
Xiaohong Yu
Xiaoming She
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H04L1/1812—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ]

Definitions

  • the present invention relates to a retransmission method and a transmission apparatus in multi-antenna transmission.
  • MIMO multi-antenna
  • signals are transmitted on the transmitting side using multiple antennas, and signals are received on the receiving side using multiple antennas.
  • MIMO technology can significantly increase the channel capacity and increase the information transmission rate.
  • spatial resources can be used almost indefinitely, so MIMO technology can overcome the bottlenecks of conventional technologies, and is a core technology for next-generation wireless communication systems. It is becoming.
  • FIG. 1 shows a configuration of a normal MIMO system.
  • signals are transmitted and received using n and n antennas on the transmitting side and the receiving side, respectively.
  • the serial / parallel converter 101 converts the data waiting for transmission into serial Z / parallel conversion n data
  • Each of n streams corresponds to one antenna
  • these data Prior to transmission, these data are transmitted by the modulation and encoding units 102-l to 102-n.
  • n antennas 104-1 to 104-n are used.
  • the channel estimation unit 105 is based on the pilot signals of the received signals received by the antennas 104-1 to 104-n or by other methods.
  • the MIMO detection unit 106 then performs a general estimation based on the channel characteristic matrix H estimated by the channel estimation unit 105.
  • Each substream is detected by the interference cancellation detection method, and the original transmission data is obtained by demodulating the information bits transmitted by the transmission side. Detect substreams 1, 2, ..., n sequentially
  • SINR (l), SINR (1),..., SINR (n) are calculated in advance.
  • ⁇ [ ⁇ , ⁇ , ⁇ ] ⁇ is the zero mean value of nr receiving antennas.
  • H is an nr X nt channel matrix.
  • the signal In order to recover the transmission code s from the reception vector y, the signal must be detected using MIMO reception detection.
  • Conventional detection methods include maximum likelihood detection, ZF detection, MMSE detection, and BLAST detection.
  • the ZF detector has a problem that the background noise is increased at the same time as the force that can completely eliminate the interference between the transmitting antennas.
  • the basic idea of the MMSE detector is to minimize the mean square error between the estimated data and the actual data. MMSE detector takes into account the effects of background noise
  • the BLAST detectors (ZF—BLAST and MMSE—BLAST) are mainly composed of a linear converter and a series interference canceller force.
  • the data decision of the I-th antenna which has the strongest signal-to-noise ratio, is obtained by linear transformation.
  • the transmission data of the I-th antenna is reconstructed, and then the influence of the code is received from the received signal. except.
  • the remaining day Calculate the data estimate for the antenna with the strongest signal-to-noise ratio and remove the interference. This operation is repeated until all data estimates are obtained.
  • the radio channel is uncertain and easily changed due to the bad radio channel environment.
  • the channel code is used to add redundant information to the original information so that error information can be detected and corrected on the receiving side.
  • the error correction technique that is generally used is the hybrid repeat request (HARQ) technique.
  • HARQ hybrid repeat request
  • ARQ automatic repeat request
  • FEC forward error correction technology
  • the first type abandons packets that cannot be received correctly on the receiving side, sends a request to the sending side to resend a copy of the original packet based on feedback information, and independently decodes the newly received packet.
  • decoding is performed by combining with the retransmitted information without giving up the wrong packet on the receiving side. This coupling is also called soft coupling.
  • the retransmitted information and the previously transmitted packet may be combined, but the retransmitted packet contains all the information necessary to correctly receive the data.
  • the transmitting side transmits encoded information to the receiving side, and the receiving side receives the information to perform error correction. If the information can be received correctly, the receiving side receives the information and sends the ACK receipt information to the transmitting side. If the error cannot be corrected, the receiving side sends NACK information and a request to retransmit the data to the transmitting side, and the retransmitted data received at the receiving side is decoded.
  • the conventional HARQ technology retransmission method is adapted to a single antenna.
  • the transmission reliability of the system is improved, There is a problem that the processing capacity cannot be improved Disclosure of the Invention
  • An object of the present invention is to improve the reliability of data transmission in a MIMO system. Another object of the present invention is to provide a retransmission method and transmission apparatus in multi-antenna transmission that can improve the processing capacity of the system and can provide a retransmission technique adapted to multi-antenna transmission.
  • the retransmission method in multi-antenna transmission includes a step of detecting reception quality of each substream from a reception signal, a step of feeding back the reception quality of each substream to a reception-side power transmission side, Selecting an antenna to be retransmitted for each substream based on the reception quality of each substream fed back on the transmission side, and retransmitting the substream on the transmission side using the selected antenna. It was made to have.
  • the transmission apparatus of the present invention includes a conversion unit that converts transmission data into a plurality of parallel substreams, and the conversion so that the substream to be retransmitted is transmitted from an antenna different from the antenna at the previous transmission.
  • Data rearranging means for rearranging the substreams converted in parallel by the means, and transmitting means for transmitting the substream rearranged by the data rearranging means from an antenna corresponding to each substream. Use the configuration that is provided.
  • FIG. 1 Block diagram showing the configuration of a normal MIMO system
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a MIMO system using HARQ technology according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a retransmission process in the fixed detection order according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a MIMO system of HARQ technology according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a retransmission process based on a variable detection order according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the present invention combines HARQ technology and MIMO technology, and improves the characteristics of the MIMO system by HARQ technology.
  • FIG. 2 is a flowchart of the SIC detection method according to the first embodiment.
  • step 201 detection starts.
  • step 202 based on the current channel characteristic matrix H, the first transmission substream is detected from the entire received signal by the detector ZF or MMSE. If detected, in step 203, the total received signal power also removes the effect of the first transmission substream.
  • step 204 the next transmission substream is detected again by the detector after the reception signal from which the transmission substream has been removed. If detected, in step 205, the overall received signal power also removes the effect of this transmitted substream. In step 206, it is determined whether or not the detection of the transmission substream is completed.
  • step 206 If it is determined in step 206 that sub-stream detection has not been completed, the flow returns to step 204 to continue detection. until the nth substream is detected
  • step 207 the detection is terminated in step 207.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the HARQ technology MIMO system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the signal is transmitted by n and n antennas on the transmitting side and the receiving side, respectively.
  • serial Z parallel conversion unit 300 which is a conversion means, serial / parallel converts the data waiting for transmission and divides it into n data substreams.
  • Reordering section 301 reorders n data substreams based on the feedback information.
  • CRC encoding sections 302-1 to 302-n perform CRC encoding on each substream.
  • Each substream corresponds to one transmit antenna and one independent ARQ process. Then, the modulation and code key sections 303-1 to 303-n are used for the corresponding data sources.
  • n transmit antennas 304—l to 304—n are Data substream.
  • n antennas 305-1 to 305-n receive all signals in space.
  • the channel estimation unit 306 estimates the current channel characteristic matrix H by performing channel estimation based on the pilot signal of the received signal or by another method.
  • MIMO detection section 307 serving as a substream detection means detects each substream by a general interference cancellation detection method based on channel characteristic matrix H, and detects each substream after detection. Get the equivalent SINR value. Information on these equivalent SINR values is fed back to the transmission side via the feedback channel 311 as reception quality information.
  • CRC calibration unit 308—1 to 308—n performs CRC calibration on the detected data substream and performs calibration
  • the result is sent to the feedback information processor 310.
  • the feedback information processor 310 generates feedback information of each substream and feeds it back to the transmission side via the feedback channel 311.
  • Substream detection employs a detection method based on SIC (serial interference cancellation).
  • SIC detection is to use a detector (for example, a detector for the maximum likelihood detection method, a detector for the MMS E (minimum mean square error) detection method, or a detector for the ZF (ZERO FORCING) detection method). Is used to detect one transmitted substream and then remove the effect of this substream from the entire received signal to detect the next substream and detect all the further substreams. Repeat until you can.
  • SINR (1) SINR (1)
  • the channel noise estimate is calculated based on the received signal, which is a superposition of the useful signal and noise, and the power of the useful signal is known. Therefore, channel noise can be calculated from the received signal.
  • MIMO detection is performed in a fixed substream detection order. For example, SIC detection and SINR calculation are performed for each substream in the order of transmission antennas 1 to n. Same
  • MIMO detection also performs the detection of each substream in the same order to obtain the final data.
  • Equivalent SINR obtained by detecting each substream is transmitted to the transmission side via the feedback channel.
  • error correction is performed on the final data obtained by detecting each substream, and if the data is not received correctly, a request for retransmission is sent to the transmitting side.
  • the transmission side based on the equivalent SINR value of each substream, it is determined which antenna is selected for data retransmission.
  • the principle for selecting an antenna is that if the SINR value of the antenna used for the first transmission is high, an antenna with a low SINR value is selected for retransmission, whereas the antenna used for the first transmission is selected. When the S INR value is low, an antenna with a high SINR value is selected at the time of retransmission. For example, in the first transmission, the SINR value of the antenna used is compared with the threshold value, and in the second transmission, the data power where the SINR value is less than the threshold value. The power of the antenna that transmitted is retransmitted.
  • the antenna with the SINR value n ⁇ L + 1st is selected during retransmission.
  • the equivalent SINR values for the first data transmission will be 3, 1, 4, 2 (when they are arranged in ascending order).
  • the SINR value of the received data substream can be brought close to a balanced value, and the average error code rate performance of the system can be improved.
  • FIG. 4 is a flowchart of a retransmission process according to the fixed detection order of the present invention.
  • the flow starts at step 401, the equivalent SINR value after detection of each substream received at step 402 is calculated at the reception side, and the equivalent SINR value after detection is calculated at step 403 at the transmission side.
  • the receiving side continues to error-correction the detected data, and in step 405, it is determined whether there is an error in the data received by one or more antennas. If it is determined in step 405 that there is an error, a request for resending data is sent to the transmitting side in step 406.
  • step 410 If there is no error in the received data, the flow is terminated by step 410, which does not require retransmission.
  • step 407 When retransmitting data, in step 407, it is necessary to rearrange the equivalent SINR values of the data substreams returned to the reception side in the order of small, large or large.
  • step 408 if the rank of the SINR value of the erroneous data substream is L and the total transmission stream is n, the antenna having the rank of the SINR value is n ⁇ L + 1.
  • step 409 the wrong data is retransmitted.
  • Embodiment 1 since the antenna to be transmitted is changed based on the equivalent SINR at the time of retransmission of the data substream, the reliability of data transmission in the MIMO system is improved. As well as improving the processing capacity of the system, it is possible to provide a retransmission technique adapted to multi-antenna transmission.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a HARQ technology MIMO system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the HARQ technology MIMO system according to the second embodiment is similar to the HARQ technology MIMO system according to the first embodiment shown in FIG. 3! /, And as shown in FIG. Except for the MIMO detection unit 307, a MIMO detection unit 501 is provided.
  • the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the SIC detection method of the second embodiment is the same as that in FIG. [0043]
  • MIMO detection section 501 selects a detection order different from the detection order at the previous reception, and detects the data substream.
  • the detection order of substreams is the SINR after detection of each substream. Affect. Therefore, by optimizing the substream, the SINR after detection of each substream can be improved, so the BER performance of the system can also be improved.
  • FIG. 6 is a flowchart of a retransmission process using a variable detection order according to the second embodiment.
  • step 601 a predetermined detection order is selected on the receiving side, for example, the order of 3, 2, 1, and 4.
  • step 603 data substreams are detected in the selected detection order.
  • step 604 After detecting the substream, in step 604, the data of each substream obtained by the detection is subjected to error correction decoding, and in step 605, whether or not there is an error in the data of each substream. Judging.
  • step 606 the wrong data substream is retransmitted to the transmission side. Send a request.
  • step 607 the erroneous data substream is retransmitted by the same antenna as the previous one.
  • step 608 the data substream retransmitted on the receiving side is received, and the detection order opposite to the previous detection order is selected, that is, the previous time is 3, 2, 1, 4 ( If these numbers are detected in the order of antennas), select the order of 4, 1, 2, 3 this time. The flow then returns to step 604 and continues until the correct data is detected.
  • the receiving side may select a random detection order! /. That is, re-detection is performed by selecting a random order other than 3, 2, 1, and 4. According to this, the effect of balancing SINR values of similar data substreams can be obtained.
  • the original detection order is changed.
  • detection order is a method in which detection is performed in the reverse order of the original detection order, and another detection is performed in a random detection order.
  • the first detection order is 1, 2, 3, and 4
  • the second detection may be performed in the order of 4, 3, 2, and 1, and the next transmission will continue.
  • the order 1, 2, 3, 4 may be used. This method has the effect of balancing similar data substreams.
  • the random detection order the first detection order is 1, 2, 3, 4; the second detection order is 3, 1, 2, 4; the third detection order is 4, 1, 2, 3 Detection may be performed with
  • the order of data substream detection is changed when the data substream is retransmitted, and the order of power at the time of the previous reception is changed, so that the reliability of data transmission in the MIMO system is improved.
  • the processing capability of the system can be improved, and a retransmission technique adapted to multi-antenna transmission can be provided.
  • the present invention is not limited to this, and the second embodiment is applied to the first embodiment.
  • the transmission antenna may be changed at the time of retransmission.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 described above are embodiments of the present invention that do not limit the present invention.
  • the present invention can easily be adapted to different types of equipment.
  • the descriptions of the first embodiment and the second embodiment of the present invention are for the purpose of explaining the present invention rather than limiting the scope of the claims, and those skilled in the art will be able to make various substitutions and modifications.
  • the retransmission method and transmission apparatus for multi-antenna transmission according to the present invention are particularly suitable for multi-antenna transmission.

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Abstract

　ＭＩＭＯシステムのデータ伝送の確実性を高めることができるとともにシステムの処理能力を向上させることができ、マルチアンテナ伝送に適応する再送技術を提供することができる送信装置。この装置では、直列／並列変換部（３００）は、送信待ちのデータを直列/並列変換してｎＴ個のデータサブストリームに分ける。データ並び替え部（３０１）は、フィードバック情報に基づいて、ｎＴ個のデータサブストリームを並び替える。ＣＲＣ符号化部（３０２）は、それぞれのサブストリームをＣＲＣ符号化する。変調及び符号化部（３０３）は、対応するデータサブストリームを変調及び符号化する。ｎＴ本の送信アンテナ（３０４）はデータサブストリームを送信する。

Description

マルチアンテナ伝送における再送方法及び送信方法
技術分野
[0001] 本発明はマルチアンテナ伝送における再送方法及び送信装置に関する。
背景技術
[0002] 次世代無線通信システムにおいては、情報レート及び伝送品質に対する要求が更 に高まってきている。従来は、時間領域と周波数領域の資源をいかに利用するかが 主な研究対象であった力 近年、マルチアンテナ（MIMO)技術の出現によって、研 究者に新しい方向が打ち出されている。 MIMOシステムでは、送信側で複数のアン テナを利用して信号の送信を行い、受信側で複数のアンテナを利用して信号受信を 行う。従来の単一アンテナ伝送方式と較べて、 MIMO技術はチャネル容量を著しく 増大させ、情報伝送レートを高めることができる。また、時間領域と周波数領域の資 源と較べて、空間資源はほぼ際限なく利用できるものであるため、 MIMO技術は従 来技術のネックを乗り越えることができ、次世代の無線通信システムのコア技術となつ ている。
[0003] 図 1は、通常の MIMOシステムの構成を示して 、る。この構成では、送信側及び受 信側でそれぞれ n本と n本のアンテナを利用して信号の送受信を行う。送信側では
T R
、まず直列/並列変換部 101にて、送信待ちのデータが直列 Z並列変換されて n個
T
のデータストリームに分けられる。 n個のストリームはそれぞれ一つのアンテナに対応
T
する。送信する前に、変調及び符号化部 102—l〜102—nにより、これらのデータ
T
サブストリームを変調及び符号化する。そして、 n本のアンテナ 103— 1〜103— 10
T
3nにより送信される。受信側では、まず n本のアンテナ 104— 1〜104— nを利用
T R R
して空間のすべての信号を受信し、次に、チャネル推定部 105は、アンテナ 104— 1 〜104— nが受信した受信信号のパイロット信号に基づいて、又は他の方法により
R
チャネル推定を行って、現在のチャネル特性行列 Hを推定する。 MIMOシステムに おいては、チャネル特性を行列で記述することができる。そして、 MIMO検出部 106 は、チャネル推定部 105で推定されたチャネル特性行列 Hに基づいて、一般的な干 渉除去検出方法により、各サブストリームの検出を行い、送信側が送信した情報ビッ トの復調を行って元の送信データを得る。サブストリーム 1, 2, · · · , nを順次に検出
T
する場合に、得られた各サブストリーム検出後の等価 SINR値 (信号と干渉雑音の比
) (SINR(l) , SINR ( 1) , · · · , SINR (n ) )を予め計算する。
τ
[0004] 以下は MIMOシステムの模型を示す。
[0005] s= [s , · · · , s ]Tを伝送符号の次元ベクトルとする。 sは i本目のアンテナが送信し
1 nt i
た符号である。対応する nr X 1本の受信アンテナの信号ベクトルは y=[y , · · · , y
1 nr であるため、（1)式のようになる。
[0006] y=Hs+n (1)
[0007] (1)式において、 η= [η , · · · ,η ]τは nr本の受信アンテナの零均値（zero mean)ホ
1 nr
ワイトガウス雑音を示す。 Hは nr X ntチャネル行列である。
[0008] 受信ベクトル yから送信符号 sを復元するため、 MIMO受信検出を採用して信号を 検出しなければならない。
[0009] 従来の検出方法では、最大尤度検出、 ZF検出、 MMSE検出及び BLAST検出等 がある。
[0010] 最大尤度検出法では、十分にベクトルの雑音分散を統計することによって、直接導 き出すことができるが、最大尤度検出法の複雑度は送信アンテナの本数に従って、 指数的に増大するため、実現しにくい問題がある。
[0011] ZF検出器では、送信アンテナ間の干渉を完全に除去することができる力 同時に 背景雑音を増大させるという問題がある。
[0012] MMSE検出器の基本的な思想は、推定されたデータと実際のデータとの間の平 均平方誤差を最小化することである。 MMSE検出器は、背景雑音の影響を考慮して
、アンテナ間の干渉の除去と背景雑音の増大との間で折衷し、性能は ZF検出器より 優れている。
[0013] BLAST検出器（ZF— BLASTと MMSE— BLAST)は、主に線形変換器と直列 干渉キャンセラ力 構成される。まず、線形変換により信号と雑音との比が最強である I本目のアンテナにおけるデータ判決が得られ、このデータにより、 I本目のアンテナ の送信データを再建してから、受信信号から符号の影響を除く。そして、残ったデー タの中で S/N比が最強であるアンテナのデータ推定を計算し、干渉を除去する。す ベてのデータ推定を得るまでこの動作を繰り返す。
[0014] 従来の移動通信では、悪 ヽ無線チャネル環境によって、無線チャネルの不確実と 変化しやすいという問題を引き起こす。 MIMOシステムにも同様の問題がある。符号 誤り率を減少し、システムの処理能力を高めるために、チャネル符号ィ匕と誤り訂正技 術を採用する必要がある。チャネル符号ィ匕は、受信側で誤り情報の検出及び訂正が できるように、元の情報に冗長情報を加えるものである。現在、一般的に使われてい る誤り訂正技術はハイブリッド再送要求 (HARQ)技術である。ハイブリッド再送要求 技術は、自動再送要求 (ARQ)技術とフォワード誤り訂正技術 (FEC)とに基づ 、て、 検出及び誤り訂正を行う。ハイブリッド再送要求技術は、以下に示す三種類がある。 第一種類は、受信側で正しく受信できないパケットを放棄して、フィードバック情報に より送信側に元のパケットのコピーを再送する要求をおくり、改めて受信したパケット を独立に復号化する。第二種類は、受信側で誤ったパケットを放棄せずに、再送した 情報と結合して復号ィ匕する。この結合は、軟結合 (Soft Combining)とも呼ばれる。第 三種類は、再送した情報と前回伝送したパケットとを結合してもよいが、ただし、再送 したパケットはデータを正しく受信する際にすベての必要な情報を含む。
[0015] HARQによりチャネル誤り訂正を行う場合は、まず送信側が符号化された情報を受 信側に送信し、受信側で情報を受信して誤り訂正を行う。情報を正しく受信できる場 合は、受信側で情報を受信するとともに、送信側に ACK受け取り情報を送る。誤りを 訂正できない場合は、受信側が送信側に NACK情報と、データを再送する要求を 送り、そして、受信側で受信した再送データを復号化する。
[0016] し力しながら、従来の HARQ技術による再送方法は、単一アンテナに適応するもの であり、マルチアンテナ環境において、 HARQ技術を利用することにより、システムの 伝送確実性を高め、システムの処理能力を向上することができないという問題がある 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 本発明の目的は、 MIMOシステムのデータ伝送の確実性を高めることができるとと もにシステムの処理能力を向上させることができ、マルチアンテナ伝送に適応する再 送技術を提供することができるマルチアンテナ伝送における再送方法及び送信装置 を提供することである。
課題を解決するための手段
[0018] 本発明のマルチアンテナ伝送における再送方法は、受信信号より各サブストリーム の受信品質を検出するステップと、前記サブストリーム毎の受信品質を受信側力 送 信側にフィードバックするステップと、前記送信側でフィードバックされた前記サブスト リーム毎の受信品質に基づいて前記サブストリーム毎に再送するアンテナを選択す るステップと、選択したアンテナを用いて前記送信側が前記サブストリームを再送する ステップと、を具備するようにした。
[0019] 本発明の送信装置は、送信データを複数の並列なサブストリームに変換する変換 手段と、再送される前記サブストリームが前回送信時のアンテナとは異なるアンテナ から送信されるように前記変換手段で並列に変換された前記サブストリームを並び替 えるデータ並び替え手段と、前記データ並び替え手段で並び替えられた前記サブス トリームを前記サブストリーム毎に対応するアンテナから送信する送信手段と、を具備 する構成を採る。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、 MIMOシステムのデータ伝送の確実性を高めることができるとと もにシステムの処理能力を向上させることができ、マルチアンテナ伝送に適応する再 送技術を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]通常の MIMOシステムの構成を示すブロック図
[図 2]SIC検出方法を示すフロー図
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る HARQ技術の MIMOシステムの構成を示すブロ ック図
[図 4]本発明の実施の形態 1に係る固定検出順番による再送過程を示すフロー図 [図 5]本発明の実施の形態 2に係る HARQ技術の MIMOシステムの構成を示すブロ ック図 [図 6]本発明の実施の形態 2に係る可変検出順番による再送過程を示すフロー図 発明を実施するための最良の形態
[0022] 本発明は HARQ技術と MIMO技術とを結合し、 HARQ技術により MIMOシステ ムの'性會を高める。
[0023] (実施の形態 1)
図 2は、本実施の形態 1における SIC検出方法のフロー図である。
[0024] ステップ 201〖こより、検出が始まる。ステップ 202では、現在のチャネル特性行列 H に基づいて、検出子 ZF又は MMSEにより全体の受信信号から一番目の送信サブス トリームの検出を行う。検出されると、ステップ 203で、全体の受信信号力も一番目の 送信サブストリームの作用を除去する。
[0025] 次 、で、ステップ 204では、送信サブストリームを除去された受信信号にぉ 、て、再 び検出子により次の送信サブストリームの検出を行う。検出されると、ステップ 205で、 全体の受信信号力もこの送信サブストリームの作用を除去する。そして、ステップ 206 で、送信サブストリームの検出が完了した力否かを判断する。
[0026] ステップ 206で、サブストリームの検出が完了されていないと判断されると、フローが ステップ 204に戻り、検出を続ける。 n番目のサブストリームが検出されるまで、上記
T
手順を繰り返す。すべてのサブストリームの検出が完了すると、ステップ 207で、検出 を終了させる。
[0027] 図 3は、本発明の実施の形態 1に係る HARQ技術の MIMOシステムの構成を示す ブロック図である。
[0028] この構成では、送信側及び受信側でそれぞれ n本と n本のアンテナにより信号の
T R
送受信を行う。送信側では、まず変換手段である直列 Z並列変換部 300は、送信待 ちのデータを直列/並列変換して n個のデータサブストリームに分ける。データ並び
T
替え部 301は、フィードバック情報に基づいて、 n個のデータサブストリームを並び替
T
える。 CRC符号化部 302— 1〜302— nは、それぞれのサブストリームを CRC符号
T
化する。それぞれのサブストリームは一つの送信アンテナ及び一つの独立 ARQ過程 に対応する。そして、変調及び符号ィ匕部 303— 1〜303— nは、対応するデータサ
T
ブストリームを変調及び符号ィ匕して、 n本の送信アンテナ 304— l〜304—nはデ ータサブストリームを送信する。
[0029] 受信側では、まず n本のアンテナ 305— 1〜305— nは、空間のすべての信号を
R R
受信する。次に、チャネル推定部 306は、受信信号のパイロット信号に基づいて、又 は他の方法によりチャネル推定を行って、現在のチャネル特性行列 Hを推定する。そ して、サブストリーム検出手段である MIMO検出部 307は、チャネル特性行列 Hに基 づいて、一般的な干渉除去検出方法により、各サブストリームの検出を行って、各サ ブストリーム検出後の等価 SINR値を得る。これらの等価 SINR値の情報が受信品質 情報としてフィードバックチャネル 311により送信側にフィードバックされる。 CRC校 正部 308— 1〜308— nは、検出済みのデータサブストリームを CRC校正し、校正
R
結果をフィードバック情報処理器 310に送る。フィードバック情報処理器 310は、各サ ブストリームのフィードバック情報を生成し、フィードバックチャネル 311を介して、送 信側にフィードバックする。
[0030] データに誤りがあり、固定の検出順番により検出を行う場合は、送信側で得られた 各サブストリームの SINR値に基づいて、対応するデータがどのアンテナにより伝送さ れるかを判断する。
[0031] サブストリーム検出は、 SIC (直列型干渉除去）に基づく検出方法を採用する。 SIC 検出の基本的な考えは、ある検出子 (例えば、最大尤度検出方法の検出子、 MMS E (最小平均平方誤差)検出方法の検出子又は ZF (ZERO FORCING)検出方法 の検出子）を用いて、ある送信サブストリームの検出を行い、そして、このサブストリー ムの作用を全体の受信信号から除去して、次のサブストリームの検出を行って、この まますベてのサブストリームの検出ができるまで繰り返す。
[0032] ここで一つ説明しておきたいことは、ここで行った検出が最終サブストリームを得るこ とを目的とするのではなぐこの方法で検出を行った後の各送信サブストリームの SIN Rを確認するためである。この検出が終了されると、チャネル特性行列 Hと、各検出ス テツプにおいて使用される検出子と、チャネル雑音の推定値とに基づいて、各サブス トリーム検出後の等価 SINR値（SINR (1) ,SINR (1) , · · · ,SINR (n ) )を簡単に計算
T
することができる。チャネル雑音の推定値は受信した信号に基づいて計算され、受信 した信号は有用信号と雑音との重ね合わせであり、有用信号の電力は既知であるた め、受信信号によりチャネル雑音を計算することができる。
[0033] MIMO検出は、固定のサブストリーム検出順番により行われる。例えば、送信アン テナ 1から nの順番で、各サブストリームに対して、 SIC検出、 SINR計算を行う。同
T
時に、 MIMO検出も同様の順番で、各サブストリームの検出を順次に行って、最終 データを得る。
[0034] 各サブストリームの検出を行なって得られた等価 SINRがフィードバックチャネルに より、送信側に送信される。同時に、各サブストリームの検出を行なって得られた最終 データの誤り訂正を行い、データが正しく受信されない場合は、送信側に再送する 要求を送る。そして、送信側で、各サブストリームの等価 SINR値に基づいて、どのァ ンテナを選択してデータの再送を行うかを決定する。アンテナを選択する際の原則は 、一回目伝送時に使用されたアンテナの SINR値が高い場合には、再送時に SINR 値の低いアンテナを選択し、それに対して、一回目伝送時に使用されたアンテナの S INR値が低い場合には、再送時に SINR値の高いアンテナを選択することである。例 えば、一回目伝送時において、使用されたアンテナの SINR値としきい値とを比較し て、二回目伝送時には、 SINR値がしきい値未満のデータ力 SINR値がしきい値以 上のデータを送信したアンテナ力 再送されるようにする。
[0035] また、送信アンテナが n本であり、あるデータサブストリームが正しく受信できなぐ
τ
その等価 SINR値がすべてのデータサブストリームの中で L番目（SINR値の小さい 順で並ぶ場合)である場合は、再送時に SINR値が n —L+ 1番目にあるアンテナを
T
選択して再送を行う。例えば、送信アンテナが 4本ある場合は、一回目のデータ送信 時の等価 SINR値の順位は (小さい順で並ぶ場合） 3、 1、 4, 2となる。つまり、一本目 のアンテナの SINR値が 4本のアンテナにおける順位は 3番となり、二本目のアンテ ナの SINR値力 本のアンテナにおける順位は最小となる。受信側で、三本目のアン テナのデータが正しく受信できず再送の必要がある場合は、 n— L+ 1 =4— 4+ 1
T
= 1により、再送時の SINR順位が一位にあるアンテナにより、即ち二本目のアンテナ により再送を行う。この方法によれば、受信したデータサブストリームの SINR値を均 衡的な値に近づけ、システムの平均誤り符号率性能を高めることができる。
[0036] 図 4は、本発明の固定検出順番による再送過程のフロー図である。 [0037] 図 4では、ステップ 401によりフローが始まり、受信側でステップ 402により受信した 各サブストリーム検出後の等価 SINR値を計算し、そして、ステップ 403で、検出後の 等価 SINR値を送信側に戻す。ステップ 404で、受信側が続けて検出後のデータを 誤り訂正複合化し、ステップ 405で、一本又は複数のアンテナが受信したデータに誤 りがある力否かを判断する。ステップ 405で、誤りがあると判断されると、ステップ 406 で送信側にデータを再送する要求を送る。
[0038] 受信したデータに誤りがない場合は、再送する必要がなぐステップ 410によりフロ 一を終了させる。データを再送する場合は、ステップ 407で、受信側に返されたデー タサブストリームの等価 SINR値を小さ 、順又は大き 、順で並べ替える必要がある。
[0039] ステップ 408において、誤りがあるデータサブストリームの SINR値の順位が Lであり 、全体の送信ストリームが nである場合は、 SINR値の順位が n— L+ 1であるアンテ
T T
ナを再送アンテナとして選択し、ステップ 409で、誤ったデータを再送する。
[0040] 次 、で、受信側で検出フローを続け、データが正しく受信される場合は、ステップ 4 10によりこのフローを終了させ、データが正しく受信されない場合は、データの再送 を続ける。なお、アンテナ n、 nの各単一アンテナについて、独立冗長照合符号ィ匕
T R
及び自動再送要求を行うようにしても良 ヽ。
[0041] このように、本実施の形態 1によれば、データサブストリームの再送時に等価 SINR に基づ!/、て送信するアンテナを変更するので、 MIMOシステムのデータ伝送の確実 性を高めることができるとともにシステムの処理能力を向上させることができ、マルチ アンテナ伝送に適応する再送技術を提供することができる。
[0042] (実施の形態 2)
図 5は、本発明の実施の形態 2に係る HARQ技術の MIMOシステムの構成を示す ブロック図である。本実施の形態 2に係る HARQ技術の MIMOシステムは、図 3に示 す実施の形態 1に係る HARQ技術の MIMOシステムにお!/、て、図 5に示すように、 データ並び替え部 301を除き、 MIMO検出部 307の代わりに MIMO検出部 501を 有する。なお、図 5においては、図 3と同一構成である部分には同一の符号を付して その説明は省略する。また、本実施の形態 2の SIC検出方法は、図 2と同一であるの で、その説明は省略する。 [0043] MIMO検出部 501は、データサブストリームの再送時には、前回受信時の検出順 番とは異なる検出順番を選択して、データサブストリームの検出を行う。
[0044] データに誤りがあり、受信側で可変な検出順番により検出を行う場合は、誤ったデ ータが最初使用したアンテナにより伝送される。そして、 CRC校正部 308— 1〜308 nにてデータが CRC校正され、正しく受信されたデータが直列/並列変換部 309
R
により処理され、最終データが得られる。
[0045] MIMO検出が固定のサブストリーム検出順番により行われると、ひどい誤り符号伝 播を引き起こす。誤り符号伝播とは、 SIC検出において、一階層ずつ送信サブストリ ームの検出を行い、このようにして、前のサブストリームの検出が正しく行われていな い場合は、誤りが階層ごとに伝播していくことを指す。誤り符号伝播はシステムの BE R性能の急激悪化することを招く。一方、ダイバーシティオーダー（Diversity Order) の影響により、その後に検出を行ったサブストリームのダイバーシティオーダーが高 めいため、後で検出を行った信号の性能は先に検出を行った信号の性能より良い。 誤り符号伝播とダイバーシティオーダーの両方の影響により、検出順番が検出結果 に大きく影響する。同一の送信サブストリームに対して、先に検出を行うかそれとも後 で検出を行うか違いによって、異なる検出後の SINRが得られ、即ち、サブストリーム の検出順番が各サブストリーム検出後の SINRに影響する。このため、サブストリーム を最適化することにより各サブストリーム検出後の SINRを改善できるため、システム の BER性能も改善できる。
[0046] 図 6は、本実施の形態 2の可変な検出順番による再送過程のフロー図である。
[0047] 図 6では、ステップ 601によりフローを始める。ステップ 602で、受信側で所定の検 出順番を選択して、例えば、 3、 2、 1、 4の順番である。そして、ステップ 603で、選択 した検出順番によりデータサブストリームの検出を行う。
[0048] サブストリームの検出行ってから、ステップ 604で、検出を行なって得られた各サブ ストリームのデータを誤り訂正復号化し、ステップ 605で、各サブストリームのデータに 誤りがあるカゝ否かを判断する。
[0049] 誤りがないと判断される場合は、ステップ 609によりフローを終了させる。誤りがある と判断される場合は、ステップ 606で、送信側に誤ったデータサブストリームを再送す る要求を送る。そして、ステップ 607で、誤ったデータサブストリームが前回と同一の アンテナにより再送される。
[0050] 次 、で、ステップ 608で、受信側で再送されたデータサブストリームを受信し、前回 の検出順番と逆の検出順番を選択して、即ち、前回は 3、 2、 1、 4 (これらの数字はァ ンテナの番号である）の順番により検出を行ったとしたら、今回は 4、 1、 2、 3の順番を 選択する。そして、フローがステップ 604に戻り、正しいデータが検出されるまで、後 続動作を続ける。
[0051] 前記ステップ 608で、受信側でランダムな検出順番を選択してもよ!/、。つまり、 3、 2 、 1、 4以外の順番カゝらランダムな順番を選択して再検出を行う。これ〖こよれば、同様 のデータサブストリームの SINR値を均衡する効果が得られる。
[0052] 受信側で可変な検出順番により検出を行う場合は、最初使用したアンテナにより伝 送を行うが、受信側で MIMO検出を行う際、元の検出順番を変更する。検出順番を 変更するには種々の方法がある。一つは、元の検出順番と逆の順番により検出を行 い、その他、ランダムな検出順番により検出を行う方法もある。一つ目の方法では、一 回目の検出順番は 1、 2、 3、 4であれば、二回目は 4、 3、 2、 1の順番により検出を行 つてもよく、次回伝送時に、続けて 1、 2、 3、 4の順番を使用してもよい。この方法によ れば、同様のデータサブストリームを均衡する効果が得られる。ランダムな検出順番 では、一回目は 1、 2、 3、 4の検出順番で、二回目は 3、 1、 2、 4の検出順番で、三回 目は 4、 1、 2、 3の検出順番で検出を行えばよい。
[0053] このように、本実施の形態 2によれば、データサブストリームの再送時にデータサブ ストリームの検出の順番を前回受信時の順番力 変更するので、 MIMOシステムの データ伝送の確実性を高めることができるとともにシステムの処理能力を向上させる ことができ、マルチアンテナ伝送に適応する再送技術を提供することができる。
[0054] なお、本実施の形態 2において、誤ったデータが最初使用したアンテナを用いて再 送するようにしたが、これに限らず、本実施の形態 2を上記実施の形態 1に適用する ことにより、再送時に送信アンテナを変更しても良い。
[0055] 上記実施の形態 1及び実施の形態 2は本発明を限定するものではなぐ本発明の 一態様である。本発明は容易に異なるタイプの設備に適応することができる。同様に 、本発明の上記実施の形態 1及び実施の形態 2における記載は、請求の範囲を限定 するものではなぐ説明するためのものであり、当業者は種々の置き換え、変更をして ちょい。
産業上の利用可能性
本発明に力かるマルチアンテナ伝送における再送方法及び送信装置は、特にマル チアンテナ伝送に好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 受信信号より各サブストリームの受信品質を検出するステップと、
前記サブストリーム毎の受信品質を受信側力も送信側にフィードバックするステップ と、
前記送信側でフィードバックされた前記サブストリーム毎の受信品質に基づいて前 記サブストリーム毎に再送するアンテナを選択するステップと、
選択したアンテナを用いて前記送信側が前記サブストリームを再送するステップと、 を具備するマルチアンテナ伝送における再送方法。
[2] 現在のチャネルの特性行列及び所定の検出子により全体の受信信号から前記各 サブストリームの検出を行うとともに、チャネルの前記特性行列と前記検出子とチヤネ ル雑音の推定値に基づいて前記サブストリーム毎の等価信号と干渉雑音との比を計 算することにより前記サブストリーム毎の受信品質を検出する請求項 1記載のマルチ アンテナ伝送における再送方法。
[3] 前記送信側が選択したアンテナを用いて再送した前記サブストリームを前記受信側 が前記各サブストリームに対応するアンテナで受信するステップと、
前記受信側が固定された前記アンテナの順番で前記アンテナにて受信した前記サ ブストリームを順次検出するステップと、
を具備する請求項 1記載のマルチアンテナ伝送における再送方法。
[4] 前記送信側は、前回送信時の前記受信品質がしきい値以上の前記サブストリーム を送信したアンテナを、サブストリームを再送する際のアンテナとして選択する請求項
1記載のマルチアンテナ伝送における再送方法。
[5] n (n ≥ 2)本のアンテナ力 送信した前記サブストリームの内で前回送信時におけ
T T
る前記受信品質が L (l≤L≤n )番目の前記サブストリームを再送する際のアンテナ
T
として、前回送信時における前記受信品質が n — L+ 1番目であるアンテナを選択
T
する請求項 1記載のマルチアンテナ伝送における再送方法。
[6] 前記所定の検出子は、最大尤度検出子と ZF検出子と最小平均平方誤差検出子の 内の何れか 1つである請求項 2記載のマルチアンテナ伝送における再送方法。
[7] 前記送信側及び前記受信側のそれぞれの単一アンテナに対して、独立冗長照合 符号化及び独立自動再送要求を行う請求項 3記載のマルチアンテナ伝送における 再送方法。
[8] 送信データを複数の並列なサブストリームに変換する変換手段と、
再送される前記サブストリームが前回送信時のアンテナとは異なるアンテナ力 送 信されるように前記変換手段で並列に変換された前記サブストリームを並び替えるデ ータ並び替え手段と、
前記データ並び替え手段で並び替えられた前記サブストリームを前記サブストリー ム毎に対応するアンテナから送信する送信手段と、
を具備する送信装置。
[9] 前記データ並び替え手段は、 n (n ≥ 2)本の前記アンテナ力 送信された前記サ
T T
ブストリームの中で、前回送信時の通信相手における等価信号と干渉信号との比が L (l≤L≤n )番目である前記サブストリームが、前回送信時の前記通信相手におけ
T
る等価信号と干渉信号との比が n —L+ 1番目の前記サブストリームを送信した前記
T
アンテナ力 送信されるように並び替える請求項 8記載の送信装置。
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