JP4188372B2 - Wireless communication apparatus, wireless communication method, and wireless communication system - Google Patents
Wireless communication apparatus, wireless communication method, and wireless communication system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4188372B2 JP4188372B2 JP2005515986A JP2005515986A JP4188372B2 JP 4188372 B2 JP4188372 B2 JP 4188372B2 JP 2005515986 A JP2005515986 A JP 2005515986A JP 2005515986 A JP2005515986 A JP 2005515986A JP 4188372 B2 JP4188372 B2 JP 4188372B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- matrix
- antenna
- signal
- wireless communication
- radio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/0848—Joint weighting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立なデータを送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間の伝達関数行列をもとに受信局側でデータの復調を行うことにより無線通信を実現する高速無線アクセスシステム(または無線LANシステム)において、回路規模を抑制しながら良好な伝送特性を実現するための受信技術に関する。また、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を併用する場合に、基地局側にて送信ダイバーシチ利得を稼ぎ、無線端末側の回路規模を抑えながら良好な特性を引き出すための送信技術に関する。本発明は、特に、2.4GHz帯および5GHz帯等を用いた高速無線アクセスシステム(または無線LANシステム)の伝送速度の高速化を行うために利用される。 The present invention uses the same frequency channel, transmits independent data from a plurality of different transmission antennas, receives signals using a plurality of reception antennas, and receives a reception station based on a transfer function matrix between the transmission and reception antennas. The present invention relates to a reception technique for realizing good transmission characteristics while suppressing the circuit scale in a high-speed wireless access system (or wireless LAN system) that realizes wireless communication by demodulating data on the side. In addition, when using Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation system together, transmission to gain transmission diversity gain on the base station side and to extract good characteristics while suppressing the circuit scale on the wireless terminal side Regarding technology. The present invention is particularly used to increase the transmission speed of a high-speed wireless access system (or wireless LAN system) using the 2.4 GHz band and the 5 GHz band.
近年、2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などに準拠した無線LANシステムの普及が目覚しい。これらのシステムでは、最大で54Mbpsの伝送速度を実現しているが、無線LANの普及に伴い更なる伝送速度の高速化が求められている。
そのための技術としては、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術が有力である。このMIMO技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ/受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。In recent years, as a high-speed wireless access system using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, wireless LAN systems compliant with the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like are remarkably widespread. Although these systems achieve a maximum transmission rate of 54 Mbps, further increase in transmission rate is required with the spread of wireless LAN.
For this purpose, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technology is promising. With this MIMO technology, the transmitting station transmits different independent signals on the same channel from multiple transmitting antennas, and the receiving station receives signals using the same multiple antennas. The transfer function matrix is obtained, the independent signal transmitted from each antenna is estimated on the transmitting station side using this matrix, and the data is reproduced.
ここで、N本の送信アンテナを用いてN系統の信号を送信し、M本のアンテナを用いて信号を受信する場合を考える。まず、送受信局の各アンテナ間にはN×M個の伝送のパスが存在し、第i送信アンテナから送信され第j受信アンテナで受信される場合の伝達関数をhj,iとし、これを第(j,i)成分とするM行N列の行列をHと表記する。さらに、第i送信アンテナからの送信信号をtiとし(t1, t2, t3,・・・ tN)を成分とする列ベクトルをTx、第j受信アンテナでの受信信号をrjとし(r1, r2, r3,・・・ rM)を成分とする列ベクトルをRx、第j受信アンテナの熱雑音をnjとし(n1, n2, n3,・・・ nM)を成分とする列ベクトルをnと表記する。
この場合、以下の関係式が成り立つ。Here, a case is considered where N signals are transmitted using N transmission antennas and signals are received using M antennas. First, there are N × M transmission paths between the antennas of the transmitting and receiving stations, and the transfer function when transmitted from the i-th transmitting antenna and received by the j-th receiving antenna is h j, i. The matrix of M rows and N columns as the (j, i) component is denoted as H. Further, let t i be the transmission signal from the i-th transmitting antenna, Tx be a column vector whose components are (t 1 , t 2 , t 3 ,... T N ), and r j be the received signal at the j-th receiving antenna. (R 1 , r 2 , r 3 ,..., R M ) as a column vector, Rx, and thermal noise of the jth receiving antenna as n j (n 1 , n 2 , n 3 ,. A column vector whose component is n M ) is denoted as n.
In this case, the following relational expression holds.
したがって、受信局側で受信した信号Rxをもとに、送信信号Txを推定する技術が求められている。このMIMO技術の最も基本的なものとしては、一般にZF(Zero Forcing)法と呼ばれる方法があげられる(例えば、非特許文献1を参照。)。
ここでは、上記の(式1)に対し、伝達関数行列の逆行列H-1を求め、これを式の両辺の左から掛け合わせる処理を行う。この結果、以下の式が得られる。Therefore, there is a need for a technique for estimating the transmission signal Tx based on the signal Rx received on the receiving station side. As the most basic one of the MIMO techniques, there is a method generally called a ZF (Zero Forcing) method (see, for example, Non-Patent Document 1).
Here, an inverse matrix H −1 of the transfer function matrix is obtained with respect to the above (Equation 1), and this is multiplied from the left of both sides of the equation. As a result, the following expression is obtained.
つまり、各受信アンテナで受信した信号を合成し、所望の送信アンテナから以外の信号による干渉を除去する処理を行うと、実際の送信信号ベクトルTxに微小な熱雑音項H-1×nが加わった信号点が得られることになる。ここで、送信信号として、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の多値変調を施した信号を用いる場合は、送信信号として取り得る信号点は不連続である。したがって、H-1×Rxとユークリッド距離が最も近い点を送信コンスタレーション上で検索する硬判定処理を行い、真の送信信号を推定する。In other words, when the signals received by the receiving antennas are combined and processing for removing interference caused by signals other than the desired transmitting antenna is performed, a small thermal noise term H −1 × n is added to the actual transmitted signal vector Tx. Signal points are obtained. Here, when a signal subjected to multi-level modulation such as BPSK, QPSK, 16QAM, and 64QAM is used as a transmission signal, signal points that can be taken as the transmission signal are discontinuous. Therefore, a hard decision process is performed to search the point on the transmission constellation where H −1 × Rx is the closest to the Euclidean distance, and a true transmission signal is estimated.
以上のZF法においては、熱雑音項H-1×nが十分に小さく、且つ各送信アンテナ毎の成分が均等であると仮定できる場合には良好な特性が期待できる。しかし、一般にはこの仮定は成り立たず、ある伝達関数行列に対して送信アンテナ毎の熱雑音H-1×nの絶対値の期待値は異なる。さらには、もし伝達関数行列Hが逆行列がゼロとなる行列(ないしはその行列式が非常に小さい)の場合には、送信信号の推定が非常に不安定になる。この様な状況においては、受信特性が大幅に劣化する可能性がある。このような問題点を解決するための方法として、例えば、MMSE(Minimum Mean Square Error)法などがその一例にあげられる。In the above ZF method, good characteristics can be expected when the thermal noise term H −1 × n is sufficiently small and the components for each transmitting antenna can be assumed to be equal. However, in general, this assumption does not hold, and the expected value of the absolute value of the thermal noise H −1 × n for each transmission antenna differs for a certain transfer function matrix. Furthermore, if the transfer function matrix H is a matrix whose inverse matrix is zero (or its determinant is very small), the estimation of the transmission signal becomes very unstable. In such a situation, there is a possibility that the reception characteristic is greatly deteriorated. As an example of a method for solving such a problem, for example, a MMSE (Minimum Mean Square Error) method is cited.
MMSE法の場合には、(式1)の両辺の左からかける演算子を伝達関数行列Hの逆行列ではなく、別の行列演算子Fを用いる。この行列演算子Fは、送信信号の第kシンボルにおける送信信号ベクトルをTx(k)、受信信号の第kシンボルにおける受信信号ベクトルをTx(k)とした場合に、(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待されるように行列演算子Fを選択する。実際には、この行列演算子Fを既知のプリアンブル信号部を用いて推定し、そこで推定された行列演算子Fを以降のデータに対する復調において利用する。In the case of the MMSE method, an operator to be applied from the left of both sides of (Equation 1) is not an inverse matrix of the transfer function matrix H, but another matrix operator F is used. This matrix operator F is expressed as (F × Rx (k) when Tx (k) is the transmission signal vector at the kth symbol of the transmission signal and Tx (k) is the reception signal vector at the kth symbol of the reception signal. −Tx (k)) The matrix operator F is selected so that the expected value over a plurality of symbols of H × (F × Rx (k) −Tx (k)) is expected to be minimized. Actually, the matrix operator F is estimated using a known preamble signal part, and the matrix operator F estimated there is used in the demodulation of the subsequent data.
以上に説明したように、MIMO技術を適用して通信を行うことにより伝送容量を増大させることは可能であるが、複数の送信アンテナから送信される別々の信号はお互いに干渉となり得るため、受信側で複数のアンテナを用いることにより本来であれば受信ダイバーシチ利得が期待されるのに、この干渉を相互にキャンセルする処理においてダイバーシチ利得を最大化することができない。
即ち、上記ZF法においては、各信号系列の系列間の干渉を除去し信号を分離するため、伝達関数行列Hの逆行列を用いているが、これは、あくまでも各信号系列間の相互干渉を除去するのが目的であり、受信アンテナ間の合成によるダイバーシチ利得を最大にするものではない。本来であれば、信号分離後の各信号系列のS/N比(信号対雑音レベル比)を最大にすることを方針として掲げて信号分離処理を行うのが好ましい。このS/N比を最大にする、すなわち受信側で最大比合成処理を実現するためには、送信側において、受信端にて各信号系列が直交するように信号を調整して送信する必要がある。この方法は、E−SDM(Eigenbeam-Space Division Multiplexing)方式と呼ばれている(例えば、非特許文献2参照)。As described above, it is possible to increase the transmission capacity by performing communication using MIMO technology, but separate signals transmitted from a plurality of transmission antennas can interfere with each other. By using a plurality of antennas on the side, a diversity diversity gain is expected, but the diversity gain cannot be maximized in the process of canceling this interference with each other.
That is, in the ZF method, an inverse matrix of the transfer function matrix H is used in order to remove the interference between the sequences of each signal sequence and separate the signals. The purpose is to eliminate it, and it does not maximize the diversity gain by combining the receiving antennas. Originally, it is preferable to perform signal separation processing with the policy of maximizing the S / N ratio (signal to noise level ratio) of each signal sequence after signal separation. In order to maximize this S / N ratio, that is, to realize the maximum ratio combining process on the receiving side, it is necessary to adjust and transmit signals so that the signal sequences are orthogonal at the receiving end on the transmitting side. is there. This method is called an E-SDM (Eigenbeam-Space Division Multiplexing) method (see, for example, Non-Patent Document 2).
このE−SDM方式では、送信側において伝達関数行列Hが既知であることを前提とする。この行列Hをもとに、この行列のエルミート共役の行列HHとHの積すなわちN×Nの行列HH×Hを対角化するユニタリー行列Uを求め、送信信号ベクトルTx(k)に対してユニタリ変換を行った信号U×Tx(k)を送信する。ここで第i送信アンテナから送信する信号は[U×Tx]i(ここで[x]iはベクトルxの第i成分を表す)である。プリアンブル信号も含めてユニタリ変換した信号を送信すれば、受信局側では実際の伝達関数行列がHであったとしても、チャネル推定により得られる伝達関数行列はH×Uとなる。In this E-SDM system, it is assumed that the transfer function matrix H is known on the transmission side. Based on this matrix H, a product of Hermitian conjugate matrix H H and H of this matrix, that is, a unitary matrix U that diagonalizes N × N matrix H H × H is obtained, and transmission signal vector Tx (k) is obtained. A signal U × Tx (k) subjected to unitary conversion is transmitted. Here, the signal transmitted from the i-th transmitting antenna is [U × Tx] i (where [x] i represents the i-th component of the vector x). If a unitarily transformed signal including a preamble signal is transmitted, even if the actual transfer function matrix is H on the receiving station side, the transfer function matrix obtained by channel estimation is H × U.
ここで、このユニタリ変換行列Uと行列Hには以下の関係式が成り立つ。 Here, the following relational expressions hold for the unitary transformation matrix U and the matrix H.
この(式3)の右辺の行列ΛはN×Nの対角行列であり、行列の対角成分が非ゼロであり(各成分は固有値と呼ばれ、λ1,λ2,λ3・・・と表記しておく)、その他の対角成分がゼロとなる。この方式を用いた場合には(式1)も以下の様に変換されている。
The matrix Λ on the right side of (Equation 3) is an N × N diagonal matrix, and the diagonal components of the matrix are non-zero (each component is called an eigenvalue, and λ 1 , λ 2 , λ 3. Other diagonal components are zero. When this method is used, (Equation 1) is also converted as follows.
両辺の左から推定された伝達関数行列H×Uのエルミート共役の行列をかけると、式は以下の様に変換される。
When the Hermitian conjugate matrix of the transfer function matrix H × U estimated from the left of both sides is applied, the equation is converted as follows.
これは、N系統の信号系列は完全に直交した状態にあることを意味する。また、右辺に現れた行列は、推定された伝達関数行列より(式3)により直接的に求めることができる。このため、もともとの行列Hが逆行列を持つか持たないかに依存せず、(式3)及び(式5)によりゼロ以外の固有値をもつ信号系列に対して、安定して送信信号Txを推定することが可能である。
This means that the N signal sequences are completely orthogonal. Further, the matrix appearing on the right side can be directly obtained from (Equation 3) from the estimated transfer function matrix. Therefore, regardless of whether or not the original matrix H has an inverse matrix, the transmission signal Tx is stably estimated for a signal sequence having a non-zero eigenvalue by (Equation 3) and (Equation 5). Is possible.
このE−SDM方式では、送信側において信号を変換することにより、送信信号に指向性を持たせるフェーズドアレーアンテナ技術と等価的なことを行っているものと理解できる。これにより、各送信アンテナ間の干渉を回避しながら、ダイバーシチ利得をあわせて得ることができるために、非常に良好な特性が期待できる。 It can be understood that the E-SDM system is equivalent to the phased array antenna technology that gives the transmission signal directivity by converting the signal on the transmission side. As a result, it is possible to obtain a diversity gain while avoiding interference between the transmitting antennas, so that very good characteristics can be expected.
ここで、図17に従来技術における第一の無線局の送信部の構成を示す。図において、100はデータ分割回路、101−1〜101−3はプリアンブル付与回路、102−1〜102−3は変調回路、103は送信信号変換回路、104−1〜104−3は無線部、105−1〜105−3は送信アンテナ、106は行列演算回路#1、107は伝達関数行列管理回路を示す。なお、ひとつの例として、送信局が3つの送信アンテナを用いて3系統のデータを送信する場合を例にとって説明する。 Here, FIG. 17 shows the configuration of the transmission section of the first radio station in the prior art. In the figure, 100 is a data division circuit, 101-1 to 101-3 are preamble assignment circuits, 102-1 to 102-3 are modulation circuits, 103 is a transmission signal conversion circuit, 104-1 to 104-3 are radio units, Reference numerals 105-1 to 105-3 denote transmission antennas, 106 denotes a matrix operation circuit # 1, and 107 denotes a transfer function matrix management circuit. As an example, a case where the transmitting station transmits three systems of data using three transmitting antennas will be described as an example.
まず、伝達関数行列管理回路107が管理する伝達関数行列Hを行列演算回路106に対して入力する。行列演算回路#1(106)では、入力された行列Hに対し、エルミート共役な行列HH、それらの積HH×H、及びこれを対角化するユニタリー行列Uを求め、これを送信信号変換回路103に入力する。次に、データが入力されると、データ分割回路100はデータを3系統に分離する。例えば、第1系統のデータはプリアンブル付与回路101−1に入力され、プリアンブルが付与された状態で変調回路(Ch1)102−1に入力される。First, the transfer function matrix H managed by the transfer function matrix management circuit 107 is input to the matrix operation circuit 106. In the matrix operation circuit # 1 (106), a Hermitian conjugate matrix H H , a product H H × H thereof, and a unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H are obtained with respect to the input matrix H, and this is transmitted. Input to the conversion circuit 103. Next, when data is input, the data dividing circuit 100 separates the data into three systems. For example, the first system data is input to the preamble applying circuit 101-1, and is input to the modulation circuit (Ch1) 102-1 with the preamble added.
変調回路(Ch1)102−1では所定の変調を実施し、変調された信号は送信信号変換回路103に入力される。送信信号変換回路103では、プリアンブル信号を含め送信信号Txに対してユニタリ変換を実施し、U×Txとして無線部104−1に入力される。その後、無線部104−1にて無線周波数に変換され、送信アンテナ105−1より送信される。同様に、第2系統のデータは101−2〜105−2、第3系統のデータは101−3〜105−3を経由して、それぞれ個別に送信される。 The modulation circuit (Ch1) 102-1 performs predetermined modulation, and the modulated signal is input to the transmission signal conversion circuit 103. In the transmission signal conversion circuit 103, unitary conversion is performed on the transmission signal Tx including the preamble signal, and is input to the radio unit 104-1 as U × Tx. Then, it is converted into a radio frequency by the radio unit 104-1 and transmitted from the transmission antenna 105-1. Similarly, the second system data is individually transmitted via 101-2 to 105-2, and the third system data is individually transmitted via 101-3 to 105-3.
図18に従来技術における第二の無線局の受信部の構成を示す。図18において、111−1〜111−3は受信アンテナ、112−1〜112−3は無線部、113はチャネル推定回路、114は受信信号管理回路、115は伝達関数行列管理回路、116は行列演算回路#2、117は行列演算回路#3、118は硬判定回路、119はデータ合成回路を示す。 FIG. 18 shows the configuration of the receiving unit of the second radio station in the prior art. In FIG. 18, 111-1 to 111-3 are receiving antennas, 112-1 to 112-3 are radio units, 113 is a channel estimation circuit, 114 is a received signal management circuit, 115 is a transfer function matrix management circuit, and 116 is a matrix. Arithmetic circuits # 2, 117 are matrix arithmetic circuits # 3, 118 are hard decision circuits, and 119 is a data synthesis circuit.
第1の受信アンテナ111−1から第3の受信アンテナ111−3は、それぞれ個別に受信信号を受信する。無線部112−1〜112−3を経由して、受信した信号はチャネル推定回路113に入力される。送信側で付与した所定のプリアンブル信号の受信状況から、チャネル推定回路113にて各送信アンテナと受信アンテナ間の伝達関数をここで取得する。取得された各伝達関数の情報hj,iは伝達関数行列管理回路115にて伝達関数行列Hとして管理される。
ここで、この伝達関数Hは、実際の伝送路の伝達関数にユニタリ変換行列を乗算したものが得られることになる。The first reception antenna 111-1 to the third reception antenna 111-3 individually receive the reception signal. The received signal is input to the channel estimation circuit 113 via the radio units 112-1 to 112-3. From the reception status of a predetermined preamble signal given on the transmission side, the channel estimation circuit 113 obtains the transfer function between each transmission antenna and the reception antenna here. The acquired information h j, i of each transfer function is managed as a transfer function matrix H by the transfer function matrix management circuit 115.
Here, the transfer function H is obtained by multiplying the transfer function of the actual transmission path by the unitary transformation matrix.
行列演算回路#2(116)では、伝達関数行列管理回路115で管理された伝達関数行列Hをもとに、HH及びHH×H(=Λ)を演算により求める。ここで、行列Λの各対角成分は、(1,1)成分がλ1、(2,2)成分がλ2、(3,3)成分がλ3であるとする。
なお、HH×Hで固有値λ1,〜λ3を求める他に、近似値として、前記伝達関数を用いて、ehi,j e2 からλiを求めてもかまわない。
この結果は、行列演算回路#3(117)に入力される。一方、プリアンブル信号に後続するデータ信号は、1シンボル分ずつ受信信号管理回路114に入力される。受信信号管理回路114では、各アンテナの受信信号(r1, r2, r3)T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)を成分とした受信信号ベクトルRxとして一旦管理される。この受信信号ベクトルは、行列演算回路#3(117)にて行列HHとの積をとる。この様にして得られたベクトルに対して、第1成分に対してはλ1で除算を、第2成分に対してはλ2で除算を、第3成分に対してはλ3で除算を行い、送信信号ベクトルの第1次推定を行う。この結果は、硬判定回路118に入力され、その結果がデータ合成回路119に入力される。全シンボルに渡り復調されたデータは、各系統毎の信号が適宜合成されてもとのデータを再生し、出力される。In the matrix operation circuit # 2 (116), H H and H H × H (= Λ) are obtained by calculation based on the transfer function matrix H managed by the transfer function matrix management circuit 115. Here, each diagonal component of the matrix Λ is assumed that the (1,1) component is λ 1 , the (2,2) component is λ 2 , and the (3,3) component is λ 3 .
In addition to obtaining eigenvalues λ 1 to λ 3 with H H × H, λ i may be obtained from eh i, j e 2 as an approximate value using the transfer function.
This result is input to the matrix operation circuit # 3 (117). On the other hand, the data signal following the preamble signal is input to the received signal management circuit 114 for each symbol. In the reception signal management circuit 114, a reception signal vector Rx having the reception signal (r 1 , r 2 , r 3 ) T (T indicates conversion from a row vector to a column vector) as a component is managed once. . The received signal vector takes the product of the matrix H H at matrix operation circuit # 3 (117). The vector obtained in this way is divided by λ1 for the first component, divided by λ2 for the second component, and divided by λ3 for the third component, and transmitted. Perform a first order estimation of the signal vector. This result is input to the hard decision circuit 118, and the result is input to the data synthesis circuit 119. The data demodulated over all symbols is reproduced by outputting the original data even if the signals for each system are appropriately combined.
図19に、従来技術における第一の無線局の送信フローを示す。データが入力されると(ステップS100)、送信局ではN系統のデータ系列に分割され(ステップS101)、これらの信号にはそれぞれプリアンブル信号が付与され(ステップS102)、これに各系列毎に個別に変調処理を行う(ステップS103)。変調された信号には、ユニタリ変換が実施され(ステップS104)、ユニタリ変換後の信号が無線部にて無線周波数に変換され信号が送信される(ステップS105)。 FIG. 19 shows a transmission flow of the first radio station in the prior art. When data is input (step S100), the transmitting station divides the data into N data series (step S101), and a preamble signal is assigned to each of these signals (step S102). Then, the modulation process is performed (step S103). The modulated signal is subjected to unitary conversion (step S104), and the unitary converted signal is converted to a radio frequency by the radio unit and transmitted (step S105).
図20に、従来技術における第二の無線局の受信フローを示す。受信局では無線パケットを受信すると(ステップS110)、プリアンブルを検出し(ステップS111)、チャネル推定を実施する(ステップS112)。ここでは、各送信アンテナおよび受信アンテナ間の伝達関数を全て取得する。この伝達関数を各成分とする伝達関数行列Hに対し、エルミート共役な行列HH、及びこれらの積である行列HH×H(=Λ)を演算により求める(ステップS113)。FIG. 20 shows a reception flow of the second radio station in the prior art. When the receiving station receives a radio packet (step S110), it detects a preamble (step S111) and performs channel estimation (step S112). Here, all transfer functions between the transmission antennas and the reception antennas are acquired. A Hermitian conjugate matrix H H and a matrix H H × H (= Λ), which is a product of these, are obtained by calculation with respect to the transfer function matrix H having this transfer function as each component (step S113).
一方、プリアンブル信号に後続して受信される信号は、1シンボル毎に各受信アンテナでの受信信号rjを成分としてもつ受信信号ベクトルRxとして管理される(ステップS114)。これに対し、行列演算HH×Rxを実施し、更に得られたベクトルの各成分を行列Λの対角成分λ1〜λ3で除算する(ステップS115)。この結果をもって、硬判定処理を行い(ステップS116)、該当するシンボルの各送信アンテナから送信された信号推定を確定させる(ステップS117)。更に受信データが継続する場合には処理ステップS114に戻り、処理ステップS114〜S117を繰り返す。受信データが終わった場合(ステップS118)、一連の各系統の受信データを再構成し、送信側でのデータを再現してデータを出力する(ステップS119)。
このE−SDM法の最大の問題点は、送信局側でチャネル推定を正確に実施し、UH×HH×H×Uの非対角成分が綺麗にゼロとなる状況で運用しなければならない点である。
例えば、連続的に無線パケットを送信しつづける場合を考える。送信局は、最初に何らかの方法によりチャネル推定を行い伝達関数行列Hを取得し、これをもとにユニタリ行列Uを求める。連続して送信する無線パケットには、当然ながら同一のユニタリ変換が施されることになる。The biggest problem with this E-SDM method is that channel estimation must be performed accurately on the transmitting station side, and it must be operated in a situation where the off-diagonal components of U H × H H × H × U are clearly zero. It is a point that must not be.
For example, consider a case where radio packets are continuously transmitted. The transmitting station first performs channel estimation by some method to obtain a transfer function matrix H, and obtains a unitary matrix U based on this. Of course, the same unitary conversion is applied to radio packets transmitted continuously.
しかし、時間と共に伝達関数行列Hは変動するため、変動後の伝達関数行列H’に対しては、UH×H’H×H’×Uの非対角成分は綺麗にゼロとはならない。この非対角成分は、チャネル間干渉となるため、干渉信号の影響で急激に特性が劣化する。したがって、算出したユニタリ変換Uが非常に高い精度でなければ良好な特性が望めないことになる。However, since the transfer function matrix H fluctuates with time, the off-diagonal component of U H × H ′ H × H ′ × U does not clearly become zero for the transfer function matrix H ′ after the change. Since this non-diagonal component becomes inter-channel interference, the characteristics are rapidly deteriorated due to the influence of the interference signal. Therefore, good characteristics cannot be expected unless the calculated unitary transformation U has very high accuracy.
また、このE−SDM方式では、各信号系列の信号はそれぞれ固有値λ1〜λN(行列HH×HはN行N列の正方行列と仮定する)に対応した特性をもつために、それぞれ個別の変調方式を採用したり、送信側にて注水定理と呼ばれる手法で送信電力の配分を調整したりするのが一般的である。言い換えれば、信号系列は個別に独立に扱うことで各系列の特性を効率的に引き出すことが前提となる。しかし、この様な制御は複雑であり、また送受信局間でのネゴシエーションが必要となったりする。これらを回避する簡易な方法としては、全ての信号系列の信号を同一の出力で、且つ単一の変調モードを用いて送信することが考えられる。しかし、この場合には各固有値の値のばらつきが大きく、特に最小固有値となる信号系列の特性は大幅に劣化する。Further, in this E-SDM system, the signals of each signal sequence have characteristics corresponding to eigenvalues λ 1 to λ N (matrix H H × H is assumed to be a square matrix of N rows and N columns). In general, individual modulation schemes are adopted, or transmission power distribution is adjusted by a technique called a water injection theorem on the transmission side. In other words, it is assumed that the characteristics of each sequence can be efficiently extracted by handling the signal sequences independently. However, such control is complicated, and negotiation between the transmitting and receiving stations may be required. As a simple method for avoiding these, it is conceivable to transmit signals of all signal sequences with the same output and using a single modulation mode. However, in this case, the variation of the values of the eigenvalues is large, and the characteristics of the signal series having the minimum eigenvalue in particular are greatly deteriorated.
以上はE−SDMを想定した場合であるが、ここでOFDM変調方式と組み合わせたMIMO技術の一般的な特性について考えてみる。OFDM変調を用いる場合、複数のサブキャリア毎にこの信号系列毎の品質のばらつきが発生する。図21及び図22にOFDM変調及びMIMO技術を併用した場合の各信号系列の特性の周波数依存性を示す。各図において、横軸は周波数を表し、実効的にはサブキャリアの番号を意味する。縦軸は伝送品質に相当するものとしてBER(Bit Error Rate)を表している。 The above is a case where E-SDM is assumed. Here, let us consider general characteristics of the MIMO technique combined with the OFDM modulation scheme. When OFDM modulation is used, quality variations for each signal sequence occur for each of a plurality of subcarriers. 21 and 22 show the frequency dependence of the characteristics of each signal sequence when OFDM modulation and MIMO technology are used in combination. In each figure, the horizontal axis represents frequency, and effectively means a subcarrier number. The vertical axis represents BER (Bit Error Rate) corresponding to transmission quality.
例えばE−SDMを用いた場合や、周波数間の相関が強い場合、図21の様に各信号系列の特性には大きな差が存在する。例えば、全周波数領域でBERが高い信号系列#1の中に符号誤りがある部分的なパケット誤り率(PER:Packet Error Rate)が20%であり、逆に全周波数領域でBERが低い信号系列#2の中に符号誤りがある部分的なPERが0.0001%であったとする。MIMOの重畳数が2である場合、システム全体の平均PERは各信号系列のPERを足して2で割ったものとなり、ほぼ10%となる。つまり、品質の悪い信号系列が存在すると、システム全体としてのPERはこれに足を引っ張られることになる。 For example, when E-SDM is used or when the correlation between frequencies is strong, there is a large difference in the characteristics of each signal series as shown in FIG. For example, a signal sequence # 1 having a high BER in the entire frequency domain has a partial packet error rate (PER) of 20% and a signal sequence having a low BER in the entire frequency domain. Assume that the partial PER with a code error in # 2 is 0.0001%. When the number of MIMO superpositions is 2, the average PER of the entire system is the sum of the PER of each signal series divided by 2, which is approximately 10%. That is, if there is a signal sequence with poor quality, the PER of the entire system is pulled by this.
一方、図22に示す様に、信号系列#1と信号系列#2の特性がある周波数で逆転し、それぞれが特定の周波数領域で大幅に劣化している場合を考える。この様に、特性が劣化した周波数領域では、誤り訂正前の誤りがバースト的であるため、誤り訂正処理を行っても訂正不可能となる確率が高い。つまり、全体から見れば部分的であったとしても、周波数軸上である程度の区間に渡り連続的に品質が劣化した状態が続くと、誤り訂正の効果が薄れ、各信号系列の部分的なPER特性の劣化として現れることになる。
以上説明した様に、OFDM変調とMIMO技術を併用する場合、特にE−SDM方式を用いる場合には、システム全体のPER特性を向上させるためには、特定の信号系列の符号誤りがバースト的とならず、ランダム化されていることが好ましい。On the other hand, as shown in FIG. 22, a case is considered in which the characteristics of the signal sequence # 1 and the signal sequence # 2 are reversed at a certain frequency, and each of them is significantly degraded in a specific frequency region. In this way, in the frequency region where the characteristics are degraded, the error before error correction is bursty, so that there is a high probability that the error cannot be corrected even if error correction processing is performed. That is, even if it is partial when viewed from the whole, if the quality continuously deteriorates over a certain interval on the frequency axis, the effect of error correction is diminished, and the partial PER of each signal sequence is reduced. It will appear as deterioration of characteristics.
As described above, when OFDM modulation and MIMO technology are used in combination, particularly when the E-SDM system is used, in order to improve the PER characteristic of the entire system, a code error of a specific signal sequence is considered to be bursty. Rather, it is preferably randomized.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、MIMO技術を用いた無線通信を行う際に、E−SDM方法の良好な特性を実現しながらも、精度の低いユニタリ変換行列を用いた場合でも、安定した特性を実現可能な無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムを簡易に提供することを目的とする。
また、OFDM変調とMIMO技術を併用する無線通信を行う際に、各信号系列の符号誤りをランダム化し、システム全体のPER特性を効率的に改善可能な、無線通信方法、及び無線通信装置を簡易に提供することにある。また、このランダム化のための工夫は、通信を行うためのエアインタフェース規定を変えるものではなく、送信端末側の変更のみで対応できるものであれば、製品の差別化を行う上で、なお好ましい。The present invention has been made in view of such circumstances, and when performing wireless communication using MIMO technology, a unitary transformation matrix with low accuracy is realized while realizing good characteristics of the E-SDM method. An object of the present invention is to easily provide a wireless communication device, a wireless communication method, and a wireless communication system that can realize stable characteristics even when used.
In addition, when performing wireless communication using both OFDM modulation and MIMO technology, it is possible to simplify the wireless communication method and the wireless communication apparatus that can randomize the code error of each signal sequence and efficiently improve the PER characteristics of the entire system. There is to provide to. In addition, this device for randomization does not change the air interface rules for communication, but it is still preferable for product differentiation if it can be handled only by changes on the transmitting terminal side. .
上記の問題を解決するために、本発明は、第一の無線局と第二の無線局とにより構成された無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、
前記第一の無線局はNtx(Ntx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
送信すべきユーザデータをN系統(Ntx≧N>1、Nは整数)に分割する分割手段と、
前記N系統に分割されたユーザデータにN種類の既知のパターンの信号を付与して得られるN系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築する手段と、
N系統の前記既知のパターンを含む信号系列にそれぞれ個別の係数を乗算する処理を、係数の異なる組み合わせで複数回行い、各係数の組み合わせ毎に係数が乗算された前記N系統の信号系列を合成して該N系統の信号系列からNtx系統の信号系列に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信手段と
を有することを特徴とする無線通信装置を提供する。In order to solve the above problem, the present invention is a wireless communication apparatus used in a wireless communication system configured by a first wireless station and a second wireless station,
The first radio station includes N tx (N tx is an integer greater than 1) or more first antenna groups,
Dividing means for dividing user data to be transmitted into N systems (N tx ≧ N> 1, N is an integer);
Means for constructing a wireless data packet composed of N series of signal sequences obtained by giving signals of N types of known patterns to the user data divided into the N series;
The process of multiplying each of the N signal series including the known pattern by an individual coefficient is performed a plurality of times with different combinations of coefficients, and the N signal series multiplied by the coefficient is synthesized for each combination of coefficients. Conversion means for converting the N signal series to the N tx system signal series;
A wireless communication apparatus comprising: a transmission unit configured to transmit the signal converted by the conversion unit from the first antenna group.
好適な態様としては、
前記第二の無線局はM(Mは1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得する手段と、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hを対角化するユニタリ行列Uを算出する手段と、を更に有し、
前記変換手段は、
N系統の前記信号系列の第k(kは1以上の整数)シンボルの情報をそれぞれ{x1(k),x2(k),・・・,xN(k)}とした場合、第kシンボルの各情報を要素とする列ベクトルx(k)と前記行列Uの積により与えられる列ベクトル、即ちU×x(k)を算出する手段を含み、
前記送信手段は、
前記列ベクトルU×x(k)の第i行成分[U×x(k)]iを第一のアンテナ群の中の第iアンテナより送信する手段を含む。
この場合、MIMO技術の適用において、簡易なZF法等を利用しながらも、受信局側における受信ダイバーシチ利得を最大限に引き出すための送信側技術の簡易な実現手段を提供可能である。As a preferred embodiment,
The second radio station includes M (M is an integer greater than 1) second antenna groups,
Means for obtaining a transfer function h j, i or an approximation thereof between an i-th antenna in the first antenna group and a j-th antenna in the second antenna group;
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, a matrix H H × H of N rows and N columns;
Means for calculating a unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H,
The converting means includes
If the information of the k-th (k is an integer of 1 or more) symbol of the N signal series is {x 1 (k), x 2 (k),..., X N (k)}, means for calculating a column vector given by the product of the column vector x (k) and the matrix U, each element of which is k symbol information, that is, U × x (k);
The transmission means includes
Means for transmitting the i-th row component [U × x (k)] i of the column vector U × x (k) from the i-th antenna in the first antenna group;
In this case, in the application of the MIMO technique, it is possible to provide a simple means for realizing the transmission side technique for extracting the reception diversity gain on the receiving station side to the maximum while using a simple ZF method or the like.
好適例として、
前記無線データパケットの送信に先立ち、制御情報を収容した第一の無線制御パケットを送信する手段と、
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットをN本以上のアンテナを用いて受信する手段と、を更に有し、
前記取得手段は、前記第二の無線制御パケットに付与された複数系統の既知のパターンの信号を用いて、各アンテナでの受信信号から第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,iを算出する手段を含む
ようにできる。
この第一の無線局側の機能は、送信側において伝達関数行列を取得するための簡易な実現方法を提供するものである。As a suitable example,
Prior to transmitting the wireless data packet, means for transmitting a first wireless control packet containing control information;
Means for receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet using N or more antennas;
The acquisition means uses a plurality of known patterns of signals assigned to the second radio control packet, and uses the jth (1 ≦ 1) used by the second radio station for transmission from the received signal at each antenna. j ≦ M, j is an integer) includes means for calculating a transfer function h j, i between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used by the first radio station for reception it can.
This function on the first radio station side provides a simple implementation method for acquiring a transfer function matrix on the transmission side.
別の好適例として、前記無線データパケットの送信に先立ち、第一の無線制御パケットとしてN系統の既知のパターンを含む信号系列をN本の前記第一のアンテナ群を用いて送信する手段と、
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットを受信する手段と、
前記第二の無線制御パケットに収容された前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iに関する情報を取得する手段と、
を含むことようにできる。As another preferred example, prior to transmission of the wireless data packet, means for transmitting a signal sequence including N known patterns as a first wireless control packet using the N first antenna groups;
Means for receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet;
Obtain information on the transfer function h j, i between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group accommodated in the second radio control packet. Means to
Can be included.
前記無線局間の通信においてK本のサブキャリア(Kは1より大きい整数)を用いた直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いても良い。
この場合の好適例として、前記第二の無線局より、信号系列が複数重畳されていない即ち1系統のみの信号系列で構成される制御情報を収容した無線制御パケットおよび/またはユーザデータを収容した無線データパケットを受信した際に、各受信アンテナで受信された既知のパターンの信号の受信状態から第ks(1≦ks ≦K、ksは整数)サブキャリアの第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,i [ks]を取得する伝達関数取得手段を含む。
また別の好適例として、前記第二の無線局の第jアンテナで送信されなかった第ks’(1≦ks’≦K、ks’は整数)サブキャリアにおける、前記第二の無線局の第jアンテナと前記第一の無線局の第iアンテナ間の伝達関数hj,i [ks’]を、前記第二の無線局の第jアンテナで送信されたks1≠ks’及びks2≠ks’(1≦ks1≦K、1≦ks2≦K、ks1、ks2は整数)なる第ks1サブキャリア及び第ks2サブキャリアに対する前記伝達関数hj,i [ks1]及び hj,i [ks2]の内挿または外挿値 によりhj,i [ks’]を取得する伝達関数取得手段を含む。
これは、送信側において伝達関数行列を取得するための簡易な実現方法を提供するものである。なお、この手段を用いる場合には、既存の無線LANシステムにMIMO技術を適用する拡張を行う場合であっても、既存のフレームフォーマットを変更することも、特殊な制御メッセージを新規に追加する必要もなく、バックワードコンパチビリティを維持しながら実現可能であるという効果も同時に得ることが可能である。
なお、これらの好適例において、前記第一の無線局側に前記伝達関数取得手段を有することを、前記第二の無線局側に通知する手段を有しても良い。In the communication between the radio stations, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method using K subcarriers (K is an integer greater than 1) may be used.
As a preferred example in this case, the second radio station accommodates a radio control packet and / or user data that contains control information composed of only one signal sequence in which a plurality of signal sequences are not superimposed. When a radio data packet is received, the second radio station of the ks-th subcarrier (1 ≦ ks ≦ K, ks is an integer) from the reception state of the signal of the known pattern received by each receiving antenna is used for transmission. Transfer function h j, i [ks] between the j th antenna (1 ≦ j ≦ M, j is an integer) and the i th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used for reception by the first radio station ] Is included.
As another preferred example, the second radio station in the ks ′ (1 ≦ ks ′ ≦ K, ks ′ is an integer) subcarrier that has not been transmitted by the jth antenna of the second radio station. The transfer function h j, i [ks ′] between the j antenna and the i-th antenna of the first radio station is expressed as ks 1 ≠ ks ′ and ks 2 ≠ transmitted by the j-th antenna of the second radio station. ks' (1 ≦ ks 1 ≦ K, 1 ≦ ks 2 ≦ K, ks 1, ks 2 is an integer) becomes the transfer function h j for the first ks 1 subcarrier and the ks 2 subcarrier, i [ks1] and h including j, i [ks2] h j by interpolation or extrapolation value of the transfer function acquisition unit for obtaining i [ks'].
This provides a simple implementation method for obtaining a transfer function matrix on the transmission side. In addition, when using this method, even when extending the MIMO technology to an existing wireless LAN system, it is necessary to change the existing frame format or add a new special control message. In addition, it is possible to obtain the effect that it can be realized while maintaining backward compatibility.
In these preferred examples, there may be provided means for notifying the second wireless station side that the first wireless station side has the transfer function obtaining means.
本発明はまた、上記無線通信装置からの無線信号を前記第二の無線局において受信するための無線通信装置であって、
前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、受信した各信号系列の信号を分離して復調する復調手段と、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する出力手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置も提供する。
なお、本発明は、上記送信側の無線通信装置と、上述の受信側の無線通信装置とを有する無線通信システムも提供する。The present invention is also a wireless communication device for receiving a wireless signal from the wireless communication device in the second wireless station,
The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Means for individually receiving radio signals using the second antenna group;
Demodulating means for separating and demodulating signals of each received signal sequence using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
There is also provided a wireless communication device comprising: output means for synthesizing all demodulated signal sequences and outputting them as user data.
The present invention also provides a wireless communication system having the above-described transmission-side wireless communication device and the above-described reception-side wireless communication device.
典型例として、前記復調手段は、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iを取得する手段と、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し所定の演算を行い、N系統の送信信号の信号点に対応するベクトルを求める演算手段と、を含み、
前記出力手段は、
前記演算で得られたベクトルの各要素で与えられるN系統の送信信号を、受信した全てのシンボルに対して合成し、前記ユーザデータとして出力する手段を含む。As a typical example, the demodulation means includes:
A transfer function h j, between the i-th antenna in the first antenna group and the j-th antenna in the second antenna group, with a known pattern signal given to the received signal as a reference signal means for obtaining i ;
Arithmetic means for performing a predetermined operation on the matrix H of M rows and N columns using the transfer function h j, i as the (j, i) component, and obtaining a vector corresponding to the signal points of the N transmission signals; Including
The output means includes
Means for synthesizing N-system transmission signals given by the elements of the vector obtained by the calculation for all received symbols and outputting the synthesized data as the user data;
前記演算手段は、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hの逆行列即ち(HH×H)-1を算出する手段と、
さらにこれらを用いて行列(HH×H)-1×HHを算出する手段と、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、(HH×H)-1×HH×Rx(k)を演算する手段と、
を含むようにしても良い。The computing means is
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, a matrix H H × H of N rows and N columns;
Means for calculating an inverse matrix of the matrix H H × H, ie, (H H × H) −1 ;
Furthermore, a means for calculating a matrix (H H × H) −1 × H H using these,
When r m (k) is a received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) For a received signal vector Rx (k) represented by T (T represents conversion from a row vector to a column vector), (H H × H) −1 × H H × Rx (k) Means for computing
May be included.
また、前記演算手段は、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするN行N列の行列Hに対し、該行列Hの逆行列H-1を算出する手段と、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、H-1×Rx(k)を演算する手段と、
を含むようにしても良い。
この第二の無線局の機能は、受信局側においてZF法を実施する際に、行列が正方行列であることを利用して簡易に実施するための手段を提供するためのものである。Further, the calculation means includes
Means for calculating an inverse matrix H −1 of the matrix H for an N-row N-column matrix H with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
When r m (k) is the received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) means for calculating H −1 × Rx (k) for a received signal vector Rx (k) represented by T (T represents conversion from a row vector to a column vector);
May be included.
The function of the second radio station is to provide means for easily performing the ZF method on the receiving station side using the fact that the matrix is a square matrix.
また、前記演算手段は、
前記第一のアンテナ群の第nアンテナより送信された第kシンボルの送信信号をtn(k)とし、さらに前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)と表記した場合、(t1(k),t2(k),・・・,tN(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される送信信号ベクトルTx(k) 、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))Tで表される受信信号ベクトルRx(k)、及び行列演算子Fに対し、ベクトルF×Rx(k)−Tx(k)及び該ベクトルのエルミート共役のベクトル(F×Rx(k)−Tx(k))Hのベクトル積(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待されるように行列演算子Fを選択する手段と、
各シンボルに対してF×Rx(k)を演算する手段と、
を含むようにしても良い。
この第二の無線局側の機能は、受信局側においてZF法の代わりにMMSE法を用いるための手段を提供するためのものである。
前記行列演算子FをMMSE(Minimum Mean Square Error)方式で求めても良い。Further, the calculation means includes
The transmission signal of the k-th symbol transmitted from the n-th antenna of the first antenna group is set to t n (k), and the reception of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group. When the signal is expressed as r m (k), (t 1 (k), t 2 (k),..., T N (k)) T (T represents conversion from a row vector to a column vector) , (R 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) received signal vector Rx (k) and matrix represented by T For the operator F, a vector F × Rx (k) −Tx (k) and a Hermitian conjugate vector of the vector (F × Rx (k) −Tx (k)) A vector product of H (F × Rx (k) It means for selecting a matrix operator F as is expected to minimize the expected value across multiple symbols of -Tx (k)) H × ( F × Rx (k) -Tx (k)),
Means for computing F × Rx (k) for each symbol;
May be included.
The function on the second wireless station side is to provide means for using the MMSE method instead of the ZF method on the receiving station side.
The matrix operator F may be obtained by a MMSE (Minimum Mean Square Error) method.
上記無線通信装置の好適例として、
前記第二の無線局側に、
前記第一の無線局からの第一の無線制御パケットを受信した際に、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、複数系統の既知のパターンを含む第二の無線制御パケットを送信する手段を有する。As a preferred example of the wireless communication device,
On the second radio station side,
When receiving the first radio control packet from the first radio station,
As a response to the first radio control packet, there is means for transmitting a second radio control packet including a plurality of known patterns.
また別の好適例として、
前記第二の無線局側に、
前記第一の無線局からのN系統の既知のパターンを含む第一の無線制御パケットを受信した際に、
前記N系統の既知のパターンの信号を用いて、前記伝達関数hj,iを算出する手段と、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、前記伝達関数に関する情報を収容した第二の無線制御パケットを送信する手段と、
を有する。As another preferred example,
On the second radio station side,
When receiving a first radio control packet including known patterns of N systems from the first radio station,
Means for calculating the transfer function h j, i using signals of known patterns of the N systems;
Means for transmitting a second radio control packet containing information on the transfer function as a response to the first radio control packet;
Have
前記無線局間の通信においてK本のサブキャリア(Kは1より大きい整数)を用いた直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いても良い。
この場合、前記第二の無線局側に、
信号系列を複数重畳せずに前記第一の無線局に対して前記無線制御パケットまたは無線データパケットを送信する際に、第ksサブキャリアの信号を、サブキャリア番号ksに対応した第二のアンテナ群の中の所定の一つのアンテナを用いて送信する送信手段を有しても良い。
ここで、前記第二の無線局側に前記送信手段を有することを、前記第一の無線局側に通知する手段を有するようにしても良い。In the communication between the radio stations, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method using K subcarriers (K is an integer greater than 1) may be used.
In this case, on the second radio station side,
When transmitting the radio control packet or the radio data packet to the first radio station without superimposing a plurality of signal sequences, the second antenna corresponding to the subcarrier number ks is used as the ks subcarrier signal. You may have a transmission means to transmit using predetermined one antenna in a group.
Here, a means for notifying the first wireless station side that the second wireless station side has the transmission means may be provided.
本発明はまた、第一の無線局と第二の無線局との間で通信を行う無線通信方法において、
前記第一の無線局はNtx(Ntx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
送信すべきユーザデータをN系統に分割する分割ステップと、
前記N系統に分割されたユーザデータにN種類の既知のパターンの信号を付与して得られるN系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築するステップと、
N系統の前記既知のパターンを含む信号系列にそれぞれ個別の係数を乗算する処理を、係数の異なる組み合わせで複数回行い、各係数の組み合わせ毎に係数が乗算された前記N系統の信号系列を合成して該N系統の信号系列からNtx系統の信号系列に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにおいて変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法を提供する。The present invention also provides a wireless communication method for performing communication between a first wireless station and a second wireless station,
The first radio station includes N tx (N tx is an integer greater than 1) or more first antenna groups,
A division step of dividing user data to be transmitted into N systems;
Constructing a wireless data packet composed of N system signal sequences obtained by giving signals of N types of known patterns to the user data divided into the N systems;
The process of multiplying each of the N signal series including the known pattern by an individual coefficient is performed a plurality of times with different combinations of coefficients, and the N signal series multiplied by the coefficient is synthesized for each combination of coefficients. A conversion step for converting the N system signal sequences into N tx system signal sequences;
And a transmission step of transmitting the signal converted in the conversion step from the first antenna group.
典型例として、前記第二の無線局はM(Mは1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得するステップと、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hを対角化するユニタリ行列Uを算出するステップと、を更に有し、
前記変換ステップは、
N系統の前記信号系列の第k(kは1以上の整数)シンボルの情報をそれぞれ{x1(k),x2(k),・・・,xN(k)}とした場合、第kシンボルの各情報を要素とする列ベクトルx(k)と前記行列Uの積により与えられる列ベクトル、即ちU×x(k)を算出するステップを含み、
前記送信ステップは、
前記列ベクトルU×x(k)の第i行成分[U×x(k)]iを第一のアンテナ群の中の第iアンテナより送信するステップを含む。As a typical example, the second radio station includes M (M is an integer greater than 1) second antenna groups,
Obtaining a transfer function h j, i or an approximation thereof between an i-th antenna in the first antenna group and a j-th antenna in the second antenna group;
Calculating an Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to an M-row N-column matrix H having the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Calculating a matrix product of the two matrices, i.e., an N-by-N matrix H H × H;
Calculating a unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H,
The converting step includes
If the information of the k-th (k is an integer of 1 or more) symbol of the N signal series is {x 1 (k), x 2 (k),..., X N (k)}, calculating a column vector given by the product of a column vector x (k) having each element of k symbols as an element and the matrix U, that is, U × x (k),
The transmitting step includes
Transmitting the i-th row component [U × x (k)] i of the column vector U × x (k) from the i-th antenna in the first antenna group.
好適例として、前記無線データパケットの送信に先立ち、制御情報を収容した第一の無線制御パケットを送信するステップと、
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットをN本以上のアンテナを用いて受信するステップと、を更に有し、
前記取得ステップは、前記第二の無線制御パケットに付与された複数系統の既知のパターンの信号を用いて、各アンテナでの受信信号から第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,iを算出するステップを含む。As a preferred example, prior to transmitting the wireless data packet, transmitting a first wireless control packet containing control information;
Receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet using N or more antennas, and
The acquisition step uses a plurality of known patterns of signals assigned to the second radio control packet, and uses a received signal at each antenna for the jth (1 ≦ 1) used by the second radio station for transmission. j ≦ M, j is an integer) and includes a step of calculating a transfer function h j, i between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used by the first radio station.
別の好適例として、前記無線データパケットの送信に先立ち、第一の無線制御パケットとしてN系統の既知のパターンを含む信号系列をN本の前記第一のアンテナ群を用いて送信するステップと、
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットを受信するステップと、
前記第二の無線制御パケットに収容された前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iに関する情報を取得するステップと、
を含む。As another preferred example, prior to transmission of the wireless data packet, a signal sequence including N known patterns as a first wireless control packet is transmitted using N first antenna groups;
Receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet;
Obtain information on the transfer function h j, i between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group accommodated in the second radio control packet. And steps to
including.
前記無線局間の通信においてK本のサブキャリア(Kは1より大きい整数)を用いた直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いても良い。
この場合の好適例として、前記第二の無線局より、信号系列が複数重畳されていない即ち1系統のみの信号系列で構成される制御情報を収容した無線制御パケットおよび/またはユーザデータを収容した無線データパケットを受信した際に、各受信アンテナで受信された既知のパターンの信号の受信状態から第ks(1≦ks ≦K、ksは整数)サブキャリアの第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,i [ks]を取得する伝達関数取得ステップを含む。
また別の好適例として、前記第二の無線局の第jアンテナで送信されなかった第ks’(1≦ks’≦K、ks’は整数)サブキャリアにおける、前記第二の無線局の第jアンテナと前記第一の無線局の第iアンテナ間の伝達関数hj,i [ks’]を、前記第二の無線局の第jアンテナで送信されたks1≠ks’及びks2≠ks’(1≦ks1≦K、1≦ks2≦K、ks1、ks2は整数)なる第ks1サブキャリア及び第ks2サブキャリアに対する前記伝達関数hj,i [ks1]及び hj,i [ks2]の内挿または外挿値 によりhj,i [ks’]を取得する伝達関数取得ステップを含む。
これらの好適例において、前記第一の無線局側で前記伝達関数取得ステップを実行することを、前記第二の無線局側に通知するステップを有しても良い。In the communication between the radio stations, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method using K subcarriers (K is an integer greater than 1) may be used.
As a preferred example in this case, the second radio station accommodates a radio control packet and / or user data that contains control information composed of only one signal sequence in which a plurality of signal sequences are not superimposed. When a radio data packet is received, the second radio station of the ks-th subcarrier (1 ≦ ks ≦ K, ks is an integer) from the reception state of the signal of the known pattern received by each receiving antenna is used for transmission. Transfer function h j, i [ks] between the j th antenna (1 ≦ j ≦ M, j is an integer) and the i th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used for reception by the first radio station ] Is included.
As another preferred example, the second radio station in the ks ′ (1 ≦ ks ′ ≦ K, ks ′ is an integer) subcarrier that has not been transmitted by the jth antenna of the second radio station. The transfer function h j, i [ks ′] between the j antenna and the i-th antenna of the first radio station is expressed as ks 1 ≠ ks ′ and ks 2 ≠ transmitted by the j-th antenna of the second radio station. ks' (1 ≦ ks 1 ≦ K, 1 ≦ ks 2 ≦ K, ks 1, ks 2 is an integer) becomes the transfer function h j for the first ks 1 subcarrier and the ks 2 subcarrier, i [ks1] and h It includes a transfer function acquisition step of acquiring h j, i [ks'] by interpolation or extrapolation value of j, i [ks2] .
In these preferred embodiments, the method may further include a step of notifying the second radio station side that the transfer function obtaining step is executed on the first radio station side.
本発明はまた、上記無線通信方法で送信された無線信号を前記第二の無線局において受信するための無線通信方法であって、
前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、受信した各信号系列の信号を分離して復調する復調ステップと、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する出力ステップと
を備えることを特徴とする無線通信方法を提供する。The present invention is also a wireless communication method for receiving at the second wireless station a wireless signal transmitted by the wireless communication method,
The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Individually receiving radio signals using the second antenna group;
A demodulation step for separating and demodulating signals of each received signal sequence using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
An output step of combining all demodulated signal sequences and outputting as user data is provided.
典型例として、前記復調ステップは、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iを取得するステップと、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し所定の演算を行い、N系統の送信信号の信号点に対応するベクトルを求める演算ステップと、を含み、
前記出力ステップは、
前記演算で得られたベクトルの各要素で与えられるN系統の送信信号を、受信した全てのシンボルに対して合成し、前記ユーザデータとして出力するステップを含む。As a typical example, the demodulation step includes:
A transfer function h j, between the i-th antenna in the first antenna group and the j-th antenna in the second antenna group, using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal obtaining i ;
An operation step of performing a predetermined operation on the matrix H of M rows and N columns using the transfer function h j, i as the (j, i) component, and obtaining a vector corresponding to signal points of N transmission signals; Including
The output step includes
The method includes a step of synthesizing N-system transmission signals given by each element of the vector obtained by the calculation for all received symbols and outputting the synthesized data as the user data.
好適例として、前記演算ステップは、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hの逆行列即ち(HH×H)-1を算出するステップと、
さらにこれらを用いて行列(HH×H)-1×HHを算出するステップと、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、(HH×H)-1×HH×Rx(k)を演算するステップと、
を含む。As a preferred example, the calculating step includes:
Calculating an Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to an M-row N-column matrix H having the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Calculating a matrix product of the two matrices, i.e., an N-by-N matrix H H × H;
Calculating an inverse matrix of the matrix H H × H, ie, (H H × H) −1 ;
Further, using these, a matrix (H H × H) −1 × H H is calculated,
When r m (k) is a received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) For a received signal vector Rx (k) represented by T (T represents conversion from a row vector to a column vector), (H H × H) −1 × H H × Rx (k) A step of calculating
including.
別の好適例として、前記演算ステップは、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするN行N列の行列Hに対し、該行列Hの逆行列H-1を算出するステップと、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、H-1×Rx(k)を演算するステップと、
を含む。As another preferable example, the calculation step includes:
Calculating an inverse matrix H −1 of the matrix H for an N-row N-column matrix H having the transfer function h j, i as the (j, i) component;
When r m (k) is the received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) calculating H −1 × Rx (k) for a received signal vector Rx (k) represented by T (T represents conversion from a row vector to a column vector);
including.
また別の好適例として、 前記演算ステップは、前記第一のアンテナ群の第nアンテナより送信された第kシンボルの送信信号をtn(k)とし、さらに前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)と表記した場合、(t1(k),t2(k),・・・,tN(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される送信信号ベクトルTx(k) 、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))Tで表される受信信号ベクトルRx(k)、及び行列演算子Fに対し、ベクトルF×Rx(k)−Tx(k)及び該ベクトルのエルミート共役のベクトル(F×Rx(k)−Tx(k))Hのベクトル積(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待されるように行列演算子Fを選択するステップと、
各シンボルに対してF×Rx(k)を演算するステップと、
を含む。
この場合、前記行列演算子FをMMSE(Minimum Mean Square Error)方式で求めても良い。As another preferable example, in the calculating step, a transmission signal of the k-th symbol transmitted from the n-th antenna of the first antenna group is set to t n (k), and further, the m- th symbol of the second antenna group. When the received signal of the k-th symbol actually received by the antenna is expressed as r m (k), (t 1 (k), t 2 (k),..., T N (k)) T (T Represents a transmission signal vector Tx (k), (r 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) T Received signal vector Rx (k) and matrix operator F, vector F × Rx (k) −Tx (k) and Hermitian conjugate vector (F × Rx (k) −Tx (k) of the vector) ) H vector product of (F × Rx (k) -Tx (k)) to be expected to minimize the expected value across multiple symbols of H × (F × Rx (k ) -Tx (k)) Selecting a matrix operator F for
Calculating F × Rx (k) for each symbol;
including.
In this case, the matrix operator F may be obtained by an MMSE (Minimum Mean Square Error) method.
また別の好適例として、前記第二の無線局側で、
前記第一の無線局からのN系統の既知のパターンを含む第一の無線制御パケットを受信した際に、
前記N系統の既知のパターンの信号を用いて、前記伝達関数hj,iを算出するステップと、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、前記伝達関数に関する情報を収容した第二の無線制御パケットを送信するステップと、
を実行するAs another preferred example, on the second radio station side,
When receiving a first radio control packet including known patterns of N systems from the first radio station,
Calculating the transfer function h j, i using signals of the N patterns of known patterns;
As a response to the first radio control packet, transmitting a second radio control packet containing information on the transfer function;
Run
別の典型例として、前記第二の無線局側で、
前記第一の無線局からの第一の無線制御パケットを受信した際に、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、複数系統の既知のパターンを含む第二の無線制御パケットを送信するステップを実行する。As another typical example, on the second radio station side,
When receiving the first radio control packet from the first radio station,
As a response to the first radio control packet, a step of transmitting a second radio control packet including a plurality of known patterns is executed.
また別の典型例として、前記無線局間の通信においてK本のサブキャリア(Kは1より大きい整数)を用いた直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いる。
この場合、前記第二の無線局側で、
信号系列を複数重畳せずに前記第一の無線局に対して前記無線制御パケットまたは無線データパケットを送信する際に、第ksサブキャリアの信号を、サブキャリア番号ksに対応した第二のアンテナ群の中の所定の一つのアンテナを用いて送信する送信ステップを実行しても良い。
ここで、前記第二の無線局側で前記送信ステップを実行することを、前記第一の無線局側に通知するステップを有しても良い。As another typical example, an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation scheme using K subcarriers (K is an integer greater than 1) is used in communication between the wireless stations.
In this case, on the second radio station side,
When transmitting the radio control packet or the radio data packet to the first radio station without superimposing a plurality of signal series, the second antenna corresponding to the subcarrier number ks is used as the ks subcarrier signal. You may perform the transmission step which transmits using predetermined one antenna in a group.
Here, there may be a step of notifying the first radio station side that the transmission step is executed on the second radio station side.
本発明の無線通信装置の別の典型的態様としては、
複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重(OFDM)変調方式を用いて無線通信を行う無線通信システムで使用される無線通信装置であり、
前記分割手段は、各サブキャリア毎に個別に、送信すべきユーザデータをN系統に分割し、
前記変換手段は、あるサブキャリアにおけるN系統の前記信号系列の第ns(nsは1以上の整数)シンボルの情報がそれぞれ{x1(ns),x2(ns),・・・,xN(ns)}であり且つこれらを各成分として持つN行の列ベクトルがx(ns)であった場合、N行N列の単位行列または該単位行列の列を適宜入れ替えて得られるNR(NR>1:NRは整数)種類の回転行列群を{Rk}(NR≧k≧1:kは整数)と表記した際に、各サブキャリアに対応した所定のkに対するRkを用い、前記ベクトルx(ns)をRk×x(ns)に変換する手段を少なくとも含み、
前記送信手段は、各サブキャリアにおける該変換された列ベクトルの第i成分を前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信するようにする。As another typical aspect of the wireless communication apparatus of the present invention,
A wireless communication device used in a wireless communication system that performs wireless communication using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme using a plurality of subcarriers,
The dividing means divides user data to be transmitted into N systems individually for each subcarrier,
The conversion means is configured so that information of n s (n s is an integer of 1 or more) symbols of N signal sequences in a certain subcarrier is {x 1 ( ns ), x 2 ( ns ),. .., X N (n s )} and the column vector of N rows having these as each component is x (n s ), the unit matrix of N rows and N columns or the column of the unit matrix is appropriately replaced. N R (N R > 1: N R is an integer) type rotation matrix group obtained as {R k } (N R ≧ k ≧ 1: k is an integer) corresponds to each subcarrier. with R k for a given k, comprising at least means for converting the vector x a (n s) in R k × x (n s) ,
The transmission means transmits the i-th component of the converted column vector in each subcarrier from the i-th antenna of the first antenna group.
好適例として、前記変換手段は、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [Rk×x(ns)]iとなる様に変換するようにする。
このような構成により、MIMO技術を用いる際に、サブキャリア毎に各信号系列を送信する際に用いるアンテナを入れ替え、その結果として信号系列毎の誤りを平均化およびランダム化し、誤り訂正における符号化利得を向上させる。従来方式とは、各サブキャリアに対応した所定のkに対し、そのサブキャリアにおいて前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を、回転行列Rkを使用して[Rk×x(ns)]iとなる様に変換する点、各サブキャリアにおいて該変換された信号[Rk×x(ns)]iを前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信する点で異なっている。
これにより、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、重畳する複数の信号系列毎の受信特性を均一化し、伝送路上における符号誤りをランダム化することが可能となる。特に、E−SDM方式と組み合わせた場合には、MIMO技術の持つ性質として、重畳する信号系列間に受信特性の大きなばらつきが発生するという傾向があったが、本発明により信号系列毎の受信特性を平均化し、エラーをランダム化することにより、その結果、誤り訂正の利得を向上させ、全体としてのパケット誤り率特性を改善する効果を得ることができる。As a preferred example, the conversion means converts the signal of the n s symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each subcarrier so as to be [R k × x ( ns )] i. To do.
With such a configuration, when using the MIMO technology, the antenna used for transmitting each signal sequence is replaced for each subcarrier, and as a result, errors for each signal sequence are averaged and randomized, and coding for error correction is performed. Improve gain. In the conventional scheme, for a predetermined k corresponding to each subcarrier, a rotation matrix R k is used for a signal of the n s symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in the sub-carrier. [R k × x (n s )] i and the converted signal [R k × x (n s )] i in each subcarrier is converted into the i th of the first antenna group. It differs in that it transmits from the antenna.
As a result, when performing highly efficient wireless communication using the MIMO technique, it is possible to equalize reception characteristics for each of a plurality of superimposed signal sequences and to randomize a code error on the transmission path. In particular, when combined with the E-SDM system, the MIMO technique has a tendency that a large variation in reception characteristics occurs between superimposed signal sequences. As a result, it is possible to improve the error correction gain and improve the packet error rate characteristics as a whole.
別の好適例として、前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得する手段と、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の正方行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hを対角化するN行N列のユニタリー行列Uを算出する手段と、
を更に備え、
前記変換手段は、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [U×Rk×x(ns)]iとなる様に変換するようにする。
これにより、MIMO技術に組み合わせてE−SDM方式を用いる際に、重畳する信号系列の特性に大きな差が生じるのに対し、この特性を均一化し、その結果として信号系列毎の誤りを平均化およびランダム化し、誤り訂正における符号化利得を向上させるための簡易な実現方法を提供できる。As another preferable example, the second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
For each subcarrier individually,
Means for obtaining a transfer function h j, i or an approximate value thereof between an i-th antenna in the first antenna group and a j-th antenna in the second antenna group;
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, ie, a square matrix H H × H of N rows and N columns;
Means for calculating an N-by-N unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
The converting means converts the signal of the nsth symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each subcarrier so as to be [U × R k × x ( ns )] i. To.
As a result, when using the E-SDM scheme in combination with the MIMO technique, a large difference occurs in the characteristics of the superimposed signal sequences, whereas this characteristic is made uniform, and as a result, errors for each signal sequence are averaged and It is possible to provide a simple implementation method for randomizing and improving the coding gain in error correction.
別の好適例として、前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
Ntx>Nであり、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得する手段と、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行Ntx列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちNtx行Ntx列の正方行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hを対角化するNtx行Ntx列のユニタリー行列Uを算出する手段と、
を更に備え、
前記変換手段は、Ntx行N列の行列で且つN≧j≧1なる整数jに対し第(j,j)成分のみが1で他の成分が0である行列をTと表記した際に、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナ(Ntx≧i≧1:iは整数)より送信される第nsシンボルの信号を [U×T×Rk×x(ns)]iとなる様に変換するようにする。
このような構成により、各サブキャリアに対応した所定のkに対し前記第1のアンテナ群の第i(Ntx≧i≧1:iは整数)アンテナより送信される第nsシンボルの信号を、伝達関数行列HのHH×Hを対角化するユニタリー行列Uと、アンテナを入れ替える回転行列Rkと、アンテナ数を拡張する行列Tとにより、[U×T×Rk×x(ns)]iとなる様に変換し、該変換された信号[U×T×Rk×x(ns)]iを前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信する。
これにより、重畳する信号系列数よりも送信アンテナの本数を増やし、送信アンテナ数分だけ存在するMIMOのチャネルの中から特性の悪いチャネルを切り捨て、特性の良いチャネルのみを用いて上記の処理を実施するための簡易な実現方法を提供できる。As another preferable example, the second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
N tx > N,
For each subcarrier individually,
Means for obtaining a transfer function h j, i or an approximate value thereof between an i-th antenna in the first antenna group and a j-th antenna in the second antenna group;
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N tx columns, wherein the transfer function h j, i is the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, a square matrix H H × H of N tx rows and N tx columns;
Means for calculating a unitary matrix U of N tx rows and N tx columns for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
When the conversion means represents a matrix of N tx rows and N columns and an integer j where N ≧ j ≧ 1, only the (j, j) component is 1 and the other components are 0, T the in each subcarrier first antenna group of the i antenna: [U × T × a signal of the n s symbols to be transmitted from the (n tx ≧ i ≧ 1 i integer) R k × x (n s )] Convert to i .
With such a configuration, the signal of the n sth symbol transmitted from the i-th antenna (N tx ≧ i ≧ 1: i is an integer) of the first antenna group for a predetermined k corresponding to each subcarrier. , A unitary matrix U for diagonalizing H H × H of the transfer function matrix H, a rotation matrix R k for exchanging antennas, and a matrix T for expanding the number of antennas, [U × T × R k × x (n s )] i , and the converted signal [U × T × R k × x (n s )] i is transmitted from the i-th antenna of the first antenna group.
As a result, the number of transmission antennas is increased over the number of signal sequences to be superimposed, and the above-mentioned processing is performed using only the channels with good characteristics by discarding the poor-quality channels from the MIMO channels existing by the number of transmission antennas. A simple realization method can be provided.
典型例として、前記回転行列群{Rk}は、N行N列の単位行列の列を適宜入れ替えて得られる行列の中から選び出したひとつの行列をR1とし、N>j≧1なる整数jに対し第(j+1,j)成分及び第(1,N)成分のみが1で且つ他の成分が0であるN行N列の行列をPとし、更にN≧k≧2なる整数kに対しRk=Pk−1×R1として与えられる合計N個の行列により構成され、
ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列を適当に並べ替えたものをNサブキャリア周期で順番に対応させる。
これにより、上述の回転行列として用いる行列を生成するための簡易な実現方法を提供できる。As a typical example, the rotation matrix group {R k } is an integer satisfying N> j ≧ 1, where R 1 is one matrix selected from matrices obtained by appropriately exchanging N × N unit matrix columns. A matrix of N rows and N columns where only the (j + 1, j) and (1, N) components are 1 and the other components are 0 with respect to j is an integer such that N ≧ k ≧ 2. It is composed of a total of N matrices given as R k = P k−1 × R 1 for k ,
The rotation matrix R k used for the subcarriers in which user information is accommodated corresponds to the rotation matrix group {R k } appropriately rearranged in order of N subcarrier periods.
Thereby, a simple realization method for generating a matrix used as the above rotation matrix can be provided.
別の典型例として、前記回転行列群{Rk}は、N行N列の単位行列の列を適宜入れ替えて得られる行列の中から選び出したひとつの行列をR1とし、N>j≧1なる整数jに対し第(j+1,j)成分及び第(1,N)成分のみが1で且つ他の成分が0であるN行N列の行列をPとし、更にN≧k≧2なる整数kに対しRk=Pk−1×R1として与えられる合計N個の行列により構成され、
OFDM変調された信号をサブキャリア上にマッピングする際に、前記N系統に分割された各信号系列のビット列がNilサブキャリア周期(Nilは1より大きな整数)で隣接する様にインタリーブ処理を施す場合には、ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列をそれぞれNil個ずつ用意したものを適当に並べ替えてNil×Nサブキャリア周期で順番に対応させる。
これによってもまた、上述の回転行列として用いる行列を生成するための簡易な実現方法を提供できる。As another typical example, in the rotation matrix group {R k }, one matrix selected from matrices obtained by appropriately exchanging columns of unit matrices of N rows and N columns is R 1, and N> j ≧ 1 A matrix of N rows and N columns in which only the (j + 1, j) and (1, N) components are 1 and the other components are 0 is P, and N ≧ k ≧ 2 It is composed of a total of N matrices given as R k = P k−1 × R 1 for an integer k
When mapping an OFDM-modulated signal on subcarriers, interleave processing is performed so that the bit sequences of the signal sequences divided into the N systems are adjacent to each other in a Nil subcarrier period ( Nil is an integer greater than 1). In the case of applying, the rotation matrix R k used for the subcarriers in which user information is accommodated is appropriately rearranged by preparing Nil matrixes of the rotation matrix group {R k }. Correspond in order with N il × N subcarrier periods.
This also provides a simple implementation method for generating a matrix used as the above-described rotation matrix.
本発明はまた、上述の無線通信装置を前記第一の無線局に有する無線通信システムであって、
前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記の各信号系列の信号を分離して復調する手段と、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する手段と
を備えることを特徴とする無線通信システムを提供する。The present invention is also a wireless communication system having the above-described wireless communication device in the first wireless station,
The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Means for individually receiving radio signals using the second antenna group;
Means for separating and demodulating the signals of each of the signal series, using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
A radio communication system comprising: means for synthesizing all demodulated signal sequences and outputting as user data.
本発明の無線通信方法の別の典型的態様としては、
複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重(OFDM)変調方式を用いて無線通信を行う無線通信システムで使用される無線通信方法であり、
前記分割ステップでは、各サブキャリア毎に個別に、送信すべきユーザデータをN系統に分割し、
前記変換ステップでは、あるサブキャリアにおけるN系統の前記信号系列の第ns(nsは1以上の整数)シンボルの情報がそれぞれ{x1(ns),x2(ns),・・・,xN(ns)}であり且つこれらを各成分として持つN行の列ベクトルがx(ns)であった場合、N行N列の単位行列または該単位行列の列を適宜入れ替えて得られるNR(NR>1:NRは整数)種類の回転行列群を{Rk}(NR≧k≧1:kは整数)と表記した際に、各サブキャリアに対応した所定のkに対するRkを用い、前記ベクトルx(ns)をRk×x(ns)に変換するステップを少なくとも含み、
前記送信手段は、各サブキャリアにおける該変換された列ベクトルの第i成分を前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信する。As another typical aspect of the wireless communication method of the present invention,
A wireless communication method used in a wireless communication system that performs wireless communication using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme using a plurality of subcarriers,
In the dividing step, user data to be transmitted is divided into N systems individually for each subcarrier,
In the conversion step, the information of the n s symbols (n s is an integer equal to or greater than 1) of the N signal sequences in a certain subcarrier are {x 1 ( ns ), x 2 ( ns ),. .., X N (n s )} and the column vector of N rows having these as each component is x (n s ), the unit matrix of N rows and N columns or the column of the unit matrix is appropriately replaced. N R (N R > 1: N R is an integer) type rotation matrix group obtained as {R k } (N R ≧ k ≧ 1: k is an integer) corresponds to each subcarrier. with R k for a given k, comprises at least the step of converting the vector x a (n s) in R k × x (n s) ,
The transmission means transmits the i-th component of the converted column vector in each subcarrier from the i-th antenna of the first antenna group.
好適例として、前記変換ステップは、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [Rk×x(ns)]iとなる様に変換する。As a preferred example, in the conversion step, the signal of the nsth symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each subcarrier is converted to be [R k × x ( ns )] i. To do.
また別の好適例として、 前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得するステップと、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の正方行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hを対角化するN行N列のユニタリー行列Uを算出するステップと、
を更に備え、
前記変換ステップは、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [U×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する。As another preferable example, the second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
For each subcarrier individually,
Obtaining a transfer function h j, i or an approximation thereof between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group;
Calculating an Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to an M-row N-column matrix H having the transfer function h j, i as the (j, i) -th component;
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, a N × N square matrix H H × H;
Calculating an N-row N-column unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
In the conversion step, the signal of the n s symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each subcarrier is converted to be [U × R k × x ( ns )] i .
また別の好適例として、前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
Nrx>Nであり、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iまたはその近似値を取得するステップと、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行Ntx列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちNtx行Ntx列の正方行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hを対角化するNtx行Ntx列のユニタリー行列Uを算出するステップと、
を更に備え、
前記変換ステップは、Ntx行N列の行列で且つN≧j≧1なる整数jに対し第(j,j)成分のみが1で他の成分が0である行列をTと表記した際に、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナ(Ntx≧i≧1:iは整数)より送信される第nsシンボルの信号を [U×T×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する。As another preferred example, the second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
N rx > N,
For each subcarrier individually,
Obtaining a transfer function h j, i or an approximation thereof between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group;
Calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N tx columns having the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, a square matrix H H × H of N tx rows and N tx columns;
Calculating an N tx row N tx column unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
In the conversion step, when a matrix of N tx rows and N columns and an integer j where N ≧ j ≧ 1, only the (j, j) component is 1 and the other components are 0 is expressed as T. the in each subcarrier first antenna group of the i antenna: [U × T × a signal of the n s symbols to be transmitted from the (n tx ≧ i ≧ 1 i integer) R k × x (n s )] Convert to i .
典型的には、前記第二の無線局は、M(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を備え用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記の各信号系列の信号を分離して復調するステップと、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力するステップと
を実行する。Typically, the second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Receiving wireless signals individually using the second antenna group; and
A step of separating and demodulating the signals of each of the signal series using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
And synthesizing all demodulated signal sequences and outputting them as user data.
以上詳細に説明したように、本発明によれば、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、伝達関数行列を精度良く推定できた場合にはE−SDM法と等価な良好な特性を実現しながらも、伝達関数行列を精度良く推定できない場合であっても安定した特性を示すことが可能であるという効果を得ることができる。
また、OFDM変調方式にMIMO技術を用いる際に、サブキャリア毎に各信号系列を送信する際に用いるアンテナを入れ替えることにより、信号系列毎の誤りを平均化およびランダム化し、誤り訂正における符号化利得を向上させることができる。
例えばMIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、重畳する複数の信号系列毎の受信特性を均一化し、伝送路上における符号誤りをランダム化することが可能となる。特に、E−SDM方式と組み合わせた場合には、MIMO技術の持つ性質として、重畳する信号系列間に受信特性の大きなばらつきが発生するという傾向があったが、本発明により信号系列毎の受信特性を平均化し、エラーをランダム化することにより、その結果、誤り訂正の利得を向上させ、全体としてのパケット誤り率特性を改善する効果を得ることができる。
また、MIMO技術に組み合わせてE−SDM方式を用いる際に、通常重畳する信号系列の特性に大きな差が生じるのに対し、この特性を均一化し、その結果として信号系列毎の誤りを平均化およびランダム化し、誤り訂正における符号化利得を向上させるための簡易な実現方法を提供できる。
また、重畳する信号系列数よりも送信アンテナの本数を増やし、送信アンテナ数分だけ存在するMIMOのチャネルの中から特性の悪いチャネルを切り捨て、特性の良いチャネルのみを用いて上記の処理を実施することもできる。As described above in detail, according to the present invention, when performing a highly efficient wireless communication using the MIMO technology, if the transfer function matrix can be estimated with high accuracy, a good equivalent to the E-SDM method is obtained. While realizing the characteristics, it is possible to obtain an effect that it is possible to show stable characteristics even when the transfer function matrix cannot be accurately estimated.
In addition, when using the MIMO technique for the OFDM modulation scheme, by replacing the antenna used for transmitting each signal sequence for each subcarrier, the error for each signal sequence is averaged and randomized, and the coding gain in error correction is increased. Can be improved.
For example, when performing highly efficient wireless communication using MIMO technology, it is possible to equalize reception characteristics for each of a plurality of superimposed signal sequences and to randomize code errors on the transmission path. In particular, when combined with the E-SDM system, the MIMO technique has a tendency that a large variation in reception characteristics occurs between superimposed signal sequences. As a result, it is possible to improve the error correction gain and improve the packet error rate characteristics as a whole.
Further, when using the E-SDM system in combination with the MIMO technique, a large difference is usually generated in the characteristics of the superimposed signal sequences, but this characteristic is made uniform, and as a result, errors for each signal sequence are averaged and It is possible to provide a simple implementation method for randomizing and improving the coding gain in error correction.
Also, the number of transmission antennas is increased from the number of signal sequences to be superimposed, the channel having poor characteristics is cut out from the MIMO channels existing by the number of transmission antennas, and the above processing is performed using only the channel having good characteristics. You can also
1…データ分割回路
2−1〜2−3…プリアンブル付与回路
3−1〜3−3…変調回路
4…送信信号変換回路#1
5−1〜5−4…無線部
6−1〜6−4…アンテナ
7…チャネル推定回路
8…伝達関数行列管理回路
9…行列演算回路#1
10…行列演算回路#2
11…送信信号変換回路#2
12…送信信号変換回路#3
13…送信信号変換回路#4
21−1〜21−3…アンテナ
22−1〜22−3…無線部
23…チャネル推定回路
24…受信信号管理回路
25…伝達関数行列管理回路
26…行列演算回路(受信)#1
27…行列演算回路(受信)#2
28…硬判定回路
29…データ合成回路
31−a〜31−b…受信アンテナ
32−a〜32−b…無線部
33−a〜33−b…FFT回路
34…チャネル推定回路
35…チャネル分離回路
36−1−a〜36−K−a,36−1−b〜36−K−b…サブキャリア復調回路
37−a〜37−b… P/S変換回路
38…データ合成回路
39…伝達関数補完回路
40…伝達関数管理回路#2
41…行列演算回路
42…データ分割回路
43−a〜43−b…S/P変換回路
44−a〜44−b…プリアンブル付与回路
45−1−a〜45−K−a,45−1−b〜45−K−b…サブキャリア変調回路
46…送信信号変換回路
47−a〜47−b…IFFT回路
48−a〜48−b…無線部
49−a〜49−b…送信アンテナ
51−1〜51−3 …受信アンテナ
52−1〜52−3 …無線部
53…チャネル推定回路
54…受信信号管理回路
55…伝達関数行列管理回路
56…行列演算回路#2
57…行列演算回路#3
58…硬判定回路
59…データ合成回路
60…データ分割回路
61−1〜61−3…プリアンブル付与回路
62−1〜62−3…変調回路
63…送信信号変換回路
64−1〜64−3…無線部
65−1〜65−3…送信アンテナ
66…行列演算回路
67…伝達関数行列管理回路
68…チャネル推定回路
69…制御情報終端回路
70…制御情報生成回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Data division circuit 2-1 to 2-3 ... Preamble provision circuit 3-1 to 3-3 ... Modulation circuit 4 ... Transmission signal conversion circuit # 1
5-1 to 5-4... Wireless units 6-1 to 6-4... Antenna 7... Channel estimation circuit 8.
10: Matrix operation circuit # 2
11: Transmission signal conversion circuit # 2
12 ... Transmission signal conversion circuit # 3
13: Transmission signal conversion circuit # 4
21-1 to 21-3 ... antennas 22-1 to 22-3 ... radio unit 23 ... channel estimation circuit 24 ... received signal management circuit 25 ... transfer function matrix management circuit 26 ... matrix operation circuit (reception) # 1
27: Matrix operation circuit (reception) # 2
28 ... Hard decision circuit 29 ... Data synthesis circuit 31-a to 31-b ... Reception antenna 32-a to 32-b ... Radio unit 33-a to 33-b ... FFT circuit 34 ... Channel estimation circuit 35 ... Channel separation circuit 36-1-a to 36-Ka, 36-1-b to 36-Kb ... subcarrier demodulation circuits 37-a to 37-b ... P / S conversion circuit 38 ... data synthesis circuit 39 ... transfer function Complement circuit 40 ... transfer function management circuit # 2
41 ... Matrix operation circuit 42 ... Data division circuit 43-a to 43-b ... S / P conversion circuit 44-a to 44-b ... Preamble applying circuit 45-1-a to 45-Ka, 45-1- b to 45-Kb ... subcarrier modulation circuit 46 ... transmission signal conversion circuits 47-a to 47-b ... IFFT circuits 48-a to 48-b ... radio units 49-a to 49-b ... transmission antenna 51- 1 to 51-3 ... receiving antennas 52-1 to 52-3 ... wireless unit 53 ... channel estimation circuit 54 ... received signal management circuit 55 ... transfer function matrix management circuit 56 ... matrix operation circuit # 2
57. Matrix operation circuit # 3
58 ... Hard decision circuit 59 ... Data synthesis circuit 60 ... Data division circuits 61-1 to 61-3 ... Preamble applying circuits 62-1 to 62-3 ... Modulation circuit 63 ... Transmission signal conversion circuits 64-1 to 64-3 ... Radio unit 65-1 to 65-3 ... Transmitting antenna 66 ... Matrix operation circuit 67 ... Transfer function matrix management circuit 68 ... Channel estimation circuit 69 ... Control information termination circuit 70 ... Control information generation circuit
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る無線通信システムにおける第二の無線局の受信部の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る無線通信システムは、N(Nは1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備えた第一の無線局と、M(Mは1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備えた第二の無線局とにより構成されている。
なお、ひとつの例として、送信局が3つの送信アンテナを用いて3系統のデータを送信する場合を例にとって説明する。図において、51-1〜51-3は受信アンテナ、52-1〜52-3は無線部、53はチャネル推定回路、54は受信信号管理回路、55は伝達関数行列管理回路、56は行列演算回路#2、57は行列演算回路#3、58は硬判定回路、59はデータ合成回路を示す。基本的な回路構成は図18に示した従来の受信部構成と変わらないが、行列演算回路#2(56)、及び行列演算回路#3(57)の処理内容が異なっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a receiving unit of a second radio station in the radio communication system according to the first embodiment of the present invention. A wireless communication system according to an embodiment of the present invention includes a first wireless station including N (N is an integer greater than 1) or more first antenna groups, and M (M is an integer greater than 1). And a second radio station having a second antenna group.
As an example, a case where the transmitting station transmits three systems of data using three transmitting antennas will be described as an example. In the figure, 51-1 to 51-3 are receiving antennas, 52-1 to 52-3 are radio units, 53 is a channel estimation circuit, 54 is a received signal management circuit, 55 is a transfer function matrix management circuit, and 56 is a matrix operation Circuits # 2 and 57 are matrix operation circuits # 3 and 58, a hard decision circuit, and 59 is a data synthesis circuit. The basic circuit configuration is the same as the conventional receiver configuration shown in FIG. 18, but the processing contents of the matrix calculation circuit # 2 (56) and the matrix calculation circuit # 3 (57) are different.
例えば、一例として、行列演算回路#2(56)において行う処理は、推定後の伝達関数行列Hに対して以下の行列を求める処理である。
(1) HH:伝達関数行列Hのエルミート共役な行列
(2) HH×H
(3) (HH×H)-1:行列(2)の逆行列
(4) (HH×H)-1×HH:行列(3)と行列(1)の積
これらの演算結果として、行列演算回路#3(57)に対して行列(HH×H)-1×HHを入力する。また。行列演算回路#3(57)では、この行列と受信信号ベクトルRxとの積(HH×H)-1×HH×Rxを演算により求める。For example, as an example, the processing performed in the matrix operation circuit # 2 (56) is processing for obtaining the following matrix with respect to the estimated transfer function matrix H.
(1) H H : Hermitian conjugate matrix of transfer function matrix H
(2) H H × H
(3) (H H × H) -1 : Inverse matrix of matrix (2)
(4) (H H × H) −1 × H H : Product of the matrix (3) and the matrix (1) As a result of these calculations, the matrix (H H × H) is given to the matrix calculation circuit # 3 (57). -1 × H Enter H. Also. In the matrix operation circuit # 3 (57), a product (H H × H) −1 × H H × Rx of this matrix and the received signal vector Rx is obtained by calculation.
同様に、一例として、行列演算回路#2(56)において伝達関数行列Hの逆行列H-1を求める処理を行う。また、行列演算回路#2(56)からは行列演算回路#3(57)に対して行列H-1を入力し、行列演算回路#3(57)では、この行列と受信信号ベクトルRxとの積H-1×Rxを演算により求める。
なお、これらの演算((HH×H)-1×HH×RxまたはH-1×Rx)は、(式1)の熱雑音の項が無視可能である場合の送信信号ベクトルTxの解を求める操作に相当する。したがって、これらの演算もしくはそれと等価な演算を複数のステップに分解して順次処理することによって送信信号ベクトルTxを求めることも、当然可能である。Similarly, as an example, the matrix calculation circuit # 2 (56) performs processing for obtaining an inverse matrix H −1 of the transfer function matrix H. The matrix operation circuit # 2 (56) inputs a matrix H- 1 to the matrix operation circuit # 3 (57), and the matrix operation circuit # 3 (57) receives the matrix and the received signal vector Rx. The product H −1 × Rx is obtained by calculation.
Note that these operations ((H H × H) −1 × H H × Rx or H −1 × Rx) are solutions of the transmission signal vector Tx when the thermal noise term in (Equation 1) is negligible. This corresponds to the operation for obtaining. Therefore, it is naturally possible to obtain the transmission signal vector Tx by decomposing these operations or operations equivalent thereto into a plurality of steps and sequentially processing them.
同様に、一例として、行列演算回路#2(56)において、送信信号ベクトルTx(k) 、受信信号ベクトルRx(k)、及び行列演算子Fに対し、(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))で与えられる物理量の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待される行列演算子Fを求める処理を行う。また、行列演算回路#2(56)からは行列演算回路#3(57)に対して行列Fを入力し、行列演算回路#3(57)では、この行列と受信信号ベクトルRxとの積F×Rxを演算により求める。Similarly, as an example, in the matrix operation circuit # 2 (56), for the transmission signal vector Tx (k), the reception signal vector Rx (k), and the matrix operator F, (F × Rx (k) −Tx ( k)) A process of obtaining a matrix operator F that is expected to minimize an expected value over a plurality of symbols of a physical quantity given by H × (F × Rx (k) −Tx (k)). The matrix calculation circuit # 2 (56) inputs the matrix F to the matrix calculation circuit # 3 (57), and the matrix calculation circuit # 3 (57) obtains the product F of this matrix and the received signal vector Rx. XRx is calculated.
なお、この行列演算子Fは従来方式におけるMMSE法で用いられる行列として知られており、受信信号のプリアンブル信号を利用して、プリアンブル信号に対する(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))を最小にする様にして求めることが可能である。
またここで硬判定回路58とは、伝達関数行列および受信信号ベクトルから推定した送信信号ベクトルの各成分が、本来は離散的な値をとる送信信号点と一致しなかった場合に、選択可能な送信信号点に信号を確定させる処理を行うためのものである。これは、例えば誤り訂正符号化・復号化を行う場合において、一旦、軟判定を行った信号を用いて誤り訂正を行い、その結果として信号点を確定させる場合の処理も含んでいる。This matrix operator F is known as a matrix used in the MMSE method in the conventional method, and (F × Rx (k) −Tx (k)) H for the preamble signal by using the preamble signal of the received signal. It is possible to obtain it by minimizing × (F × Rx (k) −Tx (k)).
Here, the hard decision circuit 58 is selectable when each component of the transmission signal vector estimated from the transfer function matrix and the reception signal vector does not coincide with the transmission signal point that originally takes a discrete value. This is for performing processing for determining a signal at a transmission signal point. This includes, for example, processing for performing error correction using a signal that has been subjected to soft decision once, and as a result, determining a signal point when performing error correction encoding / decoding.
図2及び図3は、第一及び第二の無線局の送信部の構成例を示す図である。図において、60はデータ分割回路、61-1〜61-3はプリアンブル付与回路、62-1〜62-3は変調回路、63は送信信号変換回路、64-1〜64-3は無線部、65-1〜65-3は送信アンテナ、66は行列演算回路、67は伝達関数行列管理回路、68はチャネル推定回路、69は制御情報終端回路、60は制御情報生成回路を示す。送信側の構成は、従来方式と同一であっても構わないが、本図では伝達関数行列Hの取得方法を明示するために、チャネル推定回路68、または制御情報終端回路69及び制御情報生成回路70が追加されている。 2 and 3 are diagrams illustrating a configuration example of the transmission unit of the first and second radio stations. In the figure, 60 is a data division circuit, 61-1 to 61-3 are preamble assignment circuits, 62-1 to 62-3 are modulation circuits, 63 is a transmission signal conversion circuit, 64-1 to 64-3 are radio units, Reference numerals 65-1 to 65-3 denote transmission antennas, 66 denotes a matrix operation circuit, 67 denotes a transfer function matrix management circuit, 68 denotes a channel estimation circuit, 69 denotes a control information termination circuit, and 60 denotes a control information generation circuit. The configuration on the transmission side may be the same as that of the conventional method, but in this figure, in order to clarify the method of obtaining the transfer function matrix H, the channel estimation circuit 68, or the control information termination circuit 69 and the control information generation circuit 70 has been added.
図2においては、第一の無線局が無線データパケットを送信する際に、これに先行して伝達関数行列の推定用の信号を送信することを要求する制御信号を制御情報生成回路70にて生成し、これを送信する。この際の信号は、必ずしも複数の送信アンテナを用いて送信する必要はなく、単一アンテナから送信しても構わない。第二の無線局では、この信号を受信したことを制御情報終端回路19にて認識すると、制御情報生成回路20より制御信号を生成し、3系統のプリアンブル信号が付与された信号を3本の送信アンテナ65-1〜65-3より送信する。この信号を受信した第一の無線局は、無線部64-1〜64-3を経由してプリアンブル信号をチャネル推定回路68に入力し、チャネル推定回路68にて伝達関数行列Hを取得する。これを伝達関数行列管理回路67に入力する。 In FIG. 2, when the first radio station transmits a radio data packet, a control signal for requesting transmission of a transfer function matrix estimation signal is transmitted by the control information generation circuit 70. Generate and send this. The signal at this time is not necessarily transmitted using a plurality of transmission antennas, and may be transmitted from a single antenna. In the second radio station, when the control information termination circuit 19 recognizes that the signal has been received, the control information generation circuit 20 generates a control signal, and three signals with three preamble signals are added. Transmit from transmitting antennas 65-1 to 65-3. The first radio station that has received this signal inputs the preamble signal to the channel estimation circuit 68 via the radio units 64-1 to 64-3, and acquires the transfer function matrix H by the channel estimation circuit 68. This is input to the transfer function matrix management circuit 67.
図3においては、第一の無線局が無線データパケットを送信する際に、これに先行して制御情報生成回路70より制御信号を生成し、3系統のプリアンブル信号が付与された信号を3本の送信アンテナ65-1〜65-3より送信する。第二の無線局は、無線部64-1〜64-3を経由してプリアンブル信号をチャネル推定回路68に入力し、チャネル推定回路68にて伝達関数行列Hを取得する。この情報は、制御情報生成回路70に入力され、この伝達関数行列に関する情報を含んだ制御信号を制御情報生成回路70にて生成し、これを送信する。 In FIG. 3, when the first radio station transmits a radio data packet, a control signal is generated by the control information generation circuit 70 prior to the transmission of the radio data packet, and three signals with three preamble signals are added. Are transmitted from the transmitting antennas 65-1 to 65-3. The second radio station inputs the preamble signal to the channel estimation circuit 68 via the radio units 64-1 to 64-3, and acquires the transfer function matrix H by the channel estimation circuit 68. This information is input to the control information generation circuit 70, and a control signal including information related to this transfer function matrix is generated by the control information generation circuit 70 and transmitted.
第一の無線局では、この信号を受信したことを制御情報終端回路69にて認識すると、収容されていた伝達関数行列に関する情報を取り出し、これを伝達関数行列管理回路67に入力する。なお、上記伝達関数行列に関する情報を含んだ制御信号は、必ずしも複数の送信アンテナを用いて送信する必要はなく、単一アンテナから送信しても構わない。 In the first radio station, when the control information termination circuit 69 recognizes that this signal has been received, information relating to the accommodated transfer function matrix is extracted and input to the transfer function matrix management circuit 67. Note that the control signal including information on the transfer function matrix is not necessarily transmitted using a plurality of transmission antennas, and may be transmitted from a single antenna.
さらに、「第一の制御パケット」または「第二の制御パケット」として規定した信号を、無線データパケットの送信に先立ち交換することは、必ずしも必要ではない。
一つの例として、MIMO技術を用いながら双方向で定常的にデータの送受信を行う場合には、伝達関数行列はデータの受信毎に取得可能である。Further, it is not always necessary to exchange the signal defined as the “first control packet” or the “second control packet” before transmitting the wireless data packet.
As an example, in the case where data is regularly transmitted and received in both directions using the MIMO technique, the transfer function matrix can be acquired every time data is received.
また別の例として、5GHz帯におけるIEEE802.11a(ないしは2.4GHz帯におけるIEEE802.11g)準拠の無線LANの場合を説明する。この無線LANシステムではMIMO技術は用いられておらず、将来的な拡張としてMIMO技術が期待されているのであるが、バックワードコンパチビリティの観点から、拡張されたシステムであっても、最低限、IEEE802.11a(またはIEEE802.11g)準拠の信号の送受信は可能となる。
このIEEE802.11a(またはIEEE802.11g)準拠システムでは、ユーザデータを収容した無線データパケットを送信すると、受信に成功した受信局は受信成功を示すACK(Acknowledgement)信号として、比較的信頼性の高い伝送モードを用いて無線制御パケットを返送する。MIMO技術を用いて無線データパケットを送信する場合であっても、制御信号の安定送受信の観点から無線制御パケットの転送にはMIMO技術を用いない、即ち複数の系統の信号系列を同一周波数チャネル上に重畳することなく転送することが期待される。つまり、継続的にデータ通信を行う場合には、データ(MIMO適用)→ACK(MIMO非適用)→データ(MIMO適用)→ACK(MIMO非適用)→・・・との繰り返しになると考えられる。As another example, a case of a wireless LAN compliant with IEEE802.11a in the 5 GHz band (or IEEE802.11g in the 2.4 GHz band) will be described. In this wireless LAN system, MIMO technology is not used, and MIMO technology is expected as future expansion, but from the viewpoint of backward compatibility, even if it is an extended system, Transmission / reception of signals compliant with IEEE802.11a (or IEEE802.11g) is possible.
In this IEEE802.11a (or IEEE802.11g) compliant system, when a wireless data packet containing user data is transmitted, a receiving station that has successfully received it is relatively reliable as an ACK (Acknowledgement) signal indicating successful reception. The wireless control packet is returned using the transmission mode. Even when wireless data packets are transmitted using MIMO technology, the MIMO technology is not used for transfer of wireless control packets from the viewpoint of stable transmission and reception of control signals, that is, multiple signal sequences are transmitted on the same frequency channel. It is expected to be transferred without being superimposed on. That is, when data communication is continuously performed, it is considered that data (MIMO application) → ACK (MIMO non-application) → data (MIMO application) → ACK (MIMO non-application) →.
このケースにおいては、MIMO技術を用いないACK返送用の無線制御パケットにおいて伝達関数行列Hの推定ができることが理想的である。また、そのための信号が、既存のIEEE802.11a(またはIEEE802.11g)準拠の無線LANのエア・インタフェースになんら変更を加えていない方法が好ましい。
これを実現するために、IEEE802.11a(またはIEEE802.11g)準拠システムで採用しているOFDM変調技術を利用する。OFDM変調技術では、複数のサブキャリアを周波数軸上に直交するように連続的に並べ、高速フーリエ変換技術を利用して通信を行う。In this case, it is ideal that the transfer function matrix H can be estimated in the radio control packet for ACK return without using the MIMO technique. Further, it is preferable that the signal for this purpose does not change the air interface of the existing IEEE802.11a (or IEEE802.11g) compliant wireless LAN.
In order to realize this, an OFDM modulation technique employed in an IEEE802.11a (or IEEE802.11g) compliant system is used. In the OFDM modulation technique, a plurality of subcarriers are continuously arranged so as to be orthogonal on the frequency axis, and communication is performed using a fast Fourier transform technique.
MIMO技術を適用する場合には、各サブキャリア毎に伝達関数行列Hを求め、同一サブキャリア内にとじてチャネル分離処理を行う。この際、異なるサブキャリア同士では伝達関数行列Hの値は異なるが、隣接したサブキャリア間ではその相関は強くなる。この特性を利用して、例えばサブキャリア番号nにおける第i送信アンテナと第j受信アンテナ間の伝達関数をhj,i(n)とすると、隣接サブキャリアに関する情報から内挿により以下のような近似を行うことが可能である。When MIMO technology is applied, a transfer function matrix H is obtained for each subcarrier, and channel separation processing is performed within the same subcarrier. At this time, the value of the transfer function matrix H differs between different subcarriers, but the correlation between adjacent subcarriers becomes stronger. Using this characteristic, for example, when the transfer function between the i-th transmitting antenna and the j-th receiving antenna at subcarrier number n is h j, i (n), the following is obtained by interpolation from information on adjacent subcarriers: An approximation can be made.
ここで式(6)は、サブキャリア上でひとつおき(つまり2サブキャリア周期)にhj,i(n)が分かる場合に、その間の伝達関数を求める場合に利用できる。また、式(7)および式(8)は、サブキャリア上でふたつおき(つまり3サブキャリア周期)にhj,i(n)が分かる場合に、その間の伝達関数を求める場合に利用できる。Here, equation (6) can be used to obtain a transfer function between h j, i (n) every other subcarrier (that is, two subcarrier cycles). Equations (7) and (8) can be used to obtain a transfer function between h j, i (n) every two subcarriers (that is, three subcarrier periods).
これを利用するためには、送信側でMIMO非適用の信号を送る際に、例えば偶数サブキャリアは第1送信アンテナ、奇数サブキャリアは第2送信アンテナを用いたり、3の倍数となるサブキャリアは第1送信アンテナ、3の倍数+1となるサブキャリアは第2送信アンテナ、3の倍数+2となるサブキャリアは第3送信アンテナを用いて送信するなどすれば、各サブキャリア毎に伝達関数行列の要素の一部分を取得可能であり、残りの要素を式(6)〜式(8)などを用いて推定することが可能である。
なお、同様の処理は、4サブキャリア周期以上の場合(即ち、4系統以上の信号系列を重畳する場合)であっても適用可能である。In order to use this, when transmitting a non-MIMO signal on the transmitting side, for example, even-numbered subcarriers use the first transmitting antenna, odd-numbered subcarriers use the second transmitting antenna, or subcarriers that are multiples of 3. Is a first transmission antenna, a subcarrier that is a multiple of 3 + 1 is a second transmission antenna, a subcarrier that is a multiple of 3 + 2 is transmitted using a third transmission antenna, and so on. Can be obtained, and the remaining elements can be estimated using Equation (6) to Equation (8).
The same processing can be applied even when the period is 4 subcarrier periods or more (that is, when 4 or more signal sequences are superimposed).
また、内挿で求まらないような端の方のサブキャリア(例えば第1サブキャリア等)に関しては、外挿等の他の方法で近似しても構わない。
この技術の注目すべき点は、このサブキャリアを内挿により用いる提案自体は過去にもあり、Jan Boerらによる非特許文献「Jan Boer et. al., “Backwards compatibility -How to make a MIMO-OFDM system backwards compatible and coexistence with 11a/g at the link level.-“, IEEE802.11-03/714r0, September, 2003」でも提案されている。Further, the end subcarriers (for example, the first subcarrier, etc.) that cannot be obtained by interpolation may be approximated by other methods such as extrapolation.
The remarkable point of this technology is that there have been proposals to use this subcarrier by interpolation in the past. Jan Boer et al., “Jan Boer et. Al.,“ Backwards compatibility -How to make a MIMO- OFDM system backwards compatible and coexistence with 11a / g at the link level.- ", IEEE802.11-03 / 714r0, September, 2003".
しかし、これらはN系統の信号系列を重畳した信号を受信する受信局においてチャネル推定するためのものであり、受信した信号の復調処理そのものに利用されていた。
一般に、隣接サブキャリア間での伝達関数の相関はそれほど強いわけではないので、これを利用して行う復調処理は受信特性を大幅に劣化させることになり、あまり実用的な技術とは言えない。しかし、これを送信側で行うユニタリ変換の行列を求めるために用いることに限定すれば、仮にユニタリ変換行列の推定精度が低くても復調処理には何ら問題は生じない。However, these are for channel estimation at a receiving station that receives a signal on which N signal sequences are superimposed, and are used for demodulation processing of the received signal itself.
In general, since the correlation of transfer functions between adjacent subcarriers is not so strong, demodulation processing performed using this greatly deteriorates reception characteristics and is not a very practical technique. However, if this is limited to use for obtaining a unitary transformation matrix performed on the transmission side, there will be no problem in the demodulation processing even if the estimation accuracy of the unitary transformation matrix is low.
言い換えると、推定精度の悪さは、単に本発明を適用することによる大きな利得を若干下げる程度にとどまり、本発明不適用時の特性を下回ることはない。
なお、全ての無線局がこの機能を実装するとは限らない場合には、通信開始時に無線局間でネゴシエーションを行い、MIMO非適用時の信号の送信の仕方をお互いに通知することが好ましい。このネゴシエーション結果にあわせて、適応的に、隣接サブキャリア間での伝達関数の相関を利用してチャネル推定処理を行うようにする。In other words, the poor estimation accuracy is merely a slight reduction in the large gain by applying the present invention, and does not fall below the characteristics when the present invention is not applied.
If not all radio stations implement this function, it is preferable to negotiate between radio stations at the start of communication and notify each other how to transmit signals when MIMO is not applied. In accordance with the negotiation result, channel estimation processing is adaptively performed using the correlation of transfer functions between adjacent subcarriers.
図4は、本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける第二の無線局の受信フローを示す図である。本図においても、従来方式の図20との差分は、処理S74で行う行列演算処理#2と、処理S76における行列演算処理#3の内容のみである。
一例として、行列演算回路#2(56)において行う処理は、HH、HH×H、(HH×H)-1を順次求め、最終的に (HH×H)-1×HHを求める。行列演算回路#3(57)では、(HH×H)-1×HH×Rxを演算により求めている。FIG. 4 is a diagram showing a reception flow of the second radio station in the radio communication system according to the embodiment of the present invention. Also in this figure, the difference from FIG. 20 of the conventional method is only the contents of the matrix calculation process # 2 performed in the process S74 and the matrix calculation process # 3 in the process S76.
As an example, the processing performed in the matrix operation circuit # 2 (56) sequentially obtains H H , H H × H, (H H × H) −1 and finally (H H × H) −1 × H H Ask for. In the matrix operation circuit # 3 (57), (H H × H) −1 × H H × Rx is obtained by calculation.
別例として、行列演算回路#2(56)において伝達関数行列Hの逆行列H-1を求め、行列演算回路#3(57)では、H-1×Rxを演算により求められる。また、行列演算回路#2(56)において、(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))で与えられる物理量の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待される行列演算子Fを求め、行列演算回路#3(57)では、F×Rxを演算により求めることもできる。
一方、第一の無線局の送信部の送信フローは基本的には図19の内容と同様であっても構わないが、送信側でチャネル推定を行う場合の一例として、以下に、異なる点について説明する。As another example, the matrix calculation circuit # 2 (56) obtains an inverse matrix H −1 of the transfer function matrix H, and the matrix calculation circuit # 3 (57) obtains H −1 × Rx by calculation. Further, in the matrix operation circuit # 2 (56), expectation over a plurality of symbols of a physical quantity given by (F × Rx (k) −Tx (k)) H × (F × Rx (k) −Tx (k)) A matrix operator F that is expected to minimize the value can be obtained, and F × Rx can be obtained by calculation in the matrix operation circuit # 3 (57).
On the other hand, the transmission flow of the transmission unit of the first wireless station may be basically the same as the content of FIG. 19, but as an example when channel estimation is performed on the transmission side, explain.
図5は、本発明の実施形態に係る無線通信方法の第一の無線局でのチャネル推定処理を示す図である。第一の無線局において、送信すべき無線データパケットが入力された場合(S21)、この無線データパケットの送信に先立ち、無線制御パケットを送信する(S22)。これにより第二の無線局に対し、複数の送信アンテナからそれぞれ所定のプリアンブル信号を付与した無線制御パケットの送信を要求する。無線制御パケットの待ち受け処理の後(S23)、無線制御パケットが正常に受信された場合には(S24)、その信号を複数の受信アンテナで受信し(S25)、チャネル推定により伝達関数行列Hを算出する(S26)。処理S24において無線制御パケットが正常に受信できなかった場合には、処理S22に戻り、無線制御パケットの再送信を行う。 FIG. 5 is a diagram showing channel estimation processing in the first radio station in the radio communication method according to the embodiment of the present invention. When a wireless data packet to be transmitted is input in the first wireless station (S21), a wireless control packet is transmitted prior to transmission of this wireless data packet (S22). This requests the second radio station to transmit a radio control packet to which a predetermined preamble signal is added from each of the plurality of transmission antennas. After the radio control packet standby processing (S23), if the radio control packet is normally received (S24), the signal is received by multiple receiving antennas (S25), and the transfer function matrix H is obtained by channel estimation. Calculate (S26). If the radio control packet cannot be normally received in the process S24, the process returns to the process S22 to retransmit the radio control packet.
図6は、本発明の実施形態に係る無線通信方法の第二の無線局での無線制御パケット受信時のフローを示す図である。この無線通信方法は、N(Nは1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備えた第一の無線局と、M(Mは1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備えた第二の無線局との間で通信を行うものである。
図6において、信号を受信すると(S31)、無線制御パケットか否かを判断し(S32)、無線データパケットである場合には通常の受信処理を行う(S37)。FIG. 6 is a diagram illustrating a flow when a radio control packet is received by the second radio station in the radio communication method according to the embodiment of the present invention. In this wireless communication method, a first wireless station including N (N is an integer greater than 1) or more first antenna groups and M (M is an integer greater than 1) second antenna groups are provided. Communication is performed with the second radio station provided.
In FIG. 6, when a signal is received (S31), it is determined whether it is a radio control packet (S32). If it is a radio data packet, normal reception processing is performed (S37).
一方、無線制御パケットであった場合には(S32)、信号種別を確認し(S33)、複数の送信アンテナからそれぞれ所定のプリアンブル信号を付与した無線制御パケットの送信を要求するものであった場合に(S34)、複数の送信アンテナからそれぞれ所定のプリアンブル信号を付与した無線制御パケットを送信する(S35)。
一方、通常の制御情報であった場合には(S34)、通常の制御情報処理を行う(S36)。On the other hand, if the packet is a radio control packet (S32), the signal type is confirmed (S33), and transmission of a radio control packet with a predetermined preamble signal is requested from a plurality of transmission antennas. (S34), a plurality of transmission antennas each transmit a radio control packet to which a predetermined preamble signal is added (S35).
On the other hand, if it is normal control information (S34), normal control information processing is performed (S36).
図7は、本発明の実施形態に係る無線通信方法の第一の無線局でのチャネル推定処理を示す図である。図7において、第一の無線局において、送信すべき無線データパケットが入力された場合(S41)、この無線データパケットの送信に先立ち、N本の送信アンテナを用いてそれぞれ既知プリアンブル信号が付与された無線制御パケットを送信する(S42)。無線制御パケットの待ち受け処理の後(S43)、無線制御パケットが正常に受信された場合には(S44)、その無線制御パケットを終端処理し(S45)、この中に収容されている伝達関数行列Hに関する情報を取り出し、送信側の伝達関数行列管理回路内に設定する(S46)。処理S44において無線制御パケットが正常に受信できなかった場合には、処理S42に戻り、無線制御パケットの再送信を行う。 FIG. 7 is a diagram showing channel estimation processing in the first radio station in the radio communication method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 7, when a wireless data packet to be transmitted is input in the first wireless station (S41), prior to transmission of this wireless data packet, a known preamble signal is assigned using each of N transmission antennas. The wireless control packet is transmitted (S42). After the radio control packet standby process (S43), if the radio control packet is normally received (S44), the radio control packet is terminated (S45), and the transfer function matrix accommodated therein Information on H is extracted and set in the transfer function matrix management circuit on the transmission side (S46). If the radio control packet cannot be normally received in the process S44, the process returns to the process S42 to retransmit the radio control packet.
図8は、本発明の実施形態に係る無線通信方法の第二の無線局での無線制御パケット受信時のフローを示す図である。図8において、信号を受信すると(S51)、無線制御パケットか否かを判断し(S52)、無線データパケットである場合には通常の受信処理を行う(S58)。一方、無線制御パケットであった場合には(S52)、信号種別を確認し(S53)、伝達関数行列に関する情報を要求する信号であった場合には(S54)、複数の受信アンテナで受信された信号に対しそれぞれ既知のプリアンブルパターンを利用し、チャネル推定により伝達関数行列Hを取得する(S55)。その後、取得された伝達関数行列情報を収容した無線制御パケットを生成し、これを送信する(S56)。
一方、処理S54において、通常の制御情報であった場合には(S54)、通常の制御情報処理を行う(S57)。
以上、図5から図8までの説明において、第一の無線局は必ずしもデータの送信毎に無線制御パケットを送信する必要はない。例えば、最後に伝達関数を取得してから一定以上の時間がたった場合など、必要に応じて送信すれば良い。FIG. 8 is a diagram illustrating a flow when a radio control packet is received by the second radio station in the radio communication method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, when a signal is received (S51), it is determined whether it is a radio control packet (S52). If it is a radio data packet, normal reception processing is performed (S58). On the other hand, if it is a radio control packet (S52), the signal type is confirmed (S53), and if it is a signal requesting information on the transfer function matrix (S54), it is received by multiple receiving antennas. A transfer function matrix H is obtained by channel estimation using a known preamble pattern for each received signal (S55). Thereafter, a radio control packet containing the acquired transfer function matrix information is generated and transmitted (S56).
On the other hand, if it is normal control information in process S54 (S54), normal control information processing is performed (S57).
As described above, in the description from FIG. 5 to FIG. 8, the first wireless station does not necessarily have to transmit a wireless control packet every time data is transmitted. For example, when a certain time or more has elapsed since the transfer function was last acquired, transmission may be performed as necessary.
なお、MIMO技術の適用領域として、現在、5GHz帯及び2.4GHz帯を用いた高速無線LANシステムの拡張が注目されている。このような無線LANシステムでは、通常、第一の無線局の機能と第二の無線局の機能をひとつの無線局内に実装するのが一般的であり、またOFDM変調方式を用いている。
そこで、図9に本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける無線局の送受信部の構成を示す。なお、本図では簡単のために送受信アンテナが共に2系統の場合(N=M=2)の場合を例として用いている。As an application area of MIMO technology, the expansion of high-speed wireless LAN systems using 5 GHz band and 2.4 GHz band is currently attracting attention. In such a wireless LAN system, the function of the first wireless station and the function of the second wireless station are generally implemented in one wireless station, and the OFDM modulation method is used.
FIG. 9 shows the configuration of the transceiver unit of the radio station in the radio communication system according to the embodiment of the present invention. In this figure, for the sake of simplicity, the case where there are two transmission / reception antennas (N = M = 2) is used as an example.
図9において、31-a〜31-bは受信アンテナ、32-a〜32-bは無線部、33-a〜33-bはFFT回路、34はチャネル推定回路、35はチャネル分離回路、36-1-a〜36-K-a及び36-1-b〜36-K-bはサブキャリア復調回路、37-a〜37-bは P/S変換回路、38はデータ合成回路、39は伝達関数補完回路、40は伝達関数管理回路#2、41は行列演算回路、42はデータ分割回路、43-a〜43-bはS/P変換回路、44-a〜44-bはプリアンブル付与回路、45-1-a〜45-K-a及び45-1-b〜45-K-bはサブキャリア変調回路、46は送信信号変換回路、47-a〜47-bはIFFT回路、48-a〜48-bは無線部、49-a〜49-bは送信アンテナを示す。 9, 31-a to 31-b are receiving antennas, 32-a to 32-b are radio units, 33-a to 33-b are FFT circuits, 34 is a channel estimation circuit, 35 is a channel separation circuit, 36 -1-a to 36-Ka and 36-1-b to 36-Kb are subcarrier demodulation circuits, 37-a to 37-b are P / S conversion circuits, 38 is a data synthesis circuit, and 39 is a transfer function complement circuit. , 40 is a transfer function management circuit # 2, 41 is a matrix operation circuit, 42 is a data division circuit, 43-a to 43-b are S / P conversion circuits, 44-a to 44-b are preamble assignment circuits, 45- 1-a to 45-Ka and 45-1-b to 45-Kb are subcarrier modulation circuits, 46 is a transmission signal conversion circuit, 47-a to 47-b are IFFT circuits, and 48-a to 48-b are wireless Reference numerals 49-a to 49-b denote transmission antennas.
まず、受信アンテナ(31-a〜31-b)にて信号を受信すると、各受信アンテナ毎に無線部(32-a〜32-b)を経由して、FFT回路(33-a〜33-b)にて各サブキャリア毎の信号に周波数軸上で分離する。この分離された信号はチャネル推定回路34に入力され、受信信号の中の既知のプリアンブル信号よりそれぞれの伝達関数情報を取得する。
受信された信号が、2系列の信号系列を重畳した信号であれば、チャネル分離回路35では、チャネル推定回路34にて求めた伝達関数情報をもとに、各系列の信号の分離処理を行い、この結果をサブキャリア復調回路(36-1-a〜36-K-a及び36-1-b〜36-K-b)に入力する。First, when a signal is received by the receiving antennas (31-a to 31-b), an FFT circuit (33-a to 33-) is sent to each receiving antenna via the radio unit (32-a to 32-b). In b), the signal for each subcarrier is separated on the frequency axis. This separated signal is input to the channel estimation circuit 34, and each transfer function information is obtained from a known preamble signal in the received signal.
If the received signal is a signal in which two signal sequences are superimposed, the channel separation circuit 35 performs signal separation processing for each sequence based on the transfer function information obtained by the channel estimation circuit 34. The result is input to subcarrier demodulation circuits (36-1-a to 36-Ka and 36-1-b to 36-Kb).
サブキャリア復調回路(36-1-a〜36-K-a及び36-1-b〜36-K-b)での処理は、各サブキャリア毎に送信信号を推定し、適宜、誤り訂正処理等を行うものである。復調された信号は、サブキャリア毎に分離されていたものをP/S変換回路(37-a〜37-b)にてパラレル・シリアル変換が行われ、データ合成回路38にてデータが再生され、出力される。
一方、信号系列が重畳されていない信号であれば、チャネル分離回路35では各受信アンテナの信号をサブキャリア毎に最大比合成等の処理を行い、サブキャリア復調回路(36-1-a〜36-K-a)に入力する。この際、チャネル推定回路34からは、MIMOの伝達関数行列の一部分となる情報を伝達関数補完回路39に入力する。伝達関数補完回路39では、(式6)等で表される内挿演算によって歯抜け状の伝達関数行列の成分を生成・補完する。The processing in the subcarrier demodulation circuits (36-1-a to 36-Ka and 36-1-b to 36-Kb) estimates the transmission signal for each subcarrier and performs error correction processing etc. as appropriate. It is. The demodulated signal, which has been separated for each subcarrier, is subjected to parallel / serial conversion by the P / S conversion circuit (37-a to 37-b), and the data synthesis circuit 38 reproduces the data. Is output.
On the other hand, if the signal sequence is not superimposed, the channel separation circuit 35 performs processing such as maximum ratio combining for each subcarrier on the signal of each reception antenna, and subcarrier demodulation circuits (36-1-a to 36). -Ka). At this time, the channel estimation circuit 34 inputs information that becomes a part of the MIMO transfer function matrix to the transfer function complement circuit 39. The transfer function complementing circuit 39 generates and complements a toothless transfer function matrix component by an interpolation operation represented by (Equation 6) and the like.
ここで得られた伝達関数行列Hの情報は伝達関数行列管理回路#2(40)に記録される。この行列は信号受信毎に逐次更新され、最新の情報のみが記録されている。行列演算回路41では、伝達関数行列管理回路40で管理された伝達関数行列Hに対し、HH、HH×Hを順次求め、最終的にはHH×Hに対する固有ベクトルを求めることからHH×Hを対角化するユニタリ変換行列Uを求める。
この無線局が信号を送信する場合の処理も、2系統の信号系列を重畳して送信する場合と1系統の信号を送信する場合とで処理が分かれる。The information of the transfer function matrix H obtained here is recorded in the transfer function matrix management circuit # 2 (40). This matrix is updated every time a signal is received, and only the latest information is recorded. The matrix calculation circuit 41 sequentially obtains H H and H H × H for the transfer function matrix H managed by the transfer function matrix management circuit 40, and finally obtains an eigenvector for H H × H. Find a unitary transformation matrix U that diagonalizes xH.
The processing when this radio station transmits a signal is also divided into a case where two signal sequences are superimposed and transmitted and a case where one signal is transmitted.
ユーザデータを高速で転送するような2系統の信号を重畳して送信する場合、データがデータ分割回路42に入力されると、これを2系統の信号系列に分割し、S/P変換回路(43-a〜43-b)ではさらに各サブキャリア毎に信号を振り分ける。この各サブキャリアの信号には、プリアンブル付与回路(44-a〜44-b)にて既知のプリアンブル信号が付与され、サブキャリア変調回路(45-1-a〜45-K-a及び45-1-b〜45-K-b)にて所定の変調が施され、送信信号変換回路46に入力される。 When superimposing and transmitting two signals that transfer user data at high speed, when the data is input to the data dividing circuit 42, the data is divided into two signal sequences and the S / P converter circuit ( In 43-a to 43-b), a signal is further distributed for each subcarrier. A known preamble signal is added to each subcarrier signal by a preamble adding circuit (44-a to 44-b), and subcarrier modulation circuits (45-1-a to 45-Ka and 45-1-) are added. b-45-Kb), predetermined modulation is applied to the transmission signal conversion circuit 46.
送信信号変換回路46では、行列演算回路41で生成した各サブキャリア毎のユニタリ変換行列を用いて変換された信号を生成し、これをIFFT回路(47-a〜47-b)に入力する。IFFT回路(47-a〜47-b)では、周波数軸上に分離された信号を時間軸上の信号に変換し、無線部(48-a〜48-b)を経由して送信アンテナ(49-a〜49-b)から送信される。 In the transmission signal conversion circuit 46, a signal converted using the unitary conversion matrix for each subcarrier generated by the matrix calculation circuit 41 is generated and input to the IFFT circuits (47-a to 47-b). In the IFFT circuit (47-a to 47-b), the signal separated on the frequency axis is converted into a signal on the time axis, and the transmitting antenna (49-49) is transmitted via the radio unit (48-a to 48-b). -a to 49-b).
一方、1系統の信号を送信する場合には、例えばデータ分割回路42からはS/P変換回路(43-a)とS/P変換回路(43-b)に同一の信号を入力するが、送信アンテナ49-aから送信する信号は奇数サブキャリア、送信アンテナ49-bから送信する信号は偶数サブキャリアとなるように、送信信号変換回路46にて、サブキャリア変調回路のうちの45-1-a、45-3-a、45-5-a・・・、45-2-b、45-4-b、45-6-b・・・のみの信号を有効とし(すなわち45-2-a、45-4-a、45-6-a・・・、45-1-b、45-3-b、45-5-b・・・の信号は廃棄)、IFFT回路(47-a〜47-b)に出力する。その他の処理については、従来通りの処理とする。
なお、以上の処理において、第一の無線局から第二の無線局へ信号を送信する場合の伝達関数と、その逆方向の伝達関数との間に所定の差分が存在する場合には、送信側でユニタリ変換を取得するために用いる伝達関数に対して、この差分を補正する処理を追加することもできる。On the other hand, when transmitting a signal of one system, for example, the same signal is input from the data dividing circuit 42 to the S / P conversion circuit (43-a) and the S / P conversion circuit (43-b). In the transmission signal conversion circuit 46, the signal transmitted from the transmission antenna 49-a is an odd subcarrier, and the signal transmitted from the transmission antenna 49-b is an even subcarrier. -a, 45-3-a, 45-5-a ..., 45-2-b, 45-4-b, 45-6-b ... only signals are valid (ie 45-2- a, 45-4-a, 45-6-a ..., 45-1-b, 45-3-b, 45-5-b ... signals are discarded), IFFT circuit (47-a ~ Output to 47-b). Other processes are the same as conventional processes.
In the above processing, if there is a predetermined difference between the transfer function when a signal is transmitted from the first radio station to the second radio station and the transfer function in the opposite direction, the transmission is performed. A process for correcting this difference can also be added to the transfer function used to acquire the unitary transformation on the side.
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、OFDM変調方式にMIMO技術を用いる際に、サブキャリア毎に各信号系列を送信する際に用いるアンテナを入れ替える技術に関するものである。
ここでは説明を簡単にするため、3つの信号系列を重畳して伝送を行う場合を想定し、アンテナ数を3本または4本とした例を用いて説明する。
図14は、本発明の第2実施形態における第一の無線局(送信局)の送信フローを示す図である。
データが入力されると(ステップS1)、入力されたデータはN系統のデータ系列に分割され(ステップS2)、これらの信号にはそれぞれプリアンブル信号が付与され(ステップS3)、これに各系列毎に個別に変調処理を行う(ステップS4)。変調された信号には、送信信号変換処理#1として、サブキャリア毎に、各サブキャリアに対応した行列Rkを用いて信号系列と送信アンテナの対応をシャッフル(入換え)するための変換処理が実施され(ステップS5)、変換後の信号が無線部にて無線周波数に変換され信号が送信される(ステップS6)。なお、第二の無線局(受信局)の受信フローは、図20に示した従来方式と同様であり、異なる点はない。Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment relates to a technique for exchanging antennas used for transmitting each signal sequence for each subcarrier when using the MIMO technique for the OFDM modulation scheme.
Here, in order to simplify the explanation, a case where transmission is performed by superimposing three signal sequences will be described using an example in which the number of antennas is three or four.
FIG. 14 is a diagram showing a transmission flow of the first wireless station (transmitting station) in the second embodiment of the present invention.
When data is input (step S1), the input data is divided into N data series (step S2), and a preamble signal is assigned to each of these signals (step S3). The modulation process is individually performed (step S4). For the modulated signal, as a transmission signal conversion process # 1, for each subcarrier, a conversion process for shuffling (replacement) the correspondence between the signal sequence and the transmission antenna using the matrix R k corresponding to each subcarrier. (Step S5), the converted signal is converted into a radio frequency by the radio unit, and the signal is transmitted (step S6). The reception flow of the second radio station (reception station) is the same as that in the conventional system shown in FIG. 20, and there is no difference.
ここで、送信信号変換処理#1(ステップS5)における変換処理においては、例えば重畳する信号系列の数が3である場合には、以下に示す3つの行列R1、R2、R3を用いる。Here, in the conversion process in the transmission signal conversion process # 1 (step S5), for example, when the number of signal sequences to be superimposed is 3, the following three matrices R 1 , R 2 , and R 3 are used. .
ひとつの例として、サブキャリア#1に対してはR1を、サブキャリア#2に対してはR2を、サブキャリア#3に対してはR3を、サブキャリア#4に対してはR1を、サブキャリア#5に対してはR2を・・・と順番に入れ替えながら変換を行う。ここでの処理は、例えば変換R2とは、MIMOにおける信号系列の#1を#2に置き換え、#2を#3に置き換え、#3を#1に置き換えるという処理に対応する。つまり、サブキャリア#1とサブキャリア#2の様に隣接するサブキャリア間では、各信号系列を送信するアンテナが異なるようにしている。
As an example, R represents an R 1 with respect to the sub-carrier # 1, the R 2 with respect to the sub-carrier # 2, the R 3 with respect to the sub-carrier # 3, the sub-carrier # 4 1 is converted while substituting R 2 in order for subcarrier # 5. For example, the conversion R 2 corresponds to the process of replacing # 1 of the signal sequence in MIMO with # 2, replacing # 2 with # 3, and replacing # 3 with # 1. That is, antennas that transmit each signal sequence are different between adjacent subcarriers such as subcarrier # 1 and subcarrier # 2.
この回転行列は、基本的には(式9)に示されたR1に対し、各行を適宜入れ替えた処理により求められる。N行N列の正方行列に対してこの様な行列を生成する方法としては、N>j≧1なる整数j対し第(j+1,j)成分及び第(1,N)成分のみが1で且つ他の成分が0であるN行N列の行列をPとし、更にN≧k≧2なる整数kに対しThis rotation matrix is basically obtained by the process of appropriately replacing each row with respect to R 1 shown in (Equation 9). As a method of generating such a matrix for a square matrix of N rows and N columns, only the (j + 1, j) component and the (1, N) component are 1 for an integer j where N> j ≧ 1. And an N-by-N matrix with other components being 0, and for an integer k such that N ≧ k ≧ 2
により計N個の行列として求めることができる。
なお、R1は式(9)の様に単位行列である必要はなく、単位行列の行(または列)を適当に入れ替えたものであっても構わない。
Can be obtained as a total of N matrices.
Note that R 1 does not need to be a unit matrix as shown in Equation (9), and may be one obtained by appropriately replacing the rows (or columns) of the unit matrix.
ここで、既存の無線LANシステムとしてIEEE802.11aないしはIEEE802.11g準拠のシステムを考えた場合、OFDM変調の48本あるデータ伝送用のサブキャリアに対し、3サブキャリア周期でデータビット列の順番を入れ替えるインターリーブ処理を行っている。 Here, when an IEEE802.11a or IEEE802.11g-compliant system is considered as an existing wireless LAN system, the order of the data bit strings is switched in three subcarrier cycles with respect to 48 data transmission subcarriers of OFDM modulation. Interleave processing is performed.
つまり、サブキャリア#1→サブキャリア#4→サブキャリア#7→・・・→サブキャリア#2→サブキャリア#5→サブキャリア#8→・・・→サブキャリア#3→サブキャリア#6→サブキャリア#9→・・・サブキャリア#48→サブキャリア#1・・・の順番で、データのビット列が並ぶことになる。上述例において、(式9)から(式11)の回転行列を用いる場合、サブキャリア#1とサブキャリア#4には同一の回転行列が用いられることになる。この場合には、回転行列によるシャッフルの効果は得られなくなるため、この様な場合には工夫が必要である。例えば、
サブキャリア#1:行列R1使用、
サブキャリア#2:行列R2使用、
サブキャリア#3:行列R3使用、
サブキャリア#4:行列R2使用、
サブキャリア#5:行列R3使用、
サブキャリア#6:行列R1使用、
サブキャリア#7:行列R3使用、
サブキャリア#8:行列R1使用
サブキャリア#9:行列R2使用、
サブキャリア#10:行列R1使用、
サブキャリア#11:行列R2使用、
サブキャリア#12:行列R3使用、That is, subcarrier # 1 → subcarrier # 4 → subcarrier # 7 →... → subcarrier # 2 → subcarrier # 5 → subcarrier # 8 →... → subcarrier # 3 → subcarrier # 6 → The bit string of data is arranged in the order of subcarrier # 9 →... Subcarrier # 48 → subcarrier # 1. In the above example, when the rotation matrixes of (Equation 9) to (Equation 11) are used, the same rotation matrix is used for subcarrier # 1 and subcarrier # 4. In this case, since the effect of shuffling by the rotation matrix cannot be obtained, a contrivance is necessary in such a case. For example,
Subcarrier # 1: using matrix R 1
Subcarrier # 2: using matrix R 2
Subcarrier # 3: matrix R 3 use,
Subcarrier # 4: using matrix R 2
Subcarrier # 5: Matrix R 3 used,
Subcarrier # 6: using matrix R 1
Subcarrier # 7: Matrix R 3 used,
Subcarrier # 8: matrix R 1 subcarriers # 9: Matrix R 2 used,
Subcarrier # 10: using matrix R 1
Subcarrier # 11: using matrix R 2
Subcarrier # 12: Matrix R 3 used,
の様な順番で、3種類の回転行列を用いながら、9サブキャリア周期となる様に調整し、インタリーブ周期である3サブキャリア周期で回転行列が重ならない様に調整を行う。
これにより、インタリーブを行う場合であっても本発明の効果を得られるようにすることができる。In this order, the three rotation matrices are used and adjusted so as to be 9 subcarrier cycles, and the rotation matrices are adjusted so as not to overlap in the 3 subcarrier cycles that are interleave cycles.
Thereby, even when interleaving is performed, the effect of the present invention can be obtained.
図15は、一具体例における第一の無線局(送信局)の送信フローを示す。図14に示す送信フローとの差分は、処理ステップS5と処理ステップS6の間に送信信号変換処理#2(ステップS8)を行っている点である。ここでは、処理ステップS5でサブキャリア毎に各サブキャリアに対応した回転行列を送信信号ベクトルxにかけた後、サブキャリア毎に個別のユニタリー変換行列をさらにかける処理を行う(ステップS8)。これによって、送信信号ベクトルはU×R×xとなる。各サブキャリア毎にこのベクトルの各成分で与えられる信号を、各無線部及びアンテナより送信することになる(ステップS6)。 FIG. 15 shows a transmission flow of the first radio station (transmission station) in one specific example. The difference from the transmission flow shown in FIG. 14 is that transmission signal conversion processing # 2 (step S8) is performed between processing step S5 and processing step S6. Here, after the rotation matrix corresponding to each subcarrier is applied to the transmission signal vector x for each subcarrier in the processing step S5, processing for further applying an individual unitary transformation matrix for each subcarrier is performed (step S8). As a result, the transmission signal vector becomes U × R × x. A signal given by each component of this vector is transmitted from each radio unit and antenna for each subcarrier (step S6).
図16は、一具体例における第一の無線局の送信フローを示す。図14に示す送信フローとの差分は、処理ステップS5と処理ステップS6の間に送信信号変換処理#3(ステップS9)及び送信信号変換処理#4(ステップS10)を行っている点である。ここでは、処理ステップS5でサブキャリア毎に個別の回転行列を送信信号ベクトルxにかけた後、ベクトルR×xに(式13)で与えられる行列をかける(ステップS9)。 FIG. 16 shows a transmission flow of the first wireless station in one specific example. The difference from the transmission flow shown in FIG. 14 is that transmission signal conversion processing # 3 (step S9) and transmission signal conversion processing # 4 (step S10) are performed between processing step S5 and processing step S6. Here, after the individual rotation matrix for each subcarrier is applied to the transmission signal vector x in processing step S5, the vector R × x is applied to the matrix given by (Equation 13) (step S9).
これにより、例えば3つの信号系列を送信するために3行1列の列ベクトルであったものを、4行1列の列ベクトルに変換する。その後、4行4列のサブキャリア毎に個別のユニタリー変換行列Uをさらにかける送信信号変換処理#4を行う(ステップS10)。これによって、送信信号ベクトルはU×T×R×xとなる。このベクトルの各成分で与えられる信号を、各無線部及びアンテナより送信することになる(ステップS6)。
また、図15におけるステップS5とS8,および図16におけるステップS5とS9とS10は、ここでは順番に処理を行うとしたが、これらをまとめた変換行列を別途作成しておき、一括して変換処理を行っても構わない。
Thereby, for example, in order to transmit three signal sequences, a column vector of 3 rows and 1 column is converted into a column vector of 4 rows and 1 column. Thereafter, transmission signal conversion processing # 4 is further performed in which an individual unitary conversion matrix U is further applied to each of the 4 × 4 subcarriers (step S10). As a result, the transmission signal vector becomes U × T × R × x. A signal given by each component of this vector is transmitted from each radio unit and antenna (step S6).
Further, although steps S5 and S8 in FIG. 15 and steps S5, S9 and S10 in FIG. 16 are performed in order here, a conversion matrix in which these are combined is separately created and converted in a batch. Processing may be performed.
なお、以上に示した回転行列はひとつの例であり、その他の回転行列を用いてもよいし、また、上述したものとは異なる順番でサブキャリアに対応させても構わない。さらに、伝達関数行列Hは、各サブキャリア毎に異なるため、これに対応したユニタリー変換行列も各サブキャリア毎に個別のものとなる。このユニタリー変換行列は、従来方式と同様に、図16に示した処理フローとは別に求めておくことになる。 Note that the above-described rotation matrix is an example, and other rotation matrices may be used, or the subcarriers may be associated with a different order from that described above. Furthermore, since the transfer function matrix H is different for each subcarrier, the unitary transformation matrix corresponding thereto is also individual for each subcarrier. This unitary transformation matrix is obtained separately from the processing flow shown in FIG. 16, as in the conventional method.
以上の方式を無線通信装置として実現するための構成例を以下に図を示して説明する。
図10は、本実施形態における第一の無線局の送信部の構成例を示す図である。 図10において、1はデータ分割回路、2−1〜2−3はプリアンブル付与回路、3−1〜3−3は変調回路、4は送信信号変換回路#1、5−1〜5−3は無線部、6−1〜6−3はアンテナを示す。A configuration example for realizing the above method as a wireless communication apparatus will be described below with reference to the drawings.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the transmission unit of the first wireless station in the present embodiment. In FIG. 10, 1 is a data division circuit, 2-1 to 2-3 are preamble assignment circuits, 3-1 to 3-3 are modulation circuits, 4 is transmission signal conversion circuits # 1, 5-1 to 5-3 are Radio units 6-1 to 6-3 denote antennas.
ユーザデータがデータ分割回路1に入力されると、本図では3つの信号系列に分割され、それぞれがプリアンブル付与回路2−1〜2−3に入力される。ここでは、信号系列毎に異なった所定のプリアンブル信号が付与される。プリアンブル信号が付与されて生成された3つの信号系列は、それぞれが独立に変調回路3−1〜3−3で所定の変調が施される。なお、ここではOFDM変調を行うため、各信号系列はサブキャリア毎に変調が施される。 When user data is input to the data dividing circuit 1, it is divided into three signal sequences in this figure, and each is input to the preamble assigning circuits 2-1 to 2-3. Here, a different predetermined preamble signal is given for each signal sequence. The three signal sequences generated by adding the preamble signal are independently modulated by the modulation circuits 3-1 to 3-3. Here, since OFDM modulation is performed, each signal sequence is modulated for each subcarrier.
これらの信号は、送信信号変換回路#1(4)にてサブキャリア毎に所定の変換が行われる。変換された信号は、無線部5−1〜5−3を経由して、アンテナ6−1〜6−3より送信される。 These signals are subjected to predetermined conversion for each subcarrier in the transmission signal conversion circuit # 1 (4). The converted signal is transmitted from the antennas 6-1 to 6-3 via the radio units 5-1 to 5-3.
ここでは、例えば(式9)〜(式11)に示す3つの行列R1、R2、R3を用いる。ひとつの例として、サブキャリア#1に対してはR1を、サブキャリア#2に対してはR2を、サブキャリア#3に対してはR3を、サブキャリア#4に対してはR1を、サブキャリア#5に対してはR2を・・・と順番に入れ替えながら変換を行う。Here, for example, three matrices R 1 , R 2 , and R 3 shown in (Expression 9) to (Expression 11) are used. As an example, R represents an R 1 with respect to the sub-carrier # 1, the R 2 with respect to the sub-carrier # 2, the R 3 with respect to the sub-carrier # 3, the sub-carrier # 4 1 is converted while substituting R 2 in order for subcarrier # 5.
ここでの処理は、例えば変換R2とは、MIMOにおける信号系列の#1を#2に置き換え、#2を#3に置き換え、#3を#1に置き換えるという処理に対応する。つまり、サブキャリア#1とサブキャリア#2の様に隣接するサブキャリア間では、各信号系列を送信するアンテナが異なるようにしている。For example, the conversion R 2 corresponds to the process of replacing # 1 of the signal sequence in MIMO with # 2, replacing # 2 with # 3, and replacing # 3 with # 1. That is, antennas that transmit each signal sequence are different between adjacent subcarriers such as subcarrier # 1 and subcarrier # 2.
この様にして送信信号変換回路4にて変換された信号は、無線部5−1〜5−3を介してアンテナ6−1〜6−3からそれぞれ送信される。 The signals converted by the transmission signal conversion circuit 4 in this way are transmitted from the antennas 6-1 to 6-3 via the radio units 5-1 to 5-3, respectively.
なお、OFDM変調方式を用いる場合、複数のサブキャリア内にはユーザデータの含まれない既知信号が収容されたパイロットサブキャリアが含まれる場合があるが、ここでの番号付けはパイロットサブキャリアを除外しているものとして説明した。 When OFDM modulation is used, pilot subcarriers containing known signals that do not contain user data may be included in a plurality of subcarriers, but the numbering here excludes pilot subcarriers. It was explained as being.
また、図11は、本実施形態の無線通信方法における第二の無線局の受信部の構成例を示す。
図11において、21−1〜21−3はアンテナ、22−1〜22−3は無線部、23はチャネル推定回路、24は受信信号管理回路、25は伝達関数行列管理回路、26は行列演算回路(受信)#1、27は行列演算回路(受信)#2、28は硬判定回路、29はデータ合成回路を示す。FIG. 11 shows a configuration example of the receiving unit of the second radio station in the radio communication method of the present embodiment.
In FIG. 11, 21-1 to 21-3 are antennas, 22-1 to 22-3 are radio units, 23 is a channel estimation circuit, 24 is a received signal management circuit, 25 is a transfer function matrix management circuit, and 26 is a matrix operation. Circuits (reception) # 1 and 27 are matrix operation circuits (reception) # 2, 28 are hard decision circuits, and 29 is a data synthesis circuit.
アンテナ21−1〜21−3を介して、無線部22−1〜22−3は個別にデータの受信処理を行う。それぞれ受信した信号はチャネル推定回路23に入力される。ここでは、受信信号に含まれる既知信号部分、例えばプリアンブル信号などから各パス毎及び各サブキャリア毎に個別の伝達関数を算出する。この情報は伝達関数行列管理回路25に入力され、伝達関数行列Hとして管理される。行列演算回路(受信)#1(26)では、必要に応じて復調のための準備の行列演算を行う。例えば、行列が正方行列であれば行列Hの逆行列のみを、それ以外の場合には、行列Hのエルミート共役の行列である行列HHを、更に(HH×H)、この逆行列とHHの積(HH×H)−1×HHを順次計算する。以降の説明は、非正方行列の場合を仮定して進める。The radio units 22-1 to 22-3 individually perform data reception processing via the antennas 21-1 to 21-3. Each received signal is input to the channel estimation circuit 23. Here, an individual transfer function is calculated for each path and each subcarrier from a known signal portion included in the received signal, such as a preamble signal. This information is input to the transfer function matrix management circuit 25 and managed as a transfer function matrix H. The matrix operation circuit (reception) # 1 (26) performs a matrix operation for preparation for demodulation as necessary. For example, if the matrix is a square matrix, only the inverse matrix of the matrix H is obtained, otherwise the matrix H H that is a Hermitian conjugate matrix of the matrix H is further (H H × H), sequentially computing the H H product (H H × H) -1 × H H. The following description will proceed assuming a non-square matrix.
プリアンブル信号などに後続するデータに対しては、受信信号管理回路24で一旦管理し、行列(HH×H)−1×HHとこの受信信号Rxとの積を行列演算回路(受信)#2(27)で求める。硬判定回路28では、求まった信号に対して硬判定処理を実施し、送信信号を推定する。データ合成回路では、各信号系統に分離された再生信号系列をそれぞれ合成し、送信側でのユーザデータを再生し、データを出力する。以上の説明は、ZF法を例にとって行ったが、MMSE法、MLD法、また、それらの組み合わせ方法等を含むその他の方式を用いても構わない。
更に、本発明の実施形態例においては、OFDM変調方式に適用する場合を中心に説明を行っているが、サブキャリア単位での適用が可能であり、当然ながら、シングルキャリア変調方式においても適用が可能である。Data subsequent to the preamble signal or the like is once managed by the reception signal management circuit 24, and the product of the matrix (H H × H) −1 × H H and the reception signal Rx is calculated as a matrix operation circuit (reception) #. 2 (27). The hard decision circuit 28 performs hard decision processing on the obtained signal and estimates a transmission signal. The data synthesizing circuit synthesizes the reproduction signal sequences separated into the respective signal systems, reproduces user data on the transmission side, and outputs the data. The above description has been made by taking the ZF method as an example, but other methods including the MMSE method, the MLD method, and a combination method thereof may be used.
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the description is focused on the case where it is applied to the OFDM modulation system, but it can be applied in units of subcarriers, and of course, it can also be applied to the single carrier modulation system. Is possible.
また、図12は、本実施形態の無線通信方法における第一の無線局の送信部の第2の構成例を示す。図12に示す例においては、データ分割回路1、プリアンブル付与回路2−1〜2−3、変調回路3−1〜3−3、送信信号変換回路#1(4)、無線部5−1〜5−3、アンテナ6−1〜6−3は図10と同様であり、これに加えて、チャネル推定回路7、伝達関数行列管理回路8、行列演算回路#1(9)、行列演算回路#2(10)、送信信号変換回路#2(11)が設けられている。 FIG. 12 shows a second configuration example of the transmission unit of the first wireless station in the wireless communication method of the present embodiment. In the example shown in FIG. 12, the data division circuit 1, preamble assignment circuits 2-1 to 2-3, modulation circuits 3-1 to 3-3, transmission signal conversion circuit # 1 (4), and radio units 5-1 to 5-1 5-3 and antennas 6-1 to 6-3 are the same as those in FIG. 10, and in addition, a channel estimation circuit 7, a transfer function matrix management circuit 8, a matrix operation circuit # 1 (9), a matrix operation circuit # 2 (10), a transmission signal conversion circuit # 2 (11) is provided.
なお、ユーザデータを含む信号を送信しようとする第一の無線局においても、第二の無線局より信号を受信する際には、アンテナ6−1〜6−3で受信した信号を無線部5−1〜5−3を介してチャネル推定回路7に入力する。ここでは、図11に示した受信部と同様に受信信号に含まれる既知信号部分、例えばプリアンブル信号などから各パス毎且つサブキャリア毎の伝達関数を算出する。 Even in the first wireless station that intends to transmit a signal including user data, when receiving a signal from the second wireless station, the signal received by the antennas 6-1 to 6-3 is transmitted to the wireless unit 5. Input to the channel estimation circuit 7 through -1 to 5-3. Here, the transfer function for each path and for each subcarrier is calculated from a known signal portion included in the received signal, for example, a preamble signal, in the same manner as the receiving unit shown in FIG.
この情報は伝達関数行列管理回路8に入力され、各サブキャリア毎に伝達関数行列Hとして管理される。行列演算回路#1(9)においては、行列Hのエルミート共役の行列である行列HH及びHH×Hを順次計算する。この結果をもとに、行列演算回路#2(10)では、行列HH×Hを対角化可能なユニタリー行列Uを各サブキャリア毎に算出する。
この際、ユニタリ変換行列により対角化された行列の第(i,i)成分の固有値は、iの値が小さいほど固有値の絶対値が大きくなる(又は小さくなる)様に調整する。以上の様にして得られた各サブキャリア毎のユニタリ変換行列Uを用い、図12の場合に送信信号変換回路4から出力される信号に対して、送信信号変換回路#2(11)ではユニタリ変換処理を施し、これを無線部5−1〜5−3及びアンテナ6−1〜6−3を介して送信する。
受信側の処理は図11の場合と同様の処理を行う。This information is input to the transfer function matrix management circuit 8 and managed as a transfer function matrix H for each subcarrier. In the matrix operation circuit # 1 (9), matrices H H and H H × H which are Hermitian conjugate matrices of the matrix H are sequentially calculated. Based on this result, the matrix operation circuit # 2 (10) calculates a unitary matrix U that can diagonalize the matrix H H × H for each subcarrier.
At this time, the eigenvalue of the (i, i) component of the matrix diagonalized by the unitary transformation matrix is adjusted so that the absolute value of the eigenvalue increases (or decreases) as the value of i decreases. Using the unitary transformation matrix U for each subcarrier obtained as described above, the transmission signal conversion circuit # 2 (11) uses the unitary transformation matrix U for the signal output from the transmission signal conversion circuit 4 in the case of FIG. A conversion process is performed, and this is transmitted via the radio units 5-1 to 5-3 and the antennas 6-1 to 6-3.
The processing on the receiving side is the same as in FIG.
また、図13は、本実施形態の無線通信方法における第一の無線局の送信部の第3の構成例を示す。図13に示す構成例においては、データ分割回路1、プリアンブル付与回路2−1〜2−3、変調回路3−1〜3−3、送信信号変換回路#1(4)、無線部5−1〜5−3、アンテナ6−1〜6−3、チャネル推定回路7、伝達関数行列管理回路8、行列演算回路#1(9)、及び行列演算回路#2(10)は、図12に示す構成例と共通である。これに加えて、送信信号変換回路#3(12)、送信信号変換回路#4(13)が設けられている。 FIG. 13 shows a third configuration example of the transmission unit of the first wireless station in the wireless communication method of this embodiment. In the configuration example shown in FIG. 13, the data division circuit 1, preamble assignment circuits 2-1 to 2-3, modulation circuits 3-1 to 3-3, transmission signal conversion circuit # 1 (4), and radio unit 5-1. ˜5-3, antennas 6-1 to 6-3, channel estimation circuit 7, transfer function matrix management circuit 8, matrix operation circuit # 1 (9), and matrix operation circuit # 2 (10) are shown in FIG. This is common with the configuration example. In addition, a transmission signal conversion circuit # 3 (12) and a transmission signal conversion circuit # 4 (13) are provided.
また、図10及び図12に示す構成例では、3系であった無線部5−1〜5−3及びアンテナ6−1〜6−3は4系統に拡張され、無線部5−4及びアンテナ6−4が追加されている。これに伴い、チャネル推定回路7から行列演算回路#2(10)内で処理される行列の次数も一部変更されている。 In the configuration example shown in FIGS. 10 and 12, the wireless units 5-1 to 5-3 and the antennas 6-1 to 6-3, which are the 3 systems, are expanded to 4 systems, and the wireless unit 5-4 and the antennas are expanded. 6-4 has been added. Accordingly, the order of the matrix processed from the channel estimation circuit 7 in the matrix calculation circuit # 2 (10) is also partially changed.
図13に示す構成例おいては、送信信号変換回路4から出力される信号に対して、送信信号変換回路#3(12)では上述の(式13)で表される変換行列を積算する。この演算の意味するところは、単に3つの成分より形成される送信ベクトルを4つの成分の送信ベクトルに変換するという点である。行列が4行3列であるのは、MIMOの信号系列の重畳数が3であるのに対し信号送信のためのアンテナ数が4であるためである。一般に、重畳数がM、信号送信のためのアンテナ数がNであればN行M列の行列で、且つ上側M行の行列がM行M列の単位行列、下側(N−M)列が全てゼロの行列となっている。これにより送信アンテナの本数分の成分(即ちユニタリ変換行列と同じ次数)を持った送信信号ベクトルが得られ、送信信号変換回路#4(13)ではこの送信信号ベクトルにユニタリ変換処理を施し、これを無線部5−1〜5−4及びアンテナ6−1〜6−4を介して送信する。なお、受信側の処理は図11の場合と同様の処理を行う。
さらに、本図に示す構成例においても、一連の処理は各サブキャリア毎に個別に行う。また、図12における送信信号変換回路#1(4)と送信信号変換回路#2(11)、および図13における送信信号変換回路#1(4)と送信信号変換回路#3(12)と送信信号変換回路#4(13)は、それぞれ別の機能ブロックとしたが、これらをまとめた変換行列を別途作成しておき、一つの機能ブロックにまとめて一括の変換処理を行っても構わない。In the configuration example illustrated in FIG. 13, the transmission signal conversion circuit # 3 (12) integrates the conversion matrix represented by the above (Formula 13) with respect to the signal output from the transmission signal conversion circuit 4. This calculation means that a transmission vector formed by three components is simply converted into a transmission vector of four components. The reason why the matrix is 4 rows and 3 columns is that the number of superimpositions of the MIMO signal sequence is 3, whereas the number of antennas for signal transmission is 4. In general, if the number of superpositions is M and the number of antennas for signal transmission is N, the matrix of N rows and M columns, the matrix of the upper M rows is the unit matrix of M rows and M columns, and the lower (N−M) columns Is a matrix of all zeros. As a result, a transmission signal vector having components equivalent to the number of transmission antennas (that is, the same order as the unitary conversion matrix) is obtained, and the transmission signal conversion circuit # 4 (13) performs unitary conversion processing on the transmission signal vector. Are transmitted via the radio units 5-1 to 5-4 and the antennas 6-1 to 6-4. The processing on the receiving side is the same as that in FIG.
Furthermore, also in the configuration example shown in this figure, a series of processing is performed individually for each subcarrier. Also, transmission signal conversion circuit # 1 (4) and transmission signal conversion circuit # 2 (11) in FIG. 12, and transmission signal conversion circuit # 1 (4), transmission signal conversion circuit # 3 (12) and transmission in FIG. The signal conversion circuit # 4 (13) is a separate functional block, but a separate conversion matrix may be created separately to perform a batch conversion process in one functional block.
以上詳細に説明した様に、本発明によれば、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、重畳する複数の信号系列毎の受信特性を均一化し、伝送路上における符号誤りをランダム化することが可能となる。特に、OFDM変調方式を用いたE−SDM方式と組み合わせた場合には、MIMO技術の持つ性質として、重畳する信号系列間に受信特性の大きなばらつきが発生するという傾向があったが、本発明により信号系列毎の受信特性を平均化し、エラーをランダム化することにより、その結果、誤り訂正の利得を向上させ、全体としてのパケット誤り率特性を改善する効果を得ることができる。 As described above in detail, according to the present invention, when performing highly efficient wireless communication using MIMO technology, reception characteristics for each of a plurality of superimposed signal sequences are made uniform, and a code error on a transmission path is randomized. Can be realized. In particular, when combined with the E-SDM scheme using the OFDM modulation scheme, the MIMO technique has a tendency that large variations in reception characteristics occur between superimposed signal sequences. By averaging the reception characteristics for each signal sequence and randomizing the errors, it is possible to improve the error correction gain and improve the overall packet error rate characteristics.
また、図10に示す送信部内の各回路、図11に示す受信部内の各回路、図12に示す送信部内の各回路、図13に示す送信部内の各回路は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、メモリおよびCPU(中央処理装置)により構成し、これらの各回路の機能を実現するためのプログラム(図示せず)をメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。 Each circuit in the transmission unit shown in FIG. 10, each circuit in the reception unit shown in FIG. 11, each circuit in the transmission unit shown in FIG. 12, and each circuit in the transmission unit shown in FIG. 13 are realized by dedicated hardware. The program may be configured by a memory and a CPU (central processing unit), and a program (not shown) for realizing the function of each of these circuits is loaded into the memory and executed to execute the function. It may be realized.
また、図10に示す送信部内の各回路、図11に示す受信部内の各回路、図12に示す送信部内の各回路、図13に示す送信部内の各回路の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、図10に示す送信部内の各回路、図11に示す受信部内の各回路、図12に示す送信部内の各回路、図13に示す送信部内の各回路に必要な処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Further, a program for realizing the functions of each circuit in the transmission unit shown in FIG. 10, each circuit in the reception unit shown in FIG. 11, each circuit in the transmission unit shown in FIG. 12, and each circuit in the transmission unit shown in FIG. Each circuit in the transmission unit shown in FIG. 10 and each circuit in the reception unit shown in FIG. 11 are recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read and executed by the computer system. The processing necessary for each circuit in the transmission unit shown in FIG. 12 and each circuit in the transmission unit shown in FIG. 13 may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、DVD−ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの(伝送媒体ないしは伝送波)、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a DVD-ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. . Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It also includes a device (transmission medium or transmission wave) and a device that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system serving as a server or client in that case. The program may be for realizing a part of the functions described above, and further, a program that can realize the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system, a so-called difference file (difference). Program).
また、以上説明した実施の形態例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することが出来る。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 Moreover, all the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention, and the present invention can be implemented in various other variations and modifications. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
本発明によれば、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、伝達関数行列を精度良く推定できた場合にはE−SDM法と等価な良好な特性を実現しながらも、伝達関数行列を精度良く推定できない場合であっても安定した特性を示すことが可能であるという効果を得ることができる。
また、OFDM変調方式にMIMO技術を用いる際に、サブキャリア毎に各信号系列を送信する際に用いるアンテナを入れ替えることにより、信号系列毎の誤りを平均化およびランダム化し、誤り訂正における符号化利得を向上させることができる。即ち、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、重畳する複数の信号系列毎の受信特性を均一化し、伝送路上における符号誤りをランダム化することが可能となる効果を有するので、本発明は、2.4GHz帯または5GHz帯等を用いた高速無線アクセスシステム(又は無線LANシステム)の伝送速度の高速化を行うためにおいて利用される。According to the present invention, when highly efficient wireless communication using MIMO technology is performed, if the transfer function matrix can be estimated with high accuracy, the transmission function matrix can be realized while realizing good characteristics equivalent to the E-SDM method. Even when the function matrix cannot be estimated with high accuracy, it is possible to obtain an effect that stable characteristics can be exhibited.
In addition, when using the MIMO technique for the OFDM modulation scheme, by replacing the antenna used for transmitting each signal sequence for each subcarrier, the error for each signal sequence is averaged and randomized, and the coding gain in error correction is increased. Can be improved. That is, when performing highly efficient wireless communication using MIMO technology, it has the effect of uniformizing reception characteristics for each of a plurality of superimposed signal sequences and randomizing code errors on the transmission path. The present invention is used to increase the transmission speed of a high-speed wireless access system (or wireless LAN system) using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band.
Claims (53)
前記第一の無線局はNtx(Ntx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
送信すべきユーザデータをN系統(Ntx≧N>1、Nは整数)に分割する分割手段と、
前記N系統に分割されたユーザデータにN種類の既知のパターンの信号を付与して得られるN系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築する手段と、
N系統の前記既知のパターンを含む信号系列からNtx系統の信号系列に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信手段と、
前記第二の無線局が M ( M は1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備える場合に、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数 h j,i またはその近似値を取得する取得手段と、
前記伝達関数 h j,i を第 (j,i) 成分とする M 行 N 列の行列 H に対し、該行列 H のエルミート共役な行列 H H を算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ち N 行 N 列の行列 H H × H を算出する手段と、
前記行列 H H × H を対角化する前記ユニタリー行列 U を算出する手段とを有し、
前記変換手段は、
N 系統の前記信号系列の第k(kは1以上の整数)シンボルの情報をそれぞれ{ x 1 (k),x 2 (k), ・・・ ,x N (k) }とした場合、第 k シンボルの各情報を要素とする列ベクトルx (k) と前記ユニタリー行列 U の積により与えられる列ベクトル、即ち U ×x (k) を算出する手段を含み、
前記送信手段は、
前記列ベクトル U ×x (k) の第i行成分 [U ×x (k)] i を第一のアンテナ群の中の第iアンテナより送信する手段を含む
ことを特徴とする無線通信装置。A wireless communication device used in a wireless communication system configured by a first wireless station and a second wireless station,
The first radio station includes N tx (N tx is an integer greater than 1) or more first antenna groups,
Dividing means for dividing user data to be transmitted into N systems (N tx ≧ N> 1, N is an integer);
Means for constructing a wireless data packet composed of N series of signal sequences obtained by giving signals of N types of known patterns to the user data divided into the N series;
Conversion means for converting into a signal sequence of the signal system string or al N tx system including the known pattern of N systems,
Transmitting means for transmitting the signal converted by the converting means from the first antenna group;
When the second radio station includes M ( M is an integer greater than 1) second antenna groups, the i-th antenna in the first antenna group and the second antenna group Acquisition means for acquiring a transfer function h j, i between the j-th antenna and an approximate value thereof;
The relative transfer functions h j, i the first (j, i) matrix H of M rows and N columns whose components, means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H,
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, an N- row N- column matrix H H × H ;
Means for calculating the unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H ,
The converting means includes
When the information of the k-th symbol (k is an integer equal to or greater than 1) of the N signal series is { x 1 (k), x 2 (k), ... , X N (k) }, means for calculating a column vector given by a product of a column vector x (k) having each information of k symbols as an element and the unitary matrix U , that is, U × x (k) ;
The transmission means includes
A wireless communication apparatus comprising: means for transmitting the i- th row component [U xx (k)] i of the column vector U xx (k) from the i-th antenna in the first antenna group .
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットをN本以上のアンテナを用いて受信する手段と、を更に有し、
前記取得手段は、前記第二の無線制御パケットに付与された複数系統の既知のパターンの信号を用いて、各アンテナでの受信信号から第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,iを算出する手段を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。Prior to transmitting the wireless data packet, means for transmitting a first wireless control packet containing control information;
Means for receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet using N or more antennas;
The acquisition means uses a plurality of known patterns of signals assigned to the second radio control packet, and uses the jth (1 ≦ 1) used by the second radio station for transmission from the received signal at each antenna. j ≦ M, j is an integer) including means for calculating a transfer function h j, i between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used by the first radio station for reception. The wireless communication apparatus according to claim 1 , wherein:
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットを受信する手段と、
前記第二の無線制御パケットに収容された前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iに関する情報を取得する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。Prior to transmission of the wireless data packet, means for transmitting a signal sequence including N known patterns as the first wireless control packet using the N first antenna groups;
Means for receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet;
Obtain information on the transfer function hj, i between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group accommodated in the second radio control packet. Means,
The wireless communication apparatus according to claim 1 , comprising:
を含むことを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。When receiving a radio control packet containing control information and / or user data containing user data from the second radio station, in which a plurality of signal sequences are not superimposed, that is, only one signal sequence is received. The jth (1 ≦ j) used by the second radio station of the ks (1 ≦ ks ≦ K, ks is an integer) subcarrier from the reception state of the signal of the known pattern received by each receiving antenna. ≦ M, j is an integer) Transfer function acquisition for acquiring the transfer function h j, i [ks] between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used for reception by the first radio station The wireless communication apparatus according to claim 4 , further comprising: means.
を含むことを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。In the ks ′ (1 ≦ ks ′ ≦ K, ks ′ is an integer) subcarrier not transmitted by the jth antenna of the second radio station, the jth antenna of the second radio station and the first The transfer function h j, i [ks ′ ] between the i-th antennas of the radio station is expressed as ks 1 ≠ ks ′ and ks 2 ≠ ks ′ (1 ≦ ks 1) transmitted from the j-th antenna of the second radio station. ≦ K, 1 ≦ ks 2 ≦ K, ks 1, ks 2 is an integer) becomes the transfer function h j for the first ks 1 subcarrier and the ks 2 subcarrier, i [ks1] and h j, i of [ks2] The wireless communication apparatus according to claim 4 , further comprising transfer function acquisition means for acquiring h j, i [ ks ′ ] by interpolation or extrapolation value.
前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、受信した各信号系列の信号を分離して復調する復調手段と、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する出力手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。A wireless communication device for receiving at the second wireless station a wireless signal from the wireless communication device according to claim 1,
The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Means for individually receiving radio signals using the second antenna group;
Demodulating means for separating and demodulating signals of each received signal sequence using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
A wireless communication apparatus comprising: output means for combining all demodulated signal sequences and outputting as user data.
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iを取得する手段と、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し所定の演算を行い、N系統の送信信号の信号点に対応するベクトルを求める演算手段と、を含み、
前記出力手段は、
前記演算で得られたベクトルの各要素で与えられるN系統の送信信号を、受信した全てのシンボルに対して合成し、前記ユーザデータとして出力する手段を含む
ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信装置。The demodulating means includes
A transfer function h j between the i-th antenna in the first antenna group and the j-th antenna in the second antenna group, using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal . means for obtaining i ;
A calculation means for performing a predetermined calculation on a matrix H of M rows and N columns using the transfer function h j, i as the (j, i) component, and obtaining a vector corresponding to a signal point of N transmission signals; Including
The output means includes
According to claim 9, characterized in that it comprises a means for outputting a transmission signal of N lines given in each element of the resulting vector in the operation, were synthesized for every symbol received as the user data Wireless communication device.
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hの逆行列即ち(HH×H)−1を算出する手段と、
さらにこれらを用いて行列(HH×H)−1×HHを算出する手段と、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、(HH×H)−1×HH×Rx(k)を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項10記載の無線通信装置。The computing means is
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, an N-row N-column matrix H H × H;
Means for calculating an inverse matrix of the matrix H H × H, ie, (H H × H) −1 ;
Further means for calculating matrix (H H × H) -1 × H H Using these,
When r m (k) is the received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),. M (k)) For a received signal vector Rx (k) represented by T (T indicates conversion from a row vector to a column vector), (H H × H) −1 × H H × Rx (k) Means for computing
The wireless communication apparatus according to claim 10 , comprising:
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするN行N列の行列Hに対し、該行列Hの逆行列H−1を算出する手段と、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、H−1×Rx(k)を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項10記載の無線通信装置。The computing means is
Means for calculating an inverse matrix H −1 of the matrix H for a matrix H of N rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
When r m (k) is the received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),. M (k)) means for calculating H −1 × Rx (k) for a received signal vector Rx (k) represented by T (T indicates conversion from a row vector to a column vector);
The wireless communication apparatus according to claim 10 , comprising:
前記第一のアンテナ群の第nアンテナより送信された第kシンボルの送信信号をtn(k)とし、さらに前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)と表記した場合、(t1(k),t2(k),・・・,tN(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される送信信号ベクトルTx(k) 、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))Tで表される受信信号ベクトルRx(k)、及び行列演算子Fに対し、ベクトルF×Rx(k)−Tx(k)及び該ベクトルのエルミート共役のベクトル(F×Rx(k)−Tx(k))Hのベクトル積(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待されるように行列演算子Fを選択する手段と、
各シンボルに対してF×Rx(k)を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項10記載の無線通信装置。The computing means is
The transmission signal of the k-th symbol transmitted from the n-th antenna of the first antenna group is defined as t n (k), and the reception of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group. When a signal is expressed as r m (k), (t 1 (k), t 2 (k),..., T N (k)) T (T indicates conversion from a row vector to a column vector) , (R 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) T, a received signal vector Rx (k), and a matrix For the operator F, a vector product (F × Rx (k)) of a vector F × Rx (k) −Tx (k) and a Hermitian conjugate vector (F × Rx (k) −Tx (k)) H of the vector -Tx (k)) means for selecting the matrix operator F so as to be expected to minimize the expected value over a plurality of symbols of H * (F * Rx (k) -Tx (k));
Means for computing F × Rx (k) for each symbol;
The wireless communication apparatus according to claim 10 , comprising:
前記第一の無線局からの第一の無線制御パケットを受信した際に、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、複数系統の既知のパターンを含む第二の無線制御パケットを送信する手段を有することを特徴とする請求項9に記載の無線通信装置。On the second radio station side,
When receiving the first radio control packet from the first radio station,
The radio communication apparatus according to claim 9 , further comprising means for transmitting a second radio control packet including a plurality of known patterns as a response to the first radio control packet.
前記第一の無線局からのN系統の既知のパターンを含む第一の無線制御パケットを受信した際に、
前記N系統の既知のパターンの信号を用いて、前記伝達関数hj,iを算出する手段と、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、前記伝達関数に関する情報を収容した第二の無線制御パケットを送信する手段と、
を有することを特徴とする請求項10に記載の無線通信装置。On the second radio station side,
When receiving a first radio control packet including known patterns of N systems from the first radio station,
Means for calculating the transfer function h j, i using signals of known patterns of the N systems;
Means for transmitting a second radio control packet containing information on the transfer function as a response to the first radio control packet;
The wireless communication apparatus according to claim 10 , further comprising:
信号系列を複数重畳せずに前記第一の無線局に対して前記無線制御パケットまたは無線データパケットを送信する際に、第ksサブキャリアの信号を、サブキャリア番号ksに対応した第二のアンテナ群の中の所定の一つのアンテナを用いて送信する送信手段
を有することを特徴とする請求項17に記載の無線通信装置。On the second radio station side,
When transmitting the radio control packet or the radio data packet to the first radio station without superimposing a plurality of signal series, the second antenna corresponding to the subcarrier number ks is used as the ks subcarrier signal. The wireless communication apparatus according to claim 17 , further comprising: a transmitting unit that transmits using a predetermined one antenna in the group.
前記第一の無線局はNtx(Ntx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
送信すべきユーザデータをN系統に分割する分割ステップと、
前記N系統に分割されたユーザデータにN種類の既知のパターンの信号を付与して得られ るN系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築するステップと、
N系統の前記既知のパターンを含む信号系列から、 N tx系統の信号系列に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信ステップと、
前記第二の無線局が M ( M は1より大きい整数)本の第二のアンテナ群を備える場合に、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数 h j,i またはその近似値を取得する取得ステップと、
前記伝達関数 h j,i を第 (j,i) 成分とする M 行 N 列の行列 H に対し、該行列 H のエルミート共役な行列 H H を算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ち N 行 N 列の行列 H H × H を算出するステップと、
前記行列 H H × H を対角化するユニタリー行列 U を算出するステップとを有し、
前記変換ステップは、
N 系統の前記信号系列の第k(kは1以上の整数)シンボルの情報をそれぞれ{ x 1 (k),x 2 (k), ・・・ ,x N (k) }とした場合、第 k シンボルの各情報を要素とする列ベクトルx (k) と前記ユニタリー行列 U の積により与えられる列ベクトル、即ち U ×x (k) を算出するステップを含み、
前記送信ステップは、
前記列ベクトル U ×x (k) の第 i 行成分 [U ×x (k)] i を第一のアンテナ群の中の第iアンテナより送信する信号を前記第一のアンテナ群から送信するステップを含む
ことを特徴とする無線通信方法。In a wireless communication method for performing communication between a first wireless station and a second wireless station,
The first radio station includes N tx (N tx is an integer greater than 1) or more first antenna groups,
A division step of dividing user data to be transmitted into N systems;
Constructing a wireless data packet composed of N signal series obtained by giving N types of known pattern signals to the user data divided into the N systems;
A conversion step of converting a signal sequence including the N known patterns into an N tx signal sequence;
A transmission step of transmitting the signal converted by the conversion step from the first antenna group;
When the second radio station includes M ( M is an integer greater than 1) second antenna groups, the i-th antenna in the first antenna group and the second antenna group An acquisition step of acquiring a transfer function h j, i between the j-th antenna and an approximate value thereof;
The relative transfer functions h j, i the first (j, i) matrix H of M rows and N columns whose components, calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H,
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, a matrix H H × H of N rows and N columns ;
Calculating a unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H ,
The converting step includes
When the information of the k-th symbol (k is an integer equal to or greater than 1) of the N signal series is { x 1 (k), x 2 (k), ... , X N (k) }, calculating a column vector given by the product of a column vector x (k) having each information of k symbols as an element and the unitary matrix U , that is, U × x (k) ,
The transmitting step includes
Transmitting from the first antenna group a signal for transmitting the i- th row component [U × x (k)] i of the column vector U × x (k) from the i- th antenna in the first antenna group. wireless communication method, which comprises a.
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットをN本以上のアンテナを用いて受信するステップと、を更に有し、
前記取得ステップは、前記第二の無線制御パケットに付与された複数系統の既知のパターンの信号を用いて、各アンテナでの受信信号から第二の無線局が送信に用いた第j(1≦j≦M、jは整数)アンテナと第一の無線局が受信に用いた第i(1≦i≦N、iは整数)アンテナ間の伝達関数hj,iを算出するステップを含む
ことを特徴とする請求項21に記載の無線通信方法。Prior to transmission of the wireless data packet, transmitting a first wireless control packet containing control information;
Receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet using N or more antennas, and
The acquisition step uses a plurality of known patterns of signals assigned to the second radio control packet, and the jth (1 ≦ 1) used by the second radio station for transmission from the received signal at each antenna. j ≦ M, j is an integer) calculating a transfer function h j, i between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used by the first radio station for reception. The wireless communication method according to claim 21 , wherein:
前記第一の無線制御パケットに対する応答である第二の無線制御パケットを受信するステップと、
前記第二の無線制御パケットに収容された前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iに関する情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする請求項21に記載の無線通信方法。Prior to transmission of the wireless data packet, transmitting a signal sequence including N known patterns as a first wireless control packet using the N first antenna groups;
Receiving a second radio control packet that is a response to the first radio control packet;
Obtain information on the transfer function h j, i between the i-th antenna of the first antenna group and the j-th antenna of the second antenna group accommodated in the second radio control packet. And steps to
The wireless communication method according to claim 21 , further comprising:
を含むことを特徴とする請求項24に記載の無線通信方法。When receiving a radio control packet containing control information and / or user data containing user data from the second radio station, in which a plurality of signal sequences are not superimposed, that is, only one signal sequence is received The jth (1 ≦ j) used by the second radio station of the ks-th (1 ≦ ks ≦ K, ks is an integer) subcarrier from the reception state of the signal of the known pattern received by each receiving antenna. ≦ M, j is an integer) Transfer function acquisition for acquiring the transfer function h j, i [ks] between the antenna and the i-th (1 ≦ i ≦ N, i is an integer) antenna used for reception by the first radio station The wireless communication method according to claim 24 , further comprising:
を含むことを特徴とする請求項24に記載の無線通信方法。In the ks ′ (1 ≦ ks ′ ≦ K, ks ′ is an integer) subcarrier not transmitted by the jth antenna of the second radio station, the jth antenna of the second radio station and the first The transfer function h j, i [ks ′] between the i-th antennas of the radio station is expressed as ks 1 ≠ ks ′ and ks 2 ≠ ks ′ (1 ≦ ks 1) transmitted from the j-th antenna of the second radio station. ≦ K, 1 ≦ ks 2 ≦ K, ks 1, ks 2 is an integer) becomes the transfer function h j for the first ks 1 subcarrier and the ks 2 subcarrier, i [ks1] and h j, i of [ks2] The wireless communication method according to claim 24, further comprising : a transfer function acquisition step of acquiring h j, i [ks ′] by interpolation or extrapolation value.
前記第二の無線局はM(Mは1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、受信した各信号系列の信号を分離して復調する復調ステップと、
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する出力ステップと
を備えることを特徴とする無線通信方法。A wireless communication method for receiving at the second wireless station a wireless signal transmitted by the wireless communication method according to claim 22,
The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Individually receiving radio signals using the second antenna group;
A demodulation step for separating and demodulating signals of each received signal sequence using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
An output step of combining all demodulated signal sequences and outputting as user data.
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj,iを取得するステップと、
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し所定の演算を行い、N系統の送信信号の信号点に対応するベクトルを求める演算ステップと、を含み、
前記出力ステップは、
前記演算で得られたベクトルの各要素で与えられるN系統の送信信号を、受信した全てのシンボルに対して合成し、前記ユーザデータとして出力するステップを含む
ことを特徴とする請求項29に記載の無線通信方法。The demodulation step includes
A transfer function h j between the i-th antenna in the first antenna group and the j-th antenna in the second antenna group, using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal . and the step of acquiring the i,
A calculation step of performing a predetermined calculation on a matrix H of M rows and N columns using the transfer function h j, i as a (j, i) component, and obtaining a vector corresponding to signal points of N transmission signals; Including
The output step includes
Claim 29, characterized in that it comprises a step of transmission signals of N systems given by each element of the resulting vector in the operation, were synthesized for every received symbol, and outputs it as the user data Wireless communication method.
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hの逆行列即ち(HH×H)−1を算出するステップと、
さらにこれらを用いて行列(HH×H)−1×HHを算出するステップと、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、(HH×H)−1×HH×Rx(k)を演算するステップと、
を含むことを特徴とする請求項30記載の無線通信方法。The calculation step includes:
Calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to an M-row N-column matrix H having the transfer function h j, i as the (j, i) component;
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, an N × N matrix H H × H;
Calculating an inverse matrix of the matrix H H × H, ie, (H H × H) −1 ;
Furthermore, using these, a step of calculating a matrix (H H × H) −1 × H H ,
If the received signal of the k-th symbol was actually received at the m antenna of the second antenna group was r m (k), (r1 (k), r2 (k), ···, rM (k )) Calculate (H H × H) −1 × H H × Rx (k) for the received signal vector Rx (k) represented by T (T indicates conversion from a row vector to a column vector). Steps,
The wireless communication method according to claim 30 , further comprising:
前記伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするN行N列の行列Hに対し、該行列Hの逆行列H−1を算出するステップと、
前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)とした場合、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される受信信号ベクトルRx(k)に対し、H−1×Rx(k)を演算するステップと、
を含むことを特徴とする請求項30記載の無線通信方法。The calculation step includes:
Calculating an inverse matrix H −1 of the matrix H for a matrix H of N rows and N columns with the transfer function h j, i as the (j, i) component;
When r m (k) is the received signal of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group, (r 1 (k), r 2 (k),. M (k)) calculating H −1 × Rx (k) for a received signal vector Rx (k) represented by T (T indicates conversion from a row vector to a column vector);
The wireless communication method according to claim 30 , further comprising:
前記第一のアンテナ群の第nアンテナより送信された第kシンボルの送信信号をtn(k)とし、さらに前記第二のアンテナ群の第mアンテナで実際に受信された第kシンボルの受信信号をrm(k)と表記した場合、(t1(k),t2(k),・・・,tN(k))T(Tは行ベクトルから列ベクトルへの変換を示す)で表される送信信号ベクトルTx(k) 、(r1(k),r2(k),・・・,rM(k))Tで表される受信信号ベクトルRx(k)、及び行列演算子Fに対し、ベクトルF×Rx(k)−Tx(k)及び該ベクトルのエルミート共役のベクトル(F×Rx(k)−Tx(k))Hのベクトル積(F×Rx(k)−Tx(k))H×(F×Rx(k)−Tx(k))の複数シンボルに渡る期待値を最小化することが期待されるように行列演算子Fを選択するステップと、
各シンボルに対してF×Rx(k)を演算するステップと、
を含むことを特徴とする請求項30記載の無線通信方法。The calculation step includes:
The transmission signal of the k-th symbol transmitted from the n-th antenna of the first antenna group is defined as t n (k), and the reception of the k-th symbol actually received by the m-th antenna of the second antenna group. When the signal is expressed as r m (k), (t 1 (k), t 2 (k),..., T N (k)) T (T indicates conversion from a row vector to a column vector) , (R 1 (k), r 2 (k),..., R M (k)) received signal vector Rx (k) and matrix represented by T to operators F, vector F × Rx (k) -Tx ( k) and Hermitian conjugate of a vector of the vector (F × Rx (k) -Tx (k)) H vector product of (F × Rx (k) a step of minimizing the expected value across multiple symbols of -Tx (k)) H × ( F × Rx (k) -Tx (k)) to select a matrix operator F, as expected,
Calculating F × Rx (k) for each symbol;
The wireless communication method according to claim 30 , further comprising:
前記第一の無線局からの第一の無線制御パケットを受信した際に、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、複数系統の既知のパターンを含む第二の無線制御パケットを送信するステップを実行することを特徴とする請求項29に記載の無線通信方法。On the second radio station side,
When receiving the first radio control packet from the first radio station,
30. The radio communication method according to claim 29 , wherein a step of transmitting a second radio control packet including a plurality of known patterns as a response to the first radio control packet is executed.
前記第一の無線局からのN系統の既知のパターンを含む第一の無線制御パケットを受信した際に、
前記N系統の既知のパターンの信号を用いて、前記伝達関数hj,iを算出するステップと、
該第一の無線制御パケットに対する応答として、前記伝達関数に関する情報を収容した第二の無線制御パケットを送信するステップと、
を実行することを特徴とする請求項30に記載の無線通信方法。On the second radio station side,
When receiving a first radio control packet including known patterns of N systems from the first radio station,
Calculating the transfer function h j, i using signals of the N patterns of known patterns;
As a response to the first radio control packet, transmitting a second radio control packet containing information on the transfer function;
The wireless communication method according to claim 30 , wherein the wireless communication method is executed.
信号系列を複数重畳せずに前記第一の無線局に対して前記無線制御パケットまたは無線データパケットを送信する際に、第ksサブキャリアの信号を、サブキャリア番号ksに対応した第二のアンテナ群の中の所定の一つのアンテナを用いて送信する送信ステップ
を実行することを特徴とする請求項37に記載の無線通信方法。On the second radio station side,
When transmitting the radio control packet or the radio data packet to the first radio station without superimposing a plurality of signal sequences, the second antenna corresponding to the subcarrier number ks is used as the ks subcarrier signal. The wireless communication method according to claim 37 , wherein a transmission step of transmitting using a predetermined one antenna in the group is executed.
前記第一の無線局は N tx ( N tx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
サブキャリア毎に個別に送信すべきユーザデータを N 系統( N tx ≧ N >1、 N は整数)に分割する分割手段と、
前記 N 系統に分割されたユーザデータに N 種類の既知のパターンの信号を付与して得られる N 系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築する手段と、
N 系統の前記既知のパターンを含む信号系列から N tx 系統の信号に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信手段と
を有し、
前記変換手段は、あるサブキャリアにおけるN系統の前記信号系列の第ns(nsは1以上の整数)シンボルの情報がそれぞれ{x1(ns),x2(ns),・・・,xN(ns)}であり且つこれらを各成分として持つN行の列ベクトルがx(ns)であった場合、N行N列の単位行列または該単位行列の列を適宜入れ替えて得られるNR(NR>1:NRは整数)種類の回転行列群を{Rk}(NR≧k≧1:kは整数)と表記した際に、各サブキャリアに対応した所定のkに対するRkを用い、前記ベクトルx(ns)をRk×x(ns)に変換する手段を少なくとも含み、
前記送信手段は、各サブキャリアにおける該変換された列ベクトルの第i成分を前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信する
ものであることを特徴とする無線通信装置。 The first radio station and the second radio station are configured by a first radio station and a second radio station, and the first radio station and the second radio station communicate using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme using a plurality of subcarriers. A wireless communication device used in a wireless communication system for performing
The first radio station is N tx ( N tx Is an integer greater than 1) with at least a first antenna group,
Dividing means for dividing user data to be transmitted individually for each subcarrier into N systems ( N tx ≧ N > 1, N is an integer);
It means for constructing a wireless data packet made up of a signal sequence of N lines obtained by applying a signal of a known pattern of N type user data divided into the N systems,
Conversion means for converting a signal sequence including the N known patterns into an N tx system signal;
Transmitting means for transmitting the signal converted by the converting means from the first antenna group;
Have
The conversion means is configured so that information of n s (n s is an integer of 1 or more) symbols of N signal sequences in a certain subcarrier is {x 1 ( ns ), x 2 ( ns ),. .., X N (n s )} and the column vector of N rows having these as each component is x (n s ), the unit matrix of N rows and N columns or the column of the unit matrix is appropriately replaced. N R (N R > 1: N R is an integer) type rotation matrix group obtained as {R k } (N R ≧ k ≧ 1: k is an integer) corresponds to each subcarrier. with R k for a given k, comprising at least means for converting the vector x a (n s) in R k × x (n s) ,
The transmission unit, radio communications device you characterized in that in each sub-carrier is to transmitted from the i-th antenna of the first antenna group and the i component of the transformed column vector.
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj , iまたはその近似値を取得する手段と、
前記伝達関数hj , iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の正方行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hを対角化するN行N列のユニタリー行列Uを算出する手段と、
を更に備え、
前記変換手段は、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [U×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する
ことを特徴とする請求項40に記載の無線通信装置。The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
For each subcarrier individually,
Means for obtaining a transfer function h j , i or an approximation thereof between an i-th antenna of the first antenna group and a j-th antenna of the second antenna group;
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j , i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, ie, a square matrix H H × H of N rows and N columns;
Means for calculating an N-by-N unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
And the converting means, converting the signal of the n s symbols to be transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each sub-carrier [U × R k × x ( n s)] As the i the wireless communications apparatus of claim 40, wherein.
Ntx>Nであり、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナ との間の伝達関数hj , iまたはその近似値を取得する手段と、
前記伝達関数hj , iを第(j,i)成分とするM行Ntx列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出する手段と、
前記二つの行列の行列積即ちNtx行Ntx列の正方行列HH×Hを算出する手段と、
前記行列HH×Hを対角化するNtx行Ntx列のユニタリー行列Uを算出する手段と、
を更に備え、
前記変換手段は、Ntx行N列の行列で且つN≧j≧1なる整数jに対し第(j,j)成分のみが1で他の成分が0である行列をTと表記した際に、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナ(Ntx≧i≧1:iは整数)より送信される第nsシンボルの信号を [U×T×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する
ことを特徴とする請求項40に記載の無線通信装置。The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
Ntx> N,
For each subcarrier individually,
Means for obtaining a transfer function h j , i or an approximation thereof between an i-th antenna in the first antenna group and a j-th antenna in the second antenna group;
Means for calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N tx columns with the transfer function h j , i as the (j, i) component;
Means for calculating a matrix product of the two matrices, that is, a square matrix H H × H of N tx rows and N tx columns;
Means for calculating a unitary matrix U of N tx rows and N tx columns for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
When the conversion means represents a matrix of N tx rows and N columns and an integer j where N ≧ j ≧ 1, only the (j, j) component is 1 and the other components are 0, T the in each subcarrier first antenna group of the i antenna: [U × T × a signal of the n s symbols to be transmitted from the (n tx ≧ i ≧ 1 i integer) R k × x (n s 41 ] The wireless communication apparatus according to claim 40 , wherein conversion is performed so that i is obtained.
ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列を適当に並べ替えたものをNサブキャリア周期で順番に対応させること
を特徴とする請求項40から43のいずれかに記載の無線通信装置。In the rotation matrix group {R k }, R 1 is one matrix selected from the matrix obtained by appropriately replacing the columns of the N × N unit matrix, and the rotation matrix group {R k } is an integer j for N> j ≧ 1. A matrix of N rows and N columns in which only the (j + 1, j) component and the (1, N) component are 1 and the other components are 0 is P, and further, R for an integer k such that N ≧ k ≧ 2. It is composed of a total of N matrices given as k = P k−1 × R 1 ,
The rotation matrix Rk used for the subcarriers in which user information is accommodated is made to correspond to the rotation matrix group {R k } appropriately rearranged in order with N subcarrier periods. The wireless communication device according to any one of claims 40 to 43 .
OFDM変調された信号をサブキャリア上にマッピングする際に、前記N系統に分割された各信号系列のビット列がNilサブキャリア周期(Nilは1より大きな整数)で隣接する様にインタリーブ処理を施す場合には、ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列をそれぞれNil個ずつ用意したものを適当に並べ替えてNil×Nサブキャリア周期で順番に対応させること
を特徴とする請求項40から43のいずれかに記載の無線通信装置。In the rotation matrix group {R k }, R 1 is one matrix selected from the matrix obtained by appropriately replacing the columns of the N × N unit matrix, and the rotation matrix group {R k } is an integer j for N> j ≧ 1. A matrix of N rows and N columns in which only the (j + 1, j) component and the (1, N) component are 1 and the other components are 0 is P, and further, R for an integer k such that N ≧ k ≧ 2. It is composed of a total of N matrices given as k = P k−1 × R 1 ,
When mapping an OFDM-modulated signal on subcarriers, interleave processing is performed so that the bit sequences of the signal sequences divided into the N systems are adjacent to each other in a Nil subcarrier period ( Nil is an integer greater than 1). In the case of applying, the rotation matrix R k used for the subcarriers in which user information is accommodated is appropriately rearranged by preparing Nil matrixes of the rotation matrix group {R k }. 44. The wireless communication apparatus according to claim 40 , wherein the wireless communication apparatuses correspond in order of N il × N subcarrier periods.
前記第一の無線局は N tx ( N tx は1より大きい整数)本以上の第一のアンテナ群を備え、
サブキャリア毎に個別に送信すべきユーザデータを N 系統( N tx ≧ N >1、 N は整数)に分割する分割ステップと、
前記 N 系統に分割されたユーザデータに N 種類の既知のパターンの信号を付与して得られる N 系統の信号系列により構成される無線データパケットを構築するステップと、
N 系統の前記既知のパターンを含む信号系列から N tx 系統の信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより変換された信号を前記第一のアンテナ群から送信する送信ステップと
を有し、
前記変換ステップでは、あるサブキャリアにおけるN系統の前記信号系列の第ns(nsは1以上の整数)シンボルの情報がそれぞれ{x1(ns),x2(ns),・・・,xN(ns)}であり且つこれらを各成分として持つN行の列ベクトルがx(ns)であった場合、N行N列の単位行列または該単位行列の列を適宜入れ替えて得られるNR(NR>1:NRは整数)種類の回転行列群を{Rk}(NR≧k≧1:kは整数)と表記した際に、各サブキャリアに対応した所定のkに対するRkを用い、前記ベクトルx(ns)をRk×x(ns)に変換する手段を少なくとも含み、
前記送信ステップは、各サブキャリアにおける該変換された列ベクトルの第i成分を前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。 The first radio station and the second radio station are configured by a first radio station and a second radio station, and the first radio station and the second radio station communicate using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme using a plurality of subcarriers. A wireless communication method used in a wireless communication system for performing
The first radio station is N tx ( N tx Is an integer greater than 1) with at least a first antenna group,
A division step of dividing user data to be transmitted separately for each subcarrier into N systems ( N tx ≧ N > 1, N is an integer);
A step of constructing a wireless data packet made up of a signal sequence of the N systems in the divided N lines in the user data obtained by applying a signal of N kinds of known pattern,
A converting step of converting a signal sequence including the N known patterns into an N tx system signal;
Have a transmission step of transmitting the converted signal by the conversion step from the first antenna group,
The conversion step, the n s of the signal sequence of the N lines in a certain sub-carrier (n s is an integer of 1 or more) information symbols, each {x 1 (n s), x 2 (n s), ·· .., X N (n s )} and the column vector of N rows having these as each component is x (n s ), the unit matrix of N rows and N columns or the column of the unit matrix is appropriately replaced. N R (N R > 1: N R is an integer) type rotation matrix group obtained as {R k } (N R ≧ k ≧ 1: k is an integer) corresponds to each subcarrier. with R k for a given k, comprising at least means for converting the vector x to (n s) in R k × x (n s) ,
The transmitting step transmits the i-th component of the converted column vector in each subcarrier from the i-th antenna of the first antenna group.
A wireless communication method.
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj , iまたはその近似値を取得するステップと、
前記伝達関数hj , iを第(j,i)成分とするM行N列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちN行N列の正方行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hを対角化するN行N列のユニタリー行列Uを算出するステップと、
を更に備え、
前記変換ステップは、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナより送信される第nsシンボルの信号を [U×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する
ことを特徴とする請求項46に記載の無線通信方法。The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
For each subcarrier individually,
Obtaining a transfer function h j , i or an approximation thereof between an i-th antenna of the first antenna group and a j-th antenna of the second antenna group;
Calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H with respect to a matrix H of M rows and N columns with the transfer function h j , i as the (j, i) component;
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, a N × N square matrix H H × H;
Calculating an N-row N-column unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
In the conversion step, the signal of the nsth symbol transmitted from the i-th antenna of the first antenna group in each subcarrier is converted so as to be [U × R k × x ( ns )] i. The wireless communication method according to claim 46 , wherein:
Nrx>Nであり、
各サブキャリア毎に個別に、
前記第一のアンテナ群の内の第iアンテナと前記第二のアンテナ群の内の第jアンテナとの間の伝達関数hj , iまたはその近似値を取得するステップと、
前記伝達関数hj , iを第(j,i)成分とするM行Ntx列の行列Hに対し、該行列Hのエルミート共役な行列HHを算出するステップと、
前記二つの行列の行列積即ちNtx行Ntx列の正方行列HH×Hを算出するステップと、
前記行列HH×Hを対角化するNtx行Ntx列のユニタリー行列Uを算出するステップと、
を更に備え、
前記変換ステップは、Ntx行N列の行列で且つN≧j≧1なる整数jに対し第(j,j)成分のみが1で他の成分が0である行列をTと表記した際に、各サブキャリアにおける前記第1のアンテナ群の第iアンテナ(Ntx≧i≧1:iは整数)より送信される第nsシンボルの信号を [U×T×Rk×x(ns)]iとなる様に変換する
ことを特徴とする請求項46に記載の無線通信方法。The second radio station includes M (M is an integer of 1 or more) second antenna groups,
N rx > N,
For each subcarrier individually,
Obtaining a transfer function h j , i or an approximation thereof between an i-th antenna of the first antenna group and a j-th antenna of the second antenna group;
Calculating a Hermitian conjugate matrix H H of the matrix H for a matrix H of M rows and N tx columns, wherein the transfer function h j , i is the (j, i) -th component;
Calculating a matrix product of the two matrices, that is, a square matrix H H × H of N tx rows and N tx columns;
Calculating an N tx row N tx column unitary matrix U for diagonalizing the matrix H H × H;
Further comprising
Wherein the converting step, the (j, j) with respect to N tx × N and N ≧ j ≧ 1 becomes an integer j in the matrix of column components is all that is other ingredients 0 1 matrix upon denoted as T the in each subcarrier first antenna group of the i antenna: [U × T × a signal of the n s symbols to be transmitted from the (n tx ≧ i ≧ 1 i integer) R k × x (n s 47 ) The wireless communication method according to claim 46 , wherein conversion is performed so as to be i .
ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列を適当に並べ替えたものをNサブキャリア周期で順番に対応させること
を特徴とする請求項46から49のいずれかに記載の無線通信方法。In the rotation matrix group {R k }, R 1 is one matrix selected from the matrix obtained by appropriately replacing the columns of the N × N unit matrix, and the rotation matrix group {R k } is an integer j for N> j ≧ 1. A matrix of N rows and N columns in which only the (j + 1, j) component and the (1, N) component are 1 and the other components are 0 is P, and further, R for an integer k such that N ≧ k ≧ 2. It is composed of a total of N matrices given as k = P k−1 × R 1 ,
The rotation matrix R k used for the subcarriers in which user information is accommodated is made to correspond to the rotation matrix group {R k } appropriately rearranged in order with N subcarrier periods. A wireless communication method according to any one of claims 46 to 49 .
OFDM変調された信号をサブキャリア上にマッピングする際に、前記N系統に分割された各信号系列のビット列がNilサブキャリア周期(Nilは1より大きな整数)で隣接する様にインタリーブ処理を施す場合には、ユーザ情報が収容されるサブキャリアに対して用いる前記回転行列Rkを、前記回転行列群{Rk}の各行列をそれぞれNil個ずつ用意したものを適当に並べ替えてNil×Nサブキャリア周期で順番に対応させること
を特徴とする請求項46から49のいずれかに記載の無線通信方法。In the rotation matrix group {R k }, R 1 is one matrix selected from the matrix obtained by appropriately replacing the columns of the N × N unit matrix, and the rotation matrix group {R k } is an integer j for N> j ≧ 1. A matrix of N rows and N columns in which only the (j + 1, j) component and the (1, N) component are 1 and the other components are 0 is P, and further, R for an integer k such that N ≧ k ≧ 2. k = is composed of P k-1 × N total matrix given as R 1,
When mapping an OFDM-modulated signal on subcarriers, interleave processing is performed so that the bit sequences of the signal sequences divided into the N systems are adjacent to each other in a Nil subcarrier period ( Nil is an integer greater than 1). when applying the said rotation matrix Rk using the sub-carrier by the user information is received, the rotation of each of the matrix group {Rk} respectively N il or by instead appropriately arranging those prepared N il The wireless communication method according to any one of claims 46 to 49 , wherein the correspondence is made in order with × N subcarrier cycles.
前記第二の無線局はThe second radio station is MM (( MM は1以上の整数)本の第二のアンテナ群を備え、Is an integer greater than or equal to 1) second antenna group,
前記第二のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、Means for individually receiving radio signals using the second antenna group;
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、受信した各信号系列の信号を分離して復調する復調手段と、Demodulating means for separating and demodulating signals of each received signal sequence using a known pattern signal given to the received signal as a reference signal;
復調した全ての信号系列を合成し、ユーザデータとして出力する出力手段とOutput means for synthesizing all demodulated signal sequences and outputting them as user data;
を備えることを特徴とする無線通信装置。A wireless communication apparatus comprising:
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003408240 | 2003-12-05 | ||
| JP2003408240 | 2003-12-05 | ||
| JP2004009313 | 2004-01-16 | ||
| JP2004009313 | 2004-01-16 | ||
| PCT/JP2004/018033 WO2005055484A1 (en) | 2003-12-05 | 2004-12-03 | Radio communication device, radio communication method, and radio communication system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2005055484A1 JPWO2005055484A1 (en) | 2007-07-05 |
| JP4188372B2 true JP4188372B2 (en) | 2008-11-26 |
Family
ID=34656239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005515986A Expired - Lifetime JP4188372B2 (en) | 2003-12-05 | 2004-12-03 | Wireless communication apparatus, wireless communication method, and wireless communication system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4188372B2 (en) |
| WO (1) | WO2005055484A1 (en) |
Cited By (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8446892B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-05-21 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
| US8462859B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-06-11 | Qualcomm Incorporated | Sphere decoding apparatus |
| US8477684B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Acknowledgement of control messages in a wireless communication system |
| US8565194B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
| US8582509B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
| US8599945B2 (en) | 2005-06-16 | 2013-12-03 | Qualcomm Incorporated | Robust rank prediction for a MIMO system |
| US8611284B2 (en) | 2005-05-31 | 2013-12-17 | Qualcomm Incorporated | Use of supplemental assignments to decrement resources |
| US8644292B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-02-04 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
| US8681764B2 (en) | 2005-11-18 | 2014-03-25 | Qualcomm Incorporated | Frequency division multiple access schemes for wireless communication |
| US8693405B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-04-08 | Qualcomm Incorporated | SDMA resource management |
| US8831607B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-09-09 | Qualcomm Incorporated | Reverse link other sector communication |
| US8842619B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-09-23 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
| US8879511B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-11-04 | Qualcomm Incorporated | Assignment acknowledgement for a wireless communication system |
| US8885628B2 (en) | 2005-08-08 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
| US8917654B2 (en) | 2005-04-19 | 2014-12-23 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
| US9088384B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-07-21 | Qualcomm Incorporated | Pilot symbol transmission in wireless communication systems |
| US9130810B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | OFDM communications methods and apparatus |
| US9137822B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US9136974B2 (en) | 2005-08-30 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Precoding and SDMA support |
| US9143305B2 (en) | 2005-03-17 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9144060B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Resource allocation for shared signaling channels |
| US9148256B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-29 | Qualcomm Incorporated | Performance based rank prediction for MIMO design |
| US9154211B2 (en) | 2005-03-11 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems |
| US9172453B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-10-27 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system |
| US9179319B2 (en) | 2005-06-16 | 2015-11-03 | Qualcomm Incorporated | Adaptive sectorization in cellular systems |
| US9184870B2 (en) | 2005-04-01 | 2015-11-10 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for control channel signaling |
| US9209956B2 (en) | 2005-08-22 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
| US9210651B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for bootstraping information in a communication system |
| US9225416B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system |
| US9225488B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Shared signaling channel |
| US9246560B2 (en) | 2005-03-10 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems |
| US9307544B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-04-05 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
| US9426012B2 (en) | 2000-09-13 | 2016-08-23 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
| US9461859B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-10-04 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9520972B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-12-13 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9660776B2 (en) | 2005-08-22 | 2017-05-23 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007020096A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Toshiba Corp | Broadcast relay equipment |
| JP4867797B2 (en) * | 2007-06-01 | 2012-02-01 | 住友電気工業株式会社 | Communication device and adaptive antenna signal processing method |
| JP5208453B2 (en) * | 2007-06-19 | 2013-06-12 | 三星電子株式会社 | Communication device and transmission rate setting method |
| JP5133007B2 (en) * | 2007-08-16 | 2013-01-30 | 三星電子株式会社 | Transmitting apparatus and beamforming matrix generation method |
| JP5005803B2 (en) * | 2010-08-25 | 2012-08-22 | Kddi株式会社 | Transmission path estimation apparatus and transmission path estimation program |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261727A (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | OFDM signal transmission equipment |
| JP3764662B2 (en) * | 2001-08-15 | 2006-04-12 | 日本電信電話株式会社 | OFDM signal receiving circuit and OFDM signal transmitting / receiving circuit |
| JP2003204314A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Carrier frequency error correction circuit and radio signal transmitting / receiving device |
-
2004
- 2004-12-03 WO PCT/JP2004/018033 patent/WO2005055484A1/en not_active Ceased
- 2004-12-03 JP JP2005515986A patent/JP4188372B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9426012B2 (en) | 2000-09-13 | 2016-08-23 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
| US11032035B2 (en) | 2000-09-13 | 2021-06-08 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
| US9130810B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | OFDM communications methods and apparatus |
| US10313069B2 (en) | 2000-09-13 | 2019-06-04 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
| US9148256B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-29 | Qualcomm Incorporated | Performance based rank prediction for MIMO design |
| US11039468B2 (en) | 2004-07-21 | 2021-06-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US9137822B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US10849156B2 (en) | 2004-07-21 | 2020-11-24 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US10517114B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-12-24 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US10237892B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-03-19 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US10194463B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-01-29 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
| US9246560B2 (en) | 2005-03-10 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems |
| US9154211B2 (en) | 2005-03-11 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems |
| US8446892B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-05-21 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
| US8547951B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-10-01 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
| US9520972B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-12-13 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9143305B2 (en) | 2005-03-17 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9461859B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-10-04 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
| US9184870B2 (en) | 2005-04-01 | 2015-11-10 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for control channel signaling |
| US9036538B2 (en) | 2005-04-19 | 2015-05-19 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
| US8917654B2 (en) | 2005-04-19 | 2014-12-23 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
| US9307544B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-04-05 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
| US9408220B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-08-02 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
| US8611284B2 (en) | 2005-05-31 | 2013-12-17 | Qualcomm Incorporated | Use of supplemental assignments to decrement resources |
| US8462859B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-06-11 | Qualcomm Incorporated | Sphere decoding apparatus |
| US9179319B2 (en) | 2005-06-16 | 2015-11-03 | Qualcomm Incorporated | Adaptive sectorization in cellular systems |
| US8599945B2 (en) | 2005-06-16 | 2013-12-03 | Qualcomm Incorporated | Robust rank prediction for a MIMO system |
| US9693339B2 (en) | 2005-08-08 | 2017-06-27 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
| US8885628B2 (en) | 2005-08-08 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
| US9209956B2 (en) | 2005-08-22 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
| US9860033B2 (en) | 2005-08-22 | 2018-01-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for antenna diversity in multi-input multi-output communication systems |
| US9240877B2 (en) | 2005-08-22 | 2016-01-19 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
| US9246659B2 (en) | 2005-08-22 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
| US9660776B2 (en) | 2005-08-22 | 2017-05-23 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system |
| US8787347B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-07-22 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
| US8644292B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-02-04 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
| US9136974B2 (en) | 2005-08-30 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Precoding and SDMA support |
| US8842619B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-09-23 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
| US8693405B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-04-08 | Qualcomm Incorporated | SDMA resource management |
| US8477684B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Acknowledgement of control messages in a wireless communication system |
| US8879511B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-11-04 | Qualcomm Incorporated | Assignment acknowledgement for a wireless communication system |
| US9088384B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-07-21 | Qualcomm Incorporated | Pilot symbol transmission in wireless communication systems |
| US9225488B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Shared signaling channel |
| US9225416B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system |
| US9172453B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-10-27 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system |
| US8565194B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
| US9210651B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for bootstraping information in a communication system |
| US9144060B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Resource allocation for shared signaling channels |
| US10805038B2 (en) | 2005-10-27 | 2020-10-13 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
| US8582509B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
| US8681764B2 (en) | 2005-11-18 | 2014-03-25 | Qualcomm Incorporated | Frequency division multiple access schemes for wireless communication |
| US8831607B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-09-09 | Qualcomm Incorporated | Reverse link other sector communication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2005055484A1 (en) | 2007-07-05 |
| WO2005055484A1 (en) | 2005-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4188372B2 (en) | Wireless communication apparatus, wireless communication method, and wireless communication system | |
| US8265177B2 (en) | System and method for wireless communication of uncompressed high definition video data using beambook-constructed beamforming signals | |
| EP2158694B1 (en) | Method and apparatus for feedback in closed loop transmitting | |
| KR101336180B1 (en) | Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method | |
| US8040856B2 (en) | System and method for wireless communication of uncompressed high definition video data using a beamforming acquisition protocol | |
| KR102066647B1 (en) | Data unit format for single user beamforming in long-range wireless local area networks (wlans) | |
| RU2404511C2 (en) | Ofdm mimo system with controlled low-complexity directional diagram | |
| US8971434B2 (en) | Precoding codebook and feedback representation | |
| JP4536435B2 (en) | Transmission method and transmission apparatus | |
| US20130315177A1 (en) | Wireless communication system, wireless comunication apparatus and wireless communication method | |
| KR20130129821A (en) | Alternate feedback types for downlink multiple user mimo configurations | |
| WO2005055465A1 (en) | Apparatus and method for transmitting data by selected eigenvector in closed loop mimo mobile communication system | |
| JP4637257B2 (en) | Transmission method and transmission apparatus | |
| JP4455512B2 (en) | Wireless communication method and wireless base station | |
| JP4503539B2 (en) | Wireless communication system and spatial multiplexing wireless communication method | |
| CN118019047A (en) | Multi-user access identification and detection method based on frequency domain pre-equalization in time-sensitive networks | |
| JP4633644B2 (en) | Wireless communication method | |
| JP4455511B2 (en) | Wireless communication method, wireless communication system, and wireless terminal station | |
| JP4402098B2 (en) | Transmission apparatus and transmission directivity control method | |
| CN102957502B (en) | For the method and apparatus of the linear predictive coding of communication system | |
| JP4476873B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| JP4105181B2 (en) | Wireless communication system and method | |
| JP4105175B2 (en) | Wireless communication apparatus and method | |
| JP4246169B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
| WO2005055483A1 (en) | Radio communication apparatus and radio communication method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080407 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080902 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080910 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4188372 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |