JP6577417B2 - Wireless communication system, wireless communication method, and wireless communication program - Google Patents

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本発明は、送信ウェイト制御や受信ウェイト制御が適用されるマルチユーザ通信ネットワークあるいは異種システムが混在する異種通信ネットワークにおいて、通信路の伝搬応答情報（チャネル応答情報またはチャネル情報）のフィードバックに起因する大量のネットワークオーバヘッドを回避・緩和するため、フィードバック情報の圧縮技術・削減技術を適用した無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムに関する。   The present invention provides a large amount resulting from feedback of propagation response information (channel response information or channel information) of a communication path in a multi-user communication network to which transmission weight control or reception weight control is applied or a heterogeneous communication network in which different systems are mixed. The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication program to which a feedback information compression technique / reduction technique is applied in order to avoid or alleviate network overhead.

近年、利便性、小型化、モバイルアプリの普及などの諸要因に後押しされ、無線通信局の機能を備えた無線基地局および無線端末が急増している。それに伴い、限られた無線通信に適した電波資源の高効率な利用がますます求められている。   In recent years, wireless base stations and wireless terminals having functions of wireless communication stations have been rapidly increased, supported by various factors such as convenience, miniaturization, and the spread of mobile applications. Accordingly, there is an increasing demand for highly efficient use of radio wave resources suitable for limited wireless communication.

従来は、多数の無線局が送信する無線信号を互いに干渉してスループットが低下することを回避するために、電波資源を周波数軸上あるいは時間軸上あるいは空間軸上、または周波数軸と時間軸と空間軸とを組み合わせた多元軸上での分割利用が主流である。具体的には、従来の干渉制御技術では、多数の無線局に対して利用できる電波資源全体をまず分割し、各無線局が分割で得られた電波資源の範囲内で通信を行うことにより他の無線局との干渉を回避している。   Conventionally, in order to avoid a decrease in throughput due to interference between radio signals transmitted by a large number of radio stations, radio resources are arranged on a frequency axis, a time axis, a space axis, or a frequency axis and a time axis. Divided use on a multi-axis combined with a space axis is the mainstream. Specifically, in the conventional interference control technology, the entire radio resources that can be used for a large number of radio stations are first divided, and each radio station performs communication within the range of radio resources obtained by the division. Interference with other radio stations is avoided.

一方、近年新たな干渉制御の技術アプローチとして、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiuser MIMO、以下ＭＵ−ＭＩＭＯという）技術（非特許文献１，２）や、干渉アライメント（Interference Alignment、以下ＩＡという）技術（非特許文献３，４）が提案されている。これらの干渉制御技術は、従来のように多数の無線局で利用できる電波資源全体を分割するのではなく、各無線局が電波資源全体を利用できるように無線局間に生じる干渉を許容している。そして、分割しない代わりに各無線局が送受ウェイトや受信ウェイトを通して、所望信号以外の干渉信号に対する干渉制御を行っている。   On the other hand, as a new interference control technology approach in recent years, multiuser MIMO (hereinafter referred to as MU-MIMO) technology (Non-Patent Documents 1 and 2), interference alignment (Interference Alignment, hereinafter referred to as IA) technology (non-patent) Documents 3 and 4) have been proposed. These interference control technologies do not divide the entire radio resources that can be used by many radio stations as in the past, but allow for interference that occurs between radio stations so that each radio station can use the entire radio resources. Yes. Then, instead of dividing, each wireless station performs interference control for interference signals other than the desired signal through transmission / reception weights and reception weights.

ＭＵ−ＭＩＭＯ技術やＩＡ技術による干渉制御を実現するには、正確な伝搬応答に基づいて算出された高精度な送信ウェイトや受信ウェイトが必要不可欠である。一方、伝搬応答を取得する方法としては、受信側で推定した伝搬応答を送信側にフィードバックする手法が主に使われている（非特許文献５）。その場合、フィードバックするチャネル情報の量はシステムが用いるアンテナ素子数に比例して増加し、特に大規模ＭＩＭＯ技術（非特許文献６，７）が適用される無線システムではフィードバック情報量が膨大となり、その大きなオーバヘッドによって無線ネットワークのスループットが著しく低下するおそれがあった。   In order to realize interference control by the MU-MIMO technique and the IA technique, highly accurate transmission weights and reception weights calculated based on accurate propagation responses are indispensable. On the other hand, as a method of acquiring a propagation response, a method of feeding back a propagation response estimated on the reception side to the transmission side is mainly used (Non-Patent Document 5). In that case, the amount of channel information to be fed back increases in proportion to the number of antenna elements used by the system, and particularly in a wireless system to which a large-scale MIMO technology (Non-Patent Documents 6 and 7) is applied, the amount of feedback information becomes enormous. The large overhead may significantly reduce the throughput of the wireless network.

一方、膨大なフィードバック情報量に起因するネットワークオーバヘッドの対策として、変換行列を用いてチャネル情報を圧縮する技術が提案されている（非特許文献８）。   On the other hand, as a countermeasure against network overhead caused by an enormous amount of feedback information, a technique for compressing channel information using a transformation matrix has been proposed (Non-Patent Document 8).

Quentin H. Spencer, A. Lee Swindlehurst, and Martin Haardt, “Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMOChannels, ”IEEE Trans. on Signal Processing, vol.52, no.2, pp.461-471, Feb. 2004.Quentin H. Spencer, A. Lee Swindlehurst, and Martin Haardt, “Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMOChannels,” IEEE Trans. On Signal Processing, vol.52, no.2, pp.461-471, Feb . 2004. David Gesbert, Marios Kountouris, Robert W. Heath Jr., Chan-Byoung Chae, and Thomas Salzer, “Shifting the MIMO Paradigm, ”IEEE Signal Processing Magazine, vol.24, no.5, pp.36-46, September 2007.David Gesbert, Marios Kountouris, Robert W. Heath Jr., Chan-Byoung Chae, and Thomas Salzer, “Shifting the MIMO Paradigm,” IEEE Signal Processing Magazine, vol.24, no.5, pp.36-46, September 2007 . V. Cadambe and S. Jafar,“Interference alignment and degrees of freedom of the K-user interference channel, ”IEEE Trans. Infomation Theory, vol.54, no.8, pp.3425-3441, Aug. 2008.V. Cadambe and S. Jafar, “Interference alignment and degrees of freedom of the K-user interference channel,” IEEE Trans. Infomation Theory, vol.54, no.8, pp.3425-3441, Aug. 2008. K. Gomadam, V. R. Cadambe and S. A. Jafar,“A Distributed Numerical Approach to Interference Alignment and Applications to Wireless Interference Networks, ”IEEE Trans. Inf. Theory, vol.57, no.6, pp.3309-3322, June 2011.K. Gomadam, V. R. Cadambe and S. A. Jafar, “A Distributed Numerical Approach to Interference Alignment and Applications to Wireless Interference Networks,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol.57, no.6, pp.3309-3322, June 2011. D. J. Love, R. W. Heath, Jr., V. K. N. Lau, D. Gesbert, B. D. Rao, and M. Andrews, “An Overview of Limited Feedback in Wireless Communication Systems,” IEEE Journal on Sel. Areas in Comm., Special Issue on Exploiting Limited Feedback in Tomorrow’s Wireless Communication Networks, vol.26, no.8, pp.1341-1365, Oct. 2008.DJ Love, RW Heath, Jr., VKN Lau, D. Gesbert, BD Rao, and M. Andrews, “An Overview of Limited Feedback in Wireless Communication Systems,” IEEE Journal on Sel. Areas in Comm., Special Issue on Exploiting Limited Feedback in Tomorrow's Wireless Communication Networks, vol.26, no.8, pp.1341-1365, Oct. 2008. F. Rusek, D. Persson, B. K. Lau, E. G. Larsson, T. L. Marzetta, O. Edfors, and F. Tufvesson,“Scaling up MIMO: Opportunities and challenges with very large arrays, ”IEEE Sig. Proc. Mag.,vol.30, no.1, pp.40-60, Jan.2013.F. Rusek, D. Persson, BK Lau, EG Larsson, TL Marzetta, O. Edfors, and F. Tufvesson, “Scaling up MIMO: Opportunities and challenges with very large arrays,” IEEE Sig. Proc. Mag., Vol. 30, no.1, pp.40-60, Jan.2013. E. G. Larsson, O. Edfors, F. Tufvesson, and T. L. Marzetta, “Massive MIMO for next generation wireless systems,” IEEE Comm. Mag., vol.52, no.2, pp.186-195, Feb. 2014.E. G. Larsson, O. Edfors, F. Tufvesson, and T. L. Marzetta, “Massive MIMO for next generation wireless systems,” IEEE Comm. Mag., Vol.52, no.2, pp.186-195, Feb. 2014. T. Al-Naffouri, “An EM-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in OFDM, ”IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007.T. Al-Naffouri, “An EM-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in OFDM,” IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007. T. Al-Naffouri, “An em-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in ofdm, ” IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007.T. Al-Naffouri, “An em-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in ofdm,” IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007.

従来の干渉制御技術の課題として以下のものがあげられる。
(1) 従来技術では、チャネル情報の圧縮に用いる変換行列もチャネル情報と一緒にフィードバックする必要があるため、圧縮効果が相殺されてしまい、最終的なオーバヘッドの削減効果が限定的なものであった。 The following are problems of the conventional interference control technology.
(1) In the prior art, since the transformation matrix used for compressing the channel information needs to be fed back together with the channel information, the compression effect is offset and the final overhead reduction effect is limited. It was.

(2) 従来技術では、移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応ができず、フィードバックしたチャネル情報が時間とともに陳腐化してしまい、最終的に生成される送受信ウェイトの精度が大きく劣化し、伝送容量が低下する。   (2) In the prior art, it is not possible to cope with the time variation of the propagation path in the mobile communication environment, the feedback channel information becomes obsolete with time, and the accuracy of the finally generated transmission / reception weight is greatly deteriorated, Transmission capacity decreases.

本発明は、チャネル情報や変換行列のフィードバック情報量を削減し、さらに移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応を可能にする無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムを提供することを目的とする。   The present invention provides a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication program that reduce the amount of feedback information of channel information and a conversion matrix, and that can cope with time variation of a propagation path in a mobile communication environment. Objective.

第１の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、送信局は、圧縮チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備える。   In a wireless communication system that performs interference control using channel information of a propagation path that is transmitted from a receiving station to a transmitting station, the first invention includes: compressed channel information obtained by compressing channel information using a transformation matrix; Means for generating a difference transformation matrix by taking a difference between the transformation matrix and a transformation matrix in one previous update period, and transmitting the compressed channel information and the difference transformation matrix to a transmitting station, Receiving channel information and differential transformation matrix, obtaining current transformation matrix by adding difference transformation matrix and transformation matrix in previous update period, decompressing compressed channel information using the current transformation matrix Means for generating channel information are provided.

第２の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、送信局は、差分チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備える。 According to a second aspect of the present invention, in a wireless communication system that performs interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station, the receiving station generates compressed channel information obtained by compressing the channel information using a transformation matrix. Further, differential channel information is obtained by taking a difference between the compressed channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period, and a difference between the transformation matrix and the transformation matrix in the previous update period is obtained. to produce a differential transformation matrix, comprises means for transmitting said difference channel information and the differential transformation matrix to the transmitting station, the transmitting station receives the differential channel information and difference conversion matrix, differential channel information and the previous one get the current compression channel information by adding the compression channel information in a packet transmission period, the differential transformation matrix and the transformation matrix in the previous update period Get the current transformation matrix by calculation, it comprises means for generating a decompression channel information thawed the current compression channel information using the current transformation matrix.

また、第１の発明の無線通信システムにおいて、受信局は、圧縮チャネル情報に代えて、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成して伝送する構成であり、送信局は、予測圧縮チャネル情報を受信し、現在の変換行列を用いて予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。   Further, in the wireless communication system of the first invention, the receiving station is configured to generate and transmit predicted compressed channel information in which a future value of the compressed channel information is predicted instead of the compressed channel information. A configuration may be adopted in which predicted compressed channel information is received and predicted decompressed channel information is generated by decompressing the predicted compressed channel information using the current transformation matrix.

また、第２の発明の無線通信システムにおいて、受信局は、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、差分チャネル情報に代えて、１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との差分をとった予測差分チャネル情報を生成して伝送する構成であり、送信局は、予測差分チャネル情報を受信し、予測差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との加算により現在の予測圧縮チャネル情報を取得し、現在の変換行列を用いて該現在の予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。 In the wireless communication system of the second invention, the receiving station generates predicted compressed channel information in which the future value of the compressed channel information is predicted, and predictive compression in the previous packet transmission period instead of the differential channel information. The transmission station is configured to generate and transmit predicted differential channel information obtained by taking a difference from the channel information. The transmitting station receives the predicted differential channel information, and the predicted compressed channel in the previous packet transmission period is received from the predicted differential channel information. The current predicted compressed channel information may be acquired by addition to the information, and the predicted decompressed channel information may be generated by decompressing the current predicted compressed channel information using the current transformation matrix.

また、第１の発明の無線通信システムにおいて、送信局は、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。   In the wireless communication system of the first invention, the transmitting station generates predicted compressed channel information in which a future value of the compressed channel information is predicted, and the predicted decompression in which the predicted compressed channel information is decompressed using the current transformation matrix. It is good also as a structure which produces | generates channel information.

また、第２の発明の無線通信システムにおいて、送信局は、現在の圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。 In the wireless communication system of the second invention, the transmitting station generates predicted compressed channel information that predicts a future value of the current compressed channel information, and decompresses the predicted compressed channel information using the current transformation matrix. The prediction decompression channel information may be generated.

第３の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、送信局は、圧縮チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する。   According to a third aspect of the present invention, in the wireless communication method for performing interference control using channel information of a propagation path transmitted from the receiving station to the transmitting station, the receiving station compresses the channel information using a conversion matrix; A difference transformation matrix is generated by taking a difference between the transformation matrix and a transformation matrix in one previous update period, and the compressed channel information and the difference transformation matrix are transmitted to the transmitting station. Receiving the difference transformation matrix, obtaining the current transformation matrix by adding the difference transformation matrix and the transformation matrix in the previous update period, and using the current transformation matrix, decompressed channel information obtained by decompressing the compressed channel information Generate.

第４の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、送信局は、差分チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the wireless communication method for performing interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station, the receiving station generates compressed channel information obtained by compressing the channel information using a conversion matrix. Further, differential channel information is obtained by taking a difference between the compressed channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period, and a difference between the transformation matrix and the transformation matrix in the previous update period is obtained. to produce a differential transformation matrix to the transmitting station transmits the said difference channel information and the differential transformation matrix, the transmitting station receives the differential channel information and difference conversion matrix, differential channel information and the previous packet transmission period get the current compression channel information by adding the compression channel information in the current by adding the transformation matrix in the update period of the previous one and the differential transformation matrix Get the換行columns, it creates a decompressed channel information thawed the current compression channel information using the current transformation matrix.

第５の発明の無線通信プログラムは、第１の発明または第２の発明の無線通信システムの各手段における処理をコンピュータに実行させ、それぞれチャネル情報の処理を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a wireless communication program that causes a computer to execute processing in each unit of the wireless communication system according to the first or second aspect, and performs channel information processing.

本発明は、チャネル情報や変換行列における差分情報の方が数値幅（ダイナミックレンジ）が小さい特徴に着目し、「直接情報」の代わりに「差分情報」をフィードバックすることでフィードバック情報量の削減を行うことができる。   The present invention pays attention to the feature that the difference information in the channel information and the conversion matrix has a smaller numerical value width (dynamic range), and the feedback information amount is reduced by feeding back “difference information” instead of “direct information”. It can be carried out.

本発明は、移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応も考慮し、「現在時刻」の代わりに「将来時刻」における予測チャネル情報を用いて送受信ウェイトを生成することにより、送受信ウェイトの精度を高め、伝送容量を高めることができる。   The present invention also considers the response to propagation time fluctuations in a mobile communication environment, and generates transmission / reception weights using predicted channel information at “future time” instead of “current time”, thereby improving the accuracy of transmission / reception weights. And the transmission capacity can be increased.

本発明の無線通信システムの構成例１を示す図である。It is a figure which shows the structural example 1 of the radio | wireless communications system of this invention. 本発明の無線通信システムの構成例２を示す図である。It is a figure which shows the structural example 2 of the radio | wireless communications system of this invention. 本発明の無線通信システムの基本となる処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence used as the basis of the radio | wireless communications system of this invention. 本発明の実施例１における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 1 of this invention. 本発明の実施例１における圧縮なし区間（ｋ＝０）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the no compression area (k = 0) in Example 1 of this invention. 本発明の実施例１における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the section with compression (k> = 1) in Example 1 of this invention. 本発明の実施例２における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of the process sequence on the time-axis in Example 2 of this invention. 本発明の実施例２における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 2 of this invention. 本発明の実施例３における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 3 of this invention. 本発明の実施例３における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 3 of this invention. 本発明の実施例４における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 4 of this invention. 本発明の実施例４における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 4 of this invention. 本発明の実施例５における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 5 of this invention. 本発明の実施例５における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 5 of this invention. 本発明の実施例６における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of the process sequence on the time-axis in Example 6 of this invention. 本発明の実施例６における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 6 of this invention. 本発明の実施例７における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 7 of this invention. 本発明の実施例７における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 7 of this invention. 本発明の実施例８における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 8 of this invention. 本発明の実施例８における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence of the area with compression (k> = 1) in Example 8 of this invention. 本発明の実施例９における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a process sequence on the time-axis in Example 9 of this invention. 本発明の実施例９における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence example of the area with compression (k> = 1) in Example 9 of this invention. 本発明の定量数値評価に用いるシミュレーション諸元を示す図である。It is a figure which shows the simulation specification used for the quantitative numerical evaluation of this invention. 通信容量の特性評価を示す図である。It is a figure which shows the characteristic evaluation of communication capacity. オーバヘッド削減の特性評価を示す図である。It is a figure which shows the characteristic evaluation of overhead reduction.

図１は、本発明の無線通信システムの構成例１を示す。
図１において、１個の送信局１とＫ個（Ｋは２以上の整数）の受信局２−ｉ（ｉは１〜Ｋ）が存在し、１個の送信局１がＫ個の受信局２−ｉへ向かって同時に情報伝送を行うＭＵ−ＭＩＭＯ構成である。その場合、送信局１が各受信局２−ｉ宛の所望信号を送ると同時に、各受信局２−ｉへの干渉信号を抑圧あるいは回避できるように、送信局１の送信ウェイトおよび受信局２−１〜２−Ｋの受信ウェイトによる干渉信号の制御が行われる。 FIG. 1 shows a configuration example 1 of a wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, there is one transmitting station 1 and K (K is an integer of 2 or more) receiving stations 2-i (i is 1 to K), and one transmitting station 1 is K receiving stations. This is a MU-MIMO configuration that simultaneously transmits information toward 2-i. In that case, the transmission station 1 transmits the desired signal addressed to each reception station 2-i, and at the same time, the transmission weight of the transmission station 1 and the reception station 2 are set such that interference signals to each reception station 2-i can be suppressed or avoided. Interference signal control is performed using reception weights of −1 to 2-K.

図２は、本発明の無線通信システムの構成例２を示す。
図２おいて、Ｋ組の送信局１−ｉと受信局２−ｉが存在し、互いに同時に情報伝送を行うＭＵ−ＭＩＭＯ構成である。その場合、受信局２−ｉは、無線通信を行う送信局１−ｉからの所望信号以外に、その他の送信局からＫ−１個の干渉信号も受信する。その干渉信号を各受信局の中で消去できるように、送信局１−１〜１−Ｋに送信ウェイトを設定し、送信局２−１〜２−Ｋに受信ウェイトを設定し、干渉信号の制御が行われる。 FIG. 2 shows a configuration example 2 of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 2, there are K sets of transmitting stations 1-i and receiving stations 2-i, and the MU-MIMO configuration performs information transmission simultaneously. In this case, the receiving station 2-i receives K-1 interference signals from other transmitting stations in addition to the desired signal from the transmitting station 1-i that performs wireless communication. The transmission weights are set for the transmission stations 1-1 to 1-K and the reception weights are set for the transmission stations 2-1 to 2-K so that the interference signals can be deleted in each reception station. Control is performed.

ここで、図１および図２に示す無線通信システムにおいて、干渉制御に用いる送信ウェイトや受信ウェイトは、送信局または受信局の中で既知の伝搬応答から未知の伝搬応答を予測して生成するか、送信局に接続される中央処理局３に入力する各送受信局間の既知の伝搬応答から未知の伝搬応答を予測して生成する構成でもよい。   Here, in the radio communication system shown in FIG. 1 and FIG. 2, is the transmission weight or reception weight used for interference control generated by predicting an unknown propagation response from a known propagation response in the transmitting station or the receiving station? A configuration in which an unknown propagation response is predicted and generated from a known propagation response between the transmitting and receiving stations input to the central processing station 3 connected to the transmission station may be employed.

上記のように、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術やＡＩ技術による干渉制御を実現するには、正確な伝搬応答に基づいて生成された高精度な送信ウェイトや受信ウェイトが必要不可欠である。一方、伝搬応答を取得する方法としては、図１および図２に示すように、受信側で推定したチャネル情報を送信側にフィードバックする手法が使われているが、フィードバック情報量が膨大になることが課題であった。また、伝搬路の時間変動が速い場合には、取得したチャネル情報が時間とともに陳腐化し、干渉制御に用いる送信ウェイトや受信ウェイトの精度が大きく劣化することも課題であった。   As described above, in order to realize the interference control by the MU-MIMO technique or the AI technique, a highly accurate transmission weight or reception weight generated based on an accurate propagation response is indispensable. On the other hand, as a method for obtaining a propagation response, as shown in FIGS. 1 and 2, a method of feeding back channel information estimated on the receiving side to the transmitting side is used, but the amount of feedback information becomes enormous. Was an issue. In addition, when the time variation of the propagation path is fast, the acquired channel information becomes obsolete with time, and the accuracy of transmission weights and reception weights used for interference control is greatly deteriorated.

本発明の特徴は、以下の通りである。
(1) チャネル情報や変換行列は、その１つ前との差分情報の方が数値幅（ダイナミックレンジ）が小さいことに着目し、「直接情報」の代わりに「差分情報」をフィードバックすることにより、フィードバック情報の伝送に用いるビット数を減らし、フィードバック情報量を削減する。 The features of the present invention are as follows.
(1) With regard to channel information and transformation matrix, paying attention to the fact that the difference information from the previous one has a smaller numerical range (dynamic range), and by feeding back “difference information” instead of “direct information” The number of bits used for transmission of feedback information is reduced to reduce the amount of feedback information.

(2) 伝搬路の時間変動を考慮し、「現在時刻」の代わりに「将来時刻」におけるチャネル情報が最終的な送受信ウェイト生成に用いられるように、チャネル情報に対する予測処理を取り入れることで送信時刻における送受信ウェイトと伝搬応答の一致性を高め、伝送容量の向上を図る。   (2) Considering the time variation of the propagation path, the transmission time is taken by incorporating prediction processing for the channel information so that the channel information at the “future time” instead of the “current time” is used for final transmission / reception weight generation. The transmission / reception weight and the propagation response are matched to improve the transmission capacity.

以下、この２つの特徴をそれぞれ実現する実施例について説明する。本実施例では、チャネル情報の圧縮に用いる変換行列Ｕの更新期間をＴL とし、ＴL 内には複数Ｎ回のデータパケット伝送期間ＴS が含まれるものとする。 Hereinafter, an embodiment for realizing each of these two features will be described. In this embodiment, the update period of the transformation matrix U used for compression of the channel information and T L, are in the T L is intended to include a plurality N of times of data packet transmission period T S.

図３は、本発明の無線通信システムの基本となる処理手順例を示す。
図３において、ｋとｎはそれぞれ更新期間ＴL とパケット伝送期間ＴS のインデックスであり、初期化処理としてｋ＝０，ｎ＝１とする（Ｓ１）。次に、ＴS 期間の処理として、チャネル情報Ｈ(k,n) の取得およびデータパケットの伝送を１〜Ｎ回繰り返す（Ｓ２〜Ｓ４）。次に、ＴL 期間の処理として、ＴS 期間の処理をＮ回繰り返して取得したＮ個のチャネル情報Ｈ(k,1) 〜Ｈ(k,N) から変換行列Ｕ(k) を生成・更新し、以上の処理を繰り返す（Ｓ５，Ｓ６）。すなわち、１回のＴL 期間の処理の中にＮ回のＴS 期間の処理が含まれる。 FIG. 3 shows an example of a processing procedure that is the basis of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 3, k and n are indexes of the update period T L and the packet transmission period T S , respectively, and k = 0 and n = 1 are set as initialization processing (S1). Next, as processing in the T S period, acquisition of channel information H (k, n) and transmission of data packets are repeated 1 to N times (S2 to S4). Next, as processing of the T L period, a transformation matrix U (k) is generated from N pieces of channel information H (k, 1) to H (k, N) acquired by repeating the processing of the T S period N times. Update and repeat the above process (S5, S6). That is, N times of T S periods are included in one time of T L periods.

以下、変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を伝送する構成をベースに、現在と１つ前のＴL 時刻の変換行列Ｕの差分である差分変換行列ＵD を用いる実施例、現在と１つ前のＴS 時刻の圧縮チャネル情報ＨC の差分である差分チャネル情報ＨD を用いる実施例、圧縮チャネル情報ＨC から将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを用いる実施例、現在と１つ前のＴS 時刻の予測圧縮チャネル情報ＨCPの差分である予測差分チャネル情報ＨDPを用いる実施例、それらを組合せた実施例について説明する。 Hereinafter, based on the configuration for sending compressed channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U, the difference transform matrix U D is a difference between the transformation matrix U current and the previous T L Time example, embodiments using differential channel information H D is a difference between the compression channel information H C of current and previous T S time, compressed channel information H C prediction compression channel information to predict the future values from H CP used embodiments using, embodiments using predictive differential channel information H DP is a difference between the predicted compressed channel information H CP current and the previous T S time, the embodiment in which they combinations will be described.

（実施例１）
実施例１は、差分変換行列ＵD を用いる例を示す。
図４は、本発明の実施例１における時間軸上の処理手順例を示す。
図４において、対向する無線局Ａと無線局Ｂとの間で、無線局Ｂから無線局Ａにトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａが受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定し、無線局Ｂにフィードバックする構成を想定する。図１および図２との関係では、無線局Ｂが送信局であり、無線局Ａが受信局となる。点線矢印は無線伝送する信号、実線矢印は内部保存する信号を示す。 Example 1
Example 1 shows an example of using the differential transformation matrix U D.
FIG. 4 shows a processing procedure example on the time axis in the first embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the training signal TN is transmitted from the wireless station B to the wireless station A between the opposing wireless stations A and B, and the channel information H is estimated using the training signal TN received by the wireless station A. Assume a configuration that feeds back to the wireless station B. In the relationship between FIG. 1 and FIG. 2, the wireless station B is a transmitting station and the wireless station A is a receiving station. A dotted arrow indicates a signal to be wirelessly transmitted, and a solid arrow indicates a signal to be stored internally.

１回目のＴL 期間（ｋ＝０）では、無線局Ａは変換行列Ｕ(0) をまだ生成していないため、トレーニング信号ＴＮから推定したチャネル情報Ｈ(0,n) をそのまま無線局Ｂにフィードバックし、最後に変換行列Ｕ(0) を生成し、次のＴL 期間で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮なし区間」となる。 In the first TL period (k = 0), since the wireless station A has not yet generated the transformation matrix U (0), the channel information H (0, n) estimated from the training signal TN is used as it is. Finally, a transformation matrix U (0) is generated, and is used in the next TL period, and becomes a “no compression section” that is fed back to the radio station B.

２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 In the second and subsequent TL periods (k ≧ 1), the wireless station A compresses the channel information H (k, n) using the transformation matrix U (k−1) generated in the immediately preceding TL period. The compressed channel information H C (k, n) is generated and fed back to the radio station B, and the difference transformation matrix which is the difference from the transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period U D (k) is generated, used inside the wireless station A, and fed back to the wireless station B, becoming a “compressed section”.

図５は、圧縮なし区間（ｋ＝０）の処理手順例を示す。なお、以下に示す実施例２以降でも圧縮なし区間の処理は共通である。   FIG. 5 shows an example of a processing procedure in a section without compression (k = 0). Note that the processing in the non-compressed section is common also in the second and subsequent embodiments shown below.

図５において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、無線局Ｂ宛に推定したチャネル情報Ｈをフィードバック送信し、無線局Ｂはフィードバックされたチャネル情報Ｈを受信する。さらに、無線局Ｂはチャネル情報Ｈを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 5, first radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A sends back the estimated channel information H addressed to the wireless station B, and the wireless station B receives the fed back channel information H. Further, the wireless station B generates a transmission weight using the channel information H, transmits a data packet to the wireless station A using the transmission weight, and the wireless station A receives the data packet. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ（Principal Component Analysis）手法（非特許文献８）に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した変換行列Ｕを無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、無線局Ｂは変換行列Ｕを受信し、更新を行う。 Next, the processing S5 of the TL period in the radio stations A and B will be described. The wireless station A generates a transformation matrix U based on PCA (Principal Component Analysis) method (Non-Patent Document 8) from N pieces of channel information H in N T S periods obtained within the T L period. Update in the wireless station A. Further, the wireless station A sends back the updated conversion matrix U to the wireless station B, and the wireless station B receives the conversion matrix U and updates it.

図６は、実施例１における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図４および図６において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成し、その圧縮チャネル情報ＨC を無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。 FIG. 6 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the first embodiment.
4 and 6, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H using the transformation matrix U updated in the previous TL period, and the compressed channel information H C is wirelessly transmitted. Send feedback to station B.

無線局Ｂは、フィードバックされた圧縮チャネル情報ＨC を受信し、圧縮チャネル情報ＨC から１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、解凍チャネル情報ＨR ＝ＨC Ｕ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは解凍チャネル情報ＨR を用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 The wireless station B receives the compressed channel information H C fed back, and uses the transformation matrix U updated in the T L period immediately before the compressed channel information H C to use the decompressed channel information H R = H C U *. Is generated. However, U * means U complex conjugate transpose. Furthermore, the radio station B generates a transmission weight by using the decompression channel information H R, and transmits a data packet addressed to the wireless station A using the transmission weight, the radio station A receives data packets. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ手法に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した現在のＴL 期間の変換行列Ｕ(k) から、１つ前のＴL 期間の変換行列Ｕ(k−1)を減算した差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＵD(k)＝Ｕ(k)−Ｕ(k-1) Next, the processing S5 of the TL period in the radio stations A and B will be described. The radio station A generates a transformation matrix U based on the PCA technique from N pieces of channel information H in N T S periods obtained within the T L period, and updates the radio station A in the radio station A. Further, the wireless station A obtains a difference transformation matrix U D (k) obtained by subtracting the transformation matrix U (k−1) of the previous TL period from the updated transformation matrix U (k) of the current TL period. Generate and send feedback to the wireless station B.
U D (k) = U (k) −U (k−1)

無線局Ｂは、差分変換行列ＵD(k)を受信し、１つ前のＴL 期間の変換行列Ｕ(k−1)と加算して現在のＴL 期間における変換行列Ｕ(k) を生成し、更新する。
Ｕ(k) ＝ＵD(k)＋Ｕ(k-1) The wireless station B receives the difference transformation matrix U D (k), adds it to the transformation matrix U (k−1) of the previous TL period, and adds the transformation matrix U (k) in the current TL period. Generate and update.
U (k) = U D ( k) + U (k-1)

差分変換行列ＵD は変換行列Ｕよりもダイナミックレンジが小さいため、より少ない量子化ビット割当でフィードバックすることができる。また、変換行列Ｕは、推定から生成されるものではないため、推定処理に起因する雑音誤差が含まれない。従って、変換行列Ｕに対する連続な差分処理による雑音誤差の累積も少ない。 Since the difference transformation matrix U D has a smaller dynamic range than the transformation matrix U, feedback can be performed with fewer quantization bit allocations. Moreover, since the transformation matrix U is not generated from the estimation, noise errors due to the estimation process are not included. Therefore, the accumulation of noise errors due to continuous difference processing on the transformation matrix U is also small.

（実施例２）
実施例２は、差分チャネル情報ＨD を用いる例を示す。
図７は、本発明の実施例２における時間軸上の処理手順例を示す。
図７において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、さらに差分チャネル情報ＨD(k,n)を生成して無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 (Example 2)
Example 2 shows an example of using the differential channel information H D.
FIG. 7 shows an example of a processing procedure on the time axis in the second embodiment of the present invention.
In FIG. 7, the relationship between the wireless stations A and B is the same as that in the first embodiment. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In the second and subsequent TL periods (k ≧ 1), the wireless station A compresses the channel information H (k, n) using the transformation matrix U (k−1) generated in the immediately preceding TL period. The compressed channel information H C (k, n) is generated, and the difference channel information H D (k, n) is further generated and fed back to the radio station B.

図８は、実施例２における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図７および図８において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。 FIG. 8 shows an example of a processing procedure in a section with compression (k ≧ 1) in the second embodiment.
7 and 8, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H by using the transformation matrix U updated in the previous TL period.

次に無線局Ａは、最初の圧縮チャネル情報ＨC(k,1)を無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、次に更新した現在のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n)から、１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n-1)を減算した差分チャネル情報ＨD(k,n)を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＨD(k,n)＝ＨC(k,n)−ＨC(k,n-1) （ｎ≧２） Next, the wireless station A feeds back the first compressed channel information H C (k, 1) to the wireless station B, and then uses the updated compressed channel information H C (k, n) for the current T S period. Differential channel information H D (k, n) obtained by subtracting the compressed channel information H C (k, n−1) of the previous T S period is generated, and is transmitted in feedback to the wireless station B.
H D (k, n) = H C (k, n) −H C (k, n−1) (n ≧ 2)

無線局Ｂは、圧縮チャネル情報ＨC(k,1)に続いて差分チャネル情報ＨD(k,n)を受信し、ＨD(k,n)と１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n-1)とを加算し、現在のＴS 期間における圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、更新する。
ＨC(k,n)＝ＨD(k,n)＋ＨC(k,n-1) The wireless station B receives the differential channel information H D (k, n) following the compressed channel information H C (k, 1), and the compressed channel of H D (k, n) and the previous T S period. The information H C (k, n−1) is added to generate and update the compressed channel information H C (k, n) in the current T S period.
H C (k, n) = H D (k, n) + H C (k, n-1)

無線局Ｂは、生成した圧縮チャネル情報ＨC から、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、解凍チャネル情報ＨR ＝ＨC Ｕ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは解凍チャネル情報ＨR を用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 The wireless station B generates decompressed channel information H R = H C U * from the generated compressed channel information H C using the transformation matrix U updated in the immediately preceding TL period. However, U * means U complex conjugate transpose. Furthermore, the radio station B generates a transmission weight by using the decompression channel information H R, and transmits a data packet addressed to the wireless station A using the transmission weight, the radio station A receives data packets. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

ここで、無線局Ａから無線局Ｂにフィードバックされる差分チャネル情報ＨD は、圧縮チャネル情報ＨC よりもダイナミックレンジが小さいため、より少ない量子化ビット割当でフィードバックすることができる。 Here, the difference channel information H D fed back from the radio station A to the radio station B, since the dynamic range is less than the compression channel information H C, it can be fed back with fewer quantization bit allocation.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。
無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ手法に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した変換行列Ｕを無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、無線局Ｂは変換行列Ｕを受信し、更新する。 Next, the processing S5 of the TL period in the radio stations A and B will be described.
The radio station A generates a transformation matrix U based on the PCA technique from N pieces of channel information H in N T S periods obtained within the T L period, and updates the radio station A in the radio station A. Further, the wireless station A sends back the updated conversion matrix U to the wireless station B, and the wireless station B receives and updates the conversion matrix U.

（実施例３）
実施例３は、差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる例を示す。すなわち、実施例３は、実施例１と実施例２を合わせたものとなる。 (Example 3)
Example 3 shows an example of using the differential channel information H D and the difference transform matrix U D. That is, Example 3 is a combination of Example 1 and Example 2.

図９は、本発明の実施例３における時間軸上の処理手順例を示す。
図９において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１，２と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC (k,n) を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 FIG. 9 shows an example of a processing procedure on the time axis according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 9, the relationship between the wireless stations A and B is the same as in the first and second embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In the second and subsequent TL periods (k ≧ 1), the wireless station A compresses the channel information H (k, n) using the transformation matrix U (k−1) generated in the immediately preceding TL period. The compressed channel information H C (k, n) is generated and fed back to the radio station B, and the difference transformation matrix which is the difference from the transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period U D (k) is generated, used inside the wireless station A, and fed back to the wireless station B, becoming a “compressed section”.

図１０は、実施例３における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図９および図１０において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、差分チャネル情報ＨD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。 FIG. 10 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the third embodiment.
9 and 10, the radio station A, as a process S2 of T S period in B, the process for feeding back the difference channel information H D from the radio station A to the radio station B, the same as in Example 2 shown in FIG. 8 is there. The radio station A, as a process S5 in T L period of B, the process for feeding back the difference conversion matrix U D from the radio station A to the radio station B is the same as that of Embodiment 1 shown in FIG.

（実施例４）
実施例４は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。
図１１は、本発明の実施例４における時間軸上の処理手順例を示す。
図１１において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜３と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成して無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 Example 4
Example 4 shows an example of using a predictive compression channel information H CP and differential transformation matrix U D.
FIG. 11 shows a processing procedure example on the time axis according to the fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 11, the relationship between the wireless stations A and B is the same as in the first to third embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), the radio station A generates a compression channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, Further, the prediction compressed channel information H CP is generated and fed back to the radio station B, and the difference transformation matrix U D (k) which is a difference from the transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period. ), And is used within the wireless station A and is fed back to the wireless station B as a “compressed section”.

図１２は、実施例４における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１１および図１２において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、無線局Ｂがデータパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。 FIG. 12 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the fourth embodiment.
11 and 12, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H by using the transformation matrix U updated in the previous TL period. Then the wireless station A, in accordance with the T S period the radio station B transmits a data packet, the future value of the compression channel information H C generates a prediction compression channel information H CP predicted feedback addressed to the wireless station B Send. Here, the algorithm used for prediction is not limited in the present invention. For example, a prediction method using a Kalman filter shown in Non-Patent Document 9 can be applied.

無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPを受信し、その予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 The wireless station B receives the predicted compressed channel information H CP and uses the transformation matrix U updated in the previous T L period from the predicted compressed channel information H CP to predict the predicted decompressed channel information H RP = H CP U * Is generated. However, U * means U complex conjugate transpose. Further, the wireless station B generates a transmission weight using the predicted decompression channel information HRP , transmits a data packet to the wireless station A using the transmission weight, and the wireless station A receives the data packet. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。 Next, the radio station A, as a process S5 in T L period of B, the process for feeding back the difference conversion matrix U D from the radio station A to the radio station B is the same as that of Embodiment 1 shown in FIG.

（実施例５）
実施例５は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと予測差分チャネル情報ＨDPを用いる例を示す。
図１３は、本発明の実施例５における時間軸上の処理手順例を示す。
図１３において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜４と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 (Example 5)
Example 5 shows an example in which the predicted compressed channel information HCP and the predicted differential channel information HDP are used.
FIG. 13 shows an example of a processing procedure on the time axis according to the fifth embodiment of the present invention.
In FIG. 13, the relationship between the wireless stations A and B is the same as in the first to fourth embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), and produces compressed channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, further predictive compression channel This is a “compressed section” in which information H CP and predicted differential channel information HDP are generated and fed back from radio station A to radio station B.

図１４は、実施例５における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１３および図１４において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、無線局Ｂがデータパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。 FIG. 14 shows an example of a processing procedure in a section with compression (k ≧ 1) in the fifth embodiment.
13 and 14, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H by using the transformation matrix U updated in the previous TL period. Then the radio station A radio station B to fit the T S period for transmitting data packets, and generates a prediction compression channel information H CP predicted future values of the compression channel information H C. Here, the algorithm used for prediction is not limited in the present invention. For example, a prediction method using a Kalman filter shown in Non-Patent Document 9 can be applied.

次に無線局Ａは、最初の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,1) を無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、次に更新した現在のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n) から、１つ前のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n-1) を減算した予測差分チャネル情報ＨDP(k,n) を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＨDP(k,n)＝ＨCP(k,n)−ＨCP(k,n-1) （ｎ≧２） Then the radio station A is to send feedback to the first prediction compression channel information H CP (k, 1) addressed to the wireless station B, then predictive compression channel information H CP (k a updated current T S period, n ) To generate prediction differential channel information H DP (k, n) obtained by subtracting the prediction compressed channel information H CP (k, n−1) of the previous T S period, and send it back to the radio station B as feedback. .
H DP (k, n) = H CP (k, n) −H CP (k, n−1) (n ≧ 2)

無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,1) および予測差分チャネル情報ＨDP(k,n) を受信し、ＨDP(k,n) と１つ前のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n-1) とを加算し、現在のＴS 期間における予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n) を生成し、更新する。
ＨCP(k,n)＝ＨDP(k,n)＋ＨCP(k,n-1) Radio station B receives the prediction compression channel information H CP (k, 1) and the predicted differential channel information H DP (k, n), the prediction compression of H DP (k, n) and the previous T S period The channel information H CP (k, n−1) is added to generate and update the predicted compressed channel information H CP (k, n) in the current T S period.
H CP (k, n) = H DP (k, n) + H CP (k, n−1)

無線局Ｂは、生成した予測圧縮チャネル情報ＨCPから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 The wireless station B generates predicted decompression channel information H RP = H CP U * from the generated predicted compressed channel information H CP using the transformation matrix U updated in the immediately preceding TL period. However, U * means U complex conjugate transpose. Further, the wireless station B generates a transmission weight using the predicted decompression channel information HRP , transmits a data packet to the wireless station A using the transmission weight, and the wireless station A receives the data packet. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、変換行列Ｕを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。 Next, as a process S5 of the TL period in the radio stations A and B, the process of feeding back the conversion matrix U from the radio station A to the radio station B is the same as that in the second embodiment shown in FIG.

（実施例６）
実施例６は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと予測差分チャネル情報ＨDPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。すなわち、実施例６は、実施例４と実施例５を合わせたものとなる。 (Example 6)
Example 6 shows an example of using a prediction difference channel information H DP and differential transformation matrix U D and predicted compressed channel information H CP. That is, Example 6 is a combination of Example 4 and Example 5.

図１５は、本発明の実施例６における時間軸上の処理手順例を示す。
図１５において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜５と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。 FIG. 15 shows an example of a processing procedure on the time axis according to the sixth embodiment of the present invention.
In FIG. 15, the relationship between the radio stations A and B is the same as in the first to fifth embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), and produces compressed channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, further predictive compression channel Information H CP and predicted differential channel information HDP are generated and fed back from the wireless station A to the wireless station B, and are the difference from the transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period. A difference conversion matrix U D (k) is generated, used inside the wireless station A, and fed back to the wireless station B, which is a “compressed section”.

図１６は、実施例６における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１５および図１６において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１４に示す実施例５と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１２に示す実施例４と同様である。 FIG. 16 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the sixth embodiment.
15 and 16, the radio station A, as a process S2 of T S period in B, the process for feeding back the prediction compression channel information H CP and the prediction differential channel information H DP from the wireless station A to the radio station B, fig 14 It is the same as that of Example 5 shown. The radio station A, as a process S5 in T L period of B, the process for feeding back the difference conversion matrix U D from the radio station A to the radio station B is the same as the fourth embodiment shown in FIG. 12.

（実施例７）
実施例７は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。ただし、実施例４と異なり、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。 (Example 7)
Example 7 shows an example of using the predicted compression channel information H CP and differential transformation matrix U D. However, unlike the fourth embodiment, the predicted compressed channel information H CP is generated in the wireless station B that transmits the data packet.

図１７は、本発明の実施例７における時間軸上の処理手順例を示す。
図１７において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜６と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。 FIG. 17 shows an example of a processing procedure on the time axis according to the seventh embodiment of the present invention.
In FIG. 17, the relationship between the radio stations A and B is the same as in the first to sixth embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), the radio station A generates a compression channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, In addition to feedback to the radio station B, a difference transformation matrix U D (k) that is a difference from the transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period is generated, It becomes a “compressed section” that is used and fed back to the wireless station B. Further, the wireless station B generates predicted compressed channel information H CP from the compressed channel information H C.

図１８は、実施例７における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１７および図１８において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成し、その圧縮チャネル情報ＨC を無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。 FIG. 18 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the seventh embodiment.
17 and 18, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H using the transformation matrix U updated in the previous TL period, and the compressed channel information H C is wirelessly transmitted. Send feedback to station B.

無線局Ｂは、フィードバックされた圧縮チャネル情報ＨC を受信し、データパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。次に無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 Radio station B receives the compressed channel information fed back H C, in accordance with the T S period for transmitting data packets, and generates a prediction compression channel information H CP predicted future values of the compression channel information H C. Here, the algorithm used for prediction is not limited in the present invention. For example, a prediction method using a Kalman filter shown in Non-Patent Document 9 can be applied. Next, the wireless station B generates predicted decompression channel information H RP = H CP U * using the transformation matrix U updated in the previous T L period from the predicted compressed channel information H CP . However, U * means U complex conjugate transpose. Further, the wireless station B generates a transmission weight using the predicted decompression channel information HRP , transmits a data packet to the wireless station A using the transmission weight, and the wireless station A receives the data packet. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。 Next, the radio station A, as a process S5 in T L period of B, the process for feeding back the difference conversion matrix U D from the radio station A to the radio station B is the same as that of Embodiment 1 shown in FIG.

（実施例８）
実施例８は、差分チャネル情報ＨD と予測圧縮チャネル情報ＨCPを用いる例を示す。ただし、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。 (Example 8)
Example 8 shows an example of using a differential channel information H D predictive compression channel information H CP. However, the predicted compressed channel information H CP is generated in the wireless station B that transmits the data packet.

図１９は、本発明の実施例８における時間軸上の処理手順例を示す。
図１９において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜７と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。 FIG. 19 shows a processing procedure example on the time axis according to the eighth embodiment of the present invention.
In FIG. 19, the relationship between the radio stations A and B is the same as in the first to seventh embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), the radio station A generates a compression channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, The “compressed section” is fed back to the wireless station B. Further, the wireless station B generates predicted compressed channel information H CP from the compressed channel information H C.

図２０は、実施例８における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１９および図２０において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、実施例２と同様に圧縮チャネル情報ＨC から差分チャネル情報ＨD を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。 FIG. 20 illustrates a processing procedure example of a section with compression (k ≧ 1) in the eighth embodiment.
19 and 20, first, the radio station A, the step S2 of T S period in B will be described. The wireless station B transmits a training signal TN to the wireless station A so that the wireless station A can estimate the channel information, and the wireless station A estimates the channel information H using the received training signal TN. Next, the wireless station A generates compressed channel information H C = HU from the estimated channel information H by using the transformation matrix U updated in the previous TL period. Then the radio station A generates a difference channel information H D of the same compressed channel information H C of Example 2, is fed back transmitted to the radio station B.

無線局Ｂは、差分チャネル情報ＨD を受信し、実施例２と同様に１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC と加算して現在のＴS 期間における圧縮チャネル情報ＨC を生成し、更新する。次に無線局Ｂは、生成した圧縮チャネル情報ＨC から、データパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。 The wireless station B receives the differential channel information H D and adds the compressed channel information H C in the previous T S period to generate the compressed channel information H C in the current T S period as in the second embodiment. And update. Then the wireless station B, generated from the compression channel information H C was, in accordance with the T S period for transmitting data packets, and generates a prediction compression channel information H CP predicted future values of the compression channel information H C. Here, the algorithm used for prediction is not limited in the present invention, and for example, a prediction method using a Kalman filter shown in Non-Patent Document 9 can be applied.

次に無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。 Next, the wireless station B generates predicted decompression channel information H RP = H CP U * using the transformation matrix U updated in the previous T L period from the predicted compressed channel information H CP . However, U * means U complex conjugate transpose. Further, the wireless station B generates a transmission weight using the predicted decompression channel information HRP , transmits a data packet to the wireless station A using the transmission weight, and the wireless station A receives the data packet. Finally, returns an ACK to the radio station A indicates the success or failure of the data packet received addressed to the wireless station B, the radio station B receives the ACK, data packet transmission in T S period of one is completed.

次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、変換行列Ｕを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。 Next, as a process S5 of the TL period in the radio stations A and B, the process of feeding back the conversion matrix U from the radio station A to the radio station B is the same as that in the second embodiment shown in FIG.

（実施例９）
実施例９は、差分チャネル情報ＨD と予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。ただし、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。すなわち、実施例９は、実施例７と実施例８を合わせたものとなる。 Example 9
Example 9 shows an example of using a predictive compression channel information and the difference channel information H D H CP and differential transformation matrix U D. However, the predicted compressed channel information H CP is generated in the wireless station B that transmits the data packet. That is, Example 9 is a combination of Example 7 and Example 8.

図２１は、本発明の実施例９における時間軸上の処理手順例を示す。
図２１において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜８と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに差分チャネル情報ＨD を生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。 FIG. 21 shows an example of a processing procedure on the time axis according to the ninth embodiment of the present invention.
In FIG. 21, the relationship between the wireless stations A and B is the same as in the first to eighth embodiments. The first TL period (k = 0) is a “no compression period”. The processing in the non-compression section is the same as that in the first embodiment shown in FIG. In second and subsequent T L period (k ≧ 1), the radio station A generates a compression channel information H C obtained by compressing the channel information H using the transformation matrix U generated in the previous T L period, Further, difference channel information H D is generated and fed back from radio station A to radio station B, and difference transformation matrix U which is a difference from transformation matrix U (k−1) generated in the previous TL period. D (k) is generated, used inside the wireless station A, and fed back to the wireless station B as a “compressed section”. Further, the wireless station B generates predicted compressed channel information H CP from the compressed channel information H C.

図２２は、実施例９における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図２１および図２２において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、差分チャネル情報ＨD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックし、無線局Ｂで圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する処理は、図２０に示す実施例８と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１８に示す実施例７と同様である。 FIG. 22 shows an example of a processing procedure in a section with compression (k ≧ 1) in the ninth embodiment.
21 and 22, the radio station A, as a process S2 of T S period in B, and feeds back the difference channel information H D from the radio station A to the radio station B, predicted compression from the compression channel information H C wirelessly station B The process for generating the channel information HCP is the same as that in the eighth embodiment shown in FIG. The radio station A, as a process S5 in T L period of B, the process for feeding back the difference conversion matrix U D from the radio station A to the radio station B is similar to Example 7 shown in FIG. 18.

（定量評価）
ここで、図１に示すようなマルチユーザＭＩＭＯ通信構成において行った定量数値評価を示す。定量数値評価に用いるシミュレーション諸元として、図２３に示すように送信局１（無線局Ｂ）のアンテナ数は100 、４個の受信局２−１〜２−４（無線局Ａ）のアンテナ数はそれぞれ１とする。また、無線伝搬路の時変動として最大ドプラー周波数を35Ｈz とする。変換行列Ｕの更新期間ＴL 内にデータパケット伝送期間ＴS が10回または20回あるものとする。 (Quantitative evaluation)
Here, quantitative numerical evaluation performed in the multi-user MIMO communication configuration as shown in FIG. 1 is shown. As simulation parameters used for quantitative numerical evaluation, as shown in FIG. 23, the number of antennas of the transmitting station 1 (wireless station B) is 100, and the number of antennas of the four receiving stations 2-1 to 2-4 (wireless station A). Is 1 respectively. Further, the maximum Doppler frequency is set to 35 Hz as the time variation of the radio propagation path. It is assumed that the data packet transmission period T S is 10 or 20 times within the update period T L of the transformation matrix U.

図２４は、通信容量の特性評価を示す。(1) はＴL ＝ＴS ×10、(2) はＴL ＝ＴS ×20の場合を示す。
ここでは、本発明において差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる実施例３と、圧縮チャネル情報ＨC を用いる従来技術（非特許文献８）における無線局ごとの周波数利用効率（単位周波数の通信容量）を比較している。なお、参照情報として圧縮なしの場合の特性も示す。 FIG. 24 shows a characteristic evaluation of communication capacity. (1) shows the case of T L = T S × 10, and (2) shows the case of T L = T S × 20.
Here, in the present invention, frequency utilization efficiency (unit frequency) for each radio station in the third embodiment using the difference channel information H D and the difference transformation matrix U D and the prior art (Non-Patent Document 8) using the compressed channel information H C. Communication capacity). In addition, the characteristic in the case of no compression is also shown as reference information.

従来技術では、複素数の圧縮チャネル情報ＨC をフィードバックするのに実部および虚部にそれぞれ５ビットの割当を適用している。一方、発明技術では実部および虚部にそれぞれ３ビットの割当に抑えている。発明技術の所要するフィードバック用量子化ビット数は従来技術より少ないが、その周波数利用効率は従来技術に比べてまったく低下しないことが図２４から確認できる。すなわち、発明技術はチャネル情報のフィードバック量を抑えながら通信容量の維持ができることを意味する。 In the prior art, 5-bit allocation is applied to each of the real part and the imaginary part in order to feed back the complex number of compressed channel information H C. On the other hand, in the inventive technique, the real part and the imaginary part are limited to 3 bits each. Although the number of quantization bits for feedback required by the inventive technique is smaller than that of the conventional technique, it can be confirmed from FIG. 24 that the frequency utilization efficiency does not deteriorate at all as compared with the conventional technique. That is, the inventive technique means that the communication capacity can be maintained while suppressing the feedback amount of the channel information.

図２５は、オーバヘッド削減の特性評価を示す。
ここでは、本発明において差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる実施例３と、圧縮チャネル情報ＨC を用いる従来技術（非特許文献８）における合計フィードバック量（すべての端末から送信局への合計フィードバック量）を比較している。発明技術は、圧縮なしの場合と比べて合計フィードバック量を約１／５程度に削減している。また、従来技術と比較すると所要フィードバック量を約１／２以下に抑えていることが確認できる。 FIG. 25 shows a characteristic evaluation of overhead reduction.
Here, as in Example 3 using a differential channel information H D and differential transformation matrix U D In the present invention, the prior art of using compressed channel information H C total feedback amount in (non-patent document 8) (transmitting station from all devices Total feedback amount). The inventive technique reduces the total feedback amount to about 1/5 compared to the case without compression. Further, it can be confirmed that the required feedback amount is suppressed to about ½ or less as compared with the prior art.

本発明は、例えば無線通信システムの送信局または受信局または中央処理局における差分チャネル情報、予測圧縮チャネル情報、予測差分チャネル情報、差分変換行列の各生成処理を、コンピュータと、上記の処理を行うコンピュータプログラムにより実現することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも、ネットワークを介して提供することも可能なものである。   The present invention performs, for example, each process of generating differential channel information, predicted compressed channel information, predicted differential channel information, and differential transformation matrix in a transmitting station, a receiving station, or a central processing station of a wireless communication system and the above-described processing with a computer. It can be realized by a computer program. This computer program can be stored in a computer-readable storage medium or provided via a network.

１ 送信局
２ 受信局
３ 中央処理局 1 Transmitting station 2 Receiving station 3 Central processing station

Claims (9)

受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて前記圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system that performs interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station,
The receiving station generates a difference transformation matrix that takes a difference between compressed channel information obtained by compressing the channel information using a transformation matrix and the transformation matrix and a transformation matrix in a previous update period, and the transmitting station Means for transmitting the compressed channel information and the differential transformation matrix to
The transmitting station receives the compressed channel information and the difference transformation matrix, obtains a current transformation matrix by adding the difference transformation matrix and a transformation matrix in a previous update period, and obtains the current transformation matrix. A wireless communication system comprising means for generating decompressed channel information obtained by decompressing the compressed channel information. 受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、
前記送信局は、前記差分チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system that performs interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station,
The receiving station generates compressed channel information obtained by compressing the channel information using a transformation matrix, and further obtains difference channel information obtained by taking a difference between the compressed channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period. generated, generates a difference transformation matrix taking the difference between the transformation matrix in the update period prior to the one said conversion matrix comprises means for transmitting said difference channel information and the differential transformation matrix to the transmitting station,
The transmitting station receives the differential channel information and the differential transformation matrix, obtains the current compressed channel information by adding the differential channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period, and performs the differential transformation Means for obtaining a current transformation matrix by adding the matrix and a transformation matrix in the previous update period, and generating decompressed channel information obtained by decompressing the current compressed channel information using the current transformation matrix A wireless communication system. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記圧縮チャネル情報に代えて、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成して伝送する構成であり、
前記送信局は、前記予測圧縮チャネル情報を受信し、前記現在の変換行列を用いて前記予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The receiving station is configured to generate and transmit predicted compressed channel information in which a future value of the compressed channel information is predicted instead of the compressed channel information,
The wireless communication system, wherein the transmitting station is configured to receive the predicted compressed channel information and generate predicted decompressed channel information obtained by decompressing the predicted compressed channel information using the current transform matrix. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記差分チャネル情報に代えて、１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との差分をとった予測差分チャネル情報を生成して伝送する構成であり、
前記送信局は、前記予測差分チャネル情報を受信し、前記予測差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との加算により現在の予測圧縮チャネル情報を取得し、前記現在の変換行列を用いて該現在の予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 2,
The receiving station generates predicted compressed channel information in which a future value of the compressed channel information is predicted, and takes a difference from the predicted compressed channel information in the previous packet transmission period instead of the differential channel information It is a configuration that generates and transmits differential channel information,
The transmitting station receives the predicted differential channel information, obtains the current predicted compressed channel information by adding the predicted differential channel information and the predicted compressed channel information in the previous packet transmission period, and the current conversion A wireless communication system, characterized in that predicted decompression channel information is generated by decompressing the current predicted compression channel information using a matrix. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The transmitting station is configured to generate predicted compressed channel information in which a future value of the compressed channel information is predicted, and to generate predicted decompressed channel information obtained by decompressing the predicted compressed channel information using the current transform matrix. A wireless communication system. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信局は、前記現在の圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 2,
The transmitting station generates predicted compressed channel information that predicts a future value of the current compressed channel information, and generates predicted decompressed channel information obtained by decompressing the predicted compressed channel information using the current transform matrix. There is a wireless communication system characterized by that. 受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて前記圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。 In a wireless communication method for performing interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station,
The receiving station generates a difference transformation matrix that takes a difference between compressed channel information obtained by compressing the channel information using a transformation matrix and the transformation matrix and a transformation matrix in a previous update period, and the transmitting station Transmitting the compressed channel information and the differential transformation matrix to
The transmitting station receives the compressed channel information and the difference transformation matrix, obtains a current transformation matrix by adding the difference transformation matrix and a transformation matrix in a previous update period, and obtains the current transformation matrix. A wireless communication method characterized by generating decompressed channel information obtained by decompressing the compressed channel information. 受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、
前記送信局は、前記差分チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。 In a wireless communication method for performing interference control using channel information of a propagation path transmitted from a receiving station to a transmitting station,
The receiving station generates compressed channel information obtained by compressing the channel information using a transformation matrix, and further obtains difference channel information obtained by taking a difference between the compressed channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period. generated, it generates a difference transformation matrix taking the difference between the transformation matrix in the update period of the previous one and the transformation matrix, and transmit the said difference channel information and the differential transformation matrix to the transmitting station,
The transmitting station receives the differential channel information and the differential transformation matrix, obtains the current compressed channel information by adding the differential channel information and the compressed channel information in the previous packet transmission period, and performs the differential transformation A current transformation matrix is obtained by adding the matrix and a transformation matrix in the previous update period, and decompressed channel information is generated by decompressing the current compressed channel information using the current transformation matrix, Wireless communication method. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の無線通信システムの各手段における処理をコンピュータに実行させ、それぞれチャネル情報の処理を行うことを特徴とする無線通信プログラム。 A wireless communication program that causes a computer to execute processing in each unit of the wireless communication system according to any one of claims 1 to 6 and performs processing of channel information, respectively.
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