JP2005341131A - Mimo wireless signal transmission system and method therefor - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MIMO wireless signal transmission system and a method for more effectively exhibiting error capability of soft decision error correction decoding, by multiplying an MLD determination signal for each transmitted signal t<SB>j</SB>by a magnitude of a transfer coefficient h<SB>ij</SB>through which each signal t<SB>j</SB>passes, that is, a likelihood weighting factor with SNR of each transmitted signal t<SB>j</SB>reflected. <P>SOLUTION: A wireless signal transmitter 1 has transmission antennas 1-6-1 to 1-6-N and transmits an error corrected and encoded wireless signal T by means of the same frequency. A wireless signal receiver 2 has reception antennas 2-1-1 to 2-1-M, and has a transfer response matrix estimation means 2-3 for a transfer response matrix H, an MLD means 2-4 for generating a replica H×(^T<SB>s</SB>) of a received signal R for determining (=T) which minimizes ¾R-H×(^T<SB>s</SB>)¾ to be an original transmitted signal, and soft decision error correcting and encoding means 2-8-1 to 2-8-N for soft decision error correcting and encoding (=T), and uses a predetermined value as the likelihood weighting factor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、特に複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いてMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)チャネルを構成する無線信号伝送システム及び方法に関する。   The present invention relates to a radio signal transmission system and method for configuring a multiple-input multiple-output (MIMO) channel using a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas in a radio communication system.

無線通信システムにおいて、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて同一周波数に複数の信号を空間多重伝送することにより、使用周波数帯域幅を拡大することなく伝送容量向上が図れるMIMO無線伝送システムが、周波数利用効率を飛躍的に向上させる無線伝送システムとして注目を浴びている。
このようなMIMO無線伝送システムでは、各受信アンテナで受信する空間多重信号は異なった複数の送信信号が重なっているため、受信側において、このような空間多重信号から特定の送信信号を判定する空間多重信号判定方法が必要となる。
In a wireless communication system, there is provided a MIMO wireless transmission system capable of improving transmission capacity without expanding a use frequency bandwidth by spatially multiplexing a plurality of signals at the same frequency using a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas. As a wireless transmission system that dramatically improves frequency utilization efficiency, it is attracting attention.
In such a MIMO wireless transmission system, since a plurality of different transmission signals overlap each other in the spatial multiplexing signal received by each receiving antenna, a space for determining a specific transmission signal from such a spatial multiplexing signal on the reception side. A multiple signal determination method is required.

このような空間多重信号判定方法として、送信信号候補点と推定したMIMOチャネルから各受信アンテナでの受信信号レプリカを生成し、実際に各アンテナが受信した受信信号と各受信信号レプリカのユークリッド距離差の2乗和が最小となるような送信信号候補点を元の送信信号と推定するMLD(Maximum Likelihood Detection)を用いることにより、理論上最良の伝送品質を実現できることが知られている。   As such a spatial multiplexing signal determination method, a reception signal replica at each reception antenna is generated from a transmission channel candidate point and an estimated MIMO channel, and the difference between the reception signal actually received by each antenna and the Euclidean distance between each reception signal replica is generated. It is known that the best transmission quality can be realized theoretically by using MLD (Maximum Likelihood Detection) that estimates a transmission signal candidate point that minimizes the sum of squares of 2 as the original transmission signal.

無線信号送信装置にN個の送信アンテナが具備されているとし、各送信アンテナjから送信される無線信号をtとし、これらの集合を送信信号ベクトルT=(t,t,・・・,tとする。但し、は転置ベクトルを意味するものとする。
また、無線信号受信装置にM個の受信アンテナが具備されているとし、各受信アンテナiが受信する受信信号をrとし、これらの集合を受信信号ベクトルR=(r,r,・・・,rとする。
また、送信アンテナjと受信アンテナi間の伝達係数をhijとおき、hijをi行j列成分要素とする行列を伝達係数行列Hとおく。T、R、Hの関係は下記の式(1)ように表される。
It is assumed that the wireless signal transmission apparatus includes N transmission antennas, the wireless signal transmitted from each transmission antenna j is t j, and a set of these is a transmission signal vector T = (t 1 , t 2 ,. ., T N ) Let t be. However, t means a transposed vector.
Further, it is assumed that the radio signal receiving apparatus is provided with M receiving antennas, the received signals received by each receiving antenna i are denoted by r i, and these sets are defined as received signal vectors R = (r 1 , r 2 ,. .., r M ) t .
In addition, a transmission coefficient between the transmission antenna j and the reception antenna i is set as h ij , and a matrix having h ij as i row and j column component elements is set as a transfer coefficient matrix H. The relationship between T, R, and H is expressed as the following formula (1).

Figure 2005341131
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ここで、Nは各受信信号に付随される雑音信号から構成される雑音信号ベクトルであり、N=(n,n,・・・,nである。MLDは、受信側で伝達係数行列Hが推定できるものとし、全ての送信信号候補点を(^T)と推定した伝達係数行列Hから、受信信号のレプリカH×(^T)を生成する。 Here, N is a noise signal vector composed of a noise signal associated with each received signal, and N = (n 1 , n 2 ,..., N N ) t . MLD is intended to be estimated transfer coefficient matrix H on the receiving side, generating all transmission signal candidate points from the transfer coefficient matrix H estimated as (^ T s), a replica H × reception signal (^ T s) To do.

このレプリカH×(^T)と受信信号Rとのユークリッド距離差|R−H×(^T)|を最小にする(T)を元の送信信号と判定する。すなわち、以下の式(2)のように判定する。 The replica H × (^ T s) and the Euclidean distance difference between the received signal R | determined that the minimizing (~ T) original transmission signal | R-H × (^ T s). That is, the determination is made as in the following equation (2).

Figure 2005341131
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しかしながら、このようなMLDを適用したMIMO無線伝送システムに軟判定誤り訂正符号を適用した場合、MLDで判定された信号は定まった送信信号候補点(^T)、すなわち硬判定値になるため、軟判定誤り訂正符号の軟判定利得が十分に得られないという問題があった。
これを解決する手段として、MLDの判定信号(T)に、MLD判定結果の信頼度を反映した重みをつける尤度重み係数を乗算する手法が考えられる。このような尤度重み係数として、各アンテナが受信した受信信号と各受信信号レプリカのユークリッド距離差|R−H×(^T)|の2番目に小さな値dと1番目に小さな値dの2乗差d −d を用いる方法が従来提案されている(非特許文献1)。
However, when a soft decision error correction code is applied to a MIMO wireless transmission system to which such MLD is applied, a signal determined by MLD becomes a fixed transmission signal candidate point (^ T s ), that is, a hard decision value. There is a problem that the soft decision gain of the soft decision error correcting code cannot be obtained sufficiently.
To solve this, MLD judgment signal (~ T), a technique for multiplying the likelihood weighting coefficients to weight that reflects the reliability of the MLD determination result is considered. As such a likelihood weighting factor, the second smallest value d 2 and the first smallest value of the Euclidean distance difference | R−H × (^ T s ) | between the received signal received by each antenna and each received signal replica. squared difference d 2 2 -d 1 2 method using the d 1 have been conventionally proposed (non-Patent Document 1).

図10に本手法の尤度重み係数を受信信号複素空間上(r,r)に図示したものを示す。簡単のため、送信アンテナ数が2つ、受信アンテナ数が2つ、送信信号の変復調としてBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調を用いた場合のMIMO無線信号伝送システムを考える。BPSK変調の送信信号t,tに対して、4通りの組み合わせ(t,t)=(1,1),(1,−1),(−1,1),(−1,−1)があり、各々に対してレプリカ信号h+h,h−h,−h+h,−h−hが存在する。図10における格子点●がこれに対応する。 FIG. 10 shows the likelihood weighting factor of the present technique illustrated in the received signal complex space (r 1 , r 2 ). For the sake of simplicity, consider a MIMO radio signal transmission system in which the number of transmission antennas is two and the number of reception antennas is two, and BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation is used as modulation / demodulation of a transmission signal. Four combinations (t 1 , t 2 ) = (1, 1), (1, −1), (−1, 1), (−1, BPSK modulated transmission signals t 1 , t 2 -1), and there are replica signals h 1 + h 2 , h 1 -h 2 , -h 1 + h 2 , and -h 1 -h 2 for each. The grid points ● in FIG. 10 correspond to this.

なお、ベクトルh,hは、各々送信信号t,tが経由した無線伝送経路の伝達係数の集合であり、h=(h11,h21、h=(h12,h22である。受信信号(r,r)が×点(図10)で受信した場合、×点から一番近いレプリカ信号はh−hであり、2番目に近いレプリカ信号は−h−hとなり、本手法の尤度重み係数d −d はこれらのレプリカ信号と受信信号の2点間の距離の2乗差となる。
とdの差が大きければ、dが他の送信信号候補点(^T)と比較してユークリッド距離|R−H×(^T)|が著しく小さく、dが最小の送信信号(T)であるという結果に対する信頼度が高いと考えられるため、本手法の尤度重み係数d −d はMLDの判定信号(T)の信頼度を反映していると考えられる。
The vectors h 1 and h 2 are sets of transmission coefficients of the wireless transmission path through which the transmission signals t 1 and t 2 pass, respectively, and h 1 = (h 11 , h 21 ) t , h 2 = (h 12 , H 22 ) t . When the received signal (r 1 , r 2 ) is received at the x point (FIG. 10), the closest replica signal from the x point is h 1 -h 2 and the second closest replica signal is -h 1 -h. 2, and likelihood weighting coefficient d 2 2 -d 1 2 of the present approach is the squared differences of the distance between two points of these replica signal and a received signal.
If the difference between d 2 and d 1 is large, d 1 is remarkably small in Euclidean distance | R−H × (^ T s ) | in comparison with other transmission signal candidate points (^ T s ), and d 1 is minimum. since the reliability of the result of a transmission signal (~ T) are considered to be high, likelihood weighting coefficient d 2 2 -d 1 2 of the present approach reflects the reliability of the determination signal of MLD (~ T) It is thought that.

従って、このような尤度重み係数を各MLD判定信号(T)に乗算することにより、軟判定誤り訂正復号器への入力値がMLD判定信号の信頼度を反映させた軟判定値となる。従って、本手法により、尤度重み係数を何も乗算しない場合よりも誤り訂正復号後の誤り率を大幅に改善することができる。
一方、各送信信号tが経由した無線伝送経路の伝達係数hijの大きさに差がある場合、全受信アンテナが受信する各送信信号tの全受信信号パワーである
Therefore, by multiplying such a likelihood weighting factor to each MLD determination signals (~ T), the input value to the soft decision error correction decoder is a soft decision value for the reliability reflecting the MLD determination signal . Therefore, according to this method, the error rate after error correction decoding can be significantly improved as compared with the case where no likelihood weighting coefficient is multiplied.
On the other hand, when there is a difference in the size of the transmission coefficient h ij of the wireless transmission path through which each transmission signal t j passes, it is the total reception signal power of each transmission signal t j received by all reception antennas.

Figure 2005341131
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はj毎に差があるため、各送信信号tのSNRに差がある。
しかしながら、本尤度重み係数d −d は同時に送信された各送信信号tに対して全て同じ尤度重み係数となるため、同時に送信された各送信信号tのSNRの差を反映することができず、軟判定誤り訂正復号の誤り訂正能力を最大限に発揮できないという問題があった。
堀,溝口,守倉,“SDMを適用したOFDMシステムにおけるビタビ復号軟判定法”、信学会総合大会、B-5-252, March. 2001.
Since there is a difference for each j , there is a difference in the SNR of each transmission signal t j .
However, since all the same likelihood weighting factor present likelihood weighting coefficient d 2 2 -d 1 2 for each transmit signal t j simultaneously transmitted, the difference between the SNR of each transmitted signal t j transmitted simultaneously Cannot be reflected and the error correction capability of soft decision error correction decoding cannot be maximized.
Hori, Mizoguchi, Morikura, “Viterbi decoding soft decision method in OFDM system using SDM”, IEICE General Conference, B-5-252, March. 2001.

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、MLDを適用したMIMO無線伝送システムにおいて、各送信信号tに対するMLD判定信号に対して、各送信信号tが経由する伝達係数hijの大きさ、すなわち、各送信信号tのSNRを反映させた尤度重み係数を乗算することにより、軟判定誤り訂正復号の誤り能力をより効果的に発揮させるMIMO無線信号伝送システム及び方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, transfer the objects, in a MIMO wireless transmission system according to the MLD, the relative MLD determination signal for each transmission signal t j, through which the respective transmit signal t j A MIMO radio signal transmission system that more effectively exhibits the error capability of soft decision error correction decoding by multiplying the likelihood weighting factor reflecting the magnitude of the coefficient h ij , that is, the SNR of each transmission signal t j And providing a method.

請求項1に記載のMIMO無線信号伝送システムは、N個(Nは2以上の整数)の送信アンテナを具備し、前記送信アンテナから同一の周波数を用いて誤り訂正符号化を施した無線信号T(T=(t,t,・・・,tを意味する。また、は転置ベクトルを意味する。また、tのiは送信アンテナ番号を意味する。)を送信する無線信号送信装置と、M個(Mは1以上の整数)の受信アンテナを具備し、前記N個の送信アンテナと前記M個の受信アンテナの組み合せであるN×M個の無線伝送経路の伝達応答を各要素とする伝達応答行列H(Hの(i,j)成分hijは、送信アンテナjと受信アンテナi間の伝達応答を意味する。jは1以上N以下の整数、iは1以上M以下の整数。)の推定手段と、前記推定手段により推定された伝達応答行列Hと、送信信号候補点(^T)から受信信号のレプリカH×(^T)を生成し、前記レプリカH×(^T)と前記M個の各受信アンテナの受信信号R(R=(r,r,・・・,rを意味する。また、rのjは受信アンテナ番号を意味する。)とのユークリッド距離差|R−H×(^T)|を最小にする(T)を元の送信信号と判定するMLD手段と、前記MLD手段により判定された(T)を軟判定誤り訂正復号する軟判定誤り訂正復号手段とを有する無線信号受信装置からなるMIMO無線信号伝送システムにおいて、前記無線信号受信装置が、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる軟判定情報としての送信信号t(kは1以上、N以下の整数)に対する尤度重み係数として、伝達応答行列Hの左側擬似逆行列(HH)−1((HH)−1のs行t列成分(sは1以上N以下の整数、tは1以上M以下の整数。)をh´stとする)のk行目要素成分の絶対値の2乗を列方向に和を取った後、平方根逆数した値である The MIMO radio signal transmission system according to claim 1 includes N (N is an integer of 2 or more) transmission antennas, and a radio signal T subjected to error correction coding using the same frequency from the transmission antennas. (T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) means t . Also, t means a transposed vector. Also, i in t i means a transmitting antenna number.) A wireless signal transmission apparatus and M (M is an integer of 1 or more) reception antennas are provided, and N × M wireless transmission paths that are combinations of the N transmission antennas and the M reception antennas are transmitted. A transfer response matrix H (H (i, j) component h ij represents a response between the transmitting antenna j and the receiving antenna i. J is an integer from 1 to N, and i is 1) And an estimation means of M or less, and the estimation means A constant has been transmitted response matrix H, transmission signal candidate points (^ T s) to generate a replica H × reception signal (^ T s) from the replica H × (^ T s) and the M each receive a Euclidean distance difference | R− with the received signal R of the antenna (R = (r 1 , r 2 ,..., R M ) t . Also, j of r j means the receiving antenna number). H × (^ T s) | a to minimize the determined MLD unit and (~ T) original transmission signal, soft-decision error correction is determined by the MLD means (~ T) for soft-decision error correction decoding In a MIMO radio signal transmission system comprising a radio signal receiving apparatus having decoding means, the radio signal receiving apparatus transmits a transmission signal t k (k is 1 or more, N) as soft decision information used for the soft decision error correction decoding means. As a likelihood weighting factor for Left pseudo-inverse of the transfer response matrix H (H H H) -1 H H ((H H H) -1 H H s-row t column component (s is 1 or more N an integer, t is 1 to M integer.) after taking the sum in the column direction of the square of the absolute value of the k-th row element components h'and st) and is reciprocal square root values of

Figure 2005341131
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を用いることを特徴とする。 It is characterized by using.

また、請求項2に記載の無線信号伝送システムは、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tに対する尤度重み係数として、前記Aと前記全送信信号候補点(^T)における前記ユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの2乗差の平方根√(d −d )の積A×√(d −d )を用いることを特徴とする。 The radio signal transmission system according to claim 2, wherein the soft decision as the likelihood weighting factor for the transmit signal t k used in the error correction decoding means, wherein in the A and the total transmitted signal candidate points (^ T s) Of the Euclidean distance difference | R−H × (^ T) |, the product of the square root √ (d 2 2 −d 1 2 ) of the square difference of the second smallest distance d 2 and the minimum distance d 1 A × √ ( d 2 2 −d 1 2 ) is used.

また、請求項3に記載の無線信号伝送システムは、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tに対する尤度重み係数として、前記Aと前記全送信信号候補点(^T)における前記ユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの比との積A×d/dを用いることを特徴とする。 The radio signal transmission system according to claim 3, wherein the soft decision as the likelihood weighting factor for the transmit signal t k used in the error correction decoding means, wherein in the A and the total transmitted signal candidate points (^ T s) Euclidean distance difference | R-H × (^ T ) | of, is characterized by using the second a product a × d 2 / d 1 of a small distance d 2 and the ratio of the minimum distance d 1.

また、請求項4に記載のMIMO無線信号伝送システムは、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記Aを用いることを特徴とする。 Moreover, MIMO radio signal transmission system according to claim 4, wherein the transmit signal T OFDM signal, as the likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k to be used for the soft-decision error correction decoding means, sub The above-mentioned A of the carrier component f is used.

また、請求項5に記載のMIMO無線信号伝送システムは、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記A×√(d −d )を用いることを特徴とする。 Moreover, MIMO radio signal transmission system according to claim 5, wherein the transmit signal T OFDM signal, as the likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k to be used for the soft-decision error correction decoding means, sub The A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) of the carrier component f is used.

また、請求項6に記載のMIMO無線信号伝送システムは、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記A×d/dを用いることを特徴とする。 Moreover, MIMO radio signal transmission system according to claim 6, wherein the transmit signal T OFDM signal, as the likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k to be used for the soft-decision error correction decoding means, sub The A × d 2 / d 1 of the carrier component f is used.

また、請求項7に記載のMIMO無線信号伝送方法は、N個(Nは2以上の整数)の送信アンテナを具備する無線信号送信装置から送信される同一の周波数を用いて誤り訂正符合化を施した無線信号T(T=(t,t,・・・,tを意味する。また、は転置ベクトルを意味する。また、tのiは送信アンテナ番号を意味する。)を、M個(Mは1以上の整数)の受信アンテナを有するとともに、伝達応答行列推定手段、尤度重み係数計算手段、MLD手段、軟判定誤り訂正復号手段を有する無線信号受信装置において受信するMIMO無線信号伝送方法において、前記伝達応答行列推定手段により、伝達応答行列H(Hの(i,j)成分hijは、送信アンテナjと受信アンテナi間の伝達応答を意味する。jは1以上N以下の整数、iは1以上M以下の整数。)を推定するステップと、
前記尤度重み係数計算手段により、前記伝達応答行列推定手段によって推定された伝達応答行列Hを用いて、N個の送信信号tについて、尤度重み係数
Further, the MIMO radio signal transmission method according to claim 7 performs error correction coding using the same frequency transmitted from a radio signal transmission device having N (N is an integer of 2 or more) transmission antennas. The applied radio signal T (T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) means t , t means a transposed vector, and i in t i means a transmitting antenna number. .) In a radio signal receiving apparatus having M (M is an integer of 1 or more) receiving antennas and having a transfer response matrix estimating means, likelihood weighting coefficient calculating means, MLD means, and soft decision error correcting decoding means In the receiving MIMO radio signal transmission method, the transfer response matrix H (the (i, j) component h ij of H) means the transfer response between the transmission antenna j and the reception antenna i by the transfer response matrix estimation means. Is 1 or more N Under integer, i is estimating a an integer of 1 to M.),
The likelihood weighting coefficient calculation means uses the transmission response matrix H estimated by the transmission response matrix estimation means, and uses the likelihood weighting coefficient for N transmission signals t j.

Figure 2005341131
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を計算するステップと、前記尤度重み係数計算手段によって計算された尤度重み係数Aを蓄積するステップと、前記MLD手段により、N個の送信信号tを判定し、判定したtについて尤度Lを計算するステップと、前記MLD手段により計算された尤度と、前記蓄積されたAを乗算した値L×Aを軟判定値として求めるステップと、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップとを有する。 Calculating a, a step of storing the likelihood weighting factor likelihood weighting factor A calculated by the calculation means, by the MLD unit determines the N transmission signals t j, likelihood for the determined t j Calculating the degree L j , the likelihood calculated by the MLD means, the value L j × A obtained by multiplying the accumulated A as a soft decision value, and the soft decision error correction decoding means And a step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means.

また、請求項8に記載のMIMO無線信号伝送方法は、前記MLD手段により、前記Aと全送信信号候補点(^T)におけるユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dと2乗差の平方根√(d −d )の積A×√(d −d )を計算するステップを更に有し、前記尤度重み係数として、A×√(d −d )を用いることを特徴とする。 Further, in the MIMO radio signal transmission method according to claim 8, the MLD means uses 2 of the Euclidean distance differences | R−H × (^ T) | at the A and all transmission signal candidate points (^ T). Calculating the product A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) of the second smallest distance d 2 , the minimum distance d 1 and the square root of the square difference √ (d 2 2 −d 1 2 ), A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) is used as the likelihood weighting coefficient.

また、請求項9に記載のMIMO無線信号伝送方法は、前記MLD手段により、前記Aと全送信信号候補点(^T)におけるユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの比との積A×d/dを計算するステップを更に有し、前記尤度重み係数として、A×d/dを用いることを特徴とする。 Further, in the MIMO radio signal transmission method according to claim 9, the MLD means uses 2 of Euclidean distance differences | R−H × (^ T) | between the A and all transmission signal candidate points (^ T). further comprising the step of computing the product a × d 2 / d 1 of a small distance d 2 and the ratio of the minimum distance d 1 to the second, as the likelihood weighting factor, the use of a × d 2 / d 1 Features.

また、請求項10に記載のMIMO無線信号伝送方法は、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、Aを用いることを特徴とする。 The MIMO radio signal transmission method according to claim 10 is used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means, wherein the transmission signal T is an OFDM signal. A is used as a likelihood weighting factor for a subcarrier component of a transmission signal t k (k is an integer of 1 to N).

また、請求項11に記載のMIMO無線信号伝送方法は、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、A×√(d −d )を用いることを特徴とする。 The MIMO radio signal transmission method according to claim 11 is used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means, wherein the transmission signal T is an OFDM signal. A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) is used as a likelihood weighting factor for a subcarrier component of a transmission signal t k to be transmitted (k is an integer of 1 to N).

また、請求項12に記載のMIMO無線信号伝送方法は、前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、A×d/dを用いることを特徴とする。 The MIMO radio signal transmission method according to claim 12 is used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means, wherein the transmission signal T is an OFDM signal. A × d 2 / d 1 is used as a likelihood weighting factor for a subcarrier component of a transmission signal t k (k is an integer of 1 to N).

請求項1に記載の発明によれば、各送信信号のSNRを反映させた尤度重み係数   According to the first aspect of the present invention, the likelihood weighting factor reflecting the SNR of each transmission signal

Figure 2005341131
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を乗算することにより、軟判定誤り訂正復号の誤り能力を効果的に発揮させることができる。 By multiplying, the error capability of soft decision error correction decoding can be effectively exhibited.

また、請求項2に記載の発明によれば、各送信信号のSNRを反映させた尤度重み係数A×√(d −d )を乗算することにより、軟判定誤り訂正復号の誤り能力をより効果的に発揮させることができる。 According to the second aspect of the present invention, by multiplying the likelihood weighting coefficient A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) reflecting the SNR of each transmission signal, soft decision error correction decoding is performed. The error ability can be exhibited more effectively.

また、請求項3に記載の発明によれば、各送信信号のSNRを反映させた尤度重み係数A×d/dを乗算することにより、軟判定誤り訂正復号の誤り能力を更に効果的に発揮させることができる。 According to the third aspect of the invention, the error capability of the soft decision error correction decoding is further improved by multiplying the likelihood weighting factor A × d 2 / d 1 reflecting the SNR of each transmission signal. Can be demonstrated.

また、請求項4〜6に記載の発明によれば、周波数選択性フェージング環境下において、軟判定誤り訂正復号の誤り訂正能力をより効果的に発揮させることができる。   Moreover, according to the invention of Claims 4-6, the error correction capability of soft decision error correction decoding can be more effectively exhibited in a frequency selective fading environment.

以下、本発明の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを構成する無線信号送信装置1と無線信号受信装置2のブロック図である。
無線信号送信装置1には、N個(Nは2以上の整数)の独立なデータ信号系列#1,#2,・・・,#Nが入力される。なお、データ信号系列#1,#2,・・・,#Nは、PCなどの外部から独立なN個のデータ信号列が供給されるような形態でもよいし、また、同じくPCなどの外部から1個のデータ信号列が供給され、データ信号系列を無線装置がシリアル−パラレル変換によりN個のデータ信号系列に分解するような形態でもよい。また、無線装置自体がN個の独立なデータ信号を発生するような形態でもよい。
Hereinafter, a MIMO radio signal transmission system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a radio signal transmitting apparatus 1 and a radio signal receiving apparatus 2 constituting a MIMO radio signal transmission system according to the first embodiment of the present invention.
N (N is an integer of 2 or more) independent data signal sequences # 1, # 2,..., #N are input to the wireless signal transmission device 1. Note that the data signal sequences # 1, # 2,..., #N may be configured such that N data signal sequences independent from the outside such as a PC are supplied. May be configured such that one data signal sequence is supplied to the wireless device and the wireless device decomposes the data signal sequence into N data signal sequences by serial-parallel conversion. Further, the wireless device itself may generate N independent data signals.

無線信号送信装置1は、データ信号系列#1,#2,・・・,#Nに対して、各信号系列#1,#2,・・・,#Nに対して誤り訂正符号化を行うN個の誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nを有する。また、N個の誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nの出力信号をN個の無線信号T=(t,t,・・・,tに変調するN個の変調手段1−2−1〜1−2−Nを有する。
また、無線信号受信装置2が伝達応答行列Hを推定するための経路伝達応答行列推定用パイロット信号を生成する経路伝達応答行列推定用パイロット信号生成手段1−3を有する。また、無線信号Tに経路伝達応答行列推定用パイロット信号を付加するN個の信号多重手段1−4−1〜1−4−Nを有する。
The radio signal transmission apparatus 1 performs error correction coding on each signal sequence # 1, # 2,..., #N with respect to the data signal sequences # 1, # 2,. N error correction coding units 1-1-1 to 1-1-N are provided. Further, the output signals of the N error correction coding units 1-1-1 to 1-1-N are modulated into N radio signals T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t . It has N modulation means 1-2-1 to 1-2N.
Further, the radio signal receiving apparatus 2 includes path transfer response matrix estimation pilot signal generating means 1-3 for generating a path transfer response matrix estimation pilot signal for estimating the transfer response matrix H. Further, N signal multiplexing means 1-4-1 to 1-4-N for adding a path transfer response matrix estimation pilot signal to the radio signal T are provided.

また、N個の信号多重手段1−4−1〜1−4−Nの出力信号を無線周波数へ変換するN個の周波数変換手段1−5−1〜1−5−Nを有する。また、N個の周波数変換手段の出力信号を空間上へ送信するN個の送信アンテナ1−6−1〜1−6−Nを有する。
なお、誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nは、データ信号系列#1,#2,・・・,#Nが1個のデータ信号系列からシリアル−パラレル変換により生成される場合に、シリアル−パラレル変換の前段に1個だけ置くような構成も考えれる。
Also, N frequency converting means 1-5-1 to 1-5-N for converting the output signals of the N signal multiplexing means 1-4-1 to 1-4-N into radio frequencies are provided. In addition, N transmission antennas 1-6-1 to 1-6 -N that transmit the output signals of the N frequency conversion units to the space are provided.
The error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N generate data signal sequences # 1, # 2,..., #N from one data signal sequence by serial-parallel conversion. In such a case, a configuration in which only one is placed before the serial-parallel conversion is also conceivable.

一方、無線信号受信装置2は、M個の受信アンテナ2−1−1〜2−1−Mを有する。また、受信アンテナ2−1−1〜2−1−Mが受信した信号に対してベースバンド帯へ周波数変換するM個の周波数変換手段2−2−1〜2−2−Mを有する。
また、M個の受信アンテナ2−1−1〜2−1−Mで受信した経路伝達応答行列推定用パイロット信号から経路伝達応答行列Hを推定する伝達応答行列推定手段2−3を有する。また、伝達応答行列推定手段2−3が推定した伝達応答行列Hを用いて、M個の受信アンテナ2−1−1〜2−1−Mが受信したM個の受信信号R=(r,r,・・・,rから、MLDにより元のN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())を判定するMLD手段2−4を有する。
On the other hand, the radio signal receiving apparatus 2 includes M reception antennas 2-1-1 to 2-1 -M. In addition, M frequency conversion units 2-2-1 to 2-2M for frequency-converting signals received by the reception antennas 2-1 to 2-1-M to the baseband are provided.
Further, there is provided a transfer response matrix estimation means 2-3 for estimating the path transfer response matrix H from the path transfer response matrix estimation pilot signals received by the M reception antennas 2-1-1 to 2-1 -M. Also, using the transfer response matrix H estimated by the transfer response matrix estimation means 2-3, M received signals R = (r 1 ) received by the M receiving antennas 2-1-1-2-1 -M. , r 2, ···, from r M) t, the original N transmission signals by MLD (~ T) = (( ~ t 1), (~ t 2), ···, (~ t N) ) MLD means 2-4 for determining t .

また、伝達応答行列推定手段2−3が推定した伝達応答行列HからN個の尤度重み係数   Also, N likelihood weighting factors are determined from the transfer response matrix H estimated by the transfer response matrix estimation means 2-3.

Figure 2005341131
Figure 2005341131

を計算する尤度重み係数計算手段2−6を有する。
また、MLD手段2−4で判定したN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())に対して尤度を計算するN個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nを有する。また、N個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nで計算された尤度に、尤度重み係数計算手段2−6で計算されたN個の尤度重み係数Aを各々乗算するN個の尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nを有する。
また、尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−NのN個の出力信号を各々軟判定誤り訂正を行う軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nを有する。
Likelihood weighting coefficient calculating means 2-6.
Moreover, N sets of transmission signals determined in MLD unit 2-4 (~ T) = (( ~ t 1), (~ t 2), ···, (~ t N)) the likelihood for t N likelihood calculating means 2-5-1 to 2-5-N to be calculated are included. Further, the N likelihood weighting coefficients A calculated by the likelihood weighting coefficient calculating means 2-6 are added to the likelihoods calculated by the N likelihood calculating means 2-5-1 to 2-5-N. N likelihood weighting coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7 -N each multiplying each other are provided.
Also, soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8-N for performing soft decision error correction on the N output signals of the likelihood weight coefficient multiplication means 2-7-1 to 2-7-N, respectively. Have

なお、無線信号送信装置1における誤り訂正符号化手段が1個から構成される場合、無線信号受信装置2における誤り訂正復号手段も、N個の尤度重み係数乗算手段2−6からのN個の出力信号をパラレル−シリアル変換により1個の信号列に変換した後段に1個だけ構成するケースも考えられる。
無線信号送信装置1は、N個の送信信号T=(t,t,・・・,tを誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nにより誤り訂正符号化を行った後、N個の誤り訂正符号化を施した送信信号T=(t,t,・・・,tに先立ち、無線信号受信装置2が経路伝達応答行列Hを推定するための無線信号受信装置2が既知の信号パターンである伝達応答行列推定用パイロット信号を伝達応答行列推定用パイロット信号生成手段1−3により生成する。そして、N個の信号多重手段1−4−1〜1−4−NによってN個の誤り訂正符号化を施した送信信号T=(t,t,・・・,tの前に伝達応答行列推定用パイロット信号を付加する。
When the error correction coding means in the radio signal transmission apparatus 1 is composed of one piece, the error correction decoding means in the radio signal reception apparatus 2 is also N pieces from the N likelihood weight coefficient multiplication means 2-6. There is a case where only one output signal is formed in the subsequent stage after the output signal is converted into one signal string by parallel-serial conversion.
The radio signal transmission device 1 uses the error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N to convert N transmission signals T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t into error correction codes. Then, prior to the transmission signal T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t subjected to N error correction coding, the radio signal receiving apparatus 2 sets the path transfer response matrix H The radio signal receiving apparatus 2 for estimation generates a transmission response matrix estimation pilot signal having a known signal pattern by the transmission response matrix estimation pilot signal generating means 1-3. Then, the transmission signal T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t subjected to N error correction coding by N signal multiplexing means 1-4-1 to 1-4-N. A pilot signal for estimating a transfer response matrix is added before.

なお、伝達応答行列推定用パイロット信号は、無線信号受信装置2が伝達応答行列Hを推定できればどんなパイロット信号パターンでも良い。例えば、各送信アンテナから同じパイロット信号パターンを時分割に送信するような形態が考えられる。この信号パターンを図2に示す。
図2では、例えば、送信アンテナ1−6−1から順に同じパイロット信号パターンを送信しており、ある送信アンテナからパイロット信号を送信している間は他の送信アンテナは送信していない。例えば、送信アンテナ1−6−j(jは1以上、N以下の整数)からパイロット信号が送信された場合、無線信号受信装置2の受信アンテナ2−1−i(iは1以上、M以下の整数)では、送信アンテナ1−6−jから受信アンテナ2−1−iを経由したパイロット信号のみが受信されるため、無線信号受信装置2がパイロット信号パターンを既知であれば、送信アンテナ1−6−jと受信アンテナ2−1−i間の伝達応答hijが推定可能である。以下、同様な動作を各送信アンテナから順番に送信されるパイロット信号について、各受信アンテナで行えば、N個の送信アンテナとM個の受信アンテナの全ての組み合わせの伝達応答hij、すなわち伝達応答行列Hが推定可能である。
以上の無線信号受信装置2における伝達応答行列Hの推定動作は図1において、伝達応答行列推定手段2−3で行われる。
The transmission response matrix estimation pilot signal may be any pilot signal pattern as long as the wireless signal receiving apparatus 2 can estimate the transmission response matrix H. For example, a mode in which the same pilot signal pattern is transmitted from each transmission antenna in a time division manner is conceivable. This signal pattern is shown in FIG.
In FIG. 2, for example, the same pilot signal pattern is transmitted in order from the transmission antenna 1-6-1, and other transmission antennas are not transmitting while transmitting a pilot signal from a certain transmission antenna. For example, when a pilot signal is transmitted from the transmission antenna 1-6-j (j is an integer of 1 or more and N or less), the reception antenna 2-1-i (i is 1 or more and M or less) of the radio signal reception device 2. ), Only the pilot signal via the reception antenna 2-1-i is received from the transmission antenna 1-6-j. Therefore, if the radio signal reception device 2 knows the pilot signal pattern, the transmission antenna 1 The transfer response hij between -6-j and the receiving antenna 2-1-i can be estimated. Hereinafter, if a similar operation is performed for each pilot antenna sequentially transmitted from each transmission antenna, the transmission responses h ij of all combinations of N transmission antennas and M reception antennas, that is, transmission responses, are performed. The matrix H can be estimated.
The operation for estimating the transfer response matrix H in the radio signal receiving apparatus 2 described above is performed by the transfer response matrix estimating means 2-3 in FIG.

N個の多重手段1−4−1〜1−4−Nが、N個の誤り訂正符号化を施した送信信号T=(t,t,・・・,tに伝達応答行列推定用パイロット信号を付加したN個の信号は、N個の周波数変換手段1−5−1〜1−5−Nによって無線周波数帯へ周波数変換され、N個の送信アンテナ1−6−1〜1−6−Nにより空間へ送信される。
無線信号受信装置2は、N個の送信アンテナl−6−1〜1−6−Nから送信されたN個の送信信号を、M個の受信アンテナ2−1−1〜2−1−MでM個の受信信号を受信した後、周波数変換手段2−2−1〜2−1−Mによりベースバンド帯へ周波数変換される。
N multiplexing means 1-4-1 to 1-4-N transmit responses to transmission signals T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t subjected to N error correction codings. The N signals to which the matrix estimation pilot signal is added are frequency-converted to a radio frequency band by N frequency converting means 1-5-1 to 1-5-N, and N transmitting antennas 1-6-1 are transmitted. -1-6-N is transmitted to the space.
The radio signal receiving apparatus 2 converts N transmission signals transmitted from N transmission antennas 1-6-1 to 1-6-N into M reception antennas 2-1 to 2-1-M. After receiving M received signals, the frequency conversion means 2-2-1 to 2-1-M converts the frequency to the baseband.

MLD手段2−4は、M個の受信信号から伝達応答行列推定手段2−3で推定した伝達応答行列Hを用いて、元のN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())を判定する。一方、尤度重み係数計算手段2−6は、伝達応答行列推定手段2−3で推定した伝達応答行列Hを用いてN個の尤度重み係数Aを計算する。
N個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nは、MLD手段が判定したN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())に対して各々尤度を計算する。この場合、変調方式の多値数をmとすると各送信信号()毎にm個の尤度が計算され、総計でm×N個の尤度が計算される。
MLD unit 2-4, using the transmission response matrix H estimated by transmission response matrix estimation unit 2-3 from M received signal, based of the N transmission signals (~ T) = ((~ t 1) , judges (~ t 2), ···, (~ t N)) t. On the other hand, the likelihood weighting coefficient calculating means 2-6 calculates N likelihood weighting coefficients A using the transfer response matrix H estimated by the transfer response matrix estimating means 2-3.
N number of likelihood calculating means 2-5-1~2-5-N is, the N transmission signals MLD means determines (~ T) = ((~ t 1), (~ t 2), ·· · to calculate each likelihood respect (~ t N)) t. In this case, when the multi-level number of a modulation scheme and m are each transmitted signal calculation (~ t j) m likelihoods for each, m × N number of likelihood in total is calculated.

尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nは、N個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nが計算したm×N個の尤度に、尤度重み係数計算手段2−6が計算した各々N個の尤度重み係数Aを各送信信号()に対応するもの同士を乗算し、N個の軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nに入力する。
N個の軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nは、入力された各々N個の入力信号系列に対して軟判定誤り訂正を行い、最終的に元のN個のデータ信号系列#(1),#(2),・・・,#(N)を再生する。
Likelihood weight coefficient multiplication means 2-7-1 to 2-7 -N calculate the likelihood of m × N likelihoods calculated by N likelihood calculation means 2-5-1 to 2-5 -N. each of N likelihood weighting coefficient a Doomomi coefficient calculation unit 2-6 is calculated by multiplying the each other correspond to each transmitted signal (~ t j), N pieces of soft decision error correction decoding means 2-8 Input to -1 to 2-8-N.
N soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8 -N perform soft decision error correction on each of the N input signal sequences inputted, and finally the original N pieces data signal sequence # (~ 1), # (1-2), playing ..., # a (~ N).

本実施形態の尤度重み係数Aの物理的意味を明らかにするために、図3に本実施形態の尤度重み係数と受信信号複素空間上(r,r)におけるレプリカ信号の配置の関係を図示したものを示す。図10と同様、説明を簡単にするため、送信アンテナ数を2つ、受信アンテナ数を2つ、送信信号の変復調としてBPSK変調を用いた場合のMIMO無線信号伝送システムについて説明する。なお、以下の説明では、送信信号の変調方式がQPSK、16QAMなどの多値変調についてもI成分、Q成分が直交していることから同様のことが成立する。 In order to clarify the physical meaning of the likelihood weighting factor A of the present embodiment, FIG. 3 shows the likelihood weighting factor of the present embodiment and the arrangement of replica signals in the received signal complex space (r 1 , r 2 ). An illustration of the relationship is shown. As in FIG. 10, for simplicity of explanation, a MIMO radio signal transmission system in which the number of transmission antennas is two, the number of reception antennas is two, and BPSK modulation is used as modulation / demodulation of a transmission signal will be described. In the following description, the same holds true for multilevel modulation such as QPSK, 16QAM, etc., in which the modulation scheme of the transmission signal is orthogonal to each other.

図10と同様に、BPSK変調の送信信号t,tに対して、4通りの組み合わせ(t,t)=(1,1)、(1,−1)、(−1,1)、(−1,−1)があり、各々に対してレプリカ信号h+h、h−h、−h+h、−h−hが存在する。図3における格子点●がこれに対応する。
なお、図10と同様、ベクトルh,hは、各々送信信号t,tが経由した無線伝送経路の伝達係数の集合であり、h=(h11,h21、h=(h12,h22である。また、e、eはh、hと各々直交し、大きさ1の単位ベクトルである。
Similar to FIG. 10, four combinations (t 1 , t 2 ) = (1, 1), (1, −1), (−1, 1) with respect to the transmission signals t 1 , t 2 of BPSK modulation. ), (−1, −1), and there are replica signals h 1 + h 2 , h 1 −h 2 , −h 1 + h 2 , and −h 1 −h 2 for each. The grid points in FIG. 3 correspond to this.
As in FIG. 10, the vectors h 1 and h 2 are sets of transmission coefficients of wireless transmission paths through which the transmission signals t 1 and t 2 respectively pass, and h 1 = (h 11 , h 21 ) t , h 2 = (h 12 , h 22 ) t . Also, e 1 and e 2 are unit vectors of size 1 that are orthogonal to h 2 and h 1 , respectively.

MLD手段2−4が判定する送信信号tに対する信頼度は送信信号tが同じで送信信号tが異なるレプリカ信号間の距離、すなわち、(t,t)=(1,1)と(t,t)=(−1,1)(または、(t,t)=(1,−1)と(t,t)=(−1,−1))に対応するレプリカ信号h+hと−h+hのユークリッド距離差となる。このユークリッド距離差はhとhのなす角とhの大きさに依存するが、最小値はhとeの内積値<e|h>の2倍と等しくなる。 The reliability of the transmission signal t 1 determined by the MLD means 2-4 is the distance between replica signals having the same transmission signal t 2 but different transmission signals t 1 , that is, (t 1 , t 2 ) = (1, 1). And (t 1 , t 2 ) = (− 1,1) (or (t 1 , t 2 ) = (1, −1) and (t 1 , t 2 ) = (− 1, −1)) This is the Euclidean distance difference between the corresponding replica signals h 1 + h 2 and -h 1 + h 2 . Although this Euclidean distance difference depends on the angle between h 1 and h 2 and the magnitude of h 2 , the minimum value is equal to twice the inner product value <e 1 | h 1 > of h 1 and e 1 .

従って、内積値<e|h>はMLDが判定する送信信号tの信頼度を反映するものと考えられる。また、同様に内積値<e|h>はMLD手段2−4が判定する送信信号tの信頼度を反映するものと考えられる。
なお、本実施形態における尤度重み係数Aは、左側擬似逆行列の性質からこの内積値<e|h>そのものとなる。従って、本実施形態における尤度重み係数Aは、MLD判定する各送信信号の信頼度を各送信信号が経由する無線伝送経路の伝達係数の面から反映しており、MLD判定信号に対する軟判定誤り訂正復号の誤り訂正効果が従来の重み係数を使用する場合よりも期待できる。
Therefore, the inner product value <e 1 | h 1 > is considered to reflect the reliability of the transmission signal t 1 determined by the MLD. Similarly, the inner product value <e 2 | h 2 > is considered to reflect the reliability of the transmission signal t 2 determined by the MLD means 2-4.
Note that the likelihood weighting coefficient A in the present embodiment is the inner product value <e t | h t > itself due to the property of the left pseudo inverse matrix. Therefore, the likelihood weighting coefficient A in the present embodiment reflects the reliability of each transmission signal determined by MLD from the aspect of the transmission coefficient of the wireless transmission path through which each transmission signal passes, and the soft decision error for the MLD determination signal The error correction effect of the correction decoding can be expected as compared with the case where the conventional weight coefficient is used.

次に、本発明の第1の実施携帯によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
図4は、第1の実施形態による無線信号受信装置2の動作を示すフローチャートである。無線信号受信装置2の受信アンテナ2−1−1〜2−1−Mで受信された信号は、周波数変換手段2−2−1〜2−2−Mを介して、伝達応答行列推定手段2−3に入力される。
伝達応答行列推定手段2−3では、伝達応答行列Hが推定される(ステップS11)。
次に、尤度重み係数計算手段2−6において、伝達応答行列推定手段2−3で推定された伝達応答行列Hを用いて、無線信号送信装置1から送信されたN個の送信信号tについて、尤度重み係数Aが計算される(ステップS12)。
次に、尤度重み係数計算手段2−6で計算された尤度重み係数Aが蓄積される(ステップS13)。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the radio signal receiving apparatus 2 according to the first embodiment. Signals received by the receiving antennas 2-1-1 to 2-1 -M of the radio signal receiver 2 are transmitted through the frequency conversion means 2-2-1 to 2-2 -M and the transfer response matrix estimation means 2. -3.
In the transfer response matrix estimation means 2-3, the transfer response matrix H is estimated (step S11).
Next, in the likelihood weighting factor calculation unit 2-6, the N transmission signals t k transmitted from the radio signal transmission device 1 using the transmission response matrix H estimated by the transmission response matrix estimation unit 2-3. A likelihood weighting factor A is calculated for (step S12).
Next, the likelihood weighting coefficient A calculated by the likelihood weighting coefficient calculating means 2-6 is accumulated (step S13).

次に、無線信号送信装置1から送信された送信信号Tを、無線信号受信装置2が受信したか否かが判断される(ステップS14)。送信信号Tを受信した場合には、ステップS14において、「YES」と判断され、ステップS15に進む。一方、送信信号Tを受信していない場合には、送信信号Tを受信するまで、ステップS14の処理を繰り返す。
ステップS14において、送信信号Tを受信した場合には、尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nにより、N個の送信信号()が判定され、判定された()について尤度Lが計算される(ステップS15)。
次に、N個の送信信号()に対して計算された尤度Lと、蓄積されたAが乗算され、L×Aの値が軟判定値として求められる(ステップS16)。
次に、軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nにおいて、L×Aの値を用いて、軟判定誤り訂正復号化が行われ、無線信号送信装置1から送信された送信信号Tが再生される(ステップS17)。
次に、送信信号Tの受信が終了したか否かが判断される(ステップS18)。送信信号Tの受信が終了した場合には、処理を終了する。一方、送信信号Tの受信が終了していない場合には、ステップS19に進む。
ステップS19では、伝達応答行列を推定できるか否かが判断される。伝達応答行列が推定できる場合には、ステップS12に進む。一方、伝達応答行列が推定できない場合には、ステップS14に進む。
Next, it is determined whether or not the radio signal receiver 2 has received the transmission signal T transmitted from the radio signal transmitter 1 (step S14). When the transmission signal T is received, “YES” is determined in the step S14, and the process proceeds to the step S15. On the other hand, when the transmission signal T is not received, the process of step S14 is repeated until the transmission signal T is received.
In step S14, when receiving a transmission signal T, the likelihood calculating unit 2-5-1~2-5-N, N-number of transmission signals (~ t k) is determined, it is determined (~ Likelihood L k is calculated for t k ) (step S15).
Then, the likelihood L k calculated for the N transmit signals (~ t k), the stored A is multiplied by the value of L k × A is determined as a soft decision value (step S16) .
Next, in the soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8 -N, soft decision error correction decoding is performed using the value of L k × A and transmitted from the radio signal transmission apparatus 1. The transmitted signal T is reproduced (step S17).
Next, it is determined whether or not reception of the transmission signal T has been completed (step S18). When the reception of the transmission signal T is finished, the process is finished. On the other hand, if the reception of the transmission signal T has not ended, the process proceeds to step S19.
In step S19, it is determined whether or not the transfer response matrix can be estimated. If the transfer response matrix can be estimated, the process proceeds to step S12. On the other hand, if the transfer response matrix cannot be estimated, the process proceeds to step S14.

次に、本発明の第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムについて説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを構成する無線信号送信装置1と無線信号受信装置4のブロック図である。
無線信号送信装置1は、図1の無線信号送信装置1と同じ構成になっている。また、無線信号受信装置4は、図1の無線信号受信装置2のMLD手段2−4と尤度重み係数計算手段2−6が異なるが、他は同じ構成になっている。無線信号受信装置4におけるMLD手段4−4は2番目に小さなユークリッド距離dと、1番目に小さなユークリッド距離dを尤度重み係数計算手段4−6へ出力する。
無線信号受信装置4における尤度重み係数計算手段4−6は伝達応答行列推定手段2−3が推定した伝達応答行列HとMLD手段4−4からの出力前記d,dから尤度重み係数A×√(d −d )を計算し、尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nへ出力する。
Next, a MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a block diagram of the radio signal transmitting apparatus 1 and the radio signal receiving apparatus 4 constituting the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment of the present invention.
The wireless signal transmission device 1 has the same configuration as the wireless signal transmission device 1 of FIG. The radio signal receiving apparatus 4 has the same configuration except for the MLD means 2-4 and the likelihood weight coefficient calculating means 2-6 of the radio signal receiving apparatus 2 of FIG. MLD unit 4-4 in the radio signal receiving apparatus 4 with a small Euclidean distance d 2 is the second, to output a smaller Euclidean distance d 1 to the likelihood weighting factor calculation unit 4-6 to the first.
Likelihood weight coefficient calculation means 4-6 in the radio signal receiving apparatus 4 is a likelihood weight from the transfer response matrix H estimated by the transfer response matrix estimation means 2-3 and the outputs d 2 and d 1 from the MLD means 4-4. The coefficient A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) is calculated and output to the likelihood weight coefficient multiplication means 2-7-1 to 2-7 -N.

本実施形態の尤度重み係数は、従来の尤度重み係数(d −d )と、第1の実施形態で用いた重み係数Aを次元を合わせて乗算したものであり、互いの尤度重み係数の相乗効果が期待できる。 The likelihood weighting factor of the present embodiment is obtained by multiplying the conventional likelihood weighting factor (d 2 2 -d 1 2 ) and the weighting factor A used in the first embodiment by matching the dimensions, and A synergistic effect of the likelihood weighting factor can be expected.

次に、本発明の第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
図6は、第2の実施形態による無線信号受信装置4の動作を示すフローチャートである。
第1の実施形態による無線信号受信装置2とは、ステップS25、S26、S27の処理が異なる。すなわち、ステップS25では、尤度計算手段1−5−1〜1−5−Nにより、N個の送信信号()が判定され、判定されたについて尤度Lが計算されるとともに、送信信号Tに対して最小のユークリッド距離dと、2番目に小さなユークリッド距離dが計算される。
また、ステップS26では、N個の送信信号tに対して計算された尤度Lと、蓄積されたAの他に更に√(d −d )が乗算され、√(d −d )×A×Lの値が軟判定値として求められる。
また、ステップS27では、軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nにおいて、√(d −d )×A×Lの値を用いて、軟判定誤り訂正復号化が行われ、無線信号送信装置1から送信された送信信号Tが再生される。
その他のステップ(ステップS21〜S24、S28、S29)の処理については、第1の実施形態における処理(図4)と同じなので説明を省略する。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the radio signal receiving apparatus 4 according to the second embodiment.
The processes of steps S25, S26, and S27 are different from those of the radio signal receiving apparatus 2 according to the first embodiment. That is, in step S25, the likelihood calculating unit 1-5-1-1-5-N, it is determined N transmission signals (~ t k), along with the likelihood L k is calculated for it is determined The minimum Euclidean distance d 1 and the second smallest Euclidean distance d 2 are calculated for the transmission signal T.
In step S26, the likelihood L k calculated for N transmission signals t k, in addition to further √ of accumulated A (d 2 2 -d 1 2 ) are multiplied, √ (d The value of 2 2 −d 1 2 ) × A × L k is obtained as the soft decision value.
In step S27, the soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8-N uses the value of √ (d 2 2 -d 1 2 ) × A × L k to correct the soft decision error. Decoding is performed, and the transmission signal T transmitted from the wireless signal transmission device 1 is reproduced.
The processing of the other steps (steps S21 to S24, S28, S29) is the same as the processing (FIG. 4) in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

次に、本発明の第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムについて説明する。
本発明の第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの構成は、図5に示した第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの構成と同じである。
第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムとの違いは無線信号受信装置4における尤度重み係数計算手段4−6が、伝達応答行列推定手段2−3が推定した伝達応答行列HとMLD手段4−4からの出力前記d,dから尤度重み係数A×√(d −d )の代わりに尤度重み係数A×d/dを計算する。尤度重み係数計算手段4−6以外の構成は第2の実施形態と同じである。
第3の実施形態の尤度重み係数は前記d,dの差を反映する量として比を用いており、第2の実施形態における尤度重み係数よりもさらなる効果が期待できる。
Next, a MIMO radio signal transmission system according to the third embodiment of the present invention will be described.
The configuration of the MIMO radio signal transmission system according to the third embodiment of the present invention is the same as the configuration of the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment shown in FIG.
The difference from the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment is that the likelihood weighting coefficient calculating means 4-6 in the radio signal receiving apparatus 4 uses the transfer response matrix H and MLD means estimated by the transfer response matrix estimating means 2-3. The likelihood weighting factor A × d 2 / d 1 is calculated instead of the likelihood weighting factor A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) from the outputs d 2 and d 1 from 4-4. The configuration other than the likelihood weight coefficient calculation unit 4-6 is the same as that of the second embodiment.
The likelihood weighting factor of the third embodiment uses a ratio as an amount that reflects the difference between d 2 and d 1 , and a further effect can be expected than the likelihood weighting factor of the second embodiment.

次に、本発明の第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
図7は、第3の実施形態による無線信号受信装置4の動作を示すフローチャートである。
第2の実施形態による処理とは、ステップS36、S37が異なる。すなわち、ステップS36では、N個の送信信号tに対して計算された尤度Lと、蓄積されたAに√(d −d )ではなく、d/dが乗算され、d/d×A×Lの値が軟判定値として求められる。
また、ステップS37では、軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nにおいて、d/d×A×Lの値を用いて、軟判定誤り訂正復号化が行われ、無線信号送信装置1から送信された送信信号Tが再生される。
その他のステップ(ステップS31〜S35、S38、S39)の処理については、第2の実施形態における処理(図6)と同じなので説明を省略する。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the wireless signal receiving device 4 according to the third embodiment.
Steps S36 and S37 are different from the processing according to the second embodiment. That is, in step S36, and the likelihood L k calculated for N transmission signals t k, the accumulated A √ (d 2 2 -d 1 2) rather than, d 2 / d 1 is multiplied Then, the value of d 2 / d 1 × A × L k is obtained as the soft decision value.
Further, in step S37, soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8-N performs soft decision error correction decoding using the value d 2 / d 1 × A × L k. The transmission signal T transmitted from the wireless signal transmission device 1 is reproduced.
The processing of other steps (steps S31 to S35, S38, S39) is the same as the processing (FIG. 6) in the second embodiment, and the description thereof is omitted.

次に、本発明の第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムについて説明する。
図8は、本発明の第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを構成する無線信号送信装置5と無線信号受信装置6のブロック図である。
本実施形態は、第1の実施形態によるMIMO無線信号システムにOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式に適用したものである。
無線信号送信装置5は、図1の無線信号送信装置1におけるN個の変調手段1−2−1〜1−2−Nの後段にN個のIFFT(Inverse-Fast-Fourier Transform)手段5−3−1〜5−3−Nを配置したものであり、変調手段1−2−1〜1−2−Nの出力信号T=(t,t,・・・,tにIFFT手段5−3−1〜5−3−NによりOFDM変調が施される。
Next, a MIMO radio signal transmission system according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a block diagram of a radio signal transmitting apparatus 5 and a radio signal receiving apparatus 6 constituting a MIMO radio signal transmission system according to the fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the MIMO radio signal system according to the first embodiment is applied to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme.
The radio signal transmission device 5 includes N IFFT (Inverse-Fast-Fourier Transform) means 5- following the N modulation means 1-2-1 to 1-2-N in the radio signal transmission apparatus 1 of FIG. 3-1 to 5-3 -N, and output signals T = (t 1 , t 2 ,..., T N ) t of the modulation means 1-2-1-1-2 -N. OFDM modulation is performed by IFFT means 5-3-1 to 5-3-N.

一方、無線信号受信装置6は、図1の無線信号受信装置2におけるとMLD手段2−4の前段にM個のFFT(Fast-Fourier Transform)手段6−4−1〜6−4−Nが配置され、伝達応答行列推定手段2−3とMLD手段2−4とN個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nと尤度重み係数計算手段2−6とN個の尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nは、第1の実施形態の無線信号受信装置2(図1)における伝達応答行列推定手段2−3とMLD手段2−4とN個の尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nと尤度重み係数計算手段2−6とN個の尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nの各々の処理が各サブキャリア成分独立に行われる。   On the other hand, the radio signal receiving apparatus 6 includes M FFT (Fast-Fourier Transform) means 6-4-1 to 6-4-N in the preceding stage of the MLD means 2-4 in the radio signal receiving apparatus 2 of FIG. The transmission response matrix estimation means 2-3, the MLD means 2-4, the N likelihood calculation means 2-5-1 to 2-5-N, the likelihood weight coefficient calculation means 2-6, and the N pieces Likelihood weight coefficient multiplication means 2-7-1 to 2-7 -N are the transfer response matrix estimation means 2-3 and MLD means 2-4 in the radio signal receiving apparatus 2 (FIG. 1) of the first embodiment. N likelihood calculating means 2-5-1 to 2-5-N, likelihood weighting coefficient calculating means 2-6 and N likelihood weighting coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7-N Each processing is performed independently for each subcarrier component.

すなわち、各サブキャリア成分毎にMLD手段2−4によりN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())が判定され、尤度計算手段2−5−1〜2−5−Nにより各サブキャリア毎にN個の送信信号(T)=((),(),・・・,())に対してm×N個の尤度が計算され、尤度重み係数計算手段2−6により各サブキャリア成分ごとに各々N個の尤度重み係数Aが計算され、N個の尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nにより各サブキャリア成分毎にm×N個の尤度とN個の尤度重み係数(T)=((),(),・・・,())が各送信信号()に対応するもの同士で乗算される。各尤度重み係数乗算手段2−7−jの出力信号はサブキャリア数分出力されるが、全サブキャリア成分とも同一の軟判定誤り訂正復号手段2−8−jに入力される。軟判定誤り訂正復号手段2−8−jは全サブキャリア成分の入力信号に対して誤り訂正を行い、元のデータ信号系列#(j)が再生される。
誤り訂正がN個の軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nにおいて同様に行われ、最終的にN個の元のデータ信号系列#(1),#(2),・・・,#(N)が再生される。
Ie, N number of transmission signal by MLD unit 2-4 for each sub-carrier component (~ T) = ((~ t 1), (~ t 2), ···, (~ t N)) is t determined is, N pieces of transmission signals for each subcarrier by the likelihood calculation unit 2-5-1~2-5-N (~ T) = ((~ t 1), (~ t 2), ···, (~ t N)) m × N number of likelihood with respect to t is calculated, each of N likelihood weighting coefficient a is calculated by the likelihood weighting coefficient calculation unit 2-6 for each sub-carrier component, the N likelihood weighting factor multiplier m × N number of likelihood for each subcarrier component by 2-7-1~2-7-N and N likelihood weighting factors (~ T) = ((~ t 1), (~ t 2 ), ···, are multiplied by each other (~ t N)) which t corresponds to the respective transmission signals (~ t j). The output signals of the respective likelihood weight coefficient multiplying means 2-7-j are outputted by the number of subcarriers, but all the subcarrier components are inputted to the same soft decision error correction decoding means 2-8-j. Soft decision error correction decoding means 2-8-j performs error correction on the input signals of all the sub-carrier components, the original data signal sequence # (~ j) are reproduced.
Error correction is similarly performed in N soft decision error correction decoding units 2-8-1 to 2-8 -N, and finally N original data signal sequences # (1 to 1), # (2 to 2 ), ···, # (~ N ) is played.

尤度重み係数乗算手段2−7−jの出力信号の全サブキャリア成分を軟判定誤り訂正復号手段2−8−jへ入力する順番は、元のデータ信号系列#(j)の順番に対応する。仮に無線信号送信装置5内でインタリーバを行った場合、無線信号受信装置6内ではインタリーバに対応したデインタリーバが行われる。
本実施形態では、第1の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムに、更にOFDM方式を適用することにより、第1の実施形態と比較して、周波数選択性フェージング環境下において、第1の実施形態の尤度重み係数Aを用いることによる軟判定利得向上が更に期待できる。
Order all subcarrier component of the output signal of likelihood weighting coefficient multiplier unit 2-7-j input to the soft-decision error correction decoding means 2-8-j is the order of the original data signal sequence # (~ j) Correspond. If an interleaver is performed in the wireless signal transmission device 5, a deinterleaver corresponding to the interleaver is performed in the wireless signal reception device 6.
In the present embodiment, the OFDM scheme is further applied to the MIMO radio signal transmission system according to the first embodiment, so that the first embodiment can be compared with the first embodiment in a frequency selective fading environment as compared with the first embodiment. The soft decision gain can be further improved by using the likelihood weighting coefficient A.

次に、本発明の第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャートは、第1の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャート(図4)と同じである。
ただ、図4のフローチャートにおいて、ステップS11〜S16及びS19の処理については、サブキャリア単位での処理を行い、ステップS17及びS18の処理については、全サブキャリアでの処理を行う点で相違する。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
The flowchart showing the MIMO radio signal transmission method according to the fourth embodiment is the same as the flowchart (FIG. 4) showing the MIMO radio signal transmission method according to the first embodiment.
However, in the flowchart of FIG. 4, the processing in steps S11 to S16 and S19 is different in that the processing is performed in units of subcarriers, and the processing in steps S17 and S18 is different in that the processing is performed in all subcarriers.

次に、本発明の第5の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムについて説明する。本実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを構成する無線信号送信装置と無線信号受信装置の構成は、第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの構成(図8)と同じである。また、第5の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムは、第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムにOFDM方式を適用したものである。
図8において、無線信号送信装置5と無線信号受信装置6には、各々IFFT手段5−3−1〜5−3−NとFFT手段6−4−1〜6−4−Nが配置されている。誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nから尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nまでの処理は、第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システム(図5)の誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nから尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nまでの処理と同様の処理をサブキャリア単位で行う。尤度重み乗算手段2−7−1〜2−7−N以降の軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nの処理は、第4の実施形態(図8)における軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nと同様である。
Next, a MIMO radio signal transmission system according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The configurations of the radio signal transmitting apparatus and the radio signal receiving apparatus constituting the MIMO radio signal transmission system according to the present embodiment are the same as the configuration of the MIMO radio signal transmission system according to the fourth embodiment (FIG. 8). The MIMO radio signal transmission system according to the fifth embodiment is an application of the OFDM scheme to the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment.
In FIG. 8, IFFT means 5-3-1 to 5-3 -N and FFT means 6-4-1 to 6-4 -N are arranged in the wireless signal transmitter 5 and the wireless signal receiver 6, respectively. Yes. The processes from the error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N to the likelihood weight coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7-N are the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment. The same processing as the processing from the error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N to the likelihood weight coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7-N in FIG. To do. The processes of the soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8 -N after the likelihood weight multiplication means 2-7-1 to 2-7 -N are the same as those in the fourth embodiment (FIG. 8). This is the same as the decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8-N.

第5の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムでは、第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムに、更にOFDM方式を適用することにより、周波数選択性フェージング環境下において、尤度重み係数A×√(d −d )を用いることによる軟判定利得向上が更に期待できる。 In the MIMO radio signal transmission system according to the fifth embodiment, by applying the OFDM scheme to the MIMO radio signal transmission system according to the second embodiment, the likelihood weighting coefficient A × √ in a frequency selective fading environment. The soft decision gain can be further improved by using (d 2 2 -d 1 2 ).

次に、本発明の第5の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
第5の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャートは、第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャート(図6)と同じである。
ただ、図6のフローチャートにおいて、ステップS21〜S26、S29の処理については、サブキャリア単位での処理を行い、ステップS27及びS28の処理については、全サブキャリアでの処理を行う点で相違する。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
The flowchart showing the MIMO radio signal transmission method according to the fifth embodiment is the same as the flowchart (FIG. 6) showing the MIMO radio signal transmission method according to the second embodiment.
However, in the flowchart of FIG. 6, the processing in steps S21 to S26 and S29 is different in that the processing is performed in units of subcarriers, and the processing in steps S27 and S28 is different in that the processing is performed in all subcarriers.

次に、本発明の第6の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムについて説明する。本実施形態によるMIMO無線信号伝送システムを構成する無線信号送信装置と無線信号受信装置の構成は、第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの構成(図8)と同じである。また、第6の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムは、第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムにOFDM方式を適用したものである。
図8において、無線信号送信装置5と無線信号受信装置6には、各々IFFT手段5−3−1〜5−3−NとFFT手段6−4−1〜6−4−Nが配置されている。
Next, a MIMO radio signal transmission system according to the sixth embodiment of the present invention will be described. The configurations of the radio signal transmitting apparatus and the radio signal receiving apparatus constituting the MIMO radio signal transmission system according to the present embodiment are the same as the configuration of the MIMO radio signal transmission system according to the fourth embodiment (FIG. 8). The MIMO radio signal transmission system according to the sixth embodiment is an application of the OFDM scheme to the MIMO radio signal transmission system according to the third embodiment.
In FIG. 8, IFFT means 5-3-1 to 5-3 -N and FFT means 6-4-1 to 6-4 -N are arranged in the wireless signal transmitter 5 and the wireless signal receiver 6, respectively. Yes.

誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nから尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nまでの処理は、第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システム(図5)の誤り訂正符号化手段1−1−1〜1−1−Nから尤度重み係数乗算手段2−7−1〜2−7−Nまでの処理と同様の処理をサブキャリア単位で行う。
尤度重み乗算手段2−7−1〜2−7−N以降の軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nの処理は、第4の実施形態(図8)における軟判定誤り訂正復号手段2−8−1〜2−8−Nと同様である。
第6の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムでは、第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムに、更にOFDM方式を適用することにより、周波数選択性フェージング環境下において、尤度重み係数A×d/dを用いることによる軟判定利得向上が更に期待できる。
The processes from the error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N to the likelihood weight coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7-N are the MIMO radio signal transmission system according to the third embodiment. The same processing as the processing from the error correction coding means 1-1-1 to 1-1-N to the likelihood weight coefficient multiplying means 2-7-1 to 2-7-N in FIG. To do.
The processes of the soft decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8 -N after the likelihood weight multiplication means 2-7-1 to 2-7 -N are the same as those in the fourth embodiment (FIG. 8). This is the same as the decision error correction decoding means 2-8-1 to 2-8-N.
In the MIMO radio signal transmission system according to the sixth embodiment, by applying the OFDM scheme to the MIMO radio signal transmission system according to the third embodiment, the likelihood weighting factor A × d in a frequency selective fading environment. soft decision gain enhancement according to the use of 2 / d 1 can be further expected.

次に、本発明の第6の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法について説明する。
第6の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャートは、第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送方法を示すフローチャート(図7)と同じである。
ただ、図7のフローチャートにおいて、ステップS31〜S36及びS39の処理については、サブキャリア単位での処理を行い、ステップS37及びS38の処理については、全サブキャリアでの処理を行う点で相違する。
Next, a MIMO radio signal transmission method according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
The flowchart showing the MIMO radio signal transmission method according to the sixth embodiment is the same as the flowchart (FIG. 7) showing the MIMO radio signal transmission method according to the third embodiment.
However, in the flowchart of FIG. 7, the processing in steps S31 to S36 and S39 is different in that the processing is performed in units of subcarriers, and the processing in steps S37 and S38 is different in that the processing is performed in all subcarriers.

本発明の実施形態による尤度重み係数A、A×√(d −d )、A×d/dの効果を定量的に示すために、これらと従来の尤度重み係数(d −d )と尤度重み係数を用いない場合のPER(Packet Error Rate)特性をシュミレーション評価したグラフを図9に示す。
図9のシミュレーション条件は以下のようにした。すなわち、送信アンテナ数と受信アンテナ数ともに2つにした。また、OFDM方式を適用し、OFDM方式は5GHz無線LAN標準IEEE802.11aに準拠した。また、サブキャリア変調方式は64QAMを用い、符号化率は3/4を用いた。また、パケット長は64byteを使用した。また、MIMOチャネルモデルは、各無線伝送経路はIEEE802.11a指定のレイリーフェージングチャネルで遅延分散100nsとした。また、空間相関は無相関にし、チャネル推定、同期理想の条件のもとでシミュレーションを行った。
In order to quantitatively show the effects of likelihood weighting factors A, A × √ (d 2 2 −d 1 2 ), A × d 2 / d 1 according to embodiments of the present invention, these and conventional likelihood weighting factors FIG. 9 is a graph showing a simulation evaluation of PER (Packet Error Rate) characteristics when (d 2 2 −d 1 2 ) and likelihood weighting factors are not used.
The simulation conditions in FIG. 9 were as follows. That is, the number of transmission antennas and the number of reception antennas are both two. In addition, the OFDM system was applied, and the OFDM system was compliant with the 5 GHz wireless LAN standard IEEE802.11a. The subcarrier modulation method used 64QAM and the coding rate used 3/4. The packet length was 64 bytes. In the MIMO channel model, each wireless transmission path is a Rayleigh fading channel specified by IEEE 802.11a and has a delay dispersion of 100 ns. In addition, the spatial correlation was made uncorrelated, and the simulation was performed under the conditions of channel estimation and synchronization ideal.

図9より、(尤度重みなし)<(d −d )<A<A×√(d −d )<A×d/dの順番でPER特性が向上していることが分かる。このことから、本実施形態の尤度重み係数の効果を確認することができる。 From FIG. 9, the PER characteristic is improved in the order of (no likelihood weight) <(d 2 2 −d 1 2 ) <A <A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) <A × d 2 / d 1. You can see that From this, the effect of the likelihood weighting coefficient of this embodiment can be confirmed.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成についてはこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, it is not limited to these embodiment about a concrete structure, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are possible. It is.

本発明の第1の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムのブロック図である。1 is a block diagram of a MIMO radio signal transmission system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 伝達応答行列Hの推定を実現するパイロット信号の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pilot signal which implement | achieves estimation of the transfer response matrix H. 本実施形態の尤度重み係数の物理的意味を示した図である。It is the figure which showed the physical meaning of the likelihood weighting coefficient of this embodiment. 第1の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the MIMO radio signal transmission system by 1st Embodiment. 本発明の第2及び第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムのブロック図である。It is a block diagram of a MIMO radio signal transmission system according to the second and third embodiments of the present invention. 第2の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the MIMO radio signal transmission system by 2nd Embodiment. 第3の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the MIMO radio signal transmission system by 3rd Embodiment. 本発明の第4の実施形態によるMIMO無線信号伝送システムのブロック図である。It is a block diagram of a MIMO radio signal transmission system according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の尤度重み係数を用いた場合のPER特性のシミュレーション評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation evaluation result of the PER characteristic at the time of using the likelihood weighting coefficient of embodiment of this invention. 従来の尤度重み係数の物理的意味を示した図である。It is the figure which showed the physical meaning of the conventional likelihood weighting coefficient.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・無線信号送信装置
1−1−1〜1−1−N・・・誤り訂正符号化手段
1−2−1〜1−2−N・・・変調手段
1−3・・・経路伝達応答行列推定用パイロット信号生成手段
1−4−1〜1−4−N・・・信号多重手段
1−5−1〜1−5−N・・・周波数変換手段
1−6−1〜1−6−N・・・送信アンテナ
2・・・無線信号受信装置
2−1−1〜2−1−M・・・受信アンテナ
2−2−1〜2−2−M・・・周波数変換手段
2−3・・・伝達応答行列推定手段
2−4,4−4・・・MLD手段
2−5−1〜2−5−N・・・尤度計算手段
2−6,4−6・・・尤度重み係数計算手段
2−7−1〜2−7−N・・・尤度重み係数乗算手段
2−8−1〜2−8−N・・・軟判定誤り訂正復号手段
5−3−1〜5−3−N・・・IFFT手段
6−4−1〜6−4−N・・・FFT手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radio signal transmitter 1-1-1 to 1-1-N ... Error correction coding means 1-2-1 to 1-2-N ... Modulation means 1-3 ... Path Transmission response matrix estimation pilot signal generation means 1-4-1 to 1-4-N signal multiplexing means 1-5-1 to 1-5-N frequency conversion means 1-6-1 to 1-1 -6-N ... transmitting antenna 2 ... radio signal receiving apparatus 2-1-1 to 2-1-M ... receiving antenna 2-2-1-2-2-M ... frequency conversion means 2-3 ... Transmission response matrix estimation means 2-4, 4-4 ... MLD means 2-5-1 to 2-5-N ... Likelihood calculation means 2-6, 4-6. Likelihood weight coefficient calculation means 2-7-1 to 2-7-N ... Likelihood weight coefficient multiplication means 2-8-1 to 2-8-N ... Soft decision error correction decoding means 5-3 -1-5-3-N IFFT Stage 6-4-1~6-4-N ··· FFT means

Claims (12)

N個(Nは2以上の整数)の送信アンテナを具備し、前記送信アンテナから同一の周波数を用いて誤り訂正符号化を施した無線信号T(T=(t,t,・・・,tを意味する。また、は転置ベクトルを意味する。また、tのiは送信アンテナ番号を意味する。)を送信する無線信号送信装置と、
M個(Mは1以上の整数)の受信アンテナを具備し、前記N個の送信アンテナと前記M個の受信アンテナの組み合せであるN×M個の無線伝送経路の伝達応答を各要素とする伝達応答行列H(Hの(i,j)成分hijは、送信アンテナjと受信アンテナi間の伝達応答を意味する。jは1以上N以下の整数、iは1以上M以下の整数。)の推定手段と、
前記推定手段により推定された伝達応答行列Hと、送信信号候補点(^T)から受信信号のレプリカH×(^T)を生成し、前記レプリカH×(^T)と前記M個の各受信アンテナの受信信号R(R=(r,r,・・・,rを意味する。また、rのjは受信アンテナ番号を意味する。)とのユークリッド距離差|R−H×(^T)|を最小にする(T)を元の送信信号と判定するMLD手段と、
前記MLD手段により判定された(T)を軟判定誤り訂正復号する軟判定誤り訂正復号手段と
を有する無線信号受信装置からなるMIMO無線信号伝送システムにおいて、
前記無線信号受信装置が、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる軟判定情報としての送信信号t(kは1以上、N以下の整数)に対する尤度重み係数として、伝達応答行列Hの左側擬似逆行列(HH)−1((HH)−1のs行t列成分(sは1以上N以下の整数、tは1以上M以下の整数。)をh´stとする)のk行目要素成分の絶対値の2乗を列方向に和を取った後、平方根逆数した値である
Figure 2005341131
を用いることを特徴とするMIMO無線信号伝送システム。
A radio signal T (T = (t 1 , t 2 ,...) Provided with N (N is an integer of 2 or more) transmission antennas and subjected to error correction coding using the same frequency from the transmission antennas. means t N) t. also, t denotes a transposed vector. the, i of t i is the radio signal transmission device for transmitting.) meaning transmission antenna number,
M reception antennas (M is an integer equal to or greater than 1) are provided, and transmission responses of N × M wireless transmission paths that are combinations of the N transmission antennas and the M reception antennas are used as elements. Transfer response matrix H (H (i, j) component h ij means a transfer response between transmission antenna j and reception antenna i. J is an integer of 1 to N and i is an integer of 1 to M). ) Estimation means,
A replica H × (^ T s ) of the received signal is generated from the transmission response matrix H estimated by the estimation means and the transmission signal candidate point (^ T s ), and the replica H × (^ T s ) and the M Euclidean distance from the received signal R (R = (r 1 , r 2 ,..., R M ) t of j receiving antennas, and j of r j means a receiving antenna number). the difference | and the minimizing (~ T) of the original transmitted signal and determines MLD unit, | R-H × (^ T s)
In MIMO radio signal transmission system comprising a radio signal receiving device having a soft-decision error correction decoding means for soft-decision error correction decoding was determined (~ T) by the MLD unit,
The radio signal receiving apparatus uses a left-side pseudo signal of a transfer response matrix H as a likelihood weighting factor for a transmission signal t k (k is an integer of 1 or more and N or less) as soft decision information used by the soft decision error correction decoding means. Inverse matrix (H H H) −1 H H (sH and t column components of (H H H) −1 H H (s is an integer from 1 to N, t is an integer from 1 to M) h ′ The sum of the squares of the absolute values of the k-th element component of ( st )) in the column direction and then the reciprocal square root
Figure 2005341131
A MIMO radio signal transmission system characterized by using the above.
前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tに対する尤度重み係数として、前記Aと前記全送信信号候補点(^T)における前記ユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの2乗差の平方根√(d −d )の積A×√(d −d )を用いることを特徴とする請求項1に記載の無線信号伝送システム。 As a likelihood weighting factor for the transmission signal t k used for the soft decision error correction decoding means, the difference between the Euclidean distance | R−H × (^ T) | at the A and the total transmission signal candidate points (^ T s ) Of these, the product A × √ (d 2 2− d 1 2 ) of the square root √ (d 2 2 −d 1 2 ) of the square difference between the second smallest distance d 2 and the minimum distance d 1 is used. The radio signal transmission system according to claim 1. 前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tに対する尤度重み係数として、前記Aと前記全送信信号候補点(^T)における前記ユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの比との積A×d/dを用いることを特徴とする請求項1に記載のMIMO無線信号伝送システム。 As a likelihood weighting factor for the transmission signal t k used for the soft decision error correction decoding means, the difference between the Euclidean distance | R−H × (^ T) | at the A and the total transmission signal candidate points (^ T s ) of, MIMO radio signal transmission system according to claim 1, characterized by using the second a product a × d 2 / d 1 of a small distance d 2 and the ratio of the minimum distance d 1. 前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記Aを用いることを特徴とする請求項1に記載のMIMO無線信号伝送システム。 The transmission signal T is OFDM signal, claim, wherein said a likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k to be used for soft decision error correction decoding means, using said A subcarrier components f 2. The MIMO radio signal transmission system according to 1. 前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記A×√(d −d )を用いることを特徴とする請求項2に記載のMIMO無線信号伝送システム。 The transmission signal T is OFDM signal, the soft as the likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k used to determine the error correction decoding means, wherein the subcarrier components f A × √ (d 2 2 -d 1 The MIMO radio signal transmission system according to claim 2, wherein 2 ) is used. 前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段に用いる送信信号tのサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、サブキャリア成分fの前記A×d/dを用いることを特徴とする請求項3に記載のMIMO無線信号伝送システム。 The transmission signal T is OFDM signal, as the likelihood weighting factor for the sub-carrier component of the transmission signal t k to be used for the soft-decision error correction decoding means, using said A × d 2 / d 1 of the subcarrier components f The MIMO radio signal transmission system according to claim 3. N個(Nは2以上の整数)の送信アンテナを具備する無線信号送信装置から送信される同一の周波数を用いて誤り訂正符合化を施した無線信号T(T=(t,t,・・・,tを意味する。また、は転置ベクトルを意味する。また、tのiは送信アンテナ番号を意味する。)を、
M個(Mは1以上の整数)の受信アンテナを有するとともに、伝達応答行列推定手段、尤度重み係数計算手段、MLD手段、軟判定誤り訂正復号手段を有する無線信号受信装置において受信するMIMO無線信号伝送方法において、
前記伝達応答行列推定手段により、伝達応答行列H(Hの(i,j)成分hijは、送信アンテナjと受信アンテナi間の伝達応答を意味する。jは1以上N以下の整数、iは1以上M以下の整数。)を推定するステップと、
前記尤度重み係数計算手段により、前記伝達応答行列推定手段によって推定された伝達応答行列Hを用いて、N個の送信信号tについて、尤度重み係数
Figure 2005341131
を計算するステップと、
前記尤度重み係数計算手段によって計算された尤度重み係数Aを蓄積するステップと、
前記MLD手段により、N個の送信信号tを判定し、判定したtについて尤度Lを計算するステップと、
前記MLD手段により計算された尤度と、前記蓄積されたAを乗算した値L×Aを軟判定値として求めるステップと、
前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップと、
を有するMIMO無線信号伝送方法。
Radio signal T (T = (t 1 , t 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , T 2 , ., refers to t N) t. also, t denotes a transposed vector. the, i of t i denotes the transmission antenna number. the)
A MIMO radio that is received by a radio signal receiving apparatus having M (M is an integer of 1 or more) receiving antennas and having a transfer response matrix estimating means, likelihood weighting coefficient calculating means, MLD means, and soft decision error correction decoding means In the signal transmission method,
By the transfer response matrix estimation means, the transfer response matrix H ((i, j) component h ij of H means a transfer response between the transmission antenna j and the reception antenna i. J is an integer of 1 to N, i Is an integer from 1 to M.)
The likelihood weighting coefficient calculation means uses the transmission response matrix H estimated by the transmission response matrix estimation means, and uses the likelihood weighting coefficient for N transmission signals t j.
Figure 2005341131
A step of calculating
Accumulating likelihood weighting factor A calculated by the likelihood weighting factor calculating means;
Determining N transmission signals t j by the MLD means, and calculating a likelihood L j for the determined t j ;
Obtaining a value L j × A obtained by multiplying the likelihood calculated by the MLD means and the accumulated A as a soft decision value;
Correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means;
A MIMO radio signal transmission method comprising:
前記MLD手段により、前記Aと全送信信号候補点(^T)におけるユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dと2乗差の平方根√(d −d )の積A×√(d −d )を計算するステップを更に有し、
前記尤度重み係数として、A×√(d −d )を用いることを特徴とする請求項7に記載のMIMO無線信号伝送方法。
Of the Euclidean distance difference | R−H × (^ T) | between the A and all transmission signal candidate points (^ T) by the MLD means, the second smallest distance d 2 , the minimum distance d 1, and the square difference And calculating the product A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) of the square root √ (d 2 2 −d 1 2 ) of
The MIMO radio signal transmission method according to claim 7, wherein A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) is used as the likelihood weighting factor.
前記MLD手段により、前記Aと全送信信号候補点(^T)におけるユークリッド距離差|R−H×(^T)|のうち、2番目に小さな距離dと最小距離dの比との積A×d/dを計算するステップを更に有し、
前記尤度重み係数として、A×d/dを用いることを特徴とする請求項7に記載のMIMO無線信号伝送方法。
Of the Euclidean distance difference | R−H × (^ T) | between the A and all transmission signal candidate points (^ T) by the MLD means, the ratio of the second smallest distance d 2 to the ratio of the minimum distance d 1 Further comprising calculating a product A × d 2 / d 1 ,
The MIMO radio signal transmission method according to claim 7, wherein A × d 2 / d 1 is used as the likelihood weighting factor.
前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、Aを用いることを特徴とする請求項7に記載のMIMO無線信号伝送方法。 The transmission signal T is an OFDM signal, and the transmission signal t k used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means (k is an integer of 1 to N) The MIMO radio signal transmission method according to claim 7, wherein A is used as a likelihood weighting factor for each subcarrier component. 前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、A×√(d −d )を用いることを特徴とする請求項8に記載のMIMO無線信号伝送方法。 The transmission signal T is an OFDM signal, and the transmission signal t k used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means (k is an integer of 1 to N) The MIMO radio signal transmission method according to claim 8, wherein A × √ (d 2 2 −d 1 2 ) is used as a likelihood weighting factor for each subcarrier component. 前記送信信号TがOFDM信号であり、前記軟判定誤り訂正復号手段により、前記MLD手段が求めた軟判定値を訂正復号するステップにおいて使用する送信信号t(kは1以上N以下の整数)のサブキャリア成分に対する尤度重み係数として、A×d/dを用いることを特徴とする請求項9に記載のMIMO無線信号伝送方法。
The transmission signal T is an OFDM signal, and the transmission signal t k used in the step of correcting and decoding the soft decision value obtained by the MLD means by the soft decision error correction decoding means (k is an integer of 1 to N) The MIMO radio signal transmission method according to claim 9, wherein A × d 2 / d 1 is used as a likelihood weighting factor for each subcarrier component.
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