JP2005354238A - Wireless communication system, decoder, and decoding method employed by them - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decoder quickly reducing a searching radius and decreasing the number of processing steps by conventional methods by just that much. <P>SOLUTION: Upon the receipt of a received signal vector, a path gain matrix, and a received SIR from a path gain / noise power estimate section 41 as input data from a reception antenna section 3, a re-transmission decision and pre-processing section 42 of a decoding section 4 decides whether the received SIR exceeds an SIR threshold value. When the received SIR exceeds the SIR threshold value, the re-transmission decision and pre-processing section 42 makes a data re-transmission request on the basis of compared powers. Further, when the received SIR exceeds no SIR threshold value, the re-transmission decision and pre-processing section 42 calculates input data to a transmission data estimate section 43. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は無線通信システム、復号装置及びそれらに用いる復号方法に関し、特にMIMO(Mulltiple Input Multiple Output:多入力多出力)通信システムにおける受信装置での復号方法に関する。   The present invention relates to a radio communication system, a decoding apparatus, and a decoding method used for them, and more particularly to a decoding method in a receiving apparatus in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system.

MIMO通信システムとは、図1に示すようなシステムであり、データ系列が符号化部1に入力され、符号化部1にてM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化されたデータがM本の送信アンテナ部2(#1〜#M)より送出され、受信側ではN本(Nは正の整数)の受信アンテナ部3(#1〜#N)でデータが受信され、復号部4にて元のデータ系列を復元するシステムのことを言う。   The MIMO communication system is a system as shown in FIG. 1, in which a data sequence is input to the encoding unit 1 and encoded into M (M is a positive integer) parallel sequences by the encoding unit 1. Data is transmitted from M transmission antenna units 2 (# 1 to #M), and data is received by N reception antenna units 3 (# 1 to #N) on the reception side (N is a positive integer). A system that restores the original data series in the decoding unit 4.

MIMO通信システムでは、送信アンテナ部2のM本の各アンテナより送出されたデータはそれぞれフェージングを受け、パスゲインを掛け合わせた信号が重畳された形で受信アンテナ部3のN本の各アンテナで受信されるので、復号部4において各受信アンテナで受信した信号から各送信アンテナから送信された信号を推定する必要がある。   In the MIMO communication system, data transmitted from each of the M antennas of the transmission antenna unit 2 undergoes fading, and is received by each of the N antennas of the reception antenna unit 3 in a form in which a signal multiplied by the path gain is superimposed. Therefore, it is necessary to estimate the signal transmitted from each transmission antenna from the signal received by each reception antenna in the decoding unit 4.

送信アンテナ部2のアンテナ#m(m=1,・・・,M)より送出されたデータをsm 、受信アンテナ部3のアンテナ#n(n=1,・・・,N)で受信したデータ及び雑音をxn ,zn 、送信アンテナ部2のアンテナ#m(m=1,・・・,M)から受信アンテナ部3のアンテナ#m(m=1,・・・,M)へのパスゲインをhmnとすると、送信信号、受信信号、各送信アンテナから各受信アンテナへのパスゲイン、各受信アンテナで加わる雑音の関係は、
x=Hs+z ・・・(1)
という式で書き表せる。但し、(1)式中の各ベクトル及び行列は、s=第m成分がsm であるM次元列ベクトル、x=第m成分がxm であるN次元列ベクトル、z=第m成分がzm であるN次元列ベクトル、H=第m成分がhmnであるN×M次元列ベクトルである。
Antenna #m of the transmitting antenna section 2 (m = 1, ···, M) receiving the data sent from s m, the antenna #n of the receiving antenna section 3 (n = 1, ···, N) in Data and noise are x n and z n , from antenna #m (m = 1,..., M) of the transmitting antenna unit 2 to antenna #m (m = 1,..., M) of the receiving antenna unit 3. When the path gain and h mn, transmission signal, received signal path gain from the transmit antenna to each receive antenna, noise relationship applied by each receiving antenna,
x = Hs + z (1)
It can be expressed by the formula. However, (1) the vectors and matrices in equation, s = M-dimensional column vector the m component is s m, x = N-dimensional column vector the m component is x m, the z = m th component N-dimensional column vector with z m , H = N × M-dimensional column vector with m-th component h mn .

通常、受信アンテナ部3のN本のアンテナで受信したデータxにはパイロット信号も含まれており、そのデータがパスゲイン・雑音電力推定部40へ入力され、送信されたパイロット信号を用いることにより、行列Hの各成分つまり各送信アンテナから各受信アンテナへのパスゲインや受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)σを算出し、このパスゲインH、雑音電力σと受信信号xを用いて、元の送信信号を推定する。   Usually, the pilot signal is also included in the data x received by the N antennas of the receiving antenna unit 3, and the data is input to the path gain / noise power estimating unit 40, and the transmitted pilot signal is used. Each component of the matrix H, that is, a path gain from each transmitting antenna to each receiving antenna and a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) σ is calculated, and using the path gain H, the noise power σ, and the received signal x, Estimate the transmitted signal.

信号推定を最尤推定で行うには、
(f−y)H H H(f−y) ・・・(2)
という式で算出される値を最小にする送信シンボルベクトル候補fを探し出すことになる。しかしながら、これを全数探索で実行しようとすると、送信アルファベット集合要素数の送信アンテナ数乗個を探索する必要があり、送信アルファベット要素数及び送信アンテナ数の増加とともに、探索数が指数関数的に増大するという問題がある。
To perform signal estimation with maximum likelihood estimation:
(Fy) H H H H (fy) (2)
The transmission symbol vector candidate f that minimizes the value calculated by the expression However, if this is attempted by exhaustive search, it is necessary to search the number of transmission alphabet set elements to the number of transmission antennas, and the number of searches increases exponentially as the number of transmission alphabet elements and the number of transmission antennas increases. There is a problem of doing.

例えば、送信アルファベット:QPSK(Quadrature PhaseShift Keying)(つまり、送信アルファベット数=4)、送信アンテナ数=2の場合、全探索数=4の2乗、また、送信アルファベット:QPSK(つまり、送信アルファベット数=16)、送信アンテナ数=4の場合、全探索数=16の4乗個を探索する必要がある。   For example, when the transmission alphabet is QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) (ie, the number of transmission alphabets = 4), the number of transmission antennas = 2, the total number of searches is the square of 4, and the transmission alphabet is QPSK (ie, the number of transmission alphabets) = 16) When the number of transmitting antennas = 4, it is necessary to search for the fourth power of the total number of searches = 16.

これを解決するため、探索する範囲を“中心”からの距離がある“半径”以内のものに限る手法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この提案されている手法の基本的な考え方は、全数探索、つまり図8(a)に示すように、送信シンボル候補(×印)を全て探索する代わりに、候補をある“中心”からある“半径”内に含まれるものに限定することで[図8(b)参照]、処理ステップ数を削減しようという考え方である。   In order to solve this problem, a method has been proposed in which the search range is limited to a distance within “radius” from the “center” (see, for example, Non-Patent Document 1). The basic idea of this proposed method is that an exhaustive search is performed, that is, as shown in FIG. The idea is to reduce the number of processing steps by limiting to those included in the “radius” [see FIG. 8B].

具体的には、まず、“中心”の座標yを

Figure 2005354238
・・・(3)
という式、つまり送信シンボルの条件なし最小二乗解によって定める。ここで、Hの上付添字である「*−1」は一般化逆行列を表している。 Specifically, first, the coordinate y of “center” is
Figure 2005354238
... (3)
That is, it is determined by an unconditional least squares solution of transmission symbols. Here, “* −1”, which is a superscript of H, represents a generalized inverse matrix.

次に、“半径”をある規則(具体的方法については後述する)によって定め、“中心”から“半径”以内の距離に存在する送信シンボル候補ベクトルの中から、
(f−y)H H Q(f−y) ・・・(4)
という式で算出される値を最小にする送信ベクトルを探し出すという方法である。但し、(4)式中の行列Qは、伝搬パスゲイン行列Hに左から、Hのエルミート置換をかけて得られるエルミート行列をCholesky分解して得られる上三角行列である。
Next, “radius” is defined by a certain rule (a specific method will be described later), and from among transmission symbol candidate vectors existing at a distance within “radius” from “center”,
(Fy) H Q H Q (fy) (4)
This is a method of searching for a transmission vector that minimizes the value calculated by the equation. However, the matrix Q in the equation (4) is an upper triangular matrix obtained by performing Cholesky decomposition on a Hermitian matrix obtained by subjecting the propagation path gain matrix H to Hermitian substitution of H from the left.

以下、従来の処理について説明する。まず、(3)式で定義される中心yを算出し、次に半径を設定するのであるが、通常の半径の決め方としては、真の解が含まれる確率pを設定しておき(例えば、p=0.99とする)、

Figure 2005354238
・・・(5)
という式を満たすようなαを求めた時、
半径D=αNσ
と設定する。但し、N:受信アンテナ数、σ:受信SIRである。 Hereinafter, conventional processing will be described. First, the center y defined by the equation (3) is calculated, and then the radius is set. As a normal method of determining the radius, a probability p including a true solution is set (for example, p = 0.99)
Figure 2005354238
... (5)
When α that satisfies the equation
Radius D = αNσ
And set. However, N is the number of receiving antennas, and σ is a receiving SIR.

次に、
|qMM(fM −yM )|2 <D2 ・・・(6)
という式を満たすようなアンテナ#Mからの送信シンボル候補の存在する区間を導出し、その中から一つ候補が選ぶ。
さらに、
|qM-1M-1(fM-1 −yM-1 )+qM-1M(fM −yM )|2
<D2 −|qMM(fM −yM )|2 ・・・(7)
という式を満たすようなアンテナ#M―1からの送信シンボル候補の存在する区間を導出し、その中から一つ候補が選ぶ。
next,
| Q MM (f M −y M ) | 2 <D 2 (6)
A section in which there is a transmission symbol candidate from the antenna #M that satisfies the following equation is derived, and one candidate is selected from among the sections.
further,
| QM-1M-1 (fM -1 -yM-1) + qM-1M (f M -y M) | 2
<D 2 − | q MM (f M −y M ) | 2 (7)
A section in which there is a transmission symbol candidate from the antenna # M-1 that satisfies the following expression is derived, and one candidate is selected from the sections.

上記の操作を送信アンテナM,M−1,・・・,1の順に全アンテナ分行い、得られる送信候補ベクトルをfとすると、
(f−y)H H Q(f−y)<D2 ・・・(8)
という式を満たすかを判定し、満たす場合、探索半径D2 を(4)式の左辺に更新し、満たさない場合、探索半径D2 は更新されない。そして、更新された(または、更新されずそのままの)半径内で、上記と同様に、送信候補ベクトルを算出していく。
When the above operation is performed for all antennas in the order of the transmission antennas M, M-1,..., 1 and the obtained transmission candidate vector is f,
(Fy) H Q H Q (fy) <D 2 (8)
If judged whether satisfy equation, satisfies that updates the search radius D 2 (4) to the left side of the equation, is not satisfied, the search radius D 2 is not updated. Then, the transmission candidate vectors are calculated in the same manner as described above within the updated radius (or not updated as it is).

Emanuele Viterbo,et,al.,“A Universal Lattice Code Decoder for Fading Channels”(IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,VOL.45,NO.5,JULY 1999,pp.1639−1642)Emanuel Viterbo, et, al. "A Universal Latin Code Decoder for Fading Channels" (IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL. 45, NO. 5, JULY 1999, pp. 1639-1642).

上述した従来の復号方法では、明らかに初期段階でできるだけ小さい半径に更新されるほど、その後の探索処理ステップが少なく済む。そして、小さい半径に更新されるためには、初期段階で各送信アンテナからの送信シンボル候補として距離ができるだけ中心に近い候補を選び出す必要があり、中心からの距離は各送信アンテナからの送信シンボル候補が存在する区間の真中に行くほど小さくなる(図7参照)。   In the conventional decoding method described above, the number of subsequent search processing steps is reduced as the radius is updated as small as possible in the initial stage. In order to be updated to a smaller radius, it is necessary to select a candidate whose distance is as close to the center as possible from the transmission antennas at the initial stage, and the distance from the center is a transmission symbol candidate from each transmission antenna. Becomes smaller as it goes to the middle of the section where there is (see FIG. 7).

しかしながら、上述した従来の方法では、各送信アンテナからの送信シンボル候補が存在する区間を特定した後、その区間の端、つまり下限から順に上限へと探索しており、この結果、初期段階において、大幅な半径の更新が望めず、その分処理ステップが増大するという第1の問題がある。   However, in the conventional method described above, after identifying a section where there are transmission symbol candidates from each transmission antenna, the end of the section, that is, searching from the lower limit to the upper limit in order, as a result, in the initial stage, There is a first problem that a large update of the radius cannot be expected and the processing steps increase accordingly.

また、従来の復号方法では、受信SIRから単純に“半径”を算出し、以降のステップを実行しているが、この方法では受信SIRが非常に大きい時、半径がそれに応じて大きくなり、その分処理ステップ数も増大する一方、その結果得られる解の信頼性が少ないという第2の問題がある。   In the conventional decoding method, the “radius” is simply calculated from the received SIR, and the subsequent steps are executed. In this method, when the received SIR is very large, the radius increases accordingly. While the number of minute processing steps increases, there is a second problem that the reliability of the resulting solution is low.

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、探索半径を急速に減少させることができ、その分、従来の方法で実行されていたはずの処理ステップの削減を実現することができる無線通信システム、復号装置及びそれらに用いる復号方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to rapidly reduce the search radius, and to that extent, it is possible to realize a reduction in processing steps that should have been executed by the conventional method. A communication system, a decoding device, and a decoding method used for them are provided.

本発明による無線通信システムは、送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する無線通信システムであって、
受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定する手段と、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出する手段とを前記受信側装置に備えている。
A wireless communication system according to the present invention encodes a data sequence into M (M is a positive integer) parallel sequences in a transmission side apparatus and transmits the data series from M transmission antennas, and N reception antennas in a reception side apparatus. A wireless communication system that restores the data received in the original data sequence,
Means for determining whether a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a preset received SIR threshold, and a retransmission request is sent to the transmitting apparatus when the received SIR exceeds the received SIR threshold Means for receiving is provided in the receiving-side apparatus.

本発明による復号装置は、送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元するシステムにおいて前記受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する復号装置であって、
受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定する手段と、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出する手段とを備えている。
In the decoding apparatus according to the present invention, a data sequence is encoded into M (M is a positive integer) parallel sequences in a transmission side device and transmitted from M transmission antennas, and the reception side device uses N reception antennas. In a system for restoring received data to an original data sequence, a decoding device for restoring data received by the receiving antenna to an original data sequence,
Means for determining whether a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a preset received SIR threshold, and a retransmission request is sent to the transmitting apparatus when the received SIR exceeds the received SIR threshold Means.

本発明による復号方法は、送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する無線通信システムに用いられる復号方法であって、前記受信側装置側に、受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定するステップと、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出するステップとを備えている。   In the decoding method according to the present invention, the data sequence is encoded into M (M is a positive integer) parallel sequence in the transmitting side device and transmitted from the M transmitting antennas, and the receiving side device uses the N receiving antennas. A decoding method used in a wireless communication system for restoring received data to an original data sequence, wherein a reception SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a reception SIR threshold set in advance on the receiving side device side And a step of sending a retransmission request to the transmission side apparatus when the reception SIR exceeds the reception SIR threshold.

すなわち、本発明の無線通信システムは、MIMO(Mulltiple Input Multiple Output:多入力多出力)通信システムにおける受信装置での復号に要する処理量を削減することを特徴とする。   That is, the wireless communication system of the present invention is characterized in that it reduces the amount of processing required for decoding in a receiving apparatus in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system.

また、本発明の無線通信システムは、受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)に基づいて復号ステップへ進むか、再送要求を通知ステップに進むかを決定することによって、システムのトータルスループットを向上させることを特徴とする。   Further, the wireless communication system of the present invention improves the total throughput of the system by determining whether to proceed to the decoding step or to proceed to the notification step of the retransmission request based on the received SIR (Signal-to-Interference power Ratio). It is characterized by making it.

これによって、本発明の無線通信システムでは、第1の問題を解決するために、上述したように、各送信アンテナからの送信シンボル候補が存在する区間中の候補を、下限から順にではなく、真中から順に、つまり中心から距離の近い順に探索するアルゴリズムを適用すれば良いことが分かる(図6参照)。この点を改善するためには、予め受信SIR閾値を設定しておき、半径算出の前に受信SIRがその閾値を超えていないかを判断すればよい。   Thus, in the wireless communication system of the present invention, in order to solve the first problem, as described above, candidates in a section where there are transmission symbol candidates from the respective transmission antennas are not centered in order from the lower limit. It can be seen that an algorithm for searching in order from the center, that is, in order from the closest to the center, may be applied (see FIG. 6). In order to improve this point, a reception SIR threshold value may be set in advance, and it may be determined whether the reception SIR exceeds the threshold value before calculating the radius.

本発明の無線通信システムでは、第2の問題を解決するために、閾値を超えていない場合に半径を算出し、以降のステップを実行し、閾値を越えていた場合に以下のステップを実行せず、再送要求を送信側に送出する。この時の受信信号は破棄しても構わないし、再送されてきた受信信号とあわせて復号することで、特性を向上させることも可能である。   In the wireless communication system of the present invention, in order to solve the second problem, the radius is calculated when the threshold is not exceeded, the following steps are executed, and the following steps are executed when the threshold is exceeded. First, a retransmission request is sent to the transmission side. The received signal at this time may be discarded, and the characteristics can be improved by decoding together with the retransmitted received signal.

したがって、本発明の無線通信システムでは、電力比較部で受信雑音が予め定められた閾値雑音電力を超えているかを判断し、閾値を超えていれば再送要求する再送要求部を備えているので、従来、雑音電力が非常に大きい時、初期段階で定める探索半径をかなり大きくする必要があり、その結果、信号推定部にて多数のステップを要するという問題を回避することが可能となる。ここで、当該データは捨てることもできるし、再送要求して得られるデータと組み合わせて品質を上げて信号推定部にて推定してやることもできる。   Therefore, in the wireless communication system of the present invention, the power comparison unit determines whether the reception noise exceeds a predetermined threshold noise power, and includes a retransmission request unit that requests retransmission if it exceeds the threshold. Conventionally, when the noise power is very large, it is necessary to considerably increase the search radius determined in the initial stage, and as a result, it is possible to avoid the problem that the signal estimation unit requires many steps. Here, the data can be discarded, or can be estimated by the signal estimation unit by improving the quality in combination with data obtained by requesting retransmission.

また、本発明の無線通信システムでは、送信シンボル候補算出及び送信候補探索順決定部、探索範囲更新部の両方に候補を割り出すだけでなく、割り出された候補を中心yに近い順にソートする機能を備えておき、これによって、探索半径を急速減少させることが可能となり、その分従来法で実行されていたはずの処理ステップの削減が実現可能となる。   Further, in the wireless communication system of the present invention, not only the candidates are calculated to both the transmission symbol candidate calculation and transmission candidate search order determination unit and the search range update unit, but also the sorted candidates are sorted in the order closer to the center y. This makes it possible to rapidly reduce the search radius, and accordingly, it is possible to reduce the processing steps that would have been executed by the conventional method.

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、探索半径を急速減少させることができ、その分、従来の方法で実行されていたはずの処理ステップの削減を実現することができるという効果が得られる。   By adopting the configuration and operation described below, the present invention can rapidly reduce the search radius, and accordingly, it is possible to realize a reduction in processing steps that should have been executed by the conventional method. The effect is obtained.

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図1において、本発明の一実施例による無線通信システムは符号化部1と送信アンテナ部2とを備えた送信装置と、受信アンテナ部3と復号部4とを備えた受信装置とから構成されている。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention includes a transmission device including an encoding unit 1 and a transmission antenna unit 2, and a reception device including a reception antenna unit 3 and a decoding unit 4. ing.

送信装置ではデータ系列が符号化部1に入力され、符号化部1にてM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化したデータをM本の送信アンテナ部2(#1〜#M)より送出し、受信装置ではN本(Nは正の整数)の受信アンテナ部3(#1〜#N)でデータを受信し、復号部4にて元のデータ系列を復元している。   In the transmission apparatus, the data sequence is input to the encoding unit 1, and the data encoded by the encoding unit 1 into M (M is a positive integer) parallel sequence is M transmission antenna units 2 (# 1 to # 1). #M), and the receiving device receives the data with N (N is a positive integer) receiving antenna units 3 (# 1 to #N), and the decoding unit 4 restores the original data series. Yes.

図2は図1の復号部4の構成を示すブロック図である。図2において、復号部4はパスゲイン・雑音電力推定部41と、再送判定及び前処理部42と、送信データ推定部43とから構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the decoding unit 4 of FIG. In FIG. 2, the decoding unit 4 includes a path gain / noise power estimation unit 41, a retransmission determination / preprocessing unit 42, and a transmission data estimation unit 43.

図3は図2の再送判定及び前処理部41の動作を示すフローチャートである。これら図1〜図3を参照して再送判定及び前処理部41の動作について説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the retransmission determination and preprocessing unit 41 of FIG. The retransmission determination and operation of the preprocessing unit 41 will be described with reference to FIGS.

まず、再送判定及び前処理部42は入力データとして受信信号ベクトルx、パスゲイン行列H、受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)σが入力(INPUT)されると(図3ステップS1)、受信SIRσと予め定められたSIR閾値σ_thとを比較し、受信SIRσがSIR閾値σ_thを超えているか(σ>σ_th)を判断する(図3ステップS2)。   First, when a received signal vector x, a path gain matrix H, and a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) σ are input (INPUT) to the retransmission determination and preprocessing unit 42 (Step S1 in FIG. 3), reception is performed. SIRσ is compared with a predetermined SIR threshold σ_th to determine whether received SIRσ exceeds SIR threshold σ_th (σ> σ_th) (step S2 in FIG. 3).

再送判定及び前処理部42は受信SIRσがSIR閾値σ_thを超えていれば、その比較された電力に基づいてデータの再送要求を行う(図3ステップS3)。   If the reception SIRσ exceeds the SIR threshold σ_th, the retransmission determination and preprocessing unit 42 makes a data retransmission request based on the compared power (step S3 in FIG. 3).

また、再送判定及び前処理部42は受信SIRσがSIR閾値σ_thを超えていなければ、以下の3つの計算を行い(図3ステップS4)、その算出データ(d,Tm ,Sm ,y,Q)を出力(OUTPUT)し(図3ステップS5)、送信データ推定部43への入力としてこれらのデータを使用する。 In addition, if the received SIRσ does not exceed the SIR threshold σ_th, the retransmission determination and preprocessing unit 42 performs the following three calculations (step S4 in FIG. 3), and the calculated data (d, T m , S m , y, Q) is output (OUTPUT) (step S5 in FIG. 3), and these data are used as an input to the transmission data estimation unit 43.

再送判定及び前処理部42は、ステップS4における計算として、まず雑音電力σから探索半径Dを求める。通常の探索半径Dの決め方としては、真の解が含まれる確率pを設定しておき、上述した(3)式を満たすようなαを求めた時、
半径D=αNσ
と設定する。但し、Nは受信アンテナ数、σは受信SIRである。
The retransmission determination and preprocessing unit 42 first obtains the search radius D from the noise power σ as the calculation in step S4. As a normal method of determining the search radius D, when the probability p that a true solution is included is set and α satisfying the above equation (3) is obtained,
Radius D = αNσ
And set. Here, N is the number of reception antennas, and σ is the reception SIR.

次に、再送判定及び前処理部42は、d,Tm ,yを設定する。この場合、
d←D2
m m ←D2 (m=1,・・・,M),
y←(Hの一般化逆行列)x,
m ←ym
となる。
Next, the retransmission determination and preprocessing unit 42 sets d, T m , and y. in this case,
d ← D 2 ,
T mm ← D 2 (m = 1,..., M),
y ← (generalized inverse matrix of H) x,
S m ← y m
It becomes.

最後に、再送判定及び前処理部42は、HH H((Hのエルミート転置)×H)をCholesky分解し、得られる上三角行列をQとする。これらの計算で算出されたデータ(d,Tm ,Sm ,y,Q)は送信データ推定部43に出力される。 Finally, the retransmission determination and preprocessing unit 42 performs Cholesky decomposition on H H H ((Hermitian transpose of H) × H), and sets the obtained upper triangular matrix to Q. Data (d, T m , S m , y, Q) calculated by these calculations is output to the transmission data estimation unit 43.

図4及び図5は図2の送信データ推定部43の動作を示すフローチャートである。これら図1と図2と図4と図5とを参照して送信データ推定部43の動作について説明する。   4 and 5 are flowcharts showing the operation of the transmission data estimation unit 43 in FIG. The operation of the transmission data estimation unit 43 will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, and FIG.

まず始めに、送信データ推定部43は再送判定及び前処理部42で算出されたデータ(d,Tm ,Sm ,y,Q)が入力されると(図4ステップS11)、次数mにMを設定する(m←M)(図4ステップS12)。ここで、上記の次数mは、推定しようとするシンボルが送信された送信アンテナ番号(m=M,M−1,・・・,1)に対応する。すなわち、本実施例によるアルゴリズムは、送信アンテナMから順に候補を絞っていき、最終的にアンテナの候補を絞るアルゴリズムである。 First, when the data (d, T m , S m , y, Q) calculated by the retransmission determination and preprocessing unit 42 is input to the transmission data estimation unit 43 (step S11 in FIG. 4), the order m is set. M is set (m ← M) (step S12 in FIG. 4). Here, the order m corresponds to the transmission antenna number (m = M, M−1,..., 1) from which the symbol to be estimated is transmitted. That is, the algorithm according to the present embodiment is an algorithm that narrows down candidates in order from the transmission antenna M and finally narrows down antenna candidates.

次に、送信データ推定部43は、
|Sm −ym |≦√Tm /qmm
という式を満たす送信アンテナMから送信されたシンボルの候補(Si )を選び出し、さらにyM に距離が近い順に並べ替えて得られるベクトルをem 、そのベクトルの次元(つまり、候補となる送信シンボル数)をNumm と設定し(ソートem ←ソート後送信候補シンボルベクトル、Numm ←送信候補シンボル数、cm ←0)(図4ステップS13)、送信候補シンボルカウンタcm に1を設定する(cm ←cm +1)(図4ステップS14)。送信候補シンボルカウンタcm は、1,・・・,Numm の範囲の整数をとり、現在探索している次元の送信シンボル候補番号を表す。
Next, the transmission data estimation unit 43
| S m −y m | ≦ √T m / q mm
Singled out of the symbols transmitted from the transmitting antenna M satisfying the expression candidate (S i), further y M a distance vector is obtained by rearranging the order of increasing distance e m, the dimension of the vector (i.e., transmission as a candidate (Number of symbols) is set to Num m (sort e m ← transmission candidate symbol vector after sorting, Num m ← number of transmission candidate symbols, c m ← 0) (step S13 in FIG. 4), and 1 is set to the transmission candidate symbol counter c m Set (c m ← c m +1) (step S14 in FIG. 4). The transmission candidate symbol counter cm is an integer in the range of 1,..., Num m and represents the transmission symbol candidate number of the dimension currently being searched.

送信データ推定部43は、その次数における送信シンボル候補が尽きていないかを判断し(cm >Numm )(図4ステップS15)、尽きていれば処理の終了を判定し(m=M)(図5ステップS22)、尽きてなければ次数mが1を超えているかどうかを判定する(m>1)(図4ステップS16)。 The transmission data estimation unit 43 determines whether or not the transmission symbol candidates in that order have been exhausted (c m > Num m ) (step S15 in FIG. 4), and determines that the processing has ended if it has been exhausted (m = M). (Step S22 in FIG. 5) If not exhausted, it is determined whether the order m exceeds 1 (m> 1) (Step S16 in FIG. 4).

送信データ推定部43は、次数mが1を超えていれば、次の次数の送信シンボル候補(つまりアンテナM−1で送信されたシンボル)を割り出すための準備として、
i-1 ←T1 +|q11(S1 −e1Ci )|2
i-1 ←ri-1 −Σ(qi-1 j /qi-1 i-1 )(ej −yj
i←i−1
というような計算を実行し(図4ステップS17)、残り半径Ti-1 が正の数かを判断する(Ti-1 <0)(図4ステップS18)。送信データ推定部43は、残り半径Ti-1 が正の数ならばステップS13の処理に戻り、送信アンテナM−1の送信シンボルの推定を行う。
If the order m exceeds 1, the transmission data estimation unit 43 prepares for determining a next order transmission symbol candidate (that is, a symbol transmitted by the antenna M-1).
T i-1 ← T 1 + | q 11 (S 1 −e 1C i ) | 2
S i-1 <-r i-1 -Σ (q i-1 j / q i-1 i-1 ) (e j -y j )
i ← i-1
Such calculation is executed (step S17 in FIG. 4), and it is determined whether the remaining radius T i-1 is a positive number (T i-1 <0) (step S18 in FIG. 4). If the remaining radius T i-1 is a positive number, the transmission data estimation unit 43 returns to the process of step S13 and estimates the transmission symbol of the transmission antenna M-1.

一方、送信データ推定部43は上記の処理の終了判定において、m≠Mならばmを1インクリメントし(m←m+1)(図5ステップS24)、ステップS13の処理に戻る。また、送信データ推定部43はm=Mならば送信シンボルの推定値としてベクトルfを出力(OUTPUT)し(図5ステップS23)、処理を終了する。   On the other hand, the transmission data estimation unit 43 increments m by 1 (m ← m + 1) if m ≠ M in the above process end determination (step S24 in FIG. 5), and returns to step S13. If m = M, the transmission data estimation unit 43 outputs the vector f as an estimated value of the transmission symbol (OUTPUT) (step S23 in FIG. 5), and ends the process.

さらに、送信データ推定部43は次数mが1を超えていなければ、ベクトルd(dの^上付き添え字付き)≧d(つまり、今算出された送信シンボル候補が現在の探索半径外)であるならば(図4ステップS20)、ステップS14に戻って送信候補シンボルカウンタcm をインクリメントする。
ここで、ベクトルdは、
d←TM −T1 +|q11(S1 −e1Ci )|2
という式で算出される(図4ステップS19)。
Further, if the order m does not exceed 1, the transmission data estimation unit 43 satisfies the vector d (with a superscript of d) ≧ d (that is, the currently calculated transmission symbol candidate is outside the current search radius). If there is (step S20 in FIG. 4), the process returns to step S14 to increment the transmission candidate symbol counter cm .
Where the vector d is
d ← T M -T 1 + | q 11 (S 1 -e 1Ci) | 2
(Step S19 in FIG. 4).

送信データ推定部43はベクトルd<d(つまり、今算出された送信シンボル候補が現在の探索半径内)であるならば(図4ステップS20)、
d←ベクトルd,
M ←ベクトルd
m-1 ←|qmmk −em,Cm)|2
m=M,M−1,・・・,2
k ←ek ;k=1,・・・,M
|Si −yi |≦√Ti /qii
を満たすSi を送信アルファベット内から選び、ソートei i ←ソート後送信候補シンボルベクトル、Numi ←後送信候補シンボル数を行う(図4ステップS21)。
If the transmission data estimation unit 43 is vector d <d (that is, the currently calculated transmission symbol candidate is within the current search radius) (step S20 in FIG. 4),
d ← vector d,
T M ← vector d
T m-1 ← | q mm S k −e m, Cm ) | 2
m = M, M−1,..., 2
f k ← e k ; k = 1,..., M
| S i −y i | ≦ √T i / q ii
S i satisfying the condition is selected from the transmission alphabet, and sort e ii <-sorted transmission candidate symbol vector and Num i ← number of post-transmission candidate symbols are performed (step S21 in FIG. 4).

送信データ推定部43は、上記のように、探索半径を今推定した候補に基づいて更新し、新たな半径に基づいた各次数の候補を割り出し、ステップS14に戻って送信候補シンボルカウンタcm をインクリメントする。 As described above, the transmission data estimation unit 43 updates the search radius based on the currently estimated candidate, determines the candidates of the respective orders based on the new radius, returns to step S14, and sets the transmission candidate symbol counter cm . Increment.

このように、本実施例では、再送判定及び前処理部42で受信雑音が予め定められた閾値雑音電力を超えているかどうかを判断し、超えていれば再送要求するので、従来、雑音電力が非常に大きい時、初期段階で定める探索半径をかなり大きくする必要があり、その結果、送信データ推定部43にて多数のステップを要するという問題を回避することができる。ここで、当該データは捨てることもできるし、再送要求して得られるデータと組み合わせて品質を上げて送信データ推定部43にて推定してやることもできる。   As described above, in this embodiment, the retransmission determination and preprocessing unit 42 determines whether or not the reception noise exceeds a predetermined threshold noise power, and if it exceeds, a retransmission request is made. When it is very large, it is necessary to considerably increase the search radius determined in the initial stage, and as a result, it is possible to avoid the problem that the transmission data estimation unit 43 requires many steps. Here, the data can be discarded, or can be estimated by the transmission data estimation unit 43 by improving the quality in combination with data obtained by requesting retransmission.

また、本実施例では、送信データ推定部43で送信シンボル候補算出及び送信候補探索順決定と、探索範囲更新との両方に候補を割り出すだけでなく、割り出された候補を中心yに近い順にソートすることによって[図6参照]、探索半径を急速に減少させることができ、その分、従来の方法で実行されていたはずの処理ステップを削減することができる。   In this embodiment, the transmission data estimation unit 43 not only calculates candidates for both transmission symbol candidate calculation, transmission candidate search order determination, and search range update, but also determines the determined candidates in order from the center y. By sorting [see FIG. 6], the search radius can be rapidly reduced, and accordingly, the processing steps that should have been executed in the conventional method can be reduced.

本発明の一実施例による無線通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communications system by one Example of this invention. 図1の復号部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the decoding part of FIG. 図2の再送判定及び前処理部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the resending determination and pre-processing part of FIG. 図2の送信データ推定部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the transmission data estimation part of FIG. 図2の送信データ推定部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the transmission data estimation part of FIG. 本発明の一実施例による送信シンボル候補の探索順を示す図である。It is a figure which shows the search order of the transmission symbol candidate by one Example of this invention. (a),(b)は送信シンボル候補の探索順を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the search order of a transmission symbol candidate. (a),(b)は従来の探索方法を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the conventional search method.

符号の説明Explanation of symbols

1 符号化部
2 送信アンテナ部
3 受信アンテナ部
4 復号部
41 パスゲイン・雑音電力推定部
42 再送判定及び前処理部
43 送信データ推定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoding part 2 Transmission antenna part 3 Reception antenna part 4 Decoding part 41 Path gain and noise power estimation part 42 Retransmission determination and pre-processing part 43 Transmission data estimation part

Claims (12)

送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する無線通信システムであって、
受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定する手段と、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出する手段とを前記受信側装置に有することを特徴とする無線通信システム。
The transmission side apparatus encodes the data series into M (M is a positive integer) parallel series, transmits the data series from the M transmission antennas, and the reception side apparatus receives the data received by the N reception antennas as the original data. A wireless communication system for restoring a sequence,
Means for determining whether a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a preset received SIR threshold, and a retransmission request is sent to the transmitting apparatus when the received SIR exceeds the received SIR threshold And means for receiving the radio communication system.
前記受信側装置は、前記送信アンテナ各々からの送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索半径の中心からの距離が近い順に探索することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 1, wherein the receiving side device searches for candidates in a section where there are transmission symbol candidates from each of the transmission antennas in order of increasing distance from the center of the search radius. 前記受信SIR閾値を超えていない時に場合に前記探索半径を算出して前記送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索することを特徴とする請求項2記載の無線通信システム。   The radio communication system according to claim 2, wherein when the reception SIR threshold is not exceeded, the search radius is calculated to search for a candidate in a section where the transmission symbol candidate exists. MIMO(Mulltiple Input Multiple Output:多入力多出力)通信システムであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載の無線通信システム。   4. The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system. 送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元するシステムにおいて前記受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する復号装置であって、
受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定する手段と、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出する手段とを有することを特徴とする復号装置。
The transmission side apparatus encodes the data series into M (M is a positive integer) parallel series, transmits the data series from the M transmission antennas, and the reception side apparatus receives the data received by the N reception antennas as the original data. A decoding device for restoring data received by the receiving antenna to an original data sequence in a system for restoring to a sequence,
Means for determining whether a received SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a preset received SIR threshold, and a retransmission request is sent to the transmitting apparatus when the received SIR exceeds the received SIR threshold A decoding device.
前記送信アンテナ各々からの送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索半径の中心からの距離が近い順に探索することを特徴とする請求項5記載の復号装置。   6. The decoding apparatus according to claim 5, wherein candidates in a section in which there are transmission symbol candidates from each of the transmission antennas are searched in order of increasing distance from the center of the search radius. 前記受信SIR閾値を超えていない時に場合に前記探索半径を算出して前記送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索することを特徴とする請求項6記載の復号装置。   The decoding apparatus according to claim 6, wherein when the reception SIR threshold is not exceeded, the search radius is calculated to search for a candidate in a section where the transmission symbol candidate exists. 前記システムは、MIMO(Mulltiple Input Multiple Output:多入力多出力)通信システムであることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか記載の復号装置。   8. The decoding apparatus according to claim 5, wherein the system is a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system. 送信側装置においてデータ系列をM本(Mは正の整数)の並列した系列に符号化してM本の送信アンテナから送出し、受信側装置においてN本の受信アンテナで受信したデータを元のデータ系列に復元する無線通信システムに用いられる復号方法であって、前記受信側装置側に、受信SIR(Signal−to−Interference power Ratio)が予め設定した受信SIR閾値を超えているかを判定するステップと、前記受信SIRが前記受信SIR閾値を超えている時に再送要求を前記送信側装置に送出するステップとを有することを特徴とする復号方法。   The transmission side apparatus encodes the data series into M (M is a positive integer) parallel series, transmits the data series from the M transmission antennas, and the reception side apparatus receives the data received by the N reception antennas as the original data. A method of decoding used in a wireless communication system for restoring to a sequence, comprising: determining whether a reception SIR (Signal-to-Interference power Ratio) exceeds a preset reception SIR threshold on the receiving side device; And a step of sending a retransmission request to the transmission side apparatus when the reception SIR exceeds the reception SIR threshold. 前記受信側装置は、前記送信アンテナ各々からの送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索半径の中心からの距離が近い順に探索することを特徴とする請求項9記載の復号方法。   The decoding method according to claim 9, wherein the receiving side device searches for candidates in a section where there are transmission symbol candidates from each of the transmission antennas in order of increasing distance from the center of the search radius. 前記受信SIR閾値を超えていない時に場合に前記探索半径を算出して前記送信シンボル候補が存在する区間中の候補を探索することを特徴とする請求項10記載の復号方法。   11. The decoding method according to claim 10, wherein when the reception SIR threshold is not exceeded, the search radius is calculated to search for a candidate in a section where the transmission symbol candidate exists. 前記無線通信システムがMIMO(Mulltiple Input Multiple Output:多入力多出力)通信システムであることを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか記載の復号方法。
The decoding method according to claim 9, wherein the wireless communication system is a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system.
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