JP2007215043A - Wireless communication method and wireless communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立な信号系列を空間多重して送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間のチャネル応答行列をもとに受信局側でデータの復調を行うMIMO(Multiple−Input Multiple−Output)通信を用い、同時に複数の通信相手への情報伝達を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、複数の通信相手に同一時間に、同一の情報を送信する、無線通信方法及び無線通信装置に関する。 The present invention uses the same frequency channel, spatially multiplexes and transmits independent signal sequences from a plurality of different transmission antennas, receives signals using a plurality of reception antennas, and obtains a channel response matrix between the transmission and reception antennas. In a high-speed wireless access system that uses MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) communication that demodulates data on the receiving station side and simultaneously transmits information to multiple communication partners, In addition, the present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication apparatus that transmit the same information.
近年、2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などの普及が目覚しい(例えば非特許文献1)。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用い、最大で54Mbpsの伝送速度を実現している。ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはMAC(Medium Access Control)レイヤでの伝送効率が50〜70%程度であるため、実際のスループットの上限値は30Mbps程度である。このような実際のスループットの低下は、基地局が送信を行っている間は、端末局は送信を行わないことや、送信が終わったあともバックオフの時間を各端末局でとることなどによる。将来の無線通信を考えるにあたって、端末局において指向性制御を行い、複雑なスケジューリングにより送信を行うようになることが想定され、このような場合、MACレイヤによるスループットの低下は、全体の通信品質の向上を大きく妨げることとなる。 In recent years, the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like are remarkable as high-speed wireless access systems using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band (for example, Non-Patent Document 1). In these systems, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method, which is a technique for stabilizing characteristics in a multipath fading environment, is used, and a transmission rate of 54 Mbps at the maximum is realized. However, the transmission rate here is the transmission rate on the physical layer, and the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is actually about 50 to 70%, so the upper limit of the actual throughput is It is about 30 Mbps. Such a decrease in actual throughput is due to the fact that the terminal station does not transmit while the base station is transmitting, and that each terminal station takes the back-off time after the transmission is completed. . In considering future wireless communication, it is assumed that the terminal station performs directivity control and performs transmission by complex scheduling. In such a case, a decrease in throughput due to the MAC layer causes a decrease in overall communication quality. This will greatly hinder improvement.
送信装置と受信装置それぞれに複数のアンテナ素子を具備し、通信を行うMIMO技術が周波数利用効率を改善するため有力である。このMIMO技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ/受信アンテナ間のチャネル応答行列を求め、この行列を用いて送信局側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。 A MIMO technology that includes a plurality of antenna elements in each of the transmission device and the reception device and performs communication is effective in improving frequency utilization efficiency. This MIMO technology is such that different independent signals are transmitted on the same channel from a plurality of transmitting antennas on the transmitting station side, and signals are received using the same plurality of antennas on the receiving station side, between each transmitting antenna / receiving antenna. The channel response matrix is obtained, the independent signal transmitted from each antenna is estimated on the transmitting station side using this matrix, and the data is reproduced.
図7において、送信装置のアンテナ素子数をMT、通信相手である受信装置のアンテナ素子数をMR、同時、同周波数帯において送信する通信系列数をLとして、シングルユーザにおいて最適となる指向性制御を示す。図7は伝搬環境に最適となるように送信指向性を制御し、空間多重を行い伝送速度を向上させる、従来技術における送信部の構成例である。 In FIG. 7, the number of antenna elements of the transmitting apparatus is M T , the number of antenna elements of the receiving apparatus that is the communication partner is M R , and the number of communication sequences transmitted simultaneously in the same frequency band is L. Indicates sex control. FIG. 7 is a configuration example of a transmission unit in the prior art that controls transmission directivity so as to be optimal for a propagation environment and performs spatial multiplexing to improve the transmission rate.
図7において、符号900はデータ分割回路、901−1〜901−Lは変調回路、903−1〜903−MTは無線部、904−1〜904−MTはアンテナ素子、905はチャネル応答行列取得回路、906はアンテナ選択決定回路である。
7,
アンテナ素子904−1〜904−MTおよび無線部903−1〜903−MTは、無線信号の送受信を行うことが可能であり、これらを介して送信部の各アンテナ904−1〜904−MTと通信相手の各アンテナ間のチャネル応答行列をチャネル応答行列取得回路905において推定することができる。
Antenna element 904-1~904-M T and the radio part 903-1~903-M T is capable of transmitting and receiving radio signals, each of the transmission unit via these antennas 904-1~904- the channel response matrix between the antennas of the communication partner M T can be estimated in the channel response
このチャネル応答行列の取得方法はここでは明記しないが、アンテナ904−1〜904−MTにおいて既知信号の受信を行った際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報によって、チャネル応答行列の情報が取得される。 Although this method obtains the channel response matrix is not specified here, the feedback included in the estimate based on whether or received signal information obtained when performing the reception of the known signal in the antenna 904-1~904-M T Information on the channel response matrix is acquired based on the information included in the information.
同じ情報を送信する通信相手が決定すると、チャネル応答行列取得回路905は、対応する通信相手のチャネル応答行列を取得し、この情報はアンテナ選択決定回路906に入力され、送信を行う際に用いるアンテナを決定する。
When the communication partner that transmits the same information is determined, the channel response
送信されるデータは、データ分割回路900において1系統の信号がL系統の信号系列に分割され、変調回路901−1〜901−Lへ入力される。ここでは、MIMOチャネル推定用のプリアンブル信号等が付与され、変調された後、これらの信号は、不図示のアンテナ選択回路に入力される。ここで、送信データは選択されたアンテナの無線部903−1〜903−MTに入力され、選択されたアンテナを介して無線信号として送信される。
For data to be transmitted, one signal is divided into L signal series in the
チャネル応答行列取得回路905において得られたk番目の通信相手チャネル応答行列Hk(MR(k)×MT行列)は下式のように表せる。
The k-th communication partner channel response matrix H k (M R (k) × M T matrix) obtained in the channel response
ここでHk,abは送信装置のb番目のアンテナから受信装置のa番目のアンテナまでのチャネル応答行列を表す。 Here, H k, ab represents a channel response matrix from the b-th antenna of the transmission device to the a-th antenna of the reception device.
ここで、2つの通信相手に対し、2つの通信系列X=(x1,x2)Tを1番目のアンテナと2番目のアンテナを用いて送信することを考える。()Tは転置行列を表すものとする。2つの通信相手はそれぞれ2つの受信アンテナを有するものとする。1番目の通信相手の受信信号Y1=(y1,1,y1,2)、2番目の通信相手の受信信号Y2=(y2,1,y2,2)は、選択された送信アンテナと通信相手の受信アンテナ間の選択チャネル応答行列Hs k(2×2行列)を用いて、以下のように表すことができる。 Here, it is considered that two communication sequences X = (x 1 , x 2 ) T are transmitted to two communication partners using the first antenna and the second antenna. () T represents a transposed matrix. Each of the two communication partners has two receiving antennas. The received signal Y 1 = (y 1,1 , y 1,2 ) of the first communication partner, the received signal Y 2 = (y 2,1 , y 2,2 ) of the second communication partner is selected Using the selected channel response matrix H s k (2 × 2 matrix) between the transmitting antenna and the receiving antenna of the communication partner, it can be expressed as follows.
各通信相手は、受信信号を用いて、送信された信号を推定する。例えば受信信号Ykに選択チャネル応答行列の逆行列や、擬似逆行列を乗算するZF(Zero Forcing)法と呼ばれる方法や、MMSE(Minimum Mean Square Error)法や、MLD(Maximum Likelihood Detection)法などを用いて送信信号Xを復号することができる。
しかし、このような制御により信号を送信すると、以下のような幾つかの問題が生じ、これは送信する信号系列が2以上の場合でも、1つの場合でも同様である。 However, when a signal is transmitted by such control, there are some problems as described below, which are the same whether the signal sequence to be transmitted is two or more or one.
1.送信信号Xは通信品質が悪い通信相手に合わせて情報量を低く設定する必要があり、各通信相手で選択されたチャネル応答行列の絶対値や固有値分布に大きな差があると、大きくスループットが低下する。 1. It is necessary to set the amount of information of the transmission signal X to be low according to the communication partner with poor communication quality. If there is a large difference in the absolute value or eigenvalue distribution of the channel response matrix selected by each communication partner, the throughput is greatly reduced. To do.
2.信号が全空間に放射されるので、空間リソースを使い切ってしまい、残りの空間チャネルを用いて他の通信を行うことが難しい。 2. Since the signal is radiated to the entire space, the space resources are used up, and it is difficult to perform other communications using the remaining spatial channels.
3.送受信装置が多くのアンテナ素子を有しても、通信相手の受信アンテナ数が少なければ、大きなスループットの上昇を望めない。 3. Even if the transmission / reception apparatus has many antenna elements, a large increase in throughput cannot be expected unless the number of receiving antennas of the communication partner is small.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、同じ情報を複数の通信相手に送信する際に、送信ビームを形成することで、通信相手に対する通信品質を適切に選択し、有効に空間リソースを利用し、アレー利得を得ることで全体の通信容量を増大させるようにした無線通信方法及び無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when transmitting the same information to a plurality of communication partners, by forming a transmission beam, the communication quality for the communication partner is appropriately selected and effectively It is an object of the present invention to provide a wireless communication method and a wireless communication apparatus that increase the overall communication capacity by obtaining an array gain using spatial resources.
請求項1に係る本発明は、複数のアンテナ素子を備え、通信相手の具備するアンテナ間との伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に同一の送信信号を送信する無線通信方法であって、共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、得られた固有ベクトルのうち二つ以上を用い、それぞれ補正値を乗算し、足し合わせたベクトルを共通送信ウエイトとして決定するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 1 includes a plurality of antenna elements, estimates a channel response matrix representing a propagation environment between antennas of communication partners, determines a transmission weight, and performs transmission weighting on a transmission signal A wireless communication method for transmitting the same transmission signal to a plurality of communication partners, and calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to the communication partner transmitting common data. And a step of using two or more of the obtained eigenvectors, multiplying each by a correction value, and determining the added vector as a common transmission weight.
請求項2に係る本発明は、複数のアンテナ素子を備え、通信相手の具備するアンテナ間との伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に同一の送信信号を送信する無線通信方法であって、共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる固有ベクトルを演算するステップと、内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定するステップと、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトとして決定するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 2 includes a plurality of antenna elements, estimates a channel response matrix representing a propagation environment between antennas of communication partners, determines a transmission weight, and performs transmission weighting on a transmission signal A wireless communication method for transmitting the same transmission signal to a plurality of communication partners, and calculating an eigenvector obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data; Estimating the received signal received by the other communication partner when using the eigenvalue for the communication partner from the inner product value, and correcting to the selected eigenvector so that the same received signal is received by each communication partner And a step of multiplying values, adding together, and determining a common transmission weight.
請求項3に係る本発明は、複数のアンテナ素子を備え、通信相手の具備するアンテナ間との伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に同一の送信信号を送信する無線通信方法であって、共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値を求めるステップと、内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトを決定するステップと、チャネル応答行列の得られた共通送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する成分のみからなる直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列を用いて、再び第2の送信ウエイトとして決定するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 3 includes a plurality of antenna elements, estimates a channel response matrix representing a propagation environment between antennas of communication partners, determines a transmission weight, and performs transmission weighting on a transmission signal A wireless communication method for transmitting the same transmission signal to a plurality of communication partners, and calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to the communication partner transmitting common data. A step of determining which eigenvector to use for each communication partner, a step of determining an inner product value of the eigenvector determined to be used for a certain communication partner, and an eigenvector of the other communication partner, and an inner product value Estimate the received signal received by the other communication partner when using the eigenvalue for a certain communication partner, and the equivalent received signal for each communication partner A step of multiplying the selected eigenvector by a correction value and adding together to determine a common transmission weight, and a reception beam of the reception side device when using the common transmission weight obtained from the channel response matrix. A wireless communication method comprising: calculating an orthogonal spatial channel response matrix composed only of components orthogonal to each other; and determining again as a second transmission weight using the orthogonal spatial channel response matrix is there.
請求項4に係る本発明は、請求項3の無線通信方法であって、チャネル応答行列から、共通送信ウエイトを演算し、共通送信ウエイトとチャネル応答行列から直交空間チャネル応答行列を演算し、直交空間チャネル応答行列から第2の共通送信ウエイトを演算し、第2の共通送信ウエイトと直交空間チャネル応答行列から第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、第2の直交空間チャネル応答行列から、第3の共通送信ウエイトを演算し、上記の処理を繰り返すことにより任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定することを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 4 is the wireless communication method according to claim 3, wherein a common transmission weight is calculated from a channel response matrix, an orthogonal spatial channel response matrix is calculated from the common transmission weight and the channel response matrix, and orthogonal A second common transmission weight is calculated from the spatial channel response matrix, a second orthogonal spatial channel response matrix is calculated from the second common transmission weight and the orthogonal spatial channel response matrix, and from the second orthogonal spatial channel response matrix, A wireless communication method is characterized in that a third common transmission weight is calculated and the above processing is repeated to determine transmission weights for an arbitrary number of communication sequences.
請求項5に係る本発明は、複数のアンテナ素子を備え、通信相手の具備するアンテナ間との伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に同一の送信信号を送信する無線通信方法であって、同じ情報を送信する通信相手を同じグループに分け、送信を行う対象となる通信相手を複数のグループに分けるステップと、あるグループへの送信ウエイトを決定する際には、当該グループに属さない通信相手のチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルを定義するステップと、当該グループの通信相手のチャネル応答行列を用い、干渉空間基底ベクトルに対し、直交する成分である直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、共通のデータを送信する通信相手に対応する直交空間チャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値求めるステップと、内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトとして決定するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 5 includes a plurality of antenna elements, estimates a channel response matrix representing a propagation environment between antennas of communication partners, determines a transmission weight, and performs transmission weighting on a transmission signal A wireless communication method for transmitting the same transmission signal to a plurality of communication partners, dividing the communication partners transmitting the same information into the same group, and dividing the communication partners to be transmitted into a plurality of groups; When determining the transmission weight to a certain group, the step of defining an interference space basis vector from the channel response matrix of the communication partner not belonging to the group and the channel response matrix of the communication partner of the group A step of calculating an orthogonal spatial channel response matrix that is an orthogonal component with respect to a spatial basis vector, and a communication partner that transmits common data The eigenvector obtained from the transmission side correlation matrix of the corresponding orthogonal spatial channel response matrix, the step of calculating the eigenvalue, the step of determining which eigenvector to use for each communication partner, and the use for a certain communication partner are determined. The inner product value of the other eigenvector and the eigenvector of the other communication partner, and when the eigenvalue for the communication partner is used from the inner product value, the received signal received by the other communication partner is estimated and equal to each communication partner And a step of multiplying a selected eigenvector by a correction value so as to receive the received signal and adding the correction values to determine a common transmission weight.
請求項6に係る本発明は、複数のアンテナ素子を備え、通信相手の具備するアンテナ間との伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に同一の送信信号を送信する無線通信方法であって、同じ情報を送信する通信相手を同じグループに分け、送信を行う対象となる通信相手を複数のグループに分けるステップと、あるグループへの送信ウエイトを決定する際には、当該グループに属さない通信相手のチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルを定義するステップと、当該グループの通信相手のチャネル応答行列を用い、干渉空間基底ベクトルに対し、直交する成分である直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、共通のデータを送信する通信相手に対応する直交空間チャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値を求めるステップと、内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトを決定するステップと、当該グループの直交空間チャネル応答行列の、得られた共通送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する成分のみからなる第2の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列をもちいて、再び第2の共通送信ウエイトを決定するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 6 includes a plurality of antenna elements, estimates a channel response matrix representing a propagation environment between antennas of communication partners, determines a transmission weight, and performs transmission weighting on a transmission signal A wireless communication method for transmitting the same transmission signal to a plurality of communication partners, dividing the communication partners transmitting the same information into the same group, and dividing the communication partners to be transmitted into a plurality of groups; When determining the transmission weight to a certain group, the step of defining an interference space basis vector from the channel response matrix of the communication partner not belonging to the group and the channel response matrix of the communication partner of the group A step of calculating an orthogonal spatial channel response matrix that is an orthogonal component with respect to a spatial basis vector, and a communication partner that transmits common data The eigenvector obtained from the transmission side correlation matrix of the corresponding orthogonal spatial channel response matrix, the step of calculating the eigenvalue, the step of determining which eigenvector to use for each communication partner, and the use for a certain communication partner are determined. A step of obtaining the inner product value of the eigenvector of the other communication partner and the other communication partner, and estimating the received signal received by the other communication partner when the eigenvalue for the communication partner is used from the inner product value. Multiplying the selected eigenvectors by a correction value so as to receive an equivalent received signal, adding together, and determining a common transmission weight, and the obtained common transmission weight of the orthogonal spatial channel response matrix of the group A second orthogonal spatial channel response matrix consisting only of components orthogonal to the received beam of the receiving apparatus when using A step of computing, using a quadrature spatial channel response matrix, which is a wireless communication method characterized by again comprises determining a second common transmission weight, a.
請求項7に係る本発明は、請求項6の無線通信方法であって、当該グループに属する通信相手の直交空間チャネル応答行列から、共通送信ウエイトを演算し、共通送信ウエイトと直交空間チャネル応答行列から第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、第2の直交空間チャネル応答行列から第2の共通送信ウエイトを演算し、第2の共通送信ウエイトと第2の直交空間チャネル応答行列から第3の直交空間チャネル応答行列を演算し、第3の直交空間チャネル応答行列から、第3の共通送信ウエイトを演算し、上記の処理を繰り返すことにより任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定することを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 7 is the radio communication method according to claim 6, wherein a common transmission weight is calculated from an orthogonal spatial channel response matrix of communication partners belonging to the group, and the common transmission weight and the orthogonal spatial channel response matrix are calculated. A second orthogonal spatial channel response matrix is calculated from the second orthogonal spatial channel response matrix, a second common transmission weight is calculated from the second orthogonal spatial channel response matrix, and a third is calculated from the second common transmission weight and the second orthogonal spatial channel response matrix. And calculating the third common transmission weight from the third orthogonal spatial channel response matrix and repeating the above processing to determine the transmission weight of an arbitrary number of communication sequences. A wireless communication method characterized by the above.
請求項8に係る本発明は、請求項6記載の無線通信方法であって、グループに該当する通信相手が1つである場合には、当該通信相手に対して得られた直交空間チャネル応答行列から線形演算によって得られるベクトルを送信ウエイトとすることを特徴とする無線通信方法である。 The present invention according to claim 8 is the wireless communication method according to claim 6, wherein when there is one communication partner corresponding to the group, an orthogonal spatial channel response matrix obtained for the communication partner Is a wireless communication method characterized in that a vector obtained by linear calculation is used as a transmission weight.
請求項9に係る本発明は、請求項1〜7の無線通信方法において、各通信相手に選択する固有ベクトルとして、第1固有ベクトルを選択することを特徴とする、複数通信相手への無線通信方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, in the wireless communication method according to any one of the first to seventh aspects, the first eigenvector is selected as the eigenvector to be selected for each communication partner. is there.
請求項10に係る本発明は、請求項1〜7の無線通信方法において、各通信相手に選択する固有ベクトルとして、固有ベクトルに対応する固有値が近しい値をとるものを選択することを特徴とする無線通信方法である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the wireless communication method according to any one of the first to seventh aspects, the wireless communication is characterized in that, as the eigenvector to be selected for each communication partner, one having a value close to the eigenvalue corresponding to the eigenvector is selected. Is the method.
請求項11に係る本発明は、複数本のアンテナ素子を備えた送信局と、1つもしくは複数のアンテナ素子を備えた複数の通信相手局とにより構成され、送信局と複数の通信相手局のアンテナ素子、もしくはそれらアンテナ素子に形成されるビームにより構成されるMIMO(Multiple Input Multiple Output)チャネルを介して、複数の通信相手局に対し、ひとつまたは複数の信号系列を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重してMIMO通信を行うことが可能な無線通信システムにおける、Mu個の通信相手について、共通の送信データを送信する無線通信装置において、MT(MT>1:整数)本のアンテナ素子を具備し、各アンテナ素子に接続され、受信時には受信信号からをベースバンド信号に変換し、チャネル情報取得回路へ出力し、送信時には送信信号を無線信号としてアンテナ素子から送信を行う無線部と、無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、各通信相手に対する送信ウエイト候補を演算する送信ウエイト候補演算回路と、送信ウエイト候補演算回路から出力された各通信相手に対する送信ウエイト候補に補正値をそれぞれ乗算し、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、上記チャネル応答行列取得回路、送信ウエイト候補演算回路、共通送信ウエイト演算回路から構成される送信ウエイト決定ブロックと、送信データを通信系列数に変調方式に応じて分割するデータ分割回路と、各信号系列に変調を行う変調回路と、変調された各通信系列に送信ウエイト演算回路で決定された送信ウエイトを乗算し、対応するのアンテナ素子に接続された無線部に出力を行う送信信号変換回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。 The present invention according to claim 11 is constituted by a transmitting station having a plurality of antenna elements and a plurality of communication partner stations having one or a plurality of antenna elements. Via a MIMO (Multiple Input Multiple Output) channel composed of antenna elements or beams formed on these antenna elements, one or a plurality of signal sequences are sent to the same frequency channel and the same time for a plurality of communication counterpart stations. In a wireless communication apparatus that transmits common transmission data for M u communication partners in a wireless communication system capable of performing spatially multiplexed MIMO communication, M T (M T > 1: integer) antennas Element and connected to each antenna element. To the channel information acquisition circuit, and at the time of transmission, a radio unit that transmits the transmission signal as a radio signal from the antenna element, and a channel response matrix for the communication partner is estimated from the signal input from the radio unit, and communication is performed. When the partner and the transmission signal are determined, each communication partner is based on the channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to be transmitted to the transmission weight candidate calculation circuit, and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. The transmission weight candidate calculation circuit for calculating the transmission weight candidate for the transmission weight and the transmission weight candidate for each communication partner output from the transmission weight candidate calculation circuit are multiplied by the correction value, added together, the transmission weight is determined, and the transmission signal is converted. Common output to the modulation circuit and data division circuit that is output to the circuit and applied to each communication series A transmission weight determination circuit composed of a transmission weight calculation circuit, the channel response matrix acquisition circuit, a transmission weight candidate calculation circuit, and a common transmission weight calculation circuit, and data division for dividing transmission data into the number of communication sequences according to the modulation method A circuit, a modulation circuit that modulates each signal series, and a transmission weight determined by a transmission weight calculation circuit for each modulated communication series, and outputs to a radio unit connected to the corresponding antenna element A wireless communication apparatus comprising a transmission signal conversion circuit.
請求項12に係る本発明は、請求項11記載の無線通信装置において、前記送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列を推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルを他の通信相手に用いた場合の当該通信相手における受信信号を推定し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the wireless communication device according to the eleventh aspect, the transmission weight determination block estimates a channel response matrix for a communication partner from a signal input from a wireless unit, and transmits the communication partner and a transmission signal. Is determined, a channel information acquisition circuit that outputs a channel response matrix of a communication partner to be transmitted to a transmission weight candidate calculation circuit, and a transmission obtained by singular value decomposition based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit The eigenvector used to calculate the common transmission weight is determined from the transmission weight candidate calculation circuit that calculates the side eigenvector and the eigenvalue and outputs to the common transmission weight calculation circuit, and the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit. When the selected eigenvector is used for another communication partner Estimate the received signal at the other party, weight the eigenvectors so that the received power at all the other party is almost equal, add together, determine the transmission weight, and output to the transmission signal conversion circuit. And a common transmission weight calculation circuit that outputs a modulation method applied to the modulation circuit and the data division circuit.
請求項13に係る本発明は、請求項11記載の無線通信装置において、前記送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定されると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列、もしくは、直交空間チャネル演算回路から入力された直交空間チャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルと、他通信相手のチャネル応答行列の固有ベクトルとの内積値を算出し、ある通信相手に選択された固有ベクトルを送信ウエイトとした際の他通信相手に対する信号の漏れこみを考慮し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路と直交空間チャネル演算回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、入力された送信ウエイトと、各通信相手のチャネル応答行列から、送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト候補演算回路に出力する直交空間チャネル演算回路と、を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the radio communication apparatus according to the eleventh aspect, the transmission weight determination block estimates a channel response matrix for the communication partner from a signal input from the radio unit, and transmits the communication partner and the transmission signal. Is determined, the channel response acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to be transmitted to the transmission weight candidate calculation circuit, and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit or the orthogonal spatial channel calculation circuit Based on the input orthogonal spatial channel response matrix, the transmission side eigenvector and eigenvalue obtained by singular value decomposition are calculated and output to the common transmission weight calculation circuit, and the transmission weight candidate calculation circuit is input. Used to determine the common transmission weight from the eigenvectors for each communication partner Determine the presence vector, calculate the inner product value of the selected eigenvector and the eigenvector of the channel response matrix of the other communication partner, and the signal of the other communication partner when the eigenvector selected by the other communication partner is used as the transmission weight In consideration of leakage, weights are added to the eigenvectors so that the reception powers at all communication partners are substantially equal, and the transmission weights are determined and output to the transmission signal conversion circuit and the orthogonal spatial channel arithmetic circuit, Reception side when using transmission weight from common transmission weight calculation circuit that outputs modulation method applied to each communication series to modulation circuit and data division circuit, input transmission weight, and channel response matrix of each communication partner The orthogonal space that calculates the orthogonal spatial channel response matrix orthogonal to the reception beam of the device and outputs it to the transmission weight candidate calculation circuit And Yaneru arithmetic circuit, a wireless communication device characterized by comprising a.
請求項14に係る本発明は、請求項11の無線通信装置において、送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定されると、同じ情報を送信する通信相手を同じグループとしてグループ分けを行う通信相手グループ分け回路と、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を直交空間チャネル演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された送信ウエイトを決定する第k番目のグループに属する通信相手のチャネル応答行列に対し、第kのグループに属さない、且つ送信ウエイトが決定されていない通信相手に対応するチャネル応答行列と、送信ウエイト演算回路から入力された送信ウエイトから、演算された第kグループ第1の干渉空間基底ベクトルと、直交する第kグループ第1の直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト候補演算回路に出力する、直交空間チャネル演算回路と、直交空間チャネル演算回路から入力された直交空間チャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルと、他通信相手のチャネル応答行列の固有ベクトルとの内積値を算出し、ある通信相手に選択された固有ベクトルを送信ウエイトとした際の他通信相手に対する信号の漏れこみを考慮し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路と直交空間チャネル演算回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the wireless communication apparatus according to the eleventh aspect, the transmission weight determination block estimates a channel response matrix for the communication partner from the signal input from the wireless unit, and the communication partner and the transmission signal are determined. Then, a communication partner grouping circuit for grouping communication partners that transmit the same information as the same group, a channel information acquisition circuit that outputs a channel response matrix of the communication partner performing the transmission to the orthogonal spatial channel arithmetic circuit, A channel response matrix corresponding to a communication partner that does not belong to the kth group and whose transmission weight is not determined, with respect to a channel response matrix of a communication partner that belongs to the kth group that determines the input transmission weight; The k-th group first interference space basis vector calculated from the transmission weight input from the transmission weight calculation circuit. And an orthogonal spatial channel response matrix inputted from the orthogonal spatial channel computation circuit, and an orthogonal spatial channel computation circuit for computing the first orthogonal spatial channel response matrix of the k-th group orthogonal to each other and outputting them to the transmission weight candidate computation circuit Based on the transmission side eigenvector and eigenvalue obtained by singular value decomposition, from the transmission weight candidate calculation circuit that outputs to the common transmission weight calculation circuit, and the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit, When the eigenvector used to calculate the common transmission weight is determined, the inner product value of the selected eigenvector and the eigenvector of the channel response matrix of the other communication partner is calculated, and the eigenvector selected by a certain communication partner is used as the transmission weight In consideration of signal leakage to other communication partners, all communication partners The eigenvectors are weighted and added together to determine the transmission weight, and output to the transmission signal conversion circuit and the orthogonal spatial channel arithmetic circuit so that the received power is almost equal, and the modulation scheme applied to each communication sequence is modulated. A wireless communication apparatus comprising a circuit and a common transmission weight calculation circuit for outputting to a data dividing circuit.
請求項15に係る本発明は、請求項11〜14記載の無線通信装置において、前記送信ウエイト決定ブロックは、送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路において決定された送信ウエイトから、直交空間チャネル演算回路において、この送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交するチャネル応答行列、もしくは直交空間チャネル応答行列を求め、再び送信ウエイト候補演算回路を介して、送信ウエイトを決定する処理を任意の回数繰り返すことで、共通の通信相手に対する送信ウエイトを任意の通信系列数分演算することが可能な、送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路、直交空間チャネル演算回路、送信ウエイト候補演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the wireless communication apparatus according to the eleventh to fourteenth aspects, the transmission weight determination block is configured to perform orthogonal spatial channel calculation from transmission weights determined in a transmission weight calculation circuit or a common transmission weight calculation circuit In the circuit, a process of obtaining a channel response matrix or an orthogonal spatial channel response matrix orthogonal to the reception beam of the reception side apparatus when using this transmission weight and determining the transmission weight again via the transmission weight candidate calculation circuit. Transmission weight calculation circuit or common transmission weight calculation circuit, orthogonal space channel calculation circuit, transmission weight candidate calculation circuit capable of calculating transmission weights for a common communication partner for any number of communication sequences by repeating an arbitrary number of times A wireless communication apparatus comprising:
請求項16に係る本発明は、請求項11〜14の無線通信装置において、送信ウエイト決定ブロックは、グループに属する通信相手が一つである場合には、入力された固有ベクトルを送信ウエイトとする送信ウエイト演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the wireless communication device according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the transmission weight determination block uses the input eigenvector as a transmission weight when there is one communication partner belonging to the group. A wireless communication apparatus including a weight calculation circuit.
請求項17に係る本発明は、請求項11〜14の無線通信装置において、送信ウエイト決定ブロックは、送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定する際に、第1固有ベクトルを選択する送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the wireless communication apparatus according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the transmission weight determination block is used to obtain a common transmission weight from the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit. A wireless communication apparatus comprising a transmission weight calculation circuit or a common transmission weight calculation circuit that selects a first eigenvector when determining an eigenvector.
請求項18に係る本発明は、請求項11〜14の無線通信装置において、送信ウエイト決定ブロックは、送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定する際に、固有ベクトルに対応する固有値が近しい値をとる固有ベクトルを選択する送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 The present invention according to claim 18 is the wireless communication apparatus according to any one of claims 11 to 14, wherein the transmission weight determination block is used to obtain a common transmission weight from an eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit. The wireless communication apparatus includes a transmission weight calculation circuit or a common transmission weight calculation circuit that selects an eigenvector that takes a value close to an eigenvalue corresponding to the eigenvector when determining the eigenvector.
本発明によれば、複数の通信相手局宛に、同じ情報を送信する場合に、各通信相手において近しい伝送品質を達成する共通の送信ウエイトを決定できる。このように制御することで、余分な空間に信号を送信することを避けることができ、また、他の指向性制御法と併用する場合に、送信アンテナの自由度の消費量を大きく削減する利点がある。共通の情報を送信するいくつかの通信相手をグループ化し、各グループに同時に送信を行うことも可能である。この場合にも各通信相手に独立に送信ビームを形成する場合に比べ、送信アンテナの自由度をより有効に利用できる。 According to the present invention, when the same information is transmitted to a plurality of communication partner stations, it is possible to determine a common transmission weight that achieves close transmission quality at each communication partner. By controlling in this way, it is possible to avoid transmitting signals in extra space, and when used in combination with other directivity control methods, the advantage of greatly reducing the amount of freedom of the transmission antenna There is. It is also possible to group several communication partners that transmit common information and perform transmission to each group simultaneously. Also in this case, the degree of freedom of the transmission antenna can be used more effectively than in the case where a transmission beam is formed independently for each communication partner.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明第1の実施形態における送信部の構成例を示す。図1において、100はデータ分割回路、101−1〜101−Lは変調回路、102は送信信号変換回路、103−1〜103−MTは無線部、104−1〜104−MTはアンテナ、105はチャネル情報取得回路、106は送信ウエイト候補演算回路、107は共通送信ウエイト演算回路を示す。110は送信ウエイト決定ブロックを示し、送信ウエイト決定ブロック110は、チャネル情報取得回路105、送信ウエイト候補演算回路106、共通送信ウエイト演算回路107からなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration example of a transmission unit in the first embodiment of the present invention. In Figure 1, 100 is data dividing circuit, 101-1 to 101-L is the modulation circuit, 102 transmitting signal conversion circuit, 103-1 to 103-M T wireless unit, 104-1 to 104-M T
送信装置のアンテナ素子数をMT、同時に通信を行う全通信相手の全受信アンテナ素子数をMR、k番目の通信相手の受信素子数をMR(k)、同時、同周波数帯において送信する通信系列数をLとする。従来技術の場合と同様に、アンテナ104−1〜104−MTおよび無線部103−1〜103−MTは、無線信号の送受信を行うことが可能であり、無線部103−1〜103−MTにおいて変換された受信信号をもとに、チャネル情報取得回路105において、送信部の各アンテナ104−1〜104−MTと複数の通信相手の受信アンテナ、もしくは受信ビームとの間のチャネル応答行列を推定することができる。このチャネル応答行列の取得方法はここでは明記しないが、アンテナ104−1〜104−MTにおいて既知信号の受信を行った際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報によって、各通信相手に対するチャネル応答行列の情報が取得される。
M T is the number of antenna elements of the transmitting device, M R is the number of all receiving antenna elements of all communicating parties that are communicating simultaneously, and M R (k) is the number of receiving elements of the k-th communicating party. Let L be the number of communication sequences to be performed. As in the prior art, the antenna 104-1 to 104-M T and the radio unit 103-1 to 103-M T is capable of transmitting and receiving radio signals, the radio unit 103-1~103- based on the converted received signal in M T, the channel between the channel
通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、チャネル情報取得回路105から、対応する通信相手のチャネル応答行列が送信ウエイト候補演算回路106に出力される。送信ウエイト候補演算回路106においては、入力されたチャネル応答行列を用い、線形演算により得られる送信ウエイト候補とチャネル応答行列を、共通送信ウエイト演算回路107に出力する。
When the communication partner and the data to be transmitted are determined, the channel
共通送信ウエイト演算回路107は入力された送信ウエイト候補の少なくとも1つは用い、それらに線形演算して得られる共通送信ウエイトを決定し、予想される伝送品質から、変調方式や誤り訂正の符号化率などからなる伝送モードを決定し、これらの情報をデータ分割回路100、変調回路101−1〜101−L、送信信号変換回路102に出力する。
The common transmission
送信データは、データ分割回路100において、L系統の信号系列に分割され、変調回路101−1〜101−Lへ入力される。ここで、MIMOチャネル推定用のプリアンブル信号等が付与され、変調された後、これらの信号は、送信信号変換回路102に入力される。ここで、送信データは、送信ウエイトを乗算され、無線部103−1〜103−MTに入力され、アンテナ104−1〜104−MTを介して無線信号として送信される。
Transmission data is divided into L signal series in
図1に示す本発明の第1実施形態の制御方法の一例を以下に示す。ここで、2つの通信相手に同じ信号系列を送信する。送信素子数をMT、k番目の通信相手の受信アンテナ素子数はMR(k)である。 An example of the control method of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is shown below. Here, the same signal sequence is transmitted to two communication partners. The number of transmitting elements is M T , and the number of receiving antenna elements of the kth communication partner is M R (k).
まず、送信ウエイト候補演算回路106は、入力されたチャネル応答行列H1、H2を以下のように特異値分解し、
Hk=UkDkVk H
特異分解した際に得られる固有ベクトルVk
Vk=(vk,1, vk,2, ・・・, vk,M(k))
と、固有値λk,1, λk,2,・・・, λk,M(k)を演算し、共通送信ウエイト演算回路107に出力する。
First, the transmission weight
H k = U k D k V k H
Eigenvector V k obtained by singular decomposition
V k = (v k, 1 , v k, 2 ,..., V k, M (k) )
Then, the eigenvalues λ k, 1 , λ k, 2 ,..., Λ k, M (k) are calculated and output to the common transmission
M(k)は、送信素子数MTと受信アンテナ素子数MR(k)の小さい方の数である。固有値はDkの対角成分であり、
λk,1>λk,2>・・・>λk,M(k)
とする。vk,1, vk,2, ・・・, vk,M(k)はこれらの固有値に対応するものとする。送信ウエイト候補演算回路106は、送信ウエイト候補、Vk、と、期待される伝送品質、λk,1, λk,2,・・・, λk,M(k)、を共通送信ウエイト演算回路107に出力する。
M (k) is the number of people transmitting element number M T small receiving antenna element number M R (k). The eigenvalue is the diagonal component of D k ,
λ k, 1 > λ k, 2 >...> λ k, M (k)
And v k, 1 , v k, 2 ,..., v k, M (k) correspond to these eigenvalues. The transmission weight
共通送信ウエイト演算回路107において、入力された通信相手の固有ベクトル同士で以下の演算を行う。
In the common transmission
χkl,ijはk番目の通信相手のi番目の固有ベクトルと、l番目の通信相手のj番目の固有ベクトルとの内積を表し、αkl,ijjはχkl,ijの振幅値、θkl,ijはχkl,ijの位相角を表す。χkl,ij=χlk,jiとなる。 chi kl, ij denotes the i th eigenvector of the k th communication partner, the inner product of the l th j th eigenvector of the communication partner, α kl, ijj the chi kl, amplitude values ij, theta kl, ij Represents the phase angle of χ kl, ij . χ kl, ij = χ lk, ji
第kの通信相手の第iの固有ベクトルvk,iを第lの通信相手に用いる場合、第lの通信相手において受信される総電力Pl,k,iは、以下のように表すことができる。 When the i-th eigenvector v k, i of the k-th communication partner is used for the l-th communication partner, the total power P l, k, i received at the l-th communication partner can be expressed as follows: it can.
まず、本発明により、1番目と2番目の通信相手に共通の通信系列を1つ形成することを考える。共通の通信系列は共通ビームにより通信を行う全ての通信相手で同じ通信品質となることが望ましい。本発明では通信相手k番目とl番目の固有ベクトルを足し合わせて用いることを特徴とする。 First, consider forming one communication sequence common to the first and second communication partners according to the present invention. It is desirable that a common communication line has the same communication quality for all communication partners that communicate using a common beam. The present invention is characterized in that the communication partner k-th and l-th eigenvectors are used together.
第1の固有ベクトルを用いると、両者に高い情報量を伝送可能な共通送信ウエイトを決定できる。このとき、2番目の通信相手の第1固有値が、1番目の通信相手の第1固有値より小さいものとする。このとき、まず2番目の通信相手の第1固有ベクトルを用いた際の1番目の通信相手の受信電力を数式4から推定する。このとき、1番目の通信相手の受信電力が、2番目の通信相手の第1固有値と等しければ、これを送信ウエイトとする。
以下、1番目の通信相手の受信電力が、2番目の通信相手の第1固有値以下になった場合について、最大の伝送容量を実現する共通ウエイトの演算方法を示す。
If the first eigenvector is used, a common transmission weight capable of transmitting a large amount of information to both can be determined. At this time, it is assumed that the first eigenvalue of the second communication partner is smaller than the first eigenvalue of the first communication partner. At this time, first, the received power of the first communication partner when using the first eigenvector of the second communication partner is estimated from Equation 4. At this time, if the reception power of the first communication partner is equal to the first eigenvalue of the second communication partner, this is set as a transmission weight.
Hereinafter, a common weight calculation method for realizing the maximum transmission capacity when the received power of the first communication partner is equal to or less than the first eigenvalue of the second communication partner will be described.
第1の通信相手の第1の固有ベクトルの割合をη1、第2の通信相手の第1の固有ベクトルの割合をη2、第2の固有ベクトルに与える位相回転角をφとする。|η1v1,1+η2v2,1|=1である。すると、第1の通信相手において期待される共通ビームによる、第1番目の通信相手の受信電力Γc1,1と、第2番目の通信相手の受信電力Γc1,2は、以下のように表すことができる。 Assume that the ratio of the first eigenvector of the first communication partner is η 1 , the ratio of the first eigenvector of the second communication partner is η 2 , and the phase rotation angle given to the second eigenvector is φ. | Η 1 v 1,1 + η 2 v 2,1 | = 1. Then, by common beam expected in the first communication partner, the received power gamma C1,1 of the first communication partner, the received power gamma c1,2 of the second communication partner, represented as follows be able to.
受信電力を最大にするには、φ=−θ12,11と設定すればよく、共通ビームにより、Γc1,2=Γc1,2を実現する配分比η2/η1は、以下の2次方程式と、|η1v1,1+η2v2,1|=1、1≧η1≧0、1≧η2≧0から解を求めることができる。 In order to maximize the received power, it is only necessary to set φ = −θ 12 , 11, and the distribution ratio η 2 / η 1 for realizing Γ c1,2 = Γ c1,2 by the common beam is as follows. The solution can be obtained from the following equation and | η 1 v 1,1 + η 2 v 2,1 | = 1, 1 ≧ η 1 ≧ 0, 1 ≧ η 2 ≧ 0.
また、共通ビームを形成するための送信ウエイトwc1は、以下のように表わすことができる。 Further, the transmission weight w c1 for forming the common beam can be expressed as follows.
次に、1番目の通信相手の受信電力が2番目の通信相手の第1固有値以上になった場合を考える。この場合、1番目の通信相手に対し、送信する必要のある他の通信ストリームが存在しない場合については、2番目の通信相手の第1固有ベクトルを送信ウエイトとしてよい。しかし、1番目の通信相手に、他の情報を送信する必要がある場合には、共通ウエイトが過剰な空間リソースを使用してしまっており、1番目の通信相手における受信電力を下げるよう制御する必要がある。この場合には、1番目の通信相手の送信側固有ベクトルv1,1〜v1,M(1)と直交する付加固有ベクトルv1,M(1)+1を新たに演算する。この付加固有ベクトルは、例えば、2番目の通信相手の第1固有ベクトルからv1,1〜v1,M(1)との内積から非直交成分を減算していき、求めることで2番目の第1固有ベクトルと高い相関値を有するように求めると、2番目の通信相手の品質の劣化を軽減できる。
1番目の通信相手の付加固有ベクトルと、2番目の通信相手の第1固有ベクトルの重ね合わせで、1番目と2番目の通信相手の受信電力を表わすと以下のようになる。
Next, consider a case where the received power of the first communication partner is equal to or greater than the first eigenvalue of the second communication partner. In this case, when there is no other communication stream that needs to be transmitted to the first communication partner, the first eigenvector of the second communication partner may be used as the transmission weight. However, when it is necessary to transmit other information to the first communication partner, the common weight has used excessive space resources, and control is performed so as to reduce the reception power at the first communication partner. There is a need. In this case, the additional eigenvector v 1, M (1) +1 orthogonal to the transmission side eigenvector v 1,1 to v 1 , M (1) of the first communication partner is newly calculated. For example, the additional eigenvector is obtained by subtracting the non-orthogonal component from the inner product of v 1,1 to v 1 , M (1) from the first eigenvector of the second communication partner and obtaining the second first eigenvector. If it is determined to have a high correlation value with the eigenvector, the quality degradation of the second communication partner can be reduced.
The received power of the first and second communication partners is represented by the superposition of the additional eigenvector of the first communication partner and the first eigenvector of the second communication partner as follows.
共通ビームにより、Γc1,2=Γc1,2を実現する配分比η2/η1は、数式6と同様に、2次方程式から得ることができ、共通送信ウエイトは以下のように表わすことができる。 The distribution ratio η 2 / η 1 for realizing Γ c1,2 = Γ c1,2 by the common beam can be obtained from the quadratic equation as in Equation 6, and the common transmission weight is expressed as follows: Can do.
通信相手が2より大きい場合においても、同様に共通ウエイトを決定することができるが、通信相手の数がMc個あるとすると、この場合には、足し合わせる際の位相の回転角φ1〜φ1MCを一意に決定することができない。受信電力Γc1,1,Γc1,2・・・Γc1,Mcは以下のように表わせる。 Even when the number of communication partners is larger than 2, the common weight can be determined in the same manner. However, if there are M c communication partners, in this case, the phase rotation angle φ 1 to φ1MC cannot be determined uniquely. The received powers Γ c1,1 , Γ c1,2 ... ΓΓ1 , Mc can be expressed as follows.
図2は、本発明第1の実施形態における送信フローを示す。図2において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する(ステップS101)。 FIG. 2 shows a transmission flow in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S101).
通信相手が決定され(ステップS102)、送信データが決定される(ステップS103)と、該当するMc個の通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し固有ベクトルと固有値が演算され(ステップS104)、各通信相手に対し、どの固有ベクトルを用いて共通送信ウエイトを決定するかを決定する(ステップS105)。ここでk番目の通信相手に決定されたtk番目の固有ベクトルと、k番目以外の通信相手における全固有ベクトルとの内積値が演算され(ステップS106)、決定されたベクトル同士の内積値と固有値から、固有ベクトルの足し合わせによって共通送信ウエイトを演算し、変調方式や符号化率からなる伝送モードを決定する(ステップS107)。 When communication partners are determined (step S102) and transmission data is determined (step S103), eigenvectors and eigenvalues are calculated for each communication partner using the channel response matrix of the corresponding Mc communication partners (step S103). S104) For each communication partner, it is determined which eigenvector is used to determine the common transmission weight (step S105). Here the k th t k th determined for the communication partner of eigenvectors, inner product value with all eigenvectors in the communication partner other than k-th is calculated (step S106), the inner product values and eigenvalues of the determined vectors between Then, a common transmission weight is calculated by adding the eigenvectors, and a transmission mode including a modulation scheme and a coding rate is determined (step S107).
送信するデータに、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS108)、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばk番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをSkとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWkとすると、Sk→Wk・Skの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施する(ステップS109)。このように、処理されたベースバンド信号は、各アンテナに対応する無線部によりRF信号に変換され送信される(ステップS110)。 The data to be transmitted is subjected to modulation processing and addition of a known signal (step S108), and the processing in the signal conversion circuit is performed in symbol units. For example, the signal vector at the symbol for the kth communication partner is S k, and k If the transmission weight for the second communication partner is W k , a signal conversion process for performing a signal conversion process of S k → W k · S k is performed (step S109). In this way, the processed baseband signal is converted into an RF signal by a radio unit corresponding to each antenna and transmitted (step S110).
(第2実施形態)
図3に本発明第2の実施形態における送信ウエイト決定ブロック110の構成例を示す。図3において、205はチャネル情報取得回路、206は送信ウエイト候補演算回路、207は共通送信ウエイト演算回路、208は直交空間チャネル演算回路を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a configuration example of the transmission
通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、チャネル情報取得回路205から、対応する通信相手のチャネル応答行列が送信ウエイト候補演算回路206と直交空間チャネル演算回路208に出力される。送信ウエイト候補演算回路206においては、入力されたチャネル応答行列を用い、線形演算により得られる送信ウエイト候補とチャネル応答行列を、共通送信ウエイト演算回路207に出力する。
When the communication partner and the data to be transmitted are determined, the channel response matrix of the corresponding communication partner is output from the channel
共通送信ウエイト演算回路207は、入力された送信ウエイト候補の少なくとも1つは用い、それらに線形演算して得られる共通送信ウエイトを決定し、予想される伝送品質から、変調方式や誤り訂正の符号化率などからなる伝送モードを決定し、これらの情報を、データ分割回路100、変調回路101−1〜101−L、送信信号変換回路102および直交空間チャネル演算回路208に出力する。
The common transmission
直交空間チャネル演算回路208においては、入力されたチャネル応答行列に対し、共通送信ウエイトを用いた場合の通信相手の受信ビームに直交する成分から直交空間チャネル応答行列を各通信相手に対し演算し、送信ウエイト候補演算回路206に出力する。
The orthogonal spatial
本発明の第2の実施形態の制御方法の一例を以下に示す。本発明の第2の実施形態では、複数の信号系列を共通ビームにより伝送することを想定しており、Mc個の通信相手に同じ信号系列を送信することを考える。送信素子数をMT、k番目の通信相手の受信アンテナ素子数はMR(k)である。 An example of the control method according to the second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment of the present invention, it is assumed that a plurality of signal sequences are transmitted by a common beam, and it is considered that the same signal sequence is transmitted to Mc communication partners. The number of transmitting elements is M T , and the number of receiving antenna elements of the kth communication partner is M R (k).
まず、送信ウエイト候補演算回路206は、入力されたMc個のチャネル応答行列を用い、線形演算して得られる送信ウエイト候補とチャネル応答行列を、共通送信ウエイト演算回路207に出力する。共通送信ウエイト演算回路207は、第1の実施形態と同様に、第1の共通送信ウエイトwc1(MT×1ベクトル)を演算し、直交空間チャネル演算回路208に出力する。
First, the transmission weight
直交空間チャネル演算回路208は、共通ウエイトを用いた場合に通信相手が用いる受信ウエイトを推定し、この受信ウエイトに送信信号が干渉しないように、直交空間チャネル応答行列H’1〜H’Mcを演算する。例えば、k番目のチャネル応答行列Hkのi番目の行ベクトルをhk,i(1×MTベクトル)とし、k番目の直交空間チャネル応答行列H’kのi番目の行ベクトルをh’k,i(1×MTベクトル)とし、k番目のチャネル応答行列に共通ウエイトを乗算して得られるk番目の通信相手に対する干渉空間ベクトルをw’k=wcl HHk HHkとすると、k番目の直交チャネル応答行列は以下のように演算することができる。
The orthogonal spatial
このようにして得られた直交空間チャネル応答行列H’1〜H’Mcを元に、第1の実施形態において述べた方法と同様に、直交チャネル応答行列を用いて第2の共通送信ウエイトwc2を演算することができる。 Based on the orthogonal spatial channel response matrixes H ′ 1 to H ′ Mc obtained in this way, the second common transmission weight w is obtained using the orthogonal channel response matrix in the same manner as the method described in the first embodiment. c2 can be calculated.
さらに3つ目の通信系列を共通ビームによって送信を行う場合には、上記のように得られた第2の共通送信ウエイトwc2を直交空間チャネル演算回路208に出力し、第2の共通ウエイトを用いた際に通信相手で形成される受信ウエイトと直交する行列である、第2の直交空間チャネル応答行列H’’1〜H’’Mcを演算する。k番目のチャネル応答行列に共通ウエイトを乗算して得られるk番目の通信相手に対する干渉空間ベクトルをw’’k=wc2 HH’k HH’kとすると、k番目の通信相手に注目すると、以下のように演算することができる。
Further, when transmitting the third communication sequence by the common beam, the second common transmission weight w c2 obtained as described above is output to the orthogonal spatial
このようにして直交空間チャネル応答行列を求めていくことで、min(MR(k))個以下の任意の数の共通送信ウエイトを決定することができる。 By obtaining the orthogonal spatial channel response matrix in this way, an arbitrary number of common transmission weights of min (M R (k)) or less can be determined.
図4に、本発明第2の実施形態における送信フローを示す。図4において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する(ステップS201)。 FIG. 4 shows a transmission flow in the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S201).
通信相手が決定され(ステップS202)、送信データが決定される(ステップS203)と、該当するMc個の通信相手のチャネル応答行列、または直交空間チャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し固有ベクトルと固有値が演算され(ステップS204)、各通信相手に対し、どの固有ベクトルを用いて共通送信ウエイトを決定するかを決定する(ステップS205)。ここでk番目の通信相手に決定されたtk番目の固有ベクトルと、k番目以外の通信相手における全固有ベクトルとの内積値が演算され(ステップS206)、決定されたベクトル同士の内積値と固有値から、共通送信ウエイトおよび変調方式や符号化率からなる伝送モードを決定する(ステップS207)。 When a communication partner is determined (step S202) and transmission data is determined (step S203), an eigenvector is assigned to each communication partner using the channel response matrix or orthogonal spatial channel response matrix of the corresponding Mc communication partners. The eigenvalue is calculated (step S204), and for each communication partner, it is determined which eigenvector is used to determine the common transmission weight (step S205). Here the k th t k th determined for the communication partner of eigenvectors, inner product value with all eigenvectors in the communication partner other than k-th is calculated (step S206), the inner product values and eigenvalues of the determined vectors between Then, a transmission mode including the common transmission weight, the modulation scheme, and the coding rate is determined (step S207).
このとき送信する通信系列の送信ウエイトが全て決まっているかを判定する(ステップS208)。決定されていなければ、得られた送信ウエイトより、固有ベクトルを算出した、チャネル応答行列もしくは直交空間チャネル応答行列に対し、送信ウエイトを用いた場合の通信相手が用いる受信ウェイトを推定し、この受信ビームに直交する直交空間チャネル応答行列を演算し(ステップS209)、再び送信ウエイトの決定フローを繰り返す。 At this time, it is determined whether or not all transmission weights of the communication series to be transmitted are determined (step S208). If not determined, estimate the reception weight used by the communication partner when the transmission weight is used for the channel response matrix or orthogonal spatial channel response matrix for which the eigenvector is calculated from the obtained transmission weight, and this reception beam The orthogonal spatial channel response matrix orthogonal to is calculated (step S209), and the transmission weight determination flow is repeated again.
決定されていれば、送信するデータを、各通信系列に決定された伝送モードをもとにL系列に分割し(ステップS210)、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS211)、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばk番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをSkとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWkとすると、Sk→Wk・Skの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施する(ステップS212)。このように、処理されたベースバンド信号は、各アンテナに対応する無線部によりRF信号に変換され送信される(ステップS213)。 If determined, the data to be transmitted is divided into L sequences based on the transmission mode determined for each communication sequence (step S210), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S211), and signal conversion is performed. The processing in the circuit is performed on a symbol-by-symbol basis. For example, if the signal vector at the symbol for the kth communication partner is S k and the transmission weight for the kth communication partner is W k , then S k → W k · S k The signal conversion process for performing the signal conversion process is performed (step S212). Thus, the processed baseband signal is converted into an RF signal by a radio unit corresponding to each antenna and transmitted (step S213).
(第3の実施形態)
図5は、本発明第3の実施形態における送信ウエイト決定ブロック110の構成例を示す。図5において、305はチャネル情報取得回路、306は送信ウエイト候補演算回路、307は送信ウエイト演算回路、308は直交空間チャネル演算回路、309は通信相手グループ分け回路を示す。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a configuration example of the transmission
本発明の第3の実施形態では、予め共通ビームを用いて送信を行う通信相手をグループ分けし、それぞれ決定されるグループに対し共通ビームを決定し、送信を行うことを想定している。 In the third embodiment of the present invention, it is assumed that communication partners that perform transmission using a common beam are grouped in advance, a common beam is determined for each determined group, and transmission is performed.
通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、通信相手グループ分け回路309において、共通の通信系列を用いる通信相手をMg(>1)のグループに分け、グループ情報と通信系列に要求されるデータ量が、チャネル情報取得回路305に出力される。
When the communication partner and the data to be transmitted are determined, the communication
チャネル情報取得回路305においては、入力された情報から、対応する通信相手のチャネル応答行列を直交空間チャネル演算回路308に出力する。
The channel
直交空間チャネル演算回路308において、まず第1のグループの送信ウエイトを求めるとすると、第1のグループ以外のチャネル応答行列の少なくとも一部を干渉空間チャネル応答行列として定義し、これら干渉空間に対し、直交する成分をもつ第1のグループのチャネル応答行列、第1グループ第1の直交空間チャネル応答行列を求め、送信ウエイト候補演算回路306に出力する。
In the orthogonal spatial
送信ウエイト候補演算回路306においては、入力された第1グループ第1の直交空間チャネル応答行列を用い、線形演算により得られる送信ウエイト候補とチャネル応答行列を、送信ウエイト演算回路307に出力する。
The transmission weight
送信ウエイト演算回路307は、入力された送信ウエイト候補の少なくとも1つは用い、それらに線形演算して得られる第1グループの第1の送信ウエイトを決定し、予想される伝送品質から、変調方式や誤り訂正の符号化率などからなる伝送モードを決定し、これらの情報をデータ分割回路100、変調回路101−1〜101−L、送信信号変換回路102および直交空間チャネル演算回路308に出力する。
The transmission
直交空間チャネル演算回路308においては、引き続き第1のグループの第2の送信ウエイトを決定する場合には、第1のグループの第1の直交空間チャネル応答行列の、第1のグループの第1の送信ウエイトを用いた場合に通信相手が形成する受信ビームに直交する成分である、第1のグループの第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、再び送信ウエイト候補演算回路306に出力し、第1のグループの第1の送信ウエイトと同様に第2の送信ウエイトを決定できる。またこのような処理を任意の回数繰り返すことで、第1のグループに任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定できる。
In the orthogonal spatial
次に第2のグループに共通の送信ウエイトを決定する。直交空間チャネル演算回路308において、第2のグループに属さない、第3〜Mg番目のグループに属する通信相手へのチャネル応答行列の少なくとも一部と、第1のグループへの送信ウエイトを用いた場合に通信相手が形成する受信ビームに対応するベクトルを、干渉空間チャネル応答行列として定義し、この干渉空間に対し、直交する成分を持つ第2のグループのチャネル応答行列、第2グループ第1の直交空間チャネル応答行列を求め、送信ウエイト候補演算回路に出力する。
Next, a transmission weight common to the second group is determined. In the orthogonal spatial channels
送信ウエイト候補演算回路306においては、入力された第2グループ第1の直交空間チャネル応答行列を用い、線形演算により得られる送信ウエイト候補とチャネル応答行列を、送信ウエイト演算回路307に出力する。
In the transmission weight
送信ウエイト演算回路307は入力された送信ウエイト候補の少なくとも1つは用い、それらに線形演算して得られる第2グループの第1の送信ウエイトを決定し、予想される伝送品質から、変調方式や誤り訂正の符号化率などからなる伝送モードを決定し、これらの情報をデータ分割回路100、変調回路101−1〜101−L、送信信号変換回路102および直交空間チャネル演算回路308に出力する。
The transmission
直交空間チャネル演算回路308においては、引き続き第2のグループの第2の送信ウエイトを決定する場合には、第2のグループの第1の直交空間チャネル応答行列の、第2のグループの第1の送信ウエイトを用いた場合に通信相手が形成する受信ビームに直交する成分である、第2のグループの第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、再び送信ウエイト候補演算回路306に出力し、第2のグループの第1の送信ウエイトと同様に、第2のグループの第2の送信ウエイトを決定できる。またこのような処理を任意の回数繰り返すことで、第1のグループに任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定できる。
In the orthogonal spatial
上記のような演算を各グループに行うことで、全グループに対する送信ウエイトを決定できる。通信相手は複数のグループに属してもよく、グループは1つの通信相手から構成されてもかまわない。また、送信ウエイト決定の順番は、任意に変更することができる。 By performing the above calculation on each group, transmission weights for all groups can be determined. The communication partner may belong to a plurality of groups, and the group may be composed of one communication partner. Further, the order of determining the transmission weight can be arbitrarily changed.
本発明の第3の実施形態の制御方法の一例を以下に示す。ここで、第1〜第5の通信相手に対し送信を行うものとし、第1〜第3、第3〜第4の通信相手は共通の情報を必要としており、更に第4、第5の通信相手は独立な信号系列を必要としているものとする。まず、グループ分け回路は、第1〜第3の通信相手を第1のグループ、第3〜第4の通信相手を第2のグループ、第4の通信相手を第3のグループ、第5の通信相手を第4のグループと決定する。 An example of the control method according to the third embodiment of the present invention will be described below. Here, it is assumed that transmission is performed to the first to fifth communication partners, the first to third, third to fourth communication partners need common information, and the fourth and fifth communications are further performed. Assume that the other party needs an independent signal sequence. First, the grouping circuit includes the first to third communication partners as the first group, the third to fourth communication partners as the second group, the fourth communication partner as the third group, and the fifth communication. The opponent is determined to be the fourth group.
まず、チャネル情報取得回路305は、5つの通信相手のチャネル応答行列を直交空間チャネル演算回路308に出力する。直交空間チャネル演算回路308においては、まず第1グループ以外の通信相手である、第4と第5の通信相手から、干渉空間基底ベクトルを演算する。第1の干渉空間行列を
[H(4) T,H(5) T]T((MR(4)+MR(5))×MT行列)
として定義すると、この行列で構成される空間に信号を送信すると、他グループの通信相手への干渉信号となる。
First, the channel
If a signal is transmitted to a space constituted by this matrix, it becomes an interference signal to communication partners of other groups.
干渉空間行列[H(4) T,H(5) T]Tの行ベクトルに直交化法を用いることで、第1の干渉空間基底ベクトルを決定できる。干渉空間基底ベクトルの数は(MR(4)+MR(5))個である必要はなく、例えば、第4、第5の通信相手に受信ウエイトを仮定することで、1以上MR(4)+MR(5)以下の数であるMI(1)個の干渉空間基底ベクトルを選ぶことができる。 Interference space matrix [H (4) T , H (5) T ] By using the orthogonalization method for the row vector of T , the first interference space basis vector can be determined. The number of interference space basis vectors does not need to be (M R (4) + M R (5)). For example, by assuming reception weights for the fourth and fifth communication partners, one or more M R ( 4) + M R (5) M I (1) interference space basis vectors which are the following numbers can be selected.
このような干渉基底ベクトルを得るため、干渉空間行列[H(4) T, H(5) T]TからMI(1)個の行ベクトルを選択して、構成した行列をG(1)(MI(1)×MT行列)とし、a番目の行ベクトルをg1,aとすると、第1の干渉空間基底ベクトルe1,1, e1,2, ・・・, e1,MI(1)は。以下のように求めることができる。 In order to obtain such an interference basis vector, the interference space matrix [H (4) T , H (5) T] Select M I (1) number of row vectors from T, the configuration and matrix as G (1) (M I ( 1) × M T matrix), the a-th row vector g 1 and a , the first interference space basis vectors e 1,1 , e 1 , 2 ,..., E 1, MI (1) are as follows. It can be obtained as follows.
E(1) =[e1,1 T, e1,2 T, ・・・ e1,MI(1) T]T
が第1のグループの通信相手に対する第1の干渉空間基底ベクトル群である。
E (1) = [e 1,1 T , e 1 , 2 T , ... e 1, MI (1) T ] T
Is the first interference space basis vector group for the communication partner of the first group.
また、この第1の干渉空間基底ベクトルとして、第1のグループの通信相手以外の通信相手に対応するチャネル応答行列H(4)、H(5)を特異値分解し、
H(4)=U(4)D(4)V(4) H、
H(5)=U(5)D(5)V(5) H
における送信側固有ベクトルV(4)
V(4)=(v4,1,…,v4,MR(4))、
V(5)=(v5,1,…,v5,MR(5))
の共役複素ベクトルに直交化法を用い手得られるベクトルをE(1)として選ぶこともできる。
Further, as this first interference space basis vector, singular value decomposition is performed on channel response matrices H (4) and H (5) corresponding to communication partners other than the communication partner of the first group,
H (4) = U (4) D (4) V (4) H ,
H (5) = U (5) D (5) V (5) H
Transmitter eigenvector V in (4)
V (4) = (v 4,1 ,..., V 4, MR (4) ),
V (5) = (v 5,1 ,..., V 5, MR (5) )
A vector obtained by using the orthogonalization method for the conjugate complex vector can be selected as E (1) .
次に、この第1の干渉干渉基底ベクトルを用い、第1〜3番目の通信相手に対する第1の直交空間チャネル応答行列H’(1)〜H’(3)を求める。この第1の直交空間チャネル応答行列H’(1)〜H’(3)は、第1〜3番目の通信相手のチャネルの全部または一部と完全に直交するベクトルから構成される行列である。 Next, first orthogonal spatial channel response matrices H ′ (1) to H ′ (3) for the first to third communication partners are obtained using the first interference interference basis vector. The first orthogonal spatial channel response matrices H ′ (1) to H ′ (3) are matrices composed of vectors that are completely orthogonal to all or part of the channels of the first to third communication partners. .
この第1の直交空間内において送信ウエイトを決定すれば、第4〜5番目の通信相手に対する他通信系列への干渉を低減できる。第1の直交空間チャネル応答行列H’(1)〜H’(3)は、チャネル応答行列H(1)
H(1)=[h1,1 T,h1,2 T,・・・,h1,MR(1) T ]T、
H(2)=[h2,1 T,h2,2 T,・・・,h2,MR(2) T ]T、
H(3)=[h3,1 T,h3,2 T,・・・,h3,MR(3) T ]T
と干渉空間基底ベクトル群E(1)
E(1) =[e1,1 T, e1,2 T, ・・・,e1,MI (1) T]T
により、以下のようにして得ることができる。
If the transmission weight is determined in the first orthogonal space, it is possible to reduce interference with other communication sequences for the fourth to fifth communication partners. The first orthogonal spatial channel response matrix H ′ (1) to H ′ (3) is the channel response matrix H ( 1 ).
H ( 1 ) = [h 1,1 T , h 1,2 T ,..., H 1, MR (1) T ] T ,
H (2) = [h 2,1 T, h 2,2 T, ···, h 2, MR (2) T ] T ,
H ( 3 ) = [h 3,1 T , h 3,2 T ,..., H 3, MR (3) T ] T
And interference space basis vector group E (1)
E (1) = [e 1,1 T , e 1 , 2 T , ..., e 1, MI (1) T ] T
Can be obtained as follows.
第1の直交空間チャネル応答行列H’(1)〜H’(3)は、送信ウエイト候補演算回路306に出力され、これらのチャネル行列を特異値分解し、
H’k=U’kD’kV’k H (k=1,2,3)
特異分解した際に得られる固有ベクトルV’k
V’k=(v’k,1, v’k,2, ・・・, v’k,M(k))
と、固有値
λ’k,1, λ’k,2,・・・, λ’k,M(k)
を演算し、送信ウエイト演算回路307に出力する。
The first orthogonal spatial channel response matrices H ′ (1) to H ′ (3) are output to the transmission weight
H ′ k = U ′ k D ′ k V ′ k H (k = 1, 2, 3)
Eigenvector V ′ k obtained by singular decomposition
V ′ k = (v ′ k, 1 , v ′ k, 2 ,..., V ′ k, M (k) )
And eigenvalues λ ′ k, 1 , λ ′ k, 2 ,..., Λ ′ k, M (k)
Is output to the transmission
M(k)は送信素子数MTと受信アンテナ素子数MR(k)の小さい方の数である。固有値はDkの対角成分であり、
λ’k,1>λ’k,2>・・・>λ’k,M(k)
とし、v’k,1, v’k,2, ・・・, v’k,M(k)はこれらの固有値に対応するものとする。
M (k) is the number of smaller transmission element number M T and the receiving antenna element number M R (k). The eigenvalue is the diagonal component of D k ,
λ ′ k, 1 > λ ′ k, 2 >...> λ ′ k, M (k)
, And v ′ k, 1 , v ′ k, 2 ,..., V ′ k, M (k) correspond to these eigenvalues.
送信ウエイト候補演算回路306は、送信ウエイト候補、V’k、と、期待される伝送品質、λ’k,1, λ’k,2,・・・, λ’k,M(k)を送信ウエイト演算回路307に出力する。(k=1,2,3)
The transmission weight
送信ウエイト演算回路307において、入力された通信相手の固有ベクトル同士で以下の演算を行う。
In the transmission
χ(1,1) kl,ijは1グループ目、1回目のk番目の通信相手のi番目の固有ベクトルと、l番目の通信相手のj番目の固有ベクトルとの内積を表し、α(1,1) kl,ijはχ(1,1) kl,ijの振幅値、θ(1,1) kl,ijはχ(1,1) kl,ijの位相角を表す。
χ(1,1) kl,ij=χ(1,1) lk,ji
となる。
χ (1,1) kl, ij represents the inner product of the i-th eigenvector of the k-th communication partner in the first group and the j-th eigenvector of the l-th communication partner, and α (1,1 ) Kl, ij represents the amplitude value of χ (1,1) kl, ij , and θ (1,1) kl, ij represents the phase angle of χ (1,1) kl, ij .
χ (1,1) kl, ij = χ (1,1) lk, ji
It becomes.
以下、第1の実施形態と同様に、グループ1に対し、任意の数の共通送信ウエイトを決定することができる。ここで、グループ1に対して決定した送信ウエイトの数が2であり、これらの共通ウエイトをw1c1,w1c2とする。 Hereinafter, as in the first embodiment, an arbitrary number of common transmission weights can be determined for the group 1. Here, it is assumed that the number of transmission weights determined for the group 1 is 2, and these common weights are w 1c1 and w 1c2 .
グループ1への送信ウエイトが決定されると、次にグループ2への送信ウエイトを決定する。そのために、第2のグループに対応する第2の直交空間チャネル応答行列を演算する。 When the transmission weight to group 1 is determined, the transmission weight to group 2 is then determined. For this purpose, a second orthogonal spatial channel response matrix corresponding to the second group is calculated.
直交空間チャネル演算回路308においては、まず第2グループ以外で、まだ送信ウエイトを決定していない通信相手である、第5の通信相手のチャネル応答行列と、既に決定されている第1のグループへの送信ウエイトw1c1, w1c2から干渉空間基底ベクトルを演算する。
In the orthogonal spatial
第1のグループへの共通送信ウエイトに対し、第1〜第3の通信相手で形成する受信ウエイトは、[H(1)W1c1、H(2)W1c1、H(3)W1c1、H’(1)W1c2、H’(2)W1c2、H’(3)W1c2]*と表わせる。*は複素共役を表す。
上記受信ウエイトの複素共役行列を用いて、第2の干渉空間行列[(w1c1 HH(1) HH(1))T,(w1c1 HH(2) HH(2))T,(w1c1 HH(3) HH(3))T,(w1c2 HH’(1) HH’(1))T,(w1c2 HH’(2) HH’(2))T,(w1c2 HH’(3) HH’(3))T,H(5) T]T((6+MR(5))×MT行列)を定義すると、この行列で構成される空間に信号を送信すると、他グループの通信相手への干渉信号となる。
The reception weights formed by the first to third communication partners with respect to the common transmission weight to the first group are [H (1) W 1c1 , H (2) W 1c1 , H (3) W 1c1 , H ' (1) W 1c2 , H' (2) W 1c2 , H ' (3) W 1c2 ] * * Represents a complex conjugate.
Using the complex conjugate matrix of the reception weight, the second interference space matrix [(w 1c1 H H (1) H H (1) ) T , (w 1c1 H H (2) H H (2) ) T , (W 1c1 H H (3) H H (3) ) T , (w 1c2 H H ′ (1) H H ′ (1) ) T , (w 1c2 H H ′ (2) H H ′ (2) ) T , (w 1c2 H H ′ (3) H H ′ (3) ) T , H (5) T ] T ((6 + M R (5)) × M T matrix) When a signal is transmitted to space, it becomes an interference signal to communication partners of other groups.
第2の干渉空間行列の行ベクトルに直交化法を用いることで、第2の干渉空間基底ベクトルを決定できる。干渉空間基底ベクトルの数は(2+MR(5))個である必要はなく、1以上2+MR(5)以下の数であるMI(2)個の干渉空間基底ベクトルを選ぶことができる。例えば、通信相手にある受信ウエイトWf(MT(5)×M’T(5))を仮定し、第2の干渉空間行列を、[(w1c1 HH(1) HH(1))T,(w1c1 HH(2) HH(2))T,(w1c1 HH(3) HH(3))T,(w1c2 HH’(1) HH’(1))T,(w1c2 HH’(2) HH’(2))T,(w1c2 HH’(3) HH’(3))T,(Wf HH(5))T]Tとして用いることができる。M’T(5)≦MT(5)である。または、上記第2の干渉空間行列からMI(2)個の行ベクトルを選択して、G(2)(MI(2)×MT行列)を形成することができる。MI(2)≦(6+MR(5))である。このとき、受信側において干渉信号となる場合があるが、通信相手の復号手段により、除去することが可能である。受信G(2)のa番目の行ベクトルをg2,aとすると、第2の干渉空間基底ベクトルe2,1,e2,2・・・,e2,MI(2)は、以下のように求めることができる。 By using the orthogonalization method for the row vector of the second interference space matrix, the second interference space basis vector can be determined. The number of interference space basis vectors need not be (2 + M R (5)), and M I (2) interference space basis vectors, which is a number between 1 and 2 + M R (5), can be selected. For example, assuming a reception weight W f (M T (5) × M ′ T (5)) at the communication partner, the second interference space matrix is expressed as [(w 1c1 H H (1) H H (1) ) T , (w 1c1 H H (2) H H (2) ) T , (w 1c1 H H (3) H H (3) ) T , (w 1c2 H H ′ (1) H H ′ (1) ) T , (w 1c2 H H ′ (2) H H ′ (2) ) T , (w 1c 2 H H ′ (3) H H ′ (3) ) T , (W f H H (5) ) T ] It can be used as T. M ′ T (5) ≦ M T (5). Alternatively, M I (2) row vectors can be selected from the second interference space matrix to form G (2) (M I (2) × M T matrix). M I (2) ≦ (6 + M R (5)). At this time, there may be an interference signal on the receiving side, but it can be removed by the decoding means of the communication partner. When the a-th row vector of the reception G (2) is g 2, a , the second interference space basis vectors e 2,1 , e 2,2 ..., E 2, MI (2) are Can be asking.
E(2) =[e2,1 T,e2,2 T,・・・,e2,MI(2) T]Tが第2のグループの通信相手に対する第2の干渉空間基底ベクトル群である。 E (2) = [e 2,1 T , e 2,2 T ,..., E 2, MI (2) T ] T is the second interference space basis vector group for the communication partner of the second group is there.
次に、この第1の干渉干渉基底ベクトルを用い、第3〜4番目の通信相手に対する第2の直交空間チャネル応答行列H’’(3)、H’’(4)を求める。この第2の直交空間チャネル応答行列H’’(3)、H’’(4)は、第1のグループへの通信系列と、第5番目の通信相手のチャネルの全部または一部と完全に直交するベクトルから構成される行列である。この第1の直交空間内において送信ウエイトを決定すれば、第1のグループの通信系列および第5番目の通信相手に対する他通信系列への干渉を低減できる。 Next, using this first interference interference basis vector, second orthogonal spatial channel response matrices H ″ (3) and H ″ (4) for the third to fourth communication partners are obtained. This second orthogonal spatial channel response matrix H ″ (3) , H ″ (4) is completely the communication sequence to the first group and all or part of the channel of the fifth communication partner. It is a matrix composed of orthogonal vectors. By determining the transmission weight in the first orthogonal space, it is possible to reduce the interference of the first group of communication sequences and the fifth communication partner with other communication sequences.
第2の直交空間チャネル応答行列H’’(3)、H’’(4)は、チャネル応答行列
H(3)=[h3,1 T,h3,2 T,・・・,h3,MR(3) T ]T、
H(4)=[h4,1 T,h4,2 T,・・・,h4,MR(4) T ]T
と干渉空間基底ベクトル群E(2)
E(2)=[e1,1 T, e1,2 T, ・・・ e1,MI(2) T]T
として、以下のようにして得ることができる。
The second orthogonal spatial channel response matrix H ″ (3) , H ″ (4) is obtained by the channel response matrix H ( 3 ) = [h 3,1 T , h 3,2 T ,..., H 3 , MR (3) T ] T ,
H ( 4 ) = [h 4,1 T , h 4,2 T ,..., H 4, MR (4) T ] T
And interference space basis vector group E (2)
E (2) = [e 1,1 T , e 1 , 2 T , ... e1 , MI (2) T ] T
Can be obtained as follows.
このようにして得られた第2の直交空間チャネル応答行列から、固有ベクトルおよび固有値を演算し、第1の実施形態に記載したように、共通送信ウエイトを任意の数決定することができる。ここで、第2のグループへの通信系列が1つであり、第2のグループへの送信ウエイトw2c1が決定されたものとする。 An eigenvector and an eigenvalue are calculated from the second orthogonal spatial channel response matrix thus obtained, and an arbitrary number of common transmission weights can be determined as described in the first embodiment. Here, it is assumed that there is one communication series for the second group and the transmission weight w 2c1 for the second group is determined.
次に、第3のグループへの送信ウエイトを決定する。そのために、第3のグループに対応する第3の直交空間チャネル応答行列を演算する。直交空間チャネル演算回路308においては、まず第3グループ以外で、まだ送信ウエイトを決定していない通信相手である、第5の通信相手のチャネル応答行列と、既に決定されている第1のグループへの送信ウエイトw1c1,w1c2と第2のグループへの送信ウエイトw2c1から干渉空間基底ベクトルを演算する。
Next, the transmission weight to the third group is determined. For this purpose, a third orthogonal spatial channel response matrix corresponding to the third group is calculated. In the orthogonal spatial
第3の干渉空間行列[(w1c1 HH(1) HH(1))T,(w1c1 HH(2) HH(2))T,(w1c1 HH(3) HH(3))T,(w1c2 HH’(1) HH’(1))T,(w1c2 HH’(2) HH’(2))T,(w1c2 HH’(3) HH’(3))T,(w2c1 HH’’(3) HH’’(3))T,(w2c1 HH’’(4) HH’’(4))T,H(5) T]T((8+MR(5))×MT行列)を定義すると、この行列で構成される空間に信号を送信すると、他グループの通信相手への干渉信号となる。 The third interference space matrix [(w 1c1 H H (1) H H (1) ) T , (w 1c1 H H (2) H H (2) ) T , (w 1c1 H H (3) H H ( 3)) T, (w 1c2 H H '(1) H H' (1)) T, (w 1c2 H H '(2) H H' (2)) T, (w 1c2 H H '(3) H H ′ (3) ) T , (w 2c1 H H ″ (3) H H ″ (3) ) T , (w 2c1 H H ″ (4) H H ″ (4) ) T , H (5) When T ] T ((8 + M R (5)) × M T matrix) is defined, when a signal is transmitted to a space configured by this matrix, it becomes an interference signal to communication partners of other groups.
第3の干渉空間行列[(w1c1 HH(1) HH(1))T,(w1c1 HH(2) HH(2))T,(w1c1 HH(3) HH(3))T,(w1c2 HH’(1) HH’(1))T,(w1c2 HH’(2) HH’(2))T,(w1c2 HH’(3) HH’(3))T,(w2c1 HH’’(3) HH’’(3))T,(w2c1 HH’’(4) HH’’(4))T,H(5) T]Tの行ベクトルに直交化法を用いることで、第3の干渉空間基底ベクトルを決定できる。 The third interference space matrix [(w 1c1 H H (1) H H (1) ) T , (w 1c1 H H (2) H H (2) ) T , (w 1c1 H H (3) H H ( 3)) T, (w 1c2 H H '(1) H H' (1)) T, (w 1c2 H H '(2) H H' (2)) T, (w 1c2 H H '(3) H H ′ (3) ) T , (w 2c1 H H ″ (3) H H ″ (3) ) T , (w 2c1 H H ″ (4) H H ″ (4) ) T , H (5) T ] By using the orthogonalization method for the row vector of T , the third interference space basis vector can be determined.
干渉空間基底ベクトルの数は(3+MR(5))個である必要はなく、1以上3+MR(5)以下の数であるMI(3)個の干渉空間基底ベクトルを、第2のグループと同様に選ぶことができ、G(3)(MI(3)×MT行列)を形成することができる。G(3)のa番目の行ベクトルをg3,aとすると、第3の干渉空間基底ベクトルe3,1,e3,2・・・,e3,MI(3)は、以下のように求めることができる。 The number of interference space basis vectors does not need to be (3 + M R (5)), and M I (3) interference space basis vectors, which is a number not less than 1 and not more than 3 + M R (5), are assigned to the second group. And G (3) (M I (3) × M T matrix) can be formed. Assuming that the a-th row vector of G (3) is g 3, a , the third interference space basis vectors e 3,1 , e 3,2 ..., E 3, MI (3) are as follows: Can be requested.
E(3) =[e3,1 T, e3,2 T, ・・・ e3,MI(3) T]T
が第3のグループの通信相手に対する第3の干渉空間基底ベクトル群である。
E (3) = [e 3,1 T , e 3,2 T , ... e3 , MI (3) T ] T
Is a third interference space basis vector group for the communication partner of the third group.
このようにして得られた第3の干渉空間基底ベクトル群と、チャネル応答行列H(4)から、第3の直交空間チャネル応答行列H’’’(4)を演算することができる。ここで、第3のグループに属するのは、第4の通信相手のみであることから、送信ウエイトは第3の直交空間チャネル応答行列H’’’(4)から線形演算で得られるベクトルから決定できる。 The third orthogonal spatial channel response matrix H ′ ″ (4) can be calculated from the third interference space basis vector group thus obtained and the channel response matrix H (4) . Here, since only the fourth communication partner belongs to the third group, the transmission weight is determined from a vector obtained by a linear operation from the third orthogonal spatial channel response matrix H ′ ″ (4). it can.
例えば、特異値分解
H’’’(4)= U’’’(4)D’’’(4) V’’’(4) H
から得られる固有ベクトルV’’’(4)の列ベクトルを送信ウエイトとして決定できる。ここで、第3のグループへの送信ウエイトw3c1が決定されたものとする。
For example, singular value decomposition H ′ ″ (4) = U ′ ″ (4) D ′ ″ (4) V ′ ″ (4) H
The column vector of the eigenvector V ′ ″ (4) obtained from the above can be determined as the transmission weight. Here, it is assumed that the transmission weight w 3c1 to the third group is determined.
最後に第4のグループへの送信ウエイトを決定する。ここで、第4のグループ以外で送信ウエイトが決定されていない通信相手が存在しないため、第1〜3のグループへの通信系列に決定された送信ウエイトに干渉を生じないように第4の干渉空間行列[(w1c1 HH(1) HH(1))T,(w1c1 HH(2) HH(2))T,(w1c1 HH(3) HH(3))T,(w1c2 HH’(1) HH’(1))T,(w1c2 HH’(2) HH’(2))T,(w1c2 HH’(3) HH’(3))T,(w2c1 HH’’(3) HH’’(3))T,(w2c1 HH’’(4) HH’’(4))T,(w3c1 HH’’’(4) HH’’’(4))T]Tから、第4の直交空間チャネル応答行列H’’’’(5)を演算し、属する通信相手が1つであることから、送信ウエイトは第4の直交空間チャネル応答行列H’’’’(5)から線形演算で得られるベクトルから決定できる。 Finally, the transmission weight to the fourth group is determined. Here, since there is no communication partner whose transmission weight is not determined except for the fourth group, the fourth interference is set so as not to cause interference in the transmission weight determined for the communication sequence to the first to third groups. Spatial matrix [(w 1c1 H H (1) H H (1) ) T , (w 1c1 H H (2) H H (2) ) T , (w 1c1 H H (3) H H (3) ) T , (W 1c2 H H ′ (1) H H ′ (1) ) T , (w 1c2 H H ′ (2) H H ′ (2) ) T , (w 1c2 H H ′ (3) H H ′ ( 3) ) T , (w 2c1 H H ″ (3) H H ″ (3) ) T , (w 2c1 H H ″ (4) H H ″ (4) ) T , (w 3c1 H H from '' '(4) H H' "(4)) T] T, fourth orthogonal space channel response matrix H '''' (5) calculated, belongs communication partner is one this From the transmission weight can be determined from the vector obtained by linear operation from the fourth orthogonal spatial channel response matrix H '''' (5).
また、ここまでチャネル応答行列、もしくは直交空間チャネル応答行列の第1の固有ベクトルを用いて本発明を説明してきたが、任意の固有ベクトルを用いることもできる。例えば、各通信相手のチャネル応答行列、もしくは直交空間チャネル応答行列の固有値が近い値をとるものに対応する固有ベクトルを用いて、数式(5)から(9)のように送信ウエイトを決定することもできる。または、必要とされる伝送速度に応じて、第2番目やそれ以下の低いランクの固有ベクトルを用いることもできる。 Although the present invention has been described so far using the first eigenvector of the channel response matrix or the orthogonal spatial channel response matrix, an arbitrary eigenvector may be used. For example, the transmission weight may be determined as in Equations (5) to (9) using eigenvectors corresponding to the channel response matrix of each communication partner or the eigenvalue of the orthogonal spatial channel response matrix that are close to each other. it can. Alternatively, the second and lower rank eigenvectors can be used according to the required transmission rate.
ここで、Mc個の通信相手に共通送信ウエイトを演算することを考え、k番目の通信相手に対し、第tk番目の固有ベクトルを用いることとする。すると、数式(8)は、以下のように表すことができる。 Here, considering that the common transmission weight is calculated for the Mc communication partners, the tkth eigenvector is used for the kth communication partner. Then, Formula (8) can be expressed as follows.
ここで、Γc1,1,Γc1,2,・・・,Γc1,Mcをできるだけ同じ値にそろえるか、もしくはmin(Γc1,k)を最小にするように、もしくは、min(Γc1,k)を最大かつmax(Γc1,j)を最小にするように、η1 2〜ηMc 2とθ12,τ1τ2 2〜θ1Mc,τ1τMc 2を決定できる。kは1〜MC全ての通信相手を指し、jは他に通信を行う必要のある通信相手を指している。 Here, Γ c1,1 , Γ c1,2 ,..., Γ c1, Mc are set to the same value as much as possible, or min (Γ c1, k ) is minimized, or min (Γ c1 , k) a to the maximum and max a (Γ c1, j) to a minimum, η 1 2 ~η Mc 2 and θ 12, τ1τ2 2 ~θ 1Mc, the Tau1tauMc 2 can be determined. k refers to 1 to M C all of the communication partner, j points to the communicating party needs to communicate with another.
図6に、本発明第3の実施形態における送信フローを示す。図6において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する(ステップS301)。 FIG. 6 shows a transmission flow in the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S301).
通信相手が決定され(ステップS302)、送信データが決定される(ステップS303)と、同じ送信データを送信する通信相手毎にグループ分けが行われ、通信相手に対する応答行列が推定され(S133−1)、1番目のグループ(m=1)から順に送信ウエイトを決定していく(ステップS305)。 When a communication partner is determined (step S302) and transmission data is determined (step S303), grouping is performed for each communication partner that transmits the same transmission data, and a response matrix for the communication partner is estimated (S133-1). ) Transmission weights are determined in order from the first group (m = 1) (step S305).
m番目のグループに属さず、且つ送信ウエイトが決定されていない通信相手のチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトル群を算出し(ステップS306)、これら干渉空間基底ベクトルと直交するようにm番目のグループに属する通信相手に対するチャネル応答行列の直交空間チャネル応答行列を求める(ステップS307)。m番目のグループに属するMc(m)個の通信相手の直交空間チャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し固有ベクトルと固有値が演算され(ステップS308)、各通信相手に対し、どの固有ベクトルを用いて共通送信ウエイトを決定するかを決定する(ステップS309)。ここでk番目の通信相手に決定されたtk番目の固有ベクトルと、k番目以外の通信相手における全固有ベクトルとの内積値が演算され(ステップS310)、決定されたベクトル同士の内積値と固有値から、共通送信ウエイトおよび変調方式や符号化率からなる伝送モードを決定する(ステップS311)。 An interference space basis vector group is calculated from the channel response matrix of a communication partner that does not belong to the mth group and whose transmission weight is not determined (step S306), and the mth so as to be orthogonal to these interference space basis vectors. An orthogonal spatial channel response matrix of the channel response matrix for communication partners belonging to the group is obtained (step S307). Using the orthogonal spatial channel response matrix of Mc (m) communication partners belonging to the mth group, eigenvectors and eigenvalues are calculated for each communication partner (step S308), and which eigenvector is used for each communication partner. To determine the common transmission weight (step S309). Here the k th t k th determined for the communication partner of eigenvectors, inner product value with all eigenvectors in the communication partner other than k-th is calculated (step S310), the inner product values and eigenvalues of the determined vectors between Then, a transmission mode composed of the common transmission weight, the modulation scheme, and the coding rate is determined (step S311).
このときm番目のグループに送信する通信系列の送信ウエイトが全て決まっているかを判定する(ステップS312)。m番目のグループに送信する通信系列の送信ウエイトが全て決定されていなければ、得られた送信ウエイトより、固有ベクトルを算出した、直交空間チャネル応答行列に対し、決定された送信ウエイトに対し通信相手が形成する受信ウエイトに直交する成分からなる第2の直交空間チャネル応答行列を演算し(ステップS313)、再び送信ウエイトの決定フローを繰り返す。 At this time, it is determined whether all the transmission weights of the communication sequences to be transmitted to the mth group have been determined (step S312). If all transmission weights of the communication sequence to be transmitted to the m-th group have not been determined, the communication partner is determined for the determined transmission weight with respect to the orthogonal spatial channel response matrix in which the eigenvector is calculated from the obtained transmission weight. A second orthogonal spatial channel response matrix composed of components orthogonal to the reception weight to be formed is calculated (step S313), and the transmission weight determination flow is repeated again.
m番目のグループに送信する通信系列の全ての送信ウエイトが決定されていれば、全てのグループに送信ウエイトが決定されているかを判定する(ステップS314)。 If all transmission weights of the communication sequence to be transmitted to the mth group have been determined, it is determined whether transmission weights have been determined for all groups (step S314).
全てのグループに送信ウエイトが決定されていなければ、mをインクリメントし(ステップS315)m+1番目のグループについて、干渉空間基底ベクトルを演算し、同様に送信ウエイトを決定していく。 If transmission weights have not been determined for all groups, m is incremented (step S315), the interference space basis vector is calculated for the (m + 1) th group, and transmission weights are similarly determined.
全てのグループに送信ウエイトが決定されていれば、送信するデータを、各通信系列に決定された伝送モードをもとにL系列に分割し(ステップS316)、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS317)、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばk番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをSkとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWkとすると、Sk→Wk・Skの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施する(ステップS318)。このように、処理されたベースバンド信号は、各アンテナに対応する無線部によりRF信号に変換され送信される(ステップS319)。 If transmission weights are determined for all groups, the data to be transmitted is divided into L sequences based on the transmission mode determined for each communication sequence (step S316), and modulation processing and addition of known signals are performed. (Step S317) The processing in the signal conversion circuit is performed on a symbol-by-symbol basis. For example, if the signal vector at the symbol for the k-th communication partner is S k and the transmission weight for the k-th communication partner is W k , S A signal conversion process for performing a signal conversion process of k → W k · S k is performed (step S318). In this way, the processed baseband signal is converted into an RF signal by the radio unit corresponding to each antenna and transmitted (step S319).
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態によれば、複数の通信相手局宛に、同じ情報を送信する場合に、各通信相手において近しい伝送品質を達成する共通の送信ウエイトを決定できる。このように制御することで、余分な空間に信号を送信することを避けることができ、また、他の指向性制御法と併用する場合に、送信アンテナの自由度の消費量を大きく削減する利点がある。共通の情報を送信するいくつかの通信相手をグループ化し、各グループに同時に送信を行うことも可能である。この場合にも各通信相手に独立に送信ビームを形成する場合に比べ、送信アンテナの自由度をより有効に利用できる。 As described above in detail, according to the embodiment of the present invention, when the same information is transmitted to a plurality of communication partner stations, it is possible to determine a common transmission weight that achieves close transmission quality at each communication partner. . By controlling in this way, it is possible to avoid transmitting signals in extra space, and when used in combination with other directivity control methods, the advantage of greatly reducing the amount of freedom of the transmission antenna There is. It is also possible to group several communication partners that transmit common information and perform transmission to each group simultaneously. Also in this case, the degree of freedom of the transmission antenna can be used more effectively than in the case where a transmission beam is formed independently for each communication partner.
本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立な信号系列を空間多重して送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間のチャネル応答行列をもとに受信局側でデータの復調を行うMIMOでの通信に用いることができる。 The present invention uses the same frequency channel, spatially multiplexes and transmits independent signal sequences from a plurality of different transmission antennas, receives signals using a plurality of reception antennas, and obtains a channel response matrix between the transmission and reception antennas. Basically, it can be used for MIMO communication in which data is demodulated on the receiving station side.
100・・・データ分割回路
101−1〜101−L・・・ 変調回路
102・・・送信信号変換回路
103−1〜103−MT・・・無線部
104−1〜104MT・・・ アンテナ
105・・・チャネル情報取得回路
106・・・ 送信ウエイト候補演算回路
107・・・共通送信ウエイト演算回路
110・・・送信ウエイト決定ブロック
205・・・チャネル情報取得回路
206・・・送信ウエイト候補演算回路
207・・・共通送信ウエイト演算回路
208・・・直交空間チャネル演算回路
305・・・チャネル情報取得回路
306・・・送信ウエイト候補演算回路
307・・・送信ウエイト演算回路
308・・・直交空間チャネル演算回路
309・・・通信相手グループ分け回路
900・・・データ分割回路
100: Data division circuits 101-1 to 101-L ...
Claims (18)
共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、
得られた固有ベクトルのうち二つ以上を用い、それぞれ補正値を乗算し、足し合わせたベクトルを共通送信ウエイトとして決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。 Equipped with multiple antenna elements, estimate the channel response matrix representing the propagation environment between the antennas of the communication partner, determine the transmission weight and perform transmission weighting on the transmission signal, A wireless communication method for transmitting a transmission signal,
Calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data;
Using two or more of the obtained eigenvectors, multiplying each by a correction value, and determining the added vector as a common transmission weight;
A wireless communication method comprising:
共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる固有ベクトルを演算するステップと、
内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定するステップと、
各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトとして決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。 Equipped with multiple antenna elements, estimate the channel response matrix representing the propagation environment between the antennas of the communication partner, determine the transmission weight and perform transmission weighting on the transmission signal, A wireless communication method for transmitting a transmission signal,
Calculating an eigenvector obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data;
Estimating a received signal received by another communication partner when using an eigenvalue for a communication partner from an inner product value;
Multiplying a selected eigenvector by a correction value so as to receive an equivalent reception signal for each communication partner, adding together, and determining a common transmission weight;
A wireless communication method comprising:
共通のデータを送信する通信相手に対応するチャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、
各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、
ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値を求めるステップと、
内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトを決定するステップと、
チャネル応答行列の得られた共通送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する成分のみからなる直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
直交空間チャネル応答行列を用いて、再び第2の送信ウエイトとして決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。 Equipped with multiple antenna elements, estimate the channel response matrix representing the propagation environment between the antennas of the communication partner, determine the transmission weight and perform transmission weighting on the transmission signal, A wireless communication method for transmitting a transmission signal,
Calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of a channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data;
Determining which eigenvector to use for each communication partner;
Obtaining an inner product value of the eigenvector determined to be used for a certain communication partner and the eigenvector of the other communication partner;
When the eigenvalue for a certain communication partner is used from the inner product value, the received signal received by the other communication partner is estimated, and the correction value is set to the selected eigenvector so that the same received signal is received by each communication partner. Multiplying, adding, and determining a common transmission weight;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix consisting only of components orthogonal to the reception beam of the receiving apparatus when using the common transmission weight obtained from the channel response matrix;
Determining again as a second transmission weight using an orthogonal spatial channel response matrix;
A wireless communication method comprising:
チャネル応答行列から、共通送信ウエイトを演算し、
共通送信ウエイトとチャネル応答行列から直交空間チャネル応答行列を演算し、
直交空間チャネル応答行列から第2の共通送信ウエイトを演算し、
第2の共通送信ウエイトと直交空間チャネル応答行列から第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、
第2の直交空間チャネル応答行列から、第3の共通送信ウエイトを演算し、
上記の処理を繰り返すことにより任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method according to claim 3, wherein
Calculate the common transmission weight from the channel response matrix,
Calculate orthogonal spatial channel response matrix from common transmission weight and channel response matrix,
Calculating a second common transmission weight from the orthogonal spatial channel response matrix;
Calculating a second orthogonal spatial channel response matrix from the second common transmission weight and the orthogonal spatial channel response matrix;
Calculating a third common transmission weight from the second orthogonal spatial channel response matrix;
A wireless communication method characterized by determining a transmission weight of an arbitrary number of communication sequences by repeating the above processing.
同じ情報を送信する通信相手を同じグループに分け、送信を行う対象となる通信相手を複数のグループに分けるステップと、
あるグループへの送信ウエイトを決定する際には、当該グループに属さない通信相手のチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルを定義するステップと、
当該グループの通信相手のチャネル応答行列を用い、干渉空間基底ベクトルに対し、直交する成分である直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
共通のデータを送信する通信相手に対応する直交空間チャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、
各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、
ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値求めるステップと、
内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトとして決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。 Equipped with multiple antenna elements, estimate the channel response matrix representing the propagation environment between the antennas of the communication partner, determine the transmission weight and perform transmission weighting on the transmission signal, A wireless communication method for transmitting a transmission signal,
Dividing the communication partners that transmit the same information into the same group, and dividing the communication partners to be transmitted into a plurality of groups;
When determining a transmission weight to a certain group, defining an interference space basis vector from a channel response matrix of a communication partner not belonging to the group;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix that is an orthogonal component with respect to the interference space basis vector using the channel response matrix of the communication partner of the group;
Calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of an orthogonal spatial channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data;
Determining which eigenvector to use for each communication partner;
Obtaining an inner product value of the eigenvector determined to be used for a certain communication partner and the eigenvector of the other communication partner;
When the eigenvalue for a certain communication partner is used from the inner product value, the received signal received by the other communication partner is estimated, and the correction value is set to the selected eigenvector so that the same received signal is received by each communication partner. Multiplying, adding, and determining as a common transmission weight;
A wireless communication method comprising:
同じ情報を送信する通信相手を同じグループに分け、送信を行う対象となる通信相手を複数のグループに分けるステップと、
あるグループへの送信ウエイトを決定する際には、当該グループに属さない通信相手のチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルを定義するステップと、
当該グループの通信相手のチャネル応答行列を用い、干渉空間基底ベクトルに対し、直交する成分である直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
共通のデータを送信する通信相手に対応する直交空間チャネル応答行列の送信側相関行列から得られる、固有ベクトルと、固有値を演算するステップと、
各通信相手に対しどの固有ベクトルを用いるか決定するステップと、
ある通信相手に用いることを決定された固有ベクトルと、それ以外の通信相手の固有ベクトルの内積値を求めるステップと、
内積値からある通信相手に対する固有値を用いた場合に他の通信相手に受信される受信信号を推定し、各通信相手に同等の受信信号が受信されるように、選択された固有ベクトルに補正値を乗算し、足し合わせ、共通送信ウエイトを決定するステップと、
当該グループの直交空間チャネル応答行列の、得られた共通送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する成分のみからなる第2の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
直交空間チャネル応答行列をもちいて、再び第2の共通送信ウエイトを決定するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。 Equipped with multiple antenna elements, estimate the channel response matrix representing the propagation environment between the antennas of the communication partner, determine the transmission weight and perform transmission weighting on the transmission signal, A wireless communication method for transmitting a transmission signal,
Dividing the communication partners that transmit the same information into the same group, and dividing the communication partners to be transmitted into a plurality of groups;
When determining a transmission weight to a certain group, defining an interference space basis vector from a channel response matrix of a communication partner not belonging to the group;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix that is an orthogonal component with respect to the interference space basis vector using the channel response matrix of the communication partner of the group;
Calculating an eigenvector and an eigenvalue obtained from a transmission side correlation matrix of an orthogonal spatial channel response matrix corresponding to a communication partner transmitting common data;
Determining which eigenvector to use for each communication partner;
Obtaining an inner product value of the eigenvector determined to be used for a certain communication partner and the eigenvector of the other communication partner;
When the eigenvalue for a certain communication partner is used from the inner product value, the received signal received by the other communication partner is estimated, and the correction value is set to the selected eigenvector so that the same received signal is received by each communication partner. Multiplying, adding, and determining a common transmission weight;
Calculating a second orthogonal spatial channel response matrix consisting only of components orthogonal to the reception beam of the reception side device when using the obtained common transmission weight of the orthogonal spatial channel response matrix of the group;
Determining again a second common transmission weight using an orthogonal spatial channel response matrix;
A wireless communication method comprising:
当該グループに属する通信相手の直交空間チャネル応答行列から、共通送信ウエイトを演算し、
共通送信ウエイトと直交空間チャネル応答行列から第2の直交空間チャネル応答行列を演算し、
第2の直交空間チャネル応答行列から第2の共通送信ウエイトを演算し、
第2の共通送信ウエイトと第2の直交空間チャネル応答行列から第3の直交空間チャネル応答行列を演算し、
第3の直交空間チャネル応答行列から、第3の共通送信ウエイトを演算し、
上記の処理を繰り返すことにより任意の数の通信系列の送信ウエイトを決定することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6, comprising:
The common transmission weight is calculated from the orthogonal spatial channel response matrix of communication partners belonging to the group,
Calculating a second orthogonal spatial channel response matrix from the common transmission weight and the orthogonal spatial channel response matrix;
Calculating a second common transmission weight from a second orthogonal spatial channel response matrix;
Calculating a third orthogonal spatial channel response matrix from the second common transmission weight and the second orthogonal spatial channel response matrix;
Calculating a third common transmission weight from the third orthogonal spatial channel response matrix;
A wireless communication method characterized by determining a transmission weight of an arbitrary number of communication sequences by repeating the above processing.
グループに該当する通信相手が1つである場合には、当該通信相手に対して得られた直交空間チャネル応答行列から線形演算によって得られるベクトルを送信ウエイトとすることを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 6, wherein
A radio communication method characterized in that, when there is one communication partner corresponding to a group, a vector obtained by linear calculation from an orthogonal spatial channel response matrix obtained for the communication partner is used as a transmission weight.
各通信相手に選択する固有ベクトルとして、第1固有ベクトルを選択することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
A wireless communication method, wherein a first eigenvector is selected as an eigenvector to be selected for each communication partner.
各通信相手に選択する固有ベクトルとして、固有ベクトルに対応する固有値が近しい値をとるものを選択することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
A radio communication method characterized by selecting, as eigenvectors to be selected for each communication partner, a vector having a close eigenvalue corresponding to an eigenvector.
1つもしくは複数のアンテナ素子を備えた複数の通信相手局とにより構成され、
送信局と複数の通信相手局のアンテナ素子、もしくはそれらアンテナ素子に形成されるビームにより構成されるMIMO(Multiple Input Multiple Output)チャネルを介して、複数の通信相手局に対し、ひとつまたは複数の信号系列を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重してMIMO通信を行うことが可能な無線通信システムにおける、Mu個の通信相手について、共通の送信データを送信する無線通信装置において、
MT(MT>1:整数)本のアンテナ素子を具備し、
前記各アンテナ素子に接続され、受信時には受信信号からをベースバンド信号に変換し、チャネル情報取得回路へ出力し、送信時には送信信号を無線信号としてアンテナ素子から送信を行う無線部と、
無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、各通信相手に対する送信ウエイト候補を演算する送信ウエイト候補演算回路と、
送信ウエイト候補演算回路から出力された各通信相手に対する送信ウエイト候補に補正値をそれぞれ乗算し、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、
上記チャネル応答行列取得回路、送信ウエイト候補演算回路、共通送信ウエイト演算回路から構成される送信ウエイト決定ブロックと、
送信データを通信系列数に変調方式に応じて分割するデータ分割回路と、各信号系列に変調を行う変調回路と、
変調された各通信系列に送信ウエイト演算回路で決定された送信ウエイトを乗算し、対応するのアンテナ素子に接続された無線部に出力を行う送信信号変換回路と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。 A transmitter station with multiple antenna elements;
It is composed of a plurality of communication partner stations equipped with one or a plurality of antenna elements,
One or a plurality of signals are transmitted to a plurality of communication partner stations via a MIMO (Multiple Input Multiple Output) channel constituted by a transmitting station and a plurality of communication partner station antenna elements or beams formed on the antenna elements. In a wireless communication apparatus that transmits common transmission data for M u communication partners in a wireless communication system capable of performing MIMO communication by spatially multiplexing a sequence at the same frequency channel and the same time,
M T (M T > 1: integer) antenna elements,
A radio unit connected to each antenna element, converting a received signal into a baseband signal at the time of reception and outputting it to a channel information acquisition circuit; and transmitting a radio signal from the antenna element as a radio signal at the time of transmission;
A channel information acquisition circuit that estimates a channel response matrix for a communication partner from a signal input from a wireless unit, and outputs a channel response matrix of a communication partner to be transmitted to a transmission weight candidate calculation circuit when a communication partner and a transmission signal are determined When,
Based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, a transmission weight candidate calculation circuit that calculates transmission weight candidates for each communication partner,
A transmission weight candidate for each communication partner output from the transmission weight candidate calculation circuit is multiplied by a correction value, added together, a transmission weight is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and applied to each communication sequence. A common transmission weight calculation circuit that outputs to the modulation circuit and the data division circuit;
A transmission weight determination block including the channel response matrix acquisition circuit, a transmission weight candidate calculation circuit, and a common transmission weight calculation circuit;
A data division circuit that divides transmission data into the number of communication sequences according to the modulation method, a modulation circuit that modulates each signal sequence,
A transmission signal conversion circuit that multiplies each modulated communication sequence by the transmission weight determined by the transmission weight arithmetic circuit and outputs the result to the radio unit connected to the corresponding antenna element;
A wireless communication apparatus comprising:
前記送信ウエイト決定ブロックは、
無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列を推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、
送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルを他の通信相手に用いた場合の当該通信相手における受信信号を推定し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein
The transmission weight determination block includes:
A channel information acquisition circuit that estimates a channel response matrix for a communication partner from a signal input from a radio unit, and outputs a channel response matrix of a communication partner to be transmitted to a transmission weight candidate calculation circuit when a communication partner and a transmission signal are determined When,
Based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, a transmission side eigenvector and eigenvalue obtained by singular value decomposition are calculated, and a transmission weight candidate calculation circuit that outputs to the common transmission weight calculation circuit,
From the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit, the eigenvector used for obtaining the common transmission weight is determined, and the received signal at the communication partner when the selected eigenvector is used for another communication partner is determined. Estimate and weight the eigenvectors so that the received powers at all communication partners are almost equal, add together, determine the transmission weight, output to the transmission signal conversion circuit, and apply the modulation method applied to each communication sequence A common transmission weight calculation circuit that outputs to the modulation circuit and the data division circuit;
A wireless communication apparatus comprising:
前記送信ウエイト決定ブロックは、
無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定されると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を送信ウエイト候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列、もしくは、直交空間チャネル演算回路から入力された直交空間チャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、
送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルと、他通信相手のチャネル応答行列の固有ベクトルとの内積値を算出し、ある通信相手に選択された固有ベクトルを送信ウエイトとした際の他通信相手に対する信号の漏れこみを考慮し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路と直交空間チャネル演算回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、
入力された送信ウエイトと、各通信相手のチャネル応答行列から、送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交する直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト候補演算回路に出力する直交空間チャネル演算回路と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein
The transmission weight determination block includes:
Channel information for estimating the channel response matrix for the communication partner from the signal input from the radio unit, and outputting the channel response matrix of the communication partner for transmission to the transmission weight candidate calculation circuit when the communication partner and the transmission signal are determined An acquisition circuit;
Based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit or the orthogonal spatial channel response matrix input from the orthogonal spatial channel calculation circuit, the transmission side eigenvector and eigenvalue obtained by singular value decomposition are calculated, and the common transmission weight is calculated. A transmission weight candidate calculation circuit to be output to the calculation circuit;
Determine the eigenvector used to calculate the common transmission weight from the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit, and calculate the inner product value of the selected eigenvector and the eigenvector of the channel response matrix of the other communication partner In consideration of leakage of signals to other communication partners when the eigenvector selected for a certain communication partner is used as a transmission weight, the eigenvectors are weighted so that the reception powers of all communication partners are substantially equal, Adding, determining a transmission weight, outputting to a transmission signal conversion circuit and an orthogonal spatial channel arithmetic circuit, a common transmission weight arithmetic circuit outputting a modulation scheme applied to each communication series to the modulation circuit and the data division circuit,
An orthogonal spatial channel response matrix that is orthogonal to the reception beam of the receiving side device when using the transmission weight is calculated from the input transmission weight and the channel response matrix of each communication partner, and is output to the transmission weight candidate calculation circuit. A spatial channel arithmetic circuit;
A wireless communication apparatus comprising:
前記送信ウエイト決定ブロックは、
無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定されると、同じ情報を送信する通信相手を同じグループとしてグループ分けを行う通信相手グループ分け回路と、
送信を行う通信相手のチャネル応答行列を直交空間チャネル演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
入力された送信ウエイトを決定する第k番目のグループに属する通信相手のチャネル応答行列に対し、第kのグループに属さない、且つ送信ウエイトが決定されていない通信相手に対応するチャネル応答行列と、送信ウエイト演算回路から入力された送信ウエイトから、演算された第kグループ第1の干渉空間基底ベクトルと、直交する第kグループ第1の直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト候補演算回路に出力する、直交空間チャネル演算回路と、
直交空間チャネル演算回路から入力された直交空間チャネル応答行列を元に、特異値分解により得られる送信側固有ベクトルおよび固有値を演算し、共通送信ウエイト演算回路に出力する送信ウエイト候補演算回路と、
送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定し、選択された固有ベクトルと、他通信相手のチャネル応答行列の固有ベクトルとの内積値を算出し、ある通信相手に選択された固有ベクトルを送信ウエイトとした際の他通信相手に対する信号の漏れこみを考慮し、全ての通信相手における受信電力がほぼ等しくなるように、固有ベクトルに重み付けをして、足し合わせ、送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路と直交空間チャネル演算回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式を変調回路とデータ分割回路に出力する共通送信ウエイト演算回路と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein
The transmission weight determination block includes:
A communication partner grouping circuit that estimates a channel response matrix for a communication partner from a signal input from the wireless unit, and groups the communication partner that transmits the same information as the same group when the communication partner and the transmission signal are determined. When,
A channel information acquisition circuit that outputs a channel response matrix of a communication partner that performs transmission to an orthogonal spatial channel arithmetic circuit;
A channel response matrix corresponding to a communication partner that does not belong to the kth group and whose transmission weight is not determined, with respect to a channel response matrix of a communication partner that belongs to the kth group that determines the input transmission weight; From the transmission weight input from the transmission weight calculation circuit, the calculated k-th group first interference space basis vector and the orthogonal k-th group first orthogonal spatial channel response matrix are calculated, and the transmission weight candidate calculation circuit An orthogonal spatial channel arithmetic circuit to output,
A transmission weight candidate calculation circuit that calculates a transmission side eigenvector and eigenvalue obtained by singular value decomposition based on the orthogonal space channel response matrix input from the orthogonal space channel calculation circuit, and outputs to the common transmission weight calculation circuit;
Determine the eigenvector used to calculate the common transmission weight from the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit, and calculate the inner product value of the selected eigenvector and the eigenvector of the channel response matrix of the other communication partner In consideration of leakage of signals to other communication partners when the eigenvector selected for a certain communication partner is used as a transmission weight, the eigenvectors are weighted so that the reception powers of all communication partners are substantially equal, Adding, determining a transmission weight, outputting to a transmission signal conversion circuit and an orthogonal spatial channel arithmetic circuit, a common transmission weight arithmetic circuit outputting a modulation scheme applied to each communication series to the modulation circuit and the data division circuit,
A wireless communication apparatus comprising:
前記送信ウエイト決定ブロックは、
送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路において決定された送信ウエイトから、直交空間チャネル演算回路において、この送信ウエイトを用いた際の受信側装置の受信ビームに直交するチャネル応答行列、もしくは直交空間チャネル応答行列を求め、再び送信ウエイト候補演算回路を介して、送信ウエイトを決定する処理を任意の回数繰り返すことで、共通の通信相手に対する送信ウエイトを任意の通信系列数分演算することが可能な、送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路、直交空間チャネル演算回路、送信ウエイト候補演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein:
The transmission weight determination block includes:
From the transmission weight determined in the transmission weight arithmetic circuit or the common transmission weight arithmetic circuit, in the orthogonal spatial channel arithmetic circuit, the channel response matrix orthogonal to the reception beam of the receiving apparatus when this transmission weight is used, or the orthogonal spatial channel By obtaining the response matrix and repeating the process of determining the transmission weight again through the transmission weight candidate calculation circuit, it is possible to calculate the transmission weight for the common communication partner for any number of communication sequences. A wireless communication apparatus comprising a transmission weight arithmetic circuit or a common transmission weight arithmetic circuit, an orthogonal spatial channel arithmetic circuit, and a transmission weight candidate arithmetic circuit.
前記送信ウエイト決定ブロックは、
グループに属する通信相手が一つである場合には、入力された固有ベクトルを送信ウエイトとする送信ウエイト演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein:
The transmission weight determination block includes:
A wireless communication apparatus comprising a transmission weight calculation circuit that uses an input eigenvector as a transmission weight when there is one communication partner belonging to a group.
前記送信ウエイト決定ブロックは、
送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定する際に、第1固有ベクトルを選択する送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路を備えたことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 11, wherein:
The transmission weight determination block includes:
A transmission weight arithmetic circuit or a common transmission weight arithmetic circuit for selecting a first eigenvector is provided when determining an eigenvector used to obtain a common transmission weight from eigenvectors input to each communication partner inputted from the transmission weight candidate arithmetic circuit. A wireless communication apparatus.
前記送信ウエイト決定ブロックは、
送信ウエイト候補演算回路から入力された各通信相手に対する固有ベクトルから、共通送信ウエイトを求めるために用いる固有ベクトルを決定する際に、固有ベクトルに対応する固有値が近しい値をとる固有ベクトルを選択する送信ウエイト演算回路もしくは共通送信ウエイト演算回路、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 11, wherein:
The transmission weight determination block includes:
A transmission weight calculation circuit that selects an eigenvector that takes a value close to the eigenvalue corresponding to the eigenvector when determining the eigenvector used for obtaining the common transmission weight from the eigenvector for each communication partner input from the transmission weight candidate calculation circuit, or Common transmission weight calculation circuit,
A wireless communication apparatus comprising:
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