JP2007215045A - Radio communication method and radio communication equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform transmission so as to reduce or to eliminate interference signals to communication partners except a desired communication partner by appropriately determining transmission weight when a plurality of communication partners exist. <P>SOLUTION: When the communication partner and data to be transmitted are determined, a channel information acquisition circuit 108 transmits a channel response matrix of the communication partner to an orthogonal space operation circuit 106 and an interference space operation circuit 107. The interference space operation circuit 107 calculates a group of interference space base vectors from the channel response matrix and outputs the group of interference space base vectors to the orthogonal space operation circuit 106. The orthogonal space operation circuit 106 calculates an orthogonal space channel response matrix from the channel response matrix and the group of interference space base vectors and outputs the group of interference space vectors to a transmission weight operation circuit 105. The transmission weight in each antenna of each signal system to each communication partner is calculated by the transmission weight operation circuit 105. Thus, the interference signals to the communication partners except the desired communication partner are reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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、空間多重する信号系列の数以上のアンテナを備えた無線通信方法およ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. The number of spatially multiplexed signal sequences 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 The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication apparatus provided with the above antenna.

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。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。一方で、有線LANの世界ではEthernetの100Base−Tインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、100Mbpsの高速回線の提供が普及しており、無線LANの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。   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. 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 a transmission rate on the physical layer. Actually, since the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, the upper limit value of the actual throughput is It is about 30 Mbps. On the other hand, in the world of wired LANs, the provision of 100 Mbps high-speed lines has become widespread due to the widespread use of Ethernet's 100Base-T interface and FTTH (Fiber to the home) using optical fibers in homes. In the world of LAN, further increase in transmission speed is demanded.

そのための技術としては、MIMO技術が有力である。このMIMO技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ/受信アンテナ間の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。   As a technology for that purpose, the MIMO technology is promising. 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.

送信装置のアンテナ素子数をM、通信相手である受信装置のアンテナ素子数をM、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18は伝搬環境に最適となるように送信指向性を制御し、空間多重により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。符号900はデータ分割回路、901−1〜901−Lは変調回路、902は送信信号変換回路、903−1〜903−Mは無線部、904−1〜904−Mはアンテナ素子、905は送信ウエイト演算回路、906はチャネル応答行列取得回路である。 Directivity control that is optimal for a single user is shown, where M T is the number of antenna elements of the transmitting device, M R is the number of antenna elements of the receiving device that is the communication partner, and L is the number of communication sequences that are simultaneously transmitted in the same frequency band. . FIG. 18 is a configuration example of a transmission unit in the prior art in which transmission directivity is controlled so as to be optimal for the propagation environment and the transmission rate is improved by spatial multiplexing. Code 900 data dividing circuit, 901-1~901-L modulation circuit, the transmission signal conversion circuit 902, 903-1~903-M T wireless unit, 904-1~904-M T is the antenna element, 905 Is a transmission weight calculation circuit, and 906 is a channel response matrix acquisition circuit.

アンテナ904−1〜904−Mおよび無線部903−1〜903−M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−M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906において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904−1〜904−M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。この情報は送信ウエイト演算回路905に入力され、各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出する。 The antennas 904-1 to 904 -M T and the radio units 903-1 to 903 -M T can transmit and receive radio signals, and via these antennas 904-1 to 904 -M of the transmission unit. A channel response matrix acquisition circuit 906 can estimate a channel response matrix between T and each antenna of the communication partner. 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. This information is input to the transmission weight calculation circuit 905, and the transmission weight at each antenna of each signal series is calculated.

次に、送信すべくデータが入力されると、データ分割回路900では1系統の信号をL系統の信号系列に分割し、変調回路901−1〜901−Lへ入力する。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、送信信号変換回路902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903−1〜903−Mに入力され、アンテナ904−1〜904−Mを介して無線信号として送信される。 Next, when data is input for transmission, the data dividing circuit 900 divides one signal into L signal sequences and inputs the signals to the modulation circuits 901-1 to 901-L. Here, a preamble signal or the like for MIMO channel estimation is added and modulated, and these signals are input to the transmission signal conversion circuit 902. Here, the transmission data is multiplied by a transmission weight, is input to the radio section 903-1~903-M T, is transmitted as a radio signal via the antenna 904-1~904-M T.

チャネル応答行列取得回路906において得られたチャネル応答行列H(M×M行列)は下式のように特異値分解により、ユニタリ行列V(M×M行列)、U(M×M行列)および固有値√λを対角要素とし、非対角行列を0とする行列D(M×M行列)に分けることができる。 The channel response matrix H (M R × M T matrix) obtained in the channel response matrix acquisition circuit 906 is subjected to a singular value decomposition as shown in the following equation, so that a unitary matrix V (M T × M T matrix), U U (M R × M R matrix) and eigenvalue √λ can be divided into a matrix D (M R × M T matrix) having a diagonal element and a non-diagonal matrix of 0.

Figure 2007215045
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ここでHijは送信装置のj番目のアンテナから受信装置のi番目のアンテナまでの伝達係数を表し、Vijは送信装置においてj番目の送信ビームに対するi番目のアンテナ素子に適用する送信ウエイトであり、Uijは受信装置のj番目の送信ビームに対するi番目のアンテナの受信信号に適用する受信重みの複素共役となっている。ここで、固有値λは各パスの伝送容量の大きさを表す(λ≧λ≧・・・ ≧λMR)。上付きの添え字Hは共役複素行列を表す。 Here, H ij represents a transfer coefficient from the j-th antenna of the transmission apparatus to the i-th antenna of the reception apparatus, and V ij is a transmission weight applied to the i-th antenna element for the j-th transmission beam in the transmission apparatus. U ij is a complex conjugate of the reception weight applied to the reception signal of the i-th antenna for the j-th transmission beam of the receiving apparatus. Here, the eigenvalue λ represents the size of the transmission capacity of each path (λ 1 ≧ λ 2 ≧... ≧ λ MR ). The superscript H represents a conjugate complex matrix.

このようにして得られた行列Vから、対応する固有値の大きいものから通信に用いる空間多重数Lだけ列ベクトルを選択し得られる上り送信ウエイトWを送信装置の送信ウエイトとし、Uから通信に使用するL個の行ベクトルを選択し得られる上り受信ウエイトW’を受信装置の受信重みとすることで、各信号で特異値λに対応する最大の伝送容量を実現することができる。WとW’を下式に示す。 From the matrix V obtained in this way, the uplink transmission weight W obtained by selecting the column vector by the spatial multiplexing number L used for communication from the corresponding large eigenvalue is set as the transmission weight of the transmission device, and U H is used for communication. By using the uplink reception weight W ′ obtained by selecting L row vectors to be used as the reception weight of the reception device, the maximum transmission capacity corresponding to the singular value λ can be realized in each signal. W and W ′ are shown in the following equation.

Figure 2007215045
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Figure 2007215045
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L=Mとした場合では、送信装置で送信信号S(M×1ベクトル)に送信ウエイトVを用いて送信することで、受信信号X(M×1ベクトル)は以下のように表せる。 When L = M R , the transmission signal is transmitted to the transmission signal S (M R × 1 vector) by using the transmission weight V, and the reception signal X (M R × 1 vector) can be expressed as follows. .

Figure 2007215045
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よって送信信号Sは受信信号Xに例えばUの共役複素転置行列を乗算することで、それぞれ対応する固有値の平方根を乗算された送信信号Sを得ることができ、各信号は固有値λだけ熱雑音Nに対する比(SN比)が高くなり、伝送容量が最大となる通信を実現できる。   Therefore, the transmission signal S can be obtained by multiplying the reception signal X by, for example, a conjugate complex transpose matrix of U, to obtain the transmission signal S multiplied by the square root of the corresponding eigenvalue. The ratio (SN ratio) with respect to the signal becomes high, and communication with the maximum transmission capacity can be realized.

以上は通信相手が1つである場合である。次に通信相手が複数である場合を考える。以下、同時に通信を行う通信相手の数をM、送信アンテナ素子数をM、k番目の通信相手の持つ受信アンテナ素子数をM(k)、Mの通信相手の持つ総受信アンテナ数をM、k番目の通信相手に対する送信通信系列数をL(k)、送信する全通信系列数をL(L≦M)、とする。 The above is a case where there is one communication partner. Next, consider a case where there are a plurality of communication partners. In the following, the number of communication partners simultaneously communicating is M U , the number of transmission antenna elements is M T , the number of reception antenna elements of the kth communication partner is M R (k), and the total reception antennas of M U communication partners are Let M R be the number, L (k) be the number of transmission communication sequences for the k-th communication partner, and L (L ≦ M T ) be the total number of communication sequences to be transmitted.

数式(1)で表したチャネル応答行列を各通信相手に定義し、k番目の通信相手に対するチャネル応答行列H(k)(M(k)×M行列)は、以下のように表せる。 The channel response matrix expressed by Equation (1) is defined for each communication partner, and the channel response matrix H (k) (M R (k) × M T matrix) for the kth communication partner can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

また、全空間チャネル応答行列Hall(M×M行列)を
[H(1) (2) ・・・ ,H(Mu)
と定義する。
Further, the total spatial channel response matrix H all (M R × M T matrix) is expressed as [H (1) T , H (2) T , ..., H (Mu) T , ] T
It is defined as

また、各通信相手に対し用いる送信ウエイトをW(k)(M×L(k)行列)とし、送信信号をX(k)(L(k)×1ベクトル)、受信信号をY(k)(L(k)×1ベクトル)、送信ウエイト全体をWall
all = [ W(1), (2), ・・・ ,W(Mu),] (M×L行列)、
送信信号全体をXall
all =[ X(1) (2) ・・・ ,X(Mu) (L×1ベクトル)、受信信号全体をYall
all =[ Y(1) (2) ・・・ ,Y(Mu) (M×1ベクトル)とする。すると受信信号Yallは、以下のように表せる。
Also, the transmission weight used for each communication partner is W (k) (M T × L (k) matrix), the transmission signal is X (k) (L (k) × 1 vector), and the reception signal is Y (k ) (L (k) × 1 vector), the entire transmission weight is W all
W all = [W (1), W (2), ..., W (Mu), ] (M T × L matrix),
X all
X all = [X (1) T , X (2) T , ..., X (Mu) T , ] T (L × 1 vector), the entire received signal is Y all
Y all = [Y (1) T, Y (2) T, ···, Y (Mu) T,] and T (M R × 1 vector). Then, the received signal Y all can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

複数の通信相手に対し、通信を行う場合の問題点を明らかにするため、L=Mとし、Wallを対角要素を1、非対角要素を0とする対角行列とし、送信装置が無指向性で送信を行った場合を考えると、以下のようになる。 In order to clarify a problem in communication with a plurality of communication partners, L = M T , W all is a diagonal matrix having a diagonal element of 1 and a non-diagonal element of 0, and a transmission apparatus Considering the case of transmitting non-directionally, it is as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、Zallは熱雑音ベクトルを表し、Z(k)は各通信相手の受信信号に対応する熱雑音ベクトルである。通信相手1にのみ注目すると、受信信号Y(1)は、以下のように表すことができる。 Here, Z all represents a thermal noise vector, and Z (k) is a thermal noise vector corresponding to the received signal of each communication partner. If attention is paid only to the communication partner 1, the received signal Y (1) can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

したがって、通信相手1に対して送信された送信信号X(1)以外にX(2)〜X(Mu)が干渉信号として受信され、大きく伝送品質を劣化させるか、もしくは実質的に復号することができなくなってしまう。
(Miyashita, K. ;Nishimura, T. ;Ohgane, T. ;Ogawa, Y. ;Takatori, Y. ;Keizo Cho;’’High data−rate transmission with eigenbeam−space division multiplexing (E−SDM) in a MIMO channel, ‘’Vehicular Technology Conference, 2002. Proseedings. VTC 2002−Fall. 2002 IEEE 56th, Volume:3, 24−28 Sept. 2002 Pages:13 02_1306 vol. 3).
Therefore, X (2) to X (Mu) other than the transmission signal X (1) transmitted to the communication partner 1 are received as interference signals, greatly degrading the transmission quality, or substantially decoding. Will not be able to.
(Miyashita, K .; Nishimura, T .; Ohgane, T .; Ogawa, Y .; Takatori, Y .; Keizo Cho) channel, '' Vehicular Technology Conference, 2002. Proceedings. VTC 2002-Fall. 2002 IEEE 56th, Volume: 3, 24-28 Sep. 2002 Pages: 13 02_1306 vol.

上述の従来例では単一の通信相手に対する最大の伝送容量を得ることを可能とするが、同時に複数の通信相手が存在し、同時にこれらの通信相手に送信を行う場合には非常に大きな干渉を生じてしまう。これは、同時に通信をする通信相手を増やすことで、空間分割多重の効果を高め、より高い伝送速度を目指すうえで大きな弊害となる。   In the above-described conventional example, it is possible to obtain the maximum transmission capacity for a single communication partner, but when there are a plurality of communication partners at the same time and transmission is performed to these communication partners at the same time, very large interference is caused. It will occur. This is a great detrimental effect in increasing the effect of space division multiplexing by increasing the number of communication partners that communicate at the same time and aiming for a higher transmission rate.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、通信相手が複数存在する場合に、所望通信相手以外への干渉信号を制御することで、所望の品質を実現するように送信ウエイトを決定する無線通信方法およ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 there are a plurality of communication partners, the transmission weight is set so as to realize a desired quality by controlling an interference signal to other than the desired communication partner. It is an object to provide a wireless communication method and a wireless communication apparatus for determination.

請求項1に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、通信を行う各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群から、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる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 1 includes a plurality of transmitting antenna elements and is provided between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating a channel response matrix representing a propagation environment of the transmission, determining a transmission weight suitable for the propagation environment, performing transmission weighting on the transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners, For each communication partner that performs communication, from the channel response vector group between the reception antenna or reception beam of the communication partner other than the communication partner and the transmission antenna of the transmission device, determining the interference space basis vector group of the communication partner; Computes an orthogonal spatial channel response matrix that extracts the component orthogonal to the interference spatial basis vector from the channel response matrix for the communication partner A step that, from the orthogonal spatial channel response matrix, which is a wireless communication method characterized by comprising the steps of determining the transmission weight obtained by linear operations.

請求項2に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、第1の通信相手を決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列に用いる送信ウエイトを、第1の通信相手に対するチャネル応答行列から線形の演算により、第1の送信ウエイトとして決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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 2 includes a plurality of transmitting antenna elements and is provided between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed by using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating a channel response matrix representing a propagation environment of the transmission, determining a transmission weight suitable for the propagation environment, performing transmission weighting on the transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners, The step of determining the first communication partner from the simultaneous communication and the transmission weight used for the first communication sequence of the first communication partner are calculated linearly from the channel response matrix for the first communication partner, A step of determining as a first transmission weight, a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner, and a transmission weight used for the communication sequence of the second communication partner are determined. In order to do this, each communication partner is assigned to the first communication partner with respect to the channel response vector group between the reception antenna or reception beam of the communication partner other than the communication partner and the transmission antenna of the transmission device, and the first transmission weight. A step of determining an interference space basis vector group of the communication partner from the channel response vector between the formed reception beam and the transmission antenna, and a component orthogonal to the interference space basis vector from the channel response matrix for the communication partner A wireless communication method comprising: calculating an extracted orthogonal spatial channel response matrix; and determining a second transmission weight obtained by linear calculation from the orthogonal spatial channel response matrix.

請求項3に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、第1の通信相手を決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、第1の通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第1の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、第1の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第1の通信相手の第1の送信ウエイトを決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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 3 includes a plurality of transmission antenna elements, and is provided between a reception antenna and a transmission antenna element included in a communication partner, or between a reception beam formed using the reception antenna and a transmission antenna. A wireless communication method for estimating a channel response matrix representing a propagation environment of the transmission, determining a transmission weight suitable for the propagation environment, performing transmission weighting on the transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners, If communication is performed at the same time, the step of determining the first communication partner and the transmission of the first communication sequence of the first communication partner are performed. Determining communication partners that do not have sufficient decoding devices, determining these communication partners as non-interference communication partners, and a channel response matrix for non-interference communication partners And determining a first interference space basis vector and calculating a first orthogonal space channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the first interference space basis vector from the channel response matrix for the first communication partner. Determining a first transmission weight of the first communication partner obtained by linear calculation from the first orthogonal spatial channel response matrix, and other than the first communication sequence of the first communication partner In order to determine the transmission weight used for the communication sequence and the communication sequence of the second communication partner, the channel response between the reception antenna or reception beam of the communication partner other than the communication partner and the transmission antenna of the transmission device is determined for each communication partner. From the vector group and the channel response vector between the reception beam formed at the first communication partner and the transmission antenna for the first transmission weight, From the step of determining the other party's interference space basis vector group, the step of calculating the orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting the component orthogonal to the interference space basis vector from the channel response matrix for the communication partner, and the orthogonal spatial channel response matrix And a step of determining a second transmission weight obtained by linear calculation.

請求項4に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、複数の第1の通信相手を決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、当該第1の通信相手以外の第1の通信相手のチャネル応答行列と、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、第1の通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第1の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、第1の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第1の通信相手の第1の送信ウエイトを決定するステップと、第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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 4 includes a plurality of transmission antenna elements, and is provided between a reception antenna and a transmission antenna element included in a communication partner, or between a reception beam formed using the reception antenna and a transmission antenna. A wireless communication method for estimating a channel response matrix representing a propagation environment of the transmission, determining a transmission weight suitable for the propagation environment, performing transmission weighting on the transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners, When performing a step of determining a plurality of first communication partners and performing transmission of the first communication sequence of the first communication partner during simultaneous communication, interference due to this communication sequence cannot be largely removed or removed. Determining a communication partner that does not have a sufficient decoding device and determining these communication partners as non-interference communication partners, and a first communication other than the first communication partner Determining a first interference space basis vector from the hand channel response matrix and the channel response matrix for the non-interacting communication partner, and orthogonal to the first interference space basis vector from the channel response matrix for the first communication partner Calculating a first orthogonal spatial channel response matrix from which a component to be extracted is obtained, and determining a first transmission weight of a first communication partner obtained by linear calculation from the first orthogonal spatial channel response matrix In order to determine the transmission weight used for the communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and the communication sequence of the second communication partner, each communication partner is assigned a communication partner other than the communication partner. A channel response vector group between the reception antenna or the reception beam and the transmission antenna of the transmission device and the first transmission weight are formed at the first communication partner. The step of determining the interference space basis vector group of the communication partner from the channel response vector between the reception beam and the transmission antenna, and the orthogonality obtained by extracting the component orthogonal to the interference space basis vector from the channel response matrix for the communication partner A wireless communication method comprising: calculating a spatial channel response matrix; and determining a second transmission weight obtained by linear calculation from an orthogonal spatial channel response matrix.

請求項5に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトルとして、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。   According to a fifth aspect of the present invention, in the wireless communication method according to the first to fourth aspects, an orthogonalization method is used as a row vector group of a complex conjugate matrix of a channel response matrix of a communication partner as an interference space basis vector. A step of calculating a unit vector obtained, a transmission side eigenvector obtained by performing singular value decomposition on a selected channel response matrix, or a vector obtained by a linear operation that can be approximated to this eigenvector, A wireless communication method.

請求項6に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算し、この内積値が低くなるようにベクトルを選択し、干渉空間基底ベクトル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。   According to a sixth aspect of the present invention, in the wireless communication method according to the first to fourth aspects, an orthogonalization method is used for a row vector group of a complex conjugate matrix of a channel response matrix of a communication partner as an interference space basis vector candidate. The unit vector obtained in step 1, the transmission side eigenvector obtained when singular value decomposition of the selected channel response matrix, or the vector obtained by linear operation that can be approximated with this eigenvector, and a different communication partner Calculating a dot product value of the vectors to be selected, selecting a vector so that the dot product value is low, and determining an interference space basis vector.

請求項7に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、この得られたベクトルを送信ウエイトとすることで得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、通信を行う際の伝送容量の期待値が最も高くなる組み合わせを選択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。   According to a seventh aspect of the present invention, in the wireless communication method according to the first to fourth aspects, the orthogonalization method is used for a row vector group of a complex conjugate matrix of a channel response matrix of a communication partner as an interference space basis vector candidate. Calculating the unit vector obtained in step 1, the transmission side eigenvector obtained by singular value decomposition of the communication partner's channel response matrix, or the vector obtained by linear operation that can approximate this eigenvector, and the obtained vector Using the vectors based on the steps of estimating the signal-to-noise ratio of the communication sequence obtained by using the transmission weight, calculating the inner product value of the vectors related to different communication partners, and the correlation between the vectors. The signal-to-noise ratio is degraded, and the combination with the highest expected transmission capacity when performing communication is selected. Is a wireless communication method characterized by comprising the steps.

請求項8に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、この得られたべクトルを送信ウエイトとすることで本来得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、選択可能な変調方式を鑑み、許容する品質で、最大の伝送速度を達成できる組み合わせを選択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 8 is the wireless communication method according to any one of claims 1 to 4, wherein an orthogonalization method is used for a row vector group of a complex conjugate matrix of a channel response matrix of a communication partner as an interference space basis vector candidate. A unit vector obtained in step (1), a transmission side eigenvector obtained by singular value decomposition of the channel response matrix of the communication partner, or a vector obtained by linear operation that can be approximated to this eigenvector, and the obtained vector The transmission weight is used to estimate the signal-to-noise ratio of the communication sequence originally obtained, to calculate the inner product value of the vectors related to different communication partners, and from the correlation between the vectors, Estimate the degradation of the signal-to-noise ratio when used, and reach the maximum transmission rate with acceptable quality in view of the selectable modulation method It is a wireless communication method characterized by comprising the steps of selecting a combination possible.

請求項9に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、送信ウエイト、もしくは第1、第2の送信ウエイトを決定した後、再び干渉空間基底ベクトル、もしくは第1、第2の干渉基底ベクトルとして、当該通信相手の決定された送信ウエイトに対応する通信相手の受信ビームと送信アンテナ素子との間のチャネル応答ベクトルを演算するステップと、直交空間チャネル応答行列、もしくは第1、第2の直交空間チャネル応答行列を新たに定義された干渉空間基底ベクトル、もしくは第1、第2の干渉空間基底ベクトルを用いることに基づき演算するステップと、得られた直交空間チャネル応答行列、もしくは第2の直交空間チャネル応答行列から、新たに送信ウエイト、もしくは第2の送信ウエイトを決定するステップとを備え、これらのステップを任意の回数繰り返すことを特徴とする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 the first to fourth aspects, after determining the transmission weight, or the first and second transmission weights, the interference space basis vector or the first, first Calculating a channel response vector between the reception beam of the communication partner corresponding to the determined transmission weight of the communication partner and the transmission antenna element, and an orthogonal spatial channel response matrix, or first Calculating a second orthogonal spatial channel response matrix based on a newly defined interference space basis vector, or using the first and second interference space basis vectors, and an obtained orthogonal spatial channel response matrix, Or a step of newly determining a transmission weight or a second transmission weight from the second orthogonal spatial channel response matrix. For example, a wireless communication method and repeating times of these steps optionally.

請求項10に係る本発明は、請求項1〜4に記載の無線通信方法において、干渉基底空間装置の誤差および時変動により生じるチャネル応答行列の誤差を予想し、これらから想定されるベクトルを付加干渉空間基底ベクトルとして直交条件に加えるステップと、付加干渉空間基底ベクトルとして、過去に推定したチャネル応答行列と現在のチャネル応答行列から、送信タイミングにおける送信時チャネル応答行列を推定し、推定された送信時チャネル応答行列から得られるベクトルを、直交条件に加えるステップを備え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 fourth aspects, a channel response matrix error caused by an error of an interference base space device and a time variation is predicted, and a vector assumed therefrom is added. The step of adding to the orthogonal condition as an interference space basis vector and the channel response matrix at the time of transmission from the previously estimated channel response matrix and the current channel response matrix as the additional interference space basis vector are estimated, and the estimated transmission A wireless communication method comprising a step of adding a vector obtained from a time channel response matrix to an orthogonal condition.

請求項11に係る本発明は、請求項10に記載の無線通信方法において、付加干渉空間基底ベクトルとして、周波数方向に情報を多重する通信を行う際に得られる、異なる周波数帯のチャネル応答行列を、直交条件に加えるステップ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 11 is the wireless communication method according to claim 10, wherein channel response matrices of different frequency bands obtained when performing communication in which information is multiplexed in the frequency direction are used as additional interference space basis vectors. A wireless communication method comprising the step of adding to the orthogonal condition.

請求項12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、L(1)〜L(Mu)個の空間多重により信号を送信する無線通信装置において、送信空間多重数Mu×(L(1)+L(2)+・・・+L(Mu))以上となる、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干渉空間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干渉空間ベクトルの算出を行う干渉空間演算回路と、干渉空間演算回路から入力される干渉空間ベクトルおよび、チャネル応答行列取得回路から入力されるチャネル応答行列をもとに、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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や符号化率からなる伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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、干渉空間演算回路、直交空間演算回路、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伝送モード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 12 includes 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 system capable of performing MIMO communication by spatial multiplexing, in a wireless communication apparatus that transmits a signal by means of L (1) to L (Mu) spatial multiplexing for Mu communication partners, transmission spatial multiplexing is performed. MT (MT> 1) which is equal to or greater than several Mu × (L (1) + L (2) +... + L (Mu)) (Integer) comprising a plurality of antenna elements, connected to each of the antenna elements, converting a received signal into a baseband signal at the time of reception and outputting it to a channel information acquisition circuit; The channel response matrix for the communication partner is estimated from the radio unit that performs the transmission and the signal input from the radio unit. Based on the channel information acquisition circuit to be output, the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, the interference space calculation circuit for calculating the interference space vector for each communication partner, and the interference space input from the interference space calculation circuit Based on the vector and the channel response matrix input from the channel response matrix acquisition circuit, An orthogonal spatial channel response circuit that calculates an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with a communication partner other than the communication partner, an orthogonal spatial channel response matrix calculated by the orthogonal spatial operation circuit as an input signal, and an orthogonal spatial channel response matrix The transmission weight obtained by performing the linear operation is determined and output to the transmission signal conversion circuit, and the transmission mode consisting of the modulation method and coding rate applied to each communication sequence is output to the modulation circuit and the data division circuit. A weight calculation circuit, a transmission weight determination block including the channel response matrix acquisition circuit, the interference space calculation circuit, the orthogonal space calculation circuit, and the transmission weight calculation circuit, and the transmission data are divided into the number of communication sequences according to the transmission mode. Data division circuit, modulation circuit that modulates each signal sequence, and transmission weight calculation circuit for each modulated communication sequence Is the transmit weight multiplied with a radio communication apparatus characterized in that a transmission signal conversion circuit for outputting the radio unit connected to the corresponding to the antenna elements.

請求項13に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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。   The present invention according to claim 13 is the radio communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block estimates a channel response matrix from a signal input from a radio unit, and a communication partner and a transmission signal are Once determined, the channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to the interference space candidate calculation circuit, and the interference space basis vector candidate that is the candidate of the interference space basis vector from the input channel response matrix is selected as the communication space. Interference space candidate calculation circuit that outputs to the circuit, communication space selection circuit that selects the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and the interference input from the communication space selection circuit From the spatial basis vector and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, the communication partner for each communication partner An orthogonal spatial computation circuit that computes an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with external communication partners, and an orthogonal spatial channel response matrix computed by the orthogonal spatial computation circuit as input signals and linear computation into the orthogonal spatial channel response matrix A transmission weight calculation circuit that determines a transmission weight obtained by performing the transmission, outputs the transmission weight to a transmission signal conversion circuit, and outputs a transmission mode to be applied to each communication series to a modulation circuit and a data division circuit. A wireless communication device.

請求項14に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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。   The present invention according to claim 14 is the radio communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block estimates a channel response matrix from a signal input from a radio unit, and a communication partner and a transmission signal are Once determined, the channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to the interference space candidate calculation circuit, and the interference space basis vector candidate that is the candidate of the interference space basis vector from the input channel response matrix is selected as the communication space. Select the interference space candidate calculation circuit to output to the circuit, the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and from among the interference space basis vector candidates that were not selected, A communication space selection circuit that selects a quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal and outputs it to an orthogonal space arithmetic circuit, and a communication space selection Orthogonal space that reduces interference with other communication partners for each communication partner from the interference space basis vectors and quasi-interference space basis vectors input from the circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit An orthogonal spatial arithmetic circuit that calculates a channel response matrix, and an orthogonal spatial channel response matrix calculated by the orthogonal spatial arithmetic circuit as an input signal, determine a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix, A wireless communication apparatus comprising: a transmission weight calculation circuit that outputs to a transmission signal conversion circuit and outputs a transmission mode applied to each communication sequence to a modulation circuit and a data division circuit.

請求項15に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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。   The present invention according to claim 15 is the wireless communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block estimates a channel response matrix from a signal input from a wireless unit, and a communication partner and a transmission signal are Once determined, the channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to the interference space candidate calculation circuit, and the interference space basis vector candidate that is the candidate of the interference space basis vector from the input channel response matrix is selected as the communication space. Interference space candidate calculation circuit to be output to the circuit, and an additional interference space vector that outputs a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the effects of time variation and device errors Select an interference space selection circuit, a communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and an interference space basis vector used as an interference space, and The quasi-interference space basis vector that is not perfectly orthogonal is selected from the interference space basis vector candidates that have not been selected, and the additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is changed to a vector orthogonal to the interference space basis vector. In addition to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector, the communication space selection circuit that outputs to the orthogonal space arithmetic circuit, the interference space basis vector input from the communication space selection circuit, and the quasi-interference space basis vector, In an orthogonal space arithmetic circuit that calculates an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with a communication partner other than the communication partner for each communication partner from the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit; Calculated orthogonal spatial channel response matrix as input signal and linear operation to orthogonal spatial channel response matrix A transmission weight obtained by performing the determination, outputting the transmission weight to a transmission signal conversion circuit, and a second transmission weight calculation circuit outputting a transmission mode applied to each communication sequence to the modulation circuit and the data division circuit; This is a feature of a wireless communication device.

請求項16に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の送信ウエイト演算回路へ、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、第2の直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、第2の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第2の直交空間演算回路と、第2の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、第2の送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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。   The present invention according to claim 16 is the wireless communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block performs transmission preferentially from among the communication partners when a communication partner and a transmission signal are determined. A transmission rank setting circuit that determines the number of communication partners and the number of first communication series, and outputs information of the first communication partner and other communication partners to a channel information acquisition circuit, and a channel from a signal input from the radio unit When a response matrix is estimated and a communication partner and a transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of first communication sequences are sent to the first transmission weight calculation circuit. From the channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of all communication partners to the second interference space candidate calculation circuit and the input channel response matrix of the first communication partner, the first transmission way is obtained by linear calculation. , A first transmission weight calculation circuit that outputs to the interference space candidate calculation circuit, a channel response matrix that is input from the channel information acquisition circuit, and a first that is input from the first transmission weight calculation circuit From the transmission weight, the interference space basis vector candidate, which is a basis vector candidate, is actually transmitted by the second interference space candidate calculation circuit that outputs the candidate to the communication space selection circuit, due to the influence of time variation and the error of the apparatus. An additional interference space selection circuit that outputs a vector that is expected to become an interference space as an additional interference space vector, an interference space basis vector that is used as an interference space, a communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and And select a quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the candidate interference space basis vectors that were not selected. The additional interference space vector input from the space selection circuit is converted into a vector orthogonal to the interference space basis vector, and added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector and output to the second orthogonal space arithmetic circuit. 2 communication space selection circuit, an interference space basis vector input from the second communication space selection circuit, a quasi-interference space basis vector, and a channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. A second orthogonal space arithmetic circuit that calculates an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with a communication partner other than the communication partner, and an orthogonal spatial channel response matrix calculated by the second orthogonal spatial arithmetic circuit as an input signal; A transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined and output to the second transmission signal conversion circuit. A wireless communication apparatus comprising: a modulation circuit and a second transmission weight calculation circuit that outputs a transmission mode to be applied to a communication sequence to a data division circuit.

請求項17に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトルを決定し、第1の直交空間演算回路へ出力する第1の干渉空間演算回路と、第1の干渉空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、 第2の直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、第2の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第2の直交空間演算回路と、第2の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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。   The present invention according to claim 17 is the wireless communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block is configured to transmit a plurality of transmissions preferentially from the communication partners when a communication partner and a transmission signal are determined. A transmission rank setting circuit for determining the number of first communication partners and the number of first communication series, and outputting information of the first communication partner and other communication partners to the channel information acquisition circuit, and a signal input from the radio unit When a communication partner and a transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of first communication sequences are calculated from the first orthogonal space arithmetic circuit. And a channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of all communication partners to the second interference space candidate calculation circuit, and the input channel response matrix of the first communication partner. , A first interference space calculation circuit that determines a first interference space basis vector of a first communication partner and outputs the first interference space basis vector to the first orthogonal space calculation circuit, and a first input from the first interference space calculation circuit A first number of first transmission weights is determined by linear calculation from the interference space basis vector and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit, and is output to the interference space candidate calculation circuit. Interference serving as a candidate for the second interference space basis vector from the transmission weight calculation circuit of the first channel, the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, and the first transmission weight input from the first transmission weight calculation circuit. The second interference space candidate calculation circuit that outputs the space basis vector candidates to the communication space selection circuit and the interference space when actually transmitting due to the influence of time variation and device errors Select an additional interference space selection circuit that outputs an expected interference vector as an additional interference space vector, a communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and an interference space basis vector used as an interference space, and further select The quasi-interference space basis vectors that are not completely orthogonal are selected from the candidate interference space basis vectors that have not been obtained, and the additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is changed to a vector orthogonal to the interference space basis vector. In addition to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector, the second communication space selection circuit that outputs to the second orthogonal space arithmetic circuit, and the interference space basis input from the second communication space selection circuit From each vector, quasi-interference space basis vector, and channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, to each communication partner A second orthogonal space arithmetic circuit that calculates an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with a communication partner other than the communication partner, and an orthogonal spatial channel response matrix calculated by the second orthogonal spatial arithmetic circuit as input signals The transmission weight obtained by performing linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and the transmission mode applied to each communication sequence is output to the modulation circuit and the data division circuit. A wireless communication apparatus comprising a transmission weight calculation circuit.

請求項18に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第1の通信空間演算回路へ出力する第1の干渉空間候補演算回路と、入力された第1の干渉空間基底ベクトル候補から、第1の干渉空間として用いる第1の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第1の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第1の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第1の直交空間演算回路に出力する第1の通信空間選択回路と、第1の通信空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと第1の準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、第2の干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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。   The present invention according to claim 18 is the wireless communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block is configured to transmit a plurality of transmissions preferentially from the communication partners when a communication partner and a transmission signal are determined. A transmission rank setting circuit for determining the number of first communication partners and the number of first communication series, and outputting information of the first communication partner and other communication partners to the channel information acquisition circuit, and a signal input from the radio unit When a communication partner and a transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of first communication sequences are calculated from the first orthogonal space arithmetic circuit. And a channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of all communication partners to the second interference space candidate calculation circuit, and the input channel response matrix of the first communication partner Or The first interference space basis vector candidate of each first communication partner is calculated and output to the first communication space operation circuit, and the input first interference space basis vector A first interference space basis vector to be used as the first interference space is selected from the candidates, and a first quasi-interference space basis that is not completely orthogonalized from the first interference space basis vector candidates that are not selected. A first communication space selection circuit that selects a vector and outputs the vector to a first orthogonal space operation circuit; a first interference space basis vector and a first quasi-interference space basis input from the first communication space operation circuit; A first number is determined for the first transmission weight by linear calculation from the vector and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit, and is output to the second interference space candidate calculation circuit. An interference space that is a candidate for a second interference space basis vector from the transmission weight calculation circuit, the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, and the first transmission weight input from the first transmission weight calculation circuit. A second interference space candidate calculation circuit that outputs a basis vector candidate to the communication space selection circuit, and a vector that is expected to become an interference space during actual transmission due to the influence of time variation and device errors Is selected as an additional interference space vector, and an interference space basis vector that is used as an interference space is selected. The additional interference space input from the additional interference space selection circuit by selecting a quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the vector candidates. From the communication space selection circuit, a second communication space selection circuit that converts the vector into a vector orthogonal to the interference space basis vector and outputs the vector to the orthogonal space arithmetic circuit in addition to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector Orthogonal spatial channel response that reduces interference to communication partners other than the communication partner for each communication partner from the input interference space basis vector, quasi-interference space basis vector, and channel response matrix input from the channel information acquisition circuit An orthogonal space arithmetic circuit for calculating a matrix and an orthogonal spatial channel response matrix calculated by the orthogonal space arithmetic circuit as input signals, determine a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix, and transmit signals A transmission window that outputs to the conversion circuit and outputs the transmission mode applied to each communication series to the modulation circuit and data division circuit. It is a wireless communication apparatus characterized by comprising a byte operation circuit.

請求項19に係る本発明は、請求項12記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力し、第1の通信系列による干渉を完全に除去することが難しい干渉不可通信相手のチャネル応答行列の少なくとも一部を第1の付加干渉空間選択回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第1の通信空間演算回路へ出力する第1の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルや、入力された干渉不可通信相手のチャネル応答行列行列から得られる干渉空間基底ベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う第1の付加干渉空間選択回路と、入力された第1の干渉空間基底ベクトル候補から、第1の干渉空間として用いる第1の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第1の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第1の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第1の付加干渉空間選択回路から入力された第1の付加干渉空間ベクトルを、第1の干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、第1の干渉空間基底ベクトルか、第1の準干渉空間基底ベクトルに加え、第1の直交空間演算回路に出力する第1の通信空間選択回路と、第1の通信空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと第1の準干渉基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、第2の干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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。   The present invention according to claim 19 is the wireless communication apparatus according to claim 12, wherein the transmission weight determination block is configured to transmit a plurality of transmissions preferentially from the communication partners when a communication partner and a transmission signal are determined. A transmission rank setting circuit for determining the number of first communication partners and the number of first communication series, and outputting information of the first communication partner and other communication partners to the channel information acquisition circuit, and a signal input from the radio unit When a communication partner and a transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of first communication sequences are calculated from the first orthogonal space arithmetic circuit. Output to the first interference space candidate calculation circuit, and the channel response matrix of all communication partners is output to the second interference space candidate calculation circuit, so that it is difficult to completely eliminate the interference due to the first communication series. Communication partner From the channel information acquisition circuit that outputs at least part of the channel response matrix to the first additional interference space selection circuit and the input channel response matrix of the first communication partner, the first interference of each first communication partner A first interference space candidate calculation circuit that calculates a spatial basis vector candidate and outputs it to the first communication space calculation circuit, and becomes an interference space during actual transmission due to the influence of time variation and device errors. A first additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, an interference space basis vector obtained from a channel response matrix matrix of a communication partner with which communication is impossible A first interference space basis vector candidate to be used as the first interference space is selected from the first interference space basis vector candidates, and the first interference space basis vector candidate not selected is selected. A first quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal is selected, and the first additional interference space vector input from the first additional interference space selection circuit is defined as a first interference space basis vector. A first communication space selection circuit that converts to an orthogonal vector and outputs to the first orthogonal space arithmetic circuit in addition to the first interference space basis vector or the first quasi-interference space basis vector; From the first interference space basis vector and the first quasi-interference basis vector input from the space operation circuit and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit, a first operation is performed by linear operation. A predetermined number of transmission weights are determined and output to the second interference space candidate calculation circuit, a first transmission weight calculation circuit, a channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, and a first transmission weight A second interference space candidate computation circuit that outputs an interference space basis vector candidate that is a candidate for the second interference space basis vector from the first transmission weight input from the second computation circuit to the communication space selection circuit; An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space during actual transmission due to the effects of fluctuations and device errors, and communication that actually performs transmission Select an interference space basis vector to be used as the other party, the number of communication sequences, and the interference space, and further select a quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the candidate interference space basis vectors that have not been selected. The additional interference space vector input from the selection circuit is converted into a vector orthogonal to the interference space basis vector, and the interference space basis vector or quasi-interference space is converted. In addition to the base vector, a communication space selection circuit that outputs to the orthogonal space arithmetic circuit, an interference space basis vector and a quasi-interference space basis vector that are input from the communication space selection circuit, and a channel response matrix that is input from the channel information acquisition circuit From the orthogonal spatial operation circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference with a communication partner other than the communication partner for each communication partner, and the orthogonal spatial channel response matrix calculated by the orthogonal spatial operation circuit as input signals. Transmission weight calculation that determines the transmission weight obtained by performing linear calculation on the orthogonal spatial channel response matrix, outputs it to the transmission signal conversion circuit, and outputs the transmission mode applied to each communication sequence to the modulation circuit and data division circuit A wireless communication device comprising a circuit.

本発明によれば、通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、対応する通信相手のチャネル応答行列を直交空間演算回路と干渉空間演算回路に送り、干渉空間演算回路で、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算し、チャネル応答行列および干渉空間基底ベクトル群から、直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト演算回路に出力し、送信ウエイト演算回路で、各通信相手に対する各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出している。これにより、所望通信相手以外への干渉信号を低減させる。   According to the present invention, when the communication partner and the data to be transmitted are determined, the channel response matrix of the corresponding communication partner is sent to the orthogonal space arithmetic circuit and the interference space arithmetic circuit. The vector group is calculated from the channel response matrix, the orthogonal spatial channel response matrix is calculated from the channel response matrix and the interference space basis vector group, output to the transmission weight calculation circuit, and each signal for each communication partner is calculated by the transmission weight calculation circuit. The transmission weight at each antenna of the series is calculated. Thereby, the interference signal to those other than the desired communication partner is reduced.

以下、本発明の種々の実施形態について、図を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1に本発明第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−Mは無線部、104−1〜104−Mはアンテナ、105は送信ウエイト演算回路、106は直交空間演算回路、108は干渉空間演算回路、107はチャネル応答行列取得回路、110は送信ウエイト決定ブロックを示す。
Hereinafter, various 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 antenna , 105 is a transmission weight calculation circuit, 106 is an orthogonal space calculation circuit, 108 is an interference space calculation circuit, 107 is a channel response matrix acquisition circuit, and 110 is a transmission weight determination block.

ここで、送信装置のアンテナ素子数をM、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M、k番目の通信相手の受信素子数をM(k)、同時、同周波数帯において送信する通信相手全体での総通信系列数をLとする。 Here, 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 perform simultaneous communication, M R (k) is the number of receiving elements of the k-th communicating party, and the same frequency. Let L be the total number of communication sequences for all communication partners transmitting in the band.

従来技術の場合と同様に、アンテナ104−1〜104−Mおよび無線部103−1〜103−M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−M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109において、送信部の各アンテナ104−1〜104−M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−M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。 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 information obtaining circuit 109, a receiving antenna or reception beams, each antenna 104-1 to 104-M T and a plurality of communication partner of the transmission unit A response matrix can be estimated. 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 104-1 to 104-M T Information on the channel response matrix for each communication partner is acquired based on the information included in the information.

通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、対応する通信相手のチャネル応答行列が直交空間演算回路106と干渉空間演算回路107に出力される。干渉空間演算回路107においては、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算し、直交空間演算回路106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 to the orthogonal space arithmetic circuit 106 and the interference space arithmetic circuit 107. In the interference space calculation circuit 107, an interference space basis vector group is calculated from the channel response matrix and output to the orthogonal space calculation circuit 106.

直交空間演算回路106においては、チャネル応答行列および干渉空間基底ベクトル群から、直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト演算回路105出力する。   The orthogonal space arithmetic circuit 106 calculates an orthogonal spatial channel response matrix from the channel response matrix and the interference space basis vector group and outputs the transmission weight arithmetic circuit 105.

送信ウエイト演算回路105において、各通信相手に対する各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出する。   The transmission weight calculation circuit 105 calculates the transmission weight at each antenna of each signal series for each communication partner.

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、送信データには送信ウエイトが乗算され、が無線部103−1〜103−Mに入力され、アンテナ104−1〜104−Mを介して無線信号として送信される。 Transmission data is divided into L signal series by data division circuit 100 and input to modulation circuits 101-1 to 101-L. Here, a preamble signal or the like for MIMO channel estimation is added and modulated, and then these signals are input to the transmission signal conversion circuit 102. Here, the transmission data is multiplied by a transmission weight, but is input to the radio unit 103-1 to 103-M T, it is transmitted as a radio signal through the antenna 104-1 to 104-M T.

制御方法の一例を以下に示す。まず、チャネル情報取得回路108は、全空間チャネル応答行列Hall(M×M行列)、
all=[H(1) (2) ・・・ ,H(Mu)
の推定を行う。ここで得られた全空間チャネル行列を、干渉空間演算回路107および、直交空間演算回路106に出力する。
An example of the control method is shown below. First, the channel information acquisition circuit 108 includes an all-space channel response matrix H all (M R × M T matrix),
H all = [H (1) T , H (2) T , ..., H (Mu) T ] T
Estimate The total spatial channel matrix obtained here is output to interference space arithmetic circuit 107 and orthogonal spatial arithmetic circuit 106.

干渉空間演算回路107は、各通信相手に対し、干渉空間として、当該通信相手以外の受信アンテナもしくは受信ビームと、送信アンテナとの間に形成されるチャネル応答のベクトルを用いる。   The interference space calculation circuit 107 uses, for each communication partner, a channel response vector formed between a reception antenna or a reception beam other than the communication partner and a transmission antenna as an interference space.

行列G()(M’(k)×M行列)を、応答行列H()以外のチャネル応答行列H()(l≠k)から構成される干渉空間チャネル応答行列とし、M’(k)=M−M(k)とする。したがって、干渉空間チャネル応答行列G()は、以下のように表される。 The matrix G (k) (M R ' (k) × M T matrix), and an interference spatial channel response matrix consists response matrix H (k) other than the channel response matrix H (l) (l ≠ k ), Let M R ′ (k) = M R −M R (k). Therefore, the interference spatial channel response matrix G ( k ) is expressed as follows.

G()=[H( ・・・,H(,H(,・・・,H(Mu G ( k ) = [H ( 1 ) T , ..., H ( k - 1 ) T , H ( k + 1 ) T , ..., H ( Mu ) T ] T

この干渉空間チャネル応答行列G()から構成される空間に信号を送信すると、それは他通信相手への干渉信号となる。干渉空間チャネル応答行列G()のa番目の行ベクトルをgとし、干渉空間チャネル応答行列G()の行成分の基底ベクトル群e, e, ・・・, eMR’()を以下のように直交化法を用いることで、干渉空間基底ベクトル群が演算される。 When a signal is transmitted to a space constituted by this interference spatial channel response matrix G ( k ), it becomes an interference signal to other communication partners. The a-th row vector of the interference spatial channel response matrix G ( k ) is g k , a, and the basis vector groups e k , 1 , e k , 2 , of the row components of the interference spatial channel response matrix G ( k ) .., E k , MR ′ ( k ) are calculated as follows by using the orthogonalization method to calculate the interference space basis vector group.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

(k) =[ek,1 k,2 ・・・ ek,MR(k) がk番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトル群である。(a,b)は、ベクトルaとベクトルbの内積値を表し、(a,b)=a・b/(|a|・|b|)である。 E (k) = [e k, 1 T , e k, 2 T , ... e k, MR ' (k) T ] T is an interference space basis vector group for the k th communication partner. (A, b) represents an inner product value of the vector a and the vector b, and (a, b) = a · b H / (| a | · | b |).

また、この干渉空間基底ベクトルとして、当該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(l)(l≠k)を特異値分解し、H(l)=U(l)(l)(l) における送信側固有ベクトルV(l)=(vl,1, …, vl,MR(l))の共役複素ベクトルを選ぶこともできる。 Further, as this interference space basis vector, a channel response matrix H (l) (l ≠ k) corresponding to a communication partner other than the communication partner is subjected to singular value decomposition, and H (l) = U (l) D (l) It is also possible to select a conjugate complex vector of V (l) H on the transmission side eigenvector V (l) = (v l, 1 ,..., V l, MR (l) ).

次に、直交空間演算回路106においては、k番目の通信相手における、k番目以外の通信相手と干渉のない、もしくは干渉の小さい、直交空間チャネル応答行列H’(k)を求める。この直交空間チャネル応答行列H’(k)は、直交空間チャネル応答行列H(k)の、k番目の通信相手以外の同時に通信を行う通信相手H(l)(l≠k)の行ベクトルと完全に直交するベクトルのみから構成される行列である。この直交空間内において送信ウエイトを決定すれば、他通信相手に対する干渉を除去できる。 Next, the orthogonal space arithmetic circuit 106 obtains an orthogonal space channel response matrix H ′ (k) in the kth communication partner that has no interference with the other communication partner other than the kth or a small interference. This orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) is a row vector of a communication partner H (l) (l ≠ k) that performs simultaneous communication other than the k-th communication partner of the orthogonal spatial channel response matrix H (k). It is a matrix composed only of completely orthogonal vectors. If the transmission weight is determined in this orthogonal space, interference with other communication partners can be eliminated.

直交空間チャネル応答行列H’(k)は、チャネル応答行列H(
H( =[hk,1 , hk,2 , ・・・ ,hk,M(k)
と干渉空間基底ベクトル群E(k)
(k) =[ek,1 k,2 ・・・ ek,MR(k)
とにより、以下のように表せる。
The orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) is the channel response matrix H ( k )
H ( k ) = [H k, 1 T , h k, 2 T ,..., H k, M R (k) T ] T
And interference space basis vector group E (k)
E (k) = [e k, 1 T , e k, 2 T , ... e k, MR ' (k) T ] T
And can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、(a,b)はベクトルaとベクトルbの内積値を表し、hk,jはk番目の通信相手に対するチャネル応答行列H(k)のj番目の行ベクトルを表し、h’k,jはk番目の通信相手に対する直交空間チャネル応答行列H’(k)のj番目の行ベクトルを表す。このようにして、直交空間チャネル応答行列H’(k)=[h’k,1 h’k,2 ・・・ h’k,MR(k) が得られる。 Here, (a, b) represents the inner product value of the vectors a and b, h k, j represents the j th row vector of the channel response matrix H (k) for the k th communication partner, and h ′ k , J represents the j th row vector of the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) for the k th communication partner. In this way, the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) = [h ′ k, 1 T , h ′ k, 2 T , ... h'k, MR (k) T ] T is obtained.

このように決定した直交空間チャネル応答行列H’(k)の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、直交空間チャネル応答行列H’(k)は他通信相手に対して、完全に直交しているため、干渉信号を他通信相手に与えることがない。 When the transmission weight is determined using the information of the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) determined in this way, the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) is completely orthogonal to other communication partners. Therefore, an interference signal is not given to other communication partners.

例えば直交空間チャネル応答行列H’(k)の共役複素転置行列H’(k) の列ベクトルに直交化法を用い、得られる基底ベクトルを送信ウエイトとすることで、他通信相手への干渉信号が生じないように送信ウエイトを決定できる。共役複素転置行列H’(k) にQR分解を行い、
H’(k) =Q’(k)R’(k)
とし、得られるQ’(k)を送信ウエイトとしても同様である。
For example, an orthogonalization method is used for the column vector of the conjugate complex transpose matrix H ′ (k) H of the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) , and the obtained base vector is used as a transmission weight, thereby interfering with other communication partners. The transmission weight can be determined so that no signal is generated. QR decomposition is performed on the conjugate complex transpose matrix H ′ (k) H ,
H ′ (k) H = Q ′ (k) R ′ (k)
The same applies to Q ′ (k) obtained as a transmission weight.

このようにして得られた送信ウエイトをW(k)(M×L(k)行列)とし、全通信相手に対し用いる全体送信ウエイトWallは、
all=[W(1),W(2), ・・・ ,W(k)
と表せ、このようにして得られた送信ウエイトを用いて通信を行うと、各通信相手において受信される受信信号Yallは、以下のように表せる。
The transmission weight thus obtained is W (k) (M T × L (k) matrix), and the total transmission weight W all used for all communication partners is:
W all = [W (1) , W (2) ,..., W (k) ]
When communication is performed using the transmission weight obtained in this way, the received signal Y all received at each communication partner can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、Zallは全通信相手の受信信号に対応する熱雑音ベクトルである。通信相手1にのみ注目すると、受信信号Y(1)は、以下のように表すことができる。 Here, Z all is a thermal noise vector corresponding to the received signals of all communication partners. If attention is paid only to the communication partner 1, the received signal Y (1) can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、送信ウエイトW(2)〜W(Mu)は、通信相手1のチャネル応答行列と完全に直交するベクトル群であるので、上式は以下のように書き換えることができる。 Here, since transmission weights W (2) to W (Mu) are vector groups that are completely orthogonal to the channel response matrix of communication partner 1, the above equation can be rewritten as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

よって、単一の通信相手に対する通信と同様に扱うことができる。   Therefore, it can be handled in the same way as communication with a single communication partner.

ここで、送信ウエイトW(k)は、直交空間チャネル応答行列H’(k)を用いて線形演算で得られる行列である。 Here, the transmission weight W (k) is a matrix obtained by linear calculation using the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) .

例えば、送信ウエイトW(k)として特異値分解
H’(k)=U’(k)D’(k)V’(k)
における送信側固有ベクトルV’(k)
V’(k)=(v’k,1, …, v’k,MR(k)
を選ぶことで、固有値D’(k)に対応する高い伝送容量を得ることができる。
For example, singular value decomposition H ′ (k) = U ′ (k) D ′ (k) V ′ (k) H as transmission weight W (k)
Eigenvector V ′ (k)
V ′ (k) = (v ′ k, 1 ,..., V ′ k, MR (k) )
Is selected, it is possible to obtain a high transmission capacity corresponding to the eigenvalue D ′ (k) .

また、固有値D’(k)の対角成分である、固有値λ’k,1〜λ’k,Lにより通信相手における各通信系列の受信電力を推定できるため、予め送信装置において、通信系列数L(k)の決定や変調方式や符号化率からなる伝送モードの決定をこの固有値の値を基に設定できる。 In addition, since the reception power of each communication sequence at the communication partner can be estimated from the eigenvalues λ ′ k, 1 to λ ′ k, L which are diagonal components of the eigenvalue D ′ (k) , The determination of L (k) and the determination of the transmission mode consisting of the modulation method and coding rate can be set based on the value of this eigenvalue.

例えば、受信電力と対応する伝送モードのテーブルを予め作成しておき、SNR(Signal to Noise Ratio)が5〜10dBなら、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、10〜16dBなら、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16〜23dBなら16値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、23〜30dBなら64値QAM、30dB以上なら256値QAM、のように設定値を用いて変調方式を決定することができる。   For example, a transmission mode table corresponding to the received power is created in advance. If the signal to noise ratio (SNR) is 5 to 10 dB, BPSK (Binary Phase Shift Keying) is used. If it is 10 to 16 dB, QPSK (Quadrature Phase Shifting ), 16-value QAM (Quadrature Amplitude Modulation) for 16 to 23 dB, and 64-value QAM for 23 to 30 dB, and 256-value QAM for 30 dB or more can be used to determine the modulation method.

また、各通信相手に用いる通信系列数L(j)は通信相手の受信アンテナ素子数M(j)よりも小さく選択することができる。この場合においては直交空間チャネル応答行列を求めるための干渉空間チャネル応答行列G(k)はより小さく選択することが可能であり、以下のように形成することができる。
(k)=[(F(1) (1) ・・・ , (F(k−1) (k−1), (F(k+1) (k+1), ・・・ , (F(Mu) (Mu)
In addition, the number of communication sequences L (j) used for each communication partner can be selected to be smaller than the number of receiving antenna elements M R (j) of the communication partner. In this case, the interference spatial channel response matrix G (k) for obtaining the orthogonal spatial channel response matrix can be selected smaller, and can be formed as follows.
G (k) = [(F (1) H H (1) ) T , ,, (F (k-1) H H (k-1) ) T , (F (k + 1) H H (k + 1) ) T , ..., (F (Mu) H H (Mu) ) T ] T

ここで、F(j)は初期ウエイト行列(M(j)×L’(j)行列)を表し、L’(j)はk番目の通信相手に対するj番目(j≠k)の通信相手の中から干渉空間として選択するベクトル数であり、F(j)の列ベクトルはそれぞれ完全に直交するように選択される。 Here, F (j) represents an initial weight matrix (M R (j) × L ′ k (j) matrix), and L ′ k (j) represents the jth (j ≠ k) of the kth communication partner. This is the number of vectors selected as the interference space from the communication partners, and the column vectors of F (j) are selected so as to be completely orthogonal.

簡単な例として、初期ウエイト行列を用いてアンテナ選択を行う場合には、初期ウエイト行列F(k)の各列ベクトルにおいて、選択するアンテナに対応する要素を実数とし、それ以外を0とすればよく、任意の数の受信アンテナを考慮できる。 As a simple example, when antenna selection is performed using an initial weight matrix, in each column vector of the initial weight matrix F (k) , an element corresponding to the antenna to be selected is a real number, and other values are set to zero. Well, any number of receive antennas can be considered.

ベクトル数L’(j)とベクトル数M(j)とを等しくする
L’(j)=M(j)
とすることで、本発明第1の実施形態となる。
The vector number L ′ k (j) is made equal to the vector number M R (j). L ′ k (j) = M R (j)
By doing so, the first embodiment of the present invention is obtained.

ベクトル数L’(j)はベクトル素M(j)より小さい数を選択すると、j番目の通信相手の自由度を狭めるかわりに、k番目の通信相手にはより伝送容量の大きい通信系列を構築できる。 If the vector number L ′ k (j) is selected to be smaller than the vector prime M R (j), the k-th communication partner has a larger transmission capacity instead of reducing the degree of freedom of the j-th communication partner. Can be built.

初期ウエイト行列F(k)としては例えば当該通信相手のチャネル応答行列H(k)もしくは受信側相関行列H(k)(k) の列ベクトルに直交化法を用い、得られる基底ベクトルを用いることができる。H(k)にQR分解を行い、
(k)=Q(k)(k)
とし、得られるQ(k)を初期ウエイトとしても同様である。または、H(b)(h) の固有ベクトルを用いることもでき、対応する固有値が大きいものから選択することもできる。
As the initial weight matrix F (k) , for example, an orthogonal method is used for the column vector of the channel response matrix H (k) or the receiving side correlation matrix H (k) H (k) H of the communication partner, and the obtained base vector is Can be used. QR decomposition on H (k)
H (k) = Q (k) R (k)
The same applies to the obtained Q (k) as the initial weight. Alternatively, the eigenvectors of H (b) H (h) H can be used, and the corresponding eigenvalues can be selected.

図2に、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).

通信相手と送信データが決定されると(ステップS102)と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトルが演算され(ステップS103)、求められた干渉空間基底ベクトルとステップS101で推定されたチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS104)。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し(ステップS105)、送信データを入力し(ステップS106)、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS107)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・S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)。 When the communication partner and transmission data are determined (step S102), an interference space basis vector is calculated for each communication partner using the channel response matrix of the corresponding communication partner (step S103), and the obtained interference space is obtained. An orthogonal spatial channel response matrix is calculated using the basis vectors and the channel response matrix estimated in step S101 (step S104). Using the orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner, the transmission weight and the transmission mode to be applied are determined (step S105), the transmission data is input (step S106), and the data to be transmitted corresponds to the transmission mode. The data is divided into L series by the bit length (step S107), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S108), and the processing in the signal conversion circuit is performed in symbol units, for example, a symbol for the kth communication partner. If the signal vector at S k is S k and the transmission weight for the k th 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は、本発明の第2実施形態を示すものである。図3において、205は送信ウエイト演算回路、206は直交空間演算回路、207は通信空間選択回路、208はチャネル情報取得回路、209は干渉空間候補演算回路を示す。通信空間選択回路207は下り回線を行う通信相手数および空間多重数を選択する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 205 denotes a transmission weight calculation circuit, 206 denotes an orthogonal space calculation circuit, 207 denotes a communication space selection circuit, 208 denotes a channel information acquisition circuit, and 209 denotes an interference space candidate calculation circuit. The communication space selection circuit 207 selects the number of communication partners and the number of spatial multiplexing for downlink.

図1に示したように、第1の実施形態においては、通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、干渉空間演算回路107で、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算する。当該通信相手のチャネル応答行列H(k)に対し、形成した干渉空間基底ベクトル群が高い相関を有する場合、直交空間演算回路106で得られる直交空間チャネル応答行列の絶対値は小さくなり、伝送容量が低下することが考えられる。そこで、直交空間チャネル応答行列を演算する前に、干渉空間基底ベクトルを選択することにより、より送信可能な伝送容量を高めることができる。 As shown in FIG. 1, in the first embodiment, when a communication partner and data to be transmitted are determined, an interference space calculation circuit 107 calculates an interference space basis vector group from a channel response matrix. When the formed interference space basis vector group has a high correlation with the channel response matrix H (k) of the communication partner, the absolute value of the orthogonal spatial channel response matrix obtained by the orthogonal space arithmetic circuit 106 becomes small, and the transmission capacity Is considered to be reduced. Therefore, by selecting the interference space basis vector before calculating the orthogonal spatial channel response matrix, the transmission capacity that can be transmitted can be increased.

第2の実施形態では、まず、干渉空間候補演算回路209において、各通信相手のチャネル応答行列を用い、チャネル応答行列H(k)の複素共役行列の行ベクトルに直交化法を用いて得られる干渉空間基底ベクトル候補Ω(k)
Ω(k)=[ωk,1 ,ωk,2 ・・・ωk,MR(k)
を演算する。
In the second embodiment, first, in the interference space candidate calculation circuit 209, the channel response matrix of each communication partner is used, and the row vector of the complex conjugate matrix of the channel response matrix H (k) is obtained using the orthogonalization method. Interference space basis vector candidate Ω (k)
Ω (k) = [ω k, 1 T , ω k, 2 T , ... ω k, MR (k) T ] T
Is calculated.

ここでは、干渉空間基底ベクトル候補Ω(k)は、干渉基底ベクトルが当該通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列から形成するのとは異なり、当該通信相手自身のチャネル応答行列を用いて計算される。干渉空間基底ベクトル候補ωk,1〜ωk,1MR(k)は、チャネル応答行列H(k)から線形演算で得られる、ベクトルである。 Here, the interference space basis vector candidate Ω (k) is calculated using the channel response matrix of the communication partner itself, unlike the interference basis vector formed from the channel response matrix of the communication partner other than the communication partner. The The interference space basis vector candidates ω k, 1 to ω k, 1 MR (k) are vectors obtained by linear calculation from the channel response matrix H (k) .

例えば、チャネル応答行列H(k)を特異値分解し、
(k)=U(k)(k)(k)
における送信側固有ベクトルV(k)
(k)=(vk,1, ..., vk,MR(k)
をωk,jとして選ぶこともできる。
For example, singular value decomposition of the channel response matrix H (k)
H (k) = U (k) D (k) V (k) H
Eigenvector V (k)
V (k) = (vk , 1 , ..., vk , MR (k) )
Can be selected as ω k, j .

干渉空間基底ベクトル候補Ω(k)は、干渉空間候補演算回路209から、通信空間選択回路207へ出力される。通信空間選択回路207において、入力された干渉空間基底ベクトル候補Ω(k)を、異なる通信相手間での内積値Pkl,abを評価する。
kl,ab=(ωk,a,ωl,b)である。
The interference space basis vector candidate Ω (k) is output from the interference space candidate calculation circuit 209 to the communication space selection circuit 207. The communication space selection circuit 207 evaluates the input interference space basis vector candidate Ω (k) for the inner product values P kl and ab between different communication partners.
P kl, ab = (ω k, a , ω 1, b ).

ここで、k≠l、aはk番目の通信相手に対するa番目の干渉空間ベクトル、bはl番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトルである。   Here, k ≠ l, a is the a-th interference space vector for the k-th communication partner, and b is the interference space basis vector for the l-th communication partner.

選択の例を図4に示す。図4は3つの通信相手A〜Cがいる場合において、
(A)=4、
(B)=3、
(C)=3
と仮定し、干渉空間基底ベクトル候補の内積値の絶対値を示したものである。ここで、他の通信相手に対し、内積値の絶対値が高くなる干渉空間基底ベクトル候補は使わないものとして通信系列数、および干渉空間として選択するベクトル数を減らすことができる。
An example of selection is shown in FIG. FIG. 4 shows a case where there are three communication partners A to C.
M R (A) = 4,
M R (B) = 3,
M R (C) = 3
This is the absolute value of the inner product value of the interference space basis vector candidate. Here, it is possible to reduce the number of communication sequences and the number of vectors to be selected as the interference space on the assumption that the interference space basis vector candidates that increase the absolute value of the inner product value are not used for other communication partners.

図4では通信相手Cの第2干渉空間基底ベクトル候補が他通信相手に対する内積値の絶対値が高くなるため、除去することができる。または、通信相手Cへの伝送容量を優先して高めたい場合には、通信相手Aの第2固有ベクトルおよび通信相手Bの第1固有ベクトルが通信相手Cに対応するベクトルに対し、高い相関を有するため、これらに対応する干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことができる。   In FIG. 4, the second interference space basis vector candidate of the communication partner C can be removed because the absolute value of the inner product value for the other communication partner is high. Or, when it is desired to increase the transmission capacity to the communication partner C with priority, the second eigenvector of the communication partner A and the first eigenvector of the communication partner B have a high correlation with the vector corresponding to the communication partner C. The interference space basis vector candidates corresponding to these can not be selected.

また、このとき、通信品質が良いものから優先して選択し、内積値の絶対値が高い場合は、期待される通信品質が悪い方を選択することができる。通信品質は、その干渉空間基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いた場合に期待できる通信品質を用いることができ、チャネル応答行列の固有値や、固有値から推定されるSNR(信号対雑音比)、また、SNRから得られる伝送容量
log(1+SNR)
を用いることができる。
At this time, when the communication quality is selected with priority, and the absolute value of the inner product value is high, the one with the lower expected communication quality can be selected. As the communication quality, the communication quality that can be expected when the interference space basis vector candidate is used as the transmission weight can be used. The eigenvalue of the channel response matrix, the SNR (signal-to-noise ratio) estimated from the eigenvalue, Transmission capacity log 2 (1 + SNR) obtained from SNR
Can be used.

例えば、以下のように表せる、ある評価値Qを用いて、個の評価値を最大にするように制御することが考えられる。   For example, it is conceivable to perform control so that each evaluation value is maximized by using a certain evaluation value Q that can be expressed as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

SNR’は期待される通信品質である。   SNR 'is the expected communication quality.

また、図5には内積値の二乗値を用いて通信系列と干渉空間を選択する例を示す。内積値の二乗値は直交空間チャネル応答行列を作成する際に、減少する電力値に対応し、ρは通信路の電力値が減少を示す評価値として用いることができる。 FIG. 5 shows an example in which a communication sequence and an interference space are selected using the square value of the inner product value. The square value of the inner product value corresponds to a power value that decreases when the orthogonal spatial channel response matrix is created, and ρ 2 can be used as an evaluation value indicating that the power value of the channel is decreased.

図5の表の上部に各通信路の固有値対雑音比をdB表記で示した。これは、干渉電力がない場合に期待できる最大のSNRを表すが、他の通信路に対する干渉を防ぐため干渉空間チャネル応答行列を定義し、全ストリームを使う場合には、下部に示したρの和が大きくなり、推定通信品質[dB]は著しく劣化する。そこで、このρの和から最大の周波数利用効率を達成するように通信系列および干渉空間を選択することができる。 The eigenvalue-to-noise ratio of each communication channel is shown in dB in the upper part of the table of FIG. This represents the maximum SNR that can be expected when there is no interference power, but an interference spatial channel response matrix is defined to prevent interference with other channels, and ρ 2 shown below is used when all streams are used. And the estimated communication quality [dB] significantly deteriorates. Therefore, it is possible to select the communication sequence and interference space to achieve the maximum spectral efficiency from the sum of the [rho 2.

図6は選択方法としてρの和が0.5以下になるように各通信相手の通信経路を減らした例である。このように選択することで、各通信系列を有効に利用することができる。 6 is an example of reducing the communication path of each communication partner so that the sum of [rho 2 as a selection method is 0.5 or less. By selecting in this way, each communication series can be used effectively.

図7は推定品質の表の上部の行に記載の推定信号品質SNR’と内積値から、v番目の通信相手のl番目の通信系列のマルチユーザ送信時の推定信号対雑音比Γv,lを求め、下式で表せる式で表せるCを最大にする干渉空間基底ベクトル候補を選択することもできる。 FIG. 7 shows the estimated signal-to-noise ratio Γv , l at the time of multiuser transmission of the l-th communication sequence of the v-th communication partner, from the estimated signal quality SNR ′ and the inner product value described in the upper row of the estimated quality table. It is also possible to select an interference space basis vector candidate that maximizes C expressed by the following expression.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

または、推定信号対雑音比Γv,lから、適用する変調方式を決定した上で、ビット誤りが最も小さくなるように選択したりすることができる。 Alternatively , it is possible to select the modulation scheme to be applied from the estimated signal-to-noise ratio Γv , l and then select the bit error to be the smallest.

例えば、
Γv,l=(1−Σζρ)・SNRv,l
として、マルチユーザ送信時の推定信号対雑音比を用いることもできる。
For example,
Γv , l = (1-Σζρ 2 ) · SNRv , l
As described above, an estimated signal-to-noise ratio at the time of multi-user transmission can be used.

図7は通信相手Bへの伝送容量を優先した場合の例である。このように何れかの通信相手への推定伝送容量が大きくなるように他の通信相手の通信系列を減らすことができる。   FIG. 7 shows an example when priority is given to the transmission capacity to the communication partner B. In this way, communication sequences of other communication partners can be reduced so that the estimated transmission capacity to any communication partner is increased.

また、上記のように干渉空間基底ベクトル候補から、選択される候補が決まると、k番目の通信相手に対しては、k番目の通信相手以外の干渉空間基底ベクトル候補を用いて、干渉空間チャネル応答行列G(k)
(k)=[Ω’ 1) ・・・ ,Ω’(k−1) Ω’ (k+1) , ・・・ ,Ω (Mu)
を決定する。
In addition, when the candidate to be selected is determined from the interference space basis vector candidates as described above, the interference space channel vector is used for the kth communication partner using the interference space basis vector candidates other than the kth communication partner. Response matrix G (k)
G (k) = [Ω ' 1) T , , Ω ′ (k−1) T , Ω ′ (k + 1) T ,. ' (Mu) T ] T
To decide.

干渉空間チャネル応答行列G()を用いて、数式(8)と同様にk番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトルを決定できる。ここで、Ω’(l)はl番目の通信相手に対し選択された干渉基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いると、l番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトとして定義することができ、
Ω’(l)=F(l) (l)
である(L’(l)×M行列)。L’()はl番目の通信相手に対して選択された干渉空間基底ベクトルの数であり、l番目の通信系列の数L(l)以上の値となる。
Using the interference space channel response matrix G ( k ), the interference space basis vector for the kth communication partner can be determined in the same manner as Equation (8). Here, when the interference basis vector candidate selected for the l-th communication partner is used as the transmission weight for Ω ′ (l), the reception weight formed by the l-th communication partner can be defined as the initial weight.
Ω ' (l) = F (l) H H (l)
(L ′ (l) × M T matrix). L ′ ( l ) is the number of interference space basis vectors selected for the l-th communication partner, and is a value equal to or greater than the number L (l) of the l-th communication sequence.

いずれの候補も選択されなかった場合は、干渉空間基底ベクトル数L’()は、
L’()=0
であり、干渉基底ベクトル候補Ω’(l)は用いられない。
If no candidate is selected, the number of interference space basis vectors L ′ ( l ) is
L ′ ( l ) = 0
And the interference basis vector candidate Ω ′ (l) is not used.

また、このとき干渉空間チャネル応答行列G(k)はL’’(k)×M行列となっており、L’’(k)は選択された干渉空間基底ベクトル候補の数L’allからL’(k)を引いた数となっている。この干渉空間チャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトル群E(k)
(k) =[ek,1 ,ek,2 ,・・・,ek,L2(k)
を求め、直交チャネル応答行列から送信ウエイトを決定できる。
At this time the interference spatial channel response matrix G (k) is' has a (k) × M T matrix, L 'L''(k) from the number L' all of the selected interference spatial basis vectors candidate The number is obtained by subtracting L ′ (k) . From this interference space channel response matrix, interference space basis vector group E (k)
E (k) = [e k, 1 T , e k, 2 T ,..., E k, L2 (k) T ] T
And the transmission weight can be determined from the orthogonal channel response matrix.

または、干渉空間基底ベクトル候補の選択方法のいくつかの候補を直交空間演算回路206に出力し、それぞれの候補に対し直交空間チャネル応答行列をそれぞれ求め、送信ウエイト演算回路205の演算結果から、実際にその送信ウエイトを用いた場合に得られる特性で、もっとも通信速度が高くなるものを選択することができる。または、1つもしくは複数の特定の通信相手への通信速度が高くなることを優先して決定することができる。   Alternatively, several candidates of the interference space basis vector candidate selection method are output to the orthogonal space arithmetic circuit 206, the orthogonal spatial channel response matrix is obtained for each candidate, and the actual result is calculated from the calculation result of the transmission weight arithmetic circuit 205. Among the characteristics obtained when the transmission weight is used, the one having the highest communication speed can be selected. Alternatively, priority can be given to increasing the communication speed to one or more specific communication partners.

また、干渉空間候補演算回路209から、通信空間選択回路207へ出力を行う際に、各通信相手において選択されなかった干渉空間基底ベクトル候補を、準干渉基底ベクトル候補として通信空間選択回路207に出力することができる。   Further, when outputting from the interference space candidate calculation circuit 209 to the communication space selection circuit 207, the interference space basis vector candidates not selected by each communication partner are output to the communication space selection circuit 207 as quasi-interference basis vector candidates. can do.

k番目の通信相手に選択された準干渉基底ベクトル候補の数をL (k)個とする。また、ここで、k番目の通信相手以外の通信相手に定義された準干渉基底ベクトル候補の数をL(k)とする。k番目の通信相手に注目した時、このように出力されたL(k)個の準干渉基底ベクトル候補は、k番目以外の通信相手の干渉空間チャネル応答行列G(l)(L’’(l)×M行列)に加えられ、拡張干渉空間チャネル応答行列G’(l)
G’(l)=[G(l) (l) ((L’’(k)+ L(k))×M行列)
を定義することができる。
Let the number of quasi-interference basis vector candidates selected for the kth communication partner be L + (k) . Here, the number of quasi-interference basis vector candidates defined for a communication partner other than the kth communication partner is L +(k) . When attention is paid to the k-th communication partner, the L +(k) quasi-interference basis vector candidates output in this way are interference spatial channel response matrices G (l) (L ′ ) of communication partners other than the k-th communication partner. ' (L) x M T matrix) and the extended interference spatial channel response matrix G' (l)
G '(l) = [G (l) T, G + (l) T] T ((L''(k) + L +' (k)) × M T matrix)
Can be defined.

ここで、選択された準干渉空間基底ベクトル候補をΩ’’(k)(L (k)×M行列)として表すと、
(l)=[Ω’’(1), ・・・,Ω’’(k−1) Ω’’(k+1), ・・・ ,Ω’’(Mu)](L(k)×M行列)
と表せる。この拡張干渉空間チャネル応答行列G’(l)を用いて、数式(8)のように、干渉基底ベクトル群E(k)
(k)=[ek,1 k,2 ・・・ ek, (k)+ L2(k)
を決定する。
Here, when representing the quasi-interference spatial basis vectors candidate selected as Ω '' (k) (L + (k) × M T matrix),
G + (l) = [Ω ″ (1) ,..., Ω ″ (k−1) , Ω '' (k + 1) , ···, Ω '' (Mu)] (L + '(k) × M T matrix)
It can be expressed. By using this extended interference spatial channel response matrix G ′ (l) , an interference basis vector group E (k)
E (k) = [e k, 1 T , e k, 2 T , ... e k, L + (k) + L2 (k) T ] T
To decide.

この干渉空間チャネル応答行列を用いて、直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。   Using this interference spatial channel response matrix, the orthogonal spatial channel response matrix can be expressed as:

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ(i≦L’’(k))は、1とし、準干渉基底に対応するρ(L’’(k)+1≦i≦L (k)+L’’(k))は、0より大きく、1より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。 Here, ρ i (i ≦ L ″ (k) ) corresponding to the interference space basis vector is 1, and ρ i (L ″ (k) + 1 ≦ i ≦ L + (k ) corresponding to the quasi-interference basis. ) + L ″ (k) ) is set to a value larger than 0 and smaller than 1, so that the orthogonality condition is not given completely and the amount of interference can be reduced.

図8に、本発明第2の実施形態における送信フローを示す。図8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. 8 shows a transmission flow in the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S201).

通信相手と送信データが決定される(ステップS202)と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算され(ステップS203)、異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群が決定される(ステップS204)。干渉空間基底ベクトルおよびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS205)。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定する(ステップS206)。送信データを入力し(ステップS207)、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS208)、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS209)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・S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S210)。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S211)。 When the communication partner and transmission data are determined (step S202), using the channel response matrix of the corresponding communication partner, interference space basis vector candidates are calculated for each communication partner (step S203), and correspond to different communication partners. An interference space basis vector group, or an interference space basis vector group and a quasi-interference space basis vector group are determined using the inner product value of the vector candidates to be performed (step S204). An orthogonal spatial channel response matrix is calculated using the interference spatial basis vector and the channel response matrix (step S205). A transmission weight and a transmission mode to be applied are determined using the orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner (step S206). The transmission data is input (step S207), the data to be transmitted is divided into L series by the bit length corresponding to the modulation method (step S208), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S209), 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 S210). In this way, the processed baseband signal is converted into an RF signal by the radio unit corresponding to each antenna and transmitted (step S211).

(第3実施形態)
図9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9において、305は送信ウエイト演算回路、306は直交空間演算回路、307は通信空間選択回路、308はチャネル応答行列取得回路、309は干渉空間候補演算回路、310は付加干渉空間選択回路を示す。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a configuration example of the transmission weight determination block 110 in the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, 305 is a transmission weight calculation circuit, 306 is an orthogonal space calculation circuit, 307 is a communication space selection circuit, 308 is a channel response matrix acquisition circuit, 309 is an interference space candidate calculation circuit, and 310 is an additional interference space selection circuit. .

本発明の第3の実施形態においては、付加干渉空間選択回路310は、通信相手に考慮した初期ウエイト以外のベクトル空間や、チャネルの時変動を考慮し、送信ウエイトが他通信相手に干渉信号となることを防ぐための付加干渉空間基底ベクトル
γ,・・・,γ1’’add(k)、
もしくは付加準干渉空間基底ベクトル
γ’, ・・・ ,γ’add(k)
を、通信空間選択回路307に出力する。付加干渉空間ベクトル数はL’’add(k)、付加準干渉空間ベクトル数はL add(k)である。
In the third embodiment of the present invention, the additional interference space selection circuit 310 considers a vector space other than the initial weight considered for the communication partner and channel time variation, and transmits the transmission weight to the other communication partner as an interference signal. Additional interference space basis vectors γ 1 ,..., Γ 1 ″ add (k),
Or additional quasi-interference space basis vectors γ ′ 1 ,..., Γ ′ L + add (k)
Is output to the communication space selection circuit 307. The number of additional interference space vectors is L ″ add (k) , and the number of additional quasi-interference space vectors is L + add (k) .

k番目の通信相手に対する拡張干渉空間チャネル応答行列G’(k)は、
(L’’(k)+L’’add(k)+L (k)+L add(k))×M
行列となり、以下のように表すことができる。
G’(k)=[G(l) γ , ・・・ ,γL’’add(k) (l) γ’ ,・・・ ,γ’add(k)
The extended interference spatial channel response matrix G ′ (k) for the k th communication partner is
(L ″ (k) + L ″ add (k) + L + (k) + L + add (k) ) × M T
It becomes a matrix and can be expressed as follows.
G ′ (k) = [G (l) T , γ 1 T ,..., Γ L ″ add (k) T , G + (l) T , γ ′ 1 T ,. + Add (k) T ] T

γ ,・・・ ,γL2add(k) は付加干渉空間基底ベクトル群であり、γ’ , ・・・ ,γ’add(k) は付加準干渉空間基底ベクトル群である。 γ 1 T ,..., γ L2add (k) T is an additional interference space basis vector group, and γ ′ 1 T ,..., γ ′ L + add (k) T is an additional quasi-interference space basis vector group. It is.

この拡張干渉空間チャネル応答行G’(l)を用いて、数式(8のように、干渉基底ベクトル群E(k)
(k)=[ek,1 k,2 ・・・ ek, L2(k)L2add(k)(k)+Ladd(k)
を決定する。
この干渉空間チャネル応答行列を用いると、直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。
Using this extended interference spatial channel response row G ′ (l) , the interference basis vector group E (k)
E (k) = [e k, 1 T , e k, 2 T , ... e k, L2 (k) + L2add (k) + L + (k) + L + add (k) T ] T
To decide.
Using this interference spatial channel response matrix, the orthogonal spatial channel response matrix can be expressed as:

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ(i≦(L’’(k)+ L’’add(k)))は、1とし、準干渉基底に対応するρ(L’’(k)+L’’add(k)+1≦i≦L’’(k)+L’’add(k)+L (k)+L add(k))は、0より大きく、1より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。 Here, ρ i (i ≦ (L ″ (k) + L ″ add (k) )) corresponding to the interference space basis vector is set to 1, and ρ i (L ″ (L ″ ( k) + L ″ add (k) + 1 ≦ i ≦ L ″ (k) + L ″ add (k) + L + (k) + L + add (k) ) is set to a value greater than 0 and less than 1 By doing so, the orthogonality condition is not given completely, and the amount of interference can be reduced.

このように決定した直交空間チャネル応答行列H’(k)の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、時変動に対してロバストな送信ビームを形成できる。付加干渉空間としては、周波数直交波分割多重(OFDM)における近い周波数帯のチャネル応答行列や、送信を行うまでに得られている過去チャネル応答行列から、時変動による変化を推定し、送信時において予想されるチャネル応答行列を用いることができる。 When the transmission weight is determined using the information of the orthogonal spatial channel response matrix H ′ (k) determined in this way, a transmission beam that is robust against time variation can be formed. As the additional interference space, changes due to time fluctuations are estimated from the channel response matrix of the near frequency band in frequency orthogonal wave division multiplexing (OFDM) or the past channel response matrix obtained until transmission is performed, and at the time of transmission, An expected channel response matrix can be used.

または、送受信装置の通信相手以外で、干渉信号を与えたくない通信相手(被干渉通信相手)が、送信電力が届く範囲に存在する場合には、被干渉通信相手に対するチャネル応答行列を付加干渉空間もしくは付加準干渉空間として定義できる。   Alternatively, when a communication partner (interfered communication partner) who does not want to give an interference signal other than the communication partner of the transmission / reception apparatus is within a range where the transmission power can reach, the channel response matrix for the interfered communication partner is added to the additional interference space. Alternatively, it can be defined as an additional quasi-interference space.

図10は、本発明第3の実施形態における送信フローを示す。図13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. 10 shows a transmission flow in the third embodiment of the present invention. In FIG. 13, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S301).

通信相手と送信データが決定される(ステップS302)と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される(ステップS303)。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し(ステップS304)、また、時変動によるチャネル変動の変化を推定し、付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える(ステップS305)。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS306)。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび伝送モードを決定し(ステップS307)、送信データを入力し(ステップS308)、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS309)、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS310)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・Sの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し(ステップS311)、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される(ステップS312)。 When the communication partner and transmission data are determined (step S302), an interference space basis vector candidate is calculated for each communication partner using the channel response matrix of the corresponding communication partner (step S303). An inner space value of vector candidates corresponding to different communication partners is used to determine an interference space basis vector group, or an interference space basis vector group and a quasi-interference space basis vector group (step S304). The change is estimated, an additional interference space basis vector or an additional quasi-interference space basis vector is determined, and added as these additional interference basis vectors (step S305). An orthogonal spatial channel response matrix is calculated using the interference space basis vector, the quasi-interference space basis vector, the additional interference space basis vector, the additional quasi-interference space basis vector, and the channel response matrix (step S306). Using the orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner, the transmission weight and transmission mode are determined (step S307), the transmission data is input (step S308), and the data to be transmitted is changed to the bit corresponding to the modulation method. The signal is divided into L series by length (step S309), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S310), and processing in the signal conversion circuit is performed on a symbol-by-symbol basis. If the signal vector is S k and the transmission weight for the k th 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 S311). It is converted into a radio signal and transmitted from the antenna (step S312).

(第4実施形態)
図11に本発明第4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11において、405−1、405−2は送信ウエイト演算回路、406は直交空間演算回路、407は通信空間選択回路、409は干渉空間候補演算回路、410は付加干渉空間選択回路、411は送信ランク設定回路を示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 shows a configuration example of the transmission weight determination block 110 in the fourth embodiment of the present invention. 11, 405-1 and 405-2 are transmission weight calculation circuits, 406 is an orthogonal space calculation circuit, 407 is a communication space selection circuit, 409 is an interference space candidate calculation circuit, 410 is an additional interference space selection circuit, and 411 is a transmission The rank setting circuit is shown.

本発明の第4実施形態においては、通信相手および送信データが決定されると、送信ランク設定回路411において、優先的に通信系列を構築する第1の通信相手(μ番目の通信相手と仮定する)と第1の通信系列数(Λと仮定する)を決定され、チャネル情報取得回路408に出力される。   In the fourth embodiment of the present invention, when a communication partner and transmission data are determined, the transmission rank setting circuit 411 assumes a first communication partner (μth communication partner) that preferentially constructs a communication sequence. ) And the first communication sequence number (assuming Λ) are output to the channel information acquisition circuit 408.

チャネル情報取得回路408は、指定された第1の通信相手のチャネル応答行列の情報を第1の送信ウエイト演算回路405−1に出力し、第1の送信ウエイト演算回路405−1は、入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形の演算により、第1の通信系列数の送信ウエイトw (μ,1)〜 w (μ,Λ)を決定し、干渉空間候補演算回路409に出力する。 The channel information acquisition circuit 408 outputs the channel response matrix information of the designated first communication partner to the first transmission weight calculation circuit 405-1, and the first transmission weight calculation circuit 405-1 is input. The transmission weights w f (μ, 1) to w f (μ, Λ) of the first communication sequence number are determined by linear calculation from the channel response matrix of the first communication partner, and an interference space candidate calculation circuit Output to 409.

第1の送信ウエイトを決定する方法として、例えば、チャネル応答行列Hμの特異値分解により得られる送信側固有ベクトルVμを、対応する固有値の大きい順にL個の固有ベクトルを用いたり、チャネル応答行列の転置行列Hμ の列ベクトルに直交化法を用いて決定したユニタリ行列の一部を用いたり、その他固有ベクトルと相関の高いベクトルをなんらかの手段によって得たものを第1の送信ウエイトw (μ,1)〜 w (μ,P)として用いることができる。 As a method of determining the first transmission weight, for example, the transmission side eigenvector V ( μ ) obtained by the singular value decomposition of the channel response matrix H ( μ ) is used in the order of corresponding eigenvalues in order of L eigenvectors, A channel response matrix transposed matrix H ( μ ) H uses a part of the unitary matrix determined by the orthogonalization method as the column vector, or obtains a vector highly correlated with the eigenvector by some means. The transmission weights can be used as w f (μ, 1) to w f (μ, P) .

干渉空間候補演算回路409は、入力された第1の送信ウエイトw (μ,P)〜 wを送信ウエイトとして用いた際にμ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトFf(μ)として干渉空間チャネル応答行列に、Ff(μ) (μ)を加え、以下第3の実施形態と同様の演算経路で、μ番目の通信相手以外の第2の送信ウエイトと、μ番目の通信相手の第2の送信ウエイトを演算する。 The interference space candidate calculation circuit 409 uses the received weight formed by the μ-th communication partner when the input first transmission weights w f (μ, P) to w f are used as transmission weights as the initial weight F f ( the interference spatial channel response matrix as mu), added F f (μ) H H ( μ), the third same calculation path and following embodiments, a second transmission weight other than mu th communication partner, The second transmission weight of the μ-th communication partner is calculated.

このとき、μ番目の通信相手以外の第2の送信ウエイトは第3の実施形態と全く同様のフローで決定することができるが、μ番目の通信相手については干渉空間チャネル応答行列に、μ番目の通信相手に決定されている第1の送信ウエイトw (μ,1)〜w (μ,W)に対する受信ウエイトによる受信ビームと送信アンテナ間のチャネル応答ベクトルを加える必要がある。このように制御することで、μ番目の通信相手に決定された第2の送信ウエイトは、μ番目の通信相手の第1の送信ウエイトとも直交することができる。 At this time, the second transmission weight other than the μ-th communication partner can be determined by the same flow as in the third embodiment, but the μ-th communication partner is set in the interference spatial channel response matrix. It is necessary to add a channel response vector between the reception beam and the transmission antenna by the reception weight for the first transmission weights w f (μ, 1) to w f (μ, W) determined as the communication partner. By controlling in this way, the second transmission weight determined as the μ-th communication partner can be orthogonal to the first transmission weight of the μ-th communication partner.

このようにして得られた第1の送信ウエイトは、本来のチャネル応答行列により得られる固有値に対応する高い伝送容量を得ることができる。また、この第1の送信ウエイトによる通信系列は、μ番目の通信相手以外には干渉波となるため、これらの通信相手はこの干渉信号を自らの端末において除去する必要がある。   The first transmission weight obtained in this way can obtain a high transmission capacity corresponding to the eigenvalue obtained by the original channel response matrix. In addition, since the communication sequence based on the first transmission weight becomes an interference wave other than the μ-th communication partner, these communication partners need to remove this interference signal at their terminals.

図12は、本発明第4の実施形態における送信フローを示す。図12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S401)。   FIG. 12 shows a transmission flow in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 12, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S401).

通信相手と送信データが決定される(ステップS402)と、まずその中から第1の通信相手が選択される(ステップS403)。第1の通信相手に対する第1の送信ウエイトおよび変調方式が、第1の通信相手のチャネル応答行列から決定される(ステップS404)。第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列、およびその他の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、チャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される(ステップS405)。このとき第1の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第1の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し(ステップS406)、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える(ステップS407)。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS408)。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび伝送モードを決定し(ステップS409)、送信データを入力し(ステップS410)、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS411)、変調処理および既知信号の付与がなされ、(ステップS412)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・Sの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し(ステップS413)、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される(ステップS414)。 When the communication partner and transmission data are determined (step S402), the first communication partner is first selected from them (step S403). The first transmission weight and modulation scheme for the first communication partner are determined from the channel response matrix of the first communication partner (step S404). In order to determine a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a transmission weight for the other communication partner, an interference space basis vector candidate is calculated for each communication partner from the channel response matrix (step S405). At this time, the first transmission weight is always included in the interference space basis vector candidate of the first communication partner. An inner space value of vector candidates corresponding to different communication partners is used to determine an interference space basis vector group, or an interference space basis vector group and a quasi-interference space basis vector group (step S406). To increase stability, estimate the channel response at the time of transmission from the information of the past channel response matrix, determine the additional interference space basis vector or additional quasi-interference space basis vector obtained from these channel responses, and This is added as an additional interference basis vector (step S407). An orthogonal spatial channel response matrix is calculated using the interference space basis vector, the quasi-interference space basis vector, the additional interference space basis vector, the additional quasi-interference space basis vector, and the channel response matrix (step S408). Using the orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner, the transmission weight and the transmission mode are determined (step S409), the transmission data is input (step S410), and the data to be transmitted is changed to the bit corresponding to the modulation method. The length is divided into L series (step S411), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S412), and the processing in the signal conversion circuit is performed on a symbol-by-symbol basis, for example, a symbol for the kth communication partner. If the signal vector of S k is S k and the transmission weight for the k th 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 S413), and the radio unit Is converted into a radio signal and transmitted from the antenna (step S414).

(第5実施形態)
図13は、本発明第5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。図において、505−1は第1の送信ウエイト演算回路、505−2は第2の送信ウエイト演算回路、506−1は第1の直交空間演算回路、506−2は第2の直交空間演算回路、507−1は第1の通信空間選択回路、507−2は第2の通信空間選択回路、509−1は第1の干渉空間候補演算回路、509−2は第2の干渉空間候補演算回路、510は付加干渉空間選択回路、511は送信ランク設定回路を示す。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 shows a configuration example of the transmission weight determination block 110 in the fifth embodiment of the present invention. In the figure, 505-1 is a first transmission weight arithmetic circuit, 505-2 is a second transmission weight arithmetic circuit, 506-1 is a first orthogonal space arithmetic circuit, and 506-2 is a second orthogonal space arithmetic circuit. , 507-1 is a first communication space selection circuit, 507-2 is a second communication space selection circuit, 509-1 is a first interference space candidate calculation circuit, and 509-2 is a second interference space candidate calculation circuit. , 510 indicates an additional interference space selection circuit, and 511 indicates a transmission rank setting circuit.

本発明の第5の実施形態では、第1の送信ウエイトを複数の通信相手に用いる場合においては、第1の送信ウエイトに対しても直交空間チャネル応答行列を定義し、送信ウエイトを決定する必要がある。優先送信を行う通信相手をμ番目とη番目とし、μ番目とη番目の通信相手に対する第1の通信系列数をΛ(μ)、Λ(η)とする。 In the fifth embodiment of the present invention, when the first transmission weight is used for a plurality of communication partners, it is necessary to define an orthogonal spatial channel response matrix for the first transmission weight and determine the transmission weight. There is. It is assumed that the communication partners performing priority transmission are μth and ηth, and the first communication sequence numbers for the μth and ηth communication partners are Λ ( μ ) and Λ ( η ).

送信ランク設定回路511においては、優先して通信品質の向上を図る通信相手(μ番目とη番目の通信相手)と第1の通信系列の通信系列数Λ(μ)、Λ(η)を決定し、チャネル情報取得回路508に出力する。 In the transmission rank setting circuit 511, communication partners (μth and ηth communication partners) that preferentially improve communication quality and the number of communication sequences Λ ( μ ) and Λ ( η ) of the first communication series are determined. To the channel information acquisition circuit 508.

第1の干渉空間候補演算回路509−1においては、η番目、μ番目の通信相手のチャネル応答行列を用いて、それぞれ第1の干渉空間基底ベクトル候補
Ω (η)=[ω η,1 ω η,2 ・・・ ω η,MR(η)
Ω (μ)=[ω μ,1 ω μ,2 ・・・ ω μ,MR(μ)
演算する。
The first interference space candidate computation circuit 509-1 uses the channel response matrixes of the η th and μ th communication partners, respectively, to obtain a first interference space basis vector candidate Ω f (η) = [ω f η, 1 T , ω f η, 2 T , ... ω f η, MR (η) T ] T ,
Ω f (μ) = [ω f μ, 1 T , ω f μ, 2 T , ... ω f μ, MR (μ) T ] T
Calculate.

干渉空間基底ベクトル候補は、チャネル応答行列H(η)、H(μ)から線形演算で得られる、ベクトルである。例えば、チャネル応答行列H(k)を特異値分解し、H(k)=U(k)(k)(k)
における送信側固有ベクトルV(k)
(k)=(vk,1, …, vk,MR(k)
をωk,jとして選ぶこともできる。
The interference space basis vector candidate is a vector obtained by linear calculation from the channel response matrices H (η) and H (μ) . For example, the channel response matrix H (k) is subjected to singular value decomposition, and H (k) = U (k) D (k) V (k) H
Eigenvector V (k)
V (k) = (vk , 1 ,..., Vk , MR (k) )
Can be selected as ω k, j .

ここで得られた干渉空間基底ベクトル候補Ω (η)とΩ (μ)の行ベクトル同士で内積値を評価して、第2〜4の実施形態の干渉空間候補演算回路と同様に、干渉空間基底ベクトルおよび、準干渉基底ベクトルを選択し、第1の干渉空間チャネル応答行列G (η)
(η)=[Ω (μ)
を決定する。
The inner product value is evaluated between the row vectors of the interference space basis vector candidates Ω f (η) and Ω f (μ) obtained here, and similarly to the interference space candidate calculation circuits of the second to fourth embodiments, An interference space basis vector and a quasi-interference basis vector are selected, and a first interference space channel response matrix G f (η)
G f (η) = [Ω f(μ) T ] T
To decide.

ここで、Ω(μ)はμ番目の通信相手に対し選択された干渉基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いると、μ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトFf(μ)として用い、
Ω(μ)=Ff(μ) (μ)
として得ることができる行列であり、L(μ)×M行列である。L’(μ)はμ番目の通信相手に対して選択された干渉空間基底ベクトルの数である。
Here, when the interference basis vector candidate selected for the μ-th communication partner is used as the transmission weight for Ω f(μ), the reception weight formed by the μ-th communication partner is set as the initial weight F f (μ). Use
Ω f(μ) = F f (μ) H H (μ)
It is a matrix that can be obtained as a L f '(μ) × M T matrix. L f ′ ( μ ) is the number of interference space basis vectors selected for the μ-th communication partner.

第1の干渉空間チャネル応答行列Gη)を用いて、数式8と同様にη番目の通信相手に対する第1の干渉空間基底ベクトルE (η)
(η)=[e η,1 η,2 ・・・ e η,L2(η)
を決定できる。
Using the first interference space channel response matrix G f ( η ), the first interference space basis vector E f (η) for the η th communication partner as in Equation 8.
E f (η) = [e f η, 1 T , e f η, 2 T , ... e f η, L2 (η) T ] T
Can be determined.

また、このとき干渉空間チャネル応答行列G (η)は、L’’(η)×M行列となっており、L’’(η)は第1の干渉空間基底ベクトル候補の数L’allからL’(η)を引いた数となっている。 At this time the interference spatial channel response matrix G f (eta) is, L f '' (η) × has a M T matrix, L f '' (η) is the number of first interference spatial basis vectors candidate The number is obtained by subtracting L ′ (η) from L ′ all .

第1の干渉空間基底ベクトル群を用い、チャネル応答行列H(η)から第1の直交空間チャネル応答行列H(η)を数式(9)のように求めることができ、得られた第1の直交空間チャネル応答行列H(η)より、線形演算で得られるベクトルを第1の送信ウエイトとする。 Using the first interference spatial basis vector group, the channel response matrix H (eta) from the first orthogonal spatial channel response matrix H f 'a (eta) can be determined by Equation (9), the resulting A vector obtained by linear calculation from one orthogonal spatial channel response matrix H f(η) is defined as a first transmission weight.

例えば、チャネル応答行列H(η)を特異値分解し、
(η)=U(η)(η)(η)
における送信側固有ベクトルV(η)
(η)=(vη,1,…,vη,MR(η)
を第1の送信ウエイトとすることができる。同様にして、μ番目の通信相手に対する第1の送信ウエイトを求めることができる。
For example, singular value decomposition of the channel response matrix H f(η)
H f(η) = U f(η) D f(η) V f(η) H
Eigenvector V f(η)
V f(η) = (v fη, 1 ,..., V fη, MR (η) )
Can be the first transmission weight. Similarly, the first transmission weight for the μ-th communication partner can be obtained.

また、このとき、第1の干渉空間候補演算回路509−1は、チャネル情報取得回路508は、第1の通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列を第1の干渉空間候補演算回路に出力することもできる。このとき入力された、第2の通信相手のチャネル応答行列からも、干渉空間基底候補ベクトル候補を演算する。   At this time, in the first interference space candidate calculation circuit 509-1, the channel information acquisition circuit 508 outputs a channel response matrix of a communication partner other than the first communication partner to the first interference space candidate calculation circuit. You can also. The interference space basis candidate vector candidate is also calculated from the channel response matrix of the second communication partner input at this time.

そして、第1の通信相手に対する第1の干渉空間基底ベクトル群を選択する際に、この第2の通信相手に対して形成した干渉空間基底ベクトル候補との内積値も考慮することができる。   Then, when selecting the first interference space basis vector group for the first communication partner, the inner product value with the interference space basis vector candidate formed for the second communication partner can also be considered.

この第2の通信相手に形成された干渉空間基底ベクトル候補と高い内積値を有することは、当該通信相手において第1の通信相手に対し送信された信号の除去が難しくなることを意味する。そこで、このような干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことで、この空間に送信を行わないことができる。   Having a high inner product value with the interference space basis vector candidate formed in the second communication partner means that it becomes difficult to remove the signal transmitted to the first communication partner in the communication partner. Therefore, by not selecting such an interference space basis vector candidate, transmission to this space can be prevented.

また、複数の第1の干渉空間基底ベクトル候補を合成して決定することもできる。μ番目の通信相手に対し、H(μ)から3つの第1の干渉空間基底ベクトル候補が、演算され、この中から2つ選択することを考える。ここで、第2干渉空間基底ベクトルωμ,2が、第2の干渉空間基底ベクトル群に対し、高い内積値の絶対値を有する場合、第2干渉空間基底ベクトルωμ,2は他通信相手に対して干渉量が大きいことが予想される。 It is also possible to determine by combining a plurality of first interference space basis vector candidates. It is assumed that three first interference space basis vector candidates are calculated from H ( μ ) for the μ-th communication partner, and two of these are selected. Here, when the second interference space basis vector ω μ, 2 has an absolute value of a high inner product value with respect to the second interference space basis vector group, the second interference space basis vector ω μ, 2 is the other communication partner. The amount of interference is expected to be large.

しかし、第2干渉空間基底ベクトルωμ,2が形成する空間は第3干渉空間基底ベクトルωμ,2よりも高い通信品質を持つ通信系列が形成できると考えられる場合、μ番目の通信相手に対する2番目の干渉空間基底ベクトル候補として、以下のように用いることができる。 However, when it is considered that the space formed by the second interference space basis vector ω μ, 2 can form a communication sequence having a communication quality higher than that of the third interference space basis vector ω μ, 2, the space for the μ th communication partner The second interference space basis vector candidate can be used as follows.

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここでχは0<χ<1である。 Here, χ is 0 <χ <1.

また、第1の干渉空間基底ベクトルとして選択されなかった第1の干渉空間基底ベクトル候補を、第1の準干渉空間基底ベクトルとして選択し、第1の拡張干渉空間チャネル応答行列G(η) として以下のように定義し、
(η)=[G(η),Gf+ (η)
第2の実施形態で述べたように完全に直交させないが内積値を低減することもできる。
Also, the first interference space basis vector candidate not selected as the first interference space basis vector is selected as the first quasi-interference space basis vector, and the first extended interference space channel response matrix G f(η ) As follows,
G f(η) = [G f(η) , G f + (η) ]
As described in the second embodiment, the inner product value can also be reduced although it is not completely orthogonal.

f+ (η)は選択された準干渉空間基底ベクトル候補をΩ’’(μ)(Lf+ (μ)×M行列)として表すと、
(η)=[Ω’’(μ)](Lf+(k)×M行列)
と表すことができる。
When G f + (eta) is expressed as a quasi-interference spatial basis vectors candidate selected Ω '' (μ) (L f + (μ) × M T matrix),
G + (η) = [Ω f '' (μ)] (L f + '(k) × M T matrix)
It can be expressed as.

図14は、本発明第5の実施形態における送信フローを示す。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し(ステップS501)、付加干渉空間を選択する(ステップS502)。   FIG. 14 shows a transmission flow in the fifth embodiment of the present invention. Before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner performing transmission is estimated in advance (step S501), and an additional interference space is selected (step S502).

通信相手と送信データが決定される(ステップS503)と、まずその中から複数の第1の通信相手が選択される(ステップS504)。第1の通信相手において、第1の干渉空間基底ベクトル候補、もしくは第1の干渉空間基底ベクトルおよび第2の干渉空間基底ベクトル候補が演算され(ステップS505)、異なる第1の通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、もしくは、異なる第1の通信相手に対応するベクトル候補の内積値および第2の通信相手に対応する第2の干渉空間基底ベクトル候補との内積値を用いて、第1の干渉空間基底ベクトル群、準干渉空間基底ベクトル、もしくはその両方を決定し(ステップS506)、第1の通信相手のチャネル応答行列と、干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルから、第1の直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS507)。得られた第1の直交空間チャネル応答行列から、第1の送信ウエイトを演算し、対応する伝送モードを決定する(ステップS508)。次に、第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列、および第2の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、対応するチャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される(ステップS509)。このとき第1の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第1の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、第2の干渉空間基底ベクトル群、もしくは第2の干渉空間基底ベクトル群と第2の準干渉空間基底ベクトル群を決定し(ステップS510)、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる第2の付加干渉空間基底ベクトルもしくは第2の付加準干渉空間基底べクトルを決定する。第2の干渉空間基底ベクトル、第2の準干渉空間基底ベクトル、第2の付加干渉空間基底ベクトル、第2の付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて第2の直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS511)。各通信相手に決定された第2の直交空間チャネル応答行列を用いて、第2の送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し(ステップS512)、送信データを入力し、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS513)、変調処理および既知信号の付与がなされ、(ステップS514)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・Sの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し(ステップS515)、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される(ステップS516)。 When a communication partner and transmission data are determined (step S503), a plurality of first communication partners are first selected from them (step S504). In the first communication partner, the first interference space basis vector candidate, or the first interference space basis vector and the second interference space basis vector candidate are calculated (step S505), and correspond to different first communication partners. Using an inner product value of vector candidates, or using an inner product value of vector candidates corresponding to different first communication partners and a second interference space basis vector candidate corresponding to the second communication partner, A first interference space basis vector group, a quasi-interference space basis vector, or both are determined (step S506). From the channel response matrix of the first communication partner, the interference space basis vector, and the quasi-interference space basis vector, One orthogonal spatial channel response matrix is calculated (step S507). A first transmission weight is calculated from the obtained first orthogonal spatial channel response matrix to determine a corresponding transmission mode (step S508). Next, in order to determine a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a transmission weight for the second communication partner, an interference space basis vector candidate for each communication partner is determined from the corresponding channel response matrix. Is calculated (step S509). At this time, the first transmission weight is always included in the interference space basis vector candidate of the first communication partner. A second interference space basis vector group, or a second interference space basis vector group and a second quasi-interference space basis vector group are determined using inner product values of vector candidates corresponding to different communication partners (step S510). In addition, when improving the stability of communication quality against time variation, the channel response at the time of transmission is estimated from the information of the past channel response matrix, and the second additional interference space basis vector obtained from these channel responses or A second additive quasi-interference space basis vector is determined. Second orthogonal spatial channel response using second interference space basis vector, second quasi-interference space basis vector, second additional interference space basis vector, second additional quasi-interference space basis vector, and channel response matrix A matrix is calculated (step S511). The second transmission weight and the transmission mode to be applied are determined using the second orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner (step S512), the transmission data is input, and the data to be transmitted is set to the transmission mode. The signal is divided into L series with the corresponding bit length (step S513), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S514), and the processing in the signal conversion circuit is performed in symbol units, for example, the k-th communication If the signal vector at the symbol for the other party is S k and the transmission weight for the k-th communication party is W k , a signal conversion process for performing a signal conversion process of S k → W k · S k is performed (step S515). ), Converted into a radio signal by the radio unit, and transmitted from the antenna (step S516).

(第6実施形態)
図15は、本発明第6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15において、605−1は第1の送信ウエイト演算回路、605−2は第2の送信ウエイト演算回路、606−1は第1の直交空間演算回路、606−2は第2の直交空間演算回路、607−1は第1の通信空間選択回路、607−2は第2の通信空間選択回路、609−1は第1の干渉空間候補演算回路、609−2は第2の干渉空間候補演算回路、610−1は第1の付加干渉空間選択回路、610−2は第2の付加干渉空間選択回路、611は送信ランク設定回路を示す。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 shows a configuration example of the transmission weight determination block 110 in the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 15, 605-1 is a first transmission weight calculation circuit, 605-2 is a second transmission weight calculation circuit, 606-1 is a first orthogonal space calculation circuit, and 606-2 is a second orthogonal space calculation. Circuit, 607-1 is a first communication space selection circuit, 607-2 is a second communication space selection circuit, 609-1 is a first interference space candidate calculation circuit, and 609-2 is a second interference space candidate calculation. 610-1 is a first additional interference space selection circuit, 610-2 is a second additional interference space selection circuit, and 611 is a transmission rank setting circuit.

送信ランク設定回路612においては、優先して通信品質の向上を図る通信相手(μ番目とh番目の通信相手)と第1の通信系列の通信系列数L()、L()を決定し、チャネル情報取得回路608に出力する。 In the transmission rank setting circuit 612, communication partners (μth and hth communication partners) that preferentially improve communication quality and the number of communication sequences L ( m ) and L ( h ) of the first communication series are determined. And output to the channel information acquisition circuit 608.

第1の送信ウエイトを1つもしくは複数の通信相手に用いる場合においては、第1の送信ウエイトに対しても直交空間チャネル応答行列を定義し、送信ウエイトを決定する。ここでは、例として、優先送信を行う通信相手をm番目とh番目とする。   When the first transmission weight is used for one or a plurality of communication partners, an orthogonal spatial channel response matrix is defined for the first transmission weight, and the transmission weight is determined. Here, as an example, the communication partners that perform priority transmission are the m-th and the h-th.

送信ランク設定回路612においては優先して通信品質の向上を図る通信相手(μ番目とη番目の通信相手)を決定し、第1の干渉空間候補演算回路609−1に出力する。   In the transmission rank setting circuit 612, communication partners (μth and ηth communication partners) whose communication quality is improved with priority are determined and output to the first interference space candidate calculation circuit 609-1.

第1の干渉空間候補演算回路609−1においては、η番目、μ番目の通信相手のチャネル応答行列を用いて、それぞれ第1の干渉空間基底ベクトル候補
Ω (η)=[ω η,1 ω η,2 ・・・ ω η,MR(η)
Ω (μ)=[ω μ,1 ω μ,2 ・・・ ω μ,MR(μ)
を演算する。
The first interference space candidate computation circuit 609-1 uses the channel response matrixes of the η th and μ th communication partners, respectively, to obtain a first interference space basis vector candidate Ω f (η) = [ω f η, 1 T , ω f η, 2 T , ... ω f η, MR (η) T ] T ,
Ω f (μ) = [ω f μ, 1 T , ω f μ, 2 T , ... ω f μ, MR (μ) T ] T
Is calculated.

干渉空間基底ベクトル候補は、チャネル応答行列H(η)、H(μ)から線形演算で得られる、ベクトルである。または、チャネル応答行列H(k)を特異値分解し、
(k)=U(k)(k)(k)
における送信側固有ベクトルV(k)
(k)=(vk,1, ..., vk,MR(k)
をωk,jとして選ぶこともできる。
The interference space basis vector candidate is a vector obtained by linear calculation from the channel response matrices H (η) and H (μ) . Or singular value decomposition of the channel response matrix H (k) ,
H (k) = U (k) D (k) V (k) H
Eigenvector V (k)
V (k) = (vk , 1 , ..., vk , MR (k) )
Can be selected as ω k, j .

ここで得られた干渉空間基底ベクトル候補Ω (η)とΩ (μ)の行ベクトル同士で内積値を評価して、第2〜4の実施形態の干渉空間候補演算回路と同様に、干渉空間基底ベクトルおよび、準干渉基底ベクトルを形成することができる。 The inner product value is evaluated between the row vectors of the interference space basis vector candidates Ω f (η) and Ω f (μ) obtained here, and similarly to the interference space candidate calculation circuits of the second to fourth embodiments, Interference space basis vectors and quasi-interference basis vectors can be formed.

また、このとき、第1の干渉空間候補演算回路609−1は、第1の通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列を第1の干渉空間候補演算回路609−1に出力することもできる。このとき入力された、第2の通信相手のチャネル応答行列からも、干渉空間基底候補ベクトル候補を演算する。   At this time, the first interference space candidate calculation circuit 609-1 can also output the channel response matrix of a communication partner other than the first communication partner to the first interference space candidate calculation circuit 609-1. The interference space basis candidate vector candidate is also calculated from the channel response matrix of the second communication partner input at this time.

そして、第1の通信相手に対する第1の干渉空間基底ベクトル群を選択する際に、この第2の通信相手に対して形成した干渉空間基底ベクトル候補との内積値も考慮することができる。この第2の通信相手に形成された干渉空間基底ベクトル候補と高い内積値を有することは、当該通信相手において第1の通信相手に対し送信された信号の除去が難しくなることを意味する。そこで、このような干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことで、この空間に送信を行わないことができる。   Then, when selecting the first interference space basis vector group for the first communication partner, the inner product value with the interference space basis vector candidate formed for the second communication partner can also be considered. Having a high inner product value with the interference space basis vector candidate formed in the second communication partner means that it becomes difficult to remove the signal transmitted to the first communication partner in the communication partner. Therefore, by not selecting such an interference space basis vector candidate, transmission to this space can be prevented.

また、このとき、干渉が高すぎて、第1の通信系列の信号を除去できない通信相手(n番目の通信相手)が存在する場合には、このn番めの通信相手を干渉不可通信相手として、対応するチャネル応答行列H()、もしくは少なくとも一部を第1の付加干渉空間選択回路610−1に出力する。 At this time, if there is a communication partner (n-th communication partner) that cannot remove the signal of the first communication series because the interference is too high, the n-th communication partner is set as a communication partner that cannot perform interference. , The corresponding channel response matrix H ( n ), or at least a part thereof, is output to the first additional interference space selection circuit 610-1.

第1の付加干渉空間選択回路607−1においては、n番目の通信相手に対するチャネル応答行列から線形演算により得られる干渉空間基底ベクトル候補
ωn,1 ωn,2 ・・・ ωn,MR(n)
もしくは、そのいずれかを送信ウエイトとした際のn番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトFf(n)として用い、Ω’(n)=Ff(n) (n)、第1の付加干渉空間基底ベクトルもしくは第1の付加準干渉基底ベクトルに加え、第1の通信空間選択回路606−1に出力する。第1の付加干渉空間ベクトル数はL’’add(k)、付加準干渉空間ベクトル数はLf+ add(k)である。
In the first additional interference space selection circuit 607-1, interference space basis vector candidates ω n, 1 , obtained from the channel response matrix for the nth communication partner by linear operation. ω n, 2 , ... ω n, MR (n) ,
Alternatively, the reception weight formed by the n-th communication partner when any one of the transmission weights is used is used as the initial weight F f (n) , and Ω f ′ (n) = F f (n) H H (n) In addition to the first additional interference space basis vector or the first additional quasi-interference basis vector, it is output to the first communication space selection circuit 606-1. The first additional interference space vector number is L fadd (k) , and the additional quasi-interference space vector number is L f + add (k) .

第1の拡張干渉空間チャネル応答行列G(k)は、(L’’(k)+L’’add(k)+Lf+ (k)+Lf+ add(k))×M行列となり、
(k)= [G (l) , ・・・ ,g L2add(k) f+ (l) , ・・・ ,gadd(k)
と表すことができる。この第1の拡張干渉空間チャネル応答行G(l)を用いて、数式8のように、干渉基底ベクトル群E (k)
(k)=e k,1 k,2 ・・・ e k, 2(k)2add(k)f+(k)+Lf+add(k)
を決定する。
The first extended interference spatial channel response matrix G f(k) becomes (L f(k) + L fadd (k) + L f + (k) + L f + add (k) ) × M T matrix. ,
G f '(k) = [ G f (l) T, g f 1 T, ···, g f L2add (k) T, G f + (l) T, g f' 1 T, ···, g f 'L + add (k) T] T
It can be expressed as. Using this first extended interference spatial channel response row G f(l) , the interference basis vector group E f (k)
E f (k) = e f k, 1 T , e f k, 2 T , ··· e f k, L f 2 (k) + L f 2add (k) + L f + (k) + L f + add (k) T] T
To decide.

この干渉空間チャネル応答行列を用いて、第1の直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。   Using this interference spatial channel response matrix, the first orthogonal spatial channel response matrix can be expressed as:

Figure 2007215045
Figure 2007215045

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ(i≦(L’’(k)+ L’’add(k)))は、1とし、準干渉基底に対応するρ(L’’(k)+ L’’add(k)+1≦i≦L’’(k)+ L’’add(k)+Lf+ (k)+ Lf+ add(k))は、0より大きく、1より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。 Here, ρ i (i ≦ (L f(k) + L fadd (k) )) corresponding to the interference space basis vector is set to 1, and ρ i (L f corresponding to the quasi-interference basis is set. '' (k) + L f '' add (k) + 1 ≦ i ≦ L f '' (k) + L f '' add (k) + L f + (k) + L f + add (k)) is 0 By setting the value larger and smaller than 1, it is possible to reduce the amount of interference without giving the orthogonal condition completely.

このように決定した直交空間チャネル応答行列H(k)の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、第1の通信系列の干渉を除去することが難しい通信相手への干渉を避けることができる。または、付加干渉空間として、周波数直交波分割多重(OFDM)における近い周波数帯のチャネル応答行列や、送信を行うまでに得られている過去チャネル応答行列から、時変動による変化を推定し、送信時において予想されるチャネル応答行列を用いることで、時変動に対してロバストな指向性制御が行える。 When the transmission weight is determined using the information of the orthogonal spatial channel response matrix H f(k) determined in this way, it is possible to avoid interference with a communication partner whose interference with the first communication sequence is difficult to remove. . Alternatively, as an additional interference space, a change due to time variation is estimated from a channel response matrix of a near frequency band in frequency orthogonal wave division multiplexing (OFDM) or a past channel response matrix obtained until transmission is performed. By using the channel response matrix expected in, directivity control that is robust against time variation can be performed.

または、干渉除去が難しい通信相手は、チャネル情報取得回路において、第1の通信相手以外の通信相手の所有アンテナ素子数、復号アルゴリズム、消費可能電力、平均受信電力のうち少なくとも1つを用いて、1つ、もしくは複数の干渉不可通信相手を決定することができる。   Alternatively, the communication partner whose interference is difficult to remove is at least one of the number of antenna elements owned by the communication partner other than the first communication partner, the decoding algorithm, the consumable power, and the average received power in the channel information acquisition circuit. One or a plurality of non-interference communication partners can be determined.

図16は、本発明第6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し(ステップS601)、第1の付加干渉空間を選択し(ステップS602)、第2の付加干渉空間を選択する(ステップS603)。   FIG. 16 shows a transmission flow in the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, before performing communication, a channel response matrix corresponding to a communication partner to be transmitted is estimated in advance (step S601), a first additional interference space is selected (step S602), and a second additional interference space is selected. Is selected (step S603).

通信相手と送信データが決定される(ステップS604)と、まずその中から複数の第1の通信相手が選択される(ステップS605)。第1の通信相手において、第1の干渉空間基底ベクトル候補が演算され(ステップS606)、異なる第1の通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、第1の干渉空間基底ベクトル群、準干渉空間基底ベクトル、もしくはその両方を決定し(ステップS607)、第1の通信相手のチャネル応答行列と、干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルから、第1の直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS608)。得られた第1の直交空間チャネル応答行列から、第1の送信ウエイトを演算し、対応する伝送モードを決定する(ステップS609)。   When the communication partner and transmission data are determined (step S604), first, a plurality of first communication partners are selected from them (step S605). In the first communication partner, a first interference space basis vector candidate is calculated (step S606), and using the inner product value of the vector candidates corresponding to different first communication partners, the first interference space basis vector group, A quasi-interference space basis vector or both are determined (step S607), and a first orthogonal spatial channel response matrix is calculated from the channel response matrix of the first communication partner, the interference space basis vector, and the quasi-interference space basis vector. (Step S608). A first transmission weight is calculated from the obtained first orthogonal spatial channel response matrix to determine a corresponding transmission mode (step S609).

次に、第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列、および第2の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、対応するチャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される(ステップS610)。このとき第1の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第1の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し(ステップS611)、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する(ステップS612)。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し(ステップS613)、送信データを入力し(ステップS614)、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでL系列に分割し(ステップS615)、変調処理および既知信号の付与がなされ(ステップS616)、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Sとし、k番目の通信相手に対する送信ウエイトをWとすると、S→W・Sの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し(ステップS617)、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される(ステップS618)。 Next, in order to determine a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a transmission weight for the second communication partner, an interference space basis vector candidate for each communication partner is determined from the corresponding channel response matrix. Is calculated (step S610). At this time, the first transmission weight is always included in the interference space basis vector candidate of the first communication partner. An inner space value of vector candidates corresponding to different communication partners is used to determine an interference space basis vector group, or an interference space basis vector group and a quasi-interference space basis vector group (step S611), and communication quality against time variation is determined. To increase stability, estimate the channel response at the time of transmission from the information of the past channel response matrix, determine the additional interference space basis vector or additional quasi-interference space basis vector obtained from these channel responses, and Add as an additional interference basis vector. An orthogonal spatial channel response matrix is calculated using the interference space basis vector, the quasi-interference space basis vector, the additional interference space basis vector, the additional quasi-interference space basis vector, and the channel response matrix (step S612). Using the orthogonal spatial channel response matrix determined for each communication partner, the transmission weight and the transmission mode to be applied are determined (step S613), the transmission data is input (step S614), and the data to be transmitted corresponds to the transmission mode. The data is divided into L series by the bit length (step S615), modulation processing and addition of a known signal are performed (step S616), and the processing in the signal conversion circuit is performed in symbol units, for example, a symbol for the kth communication partner. If the signal vector at S k is S k and the transmission weight for the k th 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 S617), and wireless Is converted into a radio signal by the unit and transmitted from the antenna (step S618).

なお、本発明の第1〜6の実施形態のいずれの場合においても、送信ウエイト演算回路において送信ウエイトが決定された後、送信ウエイトの情報を干渉空間演算回路、もしくは干渉空間候補演算回路に出力し、これら送信ウエイトを、干渉空間基底ベクトル候補として選択し、再度干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルの決定を行い、送信ウエイトを決定する処理を任意の回数繰り返し、得られる送信ウエイトを最終的な送信ウエイトとして用いることもできる。また、直交空間チャネル応答行列を求めず、結果として干渉空間ベクトルに干渉が生じないように送信ウエイトを決定することもできる。   In any case of the first to sixth embodiments of the present invention, after the transmission weight is determined by the transmission weight calculation circuit, the transmission weight information is output to the interference space calculation circuit or the interference space candidate calculation circuit. Then, these transmission weights are selected as interference space basis vector candidates, interference space basis vectors and quasi-interference space basis vectors are determined again, and the process of determining the transmission weight is repeated any number of times, and the resulting transmission weight is finally determined. It can also be used as a typical transmission weight. Further, it is also possible to determine the transmission weight so that interference does not occur in the interference space vector as a result without obtaining the orthogonal spatial channel response matrix.

上記の繰り返し演算は、第1の送信ウエイト演算回路605−1や、第2の送信ウエイト演算回路605−2においても同様であり、対応する干渉空間演算回路もしくは干渉空間候補演算回路に出力し、同様の処理により送信ウエイトを決定しなおすこともできる。   The above repetitive calculation is the same in the first transmission weight calculation circuit 605-1 and the second transmission weight calculation circuit 605-2, and is output to the corresponding interference space calculation circuit or interference space candidate calculation circuit. The transmission weight can be determined again by the same processing.

図17は、本発明の実施形態を用いて場合の周波数利用効率を示すものである。送信素子数を8素子とし、通信相手を2端末とし、それぞれ受信素子数が4素子、送信装置において全電力を無指向性アンテナによって送信した場合の、通信相手局の各受信アンテナにおける平均受信SNRを30dBであったと仮定する。この際に、(1)各通信相手に異なる時間に8×4MIMO通信を行う場合、(2)第1の通信相手に対し、4つの通信系列を用い、第2の通信相手に対し、3つの通信系列を用い、マルチユーザMIMO通信を行う場合、(3)第1の通信相手に対し、4つの通信系列を用い、第2の通信相手に対し、内積値の2乗値の和を計算し、第1固有ベクトル以外で、最も和が大きくなる固有ベクトルを用いないように選択した。ここで、i.i.d.のチャネルモデルを用いることとし、受信タップ間隔を50nsecで16タップの受信信号を用い、各受信信号にレイリーフェージングを仮定し、電力分布の期待値を指数で与え、遅延スプレッドは100nsecとなるように設定した。3つの方法による達成可能な周波数利用効率を図13に示す。図13で示すように、(3)の場合に最も高い伝送容量を達成していることが確認できる。   FIG. 17 shows the frequency utilization efficiency when using the embodiment of the present invention. When the number of transmitting elements is 8 elements, the communication partner is 2 terminals, the number of receiving elements is 4 elements, and the total power is transmitted by the omnidirectional antenna in the transmitting apparatus, the average received SNR at each receiving antenna of the communicating station Is 30 dB. At this time, (1) when performing 8 × 4 MIMO communication at different times for each communication partner, (2) using four communication sequences for the first communication partner, When performing multi-user MIMO communication using a communication sequence, (3) using four communication sequences for the first communication partner and calculating the sum of the square values of the inner product values for the second communication partner. The eigenvector having the largest sum other than the first eigenvector is selected not to be used. Where i. i. d. Channel model is used, a reception tap interval is 50 nsec, a reception signal of 16 taps is used, Rayleigh fading is assumed for each reception signal, an expected value of power distribution is given as an index, and a delay spread is set to 100 nsec. Set. The frequency utilization efficiency achievable by the three methods is shown in FIG. As shown in FIG. 13, it can be confirmed that the highest transmission capacity is achieved in the case of (3).

また、本発明の第4〜6の実施形態において、第2の送信ウエイトを決定するための干渉空間チャネル応答行列として、第1の送信ウエイトに対する第1の通信相手で形成する受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルだけでなく、第1の送信ウエイトに対する第2の通信相手で形成する受信ビームとの間のチャネル応答ベクトルを含めることもできる。干渉空間チャネル応答行列に含める第2の通信相手は任意に設定でき、干渉空間にこの条件を加えることで、第2の送信ウエイトを用いた送信において当該第2の通信相手に生じる第1の通信相手の第1の送信ウエイトからの干渉を軽減することができる。   In the fourth to sixth embodiments of the present invention, a reception beam and a transmission antenna formed by the first communication partner for the first transmission weight are used as the interference spatial channel response matrix for determining the second transmission weight. In addition to a channel response vector between and a reception beam formed by the second communication partner for the first transmission weight, a channel response vector between and can be included. The second communication partner to be included in the interference spatial channel response matrix can be arbitrarily set, and by adding this condition to the interference space, the first communication generated in the second communication partner in the transmission using the second transmission weight. Interference from the first transmission weight of the partner can be reduced.

本発明は、複数の通信相手局宛に、1つまたは複数の信号系列を同一周波数チャネル上で同時刻に空間多重を用い、MIMO通信を行うのに用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used to perform MIMO communication by using one or a plurality of signal sequences addressed to a plurality of communication partner stations, using spatial multiplexing at the same time on the same frequency channel.

本発明第1の実施形態の送信部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission part of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 1st Embodiment of this invention. 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の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission weight determination block in the 2nd Embodiment of this invention. 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of the communication sequence number and interference space by the square value of an inner product value. 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of the communication sequence number and interference space by the square value of an inner product value. 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of the communication sequence number and interference space by the square value of an inner product value. 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of the communication sequence number and interference space by the square value of an inner product value. 本発明の第2の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 2nd Embodiment of this invention. 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の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission weight determination block in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission weight determination block in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission weight determination block in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 5th Embodiment of this invention. 本発明第6の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission weight determination block in the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態における送信フローを示す図である。It is a figure which shows the transmission flow in the 6th Embodiment of this invention. 本発明の実施形態の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of embodiment of this invention. 従来技術における無線局の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radio station in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

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
103−1〜103−3 ・・・無線部
104−1〜104−MT・・・アンテナ
105・・・送信ウエイト演算回路
106・・・直交空間演算回路
107・・・干渉空間演算回路
205・・・送信ウエイト演算回路
206・・・直交空間演算回路
207・・・干渉空間演算回路
208・・・チャネル情報取得回路
305・・・送信ウエイト演算回路
306・・・直交空間演算回路
307・・・干渉空間演算回路
308・・・チャネル情報取得回路
309・・・干渉空間候補演算回路
310・・・付加干渉空間選択回路
405−1・・・第1の送信ウエイト演算回路
405−2・・・第2の送信ウエイト演算回路
406・・・直交空間演算回路
407・・・通信空間選択回路
408・・・チャネル情報取得回路
409・・・干渉空間候補演算回路
410・・・付加干渉空間選択回路
411・・・送信ランク設定回路
505−1・・・第1の送信ウエイト演算回路
505−2・・・第2の送信ウエイト演算回路
506−1・・・第1の直交空間演算回路
506−2・・・第2の直交空間演算回路
507−1・・・第1の通信空間選択回路
507−2・・・第2の通信空間選択回路
508・・・チャネル情報取得回路
509−1・・・第1の干渉空間候補演算回路
509−2・・・第2の干渉空間候補演算回路
510・・・付加干渉空間選択回路
511・・・送信ランク設定回路
605−1・・・第1の送信ウエイト演算回路
605−2・・・第2の送信ウエイト演算回路
606−1・・・第1の直交空間演算回路
606−2・・・第2の直交空間演算回路
607−1・・・第1の通信空間選択回路
607−2・・・第2の通信空間選択回路
608・・・チャネル情報取得回路
609−1・・・第1の干渉空間候補演算回路
609−2・・・第2の干渉空間候補演算回路
610−1・・・第1の付加干渉空間選択回路
610−2・・・第2の付加干渉空間選択回路
612・・・送信ランク設定回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Data division circuit 101-1 to 101-L ... Modulation circuit 102 ... Transmission signal conversion circuit 103-1 to 103-3 ... Radio | wireless part 104-1 to 104-MT ... Antenna 105: Transmission weight calculation circuit 106 ... Orthogonal space calculation circuit 107 ... Interference space calculation circuit 205 ... Transmission weight calculation circuit 206 ... Orthogonal space calculation circuit 207 ... Interference space calculation circuit 208 Channel information acquisition circuit 305 Transmission weight calculation circuit 306 Orthogonal space calculation circuit 307 Interference space calculation circuit 308 Channel information acquisition circuit 309 Interference space candidate calculation circuit 310 Additional interference space selection circuit 405-1: first transmission weight calculation circuit 405-2: second transmission weight calculation circuit 406: orthogonal space calculation times 407 ... Communication space selection circuit 408 ... Channel information acquisition circuit 409 ... Interference space candidate calculation circuit 410 ... Additional interference space selection circuit 411 ... Transmission rank setting circuit 505-1 ... First Transmission weight arithmetic circuit 505-2 ... second transmission weight arithmetic circuit 506-1 ... first orthogonal space arithmetic circuit 506-2 ... second orthogonal space arithmetic circuit 507-1 ... 1st communication space selection circuit 507-2 ... 2nd communication space selection circuit 508 ... Channel information acquisition circuit 509-1 ... 1st interference space candidate calculation circuit 509-2 ... 2nd Interference space candidate calculation circuit 510... Additional interference space selection circuit 511... Transmission rank setting circuit 605-1... First transmission weight calculation circuit 605-2. -1. First orthogonal space arithmetic circuit 606-2 ... second orthogonal space arithmetic circuit 607-1 ... first communication space selection circuit 607-2 ... second communication space selection circuit 608 ... Channel information acquisition circuit 609-1 ... first interference space candidate calculation circuit 609-2 ... second interference space candidate calculation circuit 610-1 ... first additional interference space selection circuit 610-2 ... Second additional interference space selection circuit 612 ... Transmission rank setting circuit

Claims (19)

複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、
通信を行う各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群から、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる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。
A channel response matrix including a plurality of transmitting antenna elements and representing a propagation environment between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating, determining a transmission weight suitable for a propagation environment, performing transmission weighting on a transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners,
For each communication partner that performs communication, from the channel response vector group between the reception antenna or reception beam of the communication partner other than the communication partner and the transmission antenna of the transmission device, determining the interference space basis vector group of the communication partner;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the interference spatial basis vector from the channel response matrix for the communication partner;
And a step of determining a transmission weight obtained by a linear operation from an orthogonal spatial channel response matrix.
複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、
同時に通信を行う中から、第1の通信相手を決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列に用いる送信ウエイトを、第1の通信相手に対するチャネル応答行列から線形の演算により、第1の送信ウエイトとして決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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。
A channel response matrix including a plurality of transmitting antenna elements and representing a propagation environment between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating, determining a transmission weight suitable for a propagation environment, performing transmission weighting on a transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners,
A step of determining a first communication partner during simultaneous communication;
Determining a transmission weight to be used for the first communication sequence of the first communication partner as a first transmission weight by linear calculation from a channel response matrix for the first communication partner;
In order to determine a transmission weight used for a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a communication sequence of the second communication partner, each communication partner is provided with a receiving antenna of a communication partner other than the communication partner. Alternatively, from the channel response vector group between the reception beam and the transmission antenna of the transmission apparatus and the channel response vector between the reception beam and the transmission antenna formed at the first communication partner with respect to the first transmission weight, the communication is performed. Determining a partner interference space basis vector group;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the interference spatial basis vector from the channel response matrix for the communication partner;
And a step of determining a second transmission weight obtained by linear calculation from an orthogonal spatial channel response matrix.
複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、
同時に通信を行う中から、第1の通信相手を決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、
干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、
第1の通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第1の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
第1の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第1の通信相手の第1の送信ウエイトを決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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。
A channel response matrix including a plurality of transmitting antenna elements and representing a propagation environment between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating, determining a transmission weight suitable for a propagation environment, performing transmission weighting on a transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners,
A step of determining a first communication partner during simultaneous communication;
When transmission of the first communication sequence of the first communication partner is performed, interference due to this communication sequence cannot be largely removed or a communication partner that does not have a sufficient decoding device is determined, and these communication partners are determined. Determining as a communication partner capable of interference;
Determining a first interference space basis vector from a channel response matrix for a non-interacting communication partner;
Calculating a first orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the first interference spatial basis vector from the channel response matrix for the first communication partner;
Determining a first transmission weight of a first communication partner obtained by a linear operation from a first orthogonal spatial channel response matrix;
In order to determine a transmission weight used for a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a communication sequence of the second communication partner, each communication partner is provided with a receiving antenna of a communication partner other than the communication partner. Alternatively, from the channel response vector group between the reception beam and the transmission antenna of the transmission apparatus and the channel response vector between the reception beam and the transmission antenna formed at the first communication partner with respect to the first transmission weight, the communication is performed. Determining a partner interference space basis vector group;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the interference spatial basis vector from the channel response matrix for the communication partner;
And a step of determining a second transmission weight obtained by linear calculation from an orthogonal spatial channel response matrix.
複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した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送信信号を送信する無線通信方法であって、
同時に通信を行う中から、複数の第1の通信相手を決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、
当該第1の通信相手以外の第1の通信相手のチャネル応答行列と、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、
第1の通信相手に対するチャネル応答行列から、第1の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第1の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
第1の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第1の通信相手の第1の送信ウエイトを決定するステップと、
第1の通信相手の第1の通信系列以外の通信系列と、第2の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第1の送信ウエイトに対し、第1の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した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から、線形の演算で得られる第2の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。
A channel response matrix including a plurality of transmitting antenna elements and representing a propagation environment between a receiving antenna and a transmitting antenna element included in a communication partner, or between a receiving beam and a transmitting antenna formed using the receiving antenna. A wireless communication method for estimating, determining a transmission weight suitable for a propagation environment, performing transmission weighting on a transmission signal, and transmitting the transmission signal to a plurality of communication partners,
Determining a plurality of first communication partners from performing simultaneous communication;
When transmission of the first communication sequence of the first communication partner is performed, interference due to this communication sequence cannot be largely removed or a communication partner that does not have a sufficient decoding device is determined, and these communication partners are determined. Determining as a communication partner capable of interference;
Determining a first interference space basis vector from a channel response matrix of a first communication partner other than the first communication partner and a channel response matrix for a communication partner that is not capable of interference;
Calculating a first orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the first interference spatial basis vector from the channel response matrix for the first communication partner;
Determining a first transmission weight of a first communication partner obtained by a linear operation from a first orthogonal spatial channel response matrix;
In order to determine a transmission weight used for a communication sequence other than the first communication sequence of the first communication partner and a communication sequence of the second communication partner, each communication partner is provided with a receiving antenna of a communication partner other than the communication partner. Alternatively, from the channel response vector group between the reception beam and the transmission antenna of the transmission apparatus and the channel response vector between the reception beam and the transmission antenna formed at the first communication partner with respect to the first transmission weight, the communication is performed. Determining a partner interference space basis vector group;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix obtained by extracting a component orthogonal to the interference spatial basis vector from the channel response matrix for the communication partner;
And a step of determining a second transmission weight obtained by linear calculation from an orthogonal spatial channel response matrix.
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
干渉空間基底ベクトルとして、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
The unit vector obtained by using the orthogonalization method for the row vector group of the complex conjugate matrix of the channel response matrix of the communication partner as the interference space basis vector, or the transmission obtained when the selected channel response matrix is decomposed singularly Calculating a side eigenvector or a vector obtained by a linear operation that can be approximated to this eigenvector;
A wireless communication method comprising:
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算し、この内積値が低くなるようにベクトルを選択し、干渉空間基底ベクトル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。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
Can be obtained as an interference space basis vector candidate when a unit vector obtained by using an orthogonalization method for a row vector group of a complex conjugate matrix of a communication partner's channel response matrix or a singular value decomposition of a selected channel response matrix Calculating a transmission-side eigenvector or a vector obtained by a linear operation that can be approximated to this eigenvector;
Calculating an inner product value of the vectors related to different communication partners, selecting a vector such that the inner product value is low, and determining an interference space basis vector;
A wireless communication method comprising:
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
この得られたベクトルを送信ウエイトとすることで得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、
異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、
ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、通信を行う際の伝送容量の期待値が最も高くなる組み合わせを選択するステップと
を備えることを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
Can be obtained as an interference space basis vector candidate when a unit vector obtained by using the orthogonalization method on the row vector group of the complex conjugate matrix of the communication partner's channel response matrix or when the channel response matrix of the communication partner is singularly decomposed Calculating a transmission-side eigenvector or a vector obtained by a linear operation that can be approximated to this eigenvector;
Estimating a signal-to-noise ratio of a communication sequence obtained by using the obtained vector as a transmission weight;
Calculating an inner product value of the vectors related to different communication partners;
A step of estimating degradation of a signal-to-noise ratio when these vectors are used from the correlation between vectors and selecting a combination having the highest expected value of transmission capacity when performing communication. Wireless communication method.
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
この得られたべクトルを送信ウエイトとすることで本来得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、
異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、
ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、選択可能な変調方式を鑑み、許容する品質で、最大の伝送速度を達成できる組み合わせを選択するステップと
を備えることを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
Can be obtained as an interference space basis vector candidate when a unit vector obtained by using the orthogonalization method on the row vector group of the complex conjugate matrix of the communication partner's channel response matrix or when the channel response matrix of the communication partner is singularly decomposed Calculating a transmission-side eigenvector or a vector obtained by a linear operation that can be approximated to this eigenvector;
Estimating the signal-to-noise ratio of the communication sequence originally obtained by using the obtained vector as a transmission weight;
Calculating an inner product value of the vectors related to different communication partners;
Estimating the degradation of the signal-to-noise ratio when using those vectors from the correlation between the vectors, and selecting a combination that can achieve the maximum transmission rate with acceptable quality in view of the selectable modulation scheme; and A wireless communication method comprising:
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
送信ウエイト、もしくは第1、第2の送信ウエイトを決定した後、再び干渉空間基底ベクトル、もしくは第1、第2の干渉基底ベクトルとして、当該通信相手の決定された送信ウエイトに対応する通信相手の受信ビームと送信アンテナ素子との間のチャネル応答ベクトルを演算するステップと、
直交空間チャネル応答行列、もしくは第1、第2の直交空間チャネル応答行列を新たに定義された干渉空間基底ベクトル、もしくは第1、第2の干渉空間基底ベクトルを用いることに基づき演算するステップと、
得られた直交空間チャネル応答行列、もしくは第2の直交空間チャネル応答行列から、新たに送信ウエイト、もしくは第2の送信ウエイトを決定するステップと
を備え、これらのステップを任意の回数繰り返すことを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
After determining the transmission weight or the first and second transmission weights, the communication partner corresponding to the determined transmission weight of the communication partner is again used as the interference space basis vector or the first and second interference basis vectors. Calculating a channel response vector between the receive beam and the transmit antenna element;
Calculating an orthogonal spatial channel response matrix, or a first and second orthogonal spatial channel response matrix based on using a newly defined interference space basis vector, or first and second interference space basis vectors;
A step of newly determining a transmission weight or a second transmission weight from the obtained orthogonal spatial channel response matrix or the second orthogonal spatial channel response matrix, and repeating these steps an arbitrary number of times A wireless communication method.
請求項1〜4に記載の無線通信方法において、
干渉基底空間装置の誤差および時変動により生じるチャネル応答行列の誤差を予想し、これらから想定されるベクトルを付加干渉空間基底ベクトルとして直交条件に加えるステップと、
付加干渉空間基底ベクトルとして、過去に推定したチャネル応答行列と現在のチャネル応答行列から、送信タイミングにおける送信時チャネル応答行列を推定し、推定された送信時チャネル応答行列から得られるベクトルを、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1, wherein
Predicting the error of the interference basis space device and the error of the channel response matrix caused by the time variation, and adding the vector assumed therefrom as an additional interference space basis vector to the orthogonal condition;
As an additional interference space basis vector, a channel response matrix at the time of transmission is estimated from the channel response matrix estimated in the past and the current channel response matrix, and the vector obtained from the estimated channel response matrix at the time of transmission is an orthogonal condition. A wireless communication method comprising the steps of:
請求項10に記載の無線通信方法において、
付加干渉空間基底ベクトルとして、周波数方向に情報を多重する通信を行う際に得られる、異なる周波数帯のチャネル応答行列を、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 10, wherein
A wireless communication method comprising a step of adding channel response matrices of different frequency bands, which are obtained when performing communication in which information is multiplexed in the frequency direction, as an additional interference space basis vector to orthogonal conditions.
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、L(1)〜L(Mu)個の空間多重により信号を送信する無線通信装置において、
送信空間多重数Mu×(L(1)+L(2)+・・・+L(Mu))以上となる、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干渉空間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干渉空間ベクトルの算出を行う干渉空間演算回路と、
干渉空間演算回路から入力される干渉空間ベクトルおよび、チャネル応答行列取得回路から入力されるチャネル応答行列をもとに、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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や符号化率からなる伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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、干渉空間演算回路、直交空間演算回路、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伝送モード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;
A MIMO (Multiple Input Multiplex) composed of a plurality of communication partner stations having one or a plurality of antenna elements, and composed of a transmitting station and antenna elements of the plurality of communication partner stations, or beams formed on these antenna elements. Mu communication in a wireless communication system capable of performing MIMO communication by spatially multiplexing one or a plurality of signal sequences at the same frequency channel and the same time to a plurality of communication counterpart stations via an Output channel. In a wireless communication apparatus that transmits signals by L (1) to L (Mu) spatial multiplexing,
The transmission spatial multiplexing number Mu × (L (1) + L (2) +... + L (Mu)) or more, MT (MT> 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 an interference space arithmetic circuit when a communication partner and a transmission signal are determined; ,
Based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, an interference space calculation circuit that calculates an interference space vector for each communication partner,
An orthogonal spatial channel that reduces interference with other communication partners for each communication partner based on the interference space vector input from the interference space calculation circuit and the channel response matrix input from the channel response matrix acquisition circuit. An orthogonal space arithmetic circuit for calculating a response matrix;
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A transmission weight calculation circuit that outputs a transmission mode consisting of a modulation scheme and a coding rate to be applied to a modulation circuit and a data division circuit;
A transmission weight determination block including the channel response matrix acquisition circuit, interference space calculation circuit, orthogonal space calculation circuit, and transmission weight calculation circuit;
A data division circuit that divides transmission data into the number of communication sequences according to a transmission mode, a modulation circuit that modulates each signal sequence,
A transmission signal conversion circuit that multiplies each modulated communication sequence by a transmission weight determined by a transmission weight arithmetic circuit and outputs the result to a radio unit connected to a corresponding antenna element. Communication device.
請求項12記載の無線通信装置であって、
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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択する通信空間選択回路と、
通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
A channel response matrix is estimated from a signal input from the radio unit, and when a communication partner and a transmission signal are determined, a channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to an interference space candidate calculation circuit;
An interference space candidate calculation circuit that outputs an interference space basis vector candidate as an interference space basis vector candidate from the input channel response matrix;
A communication space selection circuit that selects a communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and an interference space basis vector used as an interference space;
Orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference to communication partners other than the communication partner for each communication partner from the interference space basis vector input from the communication space selection circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit An orthogonal space arithmetic circuit for calculating
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A wireless communication apparatus comprising: a transmission circuit that outputs a transmission mode to be applied to a modulation circuit and a data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
A channel response matrix is estimated from a signal input from the radio unit, and when a communication partner and a transmission signal are determined, a channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to an interference space candidate calculation circuit;
An interference space candidate calculation circuit that outputs an interference space basis vector candidate as an interference space basis vector candidate from the input channel response matrix;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector to be used as the interference space. A communication space selection circuit that selects and outputs to the orthogonal space arithmetic circuit;
Interference with each communication partner other than the communication partner is reduced from the interference space basis vector and quasi-interference space basis vector input from the communication space selection circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. An orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix to be
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A wireless communication apparatus comprising: a transmission circuit that outputs a transmission mode to be applied to a modulation circuit and a data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
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チャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
A channel response matrix is estimated from a signal input from the radio unit, and when a communication partner and a transmission signal are determined, a channel information acquisition circuit that outputs the channel response matrix of the communication partner to an interference space candidate calculation circuit;
An interference space candidate calculation circuit that outputs an interference space basis vector candidate as an interference space basis vector candidate from the input channel response matrix;
An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the influence of time fluctuations and device errors;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and select the quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the interference space basis vector candidates that were not selected. The additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is converted to a vector orthogonal to the interference space basis vector, and added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector and output to the orthogonal space arithmetic circuit. A communication space selection circuit to
Interference with each communication partner other than the communication partner is reduced from the interference space basis vector and quasi-interference space basis vector input from the communication space selection circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. An orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix to be
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A radio communication apparatus comprising: a modulation circuit and a second transmission weight calculation circuit that outputs a transmission mode to be applied to a data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
前記送信ウエイト決定ブロックは、
通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の送信ウエイト演算回路へ、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、
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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、第2の直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、
第2の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第2の直交空間演算回路と、
第2の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、第2の送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
When the communication partner and the transmission signal are determined, the number of the first communication partner and the number of the first communication series to be preferentially transmitted from the communication partners is determined, and information on the first communication partner and other communication partners is obtained. A transmission rank setting circuit for outputting to the channel information acquisition circuit;
The channel response matrix is estimated from the signal input from the radio unit, and when the communication partner and the transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of the first communication series are calculated. A channel information acquisition circuit that outputs a channel response matrix of all communication partners to the second interference space candidate calculation circuit to the first transmission weight calculation circuit;
A first transmission weight calculation circuit that determines a prescribed number of first transmission weights from the input channel response matrix of the first communication partner by linear calculation and outputs the first transmission weight to an interference space candidate calculation circuit;
Based on the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit and the first transmission weight input from the first transmission weight calculation circuit, an interference space basis vector candidate serving as a basis vector candidate is output to the communication space selection circuit. A second interference space candidate computation circuit that
An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the influence of time fluctuations and device errors;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and select the quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the interference space basis vector candidates that were not selected. The additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is converted into a vector orthogonal to the interference space basis vector, and the second orthogonal space operation is added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector. A second communication space selection circuit for outputting to the circuit;
From the interference space basis vector, the quasi-interference space basis vector input from the second communication space selection circuit, and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, communication partners other than the communication partner to each communication partner are communicated. A second orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference;
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the second orthogonal spatial operation circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, and output to the second transmission signal conversion circuit And a second transmission weight calculation circuit that outputs a transmission mode applied to each communication series to the modulation circuit and the data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
前記送信ウエイト決定ブロックは、
通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトルを決定し、第1の直交空間演算回路へ出力する第1の干渉空間演算回路と、
第1の干渉空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、
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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、 第2の直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、
第2の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第2の直交空間演算回路と、
第2の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第2の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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
When the communication partner and the transmission signal are determined, the number of first communication partners and the number of the first communication series to be transmitted with priority among the communication partners are determined, and the first communication partner and other communication partners are determined. A transmission rank setting circuit that outputs information to a channel information acquisition circuit;
The channel response matrix is estimated from the signal input from the radio unit, and when the communication partner and the transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of the first communication series are calculated. A channel information acquisition circuit that outputs to the first orthogonal space arithmetic circuit and the first interference space arithmetic circuit, and outputs channel response matrices of all communication partners to the second interference space candidate arithmetic circuit;
A first interference space calculation circuit that determines a first interference space basis vector of each first communication partner from the input channel response matrix of the first communication partner and outputs the first interference space basis vector to the first orthogonal space calculation circuit; ,
The first transmission weight is defined by linear calculation from the first interference space basis vector input from the first interference space calculation circuit and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit. A first transmission weight calculation circuit that determines the number and outputs to the interference space candidate calculation circuit;
Communicating an interference space basis vector candidate as a second interference space basis vector candidate from the channel response matrix inputted from the channel information acquisition circuit and the first transmission weight inputted from the first transmission weight calculation circuit. A second interference space candidate calculation circuit that outputs to the space selection circuit;
An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the influence of time fluctuations and device errors;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and select the quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the interference space basis vector candidates that were not selected. The additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is converted into a vector orthogonal to the interference space basis vector, and added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector. A second communication space selection circuit for outputting to the circuit;
From the interference space basis vector, the quasi-interference space basis vector input from the second communication space selection circuit, and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit, communication partners other than the communication partner to each communication partner are communicated. A second orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix that reduces interference;
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the second orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, A radio communication apparatus comprising: a modulation mode and a second transmission weight calculation circuit that outputs a transmission mode applied to a communication sequence to a data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
前記送信ウエイト決定ブロックは、
通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第1の通信空間演算回路へ出力する第1の干渉空間候補演算回路と、
入力された第1の干渉空間基底ベクトル候補から、第1の干渉空間として用いる第1の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第1の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第1の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第1の直交空間演算回路に出力する第1の通信空間選択回路と、
第1の通信空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと第1の準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、第2の干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、
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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する第2の通信空間選択回路と、
通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
When the communication partner and the transmission signal are determined, the number of first communication partners and the number of the first communication series to be transmitted with priority among the communication partners are determined, and the first communication partner and other communication partners are determined. A transmission rank setting circuit that outputs information to a channel information acquisition circuit;
The channel response matrix is estimated from the signal input from the radio unit, and when the communication partner and the transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of the first communication series are calculated. A channel information acquisition circuit that outputs to the first orthogonal space computation circuit and the first interference space candidate computation circuit, and outputs channel response matrices of all communication partners to the second interference space candidate computation circuit;
A first interference space candidate calculation that calculates a first interference space basis vector candidate of each first communication partner from the input channel response matrix of the first communication partner and outputs to the first communication space calculation circuit Circuit,
A first interference space basis vector to be used as the first interference space is selected from the input first interference space basis vector candidates, and the first interference space basis vector candidates that are not selected are completely selected. Selects a first quasi-interference space basis vector that is not orthogonalized, and outputs the first quasi-interference space basis vector to the first orthogonal space arithmetic circuit;
Linear calculation is performed from the first interference space basis vector and the first quasi-interference space basis vector input from the first communication space calculation circuit and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit. A first transmission weight calculation circuit that determines a prescribed number of first transmission weights and outputs the first transmission weight to a second interference space candidate calculation circuit,
Communicating an interference space basis vector candidate as a second interference space basis vector candidate from the channel response matrix inputted from the channel information acquisition circuit and the first transmission weight inputted from the first transmission weight calculation circuit. A second interference space candidate calculation circuit that outputs to the space selection circuit;
An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the influence of time fluctuations and device errors;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector to be used as the interference space. The additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is converted to a vector orthogonal to the interference space basis vector, and added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector and output to the orthogonal space arithmetic circuit. A second communication space selection circuit that
Interference with each communication partner other than the communication partner is reduced from the interference space basis vector and quasi-interference space basis vector input from the communication space selection circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. An orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix to be
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A wireless communication apparatus comprising: a transmission circuit that outputs a transmission mode to be applied to a modulation circuit and a data division circuit.
請求項12記載の無線通信装置であって、
前記送信ウエイト決定ブロックは、
通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第1の通信相手と第1の通信系列の数を決定し、第1の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第1の通信相手のチャネル応答行列と第1の通信系列の数を第1の直交空間演算回路と第1の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第2の干渉空間候補演算回路へ出力し、第1の通信系列による干渉を完全に除去することが難しい干渉不可通信相手のチャネル応答行列の少なくとも一部を第1の付加干渉空間選択回路に出力するチャネル情報取得回路と、
入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、各第1の通信相手の第1の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第1の通信空間演算回路へ出力する第1の干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルや、入力された干渉不可通信相手のチャネル応答行列行列から得られる干渉空間基底ベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う第1の付加干渉空間選択回路と、
入力された第1の干渉空間基底ベクトル候補から、第1の干渉空間として用いる第1の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第1の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第1の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第1の付加干渉空間選択回路から入力された第1の付加干渉空間ベクトルを、第1の干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、第1の干渉空間基底ベクトルか、第1の準干渉空間基底ベクトルに加え、第1の直交空間演算回路に出力する第1の通信空間選択回路と、
第1の通信空間演算回路から入力された第1の干渉空間基底ベクトルと第1の準干渉基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第1の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第1の送信ウエイトを規定数決定し、第2の干渉空間候補演算回路に出力する第1の送信ウエイト演算回路と、
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と、第1の送信ウエイト演算回路から入力された第1の送信ウエイトから、第2の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第2の干渉空間候補演算回路と、
時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、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とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる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伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する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 apparatus according to claim 12, wherein
The transmission weight determination block includes:
When the communication partner and the transmission signal are determined, the number of first communication partners and the number of the first communication series to be transmitted with priority among the communication partners are determined, and the first communication partner and other communication partners are determined. A transmission rank setting circuit that outputs information to a channel information acquisition circuit;
The channel response matrix is estimated from the signal input from the radio unit, and when the communication partner and the transmission signal are input from the transmission rank setting circuit, the channel response matrix of the first communication partner and the number of the first communication series are calculated. The first orthogonal space arithmetic circuit and the first interference space candidate arithmetic circuit are output, and the channel response matrix of all communication partners is output to the second interference space candidate arithmetic circuit, so that the interference due to the first communication series is completely eliminated. A channel information acquisition circuit that outputs at least a part of the channel response matrix of a communication partner that is difficult to remove to the first interference interference selection circuit;
A first interference space candidate calculation that calculates a first interference space basis vector candidate of each first communication partner from the input channel response matrix of the first communication partner and outputs to the first communication space calculation circuit Circuit,
Due to the effects of time fluctuations and device errors, the vector that is expected to become an interference space when actually transmitting, or the interference space basis vector obtained from the channel response matrix matrix of the communication partner that cannot input interference A first additional interference space selection circuit for outputting as an additional interference space vector;
A first interference space basis vector to be used as the first interference space is selected from the input first interference space basis vector candidates, and the first interference space basis vector candidates that are not selected are completely selected. Selects a first quasi-interference space basis vector that is not orthogonalized, and converts the first additional interference space vector input from the first additional interference space selection circuit into a vector orthogonal to the first interference space basis vector. A first communication space selection circuit that outputs to the first orthogonal space arithmetic circuit in addition to the first interference space basis vector or the first quasi-interference space basis vector;
From the first interference space basis vector and the first quasi-interference basis vector input from the first communication space calculation circuit, and the channel response matrix of the first communication partner input from the channel information acquisition circuit, by linear calculation A first transmission weight calculation circuit that determines a prescribed number of first transmission weights and outputs the first transmission weight to a second interference space candidate calculation circuit;
Communicating an interference space basis vector candidate as a second interference space basis vector candidate from the channel response matrix inputted from the channel information acquisition circuit and the first transmission weight inputted from the first transmission weight calculation circuit. A second interference space candidate calculation circuit that outputs to the space selection circuit;
An additional interference space selection circuit that outputs, as an additional interference space vector, a vector that is expected to become an interference space when actually transmitting due to the influence of time fluctuations and device errors;
Select the communication partner that actually performs transmission, the number of communication sequences, and the interference space basis vector used as the interference space, and select the quasi-interference space basis vector that is not completely orthogonal from the interference space basis vector candidates that were not selected. The additional interference space vector input from the additional interference space selection circuit is converted to a vector orthogonal to the interference space basis vector, and added to the interference space basis vector or the quasi-interference space basis vector and output to the orthogonal space arithmetic circuit. A communication space selection circuit to
Interference with each communication partner other than the communication partner is reduced from the interference space basis vector and quasi-interference space basis vector input from the communication space selection circuit and the channel response matrix input from the channel information acquisition circuit. An orthogonal spatial arithmetic circuit for calculating an orthogonal spatial channel response matrix to be
The orthogonal spatial channel response matrix calculated in the orthogonal spatial arithmetic circuit is used as an input signal, a transmission weight obtained by performing a linear operation on the orthogonal spatial channel response matrix is determined, output to the transmission signal conversion circuit, and transmitted to each communication sequence. A wireless communication apparatus comprising: a transmission circuit that outputs a transmission mode to be applied to a modulation circuit and a data division circuit.
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