JP2008306661A - Communication system and communication method - Google Patents

Communication system and communication method Download PDF

Info

Publication number
JP2008306661A
JP2008306661A JP2007154253A JP2007154253A JP2008306661A JP 2008306661 A JP2008306661 A JP 2008306661A JP 2007154253 A JP2007154253 A JP 2007154253A JP 2007154253 A JP2007154253 A JP 2007154253A JP 2008306661 A JP2008306661 A JP 2008306661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
communication
communication terminal
interference
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007154253A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4806658B2 (en
Inventor
Kentaro Nishimori
健太郎 西森
Taiji Takatori
泰司 鷹取
Shuji Kubota
周治 久保田
Hiroyuki Yomo
博之 四方
Popovski Petar
ポポフスキ ペータ
Di Taranto Rocco
ディ タラント ロコ
Prasad Ramjee
プラサド ラムジー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2007154253A priority Critical patent/JP4806658B2/en
Publication of JP2008306661A publication Critical patent/JP2008306661A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4806658B2 publication Critical patent/JP4806658B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain cognitive radio without undergoing any interference from a Primary system, even if the number of terminal antenna element is 1. <P>SOLUTION: Transfer functions between an AP and a terminal and between a Primary system and the terminal are estimated by utilizing a training interval of the Primary system. Then, the access point AP transmits a first signal to a communication terminal TS1, in a communication interval of the Primary system with use of directivity, so that a received signal is substantially zero with respect to a communication terminal TS2. The communication terminal TS2 estimates the interference wave, arriving at the communication interval of the Primary system based on the received signal and transfer function, and transmits the interference wave information to the communication terminal TS1 by using the next signal interval. The communication terminal TS1 estimates the interference signal from the Primary system based on the interference wave information and the transfer function, and further estimates the desired signal, based on an estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数システムを同一周波数で運用する無線通信システムにおいて、優先権を持たない新規システム(Secondaryシステム)が、優先権を持つ従来システム(Primaryシステム)からの情報を効率的に把握しながら、通信を行っていない端末を、仮想的なアレーアンテナとして利用する通信システム及び通信方法に関する。   In a wireless communication system that operates a plurality of systems at the same frequency, the present invention enables a new system (Secondary system) that does not have priority to efficiently grasp information from a conventional system (Primary system) that has priority. The present invention relates to a communication system and a communication method in which a terminal that is not performing communication is used as a virtual array antenna.

近年、携帯電話や、無線LANなどの普及により、限られた周波数帯域において、できるだけ高速な伝送を行うための技術が検討されている。限られた帯域において高速伝送を実現する手段としては、近年、MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が注目を集めている。MIMOとは、送信側と受信側とに、それぞれアレーアンテナを用い、送信側においては、アンテナ毎に異なるデータを送信し、受信側においては、何らかの干渉除去技術・復号技術により、異なる信号を復元することで、単一アンテナ同士の送受信に比べ、同一周波数で著しく伝送速度を向上する技術である。既に、無線LANシステムなどにおいて導入されている。 In recent years, with the widespread use of mobile phones, wireless LANs, and the like, techniques for performing transmission as fast as possible in a limited frequency band have been studied. In recent years, MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology has attracted attention as means for realizing high-speed transmission in a limited band. MIMO uses array antennas for the transmitting side and the receiving side, respectively, and on the transmitting side, different data is transmitted for each antenna, and on the receiving side, different signals are restored by some interference cancellation / decoding technology. By doing so, it is a technique that remarkably improves the transmission speed at the same frequency as compared with transmission / reception between single antennas. Already introduced in wireless LAN systems and the like.

しかしながら、MIMO技術においては、送受信のアンテナ数が高速伝送のキーとなる。したがって、非常に高い周波数利用効率を実現するためには、かなりのアンテナ素子数を必要とする。小型の端末を考えた場合、アンテナ素子数の増加は、ハードウエア規模の増大になるため、望ましくない。   However, in the MIMO technology, the number of transmission / reception antennas is a key for high-speed transmission. Therefore, in order to realize very high frequency utilization efficiency, a considerable number of antenna elements are required. When considering a small terminal, an increase in the number of antenna elements is undesirable because it increases the hardware scale.

このMIMO技術とは別の方法で、周波数の有効利用を図る手段として、コグニティブ(Cognitive)無線技術が注目されている(例えば、非特許文献1参照)。このコグニティブ無線技術とは、無線機が周囲の電波環境を認識し、適切な周波数帯域を選択して利用することにより、空いている周波数帯域を有効に活用する技術である。コグニティブ無線により、通常注目されていなかった周波数や、時間を有効に活用できるため、単位面積あたりの周波数を大幅に向上させることができる。   Cognitive radio technology has attracted attention as a means for effectively using frequencies by a method different from the MIMO technology (see, for example, Non-Patent Document 1). This cognitive radio technology is a technology for effectively utilizing an available frequency band by recognizing the surrounding radio wave environment and selecting and using an appropriate frequency band. Since cognitive radio can effectively use frequencies and time that have not been attracting attention, the frequency per unit area can be greatly improved.

図8は、コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。図8において、1−1、1−2は、2つの優先システム(Primaryシステム)であり、2−1〜2−6は、複数のコグニティブシステム(Secondaryシステム)である。また、3は、Primaryシステムの通信可能領域である。4−1、4−2は、各々、Primaryシステム1−1、1−2のアンテナの指向性である。   FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the outline of the cognitive radio technology. In FIG. 8, 1-1 and 1-2 are two priority systems (Primary systems), and 2-1 to 2-6 are a plurality of cognitive systems (Secondary systems). Reference numeral 3 denotes a communicable area of the primary system. Reference numerals 4-1 and 4-2 denote antenna directivities of the primary systems 1-1 and 1-2, respectively.

コグニティブ無線では、元々、ある通信帯域を使用するPrimaryシステム1−1、1−2と、該Primaryシステム1−1、1−2が使用していない周波数、時間などを監視して、この情報を基に通信を行うSecondaryシステム2−1〜2−6とが存在する。基本的には、Primaryシステム1−1、1−2は、優先的に与えられた通信帯域を使用することが可能であり、Secondaryシステム2−1〜2−6は、自分自身の通信によって、Primaryシステム1−1、1−2に干渉を与えることにより、Primaryシステム1−1、1−2の効率を低下させることがあってはならない。また、通常、Primaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステム2−1〜2−6の存在を認識することはできない。
S. Haykin, “Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”, vol.23, no.2, pp.201-220, Feb. 2005.
In cognitive radio, the primary systems 1-1 and 1-2 that originally use a certain communication band and the frequencies and times that are not used by the primary systems 1-1 and 1-2 are monitored, and this information is obtained. There are secondary systems 2-1 to 2-6 that perform communication based on the above. Basically, the primary systems 1-1 and 1-2 can use a preferentially assigned communication band, and the secondary systems 2-1 to 2-6 can perform communication by themselves. By interfering with the primary systems 1-1 and 1-2, the efficiency of the primary systems 1-1 and 1-2 should not be reduced. In addition, the primary systems 1-1 and 1-2 cannot normally recognize the existence of the secondary systems 2-1 to 2-6.
S. Haykin, “Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”, vol.23, no.2, pp.201-220, Feb. 2005.

コグニティブ無線では、通常、以下の手段で通信を行う。
(手順1)Secondaryシステム2−1〜2−6は、Primaryシステム1−1、1−2が使用していない時間または周波数を検出する。
(手順2)Secondaryシステム2−1〜2−6は、自らが行う通信により、Primaryシステム1−1、1−2の受信機に干渉を与えないかどうかを確認する。
(手順3)Secondaryシステム2−1〜2−6は、上記手順2で問題がないと判断した場合、上記手順1で検出した周波数もしくは時間により通信を行う。
In cognitive radio, communication is usually performed by the following means.
(Procedure 1) The Secondary systems 2-1 to 2-6 detect times or frequencies that are not used by the Primary systems 1-1 and 1-2.
(Procedure 2) The Secondary systems 2-1 to 2-6 confirm whether or not to interfere with the receivers of the Primary systems 1-1 and 1-2 through communication performed by themselves.
(Procedure 3) If the Secondary systems 2-1 to 2-6 determine that there is no problem in the procedure 2, the communication is performed at the frequency or time detected in the procedure 1.

以上が、コグニティブ無線における通信手順である。しかしながら、まず、上記手順1を行う際に問題が生じる。例えば、TDD(Time Division Duplex)を考えてみる。TDDシステムにおいて、局は、あるタイミングで受信し、その間は送信しない。一方、送信している間は、信号を受信しない。ハードウエアとしては、送信装置と受信装置との間に、時間分割スイッチ(TDDスイッチ)が配置される。したがって、例えば、ある時間に、Primaryシステム1−1からの干渉を検出しなかったとしても、その時間で送信を行うと、Primaryシステム1−2へ干渉を与えることになる。   The above is the communication procedure in cognitive radio. However, first, a problem occurs when the procedure 1 is performed. For example, consider TDD (Time Division Duplex). In a TDD system, a station receives at a certain timing and does not transmit during that time. On the other hand, no signal is received during transmission. As hardware, a time division switch (TDD switch) is arranged between the transmission device and the reception device. Therefore, for example, even if interference from the primary system 1-1 is not detected at a certain time, if transmission is performed at that time, interference is given to the primary system 1-2.

また、例えば、「ある周波数」、あるいは「ある時間」において、信号が到来していないと、Secondaryシステム2−1〜2−6の受信機が判断したとしても、時間的にその状態が変動する可能性や、隠れ端末の存在といった問題などにより、正しく信号を検出できない場合がある。したがって、コグニティブ無線では、非常に高い精度の信号検出が要求される。   Also, for example, even if the receivers of the secondary systems 2-1 to 2-6 determine that a signal has not arrived at “a certain frequency” or “a certain time”, the state fluctuates with time. The signal may not be detected correctly due to the possibility or the presence of a hidden terminal. Therefore, in cognitive radio, signal detection with very high accuracy is required.

これを改善する手段として、信号の周期定常性(Cyclostationary)を利用した検出方法が提案されている。これは、例えば、文献1(Cabric, D, et al., “Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference, vol.1, pp.772 - 776, 7-10 Nov. 2004.)に開示されている。このような方法を図9に示すように、Secondaryシステムの基地局に導入すれば、高機能なPrimaryシステム1−1、1−2の信号検出が可能となる。すなわち、Secondaryシステム2−1、2−2、…の基地局3に設けた通信内容把握部3−1によりPrimaryシステム1−1、1−2からの信号内容を把握し、干渉回避もしくは干渉キャンセル部3−2により干渉を回避もしくはキャンセルする。   As a means for improving this, a detection method using signal cyclostationary has been proposed. For example, Reference 1 (Cabric, D, et al., “Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference, vol.1, pp.772-776, 7-10. Nov. 2004.). As shown in FIG. 9, when such a method is introduced into a base station of a secondary system, it becomes possible to detect signals of the high-performance primary systems 1-1 and 1-2. That is, the communication contents grasping unit 3-1 provided in the base station 3 of the Secondary systems 2-1, 2-2,... Grasps the signal contents from the Primary systems 1-1, 1-2 to avoid interference or cancel interference. The part 3-2 avoids or cancels the interference.

この方法では、Primaryシステム1−1、1−2の搬送波周波数、もしくはシンボルレートと変調方式が事前に分かっていれば、非常に低いCNR(Carrier to Noise Ratio)においても、信号検出が可能となる。しかしながら、この方法は、検出に非常に多くの時間と信号のサンプル数とを必要とするため、Primaryシステム1−1、1−2の伝搬環境が変化する場合などの対応が困難となるといった問題が生じる。   In this method, signal detection is possible even at a very low CNR (Carrier to Noise Ratio) if the carrier frequencies of the primary systems 1-1 and 1-2, or the symbol rate and modulation scheme are known in advance. . However, this method requires a very large amount of time and the number of signal samples for detection, so that it is difficult to cope with a case where the propagation environment of the primary systems 1-1 and 1-2 changes. Occurs.

もう1つの、Primaryシステム1−1、1−2からの干渉を回避する手段として、アレーアンテナを用いたアダプティブアレーが知られている。図10は、アダプティブアレーの基本構成を示すブロック図である。図10に示すように、アダプティブアレー5は、複数本のアンテナ6−1〜6−Nに入力される信号に、制御回路9により、乗算器7−1〜7−Nで適切な重み付けを行い、加算器8で合成することで、干渉波を除去する技術である。この重み付けの設定方法については、様々な方法が提案されており、詳しくは、例えば、文献2(菊間、アレーアンテナによる適応信号処理、科学技術出版社、1998)などに開示されている。   As another means for avoiding interference from the primary systems 1-1 and 1-2, an adaptive array using an array antenna is known. FIG. 10 is a block diagram showing a basic configuration of an adaptive array. As shown in FIG. 10, the adaptive array 5 performs appropriate weighting on signals input to the plurality of antennas 6-1 to 6-N by the multipliers 7-1 to 7-N by the control circuit 9. This is a technique for removing the interference wave by combining with the adder 8. Various methods for setting the weighting have been proposed, and details are disclosed in, for example, Document 2 (Kikuma, Adaptive Signal Processing with Array Antenna, Science and Technology Publishers, 1998).

しかしながら、上記アダプティブアレー5を用いた技術により、図9に示すSecondaryシステム2−1、2−2、…の基地局3で、図10に示すようなアダプティブアレー構成を用いて、干渉を除去したとしても、コグニティブ無線では、端末4においても干渉波を除去しなければならない。PCカ−ドの中に搭載されるような端末で、複数のアレーアンテナを用いて干渉を除去することは、ハードウエア規模の削減、消費電力の観点から、端末4におけるアンテナ数は、できるだけ少ないことが望まれる。理想的には、アンテナ数が1であることが望まれる。すなわち、図10に示すような構成を、Secondaryシステムの端末で用いることは難しい。   However, the base station 3 of the secondary systems 2-1, 2-2,... Shown in FIG. 9 removes interference using the adaptive array configuration shown in FIG. Even so, in the cognitive radio, the terminal 4 must also remove the interference wave. In a terminal mounted on a PC card, removing interference using a plurality of array antennas reduces the number of antennas in the terminal 4 as much as possible from the viewpoint of reduction in hardware scale and power consumption. It is desirable. Ideally, it is desirable that the number of antennas be one. That is, it is difficult to use the configuration as shown in FIG. 10 in the terminal of the Secondary system.

この問題を解決する手法として、分散型アレーアンテナが提案されている。これは、例えば、文献3(Shidong Zhou,Ming Zhao,Xibin Xu,Jing Wang and Yan Yao,“Distributed wireless communication system:a new architecture for future public wireless access”,IEEE Communications Magazine,vol.41,no.3,pp.108--113、March 2003.」などに開示されている。   As a method for solving this problem, a distributed array antenna has been proposed. For example, reference 3 (Shidong Zhou, Ming Zhao, Xibin Xu, Jing Wang and Yan Yao, “Distributed wireless communication system: a new architecture for future public wireless access”, IEEE Communications Magazine, vol. 41, no. 3 , pp.108--113, March 2003. ”and the like.

図11は、分散型アレーアンテナを適用した環境を示す概念図である。また、図12は、分散型アレーアンテナの構成を示す概念図である。図11に示すように、端末#1、#2のアンテナは1つである。図11では、アクセスポイント10が端末#1と通信を行う環境を想定している。その際に、Primaryシステム11より同一周波数の干渉が到来する。端末#2は通信を行っていない。分散型アレーの特徴は、図11に示す場合に、通信を行っていない端末#2(これをアイドル端末と呼ぶ)を利用して、その端末#2の情報を人手することで、仮想的なアレーアンテナを形成することにある。また、図11において、hは、それぞれ送信局と受信局との間のチャネル応答を表す。理想的には、図11の構成を用いてこれを実現できる。端末#1と端末#2で受信される信号x1、x2は、以下の数式(1)、(2)で与えられる。   FIG. 11 is a conceptual diagram showing an environment to which a distributed array antenna is applied. FIG. 12 is a conceptual diagram showing the configuration of a distributed array antenna. As shown in FIG. 11, terminals # 1 and # 2 have one antenna. FIG. 11 assumes an environment in which the access point 10 communicates with the terminal # 1. At that time, interference of the same frequency comes from the Primary system 11. Terminal # 2 is not communicating. The feature of the distributed array is that, in the case shown in FIG. 11, a terminal # 2 that is not communicating (referred to as an idle terminal) is used to manually operate the information of the terminal # 2, thereby providing a virtual The purpose is to form an array antenna. In FIG. 11, h represents a channel response between the transmitting station and the receiving station. Ideally, this can be achieved using the configuration of FIG. Signals x1 and x2 received by terminal # 1 and terminal # 2 are given by the following equations (1) and (2).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

ここで、hS1は、Secondaryシステムのアクセスポイント10と端末#1との間のチャネル応答であり、Sは、アクセスポイント10が送信する信号である。hI1は、Primaryシステムの送信局11と端末#1との間のチャネル応答であり、iは、Primaryシステムの送信局11が送信する信号で、Secondaryシステムの端末にとっては干渉となる。また、n1は、熱雑音である。   Here, hS1 is a channel response between the access point 10 of the Secondary system and the terminal # 1, and S is a signal transmitted by the access point 10. hI1 is a channel response between the transmission station 11 of the primary system and the terminal # 1, and i is a signal transmitted by the transmission station 11 of the primary system, which is an interference for the terminal of the secondary system. N1 is thermal noise.

Figure 2008306661
Figure 2008306661

ここで、hS2は、Secondaryシステムのアクセスポイント10と端末#2との間のチャネル応答であり、Sは、アクセスポイント10が送信する信号である。hI2は、Primaryシステムの送信局11と端末#2との間のチャネル応答であり、iは、Primaryシステムの送信局11が送信する信号で、Secondaryシステムの端末にとっては干渉となる。また、n2は、熱雑音を表す。   Here, hS2 is a channel response between the access point 10 of the Secondary system and the terminal # 2, and S is a signal transmitted by the access point 10. hI2 is a channel response between the primary system transmitting station 11 and the terminal # 2, and i is a signal transmitted by the primary system transmitting station 11, which is an interference for the secondary system terminal. N2 represents thermal noise.

ここで、端末#2から端末#1に送信される信号は、以下の数式(3)で与えることができる。   Here, the signal transmitted from the terminal # 2 to the terminal # 1 can be given by the following equation (3).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

数式(1)、(3)で与えられえる信号x1、x2は、図12で示す2つのアンテナに入力される受信信号にそれぞれに相当する。数式(1)、(3)は、それぞれ所望信号成分sと干渉信号成分iの関数として与えられる。この場合、例えば、以下の数式(4)で所望信号sは、復号することができることが知られている。   Signals x1 and x2 that can be given by Equations (1) and (3) correspond to reception signals input to the two antennas shown in FIG. Equations (1) and (3) are given as functions of the desired signal component s and the interference signal component i, respectively. In this case, for example, it is known that the desired signal s can be decoded by the following formula (4).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

上記数式(4)において、チルダ(〜)sは、所望信号の復号結果である。これは、Zero forcingというアルゴリズムとしてよく知られているが、数式(1)、(3)より所望信号を復号する方法としては、この方法の他に、MMSE(Minimum Mean Square)や、SIC(Successive Interference Cancellation)、MLD(Maximum Likelihood Detection)などの方法が知られている。   In the above mathematical formula (4), tilde (˜) s is a decoding result of the desired signal. This is well known as an algorithm called Zero forcing. As a method of decoding a desired signal from Equations (1) and (3), in addition to this method, MMSE (Minimum Mean Square), SIC (Successive Methods such as Interference Cancellation) and MLD (Maximum Likelihood Detection) are known.

このように、分散アレーを用いれば、理想的には、1本の端末アンテナでも干渉キャンセルが可能である。しかし、連続的なプライマリシステムからの干渉波が到来する場合には、以下の問題が生じる。図13を用いて、この問題点について説明する。図12では、端末#2から端末#1に信号を送る時間を無視していたが、実際には、端末#2は、同一周波数を用いて受信と送信を同時に実現することはできない。すなわち、実際には、図13に示すように、端末#2は、時間t1を用いて信号を受信し、その情報を端末#1に時間t2を用いて送信するのである。ここで、連続的なPrimaryシステムからの干渉波を考えると、時間t2の間にも干渉波i’が到来しており、これを実際には考慮しなければならない。すなわち、x21は、より厳密には、以下の数式(5)で与えられる。   Thus, if a distributed array is used, interference cancellation is ideally possible even with one terminal antenna. However, when interference waves from the continuous primary system arrive, the following problems occur. This problem will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the time for transmitting a signal from the terminal # 2 to the terminal # 1 is ignored, but actually, the terminal # 2 cannot realize reception and transmission at the same time using the same frequency. That is, as shown in FIG. 13, terminal # 2 actually receives a signal using time t1, and transmits the information to terminal # 1 using time t2. Here, considering the interference wave from the continuous primary system, the interference wave i 'also arrives during the time t2, and this must actually be considered. That is, x21 is more strictly given by the following formula (5).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

ここで、数式(5)には、新たな干渉成分hI1i’が発生するため、数式(1)、(5)を用いて、所望信号を復号することができない。すなわち、連続的な干渉波を考慮した場合、従来の分散型アレーでは、所望信号を復号できないといった問題がある。   Here, since a new interference component hI1i ′ is generated in Equation (5), the desired signal cannot be decoded using Equations (1) and (5). That is, when continuous interference waves are taken into account, there is a problem that the desired signal cannot be decoded with the conventional distributed array.

次に、上記手順2でも問題が発生する。先に述べたように、原則として、図8に示すPrimaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステム2−1〜2−6のことを認識することができない。例えば、Secondaryシステム2−1〜2−6が、ある周波数において、Primaryシステム1−1の送信機からの信号レベルが低いと判断し、この周波数が使えると判断したとしても、その周波数でそのまま送信を行うと、Primaryシステム1−2に干渉を与える可能性がある。したがって、Secondaryシステム2−1〜2−6が与える干渉は、Primaryシステム1−1、1−2の受信機が判断することが最も確実な方法である。   Next, a problem also occurs in the above procedure 2. As described above, in principle, the primary systems 1-1 and 1-2 shown in FIG. 8 cannot recognize the secondary systems 2-1 to 2-6. For example, even if the secondary systems 2-1 to 2-6 determine that the signal level from the transmitter of the primary system 1-1 is low at a certain frequency and determine that this frequency can be used, transmission is performed as is at that frequency. May cause interference to the primary system 1-2. Therefore, the interference given by the Secondary systems 2-1 to 2-6 is most surely determined by the receivers of the Primary systems 1-1 and 1-2.

しかしながら、Primaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステム2−1〜2−6の存在を認識することができない。よって、これを実現するために、Primaryシステム1−1、1−2が発生するある信号をSecondaryシステム2−1〜2−6が定常的に観測し、Primaryシステム1−1、1−2の存在を把握する方法が考えられている。   However, the primary systems 1-1 and 1-2 cannot recognize the existence of the secondary systems 2-1 to 2-6. Therefore, in order to realize this, the secondary systems 2-1 to 2-6 regularly observe a certain signal generated by the primary systems 1-1 and 1-2, and the primary systems 1-1 and 1-2 have A method of grasping the existence is considered.

これは、コグニティブ無線ではなくても、従来の無線システムにおけるキャリアセンスと同じ原理と考えることができる。キャリアセンスに関しては、例えば、文献4(守倉、久保田、”改訂版802.11高速無線LAN教科書”、第4章、インプレス社、2004年)に開示されている。Secondaryシステム2−1〜2−6がPrimaryシステム1−1、1−2の受信機に近づいた場合、Primaryシステム1−1、1−2から送信される信号を受信することで、Primaryシステム1−1、1−2の存在を把握し、この信号電力の大きさに基づいて、Secondaryシステム2−1〜2−6は、上記手順2を行うことができる。   Even if this is not cognitive radio, it can be considered as the same principle as carrier sense in the conventional radio system. The carrier sense is disclosed, for example, in Reference 4 (Morikura, Kubota, “Revised 802.11 High-Speed Wireless LAN Textbook”, Chapter 4, Impress, 2004). When the secondary systems 2-1 to 2-6 approach the receivers of the primary systems 1-1 and 1-2, the primary system 1 is received by receiving signals transmitted from the primary systems 1-1 and 1-2. -1, 1-2 are grasped, and the secondary systems 2-1 to 2-6 can perform the procedure 2 based on the magnitude of the signal power.

しかしながら、コグニティブ無線を考えた場合、結局、Primaryシステム1−1、1−2が自分の存在を知らせるための意図的な信号を発生させるとすると、通常の通信以外の機構を設ける必要があり、これは、ハードウエアの複雑化につながる。また、この信号を送信するための周波数及び時間を新たに設ける必要がある。これは、Primaryシステム1−1、1−2の通信利用効率を低下させる要因となるという問題が生じる。   However, when considering cognitive radio, if the primary systems 1-1 and 1-2 eventually generate intentional signals for notifying their existence, it is necessary to provide a mechanism other than normal communication. This leads to hardware complexity. Further, it is necessary to newly provide a frequency and time for transmitting this signal. This causes a problem that it becomes a factor of reducing the communication utilization efficiency of the primary systems 1-1 and 1-2.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、連続したPrimaryシステムにおける干渉条件においても、Secondaryシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え1素子であっても、コグニティブ無線を実現することができる通信システム及び通信方法を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object thereof is to prevent deterioration of the characteristics of the secondary system and the number of terminal antenna elements, for example, one element even under interference conditions in a continuous primary system. Even so, it is to provide a communication system and a communication method capable of realizing cognitive radio.

上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と少なくとも1台の第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、前記基地局は、2本以上のアンテナ素子を具備し、前記第1の通信端末は、1本のアンテナ素子を具備し、前記第2の通信端末は、受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知である信号区間を用いて、前記第1の通信端末に送信することを特徴とする通信システムである。   In order to solve the above-described problem, the present invention performs communication between a base station and at least one first communication terminal in an environment in which interference waves from other systems arrive continuously. In a communication system using a second communication terminal that is not communicating as a distributed array antenna, the base station includes two or more antenna elements, and the first communication terminal includes one antenna element. And the second communication terminal transmits the received interference wave to the first communication terminal using a signal interval that is known between communication stations of the other system. System.

また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第1の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第1の通信端末間、前記基地局と前記第2の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第2の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第2の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第1の通信端末に第1の信号を送信する第1の送信手段と、前記他システムの通信区間で、前記第2の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定手段と、前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第2の信号を送信する第2の送信手段と、前記第1の通信端末で受信された前記第2の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定手段と、前記干渉信号の推定値と前記第1の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定手段とを更に具備することを特徴とする通信システムである。   In order to solve the above-described problem, the present invention performs communication when performing communication between a base station and a first communication terminal in an environment where interference waves from other systems arrive continuously. In a communication system using a second communication terminal that has not been used as a distributed array antenna, a training section of the other system is used to transmit an interference wave of the other system between the base station and the first communication terminal. Transfer function estimation means for estimating a transfer function between the first communication terminal, between the base station and the second communication terminal, and between a transmission station of the interference wave of the other system and the second communication terminal; In the communication section of the other system, the first direction from the base station to the first communication terminal using directivity such that the received signal from the base station to the second communication terminal is almost zero. The first sender to send the signal And interference wave estimation for estimating an interference wave from the other system arriving at the communication section of the other system based on a received signal and the transfer function at the second communication terminal in the communication section of the other system And second transmission using a signal section having the same signal sequence that arrives after the training section from the second communication terminal to the first communication terminal after temporarily stopping transmission from the base station. An interference signal for estimating an interference signal in the communication section of the other system based on the second transmission means for transmitting the signal of the second signal, the second signal received by the first communication terminal, and the transfer function A communication system further comprising: estimation means; and desired signal estimation means for estimating a desired signal based on the estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function.

本発明は、上記の発明において、前記干渉波推定手段により推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換手段と、前記干渉信号推定手段により推定された干渉信号の推定値を、前記変調方式変換手段で変換する前の元の変調信号に逆変換し、前記干渉信号の推定値として前記所望信号推定手段に供給する逆変換手段とを更に具備することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the modulation system conversion means for converting the modulation signal of the interference wave estimated by the interference wave estimation means into a modulation system having a larger number of multivalues, and the estimation by the interference signal estimation means An inverse conversion unit that inversely converts the estimated value of the interference signal that has been converted into an original modulation signal before being converted by the modulation method conversion unit, and supplies the estimated signal to the desired signal estimation unit as the estimated value of the interference signal. It is characterized by doing.

また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、前記基地局は、2本以上のアンテナ素子を具備し、前記第1の通信端末は、1本のアンテナ素子を具備し、前記第2の通信端末は、前記他のシステムから受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知となる信号区間を用いて前記第1の通信端末に送信することを特徴とする通信方法である。   In order to solve the above-described problem, the present invention performs communication when performing communication between a base station and a first communication terminal in an environment where interference waves from other systems arrive continuously. In a communication method using a second communication terminal that has not been performed as a distributed array antenna, the base station includes two or more antenna elements, and the first communication terminal includes one antenna element. The second communication terminal transmits the interference wave received from the other system to the first communication terminal using a signal interval that is known between communication stations of the other system. Communication method.

また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第1の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第1の通信端末間、前記基地局と前記第2の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第2の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第2の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第1の通信端末に第1の信号を送信する第1の送信ステップと、前記他システムの通信区間で、前記第2の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定ステップと、前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第2の信号を送信する第2の送信ステップと、前記第1の通信端末で受信された前記第2の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定ステップと、前記干渉信号の推定値と前記第1の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定ステップとを含むことを特徴とする通信制御方法である。   In order to solve the above-described problem, the present invention performs communication when performing communication between a base station and a first communication terminal in an environment where interference waves from other systems arrive continuously. In a communication method in which a second communication terminal that is not used is used as a distributed array antenna, a training section of the other system is used to transmit an interference wave between the base station and the first communication terminal and an interference wave of the other system. A transfer function estimation step for estimating a transfer function between the first communication terminal, between the base station and the second communication terminal, and between a transmission station of the interference wave of the other system and the second communication terminal; In the communication section of the other system, the first direction from the base station to the first communication terminal using directivity such that the received signal from the base station to the second communication terminal is almost zero. The first transmission station that transmits the signal And an interference that estimates an interference wave from the other system that arrives in the communication section of the other system based on the received signal and the transfer function in the second communication terminal in the communication section of the other system. A signal estimation step and a signal section having the same signal sequence that arrives after the training section from the second communication terminal to the first communication terminal after temporarily stopping transmission from the base station. Based on the second transmission step of transmitting the second signal, the second signal received by the first communication terminal, and the transfer function, an interference signal in the communication section of the other system is estimated. A communication control method comprising: an interference signal estimation step; and a desired signal estimation step for estimating a desired signal based on the estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function.

本発明は、上記の発明において、前記干渉波推定ステップと前記第2の送信ステップの間に、前記通信区間において推定した干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換ステップと、前記干渉信号推定ステップと前記所望信号推定ステップとの間に、前記推定した干渉信号の推定値を前記変調方式変換ステップで変換する前の元の変調信号に逆変換する逆変換ステップとを更に含むことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, between the interference wave estimation step and the second transmission step, the modulation signal of the interference wave estimated in the communication section is converted into a modulation scheme having a larger number of multivalues. Between the modulation scheme conversion step, and between the interference signal estimation step and the desired signal estimation step, the inverse of inversely converting the estimated value of the estimated interference signal into the original modulation signal before being converted in the modulation scheme conversion step. A conversion step.

本発明は、上記の発明において、前記伝達関数推定ステップは、前記トレーニング区間において、前記トレーニング区間を前記第1の通信端末の数をL、前記第2の通信端末の数をMとしたとき、L+M+1個に分割し、前記分割したトレーニング区間の区間1〜区間Lを用いて、前記第2の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記1番目からL番目の第1の通信端末に信号を送信する第1の区間送信ステップと、前記分割したトレーニング区間の区間L+1〜区間M+Lを用いて、前記1番目からL番目の第1の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記第2の通信端末に信号を送信する第2の区間送信ステップと、区間M+L+1では、前記基地局の送信を止め、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ信号を送信する第3の区間送信ステップとを含み、前記第1乃至第3の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、前記伝達関数を推定することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, when the transfer function estimating step has the training interval as L and the number of the first communication terminals as M and the number of the second communication terminals as M in the training interval, Dividing into L + M + 1, and using the divided training sections 1 to L, the directivity is controlled so that the signal to the second communication terminal becomes almost zero, and the first from the base station From the first to the Lth first communication terminal using the first section transmission step for transmitting a signal to the Lth first communication terminal and the sections L + 1 to M + L of the divided training sections The directivity is controlled so that the signal of the base station becomes almost zero, and the transmission of the base station is stopped in the second section transmission step of transmitting the signal from the base station to the second communication terminal and the section M + L + 1. , A third interval transmission step of transmitting a signal from the second communication terminal to the first communication terminal, and based on the received signal in each interval in the first to third interval transmission steps, The transfer function is estimated.

この発明によれば、通信を行っていない第2の通信端末を分散アレーアンテナの片側の素子として用いるとともに、連続した他システムからの干渉波の中で既知であるトレーニング区間に、通信を行っていない第2の通信端末から通信中の第1の通信端末に干渉波情報を送信する。したがって、連続したPrimaryシステムにおける干渉条件においても、Secondaryシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え1素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   According to the present invention, a second communication terminal that is not performing communication is used as an element on one side of a distributed array antenna, and communication is performed in a training section that is known among interference waves from other continuous systems. The interference wave information is transmitted from the second communication terminal that is not present to the first communication terminal that is performing communication. Therefore, even in the interference condition in the continuous primary system, there is an advantage that cognitive radio can be realized even if the number of terminal antenna elements is one element without degrading the characteristics of the secondary system.

また、本発明によれば、他システムのトレーニング区間を利用し、基地局と第1の通信端末間、他システムの干渉波の送信局と第1の通信端末間、基地局と第2の通信端末間、及び他システムの干渉波の送信局と第2の通信端末間の伝達関数を推定し、他システムの通信区間で、基地局から第2の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて基地局から第1の通信端末に第1の信号を送信し、他システムの通信区間で、第2の通信端末における受信信号と伝達関数とに基づいて、他システムの通信区間に到来する他システムからの干渉波を推定し、基地局からの送信を一旦停止し、第2の通信端末から第1の通信端末へトレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第2の信号を送信し、第1の通信端末で受信された第2の信号と伝達関数とに基づいて、他システムの通信区間の干渉信号を推定し、干渉信号の推定値と第1の信号と伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する。したがって、連続したPrimaryシステムにおける干渉条件においても、Secondaryシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え1素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   In addition, according to the present invention, the training interval of the other system is used, between the base station and the first communication terminal, between the interference wave transmitting station and the first communication terminal of the other system, and between the base station and the second communication. Estimate the transfer function between the terminals and between the transmission station of the interference wave of the other system and the second communication terminal, and the received signal from the base station to the second communication terminal becomes almost zero in the communication section of the other system The first signal is transmitted from the base station to the first communication terminal using such directivity, and the other system is based on the received signal and the transfer function in the second communication terminal in the communication section of the other system. The same signal sequence that arrives after the training interval from the second communication terminal to the first communication terminal after estimating interference waves from other systems that arrive in the communication interval of A second signal is transmitted using a signal interval having Based on the second signal received by the communication terminal and the transfer function, the interference signal in the communication section of the other system is estimated, and based on the estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function, the desired signal Is estimated. Therefore, even in the interference condition in the continuous primary system, there is an advantage that cognitive radio can be realized even if the number of terminal antenna elements is one element without degrading the characteristics of the secondary system.

また、本発明によれば、推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換し、推定された干渉信号の推定値を、変換する前の元の変調信号に逆変換する。したがって、一般に、データ区間に比べ短いとされるPrimaryシステムのトレーニング区間内で干渉信号を第2の端末から第1の端末に転送することができ、より効果的に、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, the estimated modulation signal of the interference wave is converted into a modulation scheme having a larger multi-value number, and the estimated value of the estimated interference signal is converted into the original modulation signal before conversion. Reverse conversion. Therefore, in general, an interference signal can be transferred from the second terminal to the first terminal within the training period of the primary system, which is shorter than the data period, and cognitive radio can be realized more effectively. The advantage that it can be obtained.

また、この発明によれば、トレーニング区間において、トレーニング区間を第1の通信端末の数をL、第2の通信端末の数をMとしたとき、L+M+1個に分割し、分割したトレーニング区間の区間1〜区間Lを用いて、第2の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、基地局から第1の通信端末に信号を送信し、分割したトレーニング区間の区間L+1〜区間M+Lを用いて、第1の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、基地局から第2の通信端末に信号を送信し、区間M+L+1では、基地局の送信を止め、第2の通信端末から第1の通信端末へ信号を送信し、第1乃至第3の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、伝達関数を推定する。したがって、したがって、連続したPrimaryシステムにおける干渉条件においても、Secondaryシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え1素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, in the training section, when the number of first communication terminals is L and the number of second communication terminals is M in the training section, the training section is divided into L + M + 1 pieces. 1 to section L, the directivity is controlled so that the signal to the second communication terminal becomes almost zero, the signal is transmitted from the base station to the first communication terminal, and the divided training section section L + 1 Use the section M + L to control the directivity so that the signal to the first communication terminal becomes almost zero, and transmit the signal from the base station to the second communication terminal. In the section M + L + 1, the transmission of the base station , And a signal is transmitted from the second communication terminal to the first communication terminal, and the transfer function is estimated based on the received signal in each section in the first to third section transmission steps. Therefore, even in an interference condition in a continuous primary system, there is an advantage that cognitive radio can be realized even if the number of terminal antenna elements is one element without degrading the characteristics of the secondary system. .

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態による通信方法を説明するためのフローチャートである。また、図2は、本第1実施形態における、Primaryシステムの通信信号のフレームフォーマットの一例を示す概念図である。
A. First Embodiment FIG. 1 is a flowchart for explaining a communication method according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the frame format of the communication signal of the Primary system in the first embodiment.

本発明では、Primaryシステムの通信信号のフレームフォーマットの性質を利用することが大きな特徴である。図2に示すフレームフォーマットの形式は、FDD(Frequency division Duplex)を用いる移動通信システムで広く用いられている。FDDシステムは、ある1つの通信を想定すると、第1の通信局が周波数f1で送信、周波数f2で受信する。反対に、第2の通信局は、周波数f1で受信し、周波数f2で送信する。また、信号は、基本的には、連続的して送信される。図2には、基地局の送信タイミングを示しており、基地局は、複数の端末と時間を分割して通信を行う。この際、各端末は、一定区間だけで信号を受信しないといけないので、基地局からのタイミングや、キャリアの同期を確保する必要がある。   A major feature of the present invention is that it utilizes the nature of the frame format of the communication signal of the Primary system. The frame format shown in FIG. 2 is widely used in mobile communication systems using FDD (Frequency Division Duplex). In the FDD system, assuming a certain communication, the first communication station transmits at frequency f1 and receives at frequency f2. Conversely, the second communication station receives at frequency f1 and transmits at frequency f2. The signal is basically transmitted continuously. FIG. 2 shows the transmission timing of the base station, and the base station communicates with a plurality of terminals by dividing time. At this time, since each terminal has to receive a signal only in a certain section, it is necessary to ensure timing from the base station and carrier synchronization.

図2に示すプリアンブルPRは、そのための情報として用いられる。なお、プリアンブルPRは、同期ワードとも呼ばれる。該プリアンブルPRは、一般に、Primaryシステムにおける端末と基地局との間だけで認識されているだけでなく、一般に公開されている。よって、Secondaryシステムが、あるPrimaryシステムがどの周波数を用いているかを事前に認識しておくことができるのと同様に、この信号パターンがどのような変調方式で、かつ、どのようなビットパターンであるかを、Secondaryシステムが事前に認識しておくことができる。また、該プリアンブルPRは、一般に、複数の端末で同じものが用いられ、かつ、その周期も同じである。したがって、Secondaryシステムは、該プリアンブルPRを事前に認識しておくことは容易である。   The preamble PR shown in FIG. 2 is used as information for that purpose. The preamble PR is also called a synchronization word. The preamble PR is generally not only recognized between the terminal and the base station in the Primary system, but is also publicly available. Therefore, in the same way that the secondary system can recognize in advance which frequency a certain primary system uses, in what modulation system and in what bit pattern this signal pattern is. The Secondary system can recognize in advance whether there is any. In general, the same preamble PR is used for a plurality of terminals, and the period is also the same. Therefore, it is easy for the Secondary system to recognize the preamble PR in advance.

本発明では、前述した図13に示すような環境を想定した場合、アイドル端末にある端末#2が、時間T1で受信した干渉波の情報を、時間T1と異なる時間T2で送信せざるを得ないとしても、時間T2をトレーニング区間内に設定すれば、トレーニング区間における干渉情報は既知なので、端末#1にとって、時間T2に新たに到来する干渉波は未知の信号とならない。以下に、その制御フローを説明する。   In the present invention, assuming the environment as shown in FIG. 13, the terminal # 2 in the idle terminal must transmit the information on the interference wave received at time T1 at time T2 different from time T1. Even if it is not, if the time T2 is set within the training section, the interference information in the training section is known, so that the interference wave newly arrived at the time T2 does not become an unknown signal for the terminal # 1. The control flow will be described below.

図1において、まず、Primaryシステムのトレーニング区間(図2のPR1)を利用し、AP−端末間、干渉(Primaryシステム)−端末間のチャネル応答(以下、伝達関数と呼ぶ)を推定する(ステップSa1)。図3にその詳細な実現例を示す。図3に示すように、ここでは、アクセスポイントAP−Tx(以下、単にAPとする)と通信を行う1素子のアンテナ素子を持つ端末TS1−Rx(以下、単にTS1とする)と、通信を行っていない端末TS2−Rx(以下、単にTS2とする)とを考える。また、連続してPrimaryシステムの基地局P−Tx(以下、単にPとする)から干渉波が届いてくる環境を想定する。   In FIG. 1, first, a channel response (hereinafter referred to as a transfer function) between an AP and a terminal and between an interference (Primary system) and a terminal is estimated using the training section of the Primary system (PR1 in FIG. 2) (steps). Sa1). FIG. 3 shows a detailed implementation example. As shown in FIG. 3, here, communication is performed with a terminal TS1-Rx (hereinafter simply referred to as TS1) having a single antenna element that communicates with an access point AP-Tx (hereinafter simply referred to as AP). Consider a terminal TS2-Rx (hereinafter simply referred to as TS2) that has not gone. Also, assume an environment in which interference waves arrive continuously from a base station P-Tx (hereinafter simply referred to as P) of the Primary system.

図3に示すように、まず、プリアンブルPR1を3分割して区間#1、#2、#3とする。この例では、通信を行う端末TS1と通信を行わない端末TS2がそれぞれ1つずつであるので、分割数を3としているが、この分割数は、通信を行う端末数をL、通信を行わない端末数をMとすると、L+M+1個の分割数を必要とする。   As shown in FIG. 3, first, the preamble PR1 is divided into three sections # 1, # 2, and # 3. In this example, since there is one terminal TS1 that performs communication and one terminal TS2 that does not perform communication, the number of divisions is 3, but this number of divisions is L for the number of terminals that perform communication, and no communication is performed. If the number of terminals is M, L + M + 1 division numbers are required.

前述したように、端末TS1、TS2は、3分割した信号を認識することができる。この3分割した信号をそれぞれ、iP1、iP2、iP3とする。また、この区間では、アクセスポイントAPから端末TS1、TS2へ既知の信号SPを送信するものとする。また、端末TS2から端末TS1へ既知の信号sPを送信するものとする。   As described above, the terminals TS1 and TS2 can recognize the signal divided into three. These three divided signals are iP1, iP2, and iP3, respectively. In this section, a known signal SP is transmitted from the access point AP to the terminals TS1 and TS2. Also, a known signal sP is transmitted from the terminal TS2 to the terminal TS1.

図3において、区間#1では、端末TS2への信号が0になるように指向性を制御して信号sPを送信する。区間#2では、端末TS1への信号が0になるように指向性を制御して信号sPを送信する。また、区間#1と区間#2では、端末TS2は、受信モードであり、信号を送信しない。区間#3では、アクセスポイントAPが信号を送信するのを止め、端末TS2から端末TS1へ信号を送信する。以上の手順により、各区間#1、#2、#3で得られる受信信号は、以下の式で与えられる。   In FIG. 3, in section # 1, the directivity is controlled so that the signal to terminal TS2 becomes 0, and signal sP is transmitted. In section # 2, the directivity is controlled so that the signal to terminal TS1 becomes 0, and signal sP is transmitted. In section # 1 and section # 2, terminal TS2 is in the reception mode and does not transmit a signal. In section # 3, the access point AP stops transmitting signals and transmits signals from the terminal TS2 to the terminal TS1. With the above procedure, the received signals obtained in the sections # 1, # 2, and # 3 are given by the following equations.

Figure 2008306661
Figure 2008306661

Figure 2008306661
Figure 2008306661

Figure 2008306661
Figure 2008306661

Figure 2008306661
Figure 2008306661

Figure 2008306661
Figure 2008306661

上記数式(6)〜(10)より、まず、数式(8)は、iP2が既知であるため、受信信号x1,P2とiP2から、Primaryシステムからの干渉波−端末TS1の間の伝達関数hI1が求められる。この結果を数式(6)に代入すれば、数式(6)において、sP、iP1は既知なので、アクセスポイントAP−端末TS1の間の伝達関数hS1が求められる。同様に、数式(7)からPrimaryシステムからの干渉波−端末TS1の間の伝達関数hI2が求められ、この結果を数式(9)に代入して、アクセスポイントAP−端末TS1の間の伝達関数hS2が求められる。さらに、数式(10)では、hI1が求まっており、sP、iP3は既知なので、端末TS2−端末TS1の間の伝達関数h21を求めることができる。以上により、全ての送受信間の伝達関数を求めることができる。   From the above equations (6) to (10), first, since iP2 is known in equation (8), the transfer function hI1 between the received signals x1, P2 and iP2 and the interference wave from the primary system to the terminal TS1. Is required. If this result is substituted into Equation (6), since sP and iP1 are known in Equation (6), the transfer function hS1 between the access point AP and the terminal TS1 is obtained. Similarly, a transfer function hI2 between the interference wave from the primary system and the terminal TS1 is obtained from Expression (7), and this result is substituted into Expression (9) to transfer the transfer function between the access point AP and the terminal TS1. hS2 is determined. Furthermore, in Formula (10), hI1 is obtained, and sP and iP3 are known, so that the transfer function h21 between the terminal TS2 and the terminal TS1 can be obtained. As described above, transfer functions between all transmissions and receptions can be obtained.

次に、図1において、Primaryシステムのデータ区間において、アクセスポイントAPから端末TS1に信号を送信する(ステップSa2)。この区間における所望信号と干渉信号とは、それぞれ、sD、iDで与えられるとする。これら所望信号sDと干渉信号iDは、端末TS1と端末TS2で予め認識することができない。このとき、アクセスポイントAPは、端末TS2への受信信号が0になるように指向性を制御して信号を送信する。すなわち、図3における(区間#1)で示される指向性(斜線部分)を用いて送信を行う。この場合、端末TS1と端末TS2とで得られる受信信号は、以下の数式(11)、(12)で与えることができる。   Next, in FIG. 1, a signal is transmitted from the access point AP to the terminal TS1 in the data section of the primary system (step Sa2). It is assumed that the desired signal and the interference signal in this section are given by sD and iD, respectively. These desired signal sD and interference signal iD cannot be recognized in advance by terminals TS1 and TS2. At this time, the access point AP transmits a signal by controlling the directivity so that the received signal to the terminal TS2 becomes zero. That is, transmission is performed using the directivity (shaded portion) indicated by (section # 1) in FIG. In this case, the received signals obtained by the terminals TS1 and TS2 can be given by the following mathematical formulas (11) and (12).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

Figure 2008306661
Figure 2008306661

ここで、数式(12)において、hI2は、既に求められているので、干渉信号iDは、端末TS2で、以下の数式(13)により推定することができる(ステップSa3)。   Here, since hI2 has already been obtained in the equation (12), the interference signal iD can be estimated by the following equation (13) at the terminal TS2 (step Sa3).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

チルダ(〜)iDは、推定されたデータ区間の干渉信号を表している。
次の手順として、図1に示すように、端末TS2から端末TS1へ次のトレーニング区間以降(図2のPR2以降)の区間を用いて信号を送信する(ステップSa4)。このとき、アクセスポイントAPからは信号を送信しない。これにより、端末TS1では、次式(14)で表わされる受信信号を得る。ここで、iPは、端末TS1で既知のトレーニング区間PR2以降の干渉信号である。
A tilde (˜) iD represents an interference signal in the estimated data section.
As a next procedure, as shown in FIG. 1, a signal is transmitted from the terminal TS2 to the terminal TS1 using a section after the next training section (after PR2 in FIG. 2) (step Sa4). At this time, no signal is transmitted from the access point AP. As a result, the terminal TS1 obtains a received signal represented by the following equation (14). Here, iP is an interference signal after the training section PR2 known by the terminal TS1.

Figure 2008306661
Figure 2008306661

上記数式(14)において、チルダ(〜)iD以外は、ステップSa1で推定もしくは既知であるので、チルダ(〜)iDを端末TS1でも推定できる(ステップSa5)。この推定値をチルダ(〜)iD’とすると、これは、数式(14)より以下の数式(15)で与えることができる。   In the above formula (14), except for the tilde (˜) iD, it is estimated or known in step Sa1, so that the tilde (˜) iD can also be estimated by the terminal TS1 (step Sa5). If this estimated value is a tilde (˜) iD ′, this can be given by the following equation (15) from the equation (14).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

最後に、この結果をデータ区間で得られた端末TS1の受信信号の数式(11)に代入し、所望信号を推定する(ステップSa6)。数式(11)を変形すると、所望信号の推定値チルダ(〜)SDは、以下の数式(16)で与えることができる。   Finally, this result is substituted into the equation (11) of the received signal of the terminal TS1 obtained in the data section, and the desired signal is estimated (step Sa6). By transforming Equation (11), the estimated value tilde (˜) SD of the desired signal can be given by Equation (16) below.

Figure 2008306661
Figure 2008306661

上述したように、本第1実施形態では、FDD信号のような連続したPrimaryシステムからの干渉波が存在する環境であっても、Primaryシステムのトレーニング区間とアイドル端末を利用することで、所望信号を推定することができる。また、この場合、アクセスポイントAPだけでなく、1本の端末アンテナでも干渉波を低減できるので、FDDのようなシステムを想定した場合、Primaryシステムが送信する周波数を用いて干渉がキャンセルできるので、Secondaryシステムの送信時には、Primaryシステムヘは干渉を与えない。すなわち、従来の問題点で述べたPrimaryシステムヘの与干渉問題も回避できる。   As described above, in the first embodiment, even in an environment where there is an interference wave from a continuous primary system such as an FDD signal, the desired signal is obtained by using the training section and idle terminal of the primary system. Can be estimated. In this case, since the interference wave can be reduced not only by the access point AP but also by one terminal antenna, when assuming a system such as FDD, interference can be canceled using the frequency transmitted by the Primary system. During transmission of the Secondary system, no interference is given to the Primary system. That is, the problem of interference with the primary system described in the conventional problem can be avoided.

ここまでの説明では、説明の簡単化のため、通信端末が1台だけ存在する場合の説明を行ったが、本発明は、通信端末が1台のみの場合に限定されるものではない。むしろ、通信端末が複数存在する場合、本発明の効果が特に有効となる。これは、通信端末が、同じ干渉信号を受けるため、非通信端末(TS2)から複数の通信端末への干渉信号の転送を同時に行うことができるため、アクセスポイントAPに通信端末が同時に接続されている場合、複数の端末に対し、1回の干渉波の転送で同時に複数の端末を救済できるという利点があるためである。   In the description so far, for the sake of simplicity of explanation, the case where there is only one communication terminal has been described, but the present invention is not limited to the case where there is only one communication terminal. Rather, the effect of the present invention is particularly effective when there are a plurality of communication terminals. This is because the communication terminal receives the same interference signal, and therefore, it is possible to simultaneously transfer the interference signal from the non-communication terminal (TS2) to the plurality of communication terminals, so that the communication terminal is simultaneously connected to the access point AP. This is because there is an advantage that a plurality of terminals can be relieved simultaneously with a single transfer of interference waves.

B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
上述した第1実施形態による方法により、分散アレーを用いた連続的な干渉除去が可能となるが、実際には、図2に示すように、一般にPrimaryシステムのデータ区間は、トレーニング区間よりもかなり長い時間を用いている。基地局と端末間の同期確保のために、ある程度の長さのトレーニング区間は必要であるが、これをあまりに長くしすぎると、通信効率が低下するためである。例えば、移動通信システムの代表例であるGSM(Global System for Mobile Communications)では、データ区間とトレーニング区間との比が約4:1〜5:1程度となっている。すなわち、前述したように、トレーニング区間で端末TS2から端末TS1にデータを送信するためには、実際システムでは、何らかの工夫が必要となる。これを解決するための手段を以下に説明する。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
Although the method according to the first embodiment described above enables continuous interference cancellation using a distributed array, in practice, as shown in FIG. 2, the data interval of the primary system is generally much larger than the training interval. Use a long time. In order to ensure synchronization between the base station and the terminal, a training interval of a certain length is necessary, but if this is made too long, the communication efficiency is lowered. For example, in GSM (Global System for Mobile Communications), which is a typical example of a mobile communication system, the ratio of the data interval to the training interval is about 4: 1 to 5: 1. That is, as described above, in order to transmit data from the terminal TS2 to the terminal TS1 in the training section, some device is required in the actual system. Means for solving this will be described below.

図4(a)〜(c)は、本第2実施形態による通信方法での変調方式の再配置の例を示す概念図である。前述したように、Primaryシステムは、従来からサービスが開始されているシステムであり、それらのシステムが古くから運用されている場合、そこで用いられている変調方式は、一般に周波数利用効率の低い変調方式である。このようなシステムでは、GMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)や、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quartered Phase Shift Keying)などの変調方式が採用されているが、これらは1回のデータ送信(1シンボル)あたりに送ることのできるデータは1〜2ビットである。   4A to 4C are conceptual diagrams illustrating an example of modulation scheme rearrangement in the communication method according to the second embodiment. As described above, the primary system is a system in which services have been started, and when these systems have been operated for a long time, the modulation scheme used therein is generally a modulation scheme with low frequency utilization efficiency. It is. In such a system, modulation schemes such as GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying), BPSK (Binary Phase Shift Keying), and QPSK (Quartered Phase Shift Keying) are employed. The data that can be sent per 1 symbol) is 1 to 2 bits.

一方、近年開発された無線LAN(Local Area Network)などのシステムでは、BPSKといった効率の悪い変調方式だけでなく、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)、64QAMのような非常に周波数利用効率の高い変調方式も用いることができるようになっている。16QAMでは、1回のデータ送信当たりに送ることのできるデータは、4ビットであり、64QAMでは、1回のデータ送信当たりに送ることのできるデータは、6ビットとなる。すなわち、Secondaryシステムで、このような高機能な変調方式を用いた送信が実現できれば、データ区間より短いトレーニング区間でも、端末TS2から端末TS1へ信号を送ることができる。   On the other hand, in a recently developed system such as a wireless local area network (LAN), not only an inefficient modulation method such as BPSK but also a modulation method with very high frequency utilization efficiency such as 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation) and 64QAM. Can also be used. In 16QAM, the data that can be transmitted per one data transmission is 4 bits, and in 64QAM, the data that can be transmitted per one data transmission is 6 bits. That is, if transmission using such a high-performance modulation method can be realized in the Secondary system, a signal can be transmitted from the terminal TS2 to the terminal TS1 even in a training period shorter than the data period.

図4に示す例は、図4(a)に示すBPSKから同図(b)に示す16QAMへの変調信号のリマッピングを示している。前述した図1のステップSa3で、端末TS2により得られた干渉信号がBSPKだったとすると、この信号を端末TS2で一旦別の変調方式に変更する。例えば、図4(c)に示すように、得られた信号パターンが4つの時刻t1〜t4において、1、−1、1、1というパターンであったとすると、新たに配置されるマッピングは、図4(c)に示す16QAMの位置に再配置され、時刻t1のみでこれらの情報を一度に伝送できる。   The example shown in FIG. 4 shows the remapping of the modulation signal from BPSK shown in FIG. 4A to 16QAM shown in FIG. If the interference signal obtained by the terminal TS2 in step Sa3 in FIG. 1 is BSPK, this signal is temporarily changed to another modulation method by the terminal TS2. For example, as shown in FIG. 4C, if the obtained signal pattern is a pattern of 1, -1, 1, 1 at four times t1 to t4, the newly placed mapping is The information is rearranged at the position of 16QAM shown in 4 (c), and the information can be transmitted at a time only at time t1.

このように再配置した変調信号を端末TS2から端末TS1に送信する。前述した図1のステップSa5で、端末TS1により得られた干渉信号に対し、反対に先の手順と反対の操作を行う。すなわち、この例では、16QAMの信号をBSPKに再変換する。これらの操作により、このBPSK信号の干渉波は、一旦、16QAMに変換されるものの、最終的には、元のBPSK信号に戻り、図1のステップSa6は、問題なく実現できる。このデータの送信に要する短縮率であるが、例えば、BPSKや、GMSKの信号を16QAMに変換する場合で1/4に、64QAMへの変換で1/6となる。QPSKを64QAMに変換する場合で1/3となる。したがって、本第2実施形態による変調信号のリマッピングは、効率的にアイドル端末から通信端末へ干渉信号を送信するのに有効な役割を果たす。   The modulated signal rearranged in this way is transmitted from the terminal TS2 to the terminal TS1. In step Sa5 of FIG. 1 described above, an operation opposite to the previous procedure is performed on the interference signal obtained by the terminal TS1. That is, in this example, the 16QAM signal is reconverted into BSPK. By these operations, the interference wave of this BPSK signal is once converted to 16QAM, but finally returns to the original BPSK signal, and step Sa6 in FIG. 1 can be realized without any problem. The reduction rate required for this data transmission is, for example, 1/4 when converting a BPSK or GMSK signal to 16QAM and 1/6 when converting to 64QAM. When QPSK is converted to 64QAM, it becomes 1/3. Therefore, the remapping of the modulation signal according to the second embodiment plays an effective role in efficiently transmitting the interference signal from the idle terminal to the communication terminal.

図4(c)に示したように、データを多値変調化するなどして端未間で送受信できれば、短いトレーニング区間で干渉信号の情報のやりとりを行うことが可能であるが、実際には、端未間でどの程度の多値変調の値を用いるかは、端末間の距離、すなわち受信レベルに依存する。よって、多値変調の値の選択によっては、Secondaryシステムのデータ送信に、必ずしもPrimaryシステムの全部のデータ区間を用いることはできず、この区間を決める必要がある。   As shown in FIG. 4C, if the data can be transmitted and received between the ends by performing multi-level modulation or the like, it is possible to exchange information of the interference signal in a short training section. The amount of multi-level modulation used between the ends depends on the distance between terminals, that is, the reception level. Therefore, depending on the selection of the multi-level modulation value, the entire data section of the Primary system cannot always be used for data transmission of the Secondary system, and this section needs to be determined.

図5は、本第2実施形態による、データ区間を決定するための方法手順を説明するためのフローチャートである。端末間のおおよその受信レベルを推定する手段としては、図3で述べた伝達関数の推定区間において、端末TS2(非通信端末)から端末TS1(通信端末)に信号を送信した際の受信レベルを求めることで得られる(ステップSb1)。また、どの程度の多値変調を用いることができるかは、システムの受信レベルとの対応があり、この対応から、端末TS2(非通信端末)から端末TS1(通信端末)の送受信に用いる変調方式を決定する(ステップSb2)。   FIG. 5 is a flowchart for explaining a method procedure for determining a data section according to the second embodiment. As a means for estimating an approximate reception level between terminals, the reception level when a signal is transmitted from the terminal TS2 (non-communication terminal) to the terminal TS1 (communication terminal) in the transfer function estimation section described in FIG. It is obtained by obtaining (step Sb1). Also, how much multi-level modulation can be used corresponds to the reception level of the system, and from this correspondence, a modulation method used for transmission / reception from terminal TS2 (non-communication terminal) to terminal TS1 (communication terminal) Is determined (step Sb2).

図6(a)、(b)は、IEEE802.11aにおける受信レベルと使用可能な変調方式との関係の一例を示す概念図である。図6(a)、(b)に示すように、受信レベルと使用可能な変調方式とには一定の関係がある。したがって、受信レベルに応じて、通信に用いる変調方式が選択できる。例えば、受信レベルが−82dBmであれば、変調方式としてBPSK(R=1/2)が選択でき、受信レベルが−79dBmであれば、変調方式としてQPSK(R=1/2)が選択できる。   FIGS. 6A and 6B are conceptual diagrams illustrating an example of a relationship between a reception level and usable modulation schemes in IEEE 802.11a. As shown in FIGS. 6A and 6B, there is a certain relationship between the reception level and the usable modulation schemes. Therefore, the modulation method used for communication can be selected according to the reception level. For example, if the reception level is -82 dBm, BPSK (R = 1/2) can be selected as the modulation method, and if the reception level is -79 dBm, QPSK (R = 1/2) can be selected as the modulation method.

ここで得られた受信レベルが、図4で示した再変調可能な変調多値数を決める。よって、端末TS2(非通信端末)から端末TS1(通信端末)に送られる信号の受信レベルとPrimaryシステムが用いている変調方式とトレーニング長とに応じて、アクセスポイントAPが実際にPrimaryシステムのデータ区間でどの程度の長さの信号を端末に送ることができるかを決定できる。具体的には、以下の数式(17)でSecondaryシステムのデータ区間長を決めることができる。   The reception level obtained here determines the number of modulation levels that can be remodulated shown in FIG. Therefore, according to the reception level of the signal transmitted from the terminal TS2 (non-communication terminal) to the terminal TS1 (communication terminal), the modulation method used by the primary system, and the training length, the access point AP actually uses the data of the primary system. It is possible to determine how long a signal can be sent to a terminal in a section. Specifically, the data section length of the Secondary system can be determined by the following formula (17).

Figure 2008306661
Figure 2008306661

以上より、端末TS2から端末TS1への伝達関数推定に応じて、SecondaryシステムのアクセスポイントAPから端末TS1へのデータ区間長を決めることができる。   As described above, the data section length from the access point AP of the Secondary system to the terminal TS1 can be determined in accordance with the transfer function estimation from the terminal TS2 to the terminal TS1.

次に、伝達関数の推定方法について説明する。
図3で説明した伝達関数の推定方法を用いれば、Primaryシステムのトレーニング区間を効果的に利用して伝達関数を推定できるが、実際には、できる限り、この区間は、通信を行っていない端末TS2から通信中への端末TS1へ干渉情報を送信する時間として用いたい。以下の方法は、この点を改善することを目的としており、この方法によりデータ区間において、伝達関数を推定することが可能となる。以下に、その方法を説明する。
Next, a transfer function estimation method will be described.
If the transfer function estimation method described with reference to FIG. 3 is used, the transfer function can be estimated by effectively using the training interval of the Primary system. In practice, however, this interval is a terminal that does not perform communication as much as possible. I want to use it as time to transmit interference information from TS2 to terminal TS1 during communication. The following method aims to improve this point, and this method makes it possible to estimate the transfer function in the data section. The method will be described below.

端末TS2から端末TS1への通信時に、プライマリシステムの送信局と端末局TS1との間の伝達関数(時刻t’)、端末局TS2と端末局TS1との間の伝達関数(この推定は必要ないが、iDを推定するために必要)、端末局TS2から端末局TS1に送信されたiDは推定できる。その後、データ信号を端末局TS1で復号する際に、プライマリシステムの送信局と端末局TS1との間の伝達関数(時刻t、iDを利用して推定)を推定する。データ信号は、Secondaryシステムの送信局と端末局との間の伝達関数を同時推定する。   During communication from the terminal TS2 to the terminal TS1, a transfer function (time t ′) between the transmission station of the primary system and the terminal station TS1, and a transfer function between the terminal station TS2 and the terminal station TS1 (this estimation is not necessary). Is necessary to estimate iD), iD transmitted from the terminal station TS2 to the terminal station TS1 can be estimated. Thereafter, when the data signal is decoded by the terminal station TS1, a transfer function (estimated using times t and iD) between the transmitting station of the primary system and the terminal station TS1 is estimated. The data signal simultaneously estimates the transfer function between the secondary system transmitting station and the terminal station.

B.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
上述した第1、第2実施形態では、PrimaryシステムがBPSKや、GMSKなどの周波数利用効率が低い変調方式の場合を想定していた。しかしながら、Primaryシステムが比較的新規のシステムである場合、QAMなどの多値変調も用いることが考えられる。また、Primaryシステムがディジタル信号ではなく、テレビ放送のようなアナログ信号であると考えられる。こういった環境では、データを量子化することで、図4と等価なデータ送信時間の短縮を実現する。
B. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the first and second embodiments described above, the primary system is assumed to be a modulation scheme with low frequency use efficiency such as BPSK or GMSK. However, when the Primary system is a relatively new system, it is conceivable to use multi-level modulation such as QAM. Further, it is considered that the primary system is not a digital signal but an analog signal such as a television broadcast. In such an environment, the data transmission time equivalent to that shown in FIG. 4 can be shortened by quantizing the data.

図7は、本第3実施形態による、アイドル端末の代わりに専用の分散アレーを用いる構成例を示す概念図である。前述したように、端未間で干渉信号の情報を送受信する場合、できるだけ短い時間で、そのやりとりが終了することが望ましいことから、その方法として多値変調を用いることが望ましい。こういった多値変調を用いることは、端末間の距離がかなり近いことが前提となる。具体的な例でいうと、無線LANの規格であるIEEE802.11aで、64QAM信号を伝送するための通信距離は、屋内環境で約23m程度であり、かなり短いといえる。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing a configuration example using a dedicated distributed array instead of an idle terminal according to the third embodiment. As described above, when transmitting and receiving interference signal information between the ends, it is desirable to complete the exchange in as short a time as possible, so it is desirable to use multilevel modulation as the method. The use of such multi-level modulation is based on the premise that the distance between terminals is quite close. As a specific example, the communication distance for transmitting a 64QAM signal in IEEE802.11a which is a wireless LAN standard is about 23 m in an indoor environment, which can be said to be quite short.

そこで、図7に示すように、通信端末2を分散アレーとして用いるのではなく、干渉受信専用の高い利得のアンテナ、もしくは、分散アレー用の複数のアンテナを用いる。水平面内のビーム幅を狭くせずにアンテナの利得を向上させる手法としては、コリニアアレーを用いて垂直面のビーム幅を狭くする方法などが用いられる。このようなアンテナを干渉波受信用のアンテナとすれば、通信端末2よりも、通信端末1に送信する信号への受信レベルを高くすることが可能となる。すなわち、多値変調で干渉信号の情報を送信できる可能性が高くなる。   Therefore, as shown in FIG. 7, the communication terminal 2 is not used as a distributed array, but a high gain antenna dedicated to interference reception or a plurality of antennas for a distributed array is used. As a method for improving the gain of the antenna without reducing the beam width in the horizontal plane, a method of narrowing the beam width in the vertical plane using a collinear array is used. If such an antenna is used as an interference wave receiving antenna, it is possible to increase the reception level of a signal transmitted to the communication terminal 1 as compared to the communication terminal 2. That is, there is a high possibility that information of interference signals can be transmitted by multi-level modulation.

上述した第1乃至第3実施形態によれば、通信を行っていない通信端末を分散アレーアンテナの片側の素子として用いるとともに、連続したPrimaryシステムからの干渉波の中で、すべての局で既知であるトレーニング区間を利用して、このトレーニング区間に、通信を行っていない通信端末から通信中の端末に干渉情報を送信することで、連続したPrimaryシステムにおける干渉条件においても、Secondaryシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え1素子であっても、コグニティブ無線を実現することができる。   According to the first to third embodiments described above, a communication terminal that is not performing communication is used as an element on one side of a distributed array antenna, and is known by all stations among interference waves from a continuous Primary system. By using the training section and transmitting the interference information from the communication terminal that is not communicating to the communicating terminal during this training section, the characteristics of the Secondary system are deteriorated even in the interference condition in the continuous Primary system. Even if the number of terminal antenna elements is one element, cognitive radio can be realized.

本発明の第1実施形態による通信方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a communication method according to the first embodiment of the present invention; 本第1実施形態における、Primaryシステムの通信信号のフレームフォーマットの一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the frame format of the communication signal of a Primary system in this 1st Embodiment. 本第1実施形態における、伝達関数を推定する方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the method to estimate a transfer function in this 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態による通信方法での変調方式の再配置の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of the rearrangement of the modulation system with the communication method by 2nd Embodiment of this invention. 本第2実施形態による、データ区間を決定するための方法手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the method procedure for determining a data area by this 2nd Embodiment. IEEE802.11aにおける受信レベルと使用可能な変調方式との関係の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the relationship between the reception level and usable modulation system in IEEE802.11a. 本第3実施形態による、アイドル端末の代わりに専用の分散アレーを用いる構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example which uses a dedicated distributed array instead of an idle terminal by this 3rd Embodiment. コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the outline | summary of a cognitive radio | wireless technique. 信号の周期定常性(Cyclostationary)を利用した検出方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the detection method using the periodic steadiness (Cyclostationary) of a signal. アダプティブアレーの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of an adaptive array. 分散型アレーアンテナを適用した環境を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the environment to which a distributed array antenna is applied. 分散型アレーアンテナの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of a distributed array antenna. 分散型アレーアンテナを用いた場合の問題を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the problem at the time of using a distributed array antenna.

符号の説明Explanation of symbols

AP アクセスポイント(基地局)
TS1 通信端末(第1の通信端末)
TS2 通信端末(第2の通信端末)
PR1〜PR3 プリアンブル区間(トレーニング区間)
AP access point (base station)
TS1 communication terminal (first communication terminal)
TS2 communication terminal (second communication terminal)
PR1 to PR3 Preamble section (training section)

Claims (7)

連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と少なくとも1台の第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、
前記基地局は、2本以上のアンテナ素子を具備し、
前記第1の通信端末は、1本のアンテナ素子を具備し、
前記第2の通信端末は、受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知である信号区間を用いて、前記第1の通信端末に送信することを特徴とする通信システム。
When communicating between a base station and at least one first communication terminal in an environment where interference waves from other systems continuously arrive, a second communication terminal that is not communicating is distributed. In a communication system used as an array antenna,
The base station comprises two or more antenna elements,
The first communication terminal includes one antenna element,
The communication system, wherein the second communication terminal transmits the received interference wave to the first communication terminal using a signal interval that is known between communication stations of the other system.
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、
前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第1の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第1の通信端末間、前記基地局と前記第2の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第2の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第2の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第1の通信端末に第1の信号を送信する第1の送信手段と、
前記他システムの通信区間で、前記第2の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定手段と、
前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第2の信号を送信する第2の送信手段と、
前記第1の通信端末で受信された前記第2の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定手段と、
前記干渉信号の推定値と前記第1の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定手段と
を更に具備することを特徴とする通信システム。
When communication is performed between the base station and the first communication terminal in an environment where interference waves from other systems continuously arrive, the second communication terminal that is not performing communication is used as the distributed array antenna. In a communication system,
Utilizing the training section of the other system, between the base station and the first communication terminal, between the interference wave transmitting station and the first communication terminal of the other system, the base station and the second communication terminal And transfer function estimating means for estimating a transfer function between the transmission station of the interference wave of the other system and the second communication terminal,
The first signal from the base station to the first communication terminal using directivity such that the reception signal from the base station to the second communication terminal becomes almost zero in the communication section of the other system. First transmitting means for transmitting
An interference wave estimation means for estimating an interference wave from the other system that arrives in the communication section of the other system based on a received signal and the transfer function in the second communication terminal in the communication section of the other system; ,
The transmission from the base station is temporarily stopped, and the second signal is transmitted from the second communication terminal to the first communication terminal using the signal section having the same signal sequence that arrives after the training section. A second transmitting means for transmitting;
Interference signal estimation means for estimating an interference signal of a communication section of the other system based on the second signal received by the first communication terminal and the transfer function;
A desired signal estimation means for estimating a desired signal based on the estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function.
前記干渉波推定手段により推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換手段と、
前記干渉信号推定手段により推定された干渉信号の推定値を、前記変調方式変換手段で変換する前の元の変調信号に逆変換し、前記干渉信号の推定値として前記所望信号推定手段に供給する逆変換手段と
を更に具備することを特徴とする請求項2記載の通信システム。
A modulation system conversion means for converting the modulation signal of the interference wave estimated by the interference wave estimation means into a modulation system having a larger number of multi-values;
The estimated value of the interference signal estimated by the interference signal estimating means is inversely converted to the original modulated signal before being converted by the modulation method converting means, and supplied to the desired signal estimating means as the estimated value of the interference signal. The communication system according to claim 2, further comprising: an inverse conversion unit.
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、
前記基地局は、2本以上のアンテナ素子を具備し、
前記第1の通信端末は、1本のアンテナ素子を具備し、
前記第2の通信端末は、前記他のシステムから受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知となる信号区間を用いて前記第1の通信端末に送信することを特徴とする通信方法。
When communication is performed between the base station and the first communication terminal in an environment where interference waves from other systems continuously arrive, the second communication terminal that is not performing communication is used as the distributed array antenna. In the communication method,
The base station comprises two or more antenna elements,
The first communication terminal includes one antenna element,
The second communication terminal transmits the interference wave received from the other system to the first communication terminal using a signal interval that is known between communication stations of the other system. Communication method.
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第1の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第2の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、
前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第1の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第1の通信端末間、前記基地局と前記第2の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第2の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、
前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第2の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第1の通信端末に第1の信号を送信する第1の送信ステップと、
前記他システムの通信区間で、前記第2の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定ステップと、
前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第2の信号を送信する第2の送信ステップと、
前記第1の通信端末で受信された前記第2の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定ステップと、
前記干渉信号の推定値と前記第1の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定ステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
When communication is performed between the base station and the first communication terminal in an environment where interference waves from other systems continuously arrive, the second communication terminal that is not performing communication is used as the distributed array antenna. In the communication method,
Utilizing the training section of the other system, between the base station and the first communication terminal, between the interference wave transmitting station and the first communication terminal of the other system, the base station and the second communication terminal And a transfer function estimation step for estimating a transfer function between an interference wave transmitting station of the other system and the second communication terminal;
The first signal from the base station to the first communication terminal using directivity such that the reception signal from the base station to the second communication terminal becomes almost zero in the communication section of the other system. A first transmission step of transmitting
An interference wave estimation step of estimating an interference wave from the other system that arrives in the communication section of the other system based on a received signal and the transfer function in the second communication terminal in the communication section of the other system; ,
The transmission from the base station is temporarily stopped, and the second signal is transmitted from the second communication terminal to the first communication terminal using the signal section having the same signal sequence that arrives after the training section. A second transmitting step for transmitting;
An interference signal estimation step of estimating an interference signal of a communication section of the other system based on the second signal received by the first communication terminal and the transfer function;
A desired signal estimating step of estimating a desired signal based on the estimated value of the interference signal, the first signal, and the transfer function.
前記干渉波推定ステップと前記第2の送信ステップの間に、前記通信区間において推定した干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換ステップと、
前記干渉信号推定ステップと前記所望信号推定ステップとの間に、前記推定した干渉信号の推定値を前記変調方式変換ステップで変換する前の元の変調信号に逆変換する逆変換ステップと
を更に含むことを特徴とする請求項5記載の通信方法。
A modulation method conversion step for converting the modulation signal of the interference wave estimated in the communication section into a modulation method having a larger number of multi-values between the interference wave estimation step and the second transmission step;
An inverse conversion step of inversely converting the estimated value of the estimated interference signal into an original modulation signal before being converted in the modulation scheme conversion step between the interference signal estimation step and the desired signal estimation step; The communication method according to claim 5.
前記伝達関数推定ステップは、
前記トレーニング区間において、前記トレーニング区間を前記第1の通信端末の数をL、前記第2の通信端末の数をMとしたとき、L+M+1個に分割し、前記分割したトレーニング区間の区間1〜区間Lを用いて、前記第2の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記1番目からL番目の第1の通信端末に信号を送信する第1の区間送信ステップと、
前記分割したトレーニング区間の区間L+1〜区間M+Lを用いて、前記1番目からL番目の第1の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記第2の通信端末に信号を送信する第2の区間送信ステップと、
区間M+L+1では、前記基地局の送信を止め、前記第2の通信端末から前記第1の通信端末へ信号を送信する第3の区間送信ステップとを含み、
前記第1乃至第3の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、前記伝達関数を推定することを特徴とする請求項5記載の通信方法。
The transfer function estimation step includes:
In the training section, when the number of the first communication terminals is L and the number of the second communication terminals is M, the training section is divided into L + M + 1 pieces, and the divided training sections 1 to 5 L is used to control the directivity so that the signal to the second communication terminal becomes almost zero, and the base station transmits a signal from the first to the Lth first communication terminal. A section transmission step of
Using the divided training sections L + 1 to M + L, the directivity is controlled so that the signal from the first to the Lth first communication terminal becomes almost zero, and the second from the base station A second section transmission step of transmitting a signal to the communication terminal;
Section M + L + 1 includes a third section transmission step of stopping transmission of the base station and transmitting a signal from the second communication terminal to the first communication terminal,
6. The communication method according to claim 5, wherein the transfer function is estimated based on a received signal in each section in the first to third section transmission steps.
JP2007154253A 2007-06-11 2007-06-11 Communication system and communication method Expired - Fee Related JP4806658B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007154253A JP4806658B2 (en) 2007-06-11 2007-06-11 Communication system and communication method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007154253A JP4806658B2 (en) 2007-06-11 2007-06-11 Communication system and communication method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008306661A true JP2008306661A (en) 2008-12-18
JP4806658B2 JP4806658B2 (en) 2011-11-02

Family

ID=40234937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007154253A Expired - Fee Related JP4806658B2 (en) 2007-06-11 2007-06-11 Communication system and communication method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4806658B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182593A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Ntt Docomo Inc Radio communication system, interference avoidance method, relay station, and radio communication terminal
JP2013541236A (en) * 2010-09-22 2013-11-07 日本電気株式会社 Radio station, interference estimation method, radio communication system, and computer program This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-211486 filed on September 22, 2010, the disclosure of which is incorporated herein by reference. In here.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004254308A (en) * 2003-02-14 2004-09-09 Toshiba Corp Improved communication network for indoor environment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004254308A (en) * 2003-02-14 2004-09-09 Toshiba Corp Improved communication network for indoor environment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013541236A (en) * 2010-09-22 2013-11-07 日本電気株式会社 Radio station, interference estimation method, radio communication system, and computer program This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-211486 filed on September 22, 2010, the disclosure of which is incorporated herein by reference. In here.
JP2012182593A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Ntt Docomo Inc Radio communication system, interference avoidance method, relay station, and radio communication terminal

Also Published As

Publication number Publication date
JP4806658B2 (en) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100911077B1 (en) Radio communication apparatus and radio communication method
JP4509994B2 (en) Apparatus and method for canceling adjacent cell interference in a broadband wireless communication system
US8559994B2 (en) Multi-antenna scheduling system and method
EP3192185A1 (en) Parallel channel training in multi-user multiple-input and multiple-output system
JP4247288B2 (en) Wireless communication method and wireless communication device
US8842713B1 (en) Method and apparatus for transmit beamforming
KR101052368B1 (en) Communication method, mobile station and base station in wireless communication system
JP2009531898A (en) Method and apparatus in a relay radio communication network
US8542635B2 (en) Calibration apparatus and method for multicell multiple input multiple output transmission in multiple antenna system
JP2009152876A (en) Radio communication system, reception device, and reception method
US6871046B2 (en) Radio transmitting apparatus and radio transmitting method
JP4611842B2 (en) Repeater device
WO2021104020A1 (en) Data transmission method, sending device and receiving device
JP4806658B2 (en) Communication system and communication method
JP3658569B2 (en) Signal transmission system, transmitter and receiver
JP2010103589A (en) Wireless communication system, relay apparatus, wireless communication method, and program
KR101694066B1 (en) Cooperative communication system using precoding and cooperative communication method using the same
KR101944506B1 (en) Method for detecting uplink signal in base station
JP2012147182A (en) Wireless packet communication system and relay station device
KR20070052313A (en) Relay for multi-carrier wireless communications system
JP5121689B2 (en) Wireless communication system, relay station apparatus, and wireless communication method
US20080292030A1 (en) Apparatus and method for decoding space-time block coded (stbc) signal
KR102100724B1 (en) Adaptive cooperative communication system between cells using spatial phase coding in heterogeneous network and adaptive cooperative communication method using the same
Samal et al. 5G Communication Networks and Modulation Schemes
KR101705991B1 (en) Ofdm cooperative communication system using superposition modulation and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090717

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110802

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110815

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4806658

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140819

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees