JP2009152839A

JP2009152839A - Wireless communication equipment and wireless communication method

Info

Publication number: JP2009152839A
Application number: JP2007328643A
Authority: JP
Inventors: Xiaoqiu Wang; 暁秋王; Satoshi Konishi; 聡小西
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow the number of ranks and rate to be predicted more accurately, in an open-roof SCW-MIMO (single-code word-multiple-input multiple-output). <P>SOLUTION: A mapping part 32 assumes the number of streams from 1 to the number of physical antennas provided for transmission side wireless communication equipment and determines the correlation between the stream and the physical antenna for each assumed number of streams, on the basis of communication situation information showing the data communication situation transmitted by the physical antenna provided by the transmission side wireless communication equipment. A rank/rate predicting part 33 predicts the data capacity transmitted by the transmission side wireless communication equipment for each assumed number of streams, on the basis of the communication situation information on the physical antenna for transmitting the streams determined by the mapping part 32. Also, the rank/rate prediction part 33 determines the optimal number of streams on the basis of the predicted capacity for each assumed number of streams. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯ技術を使用する無線通信装置および無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method that use open-loop SCW-MIMO technology.

ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ、多入力・多出力）技術は、送受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数干渉環境下でも異なる信号系列の同時空間多重化伝送を可能とする技術である（例えば、非特許文献１参照）。これにより、伝送路を空間的に多重化して伝送レートを向上させたり、あるいは時空間符号化による送受信ダイバーシチで誤り率を低減させたりといった効果が得られる。そのため、ＭＩＭＯ技術は様々な高速無線通信システムに採用されている。 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output, Multiple Input / Multiple Output) technology is a technology in which a transmitting / receiving station is equipped with a plurality of antennas and enables simultaneous spatial multiplexing transmission of different signal sequences even in the same frequency interference environment. (For example, refer nonpatent literature 1). As a result, it is possible to improve the transmission rate by spatially multiplexing the transmission paths, or to reduce the error rate by transmission / reception diversity using space-time coding. Therefore, the MIMO technology is adopted in various high-speed wireless communication systems.

ＭＩＭＯは、送受信局が同時に符号／復号、変調／復調するコードワードの数によってＳｉｎｇｌｅＣｏｄｅＷｏｒｄ（シングルコードワード、ＳＣＷ）ＭＩＭＯとＭｕｌｔｉ−ＣｏｄｅＷｏｒｄ（マルチコードワード、ＭＣＷ）ＭＩＭＯとに分かれる。ＳＣＷ−ＭＩＭＯでは、送受信局が符号／復号、変調／復調するデータは１つの（同一の）コードワードである。 MIMO is divided into single codeword (single codeword, SCW) MIMO and multi-codeword (multicodeword, MCW) MIMO according to the number of codewords that are simultaneously encoded / decoded and modulated / demodulated by the transmitting and receiving stations. In SCW-MIMO, data to be encoded / decoded and modulated / demodulated by a transmitting / receiving station is one (identical) codeword.

図３は、ＳＣＷ−ＭＩＭＯを使用する送信局の構成例を示した図である。送信局は、ターボエンコーダ部１１と、ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、直交振幅変調）部１２と、シリアル／パラレル変換部１３と、マッピング部１４と、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交波周波数分割多重）変調部１５と物理アンテナ１６と、受信部１７と、レート予測部１８とを備える。なお、送信局は、ＯＦＤＭ変調部１５と物理アンテナ１６とをそれぞれＭ_Ｔ個含む。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission station using SCW-MIMO. The transmitting station includes a turbo encoder unit 11, a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) unit 12, a serial / parallel converter unit 13, a mapping unit 14, and an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A modulation unit 15, a physical antenna 16, a reception unit 17, and a rate prediction unit 18 are provided. The transmitting station includes M _T OFDM modulation units 15 and physical antennas 16.

図３を参照して、送信局がデータを送信する手順について説明する。初めに、ターボエンコーダ部１１は、送信対象のデータを誤り訂正符号化する。続いて、ＱＡＭ部１２は、誤り訂正符号化されたデータより変調シンボルを作成する。続いて、受信部１７が受信局より受信した予測ランク情報に基づいて、シリアル／パラレル変換部１３は、変調シンボルをシリアル／パラレル変換し、独立に送信するＭ個のストリームを生成する。ＳＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、送信局は、送信するデータを分割し、受信局に対して並列に送信する。この送信するデータを分割する数をランク数と呼ぶ。また、受信局に対して送信する並列数をストリーム数と呼ぶ。ランク数とストリーム数は同じ数である。なお、予測ランク情報には、受信局が予測した一番キャパシティ（通信容量）が良いと想定されるランク数が含まれている。 With reference to FIG. 3, the procedure by which the transmitting station transmits data will be described. First, the turbo encoder unit 11 performs error correction coding on data to be transmitted. Subsequently, the QAM unit 12 creates a modulation symbol from the data subjected to error correction coding. Subsequently, based on the predicted rank information received by the receiving unit 17 from the receiving station, the serial / parallel conversion unit 13 performs serial / parallel conversion on the modulation symbols and generates M streams to be transmitted independently. In SCW-MIMO, the transmitting station divides data to be transmitted and transmits the data to the receiving station in parallel. The number that divides the data to be transmitted is called the rank number. Also, the parallel number transmitted to the receiving station is called the stream number. The number of ranks and the number of streams are the same. The predicted rank information includes the number of ranks that are assumed to have the best capacity (communication capacity) predicted by the receiving station.

続いて、マッピング部１４は、ストリーム毎に、ストリームをどのＯＦＤＭ変調部１５および物理アンテナ１６に関連付けるのか決定する。この関連付けをマッピングと呼ぶ。続いてＯＦＤＭ変調部１５は、マッピングされたストリームをＯＦＤＭ変調する。物理アンテナ１６は、ＯＦＤＭ変調されたストリームを受信局に対して送信する。 Subsequently, the mapping unit 14 determines, for each stream, which OFDM modulation unit 15 and physical antenna 16 the stream is associated with. This association is called mapping. Subsequently, the OFDM modulation unit 15 performs OFDM modulation on the mapped stream. The physical antenna 16 transmits the OFDM modulated stream to the receiving station.

また、ＭＩＭＯシステムは、Ｐｒｅ−ｃｏｄｅｒ（プリコーダ）を使用するかどうかによって、大きくＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭＩＭＯ（クローズド・ループ・マイモ）システムとＯｐｅｎＬｏｏｐＭＩＭＯ（オープン・ループ・マイモ）システムに分かれる。 The MIMO system is roughly divided into a Closed Loop MIMO (Closed Loop Mimo) system and an Open Loop MIMO (Open Loop Mimo) system, depending on whether a Pre-coder (precoder) is used.

ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＭＩＭＯシステムは、予め用意したＰｒｅ−ｃｏｄｅｒによってＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ（ビームフォーミング）を作成し、通信を行う。例えば、物理アンテナ１６に｛０，１｝の要素からなる送信アレー重みを乗じることにより、ストリームを送信する物理アンテナ１６を選択する。 The Closed Loop MIMO system creates a beam forming with a pre-coder prepared in advance, and performs communication. For example, the physical antenna 16 that transmits a stream is selected by multiplying the physical antenna 16 by a transmission array weight composed of elements of {0, 1}.

ＯｐｅｎＬｏｏｐＭＩＭＯシステムは、Ｍ個のストリームのうち一部のストリームをコピーして、物理アンテナ１６にマッピングし、通信を行う。これにより、ＯｐｅｎＬｏｏｐＭＩＭＯシステムでは送信ダイバシチゲインを得られる。 The Open Loop MIMO system copies some of the M streams, maps them to the physical antenna 16, and performs communication. Thereby, a transmission diversity gain can be obtained in the Open Loop MIMO system.

ＯｐｅｎＬｏｏｐＭＩＭＯシステムでは、最大のキャパシティを得るために、受信局でランクとレートの予測を行い、送信局にフィードバックしている。なお、ランクは独立に送信するストリームを意味する。また、レートはいわゆるＭＣＳ（エム・シー・エス、ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ）であり、送信コードワードの変調方式および符号化率を意味する。また、受信局が行うランクとレートの予測は、受信局で推定した空間チャネル特性Ｈに基づいて行う。 In the Open Loop MIMO system, in order to obtain the maximum capacity, the rank and rate are predicted at the receiving station and fed back to the transmitting station. The rank means a stream to be transmitted independently. The rate is a so-called MCS (Modulation and Coding Scheme), which means a modulation scheme and a coding rate of a transmission codeword. The rank and rate prediction performed by the receiving station is performed based on the spatial channel characteristic H estimated by the receiving station.

図４は、ＳＣＷ−ＭＩＭＯを使用する受信局の構成例を示した図である。受信局は、物理アンテナ２１と、ＯＦＤＭ復調部２２と、データ分離部２３と、パラレル／シリアル変換部２４と、対数尤度比（ＬＬＲ、Ｌｏｇ−ＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＲａｔｉｏ）算出部２５と、ターボデコーダ部２６と、ランク・ＣＱＩ（ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）予測部２７とを備える。なお、受信局は、物理アンテナ２１とＯＦＤＭ復調部２２とをそれぞれＭ_Ｒ個含む。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a receiving station using SCW-MIMO. The receiving station includes a physical antenna 21, an OFDM demodulator 22, a data separator 23, a parallel / serial converter 24, a log-likelihood ratio (LLR, Log-Likelihood Ratio) calculator 25, and a turbo decoder 26. And a rank / CQI (Channel Quality Indication) prediction unit 27. The receiving station includes _{M R} number and a physical antenna 21 and OFDM demodulator 22, respectively.

図４を参照して、受信局がデータを受信する手順について説明する。初めに、物理アンテナ２１は、送信局より送信されたデータを受信する。続いて、ＯＦＤＭ復調部２２は、物理アンテナ２１が受信したデータをＯＦＤＭ復調する。続いて、データ分離部２３は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、各ストリームのデータを分離する。続いて、パラレル／シリアル変換部２４は、データ分離部２３が分離したデータをパラレル／シリアル変換する。続いて、対数尤度比算出部２５は、シリアル変換されたデータの誤り訂正を行う。続いて、ターボデコーダ部２６は、誤り訂正を行った信号をオリジナルの信号に復号する。 With reference to FIG. 4, the procedure in which the receiving station receives data will be described. First, the physical antenna 21 receives data transmitted from the transmitting station. Subsequently, the OFDM demodulator 22 performs OFDM demodulation on the data received by the physical antenna 21. Subsequently, the data separation unit 23 separates the data of each stream by a MMSE (Minimum-Mean Square-Error) spatial filter. Subsequently, the parallel / serial conversion unit 24 performs parallel / serial conversion on the data separated by the data separation unit 23. Subsequently, the log likelihood ratio calculation unit 25 performs error correction on the serially converted data. Subsequently, the turbo decoder unit 26 decodes the error-corrected signal into the original signal.

また、データ分離部２３が出力するＭ個の出力は、送信局より送信されたストリームデータの推定値を表す。なお、送信局の物理アンテナ１６毎に用意されるパイロット信号の送受信により、送信局の物理アンテナ１６と受信局の物理アンテナ２１との間のチャネル数の推定ができる。図３および図４の例では、Ｍ＝Ｍ_Ｔである。 Further, the M outputs output from the data separation unit 23 represent estimated values of stream data transmitted from the transmission station. The number of channels between the physical antenna 16 of the transmitting station and the physical antenna 21 of the receiving station can be estimated by transmitting and receiving pilot signals prepared for each physical antenna 16 of the transmitting station. In the example of FIGS. 3 and 4, M = M _T.

また、各ストリームデータの推定値と、無線通信に影響を与える雑音（熱雑音と他のストリームからの干渉）の電力比をＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅｒａｔｉｏ）として定義する。ランク・ＣＱＩ予測部２７は、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲに基づいて、ランクとレートの予測を行う。 Further, the power ratio between the estimated value of each stream data and noise (thermal noise and interference from other streams) affecting wireless communication is defined as Post-processing SNR (S / N ratio, Signal to Noise ratio). . The rank / CQI prediction unit 27 performs rank and rate prediction based on the post-processing SNR.

以下、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲの求め方を説明する。なお、以下の数式ではマトリックスのサイズを下付きの中括弧｛行×列｝で表記する。送信局の物理アンテナ１６の数Ｍ_Ｔと受信局の物理アンテナ２１の数Ｍ_Ｒ間のチャネルインパルス行列は（１）式と仮定する。 Hereinafter, a method for obtaining the post-processing SNR will be described. In the following formula, the size of the matrix is indicated by subscript braces {rows × columns]. Channel impulse matrix between the number M _R of the physical antenna 21 having M _T and the receiving station of the physical antenna 16 of the transmitting station is assumed (1).

また、送信信号ベクトルを（２）式、受信信号ベクトルを（３）式、データ分離部２３からの復号信号ベクトルを（４）式、送信信号総電力をρ、雑音電力を（５）式、ＯＦＤＭシンボルＩＤをｎ、サブキャリアＩＤをｋ、受信アンテナ応答の単位行列を（６）式とすれば、（７）式および（８）式となる。ここで、（８）式において上付きのＨはエルミート転置を表す。また、（９）式はＭＭＳＥ空間フィルタのウェートを表す。 Further, the transmission signal vector is represented by equation (2), the reception signal vector is represented by equation (3), the decoded signal vector from the data separator 23 is represented by equation (4), the transmission signal total power is ρ, and the noise power is represented by equation (5). If the OFDM symbol ID is n, the subcarrier ID is k, and the unit matrix of the receiving antenna response is Equation (6), Equations (7) and (8) are obtained. Here, the superscript H in the equation (8) represents Hermitian transposition. Equation (9) represents the weight of the MMSE spatial filter.

また、受信信号ベクトルｒは（１０）式となる。（１０）式において、Ｎは雑音を表す。 Also, the received signal vector r is given by equation (10). In the equation (10), N represents noise.

また、ＭＭＳＥ空間フィルタの要素を（１１）式とし、（１２）式で示すチャネルインパルス行列の要素を（１３）式とすると、（８）式を（１４）式と書き換えることができる。このとき、ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔであり、送信局の物理アンテナ１６のｑ番目から送信された送信信号ベクトルはＳ_ｑであり、物理アンテナ１６のｑ番目から送信され、受信局で受信した復号信号ベクトルの推定値は（１５）式である。 Further, if the element of the MMSE spatial filter is represented by equation (11) and the element of the channel impulse matrix represented by equation (12) is represented by equation (13), equation (8) can be rewritten as equation (14). At this time, q = 1, 2,..., M _T , the transmission signal vector transmitted from the q th of the physical antenna 16 of the transmitting station is S _q and transmitted from the q th of the physical antenna 16, The estimated value of the decoded signal vector received at the receiving station is expressed by equation (15).

送信局の物理アンテナ１６のｑ番目から送信された送信信号のＳＩＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｌｕｓＮｏｉｓｅｐｏｗｅｒＲａｔｉｏ、受信信号電力対干渉および雑音電力比）値であるＳＩＮＲ_ｑは、（１４）式に基づいて計算すると（１６）式となる。このとき、ｑ＝１，・・・，Ｍ_Ｔである。 SINR _q , which is the SINR (Signal to Interference plus Noise power Ratio) value of the transmission signal transmitted from the q-th of the physical antenna 16 of the transmitting station, is based on the equation (14). When calculated, equation (16) is obtained. In this case, q = 1, ···, is _{M T.}

ランク（ストリーム）の予測方法としては、例えば、６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ_{６４ＱＡＭ}に基づいて、ストリーム毎にキャパシティ（Ｃａｐ）と、有効ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲＥｆｆ、ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＳＩＮＲ）値を算出し、算出した値に基づいてランク数を予測する方法が考えられる。 As a rank (stream) prediction method, for example, a capacity (Cap) and an effective SINR (SINREff, Effective SINR) value are calculated for each stream based on a _64QAM limit performance curve C _64QAM , and the calculated value is A method of predicting the number of ranks based on this can be considered.

以下、ランク数を予測する方法の具体例を説明する。Ｃａｐは（１７）式となる。また、ＳＩＮＲＥｆｆは（１８）式となる。このとき、ｑ＝１，・・・，Ｍ_Ｔであり、Ｋは総サブキャリア数であり、Ｎは総ＯＦＤＭシンボル数である。また、Ｃ_{６４ＱＡＭ}の逆関数は（１９）式となる。 Hereinafter, a specific example of a method for predicting the number of ranks will be described. Cap is expressed by equation (17). Further, SINREff is expressed by equation (18). In this case, q = 1, ···, a _{M T,} K is the total number of subcarriers, N represents the total number of OFDM symbols. Further, the inverse function of _C64QAM is given by equation (19).

図５は６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ_{６４ＱＡＭ}を示した図である。図の縦軸はキャパシティ（ｂｉｔ／Ｈｚ／ｓ）の値を示し、横軸はＳＮＲ値を示している。図示する例では、Ｃ_{６４ＱＡＭ}はＳＮＲ値が大きくなるにつれ、キャパシティの値も大きくなっている。 FIG. 5 is a diagram showing a _64QAM limit performance curve C _64QAM . The vertical axis in the figure indicates the capacity (bit / Hz / s) value, and the horizontal axis indicates the SNR value. In the example shown, the capacity value of C _64QAM increases as the SNR value increases.

（１６）式、（１７）式、（１８）式に基づいて、ランクが１からＭ_Ｔまでの各ランクにおけるキャパシティ（Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ）の予測を行う。 (16), performs prediction of the equation (17), (18) based on the formula, the capacity of each rank rank from 1 to _{M T} (Final_Capacity).

（ランク＝１と仮定した場合のキャパシティ予測）
ランク＝１の場合、Ｍ_Ｔ個のストリームデータの内１つのストリームデータを取得することで送信データを復号できるため、最大のＳＩＮＲ値に基づいて予測キャパシティ値を算出する。なお、予測キャパシティ値の算出に使用するＳＩＮＲＥｆｆをＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆとする。 (Capacity prediction assuming rank = 1)
In the case of rank = 1, transmission data can be decoded by acquiring one of the M _T stream data, so that the predicted capacity value is calculated based on the maximum SINR value. Note that SINREff used for calculation of the predicted capacity value is Final_SINREff.

（ステップＳ１０１）Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝１）を１番良いＳＩＮＲＥｆｆ_ｑとする。ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S101) Final_SINREff (rank = 1) is set to the best SINREff _q . q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ１０２）ステップＳ１０１で決定したＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝１）と、予め用意されているＭＣＳ（エム・シー・エス、ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ）のＰＥＲ（ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ、パケットの誤り率）カーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。 (Step S102) Final_SINREff (rank = 1) determined in step S101 and a PER (Packet Error Rate) packet curve of MCS (Modulation and Coding Scheme) prepared in advance. Based on this, the maximum rate that can satisfy the error rate of the requested packet is selected.

（ステップＳ１０３）ステップＳ１０２で決定したレートの変調方式における限界性能カーブと、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝１）とに基づいて、Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝１）を決定する。なお、限界性能カーブは図５に示した通りである。 (Step S103) Capacity (rank = 1) is determined based on the limit performance curve in the rate modulation method determined in step S102 and Final_SINREff (rank = 1). The limit performance curve is as shown in FIG.

（ステップＳ１０４）ステップＳ１０３で決定したＣａｐａｃｉｔｙ（ランク＝１）をＦｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝１）とする。上述した手順により、ランク＝１と仮定した場合のキャパシティの予測結果を算出することができる。 (Step S104) The capacity (rank = 1) determined in step S103 is defined as Final_Capacity (rank = 1). With the above-described procedure, the capacity prediction result when rank = 1 is assumed can be calculated.

（ランク＝Ｍ、１＜Ｍ＜Ｍ_Ｔと仮定した場合のキャパシティ予測）
ランク＝Ｍ、１＜Ｍ＜Ｍ_Ｔと仮定した場合、Ｍ_Ｔ個のストリームデータの内、Ｍ番目に良いＳＩＮＲ値に基づいて予測キャパシティ値を算出する。なお、予測キャパシティ値の算出に使用するＳＩＮＲＥｆｆをＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆとする。 (Rank = M, 1 <capacity prediction on the assumption that _M <M _T)
Rank = M, 1 <assuming that M _{<M T,} among _{M T} pieces of stream data to calculate the predicted capacity value based on a good SINR value M th. Note that SINREff used for calculation of the predicted capacity value is Final_SINREff.

（ステップＳ２０１）Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ）をＭ番目に良いＳＩＮＲＥｆｆ_ｑとする。ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S201) Final_SINREff (rank = M) is set to the Mth best SINREff _q . q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ２０２）ステップＳ２０１で決定したＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ）と、予め用意されているＭＣＳのＰＥＲカーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。 (Step S202) Based on Final_SINREff (rank = M) determined in step S201 and the MCS PER curve prepared in advance, the maximum rate that can satisfy the requested packet error rate is selected.

（ステップＳ２０３）ステップＳ２０２で決定したレートの変調方式における限界性能カーブと、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ）とに基づいて、Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ）を決定する。なお、限界性能カーブは図５に示した通りである。 (Step S203) Capacity (rank = M) is determined based on the limit performance curve in the rate modulation method determined in step S202 and Final_SINREff (rank = M). The limit performance curve is as shown in FIG.

（ステップＳ２０４）ランクがＭの場合、データをＭ並列で送受信するため、ステップＳ２０３で決定したＣａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ）に基づいてＦｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ）＝Ｍ×Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ）とする。上述した手順により、ランク＝Ｍと仮定した場合のキャパシティの予測結果を算出することができる。 (Step S204) When the rank is M, since data is transmitted and received in M parallel, Final_Capacity (rank = M) = M × Capacity (rank = M) is set based on the capacity (rank = M) determined in step S203. . According to the procedure described above, the capacity prediction result when rank = M can be calculated.

（ランク＝Ｍ_Ｔと仮定した場合のキャパシティ予測）
ランク＝Ｍ_Ｔの場合、Ｍ_Ｔ個のストリームデータの内１つでも欠けると送信データを復号することが出来ないため、最小のＳＩＮＲ値に基づいて予測キャパシティ値を算出する。なお、予測キャパシティ値の算出に使用するＳＩＮＲＥｆｆをＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆとする。 (Capacity prediction on the assumption that rank = M _T)
When rank = M _T , transmission data cannot be decoded if even one of the M _T stream data is missing. Therefore, a predicted capacity value is calculated based on the minimum SINR value. Note that SINREff used for calculation of the predicted capacity value is Final_SINREff.

（ステップＳ３０１）Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ_Ｔ）を１番低いＳＩＮＲＥｆｆ_ｑとする。ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S301) Final_SINREff (rank = M _T ) is set to the lowest SINREff _q . q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ３０２）ステップＳ３０１で決定したＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ_Ｔ）と、予め用意されているＭＣＳのＰＥＲカーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。 (Step S302) Based on Final_SINREff (rank = M _T ) determined in step S301 and the MCS PER curve prepared in advance, the maximum rate that can satisfy the required packet error rate is selected.

（ステップＳ３０３）ステップＳ３０２で決定したレートの変調方式における限界性能カーブと、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ_Ｔ）とに基づいて、Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ_Ｔ）を決定する。なお、限界性能カーブは図５に示した通りである。 (Step S303) Capacity (rank = M _T ) is determined on the basis of the limit performance curve in the rate modulation method determined in step S302 and Final_SINREff (rank = M _T ). The limit performance curve is as shown in FIG.

（ステップＳ３０４）ランクがＭ_Ｔの場合、データをＭ_Ｔ並列で送受信するため、ステップＳ３０３で決定したＣａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ_Ｔ）よりＦｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ_Ｔ）＝Ｍ_Ｔ×Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ_Ｔ）とする。上述した手順により、ランク＝Ｍと仮定した場合のキャパシティの予測結果を算出することができる。 (Step S304) If the rank of _{M T,} for transmitting and receiving data with _{M T} parallel, Capacity determined in step S303 (rank = _{M T)} than Final_Capacity (rank ₌ M T) = _{M T} × Capacity (rank = M _T ). According to the procedure described above, the capacity prediction result when rank = M can be calculated.

上述した手順により求めたＦｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝１）、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝２）、・・・、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐａｃｉｔｙ（ランク＝Ｍ_Ｔ）のうち、最大の値となるランク数をランク予測の結果とする。また、決定したランク数に対応するレートをレート予測の結果（ＣＱＩ）として、送信局にフィードバックする。 Of Final_Capacity (rank = 1), Final_Capacity (rank = 2),..., Final_Capacity (rank = M _T ) obtained by the above-described procedure, the number of ranks having the maximum value is set as the result of rank prediction. Also, the rate corresponding to the determined number of ranks is fed back to the transmitting station as the result of rate prediction (CQI).

ＩＥＴＦＲＦＣ３６２６：ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＬｉｎｋＳｔａｔｅＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌIETF RFC3626: Optimized Link State Routing Protocol

上述した通り、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、ランク数と送信局の物理アンテナ数とが一致しない場合もありえる。しかしながら、上述したランク数の決定方法では、ランクと送信局の物理アンテナとのマッピングについては考慮していない。ランクと物理アンテナとの組み合わせによってはレートが異なるため、正確なランク数とレートの予測を行うことが出来ないという問題があった。 As described above, in open loop SCW-MIMO, the number of ranks may not match the number of physical antennas of the transmitting station. However, in the rank number determination method described above, the mapping between the rank and the physical antenna of the transmitting station is not considered. Since the rate differs depending on the combination of the rank and the physical antenna, there is a problem that it is impossible to accurately predict the number of ranks and the rate.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことが可能な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 to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus capable of performing more accurate rank number and rate prediction in open-loop SCW-MIMO. .

本発明は、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置であって、ストリーム数を１から送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数まで仮定し、送信側無線通信装置が備える前記物理アンテナより送信されるデータの通信状況を示す通信状況情報に基づいて、ストリームと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したストリーム数毎に決定するマッピング部と、前記マッピング部で決定した前記ストリームを送信する前記物理アンテナの前記通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信するデータのキャパシティを前記仮定したストリーム数毎に予測する予測部と、前記予測部が予測した前記仮定したストリーム数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記ストリーム数を決定するストリーム数決定部と、を備えたことを特徴とする無線通信装置である。 The present invention is a wireless communication apparatus included in an open-loop SCW-MIMO system, wherein the number of streams is assumed to be from 1 to the number of physical antennas included in the transmission-side wireless communication apparatus, and the physical antenna included in the transmission-side wireless communication apparatus Based on the communication status information indicating the communication status of the data transmitted more, the mapping unit that determines the correspondence between the stream and the physical antenna for each of the assumed number of streams, and the stream determined by the mapping unit Based on the communication status information of the physical antenna to be transmitted, a prediction unit that predicts the capacity of data transmitted by the transmission-side wireless terminal device for each of the assumed number of streams, and the assumption that the prediction unit has predicted A stream for determining the optimum number of streams based on the capacity for each number of streams A determination unit, a wireless communication device characterized by comprising a.

また、本発明の無線通信装置において、前記マッピング部は、同一の前記ストリームを送信する前記物理アンテナで構成される集合内の各前記物理アンテナの前記通信状況情報の総和を算出し、各前記集合について算出した前記通信状況情報の前記総和の分散が最も少なくなるように前記物理アンテナで構成される前記集合を決定することを特徴とする。 In the wireless communication apparatus of the present invention, the mapping unit calculates a sum of the communication status information of each physical antenna in a set composed of the physical antennas that transmit the same stream, and sets each set The set composed of the physical antennas is determined so that the variance of the sum of the communication status information calculated for is minimized.

また、本発明は、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置の無線通信方法であって、ストリーム数を１から送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数まで仮定し、送信側無線通信装置が備える前記物理アンテナより送信されるデータの通信状況を示す通信状況情報に基づいて、ストリームと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したストリーム数毎に決定するマッピングステップと、前記マッピングステップで決定した前記ストリームを送信する前記物理アンテナの前記通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信するデータのキャパシティを前記仮定したストリーム数毎に予測する予測ステップと、前記予測ステップで予測した前記仮定したストリーム数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記ストリーム数を決定するストリーム数決定ステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法である。 The present invention is also a wireless communication method for a wireless communication apparatus included in an open-loop SCW-MIMO system, wherein the number of streams is assumed to be from 1 to the number of physical antennas included in the transmission-side wireless communication apparatus, and transmission-side wireless communication is performed. A mapping step for determining a correspondence relationship between a stream and the physical antenna for each hypothesized number of streams based on communication status information indicating a communication status of data transmitted from the physical antenna included in the device; and the mapping step A predicting step of predicting a capacity of data transmitted by the transmitting wireless terminal device for each hypothesized number of streams, based on the communication status information of the physical antenna that transmits the stream determined in step 1, and the predicting step Based on the capacity for each assumed number of streams predicted in A stream number determination step of determining an optimal the number of streams is a wireless communication method, which comprises a.

また、本発明の無線通信方法において、前記マッピングステップは、同一の前記ストリームを送信する前記物理アンテナで構成される集合内の各前記物理アンテナの前記通信状況情報の総和を算出し、各前記集合について算出した前記通信状況情報の前記総和の分散が最も少なくなるように前記物理アンテナで構成される前記集合を決定することを特徴とする。 Further, in the wireless communication method of the present invention, the mapping step calculates a sum of the communication status information of the physical antennas in a set composed of the physical antennas that transmit the same stream, and sets each set The set composed of the physical antennas is determined so that the variance of the sum of the communication status information calculated for is minimized.

本発明によれば、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことができる。 According to the present invention, more accurate rank number and rate prediction can be performed in open loop SCW-MIMO.

以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯ技術を使用する無線通信システムを想定する。図１は本発明の一実施形態における無線通信装置の受信部分に関する構成を示した図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a wireless communication system using an open loop SCW-MIMO technology is assumed. FIG. 1 is a diagram showing a configuration relating to a receiving portion of a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

無線通信装置の受信部分は、物理アンテナ２１と、ＯＦＤＭ復調部２２と、データ分離部２３と、パラレル／シリアル変換部２４と、対数尤度比（ＬＬＲ、Ｌｏｇ−ＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＲａｔｉｏ）算出部２５と、ターボデコーダ部２６と、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅｒａｔｉｏ）計算部３１と、マッピング部３２と、ランク・レート予測部３３とを備える。なお、無線通信装置の受信部分は、物理アンテナ２１とＯＦＤＭ復調部２２とをそれぞれＭ_Ｒ個含む。また、無線通信装置の送信部分は、従来技術と同様の構成であり、図３に示した構成と同様である。 The receiving part of the wireless communication device includes a physical antenna 21, an OFDM demodulator 22, a data separator 23, a parallel / serial converter 24, a log likelihood ratio (LLR, Log-Likelihood Ratio) calculator 25, A turbo decoder unit 26, an SNR (S / N ratio, Signal to Noise ratio) calculation unit 31, a mapping unit 32, and a rank / rate prediction unit 33 are provided. The receiving portion of the radio communication apparatus includes _{M R} number and a physical antenna 21 and OFDM demodulator 22, respectively. Further, the transmission part of the wireless communication apparatus has the same configuration as that of the prior art and is the same as the configuration shown in FIG.

図１を参照して、無線通信装置の受信部分がテータを受信する手順について説明する。初めに、物理アンテナ２１は、他の無線通信装置より送信されたデータを受信する。続いて、ＯＦＤＭ復調部２２は、物理アンテナ２１が受信したデータをＯＦＤＭ復調する。続いて、データ分離部２３は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、各ストリームのデータを分離する。続いて、パラレル／シリアル変換部２４は分離した各ストリームのデータをパラレル／シリアル変換する。続いて、対数尤度比算出部２５は、シリアル変換されたデータの誤り訂正を行う。続いて、ターボデコーダ部２６は、誤り訂正を行った信号をオリジナルの信号に復号する。 With reference to FIG. 1, a description will be given of a procedure in which the receiving portion of the wireless communication apparatus receives data. First, the physical antenna 21 receives data transmitted from another wireless communication device. Subsequently, the OFDM demodulator 22 performs OFDM demodulation on the data received by the physical antenna 21. Subsequently, the data separator 23 separates the data of each stream by a MMSE (Minimum-Mean Square-Error) spatial filter. Subsequently, the parallel / serial converter 24 performs parallel / serial conversion on the separated data of each stream. Subsequently, the log likelihood ratio calculation unit 25 performs error correction on the serially converted data. Subsequently, the turbo decoder unit 26 decodes the error-corrected signal into the original signal.

また、データ分離部２３が出力するＭ個の出力は、送信局より送信されたストリームデータの推定値を表す。なお、送信局の物理アンテナ１６毎に用意されるパイロット信号の送受信により、送信局の物理アンテナ１６と受信局の物理アンテナ２１との間のチャネル数の推定ができる。本実施形態では、Ｍ＝Ｍ_Ｔである。 Further, the M outputs output from the data separation unit 23 represent estimated values of stream data transmitted from the transmission station. The number of channels between the physical antenna 16 of the transmitting station and the physical antenna 21 of the receiving station can be estimated by transmitting and receiving pilot signals prepared for each physical antenna 16 of the transmitting station. In this embodiment, a M = _{M T.}

また、各ストリームデータの推定値と、無線通信に影響を与える雑音（熱雑音と他のストリームからの干渉）の電力比をＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅｒａｔｉｏ）として定義する。ＳＮＲ計算部３１は、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲを算出する。ランク・レート予測部３３は、ＳＮＲ計算部３１が算出したＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳＮＲに基づいて、ランクとレートの予測を行う。 Further, the power ratio between the estimated value of each stream data and noise (thermal noise and interference from other streams) affecting wireless communication is defined as Post-processing SNR (S / N ratio, Signal to Noise ratio). . The SNR calculator 31 calculates a post-processing SNR. The rank / rate prediction unit 33 performs rank and rate prediction based on the post-processing SNR calculated by the SNR calculation unit 31.

次に、図２を参照して、本実施形態におけるランクおよびレートの予測方法について説明する。図２は、本実施形態におけるランクおよびレートの測定手順を示すフローチャートである。なお、以下の数式ではマトリックスのサイズを下付きの中括弧｛行×列｝で表記する。 Next, a rank and rate prediction method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a rank and rate measurement procedure in this embodiment. In the following formula, the size of the matrix is indicated by subscript braces {rows × columns].

（ステップＳ１１０１）従来技術と同様に、（８）式および（１６）式に基づいて、ＳＮＲ計算部３１はＳＩＮＲ_ｑ（ｎ，ｋ）を算出する。その後、ステップＳ１１０２に進む。 (Step S1101) Similar to the prior art, the SNR calculator 31 calculates SINR _q (n, k) based on the equations (8) and (16). Thereafter, the process proceeds to step S1102.

（ステップＳ１１０２）従来技術と同様に、（１７）式および（１８）式に基づいて、ＳＮＲ計算部３１はＳＩＮＲＥｆｆ_ｑ（ｎ，ｋ）を算出する。なお、ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。また、ＳＮＲ計算部３１は算出した値をマッピング部３２に入力する。その後、ステップＳ１１０３に進む。 (Step S1102) Similar to the prior art, the SNR calculator 31 calculates SINREff _q (n, k) based on the equations (17) and (18). In addition, q = 1,2, ···, is _{M T.} Further, the SNR calculation unit 31 inputs the calculated value to the mapping unit 32. Thereafter, the process proceeds to step S1103.

（ステップＳ１１０３）ランク＝１と仮定した場合のキャパシティ予測を行うためｉｎｉｔ＝１とする。その後、ステップＳ１１０４に進む。なお、本実施形態ではｉｎｉｔ値＝ランク数である。 (Step S1103) Init = 1 is set in order to perform capacity prediction when rank = 1. Thereafter, the process proceeds to step S1104. In the present embodiment, init value = number of ranks.

ステップＳ１１０４〜ステップＳ１１１４の処理は、ランクＭが、Ｍ＝１の場合と、１＜Ｍ＜Ｍ_Ｔの場合と、Ｍ＝Ｍ_Ｔの場合とで異なる。以下、ランクＭがＭ＝１の場合と、１＜Ｍ＜Ｍ_Ｔの場合と、Ｍ＝Ｍ_Ｔの場合との処理の手順について説明する。 The processing from step S1104 to step S1114 differs depending on whether the rank M is M = 1, 1 <M <M _T , or M = M _T. Hereinafter will be described the case rank M is M = 1, 1 <in the case of M _{<M T,} the procedure of processing in the case of M = _{M T.}

（ランクＭ＝１の場合）
（ステップＳ１１０４）マッピング部３２は、ストリームと物理アンテナ１６とのマッピングを行う。ランクＭ＝１の場合は、全ての物理アンテナ１６は同一のストリームデータを送信するため、マッピングは１通りとなる。その後、ステップＳ１１０５に進む。 (When rank M = 1)
(Step S1104) The mapping unit 32 performs mapping between the stream and the physical antenna 16. When rank M = 1, all physical antennas 16 transmit the same stream data, so there is only one mapping. Thereafter, the process proceeds to step S1105.

（ステップＳ１１０５）ステップＳ１１０４で決定したマッピングにおいて、データ分離部２３はストリームと物理アンテナ１６間のチャネル行列Ｈ´を算出する。その後、ステップＳ１１０６に進む。なお、チャネル行列Ｈ´は（２０）式より算出することができる。 (Step S1105) In the mapping determined in step S1104, the data separation unit 23 calculates a channel matrix H ′ between the stream and the physical antenna 16. Thereafter, the process proceeds to step S1106. The channel matrix H ′ can be calculated from the equation (20).

（ステップＳ１１０６）データ分離部２３は、ＭＭＳＥウェートω´を算出する。続いて、ステップＳ１１０７に進む。なお、ＭＭＳＥウェートω´は（２１）式、（２２）式より算出することができる。 (Step S1106) The data separation unit 23 calculates the MMSE weight ω ′. Then, it progresses to step S1107. The MMSE weight ω ′ can be calculated from the equations (21) and (22).

（ステップＳ１１０７）ＳＮＲ計算部３１は、ランクＭ＝1の場合のＳＩＮＲ値を算出する。続いて、ステップＳ１１０８に進む。なお、チャネルインパルス行列を（２３）式、ＭＭＳＥ空間フィルタの要素を（２４）式、チャネルインパルス行列の要素を（２５）式とすると、ＳＩＮＲ値は（２６）式より算出することができる。また、ランク数は１であるためｑ＝１である。 (Step S1107) The SNR calculator 31 calculates the SINR value when the rank M = 1. Subsequently, the process proceeds to step S1108. The SINR value can be calculated from Equation (26), where the channel impulse matrix is Equation (23), the element of the MMSE spatial filter is Equation (24), and the channel impulse matrix element is Equation (25). Since the rank number is 1, q = 1.

（ステップＳ１１０８）ステップＳ１１０７で算出したＳＩＮＲに基づいて、ランク・レート予測部３３はキャパシティＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆとを算出する。続いて、ステップＳ１１０９に進む。なお、キャパシティは（２７）式、ＳＩＮＲＥｆｆは（２８）式より算出することができる。また、ランク数は１であるためｑ＝１である。 (Step S1108) Based on the SINR calculated in step S1107, the rank / rate prediction unit 33 calculates the capacity Cap and SINREff. Then, it progresses to step S1109. The capacity can be calculated from equation (27), and SINREff can be calculated from equation (28). Since the rank number is 1, q = 1.

（ステップＳ１１０９）ランク・レート予測部３３はｉｎｉｔが１であるか否か判断する。ランクＭ＝1の場合はｉｎｉｔ＝１であるため、ステップＳ１１１０に進む。 (Step S1109) The rank / rate prediction unit 33 determines whether or not init is 1. In the case of rank M = 1, init = 1, so the process proceeds to step S1110.

（ステップＳ１１１０）ランク・レート予測部３３はランク＝１の場合のＦｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝１）およびＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝１）を求める。その後、ステップＳ１１１３に進む。なお、（２９）式に示す通り、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝１）はステップＳ１１０８で算出したＣａｐである。また、（３０）式に示す通り、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝１）はステップＳ１１０８で算出したＳＩＮＲＥｆｆである。 (Step S1110) The rank / rate prediction unit 33 obtains Final_Cap (rank = 1) and Final_SINREff (rank = 1) when rank = 1. Thereafter, the process proceeds to step S1113. As shown in the equation (29), Final_Cap (rank = 1) is the Cap calculated in step S1108. Further, as shown in the equation (30), Final_SINREff (rank = 1) is SINREff calculated in step S1108.

（ステップＳ１１１３）ランク・レート予測部３３はｉｎｉｔがＭ_Ｔ以上か否か判断する。ｉｎｉｔがＭ_Ｔ以上と判断した場合ステップＳ１１１５に進み、それ以外はステップＳ１１１４に進む。
（ステップＳ１１１４）ｉｎｉｔの値に１を加算する。その後ステップＳ１１０４に戻る。 (Step S1113) rank rate estimating unit 33 init determines whether or _{M T.} If the init is determined to be equal to or higher than _{M T} proceeds to step S1115, otherwise it proceeds to step S1114.
(Step S1114) 1 is added to the value of init. Thereafter, the process returns to step S1104.

ランクＭが１の場合における、ステップＳ１１０４〜ステップＳ１１１４の処理の手順は以上の通りである。 The procedure of steps S1104 to S1114 when the rank M is 1 is as described above.

（ランクＭが１＜Ｍ＜１の場合）
（ステップＳ１１０４）マッピング部３２は、ストリームと物理アンテナ１６とのマッピングを行う。ランクＭが１＜Ｍ＜１の場合、ステップＳ１１０３で入力されたＳＩＮＲＥｆｆ_ｑに基づいて、Ｍ_Ｔ個の物理アンテナ１６をＭ個の集合とする。このときの条件として、各集合に属する物理アンテナ１６のＳＩＮＲＥｆｆの総和がなるべく等しくなるよう（総和の分散がなるべく小さくなるよう）に集合を決定する。なお、ＳＩＮＲＥｆｆ_ｑは真数とする。また、集合Ｍに属する物理アンテナ１６に、集合Ｍ毎に異なるストリームをマッピングする。その後、ステップＳ１１０５に進む。 (When rank M is 1 <M <1)
(Step S1104) The mapping unit 32 performs mapping between the stream and the physical antenna 16. When the rank M is 1 <M <1, M _T physical antennas 16 are set as M sets based on SINREff _q input in step S1103. As a condition at this time, the set is determined so that the sum of SINREff of the physical antennas 16 belonging to each set is as equal as possible (so that the variance of the sum is as small as possible). Note that SINREff _q is a true number. Also, different streams for each set M are mapped to the physical antennas 16 belonging to the set M. Thereafter, the process proceeds to step S1105.

ＳＣＷ−ＭＩＭＯでは、送信側無線通信装置が、送信するデータを分割し、並列に送信するため、分割した分割データ全てが届かなければ受信側無線通信装置は送信されたデータを復元できない。よって、分割されたうちの１つの分割データのみの送信が遅れた場合においても、その遅れた分割データの影響でデータ転送のキャパシティは悪くなってしまう。このことにより、本実施形態では各集合に属する物理アンテナ１６のＳＩＮＲＥｆｆの総和の分散がなるべく小さくなるようにし、分割した全ての分割データがより速く受信側無線通信装置で揃うようにストリームと物理アンテナ１６とのマッピングを行う。 In SCW-MIMO, the transmission side wireless communication apparatus divides data to be transmitted and transmits it in parallel. Therefore, the reception side wireless communication apparatus cannot restore the transmitted data unless all the divided data reaches. Therefore, even when transmission of only one divided data among the divided data is delayed, the capacity of data transfer is deteriorated due to the influence of the delayed divided data. As a result, in the present embodiment, the distribution of the sum of SINREff of the physical antennas 16 belonging to each set is made as small as possible, and the stream and physical antennas are arranged so that all divided data can be aligned more quickly in the receiving-side wireless communication device. 16 is mapped.

ステップＳ１１０４でのマッピング方法について具体例を用いて説明する。例えば、Ｍ_Ｔ＝４すなわち物理アンテナが４個であり、Ｍ＝２すなわちストリームが２つであり、物理アンテナ１のＳＩＮＲＥｆｆ_１＜物理アンテナ２のＳＩＮＲＥｆｆ_２＜物理アンテナ３のＳＩＮＲＥｆｆ_３＜物理アンテナ４のＳＩＮＲＥｆｆ_４であり、ＳＩＮＲＥｆｆ_１＋ＳＩＮＲＥｆｆ_４≒ＳＩＮＲＥｆｆ_２＋ＳＩＮＲＥｆｆ_３である場合、マッピング部３２は、ストリームの一方を物理アンテナ１と物理アンテナ４にマッピングし、もう一方のストリームを物理アンテナ２と物理アンテナ３にマッピングする。 The mapping method in step S1104 will be described using a specific example. For example, M _T = 4, that is, four physical antennas, M = 2, that is, two streams, SINREff _{1 of} physical antenna ₁ <SINREff _{2 of} physical antenna ₂ <SINREff _{3 of} physical antenna ₃ <physical antenna 4 SINREff ₄ and SINREff ₁ + SINREff ₄ ≈SINREff ₂ + SINREff ₃ , the mapping unit 32 maps one of the streams to the physical antenna 1 and the physical antenna 4, and the other stream to the physical antenna 2 and the physical antenna. 3 is mapped.

（ステップＳ１１０５）ステップＳ１１０４で決定したマッピングにおいて、データ分離部２３はストリームと物理アンテナ２１間のチャネル行列Ｈ´を算出する。その後、ステップＳ１１０６に進む。なお、上記の具体例におけるチャネル行列Ｈ´は（３１）式より算出することができる。 (Step S1105) In the mapping determined in step S1104, the data separation unit 23 calculates a channel matrix H ′ between the stream and the physical antenna 21. Thereafter, the process proceeds to step S1106. Note that the channel matrix H ′ in the above specific example can be calculated from the equation (31).

（ステップＳ１１０６）データ分離部２３は、ＭＭＳＥウェートω´を算出する。続いて、ステップＳ１１０７に進む。なお、ＭＭＳＥウェートω´は（３２）式、（３３）式より算出することができる。 (Step S1106) The data separation unit 23 calculates the MMSE weight ω ′. Then, it progresses to step S1107. The MMSE weight ω ′ can be calculated from the equations (32) and (33).

（ステップＳ１１０７）ＳＮＲ計算部３１は、ランクＭが１＜Ｍ＜１の場合のＳＩＮＲ値を算出する。続いて、ステップＳ１１０８に進む。なお、チャネルインパルス行列を（３４）式、ＭＭＳＥ空間フィルタの要素を（３５）式、チャネルインパルス行列の要素を（３６）式とすると、ＳＩＮＲ値は（３７）式より算出することができる。また、ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S1107) The SNR calculator 31 calculates the SINR value when the rank M is 1 <M <1. Subsequently, the process proceeds to step S1108. The SINR value can be calculated from Equation (37), where the channel impulse matrix is Equation (34), the MMSE spatial filter element is Equation (35), and the channel impulse matrix element is Equation (36). In addition, q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ１１０８）ステップＳ１１０７で算出したＳＩＮＲに基づいて、ランク・レート予測部３３はキャパシティＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆとを算出する。続いて、ステップＳ１１０９に進む。なお、キャパシティは（３８）式、ＳＩＮＲＥｆｆは（３９）式より算出することができる。また、ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S1108) Based on the SINR calculated in step S1107, the rank / rate prediction unit 33 calculates the capacity Cap and SINREff. Then, it progresses to step S1109. The capacity can be calculated from equation (38), and SINREff can be calculated from equation (39). In addition, q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ１１０９）ランク・レート予測部３３はｉｎｉｔが１であるか否か判断する。１であると判断した場合ステップＳ１１１０に進み、それ以外はステップＳ１１１１に進む。現時点ではｉｎｉｔ＞１であるため、ステップＳ１１１１に進む。 (Step S1109) The rank / rate prediction unit 33 determines whether or not init is 1. If it is determined that the number is 1, the process proceeds to step S1110. Otherwise, the process proceeds to step S1111. Since init> 1 at the present time, the process proceeds to step S1111.

（ステップＳ１１１１）ステップＳ１１０４で各集合に属する物理アンテナ１６のＳＩＮＲＥｆｆの総和がなるべく等しくなるようにし、ストリームと物理アンテナのマッピングを行ったため、各ストリームはＳＩＮＲＥｆｆの平均値で受信することが出来ると考えられる。よって、ステップＳ１１０８で算出したキャパシティＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆに基づいて、ランク・レート予測部３３は、ＳＩＮＲＥｆｆの平均値ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇを算出する。また、ランク・レート予測部３３は、算出したＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇに基づいて、キャパシティＣａｐ_ａｖｇを算出する。なお、ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇは（４０）式、Ｃａｐ_ａｖｇは（４１）式より算出することができる。また、ｑ＝１，２，・・・，Ｍ_Ｔである。 (Step S1111) Since the sum of the SINREff of the physical antennas 16 belonging to each set is made as equal as possible in Step S1104 and the stream and the physical antenna are mapped, it is considered that each stream can be received with an average value of SINREff. It is done. Therefore, based on the capacities Cap and SINREff calculated in step S1108, the rank / rate prediction unit 33 calculates an average value SINREff _avg of SINREff. Further, the rank / rate prediction unit 33 calculates a capacity Cap _avg based on the calculated SINREff _avg . SINREff _avg can be calculated from equation (40), and Cap _avg can be calculated from equation (41). In addition, q = 1,2, ···, is _{M T.}

（ステップＳ１１１２）ランク・レート予測部３３はランクＭが１＜Ｍ＜１の場合のＦｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝Ｍ）およびＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ）を求める。その後、ステップＳ１１１３に進む。なお、（４２）式に示すとおり、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝Ｍ）はＣａｐ_ａｖｇのＭ倍の値となる。また、（４３）式に示すとおり、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ）は、ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇとなる。 (Step S1112) The rank / rate prediction unit 33 obtains Final_Cap (rank = M) and Final_SINREff (rank = M) when the rank M is 1 <M <1. Thereafter, the process proceeds to step S1113. As shown in the equation (42), Final_Cap (rank = M) is a value M times Cap _avg . Further, as shown in the equation (43), Final_SINREff (rank = M) becomes SINREff _avg .

ランクＭが１＜Ｍ＜１の場合における、ステップＳ１１０４〜ステップＳ１１１４の処理の手順は以上の通りである。 The procedure of steps S1104 to S1114 when rank M is 1 <M <1 is as described above.

（ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合）
（ステップＳ１１０４）マッピング部３２は、ストリームと物理アンテナ１６とのマッピングを行う。ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合、ストリームと物理アンテナ１６とは１対１の関係となるため、１つのストリームを１つの物理アンテナ１６にマッピングする。その後、ステップＳ１１０５に進む。 (In the case of rank _M = M _T)
(Step S1104) The mapping unit 32 performs mapping between the stream and the physical antenna 16. For rank M = M _T, since a one-to-one relationship between the stream and the physical antennas 16, maps the one stream to one physical antenna 16. Thereafter, the process proceeds to step S1105.

（ステップＳ１１０５）ステップＳ１１０４で決定したマッピングにおいて、データ分離部２３はストリームと物理アンテナ２１間のチャネル行列Ｈ´を算出する。なお、ストリームと物理アンテナ１６とは１対１の関係であるため、ストリームと物理アンテナ２１間のチャネル行列Ｈ´は、従来技術における送信局の物理アンテナ１６の数Ｍ_Ｔと受信局の物理アンテナ２１の数Ｍ_Ｒ間のチャネルインパルス行列Ｈと同様に求めることが出来る。その後、ステップＳ１１０６に進む。 (Step S1105) In the mapping determined in step S1104, the data separation unit 23 calculates a channel matrix H ′ between the stream and the physical antenna 21. Since the stream and the physical antenna 16 have a one-to-one relationship, the channel matrix H ′ between the stream and the physical antenna 21 is equal to the number M _T of the transmission station physical antennas 16 and the physical antennas of the reception station in the related art. it can be determined similarly to the channel impulse matrix H between the number M _R of 21. Thereafter, the process proceeds to step S1106.

（ステップＳ１１０６）データ分離部２３は、ＭＭＳＥウェートω´を算出する。続いて、ステップＳ１１０７に進む。なお、ストリームと物理アンテナ１６とは１対１の関係であるため、従来技術におけるＭＭＳＥウェートωと同様にＭＭＳＥウェートω´を求めることが出来る。その後、ステップＳ１１０７に進む。 (Step S1106) The data separation unit 23 calculates the MMSE weight ω ′. Then, it progresses to step S1107. Since the stream and the physical antenna 16 have a one-to-one relationship, the MMSE weight ω ′ can be obtained in the same manner as the MMSE weight ω in the prior art. Thereafter, the process proceeds to step S1107.

（ステップＳ１１０７）ＳＮＲ計算部３１は、ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合のＳＩＮＲ値を算出する。続いて、ステップＳ１１０８に進む。なお、ストリームと物理アンテナ１６とは１対１の関係であるため、従来技術におけるＳＩＮＲ値と同様にランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合のＳＩＮＲ値を求めることが出来る。 (Step S1107) SNR calculation unit 31 calculates the SINR values in the case of rank M = _{M T.} Subsequently, the process proceeds to step S1108. Since streams and the physical antenna 16 is one-to-one relationship can be similar to the SINR values in the prior art obtains the SINR value in the case of rank M = M _T.

（ステップＳ１１０８）ステップＳ１１０７で算出したＳＩＮＲに基づいて、ランク・レート予測部３３はキャパシティＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆとを算出する。続いて、ステップＳ１１０９に進む。なお、キャパシティは（４４）式、ＳＩＮＲＥｆｆは（４５）式より算出することができる。 (Step S1108) Based on the SINR calculated in step S1107, the rank / rate prediction unit 33 calculates the capacity Cap and SINREff. Then, it progresses to step S1109. The capacity can be calculated from equation (44), and SINREff can be calculated from equation (45).

（ステップＳ１１０９）ランク・レート予測部３３はｉｎｉｔが１であるか否か判断する。ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合はｉｎｉｔ＞１であるため、ステップＳ１１１１に進む。 (Step S1109) The rank / rate prediction unit 33 determines whether or not init is 1. Because in the case of rank M = _{M T} is init> 1, the flow proceeds to step S1111.

（ステップＳ１１１１）ストリームと物理アンテナ１６とは１対１の関係であるため、各ストリームはＳＩＮＲＥｆｆの平均値で受信することが出来ると考えられる。よって、ステップＳ１１０８で算出したキャパシティＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆに基づいて、ランク・レート予測部３３は、ＳＩＮＲＥｆｆの平均値ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇを算出する。また、ランク・レート予測部３３は、算出したＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇに基づいて、キャパシティＣａｐ_ａｖｇを算出する。なお、ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇは（４６）式、Ｃａｐ_ａｖｇは（４７）式より算出することができる。 (Step S1111) Since the stream and the physical antenna 16 have a one-to-one relationship, it is considered that each stream can be received with an average value of SINREff. Therefore, based on the capacities Cap and SINREff calculated in step S1108, the rank / rate prediction unit 33 calculates an average value SINREff _avg of SINREff. Further, the rank / rate prediction unit 33 calculates a capacity Cap _avg based on the calculated SINREff _avg . SINREff _avg can be calculated from equation (46), and Cap _avg can be calculated from equation (47).

（ステップＳ１１１２）ランク・レート予測部３３はランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合のＦｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝Ｍ_Ｔ）およびＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ_Ｔ）を求める。その後、ステップＳ１１１３に進む。なお、（４８）式に示すとおり、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐ（ランク＝Ｍ_Ｔ）はＣａｐ_ａｖｇのＭ_Ｔ倍の値となる。また、（４９）式に示すとおり、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆ（ランク＝Ｍ_Ｔ）は、ＳＩＮＲＥｆｆ_ａｖｇとなる。 (Step S1112) rank rate estimating unit 33 obtains the Final_Cap in the case of rank M = _{M T} (rank = _{M T)} and Final_SINREff (rank = _{M T).} Thereafter, the process proceeds to step S1113. Incidentally, as shown in equation (48), Final_Cap (rank = _{M T)} becomes _{M T} times the value of _{Cap avg.} Further, as shown in the equation (49), Final_SINREff (rank = M _T ) becomes SINREff _avg .

（ステップＳ１１１３）ランク・レート予測部３３はｉｎｉｔがＭ_Ｔ以上か否か判断する。ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合、ｉｎｉｔ＝Ｍ_ＴであるためステップＳ１１１５に進む。 (Step S1113) rank rate estimating unit 33 init determines whether or _{M T.} In the case of rank M = M _T , since init = M _T , the process proceeds to step S1115.

ランクＭ＝Ｍ_Ｔの場合における、ステップＳ１１０４〜ステップＳ１１１４の処理の手順は以上の通りである。 In the case of rank M = _{M T,} the procedure of processing of step S1104~ step S1114 is as described above.

以下、ランクＭが１≦Ｍ≦Ｍ_Ｔの各値の場合において算出したＦｉｎａｌ＿Ｃａｐに基づいて、ランク・レート予測部３３が予測する予測ランク数および予測レートの決定方法を説明する。 Hereinafter, based on Final_Cap the rank M was calculated in the case of each value of 1 ≦ M ≦ M _T, rank rate estimating unit 33 will be described a method for determining a predicted rank number and predictive rate predicted.

（ステップＳ１１１５）ランクＭが１≦Ｍ≦Ｍ_Ｔの各値の場合においてステップＳ１１１２で算出したＦｉｎａｌ＿Ｃａｐを比較し、ランク・レート予測部３３はＦｉｎａｌ＿Ｃａｐの値が最大となるランク数を算出する。このランク数を予測ランク数とする。その後、ステップＳ１１１６に進む。 (Step S1115) No. M is compared Final_Cap calculated in step S1112 in the case of each value of 1 ≦ M ≦ _{M T,} rank rate estimating unit 33 calculates the number of rank value of Final_Cap is maximized. This rank number is set as the predicted rank number. Thereafter, the process proceeds to step S1116.

（ステップＳ１１１６）ランク・レート予測部３３は、ステップＳ１１１５で算出した予測ランク数のときのＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲを決定し、決定したＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲに基づいてレート（ＭＣＳ）を決定する。これを予測レートする。その後、ステップＳ１１１７に進む。 (Step S1116) The rank / rate prediction unit 33 determines Final_SINR for the number of predicted ranks calculated in Step S1115, and determines a rate (MCS) based on the determined Final_SINR. This is the predicted rate. Thereafter, the process proceeds to step S1117.

（ステップＳ１１１７）ステップＳ１１１５およびステップＳ１１１６で決定した予測ランク数および予測レートと、ステップＳ１１０４で決定した予測ランク数の場合でのストリームと物理アンテナ１６とのマッピング情報を送信局に送信する。その後、処理を終了する。 (Step S1117) The mapping information between the stream and the physical antenna 16 in the case of the predicted rank number and the predicted rate determined in steps S1115 and S1116 and the predicted rank number determined in step S1104 is transmitted to the transmitting station. Thereafter, the process ends.

なお、送信局となる無線通信装置は、受信局となる無線通信装置より受信した予測ランクおよびマッピング情報に基づいてストリームを送信する物理アンテナ１６を決定し、受信局となる無線通信装置に対してデータの送信を行う。 Note that the wireless communication device serving as the transmission station determines the physical antenna 16 that transmits the stream based on the predicted rank and mapping information received from the wireless communication device serving as the reception station. Send data.

上述したとおり、ランク数が１からＭ_Ｔ（Ｍ_Ｔは送信局の物理アンテナ数）の場合を想定し、各ランク数の場合におけるストリームと物理アンテナとのマッピングを決定し、決定したマッピングの場合のキャパシティをランク数が１からＭ_Ｔの場合毎に算出する。その後、ランク数毎に算出したキャパシティを比較し、一番良いキャパシティの場合のランク数を予測ランク数と決定し、決定した予測ランク数に基づいたレートを予測レートとする。このことにより、オープンループＳＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことが可能となる。 As described above, assuming that the number of ranks is 1 to M _T (M _T is the number of physical antennas of the transmitting station), the mapping between the stream and the physical antenna in the case of each rank number is determined, and the determined mapping number of ranks of capacity is calculated for each case from 1 of M _T. Thereafter, the capacities calculated for each rank number are compared, the rank number in the case of the best capacity is determined as the predicted rank number, and the rate based on the determined predicted rank number is set as the predicted rate. This makes it possible to predict the number of ranks and rates more accurately in open loop SCW-MIMO.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

本発明の一実施形態における無線通信装置の受信部分に関する構成を示した図である。It is the figure which showed the structure regarding the reception part of the radio | wireless communication apparatus in one Embodiment of this invention. 本実施形態におけるランクおよびレートの測定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of the rank and rate in this embodiment. ＳＣＷ−ＭＩＭＯを使用する送信局の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the transmitting station which uses SCW-MIMO. ＳＣＷ−ＭＩＭＯを使用する受信局の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the receiving station which uses SCW-MIMO. ６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ_{６４ＱＡＭ}を示した図である。It is the figure which showed the limit performance curve C _64QAM of _64QAM .

Explanation of symbols

１１・・・ターボエンコーダ部、１２・・・ＱＡＭ部、１３・・・シリアル／パラレル変換部、１４・・・マッピング部、１５・・・ＯＦＤＭ変調部、１６，２１・・・物理アンテナ、１７・・・受信部、１８・・・レート予測部、２１・・・物理アンテナ、２２・・・ＯＦＤＭ復調部、２３・・・データ分離部、２４・・・パラレル／シリアル変換部、２５・・・対数尤度比算出部、２６・・・ターボデコーダ部、２７・・・ランク・ＣＱＩ予測部、３１・・・ＳＮＲ計算部、３２・・・マッピング部、３３・・・ランク・レート予測部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Turbo encoder part, 12 ... QAM part, 13 ... Serial / parallel conversion part, 14 ... Mapping part, 15 ... OFDM modulation part, 16, 21 ... Physical antenna, 17 ... Receiver, 18 ... Rate predictor, 21 ... Physical antenna, 22 ... OFDM demodulator, 23 ... Data separator, 24 ... Parallel / serial converter, 25 ... Logarithmic likelihood ratio calculation unit, 26 ... turbo decoder unit, 27 ... rank / CQI prediction unit, 31 ... SNR calculation unit, 32 ... mapping unit, 33 ... rank / rate prediction unit

Claims

A wireless communication device included in an open loop SCW-MIMO system,
Assuming the number of streams from 1 to the number of physical antennas included in the transmission-side wireless communication device, based on communication status information indicating the communication status of data transmitted from the physical antenna included in the transmission-side wireless communication device, the stream and the A mapping unit that determines a correspondence relationship with a physical antenna for each assumed number of streams;
A prediction unit that predicts, for each of the assumed number of streams, the capacity of data transmitted by the transmission-side wireless terminal device based on the communication status information of the physical antenna that transmits the stream determined by the mapping unit;
A stream number determination unit that determines the optimum number of streams based on the capacity for each assumed number of streams predicted by the prediction unit;
A wireless communication apparatus comprising:

The mapping unit calculates a sum of the communication status information of each physical antenna in a set composed of the physical antennas that transmit the same stream, and the sum of the communication status information calculated for each set The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the set composed of the physical antennas is determined so as to minimize the variance of.

A wireless communication method of a wireless communication device included in an open loop SCW-MIMO system,
Assuming the number of streams from 1 to the number of physical antennas included in the transmission-side wireless communication device, based on communication status information indicating the communication status of data transmitted from the physical antenna included in the transmission-side wireless communication device, the stream and the A mapping step for determining a correspondence relationship with a physical antenna for each assumed number of streams;
A prediction step of predicting, for each of the assumed number of streams, the capacity of data transmitted by the transmission-side wireless terminal device based on the communication status information of the physical antenna that transmits the stream determined in the mapping step;
A stream number determining step for determining the optimum number of streams based on the capacity for each assumed number of streams predicted in the prediction step;
A wireless communication method comprising:

The mapping step calculates a sum of the communication status information of the physical antennas in a set composed of the physical antennas that transmit the same stream, and calculates the sum of the communication status information calculated for each of the sets. The wireless communication method according to claim 3, wherein the set composed of the physical antennas is determined so as to minimize the variance of.