JP2009182679A - 無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャネル推定部18は、複数のアンテナで受信された信号に基づいて、伝搬路特性の推定(チャネル推定)を行う。SVD部19は、チャネル推定値をそれぞれ特異値分解する。直交性判定部20は、送信装置と受信装置との間の伝搬路の品質に関する情報に基づいて、複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかを判定(把握)する。受信方式推定部22は、各固有パスにおける伝搬路の品質に関する情報に基づいて、受信装置2における固有パスを分離する受信方式を推定する。送信適応制御部23は、受信方式推定部22で推定された受信装置の受信方式、および直交性判定部20での判定結果(把握結果)に基づき、送信装置1における送信時の所定の制御を実行する。
【選択図】図4
Description
この、MIMO通信における適応制御の手法としては注水定理に基づく手法が一般に最適であるとされ、実際の離散的な変調方式などのもとで如何にシステムの伝送容量を増やすかについて様々な検討が行われている。また、この時、最も固有値の小さいパスに関しては、送信に対するコストパフォーマンスが低いため、最初から使用しないよう簡易的に制御する手法も考えられている。
しかし、このような固有パスを用いるMIMO通信の制御方法は非常にセンシティブであり、何らかの理由で直交性が崩れると伝送特性が大きく劣化することも知られている。この問題に対し、ドップラー周波数などを既知の情報とした時、その情報に基づいてSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio:信号対干渉雑音電力比)を計算し、制御を行うことで、直交性が崩れた場合の特性劣化を抑えるということが提案されている(特許文献1参照)。
チャネル推定部38は、現在の伝搬路のチャネル推定を行い(ステップ201)、SVD部39は、、チャネル推定値からSVD処理により送信ウェイトを計算し(ステップ202)、SINR計算部40は、既知のドップラー周波数の情報に基づいてSINRを計算し(ステップ203)、送信適応制御部41は、SINRに基づいた適応制御を行う(ステップ204)。
また、特許文献1では、ドップラー周波数が既知であるとしているが、一般にドップラー周波数を推定することは難しいため、簡易的に直交性が崩れているかどうかの判定が可能であることが望ましく、同時に、簡易的に受信処理手法を知ることが望ましい。
したがって、何らかの手段により直交性の崩れを把握した場合は、SVD−MIMO通信システムが完全に動作する場合とは異なるアルゴリズムに基づいて制御することが望ましい。
また、受信側で固有パスの分離にMLD(Maximum Likelihood Detection:最尤検出)などの高度な受信方式を用いる場合は、固有モードの直交性が崩れたときに、MMSE(Minimum Mean Square Error:最小2乗平均誤差)などの簡易な受信方式を用いる場合と比べ、BER特性を維持する能力が高いため、適応制御の効果が維持しやすい。
図2は、固有パスの分離にMLDの受信方式を用いたときのBER特性の劣化の一例を示す図であり、図3は、固有パスの分離にMMSEの受信方式を用いたときのBER特性の劣化の一例を示す図である。送信アンテナ4本、受信アンテナ4本、最大4本の固有パス、1シンボル当たり合計8ビットデータ送信において、予測時と送信時の時間差が0msec、0.1msec、0.2msec、0.5msec、1msecのときのSNRに対するBERを示している。図2、図3から、固有パスの分離にMLDの受信方式を用いたときの方がBER特性を維持する能力が高いことが分かる。
したがって、受信方式が分れば、それに応じて適応制御を行う、行わないの判断基準を変更し、よりシステム容量の有効活用ができると考えられる。
同様に、送信側で受信方式を知る手段として、プロトコル上そのような仕組みがない場合は、何らかのフィードバック情報から推定することで、オーバヘッドを減らすことができる。
基地側は、端末局から第(N−1)フレームによりアップリンク(UpLink)データと、フィードバック情報である例えばCSI(Channel State Information:チャネル状態情報)を受信すると、フィードバック情報から適応制御を行って第Nフレームによりダウンリンク(DownLink)データを端末局に送信するとともに、SNRを予測する。端末局がダウンリンクデータを受信して受信SNRおよびCSIの測定を行い、第Nフレームによりアップリンク(UpLink)データと、フィードバック情報を基地局側へフィードバックすると、基地局は、前回のCSIに基づいて計算し、予測した送信SNRと、フィードバックされたSNRを各固有パスで比較し、その結果が一致していれば直交性の崩れはないと把握して、理想的なSVD−MIMO通信と注水定理に基づいた適応制御を行う。
もし、基地局側で、端末局の受信方式が既知でない場合、固有値の大きい上位の固有パスと、固有値の小さい下位の固有パスのSNR特性の変化の傾向から受信方式を推定する。これはMLDなどのように高性能な受信方式の場合、上位の固有パスのSNRは下がるが、下位の固有パスのSNRが上昇する場合があるため、このような手法を用いることで受信方式を推定することが可能となる。
直交性の崩れ度合いと、推定した端末局の受信方式に基づいて、次式に示すように注水定理に基づく制御と無制御の割合を変化させることで、基地局、端末局間のシステム容量を最大限活かせるよう協調した適応制御を行う。
β:直交性の崩れ度合い(大きいほどαは小さくなりやすい)
γ:受信方式に基づく変数(高性能なほどαは小さくなりやすい)
σ1,2=σ2,1=・・・=σN-1,N=σN,N-1=0
を満たさない場合は、
なお、
σ1,2=σ2,1=・・・=σN-1,N=σN,N-1=0
を満たさない場合は、α(β,γ)=0として、適応制御を行わないようにしても良い。
端末局は、第(N−1)フレームによりアップリンク(UpLink)データと、フィードバック情報である例えばCSIを基地局に送信する。基地局が、受信したフィードバック情報から適応制御を行って第Nフレームによりダウンリンク(DownLink)データを端末局に送信すると、端末局は、ダウンリンクデータを受信してCSIの測定を行い、直交性の崩れを判定する。直交性の崩れが無い場合は、理想的なSVD−MIMO通信と注水定理に基づいた適応制御を行う。直交性の崩れが有る場合は、直交性の崩れ度合いと端末局の受信方式に基づいて適応制御を行う。
2 受信装置
11,31 S/P部
12,32 適応変調符号化部
13,33 適応送信電力制御部
14,34 送信ビームフォーミング部
15,35 受信アンテナ処理部
16,36 復調処理部
17,37 P/S部
18,38 チャネル推定部
19,39 SVD部
20 直交性判定部
22 受信方式推定部
23,41 送信適応制御部
40 SINR計算部
Claims (10)
- 送信装置と受信装置との間で、複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信システムにおいて、
前記送信装置と前記受信装置との間の伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかを判定する判定部と、
前記判定部での判定結果に応じて、前記送信装置における送信時の所定の制御を実行する制御部と、
を有する、ことを特徴とする無線通信システム。 - 送信装置と受信装置との間で、複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信システムにおいて、
前記各固有パスにおける伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記受信装置における受信方式を推定する推定部と、
前記送信装置と前記受信装置との間の伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかを判定する判定部と、
前記推定部で推定された、前記受信装置における受信方式、および前記判定部での判定結果に応じて、前記送信装置における送信時の所定の制御を実行する制御部と、
を有する、ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記制御部は、
前記判定部での判定結果、前記直交性が保持されている場合には、注水定理に基づいた第1の制御方式に基づいて前記送信装置における前記所定の制御を実行し、前記直交性が崩れている場合には、前記1の制御方式とは異なる第2の制御方式に基づいて、前記所定の制御を実行する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 前記第2の制御方式は、前記直交性の崩れ度合いと、前記受信装置における受信方式に基づいて、注水定理に基づく制御と無制御の割合を変化させる制御である、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。 - 前記受信装置には、受信信号に基づいて、前記伝搬路の品質に関する情報としての、前記伝搬路の特性を推定する伝搬路推定部が備えられ、
前記判定部は、
前記伝搬路推定部で推定された伝搬路特性を示す情報と、前記受信装置から前記送信装置へ送信された前記伝搬路特性を示す情報とに基づいて、前記直交性が保持されているか、崩れているかを判定する、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記送信装置における送信時の所定の制御は、少なくとも、送信時の電力制御あるいは変調符号化の制御である、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線通信システム。
- 複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信装置において、
伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかを把握する把握部と、
前記把握部での把握結果に応じて、送信時の所定の制御を実行する制御部と、
を有する、ことを特徴とする無線通信装置。 - 複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信装置において、
前記各固有パスにおける伝搬路の品質に関する情報に基づいて、相手側の無線通信装置における受信方式を推定する推定部と、
前記伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかを把握する把握部と、
前記推定部で推定された、前記相手側の無線通信装置における受信方式、および前記把握部での把握結果に応じて、送信時の所定の制御を実行する制御部と、
を有する、ことを特徴とする無線通信装置。 - 送信装置と受信装置との間で、複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信システムにおける無線通信方法において、
前記送信装置と前記受信装置との間の伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかの判定を行うステップと、
前記判定の結果に応じて、前記送信装置における送信時の所定の制御を実行するステップと、
を有する、ことを特徴とする無線通信方法。 - 送信装置と受信装置との間で、複数の固有パスを介した無線通信を実行する無線通信システムにおける無線通信方法において、
前記各固有パスにおける伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記受信装置における受信方式を推定するステップと、
前記送信装置と前記受信装置との間の伝搬路の品質に関する情報に基づいて、前記複数の固有パスの直交性が保持されているか、崩れているかの判定を行うステップと、
推定された前記受信装置における受信方式、および前記判定の結果に応じて、前記送信装置における送信時の所定の制御を実行するステップと、
を有する、ことを特徴とする無線通信方法。
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