JP2011176493A - System for feedback of transmission route information - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission route information feedback system, capable of estimating transmission route information of a channel impulse response, or the like, with high accuracy from a feedback signal, and also capable of transmitting information of an SNR (Signal to Noise Ratio). <P>SOLUTION: The channel impulse response which is the transmission route information of a down-link, is estimated using a known pilot signal for the down-link output from a down-link pilot signal memory 52 and a received signal in the frequency domain; and the estimation result is transformed to a channel frequency response in a DFT (Discrete Fourier Transform) circuit. An SNR estimation circuit 61 estimates the SNR of the down-link as the transmission route information using the received signal of the frequency domain and the estimated channel frequency response; and outputs it. A feedback signal creation circuit 62 receives the estimated channel frequency response, the SNR, and a known pilot signal for an up-link which is output from an up-link pilot signal memory 54; multiplexes the SNR, the channel frequency response, and the pilot signal for the up-link; and carries out feedback of them. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電話システム等の無線通信に関するものであり、特に複数の送受信アンテナを用いて空間多重伝送を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式に関するものである。   The present invention relates to wireless communication such as a mobile phone system, and more particularly to a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system that performs spatial multiplexing transmission using a plurality of transmission / reception antennas.

携帯電話システム等の無線通信において、周波数帯域を広げずに伝送速度を高める技術として、複数の送受信アンテナを用いて空間多重伝送を行うMIMO伝送が注目を集めている。このMIMO伝送の更なる特性改善を図る送信技術として、送信側でチャネルインパルス応答等の伝送路情報が既知の場合、伝送路に応じて送信信号に線形処理を施すプリコーディング技術が知られている。
上下回線で周波数チャネルが異なるFDD(Frequency Division Duplex)の場合、送信側で伝送路情報が得られないので、プリコーディングを動作させるためには、受信側から送信側へ伝送路情報をフィードバックする必要がある。
In wireless communication such as a cellular phone system, MIMO transmission, which performs spatial multiplexing transmission using a plurality of transmission / reception antennas, is attracting attention as a technique for increasing the transmission speed without expanding the frequency band. As a transmission technique for further improving the characteristics of this MIMO transmission, a precoding technique is known in which, when transmission path information such as a channel impulse response is known on the transmission side, linear processing is performed on a transmission signal according to the transmission path. .
In the case of FDD (Frequency Division Duplex) with different frequency channels on the upper and lower lines, transmission path information cannot be obtained on the transmission side, so it is necessary to feed back the transmission path information from the reception side to the transmission side to operate precoding. There is.

以下では、伝送路情報のフィードバックを行うMIMO送受信機の説明を行うが、簡単のため、送信側を基地局、受信側を移動端末とし、基地局から移動端末への下り回線においてプリコーディングを用いた通信を行い、移動端末から基地局への上り回線において伝送路情報のフィードバックを行うものとする。   In the following, a MIMO transceiver that performs feedback of transmission path information will be described. For simplicity, the transmitting side is a base station, the receiving side is a mobile terminal, and precoding is used in the downlink from the base station to the mobile terminal. The transmission path information is fed back on the uplink from the mobile terminal to the base station.

図1に、従来のMIMOシングルキャリア伝送の無線送信機で、フィードバックされた伝送路情報を用いてプリコーディングを動作させる構成を示す。なお、送信アンテナ数NTは2とした。まず、送信ビット系列が入力端子1から変調回路2へ入力され、変調信号である複素シンボル系列が生成される。複素シンボルはディジタル信号であり、同相成分と直交成分の2成分を持つが、一つの信号と見なす。以降ベースバンド帯の信号は全て、同相成分を実部、直交成分を虚部とする複素表示で表すものとする。変調回路2の出力である複素シンボル系列は、シリアル・パラレル変換器3へ入力され、送信ストリーム数MSの系列に分けられる。ここではMS=2であり、各複素シンボル系列はプリコーディングを行う線形処理回路6へ入力される。線形処理回路6は複素乗算を行う乗算器4−1から4−4、複素加算を行う加算器5−1から5−2で構成されており、複素シンボルに重み付け係数を乗算して合成し、送信アンテナ数NTの送信信号を生成する。この重み付け係数は、プリコーディング行列制御回路21が制御し、端子20−1から20−4を通り出力されるが、この制御については後述する。線形処理回路6の出力である送信信号はそれぞれ、対応するアップコンバーター12−1及び12−2へ入力され、RF周波数帯へ周波数変換された後、入力端子24−1と24−2を通り、対応する送信増幅器9−1及び9−2で増幅され、送信アンテナ11−1及び11−2で送信される。アップコンバーター12−1はD/A変換器7と乗算回路8から構成され、D/A変換器7は送信信号の同相成分及び直交成分をアナログ信号に変換する。乗算回路8はアナログ信号の同相成分に発振器10が出力するRF周波数の搬送波を乗算し、アナログ信号の直交成分には位相を90度回転した搬送波を乗算し、乗算結果を足し合わせ送信波として出力する。 FIG. 1 shows a configuration in which precoding is operated using the fed back transmission path information in a conventional MIMO single carrier transmission radio transmitter. The number of transmission antennas NT was 2. First, a transmission bit sequence is input from the input terminal 1 to the modulation circuit 2, and a complex symbol sequence that is a modulation signal is generated. A complex symbol is a digital signal and has two components, an in-phase component and a quadrature component, but is regarded as one signal. In the following, all baseband signals are expressed in a complex display with the in-phase component as the real part and the quadrature component as the imaginary part. The complex symbol sequence that is the output of the modulation circuit 2 is input to the serial-to-parallel converter 3 and divided into sequences of the number of transmission streams M S. Here, M S = 2, and each complex symbol sequence is input to the linear processing circuit 6 that performs precoding. The linear processing circuit 6 includes multipliers 4-1 to 4-4 that perform complex multiplication and adders 5-1 to 5-2 that perform complex addition, and synthesizes by multiplying the complex symbol by a weighting coefficient, A transmission signal having the number of transmission antennas N T is generated. The weighting coefficient is controlled by the precoding matrix control circuit 21 and is output through the terminals 20-1 to 20-4. This control will be described later. The transmission signals that are the outputs of the linear processing circuit 6 are respectively input to the corresponding up-converters 12-1 and 12-2, frequency-converted to the RF frequency band, and then passed through the input terminals 24-1 and 24-2. The signals are amplified by the corresponding transmission amplifiers 9-1 and 9-2 and transmitted by the transmission antennas 11-1 and 11-2. The up-converter 12-1 includes a D / A converter 7 and a multiplier circuit 8. The D / A converter 7 converts the in-phase component and the quadrature component of the transmission signal into an analog signal. The multiplication circuit 8 multiplies the in-phase component of the analog signal by the carrier wave of the RF frequency output from the oscillator 10, multiplies the quadrature component of the analog signal by the carrier wave whose phase is rotated by 90 degrees, and adds the multiplication results to output as a transmission wave. To do.

フィードバックされた伝送路情報を含む受信波は、受信アンテナ13−1及び13−2で受信され、受信増幅器14−1及び14−2で増幅された後、出力端子25−1及び25−2へ出力される。さらにダウンコンバーター18−1及び18−2に入力され、RF周波数帯からベースバンドに周波数変換された後、受信信号として出力される。ダウンコンバーター18−1は、乗算回路15、低域通過フィルタ16、及びA/D変換器17から構成され、乗算回路15は増幅された受信波に発振器22が出力する搬送波と搬送波の位相を90度回転したものをそれぞれ乗算して、2つの乗算結果を出力する。この乗算結果は低域通過フィルタ16で高周波成分が除去された後、ベースバンド信号である受信信号の同相成分と直交成分が抽出される。A/D変換器17は受信信号をディジタル信号に変換して出力する。受信信号は端子19−1及び19−2を通り、プリコーディング行列制御回路21へ入力される。   The received waves including the fed back transmission path information are received by the receiving antennas 13-1 and 13-2, amplified by the receiving amplifiers 14-1 and 14-2, and then output to the output terminals 25-1 and 25-2. Is output. Further, the signals are input to the down converters 18-1 and 18-2, frequency-converted from the RF frequency band to the baseband, and then output as a received signal. The down converter 18-1 includes a multiplier circuit 15, a low-pass filter 16, and an A / D converter 17. The multiplier circuit 15 converts the carrier wave output from the oscillator 22 to the amplified received wave and the phase of the carrier wave by 90 degrees. Multiply each of the rotated ones and output two multiplication results. After the high frequency component is removed from the multiplication result by the low-pass filter 16, the in-phase component and the quadrature component of the received signal that is the baseband signal are extracted. The A / D converter 17 converts the received signal into a digital signal and outputs it. The received signal passes through terminals 19-1 and 19-2 and is input to the precoding matrix control circuit 21.

なお、図1では送受信で別々のアンテナを用いた構成例を示したが、送受信共用アンテナを用いる構成も可能である。送受信共用アンテナを用いる場合の構成を図2に示す。入力端子24−3から入力する送信波は送信増幅器9−3で増幅された後、サーキュレーター75を通過して送受信共用アンテナ23で送信される。この信号は、受信増幅器14−3へは入力されない。一方、受信波は送受信共用アンテナ23で受信され、サーキュレーター75を通過して受信増幅器14−3へのみ出力される。増幅された受信波は出力端子25−3から出力される。   Although FIG. 1 shows a configuration example using separate antennas for transmission and reception, a configuration using a transmission / reception shared antenna is also possible. A configuration in the case of using a transmission / reception shared antenna is shown in FIG. The transmission wave input from the input terminal 24-3 is amplified by the transmission amplifier 9-3, passes through the circulator 75, and is transmitted by the transmission / reception shared antenna 23. This signal is not input to the receiving amplifier 14-3. On the other hand, the received wave is received by the transmission / reception shared antenna 23, passes through the circulator 75, and is output only to the reception amplifier 14-3. The amplified received wave is output from the output terminal 25-3.

図1のプリコーディング行列制御回路21は大別して、3種類の構成が考えられる。
第1の構成は、伝送路情報を量子化して、その量子化ビットをフィードバックする場合であり、プリコーディング行列制御回路21は図3に示す構成となる。まず、量子化された伝送路情報を含む受信信号が端子19−1及び19−2を通り、ディジタル化伝送路情報抽出回路76へ入力される。ディジタル化伝送路情報抽出回路76は受信信号から量子化された伝送路情報を抽出し、その値をプリコーディング行列推定回路77へ入力する。なお、伝送路情報は、送信アンテナ数NTが2なので、19−1、19−2それぞれの受信信号に対して、送信アンテナ11−1からのチャネルインパルス応答と、送信アンテナ11−2からのチャネルインパルス応答の2種類となる。プリコーディング行列推定回路77は、量子化された伝送路情報を基に重み付け係数を求め、端子20−1〜20−4へ出力する。伝送路情報の量子化ビット数を多くすると、フィードバック情報量が増えてしまい、逆に伝送路情報の量子化ビット数を少なくすると、量子化誤差が大きくなり、プリコーディングの重み付け係数が正確に求められないという問題がある。
The precoding matrix control circuit 21 in FIG. 1 is roughly divided into three types of configurations.
The first configuration is a case where transmission path information is quantized and the quantized bits are fed back, and the precoding matrix control circuit 21 has the configuration shown in FIG. First, a received signal including quantized transmission path information is input to the digitized transmission path information extraction circuit 76 through the terminals 19-1 and 19-2. The digitized transmission path information extraction circuit 76 extracts the quantized transmission path information from the received signal and inputs the value to the precoding matrix estimation circuit 77. In addition, since the number of transmission antennas NT is 2, the transmission path information has a channel impulse response from the transmission antenna 11-1 and a reception from the transmission antenna 11-2 for each of the reception signals 19-1 and 19-2. There are two types of channel impulse responses. The precoding matrix estimation circuit 77 obtains a weighting coefficient based on the quantized transmission path information and outputs it to the terminals 20-1 to 20-4. Increasing the number of channel information quantization bits increases the amount of feedback information. Conversely, if the number of channel information quantization bits is decreased, the quantization error increases, and the precoding weighting coefficient is accurately determined. There is a problem that can not be.

そこで、第2の構成として、フィードバック情報量を減らしても、ある程度の精度で重み付け係数を求められるよう、コードブック方式が提案されている(非特許文献1参照)。この方式は、重み付け係数を要素に持つプリコーディング行列について、複数の候補を予め決めておく。なお、この候補の集合はコードブックと呼ばれている。送受信機でコードブックの情報を共有し、受信側で最適なプリコーディング行列の候補を選択して、その番号(インデックス)を伝送路情報として送信側へフィードバックする。   Therefore, as a second configuration, a code book method has been proposed so that the weighting coefficient can be obtained with a certain degree of accuracy even if the amount of feedback information is reduced (see Non-Patent Document 1). In this method, a plurality of candidates are determined in advance for a precoding matrix having weighting factors as elements. This set of candidates is called a code book. The codebook information is shared by the transmitter / receiver, the optimal precoding matrix candidate is selected on the receiving side, and the number (index) is fed back to the transmitting side as transmission path information.

図4に、コードブック方式におけるプリコーディング行列制御回路21の構成を示す。まず、インデックスを含む受信信号が端子19−1及び19−2を通り、プリコーディング・インデックス抽出回路26へ入力される。プリコーディング・インデックス抽出回路26は受信信号からインデックスを抽出し、その値をプリコーディング行列選択回路27へ入力する。プリコーディング行列選択回路27は、コードブックの中から受信側で選択されたプリコーディング行列を選び、その行列の要素を重み付け係数として端子20−1〜20−4へ出力する。   FIG. 4 shows the configuration of the precoding matrix control circuit 21 in the codebook method. First, a received signal including an index passes through terminals 19-1 and 19-2 and is input to the precoding / index extraction circuit 26. The precoding index extraction circuit 26 extracts an index from the received signal and inputs the value to the precoding matrix selection circuit 27. The precoding matrix selection circuit 27 selects a precoding matrix selected on the receiving side from the code book, and outputs the matrix elements as weighting coefficients to the terminals 20-1 to 20-4.

コードブック方式はフィードバック情報量を減らすため、コードブックのサイズ、即ちプリコーディング行列の候補数を限定する。このため、プリコーディングによる伝送特性改善効果が損なわれるという問題がある。この問題を克服するために、第3の構成である、アナログフィードバック方式が提案されている(非特許文献2参照)。これは、伝送路情報をアナログ信号のままフィードバックするもので、フィードバック情報量を減らしつつ伝送路情報を精度良く送れる可能性がある。なお、アナログ信号の厳密な定義は、時間と信号値ともに連続量の信号であるが、アナログフィードバック方式の「アナログ信号」とは新たな量子化を導入しない「ディジタル信号」のことである。以降の説明では、「アナログ信号のまま」という表現は、この意味で用いることにする。   In order to reduce the amount of feedback information, the code book method limits the size of the code book, that is, the number of precoding matrix candidates. For this reason, there is a problem that the effect of improving transmission characteristics by precoding is impaired. In order to overcome this problem, an analog feedback method as a third configuration has been proposed (see Non-Patent Document 2). In this method, transmission path information is fed back as an analog signal, and there is a possibility that transmission path information can be sent with high accuracy while reducing the amount of feedback information. Note that the strict definition of an analog signal is a continuous amount of signal in both time and signal value, but an analog feedback “analog signal” is a “digital signal” that does not introduce new quantization. In the following description, the expression “as an analog signal” is used in this sense.

図5に、アナログフィードバック方式におけるプリコーディング行列制御回路21の構成を示す。まず、伝送路情報を含む受信信号が端子19−1及び19−2を通り、アナログ伝送路情報抽出回路28へ入力される。アナログ伝送路情報抽出回路28は受信信号からアナログ信号の伝送路情報を抽出し、その値を端子81−1及び81−2からプリコーディング行列推定回路77へ入力する。プリコーディング行列推定回路77は、伝送路情報を基に重み付け係数を求め、端子20−1〜20−4へ出力する。   FIG. 5 shows the configuration of the precoding matrix control circuit 21 in the analog feedback system. First, a received signal including transmission path information is input to the analog transmission path information extraction circuit 28 through terminals 19-1 and 19-2. The analog transmission path information extraction circuit 28 extracts the transmission path information of the analog signal from the received signal, and inputs the value from the terminals 81-1 and 81-2 to the precoding matrix estimation circuit 77. The precoding matrix estimation circuit 77 obtains a weighting coefficient based on the transmission path information and outputs it to the terminals 20-1 to 20-4.

図6に、アナログ伝送路情報抽出回路28の構成を示す。まず、端子19−1及び19−2から受信信号がチャネル推定回路79へと入力される。この受信信号は受信機側からのフィードバック信号を受信したものであり、アナログ信号の伝送路情報に加えて、既知の上り回線パイロット信号を含む。チャネル推定回路79はこの受信信号と、上り回線パイロット信号メモリ48が出力する既知の上り回線パイロット信号とを用いて、上り回線のチャネルインパルス応答を推定する。ここで、チャネル推定回路79と上り回線パイロット信号メモリ48は、チャネル推定手段に相当する。推定された上り回線のチャネルインパルス応答は受信信号とともに、インパルス応答抽出回路80へ入力される。インパルス応答抽出回路80は、推定された上り回線のチャネルインパルス応答と、受信されたフィードバック信号である受信信号から、伝送路情報に相当する下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子81−1及び81−2へ出力する。ここで、インパルス応答抽出回路80は伝送路情報抽出手段に相当する。   FIG. 6 shows the configuration of the analog transmission path information extraction circuit 28. First, received signals are input to the channel estimation circuit 79 from the terminals 19-1 and 19-2. This received signal is a feedback signal received from the receiver side, and includes a known uplink pilot signal in addition to analog signal transmission path information. The channel estimation circuit 79 estimates an uplink channel impulse response using the received signal and a known uplink pilot signal output from the uplink pilot signal memory 48. Here, channel estimation circuit 79 and uplink pilot signal memory 48 correspond to channel estimation means. The estimated uplink channel impulse response is input to the impulse response extraction circuit 80 together with the received signal. The impulse response extraction circuit 80 extracts a downlink channel impulse response corresponding to the transmission path information from the estimated uplink channel impulse response and the received signal that is the received feedback signal. Output to 81-2. Here, the impulse response extraction circuit 80 corresponds to transmission line information extraction means.

次に、従来のMIMO−OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple)伝送の無線送信機で、フィードバックされた伝送路情報を用いてプリコーディングを動作させる構成を図7に示す。なお、送信アンテナ数NTは2とした。まず、送信ビット系列が入力端子1から変調回路2へ入力され、変調信号である複素シンボル系列が生成される。変調回路2の出力である複素シンボル系列は、シリアル・パラレル変換器29へ入力され、OFDMのサブキャリア数Nの系列に分けられる。さらにシリアル・パラレル変換器3−1から3−2へ入力され、送信ストリーム数MSの系列に分けられる。ここではMS=2であり、各複素シンボル系列はそれぞれ、サブキャリア番号n(1≦n≦N)に応じて、プリコーディングを行う線形処理回路(#1)6−1から線形処理回路(#N)6−2へ入力される。線形処理回路(#1)6−1から線形処理回路(#N)6−2の重み付け係数は、OFDM用プリコーディング行列制御回路36が制御し、端子35−1から35−2を通り出力されるが、この制御については後述する。線形処理回路(#1)6−1から線形処理回路(#N)6−2の出力である送信信号はそれぞれ、対応するIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)回路30−1及び30−2へ入力され、IFFTにより時間領域信号へ変換される。GI(Guard Interval)付加回路31−1及び31−2は、時間領域信号の後尾の信号をコピーして先頭に付加し、OFDM送信信号を生成する。この操作により、マルチパス環境においても周期性が保持され、サブキャリア間干渉をゼロにすることができる。OFDM送信信号は、発振器10が出力する搬送波を用いたアップコンバーター12−1及び12−2で、RF周波数帯へ周波数変換された後、対応する送信増幅器9−1及び9−2で増幅され、送信アンテナ11−1及び11−2で送信される。 Next, FIG. 7 shows a configuration in which precoding is operated using the fed back transmission path information in a conventional MIMO-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple) transmission wireless transmitter. The number of transmission antennas NT was 2. First, a transmission bit sequence is input from the input terminal 1 to the modulation circuit 2, and a complex symbol sequence that is a modulation signal is generated. The complex symbol sequence that is the output of the modulation circuit 2 is input to the serial-to-parallel converter 29 and divided into N subcarrier number N sequences. Further, the signals are input from the serial / parallel converter 3-1 to 3-2, and are divided into sequences of the number of transmission streams M S. Here, M S = 2 and each complex symbol sequence is changed from the linear processing circuit (# 1) 6-1 that performs precoding according to the subcarrier number n (1 ≦ n ≦ N) to the linear processing circuit ( #N) is input to 6-2. The weighting coefficients from the linear processing circuit (# 1) 6-1 to the linear processing circuit (#N) 6-2 are controlled by the OFDM precoding matrix control circuit 36 and output through terminals 35-1 to 35-2. This control will be described later. The transmission signals output from the linear processing circuit (# 1) 6-1 to the linear processing circuit (#N) 6-2 are respectively input to corresponding IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) circuits 30-1 and 30-2. , Converted to time domain signal by IFFT. GI (Guard Interval) adding circuits 31-1 and 31-2 copy the tail signal of the time domain signal and add it to the head to generate an OFDM transmission signal. By this operation, periodicity is maintained even in a multipath environment, and intersubcarrier interference can be made zero. The OFDM transmission signal is frequency-converted to the RF frequency band by the up-converters 12-1 and 12-2 using the carrier wave output from the oscillator 10, and then amplified by the corresponding transmission amplifiers 9-1 and 9-2. Transmitted by the transmitting antennas 11-1 and 11-2.

フィードバックされた伝送路情報を含む受信波は、受信アンテナ13−1及び13−2で受信され、受信増幅器14−1及び14−2で増幅された後、出力端子25−1及び25−2へ出力される。さらに、発振器22が出力する搬送波を用いるダウンコンバーター18−1及び18−2に入力され、RF周波数帯からベースバンドに周波数変換された後、受信信号として出力される。受信信号は端子19−1及び19−2を通り、GI除去回路32−1及び32−2へ入力される。GI除去回路32−1及び32−2は、コピーされ付加されたGI信号成分を除去し、FFT(Fast Fourier Transform)回路33−1及び33−2へ出力する。FFT回路33−1及び33−2はIFFTの逆操作であるFFTにより、時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。この周波数領域信号は端子34−1及び34−2を通り、OFDM用プリコーディング行列制御回路36へ入力される。   The received waves including the fed back transmission path information are received by the receiving antennas 13-1 and 13-2, amplified by the receiving amplifiers 14-1 and 14-2, and then output to the output terminals 25-1 and 25-2. Is output. Further, the signals are input to the down converters 18-1 and 18-2 using the carrier wave output from the oscillator 22, are frequency-converted from the RF frequency band to the baseband, and then output as a received signal. The received signal passes through terminals 19-1 and 19-2 and is input to GI removal circuits 32-1 and 32-2. The GI removal circuits 32-1 and 32-2 remove the copied and added GI signal components, and output them to FFT (Fast Fourier Transform) circuits 33-1 and 33-2. The FFT circuits 33-1 and 33-2 convert a time domain signal into a frequency domain signal by FFT, which is the inverse operation of IFFT. This frequency domain signal passes through terminals 34-1 and 34-2 and is input to the OFDM precoding matrix control circuit 36.

図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36は大別して、3種類の構成が考えられる。第1の構成は、伝送路情報を量子化して、その量子化ビットをフィードバックする場合であり、OFDM用プリコーディング行列制御回路36は図8に示す構成となる。まず、量子化された伝送路情報を含む周波数領域の受信信号は、端子34−1及び34−2を通り、ディジタル化伝送路情報抽出回路37へ入力される。ディジタル化伝送路情報抽出回路37は周波数領域の受信信号から、量子化された伝送路情報としてチャネルインパルス応答を抽出する。この抽出されたチャネルインパルス応答は、DFT(Discrete Fourier Transform)回路38−1及び38−2でDFTによりチャネル周波数応答へ変換される。サブキャリア番号nに対応する周波数のチャネル周波数応答は、プリコーディング行列推定回路(#1)39−1からプリコーディング行列推定回路(#N)39−2の内、nに対応するプリコーディング行列推定回路に入力される。プリコーディング行列推定回路(#1)39−1は、図7の線形処理回路(#1)6−1の重み付け係数を推定し端子35−1へ出力する。一方、プリコーディング行列推定回路(#N)39−2は、図7の線形処理回路(#N)6−2の重み付け係数を推定し端子35−2へ出力する。   The OFDM precoding matrix control circuit 36 shown in FIG. 7 is roughly classified into three types. The first configuration is a case where transmission path information is quantized and the quantized bits are fed back, and the OFDM precoding matrix control circuit 36 has the configuration shown in FIG. First, the received signal in the frequency domain including the quantized transmission path information is input to the digitized transmission path information extraction circuit 37 through the terminals 34-1 and 34-2. The digitized transmission path information extraction circuit 37 extracts a channel impulse response as quantized transmission path information from the frequency domain received signal. The extracted channel impulse response is converted into a channel frequency response by DFT in DFT (Discrete Fourier Transform) circuits 38-1 and 38-2. The channel frequency response of the frequency corresponding to the subcarrier number n is the precoding matrix estimation corresponding to n in the precoding matrix estimation circuit (# 1) 39-1 to the precoding matrix estimation circuit (#N) 39-2. Input to the circuit. The precoding matrix estimation circuit (# 1) 39-1 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (# 1) 6-1 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-1. On the other hand, the precoding matrix estimation circuit (#N) 39-2 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (#N) 6-2 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-2.

次に、図9に、第2の構成であるコードブック方式におけるOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成を示す。まず、インデックスを含む周波数領域の受信信号が端子34−1及び34−2を通り、プリコーディング・インデックス抽出回路40へ入力される。プリコーディング・インデックス抽出回路40は周波数領域の受信信号から、各サブキャリアにおいて選択されたプリコーディング行列を示すインデックスを抽出し、その値をプリコーディング行列選択回路(#1)41−1からプリコーディング行列選択回路(#N)41−2の内、サブキャリア番号nに対応するプリコーディング行列選択回路へ入力する。プリコーディング行列選択回路(#1)41−1からプリコーディング行列選択回路(#N)41−2は、コードブックの中から受信側で選択されたプリコーディング行列を選び、その行列の要素を重み付け係数として端子35−1〜35−2へ出力する。   Next, FIG. 9 shows a configuration of the OFDM precoding matrix control circuit 36 in the codebook system which is the second configuration. First, the received signal in the frequency domain including the index passes through terminals 34-1 and 34-2 and is input to the precoding index extraction circuit 40. The precoding index extraction circuit 40 extracts an index indicating the precoding matrix selected in each subcarrier from the received signal in the frequency domain, and precodes the value from the precoding matrix selection circuit (# 1) 41-1. Of the matrix selection circuit (#N) 41-2, the precoding matrix selection circuit corresponding to the subcarrier number n is input. The precoding matrix selection circuit (# 1) 41-1 to the precoding matrix selection circuit (#N) 41-2 select a precoding matrix selected on the receiving side from the codebook, and weight the elements of the matrix The coefficient is output to terminals 35-1 to 35-2.

さらに、図10に、第3の構成であるアナログフィードバック方式におけるOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成を示す。まず、伝送路情報を含む周波数領域の受信信号が端子34−1及び34−2を通り、アナログ伝送路情報抽出回路42へ入力される。アナログ伝送路情報抽出回路42は周波数領域の受信信号から、アナログ信号の伝送路情報としてチャネルインパルス応答を抽出し、その値を端子81−1及び81−2へ出力する。この抽出されたチャネルインパルス応答は、DFT回路38−1から38−2でDFTによりチャネル周波数応答へ変換される。サブキャリア番号nに対応する周波数のチャネル周波数応答は、プリコーディング行列推定回路(#1)39−1からプリコーディング行列推定回路(#N)39−2の内、nに対応するプリコーディング行列推定回路に入力される。プリコーディング行列推定回路(#1)39−1は、図7の線形処理回路(#1)6−1の重み付け係数を推定し端子35−1へ出力する。一方、プリコーディング行列推定回路(#N)39−2は、図7の線形処理回路(#N)6−2の重み付け係数を推定し端子35−2へ出力する。   Further, FIG. 10 shows the configuration of the OFDM precoding matrix control circuit 36 in the analog feedback system which is the third configuration. First, the received signal in the frequency domain including the transmission path information is input to the analog transmission path information extraction circuit 42 through the terminals 34-1 and 34-2. The analog transmission path information extraction circuit 42 extracts a channel impulse response as analog signal transmission path information from the received signal in the frequency domain, and outputs the value to terminals 81-1 and 81-2. The extracted channel impulse response is converted into a channel frequency response by DFT in the DFT circuits 38-1 to 38-2. The channel frequency response of the frequency corresponding to the subcarrier number n is the precoding matrix estimation corresponding to n in the precoding matrix estimation circuit (# 1) 39-1 to the precoding matrix estimation circuit (#N) 39-2. Input to the circuit. The precoding matrix estimation circuit (# 1) 39-1 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (# 1) 6-1 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-1. On the other hand, the precoding matrix estimation circuit (#N) 39-2 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (#N) 6-2 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-2.

図11に、アナログ伝送路情報抽出回路42の構成を示す。まず、端子34−1及び34−2から周波数領域の受信信号がチャネル推定回路82へと入力される。この周波数領域の受信信号は受信機側からのフィードバック信号を受信したものであり、アナログ信号の伝送路情報に加えて、既知の上り回線パイロット信号を含む。チャネル推定回路82はこの受信信号と、上り回線パイロット信号メモリ48が出力する既知の上り回線パイロット信号とを用いて、上り回線のチャネルインパルス応答を推定する。ここで、チャネル推定回路82と上り回線パイロット信号メモリ48は、チャネル推定手段に相当する。推定された上り回線のチャネルインパルス応答は周波数領域の受信信号とともに、インパルス応答抽出回路83へ入力される。インパルス応答抽出回路83は、推定された上り回線のチャネルインパルス応答と、受信されたフィードバック信号である周波数領域の受信信号から、伝送路情報に相当する下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子81−1及び81−2へ出力する。ここで、インパルス応答抽出回路83は伝送路情報抽出手段に相当する。   FIG. 11 shows the configuration of the analog transmission path information extraction circuit 42. First, received signals in the frequency domain are input to the channel estimation circuit 82 from the terminals 34-1 and 34-2. This received signal in the frequency domain is obtained by receiving a feedback signal from the receiver side, and includes a known uplink pilot signal in addition to the transmission path information of the analog signal. The channel estimation circuit 82 estimates an uplink channel impulse response using the received signal and a known uplink pilot signal output from the uplink pilot signal memory 48. Here, channel estimation circuit 82 and uplink pilot signal memory 48 correspond to channel estimation means. The estimated uplink channel impulse response is input to the impulse response extraction circuit 83 together with the frequency domain received signal. The impulse response extraction circuit 83 extracts a downlink channel impulse response corresponding to the transmission path information from the estimated uplink channel impulse response and the received signal in the frequency domain that is the received feedback signal, and outputs a terminal 81 -1 and 81-2. Here, the impulse response extraction circuit 83 corresponds to transmission line information extraction means.

以下では、フィードバック信号を生成する受信機について説明する。   Below, the receiver which produces | generates a feedback signal is demonstrated.

図12に、従来のMIMOシングルキャリア伝送の無線受信機で、伝送路情報をアナログ信号としてフィードバックする構成を示す。これは、図1に示したMIMOシングルキャリア伝送の無線送信機と対で用いられる。なお、受信アンテナ数NRは2とした。まず、受信アンテナ13−3及び13−4で、下り回線を伝搬した送信波、即ち受信波を受信する。受信波はそれぞれ、受信増幅器14−3及び14−4で増幅された後、発振器10が出力する搬送波を用いるダウンコンバーター18−3及び18−4に入力され、RF周波数帯からベースバンドに周波数変換された後、受信信号として出力される。この受信信号はチャネル推定回路43と信号検出回路45へ入力される。受信信号には既知の下り回線用パイロット信号が含まれており、チャネル推定回路43は、下り回線パイロット信号メモリ44が出力する既知の下り回線用パイロット信号と、受信信号とを用いて、下り回線の伝送路情報であるチャネルインパルス応答を推定する。ここで、チャネル推定回路43と下り回線パイロット信号メモリ44は、伝送路情報推定手段に相当する。信号検出回路45は、受信信号と推定されたチャネルインパルス応答とを用いて信号検出を行い、送信ビット系列を判定し、判定ビット系列を出力端子46へ出力する。フィードバック信号生成手段に相当するフィードバック信号生成回路47は、推定された伝送路情報である下り回線のチャネルインパルス応答と、上り回線パイロット信号メモリ48が出力する既知の上り回線用パイロット信号とを入力とし、下り回線のチャネルインパルス応答は新たに量子化せず、アナログ信号のまま上り回線用パイロット信号と多重してフィードバック信号を生成し出力する。ここで、チャネル推定回路43、下り回線パイロット信号メモリ44、フィードバック信号生成回路47、並びに上り回線パイロット信号メモリ48は、チャネル推定・フィードバック信号生成回路49を構成する。フィードバック信号生成回路47が出力するフィードバック信号は、シリアル・パラレル変換器50によりNR(=2)個の信号系列に分けられ、発振器22が出力する搬送波を用いるアップコンバーター12−3及び12−4へ入力され、RF周波数帯へ周波数変換された後、対応する送信増幅器9−3及び9−4で増幅され、送信アンテナ11−3及び11−4で送信される。 FIG. 12 shows a configuration in which transmission path information is fed back as an analog signal in a conventional MIMO single carrier transmission radio receiver. This is used in a pair with the MIMO single carrier transmission radio transmitter shown in FIG. The number of receiving antennas N R is 2. First, the reception antennas 13-3 and 13-4 receive a transmission wave that has propagated through the downlink, that is, a reception wave. The received waves are amplified by the receiving amplifiers 14-3 and 14-4, respectively, and then input to the down converters 18-3 and 18-4 that use the carrier wave output from the oscillator 10 to convert the frequency from the RF frequency band to the baseband. Is output as a received signal. This received signal is input to the channel estimation circuit 43 and the signal detection circuit 45. The received signal includes a known downlink pilot signal, and the channel estimation circuit 43 uses the known downlink pilot signal output from the downlink pilot signal memory 44 and the received signal to obtain the downlink. The channel impulse response which is the transmission path information is estimated. Here, the channel estimation circuit 43 and the downlink pilot signal memory 44 correspond to transmission path information estimation means. The signal detection circuit 45 performs signal detection using the received signal and the estimated channel impulse response, determines the transmission bit sequence, and outputs the determination bit sequence to the output terminal 46. A feedback signal generation circuit 47 corresponding to feedback signal generation means receives, as inputs, a downlink channel impulse response, which is estimated transmission path information, and a known uplink pilot signal output from the uplink pilot signal memory 48. The downlink channel impulse response is not newly quantized and is multiplexed with the uplink pilot signal as an analog signal to generate and output a feedback signal. Here, the channel estimation circuit 43, the downlink pilot signal memory 44, the feedback signal generation circuit 47, and the uplink pilot signal memory 48 constitute a channel estimation / feedback signal generation circuit 49. The feedback signal output from the feedback signal generation circuit 47 is divided into N R (= 2) signal series by the serial / parallel converter 50, and the up-converters 12-3 and 12-4 using the carrier wave output from the oscillator 22. And is frequency-converted to an RF frequency band, amplified by corresponding transmission amplifiers 9-3 and 9-4, and transmitted by transmission antennas 11-3 and 11-4.

なお、図2に示すように送受信共用アンテナを用いる構成もある。   In addition, as shown in FIG. 2, there is a configuration using a transmission / reception shared antenna.

図13に、図12の送信アンテナ11−3から出力されるフィードバック信号の構成を示す。まず、図12の受信アンテナ13−3と13−4はそれぞれ、第1及び第2受信アンテナと呼び、図1の送信アンテナ11−1と11−2はそれぞれ、第1及び第2送信アンテナと呼ぶことにする。また、下り回線のチャネルはフラットフェージングと仮定する。図13のフィードバック信号は、既知の上り回線用パイロット信号と、下り回線の伝送路情報であるチャネルインパルス応答を、時間多重している。まず、既知の上り回線用パイロット信号を配置し、次に第1受信アンテナと第1送信アンテナ間のチャネルインパルス応答h11が続き、最後に第1受信アンテナと第2送信アンテナ間のチャネルインパルス応答h12を配置する。マルチパスフェージングの場合、h11とh12は各パスの複素包絡線の系列に置換える。なお、図12の送信アンテナ11−4から出力されるフィードバック信号は、h11を第2受信アンテナと第1送信アンテナ間のチャネルインパルス応答h21に置換え、h12を第2受信アンテナと第2送信アンテナ間のチャネルインパルス応答h22に置換えればよい。   FIG. 13 shows the configuration of the feedback signal output from the transmission antenna 11-3 of FIG. First, the receiving antennas 13-3 and 13-4 in FIG. 12 are referred to as first and second receiving antennas, respectively, and the transmitting antennas 11-1 and 11-2 in FIG. 1 are respectively referred to as first and second transmitting antennas. I will call it. The downlink channel is assumed to be flat fading. The feedback signal in FIG. 13 time-multiplexes a known uplink pilot signal and a channel impulse response which is downlink transmission path information. First, a known uplink pilot signal is arranged, followed by a channel impulse response h11 between the first receiving antenna and the first transmitting antenna, and finally a channel impulse response h12 between the first receiving antenna and the second transmitting antenna. Place. In the case of multipath fading, h11 and h12 are replaced with a sequence of complex envelopes for each path. In the feedback signal output from the transmission antenna 11-4 in FIG. 12, h11 is replaced with a channel impulse response h21 between the second reception antenna and the first transmission antenna, and h12 is between the second reception antenna and the second transmission antenna. The channel impulse response h22 may be replaced.

図14に、従来のMIMO−OFDM伝送の無線受信機で、伝送路情報をアナログ信号としてフィードバックする構成を示す(非特許文献3)。これは、図7に示したMIMO−OFDM伝送の無線送信機と対で用いられる。なお、受信アンテナ数NRは2とした。まず、受信アンテナ13−3及び13−4で、下り回線を伝搬した送信波、即ち受信波を受信する。受信波はそれぞれ、受信増幅器14−3及び14−4で増幅された後、発振器10が出力する搬送波を用いるダウンコンバーター18−3及び18−4に入力され、RF周波数帯からベースバンドに周波数変換された後、受信信号として出力される。受信信号はGI除去回路32−3及び32−4へ入力され、GI除去回路32−3及び32−4は、コピーされ付加されたGI信号成分を除去し、FFT回路33−3及び33−4へ出力する。FFT回路33−3及び33−4はIFFTの逆操作であるFFTにより、時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。この周波数領域の受信信号は、端子59−1及び59−2を通りチャネル推定回路51と、信号検出回路57へ入力される。周波数領域の受信信号には既知の下り回線用パイロット信号が含まれており、チャネル推定回路51は、下り回線パイロット信号メモリ52が出力する既知の下り回線用パイロット信号と、周波数領域の受信信号とを用いて、下り回線の伝送路情報であるチャネルインパルス応答を推定する。推定された下り回線のチャネルインパルス応答はそれぞれ、DFT回路38−3及び38−4でチャネル周波数応答へ変換される。ここで、チャネル推定回路51、下り回線パイロット信号メモリ52、並びにDFT回路38−3及び38−4は、伝送路情報推定手段に相当する。信号検出回路57は、周波数領域の受信信号と推定されたチャネル周波数応答とを用いて信号検出を行い、送信ビット系列を判定し、判定ビット系列を出力端子46へ出力する。線形合成回路53は、推定されたチャネル周波数応答を入力とし、チャネル周波数応答を線形合成して出力する。フィードバック信号生成回路55は、推定された伝送路情報である線形合成の値と、上り回線パイロット信号メモリ54が出力する既知の上り回線用パイロット信号とを入力とし、線形合成の値は新たに量子化せず、アナログ信号のまま上り回線用パイロット信号と多重してフィードバック信号を生成し出力する。なお、線形合成回路53、上り回線パイロット信号メモリ54、とフィードバック信号生成回路55は、フィードバック信号生成手段に相当する。また、チャネル推定回路51、下り回線パイロット信号メモリ52、DFT回路38−3及び38−4、線形合成回路53、上り回線パイロット信号メモリ54並びにフィードバック信号生成回路55は、チャネル推定・フィードバック信号生成回路56を構成する。フィードバック信号生成回路55が端子60へ出力するフィードバック信号は、シリアル・パラレル変換器58によりNR(=2)個の信号系列に分けられ、対応するIFFT回路30−3及び30−4へ入力され、IFFTにより時間領域信号へ変換される。GI付加回路31−3及び31−4は、時間領域信号の後尾の信号をコピーして先頭に付加し、OFDM送信信号を生成する。OFDM送信信号は、発振器22が出力する搬送波を用いるアップコンバーター12−3及び12−4で、RF周波数帯へ周波数変換された後、対応する送信増幅器9−3及び9−4で増幅され、送信アンテナ11−3及び11−4で送信される。
なお、図2に示すように送受信共用アンテナを用いる構成もある。
FIG. 14 shows a configuration in which transmission path information is fed back as an analog signal in a conventional MIMO-OFDM transmission wireless receiver (Non-Patent Document 3). This is used in combination with the MIMO-OFDM transmission wireless transmitter shown in FIG. The number of receiving antennas N R is 2. First, the reception antennas 13-3 and 13-4 receive a transmission wave that has propagated through the downlink, that is, a reception wave. The received waves are amplified by the receiving amplifiers 14-3 and 14-4, respectively, and then input to the down converters 18-3 and 18-4 that use the carrier wave output from the oscillator 10 to convert the frequency from the RF frequency band to the baseband. Is output as a received signal. The received signal is input to the GI removal circuits 32-3 and 32-4. The GI removal circuits 32-3 and 32-4 remove the copied and added GI signal components, and the FFT circuits 33-3 and 33-4. Output to. The FFT circuits 33-3 and 33-4 convert a time domain signal into a frequency domain signal by FFT, which is the inverse operation of IFFT. The frequency domain received signal passes through terminals 59-1 and 59-2 and is input to the channel estimation circuit 51 and the signal detection circuit 57. The received signal in the frequency domain includes a known downlink pilot signal, and the channel estimation circuit 51 receives the known downlink pilot signal output from the downlink pilot signal memory 52, the received signal in the frequency domain, and Is used to estimate a channel impulse response which is downlink transmission path information. The estimated downlink channel impulse responses are converted into channel frequency responses by the DFT circuits 38-3 and 38-4, respectively. Here, the channel estimation circuit 51, the downlink pilot signal memory 52, and the DFT circuits 38-3 and 38-4 correspond to transmission path information estimation means. The signal detection circuit 57 performs signal detection using the frequency domain received signal and the estimated channel frequency response, determines the transmission bit sequence, and outputs the determination bit sequence to the output terminal 46. The linear synthesis circuit 53 receives the estimated channel frequency response as an input, linearly synthesizes the channel frequency response, and outputs it. The feedback signal generation circuit 55 receives the linear combination value, which is the estimated transmission path information, and the known uplink pilot signal output from the uplink pilot signal memory 54, and the linear combination value is newly quantized. The feedback signal is generated and output by multiplexing with the uplink pilot signal as it is without being converted into an analog signal. The linear synthesis circuit 53, the uplink pilot signal memory 54, and the feedback signal generation circuit 55 correspond to feedback signal generation means. The channel estimation circuit 51, the downlink pilot signal memory 52, the DFT circuits 38-3 and 38-4, the linear synthesis circuit 53, the uplink pilot signal memory 54, and the feedback signal generation circuit 55 are a channel estimation / feedback signal generation circuit. 56 is configured. The feedback signal output from the feedback signal generation circuit 55 to the terminal 60 is divided into N R (= 2) signal series by the serial / parallel converter 58 and input to the corresponding IFFT circuits 30-3 and 30-4. , Converted to time domain signal by IFFT. The GI addition circuits 31-3 and 31-4 copy the tail signal of the time domain signal and add it to the head to generate an OFDM transmission signal. The OFDM transmission signal is frequency-converted to the RF frequency band by the up-converters 12-3 and 12-4 using the carrier wave output from the oscillator 22, and then amplified by the corresponding transmission amplifiers 9-3 and 9-4. Transmitted by antennas 11-3 and 11-4.
In addition, as shown in FIG. 2, there is a configuration using a transmission / reception shared antenna.

図15に、図14の送信アンテナ11−3から出力されるフィードバック信号の構成を示す。まず、図14の受信アンテナ13−3と13−4はそれぞれ、第1及び第2受信アンテナと呼び、図7の送信アンテナ11−1と11−2はそれぞれ、第1及び第2送信アンテナと呼ぶことにする。図15の横軸はOFDMシンボルを単位とする時間であり、縦軸はサブキャリア周波数間隔を単位とする周波数である。斜線部分は上り回線用パイロット信号であり、サブキャリア番号nが偶数の場合に配置されている。nが奇数の場合には、下り回線のチャネル周波数応答の線形結合が配置される。ここで、Hlk(n)は第nサブキャリアの周波数における、第l(=1, 2)受信アンテナと第k(=1, 2)送信アンテナ間のチャネル周波数応答である。alk(n)は線形結合の係数に相当し、送受信間で既知の複素シンボルである。なお、従来技術では一本の送信アンテナからしかフィードバック信号を送信せず、図14の送信アンテナ11−4からフィードバック信号は送信されない。 FIG. 15 shows the configuration of the feedback signal output from the transmission antenna 11-3 of FIG. First, the receiving antennas 13-3 and 13-4 in FIG. 14 are referred to as first and second receiving antennas, respectively, and the transmitting antennas 11-1 and 11-2 in FIG. 7 are respectively referred to as first and second transmitting antennas. I will call it. The horizontal axis in FIG. 15 is time in units of OFDM symbols, and the vertical axis is frequency in units of subcarrier frequency intervals. The hatched portion is an uplink pilot signal and is arranged when the subcarrier number n is an even number. When n is an odd number, a linear combination of downlink channel frequency responses is arranged. Here, H lk (n) is a channel frequency response between the l-th (= 1, 2) reception antenna and the k-th (= 1, 2) transmission antenna at the frequency of the n-th subcarrier. a lk (n) corresponds to a linear combination coefficient, and is a complex symbol known between transmission and reception. In the prior art, the feedback signal is transmitted only from one transmission antenna, and the feedback signal is not transmitted from the transmission antenna 11-4 in FIG.

上記のようにフィードバック信号としてチャネル周波数応答の線形結合を送ると、受信されたフィードバック信号から個々のチャネルインパルス応答を分離抽出する際、推定精度が劣化してしまうという問題がある。   If a linear combination of channel frequency responses is sent as a feedback signal as described above, there is a problem that estimation accuracy deteriorates when individual channel impulse responses are separated and extracted from the received feedback signal.

また、受信側で最適受信であるMLD(Maximum Likelihood Detection)を行う際、BER(Bit Error Rate)を最小にできるプリコーディングが提案されている(非特許文献4)。このBER最小規範のプリコーディングを動作させるために必要な伝送路情報は、チャネルのインパルス応答や等価な周波数応答だけでなく、下り回線の信号対雑音比、SNR(Signal to Noise Ratio)も必要となる。しかしながら、従来のアナログフィードバック方式では、このSNRの情報を伝送路情報としてフィードバックしていない。   Also, precoding has been proposed that can minimize BER (Bit Error Rate) when performing MLD (Maximum Likelihood Detection), which is optimal reception, on the receiving side (Non-Patent Document 4). The transmission path information required to operate this BER minimum standard precoding requires not only the channel impulse response and equivalent frequency response, but also the downlink signal-to-noise ratio and SNR (Signal to Noise Ratio). Become. However, in the conventional analog feedback system, this SNR information is not fed back as transmission path information.

D.J.Love,R.W.Heath,W.Santipach, and M.L.Honig,"What is the value of limited feedback for MIMO channels ?",IEEE Comm.Mag.,pp.54−59,October 2004.D. J. Love, R. W. Heath, W. Santipach, and M. L. Honig, "What is the value of limited feedback for MIMO channels?", IEEE Comm. Mag. , pp. 54-59, October 2004. E.Chiu and P.Ho,"Transmit beamforming with analog channel state information feedback,"IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.7,no.3,pp.878−887,March 2008.E. Chiu and P. Ho, "Transmit beamforming with analog channel state information feedback," IEEE Trans. Wireless Commun. , vol. 7, no. 3, pp. 878-887, March 2008. T.A.Thomas,K.L.Baum, and P.Sartori,"Obtaining channel knowledge for closed−loop multi−stream broadband MIMO−OFDM communications using direct channel feedback,"IEEE GLOBECOM'05,vol.6,pp.3907−3911,December 2005.T. A. Thomas, K. L. Baum, and P. Sartori, "Obtaining channel knowledge for closed-loop multi-stream broadband MIMO-OFDM communications using direct channel feedback," IEEE GLOBECOM '05, vol. 6, pp. 3907-3911, December 2005. B.Pitakdumrongkija,K.Fukawa,H.Suzuki, and T.Higiwara,"MIMO−OFDM precoding technique for minimizing BER upper bound of MLD,"IEICE Trans.Commun.,vol.E91−B,no.7,pp.2287−2298,July 2008.B. Pitakdumrongkija, K. Fukawa, H. Suzuki, and T. Higiwara, "MIMO-OFDM precoding technique for minimizing BER upper bound of MLD," IEICE Trans. Commun. , vol. E91-B, no. 7, pp. 2287-2298, July 2008. Simon Haykin,Adaptive Filter Theory Third Edition Prentice−Hall出版,1996年.Simon Haykin, Adaptive Filter Theory Third Edition Prentice-Hall, 1996.

このように、従来のアナログフィードバック方式では、チャネル周波数応答の線形結合をフィードバックしているため、フィードバック信号から個々のチャネルインパルス応答を分離抽出する際、推定精度が劣化するという問題があった。さらに、最小BER規範のプリコーディングなどで必要とされる信号対雑音比の情報をフィードバックしていないという問題があった。   As described above, the conventional analog feedback method feeds back a linear combination of channel frequency responses, so that there is a problem that estimation accuracy deteriorates when individual channel impulse responses are separated and extracted from the feedback signal. In addition, there is a problem that the signal-to-noise ratio information required for precoding of the minimum BER criterion is not fed back.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、チャネルインパルス応答等の伝送路情報がフィードバック信号から精度良く推定でき、かつ信号対雑音比の情報も送れる伝送路情報フィードバック方式を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and provides a transmission path information feedback method that can accurately estimate transmission path information such as a channel impulse response from a feedback signal and can also send signal-to-noise ratio information. The purpose is to do.

本発明の伝送路情報フィードバック方式によれば、上記目的は前記特許請求の範囲に記載した手段により達成される。即ち、本発明の伝送路情報フィードバック方式は、(i)下り回線の受信信号と既知の下り回線用パイロット信号を用いて、下り回線の伝送路情報を推定する伝送路情報推定手段、(ii)推定された伝送路情報をアナログ信号のまま線形合成せず、既知の上り回線用パイロット信号と多重してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成手段、(iii)上り回線のチャネルを通り受信されたパイロット信号と、既知の上り回線用パイロット信号から、上り回線のチャネルインパルス応答を推定するチャネル推定手段、(iv)推定された上り回線のチャネルインパルス応答と、受信されたフィードバック信号から、伝送路情報を抽出する伝送路情報抽出手段から構成される。従来技術と異なる点は、推定された伝送路情報を線形合成せず、既知の上り回線用パイロット信号と多重してフィードバック信号を生成していることである。   According to the transmission path information feedback system of the present invention, the above object is achieved by the means described in the claims. That is, the transmission path information feedback system of the present invention comprises (i) transmission path information estimation means for estimating downlink transmission path information using a downlink reception signal and a known downlink pilot signal, (ii) Feedback signal generation means for generating a feedback signal by multiplexing the estimated transmission path information as an analog signal without linear synthesis, and (iii) a pilot received through an uplink channel Channel estimation means for estimating an uplink channel impulse response from the signal and a known uplink pilot signal, and (iv) transmission path information from the estimated uplink channel impulse response and the received feedback signal. It comprises transmission line information extracting means for extracting. The difference from the prior art is that the estimated transmission path information is not linearly synthesized, but is multiplexed with a known uplink pilot signal to generate a feedback signal.

また、本発明の伝送路情報フィードバック方式がフィードバックする伝送路情報は、下り回線の信号対雑音比とチャネルインパルス応答である。   Also, the transmission path information fed back by the transmission path information feedback system of the present invention is a downlink signal-to-noise ratio and a channel impulse response.

また、本発明の伝送路情報フィードバック方式がフィードバックする伝送路情報は、下り回線の信号対雑音比とチャネル周波数応答である。   Also, the transmission path information fed back by the transmission path information feedback system of the present invention is a downlink signal-to-noise ratio and a channel frequency response.

さらに、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(ii)フィードバック信号生成手段は、下り回線の伝送路情報と、既知の上り回線用パイロット信号を時間多重してフィードバック信号を生成する。   Further, (ii) feedback signal generation means of the transmission path information feedback system of the present invention generates a feedback signal by time-multiplexing downlink transmission path information and a known uplink pilot signal.

また、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(ii)フィードバック信号生成手段は、下り回線の伝送路情報と、既知の上り回線用パイロット信号を周波数時間多重してフィードバック信号を生成する。   Also, (ii) feedback signal generation means of the transmission path information feedback system of the present invention generates a feedback signal by frequency-time multiplexing downlink transmission path information and a known uplink pilot signal.

また、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(i)伝送路情報推定手段は、下り回線の受信信号と既知の下り回線用パイロット信号を用いて、最小2乗法により下り回線の伝送路情報を推定する。   Also, (i) transmission path information estimation means of the transmission path information feedback system of the present invention estimates downlink transmission path information by a least square method using a downlink reception signal and a known downlink pilot signal. To do.

さらに、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(iv)伝送路情報抽出手段は、推定された上り回線のチャネルインパルス応答と、受信されたフィードバック信号から、最小2乗法により上記伝送路情報を抽出する。   Further, (iv) transmission path information extraction means of the transmission path information feedback system of the present invention extracts the transmission path information from the estimated uplink channel impulse response and the received feedback signal by the least square method. .

さらに、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(ii)フィードバック信号生成手段は、下り回線の伝送路情報の振幅を非線形圧縮し、その値をアナログ信号とする。   Further, (ii) feedback signal generation means of the transmission path information feedback system of the present invention nonlinearly compresses the amplitude of the downlink transmission path information, and sets the value as an analog signal.

さらに、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(i)伝送路情報推定手段は、希望波のみならず干渉波の伝送路情報を推定する。   Furthermore, (i) transmission path information estimation means of the transmission path information feedback system of the present invention estimates transmission path information of interference waves as well as desired waves.

また、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(iv)伝送路情報抽出手段は、希望波のみならず干渉波の伝送路情報を抽出する。   The transmission path information feedback means (iv) transmission path information extraction means of the present invention extracts transmission path information of interference waves as well as desired waves.

加えて、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(iv)伝送路情報抽出手段は、過去に抽出された伝送路情報から現時点の伝送路情報を線形予測する。   In addition, (iv) transmission path information extraction means of the transmission path information feedback system of the present invention linearly predicts the current transmission path information from the transmission path information extracted in the past.

さらに、本発明の伝送路情報フィードバック方式の(i)伝送路情報推定手段は、推定された伝送路情報から将来の伝送路情報を線形予測する。   Furthermore, (i) transmission path information estimation means of the transmission path information feedback system of the present invention linearly predicts future transmission path information from the estimated transmission path information.

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。   The present invention has the following effects.

第1形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、受信されたフィードバック信号から個々の伝送路情報を精度良く分離抽出できる。   According to the transmission path information feedback system of the first form, it is possible to accurately separate and extract individual transmission path information from the received feedback signal.

第2形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、伝送路情報として信号対雑音比とチャネルインパルス応答をフィードバックできる。   According to the transmission path information feedback system of the second form, the signal-to-noise ratio and the channel impulse response can be fed back as the transmission path information.

第3形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、伝送路情報として信号対雑音比とチャネル周波数応答をフィードバックできる。   According to the transmission line information feedback system of the third form, the signal-to-noise ratio and the channel frequency response can be fed back as transmission line information.

第4形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、伝送路情報と、既知の上り回線用パイロット信号を時間多重してフィードバック信号を生成できる。   According to the transmission path information feedback system of the fourth mode, it is possible to generate a feedback signal by time-multiplexing transmission path information and a known uplink pilot signal.

第5形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、伝送路情報と、既知の上り回線用パイロット信号を周波数時間多重してフィードバック信号を生成できる。   According to the transmission path information feedback system of the fifth embodiment, the transmission path information and the known uplink pilot signal can be frequency-time multiplexed to generate a feedback signal.

第6形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、最小2乗法により伝送路情報を精度良く推定できる。   According to the transmission path information feedback system of the sixth embodiment, transmission path information can be accurately estimated by the least square method.

第7形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、最小2乗法によりフィードバックされた伝送路情報を精度良く抽出できる。   According to the transmission path information feedback system of the seventh embodiment, transmission path information fed back by the least square method can be extracted with high accuracy.

第8形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、下り回線の伝送路情報の振幅を非線形圧縮し、その値をフィードバックすることで雑音に対する耐性を高め、伝送路情報を精度良く抽出できる。   According to the transmission path information feedback system of the eighth embodiment, the amplitude of the downlink transmission path information is nonlinearly compressed and the value is fed back, thereby improving resistance to noise and accurately extracting the transmission path information.

第9形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、希望波のみならず干渉波の伝送路情報を推定できる。   According to the transmission path information feedback system of the ninth embodiment, it is possible to estimate transmission path information of interference waves as well as desired waves.

第10形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、フィードバックされた希望波と干渉波の伝送路情報を抽出できる。   According to the transmission path information feedback system of the tenth embodiment, it is possible to extract transmission path information of the desired wave and the interference wave that are fed back.

第11形態の伝送路情報フィードバック方式によれば、過去に抽出された伝送路情報から現時点の伝送路情報を線形予測でき、下り回線のチャネルが時間変動するとき有効である。   According to the transmission path information feedback system of the eleventh aspect, the current transmission path information can be linearly predicted from the transmission path information extracted in the past, and this is effective when the downlink channel fluctuates over time.

第12形態の伝送路情報フィードバック方式によれば,過去及び現在の伝送路情報から将来の伝送路情報を線形予測でき、下り回線のチャネルが時間変動するとき有効である。   According to the transmission path information feedback system of the twelfth aspect, future transmission path information can be linearly predicted from past and current transmission path information, and is effective when the downlink channel fluctuates over time.

従来のプリコーディングを用いたMIMOシングルキャリア無線送信機のブロック構成図。The block block diagram of the MIMO single carrier radio | wireless transmitter using the conventional precoding. 送受信アンテナを共有する場合の構成図。The block diagram in the case of sharing a transmission / reception antenna. 図1のプリコーディング行列制御回路21の構成図。The block diagram of the pre-coding matrix control circuit 21 of FIG. 図1のプリコーディング行列制御回路21の構成図。The block diagram of the pre-coding matrix control circuit 21 of FIG. 図1のプリコーディング行列制御回路21の構成図。The block diagram of the pre-coding matrix control circuit 21 of FIG. 図6のアナログ伝送路情報抽出回路28のブロック構成図.FIG. 7 is a block diagram of the analog transmission line information extraction circuit 28 in FIG. 6. 従来のプリコーディングを用いたMIMO−OFDM無線送信機のブロック構成図。The block block diagram of the MIMO-OFDM radio transmitter using the conventional precoding. 図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 in FIG. 7. 図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 in FIG. 7. 図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 in FIG. 7. 図10のアナログ伝送路情報抽出回路42のブロック構成図。FIG. 11 is a block configuration diagram of an analog transmission line information extraction circuit in FIG. 10. 従来のフィードバックを行うMIMOシングルキャリア無線受信機のブロック構成図。The block block diagram of the MIMO single carrier radio | wireless receiver which performs the conventional feedback. 図12のフィードバック信号の構成図。The block diagram of the feedback signal of FIG. 従来のフィードバックを行うMIMO−OFDM無線受信機のブロック構成図。The block block diagram of the MIMO-OFDM radio receiver which performs the conventional feedback. 図14のフィードバック信号の構成図。The block diagram of the feedback signal of FIG. 本発明による第3の例における図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56のブロック構成図。The block block diagram of the channel estimation and the feedback signal generation circuit 56 of FIG. 14 in the 3rd example by this invention. 本発明のフィードバック信号の構成図。The block diagram of the feedback signal of this invention. 本発明による第3の例における図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36のブロック構成図。The block block diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 in the 3rd example by this invention. 図19のアナログ伝送路情報抽出回路63のブロック構成図。FIG. 20 is a block configuration diagram of an analog transmission line information extraction circuit 63 in FIG. 19. 本発明による第8の例における図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56のブロック構成図。The block block diagram of the channel estimation and the feedback signal generation circuit 56 of FIG. 14 in the 8th example by this invention. 本発明による第8の例における図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36のブロック構成図。The block block diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 in the 8th example by this invention. 本発明による第9の例における図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56のブロック構成図。The block block diagram of the channel estimation and the feedback signal generation circuit 56 of FIG. 14 in the 9th example by this invention. 本発明による第10の例における図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36のブロック構成図。The block block diagram of the precoding matrix control circuit 36 for OFDM of FIG. 7 in the 10th example by this invention. 本発明による第11の例における図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36のブロック構成図。FIG. 10 is a block diagram of the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 in an eleventh example according to the present invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態についてMIMO−OFDM伝送を例に説明する。
図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56について、出願時の請求項3及び請求項5に関連する構成を図16に示す。まず、端子59−1と59−2から周波数領域の受信信号が、チャネル推定回路51とSNR推定回路61へ入力される。周波数領域の受信信号には既知の下り回線用パイロット信号が含まれており、チャネル推定回路51は、下り回線パイロット信号メモリ52が出力する既知の下り回線用パイロット信号と、周波数領域の受信信号とを用いて、下り回線の伝送路情報であるチャネルインパルス応答を推定する。推定された下り回線のチャネルインパルス応答はそれぞれ、DFT回路38−3及び38−4でチャネル周波数応答へ変換される。SNR推定回路61は、周波数領域の受信信号と、推定されたチャネル周波数応答とを用いて、下り回線のSNRを下り回線の伝送路情報として推定し出力する。ここで、チャネル推定回路51、下り回線パイロット信号メモリ52、SNR推定回路61、並びにDFT回路38−3及び38−4は、伝送路情報推定手段に相当する。フィードバック信号生成回路62は、推定されたチャネル周波数応答及びSNRと、上り回線パイロット信号メモリ54が出力する既知の上り回線用パイロット信号とを入力とし、SNRとチャネル周波数応答と上り回線用パイロット信号とを多重してフィードバック信号を生成し端子60へ出力する。ここで、上り回線パイロット信号メモリ54とフィードバック信号生成回路62は、フィードバック信号生成手段に相当する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described taking MIMO-OFDM transmission as an example.
FIG. 16 shows a configuration related to claims 3 and 5 at the time of filing of the channel estimation / feedback signal generation circuit 56 of FIG. First, frequency domain received signals are input to the channel estimation circuit 51 and the SNR estimation circuit 61 from the terminals 59-1 and 59-2. The received signal in the frequency domain includes a known downlink pilot signal, and the channel estimation circuit 51 receives the known downlink pilot signal output from the downlink pilot signal memory 52, the received signal in the frequency domain, and Is used to estimate a channel impulse response which is downlink transmission path information. The estimated downlink channel impulse responses are converted into channel frequency responses by the DFT circuits 38-3 and 38-4, respectively. The SNR estimation circuit 61 estimates and outputs the downlink SNR as downlink transmission path information using the frequency domain received signal and the estimated channel frequency response. Here, the channel estimation circuit 51, the downlink pilot signal memory 52, the SNR estimation circuit 61, and the DFT circuits 38-3 and 38-4 correspond to transmission path information estimation means. The feedback signal generation circuit 62 receives the estimated channel frequency response and SNR and the known uplink pilot signal output from the uplink pilot signal memory 54, and inputs the SNR, the channel frequency response, and the uplink pilot signal. Are multiplexed to generate a feedback signal and output it to the terminal 60. Here, uplink pilot signal memory 54 and feedback signal generation circuit 62 correspond to feedback signal generation means.

次に、チャネル推定回路51におけるチャネルインパルス応答の推定と、SNR推定回路61におけるSNRの推定について、数式を用いて詳述する。
まず、端子59−1及び59−2から入力する周波数領域の受信信号をそれぞれ、YD 1(i,n)とYD 2(i,n)とする。ただし、iとnはそれぞれ、OFDMのシンボル番号及びサブキャリア番号である。このYD l(i,n),l(=1,2)は
Next, channel impulse response estimation in the channel estimation circuit 51 and SNR estimation in the SNR estimation circuit 61 will be described in detail using mathematical expressions.
First, the received signals in the frequency domain input from the terminals 59-1 and 59-2 are Y D 1 (i, n) and Y D 2 (i, n), respectively. Here, i and n are an OFDM symbol number and a subcarrier number, respectively. Y D l (i, n), l (= 1, 2) is

Figure 2011176493
と表わすことができる。ここで、aD k(i,n)は第k(=1、2)送信アンテナから送信される、第iシンボル、第nサブキャリアの変調信号で、平均電力を1とする。ND l(i,n)は下り回線の雑音信号のFFTである。HD lk(n)は下り回線のチャネル周波数応答で、第k送信アンテナと第l受信アンテナ間のものである。このチャネルインパルス応答hD lk(τ)を
Figure 2011176493
Can be expressed as Here, a D k (i, n) is a modulated signal of the i-th symbol and the n-th subcarrier transmitted from the k-th (= 1, 2) transmission antenna, and the average power is 1. N D l (i, n) is the FFT of the downlink noise signal. H D lk (n) is a downlink channel frequency response between the k-th transmitting antenna and the l-th receiving antenna. This channel impulse response h D lk (τ)

Figure 2011176493
と仮定する。ただし、δ(τ)はデルタ関数であり、ΔtはFFTのサンプリング間隔である。hD lk,mは遅延時間mΔtのパスの複素包絡線であり、最大遅延時間MΔtはGI長以下とする。第nサブキャリアの周波数を2πn/(NΔt)とすると、HD lk(n)は
Figure 2011176493
Assume that Here, δ (τ) is a delta function, and Δt is an FFT sampling interval. h D lk, m is the complex envelope of the path of the delay time mΔ t, maximum delay time Emuderuta t is less GI length. If the frequency of the nth subcarrier is 2πn / (NΔ t ), H D lk (n) is

Figure 2011176493
となる。数式1に数式3を代入して、変形すると
Figure 2011176493
It becomes. Substituting Equation 3 into Equation 1 and transforming it

Figure 2011176493
となる。ただし、Hは複素共役転置を表わす。hD lとaD(i,n)は以下で定める2(M+1)次元ベクトルである。
Figure 2011176493
It becomes. Where H is the complex conjugate transpose. h D l and a D (i, n) are 2 (M + 1) -dimensional vectors defined below.

Figure 2011176493
Figure 2011176493

Figure 2011176493
ただし、Tは転置を表わす。
Figure 2011176493
T represents transposition.

hD lは下り回線のチャネルインパルス応答であり、これを最小2乗法で推定する(これは、出願時の請求項6に関連する)。まず、下り回線用パイロットであるパイロット・サブキャリアはiD1からiD2シンボル内にあり、第i(iD1≦i≦iD21)シンボルにおいて、パイロット・サブキャリアのサブキャリア番号nの集合をSD(i)とする。したがって、最小2乗法の評価関数Jlh D l is a downlink channel impulse response, which is estimated by the method of least squares (this relates to claim 6 at the time of filing). First, pilot subcarriers that are downlink pilots are in i D1 to i D2 symbols, and a set of subcarrier numbers n of pilot subcarriers is set to S in the i th (i D1 ≦ i ≦ i D21 ) symbol. Let D (i). Therefore, the least squares evaluation function J l is

Figure 2011176493
と定めることができる。ただし、λ(0<λ≦1)は忘却係数である。Jlを最小にするhD lを求め、これをhD lの推定値hD l,eとする。hD l,eは正規方程式の解であり、次式で与えられる(これについては、非特許文献5参照。)。
Figure 2011176493
Can be determined. However, λ (0 <λ ≦ 1) is a forgetting factor. Seeking h D l that minimizes the J l, which estimates of h D l h D l, which as e. h D l, e is a solution of a normal equation and is given by the following equation (refer to Non-Patent Document 5 for this).

Figure 2011176493
ただし、*は複素共役を表わす。
Figure 2011176493
However, * represents a complex conjugate.

HD lk(n)の推定値^HD lk(n)は、数式3から以下のように求める。 Estimate of H D lk (n) ^ H D lk (n) is obtained from Equation 3 as follows.

Figure 2011176493
なお、^hD lk,mはhD lk,mの推定値であり、hD* l,eの要素である。^HD lk(n)は^hD lk,mのDFTと等価である。
Figure 2011176493
Here , ^ h D lk, m is an estimated value of h D lk, m and is an element of h D * l, e . ^ H D lk (n) is equivalent to the DFT of ^ h D lk, m .

下り回線のSNRの推定値^γは、hD lk,mの最小2乗法による推定値^hD lk,mから The estimated SNR ^ γ of the downlink is derived from the estimated value of h D lk, m using the least square method ^ h D lk, m

Figure 2011176493
と求める。ただし、^σD 2はND l(i,n)の平均電力の推定値であり、数式1から
Figure 2011176493
I ask. However, ^ σ D 2 is an estimated value of the average power of N D l (i, n).

Figure 2011176493
と求める。ただし、NDはSD(i)に含まれるnの数である。
Figure 2011176493
I ask. However, N D is the number of n included in S D (i).

次に、図16のフィードバック信号生成回路62が生成するフィードバック信号について、詳しく説明する。まず、第lアンテナ、第iシンボル、第nサブキャリアにおけるフィードバック信号Xl(i,n)は、^HD lk(n)と^γの情報を送らなくてはならず、加えて通常の伝送路推定用のパイロット信号としての働きも担う。このためXl(i,n)を以下のように定める。 Next, the feedback signal generated by the feedback signal generation circuit 62 of FIG. 16 will be described in detail. First, the feedback signal X l (i, n) at the l-th antenna, i-th symbol, and n-th subcarrier must send ^ H D lk (n) and ^ γ information, plus the normal Also serves as a pilot signal for channel estimation. Therefore, X l (i, n) is determined as follows.

Figure 2011176493
ここで、フィードバック信号はiU1からiU2シンボル内に存在するものとし、Skl(i)は^HD lk1(n)を送るサブキャリア番号の集合、SΓ(i)はlog10^γ/Cγを送るサブキャリア番号の集合、SP(i)はパイロット信号を送るサブキャリア番号の集合である。なお、Cγは定数であり、aU l(i,n)は平均電力1の複素シンボルで、送受信間で既知とする。αは正の規格化定数であり、送信電力一定の拘束条件を満足するように求める。なお、周波数応答を定数倍しても、^γが分かれば定数倍の不確定は問題にならず、αをフィードバック先で推定する必要はない。
Figure 2011176493
Here, it is assumed that the feedback signal exists in i U1 to i U2 symbols, S kl (i) is a set of subcarrier numbers to send ^ H D lk1 (n), and S Γ (i) is log 10 ^ γ A set of subcarrier numbers for sending / , and S P (i) is a set of subcarrier numbers for sending pilot signals. Note that C γ is a constant, and a U l (i, n) is a complex symbol with an average power of 1 and is known between transmission and reception. α is a positive normalization constant, and is obtained so as to satisfy the constraint condition of constant transmission power. Even if the frequency response is multiplied by a constant, if ^ γ is known, the uncertainty of the constant multiplication will not be a problem, and α need not be estimated at the feedback destination.

また、以上は、伝送路情報として下り回線のチャネル周波数応答をフィードバックする方法であるが、これらを時間軸に変換し、チャネルインパルス応答として^HD lk(n)の代わりにフィードバックしてもよい(これは、出願時の請求項2に関連する)。 The above is a method of feeding back the channel frequency response of the downlink as the transmission path information. However, these may be converted to the time axis and fed back instead of ^ H D lk (n) as the channel impulse response. (This relates to claim 2 as filed).

図17にフィードバック信号の構成を示す。同図(a)が送信アンテナ11−3(送信アンテナ1)のフィードバック信号、同図(b)が送信アンテナ11−4(送信アンテナ2)のフィードバック信号である。n∈Skl(i)は(i+n)mod 4=k1を満足し、n∈SΓ(i)は(i+n)mod 4=3かつ[(i+n)/4」=0,1([」はガウス記号を表す)を満足する。これ以外は全てSP(i)としている。^γの推定には1シンボル当り2サブキャリアで十分であり、上り回線のチャネル推定を精度良く行う必要があるため、なるべく多くのサブキャリアをパイロット信号に割り当てる。 FIG. 17 shows the configuration of the feedback signal. FIG. 4A shows a feedback signal of the transmission antenna 11-3 (transmission antenna 1), and FIG. 4B shows a feedback signal of the transmission antenna 11-4 (transmission antenna 2). n∈S kl (i) satisfies (i + n) mod 4 = k 1 and n∈S Γ (i) is (i + n) mod 4 = 3 and [(i + n) / 4 ”= 0,1 ( ["Represents a Gaussian symbol). All other than this, S P (i). For estimation of ^ γ, two subcarriers per symbol are sufficient, and it is necessary to accurately perform uplink channel estimation, so as many subcarriers as possible are allocated to pilot signals.

図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36について、出願時の請求項3に関連する構成を図18に示す。まず、伝送路情報を含む周波数領域の受信信号が端子34−1及び34−2を通り、アナログ伝送路情報抽出回路63とSNR情報抽出回路87へ入力される。アナログ伝送路情報抽出回路63は周波数領域の受信信号から、伝送路情報として下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子84−1及び84−2からDFT回路38−1と38−2へ出力する。加えて、上り回線のチャネルインパルス応答を推定し、その推定値を端子84−3及び84−4からSNR情報抽出回路87へ入力する。下り回線の抽出されたチャネルインパルス応答は、DFT回路38−1及び38−2でDFTによりチャネル周波数応答へ変換される。サブキャリア番号nのチャネル周波数応答は、プリコーディング行列推定回路(#1)64−1からプリコーディング行列推定回路(#N)64−2の内、nに対応するプリコーディング行列推定回路に入力される。一方、SNR情報抽出回路87は、周波数領域の受信信号と上り回線のチャネルインパルス応答の推定値から、伝送路情報として下り回線のSNRを抽出し、プリコーディング行列推定回路(#1)64−1からプリコーディング行列推定回路(#N)64−2へ入力する。プリコーディング行列推定回路(#1)64−1からプリコーディング行列推定回路(#N)64−2は、最小BER規範プリコーディングの制御を行い、プリコーディング行列推定回路(#1)64−1は、図7の線形処理回路(#1)6−1の重み付け係数を推定し端子35−1へ出力する。一方、プリコーディング行列推定回路(#N)64−2は、図7の線形処理回路(#N)6−2の重み付け係数を推定し端子35−2へ出力する。   FIG. 18 shows a configuration related to claim 3 at the time of filing of the OFDM precoding matrix control circuit 36 shown in FIG. First, a frequency domain received signal including transmission path information passes through terminals 34-1 and 34-2, and is input to the analog transmission path information extraction circuit 63 and the SNR information extraction circuit 87. The analog transmission path information extraction circuit 63 extracts the downlink channel impulse response as transmission path information from the frequency domain received signal, and outputs it to the DFT circuits 38-1 and 38-2 from the terminals 84-1 and 84-2. . In addition, the channel impulse response of the uplink is estimated, and the estimated value is input to the SNR information extraction circuit 87 from the terminals 84-3 and 84-4. The extracted channel impulse response of the downlink is converted into a channel frequency response by DFT in the DFT circuits 38-1 and 38-2. The channel frequency response of subcarrier number n is input to precoding matrix estimation circuit corresponding to n among precoding matrix estimation circuit (# 1) 64-1 to precoding matrix estimation circuit (#N) 64-2. The On the other hand, the SNR information extraction circuit 87 extracts the downlink SNR as the transmission path information from the frequency domain received signal and the estimated value of the uplink channel impulse response, and the precoding matrix estimation circuit (# 1) 64-1. To the precoding matrix estimation circuit (#N) 64-2. The precoding matrix estimation circuit (# 1) 64-1 to the precoding matrix estimation circuit (#N) 64-2 perform control of the minimum BER criterion precoding, and the precoding matrix estimation circuit (# 1) 64-1 The weighting coefficient of the linear processing circuit (# 1) 6-1 in FIG. 7 is estimated and output to the terminal 35-1. On the other hand, the precoding matrix estimation circuit (#N) 64-2 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (#N) 6-2 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-2.

図18のアナログ伝送路情報抽出回路63の構成を図19に示す。まず、端子34−1及び34−2から周波数領域の受信信号がチャネル推定回路85へと入力される。この周波数領域の受信信号は受信機側からのフィードバック信号を受信したものであり、アナログ信号の伝送路情報に加えて、既知の上り回線パイロット信号を含む。チャネル推定回路85はこの受信信号と、上り回線パイロット信号メモリ48が出力する既知の上り回線パイロット信号とを用いて、上り回線のチャネルインパルス応答を推定し出力する。ここで、チャネル推定回路85と上り回線パイロット信号メモリ48は、チャネル推定手段に相当する。推定された上り回線のチャネルインパルス応答は周波数領域の受信信号とともに、インパルス応答抽出回路86へ入力される。インパルス応答抽出回路86は、推定された上り回線のチャネルインパルス応答と、受信されたフィードバック信号である周波数領域の受信信号から、伝送路情報に相当する下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子84−1及び84−2へ出力する。ここで、インパルス応答抽出回路86と図18のSNR抽出回路62は、伝送路情報抽出手段に相当する。   The configuration of the analog transmission line information extraction circuit 63 in FIG. 18 is shown in FIG. First, received signals in the frequency domain are input to the channel estimation circuit 85 from the terminals 34-1 and 34-2. This received signal in the frequency domain is obtained by receiving a feedback signal from the receiver side, and includes a known uplink pilot signal in addition to the transmission path information of the analog signal. Channel estimation circuit 85 estimates and outputs an uplink channel impulse response using this received signal and a known uplink pilot signal output from uplink pilot signal memory 48. Here, channel estimation circuit 85 and uplink pilot signal memory 48 correspond to channel estimation means. The estimated uplink channel impulse response is input to the impulse response extraction circuit 86 together with the frequency domain received signal. The impulse response extraction circuit 86 extracts a downlink channel impulse response corresponding to the transmission path information from the estimated uplink channel impulse response and the received signal in the frequency domain, which is the received feedback signal, and outputs a terminal 84. -1 and 84-2. Here, the impulse response extraction circuit 86 and the SNR extraction circuit 62 of FIG. 18 correspond to transmission path information extraction means.

次に、図19のチャネル推定回路85における上り回線のチャネルインパルス応答の推定と、図18のSNR抽出回路62における下り回線のSNRの抽出と、図19のインパルス応答抽出回路86における下り回線のチャネルインパルス応答の抽出について、数式を用いて詳述する。   Next, the estimation of the uplink channel impulse response in the channel estimation circuit 85 in FIG. 19, the extraction of the downlink SNR in the SNR extraction circuit 62 in FIG. 18, and the downlink channel in the impulse response extraction circuit 86 in FIG. The extraction of the impulse response will be described in detail using mathematical expressions.

まず、端子34−1及び34−2から入力するフィードバック信号の受信信号をそれぞれ、YU 1(i,n)とYU 2(i,n)とする。このYU k(i,n),k=1,2は First, the received signals of the feedback signals input from the terminals 34-1 and 34-2 are assumed to be Y U 1 (i, n) and Y U 2 (i, n), respectively. This Y U k (i, n), k = 1, 2

Figure 2011176493
と表わすことができる。ただし、NU k(i,n)は上り回線における雑音信号のFFTである。HU kl(n)は上り回線のチャネル周波数応答であり、第k受信アンテナと第l送信アンテナ間のものである。このチャネルインパルス応答hU kl(τ)を
Figure 2011176493
Can be expressed as However, N U k (i, n) is the FFT of the noise signal in the uplink. H U kl (n) is the channel frequency response of the uplink, and is between the k th receive antenna and the l th transmit antenna. This channel impulse response h U kl (τ)

Figure 2011176493
と仮定すると、HU kl(n)は
Figure 2011176493
Assuming that H U kl (n) is

Figure 2011176493
となる。
Figure 2011176493
It becomes.

最初に、上り回線のチャネルインパルス応答を推定するため、SP(i)(iU1≦i≦iU2)内にあるYU k(i,n)を用いる。数式12からn∈SP(i)(iU1≦i≦iU2)において First, Y U k (i, n) in S P (i) (i U1 ≤ i ≤ i U2 ) is used to estimate the channel impulse response of the uplink. From Equation 12, n∈S P (i) (i U1 ≤ i ≤ i U2 )

Figure 2011176493
となる。数式16に数式15を代入して、変形すると
Figure 2011176493
It becomes. Substituting Equation 15 into Equation 16 and transforming it

Figure 2011176493
となる。ただし、hU kとaU(i,n)は以下で定める2(M+1)次元ベクトルである。
Figure 2011176493
It becomes. However, h U k and a U (i, n) are 2 (M + 1) -dimensional vectors defined below.

Figure 2011176493
Figure 2011176493

Figure 2011176493
最小2乗法によりhU kを推定し、その推定値をhU k,eとする。数式8と同様、hU k,eは正規方程式の解となり、次式で与えられる。
Figure 2011176493
H U k is estimated by the method of least squares, and the estimated value is set to h U k, e . Similar to Equation 8, h U k, e is the solution of the normal equation and is given by the following equation.

Figure 2011176493
なお、この値は、周波数領域の受信信号YU k(i,n)とパイロット信号al(i,n)から計算でき、チャネル推定回路85の出力に相当する。
Figure 2011176493
This value can be calculated from the frequency domain received signal Y U k (i, n) and the pilot signal a l (i, n), and corresponds to the output of the channel estimation circuit 85.

次に、下り回線のSNRを抽出するため、n∈SΓ(i)(iU1≦i≦iU2)におけるYU k(i,n)を用いる。数式12と数式13から、このYU k(i,n)はΓ=log10^γ/Cγとおくと Next, in order to extract the SNR of the downlink, using N∈S gamma a (i) (i U1 ≦ i ≦ i U2) in Y U k (i, n) . From Equation 12 and Equation 13, the Y U k (i, n) is putting the Γ = log 10 ^ γ / C γ

Figure 2011176493
となる。さらに、HU kl(n)を以下の推定値^HU kl(n)で置換える。
Figure 2011176493
It becomes. Furthermore, replace H U kl (n) with the following estimated value ^ H U kl (n).

Figure 2011176493
ただし、^hU kl,mはhU* k,eの要素である。置換えを行うと
Figure 2011176493
Here, ^ h U kl, m is an element of h U * k, e . When replacing

Figure 2011176493
Figure 2011176493

Figure 2011176493
が得られる。
Figure 2011176493
Is obtained.

n∈SΓ(i)(iU1≦i≦iU2)におけるYU k(i,n)を用いて、数式23に基づきΓ*を最小2乗法で推定する(これは、出願時の請求項7に関連する)。その推定値をΓ* eとすると n∈S using gamma a (i) (i U1 ≦ i ≦ i U2) in Y U k (i, n) , to estimate the gamma * based on Equation 23 with the least squares method (which, according to the time of application (Related to item 7). If the estimated value is Γ * e

Figure 2011176493
が得られる。Γeを実数に限定し、Γe=Re(Γ* e)とする。すなわち
Figure 2011176493
Is obtained. Γ e is limited to a real number and Γ e = Re (Γ * e ). Ie

Figure 2011176493
となる。結局、^γの推定値γeは以下のように与えられる。
Figure 2011176493
It becomes. After all, the estimated value γ e of ^ γ is given by

Figure 2011176493
最後に、下り回線のチャネルインパルス応答を抽出するため、n∈Skl(i)(iU1≦i≦iU2)におけるYU k(i,n)を用いる。数式12と数式13から、このYU k(i,n)は
Figure 2011176493
Finally, to extract the channel impulse response of the downlink, Y U k (i, n ) in n∈S kl (i) (i U1 ≦ i ≦ i U2) is used. From Equation 12 and Equation 13, this Y U k (i, n) is

Figure 2011176493
と表わすことができる。ここで、HU kl(n)を数式22の^HU kl(n)で置換えた。さらに
Figure 2011176493
Can be expressed as Here, replaced with H U kl (n) the formula 22 ^ H U kl (n) . further

Figure 2011176493
として、~hD lk1,mを推定する。ここで、~hD lk1,mは本来の下り回線のチャネルインパルス応答のα倍であるが、~hD lk1,mを推定するのは、SNRが分ればチャネルインパルス応答を定数倍してもよいからである。
Figure 2011176493
˜h D lk1, m is estimated as follows. Here, ~ h D lk1, m is α times the original downlink channel impulse response, but ~ h D lk1, m is estimated by multiplying the channel impulse response by a constant if SNR is known. Because it is good.

数式28に数式29を代入して、数式17と同様に変形すると   Substituting Equation 29 into Equation 28 and transforming it similarly to Equation 17

Figure 2011176493
となる。ただし、~hD k1と~aU k(i,n)は以下で定める2(M+1)次元ベクトルである。
Figure 2011176493
It becomes. However, ~ h D k1 and ~ a U k (i, n) are 2 (M + 1) -dimensional vectors defined below.

Figure 2011176493
Figure 2011176493

Figure 2011176493
~hD k1を最小2乗法で推定する(これは、出願時の請求項7に関連する)。その推定値を~hD k1,eとすると、正規方程式の解
Figure 2011176493
~ h D k1 is estimated by the method of least squares (this relates to claim 7 as filed). If the estimated value is ~ h D k1, e ,

Figure 2011176493
が得られる。なお、この値は下り回線のチャネルインパルス応答に相当し、周波数領域の受信信号YU k(i,n)と上り回線のチャネルインパルス応答の推定値から求められる。
Figure 2011176493
Is obtained. This value corresponds to the downlink channel impulse response, and is obtained from the frequency domain received signal Y U k (i, n) and the estimated value of the uplink channel impulse response.

図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56について、出願時の請求項8に関連する構成を図20に示す。図16に示すチャネル推定・フィードバック信号生成回路56との違いは、チャネル推定回路51が出力する下り回線のチャネルインパルス応答を、log圧縮回路65−1及び65−2で非線形圧縮の一種であるlog圧縮を行い、その値をDFT回路38−5及び38−6へ入力していることだけである。ここで、チャネル推定回路51、下り回線パイロット信号メモリ52、SNR推定回路61、log圧縮回路65−1及び65−2、並びにDFT回路38−3から38−6は、伝送路情報推定手段に相当する。   FIG. 20 shows a configuration related to claim 8 at the time of filing of the channel estimation / feedback signal generation circuit 56 of FIG. 16 is different from the channel estimation / feedback signal generation circuit 56 shown in FIG. 16 in that the downlink channel impulse response output from the channel estimation circuit 51 is a log compression circuit 65-1 and 65-2 which is a kind of nonlinear compression. It only compresses and inputs the value to the DFT circuits 38-5 and 38-6. Here, the channel estimation circuit 51, the downlink pilot signal memory 52, the SNR estimation circuit 61, the log compression circuits 65-1 and 65-2, and the DFT circuits 38-3 to 38-6 correspond to transmission path information estimation means. To do.

log圧縮回路65−1及び65−2の動作について、数式を用いて説明する。まず、下り回線のチャネルインパルス応答の推定値^hD lk,m=e|^hD lk,m|を The operations of the log compression circuits 65-1 and 65-2 will be described using mathematical expressions. First, the estimated value of the channel impulse response for the downlink ^ h D lk, m = e | ^ h D lk, m |

Figure 2011176493
と変換する。ただし、θ=arg(^hD lk,m)である。なお、~αは正の規格化定数であり
Figure 2011176493
And convert. However, θ = arg (^ h D lk, m ). Note that ~ α is a positive normalization constant.

Figure 2011176493
を満足するように定める。CHは定数であり、送信電力の拘束条件を満足するよう予め定めておく。
Figure 2011176493
To satisfy. C H is a constant and is determined in advance so as to satisfy the constraint condition of transmission power.

数式34のように変換したものを、DFT回路38−5及び38−6でDFTし、^HD lk(n)の代わりにフィードバックする。 The DFT circuit 38-5 and 38-6 performs DFT on the converted data as shown in Equation 34, and feeds it back instead of ^ H D lk (n).

非線形圧縮であるlog圧縮を行う場合、図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36を図18の構成から変更する必要がある。変更した構成を図21に示す。図18に示すOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成との違いは、アナログ伝送路情報抽出回路63の端子84−1及び84−2から出力される下り回線の伝送路情報を、逆log圧縮回路66−1及び66−2において、図20のlog圧縮回路65−1及び65−2の逆演算を行い、DFT回路38−1及び38−2へ出力することだけである。この逆演算について、以下数式を用いて説明する。   When log compression, which is nonlinear compression, is performed, it is necessary to change the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 from the configuration of FIG. The changed configuration is shown in FIG. The difference from the configuration of the OFDM precoding matrix control circuit 36 shown in FIG. 18 is that the downlink transmission path information output from the terminals 84-1 and 84-2 of the analog transmission path information extraction circuit 63 is subjected to inverse log compression. In the circuits 66-1 and 66-2, the inverse operation of the log compression circuits 65-1 and 65-2 in FIG. This inverse operation will be described below using mathematical expressions.

数式33の~hD k1,eの第[(l−1)(M+1)+m+1]要素をξlk1,mとする。これが、図21のアナログ伝送路情報抽出回路63の端子84−1及び84−2から出力される下り回線の伝送路情報である。これを逆log圧縮回路66−1及び66−2で以下の操作を行い、hD lk1,mの推定値~hD lk1,mを求める。 Let ξ lk1, m be the [(l−1) (M + 1) + m + 1] element of ~ h D k1, e in Equation 33. This is the downlink transmission line information output from the terminals 84-1 and 84-2 of the analog transmission line information extraction circuit 63 in FIG. This was subject to the following operations in reverse log compression circuit 66-1 and 66-2, obtains an estimated value of h D lk1, m ~ h D lk1, m.

Figure 2011176493
Figure 2011176493

Figure 2011176493
このようにlog圧縮を行うことで、雑音に対する耐性を高めることができ、精度良く下り回線のチャネルインパルス応答を抽出することができる。なお、チャネルインパルス応答の代わりにチャネル周波数応答をlog圧縮することも、容易にできる。
Figure 2011176493
By performing log compression in this way, it is possible to increase resistance to noise and to extract a downlink channel impulse response with high accuracy. Note that the log compression of the channel frequency response can be easily performed instead of the channel impulse response.

同一チャネル干渉条件でBERを最小化するプリコーディングは、伝送路情報として希望波のチャネル周波数応答だけでなく、干渉波のチャネル周波数応答をも必要とする。このため、上記のプリコーディングを動作させるためには、干渉波のチャネル周波数応答もフィードバックする必要がある。この様なフィードバックを可能とする、図14のチャネル推定・フィードバック信号生成回路56の構成を図22に示す(これは、出願時の請求項9に関連する)。なお、干渉波は簡単のため1波とした。   Precoding that minimizes the BER under the same channel interference condition requires not only the channel frequency response of the desired wave but also the channel frequency response of the interference wave as transmission path information. For this reason, in order to operate the above precoding, it is also necessary to feed back the channel frequency response of the interference wave. The configuration of the channel estimation / feedback signal generation circuit 56 shown in FIG. 14 that enables such feedback is shown in FIG. 22 (this relates to claim 9 at the time of filing). Note that the interference wave is one wave for simplicity.

図22と図16に示す構成の差異は以下の通りである。まず、(i)希望波チャネル推定回路67と干渉波チャネル推定回路68は、下り回線用パイロット信号に加えて、干渉波下り回線パイロット信号メモリ69が出力する干渉波の下り回線用パイロット信号をも用いて、希望波と干渉波の下り回線チャネルインパルス応答を同時推定することである。これは、前述の最小2乗法による推定を拡張すれば容易に行える。次に、(ii)希望波のチャネルインパルス応答は、DFT回路38−3及び38−4によってチャネル周波数応答に変換され、干渉波のチャネルインパルス応答は、DFT回路38−7及び38−8によってチャネル周波数応答に変換される。希望波と干渉波の周波数応答はフィードバック信号生成回路78へ入力され、フィードバックされる。(iii)SNR推定回路70は、希望波のチャネル周波数応答のみならず、干渉波のチャネル周波数応答も用いてSNRを推定する。   The differences between the configurations shown in FIGS. 22 and 16 are as follows. First, (i) the desired wave channel estimation circuit 67 and the interference wave channel estimation circuit 68 have, in addition to the downlink pilot signal, the downlink pilot signal of the interference wave output from the interference wave downlink pilot signal memory 69. It is used to simultaneously estimate the downlink channel impulse response of the desired wave and the interference wave. This can be easily done by extending the above-mentioned estimation by the method of least squares. Next, (ii) the channel impulse response of the desired wave is converted into a channel frequency response by the DFT circuits 38-3 and 38-4, and the channel impulse response of the interference wave is channeled by the DFT circuits 38-7 and 38-8. Converted to frequency response. The frequency responses of the desired wave and the interference wave are input to the feedback signal generation circuit 78 and fed back. (Iii) The SNR estimation circuit 70 estimates the SNR using not only the channel frequency response of the desired wave but also the channel frequency response of the interference wave.

ここで、希望波チャネル推定回路67、干渉波チャネル推定回路68、下り回線パイロット信号メモリ52、干渉波下り回線パイロット信号メモリ69、SNR推定回路70、並びにDFT回路38−3、38−4、38−7及び38−8は、伝送路情報推定手段に相当する。また、上り回線パイロット信号メモリ54とフィードバック信号生成回路78は、
フィードバック信号生成手段に相当する。
Here, desired wave channel estimation circuit 67, interference wave channel estimation circuit 68, downlink pilot signal memory 52, interference wave downlink pilot signal memory 69, SNR estimation circuit 70, and DFT circuits 38-3, 38-4, 38 −7 and 38-8 correspond to transmission path information estimation means. The uplink pilot signal memory 54 and the feedback signal generation circuit 78 are
This corresponds to feedback signal generation means.

なお、干渉波の下り回線パイロット信号が既知でない場合、干渉波下り回線パイロット信号メモリ69は、干渉波の下り回線用パイロット信号を推定する回路へ置換えればよい。また、干渉波が2波以上の場合でも、上記の構成を拡張すれば容易に実現できる。さらに、推定された干渉波の下り回線チャネルインパルス応答は、干渉抑圧のための線形処理において、その係数制御に用いることができ、下り回線信号検出の干渉による劣化を抑えることができる。   If the downlink pilot signal of the interference wave is not known, the interference wave downlink pilot signal memory 69 may be replaced with a circuit that estimates the downlink pilot signal of the interference wave. Even when there are two or more interference waves, it can be easily realized by extending the above configuration. Further, the downlink channel impulse response of the estimated interference wave can be used for coefficient control in linear processing for interference suppression, and deterioration due to interference in downlink signal detection can be suppressed.

図22の構成変更に対応できる、図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成を図23に示す(これは、出願時の請求項10に関連する)。まず、伝送路情報を含む周波数領域の受信信号が端子34−1及び34−2を通り、希望波アナログ伝送路情報抽出回路71、干渉波アナログ伝送路情報抽出回路72、及びSNR情報抽出回路86へ入力される。希望波アナログ伝送路情報抽出回路71は周波数領域の受信信号から、伝送路情報として希望波下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子84−1及び84−2からDFT回路38−1と38−2へ出力する。加えて、希望波上り回線のチャネルインパルス応答を推定し、その推定値を端子84−3及び84−4からSNR情報抽出回路86へ入力する。干渉波アナログ伝送路情報抽出回路72は周波数領域の受信信号から、伝送路情報として干渉波下り回線のチャネルインパルス応答を抽出し、端子84−5及び84−6からDFT回路38−9と38−10へ出力する。加えて、干渉波上り回線のチャネルインパルス応答を推定し、その推定値を端子84−7及び84−8からSNR情報抽出回路86へ入力する。希望波下り回線の抽出されたチャネルインパルス応答は、DFT回路38−1及び38−2でDFTによりチャネル周波数応答へ変換される。干渉波下り回線の抽出されたチャネルインパルス応答は、DFT回路38−9及び38−10でDFTによりチャネル周波数応答へ変換される。サブキャリア番号nのチャネル周波数応答は、プリコーディング行列推定回路(#1)73−1からプリコーディング行列推定回路(#N)73−2の内、nに対応するプリコーディング行列推定回路に入力される。一方、SNR情報抽出回路86は、周波数領域の受信信号と上り回線のチャネルインパルス応答の推定値から、伝送路情報として下り回線のSNRを抽出し、プリコーディング行列推定回路(#1)73−1からプリコーディング行列推定回路(#N)73−2へ入力する。プリコーディング行列推定回路(#1)73−1からプリコーディング行列推定回路(#N)73−2は、同一チャネル干渉条件下での最小BER規範プリコーディングの制御を行い、プリコーディング行列推定回路(#1)73−1は、図7の線形処理回路(#1)6−1の重み付け係数を推定し端子35−1へ出力する。一方、プリコーディング行列推定回路(#N)73−2は、図7の線形処理回路(#N)6−2の重み付け係数を推定し端子35−2へ出力する。   The configuration of the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 that can correspond to the configuration change of FIG. 22 is shown in FIG. 23 (this relates to claim 10 at the time of filing). First, a received signal in the frequency domain including transmission path information passes through terminals 34-1 and 34-2, a desired wave analog transmission path information extraction circuit 71, an interference wave analog transmission path information extraction circuit 72, and an SNR information extraction circuit 86. Is input. The desired wave analog transmission line information extraction circuit 71 extracts the channel impulse response of the desired wave downlink as transmission line information from the received signal in the frequency domain, and the DFT circuits 38-1 and 38- from the terminals 84-1 and 84-2. Output to 2. In addition, the channel impulse response of the desired wave uplink is estimated, and the estimated value is input to the SNR information extraction circuit 86 from the terminals 84-3 and 84-4. The interference wave analog transmission path information extraction circuit 72 extracts the channel impulse response of the interference wave downlink as transmission path information from the received signal in the frequency domain, and the DFT circuits 38-9 and 38- from the terminals 84-5 and 84-6. 10 is output. In addition, the channel impulse response of the interference wave uplink is estimated, and the estimated value is input to the SNR information extraction circuit 86 from the terminals 84-7 and 84-8. The channel impulse response extracted from the desired wave downlink is converted into a channel frequency response by DFT in the DFT circuits 38-1 and 38-2. The extracted channel impulse response of the interference wave downlink is converted into a channel frequency response by DFT in the DFT circuits 38-9 and 38-10. The channel frequency response of the subcarrier number n is input to the precoding matrix estimation circuit corresponding to n among the precoding matrix estimation circuit (# 1) 73-1 to the precoding matrix estimation circuit (#N) 73-2. The On the other hand, the SNR information extraction circuit 86 extracts the downlink SNR as transmission path information from the frequency domain received signal and the estimated value of the uplink channel impulse response, and precoding matrix estimation circuit (# 1) 73-1 To the precoding matrix estimation circuit (#N) 73-2. The precoding matrix estimation circuit (# 1) 73-1 to the precoding matrix estimation circuit (#N) 73-2 control the minimum BER reference precoding under the co-channel interference condition, and the precoding matrix estimation circuit ( # 1) 73-1 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (# 1) 6-1 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-1. On the other hand, the precoding matrix estimation circuit (#N) 73-2 estimates the weighting coefficient of the linear processing circuit (#N) 6-2 in FIG. 7 and outputs it to the terminal 35-2.

なお、推定された干渉波の上り回線チャネルインパルス応答は、干渉抑圧のための線形処理において、その係数制御に用いることができ、上り回線信号検出の干渉による劣化を抑えることができる。   Note that the estimated uplink channel impulse response of the interference wave can be used for coefficient control in linear processing for interference suppression, and deterioration due to interference in uplink signal detection can be suppressed.

今までの説明では、伝送路のチャネルインパルス応答が時不変であることを暗に仮定していた。実際の伝送路では、ドップラー変動によりチャネルインパルス応答は時間変動する。無視できない程に高速変動する場合、フィードバックされた伝送路情報は古くなり、プリコーディングの制御が精度良く行えず、プリコーディングの特性が劣化するという問題が発生する。この劣化を抑えるためには、過去の伝送路情報から現時点の伝送路情報を線形予測することが効果的である。線形予測を行う、図7のOFDM用プリコーディング行列制御回路36の構成を図24に示す(これは、出願時の請求項11に関連する)。   In the description so far, it has been implicitly assumed that the channel impulse response of the transmission path is time-invariant. In an actual transmission path, the channel impulse response varies with time due to Doppler variations. When the speed fluctuates so fast that it cannot be ignored, the fed back transmission path information becomes old, and precoding control cannot be performed with high accuracy, resulting in a problem that precoding characteristics deteriorate. In order to suppress this degradation, it is effective to linearly predict current transmission path information from past transmission path information. The configuration of the OFDM precoding matrix control circuit 36 of FIG. 7 that performs linear prediction is shown in FIG. 24 (this relates to claim 11 at the time of filing).

図24の図18の構成からの差異は以下の点である。まず、(i)アナログ伝送路情報抽出回路63が出力する、下り回線の抽出されたチャネルインパルス応答は、線形予測回路74に入力される。さらに、(ii)線形予測回路74は、過去の下り回線のチャネルインパルス応答と抽出された下り回線のSNRの情報から、現時点のチャネルインパルス応答を推定し、DFT回路38−1及び38−2へ出力する。   24 differs from the configuration of FIG. 18 in the following points. First, (i) the downlink channel impulse response output from the analog transmission path information extraction circuit 63 is input to the linear prediction circuit 74. Further, (ii) the linear prediction circuit 74 estimates the current channel impulse response from the information of the past downlink channel impulse response and the extracted downlink SNR, and sends it to the DFT circuits 38-1 and 38-2. Output.

線形予測回路74は、過去の下り回線のチャネルインパルス応答に予測係数を乗算し、足し合わせることで、現時点のチャネルインパルス応答を線形予測する。この予測係数は予め計算で求めた固定値でも、適応アルゴリズムにより推定した値を用いてもよい。なお、下り回線のSNRの情報を用いるが、これは、アナログ伝送路情報抽出回路63の出力には定数倍の不確定があり、この不確定をある程度除くために用いる。   The linear prediction circuit 74 linearly predicts the current channel impulse response by multiplying the past downlink channel impulse response by a prediction coefficient and adding them together. The prediction coefficient may be a fixed value obtained by calculation in advance or a value estimated by an adaptive algorithm. Note that downlink SNR information is used, and this is used to eliminate the uncertainty to some extent because the output of the analog transmission path information extraction circuit 63 has an uncertainty of a constant multiple.

また、この時間変動への追随は、チャネル推定手段において、伝送路情報の線形予測を行うことによっても可能である。これは、図24の線形予測回路74の入力を、図16のチャネル推定回路51の出力とし、線形予測回路74の出力をDFTすることにより実現できる(これは、出願時の請求項12に関連する)。   In addition, this time fluctuation can be followed by performing linear prediction of transmission path information in the channel estimation means. This can be realized by using the input of the linear prediction circuit 74 of FIG. 24 as the output of the channel estimation circuit 51 of FIG. 16 and DFT of the output of the linear prediction circuit 74 (this is related to claim 12 at the time of filing). To do).

以上、本発明を実施するための最良の形態についてMIMO−OFDM伝送を例に説明したが、MIMOシングルキャリア伝送の場合でも容易に実現しうる。この場合、伝送路情報として、下り回線の信号対雑音比とチャネルインパルス応答を、既知の上り回線用パイロット信号と時間多重してフィードバックを行えばよい(これは、出願時の請求項2及び請求項4に関連する)。   In the above, the best mode for carrying out the present invention has been described by taking MIMO-OFDM transmission as an example, but it can be easily realized even in the case of MIMO single carrier transmission. In this case, as transmission path information, a downlink signal-to-noise ratio and a channel impulse response may be time-multiplexed with a known uplink pilot signal to perform feedback (this is claimed in claim 2 and claim at the time of filing). (Related to item 4).

また、送信側を基地局、受信側を移動端末として説明を行ってきたが、送信側を移動端末、受信側を基地局とすることも当然可能であり、上述の説明において「上り回線」と「下り回線」を入れ替えるだけでよい。   In addition, the description has been made with the transmission side as a base station and the reception side as a mobile terminal, but it is naturally possible to use the transmission side as a mobile terminal and the reception side as a base station. It is only necessary to replace the “downlink”.

なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。   The present invention is not limited to the best mode for carrying out the above-described invention, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

1入力端子,2変調回路,3シリアル・パラレル変換器,4乗算器,5加算器,6線形処理回路,7D/A変換器,8乗算回路,9送信増幅器,10発振器,11送信アンテナ,12アップコンバーター,13受信アンテナ,14受信増幅器,15乗算回路,16低域通過フィルタ,17A/D変換器,18ダウンコンバーター,19端子,20端子,21プリコーディング行列制御回路,22発振器,23送受信アンテナ,24入力端子,25出力端子,26プリコーディング・インデックス抽出回路,27プリコーディング行列選択回路,28アナログ伝送路情報抽出回路,29シリアル・パラレル変換器,30IFFT回路,31ガードインターバル付加回路,32ガードインターバル除去回路,33FFT回路,34端子,35端子,36OFDM用プリコーディング行列制御回路,37ディジタル化伝送路情報抽出回路,38DFT回路,39プリコーディング行列推定回路,40プリコーディング・インデックス抽出回路,41プリコーディング行列推定回路,42アナログ伝送路情報抽出回路,43チャネル推定回路,44下り回線パイロット信号メモリ,45信号検出回路,46出力端子,47フィードバック信号生成回路,48上り回線パイロット信号メモリ,49チャネル推定・フィードバック信号生成回路,50シリアル・パラレル変換器,51チャネル推定回路,52下り回線パイロット信号メモリ,53線形合成回路,54上り回線パイロット信号メモリ,55フィードバック信号生成回路,56チャネル推定・フィードバック信号生成回路,58シリアル・パラレル変換器,59端子,60端子,61SNR推定回路,62フィードバック信号生成回路,63アナログ伝送路情報抽出回路,64プリコーディング行列推定回路,65log圧縮回路,66逆log圧縮回路,67希望波チャネル推定回路,68干渉波チャネル推定回路,69干渉波下り回線パイロット信号メモリ,70SNR推定回路,71希望波アナログ伝送路情報抽出回路,72干渉波アナログ伝送路情報抽出回路,73プリコーディング行列推定回路,74線形予測回路,75サーキュレーター,76ディジタル化伝送路情報抽出回路,77プリコーディング行列推定回路,78フィードバック信号生成回路,79チャネル推定回路,80インパルス応答抽出回路,81端子,82チャネル推定回路,83インパルス応答抽出回路,84端子,85チャネル推定回路,86インパルス応答抽出回路,87SNR情報抽出回路 1 input terminal, 2 modulation circuit, 3 serial / parallel converter, 4 multiplier, 5 adder, 6 linear processing circuit, 7 D / A converter, 8 multiplication circuit, 9 transmission amplifier, 10 oscillator, 11 transmission antenna, 12 Up converter, 13 receiving antenna, 14 receiving amplifier, 15 multiplication circuit, 16 low-pass filter, 17 A / D converter, 18 down converter, 19 terminal, 20 terminal, 21 precoding matrix control circuit, 22 oscillator, 23 transmitting / receiving antenna , 24 input terminals, 25 output terminals, 26 precoding index extraction circuit, 27 precoding matrix selection circuit, 28 analog transmission line information extraction circuit, 29 serial / parallel converter, 30 IFFT circuit, 31 guard interval addition circuit, 32 guards Interval removal circuit, 33FFT circuit, 34 terminals, 35 terminals, 36OFDM preco Coding matrix control circuit, 37 digitized transmission line information extraction circuit, 38 DFT circuit, 39 precoding matrix estimation circuit, 40 precoding index extraction circuit, 41 precoding matrix estimation circuit, 42 analog transmission line information extraction circuit, 43 channel estimation Circuit, 44 downlink pilot signal memory, 45 signal detection circuit, 46 output terminal, 47 feedback signal generation circuit, 48 uplink pilot signal memory, 49 channel estimation / feedback signal generation circuit, 50 serial / parallel converter, 51 channel estimation Circuit, 52 downlink pilot signal memory, 53 linear synthesis circuit, 54 uplink pilot signal memory, 55 feedback signal generation circuit, 56 channel estimation / feedback signal generation circuit, 58 serial / parallel converter, 59 terminal Child, 60 terminals, 61 SNR estimation circuit, 62 feedback signal generation circuit, 63 analog transmission line information extraction circuit, 64 precoding matrix estimation circuit, 65 log compression circuit, 66 inverse log compression circuit, 67 desired wave channel estimation circuit, 68 interference wave Channel estimation circuit, 69 interference wave downlink pilot signal memory, 70 SNR estimation circuit, 71 desired wave analog transmission line information extraction circuit, 72 interference wave analog transmission line information extraction circuit, 73 precoding matrix estimation circuit, 74 linear prediction circuit, 75 Circulator, 76 digitized transmission line information extraction circuit, 77 precoding matrix estimation circuit, 78 feedback signal generation circuit, 79 channel estimation circuit, 80 impulse response extraction circuit, 81 terminal, 82 channel estimation circuit, 83 impulse response extraction circuit, 84 Terminal, 85 channel estimation circuit 86 impulse response extraction circuit, 87SNR information extraction circuit

Claims (12)

下り回線の受信信号と既知の下り回線用パイロット信号を用いて、下り回線の伝送路情報を推定する伝送路情報推定手段と、
推定された前記伝送路情報をアナログ信号のまま複数個独立に、既知の上り回線用パイロット信号と多重してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成手段と、
上り回線のチャネルを通り受信された前記フィードバック信号と、前記既知の上り回線用パイロット信号から、上り回線のチャネルインパルス応答を推定するチャネル推定手段と、
推定された前記上り回線のチャネルインパルス応答と、受信された前記フィードバック信号から、前記伝送路情報を抽出する伝送路情報抽出手段から構成されることを特徴とする伝送路情報フィードバックシステム。
Transmission path information estimation means for estimating downlink transmission path information using a downlink received signal and a known downlink pilot signal;
A plurality of the estimated transmission path information as analog signals independently, a feedback signal generating means for generating a feedback signal by multiplexing with a known uplink pilot signal;
Channel estimation means for estimating an uplink channel impulse response from the feedback signal received through the uplink channel and the known uplink pilot signal;
A transmission path information feedback system comprising transmission path information extraction means for extracting the transmission path information from the estimated channel impulse response of the uplink and the received feedback signal.
前記伝送路情報は、下り回線の信号対雑音比と、チャネルインパルス応答を含むことを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the transmission path information includes a downlink signal-to-noise ratio and a channel impulse response. 前記伝送路情報は、下り回線の信号対雑音比と、チャネル周波数応答を含むことを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the transmission path information includes a downlink signal-to-noise ratio and a channel frequency response. 前記フィードバック信号生成手段は、前記伝送路情報と、前記既知の上り回線用パイロット信号を時間多重してフィードバック信号を生成することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the feedback signal generation means generates a feedback signal by time-multiplexing the transmission path information and the known uplink pilot signal. 前記フィードバック信号生成手段は、前記伝送路情報と、前記既知の上り回線用パイロット信号を周波数時間多重してフィードバック信号を生成することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein said feedback signal generation means frequency feedback multiplexes said transmission path information and said known uplink pilot signal to generate a feedback signal. 前記伝送路情報推定手段は、前記下り回線の受信信号と前記既知の下り回線用パイロット信号を用いて、最小2乗法により前記伝送路情報を推定することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   The transmission path according to claim 1, wherein the transmission path information estimation means estimates the transmission path information by a least square method using the downlink reception signal and the known downlink pilot signal. Information feedback system. 前記伝送路情報抽出手段は、推定された前記上り回線のチャネルインパルス応答と、受信された前記フィードバック信号から、最小2乗法により前記伝送路情報を抽出することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission according to claim 1, wherein the transmission path information extracting unit extracts the transmission path information from the estimated channel impulse response of the uplink and the received feedback signal by a least square method. Road information feedback system. 前記フィードバック信号生成手段は、前記伝送路情報の振幅を非線形圧縮し、その値をアナログ信号とすることを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the feedback signal generation means nonlinearly compresses the amplitude of the transmission path information and uses the value as an analog signal. 前記伝送路情報推定手段は、希望波のみならず干渉波の伝送路情報を推定することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein said transmission path information estimation means estimates transmission path information of not only a desired wave but also an interference wave. 前記伝送路情報抽出手段は、希望波のみならず干渉波の伝送路情報を抽出することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the transmission path information extracting unit extracts transmission path information of not only a desired wave but also an interference wave. 前記伝送路情報抽出手段は、過去に抽出された前記伝送路情報から現時点の伝送路情報を線形予測することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   2. The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the transmission path information extracting means linearly predicts current transmission path information from the transmission path information extracted in the past. 前記伝送路情報推定手段は、推定された前記伝送路情報から将来の伝送路情報を線形予測することを特徴とする、請求項1の伝送路情報フィードバックシステム。   The transmission path information feedback system according to claim 1, wherein the transmission path information estimation means linearly predicts future transmission path information from the estimated transmission path information.
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