JP2012060543A - Wireless communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、アダプティブアレイアンテナ技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to adaptive array antenna technology.
従来、セルラシステムなどの無線通信システムにおいてアダプティブアレイアンテナ技術が考案されている。アダプティブアレイアンテナ技術は、無線通信装置に備えられた複数のアンテナに関して信号処理を行い、これら複数のアンテナの指向性を適応制御するものである。アダプティブアレイアンテナ技術を利用して、いわゆるヌルステアリングを実現することができる。ヌルステアリングは、隣接する基地局同士が各々の所望信号の方向への指向性を高め、各々の干渉信号の方向への指向性を低くすることを目的とする。即ち、ヌルステアリングを適切に行うことにより、隣接する基地局同士が、干渉による受信性能の劣化を抑制しつつ同一の周波数(帯域)を共用できる。 Conventionally, adaptive array antenna technology has been devised in wireless communication systems such as cellular systems. The adaptive array antenna technology performs signal processing on a plurality of antennas provided in a wireless communication apparatus and adaptively controls the directivity of the plurality of antennas. So-called null steering can be realized using adaptive array antenna technology. Null steering aims at increasing the directivity of adjacent base stations in the direction of each desired signal, and decreasing the directivity in the direction of each interference signal. That is, by appropriately performing null steering, adjacent base stations can share the same frequency (band) while suppressing deterioration in reception performance due to interference.
例えば、基地局は、受信トレーニングシンボルを利用してヌルステアリングを実行できる。トレーニングシンボルは、データの先頭に配置される既知信号である。トレーニングシンボルは、基地局ID(BSID)及び使用帯域によって一意に決定されるトレーニング系列に含まれる。 For example, the base station can perform null steering using received training symbols. The training symbol is a known signal arranged at the head of the data. The training symbol is included in a training sequence that is uniquely determined by a base station ID (BSID) and a use band.
MMSE(Minimum Mean Square Error)規範(LMS(Least Mean Square)、RLS(Recursive Least Mean)など)のヌルステアリングは、所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関を利用して実現される。基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行うことにより、ヌルを生成する。具体的には、基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くするウェイトを計算し、これを複数のアンテナからの周波数ドメインの受信信号(または複数のアンテナへの周波数ドメインの送信信号)に適用する。各サブキャリアのウェイトは、全サブキャリアについて個別に計算することも可能であるし、一部のサブキャリアについて計算してから残りのサブキャリアについて補間生成することも可能である。後者の手法によれば、計算量を削減できる。 Null steering of MMSE (Minimum Mean Square Error) standards (LMS (Least Mean Square), RLS (Recursive Least Mean), etc.) is realized using the correlation between training symbols for desired signals and training symbols for interference signals. Is done. The base station generates null by performing control to reduce directivity with respect to a signal having a low correlation with a training symbol related to a desired signal. Specifically, the base station calculates a weight for reducing directivity for a signal having a low correlation with a training symbol related to a desired signal, and uses the weight to reduce a frequency domain received signal from multiple antennas (or to multiple antennas). Applies to frequency domain transmission signals). The weight of each subcarrier can be calculated individually for all subcarriers, or can be calculated for some subcarriers and then interpolated for the remaining subcarriers. According to the latter method, the amount of calculation can be reduced.
MMSE方式のヌルステアリングを実行する基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くするウェイトを計算する。故に、例えば所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関が高いサブキャリアに基づいてウェイトを計算すると、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われない。即ち、ヌルステアリングを適切に行うためには、ウェイト計算に用いられるサブキャリアにおいて所望信号と干渉信号との間のトレーニングシンボルの相関が低いことが望ましい。 A base station that performs null steering of the MMSE scheme calculates a weight that lowers directivity for a signal having a low correlation with a training symbol related to a desired signal. Therefore, for example, if weights are calculated based on subcarriers having a high correlation between a training symbol related to a desired signal and a training symbol related to an interference signal, it becomes difficult to distinguish the desired signal and the interference signal, and null steering is not performed appropriately. . That is, in order to appropriately perform null steering, it is desirable that the correlation between the training symbols between the desired signal and the interference signal is low in the subcarriers used for weight calculation.
実施形態は、ヌルステアリングに適したウェイトを計算することを目的とする。 The embodiment aims to calculate a weight suitable for null steering.
一実施形態によれば、無線通信装置は、帯域内の複数のサブキャリアを含む第1のサブキャリア範囲における第1の相互相関を計算し、帯域内の第1のサブキャリア範囲と異なる複数のサブキャリアを含む第2のサブキャリア範囲における第2の相互相関を計算し、第1の相互相関が第2の相互相関よりも小さい場合に第1のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定し、第1の相互相関が第2の相互相関以上である場合に第2のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定する決定部を含む。無線通信装置は、トレーニング期間におけるウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号からウェイトを計算する計算部と、ウェイトを用いてトレーニング期間経過後の複数の受信信号を重み付き合成し、合成受信信号を得る適用部とを含む。 According to one embodiment, a wireless communication device calculates a first cross-correlation in a first subcarrier range that includes a plurality of subcarriers in a band, and a plurality of different first subcarrier ranges in the band The second cross-correlation in the second sub-carrier range including the sub-carrier is calculated, and when the first cross-correlation is smaller than the second cross-correlation, the first sub-carrier range is determined as the weight calculation sub-carrier. And a determination unit that determines the second subcarrier range as a weight calculation subcarrier when the first cross-correlation is greater than or equal to the second cross-correlation. The wireless communication apparatus calculates a weight from a plurality of received signals of weight calculation subcarriers in a training period, and weights and combines a plurality of received signals after the training period using a weight, Application section to obtain.
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。尚、実施形態は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)システム(特に、次世代PHSシステム)に適用されるアダプティブアレイアンテナ技術を想定しているが、他の無線通信システムにも適宜応用できる。例えば、実施形態は、シングルキャリア無線通信システムにおける,周波数領域でのアダプティブアレイアンテナ技術にも同様に適用できる。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, although embodiment assumes the adaptive array antenna technique applied to an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system (especially next-generation PHS system), it can be applied suitably also to another radio | wireless communications system. For example, the embodiment can be similarly applied to adaptive array antenna technology in the frequency domain in a single carrier wireless communication system.
また、実施形態は、地理的に隣接する無線通信装置が帯域を共有する場合を想定している。しかしながら、実施形態は、同一の無線通信装置が複数の無線通信端末を同一の帯域に収容するSDMA(Spatial Division Multiple Access)システムにも同様に適用できる。 In addition, the embodiment assumes a case where geographically adjacent wireless communication apparatuses share a band. However, the embodiment can be similarly applied to an SDMA (Spatial Division Multiple Access) system in which the same wireless communication apparatus accommodates a plurality of wireless communication terminals in the same band.
更に、以降の説明において、「トレーニングシンボル(系列、信号)」は、「プリアンブル信号」と同様の意味で使用される。即ち、「トレーニングシンボル」などは、データの先頭に配置される既知信号を指す。しかしながらデータの先頭ではない部分で送信される場合にも容易に拡張できるのは言うまでもない。 Furthermore, in the following description, “training symbol (sequence, signal)” is used in the same meaning as “preamble signal”. That is, “training symbol” or the like indicates a known signal arranged at the head of data. However, it goes without saying that the data can be easily extended even when it is transmitted at a portion other than the beginning of the data.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る無線通信装置100を含む無線通信システムの一例を示している。図1の無線通信システムは、無線通信装置100、無線通信装置200、無線通信端末300及び無線通信端末400を含む。図1において、無線通信装置100及び無線通信装置200を中心とする円は、夫々のセルを表している。無線通信装置100及び無線通信装置200は、地理的に隣接しているとする。尚、無線通信システム内の無線通信装置の数は2つに限定されず、無線通信装置の数が3つ以上の場合にも以降の説明は容易に拡張できる。実施形態において、「無線通信装置」は、「無線通信端末」を収容する機能を有する。即ち、「無線通信装置」は、いわゆる基地局またはこれに類似する装置を指す。以降の説明では、簡単化のために、無線通信装置100及び無線通信装置200は、基地局であるとする。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example of a wireless communication system including a
図1において、無線通信装置200は、そのセル内に存在する無線通信端末400を特定の帯域(例えば、サブチャネル)Aにおいて既に収容している。ここで、無線通信装置100が、そのセル内の無線通信端末300を帯域Aにおいて収容すること(即ち、帯域Aを無線通信装置200と共用すること)を決定したと仮定する。係る状況では、無線通信装置100は、干渉信号を送出する無線通信端末400に対する指向性を低くしつつ、所望信号を送出する無線通信端末300に対する指向性を高めるヌルステアリングを実行する。
In FIG. 1, the
以下、無線通信装置100によるヌルステアリングについて数式(1)−(12)を用いて説明する。尚、このヌルステアリングの手法は、非特許文献1を参考にしている。各数式は、簡単化のために、任意の1つのサブキャリアに注目して規定されている。各数式において各信号はいずれもベースバンドで表現されている。
Hereinafter, null steering by the
無線通信端末300及び無線通信端末400が同一の帯域において無線通信装置100及び無線通信装置200に夫々接続する場合に、無線通信装置100の受信信号を下記の数式(1)で定義する。尚、特に断りのない限り、数式において小文字の太文字は縦ベクトルを表し、大文字の太文字は行列を表し、それ以外はスカラーを表す。
数式(1)において、Nは無線通信装置100のアンテナ数を表しており、以降の説明においてN=2と仮定する。ただし[]Tは転置を表す。更に、無線通信装置100及び無線通信装置200が帯域Aにおいて使用するトレーニングシンボルを下記の数式(2)で定義する。
上式において、x100は無線通信装置100及び無線通信端末300が使用するトレーニングシンボルを表し、x200は無線通信装置200及び無線通信端末400が使用するトレーニングシンボルを表す。また、無線通信端末300及び無線通信端末400と無線通信装置100との間の伝搬路行列を下記の数式(3)で定義する。
上式において、h11は無線通信端末300から無線通信装置100の第1のアンテナまでの伝搬路応答、h12は無線通信端末400から無線通信装置100の第1のアンテナまでの伝搬路応答、h21は無線通信端末300から無線通信装置100の第2のアンテナまでの伝搬路応答、h22は無線通信端末400から無線通信装置100の第2のアンテナまでの伝搬路応答を夫々表す。トレーニング期間における無線通信装置100の受信信号は、下記の数式(4)で表される。
数式(4)において、ベクトルnは無線通信装置100における雑音ベクトルを表しており、第1のアンテナにおける雑音成分n1及び第2のアンテナにおける雑音成分n2を用いて下記の数式(5)で定義できる。
非特許文献1によれば、無線通信装置100がMMSE規範を用いて、無線通信端末300に指向性を向けつつ,無線通信装置200に接続する無線通信端末400に対してヌルを向けるために、下記の数式(6)に示すウェイトベクトルwを使用する。
数式(6)において、Ryyは受信信号の相関行列を示しており、rydは受信信号と所望信号との相関ベクトルを示している。受信信号の相関行列Ryyは下記の数式(7)に書き換えることができる。
数式(7)において、E()はアンサンブル平均を表しており,()Hは複素転置を表している。雑音成分と受信信号成分との相関は零とみなすことができる。また、アンサンブル区間において、伝搬路(伝搬路応答)が変わらないと仮定すれば、数式(7)の下記の数式(8)に書き換えることができる。
数式(8)において、Rxxは送信信号(トレーニング期間において、トレーニングシンボル)の相関行列を示しており、理想的には単位行列となる。また、σn 2は雑音の分散を表しており、Iはアンテナ数と同じサイズの単位行列を表している。また、受信信号と所望信号との相関rydは、下記の数式(9)で表される。
数式(9)において、dは所望信号(所望トレーニングシンボル)を表しており、“・”はベクトルのそれぞれの要素とスカラーとの積を表す演算子である。無線通信装置100に関して所望信号dは、トレーニングシンボルx100である。数式(9)においても所望信号と雑音成分との間の相関は零とみなすことができるので、数式(9)は下記の数式(10)に書き換えることができる。
アンサンブル平均を算出する区間において、無線通信装置100及び無線通信装置200が使用するトレーニングシンボルが無相関であるならば、rxdは下記の数式(11)で表される。
即ち、上記条件下において、rydは下記の数式(12)で表される。
数式(6)において、行列Ryy −1は受信信号に含まれる各成分にヌルを向ける効果があり、行列rydはその各成分に利得を向ける効果があることが知られている。行列rydが上式に一致するならば、無線通信装置100は無線通信端末300からの所望信号に対する指向性を高めつつ、無線通信端末400からの干渉信号に対してヌルを向けることができる。即ち、無線通信装置100は、所望信号及び干渉信号を分離できる。一方、干渉トレーニングシンボルx200と所望トレーニングシンボルx100との間の相関が高くなるほど、行列rydの各成分に干渉信号の伝搬路応答(h12またはh22)に関する成分が加算されるので、無線通信装置100は所望信号及び干渉信号を分離することが困難となる。
In Expression (6), it is known that the matrix R yy −1 has an effect of directing nulls to each component included in the received signal, and the matrix r yd has an effect of directing gain to each of the components. If the matrix r yd matches the above equation, the
数式(6)に示されるウェイトベクトルwは、帯域A内のサブキャリア(但し、DC(Direct Current)キャリア、ガードキャリアなどの信号の送受信が行われないサブキャリアを除く)毎に規定できる。即ち、帯域Aが24個のサブキャリアで構成されるならば、最大24個のウェイトベクトルを規定できる。サブキャリアk(kはサブキャリア番号を表す変数)に割り当てられるウェイトベクトルをwkで表すと、係るウェイトベクトルwkの適用は、下記の数式(13)の演算を意味する。
数式(13)において、ykは受信信号ベクトルyのサブキャリアkの周波数成分ベクトルを表し、zkは合成受信信号のサブキャリアkの周波数成分を表す。 In Equation (13), y k represents the frequency component vector of subcarrier k of received signal vector y, and z k represents the frequency component of subcarrier k of the combined received signal.
図2に示されるように、無線通信装置100は、AD(analog-digital)変換部101、フィルタ部102、FFT部103、第1のウェイト計算部104、第2のウェイト計算部105、ウェイト適用部106及びウェイト計算用サブキャリア決定部107を含む。
As illustrated in FIG. 2, the
AD変換部101は、図示しない複数(N個)のアンテナによって受信されたN個のアナログ受信信号を、N個のデジタル受信信号に変換する。フィルタ部102は、N個のデジタル受信信号の夫々において、帯域外成分(典型的には、帯域外干渉)を抑圧する。
The
FFT部103は、フィルタ部102から出力される時間ドメインのN個の受信信号にFFTを施し、周波数ドメインのN個の受信信号を得る。周波数ドメインのN個の受信信号は、第1のウェイト計算部104及びウェイト適用部106に入力される。例えば、トレーニング期間における受信信号は第1のウェイト計算部104に入力され、その後の期間における受信信号はウェイト適用部106に入力される。
The
第1のウェイト計算部104は、帯域内の全てのサブキャリアを分割した1つまたは複数のサブキャリアグループの各々に割り当てられるグループウェイトを計算する。尚、全サブキャリアを複数のサブキャリアグループへ分割するための手法は特に限定されない。例えば、全サブキャリアが等分割されてもよいし、不等分割されてもよい。
First
以降の説明では、簡単化のために、全サブキャリアは図4に示されるように4等分割されているものとする。図4において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数(サブキャリア)を表している。即ち、第1のウェイト計算部104は、サブキャリアグループA(F1,・・・,F6)に割り当てられるグループウェイトAと、サブキャリアグループB(F7,・・・,F12)に割り当てられるグループウェイトBと、サブキャリアグループC(F13,・・・,F18)に割り当てられるグループウェイトCと、サブキャリアグループD(F19,・・・,F24)に割り当てられるグループウェイトDとを計算する。但し、図4に例示される物理リソースユニット(PRU)によれば、F1及びF13において信号は送受信されないので、F1及びF13はウェイトの計算及び割り当ての対象とはならない。
In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that all subcarriers are divided into four equal parts as shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents frequency (subcarrier). That is, the first
勿論、各サブキャリアグループが1つのサブキャリアで構成されるように全サブキャリアを分割してもよい。係る分割によれば、第1のウェイト計算部104は、全てのサブキャリアのウェイトを計算することになる。全てのサブキャリアのウェイトを計算することにより、計算量は増大するものの、周波数選択性フェージングの激しい環境であっても適切なウェイトを得ることができる。
Of course, all subcarriers may be divided so that each subcarrier group is composed of one subcarrier. According to this division, the first
具体的には、第1のウェイト計算部104には、ウェイト計算用サブキャリア決定部107から各グループウェイトを計算するための複数(例えば、5個)のウェイト計算用サブキャリアが通知される。第1のウェイト計算部104は、ウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号に基づいてグループウェイトを計算する。即ち、第1のウェイト計算部104は、上記各数式におけるアンサンブル平均を周波数方向(サブキャリア方向)の平均で代用してグループウェイトを計算する。尚、特定のサブキャリアグループのグループウェイトを計算するために、別のサブキャリアグループに属するサブキャリアの受信信号が使用されても構わない。例えば、サブキャリアグループAのグループウェイトAを計算する場合に、サブキャリアグループBに属するサブキャリアF6の受信信号を使用することは許容される。
Specifically, the first
第2のウェイト計算部105は、第1のウェイト計算部104によって計算されたグループウェイトに基づいて、全サブキャリアのウェイトを補間生成する。例えば、第2のウェイト計算部105は、グループウェイトに基づいて0次補間、1次補間または最小二乗規範による補間などを行って、全サブキャリアのウェイトを補間生成する。1次補間または最小二乗規範による補間は、0次補間に比べて計算量が増大するものの、マルチパスにより発生する周波数選択性フェージングを考慮した適切なウェイトを生成することができる。尚、第1のウェイト計算部104が全てのサブキャリアのウェイトを計算する場合には、第2のウェイト計算部105は不要である。
Second
ウェイト適用部106は、第2のウェイト計算部105からのサブキャリア毎のウェイトを、FFT部103からの周波数ドメインのN個の受信信号に適用し、合成受信信号を得る。具体的には、ウェイト適用部106は、全てのサブキャリアについて、数式(13)に従う重み付き合成を行う。
The
ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、無線通信端末300が利用する所望トレーニング信号11と無線通信端末400が利用する干渉トレーニング信号12との間の相互相関に基づいて、各グループのウェイト計算用サブキャリアを決定する。ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、決定した各グループのウェイト計算用サブキャリアを第1のウェイト計算部104及び第2のウェイト計算部105に通知する。
The weight calculation
ここで、所望トレーニング信号11は、無線通信装置100において既知である。一方、干渉トレーニング信号12は、無線通信装置100において必ずしも既知でない。しかしながら、次世代PHSシステムにおけるトレーニング系列は、BSID及び使用帯域によって一意に決定される。具体的には、BSIDの下位5ビットをA、Aの次の上位の5ビットをBとすると、トレーニングシンボルを決めるコア系列及び各サブチャネルにおける位相回転量は、下記の数式(14)で表される。
数式(14)において、xtはcore-sequence numberと呼ばれる12種類のコア系列を表し、yt(m)はoffset value numberと呼ばれるサブチャネルmにおける位相回転量を表す。また、nは総サブチャネル数を表す。例えば、n=9個のサブチャネルが使用されるシステムにおいて、無線通信装置200のBSIDが「88」の場合、core-sequence number=1であり、offset value number=4である。また、無線通信装置100のBSIDが「98」の場合、core-sequence number=3であり、offset value number=5である。
In Equation (14), x t represents 12 types of core sequences called core-sequence numbers, and y t (m) represents the amount of phase rotation in subchannel m called offset value number. N represents the total number of subchannels. For example, in a system in which n = 9 subchannels are used, when the BSID of the
従って、無線通信端末400を収容する無線通信装置200のBSIDが無線通信装置100において既知であれば、干渉トレーニング信号12を一意に導出することができる。また、他の無線通信システムについても何らかの手法で干渉トレーニング信号12を取得、導出または推定できるのであれば、本実施形態に係る無線通信装置100を適用可能である。
Therefore, if the BSID of the
ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、所望トレーニング信号11と干渉トレーニング信号12との相互相関を周波数方向で平均化して評価する。ここで、次世代PHSシステムにおいて、ガードインターバルは3.33μsecであるので、マルチパスの最大遅延時間を考慮するとスペクトルのヌルの周期は303kHzとなる。サブキャリア間隔は37.5kHzであるので、伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリアの数は3から5程度である。故に、以降の説明では、3サブキャリア分のトレーニングシンボルの相互相関を評価すると仮定する。例えば、サブキャリアF2における相互相関は、サブキャリアF1−F3の相互相関の平均により評価される。或いは、サブキャリアF2における相互相関は、サブキャリアF1−F3の相互相関の重み付き平均により評価されてもよい。
The weight calculation
図3は、トレーニング信号ペア1及びトレーニング信号ペア2の相互相関特性を例示する。ここで、トレーニング信号ペアとは、無線通信装置100が共用帯域において使用するトレーニング信号と、無線通信装置200が共用帯域において使用するトレーニング信号とのペアを指す。図3において、横軸はサブキャリア番号(即ち、周波数)を表し、縦軸は相互相関を表している。尚、相互相関は、最大値が1になるように規格化されている。図3に例示されるように、次世代PHSシステムでは、トレーニング信号ペア次第で相関特性は大きく異なる傾向にある。例えば、トレーニング信号ペア1は相互相関の変動が比較的大きく、トレーニング信号ペア2は相互相関の変動が比較的小さい。以降の説明では、無線通信装置100及び無線通信装置200が帯域Aにおいて使用するトレーニング信号の相互相関特性が、図3のトレーニング信号ペア1の相互相関特性に一致すると仮定する。
FIG. 3 illustrates the cross-correlation characteristics of
ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、各サブキャリアグループに含まれる1つのサブキャリアの周辺の複数のサブキャリアを第1のサブキャリア範囲とみなす。尚、サブキャリアグループのサイズが大きい場合には、サブキャリアグループにおいて一端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答が、他端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答と大きく異なるかもしれない。故に、この第1のサブキャリア範囲は、典型的には、各サブキャリアグループにおいて中心付近を占める複数のサブキャリアである。勿論、上記説明は例示に過ぎず、第1のサブキャリア範囲の位置を限定することを意図していない。サブキャリアグループのサイズまたは通信環境次第ではサブキャリアグループにおいて一端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答が、他端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答と比べて変化しないとみなすこともできる。
The weight calculation
例えば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、サブキャリアグループAの第1のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをF3、サブキャリアグループBの第1のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをF8、サブキャリアグループCの第1のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをF15、サブキャリアグループDの第1のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをF21と夫々決定する。
For example, the weight calculation
例えば、サブキャリアF8を中心とする第1のサブキャリア範囲がウェイト計算用サブキャリアとして決定されると、第1のウェイト計算部104は下記の数式(15)及び数式(16)に従って相関行列R8及び相関ベクトルr8を計算し、数式(6)を利用してグループウェイトベクトルw8を導出する。
ところが、図5(尚、図5に示される相互相関特性は、図3に示されるペア1の相互相関特性と同じである)から明らかなように、F8及びF21を中心とする第1のサブキャリア範囲における相互相関は比較的高い。故に、これらを中心とする第1のサブキャリア範囲をグループB及びグループDのウェイト計算用サブキャリアとして採用すると、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われないおそれがある。
However, as is clear from FIG. 5 (the cross-correlation characteristics shown in FIG. 5 are the same as the cross-correlation characteristics of
そこで、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、サブキャリアF8及びF21の周辺からより低い相互相関を示すサブキャリア範囲を探索する。例えば、サブキャリアF9を中心とする第2のサブキャリア範囲における相互相関はサブキャリアF8を中心とする第1のサブキャリア範囲に比べて低く、サブキャリアF22を中心とする第2のサブキャリア範囲における相互相関はサブキャリアF21を中心とする第1のサブキャリア範囲に比べて低い。故に、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、サブキャリアF8の代わりにサブキャリアF9を中心とする第2のサブキャリア範囲をサブキャリアグループBのウェイト計算用サブキャリアと決定し、サブキャリアF21の代わりにサブキャリアF22を中心とする第2のサブキャリア範囲をサブキャリアグループDのウェイト計算用サブキャリアと決定する。高い相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして採用しないことにより、所望信号及び干渉信号の区別が容易となり、ヌルステアリングが適切に行われやすくなる。
Therefore, the weight calculation
例えば、サブキャリアF9を中心とする第2のサブキャリア範囲がウェイト計算用サブキャリアとして決定されると、第1のウェイト計算部104は上記数式(15)及び数式(16)の代わりに下記の数式(17)及び数式(18)に従って相関行列R9及び相関ベクトルr9を計算し、数式(6)を利用してグループウェイトベクトルw9を導出する。
尚、第1のウェイト計算部104は、相関行列Rkまたは相関ベクトルrkを計算するときに、サブキャリアの位置に応じて重み付けを行ってもよい。具体的には、ウェイト計算用サブキャリアの中心から離れるほどマルチパスの影響により相関が小さくなるので、係る影響を考慮した重み付けが有効である。例えば、相関行列Rk及び相関ベクトルrkは、下記の数式(19)及び数式(20)によって計算できる。
数式(19)及び数式(20)において、αkはサブキャリアkに対応する重み係数を表す。重み付けを行うことにより、計算量は増大するものの、周波数選択性フェージングの激しい環境であっても適切なウェイトを得ることができる。 In Equation (19) and Equation (20), α k represents a weighting factor corresponding to subcarrier k. Although the amount of calculation increases by weighting, an appropriate weight can be obtained even in an environment where frequency selective fading is severe.
以下、ウェイト計算用サブキャリアを決定するための種々の手法を例示する。ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、これらの手法または例示しない他の手法を単独でまたは組み合わせて利用することにより、ウェイト計算用サブキャリアを決定する。いずれの手法によっても、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲における所望トレーニング信号11と干渉トレーニング信号12との間の第1の相互相関を参照し、この第1の相互相関以下の第2の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。尚、各サブキャリア範囲における所望トレーニング信号11と干渉トレーニング信号12との間の相関は、ウェイト計算用サブキャリア決定部107が計算してもよいし、図示しない他の要素が計算してもよい。
Hereinafter, various methods for determining weight calculation subcarriers will be exemplified. The weight calculation
第1の手法は、所定の閾値(例えば、「0.7」)を利用する。即ち、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲における相互相関を閾値と比較する。ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、相互相関が閾値以下であれば、第1のサブキャリア範囲を、そのままウェイト計算用サブキャリアとして決定する。一方、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲における相互相関が所定の閾値を超えるならば、閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索し、探索したサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。
The first method uses a predetermined threshold (for example, “0.7”). That is, the weight calculation
第2の手法は、所定の探索範囲(例えば、第1のサブキャリア範囲の前後2サブキャリアずつを含む複数のサブキャリア)を利用する。即ち、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲の前後の所定数のサブキャリアに含まれるサブキャリア範囲における相互相関を必要に応じて探索し、ウェイト計算用サブキャリアを決定する。探索範囲のサイズは、典型的には、第1のサブキャリア範囲と比べて伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリア数に応じて定められる。或いは、探索範囲のサイズは、サブキャリアグループのサイズに応じて定められてもよい。また、探索範囲は、第1のサブキャリア範囲に対応するサブキャリアグループを超えて設定されてもよい。一方、探索範囲は、第1のサブキャリア範囲の位置に関わらず、対応するサブキャリアグループの一部または全部のサブキャリアであってもよい。尚、探索は無条件に行われてもよいし、第1のサブキャリア範囲における相互相関が閾値以上であるなどの所定の条件が満たされる場合に限って行われてもよい。
The second method uses a predetermined search range (for example, a plurality of subcarriers including two subcarriers before and after the first subcarrier range). That is, weight calculation
第1の手法と第2の手法との組み合わせの一例によれば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲における相互相関が閾値を超える場合に、第1のサブキャリア範囲の全サブキャリアのサブキャリア番号を例えば(+1,−1,+2,−2)の順序で変更して閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索する。ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索すると、このサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。一方、探索範囲内の全てのサブキャリア範囲が閾値以上の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は探索範囲内で最小の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定してもよいし、第1のサブキャリア範囲をそのままウェイト計算用サブキャリアとして決定してもよい。
According to an example of a combination of the first technique and the second technique, the weight calculation
また、第1の手法と第2の手法との組み合わせの別の例によれば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲における相互相関が閾値を超える場合に、第1のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を+1したサブキャリア範囲の相互相関と、当該サブキャリア番号を−1したサブキャリア範囲の相互相関との両方を探索する。片方のサブキャリア範囲が閾値以下の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107はこのサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。両方のサブキャリア範囲が閾値以下の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は、第1のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を+2したサブキャリア範囲の相互相関と、当該サブキャリア番号を−2したサブキャリア範囲の相互相関との両方を更に探索する。第1のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を+2(或いは−2)したサブキャリア範囲の相互相関が閾値以下であり、かつ、当該サブキャリア番号を−2(或いは+2)したサブキャリア範囲の相互相関が閾値を超えるならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部107は当該サブキャリア番号を+1(或いは−1)したサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。係る決定手法によれば、相互相関特性の局所的な傾向を考慮してウェイト計算用サブキャリアを決定することができる。
Further, according to another example of the combination of the first method and the second method, the weight calculation
以上説明したように、第1の実施形態に係る無線通信装置は、第1のサブキャリア範囲におけるトレーニング信号間の第1の相互相関を参照し、この第1の相互相関以下の第2の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。本実施形態に係る無線通信装置は、ウェイト計算用サブキャリアに基づいてグループウェイトを計算する。従って、本実施形態に係る無線通信装置によれば、ヌルステアリングが適切に行われやすくなるので、干渉による受信性能の劣化を抑制できる。 As described above, the wireless communication apparatus according to the first embodiment refers to the first cross-correlation between the training signals in the first subcarrier range, and the second cross-correlation below the first cross-correlation. A subcarrier range indicating the correlation is determined as a subcarrier for weight calculation. The radio communication apparatus according to the present embodiment calculates group weights based on weight calculation subcarriers. Therefore, according to the radio communication apparatus according to the present embodiment, null steering is easily performed appropriately, so that it is possible to suppress deterioration in reception performance due to interference.
尚、上記説明は、簡単化のために、単一の干渉ユーザを想定している。しかしながら、実際には、複数の干渉ユーザが存在することもある。係る場合には、以下の手法により、実施形態を拡張して適用できる。 Note that the above description assumes a single interfering user for simplicity. In practice, however, there may be multiple interfering users. In such a case, the embodiment can be extended and applied by the following method.
一例として、本実施形態に係る無線通信装置は、受信電力に基づいて干渉ユーザを絞り込むことができる。具体的には、無線通信装置は、複数の干渉ユーザのうち受信電力の最も大きい単一の干渉ユーザに関して、所望ユーザとの間のトレーニング信号の相互相関を評価すればよい。 As an example, the wireless communication apparatus according to the present embodiment can narrow down interference users based on received power. Specifically, the wireless communication apparatus may evaluate the cross-correlation of the training signal with the desired user for a single interfering user having the largest received power among the plurality of interfering users.
或いは、本実施形態に係る無線通信装置は、複数の干渉ユーザと所望ユーザとの間のトレーニング信号の相互相関を個別に評価してもよい。具体的には、無線通信装置は、複数の相互相関の全てが閾値以下であるか否かによってウェイト計算用サブキャリアを決定してもよい。また、無線通信装置は、複数の相互相関を(重み付き)平均して単一の相互相関を導出し、係る単一の相互相関を評価してもよい。 Alternatively, the wireless communication apparatus according to the present embodiment may individually evaluate the cross-correlation of training signals between a plurality of interfering users and a desired user. Specifically, the wireless communication apparatus may determine the weight calculation subcarrier based on whether or not all of the plurality of cross-correlations are equal to or less than a threshold value. In addition, the wireless communication device may derive a single cross-correlation by averaging (weighted) a plurality of cross-correlations and evaluate the single cross-correlation.
(第2の実施形態)
図6に示されるように、第2の実施形態に係る無線通信装置110は、AD変換部101、フィルタ部102、FFT部103、第1のウェイト計算部104、第2のウェイト計算部105、ウェイト適用部106、ウェイト計算用サブキャリア決定部107、報知(broadcast)信号受信部111、基地局ID検出部112、周辺基地局IDリスト記憶部113、データ受信部114及びトレーニング信号推定部115を含む。図6において図2と同一部分には同一符号を付して示しており、以下の説明では図6と図2との間で異なる部分を中心に述べる。
(Second Embodiment)
As illustrated in FIG. 6, the
報知信号受信部111は、無線通信装置110の周辺の(例えば、地理的に隣接する)他の無線通信装置からの報知信号を受信する。一般に、基地局は、当該基地局の識別情報(例えばBSID)を報知信号に格納させている。 The notification signal receiving unit 111 receives a notification signal from another wireless communication device around the wireless communication device 110 (for example, geographically adjacent). Generally, a base station stores identification information (for example, BSID) of the base station in a broadcast signal.
基地局ID検出部112は、報知信号受信部111から報知信号を取得し、この報知信号に格納されたBSIDを検出する。基地局ID検出部112によって検出されたBSIDは、周辺基地局IDリストに登録される。周辺基地局IDリストは、周辺基地局IDリスト記憶部113によって記憶されている。周辺基地局IDリストは、無線通信装置110の周辺の他の無線通信装置の識別情報を参照するために後述するトレーニング信号推定部115によって使用される。尚、通常、基地局の配置は短期間では変更されないので、検出された識別情報は長期間(例えば数日以上)に亘って利用することが可能である。
The base station
無線通信装置110は、干渉信号が存在する帯域Aを他の無線通信装置と共用する場合に、帯域Aに無線通信端末を収容させるよりも前に、トレーニング期間における帯域Aの干渉信号をデータ受信部114に受信させる。
When the band A in which the interference signal exists is shared with other radio communication apparatuses, the
トレーニング信号推定部115は、データ受信部114が受信した干渉信号と、少なくとも1つの候補トレーニング信号との相関を計算し、最も相関の高い候補トレーニング信号を干渉トレーニング信号12として推定する。ここで、候補トレーニング信号は、周辺基地局IDリストに登録された識別情報の各々と、帯域Aとによって一意に決まるトレーニング信号である(例えば、数式(14)を参照)。
The training
以上説明したように、第2の実施形態に係る無線通信装置は、周辺の他の無線通信装置の識別情報を予め検出しておき、当該識別情報の各々と使用帯域によって一意に決まる候補トレーニング信号の中から干渉トレーニング信号を推定する。従って、本実施形態に係る無線通信装置によれば、干渉トレーニング信号が未知である場合にも、第1の実施形態に従うトレーニング信号間の相互相関を適切に評価し、ウェイト計算用サブキャリアを決定することができる。 As described above, the wireless communication device according to the second embodiment detects the identification information of other peripheral wireless communication devices in advance, and the candidate training signal uniquely determined by each of the identification information and the use band The interference training signal is estimated from Therefore, according to the radio communication apparatus according to the present embodiment, even when the interference training signal is unknown, the cross-correlation between the training signals according to the first embodiment is appropriately evaluated, and the weight calculation subcarrier is determined. can do.
尚、上記説明では、周辺の他の無線通信装置の識別情報を報知信号から検出している。しかしながら、係る識別情報は、他の手法によって検出されても勿論よい。例えば、ある種の無線通信システムは、ユーザのハンドオーバー時にハンドオーバー元の基地局へハンドオーバー先の基地局の識別情報を通知することを定めている。係る無線通信システムに関して、ユーザの過去のハンドオーバー履歴を参照すれば周辺の基地局の識別情報を検出できる。 In the above description, identification information of other wireless communication devices in the vicinity is detected from the notification signal. However, such identification information may of course be detected by other methods. For example, some wireless communication systems stipulate that the handover destination base station is notified of the identification information of the handover destination base station at the time of user handover. With respect to such a wireless communication system, it is possible to detect the identification information of neighboring base stations by referring to the user's past handover history.
(第3の実施形態)
図7に示されるように、第3の実施形態に係る無線通信装置120は、AD変換部101、フィルタ部102、FFT部103、第1のウェイト計算部104、第2のウェイト計算部105、ウェイト適用部106、ウェイト計算用サブキャリア決定部107、ウェイト適用部121、IFFT(Inverse FFT)部122、フィルタ部123及びDA(digital-analog)変換部124を含む。図7において図2と同一部分には同一符号を付して示しており、以下の説明では図7と図2との間で異なる部分を中心に述べる。無線通信装置120は、第2のウェイト計算部105によって計算される各ウェイトを、指向性送信にも利用する。無線通信装置120は、アップリンクとダウンリンクとで同一の周波数を使用する時分割複信(TDD)システムなどに好適である。
(Third embodiment)
As illustrated in FIG. 7, the
ウェイト適用部121は、第2のウェイト計算部105からのサブキャリア毎のウェイトを、周波数ドメインの送信信号に適用し、N個の重み付き送信信号を得る。尚、ウェイト適用部121は、送信信号にウェイトを適用する前に、特許文献3に記載のキャリブレーションまたは類似の処理を行ってもよい。
The
IFFT部122は、ウェイト適用部121から出力される周波数ドメインのN個の重み付き送信信号にIFFTを施し、時間ドメインのN個の重み付き送信信号を得る。時間ドメインのN個の重み付き送信信号は、フィルタ部123に入力される。
The
フィルタ部123は、時間ドメインのN個の重み付き送信信号の夫々において、帯域外成分を抑圧する。DA変換部124は、フィルタ部123から出力されるN個のデジタル信号をN個のアナログ信号に変換し、図示しないN個のアンテナから送信するために後段へ出力する。
The
以上説明したように、第3の実施形態に係る無線通信装置は、第1の実施形態または第2の実施形態に従って計算されたウェイトを指向性送信に利用する。故に、本実施形態に係る無線通信装置によれば、所望ユーザへ信号を送信するときに干渉ユーザへヌルを向けることができるので、与干渉を低減することができる。 As described above, the wireless communication apparatus according to the third embodiment uses the weight calculated according to the first embodiment or the second embodiment for directional transmission. Therefore, according to the wireless communication apparatus according to the present embodiment, it is possible to direct null to the interfering user when transmitting a signal to the desired user, so that interference can be reduced.
上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク(CD−ROM、CD−R、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、何れの形態であってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ(サーバ)上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ(クライアント)にダウンロードさせてもよい。 The processing of each of the above embodiments can be realized by using a general-purpose computer as basic hardware. The program for realizing the processing of each of the above embodiments may be provided by being stored in a computer-readable storage medium. The program is stored in the storage medium as an installable file or an executable file. The storage medium may be a computer-readable storage medium such as a magnetic disk, optical disk (CD-ROM, CD-R, DVD, etc.), magneto-optical disk (MO, etc.), semiconductor memory, etc. Any form may be used. Further, the program for realizing the processing of each of the above embodiments may be stored on a computer (server) connected to a network such as the Internet and downloaded to the computer (client) via the network.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11・・・所望トレーニング信号
12・・・干渉トレーニング信号
100,110,120,200・・・無線通信装置
101・・・AD変換部
102・・・フィルタ部
103・・・FFT部
104・・・第1のウェイト計算部
105・・・第2のウェイト計算部
106・・・ウェイト適用部
107・・・ウェイト計算用サブキャリア決定部
111・・・報知信号受信部
112・・・基地局ID検出部
113・・・周辺基地局IDリスト記憶部
114・・・データ受信部
115・・・トレーニング信号推定部
121・・・ウェイト適用部
122・・・IFFT部
123・・・フィルタ部
124・・・DA変換部
300,400・・・無線通信端末
DESCRIPTION OF
Claims (6)
トレーニング期間における前記ウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号からウェイトを計算する計算部と、
前記ウェイトを用いて前記トレーニング期間経過後の複数の受信信号を重み付き合成し、合成受信信号を得る第1の適用部と
を具備する、無線通信装置。 Calculating a first cross-correlation in a first subcarrier range including a plurality of subcarriers in a band, and a second subcarrier range including a plurality of subcarriers different from the first subcarrier range in the band A first cross-correlation is calculated, and when the first cross-correlation is smaller than the second cross-correlation, the first sub-carrier range is determined as a weight calculation sub-carrier, and the first cross-correlation is determined. A determination unit that determines the second subcarrier range as the weight calculation subcarrier when a correlation is equal to or greater than the second cross-correlation;
A calculation unit for calculating weights from a plurality of received signals of the weight calculation subcarriers in a training period;
A wireless communication apparatus comprising: a first applying unit that obtains a combined received signal by weighted combining a plurality of received signals after the training period has elapsed using the weights.
前記他の無線通信装置の識別情報と干渉ユーザからの受信信号とに基づいて前記干渉トレーニング信号を推定する推定部と
を更に具備する、請求項1の無線通信装置。 A storage unit for storing identification information of another wireless communication device geographically adjacent to the wireless communication device;
The wireless communication apparatus according to claim 1, further comprising: an estimation unit that estimates the interference training signal based on identification information of the other wireless communication apparatus and a received signal from an interference user.
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