JP2012134820A - 無線通信システムおよび伝搬路情報の取得方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線通信システムを、通信の基準として用いられる基準信号を送信する手段と、基準信号を受けて送り返されてきた第1の返送基準信号および第2の返送基準信号から、基準信号がたどった伝搬路に関する伝搬路情報を推定する手段とを備える第1の無線局と、第1の無線局から伝搬路の影響を受けた基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて該影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信する手段と、第1の無線局から送信された基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信する手段とを備える第2の無線局とを含み構成する。
【選択図】図1
Description
パイロット信号は、通信規格で定められた他の局に対して基準となるタイミングや信号を通知する1ないし複数定義された信号である。例えば、非特許文献1に記載されているモバイルWiMAXにて定義されている、DL PUSC(Downlink Partially Used SubChannelization)と呼ばれるサブキャリアの配列方法では、図2のようになる。2x14のサブキャリアのうち、4つのサブキャリアがパイロットサブキャリア(=基準信号)となっている。
基地局100からパイロット信号Pを送信する。パイロット信号Pは、無線端末装置200においても既知の信号である。基地局100から送信されたパイロット信号Pは、ダウンリンクの伝搬路によって歪みを受けた状態となり無線端末装置200にて受信される。このとき、ダウンリンクの伝搬路の歪みをHとすると、無線端末装置200で受信される信号は、HPと表現できる。
また、aの値は、基地局100で既知としておく。例えば、a≒1/|H|となるように設定されるのがよい。このとき、第1の返送パイロットの振幅は、|aHP| ≒ |P|となる。従って、この基地局で第1の返送パイロットを受信したとき、良好なS/Nを得ることができる。
また、Hの振幅は状況に応じて変化するため、aの値もHの変化に応じて変化させると好ましい。例えば、複数のaの値を基地局100およびそれぞれの端末装置の双方で準備しておき、どの値を使用するかの情報を、基地局または端末局が決定し、制御チャネルを介して伝達されてもよい。
なお、aの値は、基地局100で既知の値とできる値であれば、上記に限定されるものではない。
ここで、通信周波数と時間がほぼ同一とみなすことができる場合は、ダウンリンクの伝搬路の係数Hをフィードバックしなくとも、アップリンクのH’をHと基地局でみなせばよい。他方、ここではダウンリンクの伝搬路の係数Hとアップリンクの係数H’は、周波数または時間の関数であれば、HとH’は一致しないことが多々在る。特に周波数ダイバシティ効果を望むように構成された無線通信システムでは、一致しないことが多い。また、FDD(Frequency Division Duplex)方式や多数のサブキャリアを用いる通信方式の無線通信システムなども同様である。
このとき、第2の返送パイロット信号は、パイロット信号送信部220によって生成される。端末装置200から送信された第2の返送パイロット信号(パイロット信号P)は、アップリンクの伝搬路の歪みH’を受けて、基地局100で受信される。基地局100で受信される歪みを受けた第2の返送パイロット信号S2は、H’Pと表現できる。
伝搬路情報推定部120による伝搬路情報の推定は、歪みを受けた第1の返送パイロット信号S1及び歪みを受けた第2の返送パイロット信号S2を比較演算することによって伝搬路歪みHを得る。
当該比較演算を数式化すれば下記数1に記載された式1となる。当該式1は、S1を変形してS2を代入した式である。式1から分かるようにS1とS2と既知の実定数である定数aとから容易にHを算出できる。なお、定数aは、端末装置200において第2の返送パイロット信号に対しても掛け加えておくことによって、動的に変動させることができる。ただし、第2の返送パイロット信号の送出が大きくなる。
しかしながら、基地局においてダウンリンクの伝搬路情報を使用する無線通信システムでは、送信側においてビームフォーミングを行う場合や、固有モード伝送などのMIMO通信を行う場合が例示できる。ビームフォーミングは、基地局のアンテナが複数であることが必要条件である。また、MIMOは、基地局と端末のアンテナの双方が複数であることが必要条件である。
従って、第2の実施形態では、基地局のアンテナと端末装置のアンテナがそれぞれ複数の場合を示す。以下では、基地局のアンテナをM個、端末装置のアンテナをN個として説明する。
このとき、端末装置400は、品質のよいアンテナを適応的に選択して、第1及び第2の返送パイロットを送信することとしてもよい。
なお、上記第1の実施形態で示したように、第2の返送パイロット信号に第1の返送パイロット信号と同じ既知の値をかけ加えて送信などの変更を加えてもよい。
基地局500は、制御信号などを用いて通信品質を無線端末装置600から取得する。基地局500は、取得した通信品質に基づき、アップリンクの通信品質(S/N比など)がよいときには、第1の実施形態で説明したフィードバック方法を選択する。他方、アップリンクの品質が悪いときは、ダウンリンクの伝搬路情報を量子化してフィードバックする方法を選択する。基地局500は、選択した方法を無線端末装置600に通知する。
本発明は、移動体通信方式や固定通信方式など様々な無線通信システムに使用できる。とりわけ、周波数分割複信および同様に複数の周波数帯を利用する無線通信システムにおいて、送信ビームフォーミング、固有モード伝送を行う場合に大きな効果を奏する。
また、無線端末装置が移動している場合にも大きな効果が期待できる。
[付記1]
通信の基準として用いられる基準信号を送信する手段と、前記基準信号を受けて送り返されてきた第1の返送基準信号および第2の返送基準信号から、前記基準信号がたどった伝搬路に関する伝搬路情報を推定する手段とを備える第1の無線局と、
前記第1の無線局から伝搬路の影響を受けた基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて前記影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信する手段と、前記第1の無線局から送信された基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信する手段とを備える第2の無線局と、
を有することを特徴とする伝搬路情報を推定する無線通信システム。
パイロット信号を送信する手段と、アップリンクを介して受信した第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を比較演算してダウンリンクの伝搬路情報を推定する手段とを備える基地局と、
前記基地局からダウンリンクを介して受信したパイロット信号を量子化を行わずに第1の返送パイロット信号として送信する手段と、前記基地局から受信したパイロット信号と同様の内容の信号を第2の返送パイロット信号として送信する手段とを備える無線端末装置と、
によって構成され、
前記基地局において、パイロット信号を送信し、
前記無線端末装置において、受信したダウンリンクの伝搬路の影響を受けたパイロット信号を量子化せずにその内容を第1の返送パイロット信号として送信すると共に、前記基地局から送信されたパイロット信号と同様の内容の信号を第2の返送パイロット信号として送信し、
前記基地局において、受信したアップリンクの伝搬路の影響を受けた前記第1及び第2の返送パイロット信号に基づいてダウンリンクの伝搬路情報を推定する
ことを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報をフィードバックする無線通信システム。
前記基地局は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に伝搬路情報を推定可能とすることを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記基地局は、推定した伝搬路情報を使用して、ビームフォーミングを決定可能とする手段、および/またはMIMO通信に用いる送信ウェイトを決定可能とする手段を有することを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記基地局および前記無線端末装置は、FDD(Frequency Division Duplex)方式を用いて通信することを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を送信可能であることを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいアンテナを適応的に選択して送信することを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記基地局は、制御信号を用いて取得したアップリンクの品質に基づいて、第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を用いて伝搬路情報を推定する方法と、前記無線端末装置に伝搬路に関する情報を量子化させてフィードバックさせる方法を、適応的に選択する手段を有することを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいチャネルを適応的に選択して送信することを特徴とする上記付記に記載の無線通信システム。
第1の無線局から通信の基準として用いられる所定の基準信号を送信し、
受信側となる第2の無線局において、受信した伝搬路の影響を受けた基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて前記影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信すると共に、前記所定の基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信し、
前記第1の無線局において、送り返されてきた前記第1の返送基準信号および前記第2の返送基準信号から、前記基準信号がたどった無線局間の伝搬路に関する伝搬路情報を推定して取得する
ことを特徴とする伝搬路情報の取得方法。
基地局からパイロット信号を送信し、
端末において、受信したダウンリンクの伝搬路の影響を受けたパイロット信号を量子化せずにその内容を第1の返送パイロット信号として送信すると共に、前記基地局から送信されたパイロット信号と同様の内容の信号を第2の返送パイロット信号として送信し、
前記基地局において、受信したアップリンクの伝搬路の影響を受けた前記第1及び第2の返送パイロット信号に基づいてダウンリンクの伝搬路情報を推定する
ことを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記基地局は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に伝搬路情報を推定することを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記基地局は、推定した伝搬路情報をビームフォーミングを決定することに用いることを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記基地局は、推定した伝搬路情報をMIMO通信に用いる送信ウェイトを決定することに用いることを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記基地局および前記無線端末装置は、FDD(Frequency Division Duplex)方式を用いてパイロット信号、第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を通信することを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記無線端末装置は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を送信することを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいアンテナを適応的に選択して送信することを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記基地局は、制御信号を用いて取得したアップリンクの品質に基づいて、第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を用いて伝搬路情報を推定する方法と、前記無線端末装置に伝搬路に関する情報を量子化させてフィードバックさせる方法を、適応的に選択して前記無線端末装置に行わせることを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいチャネルを適応的に選択して送信することを特徴とする上記付記に記載の伝搬路情報の取得方法。
通信の基準として用いられる基準信号を送信する手段と、
前記基準信号を受信した他の無線局から送信された、伝搬路の影響を受けた基準信号に既知の値をかけ加えた第1の返送基準信号および前記基準信号と同様の内容の信号とを第2の返送基準信号から、前記基準信号がたどった伝搬路に関する伝搬路情報を推定する手段とを備える
ことを特徴とする伝搬路情報を推定する無線局。
通信の基準として用いられる基準信号を送信すると共に伝搬路情報を推定する無線局から、伝搬路の影響を受けて到達した基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて前記影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信する手段と、
前記基準信号の受信を受けて、前記無線局から送信された基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信する手段と
を備えることを特徴とする伝搬路情報を推定させる無線局。
通信の基準として用いられる基準信号を送信する手段と、
他の無線局から基準信号を受信した場合に、受信した伝搬路の影響を受けている基準信号に既知の値をかけ加えて第1の返送基準信号として送信する手段と、
前記基準信号の受信を受けて、前記他の無線局から送信された基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信する手段と、
自らが送信した基準信号に応じて送信された、第1の返送基準信号および第2の返送基準信号から、自らが送信した基準信号がたどった伝搬路に関する伝搬路情報を推定する手段とを備える
ことを特徴とする伝搬路情報を推定する無線局。
100、300、500 基地局(第1の無線局)
110、 310、510 パイロット信号送信部(基準信号送信部)
120、320、520 伝搬路情報推定部
200、400、600 無線端末装置(第2の無線局)
210、410、610 パイロット信号返送部(基準信号返送部)
220、420、620 パイロット信号送信部(基準信号送信部)
530 品質計測部
540 フィードバック方法選択部
630 伝搬路情報量子化フィードバック部
Claims (10)
- 通信の基準として用いられる基準信号を送信する手段と、前記基準信号を受けて送り返されてきた第1の返送基準信号および第2の返送基準信号から、前記基準信号がたどった伝搬路に関する伝搬路情報を推定する手段とを備える第1の無線局と、
前記第1の無線局から伝搬路の影響を受けた基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて前記影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信する手段と、前記第1の無線局から送信された基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信する手段とを備える第2の無線局と、
を有することを特徴とする伝搬路情報を推定する無線通信システム。 - 前記第1の無線局は基地局であり、前記第2の無線局は無線端末装置であり、
前記基準信号には、パイロット信号を用いて、第1の返送基準信号および第2の返送基準信号を第2の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号として、
前記基地局において、パイロット信号を送信し、
前記無線端末装置において、受信したダウンリンクの伝搬路の影響を受けたパイロット信号を量子化せずにその内容を第1の返送パイロット信号として送信すると共に、前記基地局から送信されたパイロット信号と同様の内容の信号を第2の返送パイロット信号として送信し、
前記基地局において、受信したアップリンクの伝搬路の影響を受けた前記第1及び第2の返送パイロット信号に基づいてダウンリンクの伝搬路情報を比較演算して推定する
ことを特徴とする請求項1記載の伝搬路情報をフィードバックする無線通信システム。 - 前記基地局は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に伝搬路情報を推定可能とすることを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
- 前記基地局は、推定した伝搬路情報を使用して、ビームフォーミングを決定可能とする手段、および/またはMIMO通信に用いる送信ウェイトを決定可能とする手段を有することを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。
- 前記基地局および前記無線端末装置は、FDD(Frequency Division Duplex)方式を用いて通信することを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。
- 前記無線端末装置は、複数のアンテナを備え、伝搬路毎に第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を送信可能であることを特徴とする請求項2ないし5の何れか一項に記載の無線通信システム。
- 前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいアンテナを適応的に選択して送信することを特徴とする請求項6に記載の無線通信システム。
- 前記基地局は、制御信号を用いて取得したアップリンクの品質に基づいて、第1の返送パイロット信号および第2の返送パイロット信号を用いて伝搬路情報を推定する方法と、前記無線端末装置に伝搬路に関する情報を量子化させてフィードバックさせる方法を、適応的に選択する手段を有することを特徴とする請求項2ないし7の何れか一項に記載の無線通信システム。
- 前記無線端末装置は、前記第1及び第2の返送パイロットを送信するときに、品質のよいチャネルを適応的に選択して送信することを特徴とする請求項2ないし8の何れか一項に記載の無線通信システム。
- 第1の無線局から通信の基準として用いられる所定の基準信号を送信し、
受信側となる第2の無線局において、受信した伝搬路の影響を受けた基準信号を受信して、既知の値をかけ加えて前記影響を受けた基準信号を第1の返送基準信号として送信すると共に、前記所定の基準信号と同様の内容の信号を第2の返送基準信号として送信し、
前記第1の無線局において、送り返されてきた前記第1の返送基準信号および前記第2の返送基準信号から、前記基準信号がたどった無線局間の伝搬路に関する伝搬路情報を推定して取得する
ことを特徴とする伝搬路情報の取得方法。
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