JP2013051713A - Transmission method, transmission apparatus, reception method and reception apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナから同時にデータを送信する送信方法、送信装置、及び、これらの送信方法又は送信装置によって送信されたデータを受信する受信方法、受信装置に関する。 The present invention relates to a transmission method and a transmission device that transmit data simultaneously from a plurality of antennas, and a reception method and a reception device that receive data transmitted by these transmission methods or transmission devices.
従来、複数アンテナを用いた送信方法として、非特許文献1に開示された技術が知られている。以下、この非特許文献1に開示された内容について図面を用いて説明する。
Conventionally, the technique disclosed in Non-Patent
図28は、従来のフレーム構成を示す図である。この図において、送信信号A及び送信信号Bは異なるアンテナから同時に送信される信号である。送信信号A及び送信信号Bは、互いに同じデータを含むシンボル群からなる。ここで、図中SyA及びSyBはシンボルを示し、複素共役を“*”で示す。送信信号AはデータシンボルSyA、−SyB*の順にフレーム構成され、送信信号BはデータシンボルSyB、SyA*の順にフレーム構成される。そして、送信信号Aと送信信号Bは同期させて送信される。このため、データシンボルSyAとSyBが同時に送信され、データシンボル−SyB*とSyA*が同時に送信されることになる。 FIG. 28 is a diagram showing a conventional frame configuration. In this figure, transmission signal A and transmission signal B are signals transmitted simultaneously from different antennas. The transmission signal A and the transmission signal B are composed of symbol groups including the same data. Here, SyA and SyB in the figure indicate symbols, and the complex conjugate is indicated by “*”. Transmission signal A is composed of frames in the order of data symbols SyA and -SyB *, and transmission signal B is composed of frames in the order of data symbols SyB and SyA *. The transmission signal A and the transmission signal B are transmitted in synchronization. Therefore, the data symbols SyA and SyB are transmitted at the same time, and the data symbols -SyB * and SyA * are transmitted at the same time.
図29は、従来の通信システムを示す図である。送信装置11は、アンテナ12とアンテナ13とを備え、例えば、図28に示した送信信号Aをアンテナ12から、送信信号Bをアンテナ13から受信装置21に送信する。受信装置21は、送信装置11の各アンテナから送信された信号をアンテナ22で受信する。アンテナ22で受信された信号は送信信号Aと送信信号Bの送信信号が合成されているので、送信信号A及び送信信号Bに分離した後、復調する。
FIG. 29 is a diagram illustrating a conventional communication system. The
このような従来の通信システムにおいて、送信装置11は送信信号Aをアンテナ12から、送信信号Bをアンテナ13から送信しており、各アンテナから送信された信号は、異なる伝送路(h1(t)及びh2(t))を介して受信装置に受信される。このことを利用して、図28に示すようなフレーム構成としており、受信装置21において受信品質を向上させることができる。
In such a conventional communication system, the
しかしながら、上述した従来の通信システムでは、SyA*や−SyB*は受信装置においては、SyA、SyBとして復調され、実質的にはSyA、SyBと同じ情報である。このため、同じ情報を2度送信していることになり、データの伝送効率が悪い。 However, in the conventional communication system described above, SyA * and -SyB * are demodulated as SyA and SyB in the receiving apparatus, and are substantially the same information as SyA and SyB. For this reason, the same information is transmitted twice, and the data transmission efficiency is poor.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを用いてデータを送信する際のデータ伝送効率を向上させる送信方法、送信装置、受信方法及び受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a transmission method, a transmission device, a reception method, and a reception device that improve data transmission efficiency when data is transmitted using a plurality of antennas. To do.
かかる課題を解決するため、本発明の第1の態様に係る送信方法は、複数のアンテナを備えた送信装置が、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定工程及び前記変調方式決定工程における決定処理を行うか否かを制御する制御工程と、を具備するようにした。 In order to solve this problem, a transmission method according to a first aspect of the present invention is a first transmission method in which a transmission apparatus including a plurality of antennas transmits a plurality of signals each containing the same data from a plurality of antennas. A transmission method determining step for determining any one of the transmission method, a second transmission method for transmitting a plurality of signals including different data from a plurality of antennas, and any one of a plurality of modulation schemes. A modulation method determining step for determining, and a control step for controlling whether to perform the determination process in the transmission method determining step and the modulation method determining step in accordance with a communication procedure with a communication partner. .
この方法によれば、誤り耐性の強い第1の送信方法と、データ伝送速度の速い第2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。 According to this method, the data transmission is performed by switching between the first transmission method having high error tolerance and the second transmission method having a high data transmission speed and switching the modulation method according to the communication procedure with the communication partner. Efficiency can be improved.
本発明の第2の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記制御工程は、データ送信中に送信方法決定工程が決定処理を行わず、変調方式決定工程のみが決定処理を行うように制御するようにした。 In the transmission method according to the second aspect of the present invention, in the above method, the control step is controlled such that the transmission method determination step does not perform the determination process during data transmission, and only the modulation scheme determination step performs the determination process. I tried to do it.
この方法によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大するのを回避することができる。 According to this method, the determination of both the transmission method and the modulation method is not performed during data transmission, that is, no change is made, and less processing is required than when both the transmission method and the modulation method are changed. An increase in processing load can be avoided.
本発明の第3の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しいようにした。 The transmission method according to a third aspect of the present invention is the transmission method according to the above method, wherein the modulation scheme applied to the first transmission method and the modulation scheme applied to the second transmission method are modulation multi-level numbers. The maximum values were made equal.
この方法によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第1の送信方法と第2の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大値を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。 According to this method, the larger the modulation multi-value number, the larger the amplitude fluctuation range of the modulation signal, and the power consumption of the corresponding amplifier increases as the amplitude fluctuation range of the modulation signal increases. By equalizing the maximum value of the modulation multilevel number applied to any of the second transmission methods, it is possible to suppress an increase in power consumption of the amplifier.
本発明の第4の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記第1の送信方法又は前記第2の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うようにした。 In the transmission method according to the fourth aspect of the present invention, in the above method, the first transmission method or the second transmission method is determined based on a transmission path.
この方法によれば、第2の送信方法は、直接波を受信することにより受信品質が劣化する可能性が高くなるので、第1又は第2の送信方法の決定を伝送路に基づいて行うことにより、直接波を受信する場合には第1の送信方法を用いることで受信品質の劣化を回避し、直接波を受信しない場合には第2の送信方法を用いることでデータの伝送効率を向上させることができる。 According to this method, since the second transmission method has a high possibility that the reception quality is deteriorated by receiving the direct wave, the determination of the first or second transmission method is performed based on the transmission path. Therefore, when receiving a direct wave, the first transmission method is used to avoid deterioration in reception quality, and when a direct wave is not received, the second transmission method is used to improve data transmission efficiency. Can be made.
本発明の第5の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定工程において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されているようにした。 In the transmission method according to the fifth aspect of the present invention, in the above method, a transmission method used at the start of communication is determined in advance in the transmission method determination step, and a modulation method used at the start of communication is determined in advance in the modulation method determination step. I was like that.
この方法によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。 According to this method, for example, by forcibly applying a transmission method and a modulation method with high error tolerance at the start of communication, the communication procedure from the start of communication to data transmission can be simplified. Data immediately after the start of communication can be reliably demodulated.
本発明の第6の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記制御工程が、前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定工程が決定処理を行うように制御するようにした。 A transmission method according to a sixth aspect of the present invention is the transmission method according to the above method, wherein the control step is controlled such that the transmission method determination step performs the determination process at a longer time interval than the modulation scheme determination step performs the determination processing. I tried to do it.
この方法によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。 According to this method, if the communication time becomes long, the propagation model may change, so by changing the transmission method at a longer time interval than when changing the modulation method, Even when the model changes, it is possible to achieve both improved reception quality and higher transmission speed.
本発明の第7の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第1の送信方法として用いるようにした。 In the transmission method according to a seventh aspect of the present invention, in the above method, the transmission method determination step uses cyclic delay diversity as the first transmission method.
本発明の第8の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、MIMOシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第1の送信方法として用いるようにした。 The transmission method according to an eighth aspect of the present invention is the transmission method according to the first method, wherein the transmission method determination step uses an eigenmode in which a singular vector or an eigenvector of a channel matrix is used as a channel signature vector in a MIMO system. It was made to use as.
これらの方法によれば、第1の送信方法としてサイクリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。 According to these methods, the data transmission efficiency can be improved by employing a transmission method using cyclic delay diversity or eigenmode as the first transmission method.
本発明の第9の態様に係る送信方法は、上記方法において、前記送信方法決定工程が、通信相手数に応じて前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り替えるようにした。 In the transmission method according to the ninth aspect of the present invention, in the above method, the transmission method determination step switches between the first transmission method and the second transmission method according to the number of communication partners.
この方法によれば、例えば、通信相手数が1の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第2の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。 According to this method, for example, when the number of communication partners is 1, it is possible to reduce interference given to other communication stations by using a transmission method using the eigenmode, and when the number of communication partners is plural, By adopting the second transmission method, it is possible to avoid a decrease in data transmission efficiency.
本発明の第10の態様に係る通信システムは、複数のアンテナを備える送信装置と、当該送信装置の複数のアンテナから送信された信号を受信する受信装置とを備える無線通信システムにおいて、前記受信装置は、送信装置の複数のアンテナから送信された信号について伝送路を推定する伝送路推定手段と、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを、推定された伝送路に基づいて決定し、決定した送信方法を前記送信装置に要求する送信方法要求手段と、推定された伝送路に基づいて、複数の変調方式のうちいずれかを決定し、決定した変調方式を前記送信装置に要求する変調方式要求手段と、前記送信装置との通信手順に応じて、前記送信方法要求手段及び変調方式要求手段における要求処理を行うか否かを制御する制御手段と、を具備し、前記送信装置は、前記受信装置から要求された送信方法に対応する信号を生成する生成手段と、前記受信装置から要求された変調方式で前記生成手段によって生成された信号を変調し、変調後の信号を各アンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。 A communication system according to a tenth aspect of the present invention is a radio communication system including a transmission device including a plurality of antennas and a reception device that receives signals transmitted from the plurality of antennas of the transmission device. A transmission path estimation means for estimating a transmission path for signals transmitted from a plurality of antennas of a transmission apparatus, a first transmission method for transmitting a plurality of signals each containing the same data from a plurality of antennas, and One of a second transmission method for transmitting a plurality of signals including different data from a plurality of antennas is determined based on the estimated transmission path, and the determined transmission method is requested to the transmission device A transmission method requesting means for determining one of a plurality of modulation schemes based on the estimated transmission path, and requesting the determined modulation scheme to the transmission apparatus Modulation method requesting means, and control means for controlling whether or not to perform request processing in the transmission method requesting means and modulation method requesting means in accordance with a communication procedure with the transmission device. A generating unit that generates a signal corresponding to a transmission method requested from the receiving device, and a signal generated by the generating unit in a modulation scheme requested from the receiving device, And a transmission processing means for transmitting from the antenna.
この構成によれば、誤り耐性の強い第1の送信方法と、データ伝送速度の速い第2の送信方法との切り替え及び変調方式の切り替えをそれぞれ伝送路推定手段の推定結果に基づいて切り替えることにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。 According to this configuration, the switching between the first transmission method having high error resilience and the second transmission method having a high data transmission rate and the switching of the modulation scheme are performed based on the estimation result of the transmission path estimation unit, respectively. Data transmission efficiency and reception quality can be improved.
本発明の第11の態様に係る送信装置は、複数の送信アンテナと、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、前記決定された送信方法及び変調方式を適用した信号を前記複数のアンテナから送信する送信処理手段と、を具備する構成を採る。 The transmission apparatus according to the eleventh aspect of the present invention includes a plurality of transmission antennas and a first transmission method for transmitting a plurality of signals including the same data from the plurality of antennas, respectively, and data different from each other. A transmission method determining means for determining one of a second transmission method for transmitting a plurality of signals from a plurality of antennas, a modulation method determining means for determining any one of a plurality of modulation schemes, Control means for controlling whether to perform decision processing in the transmission method decision means and modulation scheme decision means according to the communication procedure, and a signal applying the decided transmission method and modulation scheme to the plurality of antennas And a transmission processing means for transmitting from.
この構成によれば、誤り耐性の強い第1の送信方法と、データ伝送速度の速い第2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。 According to this configuration, the data transmission is performed by switching between the first transmission method having high error tolerance and the second transmission method having a high data transmission speed and switching the modulation method according to the communication procedure with the communication partner. Efficiency can be improved.
本発明の第12の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ送信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。 In the transmission device according to the twelfth aspect of the present invention, in the above configuration, the control unit controls the transmission method determination unit not to perform the determination process during data transmission, and only the modulation scheme determination unit performs the determination process. The structure to do is taken.
この構成によれば、データ送信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。 According to this configuration, both the transmission method and the modulation method are not determined during data transmission, that is, no change is made, and less processing is required than when both the transmission method and the modulation method are changed. An increase in processing load can be avoided.
本発明の第13の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信処理手段が、前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とを、変調多値数の最大値を等しい変調方式とする構成を採る。 In the transmission device according to a thirteenth aspect of the present invention, in the above configuration, the transmission processing means includes a modulation scheme applied to the first transmission method and a modulation scheme applied to the second transmission method. Then, a configuration is adopted in which the maximum value of the modulation multi-level number is set to the same modulation method.
この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第1の送信方法と第2の送信方法とのいずれにも適用する変調多値数の最大値を等しくすることにより、増幅器の消費電力が増大することを抑えることができる。 According to this configuration, the amplitude variation range of the modulation signal increases as the modulation multi-level number increases, and the power consumption of the corresponding amplifier increases as the amplitude variation range of the modulation signal increases. By equalizing the maximum value of the modulation multilevel number applied to any of the second transmission methods, it is possible to suppress an increase in power consumption of the amplifier.
本発明の第14の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段において通信開始時に用いる送信方法が予め決定され、前記変調方式決定手段において通信開始時に用いる変調方式が予め決定されている構成を採る。 In the transmission device according to the fourteenth aspect of the present invention, in the above configuration, the transmission method used at the start of communication is determined in advance by the transmission method determination unit, and the modulation method used at the start of communication is determined in advance by the modulation method determination unit. Take the configuration that is.
この構成によれば、例えば、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、受信側は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。 According to this configuration, for example, by forcibly applying a transmission method and a modulation scheme with high error tolerance at the start of communication, the communication procedure from the start of communication to data transmission can be simplified. Data immediately after the start of communication can be reliably demodulated.
本発明の第15の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記制御手段が、前記変調方式決定手段が決定処理を行うよりも長い時間間隔で送信方法決定手段が決定処理を行うように制御する構成を採る。 In the transmission device according to the fifteenth aspect of the present invention, in the above configuration, the control unit controls the transmission method determination unit to perform the determination process at a longer time interval than the modulation scheme determination unit performs the determination process. The structure to do is taken.
この構成によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、変調方式の変更を行うよりも長い時間間隔で送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。 According to this configuration, if the communication time becomes long, the propagation model may change, so by changing the transmission method at a longer time interval than when changing the modulation method, Even when the model changes, it is possible to achieve both improved reception quality and higher transmission speed.
本発明の第16の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、サイクリックディレイダイバーシチを前記第1の送信方法として用いる構成を採る。 The transmission device according to a sixteenth aspect of the present invention employs a configuration in which, in the above configuration, the transmission method determining means uses cyclic delay diversity as the first transmission method.
本発明の第17の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、MIMOシステムにおいてチャネル行列の特異ベクトル又は固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する固有モードを前記第1の送信方法として用いる構成を採る。 The transmitting apparatus according to a seventeenth aspect of the present invention is the first transmitting method according to the seventeenth aspect of the present invention, wherein the transmission method determining means uses an eigenmode in which a singular vector or eigenvector of a channel matrix is used as a channel signature vector in a MIMO system. The structure used as is taken.
これらの構成によれば、第1の送信方法としてサイクリックディレイダイバーシチ又は固有モードを用いた送信方法とすることにより、データ伝送効率を向上させることができる。 According to these configurations, the data transmission efficiency can be improved by adopting a transmission method using cyclic delay diversity or eigenmode as the first transmission method.
本発明の第18の態様に係る送信装置は、上記構成において、前記送信方法決定手段が、通信相手数に応じて前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り替える構成を採る。 A transmission device according to an eighteenth aspect of the present invention employs a configuration in which the transmission method determination unit switches between the first transmission method and the second transmission method according to the number of communication partners in the above configuration.
この構成によれば、例えば、通信相手数が1の場合、固有モードを用いた送信方法とすることにより、他の通信局に与える干渉を低減することができ、通信相手数が複数の場合、第2の送信方法とすることにより、データ伝送効率の低下を回避することができる。 According to this configuration, for example, when the number of communication partners is 1, it is possible to reduce interference given to other communication stations by using the transmission method using the eigenmode, and when the number of communication partners is plural, By adopting the second transmission method, it is possible to avoid a decrease in data transmission efficiency.
本発明の第19の態様に係る受信装置は、互いに同じデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた複数の信号を複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定手段と、複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定手段と、通信相手との通信手順に応じて、前記送信方法決定手段及び変調方式決定手段における決定処理を行うか否かを制御する制御手段と、決定した送信方法及び変調方式を通信相手に要求する要求手段と、を具備する構成を採る。 A receiving apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention provides a first transmission method for transmitting a plurality of signals including the same data from a plurality of antennas, and a plurality of signals including different data from each other. According to a communication procedure with a communication partner, a transmission method determining means for determining any of the second transmission methods for transmitting from each of the antennas, a modulation method determining means for determining any of a plurality of modulation methods Further, a configuration is adopted that includes control means for controlling whether or not to perform decision processing in the transmission method decision means and the modulation scheme decision means, and request means for requesting the communication partner to determine the decided transmission method and modulation scheme.
この構成によれば、誤り耐性の強い第1の送信方法と、データ伝送速度の速い第2の送信方法を切り替え及び変調方式の切り替えを通信相手との通信手順に応じて行うことにより、データ伝送効率を向上させることができる。 According to this configuration, the data transmission is performed by switching between the first transmission method having high error tolerance and the second transmission method having a high data transmission speed and switching the modulation method according to the communication procedure with the communication partner. Efficiency can be improved.
本発明の第20の態様に係る受信装置は、上記構成において、前記制御手段が、データ受信中に送信方法決定手段が決定処理を行わず、変調方式決定手段のみが決定処理を行うように制御する構成を採る。 In the receiving apparatus according to the twentieth aspect of the present invention, in the configuration described above, the control unit controls the transmission method determining unit not to perform the determining process during data reception, and only the modulation scheme determining unit performs the determining process. The structure to do is taken.
この構成によれば、データ受信中に送信方法と変調方式の両方の決定、すなわち変更を行わないことになり、送信方法と変調方式を共に変更する場合に比べ、少ない処理で済むため、システムの処理負担が増大することを回避することができる。 According to this configuration, the determination of both the transmission method and the modulation method is not performed during data reception, that is, no change is made, and less processing is required than when both the transmission method and the modulation method are changed. An increase in processing load can be avoided.
本発明の第21の態様に係る受信装置は、上記構成において、受信した信号について伝送路及び受信電界強度、あるいはいずれか一方を推定する伝送路推定手段を具備し、前記送信方法決定手段は、前記伝送路推定手段によって推定された推定結果に基づいて送信方法を決定する構成を採る。 A receiving apparatus according to a twenty-first aspect of the present invention comprises, in the above configuration, transmission path estimation means for estimating a transmission path and received electric field strength, or one of the received signals, and the transmission method determination means comprises: The transmission method is determined based on the estimation result estimated by the transmission path estimation means.
この構成によれば、要求手段が、受信した信号について推定した伝送路及び又は受信電界強度に基づいて、誤り耐性の強い第1の送信方法と、データ伝送速度の速い第2の送信方法とのいずれかを決定することにより、データの伝送効率と受信品質とを向上させることができる。 According to this configuration, the request unit includes the first transmission method having a high error resistance and the second transmission method having a high data transmission rate based on the transmission path and / or the received electric field strength estimated for the received signal. By determining either one, it is possible to improve the data transmission efficiency and the reception quality.
本発明の第22の態様に係る受信装置は、上記構成において、前記第1の送信方法に適用される変調方式と前記第2の送信方法に適用される変調方式とは、変調多値数の最大値が等しい構成を採る。 In the receiving apparatus according to the twenty-second aspect of the present invention, in the above configuration, the modulation scheme applied to the first transmission method and the modulation scheme applied to the second transmission method are: Use a configuration with the same maximum value.
この構成によれば、変調多値数が大きいほど変調信号の振幅変動範囲が大きく、これに対応する増幅器の消費電力も変調信号の振幅変動範囲が大きいほど大きくなるので、第1の送信方法と第2の送信方法とのいずれにも適用することができる変調多値数の最大値を等しくすることにより、送信装置における増幅器の消費電力が増大するのを抑えることができる。また、受信装置においては、振幅変動範囲が大きい信号を処理しなくてよいので、回路構成の簡易化を図ることができる。 According to this configuration, the amplitude variation range of the modulation signal increases as the modulation multi-level number increases, and the power consumption of the corresponding amplifier increases as the amplitude variation range of the modulation signal increases. By equalizing the maximum value of the modulation multilevel number that can be applied to any of the second transmission methods, it is possible to suppress an increase in power consumption of the amplifier in the transmission apparatus. Further, in the receiving apparatus, it is not necessary to process a signal with a large amplitude variation range, so that the circuit configuration can be simplified.
本発明によれば、データの伝送速度及び受信品質を共に向上させることができる。 According to the present invention, both the data transmission rate and the reception quality can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
フレーム構成
図1は、本発明の実施の形態1におけるフレーム構成を示す図である。図1(a)は、送信方法Xにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示しており、図1(b)は、送信方法Yにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示している。伝搬モデル推定シンボル101及び電波伝搬環境推定シンボル103は、通信相手の受信装置がチャネル変動を推定するためのシンボルであり、パイロットシンボル、プリアンブル、制御シンボル、既知シンボル、ユニークワードなどと称されるものである。
(Embodiment 1)
Frame Configuration FIG. 1 is a diagram showing a frame configuration in
送信方法通知シンボル102は、基地局装置が送信した変調信号の送信方法(X又はY)、変調方式、誤り訂正方式を示すシンボルである。 The transmission method notification symbol 102 is a symbol indicating a transmission method (X or Y) of a modulation signal transmitted by the base station apparatus, a modulation method, and an error correction method.
データシンボル104は、基地局装置が通信端末装置に送信する音声データや画像データ、文字データ等のユーザ情報である。 Data symbol 104 is user information such as voice data, image data, and character data transmitted from the base station apparatus to the communication terminal apparatus.
送信方法X及び送信方法Yについて
送信方法Xは、上述した従来例と同様に、非特許文献1に開示された送信方法であり、互いに同じデータが含まれた(以下、「時空間符号化」という)データシンボルを2本のアンテナから送信する。具体例としては、データシンボルSyA、SyB、SyA*、−SyB*(“*”は複素共役を示す)のうち、変調信号AはデータシンボルSyA、−SyB*の順に構成され、変調信号BはデータシンボルSyB、SyA*の順に構成される。一方、送信方法Yは、情報が互いに異なるデータシンボルでフレーム構成が行われる。具体例としては、それぞれ異なる情報のデータシンボルSyA、SyB、SyC、SyDのうち、変調信号AはデータシンボルSyA及びSyCで構成し、変調信号BはデータシンボルSyB及びSyDで構成する。
Transmission Method X and Transmission Method Y The transmission method X is a transmission method disclosed in
なお、図1(a)及び(b)に示す送信方法X及び送信方法Yは共に、変調信号Aと変調信号Bを同期させて送信する。例えば、送信方法Xでは、データシンボル−SyB*とSyA*が同時に送信され、送信方法Yでは、データシンボルSyCとSyDが同時に送信されることになる。また、変調信号A及び変調信号Bにおいて、同種のシンボルも同時に送信される。 Note that both the transmission method X and the transmission method Y shown in FIGS. 1A and 1B transmit the modulated signal A and the modulated signal B in synchronization. For example, in the transmission method X, the data symbols -SyB * and SyA * are transmitted simultaneously, and in the transmission method Y, the data symbols SyC and SyD are transmitted simultaneously. In addition, in the modulation signal A and the modulation signal B, the same kind of symbols are also transmitted simultaneously.
図2は、本発明の実施の形態1に係る通信システムを示す模式図である。この図において、基地局装置201はアンテナ202とアンテナ203とを備え、通信端末装置251と無線回線を介して通信を行う。通信端末装置251はアンテナ252とアンテナ253とを備える。この図では、基地局装置201から通信端末装置251に信号を送信している様子を示す。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the communication system according to
送信方法X及び送信方法Yの特徴
ここで、アンテナ202とアンテナ252との伝送路におけるチャネル変動をh11(t)とし、アンテナ202とアンテナ253との伝送路におけるチャネル変動をh12(t)とする。同様に、アンテナ203とアンテナ252間はチャネル変動をh21(t)とし、アンテナ203とアンテナ253間はチャネル変動をh22(t)とする。ただし、tは時間を示す。なお、チャネル変動h11(t)、h12(t)、h21(t)、h22(t)は、通信端末装置251が伝搬モデル推定シンボル101、電波伝搬環境推定シンボル103を用いて推定される。
Characteristics of Transmission Method X and Transmission Method Y Here, channel fluctuation in the transmission path between the
このとき、送信方法Xでは、図2に示すアンテナ252の受信信号をR1(t)とすると以下の式が成り立つ。
At this time, in the transmission method X, if the received signal of the
一方、送信方法Yでは、図2に示すアンテナ252及び253の受信信号をそれぞれR1(t)、R2(t)とすると以下の式が成り立つ。
On the other hand, in the transmission method Y, when the reception signals of the
この式から分かるように、送信方法YではデータシンボルSyA及びSyBを時間t=iのみで送信している。 As can be seen from this equation, in the transmission method Y, the data symbols SyA and SyB are transmitted only at time t = i.
これらのことから、送信方法X及び送信方法Yを比較すると、送信方法Xは送信方法Yより伝送速度は低速であるが、受信品質は良好である。逆に、送信方法Yは送信方法Xより伝送速度は高速であるが、受信品質は劣化する傾向にある。特に、送信方法Yは直接波を受信した場合、受信品質が著しく劣化するという性質がある。このため、直接波を受信した場合には送信方法Xを用い、直接波を受信しない場合には送信方法Yを用いることが考えられる。 From these facts, when the transmission method X and the transmission method Y are compared, the transmission method X has a lower transmission speed than the transmission method Y, but the reception quality is good. Conversely, the transmission method Y has a higher transmission speed than the transmission method X, but the reception quality tends to deteriorate. In particular, the transmission method Y has a property that reception quality is significantly deteriorated when a direct wave is received. For this reason, it is conceivable that the transmission method X is used when a direct wave is received, and the transmission method Y is used when a direct wave is not received.
このように、誤り耐性が強いため受信品質が高い送信方法Xと伝送速度の速い送信方法Yとを伝送路の状態に応じて決定することにより、受信品質と伝送速度の向上を両立させることができる。すなわち、送信方法Xと送信方法Yとを切り替えると共に、変調方式も切り替えることで、受信品質と伝送速度の向上の両立をさらに図ることができる。 As described above, since the error tolerance is strong, the transmission method X having a high reception quality and the transmission method Y having a high transmission rate are determined according to the state of the transmission path, so that both the reception quality and the transmission rate can be improved. it can. That is, by switching between the transmission method X and the transmission method Y and switching the modulation method, it is possible to further improve the reception quality and the transmission speed.
基地局装置201における送信装置の構成
図3は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置201における送信装置の構成を示すブロック図である。この図において、フレーム生成指示部401は通信端末装置251から送信された送信方法要求情報及び変調方式要求情報に基づいて、送信方法(X又はY)及び変調方式(例えば、QPSK、16QAM、64QAMのいずれか)を決定し、決定した内容をフレーム生成指示信号S1でデータ系列生成部402、送信処理部403及び送信処理部404に指示する。
Configuration of transmitting apparatus in
データ系列生成部402は、フレーム生成指示部401の指示にしたがって送信ディジタル信号から、図1で示したようなフレーム構成の変調信号Aの送信ディジタル信号S2及び変調信号Bの送信ディジタル信号S3を生成する。生成された変調信号Aの送信ディジタル信号S2はデータ系列生成部402から送信処理部403に出力され、変調信号Bの送信ディジタル信号S3はデータ系列生成部402から送信処理部404に出力される。
The data
送信処理部403は、データ系列生成部402から出力された変調信号Aの送信ディジタル信号S2について、送信処理部404は、データ系列生成部402から出力された変調信号Bの送信ディジタル信号S3について、それぞれフレーム生成指示部401からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部403と送信処理部404の内部構成は同一なので、以下、送信処理部403内の構成について説明する。
The
変調部4031は、複数の変調方式で変調することができ、データ系列生成部402から出力された変調信号Aの送信ディジタル信号S2をフレーム生成指示部401から指示された変調方式で変調する。変調された信号S4は変調部4031から拡散部4032に出力される。
拡散部4032は変調部4031から出力された信号S4に対して、拡散符号を乗算し、拡散後の変調信号Aが無線部4033に出力され、無線部4033は拡散後の信号S5に対して所定の無線処理(D/A変換やアップコンバート等)を行い、無線処理後の信号S6を増幅器4034に出力する。
The spreading
増幅器4034は、無線部4033から出力された信号S6を電力増幅し、電力増幅された信号S7をアンテナ202から通信端末装置251に無線送信する。
The
通信端末装置251における受信装置の構成
図4は、本発明の実施の形態1に係る通信端末装置251における受信装置の構成を示すブロック図である。この図において、アンテナ252は基地局装置201のアンテナ202とアンテナ203とから送信された信号の合成信号S51を受信し、無線部501は、アンテナ252で受信された信号S51に所定の無線処理(ダウンコンバートやA/D変換等)を行い、無線処理後の信号S52を逆拡散部502に出力する。
Configuration of Receiving Device in
逆拡散部502は、無線部501から出力された信号S52に拡散符号を乗算し、逆拡散を行う。逆拡散された信号S53は、逆拡散部502からフレーム同期部503、第1伝送路推定部504、第2伝送路推定部505、復調部510及び受信電界強度推定部511に出力される。
The
フレーム同期部503は、逆拡散部502から出力された信号S53及び逆拡散部507から出力された信号S56に基づいて、変調信号A及び変調信号Bのフレーム同期をとり、タイミング信号S57を形成する。タイミング信号S57はフレーム同期部503から第1伝送路推定部504及び508、第2伝送路推定部505及び509、復調部510に出力される。
The
第1伝送路推定部504は、フレーム同期部503から出力されたタイミング信号S57にしたがって、逆拡散部502から出力された信号S53のうち、変調信号Aの伝搬モデル推定シンボル101と、電波伝搬環境推定シンボル103とを用いて、変調信号Aの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号Aの伝送路情報は伝送路推定信号S58として、第1伝送路推定部504から復調部510及び固有値算出部512に出力される。変調信号Aの伝送路推定信号S58は、式(2)のh11(t)に相当する。
The first transmission
第2伝送路推定部505は、フレーム同期部503から出力されたタイミング信号S57にしたがって、逆拡散部502から出力された信号S53のうち、変調信号Bの伝搬モデル推定シンボル101と、電波伝搬環境推定シンボル103とを用いて、変調信号Bの伝送路(チャネル変動)推定を行う。推定された変調信号Bの伝送路情報は伝送路推定信号S59として、第2伝送路推定部505から復調部510及び固有値算出部512に出力される。変調信号Bの伝送路推定信号S59は、式(2)のh12(t)に相当する。
The second transmission
なお、アンテナ253で受信された信号S54は、無線部506、逆拡散部507、第1伝送路推定部508及び第2伝送路推定部509において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。ちなみに、第1伝送路推定部508から復調部510に出力される伝送路推定信号S60は、式(2)のh21(t)に相当し、第2伝送路推定部509から復調部510に出力される伝送路推定信号S61は、式(2)のh22(t)に相当する。
The signal S54 received by the
復調部510は、フレーム同期部503から出力されたタイミング信号S57にしたがって、第1伝送路推定部504及び508、第2伝送路推定部505及び509から出力された伝送路推定信号S58、S59、S60、S61を用いて、逆拡散部502及び逆拡散部507から出力された信号S53及びS56の復調を行い、変調信号Aの受信ディジタル信号と変調信号Bの受信ディジタル信号を得る。このとき、復調部510では、逆拡散部502及び逆拡散部507から出力された信号S53、S56の送信方法通知シンボル102から、当該信号の送信方法(X又はY)、変調方式及び誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調する。
The
受信電界強度推定部511は、逆拡散部502及び逆拡散部507から出力された信号S53及びS56に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号S62として変調方式決定部513及び送信方法決定部514に出力する。なお、ここでいう受信電界強度は、有効なキャリアパワを意味する。また、第1伝送路推定部504、508、及び第2伝送路推定部505、509の伝送路推定部と受信電界強度推定部511は、伝送路推定部及び受信電界強度推定部511のいずれか又は両方が伝送路推定手段として機能する。
The received electric field
固有値算出部512は、第1伝送路推定部504及び508、第2伝送路推定部505及び509から出力された伝送路情報を式(2)に示すようにチャネル行列としたとき、その固有値を算出する。算出された固有値は固有値信号S63として、固有値算出部512から変調方式決定部513及び送信方法決定部514に出力される。
When the transmission path information output from the first transmission
変調方式要求手段としての変調方式決定部513は、受信電界強度推定部511から出力された受信電界強度推定信号S62と固有値算出部512から出力された固有値信号S63とに基づいて、基地局装置201に要求する変調方式を決定し、変調方式要求情報として出力する。なお、変調方式は、受信電界強度のみで決定してもよく、この場合、伝送速度及び伝送品質に与える影響は小さい。
The modulation
送信方法要求手段としての送信方法決定部514は、固有値算出部512から出力された固有値信号S63と受信電界強度推定部511から出力された推定信号S62(受信電界強度)とに基づいて、通信開始時に基地局装置201が適用する送信方法X又は送信方法Yを決定する。決定された情報は、送信方法要求情報として通信端末装置251から出力される。式(2)の場合を例に挙げ、さらに詳しく説明すると、固有値算出部512から出力される固有値信号S63は2つの固有値を含み、これら2つの固有値をλ1、λ2(|λ1(t)|>|λ2(t)|)とし、互いの固有値の大きさの差を求める。すなわち、|λ1(t)|2−|λ2(t)|2を計算する。この差が所定の値より大きいときは直接波を受信しているものとし、送信方法Xに決定する。逆に、この差が所定の値より小さいときは直接波を含まない散乱波のみを受信しているものとし、送信方法Yに決定する。ちなみに、|λ1(t)|2−|λ2(t)|2の計算結果は、固有値の確率密度分布の状態を反映している。
The transmission
受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法
受信信号が直接波で到来した信号か否かを判断する方法について、図5を用いて説明する。まず、受信ベースバンド信号のI成分及びQ成分からtan−1(Q/I)を算出する。図5はtan−1(Q/I)を横軸とし、確率密度を縦軸で表した図である。図5(a)は直接波を受信した場合を示し、直接波の位相でピークが現れる可能性が高くなる。一方、図5(b)は直接波を含まない散乱波のみを受信した場合を示し、ピークが現れる可能性が低くなる。このように、直接波を受信したか否かはtan−1(Q/I)の確率密度を求め、いずれの分布状態となるかを判断することにより特定することができる。
A method for determining whether or not a received signal is a signal arriving with a direct wave A method for determining whether or not a received signal is a signal arriving with a direct wave will be described with reference to FIG. First, tan −1 (Q / I) is calculated from the I component and Q component of the received baseband signal. FIG. 5 is a diagram in which tan −1 (Q / I) is represented on the horizontal axis and the probability density is represented on the vertical axis. FIG. 5A shows a case where a direct wave is received, and the possibility that a peak appears in the phase of the direct wave is high. On the other hand, FIG. 5B shows a case where only a scattered wave that does not include a direct wave is received, and the possibility that a peak appears is reduced. In this way, whether or not a direct wave has been received can be specified by obtaining a probability density of tan −1 (Q / I) and determining which distribution state it will be.
また、上述した式(2)のチャネル変動成分で表した2×2行列(以下、「チャネル行列」という)の固有値は2つ得られ、λ1、λ2(|λ1|>|λ2|)で固有値を表すと、λ1とλ2との関係に直接波の受信の有無が反映される。このため、チャネル行列の固有値に基づいて直接波を受信したか否かを判断してもよい。具体的には、固有値の大きさも確率密度分布で表すことができ、受信品質は固有値の分布に依存するので、直接波を受信したときの受信品質であるか否かを固有値の分布に基づいて判断することができる。 Also, two eigenvalues of the 2 × 2 matrix (hereinafter referred to as “channel matrix”) represented by the channel fluctuation component of the above-described equation (2) are obtained, and eigenvalues are obtained by λ1, λ2 (| λ1 |> | λ2 |). , The presence / absence of direct wave reception is reflected in the relationship between λ1 and λ2. For this reason, it may be determined whether or not a direct wave has been received based on the eigenvalues of the channel matrix. Specifically, the magnitude of the eigenvalue can also be expressed by a probability density distribution, and the reception quality depends on the distribution of the eigenvalue, so whether or not it is the reception quality when the direct wave is received based on the distribution of the eigenvalue. Can be judged.
送信方法通知シンボルに適用する送信方法及び変調方式
送信方法通知シンボル102は、変調信号の送信方法、変調方式、誤り訂正方式を通知する情報であり、この送信方法通知シンボル102が正しく復調されないとデータの復調も困難となるので、送信方法通知シンボル102を送信方法X、変調方式はBPSKで送信するとよい。また、誤り訂正を組み込むとさらによい。これにより、送信方法通知シンボル102の誤り耐性が高くなり、このシンボルの復調精度を高めることができるため、通信端末装置251において送信方法、変調方式、誤り訂正方式を正確に取得することができる。したがって、基地局装置201は、通信端末装置251にデータシンボル104の送信方法、変調方式、誤り訂正方式の情報を的確に伝えることができ、通信端末装置251がデータの復調を行うことができないという事態を回避することができる。
Transmission Method and Modulation Method Applied to Transmission Method Notification Symbol The transmission method notification symbol 102 is information for notifying the transmission method, modulation method, and error correction method of the modulated signal. If this transmission method notification symbol 102 is not demodulated correctly, data is transmitted. Therefore, it is preferable to transmit the transmission method notification symbol 102 by the transmission method X and the modulation method by BPSK. It is even better to incorporate error correction. As a result, the error tolerance of the transmission method notification symbol 102 is increased, and the demodulation accuracy of this symbol can be increased. Therefore, the
また、例えば、通信開始時に送信方法Yが決定された場合でも、送信方法Xを用いて送信方法通知シンボルを伝送することで、変調方式、誤り訂正方式を的確に伝送することができるため、受信品質が向上することになる。そして、送信方法X、送信方法Yどちらも送信する変調信号は2系統であるため、基地局装置の送信装置のアンテナ数を変えることなく送信方法の変更、すなわち、送信方法Yから送信方法Xに変更するので、無線装置のハードウェアとしての変更が伴わず、送信方法通知シンボルが的確に伝送されるため、データの受信品質を容易に向上させることができる。 Further, for example, even when the transmission method Y is determined at the start of communication, the transmission method notification symbol is transmitted using the transmission method X, so that the modulation method and the error correction method can be accurately transmitted. Quality will be improved. Since both the transmission method X and the transmission method Y transmit two modulated signals, the transmission method can be changed without changing the number of antennas of the transmission device of the base station device, that is, from the transmission method Y to the transmission method X. Since the transmission method notification symbol is accurately transmitted without changing the hardware of the wireless device, the data reception quality can be easily improved.
基地局装置201と通信端末装置251の動作
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置201及び通信端末装置251の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ステップ(以下、「ST」と省略する)601では、通信端末装置251が基地局装置201に対して通信開始の要求を行い、基地局装置201がこの要求を受け付ける。
Operation of
ST602では、基地局装置201がST601で通信開始要求を受け付けたことを通知する要求受付通知を通信端末装置251に行う。このとき、図1に示す伝搬モデル推定シンボル101も共に送信する。
In ST602, the
ST603では、通信端末装置251がST602で送信された伝搬モデル推定シンボル101を用いて、チャネル変動を推定し、式(2)で示したチャネル行列の固有値に基づいて、基地局装置201が送信する変調信号の送信方法(X又はY)及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置201に対して要求する。基地局装置201はこの要求を受け付ける。
In ST603,
ST604では、基地局装置201が通信端末装置251から送信された送信方法及び変調方式の要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボル102を用いて通信端末装置251に送信する。
In ST604,
ST605では、基地局装置201が図1に示すフレーム構成にしたがって、ST604で決定された送信方法及び変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル103やデータシンボル104を通信端末装置251に送信する。
In ST605,
ST606では、通信端末装置251が基地局装置201と通信中に、再度、電波伝搬環境推定シンボル103に基づいて変調方式のみを決定し、決定した変調方式を基地局装置201に要求する。基地局装置201はこの要求を受け付ける。
In ST606, during communication with
ST607では、基地局装置201が通信端末装置251から送信された変調方式の要求に基づいて、再度、変調方式のみを決定し、送信方法通知シンボル102を用いて通信端末装置251に通知する。
In ST607,
ST608では、基地局装置201が図1に示すフレーム構成にしたがって、ST607で決定された変調方式を用いて電波伝搬環境推定シンボル103やデータシンボル104を通信端末装置251に送信する。
In ST608,
ST609では、基地局装置201が通信端末装置251に通信終了の通知を行い、通信端末装置251がこの通知を受け付け、通信が終了する。
In ST609,
送信方法及び変調方式の変更の仕方
上述した一連の通信手順において、基地局装置201が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図7に示す。ここでは、変調方式がQPSK、16QAM、64QAMの3つが用いられるものとする。この図において、時間t0で基地局装置201と通信端末装置251との通信が開始され、時間t1〜t2では送信方法X及びQPSKが用いられるとする。時間t2では変調方式のみがQPSKから16QAMに変更され、時間t2〜t3では送信方法X及び16QAMが用いられる。さらに、時間t3では再度変調方式のみが変更され、16QAMから64QAMに変更される。時間t3〜t4では送信方法X及び64QAMが用いられ、時間t5で通信が終了する。
How to Change Transmission Method and Modulation Method FIG. 7 shows how the transmission method and modulation method applied by the
さらに、時間t6で上記の基地局装置201と通信端末装置251が通信を開始すると、時間t7〜t8で送信方法Y及び64QAMが用いられるとする。時間t8では変調方式のみが64QAMから16QAMに変更され、時間t8〜t9では送信方法Y及び変調方式16QAMが用いられる。さらに、時間t9では再度変調方式のみが変更され、16QAMからQPSKに変更される。時間t9〜t10では送信方法Y及びQPSKが用いられ、時間t11で通信が終了する。
Furthermore, when the
なお、時間t2、t3、t8及びt9の変調方式の変更は、図6に示すST606における変調方式要求を反映した結果であり、電波伝搬環境に応じた変調方式に変更される。 The change of the modulation method at times t2, t3, t8, and t9 is a result of reflecting the modulation method request in ST606 shown in FIG. 6, and is changed to a modulation method according to the radio wave propagation environment.
このように、送信方法は通信開始時に決定され、通信開始から通信終了までは送信方法の変更は行わず、変調方式のみを変更するものとする。 Thus, the transmission method is determined at the start of communication, and the transmission method is not changed from the start of communication to the end of communication, and only the modulation method is changed.
図7に示す以外の送信方法及び変調方式の変更の仕方
ところで、図7に示すような送信方法及び変調方式の変更の仕方以外にも、図8に示す変更の仕方も考えられる。以下、図8について説明する。
How to Change Transmission Method and Modulation Method Other than those shown in FIG. 7 In addition to the transmission method and the modulation method shown in FIG. 7, the change method shown in FIG. 8 is also conceivable. Hereinafter, FIG. 8 will be described.
図8において、時間t0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間t1〜t2では送信方法X及びQPSKが用いられる。時間t2では、送信方法Xから送信方法Yに、変調方式がQPSKから16QAMに変更される。時間t3では、送信方法Yから送信方法Xに、変調方式が16QAMから64QAMに変更される。時間t4では送信方法のみがXからYに変更され、時間t5では変調方式だけが64QAMから16QAMに変更される。時間t7で通信が終了する。 In FIG. 8, communication between the base station apparatus and the communication terminal apparatus is started at time t0, and transmission methods X and QPSK are used at times t1 to t2. At time t2, the transmission method X is changed to the transmission method Y, and the modulation method is changed from QPSK to 16QAM. At time t3, the transmission method Y is changed to the transmission method X, and the modulation method is changed from 16QAM to 64QAM. At time t4, only the transmission method is changed from X to Y, and at time t5, only the modulation scheme is changed from 64QAM to 16QAM. Communication ends at time t7.
このように、通信中に送信方法及び変調方式の両方を電波伝搬環境に応じて変更することも考えられる。ところが、このような変更の仕方では、変更の際に選択することができる送信方法及び変調方式の組合せ(以下、単に「組合せ」という)が多くなり、複雑なシステムとなってしまう。すなわち、多くの組合せの中から1つの組合せを選択することになると、電波伝搬環境の推定を高精度に行う必要があり、高精度な推定を行わないと電波伝搬環境に適していない組合せを選択してしまう可能性があり、受信品質の劣化を招いてしまう。 In this way, it is conceivable to change both the transmission method and the modulation method during communication in accordance with the radio wave propagation environment. However, in such a change method, there are many combinations of transmission methods and modulation schemes (hereinafter simply referred to as “combinations”) that can be selected at the time of change, resulting in a complicated system. In other words, when one combination is selected from many combinations, it is necessary to estimate the radio wave propagation environment with high accuracy, and a combination that is not suitable for the radio wave propagation environment is selected unless high accuracy estimation is performed. The reception quality may be deteriorated.
また、電波伝搬環境の推定精度を向上させれば、電波伝搬環境に適した組合せを選択することができるものの、高精度な推定を通信端末装置が行うことになると、通信端末装置の電波伝搬環境推定精度にシステムの安定性が依存することになり、端末装置の小型化、低消費電力化を図ることが困難となる。 Further, if the estimation accuracy of the radio wave propagation environment is improved, a combination suitable for the radio wave propagation environment can be selected. However, if the communication terminal device performs high-precision estimation, the radio wave propagation environment of the communication terminal device Since the stability of the system depends on the estimation accuracy, it is difficult to reduce the size and power consumption of the terminal device.
したがって、図7に示したように、通信中に送信方法の変更を行わず、変調方式の変更のみを行うことにより、基地局装置及び通信端末装置が複雑な通信手続きを行わずに済む。また、通信端末装置の電波伝搬環境の推定精度を緩和してもよく、通信端末装置の小型化、低消費電力化を図ることができ、さらに、システム全体の処理負担が増大することを防ぐことができる。 Therefore, as shown in FIG. 7, the base station apparatus and the communication terminal apparatus do not need to perform complicated communication procedures by changing only the modulation method without changing the transmission method during communication. In addition, the estimation accuracy of the radio wave propagation environment of the communication terminal device may be relaxed, the communication terminal device can be reduced in size and power consumption, and further, the processing load on the entire system can be prevented from increasing. Can do.
ちなみに、このように通信中に送信方法を変更しないとしても、伝搬モデルは急激には変化しない。また、送信方法Yは、データの伝送速度は高速であるが、伝搬モデルが受信品質に多大な影響を与える。 Incidentally, even if the transmission method is not changed during communication in this way, the propagation model does not change abruptly. In the transmission method Y, the data transmission speed is high, but the propagation model greatly affects the reception quality.
送信方法X又は送信方法Yと組合せる変調方式
図9は、送信方法X及び送信方法Yと各変調方式との組合せによる単位時間当たりの送信ビット数を示したものである。送信方法Yは、各変調方式において送信方法Xの送信ビット数の2倍を送信することができる。ここで、送信方法Yが64QAMで単位時間当たりに送信するビット数と同じ伝送量を送信方法Xでも得ることを考えると、送信方法Xは4096QAMとの組合せを実現する必要がある。
Modulation method combined with transmission method X or transmission method Y FIG. 9 shows the number of transmission bits per unit time according to a combination of transmission method X and transmission method Y and each modulation method. The transmission method Y can transmit twice the number of transmission bits of the transmission method X in each modulation scheme. Here, considering that the transmission method Y obtains the same transmission amount as the number of bits transmitted per unit time in 64QAM, the transmission method X needs to realize a combination with 4096QAM.
ところが、送信方法Xで4096QAMとしたときの受信品質は、送信方法Yで64QAMとしたときの受信品質より悪い。このため、受信品質と伝送速度を共に向上させるためには、送信方法Xで4096QAMを実現することは好ましくない。 However, the reception quality when the transmission method X is 4096 QAM is worse than the reception quality when the transmission method Y is 64 QAM. For this reason, in order to improve both the reception quality and the transmission speed, it is not preferable to realize 4096 QAM by the transmission method X.
また、図3に示した基地局装置201における増幅器4034及び4044の入出力特性について図10を用いて考えてみる。図10は、増幅器の入出力特性を示す図である。この図において、横軸を入力レベル、縦軸を出力レベルとし、QPSKの入力範囲をA1、64QAMの入力範囲をA2、4096QAMの入力範囲をA3とする。また、異なる2つの入出力特性について実線と点線でそれぞれ示した。実線で示した入出力特性を有する増幅器(以下、「増幅器P1」と記す)は入力特性をA2の範囲とし、点線で示した入出力特性を有する増幅器(以下、「増幅器P2」と記す)は入力特性をA3の範囲とする。なお、変調方式が変わらなければ、変調信号の振幅変動範囲、すなわち入力範囲も送信方法にかかわらず変わらない。また、一般的に、変調多値数が大きいほど、変調信号の振幅変動範囲は大きくなる。
Consider the input / output characteristics of the
送信方法Yで最大変調多値数を64QAMとすれば、増幅器P1を用いれば十分である。これに対し、送信方法Yと64QAMとの組合せによる伝送速度を送信方法Xで実現するためには、4096QAMの変調方式を用いる必要があり、この場合、増幅器P2を用いなければならない。増幅器P2の出力特性は増幅器P1の出力特性より広範囲な出力レベルにわたり、受信装置では変動範囲の広い信号を処理することになるため、受信装置はこの信号の線形性を確保しなければならず、回路構成が複雑になってしまう。 If the maximum modulation multi-level number is 64QAM in the transmission method Y, it is sufficient to use the amplifier P1. On the other hand, in order to realize the transmission rate by the combination of the transmission method Y and 64QAM by the transmission method X, it is necessary to use the 4096QAM modulation method, and in this case, the amplifier P2 must be used. Since the output characteristic of the amplifier P2 covers a wider range of output levels than the output characteristic of the amplifier P1, and the receiving apparatus processes a signal having a wide fluctuation range, the receiving apparatus must ensure the linearity of this signal, The circuit configuration becomes complicated.
また、増幅器P2は増幅器P1より消費電力が大きいため、電力効率が悪いうえ、増幅器自体の規模も大きい。 Further, since the amplifier P2 consumes more power than the amplifier P1, the power efficiency is poor and the scale of the amplifier itself is large.
これらのことから、送信方法X又は送信方法Yと組合せる変調方式の最大変調多値数は等しくすることが望ましい。これにより、送信装置の消費電力を抑えられ、受信装置の回路構成を簡素化することができる。 For these reasons, it is desirable that the maximum modulation multilevel number of the modulation scheme combined with the transmission method X or the transmission method Y is equal. Thereby, the power consumption of the transmission device can be suppressed, and the circuit configuration of the reception device can be simplified.
送信アンテナ数を4本としたときの変調多値数の最大値
上述したような送信アンテナ数を2本とする場合から、送信アンテナ数を4本とする場合に変更し、4本の送信アンテナからそれぞれ変調信号を送信する場合に切り替えるとき、送信アンテナ数を4本とするときの変調多値数の最大値を、送信アンテナ数を2本とするときの変調多値数の最大値より小さくすることにより、受信装置では変動範囲の広い信号を処理しないでよいので、受信装置の回路構成を簡素化することができる。
Maximum number of modulation multi-levels when the number of transmission antennas is four The number of transmission antennas is changed from two to four when the number of transmission antennas is four. When switching to transmitting each modulated signal from, the maximum value of the modulation multilevel number when the number of transmission antennas is four is smaller than the maximum value of the modulation multilevel number when the number of transmission antennas is two As a result, the receiving device does not have to process a signal with a wide fluctuation range, and thus the circuit configuration of the receiving device can be simplified.
上述した変調多値数についての説明は、シングルキャリア方式に限らず、OFDM方式を含むマルチキャリア方式を用いた場合でも同様である。また、スペクトル拡散方式を用いていても、用いていなくてもよい。 The description of the modulation multi-level number described above is not limited to the single carrier scheme, but is the same when a multicarrier scheme including the OFDM scheme is used. Further, the spread spectrum method may or may not be used.
このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、基地局装置は、互いに同じデータが含まれた変調信号Aと変調信号Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Xと、互いに異なるデータが含まれた変調信号Aと変調信号Bとを複数のアンテナからそれぞれ送信する送信方法Yとのいずれかの送信方法を通信開始時に決定し、通信中は送信方法を変更せず、変調方式のみを変更することにより、データの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることができる。 Thus, according to the present embodiment, each of the base station device and the communication terminal device includes a plurality of antennas, and the base station device transmits a plurality of modulated signals A and B including the same data to each other. A transmission method X for transmitting from each antenna, and a transmission method Y for transmitting a modulated signal A and a modulated signal B containing different data from each of a plurality of antennas are determined at the start of communication, By changing only the modulation method without changing the transmission method during communication, it is possible to improve both the data transmission speed and the transmission quality.
なお、本実施の形態では、通信端末装置は通信開始時に基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて伝搬モデルを推定し、送信方法を要求しているが、例えば、基地局装置が他の通信端末装置と通信を行っている際に、基地局装置が送信している電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを受信し、これらを用いて伝搬モデルを推定し、通信開始時に送信方法を要求するようにしてもよい。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに挿入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。 In this embodiment, the communication terminal apparatus estimates the propagation model using the propagation model estimation symbol transmitted from the base station apparatus at the start of communication and requests a transmission method. For example, the base station apparatus When communicating with other communication terminal devices, it receives radio wave propagation environment estimation symbols and data symbols transmitted by the base station device, estimates the propagation model using these symbols, and sets the transmission method at the start of communication. You may make it request. As a result, it is not necessary to insert the propagation model estimation symbol into the frame, so that the data transmission rate can be further increased.
また、本実施の形態では、通信端末装置が固有値及び受信電界強度に基づいて、送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、ビットエラー率、パケット損失率及びフレームエラー率のうち少なくとも一つと受信電界強度とに基づいて送信方法及び変調方式を決定してもよい。例えば、受信電界強度が強いものの、ビットエラー率が高い場合、送信方法Xに決定するといった具合である。 In this embodiment, the communication terminal apparatus determines the transmission method and modulation method based on the eigenvalue and the received electric field strength. However, the present invention is not limited to this, and the bit error rate, packet loss rate, and The transmission method and modulation scheme may be determined based on at least one of the frame error rates and the received electric field strength. For example, when the reception field strength is strong but the bit error rate is high, the transmission method X is determined.
(実施の形態2)
実施の形態1では、通信中に送信方法の変更を行わないものとして説明したが、本実施の形態では通信中に送信方法の変更を行う場合について説明する。
(Embodiment 2)
Although the first embodiment has been described on the assumption that the transmission method is not changed during communication, the present embodiment describes a case where the transmission method is changed during communication.
本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態1と同じなので、図3及び図4を代用し、その詳しい説明は省略する。 Since the configurations of the base station apparatus and the communication terminal apparatus in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, FIGS. 3 and 4 are substituted, and detailed descriptions thereof are omitted.
図11は、本発明の実施の形態2に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図のST1101〜ST1108は図6のST601〜ST608と同一であり、また、ST1111〜ST1114はST605〜ST608と同一であるので、その詳しい説明は省略する。
FIG. 11 is a sequence diagram showing a communication procedure between the base station apparatus and the communication terminal apparatus according to
ST1109では、通信端末装置が基地局装置から送信された伝搬モデル推定シンボルを用いて、チャネル変動を推定し、実施の形態1の式(2)で示したチャネル行列の固有値に基づいて、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式を通信中に決定する。通信端末装置は、決定した送信方法及び変調方式を基地局装置に対して要求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。
In ST1109, the communication terminal apparatus estimates channel variation using the propagation model estimation symbol transmitted from the base station apparatus, and based on the eigenvalue of the channel matrix shown in Equation (2) of
ST1110では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した組合せを送信方法通知シンボルを用いて通信端末装置に通知する。 In ST1110, the base station apparatus determines the transmission method and modulation scheme based on the request transmitted from the communication terminal apparatus, and notifies the communication terminal apparatus of the determined combination using the transmission method notification symbol.
ST1115では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。 In ST1115, the base station apparatus notifies the communication terminal apparatus of the end of communication, and the communication terminal apparatus accepts this notification, and the communication ends.
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図12に示す。ここでは、変調方式がQPSK、16QAM、64QAMの3つが用いられるものとする。この図において、時間t0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間t1〜t2では送信方法X及びQPSKが用いられるとする。時間t2では変調方式のみがQPSKから16QAMに変更され、時間t2〜t3では送信方法X及び16QAMが用いられる。さらに、時間t3では再度変調方式のみが変更され、16QAMから64QAMに変更される。時間t3〜t4では送信方法X及び64QAMが用いられる。 FIG. 12 shows how the transmission method and modulation scheme applied by the base station apparatus change with time in such a series of communication procedures. Here, three modulation schemes, QPSK, 16QAM, and 64QAM are used. In this figure, it is assumed that communication between the base station apparatus and the communication terminal apparatus is started at time t0, and the transmission method X and QPSK are used from time t1 to t2. At time t2, only the modulation scheme is changed from QPSK to 16QAM, and transmission methods X and 16QAM are used at times t2 to t3. Furthermore, only the modulation scheme is changed again at time t3, and is changed from 16QAM to 64QAM. Transmission methods X and 64QAM are used from time t3 to t4.
時間t4では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法については送信方法Yへ、変調方式については64QAMを維持する要求を行う。 At time t4, the communication terminal apparatus makes a request for changing the transmission method and modulation method, and makes a request to transmit method Y for the transmission method and 64QAM for the modulation method.
時間t5では、通信中において送信方法の変更が行われ、送信方法Xから送信方法Yへの変更が行われ、変調方式については64QAMのまま維持される。時間t5〜t6では送信方法Y及び64QAMが用いられる。 At time t5, the transmission method is changed during communication, the transmission method X is changed to the transmission method Y, and the modulation method is maintained at 64QAM. Transmission methods Y and 64QAM are used at times t5 to t6.
時間t6では変調方式のみが64QAMから16QAMに変更され、時間t6〜t7では送信方法Y及び変調方式16QAMが用いられる。さらに、時間t7では再度変調方式のみが変更され、16QAMからQPSKに変更される。時間t7〜t8では送信方法Y及びQPSKが用いられ、時間t9で通信が終了する。 At time t6, only the modulation scheme is changed from 64QAM to 16QAM, and from time t6 to t7, the transmission method Y and the modulation scheme 16QAM are used. Furthermore, only the modulation scheme is changed again at time t7, and the mode is changed from 16QAM to QPSK. The transmission method Y and QPSK are used from time t7 to t8, and communication ends at time t9.
このように、送信方法の変更を通信中においても所定の時間間隔で行うことにより、伝搬路モデルの変更に対応することができる。なお、所定の時間間隔は不必要に送信方法の変更が行われないような間隔とする。 Thus, by changing the transmission method at predetermined time intervals even during communication, it is possible to cope with the change of the propagation path model. Note that the predetermined time interval is set such that the transmission method is not changed unnecessarily.
このように本実施の形態によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、通信中に送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the communication time becomes long, the propagation model may change. Therefore, by changing the transmission method during communication, the propagation model changed during communication. Even in this case, it is possible to improve both the reception quality and the transmission speed.
なお、本実施の形態において、通信開始時は伝搬モデルの推定を行わず、強制的に送信方法Xで通信を開始し、通信中に電波伝搬環境推定シンボルを用いて、伝搬モデルの推定を行うようにしてもよい。これにより、伝搬モデル推定シンボルをフレームに挿入する必要がなくなるため、データの伝送速度をさらに高速にすることができる。 In this embodiment, the propagation model is not estimated at the start of communication, but communication is forcibly started using transmission method X, and the propagation model is estimated using the radio wave propagation environment estimation symbol during communication. You may do it. As a result, it is not necessary to insert the propagation model estimation symbol into the frame, so that the data transmission rate can be further increased.
また、実施の形態1及び実施の形態2では、スペクトル拡散通信方式について説明したが、これに限らず、例えば、拡散部を削除したシングルキャリア方式、またはOFDM方式においても同様に実施することができる。 Further, although the spread spectrum communication method has been described in the first and second embodiments, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to a single carrier method or an OFDM method in which a spreading unit is deleted. .
(実施の形態3)
実施の形態1では、スペクトル拡散通信方式の場合について説明したが、本発明の実施の形態3では、OFDM方式において通信開始時の送信方法及び変調方式を固定とする場合について説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the case of the spread spectrum communication method has been described, but in the third embodiment of the present invention, a case where the transmission method and the modulation method at the start of communication in the OFDM method are fixed will be described.
図13は、本発明の実施の形態3におけるフレーム構成を示す図である。ただし、図13が図1と共通する部分には、図1と同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図13が示すように、OFDM方式は時間方向のみならず、周波数方向にもシンボルを配置する方式であり、ここでは、キャリア数を4とする。各キャリアは送信方法通知シンボル102、電波伝搬環境推定シンボル103、データシンボル104の順に配置される。
FIG. 13 is a diagram showing a frame configuration in
図13(a)は、送信方法Xにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示す図である。キャリア1についてみると、図1(a)で示したデータシンボルの配置と同様であり、このような配置のデータシンボルが送信される。キャリア2〜キャリア4についても、キャリア1と同様の符号が施されたデータシンボルが配置され、配置されたデータシンボルが送信される。
FIG. 13A is a diagram illustrating a frame configuration of the modulation signal A and the modulation signal B in the transmission method X. The
図13(b)は、送信方法Yにおける変調信号Aと変調信号Bのフレーム構成を示す図である。キャリア1についてみると、図1(b)で示したデータシンボルの配置と同様であり、キャリア1は情報内容の異なるデータシンボルを送信する。キャリア2〜キャリア4についても、キャリア1と同様に情報内容の異なるデータシンボルが配置され、配置されたデータシンボルが送信される。
FIG. 13B is a diagram illustrating a frame configuration of the modulation signal A and the modulation signal B in the transmission method Y. The
図13は、データシンボルを時間領域に符号化されたOFDM方式の場合について示したが、図14に示すように周波数領域に符号化されたOFDM方式の場合でもよい。図14(a)は送信方法Xのフレーム構成を、図14(b)は送信方法Yのフレーム構成をそれぞれ示す。このとき、図2に示すアンテナ252においてキャリア1、時間tの受信信号をR1(t,1)とし、キャリア2、時間tの受信信号をR1(t,2)とすると、以下の式が成り立つ。
Although FIG. 13 shows the case of the OFDM system in which the data symbols are encoded in the time domain, the case of the OFDM system in which the data symbols are encoded in the frequency domain as shown in FIG. 14A shows the frame configuration of the transmission method X, and FIG. 14B shows the frame configuration of the transmission method Y. At this time, in the
図15は、本発明の実施の形態3に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。ただし、図15が図3と共通する部分は、図3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。この図において、データ系列生成部1401は、フレーム生成指示部401の指示(フレーム生成指示信号S71)にしたがって送信ディジタル信号から、図13で示したようなフレーム構成に対応する変調信号Aの送信ディジタル信号S72及び変調信号Bの送信ディジタル信号S73を生成する。生成された変調信号Aの送信ディジタル信号S72はデータ系列生成部1401から送信処理部1402に出力され、変調信号Bの送信ディジタル信号S73は送信処理部1405に出力される。
FIG.15 is a block diagram showing a configuration of a base station apparatus according to
送信処理部1402は、データ系列生成部1401から出力された変調信号Aの送信ディジタル信号S72について、送信処理部1405は、データ系列生成部1401から出力された変調信号Bの送信ディジタル信号S73について、それぞれフレーム生成指示部401からの指示にしたがって送信処理を行う。送信処理部1402と送信処理部1405の内部構成は同一なので、以下、送信処理部1402内の構成について説明する。
The
S/P変換部1403は、変調部4031から出力されたシリアル信号S74をパラレル信号S75に変換して、変換後のパラレル信号S75をIDFT部1404に出力する。
The S /
IDFT部1404は、S/P変換部1403から出力されたパラレル信号S75に逆離散フーリエ変換(Inverse Discrete Fourier Transform)を施すことにより、OFDM信号S76を形成し、形成したOFDM信号S76を無線部4033に出力する。
The
図16は、本発明の実施の形態3に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。ただし、図16が図4と共通する部分には、図4と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a communication terminal apparatus according to
無線部501は、アンテナ252で受信された信号S90に所定の無線処理(ダウンコンバートやA/D変換等)を行い、無線処理後の信号S91をDFT部1501及び受信電界強度推定部1509に出力する。
DFT部1501は、無線部501から出力された信号S91に離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform)を施し、変換後の信号S92を第1伝送路推定部1502、第2伝送路推定部1503及び復調部1507に出力する。
The
第1伝送路推定部1502は、DFT部1501から出力された信号S92のうち、変調信号Aの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号Aの伝送路推定、すなわち、チャネル変動の推定を行う。推定された変調信号Aの伝送路情報は伝送路推定信号S93として、第1伝送路推定部1502から復調部1507に出力される。
First transmission
第2伝送路推定部1503は、DFT部1501から出力された信号S92のうち、変調信号Bの電波伝搬環境推定シンボルを用いて、変調信号Bの伝送路(チャネル変動)推定を行う。推定された変調信号Bの伝送路情報は伝送路推定信号S94として、第2伝送路推定部1503から復調部1507に出力される。第1伝送路推定部1502及び第2伝送路推定部1503から出力された伝送路信号S93及びS94には、キャリア1〜キャリア4における伝送路情報が含まれている。
Second transmission
なお、アンテナ253で受信された信号S95は、無線部506、DFT部1504、第1伝送路推定部1505及び第2伝送路推定部1506において、上述した処理と同様の処理が行われるので、その詳しい説明は省略する。
The signal S95 received by the
復調部1507は、第1伝送路推定部1502及び1505、第2伝送路推定部1503及び1506から出力された伝送路情報S93、S94、S98、S99を用いて、DFT部1501及びDFT部1504から出力された信号S92及びS97の復調を行う。このとき、復調部1507では、DFT部1501及びDFT部1504から出力された信号S92及びS97の送信方法通知シンボルから、当該信号の送信方法(X又はY)、変調方式及び誤り訂正方式を取得し、取得した内容に応じてデータシンボルを復調し、変調信号Aの受信ディジタル信号S100と変調信号Bの受信ディジタル信号S101を得る。なお、復調の際には、式(1)及び式(2)の関係式に基づいて行われる。復調された信号は、復調部1507から受信ディジタル信号S100及びS101として出力されると共に、受信品質推定部1508に出力される。
The
受信品質推定部1508は、復調部1507から出力された信号S100及びS101に基づいて、ビットエラー率、パケット損失率、フレームエラー率などを算出し、これにより受信品質を推定する。推定結果は受信品質推定信号S102として、受信品質推定部1508から送信方法決定部1510及び変調方式決定部1511に出力される。
The reception
受信電界強度推定部1509は、無線部501及び無線部506から出力された信号S91及びS96に基づいて、受信電界強度を推定し、推定結果を受信電界強度推定信号S103として送信方法決定部1510及び変調方式決定部1511に出力する。
The received electric field
送信方法決定部1510は、受信品質推定部1508から出力された受信品質推定信号S102と、受信電界強度推定部1509から出力された受信電界強度推定信号S103とに基づいて、基地局装置に要求する送信方法X又は送信方法Yを後述する所定のタイミングで決定し、送信方法要求情報として出力する。例えば、受信電界強度は確保できているが、受信品質が確保できていない場合、送信方法Xを決定し、受信電界強度に対して、受信品質が十分確保できている場合、送信方法Yを決定する。
The transmission
変調方式決定部1511は、受信品質推定部1508から出力された受信品質推定信号S102と、受信電界強度推定部1509から出力された受信電界強度推定信号S103とに基づいて、基地局装置に要求する変調方式を後述する所定のタイミングで決定する。決定された方式は、変調方式要求情報として通信端末装置から出力される。変調方式要求情報と送信方法要求情報は、基地局装置に伝送される。
Modulation
次に、上述した構成を有する基地局装置と通信端末装置の動作について説明する。図17は、本発明の実施の形態3に係る基地局装置及び通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ST1601では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。
Next, operations of the base station apparatus and communication terminal apparatus having the above-described configurations will be described. FIG. 17 is a sequence diagram showing a communication procedure of the base station apparatus and communication terminal apparatus according to
ST1602では、基地局装置がST1601で行った通信開始要求を受け付けると共に、送信方法X、変調方式をBPSKで電波伝搬環境推定シンボルやデータシンボルを通信端末装置に送信する。これにより、通信開始直後のデータシンボルの受信品質を高めることができ、通信端末装置において高い復調精度を実現することができる。 In ST1602, the base station apparatus accepts the communication start request made in ST1601, and transmits a radio wave propagation environment estimation symbol and a data symbol to the communication terminal apparatus using the transmission method X and the modulation method as BPSK. Thereby, the reception quality of the data symbol immediately after the start of communication can be improved, and high demodulation accuracy can be realized in the communication terminal apparatus.
以下、ST1603〜ST1609は、図6のST603〜ST609に対応するので、その詳しい説明は省略する。 Hereinafter, ST1603 to ST1609 correspond to ST603 to ST609 in FIG.
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図18に示す。ここでは、変調方式がQPSK、16QAM、64QAMの3つが用いられるものとする。この図において、時間t0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間t1〜t3では送信方法X及びBPSKが強制的に用いられる。時間t2では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間t3では変調方式のみがBPSKから16QAMに変更され、時間t3〜t5では送信方法X及び16QAMが用いられる。さらに、時間t4では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間t5では再度変調方式のみが変更され、16QAMから64QAMに変更される。時間t5〜t6では送信方法X及び64QAMが用いられ、時間t7で通信が終了する。 FIG. 18 shows how the transmission method and modulation scheme applied by the base station apparatus change with time in such a series of communication procedures. Here, three modulation schemes, QPSK, 16QAM, and 64QAM are used. In this figure, communication between the base station apparatus and the communication terminal apparatus is started at time t0, and transmission methods X and BPSK are forcibly used from time t1 to t3. At time t2, there is a request for changing the transmission method and modulation method from the communication terminal apparatus. At time t3, only the modulation method is changed from BPSK to 16QAM, and from time t3 to t5, transmission methods X and 16QAM are used. Furthermore, at time t4, there is a request for changing only the modulation scheme from the communication terminal apparatus, and at time t5, only the modulation scheme is changed again, changing from 16QAM to 64QAM. Transmission methods X and 64QAM are used from time t5 to t6, and communication ends at time t7.
さらに、時間t8で上記の基地局装置と通信端末装置が通信を開始すると、時間t9〜t11で送信方法X及びBPSKが強制的に用いられる。時間t10では通信端末装置から送信方法及び変調方式の変更要求があり、時間t11では送信方法がXからYに変更され、変調方式がBPSKから16QAMに変更され、時間t11〜t13では送信方法Y及び16QAMが用いられる。さらに、時間t12では通信端末装置から変調方式のみの変更要求があり、時間t13では再度変調方式のみが変更され、16QAMからQPSKに変更される。時間t13〜t14では送信方法Y及びQPSKが用いられ、時間t15で通信が終了する。 Furthermore, when the base station apparatus and the communication terminal apparatus start communication at time t8, transmission methods X and BPSK are forcibly used from time t9 to t11. At time t10, there is a request to change the transmission method and modulation method from the communication terminal apparatus, at time t11 the transmission method is changed from X to Y, the modulation method is changed from BPSK to 16QAM, and from time t11 to t13, transmission method Y and 16QAM is used. Furthermore, at time t12, there is a request for changing only the modulation method from the communication terminal apparatus, and at time t13, only the modulation method is changed again, and 16QAM is changed to QPSK. Transmission methods Y and QPSK are used from time t13 to t14, and communication ends at time t15.
このように、基地局装置は、誤り耐性が強く、高い受信品質が得られる送信方法X及びBPSKを、通信開始の際、強制的に用いることにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。 In this way, the base station apparatus simplifies the communication procedure from the start of communication to data transmission by forcibly using the transmission method X and BPSK, which have high error tolerance and high reception quality, at the start of communication. The communication terminal device can reliably demodulate data immediately after the start of communication.
このように本実施の形態によれば、基地局装置及び通信端末装置のそれぞれが複数のアンテナを備え、互いに同じデータが含まれた第1の変調信号と第2の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第1の送信方法と、互いに異なるデータが含まれた第3の変調信号と第4の変調信号とを複数のアンテナからそれぞれ送信する第2の送信方法とのいずれかの送信方法のうち、誤り耐性の強い送信方法と変調方式とを通信開始時に強制的に適用することにより、通信開始からデータ送信までの通信手順を簡略化することができ、通信端末装置は通信開始直後のデータを確実に復調することができる。また、OFDM方式においてもデータの伝送速度と伝送品質の向上を共に図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, each of the base station apparatus and the communication terminal apparatus includes a plurality of antennas, and the first modulation signal and the second modulation signal including the same data are transmitted to the plurality of antennas. Any one of the first transmission method for transmitting from the first transmission method and the second transmission method for transmitting the third modulation signal and the fourth modulation signal containing different data from the plurality of antennas, respectively. Among these, by forcibly applying a transmission method and a modulation method with strong error tolerance at the start of communication, the communication procedure from the start of communication to data transmission can be simplified. Data can be reliably demodulated. Also in the OFDM system, it is possible to improve both the data transmission speed and the transmission quality.
なお、本実施の形態においては、通信開始時に送信方法及び変調方式を固定とした場合について説明したが、送信方法のみを固定とし、変調方式は選択可能としてもよい。 In this embodiment, the case where the transmission method and the modulation method are fixed at the start of communication has been described. However, only the transmission method may be fixed and the modulation method may be selectable.
また、本実施の形態においては、送信方法及び変調方式の選択をビットエラー率、パケット損失率、フレームエラー率等の受信品質に基づいて行っているが、実施の形態1で説明したチャネル行列の固有値に基づいて行ってもよい。 In this embodiment, the transmission method and the modulation method are selected based on the reception quality such as the bit error rate, the packet loss rate, and the frame error rate. However, the channel matrix described in the first embodiment You may perform based on an eigenvalue.
(実施の形態4)
実施の形態3では、通信開始時に送信方法及び変調方式を選択せずに、通信中に1回のみ送信方法を変更する場合について説明したが、本発明の実施の形態4では、通信中に所定の時間間隔で送信方法の変更を行う場合について説明する。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the case where the transmission method is changed only once during communication without selecting the transmission method and modulation method at the start of communication has been described. However, in the fourth embodiment of the present invention, a predetermined value is set during communication. A case where the transmission method is changed at a time interval of will be described.
本実施の形態における基地局装置及び通信端末装置の構成は実施の形態3と同じなので、図15及び図16を代用し、その詳しい説明は省略する。
Since the configurations of the base station apparatus and the communication terminal apparatus in the present embodiment are the same as those in
図19は、本発明の実施の形態4に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。ただし、この図のST1906及びST1907のみが図17のST1606及びST1607と異なり、その他の手順については図17と同一なので、ST1906及びST1907についてのみ説明する。
FIG. 19 is a sequence diagram showing a communication procedure between the base station apparatus and the communication terminal apparatus according to
ST1906では、通信端末装置が通信開始から所定時間経過後、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式を決定し、決定した内容を基地局装置に要求する。基地局装置はこの要求を受け付ける。 In ST1906, the communication terminal apparatus determines a transmission method and a modulation scheme applied by the base station apparatus after a predetermined time has elapsed from the start of communication, and requests the determined contents from the base station apparatus. The base station apparatus accepts this request.
ST1907では、基地局装置が通信端末装置から送信された要求に基づいて、送信方法及び変調方式を決定し、決定した送信方法及び変調方式を送信方法通知シンボルを用いて通信端末装置に通知する。 In ST1907, the base station apparatus determines the transmission method and modulation scheme based on the request transmitted from the communication terminal apparatus, and notifies the communication terminal apparatus of the determined transmission method and modulation scheme using the transmission method notification symbol.
このような一連の通信手順において、基地局装置が適用する送信方法及び変調方式の時間推移に伴う変更の様子を図20に示す。ここでは、変調方式がQPSK、16QAM、64QAMの3つが用いられるものとする。この図において、時間t0で基地局装置と通信端末装置との通信が開始され、時間t1〜t3では送信方法X及びBPSKが強制的に用いられる。時間t2では通信端末装置が送信方法をXからYへ、変調方式をBPSKから16QAMへ変更する要求を行い、時間t3〜t5では送信方法Y及び16QAMが用いられる。さらに、時間t4では通信端末装置が変調方式のみを16QAMから64QAMへ変更する要求を行い、時間t5〜t6では送信方法Y及び64QAMが用いられる。 FIG. 20 shows how the transmission method and modulation scheme applied by the base station apparatus change with time in such a series of communication procedures. Here, three modulation schemes, QPSK, 16QAM, and 64QAM are used. In this figure, communication between the base station apparatus and the communication terminal apparatus is started at time t0, and transmission methods X and BPSK are forcibly used from time t1 to t3. At time t2, the communication terminal apparatus makes a request to change the transmission method from X to Y and the modulation method from BPSK to 16QAM, and at time t3 to t5, transmission methods Y and 16QAM are used. Further, at time t4, the communication terminal apparatus requests to change only the modulation scheme from 16QAM to 64QAM, and transmission methods Y and 64QAM are used from time t5 to t6.
時間t6では、通信端末装置が送信方法及び変調方式の変更要求を行い、送信方法についてはYからXへ、変調方式については64QAMを維持する要求を行う。 At time t6, the communication terminal apparatus makes a request for changing the transmission method and the modulation method, and requests Y to X for the transmission method and 64QAM for the modulation method.
時間t7では、通信中において送信方法の変更が行われ、時間t7〜t9では送信方法X及び64QAMが用いられる。 At time t7, the transmission method is changed during communication, and transmission methods X and 64QAM are used from time t7 to t9.
時間t8では通信端末装置が変調方式のみを64QAMから16QAMに変更する要求を行い、時間t9〜t11では送信方法X及び16QAMが用いられる。さらに、時間t10では通信端末装置が再度変調方式のみを16QAMからQPSKに変更する要求を行い、時間t11〜t12では送信方法X及びQPSKが用いられ、時間t13で通信が終了する。 At time t8, the communication terminal apparatus makes a request to change only the modulation scheme from 64QAM to 16QAM, and from time t9 to t11, transmission methods X and 16QAM are used. Further, at time t10, the communication terminal apparatus again requests to change only the modulation scheme from 16QAM to QPSK, transmission method X and QPSK are used from time t11 to t12, and communication ends at time t13.
このように、送信方法の変更を通信中においても所定の時間間隔で行うことにより、伝搬路モデルの変更に対応することができる。なお、所定の時間間隔は不必要に送信方法の変更が行われないような間隔とする。 Thus, by changing the transmission method at predetermined time intervals even during communication, it is possible to cope with the change of the propagation path model. Note that the predetermined time interval is set such that the transmission method is not changed unnecessarily.
このように本実施の形態によれば、通信時間が長くなる場合には、伝搬モデルが変化することもあるので、通信中に送信方法の変更を行うことにより、通信中に伝搬モデルが変化した場合でも、受信品質の向上と伝送速度の高速化の両立を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the communication time becomes long, the propagation model may change. Therefore, by changing the transmission method during communication, the propagation model changed during communication. Even in this case, it is possible to improve both the reception quality and the transmission speed.
なお、実施の形態3及び実施の形態4では、OFDM方式について説明したが、これに限ったものではなく、例えば、拡散部を加え、スペクトル拡散方式を用いたOFDM方式でも同様に実施することができる。また、OFDM方式以外のマルチキャリア方式でも同様に実施することができる。 In the third and fourth embodiments, the OFDM scheme has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a spreader may be added and the OFDM scheme using the spread spectrum scheme may be similarly implemented. it can. Further, the same can be applied to a multicarrier system other than the OFDM system.
(実施の形態5)
実施の形態1から実施の形態4では、送信方法Xとして、時空間ブロック符号又は時空間トレリス符号を用いた方式を、送信方法Yとして、式(2)に示すように互いに異なる複数のデータを同時に伝送する方式を用いた場合について説明したが、本発明の実施の形態5では、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なる送信方法Xとして、サイクリックディレイダイバーシチ(CDD:Cyclic Delay Diversity)などのダイバーシチゲインが得られる送信方法について説明する。
(Embodiment 5)
In
以下、CDDについて図21を用いて説明する。図21は、12シンボルを用いてCDDを行うときのフレーム構成を示す。この図において、送信信号A及び送信信号Bは異なるアンテナから送信されるフレームであり、例えば、送信信号Aは図2に示すアンテナ202から送信され、送信信号Bは図2に示すアンテナ203から送信される。
Hereinafter, CDD will be described with reference to FIG. FIG. 21 shows a frame structure when CDD is performed using 12 symbols. In this figure, transmission signal A and transmission signal B are frames transmitted from different antennas. For example, transmission signal A is transmitted from
送信信号Aは、CDDに用いるシンボルSy1,Sy2,…,Sy11,Sy12で順に構成され、それぞれのシンボルは時間i+1,i+2,・・・,i+11,i+12で送信される。 The transmission signal A is composed of symbols Sy1, Sy2,..., Sy11, Sy12 used for CDD in order, and each symbol is transmitted at times i + 1, i + 2,.
送信信号Bは、送信信号Aのシンボルの並びが6シンボル分巡回シフトされ、Sy7,Sy8,…,Sy5,Sy6で順に構成され、それぞれのシンボルは時間i+1,i+2,・・・,i+11,i+12で送信される。 The transmission signal B is cyclically shifted by 6 symbols in the arrangement of symbols of the transmission signal A, and is composed of Sy7, Sy8,..., Sy5, Sy6 in order, and each symbol is time i + 1, i + 2,. Sent by
このようなフレーム構成をとることにより、受信装置では、等化器においてダイバーシチゲインを得ることができるため、データの受信品質が向上する。よって、CDDは送信方法Yより伝送速度が低速であるが、受信品質が良好であるということができる。したがって、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、CDDを用いても実施の形態1から実施の形態4を実施することができる。
By adopting such a frame configuration, the receiving apparatus can obtain a diversity gain in the equalizer, so that the reception quality of data is improved. Therefore, CDD has a lower transmission speed than transmission method Y, but it can be said that the reception quality is good. Therefore,
(実施の形態6)
実施の形態5では、送信方法Xとして、時空間ブロック符号及び時空間トレリス符号とは異なるCDDを用いた方式について説明したが、本発明の実施の形態6では、さらに、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)システムにおける固有モードと称する通信モードを送信方法Xとする場合について説明する。
(Embodiment 6)
In the fifth embodiment, a scheme using CDD different from the space-time block code and the space-time trellis code has been described as the transmission method X. However, in the sixth embodiment of the present invention, MIMO (Multiple-Input Multiplex) is further used. -Output) The case where the communication mode called the eigenmode in the system is the transmission method X will be described.
MIMOシステムでは、受信局だけでなく送信局側においても両局間の伝搬チャネルの推定結果であるチャネル状態情報(Channel State Information)が既知である場合に、送信局が送信チャネルシグネチャベクトル(channel signature vector)を用いてベクトル化した信号を送信アレーアンテナより受信局に対して送信し、さらに受信局で、受信アレーアンテナの受信信号から、送信チャネルシグネチャベクトルに対応付けられた受信チャネルシグネチャベクトルを用いて、送信信号を検出し復調する通信方法を実現することができる。 In the MIMO system, when channel state information (channel state information) that is an estimation result of a propagation channel between both stations is known not only at the receiving station but also at the transmitting station, the transmitting station transmits a transmission channel signature vector (channel signature). vector) is transmitted from the transmitting array antenna to the receiving station, and the receiving station uses the received channel signature vector associated with the transmitting channel signature vector from the received signal of the receiving array antenna. Thus, a communication method for detecting and demodulating a transmission signal can be realized.
このMIMOシステムにおいては、通信空間に複数のチャネルを構成した信号を多重伝送する通信モードとして、チャネル行列の特異ベクトル(singular vector)又は固有ベクトル(eigen vector)を利用した固有モード(eigenmode)がある(例えば、文献“MIMOチャネルにおける固有ビーム空間分割多重(E−SDM)方式”電子情報通信学会、信学技法RCS2002−53、2002年5月に示されている。)。 In this MIMO system, there is an eigenmode (eigenmode) using a singular vector or eigenvector of a channel matrix as a communication mode for multiplex transmission of signals constituting a plurality of channels in a communication space ( For example, the document “Eigenbeam Space Division Multiplexing (E-SDM) System in MIMO Channel” is described in IEICE, IEICE RCS2002-53, May 2002).
この固有モードは、これら特異ベクトルや固有ベクトルをチャネルシグネチャベクトルとして利用する方法である。ここでチャネル行列は、送信アレーアンテナの各アンテナ素子と受信アレーアンテナのアンテナ素子の全て又は一部との組み合せの複素チャネル係数を要素とする行列である。 This eigenmode is a method of using these singular vectors and eigenvectors as channel signature vectors. Here, the channel matrix is a matrix whose elements are complex channel coefficients of combinations of all or part of the antenna elements of the transmitting array antenna and the antenna elements of the receiving array antenna.
図22は、MIMOシステムにおいて、固有モードに代表されるビーム空間モードを用いたチャネル多重通信システムの構成を示す。まず、基地局装置2300について説明する。多重フレーム生成部2301は入力された送信データ系列を、多重化チャネルへマッピングするために複数の送信フレームを生成し、生成した複数の送信フレームをベクトル多重化部2303に出力する。
FIG. 22 shows a configuration of a channel multiplexing communication system using a beam space mode typified by an eigenmode in a MIMO system. First, the base station apparatus 2300 will be described. Multiplex
送信チャネル解析部2302は基地局装置2300と通信端末装置2310間のチャネル状態情報に基づいて、多重化チャネルを構成するために複数の送信チャネルシグネチャベクトルを算出する。送信チャネル解析部2302は算出した送信チャネルシグネチャベクトルをベクトル多重化部2303に出力する。
Based on channel state information between base station apparatus 2300 and communication terminal apparatus 2310, transmission
ベクトル多重化部2303は多重フレーム生成部2301から出力された各々の送信フレームに送信チャネル解析部2302から出力された別々のチャネルシグネチャベクトルを掛け合わせて合成する。ベクトル多重化部2303は合成した信号を送信アレーアンテナ2304を介して通信端末装置2310に対して送信する。
The
次に、通信端末装置2310について説明する。受信チャネル解析部2311は基地局装置2300と通信端末装置2310間のチャネル状態情報に基づいて、多重化された送信信号を分離するために複数の受信チャネルシグネチャベクトルを算出する。受信チャネル解析部2311は算出した複数の受信チャネルシグネチャベクトルを多重信号分離部2313に出力する。
Next, the communication terminal device 2310 will be described. Based on the channel state information between base station apparatus 2300 and communication terminal apparatus 2310, reception
多重信号分離部2313は、受信アレーアンテナ2312を介して受信した信号(受信信号)に受信チャネル解析部2311から出力された各々のチャネルシグネチャベクトルを掛け合わせることにより、複数の受信フレームを生成する。多重信号分離部2313は生成した複数の受信フレームをマルチフレーム合成部2314に出力する。
The multiplexed
マルチフレーム合成部2314は、多重化チャネルにマッピングされた信号を合成して受信データ系列を得る。
ここで、基地局装置2300が送信方法Xと送信方法Yとを切り替えて送信する機能を有しているものとし、基地局装置2300が有する送信装置の構成を図23に示す。ただし、図23が図3と共通する部分には、図3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。 Here, it is assumed that base station apparatus 2300 has a function of switching between transmission method X and transmission method Y, and the configuration of the transmission apparatus included in base station apparatus 2300 is shown in FIG. 23 identical to those in FIG. 3 are assigned the same reference numerals as in FIG. 3, and detailed descriptions thereof are omitted.
図23において、送信方法要求情報が送信方法X、すなわち固有モードを示している場合、信号処理部2401は通信相手(通信端末装置2310)からのチャネル状態情報を用いて、上述の信号処理を施す。一方、送信方法要求情報が送信方法Y、すなわち式(2)に示すような送信方法を示している場合、信号処理部2401は信号処理を施さずに、信号S5を信号S110として出力し、信号S9を信号S111として出力する。
In FIG. 23, when the transmission method request information indicates the transmission method X, that is, the eigenmode, the
このように、固有モードを用いることにより、受信装置では、直接波が支配的な受信環境において、良好な受信品質を得ることができる。したがって、時空間ブロック符号、時空間トレリス符号と同様の送信方法として、固有モードを用いても実施の形態1から実施の形態4を実施することができる。
In this way, by using the eigenmode, the reception apparatus can obtain good reception quality in a reception environment where the direct wave is dominant. Therefore,
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7では、実施の形態6において説明した固有モードを用いた送信方法と式(2)に示したような送信方法との切り替え方法について説明する。
(Embodiment 7)
In Embodiment 7 of the present invention, a method of switching between the transmission method using the eigenmode described in
一般に知られている通信形態には、図24(a)に示すpoint―to―multi point型の通信形態と、図24(b)に示すpoint―to―point型の通信形態と、図24(c)に示すpoint―to―point型の通信形態がある。 Generally known communication forms include a point-to-multi point type communication form shown in FIG. 24 (a), a point-to-point type communication form shown in FIG. 24 (b), and FIG. There is a point-to-point type communication mode shown in c).
図24(a)では、基地局が複数の通信端末と同時に通信を行っており、図24(b)では、2台の通信端末が通信を行っている様子を示す。同様に、図24(c)では、基地局と1台の通信端末が通信を行っている様子を示す。 In FIG. 24A, the base station performs communication simultaneously with a plurality of communication terminals, and in FIG. 24B, two communication terminals communicate with each other. Similarly, FIG. 24C shows a state where the base station and one communication terminal are communicating.
ところで、固有モードには改善すべき点として以下のことが考えられる。第1に、通信相手からチャネル状態情報を取得する必要があるため、複数の通信相手と通信を行っている場合、この複数の通信相手からチャネル状態情報をそれぞれ取得する必要があり、これによりデータの伝送効率が低下してしまう。第2に、複数の通信相手に対して固有ビームを形成するには、複雑な信号処理を行う必要がある。 By the way, the following can be considered as points to be improved in the eigenmode. First, since it is necessary to acquire channel state information from a communication partner, when communicating with a plurality of communication partners, it is necessary to acquire channel state information from the plurality of communication partners, respectively. The transmission efficiency will decrease. Second, in order to form eigen beams for a plurality of communication partners, it is necessary to perform complicated signal processing.
これらのことから、複数の通信相手が存在するpoint―to―multi point型の通信形態では、固有モードを用いることは好ましくない。よって、固有モードはpoint―to―point型の通信形態で用いることが好ましい。すなわち、point―to―point型の通信形態において固有モードを用いることにより、上記固有モードの改善すべき点を考慮することなく、式(2)に示すような送信方法(送信方法Y)を用いるよりも伝送速度の高速化、受信品質の向上を図ることができる。ただし、通信相手数に応じて送信方法を切り替えるには、自局が通信している通信相手の数を通信相手に送信する必要があるため、送信フレームに“通信相手数の情報”のシンボルを挿入しなければならない。 For these reasons, it is not preferable to use the eigenmode in the point-to-multi point type communication mode in which a plurality of communication partners exist. Therefore, the eigenmode is preferably used in a point-to-point type communication mode. That is, by using the eigenmode in the point-to-point communication mode, the transmission method (transmission method Y) as shown in the equation (2) is used without considering the points to be improved in the eigenmode. As a result, the transmission speed can be increased and the reception quality can be improved. However, in order to switch the transmission method according to the number of communication partners, it is necessary to transmit the number of communication partners with which the local station is communicating to the communication partner, so the symbol of “number of communication partners” is added to the transmission frame. Must be inserted.
送信方法が設定された後は、実施の形態1から実施の形態4で説明したように、変調方式を変更することにより、データ伝送速度と伝送品質の両立を図ることができる。なお、送信方法の設定は実施の形態1から実施の形態4で説明した方法を用いることとする。 After the transmission method is set, as described in the first to fourth embodiments, the data transmission rate and the transmission quality can be compatible by changing the modulation method. Note that the transmission method is set using the method described in the first to fourth embodiments.
ここで、上述したような通信相手数に応じて送信方法を切り替える場合のさらなる効果について図25を用いて説明する。図25が示すように、2台の通信端末A及びBと通信している基地局のセル内で、他の通信端末C及びDの2台が固有モードで通信を行うことができる。これは、固有モードを用いた送信方法は、通信相手に向けた固有ビームを形成するため、基地局や他の通信端末A及びBに対し、干渉を与えずに済むからである。ただし、図26に示すように固有モードを用いた通信を行っている通信端末C及びDが、送信方法Yを行っている通信局(図26では、基地局、通信端末A及びB)に対して干渉を与える場合は、例えば、固有モードを用いた通信(固有ビーム通信)を強制的に終了させる割り込みのモードを基地局の送信信号に設定すればよい。 Here, a further effect when the transmission method is switched according to the number of communication partners as described above will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 25, in the cell of the base station communicating with the two communication terminals A and B, the other two communication terminals C and D can communicate in the eigenmode. This is because the transmission method using the eigenmode forms an eigenbeam directed toward the communication partner, and thus does not interfere with the base station and the other communication terminals A and B. However, as shown in FIG. 26, the communication terminals C and D that are performing communication using the eigenmode are connected to the communication station (the base station and the communication terminals A and B in FIG. 26) that are performing the transmission method Y. In the case of giving interference, for example, an interrupt mode for forcibly terminating communication using the eigenmode (eigenbeam communication) may be set in the transmission signal of the base station.
次に、基地局装置と通信端末装置の通信手順について説明する。図27は、基地局装置と通信端末装置の通信手順を示すシーケンス図である。この図において、ST2801では、通信端末装置が基地局装置に対して通信開始を要求するとともに、送信方法(固有モードを用いた送信方法又は式(2)に示すような送信方法)の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。通信端末装置において要求する送信方法は、通信端末装置が通信相手と1対1(point―to―point、peer―to−peer)通信を望んでいる場合には、特に、固有モードを用いた送信方法とする。 Next, a communication procedure between the base station apparatus and the communication terminal apparatus will be described. FIG. 27 is a sequence diagram illustrating a communication procedure between the base station apparatus and the communication terminal apparatus. In this figure, in ST2801, the communication terminal apparatus requests the base station apparatus to start communication, and requests a transmission method (transmission method using an eigenmode or a transmission method as shown in Equation (2)). The base station apparatus accepts this request. The transmission method requested in the communication terminal apparatus is a transmission method using the eigenmode, particularly when the communication terminal apparatus desires one-to-one (point-to-point, peer-to-peer) communication with the communication partner. The method.
そして、基地局装置は現在の通信形態に応じて送信方法を切り替える。すなわち1対多通信を行っているか否かに応じ送信方法を切り替える。具体的には、1対多(point―to―multi point)通信を行っている場合、式(2)に示すような送信方法に決定し、要求を受けた通信端末装置のみとの通信(point―to―point型)である場合、固有モードを用いた送信方法に決定し、ST2802では、このいずれかの決定された送信方法を通信端末装置に通知する。 And a base station apparatus switches a transmission method according to the present communication form. That is, the transmission method is switched depending on whether or not one-to-many communication is being performed. Specifically, when point-to-multipoint communication is performed, a transmission method as shown in Expression (2) is determined, and communication with only the communication terminal device that has received the request (point) -To-point type), the transmission method using the eigenmode is determined, and in ST2802, the determined transmission method is notified to the communication terminal apparatus.
ST2803では、通信端末装置が決定された送信方法に適する変調方式の要求を行い、基地局装置がこの要求を受け付ける。 In ST2803, the communication terminal apparatus requests a modulation scheme suitable for the determined transmission method, and the base station apparatus accepts this request.
ST2804では、基地局装置が送信された変調方式要求情報に基づいて、変調方式を決定し、決定した変調方式を通信端末装置に通知する。 In ST2804, the base station apparatus determines the modulation scheme based on the transmitted modulation scheme request information, and notifies the communication terminal apparatus of the determined modulation scheme.
ST2805では、基地局装置がST2802で通知した送信方法及びST2804で通知した変調方式を用いて、データを通信端末装置に送信する。 In ST2805, the base station apparatus transmits data to the communication terminal apparatus using the transmission method notified in ST2802 and the modulation method notified in ST2804.
ST2806では、ST2805でのデータ通信に用いられた送信方法及び変調方式を用いて、通信端末装置がデータを基地局装置に対し送信する。 In ST2806, the communication terminal apparatus transmits data to the base station apparatus using the transmission method and modulation method used for data communication in ST2805.
ST2807では、基地局装置が通信端末装置に通信終了の通知を行い、通信端末装置がこの通知を受け付け、通信が終了する。 In ST2807, the base station apparatus notifies the communication terminal apparatus of the end of communication, the communication terminal apparatus accepts this notification, and the communication ends.
このように本実施の形態によれば、1対1通信では送信方法Xである固有モードを用いた送信方法とし、1対多通信では送信方法Yである式(2)に示すような送信方法とすることにより、システムとしてのデータ伝送速度及び伝送品質の双方を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the transmission method using the eigenmode that is the transmission method X in the one-to-one communication, and the transmission method as shown in the expression (2) that is the transmission method Y in the one-to-many communication. By doing so, it is possible to improve both the data transmission speed and the transmission quality as a system.
なお、上述した各実施の形態においては、受信装置として通信端末装置を例に、送信装置として基地局装置を例に説明したが、本発明はこれに限らず、通信端末装置が送信装置として、また基地局装置が受信装置として機能してもよい。また、上述した各実施の形態においては、受信装置が送信方法及び変調方式の決定を行っているが、本発明はこれに限らず、送信装置が受信装置から固有値及び受信電界強度を通知してもらうことにより、送信方法及び変調方式を決定してもよい。 In each of the above-described embodiments, the communication terminal device has been described as an example of a reception device, and the base station device has been described as an example of a transmission device. However, the present invention is not limited to this, and the communication terminal device is a transmission device. The base station device may function as a receiving device. Further, in each of the above-described embodiments, the receiving device determines the transmission method and the modulation method. However, the present invention is not limited to this, and the transmitting device notifies the eigenvalue and the received electric field strength from the receiving device. The transmission method and the modulation method may be determined.
また、上述した各実施の形態においては、送信方法Xで送信するデータシンボルをSyAとSyAの複素共役であるSyA*を送信しているが、本発明はこれに限らず、例えば、SyAを繰り返し送信してもよい。 In each of the above-described embodiments, SyA *, which is a complex conjugate of SyA and SyA, is transmitted as a data symbol transmitted by transmission method X. However, the present invention is not limited to this, and for example, SyA is repeated. You may send it.
また、上述した各実施の形態においては、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ2本として説明したが、本発明はこれに限らず、送信アンテナ数及び受信アンテナ数をそれぞれ3本以上としてもよい。このとき、基地局装置における送信装置のアンテナ前段の送信処理部(例えば、変調部、拡散部、無線部、増幅器等)は送信アンテナ数に応じた数となることは言うまでもない。通信端末装置における受信装置についても同様である。また、3本以上のアンテナから任意の複数のアンテナを選択してもよい。 In each of the above-described embodiments, the number of transmission antennas and the number of reception antennas have been described as two. However, the present invention is not limited to this, and the number of transmission antennas and the number of reception antennas may be three or more. . At this time, it is needless to say that the number of transmission processing units (for example, a modulation unit, a spreading unit, a radio unit, an amplifier, etc.) upstream of the antenna of the transmission device in the base station device is a number corresponding to the number of transmission antennas. The same applies to the receiving device in the communication terminal device. Moreover, you may select arbitrary some antennas from three or more antennas.
例えば、送信アンテナ数を4本とし、4本のアンテナから4系統の変調信号を送信するようにしてもよい。このとき、時空間符号を用いた送信方法A、時空間符号を用いない送信方法Bとすると、送信アンテナ数を2本としたときの送信方法X及び送信方法Y、さらに送信方法A、送信方法Bのいずれかの送信方法を任意に選択することができる。なお、送信方法X及び送信方法Yの変調多値数の最大値は、送信方法A及び送信方法Bの変調多値数の最大値より大きくしても、通信端末装置の回路構成の複雑さには影響しない。 For example, the number of transmission antennas may be four, and four systems of modulated signals may be transmitted from the four antennas. At this time, assuming that the transmission method A uses a space-time code and the transmission method B does not use a space-time code, the transmission method X and the transmission method Y when the number of transmission antennas is two, and further the transmission method A and the transmission method Any transmission method of B can be selected arbitrarily. Even if the maximum value of the modulation multilevel number of the transmission method X and the transmission method Y is larger than the maximum value of the modulation multilevel number of the transmission method A and the transmission method B, the circuit configuration of the communication terminal apparatus is complicated. Has no effect.
また、複数のアンテナを一組のアンテナとして扱ってもよい。すなわち、アンテナ202やアンテナ203がそれぞれ複数のアンテナであってもよい。
A plurality of antennas may be handled as a set of antennas. That is, the
本願発明にかかる送信方法、送信装置、受信方法及び受信装置は、データの伝送速度及び受信品質を共に向上させるという効果を有し、複数のアンテナを有する基地局装置及び通信端末装置に適用できる。 The transmission method, transmission apparatus, reception method, and reception apparatus according to the present invention have the effect of improving both the data transmission rate and the reception quality, and can be applied to a base station apparatus and a communication terminal apparatus having a plurality of antennas.
101 伝搬モデル推定シンボル
102 送信方法通知シンボル
103 電波伝搬環境推定シンボル
104 データシンボル
201、2300 基地局装置
202、203、252、253 アンテナ
251、2310 通信端末装置
401 フレーム生成指示部
402、1401 データ系列生成部
403、404、1402、1405 送信処理部
4031、4041 変調部
4032、4042 拡散部
4033、4043、501、506 無線部
4034、4044 増幅器
502、507 逆拡散部
503 フレーム同期部
504、508、1502、1505 第1伝送路推定部
505、509、1503、1506 第2伝送路推定部
510、1507 復調部
511、1509 受信電界強度推定部
512 固有値算出部
513、1511 変調方式決定部
514、1510 送信方法決定部
1403、1406 S/P変換部
1404、1407 IDFT部
1501、1504 DFT部
1508 受信品質推定部
2301 多重フレーム生成部
2302 送信チャネル解析部
2303 ベクトル多重化部
2304 送信アレーアンテナ
2311 受信チャネル解析部
2312 受信アレーアンテナ
2313 多重信号分離部
2314 マルチフレーム合成部
2401 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Propagation model estimation symbol 102 Transmission method notification symbol 103 Radio wave propagation environment estimation symbol 104
Claims (8)
時空間ブロック符号を用いたOFDM信号を送信する第1の送信方法と、各アンテナから異なるOFDM信号を送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定工程と、
複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定工程と、
前記変調方式決定工程が決定処理を行うよりも長い時間間隔で前記送信方法決定工程が決定処理を行うように制御する制御工程と、
決定された前記変調方式を用いて、変調シンボルを生成する変調シンボル生成工程と、
前記送信方法決定工程において決定された送信方法を用いて、生成された前記変調シンボルからOFDM信号を生成するOFDM信号生成工程と、
を具備する送信方法。 A transmission device equipped with a plurality of antennas
A transmission method determining step for determining one of a first transmission method for transmitting an OFDM signal using a space-time block code and a second transmission method for transmitting a different OFDM signal from each antenna;
A modulation method determining step for determining any of a plurality of modulation methods;
A control step for controlling the transmission method determination step to perform the determination process at a time interval longer than the modulation scheme determination step performs the determination processing;
A modulation symbol generation step of generating a modulation symbol using the determined modulation scheme;
An OFDM signal generation step of generating an OFDM signal from the generated modulation symbol using the transmission method determined in the transmission method determination step;
A transmission method comprising:
前記変調方式決定工程は、前記第1の送信方法の変調方式として、BPSK変調方式を選択する、
請求項1記載の送信方法。 If the first transmission method is used before the second transmission method,
The modulation scheme determining step selects a BPSK modulation scheme as a modulation scheme of the first transmission method.
The transmission method according to claim 1.
時空間ブロック符号を用いたOFDM信号を送信する第1の送信方法と、各アンテナから異なるOFDM信号を送信する第2の送信方法とのいずれかを決定する送信方法決定部と、
複数の変調方式のうちいずれかを決定する変調方式決定部と、
決定された前記変調方式を用いて、変調シンボルを生成する変調部と、
前記送信方法決定部によって決定された送信方法を用いて、生成された前記変調シンボルからOFDM信号を生成するOFDM信号生成部と、
を具備し、
前記送信方法決定部は、前記変調方式決定部が決定処理を行うよりも長い時間間隔で、決定処理を行う、
送信装置。 Multiple antennas,
A transmission method determination unit for determining one of a first transmission method for transmitting an OFDM signal using a space-time block code and a second transmission method for transmitting a different OFDM signal from each antenna;
A modulation scheme determining unit that determines one of a plurality of modulation schemes;
A modulation unit that generates a modulation symbol using the determined modulation method;
An OFDM signal generation unit that generates an OFDM signal from the generated modulation symbol using the transmission method determined by the transmission method determination unit;
Comprising
The transmission method determination unit performs the determination process at a longer time interval than the modulation scheme determination unit performs the determination process.
Transmitter device.
前記変調方式決定部は、前記第1の送信方法の変調方式として、BPSK変調方式を選択する、
請求項3記載の送信装置。 If the first transmission method is used before the second transmission method,
The modulation scheme determining unit selects a BPSK modulation scheme as a modulation scheme of the first transmission method;
The transmission device according to claim 3.
受信した前記OFDM信号に含まれる送信方法を通知する信号を用いて、通信相手の複数のアンテナからそれぞれ送信された、時空間ブロック符号を用いた複数のOFDM信号を送信する第1の送信方法、又は、前記通信相手の複数のアンテナからそれぞれ送信された、異なる複数のOFDM信号を送信する第2の送信方法、を判断するステップと、
受信した前記複数のOFDM信号に含まれる変調方式を通知する信号を用いて、前記第1の送信方法の複数のOFDM信号又は前記第2の送信方法の複数のOFDM信号に含まれる変調シンボルの変調方式を判断するステップと、
を含み、
前記第1の送信方法の複数のOFDM信号及び前記第2の送信方法の複数のOFDM信号は、前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り換える時間間隔よりも短い時間間隔を用いて、変調方式を切り換えた信号である、
受信方法。 Using a plurality of antennas to receive a plurality of OFDM signals;
A first transmission method for transmitting a plurality of OFDM signals using space-time block codes respectively transmitted from a plurality of antennas of a communication partner using a signal notifying of a transmission method included in the received OFDM signal; Or determining a second transmission method for transmitting a plurality of different OFDM signals respectively transmitted from a plurality of antennas of the communication partner;
Modulation of modulation symbols included in a plurality of OFDM signals of the first transmission method or a plurality of OFDM signals of the second transmission method using a signal notifying a modulation scheme included in the plurality of OFDM signals received Determining the method; and
Including
The plurality of OFDM signals of the first transmission method and the plurality of OFDM signals of the second transmission method use a time interval shorter than a time interval for switching between the first transmission method and the second transmission method. Is a signal whose modulation method is switched,
Reception method.
請求項5記載の受信方法。 The plurality of antennas receive the plurality of OFDM signals of the second transmission method after the plurality of OFDM signals of the first transmission method;
The receiving method according to claim 5.
受信した前記OFDM信号に含まれる送信方法を通知する信号を用いて、通信相手の複数のアンテナからそれぞれ送信された、時空間ブロック符号を用いた複数のOFDM信号を送信する第1の送信方法、又は、前記通信相手の複数のアンテナからそれぞれ送信された、異なる複数のOFDM信号を送信する第2の送信方法、を判断する送信方法判断部と、
受信した前記複数のOFDM信号に含まれる変調方式を通知する信号を用いて、前記第1の送信方法の複数のOFDM信号又は前記第2の送信方法の複数のOFDM信号に含まれる変調シンボルの変調方式を判断する変調方式判断部と、
を具備し、
前記第1の送信方法の複数のOFDM信号及び前記第2の送信方法の複数のOFDM信号は、前記第1の送信方法と前記第2の送信方法とを切り換える時間間隔よりも短い時間間隔を用いて、変調方式を切り換えた信号である、
受信装置。 A receiving unit that receives a plurality of OFDM signals using a plurality of antennas;
A first transmission method for transmitting a plurality of OFDM signals using space-time block codes respectively transmitted from a plurality of antennas of a communication partner using a signal notifying of a transmission method included in the received OFDM signal; Or a transmission method determination unit for determining a second transmission method for transmitting a plurality of different OFDM signals respectively transmitted from the plurality of antennas of the communication partner;
Modulation of modulation symbols included in a plurality of OFDM signals of the first transmission method or a plurality of OFDM signals of the second transmission method using a signal notifying a modulation scheme included in the plurality of OFDM signals received A modulation method determination unit for determining a method;
Comprising
The plurality of OFDM signals of the first transmission method and the plurality of OFDM signals of the second transmission method use a time interval shorter than a time interval for switching between the first transmission method and the second transmission method. Is a signal whose modulation method is switched,
Receiver device.
請求項7記載の受信装置。 The receiving unit receives the plurality of OFDM signals of the second transmission method after the plurality of OFDM signals of the first transmission method;
The receiving device according to claim 7.
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