JP2014103538A - Wireless relay station and sneak wave channel estimation method - Google Patents

Wireless relay station and sneak wave channel estimation method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent oscillation at a rising stage.SOLUTION: A wireless relay station according to an embodiment of the present disclosure comprises: a pulse control part; and an estimation part. The pulse control part performs pulse control by switching between a first period in which a signal is transmitted from the pulse control part and a second period in which a signal is not transmitted from the pulse control part, such that the number of repetitions of an addition of a sneak wave to a signal received by a transmitting source, the signal being transmitted by the pulse control part and received by the pulse control part, becomes equal to or less than a predetermined value. The estimation part estimates a channel of the sneak wave using the signal transmitted during the entire first period or a part of the period.

Description

本開示は、無線リレー局および回り込み波チャネル推定方法に関する。   The present disclosure relates to a radio relay station and a sneak channel estimation method.

リピータとして知られる無線リレー局(RS)は、有線のバックホールの必要ない無線リンクを提供する。リレー局は、基地局の全機能を必要とせず、従って複雑性を低減することができる。リレー局は、“オフグリッド”とするために光発電セル(PV)またはバッテリーの利用を可能にする。これらの特性は、通常の基地局よりも配置コストおよび複雑性を低減することを意味する。リレー局は、通信範囲の拡大を実現するために用いることができる。リレー局はまた、緊急事態における穴埋めまたは一時的なカバーエリアに用いることができる。リレー局は、セルラーシステム、無線都市規模ネットワーク(WMAN)、メッシュネットワーク(例えば、無線センサーネットワーク)およびスマートグリッドを含む多くの用途に用いることができる。   A radio relay station (RS), known as a repeater, provides a wireless link that does not require a wired backhaul. The relay station does not require the full functionality of the base station and can therefore reduce complexity. The relay station allows the use of photovoltaic cells (PV) or batteries to be “off-grid”. These characteristics mean that deployment costs and complexity are reduced over regular base stations. The relay station can be used to realize expansion of the communication range. Relay stations can also be used for emergency filling or temporary coverage areas. Relay stations can be used in many applications, including cellular systems, wireless city-wide networks (WMAN), mesh networks (eg, wireless sensor networks) and smart grids.

米国特許第8014263号U.S. Pat. 米国特許出願公開2010/0285741号US Patent Application Publication No. 2010/0285741

近年の実装では、リレー局は、周波数分割多重(FDD)または時分割多重(TDD)のどちらかを用いることによって、半二重システムとして稼働することにより、容量を無駄にしている。FDDでは、異なる周波数が、送信源からリレー局への(バックホール)リンク、およびリレー局から送信先への(アクセス)リンクに用いられ、TDDでは、異なる時間スロットが、送信源からリレー局へのリンク、およびリレー局から送り先へのリンクに用いられる。   In recent implementations, relay stations are wasting capacity by operating as a half-duplex system by using either frequency division multiplexing (FDD) or time division multiplexing (TDD). In FDD, different frequencies are used for the source-to-relay station (backhaul) link and from the relay station to the destination (access) link, and in TDD, different time slots are used from the source to the relay station. And the link from the relay station to the destination.

それらは、異なる周波数または異なる時間スロットのどちらかが、リレー局から送信先への(アクセス)リンクよりも、送信源からリレー局への(バックホール)リンクに用いられることを意味する。これは、システムが“同じ周波数で”送信すると同時に受信する、すなわち全二重である場合、システムは、回り込み波(LI)にさらされるからである。これは、リレー局の送信からその送信の受信への信号漏えいフィードバック(signal leakage feedback)により引き起こされる。 They mean that either different frequencies or different time slots are used for the (backhaul) link from the source to the relay station rather than the (access) link from the relay station to the destination. This is because the system is exposed to a sneak wave (LI) if it is transmitting at "same frequency" and receiving simultaneously, i.e. full duplex. This is caused by signal leakage feedback from transmission of the relay station to reception of that transmission.

他に存在するリレー局は、いくつかの手法を用いて回り込み波フィードバックを取り扱う。例えばリレー局は、受信素子および送信素子間で物理的に分離されて構成されたり、フィルタが回り込み波をキャンセルするために用いられる。 Other existing relay stations handle sneak feedback using several techniques. For example, the relay station is configured to be physically separated between a receiving element and a transmitting element, or a filter is used to cancel a sneak wave.

従来手法の例は、回り込み波のキャンセリングがフィルタリングによって行われ、リレー局の電力は立ち上がり時に増加する。しかし、この手法は、立ち上がり中に発振の可能性を取り除けない。立ち上がり段階における発振を避ける方法で、リレー局で回り込み波推定を行うことが望ましい。   In the example of the conventional method, canceling of the sneak wave is performed by filtering, and the power of the relay station increases at the time of rising. However, this technique cannot eliminate the possibility of oscillation during the rise. It is desirable to estimate the sneak wave at the relay station in a way that avoids oscillation at the rising stage.

低い処理遅延を実現しつつ、信号の物理層構成を変えない方法でキャンセルを行うことも望まれる。   It is also desirable to perform cancellation in a manner that does not change the physical layer configuration of the signal while realizing a low processing delay.

本発明の一観点は、立ち上がり段階における発振を避け、立ち上がり後の発振を避けるために十分なキャンセルができる精度で回り込み波のチャネルを推定することを目的とする。   An object of the present invention is to estimate a channel of a sneak wave with an accuracy that can be canceled sufficiently to avoid oscillation at the rising stage and avoid oscillation after rising.

本発明の一実施形態に係る無線リレー局は、パルス制御部と推定部とを含む。パルス制御部は、自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信された信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第1期間と該自装置から信号が送信されない第2期間とを切り替えるパルス制御を行なう。推定部は、前記第1期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定する。   A radio relay station according to an embodiment of the present invention includes a pulse control unit and an estimation unit. The pulse control unit receives the signal transmitted from its own device, so that the number of times the sneak wave added to the signal received from the transmission source is repeatedly added is equal to or less than a predetermined value. In addition, pulse control is performed to switch between a first period in which a signal is transmitted from the own apparatus and a second period in which no signal is transmitted from the own apparatus. The estimation unit estimates a channel of a sneak wave using the signal transmitted in all or a part of the first period.

本実施形態に係る無線リレーネットワークの概念図。The conceptual diagram of the radio relay network which concerns on this embodiment. 無線リレーネットワークにおける回り込み波の概念図。The conceptual diagram of the sneak wave in a wireless relay network. 第1の実施形態に係るリレー局のブロック図。The block diagram of the relay station which concerns on 1st Embodiment. 従来例におけるリレー局の第1スナップショットを示す。The 1st snapshot of the relay station in a prior art example is shown. 従来例におけるリレー局の第2スナップショットを示す。The 2nd snapshot of the relay station in a prior art example is shown. 従来例におけるリレー局の第3スナップショットを示す。The 3rd snapshot of the relay station in a prior art example is shown. 本実施形態に係るパルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第1スナップショットを示す。The 1st snapshot of the relay station using the pulse control algorithm which concerns on this embodiment is shown. パルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第2スナップショットを示す。2 shows a second snapshot of a relay station using a pulse control algorithm. パルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第3スナップショットを示す。3 shows a third snapshot of a relay station using a pulse control algorithm. 第1の実施形態に係る回り込み波キャンセルに関するリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station regarding the sneak wave cancellation which concerns on 1st Embodiment is shown. リレー局の操作に関するフローチャートを示す。The flowchart regarding operation of a relay station is shown. 第2の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 2nd Embodiment is shown. 第3の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 3rd Embodiment is shown. 第4の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 4th Embodiment is shown. 第5の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 5th Embodiment is shown. 第6の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 6th Embodiment is shown. 第7の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 7th Embodiment is shown. 第8の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 8th Embodiment is shown. 第9の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。The block diagram of the relay station which concerns on 9th Embodiment is shown.

リレー局の3つの主な種類、amplify-and-forward(AF)、demodulate-and-forward(DMF)、およびdecode-and-forward(DCF)がある。
AFリレー局の主な利点は、リレー局でどんな復号も行なわないので、とても簡潔で、費用効果が高く、低い処理遅延を有することである。AFリレー局はまた、無線システムまたは無線規格にかかわらず配置できるので、“標準非依存(standard agnostic)”と呼ばれる。主な欠点は、AFリレー局が、所望の信号と同様にセル間干渉および雑音を増幅することである。結果として、AFリレー局は、高い信号対干渉雑音比(SINR)環境でのみ用いられうる。
リレー局の第2種類であるDMFは、受信信号を復調し、復号なしで硬判定をする。その後、信号を変調して転送する。この手法は、簡潔な操作および比較的低い処理遅延を有するという利点がある。しかし、誤差が伝搬するのを止めることはできない。AFリレー局がするのと同じような方法で雑音および干渉を増幅しないという事実によって、リレー局のこの種類は、低いSINR環境で配置されうる。
リレー局の第3種類であるDCFは、受信信号を復号し、巡回冗長検査(CRC)を検査する。CRCが成功した場合のみ、リレー局はデータを再符号化して送信する。これは、長い処理遅延を犠牲にして、誤差伝搬を避ける利点を有する。DMFリレー局と同様に、DCFリレー局は低いSINR環境で用いられうる。
There are three main types of relay stations: amplify-and-forward (AF), demodulate-and-forward (DMF), and decode-and-forward (DCF).
The main advantage of the AF relay station is that it does not perform any decoding at the relay station, so it is very simple, cost effective and has a low processing delay. AF relay stations are also referred to as “standard agnostic” because they can be deployed regardless of the radio system or radio standard. The main drawback is that the AF relay station amplifies inter-cell interference and noise as well as the desired signal. As a result, AF relay stations can only be used in high signal-to-interference and noise ratio (SINR) environments.
The DMF, which is the second type of relay station, demodulates the received signal and makes a hard decision without decoding. Thereafter, the signal is modulated and transferred. This approach has the advantage of having a simple operation and a relatively low processing delay. However, the error cannot be stopped from propagating. Due to the fact that it does not amplify noise and interference in the same way that AF relay stations do, this type of relay station can be deployed in a low SINR environment.
The DCF, which is the third type of relay station, decodes the received signal and checks the cyclic redundancy check (CRC). Only when the CRC is successful, the relay station re-encodes and transmits the data. This has the advantage of avoiding error propagation at the expense of long processing delays. Similar to DMF relay stations, DCF relay stations can be used in low SINR environments.

以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る無線リレー局および回り込み波チャネル推定について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。   Hereinafter, a radio relay station and sneak wave channel estimation according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in the following embodiments, the same numbered portions are assumed to perform the same operation, and repeated description is omitted.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る無線リレーネットワークを示す。無線リレーネットワークは、任意の無線規格に特定されない。例えば、大規模セルラー無線ネットワーク、またはデジタルテレビブロードキャストネットワークであってもよい。無線リレーネットワーク100は、送信源端末(S)101、無線リレー局(以下、リレー局と呼ぶ)、送信先端末(D)103を含む。図1では、2つの送信先端末103−1および103−2が示されるが、複数のリレー局102および複数の送信先端末103があってもよい。ノードの全ては固定されているが、ノマディック(時々移動する)または移動可能であってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a wireless relay network according to the present embodiment. A wireless relay network is not specified by any wireless standard. For example, it may be a large cellular radio network or a digital television broadcast network. The wireless relay network 100 includes a transmission source terminal (S) 101, a wireless relay station (hereinafter referred to as a relay station), and a transmission destination terminal (D) 103. Although two transmission destination terminals 103-1 and 103-2 are shown in FIG. 1, there may be a plurality of relay stations 102 and a plurality of transmission destination terminals 103. All of the nodes are fixed, but may be nomadic (sometimes moving) or movable.

送信源端末101は、送信先端末103およびリレー局102へ信号を送信する。リレー局102は、リピータとして動作し、送信源端末101と送信先端末103との間で信号を通信する。リレー局102は、AF、DMFまたはDCFモードで動作してもよい。送信先端末103は、リレー局102を介して送信源端末101からの信号を受信する。   The transmission source terminal 101 transmits a signal to the transmission destination terminal 103 and the relay station 102. The relay station 102 operates as a repeater, and communicates signals between the transmission source terminal 101 and the transmission destination terminal 103. The relay station 102 may operate in AF, DMF or DCF mode. The transmission destination terminal 103 receives a signal from the transmission source terminal 101 via the relay station 102.

図2では、無線リレーネットワークにおける回り込み波の概念図を示す。回り込み波信号201は、リレー局102の送信アンテナ202およびリレー局102の受信アンテナ203との間に示される。全二重(FD)の場合、回り込み波は同一チャネル干渉に対応する。もしFDDを用いる場合、回り込み波信号201は、帯域外漏えい(out-of-band leakage)に対応する。もしTDDを用いる場合、回り込み波は、バックホールおよびアクセスリンク時間スロットの重複が原因となる同期の欠如に対応する。リレー局102は、送信源端末101および送信先端末103がそうであるように、複数の送信アンテナ202および複数の受信アンテナ203を有する。送信アンテナ202および受信アンテナ203は、共用することもできるし、任意の距離で分離することもできる。   FIG. 2 shows a conceptual diagram of a sneak wave in a wireless relay network. The sneak wave signal 201 is shown between the transmission antenna 202 of the relay station 102 and the reception antenna 203 of the relay station 102. For full duplex (FD), the sneak wave corresponds to co-channel interference. If FDD is used, the sneak wave signal 201 corresponds to out-of-band leakage. If TDD is used, the sneak wave corresponds to the lack of synchronization due to overlapping backhaul and access link time slots. The relay station 102 has a plurality of transmission antennas 202 and a plurality of reception antennas 203, as do the transmission source terminal 101 and the transmission destination terminal 103. The transmitting antenna 202 and the receiving antenna 203 can be shared or separated at an arbitrary distance.

第1の実施形態に係る無線リレー局102について図3を参照して説明する。
リレー局102は、受信機(Rx)無線周波数(RF)部301、送信機(Tx)RF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304およびチャネル推定部305を含む。
The radio relay station 102 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
Relay station 102 includes a receiver (Rx) radio frequency (RF) unit 301, transmitter (Tx) RF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, a delay unit 304 and a channel estimation unit 305.

RxRF部301は、受信アンテナ(図示せず)から信号を受信し、信号をベースバンド(BB)にダウンコンバートする。ベースバンド信号は、下付bにより示される。
TxRF部302は、パルス制御部303からダウンコンバートされた信号の受信ベクトルを受け取り、ダウンコンバートされた受信信号をアップコンバートし、送信アンテナ(図示せず)を介して外部デバイス、例えば、図1および図2における送信先端末103に信号を送信する。
The RxRF unit 301 receives a signal from a receiving antenna (not shown), and down-converts the signal to baseband (BB). The baseband signal is indicated by the subscript b.
The TxRF unit 302 receives the reception vector of the down-converted signal from the pulse control unit 303, up-converts the down-converted reception signal, and transmits an external device such as FIG. A signal is transmitted to the destination terminal 103 in FIG.

パルス制御部303は、RxRF部301からダウンコンバートされた信号を受け取り、パルスが「オン」であるかまたは「オフ」であるかに依存して、その後信号をTxRF部302に送るかどうかを制御する。パルス制御部303は、チャネル推定部305によるチャネル推定のタイミングに関するタイミング信号を生成する。   The pulse control unit 303 receives the down-converted signal from the RxRF unit 301 and controls whether to send the signal to the TxRF unit 302 after that depending on whether the pulse is “on” or “off”. To do. The pulse control unit 303 generates a timing signal related to the timing of channel estimation by the channel estimation unit 305.

遅延部304は、パルス制御部303からタイミング信号を受け取り、チャネル推定部305が総ループ遅延(total loop delay)を過ぎるまで始動しないようにタイミングを調整する。   The delay unit 304 receives the timing signal from the pulse control unit 303, and adjusts the timing so that the channel estimation unit 305 does not start until the total loop delay is exceeded.

チャネル推定部305は、RxRF部301からダウンコンバートされた信号の受信ベクトルを、遅延部304からタイミング信号をそれぞれ受け取る。チャネル推定部305は、タイミング信号によって示されるときに回り込み波のチャネルを推定する。つまり、推定が、チャネル推定部305によって検知されるようなパルスが高いときにのみ、すなわち、パルスが「オン」のときにのみ起こるように、パルス制御部303および遅延部304が実装される。これは、M個の受信系統全てで並行して行われる。ここで、Mは受信アンテナの数である。例えば、q+1番目のアンテナ(qは正の整数)で受信され、ダウンコンバートされる信号もまた、パルス制御部306によってパルス制御され、その後TxRF部307によりアップコンバートされ、p+1番目の送信アンテナから送信される。 Channel estimation section 305 receives the reception vector of the signal down-converted from RxRF section 301 and the timing signal from delay section 304, respectively. The channel estimation unit 305 estimates the channel of the sneak wave as indicated by the timing signal. That is, the pulse control unit 303 and the delay unit 304 are implemented so that the estimation occurs only when the pulse as detected by the channel estimation unit 305 is high, that is, only when the pulse is “on”. This is done in parallel with all M r number of receiving systems. Here, Mr is the number of receiving antennas. For example, a signal received and down-converted by the q + 1th antenna (q is a positive integer) is also pulse-controlled by the pulse control unit 306, and then upconverted by the TxRF unit 307 and transmitted from the p + 1th transmission antenna. Is done.

パルス制御部303の動作の詳細について以下に説明する。
パルス制御部303はパルス制御を行ない、本実施形態に従って立ち上がり(トレーニング)段階中に回り込み波の推定を制御する。パルス制御部303は、立ち上がり段階を通じて繰り返すこのパルス「オン」および「オフ」を行なう。パルスが「オフ」の時、ベースバンドデジタル領域におけるパルス制御部303の出力はゼロ(0)であり、パルスが「オン」のときは、出力は1である。信号が無線リレー局から送信される期間は第1期間と呼び、信号が送信されない期間を第2期間と呼ぶ。
Details of the operation of the pulse control unit 303 will be described below.
The pulse control unit 303 performs pulse control, and controls the estimation of the sneak wave during the rising (training) stage according to the present embodiment. The pulse control unit 303 performs the pulses “ON” and “OFF” repeatedly throughout the rising phase. When the pulse is “off”, the output of the pulse controller 303 in the baseband digital domain is zero (0), and when the pulse is “on”, the output is 1. A period during which a signal is transmitted from the radio relay station is referred to as a first period, and a period during which no signal is transmitted is referred to as a second period.

パルス制御部303は、現在の受信信号のどの部分が通過するかを制御する。パルス制御部303はまた、リレー局102が回り込み波のチャネルの推定を更新するときを正確に制御する。立ち上がり段階の間、ループチャネル推定のみ更新され、回り込み波信号のキャンセルは行われない。パルス状のため、発振が発生せず、リレー局102の出力電力も入力電力も急激に増加しない。パルスアルゴリズムは、最初の立ち上がり段階の間のみ発生する。いったん立ち上がり段階が終了すると、継続した回り込み波のチャネル推定に加えて、エコー(回り込み波信号)キャンセルが行われる。   The pulse control unit 303 controls which part of the current received signal passes. The pulse controller 303 also precisely controls when the relay station 102 updates the channel estimation of the sneak wave. During the rising phase, only the loop channel estimation is updated and no sneak wave cancellation is performed. Because of the pulse shape, oscillation does not occur, and neither the output power nor the input power of the relay station 102 increases rapidly. The pulse algorithm only occurs during the first rising phase. Once the rising phase is complete, echo (wraparound signal) cancellation is performed in addition to continued wraparound channel estimation.

従来のリレー局の動作の従来例を図4A、4Bおよび4Cを参照して説明する。図4A、4Bおよび4Cは、エコーキャンセルがないリレー局のスナップショットである。   A conventional example of the operation of a conventional relay station will be described with reference to FIGS. 4A, 4B and 4C. 4A, 4B and 4C are snapshots of a relay station without echo cancellation.

図4Aは、2サンプル遅延401、1タップフィードバックチャネル402を備えるリレー局を図示する。リレー局は、受信データがリレーによって変わらず、かつ付加される雑音がないとみなす簡略化したリレー局機能を有する。入力データ列403が示される。図は、2サンプル受信した後のシステムを示し、サンプルXが、リレーの処理を通過する時間があり、出力データ404となることを意味する。出力データは、回り込み波のチャネルを通じてエコーし、xと同時にリレー入力405において、hxとして到達する。図4Bでは、xおよびhxの両方が(結合信号として)リレー出力に到達したことを示し、同時に、ループチャネルを通じてエコーする。それらは、xと同時にhx406およびhhx407としてリレー入力に到達する。図4Cは、x、hxおよびhhxが(結合信号として)リレー出力に到達したことを示し、同時に、回り込み波のチャネルを通じてエコーする。それらは、xと同時に、hx408、hhx409およびhhhx410としてリレー入力に到達する。信号の増大に次ぐ増大は、衰えずに継続し、これがリレー局出力の急激な増大および発振を引き起こす。 FIG. 4A illustrates a relay station with a two sample delay 401, a one tap feedback channel 402. The relay station has a simplified relay station function that assumes that the received data does not change with the relay and that there is no added noise. An input data string 403 is shown. The figure shows the system after two samples have been received, meaning that sample X 1 has time to pass through the relay processing and becomes output data 404. The output data echoes through the channel of the sneak wave and arrives as hx 1 at the relay input 405 simultaneously with x 3 . In Figure 4B, it shows that both x 3 and hx 1 reaches the relay output (as a combined signal), at the same time, an echo through the loop channel. They reach the relay input as x 5 simultaneously hx 3 406 and HHX 1 407. FIG. 4C shows that x 5 , hx 3 and hhx 1 have reached the relay output (as a combined signal) and simultaneously echo through the sneak channel. They simultaneously x 7, reaches the relay input as hx 5 408, hhx 3 409 and hhhx 1 410. The increase following the signal increase continues without decay, which causes a rapid increase and oscillation of the relay station output.

不正確なキャンセルが行われる場合、発振もまた起こる。これは、従来技術と異なり、発振も回避する一方、キャンセルを行なう前に、回り込みチャネル推定のための正確な初期値を迅速に得るやり方を規定することが必要であることを示す。推定フィルタは、必ずしも十分に素早く正確な値に収束するとは限らないので、従来技術で用いられるように立ち上がり時にランピング(ramping)を用いることは、必ずしも十分ではないことが分かる。不正確なチャネル推定がキャンセルに用いられる場合、状況を悪化し、リレーの出力電力の急な増大を引き起こす可能性がある。   If inaccurate cancellation occurs, oscillation also occurs. This indicates that unlike the prior art, it is necessary to define a way to quickly obtain an accurate initial value for wraparound channel estimation before canceling, while avoiding oscillation. It can be seen that the estimation filter does not necessarily converge to an accurate value quickly enough so that it is not always sufficient to use ramping at the start-up as used in the prior art. If inaccurate channel estimation is used for cancellation, the situation can be exacerbated and a sudden increase in relay output power can occur.

一方、本実施形態にかかるリレー局は、立ち上がり段階の発振を避けることができ、高い精度で回り込み波のチャネルを推定することができる。
図5A、図5Bおよび図5Cは、本実施形態に係るパルス制御部303のパルス制御方法を用いるリレー局102のスナップショットを示す。図5A、図5Bおよび図5Cは、実線の正方形により示される入力データ列501、2サンプル遅延502を備えるリレー局102、遅延無しである1タップフィードバック回り込みチャネル推定503を図示する。図5A、図5Bおよび図5Cでは、リレー局102は、受信データがリレーによって変わらず、かつ付加される雑音がないとみなす簡略化したリレー局機能を有する。
On the other hand, the relay station according to the present embodiment can avoid oscillation at the rising stage and can estimate the channel of the sneak wave with high accuracy.
5A, 5B and 5C show snapshots of the relay station 102 using the pulse control method of the pulse control unit 303 according to the present embodiment. FIGS. 5A, 5B and 5C illustrate an input data stream 501, 2 shown by a solid square, relay station 102 with a sample delay 502, a one-tap feedback sneak channel estimate 503 with no delay. In FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. 5C, the relay station 102 has a simplified relay station function that assumes that the received data is not changed by the relay and that there is no added noise.

図5Aは、第1スナップショットを示し、リレー局102におけるパルス制御部303は、点線で示されるようにミュート504(パルス「オフ」)される。リレー局102がミュートされない(パルス「オン」)場合、信号は同時に到達し、電力の増大を図示するために積み重ねとして示される、図5Aにおけるxおよびhxのように加算される。ミュートすることの結果として、xの第2エコーループ(すなわち、hhx)504は生成されず、xの第1エコーループ(すなわち、hx)505も生成されない。これは、入力でそれらは出現せず、x501は変わらないことを意味する。 FIG. 5A shows the first snapshot, where the pulse controller 303 in the relay station 102 is muted 504 (pulse “off”) as shown by the dotted line. If relay station 102 is not muted (pulse “on”), the signals arrive at the same time and add together as x 3 and hx 1 in FIG. 5A, shown as a stack to illustrate the increase in power. As a result of muting, the x 1 second echo loop (ie, hhx 1 ) 504 is not generated and the x 3 first echo loop (ie, hx 3 ) 505 is not generated. This means that they do not appear in the input and x 5 501 does not change.

図5Bは、あと2サンプルが通過した後(リレー局102の処理遅延の長さ)、リレー局102がミュートされないこと(パルス“オン”)を示す。これは、x506の第1エコーが送信され、リレー局102入力で、x508と同時にhx507として受信されることを意味する。 FIG. 5B shows that the relay station 102 is not muted (pulse “on”) after two more samples have passed (the length of the processing delay of the relay station 102). This means that the first echo of x 5 506 is transmitted and received as hx 5 507 at the same time as x 7 508 at the relay station 102 input.

図5Cは、リレー局102が別の2サンプルの後に再びオフにされる(パルス“オフ”)ことを示し、これはxが第2エコーループを経ず(すなわち、hhxが生成されず)、xが第1エコーループを経ない(すなわち、hxが生成されない)ことを意味する。このように、パルス制御部303により行われるパルス制御は、立ち上がり段階の発振を避けることができる。 FIG. 5C shows that relay station 102 is turned off again after another two samples (pulse “off”), which means that x 5 does not go through the second echo loop (ie, hhx 5 is not generated). ), X 7 does not go through the first echo loop (ie, hx 7 is not generated). Thus, the pulse control performed by the pulse control unit 303 can avoid oscillation at the rising stage.

パルス制御部303における立ち上がりパルス期間を決定する方法の一例について以下に説明する。
発振を避けるために、パルスの“オフ”期間(第2期間)は、パルス制御部303の出力から、送信アンテナへのリレー局102における残りの処理を経て、受信アンテナへの回り込み波のチャネルを経て、パルス制御部303の前のリレー曲における最初の処理を経た総遅延よりも大きくなければならない。これを“総ループ遅延”と呼ぶ。これは
An example of a method for determining the rising pulse period in the pulse controller 303 will be described below.
In order to avoid oscillation, the “off” period (second period) of the pulse is obtained by performing the remaining processing in the relay station 102 to the transmission antenna from the output of the pulse control unit 303 and the channel of the sneak wave to the reception antenna. After that, it must be larger than the total delay after the first processing in the relay music before the pulse control unit 303. This is called “total loop delay”. this is

で与えられる。 Given in.

pulse_offは、パルスの“オフ”期間の長さであり、τprはパルス制御部303により引き起こされる遅延であり、τtxはパルス制御部303の後のリレー局102における遅延であり、τmaxは回り込みチャネルにおいて広がる最大遅延であり、τrxは、パルス制御部303の前のリレー局102における遅延である。 T pulse_off is the length of the “off” period of the pulse, τ pr is the delay caused by the pulse controller 303, τ tx is the delay in the relay station 102 after the pulse controller 303, and τ max Is the maximum delay spread in the wraparound channel, and τ rx is the delay in the relay station 102 before the pulse controller 303.

(図5A、5Bおよび5Cで示されるように)エコーループの数をリレー局入力で1に、リレー局出力でゼロに制限するために、パルスの“オン”期間(第1期間)の長さは
To limit the number of echo loops to 1 at the relay station input and zero at the relay station output (as shown in FIGS. 5A, 5B and 5C), the length of the “on” period (first period) of the pulse Is

で制限される。 Limited by.

より長い“オン”パルスを用いることも可能であり、1よりも多いエコーループが存在することを許可する。エコーループが作られるほど、リレー局102で受信する電力が多くなる。従って、リレー局102によってさらに多くの電力が送信される。この電力の高まりは、パルスの“オン”期間の間、起こり続ける。パルスの“オン”期間の長さは、受信機フロントエンドが飽和する入力電力を避けるように制限されなければならない。“オン”期間の長さは、受信電力がリレー局102によって要求される最小の閾値よりも高くなるように拡張されうる。これは、最大の回り込み波信号に依存するチャネル推定スキームにとって有益である。   It is also possible to use longer “on” pulses, allowing more than one echo loop to exist. The more the echo loop is created, the more power received at the relay station 102. Accordingly, more power is transmitted by the relay station 102. This increase in power continues to occur during the “on” period of the pulse. The length of the “on” period of the pulse must be limited to avoid input power that saturates the receiver front end. The length of the “on” period can be extended such that the received power is higher than the minimum threshold required by the relay station 102. This is useful for channel estimation schemes that rely on the largest sneak wave signal.

サンプルにおける総ループ遅延τtotalを検出するために、初期“測距(ranging)”パルスが立ち上がり段階の前に送信されうる。これは、時刻tの時点で長さTrangeでリレー局102から送信される。いったんパルスの先頭がループチャネルを含むシステムを通過すると、リレー局102に到着し、リレー局入力が“high”となり、パルスの先頭がリレー局102によって検出される。いったん全パルスがリレー局によって受信されると、リレー局入力は“low”となり、時刻tとして記録される。その結果、総ループ遅延は、
In order to detect the total loop delay τ total in the sample, an initial “ranging” pulse can be transmitted before the rising phase. This is transmitted from the relay station 102 with the length T range at time t 1 . Once the head of the pulse passes through the system including the loop channel, it arrives at the relay station 102, the relay station input becomes “high”, and the head of the pulse is detected by the relay station 102. Once the total pulse is received by the relay station, the relay station input "low", and the recorded as the time t 2. As a result, the total loop delay is

から計算される。
パルスの期間の長さが式(1)および式(2)によって制約されるように、“オフ”および“オン”期間は、システムにおける遅延でのいくつかの変動を許容するように、制約を緩められうる。
Calculated from
As the duration of the pulse is constrained by equations (1) and (2), the “off” and “on” periods are constrained to allow some variation in delay in the system. Can be relaxed.

図6は、第1の実施形態に係るパルス制御および回り込み波のチャネル推定に加えて、回り込み波キャンセルに関するリレー局600のブロック図を示す。
ここで、第1の実施形態の信号処理を式を参照して説明する。立ち上がり段階の間、上述したように正確なループチャネル推定を得るために、パルス制御は、特定の時間の長さで行われる。
FIG. 6 is a block diagram of the relay station 600 related to sneak wave cancellation in addition to pulse control and sneak wave channel estimation according to the first embodiment.
Here, the signal processing of the first embodiment will be described with reference to equations. During the rising phase, the pulse control is performed for a specific length of time in order to obtain an accurate loop channel estimate as described above.

q番目のアンテナでのt番目のサンプルでの、長さK(Kは時間領域サンプルの数)のRxRF部301での受信信号ベクトルは、
The received signal vector in the RxRF unit 301 of length K (K is the number of time domain samples) at the t th sample at the q th antenna is

として、コンパクト行列ベクトル形式で時間領域において与えられる。 Is given in the time domain in the form of a compact matrix vector.

ここで、S(t)は所望のベクトルであり、n(t)加法性白色ガウス雑音ベクトルであり、i(t)は、
Here, S q (t) is a desired vector, n q (t) is an additive white Gaussian noise vector, and i q (t) is

として書かれうるような回り込み波信号ベクトルである。 Is a sneak wave signal vector that can be written as

ここで、hLI,q(t)は、回り込み波のチャネルであり、τはサンプルにおけるリレー局の処理遅延、すなわちτ=τrx+τpr+τtxであり、k×LM行列は、
Where h LI, q (t) is the channel of the sneak wave, τ is the processing delay of the relay station in the sample, ie τ = τ rx + τ pr + τ tx , and the k × LM t matrix is

であり、ここでMは、リレー局の送信アンテナの数であり、
Where M t is the number of transmit antennas at the relay station,

は、K×Lは、テプリッツ(Toeplitz)行列であり、Lは回り込み波のチャネルにおける超過した遅延タップの数であり、p番目の送信アンテナから送信されたデータの遅延バージョンを含む。
Is a Toeplitz matrix, where L is the number of excess delay taps in the sneak channel and includes a delayed version of the data transmitted from the pth transmit antenna.

値x(t−τ,i)は、リレー局102によって受信され、処理遅延によって遅延し、リレー局102の様々な処理コンポーネントによって修正されるシンボルに基づく。 The value x p (t−τ, i) is based on symbols received by the relay station 102, delayed by processing delay, and modified by various processing components of the relay station 102.

リレー局600は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304、チャネル推定部305、タイリング(tiling)部601、遅延部602、再構成部603およびキャンセル部604を含む。
RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、および遅延部304は、図3と同様の動作を行なうので、ここでの説明は省略する。
Relay station 600 includes RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay unit 304, channel estimation unit 305, tiling unit 601, delay unit 602, reconfiguration unit 603, and cancellation unit. 604.
Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, and the delay unit 304 perform the same operations as those in FIG. 3, description thereof is omitted here.

チャネル推定部305は、立ち上がり段階の間、または立ち上がり段階が終了した後、回り込み波のチャネル
The channel estimator 305 performs a sneak wave channel during the rising phase or after the rising phase is completed.

を推定する。 Is estimated.

タイリング部601は、パルス制御部303からM×Xp,b(t−τ)行列を受け取り、M×Xp,b(t−τ)(それぞれがK×L)をタイル(tile)し、結果としてK×LM行列であるX(t−τ)を生成する。 The tiling unit 601 receives the M t × X p, b (t−τ) matrix from the pulse control unit 303 and converts the M t × X p, b (t−τ) (each of which is K × L) into a tile (tile). As a result, X b (t−τ) which is a K × LM t matrix is generated.

遅延部602は、タイリング部601からX(t−τ)を受け取り、信号を遅らせる。遅延は総ループ遅延に等しく、再構成された回り込み波信号推定は、実際の回り込み波信号と同じ遅延を有する。 The delay unit 602 receives X b (t−τ) from the tiling unit 601 and delays the signal. The delay is equal to the total loop delay, and the reconstructed sneak signal estimate has the same delay as the actual sneak signal.

再構成部603は、チャネル推定部305から
The reconfiguration unit 603 starts from the channel estimation unit 305.

を、遅延部602からX(t−τ)をそれぞれ受け取る。再構成部603は、回り込み波信号
And X b (t−τ) are received from the delay unit 602, respectively. The reconfiguration unit 603 generates a sneak wave signal

を計算する。 Calculate

キャンセル部604は、再構成部603から回り込み波信号
The cancel unit 604 receives a sneak wave signal from the reconstruction unit 603.

を、RxRF部301から受信信号yq,b(t−τrx)をそれぞれ受け取り、リレー局によってq番目のアンテナで受信した信号から回り込み波信号をキャンセルする。 The receiving reception signals y q, b a (t-τ rx) respectively from RxRF section 301 cancels the coupling loop interference signal from the signal received by the q-th antenna by the relay station.

それゆえ、
therefore,

従って
Therefore

となる。
これは、必要な信号(ソースリレーチャネルを通過した送信源から送信された信号)、雑音およびいくつかの残差を残す。この誤差の大きさは、回り込み波のチャネル推定の精度に依存する。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号をキャンセルする。システムが発振にいつも入る場合、パルス制御部303は、入力電力が所定の閾値を超え、その後リレー局が立ち上がり段階に再び入ることを検知する。
It becomes.
This leaves the necessary signal (the signal transmitted from the source that passed through the source relay channel), noise and some residuals. The magnitude of this error depends on the accuracy of channel estimation of the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. If the system always enters oscillation, the pulse controller 303 detects that the input power exceeds a predetermined threshold and then the relay station reenters the rising phase.

遅延部602は、タイリング部と一体となってもよい。行列のタイリングは、パルス制御部303と一体となってもよい。各受信系統の組み合わせは、各受信系統でユニットを分離するよりも、1つのユニットとして統合するかもしれない。キャンセルは、回り込み波信号
The delay unit 602 may be integrated with the tiling unit. Matrix tiling may be integrated with the pulse control unit 303. The combination of each reception system may be integrated as one unit rather than separating the units in each reception system. Cancel the sneak wave signal

を再構成し、
Reconfigure and

をキャンセルすることにより、一度に全ての受信系統に関して行われうる。 Can be performed for all receiving systems at once.

図7は、本実施形態に係る回り込み波キャンセルスキームのフローチャートである。
ステップS701では、チャネル推定部305が、送信アンテナと受信アンテナとの間の回り込み波のチャネルを推定する。
ステップS702では、再構成部603が、以前に送信した信号に基づいて回り込み波信号を推定する。
FIG. 7 is a flowchart of the sneak wave cancellation scheme according to the present embodiment.
In step S701, the channel estimation unit 305 estimates a channel of a sneak wave between the transmission antenna and the reception antenna.
In step S702, the reconstruction unit 603 estimates a sneak wave signal based on a previously transmitted signal.

ステップS703では、キャンセル部604が、回り込み波の推定および現在の受信信号に基づいて、回り込み波信号をほぼキャンセルすると、残差信号が残る。   In step S703, if the cancel unit 604 substantially cancels the sneak wave signal based on the sneak wave estimation and the current received signal, a residual signal remains.

ステップS704では、パルス制御部303が、修正された残差信号を生成するために残差信号を処理し(例えば、増幅を適用)、転送する。   In step S704, the pulse controller 303 processes (eg, applies amplification) and transfers the residual signal to generate a modified residual signal.

ステップS705では、TxRF部302が修正された残差信号を送信する。   In step S705, the TxRF unit 302 transmits the corrected residual signal.

各受信系統に関するパルス制御は、分離したユニットよりも、1つのユニットに組み合わされる。アンテナqで受信した信号は、図6に示されるような送信アンテナpに直接マップされなくてもよいし、受信アンテナよりも送信アンテナが多くてもよいし、その逆でもよい。受信アンテナおよび送信アンテナはいくつあってもよく、それに従って信号は分離または結合するだろう。さらに、パルス制御部303は、BBでというよりはむしろRFで送信信号を制御できる。
遅延部304は、パルス制御部303に含まれてもよい。チャネルは、1×LMベクトル
The pulse control for each receiving system is combined into one unit rather than a separate unit. The signal received by the antenna q may not be directly mapped to the transmission antenna p as shown in FIG. 6, or may have more transmission antennas than the reception antenna, or vice versa. There can be any number of receive and transmit antennas and the signals will be separated or combined accordingly. Further, the pulse control unit 303 can control the transmission signal by RF rather than by BB.
The delay unit 304 may be included in the pulse control unit 303. Channel is 1 × LM t vector

を生成するために受信アンテナqごとに推定されてもよいし、全M個のアンテナに関するチャネル推定が結合されてもよく、チャネル推定部は、M×LMの多入力多出力回り込み波のチャネル行例
May be estimated for each receive antenna q, or channel estimates for all M r antennas may be combined, and the channel estimator may have M r × LM t multi-input multi-output sneak waves Channel line example

を推定してもよい。 May be estimated.

以上に示した第1の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、その結果、リレー局は立ち上がり段階の発振を避けることができる。加えて、パルス制御はいくつかの付加的な利点をもたらす。   According to the first embodiment described above, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, and as a result, the relay station can avoid oscillation at the rising stage. In addition, pulse control provides several additional advantages.

第1の利点は、チャネル推定スキームに関する立ち上がり段階の長さ、特に強い回り込み波信号に依存した長さを低減することができる。これはパルス制御を用いるからであり、リレー局で大きな出力電力を用いることを可能にし、チャネル推定パラメータの迅速な収束を実現できる。   The first advantage can reduce the length of the rising phase for the channel estimation scheme, especially the length depending on the strong sneak wave signal. This is because pulse control is used, and it is possible to use a large output power at the relay station, and it is possible to realize rapid convergence of channel estimation parameters.

第2の利点は、上述のように、この立ち上がり中にエコーキャンセルが要求されないことである。これは、キャンセルが立ち上がりの先頭から要求される従来スキームのように、チャネル推定がすぐに要求されるという必要はないことを意味する。チャネル推定は、多くのサンプル期間でよりゆっくりと計算することができる。これはハードウェア実装での処理スピード要求を緩和する利点を有する。これは、ハードウェア実装の実現可能性を高め、関連コストを低減することができる。   A second advantage is that no echo cancellation is required during this rise as described above. This means that channel estimation need not be required immediately, as in the conventional scheme where cancellation is required from the beginning of the rise. Channel estimation can be calculated more slowly over many sample periods. This has the advantage of relaxing processing speed requirements in hardware implementation. This can increase the feasibility of hardware implementation and reduce associated costs.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Second Embodiment)
The second embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave without inserting a reference, and sneak wave cancellation.

図8は、第2の実施形態に係るリレー局800のブロック図を示す。
リレー局800は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604およびチャネル推定部801を含む。
FIG. 8 shows a block diagram of a relay station 800 according to the second embodiment.
The relay station 800 includes an RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, a tiling unit 601, a reconfiguration unit 603, a cancellation unit 604, and a channel estimation unit 801.

RxRF部301およびTxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   RxRF unit 301 and TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, tiling unit 601, reconstruction unit 603, and cancel unit 604 perform the same operations as in FIGS. The description here is omitted.

チャネル推定部801は、遅延部602から送信信号を受け取る以外は、図6に示すチャネル推定部305とほぼ同様の動作を行なう。   Channel estimation section 801 performs substantially the same operation as channel estimation section 305 shown in FIG. 6 except that it receives a transmission signal from delay section 602.

以前の送信信号はリレー局800に正確に知られているので、この信号は、回り込み波のチャネルを推定するために用いることができる。これは、ループチャネル推定が明確なリファレンス信号を挿入することなしに行なうことができることを意味する。所望の信号S(t)は不明である。しかし、回り込み波信号は、所望の信号よりもかなり電力が大きいので、S(t)は、n(t)に加えて、付加的な雑音として扱うことができる。
ベースバンドでは、以下のようになる。
Since the previous transmission signal is exactly known to the relay station 800, this signal can be used to estimate the channel of the sneak wave. This means that loop channel estimation can be performed without inserting a clear reference signal. The desired signal S q (t) is unknown. However, since the sneak wave signal has much higher power than the desired signal, S q (t) can be treated as additional noise in addition to n q (t).
In the baseband:

回り込み波のチャネルを求めるため、コスト関数を最小化する必要がある。
In order to obtain the channel of the sneak wave, it is necessary to minimize the cost function.

ループチャネルに関する偏導関数をゼロに設定し、最小二乗解を与える。
Set the partial derivative for the loop channel to zero and give a least squares solution.

ここで、
here,

であり、上付Hは、エルミート転置を示し、
Superscript H indicates Hermitian transposition,

本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルス(pulse)し、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   In the present embodiment, during the rising phase, the pulse control is pulsed for a specific length of time as described above, and the channel of the sneak wave is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

チャネル推定部は、M×LMの多入力多出力(MIMO)回り込み波のチャネル行列
The channel estimator is an M r × LM t multi-input multi-output (MIMO) sneak wave channel matrix

を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、それゆえ回り込み波信号
May be used to determine Cancellation is therefore a sneak wave signal

を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。 Is performed for all receiving systems at once by reconfiguring and then canceling.

第2の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、リファレンス挿入なしで回り込み波のチャネルを推定することができ、さらにリレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the second embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave without reference insertion, and the relay station can Oscillation can be avoided.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの最小二乗平均(Least Mean Square:LMS)適応フィルタリングによる回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Third embodiment)
The third embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave by Least Mean Square (LMS) adaptive filtering without reference insertion, and sneak wave cancellation.

図9は、第3の実施形態に係るリレー局900のブロック図を示す。
リレー局900は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604および第1フィルタ部901を含む。
FIG. 9 shows a block diagram of a relay station 900 according to the third embodiment.
The relay station 900 includes an RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, a tiling unit 601, a reconfiguration unit 603, a cancellation unit 604, and a first filter unit 901.

RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, the delay units 304 and 602, the tiling unit 601, the reconstruction unit 603, and the cancellation unit 604 perform the same operations as in FIGS. The description here is omitted.

第1フィルタ部901は、RxRF部301から受信信号を、遅延部304からタイミング信号を、遅延部602から送信信号をそれぞれ受け取り、LMSアルゴリズムによる適応フィルタリングを用いるチャネル推定を行なう。   The first filter unit 901 receives a reception signal from the RxRF unit 301, a timing signal from the delay unit 304, and a transmission signal from the delay unit 602, and performs channel estimation using adaptive filtering by the LMS algorithm.

リレー局での、q番目のアンテナでのt番目のサンプルにおける受信信号サンプルは、時間領域において
The received signal sample at the t th sample at the q th antenna at the relay station is

のように与えられる。 Is given as follows.

ここで、S(t)は、所望のサンプルであり、n(t)がAWGNスカラーであり、i(t)は回り込み波信号である。本実施形態では、回り込み波のチャネル推定およびループチャネル推定の両方は、サンプルの全体のベクトルというよりは、サンプルごとを基準に行われる。 Here, S q (t) is a desired sample, n q (t) is an AWGN scalar, and i q (t) is a sneak wave signal. In this embodiment, both sneak channel estimation and loop channel estimation are performed on a sample-by-sample basis rather than on the entire vector of samples.

ベースバンドでは、
In the baseband,

であり、ここで、x(t−τ)は、1×LMベクトルである。回り込み波のチャネルを求めるため、コスト関数
Where x b (t−τ) is a 1 × LM t vector. Cost function to find the channel of the sneak wave

を最小化する必要がある。 Need to be minimized.

ループチャネルに関する偏導関数をゼロに設定すると、解は、
Setting the partial derivative for the loop channel to zero, the solution is

これは、第1フィルタ部901によって行われる最小二乗平均(LMS)アルゴリズムと呼ばれる、よく知られた低複雑性の解法で求められる。はじめに、初期チャネル推定は全てゼロに設定される。所望の応答と推定された応答との間の誤差項はそのとき、
This is obtained by a well-known low complexity solution called a least mean square (LMS) algorithm performed by the first filter unit 901. Initially, the initial channel estimates are all set to zero. The error term between the desired response and the estimated response is then

と計算される。 Is calculated.

それゆえ、チャネル推定は、
Therefore, channel estimation is

によって更新される。
ここで、ステップサイズは、0<μ<2/LPmaxであり、Pmaxは、タップ入力の最大スペクトル密度である。
Updated by.
Here, the step size is 0 <μ <2 / LP max , and P max is the maximum spectral density of the tap input.

本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルス(pulse)し、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   In the present embodiment, during the rising phase, the pulse control is pulsed for a specific length of time as described above, and the channel of the sneak wave is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

LMS方程式は、M×LMの多入力多出力(MIMO)回り込み波のチャネル行列
The LMS equation is a multi-input multi-output (MIMO) sneak wave channel matrix of M r × LM t

を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
May be used to determine Cancel the sneak wave signal

を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。 Is performed for all receiving systems at once by reconfiguring and then canceling.

第3の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、LMS適応フィルタリングで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the third embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave by LMS adaptive filtering, and the relay station oscillates during the rising phase. Can be avoided.

(第4の実施形態)
第4の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの再帰的最小二乗(Recursive Least Square:RLS)適応フィルタリングによる回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave by recursive least square (RLS) adaptive filtering without reference insertion, and sneak wave cancellation.

図10は、第4の実施形態に係るリレー局1000のブロック図を示す。
リレー局1000は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604および第2フィルタ部1001を含む。
FIG. 10 shows a block diagram of a relay station 1000 according to the fourth embodiment.
The relay station 1000 includes an RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, a tiling unit 601, a reconstruction unit 603, a cancellation unit 604, and a second filter unit 1001.

RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
第2フィルタ部1001は、RxRF部301から受信信号を、遅延部304からタイミング信号を、遅延部602から送信信号をそれぞれ受け取り、RLSアルゴリズムによる適応フィルタリングを用いてチャネル推定を行なう。
Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, the delay units 304 and 602, the tiling unit 601, the reconstruction unit 603, and the cancellation unit 604 perform the same operations as in FIGS. The description here is omitted.
The second filter unit 1001 receives a reception signal from the RxRF unit 301, a timing signal from the delay unit 304, and a transmission signal from the delay unit 602, and performs channel estimation using adaptive filtering by the RLS algorithm.

図9のように、チャネル推定について要求される解は、
As shown in FIG. 9, the required solution for channel estimation is

であり、ここで、
And where

である。 It is.

これは、第2フィルタ部1001によって行われるRLSアルゴリズムと呼ばれる、よく知られた低複雑性の再帰的解法で求められる。RLSアルゴリズムは、逆行列補助定理を用いて、(“忘却定数”を用いて)指数的に重み付けられた、入力の自己相関を再帰的に計算する。アルゴリズムは、初期チャネル推定を全てゼロおよびP(0)=δ−1LMに設定することによって初期化される。ここで、δは、高いSNRについて小さい正定数(a small positive constant)または低いSNRについて低い正定数(a low positive constant)である。 This is obtained by a well-known low-complexity recursive solution called an RLS algorithm performed by the second filter unit 1001. The RLS algorithm recursively computes the autocorrelation of the input, exponentially weighted (using the “forgetting constant”), using the inverse matrix theorem. The algorithm is initialized by setting the initial channel estimate to all zeros and P (0) = δ −1 I LM . Where δ is a small positive constant for high SNR or a low positive constant for low SNR.

各繰り返しに関して、中間パラメータを計算することが必要である。
For each iteration, it is necessary to calculate an intermediate parameter.

ここで、λ≦1は“忘却定数”である。それゆえ誤差項は、
Here, λ ≦ 1 is a “forgetting constant”. Therefore, the error term is

から計算される。 Calculated from

チャネル推定は、
Channel estimation is

によって更新される。 Updated by.

ここで、( ) は、複素共役を示す。最終的に次の繰り返しで、Pは、上式のように更新され、処理は繰り返す。 Where ( * ) Indicates a complex conjugate. Finally, in the next iteration, P is updated as in the above equation, and the process repeats.

本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   In the present embodiment, during the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

RLS方程式は、M×LMの多入力多出力(MIMO)回り込み波のチャネル行列
The RLS equation is a channel matrix of M r × LM t multi-input multi-output (MIMO) sneak wave.

を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
May be used to determine Cancel the sneak wave signal

を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。 Is performed for all receiving systems at once by reconfiguring and then canceling.

第4の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、RLS適応フィルタリングで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the fourth embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave by RLS adaptive filtering, and the relay station oscillates during the rising phase. Can be avoided.

(第5の実施形態)
第5の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの直接逆行列(direct matrix inversion)による回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave by direct matrix inversion without reference insertion, and sneak wave cancellation.

図11は、第5の実施形態に係るリレー局1100のブロック図を示す。   FIG. 11 shows a block diagram of a relay station 1100 according to the fifth embodiment.

リレー局1100は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604および直接逆行列チャネル推定部1101を含む。   The relay station 1100 includes an RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, a tiling unit 601, a reconstruction unit 603, a cancellation unit 604, and a direct inverse matrix channel estimation unit 1101. Including.

RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, the delay units 304 and 602, the tiling unit 601, the reconstruction unit 603, and the cancellation unit 604 perform the same operations as in FIGS. The description here is omitted.

直接逆行列チャネル推定部1101は、RxRF部301から受信信号を、遅延部304からタイミング信号を、遅延部602から送信信号をそれぞれ受け取る。直接逆行列チャネル推定部1101は、直接逆行列を用いてチャネル推定を行なう。図9に示すように、チャネル推定に関する最小二乗(LS)解は、
The direct inverse matrix channel estimation unit 1101 receives a reception signal from the RxRF unit 301, a timing signal from the delay unit 304, and a transmission signal from the delay unit 602. The direct inverse matrix channel estimation unit 1101 performs channel estimation using a direct inverse matrix. As shown in FIG. 9, the least squares (LS) solution for channel estimation is

ここで
here

第5の実施形態では、チャネル推定は、これらの式から直接計算される。q個の受信アンテナのそれぞれについて、LM×LMの逆行列であるR−1(t)を計算することが必要である。 In the fifth embodiment, the channel estimate is calculated directly from these equations. For each of the q receive antennas, it is necessary to calculate R −1 (t), which is an inverse matrix of LM t × LM t .

立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   During the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

直接変換は、M×LMの多入力多出力(MIMO)回り込み波のチャネル行列
The direct conversion is a channel matrix of M r × LM t multi-input multi-output (MIMO) sneak wave.

を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
May be used to determine Cancel the sneak wave signal

を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。 Is performed for all receiving systems at once by reconfiguring and then canceling.

第5の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、直接逆行列で回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the fifth embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can directly estimate the channel of the sneak wave with an inverse matrix, and the relay station oscillates during the rising phase. Can be avoided.

(第6の実施形態)
第6の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入による回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave by reference insertion, and sneak wave cancellation.

図12は、第6の実施形態に係るリレー局1200のブロック図を示す。
リレー局1200は、RxRF部301、TxRF部302および307、遅延部304および602、チャネル推定部305、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604、リファレンス信号生成部1201、および、パルス制御部1202および1203を含む。
FIG. 12 shows a block diagram of a relay station 1200 according to the sixth embodiment.
Relay station 1200 includes RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, delay units 304 and 602, channel estimation unit 305, tiling unit 601, reconfiguration unit 603, cancellation unit 604, reference signal generation unit 1201, and pulse control Parts 1202 and 1203.

RxRF部301、TxRF部302および307、遅延部304および602、チャネル推定部305、タイリング部601、再構成部603、およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the delay units 304 and 602, the channel estimation unit 305, the tiling unit 601, the reconstruction unit 603, and the cancellation unit 604 perform the same operations as in FIG. 3 and FIG. The description here is omitted.

リファレンス信号生成部1201は、リファレンス信号のローカルレプリカ信号を生成する。
パルス制御部1202は、明示的な(explicit)リファレンス信号を挿入する以外は、図3に示すパルス制御部303とほぼ同様の動作を行なう。明示的なリファレンス信号は、受信系統qにパルス制御部1202、受信系統q+1に関するパルス制御部1203、および他の全ての受信系統により加算される。
The reference signal generation unit 1201 generates a local replica signal of the reference signal.
The pulse control unit 1202 performs almost the same operation as the pulse control unit 303 shown in FIG. 3 except that an explicit reference signal is inserted. The explicit reference signal is added to the reception system q by the pulse control unit 1202, the pulse control unit 1203 related to the reception system q + 1, and all other reception systems.

チャネル推定部305はその後、リファレンス信号生成部1201によって生成されたローカルレプリカ信号と同様に、受信したベースバンド信号を用いる。   Thereafter, the channel estimation unit 305 uses the received baseband signal in the same manner as the local replica signal generated by the reference signal generation unit 1201.

本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   In the present embodiment, during the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

チャネル推定部は、M×LMの多入力多出力(MIMO)回り込み波のチャネル行列
The channel estimator is a channel matrix of M r × LM t multi-input multi-output (MIMO) sneak wave

を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、それゆえ回り込み波信号
May be used to determine Cancellation is therefore a sneak wave signal

を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。 Is performed for all receiving systems at once by reconfiguring and then canceling.

第6の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、リファレンス信号を用いて回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the sixth embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave using the reference signal, and the relay station is in the rising phase. Oscillation can be avoided.

(第7の実施形態)
第7の実施形態は、パルス制御、回り込み波のチャネル推定、および空間領域回り込み波キャンセルの方法を示す。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment shows a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave, and spatial domain sneak wave cancellation.

図13は、第7の実施形態に係るリレー局1300のブロック図を示す。
リレー局1300は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304、RxRF部1301、重み計算部1302、受信ビーム形成部1303、チャネル推定部1304および送信ビーム形成部1305を含む。
FIG. 13 shows a block diagram of a relay station 1300 according to the seventh embodiment.
Relay station 1300 includes RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay unit 304, RxRF unit 1301, weight calculation unit 1302, reception beam forming unit 1303, channel estimation unit 1304, and transmission beam forming unit. 1305 is included.

RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、および遅延部304は、図3と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, and the delay unit 304 perform the same operations as those in FIG. 3, description thereof is omitted here.

RxRF部1301は、q+1番目の受信アンテナ(図示せず)からRF信号を受信する以外は、RxRF部301と同様の動作を行なう。   The RxRF unit 1301 performs the same operation as the RxRF unit 301 except that it receives an RF signal from the q + 1-th receiving antenna (not shown).

重み計算部1302は、チャネル推定部から回り込み波のチャネルを受け取り、所定のメトリックに従って回り込み波信号を最小とするために、適切な送信ビーム形成および受信ビーム形成の重みを計算する。   The weight calculator 1302 receives the channel of the sneak wave from the channel estimator, and calculates appropriate transmit beamforming and receive beamforming weights in order to minimize the sneak wave signal according to a predetermined metric.

受信ビーム形成部1303は、RxRF部301および1301から受信信号を受け取り、受信系統q、q+1および他の全ての受信系統からの受信信号にビーム形成ベクトルを適用する。   Receive beam forming section 1303 receives received signals from RxRF sections 301 and 1301 and applies beam forming vectors to received signals from reception systems q and q + 1 and all other reception systems.

チャネル推定部1304は、ビーム形成後、ビーム形成部1303から受信ベクトルを、遅延部304からタイミング信号をそれぞれ受け取る。チャネル推定部1304は、M×LMのMIMO回り込み波チャネル行列
The channel estimation unit 1304 receives a reception vector from the beam forming unit 1303 and a timing signal from the delay unit 304 after beam forming. The channel estimator 1304 includes an M r × LM t MIMO sneak channel matrix

を推定する。 Is estimated.

送信ビーム形成部1305は、各系統から送信された信号に、送信ビーム形成ベクトルを適用する。   Transmit beam forming section 1305 applies a transmit beam forming vector to signals transmitted from each system.

本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。   In the present embodiment, during the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals.

第7の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、空間領域回り込み波キャンセルで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the seventh embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave by the spatial domain sneak wave cancellation, and the relay station is in the rising phase. Can be avoided.

(第8の実施形態)
第8の実施形態は、パルス制御、および周波数領域における回り込み波のチャネル推定の方法を示す。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment shows a method of pulse control and channel estimation of a sneak wave in the frequency domain.

図14は、第8の実施形態に係るリレー局1400のブロック図を示す。
リレー局は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304、チャネル推定部305、高速フーリエ変換(FFT)部1401、および高速逆フーリエ変換(IFFT)部1402および1403を含む。
FIG. 14 shows a block diagram of a relay station 1400 according to the eighth embodiment.
The relay station includes RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay unit 304, channel estimation unit 305, fast Fourier transform (FFT) unit 1401, and fast inverse Fourier transform (IFFT) unit 1402 and 1403 is included.

RxRF部301、TxRF部302および307、遅延部304、チャネル推定部305、図3と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since operations similar to those of the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the delay unit 304, the channel estimation unit 305, and FIG. 3 are performed, description thereof is omitted here.

FFT部1401は、q番目のアンテナでの受信ベクトルを受け取り、FFTを用いて受信ベクトルを周波数領域に変換する。   The FFT unit 1401 receives a reception vector at the q-th antenna and converts the reception vector into a frequency domain using FFT.

パルス制御部303は、RxRF部301から受信ベクトルを、遅延部304からタイミング信号をそれぞれ受け取る。パルス制御部303は、パルスが「オン」であるかまたは「オフ」であるかに依存して、周波数領域信号が、IFFT部1402およびその後のTxRF部302に送られるかどうかを制御する。   The pulse control unit 303 receives a reception vector from the RxRF unit 301 and a timing signal from the delay unit 304, respectively. The pulse control unit 303 controls whether a frequency domain signal is sent to the IFFT unit 1402 and the subsequent TxRF unit 302 depending on whether the pulse is “on” or “off”.

IFFT部1402は、パルス制御部303からFFT信号を受け取り、送信信号を生成するためにFFT信号を逆変換する。   The IFFT unit 1402 receives the FFT signal from the pulse control unit 303 and inversely converts the FFT signal to generate a transmission signal.

送信信号であるベクトルX(t−τ)はその後、p番目のアンテナから送信される。これは、全てのM個(Mは受信アンテナの数)の受信系統で同時に行われてもよい。例えば、q+1番目のアンテナによって受信され、ダウンコンバートされた信号は、FFT部に渡され、パルス制御部306によってパルス制御され、IFFT部1403に渡されて、TxRF部307によってアップコンバートされて、P+1番目のアンテナから送信される。 The vector X p (t−τ), which is a transmission signal, is then transmitted from the p-th antenna. This may be performed simultaneously in all M r reception systems (M r is the number of reception antennas). For example, the signal received by the q + 1th antenna and down-converted is passed to the FFT unit, subjected to pulse control by the pulse control unit 306, passed to the IFFT unit 1403, up-converted by the TxRF unit 307, and P + 1 Transmitted from the second antenna.

各受信系統に関するパルス制御は、分離したユニットよりも、1つのユニットに組み合わされる。アンテナqで受信した信号は、送信アンテナpに直接マップされなくてもよいし、受信アンテナよりも送信アンテナが多くてもよいし、その逆でもよい。受信アンテナおよび送信アンテナはいくつあってもよく、それに従って信号は分離または結合するだろう。パルス制御部は、BBでというよりはむしろRFで送信信号を制御してもよい。   The pulse control for each receiving system is combined into one unit rather than a separate unit. The signal received by the antenna q may not be directly mapped to the transmission antenna p, may have more transmission antennas than the reception antenna, and vice versa. There can be any number of receive and transmit antennas and the signals will be separated or combined accordingly. The pulse controller may control the transmission signal with RF rather than with BB.

既に述べたように、パルス制御部303はまた、チャネル推定部305のタイミングを制御する。タイミング信号は、パルスが総ループ遅延を通過するまで、回り込み波のチャネル推定が開始しないように、遅延部を通過する。パルス制御部303および遅延部304は、チャネル推定部305により検知されるようにパルスが高いときにのみ推定が起こるように実装される。チャネル推定が周波数領域で行われるとき、周波数領域チャネル推定が要求される。この解法は周波数領域リファレンス信号−パイロット−がチャネル推定に用いられるシステムで採用される。遅延部304はまた、パルス制御部303に含まれうる。   As already described, the pulse control unit 303 also controls the timing of the channel estimation unit 305. The timing signal passes through the delay section so that the channel estimation of the sneak wave does not start until the pulse passes through the total loop delay. The pulse control unit 303 and the delay unit 304 are implemented so that estimation occurs only when the pulse is high as detected by the channel estimation unit 305. When channel estimation is performed in the frequency domain, frequency domain channel estimation is required. This solution is employed in systems where a frequency domain reference signal-pilot- is used for channel estimation. The delay unit 304 can also be included in the pulse control unit 303.

チャネルは、NFFT×1の周波数領域ベクトル
The channel is N FFT M t × 1 frequency domain vector

を生成するために受信アンテナqごとに推定される。 Is estimated for each receiving antenna q.

ここで、NFFTはFFTにおける周波数ビンの数であり、nは時間におけるOFDMシンボルのインデックスである。全M個のアンテナに関するチャネル推定は結合されてもよく、その後チャネル推定部305は、M×NFFT個のMIMO回り込み波チャネル行列
Here, N FFT is the number of frequency bins in the FFT, and n is an OFDM symbol index in time. The channel estimates for all M r antennas may be combined, and then the channel estimator 305 may determine M r × N FFT M t MIMO sneak channel matrix.

を推定する。 Is estimated.

以上に示した第8の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、周波数領域における回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the eighth embodiment described above, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave in the frequency domain, and the relay station is in the rising stage. Oscillation can be avoided.

(第9の実施形態)
第9の実施形態では、パルス制御、期待値最大化(EM)アルゴリズムでの回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。上で述べたように、LSチャネル推定を求めるために用いられる直接逆行列計算は、図11に示すように、時間領域(TD)においてLM×LM行列変換を要求する欠点を有する。EMタイプアルゴリズムは、とても迅速な収束で、解法を実装するための再帰的かつ簡潔な方法を提供することができる。
(Ninth embodiment)
In the ninth embodiment, a method of pulse control, channel estimation of a sneak wave using an expected value maximization (EM) algorithm, and a sneak wave cancellation method will be described. As noted above, the direct inverse matrix calculation used to determine the LS channel estimate has the disadvantage of requiring an LM t × LM t matrix transformation in the time domain (TD), as shown in FIG. The EM type algorithm can provide a recursive and concise way to implement the solution with very rapid convergence.

図15は、第9の実施形態に係るリレー局1500のブロック図を示す。
リレー局1500は、RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603、キャンセル部604、EMチャネル推定部1501を含む。
FIG. 15 is a block diagram of a relay station 1500 according to the ninth embodiment.
The relay station 1500 includes an RxRF unit 301, TxRF units 302 and 307, pulse control units 303 and 306, delay units 304 and 602, a tiling unit 601, a reconfiguration unit 603, a cancellation unit 604, and an EM channel estimation unit 1501.

RxRF部301、TxRF部302および307、パルス制御部303および306、遅延部304および602、タイリング部601、再構成部603およびキャンセル部604は、図3および図6と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。   Since the RxRF unit 301, the TxRF units 302 and 307, the pulse control units 303 and 306, the delay units 304 and 602, the tiling unit 601, the reconstruction unit 603, and the cancellation unit 604 perform the same operations as in FIGS. The description here is omitted.

EMチャネル推定部1501は、RxRF部301から受信ベクトルを、遅延部304からタイミング信号を、遅延部602から送信信号をそれぞれ受け取る。EMチャネル推定部1501は、EMアルゴリズムを用いて回り込み波のチャネル推定を行なう。周波数領域(FD)では、1×Fである回り込み波のベクトルが
The EM channel estimation unit 1501 receives a reception vector from the RxRF unit 301, a timing signal from the delay unit 304, and a transmission signal from the delay unit 602. The EM channel estimation unit 1501 performs channel estimation of a sneak wave using an EM algorithm. In the frequency domain (FD), a sneak wave vector of 1 × F is

のように表すことができる。 It can be expressed as

ここで、X(n)は、n番目のシンボル中、(OFDMのようなマルチキャリアシステムを想定した)f番目の周波数サブキャリアで、p番目のアンテナで送信されたシンボルを表すX(n,f,f)=x(n,f)F×Fである対角行列である。ここでFはサブキャリアの総数である。これは、FDチャネルはF×1であるベクトル
Here, X p (n) during the n-th symbol, (assuming a multi-carrier system such as OFDM) in f-th frequency subcarrier, X represents the transmitted symbols p th antenna p ( n, f, f) = x p (n, f) is a diagonal matrix with F × F. Here, F is the total number of subcarriers. This is a vector where the FD channel is Fx1


のように表現できることを意味する。

It can be expressed as

ここで、Fは、
Where F is

でのF×L行列であり、Lは回り込み波のチャネルにおける超過遅延タップの数である。回り込み波のチャネルは、準静的であると仮定され、それゆえn番目のシンボル期間で構成されるFssアンプルの間は不変であることに留意する。明らかにFは、F×F正方DFT行列の最初のL列から構成される。 Where F is the number of excess delay taps in the sneak channel. Note that the sneak channel is assumed to be quasi-static and is therefore unchanged during the Fss ampoule composed of the nth symbol period. Clearly F consists of the first L columns of the F × F square DFT matrix.

EMアルゴリズム用語では、観測データy(n)は、“不完全”データと名付けられ、“完全”データrp,q(n)は、
In EM algorithm terminology, observation data y q (n) is named “incomplete” data, and “complete” data r p, q (n) is

と定義される。 Is defined.

ここで、w(n)は、有効雑音、つまり発信源から受信した信号、およびAWGN雑音である。不完全データは
Here, w q (n) is effective noise, that is, a signal received from a transmission source, and AWGN noise. Incomplete data is

で与えられる。
それゆえ、目的は、アンテナqで受信される観測ミクスチャ(observed mixture)を形成するMの送信アンテナから送信される個別または“完全”信号を推定することである。
Given in.
Therefore, the objective is to estimate the individual or “perfect” signals transmitted from the M t transmit antennas that form the observed mixture received at antenna q.

“完全”データの特定の選択に関して、EMアルゴリズムは以下の形式が取られる。
For a particular selection of “complete” data, the EM algorithm takes the following form:

ここで、kは繰り返し回数を示し、β
Where k is the number of iterations and β p is


のように選択される。上記式を解くと、最大化ステップは、

Is selected. Solving the above equation, the maximization step is

となる。 It becomes.

この手法の鍵は、X(n)が対角行列であり、一定の変調を想定すると、その逆の計算は自明であるという事実である。
The key to this approach is the fact that X p (n) is a diagonal matrix and the inverse calculation is self-evident given constant modulation.

の初期値の選択は、アルゴリズムの収束に極めて重要である。これを達成する1つの方法は、p番目のアンテナ以外から送信される全ての信号をゼロ、すなわち
The choice of the initial value of is extremely important for the convergence of the algorithm. One way to achieve this is to zero all signals transmitted from other than the p th antenna, ie

と仮定することである。 It is assumed that

代替として、もう1つのEMアルゴリズム−低複雑性SAGE(Space Alternating Generalized EM)アルゴリズムは、チャネル推定部1501で用いられうる。この場合、たった1つの“完全”データ空間を用いるよりもいくつかの非表示データ空間(hidden data spaces)の間で代替し、各繰り返しにおけるパラメータベクトルの要素のサブセットのみを更新する。収束速度改善のために、各繰り返しにおける代替としてrp,q(n)、p=1,2, …,Mとして非表示データ空間を選択することができ、それに関する雑音分散の全てを関連付けることができる。 Alternatively, another EM algorithm—a low complexity Space Age Generalized EM (SAGE) algorithm may be used in the channel estimator 1501. In this case, we replace between several hidden data spaces rather than using just one “complete” data space, and only update a subset of the elements of the parameter vector at each iteration. For the convergence speed improvement, r p, q (n) , p = 1,2 alternatively at each iteration, ..., can be selected hidden data space as M t, associate all of the noise variance associated with it be able to.

この場合におけるアルゴリズムは、上述のEMアルゴリズムのように
The algorithm in this case is like the above EM algorithm

の同じ初期値を用いて、以下のように進めることができる。
Using the same initial value of, we can proceed as follows:

立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   During the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

周波数領域では、EMタイプアルゴリズムは、観測ミクスチャ(“不完全”データ、例えば、y(n))のみの知識で、各送信アンテナからの個別コンポーネント(“完全”データ)を求めることを認める。新たな代案は、受信したミクスチャが各送信アンテナからの信号の和だけではなく、超過遅延領域(excess delay domain)におけるマルチパスコンポーネント(MPCs)の和もある時間領域でEMタイプアルゴリズムを行うことである。 In the frequency domain, the EM type algorithm allows to determine the individual components (“perfect” data) from each transmit antenna with only knowledge of the observational mixture (“incomplete” data, eg, y q (n)). A new alternative is to perform the EM type algorithm in the time domain where the received mix is not only the sum of the signals from each transmit antenna, but also the sum of multipath components (MPCs) in the excess delay domain. is there.

この方程式では、K×1ベクトル
In this equation, K × 1 vector

が、l番目の遅延タップおよびp番目のアンテナで送信されたKシンボルで構成され、Kはこの場合も先と同様に時間領域サンプルの数である。それゆえK×LM行列X(t)は、
Are composed of K symbols transmitted by the l-th delay tap and the p-th antenna, where K is the number of time domain samples in this case as well. Therefore, the K × LM t matrix X (t) is

と書き換えることができる。 Can be rewritten.

チャネルインパルス応答の一時的な推定は、以下のコスト関数を直接的に最小化することにより得られる。
A temporal estimate of the channel impulse response can be obtained by directly minimizing the following cost function:

不規則な超過遅延タップ間隔のために漏れ(leakage)を無視すると、最小二乗解も最尤解であり、
Ignoring leakage due to irregular excess delay tap intervals, the least squares solution is also the most likely solution,

で与えられる。 Given in.

以前に説明したように、LS推定は、LM×LMの正方行列の逆行列を要求する欠点があり、EMタイプアルゴリズムは、解法を実装することが繰り返しかつより簡単に提供できる。ここで、K×1の完全データrp,q(t)は
As previously described, LS estimation has the disadvantage of requiring an LM t × LM t square matrix inverse, and EM type algorithms can be provided repeatedly and more easily to implement the solution. Here, the complete data r p, q (t) of K × 1 is

と定義される。 Is defined.

ここで、w(t)は有効雑音、つまり発信源から受信した信号、および雑音である。不完全データは
Here, w q (t) is effective noise, that is, a signal received from a transmission source, and noise. Incomplete data is

で与えられる。 Given in.

完全データのこの特定の選択に関して、EMアルゴリズムは以下の形式を取る。
For this particular selection of complete data, the EM algorithm takes the following form:

ここで、kは繰り返し回数を示し、
Here, k indicates the number of repetitions,

は、LMの完全データ信号のそれぞれに適用される重み係数を示す。 Denotes a weighting factor applied to each of the complete data signals of LM t .

最小化問題を解くと、
Solving the minimization problem,

を得ることができる。 Can be obtained.

この手法の鍵は、送信信号にかかわらず、
The key to this method is regardless of the transmitted signal.

がスカラーであり、それゆえその逆行列の計算が自明であるという事実である。
また、周波数領域とは違って、初期値の選択は、TD定式化における収束には決定的ではなく、それゆえ全てゼロの初期値はLMSおよびRLSの場合として用いられうる。
Is a scalar, and therefore the computation of its inverse is trivial.
Also, unlike the frequency domain, the selection of the initial value is not critical for convergence in the TD formulation, so all zero initial values can be used for LMS and RLS cases.

既に述べたように、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナqごとに行われる。   As already mentioned, during the rising phase, the pulse control pulses for a specific length of time as described above, and the sneak channel is updated as described above. After the rising phase is complete, the relay station begins to cancel the sneak wave. After the rising phase, the relay station continues to update the loop channel estimate at regular intervals and cancels the sneak wave signal at regular intervals. In the present embodiment, loop channel estimation and sneak wave cancellation are performed for each reception antenna q.

第9の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、EMタイプアルゴリズムで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。   According to the ninth embodiment, the pulse control unit controls the pulse and the estimation timing, the relay station can estimate the channel of the sneak wave with the EM type algorithm, and the relay station oscillates during the rising phase. Can be avoided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

100・・・無線リレーネットワーク、101・・・送信源端末、102,600,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500・・・無線リレー局(リレー局)、103−1,103−2・・・送信先端末、201・・・回り込み波、202・・・送信アンテナ、203・・・受信アンテナ、301,1301・・・受信機無線周波数部(RxRF部)、302,307・・・送信機無線周波数部(TxRF部)、303,306,1202,1203・・・パルス制御部、304,602・・・遅延部、305,801,1304・・・チャネル推定部、403,501・・・入力データ列、401,502遅延部、402,503・・・フィードバックループチャネル、404,405,406,407,408,409,410,504,505,506,507・・・エコーループ、508・・・入力データ、601・・・タイリング部、603・・・再構成部、604・・・キャンセル部、901・・・第1フィルタ部、1001・・・第2フィルタ部、1101・・・直接逆行列チャネル推定部、1201・・・リファレンス信号生成部、1302・・・重み計算部、1303・・・受信ビーム形成部、1305・・・送信ビーム形成部、1401・・・高速フーリエ変換(FFT)部、1402,1403・・・高速逆フーリエ(IFFT)部、1501・・・EMチャネル推定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Wireless relay network, 101 ... Transmission source terminal, 102, 600, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500 ... Wireless relay station (relay station), 103-1, 103-2 ... Destination terminal, 201 ... Round wave, 202 ... Transmission antenna, 203 ... Reception antenna, 301, 1301 ... Receiver radio frequency unit (RxRF unit), 302, 307 ... Transmitter radio frequency part (TxRF part), 303, 306, 1202, 1203 ... Pulse control part, 304, 602 ... Delay part, 305, 801, 1304 ... Channel estimation part, 403, 501... Input data string, 401, 502 delay unit, 402, 503... Feedback loop channel, 404, 405, 406, 07, 408, 409, 410, 504, 505, 506, 507 ... Echo loop, 508 ... Input data, 601 ... Tiling part, 603 ... Reconstruction part, 604 ... Cancel part 901: First filter unit 1001 ... Second filter unit 1101 ... Direct inverse matrix channel estimation unit 1201 ... Reference signal generation unit 1302 ... Weight calculation unit 1303 ... Receive beam forming unit, 1305... Transmit beam forming unit, 1401... Fast Fourier transform (FFT) unit, 1402 and 1403... Fast inverse Fourier (IFFT) unit, 1501.

Claims (9)

自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信した信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第1期間と該自装置から信号が送信されない第2期間とを切り替えるパルス制御を行なうパルス制御部と、
前記第1期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定する推定部と、を具備することを特徴とする無線リレー局。
From the own device, the number of times that the sneak wave added to the signal received from the transmission source is repeatedly added by receiving the signal transmitted from the own device is equal to or less than a predetermined value. A pulse control unit that performs pulse control to switch between a first period during which a signal is transmitted and a second period during which no signal is transmitted from the device;
An estimation unit that estimates a channel of a sneak wave using the signal transmitted during all or part of the first period.
前記回り込み波を最小にする受信側ビームウェイトおよび送信側ビームウェイトを計算するウェイト計算部と、
前記受信側ビームウェイトに基づく受信ビーム形成ベクトルを受信信号に適用する受信側ビーム形成部と、
前記送信側ビームウェイトに基づく送信ビーム形成ベクトルを送信信号に適用する送信側ビーム形成部と、をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の無線リレー局。
A weight calculation unit for calculating a reception-side beam weight and a transmission-side beam weight that minimizes the sneak wave;
A receiving beam forming unit that applies a receiving beam forming vector based on the receiving beam weight to a received signal;
The radio relay station according to claim 1, further comprising: a transmission side beam forming unit that applies a transmission beam forming vector based on the transmission side beam weight to a transmission signal.
前記推定部により推定された回り込み波のチャネルを用いて、推定された回り込み波の推定値を再構成する再構成部と、
受信信号から前記推定された回り込み波を除去する除去部と、をさらに具備することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線リレー局。
A reconstruction unit that reconstructs the estimated value of the estimated sneak wave using the channel of the sneak wave estimated by the estimation unit;
The wireless relay station according to claim 1, further comprising: a removing unit that removes the estimated sneak wave from the received signal.
前記推定部は、前記第1期間の全てまたは一部の期間において、送信信号および受信信号を用いて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無線リレー局。   4. The method according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the channel of the sneak wave using a transmission signal and a reception signal in all or a part of the first period. 5. The radio relay station according to the item. 前記推定部は、前記第1期間の全てまたは一部の期間において、受信信号および参照信号を用いて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無線リレー局。   The said estimation part estimates the channel of the said sneak wave using a received signal and a reference signal in all or a part of period of the said 1st period, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The radio relay station according to the item. 前記推定部は、最小二乗アルゴリズム、反復最小二乗アルゴリズム、逆行列を用いた直接計算アルゴリズム、EM(expectation maximization)アルゴリズム、およびSAGE(space alternating generalized expectation maximization)アルゴリズムの少なくとも1つに基づいて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の無線リレー局。   The estimator includes the sneak wave based on at least one of a least square algorithm, an iterative least square algorithm, a direct calculation algorithm using an inverse matrix, an EM (expectation maximization) algorithm, and a SAGE (space alternating generalized expectation maximization) algorithm. The radio relay station according to claim 1, wherein the channel is estimated. 前記推定部は、時間領域および周波数領域のどちらかにおいて、前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の無線リレー局。   7. The radio relay station according to claim 1, wherein the estimation unit estimates a channel of the sneak wave in either a time domain or a frequency domain. 前記第1期間の長さは、前記予め定められた値に基づいて決定されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無線リレー局。   8. The radio relay station according to claim 1, wherein the length of the first period is determined based on the predetermined value. 9. 自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信された信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第1期間と該自装置から信号が送信されない第2期間とを切り替えるパルス制御を行い、
前記第1期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする回り込み波チャネル推定方法。
The own device receives the signal transmitted from the own device so that the number of times that the sneak wave added to the signal received from the transmission source is repeatedly added is equal to or less than a predetermined value. Performing a pulse control for switching between a first period in which a signal is transmitted from the second period in which a signal is not transmitted from the own device,
A sneak wave channel estimation method, wherein a sneak wave channel is estimated using the signal transmitted during all or part of the first period.
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