JP2014140151A - Radio communication system and weight calculation method - Google Patents

Radio communication system and weight calculation method Download PDF

Info

Publication number
JP2014140151A
JP2014140151A JP2013160803A JP2013160803A JP2014140151A JP 2014140151 A JP2014140151 A JP 2014140151A JP 2013160803 A JP2013160803 A JP 2013160803A JP 2013160803 A JP2013160803 A JP 2013160803A JP 2014140151 A JP2014140151 A JP 2014140151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
matrix
channel
weight
channel estimation
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013160803A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6023673B2 (en
Inventor
Riichi Kudo
理一 工藤
Masato Mizoguchi
匡人 溝口
M D Armour Simon
エム ディ アーマー サイモン
Mcgeehan Joe
マギーアン ジョー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Bristol
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
University of Bristol
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Bristol, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical University of Bristol
Priority to JP2013160803A priority Critical patent/JP6023673B2/en
Publication of JP2014140151A publication Critical patent/JP2014140151A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6023673B2 publication Critical patent/JP6023673B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce overhead on channel estimation which increases with an increase in the number of antennas, in communication using an OFDM modulation system.SOLUTION: In a radio communication system, a communication station estimates a weight channel matrix which is information considering a number Nof channel estimation weights estimated on the basis of received OFDM packets for each frequency channel, and transmits feedback information calculated on the basis of the weight channel matrix to a transmission source communication station having transmitted the OFDM packets. The communication station having transmitted the OFDM packets restores a channel matrix of each frequency channel fed back from the communication target on the basis of the feedback information, makes a plurality of restored channel matrices of frequency channels into one matrix to generate an aggregation matrix whose size is larger than the original channel matrices, and calculates a weight used for communication for each frequency channel on the basis of the generated aggregation matrix and the channel estimation weight.

Description

本発明は、直交周波数分割多重変調方式を用いて通信する無線通信システム、及び無線通信システムに置けるウエイト算出方法に関する。   The present invention relates to a radio communication system that communicates using an orthogonal frequency division multiplexing modulation system, and a weight calculation method in the radio communication system.

近年、2.4GHz帯又は5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などの普及が目覚ましい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用い、最大で54Mbpsの物理層伝送速度を実現している。   In recent years, as the high-speed wireless access system using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like are remarkable. These systems use an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation scheme, which is a technique for stabilizing characteristics in a multipath fading environment, and realize a physical layer transmission rate of 54 Mbps at the maximum. Yes.

一方で、有線LANの世界ではEthernet(登録商標)の100Base−Tインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、100Mbpsを超える高速回線の提供が普及しており、無線LANの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。   On the other hand, in the world of wired LANs, the provision of high-speed lines exceeding 100 Mbps has spread due to the widespread use of Ethernet (registered trademark) 100Base-T interface and FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home. In the world of wireless LAN, further increase in transmission speed is demanded.

そのための技術として、IEEE802.11nにおいて、空間多重送信技術としてMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が導入された。更に、IEEE802.11acでは、マルチユーザMIMO(MU−MIMO)通信方法が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。MU−MIMO通信は、物理層におけるスループットを送信アンテナ数倍に高めるポテンシャルを有するが、多くの送信アンテナによる送信ダイバーシチ効果を得るためには、送信装置において端末に対するアンテナごとのチャネル情報を必要とする。しかし、このチャネル情報を推定するための信号、及び、フィードバック情報によるオーバーヘッドが大きい問題がある。   As a technique for this purpose, in IEEE 802.11n, a MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique has been introduced as a spatial multiplexing transmission technique. Further, in IEEE 802.11ac, a multi-user MIMO (MU-MIMO) communication method has been studied (for example, see Non-Patent Document 1). MU-MIMO communication has the potential to increase the throughput in the physical layer to several times the number of transmission antennas, but in order to obtain the transmission diversity effect by many transmission antennas, the transmission apparatus requires channel information for each antenna for the terminal. . However, there is a problem that overhead due to the signal for estimating the channel information and feedback information is large.

図14は、OFDM変調方式を用いた通信のチャネル情報を取得するシーケンスの一例を示す図である。同図には、K個の端末(STA:Station)に対し、基地局(AP:Access point)がチャネル情報を取得する例を示している。Kは1以上の整数である。同図において横軸は時間を示し、基地局91とK個の端末92−1〜92−Kとそれぞれから送信される信号S1、S2、S3−1〜S3−K、S4−1〜S4−Kが示されている。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a sequence for acquiring communication channel information using the OFDM modulation scheme. The figure shows an example in which a base station (AP: Access point) acquires channel information for K terminals (STA: Station). K is an integer of 1 or more. In the figure, the horizontal axis represents time, and signals S1, S2, S3-1 to S3-K, S4-1 to S4- transmitted from the base station 91 and the K terminals 92-1 to 92-K, respectively. K is shown.

信号S1は、チャネル推定用の信号を送信することを通知するアナウンス信号(NDPA:Null Data Packet Announce)である。信号2は、チャネル推定用のパイロット信号(NDP:Null Data Packet)である。信号S3−1〜S3−Kは、チャネル情報のフィードバック信号(CSIFB:Channel State Information Feed Back)である。信号S4−1〜S4−Kは、特定の通信相手(端末92)から応答信号の送信を指示するポーリング信号(Polling)である。同図に示すように基地局91がNDPA信号S1を送信した後にパイロット信号S2を送信し、各端末92がフィードバック信号S3−1〜S3−Kを基地局91に順次送信する。これにより、基地局91は各端末92に対するアンテナごとのフィードバック情報を取得する。   The signal S1 is an announcement signal (NDPA: Null Data Packet Announce) for notifying transmission of a channel estimation signal. Signal 2 is a pilot signal (NDP: Null Data Packet) for channel estimation. Signals S3-1 to S3-K are channel information feedback signals (CSIFB: Channel State Information Feed Back). Signals S4-1 to S4-K are polling signals (Polling) instructing transmission of a response signal from a specific communication partner (terminal 92). As shown in the figure, after the base station 91 transmits the NDPA signal S1, the pilot signal S2 is transmitted, and each terminal 92 sequentially transmits feedback signals S3-1 to S3-K to the base station 91. Thereby, the base station 91 acquires feedback information for each antenna for each terminal 92.

また、同図には、パイロット信号S2(NDP)の構成が示されている。NDPは、最初のパイロット信号部分(Column Symbols)S2−0と、最後のパイロット信号部分(Column Symbols)と、基地局91が備えるN個の送信アンテナに対応するチャネル推定を可能にするL個のVHT−LTF(Very High Throughput - Long Training Frame)とを含んで構成される。例えば、8(N=8)個の送信アンテナに対するチャネル情報を取得するためには、このVHT−LTFを8OFDMシンボル分、基地局91から端末92に送信する必要がある。ここで、VHT−LTFのk番目の周波数チャネルの信号Skは、例えば、非特許文献3に記載の式(19−11)、(19−12)、(19−23)、(19−24)のように決定できる。   In addition, the figure shows the configuration of pilot signal S2 (NDP). The NDP is configured to perform channel estimation corresponding to the first pilot signal part (Column Symbols) S2-0, the last pilot signal part (Column Symbols), and N transmission antennas included in the base station 91. VHT-LTF (Very High Throughput-Long Training Frame). For example, in order to acquire channel information for 8 (N = 8) transmission antennas, it is necessary to transmit this VHT-LTF from the base station 91 to the terminal 92 for 8 OFDM symbols. Here, the signal Sk of the k-th frequency channel of VHT-LTF is, for example, the expressions (19-11), (19-12), (19-23), (19-24) described in Non-Patent Document 3. Can be determined as follows.

図15は、OFDM変調方式を用いた無線通信システムにおける無線通信装置としての基地局(AP)91及び端末(STA)92それぞれの構成を示す概略ブロック図である。なお、同図では1つの端末92−iを示しているが、無線通信システムは複数の端末92−i(1≦i≦I;I>2)を有していてもよい。
基地局91は、送信信号生成回路912、無線信号送受信回路913、N個のアンテナ914−1〜914−N、受信信号復調回路915、フィードバック情報抽出回路916、及び、チャネル情報取得回路917を備えている。端末92−iは、送信信号生成回路922−i、無線信号送受信回路923−i、M個のアンテナ、チャネル情報圧縮回路925−i、及び、フィードバック情報生成回路926−iを備えている。
FIG. 15 is a schematic block diagram illustrating configurations of a base station (AP) 91 and a terminal (STA) 92 as wireless communication apparatuses in a wireless communication system using the OFDM modulation scheme. In addition, although the one terminal 92-i is shown in the same figure, the radio | wireless communications system may have several terminal 92-i (1 <= i <= I; I> 2).
The base station 91 includes a transmission signal generation circuit 912, a radio signal transmission / reception circuit 913, N antennas 914-1 to 914-N, a reception signal demodulation circuit 915, a feedback information extraction circuit 916, and a channel information acquisition circuit 917. ing. Terminal 92-i is the transmission signal generating circuit 922-i, provided with a radio signal transmitter 923-i, M i antennas, channel information compression circuit 925-i, and the feedback information generating circuit 926-i.

基地局91がチャネル情報を取得したい端末92−iを決定すると、図14に示したNDPAとNDPとが送信信号生成回路912において生成される。無線信号送受信回路913は、送信信号生成回路912が生成したNDPAとNDPとに対してアナログ信号への変換、搬送波周波数への周波数変換、信号の増幅などを行い、アンテナ914−1〜914−Nを介して送信する。   When the base station 91 determines a terminal 92-i from which channel information is desired to be acquired, the NDPA and NDP shown in FIG. The radio signal transmission / reception circuit 913 performs conversion of the NDPA and NDP generated by the transmission signal generation circuit 912 into an analog signal, frequency conversion to a carrier frequency, signal amplification, and the like, and performs antennas 914-1 to 914-N. To send through.

端末92−iは、アンテナ924−i−1〜924−i−Mを介してNDPA及びNDPを含む信号を受信する。無線信号送受信回路923−iは、受信した信号に含まれるNDPに基づいて、OFDMにおける各サブキャリアのチャネル情報を推定する。チャネル情報圧縮回路925−iは、無線信号送受信回路923−iが推定したチャネル情報をフィードバックに適した形に圧縮する。フィードバック情報生成回路926−iは、チャネル情報圧縮回路925−iが圧縮したチャネル情報をビット情報として記憶する。 Terminal 92-i receives a signal including a NDPA and NDP through the antenna 924-i-1~924-i- M i. The radio signal transmission / reception circuit 923-i estimates channel information of each subcarrier in OFDM based on NDP included in the received signal. The channel information compression circuit 925-i compresses the channel information estimated by the radio signal transmission / reception circuit 923-i into a form suitable for feedback. The feedback information generation circuit 926-i stores the channel information compressed by the channel information compression circuit 925-i as bit information.

端末92−iが送信権を取得すると、送信信号生成回路922−iは、フィードバック情報生成回路926−iに記憶されているフィードバック情報を含む送信信号を生成する。無線信号送受信回路923−iは、送信信号生成回路922−iが生成した送信信号に対して、アナログ信号への変換、搬送波周波数への周波数変換、信号の増幅などを行い、アンテナ924−i−1〜924−i−Mの少なくとも一つを介して送信する。 When the terminal 92-i acquires the transmission right, the transmission signal generation circuit 922-i generates a transmission signal including feedback information stored in the feedback information generation circuit 926-i. The radio signal transmission / reception circuit 923-i performs conversion of the transmission signal generated by the transmission signal generation circuit 922-i into an analog signal, frequency conversion to a carrier frequency, signal amplification, and the like, and performs antenna 924-i- 1-924-i-M i is transmitted via at least one.

図14に示したフィードバック信号S3−1〜S3−K(CSIFB)によりチャネル情報を含む信号が端末92−1〜92−Kから送信されると、基地局91はアンテナ914−1〜914−Nのうち少なくとも一つを介してフィードバック信号S3−1〜S3−Kを受信する。無線信号送受信回路913は、受信したフィードバック信号S3−1〜S3−Kに対応するデジタル信号を受信信号復調回路915出力する。受信信号復調回路915は、デジタル信号と同期をとり、チャネル情報を使うなどして、端末92−1〜92−Kのうちいずれかから取得した情報を得る。フィードバック情報抽出回路916は、受信信号復調回路915が得た情報から、CSIFBに含まれるチャネル情報のフィードバック部分を抽出する。チャネル情報取得回路917は、フィードバック情報抽出回路916が抽出したフィードバック部分から、各周波数チャネルにおけるチャネル情報を取得して記憶する。   When a signal including channel information is transmitted from terminals 92-1 to 92-K by feedback signals S3-1 to S3-K (CSIFB) shown in FIG. 14, base station 91 receives antennas 914-1 to 914-N. The feedback signals S3-1 to S3-K are received via at least one of them. The radio signal transmission / reception circuit 913 outputs a digital signal corresponding to the received feedback signals S3-1 to S3-K to the reception signal demodulation circuit 915. The reception signal demodulating circuit 915 obtains information acquired from any of the terminals 92-1 to 92-K by synchronizing with the digital signal and using channel information. Feedback information extraction circuit 916 extracts a feedback portion of channel information included in CSIFB from information obtained by reception signal demodulation circuit 915. The channel information acquisition circuit 917 acquires and stores channel information in each frequency channel from the feedback part extracted by the feedback information extraction circuit 916.

上述したチャネル情報のフィードバックは、非特許文献2に記載されているように、V行列を角度φとψにより表現するなどして、圧縮されたものでも、OFDMの周波数チャネルの一部のチャネル情報を取得してもよい。チャネル情報取得回路917はフィードバック情報が圧縮されたものであった場合に、変換したり、補完したりすることで、元のチャネル情報を推定し、記憶する。   As described in Non-Patent Document 2, the feedback of the channel information described above is a part of the channel information of the OFDM frequency channel even if the V matrix is compressed by expressing the angles φ and ψ. May be obtained. When the feedback information is compressed, the channel information acquisition circuit 917 estimates and stores the original channel information by converting or complementing the feedback information.

ここで、チャネル情報のフィードバック方法の一例を示す。図14におけるj番目のVHT−LTF(S2−j)において、k番目の周波数チャネル(サブキャリア)に用いる既知信号をSとし、当該VHT−LTF(S2−j)に用いる送信ウエイトをN×1のベクトルwk,jとし、VHT−LTF(S2−1)からVHT−LTF(S2−L)までに用いる送信ウエイトを示すN×Lの行列Wは次式(1)と表すことができる。 Here, an example of a feedback method of channel information is shown. In the j-th VHT-LTF (S2-j) in FIG. 14, the known signal used for the k-th frequency channel (subcarrier) is S k, and the transmission weight used for the VHT-LTF (S2-j) is N ×. 1 vector w k, and j, it is a matrix W k of N × L indicating a transmission weight used for the VHT-LTF (S2-1) to VHT-LTF (S2-L) representing the following formula (1) it can.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ここで、L≧Mとする。端末92−iのM個のアンテナで受信されるVHT−LTF(S2−1〜S2−L)に対して、同期、ガードインターバルの除去、周波数変換などを行うことにより、受信信号を得る。この受信信号を示すM×Lの行列である受信信号行列Yは次式(2)と表すことができる。 Here, it is assumed that L ≧ M i. Against VHT-LTF received at M i-number of antennas of the terminal 92-i (S2-1~S2-L) , synchronization, removal of guard interval, by performing such as frequency conversion to obtain the reception signal. A received signal matrix Y k that is a M i × L matrix indicating the received signal can be expressed by the following equation (2).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(2)において、行列Hk,iは基地局91と端末92−iとの間のk番目の周波数チャネルにおける送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬係数を表すM×Nのチャネル行列である。行列DはL×Lの変換行列であり、行列Nk,iはM×Lのノイズ行列であり熱雑音に対応する。なお、変換行列Dを省略したり、「1」を対角要素とする対角行列を用いたりすることができる(この場合、L=N)。また、変換行列Dをユニタリ行列とすることにより、各VHT−LTFの受信レベルに大きな差が生じるのを防ぎ、量子化誤差などによるチャネル情報の劣化を防ぐ効果が期待できる。また、変換行列Dは、DD=Iを満たす直交行列が望ましい(Iは対角要素を1とする単位行列)。なお、上付き添え字Hは、複素共役転置の演算子である。行列Dの右肩に上付き添え字「H」が付された行列Dは、行列Dの複素共役転置行列(エルミート行列)である。
端末92−iにおいて、既知の変換行列Dと既知信号Sを用いて、次式(3)で表されるように、送信ウエイト込みのチャネル行列Gk,iを推定することができる。
In Equation (2), the matrix H k, i is a M i × N channel matrix representing the propagation coefficient between the transmitting antenna and the receiving antenna in the k-th frequency channel between the base station 91 and the terminal 92-i. It is. The matrix D is an L × L transformation matrix, and the matrix N k, i is a M i × L noise matrix corresponding to thermal noise. Note that the transformation matrix D can be omitted, or a diagonal matrix having “1” as a diagonal element can be used (in this case, L = N). Also, by making the transformation matrix D unitary, it is possible to prevent the VHT-LTF from receiving a large difference in reception level and to prevent the channel information from being deteriorated due to a quantization error or the like. The conversion matrix D, D H D = orthogonal matrix satisfying I is desired (I is a unit and 1 diagonal element matrix). The superscript H is a complex conjugate transpose operator. Matrix D H where the superscript "H" is attached to the right shoulder of the matrix D is a complex conjugate transposed matrix of the matrix D (Hermitian).
In the terminal 92-i, the channel matrix G k, i including the transmission weight can be estimated using the known transformation matrix D and the known signal S k as represented by the following equation (3).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(3)において、行列N’k,iはチャネル推定誤差を表す。ここで、送信ウエイト込みのチャネル行列Gk,iをウエイトチャネル行列と定義する。推定誤差がなければウエイトチャネル行列Gk,i=Hk,iであり、送信ウエイト行列Wとして無指向性ウエイトである対角要素が1の対角行列を用いれば、Gk,i=Hk,iである。
このようにして得られたウエイトチャネル行列Gk,iを量子化し、ビットに変換して基地局91にフィードバックすることもできる。
In equation (3), the matrix N ′ k, i represents the channel estimation error. Here, a channel matrix G k, i including a transmission weight is defined as a weight channel matrix. If there is no estimation error, the weight channel matrix G k, i = H k, i W k , and if the diagonal matrix with a diagonal element of 1 as the transmission weight matrix W k is used, G k, i = H k, i .
The weight channel matrix G k, i obtained in this way can be quantized, converted into bits, and fed back to the base station 91.

ここでは、非特許文献2に記載のCompressed beamforming feedback matrixによる圧縮方法を示す。得られたウエイトチャネル行列Gk,iに対し、直交化法や特異値分解によりV行列(基底ベクトル)を計算する。特異値分解を行う場合には、次式(4)で表されている行列VS,k,iをフィードバックする。 Here, a compression method using a compressed beamforming feedback matrix described in Non-Patent Document 2 is shown. A V matrix (basis vector) is calculated by the orthogonalization method or singular value decomposition for the obtained weight channel matrix G k, i . When performing singular value decomposition, the matrix V S, k, i expressed by the following equation (4) is fed back.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(4)において、行列Uk,iはM×Mの特異ベクトルであり、Σk,iは特異値を対角要素とするM×Mの対角行列であり、0はM×(L−M)のゼロ行列であり、(VS,k,iN,k,i)は右特異ベクトルである。右特異ベクトル(VS,k,iN,k,i)において、VS,k,iは特異値に対応し、VN,k,iはゼロ行列に対応する。
Compressed beamforming feedback matrixはユニタリ行列の一部であるVS,k,iの列ベクトルの最後の項の虚数を0にして、次式(5)で表されるように変換することで、特異値VS,k,iをφとψとで表現することが可能となる。
In equation (4), the matrix U k, i is a M i × M i singular vector, Σ k, i is a M i × M i diagonal matrix with singular values as diagonal elements, and 0 is M i × (L−M i ) zero matrix, and (V S, k, i V N, k, i ) is a right singular vector. In the right singular vector (V S, k, i V N, k, i ), V S, k, i corresponds to a singular value and V N, k, i corresponds to a zero matrix.
Compressed beamforming feedback matrix is a singular value obtained by converting the imaginary number of the last term of the column vector of V S, k, i, which is a part of the unitary matrix, to 0 and converting it as expressed by the following equation (5). V S, k, i can be expressed by φ and ψ.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

このようにユニタリ行列の性質を利用した圧縮を行うことでフィードバックする情報のビット量を軽減し、通信におけるオーバーヘッドを抑えてチャネル推定を開始してからデータを送信するまでの遅延時間を短縮することができる。   In this way, the amount of bits of information to be fed back is reduced by performing compression using the characteristics of the unitary matrix, and the delay time from the start of channel estimation to the transmission of data is suppressed by suppressing overhead in communication. Can do.

しかし、基地局91が備えるアンテナ数Nが多い場合、備えたアンテナ数に見合う効果を得るためにはNDPにおけるVHT−LTFの数Lをアンテナ数Nに近づける必要がある。VHT−LTFの増加は、オーバーヘッドの増加とフィードバック信号のビット量の増加を伴うため、無線通信システムにおけるスループットの低下を生じさせてしまう。   However, when the number of antennas N included in the base station 91 is large, in order to obtain an effect commensurate with the number of antennas provided, the number L of VHT-LTFs in NDP needs to be close to the number N of antennas. Since the increase in VHT-LTF is accompanied by an increase in overhead and an increase in the bit amount of the feedback signal, it causes a decrease in throughput in the wireless communication system.

IEEE, "Proposed specification framework for TGac,"doc.:IEEE 802.11-09/0992r21, Jan.2011.IEEE, "Proposed specification framework for TGac," doc.:IEEE 802.11-09 / 0992r21, Jan.2011. IEEE, "IEEE P802.11nTM/D11.0," pp.55- 57, June.2009.IEEE, "IEEE P802.11nTM / D11.0," pp.55-57, June.2009. IEEE, "IEEE P802.11-REVmbTM/D6.0," pp.1597,1606,1635-1636, June.2011.IEEE, "IEEE P802.11-REVmbTM / D6.0," pp.1597,1606,1635-1636, June.2011.

以上説明したように、送信アンテナ数が多い基地局では、通信相手となる各端末と各送信アンテナとの間のチャネル情報が必要となる。しかしながら、送信アンテナ数に対応するOFDMシンボルを送信する必要があるため、アンテナ数の増大に伴い、チャネル推定のためのフィードバック情報が多くなる。また、端末から基地局へのフィードバック情報パケット(CSI−FB)の情報量が多くなるために通信のオーバーヘッドが大きくなり、スループットが低下してしまうという問題がある。     As described above, in a base station having a large number of transmission antennas, channel information between each terminal serving as a communication partner and each transmission antenna is required. However, since it is necessary to transmit OFDM symbols corresponding to the number of transmission antennas, feedback information for channel estimation increases as the number of antennas increases. In addition, since the amount of information of the feedback information packet (CSI-FB) from the terminal to the base station increases, there is a problem that communication overhead increases and throughput decreases.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、OFDM変調方式を用いた通信において、アンテナ数の増加に応じて増加するチャネル推定に関するオーバーヘッドを削減し、スループットの向上を可能とするウエイト算出方法、及び無線通信システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and in communication using the OFDM modulation scheme, a weight that can improve overhead by reducing overhead related to channel estimation that increases with an increase in the number of antennas. An object is to provide a calculation method and a wireless communication system.

上記問題を解決するために、本発明は、直交周波数分割多重変調方式を用いた通信を行う複数の通信局を具備する無線通信システムであって、周波数チャネルごとに送信するN個のトレーニングシンボルそれぞれに対応するチャネル推定ウエイトを決定するチャネル推定ウエイト決定手段と、前記チャネル推定ウエイトに対応するトレーニングシンボルに該チャネル推定ウエイトを乗算して周波数チャネルごとにN個のロングトレーニングシンボルを生成し、生成したN個のロングトレーニングシンボルを含むOFDMパケットを通信相手としての他の前記通信局に送信するトレーニングシンボル送信手段と、受信した前記OFDMパケットに基づいて、周波数チャネルごとにN個ずつの推定されたチャネル推定ウエイト込みのチャネル情報であるウエイトチャネル行列を推定するウエイトチャネル行列推定手段と、前記OFDMパケットを送信した送信元の通信局に前記ウエイトチャネル行列に基づいて算出したフィードバック情報を送信するフィードバック情報送信手段と、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのチャネル情報行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのチャネル情報行列を一つの行列として元のチャネル情報行列よりもサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出するウエイト算出手段と、を具備することを特徴とする無線通信システムである。 In order to solve the above problems, the present invention is a wireless communication system comprising a plurality of communication stations performing communications using an orthogonal frequency division multiplexing modulation scheme, N P number of training symbols to be transmitted for each frequency channel a channel estimation weight determining means for determining a channel estimation weight corresponding to each of, multiplied by the channel estimation weight to generate N P-number of long training symbols for each frequency channel training symbols corresponding to the channel estimation weight, a training symbol sending means for sending to the other of the communication stations of the OFDM packet as the communication partner including the generated N P-number of long training symbol, on the basis of the OFDM packet received for each frequency channel N of P or by Include channel estimation weights Weight channel matrix estimation means for estimating a weight channel matrix that is channel information; feedback information transmission means for transmitting feedback information calculated based on the weight channel matrix to a transmission source communication station that has transmitted the OFDM packet; A channel information matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on feedback information is restored, and a channel information matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or each corresponding to a plurality of the communication partners A set matrix having a size larger than that of the original channel information matrix is generated by using channel information matrices of a plurality of frequency channels as one matrix, and the weight used for communication is set to the frequency channel based on the generated set matrix and the channel estimation weight. C to calculate for each A wireless communication system, characterized by comprising: a site calculating means.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記フィードバック情報送信手段は、前記ウエイトチャネル行列、前記ウエイトチャネル行列から得られる右特異ベクトル、又は、前記ウエイトチャネル行列から得られる基底ベクトルを含む前記フィードバック情報を送信することを特徴とする。   Further, the present invention is the invention as described above, wherein the feedback information transmitting means includes the weight channel matrix, a right singular vector obtained from the weight channel matrix, or a basis vector obtained from the weight channel matrix. Feedback information is transmitted.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記フィードバック情報送信手段は、前記ウエイトチャネル行列の右特異ベクトルのうち特異値に対応するベクトルと、前記ウエイトチャネル行列の左特異値ベクトルのエルミート行列とを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列を含む前記フィードバック情報を送信し、前記ウエイト算出手段は、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列を一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出することを特徴とする。   Further, the present invention is the invention as described above, wherein the feedback information transmitting means includes a vector corresponding to a singular value among right singular vectors of the weight channel matrix and a Hermitian matrix of a left singular value vector of the weight channel matrix. The feedback information including the weight channel unitary matrix obtained by multiplying the frequency channel unitary matrix is transmitted, and the weight calculation means restores the weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information. A plurality of weight channel unitary matrices of a plurality of frequency channels corresponding to one communication partner, or a plurality of weight channel unitary matrices of a plurality of frequency channels corresponding to the plurality of communication partners, respectively. The One of the matrix to produce a large size aggregate matrix than the original weight channel unitary matrix as the generated aggregate matrix on the basis of the channel estimation weight and the weight used for communication, and calculates for each frequency channel.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記フィードバック情報送信手段は、前記ウエイトチャネル行列の特異値に対応する右特異ベクトルと高い相関を有する基底ベクトルであるV行列を算出し、算出したV行列をウエイトチャネル行列に右側から乗算して得られる行列に直交化法を用いてユニタリ行列であるU行列を算出し、前記U行列のエルミート行列と前記V行列とを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列を含む前記フィードバック情報を送信し、前記ウエイト算出手段は、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列を一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出することを特徴とする。   In the invention described above, the feedback information transmitting unit calculates a V matrix that is a basis vector having a high correlation with a right singular vector corresponding to a singular value of the weight channel matrix. A weight obtained by multiplying the matrix obtained by multiplying the weight matrix by the weight channel matrix from the right side by using the orthogonalization method and calculating the U matrix which is a unitary matrix and the Hermitian matrix of the U matrix and the V matrix. The feedback information including a channel unitary matrix is transmitted, and the weight calculation unit restores a weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information, and corresponds to one communication partner. Weight channel unitary matrix of multiple frequency channels to be processed, or multiple previous Select a weight channel unitary matrix for each of multiple frequency channels corresponding to the communication partner, and generate a set matrix that is larger in size than the original weight channel unitary matrix using the selected multiple weight channel unitary matrices as one matrix A weight used for communication is calculated for each frequency channel based on the set matrix and the channel estimation weight.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ウエイト算出手段は、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列にそれぞれ重み係数を乗算した上で一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出することを特徴とする。   Further, according to the present invention, in the invention described above, the weight calculation unit restores the weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information, A corresponding weight channel unitary matrix of a plurality of frequency channels or a plurality of weight channel unitary matrices of a plurality of frequency channels corresponding to the plurality of communication partners are selected, and the selected plurality of weight channel unitary matrices are respectively multiplied by weighting factors. A set matrix larger in size than the original weight channel unitary matrix is generated as one matrix above, and a weight used for communication is calculated for each frequency channel based on the generated set matrix and the channel estimation weight. And

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記フィードバック情報送信手段は、複数の前記ウエイトチャネル行列を一つの行列として元のウエイトチャネル行列よりサイズの大きい集合行列を生成し、前記集合行列、前記集合行列から得られる右特異ベクトル、又は前記集合行列から得られる基底ベクトルを含む前記フィードバック情報を送信し、前記ウエイト算出手段は、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出することを特徴とする。   Further, the present invention is the invention described in the above, wherein the feedback information transmitting means generates a set matrix having a size larger than the original weight channel matrix by using the plurality of weight channel matrices as one matrix, and the set matrix, The feedback information including a right singular vector obtained from the set matrix or a basis vector obtained from the set matrix is transmitted, and the weight calculation unit is configured to send each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information. The channel information matrix is restored, and the weight used for communication is calculated for each frequency channel.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記チャネル推定ウエイト決定手段は、前記ウエイト算出手段が算出したウエイトを前記チャネル推定ウエイトとして決定することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the channel estimation weight determining means determines the weight calculated by the weight calculating means as the channel estimation weight.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記フィードバック情報送信手段は、一部の周波数チャネルに対応するウエイトチャネル行列に基づいて前記フィードバック情報を算出することを特徴とする。   In the invention described above, the present invention is characterized in that the feedback information transmitting means calculates the feedback information based on a weight channel matrix corresponding to a part of frequency channels.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記チャネル推定ウエイト決定手段は、前記通信相手からフィードバックを取得し、前記ウエイト算出手段がLALL個のウエイトをチャネル推定ウエイトとして算出した場合に、チャネル推定ウエイトとして、前記LALL個のウエイトと、予め定められたトレーニングウエイト行列からNadd,n(ただし、Nadd,n=N−LALL)個のウエイトとを選択することを特徴とする。 Further, in the present invention described above, when the channel estimation weight determination unit obtains feedback from the communication partner and the weight calculation unit calculates L ALL weights as channel estimation weights, a channel estimation weight, and wherein the L ALL number of weights and, n the add from the training weight matrix predetermined, n (however, n add, n = n P -L ALL) to select the number of weights To do.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記チャネル推定ウエイト決定手段は、前記通信相手からフィードバックを取得し、前記ウエイト算出手段がLALL個のウエイトをチャネル推定ウエイトとして算出した場合に、LALL個のウエイトを2つ以上のグループに分割し、グループに分割されたウエイトであってあるサブキャリアに分配するウエイトの数をNSLとすると、当該サブキャリアのチャネル推定ウエイトとして、前記ウエイト算出手段が算出したNSL個のウエイトと、前記トレーニングウエイト行列からNadd,n(ただし、Nadd,n=N−NSL)個のウエイトとを選択することを特徴とする。 Further, in the present invention described above, when the channel estimation weight determination unit obtains feedback from the communication partner and the weight calculation unit calculates L ALL weights as channel estimation weights, L the ALL number of weights are divided into two or more groups, the number of weights to be distributed to the subcarriers are a weight that is divided into groups When N SL, as the channel estimation weight of the sub-carrier, said weight N SL weights calculated by the calculation means and N add, n (where N add, n = N P −N SL ) weights are selected from the training weight matrix.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記チャネル推定ウエイト決定手段は、前記トレーニングウエイト行列からNadd,n個のウエイトを選択する際に、前記トレーニングウエイト行列に含まれるウエイト全てを周波数チャネルに割り当てるとともに、所定数の連続する周波数チャネルに対して割り当てるウエイトにおいて重複するウエイトの数を最小にすることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the channel estimation weight determining means selects all the weights included in the training weight matrix when selecting N add, n weights from the training weight matrix. It is characterized by minimizing the number of overlapping weights in the weights assigned to the channels and assigned to a predetermined number of consecutive frequency channels.

また、上記問題を解決するために、本発明は、直交周波数分割多重変調方式を用いた通信を行う複数の通信局を具備する無線通信システムにおけるウエイト算出方法であって、周波数チャネルごとに送信するN個のトレーニングシンボルそれぞれに対応するチャネル推定ウエイトを決定するチャネル推定ウエイト決定ステップと、前記チャネル推定ウエイトに対応するトレーニングシンボルに該チャネル推定ウエイトを乗算して周波数チャネルごとにN個のロングトレーニングシンボルを生成し、生成したN個のロングトレーニングシンボルを含むOFDMパケットを通信相手としての他の前記通信局に送信するトレーニングシンボル送信ステップと、受信した前記OFDMパケットに基づいて、周波数チャネルごとにN個ずつの推定されたチャネル推定ウエイト込みのチャネル情報であるウエイトチャネル行列を推定するウエイトチャネル行列推定ステップと、前記OFDMパケットを送信した送信元の通信局に前記ウエイトチャネル行列に基づいて算出したフィードバック情報を送信するフィードバック情報送信ステップと、前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのチャネル情報行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのチャネル情報行列を選択し、選択した複数のチャネル情報行列を一つの行列として元のチャネル情報行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出するウエイト算出ステップと、を有することを特徴とするウエイト算出方法である。 In order to solve the above problem, the present invention provides a weight calculation method in a wireless communication system including a plurality of communication stations that perform communication using an orthogonal frequency division multiplexing modulation method, and transmits each frequency channel. a channel estimation weight determining step of determining a channel estimation weight corresponding to each of N P number of training symbols, N P number of long per frequency channel by multiplying the channel estimation weight to training symbols corresponding to the channel estimation weight generates a training symbol, it generated a training symbol transmitting step of transmitting to another of the communication stations of the OFDM packet as the communication partner comprising N P-number of long training symbol, on the basis of the OFDM packet received, each frequency channel NP pieces each A weight channel matrix estimation step for estimating a weight channel matrix, which is channel information including estimated channel estimation weights, and feedback information calculated based on the weight channel matrix is transmitted to a transmission source communication station that has transmitted the OFDM packet. Feedback information transmission step, and a channel information matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information, and a plurality of frequency channel channel information matrices corresponding to the one communication partner, or a plurality Selecting a channel information matrix of each of a plurality of frequency channels corresponding to the communication partner, generating a set matrix having a size larger than the original channel information matrix by using the selected plurality of channel information matrices as one matrix, and generating the generated set Procession and the above Based on the channel estimation weight, a weight calculation method characterized by having a a weight calculating step of calculating for each frequency channel weights to be used for communication.

この発明によれば、ウエイト算出手段が、複数の復元した周波数チャネルのチャネル行列を一つの行列として元のチャネル行列よりもサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出することにより、単にチャネル情報をフィードバックする場合に比べ、少ないフィードバック情報から高い精度のウエイトを算出することができる。その結果、チャネル推定のために送信するトレーニングシンボル数を減らすこと、及び、フィードバックする際の情報量を減らすことができるので、通信におけるオーバーヘッドを減らしスループットを向上させることができる。   According to this invention, the weight calculation means generates a set matrix having a larger size than the original channel matrix by using a plurality of restored frequency channel channel matrices as one matrix, and the generated set matrix and the channel estimation weight Based on the above, by calculating the weight used for communication for each frequency channel, it is possible to calculate the weight with high accuracy from a small amount of feedback information, compared with the case of simply feeding back channel information. As a result, the number of training symbols transmitted for channel estimation can be reduced and the amount of information for feedback can be reduced, so that overhead in communication can be reduced and throughput can be improved.

本発明に係る無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a configuration of a radio communication system 100 according to the present invention. 同実施形態における各サブキャリアで用いるチャネル推定ウエイトの組み合わせの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combination of the channel estimation weight used with each subcarrier in the same embodiment. 式(7)に従い各サブキャリアにチャネル推定ウエイトを割り当てた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which allocated the channel estimation weight to each subcarrier according to Formula (7). サブキャリアとサブキャリアグループαとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a subcarrier and subcarrier group (alpha) k . 同実施形態における第2のフィードバック方法を適用することにより得られる効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect acquired by applying the 2nd feedback method in the embodiment. 同実施形態における第3のフィードバック方法を適用した際の特性を計算機シミュレーションで解析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having analyzed the characteristic at the time of applying the 3rd feedback method in the embodiment by computer simulation. 同実施形態における第2のフィードバック方法を適用した際の特性を計算機シミュレーションで解析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having analyzed the characteristic at the time of applying the 2nd feedback method in the embodiment by computer simulation. 同実施形態における第1と第2のフィードバック方法における通信のフローチャートである。It is a flowchart of communication in the 1st and 2nd feedback methods in the embodiment. 同実施形態における第3のフィードバック方法における通信のフローチャートである。It is a communication flowchart in the 3rd feedback method in the embodiment. 式(57)に従い各キャリアにチャネル推定ウエイトを割り当てた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which allocated the channel estimation weight to each carrier according to Formula (57). 同実施形態における無線通信システムの効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the radio communications system in the embodiment. 同実施形態の無線通信システムにおいて、1回目のチャネル推定の際のNの設定と、特性が収束後のNの設定とに対するスループット特性を示すグラフである。In the wireless communication system of the embodiment is a graph showing the setting of the N S during first channel estimation characteristics of the throughput performance for the setting of the N S after convergence. 遅延スプレッド30[ns]のモデルCにおけるスループット特性を示すグラフである。It is a graph which shows the throughput characteristic in the model C of delay spread 30 [ns]. OFDM変調方式を用いた通信のチャネル情報を取得するシーケンスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sequence which acquires the channel information of communication using an OFDM modulation system. OFDM変調方式を用いた無線通信システムにおける無線通信装置としての基地局(AP)91及び端末(STA)92それぞれの構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows each structure of the base station (AP) 91 and the terminal (STA) 92 as a radio | wireless communication apparatus in the radio | wireless communications system using an OFDM modulation system.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるウエイト算出方法、及び無線通信システムを説明する。図1は、本発明に係る無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム100は、OFDM変調方式を用いて通信を行う基地局1と複数の端末2−i(1≦i≦I;I≧2)とを具備している。また、同図には、基地局1と端末2−iとの構成を示している。以下では、基地局1が端末2−iとの間におけるOFDM信号の無線区間のチャネル情報を取得する構成について説明する。なお、無線通信システム100が1つの基地局1を具備する場合について説明するが、複数の基地局1を具備していてもよい。   Hereinafter, a weight calculation method and a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a wireless communication system 100 according to the present invention. The wireless communication system 100 includes a base station 1 that performs communication using an OFDM modulation scheme and a plurality of terminals 2-i (1 ≦ i ≦ I; I ≧ 2). Moreover, the figure has shown the structure of the base station 1 and the terminal 2-i. Below, the structure which the base station 1 acquires the channel information of the radio area of the OFDM signal between terminal 2-i is demonstrated. In addition, although the case where the wireless communication system 100 includes one base station 1 will be described, a plurality of base stations 1 may be included.

基地局1は、チャネル推定ウエイト決定回路11、送信信号生成回路12、無線信号送受信回路13、N個のアンテナ14−1〜14−N、受信信号復調回路15、フィードバック情報抽出回路16、及び、チャネル情報取得回路17を備えている。   The base station 1 includes a channel estimation weight determination circuit 11, a transmission signal generation circuit 12, a radio signal transmission / reception circuit 13, N antennas 14-1 to 14-N, a reception signal demodulation circuit 15, a feedback information extraction circuit 16, and A channel information acquisition circuit 17 is provided.

チャネル推定ウエイト決定回路11は、トレーニングウエイトを予め記憶しており、OFDMの各サブキャリアで用いるトレーニングシンボルに対するチャネル推定ウエイトを決定する。換言すると、チャネル推定ウエイト決定回路11は、予め記憶しているトレーニングウエイトから、各周波数チャネルにおいて送信するトレーニング信号にして用いるチャネル推定ウエイトを決定する。又は、チャネル推定ウエイト決定回路11は、別途過去に算出したチャネル推定ウエイトを記憶している場合には、予め記憶しているトレーニングウエイトと、記憶しているチャネル推定ウエイトとから、新たなチャネル推定ウエイトを決定する。
送信信号生成回路12は、チャネル推定ウエイト決定回路11が決定したチャネル推定ウエイトを用いてOFDMパケットを生成する。例えば、送信信号生成回路12は、決定されたチャネル推定ウエイトを該チャネル推定ウエイトに対応するトレーニングシンボルに乗算してロングトレーニングシンボルをサブキャリアごとに算出する。送信信号生成回路12は、算出したロングトレーニングシンボルを含むOFDMパケットを生成する。
The channel estimation weight determining circuit 11 stores training weights in advance, and determines channel estimation weights for training symbols used for each OFDM subcarrier. In other words, the channel estimation weight determination circuit 11 determines a channel estimation weight to be used as a training signal to be transmitted in each frequency channel from the training weight stored in advance. Alternatively, when the channel estimation weight determination circuit 11 stores a previously estimated channel estimation weight, a new channel estimation is performed from the previously stored training weight and the stored channel estimation weight. Determine the weight.
The transmission signal generation circuit 12 generates an OFDM packet using the channel estimation weight determined by the channel estimation weight determination circuit 11. For example, the transmission signal generation circuit 12 calculates a long training symbol for each subcarrier by multiplying the determined channel estimation weight by a training symbol corresponding to the channel estimation weight. The transmission signal generation circuit 12 generates an OFDM packet including the calculated long training symbol.

無線信号送受信回路13は、送信信号生成回路12が生成したOFDMパケットに対して、ガードインターバルの付与、アナログ信号への変換、搬送波周波数への変換、信号の増幅等を含む送信処理を行い、アンテナ14−1〜14−Nを介して各端末2に送信する。
また、無線信号送受信回路13は、各端末2から送信されたフィードバック情報を含む信号を受信し、受信した信号に対して、信号の増幅、ベースバンド周波数への周波数変換、デジタル信号への変換、ガードインターバルの除去等を含む受信処理を行う。無線信号送受信回路13は、受信処理により得られたデジタル信号を受信信号復調回路15に出力する。
The radio signal transmission / reception circuit 13 performs transmission processing including provision of a guard interval, conversion to an analog signal, conversion to a carrier frequency, signal amplification, etc., on the OFDM packet generated by the transmission signal generation circuit 12, and performs antenna processing. It transmits to each terminal 2 via 14-1 to 14-N.
The radio signal transmission / reception circuit 13 receives a signal including feedback information transmitted from each terminal 2, and amplifies the signal, converts the frequency to a baseband frequency, converts to a digital signal, Reception processing including removal of guard intervals is performed. The radio signal transmission / reception circuit 13 outputs the digital signal obtained by the reception process to the reception signal demodulation circuit 15.

受信信号復調回路15は、無線信号送受信回路13が出力するデジタル信号に対して同期をとり、各端末2が送信した情報を復調する。
フィードバック情報抽出回路16は、受信信号復調回路15が復調した情報からCSIFBに含まれるチャネル情報のフィードバック部分を抽出する。フィードバック情報抽出回路16は、抽出したフィードバック部分をチャネル推定ウエイト決定回路11と送信信号生成回路12とに出力する。
The reception signal demodulation circuit 15 synchronizes with the digital signal output from the radio signal transmission / reception circuit 13 and demodulates the information transmitted by each terminal 2.
The feedback information extraction circuit 16 extracts a feedback portion of channel information included in the CSIFB from the information demodulated by the reception signal demodulation circuit 15. The feedback information extraction circuit 16 outputs the extracted feedback portion to the channel estimation weight determination circuit 11 and the transmission signal generation circuit 12.

端末2−iは、送信信号生成回路22−i、無線信号送受信回路23−i、M個のアンテナ24−i−1〜24−i−M、チャネル情報圧縮回路25−i、及び、フィードバック情報生成回路26−iを備えている。
無線信号送受信回路23−iは、アンテナ24−i−1〜24−i−Mを介して受信した信号に基づいて、各サブキャリアのチャネル情報を推定する。チャネル情報圧縮回路25−iは、無線信号送受信回路23−iが推定したチャネル情報を基地局1へのフィードバックに適した形に圧縮する。フィードバック情報生成回路26−iは、チャネル情報圧縮回路25−iが圧縮したチャネル情報からフィードバック情報を生成し、生成したフィードバック情報を記憶する。
The terminal 2-i includes a transmission signal generation circuit 22-i, a radio signal transmission / reception circuit 23-i, M i antennas 24-i-1 to 24-i-M i , a channel information compression circuit 25-i, and A feedback information generation circuit 26-i is provided.
Radio signal transceiver circuit 23-i, based on a signal received via the antenna 24-i-1~24-i- M i, estimates channel information of each subcarrier. The channel information compression circuit 25-i compresses the channel information estimated by the radio signal transmission / reception circuit 23-i into a form suitable for feedback to the base station 1. The feedback information generation circuit 26-i generates feedback information from the channel information compressed by the channel information compression circuit 25-i, and stores the generated feedback information.

送信信号生成回路22−iは、端末2−iが送信権を取得すると、フィードバック情報生成回路26−iに記憶されているフィードバック情報を含む送信信号を生成する。無線信号送受信回路23−iは、送信信号生成回路22−iが生成した送信信号に対して、ガードインターバルの付与、アナログ信号への変換、搬送波周波数への変換、信号の増幅等を含む送信処理を行い、アンテナ24−i−1〜24−i−Mの少なくとも一つを介して送信する。 When the terminal 2-i acquires the transmission right, the transmission signal generation circuit 22-i generates a transmission signal including feedback information stored in the feedback information generation circuit 26-i. The radio signal transmission / reception circuit 23-i includes a transmission process including a guard interval, conversion to an analog signal, conversion to a carrier frequency, signal amplification, and the like for the transmission signal generated by the transmission signal generation circuit 22-i. It was carried out, and transmits via the at least one antenna 24-i-1~24-i- M i.

以下、各回路が行う処理を具体的に説明する。
チャネル推定ウエイト決定回路11は、トレーニング信号を送信する際に用いるN個のトレーニングウエイトを予め記憶している。チャネル推定ウエイト決定回路11は、基地局1がトレーニング信号を送信する際に、N個のトレーニングウエイトのうちいずれのトレーニングウエイトをOFDMの各サブキャリアで用いるチャネル推定ウエイトにするかを決定する。このとき、チャネル推定ウエイト決定回路11は、全てのチャネル推定ウエイトをトレーニングウエイトから選択してもよいし、一部のチャネル推定ウエイトは通信相手からフィードバックされたチャネル情報により算出されたものであってもよい。ここで、N個のトレーニングウエイトt,t,…,tNBを示すトレーニングウエイト行列TはN×Nの行列であり、次式(6)のように表す。
Hereinafter, the processing performed by each circuit will be specifically described.
Channel estimation weight decision circuit 11 stores in advance the N B number of training weights used for transmitting a training signal. Channel estimation weight determining circuit 11, the base station 1 when transmitting a training signal, determining whether the channel estimation weight to be used in OFDM for each subcarrier any training weights among the N B number of training weights. At this time, the channel estimation weight determination circuit 11 may select all the channel estimation weights from the training weights, and some of the channel estimation weights are calculated based on the channel information fed back from the communication partner. Also good. Here, N B number of training weights t 1, t 2, ..., training weight matrix T B showing the t NB is a matrix of N × N B, expressed as the following formula (6).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

個のロングトレーニングシンボルを用いる場合には、このトレーニングウエイト行列Tが含むN個の列ベクトルの中からN個のトレーニングウエイト(チャネル推定ウエイト)を選択することになる。例えば、図2に示すように各サブキャリアに対し、N個のチャネル推定ウエイトに対応するビームを割り当てることができる。図2は、本実施形態における各サブキャリアで用いるチャネル推定ウエイトの組み合わせの一例を示す図である。同図には、各サブキャリアに対するビームの割り当てがN個示されている。 In the case of using the N P-number of long training symbols will select the N P number of training weights (channel estimation weights) from among the N B column vectors included in this training weight matrix T B. For example, for each subcarrier as shown in FIG. 2, it can be assigned a beam corresponding to N P number of channel estimation weight. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of combinations of channel estimation weights used in each subcarrier in the present embodiment. In the figure, the beam allocation is shown N P number for each subcarrier.

同図におけるb(i,k)はk番目のサブキャリアのi番目のビームとなるチャネル推定ウエイトの番号(行列Tにおける何番目の列ベクトルかを示す番号)を表す。b(i,k)は、例えば、次式(7)とすることができる。 B (i, k) in the figure represents the (number indicating what number of column vectors in matrix T B) k-th subcarrier of the i-th beam and comprising channel estimation weight number. b (i, k) can be expressed by, for example, the following formula (7).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(7)において、関数「mod(A,B)」はAをBで除算した際の剰余を算出する関数である。ここで、Nはロングトレーニングごとに対応するトレーニングウエイトの番号をいくつずらすかに対応する数であり、例えば、N=整数(N/N)とすることができる。ここで関数「整数(A)」は正数Aに四捨五入や切り上げ、切捨てを用いて整数に変換する関数である。N/NとなるNを用いることで、受信側でNs個のサブキャリアにおける受信情報を用いることで、おおよそN個の全送信ビームに対応するチャネル情報が得られる。ここで、チャネル推定ウエイトの数が16(N=16)、ロングトレーニングシンボルの数が4(N=4)、Nが4、サブキャリア数が52である場合に、式(7)に従いチャネル推定ウエイトを割り当てた一例を図3に示す。図3は、式(7)に従い各サブキャリアにチャネル推定ウエイトを割り当てた一例を示す図である。同図に示すように、式(7)においてN=N/Nとすると、受信側でN個の連続するサブキャリアに対してチャネル情報の推定をすると、N個の送信ビーム全てに対応するチャネル情報を取得できる。 In Expression (7), the function “mod (A, B)” is a function for calculating a remainder when A is divided by B. Here, N S is the number corresponding to either shift number the number of training weights corresponding to each long training, for example, be a N S = integer (N B / N P). Here, the function “integer (A)” is a function that converts a positive number A to an integer by rounding, rounding up, or rounding down. By using the N S to be N B / N P, by using the received information in the Ns subcarriers on the receiving side, the channel information is obtained corresponding to approximately N B number of total transmit beam. Here, the number of channel estimation weights 16 (N B = 16), the number of long training symbols 4 (N P = 4), if the N S is 4, the number of subcarriers is 52, the formula (7) An example in which channel estimation weights are assigned according to FIG. 3 is shown. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which channel estimation weights are assigned to each subcarrier according to Equation (7). As shown in the figure, assuming that N S = N B / N P in equation (7), when channel information is estimated for N S consecutive subcarriers on the receiving side, N B transmission beams Channel information corresponding to all can be acquired.

チャネル推定ウエイト決定回路11が、例えば図2に示したように各サブキャリアに対しチャネル推定ウエイトの組み合わせを決定すると、送信信号生成回路12が当該組み合わせを用いてOFDMパケットを生成する。無線信号送受信回路13は、生成されたOFDMパケットに対して送信処理を施して、アンテナ14−1〜14−Nを介して送信する。   When the channel estimation weight determination circuit 11 determines a combination of channel estimation weights for each subcarrier as shown in FIG. 2, for example, the transmission signal generation circuit 12 generates an OFDM packet using the combination. The radio signal transmission / reception circuit 13 performs transmission processing on the generated OFDM packet and transmits it via the antennas 14-1 to 14-N.

本実施形態でも、基地局1と各端末2−iとにおけるチャネル情報取得のシーケンスは図14と同様に表すことができる。ただし、L=Nである。VHT−LTF(S2−1〜S2−N)に用いるチャネル推定ウエイト行列W(N×Nの行列)は、次式(8)と表記できる。 Also in this embodiment, the channel information acquisition sequence in the base station 1 and each terminal 2-i can be expressed in the same manner as in FIG. However, it is L = N P. The channel estimation weight matrix W k (N × N P matrix) used for VHT-LTF (S2-1 to S2-N P ) can be expressed as the following equation (8).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

端末2−iでは、アンテナ24−i−1〜24−i−Mを介して無線信号送受信回路23−iが基地局1から送信された信号を受信する。無線信号送受信回路23−iが受信した信号に対して受信処理を施して得られるk番目のサブキャリアの受信信号を示すM×Nの受信信号行列Yk,iは次式(9)と表記できる。 In the terminal 2-i, an antenna 24-i-1~24-i- M i via wireless signal transmitting and receiving circuit 23-i receives a signal transmitted from the base station 1. The M i × N P received signal matrix Y k, i indicating the received signal of the k-th subcarrier obtained by subjecting the signal received by the radio signal transmitting / receiving circuit 23-i to reception processing is given by the following equation (9). Can be written.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(9)における、行列Hk,iは基地局1と端末2−iとの間のk番目の周波数チャネルにおける送信アンテナから受信アンテナへの伝搬係数を表すM×Nのチャネル行列である。行列DはN×Nの変換行列であり、Nk,iはM×Nのノイズ行列であり熱雑音に対応する。Sは基地局1が送信した既知信号(トレーニング信号)である。 In equation (9), the matrix H k, i is a M i × N channel matrix representing the propagation coefficient from the transmitting antenna to the receiving antenna in the k-th frequency channel between the base station 1 and the terminal 2-i. . Matrix D is a transform matrix of N P × N P, N k , i corresponds to the thermal noise is the noise matrix M i × N P. S k is a known signal (training signal) transmitted by the base station 1.

なお、変換行列Dを省略したり、1を対角要素とする対角行列を変換行列Dに用いたりすることができる。変換行列Dとしてユニタリ行列を用いることで、各VHT−LTFの受信レベルに大きな差が生じることを防ぎ、量子化誤差などによるチャネル情報の劣化を防ぐ効果が期待できる。変換行列Dは、DD=γIを満たす直交行列が望ましい(行列Iは対角要素を1とする単位行列であり、γは任意の係数である)。 Note that the transformation matrix D can be omitted, or a diagonal matrix having 1 as a diagonal element can be used for the transformation matrix D. By using a unitary matrix as the transformation matrix D, it is possible to prevent the reception level of each VHT-LTF from being greatly different and to prevent the channel information from being deteriorated due to a quantization error or the like. The transformation matrix D is preferably an orthogonal matrix that satisfies D H D = γI (the matrix I is a unit matrix having a diagonal element of 1 and γ is an arbitrary coefficient).

ここで、式(9)は、式(2)と異なり、行列Yk,iがM×Nの行列となっている。端末2−iでは、変換行列Dと既知信号Sが既知であるため、次式(10)のように送信ウエイト込みのチャネル行列Gk,i(M×N行列)を推定することができる。 Here, the formula (9) is different from equation (2), the matrix Y k, i is a matrix of M i × N P. In the terminal 2-i, since the transform matrix D and the known signal S k is known, to estimate the channel matrix G k inclusive transmission weight to the following equation (10), i and (M i × N P matrix) Can do.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ここで、端末2−iにおいてチャネル情報を圧縮してフィードバックする3通りのフィードバック方法を示す。まず、端末2−iにおける処理について説明する。   Here, three feedback methods for compressing and feeding back channel information in the terminal 2-i are shown. First, processing in the terminal 2-i will be described.

<第1のフィードバック方法>
第1のフィードバック方法では、推定されたM×Nのウエイトチャネル行列Gk,i又はその行列の一部の列ベクトル又は行ベクトルをチャネル情報圧縮回路25−iがフィードバック情報生成回路26−iに出力する。フィードバック情報生成回路26−iがチャネル情報圧縮回路25−iから出力された情報を量子化してフィードバック情報に変換し記憶する。送信信号生成回路22−iがフィードバック情報を含む送信信号を生成し、無線信号送受信回路23−iが送信信号をアンテナ24−i−1〜24−i−Mを介して送信する。
<First feedback method>
In the first feedback scheme, estimated M i × N P weights channel matrix G k, i or part of column vectors or row vector channel information compression circuit 25-i is feedback information generating circuit of the matrix 26- output to i. The feedback information generation circuit 26-i quantizes the information output from the channel information compression circuit 25-i, converts it into feedback information, and stores it. Transmission signal generating circuit 22-i generates a transmission signal including the feedback information, the radio signal transmitting and receiving circuit 23-i transmits a transmission signal via the antenna 24-i-1~24-i- M i.

なお、ウエイトチャネル行列Gk,iの一部の列ベクトル又は行ベクトルとして、ウエイトチャネル行列Gk,iに対して特異値分解をして得られる右特異ベクトルや、ウエイトチャネル行列Gk,iから得られる基底ベクトルをチャネル情報圧縮回路25−iがフィードバック情報生成回路26−iに出力するようにしてもよい。
また、ウエイトチャネル行列Gk,iをフーリエ変換により時系列のチャネル情報に変換し、量子化してもよい。また、フィードバックするウエイトチャネル行列の次元をM×L行列の受信ウエイトを仮定して、M個からL個に減らすこともできる。この場合、フィードバックするチャネル行列はG’k,i=W k,iと表すことができる。Wの決定方法については第2のフィードバック方法で説明するが、単に任意のアンテナを選択したり、受信電力の大きいL個の受信アンテナに対応する情報のみをフィードバックしたりすることもできる。
A right singular vector obtained by performing singular value decomposition on the weight channel matrix G k, i or a weight channel matrix G k, i is used as a partial column vector or row vector of the weight channel matrix G k, i. The channel information compression circuit 25-i may output the basis vector obtained from the above to the feedback information generation circuit 26-i.
Further, the weight channel matrix G k, i may be converted into time-series channel information by Fourier transform and quantized. Further, the dimension of the weight channel matrix to be fed back can be reduced from M i to L i assuming a reception weight of M i × L i matrix. In this case, the channel matrix to be fed back can be expressed as G ′ k, i = W R H G k, i . W The method of determining the R described in the second feedback method, it can also be simply or feedback to select any antenna, only the information corresponding to the large L i receive antennas of the received power.

<第2のフィードバック方法>
第2のフィードバック方法では、ウエイトチャネル行列Gk,iに対して次式(11)で表される特異値分解を行う。
<Second feedback method>
In the second feedback method, the singular value decomposition expressed by the following equation (11) is performed on the weight channel matrix G k, i .

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(11)において、行列Uk,iはM×Mの左特異ベクトルであり、Σk,iは特異値を対角要素とするM×Mの対角行列であり、0はM×(N−M)のゼロ行列であり、(VS,k,iN,k,i)は右特異ベクトルであり、このうちVS,k,iは特異値に対応するN×Mの行列であり、VS,k,iはゼロ行列に対応するN×(N−M)の行列である。ここで、端末2−iは、VS,k,iをフィードバックすることに代えて、VS,k,ik,i (又はUk,iS,k,i )を基地局1にフィードバックする。これは基地局1において送信次元の拡張が行えるようにする準備である。 In Equation (11), the matrix U k, i is a left singular vector of M i × M i , Σ k, i is a diagonal matrix of M i × M i with singular values as diagonal elements, and 0 Is a zero matrix of M i × (N P −M i ), and (V S, k, i V N, k, i ) is a right singular vector, of which V S, k, i is a singular value. The corresponding N P × M i matrix, V S, k, i is the N P × (N P −M i ) matrix corresponding to the zero matrix. Here, instead of feeding back V S, k, i , terminal 2-i is based on V S, k, i U k, i H (or U k, i V S, k, i H ). Feedback to station 1. This is preparation for enabling the base station 1 to expand the transmission dimension.

ここで、次式(12)で表すように、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを定義する。 Here, a weight channel unitary matrix A k, i is defined as represented by the following equation (12).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iは、N×Mの行列である。行列VS,k,iはユニタリ行列の一部であり、行列Uk,iはフルランクのユニタリ行列であるため、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iもユニタリ行列の一部であり各列ベクトルは直交する。ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iは、次式(13)を用いることにより、演算負荷の大きい式(11)を用いることなく算出することができる。また、QR分解を繰り返すことで、式(12)及び式(13)と高い相関を持つ行列を得ることもできる。 The weight channel unitary matrix A k, i is an N P × M i matrix. Since the matrix V S, k, i is part of the unitary matrix and the matrix U k, i is a full rank unitary matrix, the weight channel unitary matrix A k, i is also part of the unitary matrix, and each column vector Are orthogonal. The weight channel unitary matrix A k, i can be calculated by using the following equation (13) without using the equation (11) with a large calculation load. Further, by repeating QR decomposition, a matrix having a high correlation with Expression (12) and Expression (13) can be obtained.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

例えば、ウエイトチャネル行列Gk,iに対して、次式(14)に示すようにQR分解を行い行列QS,k,iを算出する。 For example, QR decomposition is performed on the weight channel matrix G k, i as shown in the following equation (14) to calculate the matrix Q S, k, i .

Figure 2014140151
Figure 2014140151

行列QS,k,iをウエイトチャネル行列Gk,iに乗算して得られる行列に対して、次式(15)に示すように更にQR分解を行うことにより、行列QS,u,k,iを算出する。 The matrix Q S , u, k is obtained by further performing QR decomposition on the matrix obtained by multiplying the weight channel matrix G k, i by the matrix Q S, k, i as shown in the following equation (15). , I is calculated.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

行列QS,u,k,iを用いて、次式(16)に表すようにウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを算出することもできる。 The weight channel unitary matrix A k, i can also be calculated using the matrix Q S, u, k, i as shown in the following equation (16).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

この算出方法では、以下のようにQR分解を繰り返すこともできる。例えば、更に式(15)で得られた行列QS,u,k,iをウエイトチャネル行列Gk,iに乗算して次式(17)のようにQR分解を行う。 In this calculation method, QR decomposition can be repeated as follows. For example, the weight channel matrix G k, i is further multiplied by the matrix Q S, u, k, i obtained by the equation (15), and QR decomposition is performed as in the following equation (17).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

更に、得られた行列QS,k,iを用いて、式(15)の行列QS,u,k,iを算出するように、繰り返しQR分解を行うことにより、式(16)を式(12)と式(13)との結果に漸近させることができる。 Furthermore, using the obtained matrix Q S, k, i , iterative QR decomposition is performed so as to calculate the matrix Q S, u, k, i of Expression (15), thereby obtaining Expression (16) It can be asymptotic to the results of (12) and (13).

本実施形態では、無線LANに採用されているCompresseed beamforming feedback matrixではユニタリ行列の列ベクトルの最後の項の虚数を0としていたところを、この位相も保持する必要がある。このため、フィードバックを行う列ベクトルの数だけ位相情報が新たに必要となる。すなわち、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iの列ベクトルの最後の項の虚数を0とする位相回転行列Ek,iを次式(18)で表すように定義する。 In the present embodiment, in the compressed beamforming matrix used in the wireless LAN, it is necessary to maintain this phase where the imaginary number of the last term of the column vector of the unitary matrix is 0. For this reason, as many pieces of phase information as the number of column vectors to be fed back are required. That is, the phase rotation matrix E k, i in which the imaginary number of the last term of the column vector of the weight channel unitary matrix A k, i is 0 is defined to be expressed by the following equation (18).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

このようにして得られたN×Mの行列A’k,iに対し、式(5)と同様にφとψとで表現できるように変換し、情報を圧縮することができる。第2のフィードバック方法では、φとψとに加えてζもフィードバックする必要がある。φ、ψ、ζをフィードバックすることにより、基地局1においてウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを復元することができる。 The N P × M i matrix A ′ k, i obtained in this way can be converted so that it can be expressed by φ and ψ as in the equation (5), and the information can be compressed. In the second feedback method, it is necessary to feed back ζ in addition to φ and ψ. By feeding back φ, ψ, and ζ, the base station 1 can restore the weight channel unitary matrix A k, i .

上記に示した第2のフィードバック方法は、フィードバックする列ベクトルの数を受信アンテナ数Mと同数にする必要があるため、任意のL個の列ベクトルをフィードバックするための方法を以下に示す。
まず、受信ウエイト行列Wを定義する。受信ウエイト行列WはM×Lの行列である。列ベクトル数Lには端末2−iが備えるアンテナ数M以下の値が設定される。受信ウエイト行列Wにおいて、各列ベクトルは互いに直交する。また、受信ウエイト行列Wは、M×Mのユニタリ行列のうちLの列のベクトルを選択したものと表現することもできる。
In the second feedback method described above, the number of column vectors to be fed back needs to be the same as the number of receiving antennas M i, and thus a method for feeding back arbitrary L i column vectors is shown below. .
First, define a reception weight matrix W R. Receiving weight matrix W R is a matrix of M i × L i. A value equal to or smaller than the number of antennas M i included in the terminal 2-i is set as the number of column vectors L i . In the reception weight matrix W R, column vectors are orthogonal to each other. The reception weight matrix W R may also be expressed as a selection of vectors of rows of L i of the unitary matrix M i × M i.

受信ウエイト行列Wは、全サブキャリア共通で用いるので、次式(19)及び次式(20)を満たすように選択するとより効果的な送信ウエイトを決定できる。 Reception weight matrix W R, since commonly used by all subcarriers can determine more effective transmission weights when selected to satisfy the following equation (19) and equation (20).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(19)及び式(20)において、||・||はフロベニウスノルムを表し、wは受信送信ウエイト行列Wの任意の列ベクトルである。
例えば、次式(21)に対して得られる固有ベクトルのうち、高い固有値に対応するL個のベクトルを選択することにより受信ウエイト行列Wを得るようにしてもよいし、単に式(21)で得られる行列に直交化法を用いることで得られる直交ベクトルから受信ウエイト行列Wを得るようにしてもよい。
In Expressions (19) and (20), || · || represents the Frobenius norm, and w i is an arbitrary column vector of the reception / transmission weight matrix W.
For example, among the eigenvectors obtained for equation (21), it may be to obtain a reception weight matrix W R by selecting L i number of vectors corresponding to a higher eigenvalues, simply equation (21) it may be orthogonalized method matrix obtained from the orthogonal vector obtained by using the obtained reception weight matrix W R in.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

このようにして全体の受信ウエイト行列Wを設定した後に次式(22)として得られるL×Nの行列G’k,iを前述のウエイトチャネル行列Gk,iの代わりに用いることで、N×Lのウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを得ることができる。 Thus the matrix G 'k of L i × N P obtained as the following equation (22) after setting the entire reception weight matrix W R and the i aforementioned weight channel matrix G k, it is used in place of the i in, it is possible to obtain N P × L i wait channel unitary matrix a k, i of.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

具体的には、次式(23)に示すように行列G’k,iに対して特異値分解を行う。 Specifically, singular value decomposition is performed on the matrix G ′ k, i as shown in the following equation (23).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(23)において、行列U’k,iはL×Lの左特異ベクトルであり、Σ’k,iは特異値を対角要素とするL×Lの対角行列であり、0はL×(N−L)のゼロ行列である。(V’S,k,i V’N,k,i)は右特異ベクトルであり、このうちV’S,k,iは特異値に対応するN×Lの行列であり、V’N,k,iはゼロ行列に対応するN×(N−L)の行列である。
よって、次式(24)によりN×Lの行列Ak,iを得ることができ、受信アンテナ数よりも少ない数の列ベクトルを基地局1にフィードバックすることが可能となる。
In Equation (23), the matrix U ′ k, i is a left singular vector of L i × L i , and Σ ′ k, i is a diagonal matrix of L i × L i with singular values as diagonal elements. , 0 is a zero matrix of L i × (N P −L i ). (V ′ S, k, i V ′ N, k, i ) is a right singular vector, of which V ′ S, k, i is an N P × L i matrix corresponding to the singular value, and V ′ N, k, i are N P × (N P −L i ) matrices corresponding to the zero matrix.
Therefore, an N P × L i matrix A k, i can be obtained by the following equation (24) , and a smaller number of column vectors than the number of receiving antennas can be fed back to the base station 1.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

また、次式(25)を用いても、行列Ak,iを得ることができる。 Also, the matrix A k, i can be obtained by using the following equation (25).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

上述のように、第2のフィードバック方法では、チャネル情報圧縮回路25−iが、ウエイトチャネル行列Gk,iの右特異ベクトル(VS,k,iN,k,i)のうち特異値に対応するベクトルVS,k,iと、ウエイトチャネル行列Gk,iの左特異値ベクトルUk,iのエルミート行列とを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iをフィードバック情報生成回路26−iに出力して、基地局1にフィードバックする。又は、チャネル情報圧縮回路25−iが、ウエイトチャネル行列Gk,iの特異値に対応する右特異ベクトル(VS,k,iN,k,i)と高い相関を有する基底ベクトルQS,k,iを算出し、算出した基底ベクトルQS,k,iをウエイトチャネル行列Gk,iに右側から乗算して得られる行列に直交化法を用いてユニタリ行列である行列QS,u,k,iを算出し、基底ベクトルQS,k,iと行列(QS,u,k,iとを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iをフィードバック情報生成回路26−iに出力して、基地局1にフィードバックする。 As described above, in the second feedback method, the channel information compression circuit 25-i has the singular value of the right singular vectors (V S, k, i V N, k, i ) of the weight channel matrix G k, i. corresponding vector V S in, k, i and, weight channel matrix G k, the left singular vectors U k, i Hermitian matrix and the multiplication to wait channel unitary matrix a k obtained in i, i feedback information generation The signal is output to the circuit 26-i and fed back to the base station 1. Or channel information compression circuit 25-i is the weight channel matrix G k, the right singular vector corresponding to the singular values of i (V S, k, i V N, k, i) base vector having a high correlation with Q S , K, i , and a matrix Q S, which is a unitary matrix using an orthogonalization method to a matrix obtained by multiplying the weight channel matrix G k, i from the right by the calculated basis vector Q S, k, i . u, k, i is calculated, and a weight channel unitary matrix A k, i obtained by multiplying the basis vector Q S, k, i by the matrix (Q S, u, k, i ) H is used as a feedback information generation circuit. 26-i and feed back to the base station 1.

<第3のフィードバック方法>
第3のフィードバック方法は、第1及び第2のフィードバック方法と異なり、端末2−iにおいて送信次元拡張を行う。このため、フィードバック情報量は、第2のフィードバック方法より多くなる。第3のフィードバック方法では、端末2−iは各サブキャリアに対してサブキャリアグループを定義して記憶する。ここで、k番目のサブキャリアに対するサブキャリアグループをαとする。αはサブキャリア番号を示す数字の集合である。αに含まれるサブキャリアの数は全サブキャリアで同じ数にしてもよいし、各サブキャリアで異なる数にしてもよい。例えば、周波数が最も高い、または最も低いサブキャリアにおいて、αに属するサブキャリア数を減らすことで、当該サブキャリアから周波数的に離れたサブキャリアの受信情報を用いることを防ぐことができる。
<Third feedback method>
Unlike the first and second feedback methods, the third feedback method performs transmission dimension expansion in the terminal 2-i. For this reason, the amount of feedback information is larger than that in the second feedback method. In the third feedback method, the terminal 2-i defines and stores a subcarrier group for each subcarrier. Here, the subcarrier group for the kth subcarrier is α k . α k is a set of numbers indicating subcarrier numbers. The number of subcarriers included in α k may be the same for all subcarriers, or may be different for each subcarrier. For example, by reducing the number of subcarriers belonging to α k in the subcarrier having the highest or lowest frequency, it is possible to prevent using reception information of subcarriers that are separated in frequency from the subcarrier.

αに含まれるサブキャリアの数として、前述のNを用いると、それぞれN個の送信ビームに対する情報を有するN個のサブキャリアの受信信号を用いて、N(=N×N)個の送信ビームに対するチャネル情報を得ることができる。ここで、αをk番目のサブキャリアに近いN個のサブキャリアである場合について説明する。 as the number of subcarriers included in alpha k, using the reception signals of the N S subcarriers with information for the aforementioned Using N S, respectively N P number of transmission beams, N B (= N S × Channel information for N P ) transmit beams can be obtained. Here, the case is the N S subcarriers near the alpha k to the k-th subcarrier.

図4は、サブキャリアとサブキャリアグループαとの関係の一例を示す図である。同図は、F=52、N=4、N=4、N=16の場合におけるサブキャリアグループα={α(1),α(2),α(3),α(4)}の例を示している。各サブキャリアに自身を含む近隣のN個のサブキャリアがサブキャリアグループに定義されている。このようにして得られたサブキャリアグループの情報を用いて、k番目のサブキャリアに対する集合チャネル行列GA,k,iを次式(26)のように定める。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between a subcarrier and a subcarrier group α k . The figure shows subcarrier groups α k = {α k (1), α k (2), α k (3), where F = 52, N S = 4, N P = 4, and N B = 16. An example of α k (4)} is shown. Nearby the N S subcarriers including itself on each subcarrier is defined in the sub-carrier group. Using the subcarrier group information obtained in this way, an aggregate channel matrix GA , k, i for the kth subcarrier is defined as in the following equation (26).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

集合チャネル行列GA,k,iは複数のサブキャリアの受信信号を用いることで、M×Nの行列となっている。第1及び第2のフィードバック方法ではチャネル行列の列ベクトルの数がNであったのに対し、第3のフィードバック方法ではチャネル行列の列ベクトルの数がNとなっている。第3のフィードバック方法では、集合チャネル行列GA,k,iに対して信号処理を行うことによりフィードバック情報を得る。集合チャネル行列GA,k,iに対して特異値分解を行うと、次式(27)と表せる。 Set channel matrix G A, k, i is by using the received signals of a plurality of subcarriers, and has a matrix of M i × N B. While in the first and second feedback method the number of column vectors of the channel matrix was N P, the third feedback method the number of column vectors of the channel matrix becomes a N B. In the third feedback method, feedback information is obtained by performing signal processing on the aggregate channel matrix GA , k, i . When singular value decomposition is performed on the aggregate channel matrix GA , k, i , it can be expressed as the following equation (27).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(27)において、行列UA,k,iはM×Mの左特異ベクトルであり、行列ΣA,k,iは特異値を対角要素とするM×Mの対角行列であり、0はM(N−M)のゼロ行列である。(VS,A,k,iN,A,k,i)は右特異ベクトルであり、このうち行列VS,A,k,iは特異値に対応するN×Lの行列であり、行列VN,A,k,iはゼロ行列に対応するN×(N−M)の行列である。 In Equation (27), the matrix U A, k, i is the left singular vector of M i × M i , and the matrix Σ A, k, i is the diagonal of M i × M i with singular values as diagonal elements. 0 is a zero matrix of M i (N B −M i ). (V S, A, k, i V N, A, k, i ) is a right singular vector, of which the matrix V S, A, k, i is an N B × L i matrix corresponding to a singular value. Yes, the matrices V N, A, k, i are N B × (N B −M i ) matrices corresponding to the zero matrix.

第3のフィードバック方法では、行列VS,A,k,iのからL個の列ベクトルを選択し、選択したL個の列ベクトルを基地局1にフィードバックする。情報を圧縮する方法としては、式(5)に示したCompressed beamforming feedback matrixを用いることができる。また、行列VS,A,k,iの列ベクトルの最後の項の虚数を0にして、次式(28)のように変換することにより、行列VS,A,k,iをφとψとで表現することが可能となる。 In the third feedback method, L i column vectors are selected from the matrices V S, A, k, i , and the selected L i column vectors are fed back to the base station 1. As a method for compressing information, the compressed beamforming feedback matrix shown in Expression (5) can be used. In addition, the imaginary number of the last term of the column vector of the matrix V S, A, k, i is set to 0 and converted as in the following equation (28), so that the matrix V S, A, k, i becomes φ and It can be expressed by ψ.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

上述のように、第3のフィードバック方法では、チャネル情報圧縮回路25−iが、複数のウエイトチャネル行列Gk,iを一つの行列として元のウエイトチャネル行列Gk,iよりサイズの大きい集合チャネル行列GA,k,iを生成し、集合チャネル行列GA,k,iから得られる右特異ベクトル(VS,A,k,iN,A,k,i)又は集合チャネル行列GA,k,iから得られる行列VS,A,k,iのから選択したL個の基底ベクトルをフィードバック情報生成回路26−iに出力して、基地局1にフィードバックする。ここで、式(26)はN個のサブキャリア情報を用いる例を示しているが、用いるサブキャリアの数はNより小さくても、Nより多くても問題ない。また、式(26)において、NをNS0 (<N)と設定すれば、送信アンテナ数よりは小さい数のチャネル情報を推定することとなるが、それでも一つのサブキャリア情報のみを用いるよりも多くの送信次元に対するチャネル情報について推定することが可能となる。また、NをNS0(>N)と設定すれば、送信アンテナ数よりも多い数の送信ビームに対するチャネル情報を推定することになる。この場合効率は悪いが、同じ送信ビーム対するチャネル情報を異なるサブキャリアで推定可能なため、推定精度を高めることができる。式(27)で得られる行列VS,A,k,iのサイズが(N×NS0)×Lになる。 As described above, in the third feedback method, the channel information compression circuit 25-i uses a plurality of weight channel matrices G k, i as one matrix and has a larger aggregate channel than the original weight channel matrix G k, i. A matrix G A, k, i is generated and the right singular vector (V S, A, k, i V N, A, k, i ) or aggregate channel matrix G A obtained from the aggregate channel matrix G A, k, i , K, i , L i basis vectors selected from the matrixes V S, A, k, i are output to the feedback information generating circuit 26-i and fed back to the base station 1. Here, Equation (26) shows an example of using the N S subcarrier information, the number of subcarriers to be used is also less than N S, no problem even if more than N S. Further, in the equation (26), setting the N S N S0 (<N S ) and, although the to estimate the small number of channel information than the number of transmitting antennas, but still uses only one subcarrier information It is possible to estimate channel information for more transmission dimensions. Further, by setting the N S and N S0 (> N S), thereby to estimate the channel information to the transmission beam number greater than the number of transmit antennas. In this case, although the efficiency is poor, the channel information for the same transmission beam can be estimated with different subcarriers, so that the estimation accuracy can be improved. The size of the matrix V S, A, k, i obtained by Expression (27) is (N P × N S0 ) × L i .

以上説明した第1〜第3のフィードバック方法のうちいずれかの方法を用いて、チャネル情報圧縮回路25−iは、無線信号送受信回路23−iが取得したチャネル情報からフィードバックすべき圧縮されたチャネル情報を生成する。フィードバック情報生成回路26−iは、チャネル情報圧縮回路25−iが生成したチャネル情報をビット情報に変換する。送信信号生成回路22−iがビット情報を含むフィードバック情報を生成し、無線信号送受信回路23−iが当該フィードバック情報をアンテナ24−i−1〜24−i−Mを介して送信する。 Using any one of the first to third feedback methods described above, the channel information compression circuit 25-i uses the compressed channel to be fed back from the channel information acquired by the radio signal transmission / reception circuit 23-i. Generate information. The feedback information generation circuit 26-i converts the channel information generated by the channel information compression circuit 25-i into bit information. Transmission signal generating circuit 22-i generates feedback information including the bit information, radio signal transceiver circuit 23-i transmits the feedback information through the antenna 24-i-1~24-i- M i.

基地局1において、無線信号送受信回路13がフィードバック情報を含む信号をアンテナ14−1〜14−Nを介して受信すると、受信した情報を受信信号復調回路15が復調する。フィードバック情報抽出回路16は、復調した信号にフィードバック情報が含まれていることを検出すると、当該フィードバック情報を抽出する。チャネル情報取得回路17は、抽出されたフィードバック情報からチャネル情報を取得し、取得したチャネル情報に基づいて送信ウエイトを算出する。チャネル情報取得回路17が算出した送信ウエイトは、データを端末2−iに送信する際に用いるデータ送信ウエイトとして用いてもよいし、トレーニングウエイトとして用いてもよい。また、端末2−iが送信した信号を受信する際のウエイトとして用いてもよい。   In the base station 1, when the radio signal transmission / reception circuit 13 receives a signal including feedback information via the antennas 14-1 to 14-N, the received signal demodulation circuit 15 demodulates the received information. When the feedback information extraction circuit 16 detects that feedback information is included in the demodulated signal, the feedback information extraction circuit 16 extracts the feedback information. The channel information acquisition circuit 17 acquires channel information from the extracted feedback information, and calculates a transmission weight based on the acquired channel information. The transmission weight calculated by the channel information acquisition circuit 17 may be used as a data transmission weight used when transmitting data to the terminal 2-i or may be used as a training weight. Moreover, you may use as a weight at the time of receiving the signal which the terminal 2-i transmitted.

以下、第1〜第3のフィードバック方法ごとに、チャネル情報取得回路17によるチャネル情報の取り扱いを説明する。
<第1のフィードバック方法>
チャネル情報取得回路17は、フィードバックされた各サブキャリアのウエイトチャネル行列Gk,iを取得する。第1のフィードバック方法では、得られたウエイトチャネル行列Gk,iを用いて2種類のウエイトを算出できる。1つは推定精度が高いが推定する信号空間領域が狭い第1の送信ウエイト算出方式、他方は推定精度がやや低いが推定する信号空間領域が広い第2の送信ウエイト算出方式である。第1の送信ウエイト算出方式は精度が高いため、マルチユーザMIMOの送信ウエイトの算出方法として有用である。また、第2の送信ウエイト算出方式は、推定する信号空間領域が広いため、チャネル推定ウエイト、又はシングルユーザに対する送信ウエイトに適している。
Hereinafter, handling of channel information by the channel information acquisition circuit 17 will be described for each of the first to third feedback methods.
<First feedback method>
The channel information acquisition circuit 17 acquires the weight channel matrix G k, i of each fed back subcarrier. In the first feedback method, two types of weights can be calculated using the obtained weight channel matrix G k, i . One is a first transmission weight calculation method with a high estimation accuracy but a narrow signal space region to be estimated, and the other is a second transmission weight calculation method with a slightly low estimation accuracy but a wide signal space region to be estimated. Since the first transmission weight calculation method has high accuracy, it is useful as a method for calculating the transmission weight of multiuser MIMO. The second transmission weight calculation method is suitable for a channel estimation weight or a transmission weight for a single user because a signal space area to be estimated is wide.

第1の送信ウエイト算出方式は、フィードバックされたウエイトチャネル行列Gk,iを用いる。ウエイトチャネル行列Gk,iを特異値分解して得られる行列VS,k,iを用いて、固有ベクトル送信ウエイトとしたり、複数の端末2に対するウエイトチャネル行列Gk,iからマルチユーザMIMOの送信ウエイトを算出したりすることができる。
第1の送信ウエイト算出方式で、k番目のサブキャリアにおけるi番目の端末2−iに対する送信ウエイトを行列WP,k,iとする。各送信アンテナから送信される信号であってk番目のサブキャリアにおけるi番目の端末2−iに送信する信号に乗算されるべきアンテナ送信ウエイトWT,k,iは、次式(29)で得ることができる。
The first transmission weight calculation method uses the feedback weight channel matrix G k, i . The matrix V S, k, i obtained by singular value decomposition of the weight channel matrix G k, i is used as an eigenvector transmission weight, or multi-user MIMO transmission is performed from the weight channel matrix G k, i for a plurality of terminals 2. The weight can be calculated.
In the first transmission weight calculation method, the transmission weight for the i-th terminal 2-i in the k-th subcarrier is set as a matrix WP , k, i . An antenna transmission weight W T, k, i to be multiplied by a signal transmitted from each transmission antenna and transmitted to the i-th terminal 2-i in the k-th subcarrier is expressed by the following equation (29). Can be obtained.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

N×Nの行列(tb(1,k),…,tb(NP,k))を行列WP,k,iに乗算することで、N×Mの行列となるアンテナ送信ウエイトWT,k,iを得ることができる。 Matrix N × N P (t b ( 1, k), ..., t b (NP, k)) by multiplying the matrix W P, k, to i, the antenna transmission weight a matrix of N × M i W T, k, i can be obtained.

第2の送信ウエイト算出方式は、フィードバックされた複数のサブキャリアのチャネル情報を用いることで信号空間を拡張する。すなわち、第3のフィードバック方法において端末2で行った信号処理を基地局1において行うことになる。図4に示した例におけるサブキャリアグループαを用いて説明する。k番目のサブキャリアに対する集合チャネル行列GA,k,iは次式(30)のように得られる。 The second transmission weight calculation method expands the signal space by using channel information of a plurality of subcarriers fed back. That is, the signal processing performed at the terminal 2 in the third feedback method is performed at the base station 1. A description will be given using the subcarrier group α k in the example shown in FIG. The aggregate channel matrix GA , k, i for the kth subcarrier is obtained as in the following equation (30).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(30)において、NS,kはk番目のサブキャリアのサブキャリアグループαに所属するサブキャリアの数であり、NS,k=Nとすることもできるし、異なる数に設定することもできる。ここで、集合チャネル行列GA,k,iは複数のサブキャリアの受信信号を用いることにより、M×(NS,k×N)の行列となっている。ウエイトチャネル行列Gk,iの列ベクトル数がNであったのに対し、集合チャネル行列GA,k,iの列ベクトルの数はNS,k倍に拡張されている。 In Equation (30), N S, k is the number of subcarriers belonging to the subcarrier group α k of the kth subcarrier, and can be set to N S, k = N S or set to a different number. You can also Here, the aggregate channel matrix G A, k, i is a matrix of M i × (N S, k × N P ) by using the received signals of a plurality of subcarriers. While weight channel matrix G k, i number column vector of was N P, set the channel matrix G A, k, the number of column vectors of i is extended N S, k times.

集合チャネル行列GA,k,iに対し、信号処理を行い送信ウエイトを得る。例えば、集合チャネル行列GA,k,iに対して特異値分解を行い得られる特異値に対応する(NS,k×N)×Mの行列VS,A,k,iを用いてトレーニングウエイトや送信ウエイトを得ることができる。
マルチユーザMIMOの送信ウエイトを決定する場合は、複数の端末2に対する行列VS,A,k,iを用いて各端末2に対する送信ウエイトを決定できる。行列VS,A,k,iは、チャネル推定ウエイトを用いた送信ビームに対するチャネル行列から得られているため、(NS,k×N)×1の列ベクトル群で構成されている。よって、式(29)のように、アンテナに対する送信ウエイトを得る必要がある。
Signal processing is performed on the aggregate channel matrix G A, k, i to obtain a transmission weight. For example, the set channel matrix G A, k, corresponding to the singular values obtained performs singular value decomposition on i (N S, k × N P) × M i matrix V S of, A, k, a i using Training weight and transmission weight.
When determining the transmission weight of multi-user MIMO, the transmission weight for each terminal 2 can be determined using the matrix V S, A, k, i for the plurality of terminals 2. Since the matrix V S, A, k, i is obtained from the channel matrix for the transmission beam using the channel estimation weight, it is composed of column vectors of (N S, k × N P ) × 1. Therefore, it is necessary to obtain a transmission weight for the antenna as in Expression (29).

第2の送信ウエイト算出方法において得られたi番目の端末2−iに対する送信ウエイトを(NS,k×N)×Lの行列WP,k,iと表すと、k番目のサブキャリアにおけるi番目の端末に対する、N×L行列となるアンテナ送信ウエイトWT,k,iは次式(31)として得ることができる。 When the transmission weight for the i-th terminal 2-i obtained in the second transmission weight calculation method is expressed as a matrix W P, k, i of (N S, k × N P ) × L i , the k-th sub An antenna transmission weight W T, k, i that is an N × L i matrix for the i-th terminal in the carrier can be obtained as the following equation (31).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

このアンテナ送信ウエイトWT,k,iは、チャネル推定ウエイトとしても用いることができるし、データ送信の際の送信ウエイトとして用いることもできる。ここで、行列(tb(1,αk(1)),…,tb(NP,αk(NS,k)))はN×(NS,k×N)の行列である。この場合は、サブキャリアグループ全体のチャネル推定ウエイトを用いて、行列WP,k,iを変換することで送信アンテナに対応する送信ウエイトが得られる。また、第1のフィードバック方法において、受信ウエイトの仮定を用いるなどして行列G’k,iをフィードバックした場合、式(30)においてウエイトチャネル行列Gk,iの代わりに行列G’k,iを用いる。この場合、得られる集合チャネル行列GA,k,iの行列サイズがL×(NS,k×N)となるが、得られる(NS,k×N)×Lの行列VS,A,k,iを用いて、前述の場合と同様、チャネル推定ウエイトや送信ウエイトを得ることができる。また、ウエイトチャネル行列Gk,iを用いた場合も行列G’k,iを用いた場合も、行列VS,A,k,iとしては右特異行列を必ずしも使う必要はなく、集合チャネル行列GA,k,iやGA,k,iから演算される行列を用いることができる。例えば、集合チャネル行列GA,k,iに対して直交化法やQR分解により得られる規定ベクトルを用いることができる。 The antenna transmission weights WT , k, i can be used as channel estimation weights or can be used as transmission weights for data transmission. Here, the matrix (tb (1, αk (1)) ,... , Tb (NP, αk (NS, k)) ) is an N × ( NS , k × N P ) matrix. In this case, the transmission weight corresponding to the transmission antenna can be obtained by converting the matrix WP , k, i using the channel estimation weight of the entire subcarrier group. In the first feedback scheme, 'If feedback of k, i, wait a channel matrix in equation (30) G k, the matrix G instead of i' matrix G, such as using the assumptions of the reception weights k, i Is used. In this case, the obtained aggregate channel matrix G A, k, i has a matrix size L i × (N S, k × N P ), but the obtained (N S, k × N P ) × L i matrix Using V S, A, k, i , channel estimation weights and transmission weights can be obtained in the same manner as described above. In addition, whether the weight channel matrix G k, i or the matrix G ′ k, i is used, the right singular matrix is not necessarily used as the matrix V S, A, k, i , and the collective channel matrix is not necessarily used. A matrix calculated from GA , k, i or GA , k, i can be used. For example, a specified vector obtained by orthogonalization or QR decomposition can be used for the aggregate channel matrix GA , k, i .

<第2のフィードバック方法>
チャネル情報取得回路17は、フィードバックされた各サブキャリアにおいてN×Lのウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを得る。ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iは前述のとおり、信号空間に対する右特異行列にユニタリ行列である左特異行列を乗算したものである。そのため、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iは右特異行列として扱うことができる。
<Second feedback method>
The channel information acquisition circuit 17 obtains N P × L i weight channel unitary matrices A k, i in each fed back subcarrier. As described above , the weight channel unitary matrix A k, i is obtained by multiplying the right singular matrix for the signal space by the left singular matrix that is a unitary matrix. Therefore, the weight channel unitary matrix A k, i can be treated as a right singular matrix.

推定精度が高い第1の送信ウエイト算出方式では、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iをそのまま送信ウエイトとしてもよいし、マルチユーザMIMOの送信ウエイトの演算に右特異行列として用いてもよい。ただし、得られる送信ウエイトは、チャネル推定ウエイトが乗算された送信ビームに対する送信ウエイトである。そのため、送信アンテナに対する送信ウエイトは、ウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iから計算された送信ウエイトWP,k,iに対し、式(29)による変換を行う必要がある。 In the first transmission weight calculation method with high estimation accuracy, the weight channel unitary matrix A k, i may be used as the transmission weight as it is, or may be used as the right singular matrix for the calculation of the transmission weight of multiuser MIMO. However, the obtained transmission weight is the transmission weight for the transmission beam multiplied by the channel estimation weight. Therefore, the transmission weight for the transmission antenna needs to be converted by the equation (29) with respect to the transmission weight WP , k, i calculated from the weight channel unitary matrix A k, i .

第2の送信ウエイト算出方式は、第1のフィードバック方法と同様に、フィードバックされた複数のサブキャリアのチャネル情報を用いることで、信号空間を拡張する。図4に示した例におけるサブキャリアグループαを用いて説明する。k番目のサブキャリアに対する集合行列AA,k,iは次式(32)のように得られる Similar to the first feedback method, the second transmission weight calculation method extends the signal space by using channel information of a plurality of subcarriers fed back. A description will be given using the subcarrier group α k in the example shown in FIG. The set matrix A A, k, i for the kth subcarrier is obtained as in the following equation (32).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

異なるチャネル推定ウエイトに対するN×Lの行列Ak,iをNS,k個並べることで、集合行列AA,k,iは(N×NS,k)×Lの行列に拡張されている。上付き添え字Tは転置行列の演算子である。このようにして得られる集合行列AA,k,iは(N×NS,k)個のチャネル推定ウエイトにより生成される送信ビームと受信アンテナ間の間に定義できるチャネル行列の右特異行列と高い相関を持つ。 Matrix A k of the N P × L i for different channel estimation weights, i a N S, by the k arranging the set matrix A A, k, i is (N P × N S, k ) in matrix × L i Has been extended. The superscript T is the transpose matrix operator. The set matrix A A, k, i obtained in this way is a right singular matrix of a channel matrix that can be defined between a transmission beam generated by (N P × N S, k ) channel estimation weights and a receiving antenna. And has a high correlation.

よって、式(32)で得られる集合行列から、更に次式(33)で表される特異値分解により信号空間に対応する右特異行列を算出したり、QR分解により直交行列を抽出したりすることで、(N×NS,k)個のチャネル推定ウエイトにより生成される送信ビームと受信アンテナ間の間に定義できるチャネル行列の信号空間に対応する右特異ベクトルと高い相関を持つベクトルを得ることができる。 Therefore, a right singular matrix corresponding to the signal space is further calculated from the set matrix obtained by Expression (32) by singular value decomposition expressed by the following Expression (33), or an orthogonal matrix is extracted by QR decomposition. Thus, a vector having a high correlation with the right singular vector corresponding to the signal space of the channel matrix that can be defined between the transmission beam generated by (N P × N S, k ) channel estimation weights and the receiving antenna is obtained. Can be obtained.

特異値分解を用いて表現すると、次式(33)として得られる(N×NS,k)×Lの行列VS,A,k,iの列ベクトルを送信ウエイトの演算に用いることができる。 When expressed using singular value decomposition, the use is obtained as the following equation (33) (N P × N S, k) × L i matrix V S of, A, k, the column vector i to the calculation of the transmission weight Can do.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

また、QR分解では次式(34)として得られる(N×NS,k)×Lの行列QS,A,k,iの列ベクトルが、送信ウエイトの演算に用いられることとなる。 In the QR decomposition, the column vector of the matrix Q S, A, k, i of (N P × N S, k ) × L i obtained as the following equation (34) is used for transmission weight calculation. .

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(33)における行列VS,A,k,iと式(34)における行列QS,A,k,iとは全く同じ信号空間を表す別表現となっている。これまでの記載の中で特異値分解を用いて表現している部分は、直交化法の演算に置き換えることが可能である。式(33)で得られた行列VS,A,k,i、又は式(34)で得られた行列QS,A,k,iをそのまま送信ウエイトとしたり、線形演算によりマルチユーザMIMOなどの送信ウエイトを算出したりすることができる。 Matrix V S in equation (33), which is A, k, the matrix Q S at the i and equation (34), A, k, another representation of exactly the same signal space to i. The part expressed using singular value decomposition in the description so far can be replaced with the operation of the orthogonalization method. The matrix V S, A, k, i obtained by the equation (33) or the matrix Q S, A, k, i obtained by the equation (34) is used as a transmission weight as it is, or multi-user MIMO or the like is performed by linear calculation. The transmission weight can be calculated.

ここで得られる送信ウエイトは、行列VS,A,k,i又は行列QS,A,k,iが(N×NS,k)×1の列ベクトルから構成されるため、(N×NS,k)×1の送信ウエイトベクトルが得られる。これは、前述の(N×NS,k)個のチャネル推定ウエイトにより生成される送信ビームに対する送信ウエイトであるため、送信アンテナに対する送信ウエイトに変換するには、チャネル推定ウエイトを用いて元の次元に変換する必要がある。 The transmission weight obtained here is (N N × N S, k ) × 1 because the matrix V S, A, k, i or the matrix Q S, A, k, i is composed of (N P × N S, k ) × 1 column vectors. A transmission weight vector of ( P × N S, k ) × 1 is obtained. Since this is a transmission weight for the transmission beam generated by the (N P × N S, k ) channel estimation weights described above, the channel estimation weight is used to convert the transmission weight to the transmission weight for the transmission antenna. Need to be converted to the next dimension.

決定されたi番目の端末2−iに対する送信ウエイトの空間ストリーム数をLとし、i番目の端末2−iに対するk番目のサブキャリアの送信ビームに対する送信ウエイトを(N×NS,k)×Lの行列WP,k,iとすると、送信アンテナに対するN×Lの行列となる送信ウエイトWT,k,iは次式(35)として得ることができる。 The determined number of spatial streams of transmission weights for the i-th terminal 2-i is L i, and the transmission weight for the transmission beam of the k-th subcarrier for the i-th terminal 2-i is (N P × N S, k ) × L i matrix W P, k, i , the transmission weight W T, k, i that is the N × L i matrix for the transmission antenna can be obtained as the following equation (35).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(35)において、(tb(1,αk(1)),…,tb(NP,αk(Ns,k)))はN×(NS,k×N)行列である。このようにして多くの送信ビームに対するチャネル情報を利用した送信アンテナに対する送信ウエイトを計算できる。
更に、(N×NS,k)個のチャネル推定ウエイトにより生成される送信ビームと受信アンテナ間のチャネルの信号空間ベクトルの精度を高めるために、さらに重み係数を導入することができる。式(32)の集合行列AA,k,iの演算において、次式(36)と定義できる。
In the equation (35), (t b (1, αk (1)) ,..., T b (NP, αk (Ns, k)) ) is an N × (N S, k × N P ) matrix. In this way, it is possible to calculate transmission weights for transmission antennas using channel information for many transmission beams.
Furthermore, in order to increase the accuracy of the signal space vector of the channel between the transmission beam and the receiving antenna generated by (N P × N S, k ) channel estimation weights, a weighting factor can be further introduced. In the calculation of the set matrix A A, k, i in Expression (32), it can be defined as the following Expression (36).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(36)において、pk,j,iは、端末2−iに対するk番目の周波数チャネルにおける、j番目の周波数チャネル行列Aj,iに用いる重み係数である。重み係数としては、例えば、次式(37)として決定できる。 In Equation (36), pk, j, i are weighting factors used for the jth frequency channel matrix Aj, i in the kth frequency channel for the terminal 2-i. As a weighting coefficient, it can determine as following Formula (37), for example.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(37)において、関数fLOSS(D)はサブキャリア間隔Dに対する関数であり、サブキャリア間隔Dが大きくなるほど小さくなるように設定できる。例えば、次式(38)と定義できる。 In the formula (37), the function f LOSS (D S) is a function for the subcarrier spacing D S, it can be set to be smaller as the subcarrier spacing D S increases. For example, it can be defined as the following equation (38).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(38)において、νは1より小さく0より大きい数を用いることができ、例えば、ν=0.9などとできる。又は、関数fLOSSを一定値とすることもできる。この場合はどのサブキャリアにおいて用いる重みかは関係なく、つまりkによらずに重みを以下のように決定できる。 In the equation (38), ν can be a number smaller than 1 and larger than 0, for example, ν = 0.9. Alternatively, the function f LOSS can be a constant value. In this case, regardless of which subcarrier is used, the weight can be determined as follows regardless of k.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(39)において、||Hj,i||は端末2−iからフィードバックしてもよいし、||Hj,i||の代わりに||Gj,i||や||G’j,i||や、チャネルのパワーと相関のある値をフィードバックして用いることができる。
更に、時分割多重アクセス方式(TDMA:Time domain multiple access)の際には、チャネルのパワーのフィードバックなしに、重み係数pを決定することもできる。これは、アップリンクで推定したチャネル情報のパワーの情報が用いることができるためである。キャリブレーションの仕組みがなかったとしても、チャネルのパワーについての情報は精度が高いことが期待できる。端末2−iからの基地局1へのアクセスチャネルにおける、j番目の周波数チャネルのパワー(または、電力値の平方根)の値を重み係数pk,j,iとして用いることができる。
In equation (39), || H j, i || may be fed back from terminal 2-i, or || G j, i || or || G instead of || H j, i || ' j, i || and a value correlated with the power of the channel can be fed back and used.
Further, in the time domain multiple access (TDMA), the weighting factor p can be determined without feedback of the channel power. This is because the power information of the channel information estimated in the uplink can be used. Even if there is no calibration mechanism, the information about the power of the channel can be expected to be highly accurate. The power of the j-th frequency channel (or the square root of the power value) in the access channel from the terminal 2-i to the base station 1 can be used as the weighting coefficient p k, j, i .

<第3のフィードバック方法>
第3のフィードバック方法では、送信次元が拡張されたチャネル情報が基地局1にフィードバックされてくるため、第1の送信ウエイト算出方法を用いることはできず、第2の送信ウエイト算出方法を用いることになる。
チャネル情報取得回路17は、フィードバックされた各サブキャリアにおいて(NS,k×N)×Lの集合行列AA,k,iを得る。集合行列AA,k,iは前述のとおり、(NS,k×N)のチャネル推定ウエイトに対する基底ベクトルであり、これをそのまま送信ウエイトとしたり、演算により送信ウエイトを算出したりすることができる。
<Third feedback method>
In the third feedback method, channel information with an expanded transmission dimension is fed back to the base station 1, so the first transmission weight calculation method cannot be used, and the second transmission weight calculation method is used. become.
The channel information acquisition circuit 17 obtains a set matrix A A, k, i of (N S, k × N P ) × L i for each fed back subcarrier. As described above , the set matrix A A, k, i is a base vector for the channel estimation weight of (N S, k × N P ), and this is used as a transmission weight as it is or a transmission weight is calculated by calculation. Can do.

決定されたi番目の端末2−iに対する送信ウエイトの空間ストリーム数をLとし、i番目の端末2−iに対するk番目のサブキャリアの送信ビームに対する送信ウエイトを(N×NS,k)×Lの行列WP,k,iとすると、送信アンテナに対するN×Lの行列となる送信ウエイトWT,k,iは次式(40)として得ることができる。 The determined number of spatial streams of transmission weights for the i-th terminal 2-i is L i, and the transmission weight for the transmission beam of the k-th subcarrier for the i-th terminal 2-i is (N P × N S, k ) × L i matrix W P, k, i , the transmission weight W T, k, i that is the N × L i matrix for the transmission antenna can be obtained as the following equation (40).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ここで、行列(tb(1,αk(1)),…,tb(NP,αk(Ns,k)))はN×(NS,k×N)行列である。このようにして多くの送信ビームに対するチャネル情報を利用した送信ウエイトを計算できる。 Here, the matrix (t b (1, αk (1)) ,..., T b (NP, αk (Ns, k)) ) is an N × (NS , k × N P ) matrix. In this way, transmission weights using channel information for many transmission beams can be calculated.

このように第1又は第2のフィードバック方法を用いて、チャネル情報取得回路17が第1の送信ウエイト算出方式と第2の送信ウエイト算出方式とのいずれか一方又は両方を用いて送信ウエイトを取得する。若しくは、第3のフィードバック方法を用いて、チャネル情報取得回路17が第2の送信ウエイト方式を用いて送信ウエイトを取得する。   In this way, using the first or second feedback method, the channel information acquisition circuit 17 acquires the transmission weight by using one or both of the first transmission weight calculation method and the second transmission weight calculation method. To do. Alternatively, using the third feedback method, the channel information acquisition circuit 17 acquires the transmission weight using the second transmission weight method.

取得した送信ウエイトをデータ送信ウエイトとして用いる場合には、当該送信ウエイトは送信信号生成回路12に出力され、データパケットに対する送信ウエイトとして用いられる。また、取得した送信ウエイトをトレーニングウエイトセットとして用いる場合には、当該送信ウエイトはチャネル推定ウエイト決定回路11に出力され、トレーニングウエイトとして用いることもできるし、チャネル情報に基づくチャネル推定ウエイトとして別途記憶しておくこともできる。   When the acquired transmission weight is used as the data transmission weight, the transmission weight is output to the transmission signal generation circuit 12 and used as a transmission weight for the data packet. When the acquired transmission weight is used as a training weight set, the transmission weight is output to the channel estimation weight determination circuit 11 and can be used as a training weight or stored separately as a channel estimation weight based on channel information. You can also keep it.

なお、取得した送信ウエイトでトレーニングウエイトTの一部を更新してもよいし、チャネル情報から得られたトレーニングウエイトを第2のトレーニングウエイトT’として別に記憶するようにしてもよい。第2のトレーニングウエイトT’を用いる場合には、第2のトレーニングウエイトT’を端末2ごとに記憶する方法と、端末2のグループごとに記憶する方法とがある。 Incidentally, it may be updated some of acquired training weights T B at the transmission weights may be separately stored training weights obtained from the channel information as the second training weights T 'B. When the second training weight T ′ B is used, there are a method of storing the second training weight T ′ B for each terminal 2 and a method of storing for each group of the terminals 2.

例えば、前述の行列VS,A,k,i、行列QS,A,k,i、集合行列AA,k,iの列ベクトルをi番目の端末2−iのk番目のサブキャリアの第2のトレーニングウエイトT’として記憶することができる。また、端末2のグループごとに記憶する場合には、端末2のグループをΩと定義し、複数の端末2に対する集合チャネル行列GA,k,i、行列VS,A,k,i、集合行列AA,k,i(∀i∈Ω)を用いて集合行列を定義し、信号空間に対応するベクトルを記憶させることができる。グループΩに属する端末2の数をNSTAとし、それぞれの端末2をΩ(1)〜Ω(NSTA)で表すと、信号空間に対応するベクトルは次のように表せる。なお、信号空間に対応するベクトルは、QR分解と特異値分解とのいずれを用いても表現できる。特異値分解を用いて表現すると次式(41)となる。 For example, the column vectors of the matrix V S, A, k, i , the matrix Q S, A, k, i and the set matrix A A, k, i are set to the k-th subcarrier of the i-th terminal 2-i. it can be stored as a second training weights T 'B. Further, when storing for each group of terminals 2, the group of terminals 2 is defined as Ω, and the aggregate channel matrix G A, k, i , matrix V S, A, k, i , A set matrix can be defined using the matrix A A, k, i (∀i∈Ω), and a vector corresponding to the signal space can be stored. When the number of terminals 2 belonging to the group Ω is N STA and each terminal 2 is represented by Ω (1) to Ω (N STA ), a vector corresponding to the signal space can be expressed as follows. The vector corresponding to the signal space can be expressed using either QR decomposition or singular value decomposition. When expressed using singular value decomposition, the following equation (41) is obtained.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(37)における行列VS,Ω,kの列ベクトルから第2のトレーニングウエイトを選択できる。また、特異値分解により、次式(42)や次式(43)として表現される行列VS,Ω,kから第2のトレーニングウエイトを選択するようにしてもよい。 The second training weight can be selected from the column vector of the matrix V S, Ω, k in Equation (37). Alternatively, the second training weight may be selected from the matrix V S, Ω, k expressed as the following equation (42) or the following equation (43) by singular value decomposition.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

Figure 2014140151
Figure 2014140151

上述のように算出したウエイトを第1のトレーニングウエイトとする場合には、算出された一つ又は複数のN×1のベクトルを含むN個の規定ベクトルを再計算することができる。
または、式(41)、式(42)、式(43)において、左辺のエルミート転置行列にQR分解を行うことで得られる直交ベクトルや、式(41)、式(42)、式(43)の左辺のエルミート転置行列の列ベクトルに直交化法を用いることで得られる基底ベクトルなど、行列VS,Ω,kと高い相関を持つと考えられる行列を行列VS,Ω,kとして用いることができる。
または、式(41)、式(42)、式(43)は、以下のように数式で表現することができる。端末からフィードバックされたM×Nの行列Gk,i、L×Nの行列G’k,i、×Lのウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iのいずれかから、行列VS,Ω,kは計算される。行列G’k,iとウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを用いた例を示す。端末2の集合Ωに対する(NS,k×N)×LALL行列となる集合信号空間行列BΩ,kは、以下の式(44)、式(45)、又は式(46)として得られる。
When the weights calculated as described above with the first training weights, N B number of basis vectors containing one or more vectors of N × 1 calculated can be recalculated.
Alternatively, in Equation (41), Equation (42), and Equation (43), an orthogonal vector obtained by performing QR decomposition on the Hermitian transpose matrix on the left side, Equation (41), Equation (42), Equation (43) such as basis vectors obtained by using the orthogonal method column vector on the left of the Hermitian transposed matrix, the matrix V S, Omega, k and high a possible matrix to have a correlation matrix V S, Omega, be used as k Can do.
Or Formula (41), Formula (42), and Formula (43) can be expressed by mathematical formulas as follows. Matrix G k of M i × N P fed back from the terminal, i, L i × N P matrix G 'k, i, N P × L i wait channel unitary matrix A k of, from one of i, the matrix V S, Ω, k is calculated. An example using a matrix G ′ k, i and a weight channel unitary matrix A k, i is shown. A set signal space matrix B Ω, k that is an (N S, k × N P ) × L ALL matrix for the set Ω of the terminal 2 is obtained as the following Expression (44), Expression (45), or Expression (46). It is done.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

Figure 2014140151
Figure 2014140151

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ここで、pk,j,iは、端末2−iに対するk番目の周波数チャネルにおける、j番目の周波数チャネル行列Aj,iに用いる重み係数である。LALLはフィードバックされたベクトルの総和であり、LALL=L+L+・・・+LNSTAである。これらは式(41)から式(43)の左辺に対応する。このようにして得られた集合信号空間行列BΩ,kに、特異値分解(SVD)やQR分解を以下のように行うことができる。特異値分解は次式(47)として得ることができる。 Here, pk, j, i are weighting factors used for the jth frequency channel matrix Aj, i in the kth frequency channel for the terminal 2-i. L ALL is the sum of the fed back vectors, and L ALL = L 1 + L 2 +... + L NSTA . These correspond to the left side of Expression (41) to Expression (43). Singular value decomposition (SVD) and QR decomposition can be performed on the collective signal space matrix B Ω, k thus obtained as follows. The singular value decomposition can be obtained as the following equation (47).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(47)において、行列UB,Ω,kはLALL×LALLの左特異行列である。行列ΣB,Ω,kはLALL×LALLの特異値を対角成分とする対角行列であり、行列VBS,Ω,kは(NS,k×N)×LALLの特異値に対応する右特異行列であり、行列VBN,Ω,kは(NS,k×N)×(NS,k×N−LALL)の0行列に対応する右特異行列である。このようにして得られた行列VBS,Ω,kを用いて、端末2の集合Ωに対するアンテナ送信ウエイトWT,Ωを次式(48)のように得ることができる。 In Expression (47), the matrix U B, Ω, k is a left singular matrix of L ALL × L ALL . Matrixes Σ B, Ω, k are diagonal matrices with singular values of L ALL × L ALL as diagonal components, and matrices V BS, Ω, k are singular of (NS , k × N P ) × L ALL . Is a right singular matrix corresponding to the value, and the matrix V BN, Ω, k is a right singular matrix corresponding to a zero matrix of (N S, k × N P ) × (N S, k × N P −L ALL ). is there. The thus obtained matrix V BS, Omega, with k, the antenna transmission weight W T for a set of terminal 2 Omega, Omega and may be obtained as the following equation (48).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

または、QR分解を次式(49)と用いることで得られる上三角行列RB,Ω,kに対応する(NS,k×N)×LALLの行列QBS,Ω,kを用いると、端末装置の集合Ωに対するアンテナ送信ウエイトWT,Ωを得ることができる。 Alternatively, the matrix Q BS, Ω, k of (NS , k × N P ) × L ALL corresponding to the upper triangular matrix R B, Ω, k obtained by using QR decomposition with the following equation (49) is used. When the antenna transmission weight W T for Omega set of terminals, it is possible to obtain the Omega.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

アンテナ送信ウエイトWT,Ωは、N×LALLの行列であり、次式(49)として得ることができる。 The antenna transmission weight W T, Ω is an N × L ALL matrix and can be obtained as the following equation (49).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

アンテナ送信ウエイトWT,Ωは、トレーニングウエイトとして用いてもよいし、データ送信ウエイトとして用いてもよい。
また、このようにして得られたアンテナ送信ウエイトWT,Ωをチャネル推定ウエイトとして用いる場合、チャネル推定ウエイト行列Wは、次式(51)と表すことができる。
The antenna transmission weights WT and Ω may be used as training weights or data transmission weights.
Further, when the antenna transmission weights WT and Ω thus obtained are used as channel estimation weights, the channel estimation weight matrix W k can be expressed by the following equation (51).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

または、端末2の集合Ωに属する端末に対して式(31)、式(35)、式(40)で算出されたアンテナ送信ウエイトを用いて、チャネル推定ウエイト行列を次式(52)とすることもできる。   Alternatively, the channel estimation weight matrix is expressed by the following equation (52) using the antenna transmission weights calculated by the equations (31), (35), and (40) for the terminals belonging to the set Ω of the terminal 2. You can also.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

更に、式(51)又は式(52)の右辺の行列に対して、SVD、QR法、又は直交化法を用いることで、チャネル推定ウエイト行列Wの列ベクトルを互いに直交する条件に変換して、チャネル推定ウエイト行列Wとして用いてもよい。
チャネル推定ウエイト行列WはN×Nの行列であり、行列WT,Ωはチャネル情報を用いて算出されたN×LALLの行列であるWT,Qと、N×(N−LALL)の行列である付加チャネル推定ウエイトW0,Ωから構成される。
付加チャネル推定ウエイトW0,Ωは、トレーニングウエイトTから(N−LALL)の列ベクトルを選択することで決定したり、トレーニングウエイトTから(N−LALL)の列ベクトルを選択し、WT,Ωに対し直交条件を満たすように直交化法を用い、得られた(N−LALL)の列ベクトルを用いることもできる。付加チャネル推定ウエイトW0,Ωの元となる(N−LALL)の列ベクトルは、以下のように選ぶことができる。
Further, the SVD, QR method, or orthogonalization method is used for the matrix on the right side of Equation (51) or Equation (52) to convert the column vectors of the channel estimation weight matrix W k into conditions that are orthogonal to each other. Thus, the channel estimation weight matrix W k may be used.
The channel estimation weight matrix W k is an N × N P matrix, and the matrix W T, Ω is an N × L ALL matrix W T, Q calculated using channel information , and N × (N P − L ALL ) matrix, which is composed of additional channel estimation weights W 0, Ω .
Additional channel estimation weights W 0, Omega is or determined by selecting a column vector from the training weight T B (N P -L ALL), from the training weights T B the column vectors of (N P -L ALL) selected, W T, using the orthogonalization method to satisfy the orthogonality condition to Omega, it is also possible to use a column vector of the resulting (N P -L ALL). The column vector of (N P −L ALL ) that is the source of the additional channel estimation weight W 0, Ω can be selected as follows.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(53)において、b’(i,k)はk番目のサブキャリアのi番目のビームとなる付加チャネル推定ウエイトの番号(行列Tにおける何番目の列ベクトルかを示す番号)を表す。b’(i,k)は、例えば、次式(54)とすることができる。 In the formula (53), b '(i , k) represents the (number indicating what number of column vectors in matrix T B) k-th subcarrier of the i-th beam and comprising additional channel estimation weight number. b ′ (i, k) can be represented by the following equation (54), for example.

Figure 2014140151
Figure 2014140151

ここで、nはチャネル推定ウエイトとしてWT,Qを使い始めて何回目のトレーニングパケットの送信かを表す係数であり、N’はロングトレーニングごとに対応するトレーニングウエイトの番号をいくつずらすかに対応する数である。N’’は、図14で表せるようなチャネル推定のシーケンスを行うごとに、対応するトレーニングウエイトの番号をいくつずらすかに対応する数となる。このように設定することで、(N−LALL)が非常に小さい数であったとしても、徐々にN個あるトレーニングウエイトに対応するチャネル情報を集めることができる。 Here, n is a coefficient indicating how many times the training packet is transmitted after starting to use WT and Q as channel estimation weights, and N ′ S corresponds to how many training weight numbers corresponding to each long training are shifted. It is a number to do. N ″ S is a number corresponding to how many the corresponding training weight numbers are shifted each time a channel estimation sequence as shown in FIG. 14 is performed. By so setting that, it is possible to collect (N P -L ALL) Even were very small number, the channel information corresponding to the gradually N B number is the training weight.

また、第1から第3のフィードバック方法では、各サブキャリアにおける信号処理の方法を説明した。しかし、全てのサブキャリアにおいてフィードバック情報を基地局1にフィードバックしなくてもよい。例えば、N個ずつのサブキャリアごとに一つのサブキャリアのフィードバック情報を基地局1にフィードバックし、基地局1において、N個のサブキャリアに対して、フィードバックされたフィードバック情報に基づいたデータ送信ウエイト又はトレーニングウエイトを決定するようにしてもよい。また、対応するフィードバック情報がないサブキャリアに対しては、基地局1にフィードバックされたフィードバック情報に基づいた内挿又は外挿により、データ送信ウエイト又はトレーニングウエイトを決定するようにしてもよい。 In the first to third feedback methods, the signal processing method for each subcarrier has been described. However, feedback information need not be fed back to the base station 1 in all subcarriers. For example, by feeding back the feedback information of one sub-carrier to the base station 1 for each sub-carrier of N F or by, in the base station 1, based against the N F sub-carriers, the feedback feedback information data A transmission weight or a training weight may be determined. For subcarriers that do not have corresponding feedback information, the data transmission weight or training weight may be determined by interpolation or extrapolation based on the feedback information fed back to the base station 1.

第2のフィードバック方法を用いて、端末2−iがウエイトチャネルユニタリ行列Ak,i(=VS,k,ik,i )を基地局1にフィードバックし、基地局1が集合行列AA,k,iを取得してウエイトを決定することによる効果を計算機シミュレーションの結果により示す。
図5は、本実施形態における第2のフィードバック方法を適用することにより得られる効果を示すグラフである。比較例として行列VS,k,iをフィードバックした場合が示されている。同図において横軸はAchievable bit rate[bit/sec/Hz]を示し、横軸は累積分布関数(CDF)[%]を示している。
Using the second feedback method, the terminal 2-i feeds back the weight channel unitary matrix A k, i (= V S, k, i U k, i H ) to the base station 1, and the base station 1 collects the set matrix. The effect of acquiring A A, k, i and determining the weight is shown by the result of computer simulation.
FIG. 5 is a graph showing an effect obtained by applying the second feedback method in the present embodiment. As a comparative example, a case where a matrix V S, k, i is fed back is shown. In the figure, the horizontal axis indicates Achievable bit rate [bit / sec / Hz], and the horizontal axis indicates the cumulative distribution function (CDF) [%].

この計算機シミュレーションでは、送信アンテナ数が32本であり受信アンテナ数が2本であるMIMOチャネルを各要素が複素ガウス分布となるように生成した。また、チャネル行列の各要素の平均を0、分散値の二乗値を100になる設定をしている。また、簡単化のために、周波数選択性フェージングがなく、OFDMの全てのサブキャリアにおけるチャネル情報を同じ2×32のチャネル行列Hで設定した。   In this computer simulation, a MIMO channel having 32 transmitting antennas and 2 receiving antennas is generated so that each element has a complex Gaussian distribution. The average of each element of the channel matrix is set to 0, and the square value of the variance value is set to 100. Further, for simplification, there is no frequency selective fading, and channel information in all subcarriers of OFDM is set with the same 2 × 32 channel matrix H.

トレーニングシンボル数が16の場合(N=16)と、トレーニングシンボル数が8の場合(N=8)とについて検討した。端末2−iにおいてトレーニングシンボルを誤りなく受信できるとした場合、N=16のときには16×2の行列(VS,k,ik,i )が基地局1にフィードバックされる。また、N=8のときには8×2の行列(VS,k,ik,i )が基地局1にフィードバックされる。なお、簡単化のために量子化誤差を考慮しないことにした。 The case where the number of training symbols was 16 (N P = 16) and the case where the number of training symbols was 8 (N P = 8) were examined. When it is assumed that the training symbol can be received without error in the terminal 2-i, a 16 × 2 matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back to the base station 1 when N P = 16. In addition, when N P = 8, an 8 × 2 matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back to the base station 1. For simplicity, the quantization error is not considered.

行列(VS,k,ik,i )が基地局1にフィードバックされると、式(33)又は式(34)により、32×2の行列VS,A,k,i又は行列QS,k,iが復元される。このとき実際の32×2のチャネル行列Hの右特異ベクトルVを送信ウエイトとした場合と比較して、どの程度伝送特性(Achievable bit rate)が劣化するかを検証した。行列VS,k,ik,i をフィードバックする代わりに、行列VS,k,iをフィードバックして式(33)又は式(34)において行列VS,k,iを用いた場合にどのような伝送特性になるかも計算した。なお、Achievable bit rate(C)は次式(55)のように定義している。 When the matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back to the base station 1, the 32 × 2 matrix V S, A, k, i or the matrix is obtained from the equation (33) or the equation (34). Q S, k, i is restored. At this time, it was verified how much the transmission characteristics (Achievable bit rate) deteriorated compared with the case where the right singular vector V of the actual 32 × 2 channel matrix H was used as the transmission weight. Matrix V S, k, i U k , instead of feeding back the i H, the matrix V S, k, by feeding back the i matrix in equation (33) or formula (34) V S, k, the case of using the i We also calculated the transmission characteristics. The Achievable bit rate (C) is defined as in the following equation (55).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(55)において、行列Wは32×2のウエイト行列である。行列Wは、各列ベクトルのフロベニウスノルムが等しく(等電力配分)、フロベニウスノルムの二乗値が1となるように決定されている。なお、熱雑音の分散値の二乗値が1と仮定をし、式(42)では熱雑音の項を省略している。図5において、「Capacity」と記載されているグラフ(最右)はウエイト行列Wとしてチャネル行列Hの右特異ベクトルVを用いたものである。このグラフがAchievable bit rateの条件値を示している。また、このグラフは32×2のチャネル行列をサブキャリアごとにフィードバックした場合に対応する。   In Equation (55), the matrix W is a 32 × 2 weight matrix. The matrix W is determined so that the Frobenius norm of each column vector is equal (equal power distribution) and the square value of the Frobenius norm is 1. It is assumed that the square value of the variance value of the thermal noise is 1, and the thermal noise term is omitted in the equation (42). In FIG. 5, the graph (rightmost) described as “Capacity” uses the right singular vector V of the channel matrix H as the weight matrix W. This graph shows the condition value of Achievable bit rate. This graph corresponds to a case where a 32 × 2 channel matrix is fed back for each subcarrier.

これに対して、各サブキャリアにおいて16×2の行列VS,k,i又は行列(VS,k,ik,i )をフィードバックし、基地局1において2つのサブキャリアの情報を用いて32×2のウエイト行列を算出した場合の結果をV2とVU2とのグラフで示している。行列VS,k,iをフィードバックした場合(グラフV2)、特性が「Capacity」のグラフに対して大きく劣化していることがわかる。それぞれ16個のトレーニングウエイトに対するチャネル情報を推定し、右特異ベクトルのみをフィードバックした場合、これらを再度結合させることはできない。一方、16×2の行列(VS,k,ik,i )をフィードバックした場合には、ほとんど劣化なく送信ウエイトWを得ることができているのがわかる(グラフVU2)。中央値で劣化は0.05[bit/sec/Hz]しかない。 On the other hand, a 16 × 2 matrix V S, k, i or a matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back in each subcarrier, and information on two subcarriers is transmitted in the base station 1. The results when a 32 × 2 weight matrix is calculated using V2 and VU2 are shown. When the matrix V S, k, i is fed back (graph V2), it can be seen that the characteristic is greatly deteriorated with respect to the graph of “Capacity”. If channel information for each of 16 training weights is estimated and only the right singular vector is fed back, they cannot be combined again. On the other hand, when a 16 × 2 matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back, it can be seen that the transmission weight W can be obtained with almost no deterioration (graph VU2). Deterioration is only 0.05 [bit / sec / Hz] at the median.

また、同様に、各サブキャリアにおいて8×2の行列VS,k,i又は行列(VS,k,ik,i )をフィードバックし、4つのサブキャリアの情報を用いて基地局1で32×2のウエイト行列を算出した結果をV4とVU4とのグラフで示している。この2つのグラフで示すように、行列VS,k,iをフィードバックする場合(グラフV4)では特性が著しく低下している(2.9[bit/sec/Hz]の低下)。これに対して、行列(VS,k,ik,i )をフィードバックする場合(グラフVU4)では、中央値で0.15[bit/sec/Hz]の低下しかなく、高い特性を得ていることが確認できる。 Similarly, in each subcarrier, an 8 × 2 matrix V S, k, i or a matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back, and information on four subcarriers is used for the base station The result of calculating a 32 × 2 weight matrix with 1 is shown by a graph of V4 and VU4. As shown in these two graphs, when the matrix V S, k, i is fed back (graph V4), the characteristics are remarkably degraded (decrease of 2.9 [bit / sec / Hz]). On the other hand, when the matrix (V S, k, i U k, i H ) is fed back (graph VU4), there is only a decrease of 0.15 [bit / sec / Hz] at the median, and high characteristics are obtained. It can be confirmed that

続いて、第3のフィードバック方法の特性を解析した結果を示す。
図6は、本実施形態における第3のフィードバック方法を適用した際の特性を計算機シミュレーションで解析した結果を示すグラフである。この計算機シミュレーションでは、IEEE802.11nで決められたチャネルモデルを用いている。また、Model Fにより生成されたチャネルにより、第3のフィードバック方法によるAchievable bit rateを評価している。また、本評価では、熱雑音による推定誤差、及び、Compressed beamforming feedback matrixによるチャネル圧縮の量子化誤差も評価に含んでいる。
Then, the result of having analyzed the characteristic of the 3rd feedback method is shown.
FIG. 6 is a graph showing the result of analyzing the characteristics when the third feedback method in the present embodiment is applied by computer simulation. In this computer simulation, a channel model determined by IEEE 802.11n is used. Also, the Achievable bit rate by the third feedback method is evaluated by the channel generated by Model F. Also, in this evaluation, estimation errors due to thermal noise and channel compression quantization errors due to compressed beamforming matrix are included in the evaluation.

Model Fにおいて、送信アンテナ数を16、受信アンテナ数を4、20[MHz]の帯域幅に64ポイントFFTを用い、52のサブキャリアをデータサブキャリアとして利用している。Achievable bit rateとしては、式(55)を各サブキャリアで評価し、その平均値を用いている。図6に示している「Full search」は、本実施形態の第3のフィードバック方法に対する比較例である。「Full search」では、送信アンテナ数(N=16、N=8)と同数のトレーニングシンボルを用いている。   In Model F, the number of transmission antennas is 16, the number of reception antennas is 4, a 64-point FFT is used for a bandwidth of 20 [MHz], and 52 subcarriers are used as data subcarriers. As an Achievable bit rate, Formula (55) is evaluated for each subcarrier, and the average value is used. “Full search” shown in FIG. 6 is a comparative example for the third feedback method of the present embodiment. In “Full search”, the same number of training symbols as the number of transmission antennas (N = 16, N = 8) are used.

Model Fにおいては遅延スプレッドの平均値が57[ns]程度である。Model Fでは、図5に示した場合の検討と異なり、サブキャリア間の周波数が離れるほど、サブキャリア間の相関が低くなるという実際の特性が考慮されている。
端末でチャネル推定に用いるサブキャリア数NS,kは全サブキャリア共通とし、Nとした。また、16個のトレーニングウエイトに対する送信ビーム全てを各サブキャリアで推定することとし、N=8の場合にはトレーニングシンボルの数が2(N=2)となり、N=4の場合にはトレーニングシンボルの数が4(N=4)となっている。
In Model F, the average value of the delay spread is about 57 [ns]. In Model F, unlike the case shown in FIG. 5, the actual characteristic that the correlation between subcarriers decreases as the frequency between subcarriers increases.
The number of subcarriers N S used for channel estimation by the terminal, k is common to all subcarriers, and the N s. Also, it is assumed that all transmission beams for 16 training weights are estimated by each subcarrier. When N S = 8, the number of training symbols is 2 (N P = 2), and when N S = 4. The number of training symbols is 4 (N P = 4).

また、図6では、第3のフィードバック方法における特性をTypeIとTypeIIとの2通り示している。TypeIでは、全てのサブキャリアにおけるチャネル情報をフィードバックしている。TypeIIでは、N個のサブキャリアごとに一つのサブキャリアにおけるチャネル情報をフィードバックしていている(N=N)。N個ごとのサブキャリアをグループ化しており、サブキャリアのグループごとに共通の送信ウエイトが用いられている。 Further, FIG. 6 shows two types of characteristics, Type I and Type II, in the third feedback method. In Type I, channel information in all subcarriers is fed back. In Type II, channel information in one subcarrier is fed back for every N S subcarriers (N F = N S ). The the N S each sub-carrier are grouped, a common transmission weight is used for each group of subcarriers.

トレーニングシンボルを4つ用いる場合(N=4)、送信アンテナ数16に対して少ない数の4つのトレーニングシンボルしか用いていないにもかかわらず、特性の劣化は少ない。例えば、中央値で、TypeIが0.18[bit/sec/Hz]の低下であり、TypeIIが0.27[bit/sec/Hz]の低下である。
更に、用いるトレーニングシンボルが少なく、トレーニングシンボルを2つ用いる場合(N=2)、すなわち送信アンテナ数16に対して著しく少ない数の2つのロングプリアンブルを用いる場合であっても、特性の低下はわずかである。具体的には、中央値で、TypeIが0.72[bit/sec/Hz]の低下であり、TypeIIが0.99[bit/sec/Hz]の低下である。
When four training symbols are used (N P = 4), although only a small number of four training symbols is used with respect to the number of transmission antennas 16, there is little deterioration in characteristics. For example, at the median, Type I is a decrease of 0.18 [bit / sec / Hz], and Type II is a decrease of 0.27 [bit / sec / Hz].
Further, even when the number of training symbols to be used is small and two training symbols are used (N P = 2), that is, when two long preambles having a significantly smaller number than the number of transmission antennas 16 are used, the deterioration of the characteristics is not improved. It is slight. Specifically, at the median, Type I is a decrease of 0.72 [bit / sec / Hz], and Type II is a decrease of 0.99 [bit / sec / Hz].

また、N個のサブキャリアごとに一つのサブキャリアのチャネル情報をフィードバックすることにより生じるAchievable bit rateの低下はごくわずかである。基地局1へのフィードバック情報量を(1/N)にしているにもかかわらず、高い伝送特性を得ている。すなわち、本実施形態におけるフィードバック方法と、チャネル情報をフィードバックする対象のサブキャリアの削減とは高い親和性を持っている。そのため、サブキャリア間の内挿補完などによりフィードバックされないサブキャリアの情報を取得すれば、更なる特性の改善が期待できる。 A decrease in the Achievable bit rate caused by feeding back channel information of one sub-carrier for each the N S subcarriers is negligible. Despite the fact that the amount of feedback information to the base station 1 is (1 / N S ), high transmission characteristics are obtained. That is, the feedback method in the present embodiment and the reduction of subcarriers to which channel information is fed back have high affinity. Therefore, further improvement in characteristics can be expected by acquiring information on subcarriers that are not fed back by interpolating between subcarriers.

更に図7は、本実施形態における第2のフィードバック方法を適用した際の特性を計算機シミュレーションで解析した結果を示すグラフである。この計算機シミュレーションでも、IEEE802.11nで決められたチャネルモデルを用いている。また、Model Fにより生成されたチャネルにより、第2のフィードバック方法によるAchievable bit rateを評価している。また、本評価では、熱雑音による推定誤差、及び、Compressed beamforming feedback matrixによるチャネル圧縮の量子化誤差も評価に含んでいる。   Further, FIG. 7 is a graph showing the result of analyzing the characteristics when the second feedback method in the present embodiment is applied by computer simulation. Also in this computer simulation, a channel model determined by IEEE 802.11n is used. Also, the Achievable bit rate by the second feedback method is evaluated by the channel generated by Model F. Also, in this evaluation, estimation errors due to thermal noise and channel compression quantization errors due to compressed beamforming matrix are included in the evaluation.

Model Fにおいて、送信アンテナ数を32、受信アンテナ数を2、端末数を3(NSTA=3)とし、20[MHz]の帯域幅に64ポイントFFTを用い、52のサブキャリアをデータサブキャリア(F=52)として利用している。トレーニングシンボルの数はFull searchとしているもの以外は8(N=8)とし、3ユーザ同時に同じ周波数帯域で送信を行うマルチユーザMIMO技術のうちBlock diagonalizationを用いて送信ウエイトをそれぞれのユーザに対し計算した。算出された端末2−iに対するk番目の周波数チャネルに対する送信ウエイトWt,k,iを用いて、Achievable bit rateを次式(56)のように定義した。 In Model F, the number of transmitting antennas is 32, the number of receiving antennas is 2, the number of terminals is 3 (N STA = 3), a 64-point FFT is used for a bandwidth of 20 [MHz], and 52 subcarriers are used as data subcarriers. (F = 52). The number of training symbols is 8 (N P = 8) except for the full search, and the transmission weight is assigned to each user by using block diagnosis in the multi-user MIMO technology in which three users transmit simultaneously in the same frequency band. Calculated. Using the transmission weights W t, k, i for the k-th frequency channel for the terminal 2-i, the Achiable bit rate was defined as the following equation (56).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

図7に示している「Full search」は、本実施形態の第2のフィードバック方法に対する比較例である。「Full search」では、送信アンテナ数(N=32)と同数のトレーニングシンボル(N=32)を用いている。また、比較のため、従来方法(Conv.)も載せている。従来方法としては、単に8個のチャネル推定ウエイトをランダムにトレーニングウエイトから選択し、決定された互いに直交する送信ウエイトを各サブキャリアに決定し、複数のサブキャリアでの情報を用いることなく、チャネル推定精度の高い第1の送信ウエイト算出方法により6個の信号空間に対応する直交ベクトルを導出し、これを式(51)におけるWT,kとして用い、W0,kとしてさらにトレーニングウエイトから2個のチャネル推定ウエイトをランダムに選択し、新たに8個のトレーニングシンボルを送信し、得られたフィードバック情報からマルチユーザMIMOの送信ウエイトを第1の送信ウエイト算出方法により導出し、式(56)によるAchievable bit rateを評価した結果である。 “Full search” shown in FIG. 7 is a comparative example for the second feedback method of the present embodiment. In “Full search”, the same number of training symbols (N P = 32) as the number of transmission antennas (N = 32) are used. For comparison, a conventional method (Conv.) Is also included. As a conventional method, eight channel estimation weights are simply selected from training weights at random, the determined transmission weights orthogonal to each other are determined for each subcarrier, and channel information can be used without using information on a plurality of subcarriers. Orthogonal vectors corresponding to the six signal spaces are derived by the first transmission weight calculation method with high estimation accuracy, and this is used as WT , k in the equation (51), and further from the training weight as W0 , k. The channel estimation weights are selected at random, 8 training symbols are newly transmitted, and the transmission weight of the multiuser MIMO is derived from the obtained feedback information by the first transmission weight calculation method. Equation (56) It is the result of evaluating Achievable bit rate by.

一方、提案方法(Proposal)では、8個のトレーニングシンボルを送信してフィードバックされたウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを用い、NS,k個の周波数チャネルの情報から第2の送信ウエイト算出方法によりチャネル推定ウエイトを導出し、式(51)におけるWT,kとして用い、W0,kとしてさらにトレーニングウエイトから2個のチャネル推定ウエイトをランダムに選択し、新たに8個のトレーニングシンボルを送信し、得られたフィードバック情報から、マルチユーザMIMOの送信ウエイトを第1の送信ウエイト算出方法により導出した結果となる。つまり「Conv.」と「Proposal」との差は、一度目のトレーニングシンボル送信時にフィードバックされたチャネル情報に対し、複数の周波数チャネルの情報を使うか使わないか、の点となる。 On the other hand, the proposed method (Proposal) uses the weight channel unitary matrix A k, i fed back by transmitting 8 training symbols , and uses the information of NS frequency k frequency channel to calculate the second transmission weight. The channel estimation weight is derived by using as WT , k in Equation (51) , and two channel estimation weights are randomly selected from the training weights as W0 , k , and eight new training symbols are transmitted. Then, from the obtained feedback information, the transmission weight of multi-user MIMO is derived by the first transmission weight calculation method. That is, the difference between “Conv.” And “Proposal” is whether or not information of a plurality of frequency channels is used for channel information fed back at the first training symbol transmission.

Model Fにおいては遅延スプレッドの平均値が57[ns]程度である。Model Fでは、図5に示した場合の検討と異なり、サブキャリア間の周波数が離れるほど、サブキャリア間の相関が低くなるという実際の特性が考慮されている。トレーニングウエイトとしては、送信アンテナ数32個の直交する基底ベクトルを用いた(N=32)。
端末でチャネル推定に用いるサブキャリア数は全サブキャリア共通とし、Ns,kで表せるものとした。送信に用いるパイロットデザインでは、式(7)においてN=4として設定し、トレーニングシンボル8個を用いているため、4つの周波数チャネルを用いれば、全てのトレーニングウエイトに対するチャネル情報が得られる条件となっている(N×N=N)。この条件において、基地局1において一つの周波数チャネルのチャネル推定ウエイト決定に用いる周波数チャネルの数NS,kを3、4、7とした場合の結果が図7に示されている。
In Model F, the average value of the delay spread is about 57 [ns]. In Model F, unlike the case shown in FIG. 5, the actual characteristic that the correlation between subcarriers decreases as the frequency between subcarriers increases. As training weights, orthogonal basis vectors having 32 transmission antennas were used (N B = 32).
The number of subcarriers used for channel estimation at the terminal is assumed to be common to all subcarriers and can be expressed as N s, k . In the pilot design used for transmission, N S = 4 is set in Equation (7) and 8 training symbols are used. Therefore, if four frequency channels are used, channel information for all training weights can be obtained. (N S × N P = N B ). FIG. 7 shows the result when the number N S, k of frequency channels used for determining the channel estimation weight of one frequency channel in the base station 1 is 3, 4, and 7.

第2のフィードバック方法では、特異値の情報がフィードバックされないため、「Full search」に対して中央値で91.5%、94.3%、95.0%のAchievable bit rateが得られおり、複数周波数チャネルの情報を用いなかった「Conv.」の結果より大きく特性を改善できることがわかる。さらに、NS,kを4とすれば、全てのトレーニングウエイトに対するチャネル情報がそろうにもかかわらず、さらにNS,kを増加させることで伝送特性が僅かに向上することも確認できる。これは同じトレーニングウエイトに対応するチャネル情報を、別の周波数チャネルで推定することで、推定精度を向上できるためと考えられる。 In the second feedback method, since singular value information is not fed back, 91.5%, 94.3%, and 95.0% Achievable bit rates are obtained with respect to “Full search”. It can be seen that the characteristics can be greatly improved from the result of “Conv.” Which does not use the frequency channel information. Furthermore, NS, if 4 to k, despite the channel information are aligned with respect to all training weights, further N S, the transmission characteristics by increasing the k can be confirmed also be slightly improved. This is considered to be because the estimation accuracy can be improved by estimating channel information corresponding to the same training weight with another frequency channel.

図8は、本実施形態における第1と第2のフィードバック方法における通信のフローチャートである。
通信をスタートさせると、基地局1において、まずチャネル推定又はデータ送信を行う通信相手となる端末2−iが決定される(ステップS001)。
チャネル推定ウエイト決定回路11が、通信相手となる端末2−iに対する有意なチャネル情報から演算されたチャネル推定ウエイトを記憶しているか否かを判定する(ステップS002)。ここで、有意なチャネル推定ウエイトとは、例えば予め定めた時間以内に推定したチャネル情報を用いたチャネル推定ウエイトを記憶しているかで判定できる。
FIG. 8 is a flowchart of communication in the first and second feedback methods in the present embodiment.
When communication is started, the base station 1 first determines a terminal 2-i to be a communication partner that performs channel estimation or data transmission (step S001).
The channel estimation weight determination circuit 11 determines whether or not the channel estimation weight calculated from the significant channel information for the terminal 2-i as the communication partner is stored (step S002). Here, the significant channel estimation weight can be determined, for example, by storing channel estimation weights using channel information estimated within a predetermined time.

チャネル推定ウエイトを記憶していない場合(ステップS002:NO)、チャネル推定ウエイト決定回路11は、予め記憶しているトレーニングウエイトTから、各周波数チャネルと各トレーニングシンボルに用いるチャネル推定ウエイト行列Wを選択し(ステップS003)、処理をステップS005に進める。
一方、チャネル推定ウエイトを記憶している場合(ステップS002:YES)、チャネル推定ウエイト決定回路11は、式(51)のように記憶されているチャネル推定ウエイト行列Wと、予め記憶しているトレーニングウエイトTとの両方を用いて新たなチャネル推定ウエイト行列Wを決定する(ステップS004)。
If you do not store the channel estimation weight (step S002: NO), the channel estimation weight determining circuit 11, from the training weight T B stored in advance, the channel estimation weight matrix W k to be used for each frequency channel and each training symbol Is selected (step S003), and the process proceeds to step S005.
On the other hand, when the channel estimation weight is stored (step S002: YES), the channel estimation weight determination circuit 11 stores in advance the channel estimation weight matrix W k stored as in Expression (51). determining a new channel estimation weight matrix W k by using both the training weight T B (step S004).

送信信号生成回路12は、ステップS003又はステップS004においてチャネル推定ウエイト決定回路11が定めたチャネル推定ウエイト行列Wを用いてOFDMパケットを生成し、当該OFDMパケットを無線信号送受信回路13が送信する(ステップS005)。
端末2−iではチャネル推定ウエイト行列Wを用いて送信されたトレーニングシンボルを受信し、ウエイトチャネル行列を推定し(ステップS006)、チャネル行列、右特異行列、又はそれに類する基底ベクトルからなるチャネル情報を基地局1にフィードバックする(ステップS006)。
The transmission signal generation circuit 12 generates an OFDM packet using the channel estimation weight matrix W k determined by the channel estimation weight determination circuit 11 in step S003 or step S004, and the radio signal transmission / reception circuit 13 transmits the OFDM packet ( Step S005).
The terminal 2-i receives a training symbol transmitted using the channel estimation weight matrix W k , estimates a weight channel matrix (step S006), and channel information including a channel matrix, a right singular matrix, or a similar basis vector Is fed back to the base station 1 (step S006).

基地局1において、チャネル情報取得回路17は、フィードバックされたチャネル情報から、チャネル行列、右特異行列、又はそれに類する基底ベクトルであるチャネル情報行列(Hk,i,Ak,i,Gk,i,G’k,i)を用いて、式(30)、式(32)、式(36)、式(44)、式(45)、式(46)のように、チャネル行列の次元の拡張を行う(ステップS009)。チャネル情報取得回路17は、得られた集合行列を用いて、ウエイトの演算を式(31)、式(35)、式(40)、式(48)、式(50)のように行い(ステップS010)、処理をステップS001に戻しステップS001からステップS010までの処理を繰り返す。このとき、チャネル推定ウエイトを演算した場合は、得られたウエイトをチャネル推定ウエイト決定回路11に記憶する。
また、チャネル情報取得回路17は、ステップS009及びステップS010に並行して、第1の送信ウエイト算出方法に基づき、単一の周波数チャネル情報に基づいてウエイトの演算を行い(ステップS007)、処理をステップS001に戻しステップS001からステップS010を繰り返す。
In the base station 1, the channel information acquisition circuit 17 determines the channel information matrix (H k, i , A k, i , G k, which is a channel matrix, a right singular matrix, or a similar basis vector from the fed back channel information . i , G ′ k, i ), the dimension of the channel matrix as shown in Equation (30), Equation (32), Equation (36), Equation (44), Equation (45), and Equation (46). Expansion is performed (step S009). The channel information acquisition circuit 17 uses the obtained set matrix to perform weight calculation as shown in Equation (31), Equation (35), Equation (40), Equation (48), and Equation (50). S010), the process is returned to step S001, and the processes from step S001 to step S010 are repeated. At this time, when the channel estimation weight is calculated, the obtained weight is stored in the channel estimation weight determination circuit 11.
The channel information acquisition circuit 17 calculates the weight based on the single frequency channel information based on the first transmission weight calculation method in parallel with step S009 and step S010 (step S007), and performs processing. Returning to step S001, steps S001 to S010 are repeated.

図9は、本実施形態における第3のフィードバック方法における通信のフローチャートである。
通信をスタートさせると、基地局1において、まずチャネル推定又はデータ送信を行う通信相手となる端末2−iが決定される(ステップS101)。
チャネル推定ウエイト決定回路11が、通信相手となる端末2−iに対する有意なチャネル情報から演算されたチャネル推定ウエイトを記憶しているか否かを判定する(ステップS102)。ここで、有意なチャネル推定ウエイトとは、例えば予め定めた時間以内に推定したチャネル情報を用いたチャネル推定ウエイトを記憶しているかで判定できる。
FIG. 9 is a communication flowchart in the third feedback method according to this embodiment.
When communication is started, the base station 1 first determines a terminal 2-i to be a communication partner that performs channel estimation or data transmission (step S101).
The channel estimation weight determination circuit 11 determines whether or not the channel estimation weight calculated from the significant channel information for the terminal 2-i as the communication partner is stored (step S102). Here, the significant channel estimation weight can be determined, for example, by storing channel estimation weights using channel information estimated within a predetermined time.

チャネル推定ウエイトを記憶していない場合(ステップS102:NO)、チャネル推定ウエイト決定回路11は、予め記憶しているトレーニングウエイトTから、各周波数チャネルと各トレーニングシンボルに用いるチャネル推定ウエイトを選択し(ステップS103)、処理をステップs105に進める。
一方、チャネル推定ウエイトを記憶している場合(ステップS102:YES)、チャネル推定ウエイト決定回路11は、式(51)のように記憶されているャネル推定ウエイト行列Wと、予め記憶しているトレーニングウエイトTとの両方を用いて新たなチャネル推定ウエイト行列Wを決定する(ステップS104)。
If you do not store the channel estimation weight (step S102: NO), the channel estimation weight determining circuit 11, from the training weight T B stored in advance, and select the channel estimation weight to be used for each frequency channel and each training symbol (Step S103), the process proceeds to Step s105.
On the other hand, when the channel estimation weight is stored (step S102: YES), the channel estimation weight determination circuit 11 stores in advance the channel estimation weight matrix W k stored as in equation (51). determining a new channel estimation weight matrix W k by using both the training weight T B (step S104).

送信信号生成回路12は、ステップS103又はステップS104においてチャネル推定ウエイト決定回路11が定めたチャネル推定ウエイト行列Wを用いてOFDMパケットを生成し、当該OFDMパケットを無線信号送受信回路13が送信する(ステップS105)。
端末2−iではチャネル推定ウエイト行列Wを用いて送信されたトレーニングシンボルを受信し、ウエイトチャネル行列を推定する(ステップS106)。端末2−iにおいて、チャネル情報圧縮回路25−iは、チャネル行列、右特異行列、又はそれに類する基底ベクトルであるチャネル情報行列(Hk,i,Ak,i,Gk,i,G’k,i)を用いて、式(30)、式(32)、式(36)、式(44)、式(45)、式(46)のようにチャネル行列の次元の拡張を行う(ステップS107)。
チャネル情報圧縮回路25−iは、得られた集合行列、集合行列の右特異行列、又はそれに類する基底ベクトルからなるチャネル情報を、無線信号送受信回路23−iを通じて基地局1にフィードバックする(ステップS108)。
The transmission signal generation circuit 12 generates an OFDM packet using the channel estimation weight matrix W k determined by the channel estimation weight determination circuit 11 in step S103 or step S104, and the radio signal transmission / reception circuit 13 transmits the OFDM packet ( Step S105).
The terminal 2-i receives the training symbol transmitted using the channel estimation weight matrix W k and estimates the weight channel matrix (step S106). In the terminal 2-i, the channel information compression circuit 25-i receives a channel matrix (H k, i , A k, i , G k, i , G ′) that is a channel matrix, a right singular matrix, or a similar basis vector. k, i ) is used to expand the dimension of the channel matrix as shown in Equation (30), Equation (32), Equation (36), Equation (44), Equation (45), and Equation (46) (step) S107).
The channel information compression circuit 25-i feeds back channel information including the obtained set matrix, the right singular matrix of the set matrix, or a similar basis vector to the base station 1 through the radio signal transmission / reception circuit 23-i (step S108). ).

基地局1では、チャネル情報取得回路17が、フィードバックされたチャネル情報から、ウエイトの演算を式(31)、式(35)、式(36)、式(48)、式(50)のように行い(ステップS109)、処理をステップS101に戻しステップS101からステップS109までの処理を繰り返す。このとき、チャネル推定ウエイトを演算した場合は、得られたウエイトをチャネル推定ウエイト決定回路11に記憶する。   In the base station 1, the channel information acquisition circuit 17 calculates the weight calculation from the fed back channel information as shown in Equation (31), Equation (35), Equation (36), Equation (48), and Equation (50). (Step S109), the process is returned to Step S101, and the process from Step S101 to Step S109 is repeated. At this time, when the channel estimation weight is calculated, the obtained weight is stored in the channel estimation weight determination circuit 11.

以下、チャネル推定ウエイト決定回路11における、チャネル推定ウエイトを決定する方法について説明する。チャネル推定ウエイト決定回路11は、n回目のチャネル推定において、予め記憶しているトレーニングウエイト行列TからNadd,n個のベクトルを各周波数チャネルに対して選択し、チャネル推定ウエイトとして用いることができる。単純には、1回目のチャネル推定の際にはNadd,1=Nであり、それ以降の際にはNadd,n=N−LALLとなる。このとき、チャネル情報取得回路17が算出したLALL(フィードバックされたベクトルの総和、すなわち端末2−iの空間多重数の総和)個のウエイトを、Nadd,n個のウエイトに加えて用いる。なお、チャネル情報取得回路17が算出したウエイトからLALL個以下のウエイトを用いるようにしてもよい。 Hereinafter, a method for determining the channel estimation weight in the channel estimation weight determination circuit 11 will be described. Channel estimation weight determining circuit 11, the n-th channel estimation, N the add from the training weight matrix T B stored in advance, the n vectors selected for each frequency channel, be used as a channel estimation weight it can. Simply, N add, 1 = N P at the first channel estimation, and N add, n = N P -L ALL at the subsequent time. At this time, L ALL calculated by the channel information acquisition circuit 17 (the sum of the fed back vectors, that is, the sum of the spatial multiplexing numbers of the terminal 2-i) is used in addition to the N add, n weights. Note that L ALL or less weights may be used from the weights calculated by the channel information acquisition circuit 17.

このとき、トレーニングウエイト行列T(コードブック)からベクトルを選択する際のルールとしては、基地局1で結合させるN個の周波数チャネルに対するベクトルであってN×Nadd,n個のコードブックベクトル内におけるベクトルの重複をできるだけ少なくするように選択する。これにより、式(32)から式(33)で得られるようなチャネル行列の結合の効果を高めることができる。さらに、2回目の以降のチャネル推定に関しては、チャネル推定ステップを繰り返すことで、各周波数チャネルで全てのコードブックベクトルを使い切るように選択することで、長期的なチャネル推定精度を高めることができる。 At this time, the rules for selecting a vector from the training weight matrix T B (codebook), a vector for the N S frequency channels to be combined in the base station 1 N S × N add, n-number of code Choose to minimize vector overlap in the book vector. As a result, the effect of combining channel matrices as obtained from equations (32) to (33) can be enhanced. Further, regarding the second and subsequent channel estimation, by repeating the channel estimation step, it is possible to improve long-term channel estimation accuracy by selecting all the codebook vectors in each frequency channel.

例えば、式(7)においてもコードブックの決定を行うことができるが、このとき、コードブックのベクトル数Nと周波数チャネルの数Nとが1以外の公約数を持ってしまうと、式(7)で得られる数は1からNまでにおける全ての数とならない。公約数が2であれば、式(7)で得られる数は奇数か偶数のいずれかになってしまう。自分の周波数チャネルの情報が最も正確であるため、トレーニングウエイト行列Tの全てのベクトルを当該周波数チャネルで推定することは、チャネル推定精度を高める上で非常に重要となる。n番目のチャネル推定に対し独立の結合させる周波数チャネル数NS,nを設定する場合には、例えば、次式(57)を用いることで、NS,nに対し選択するベクトルを指定できる。 For example, it is possible to perform also the determination of the codebook in Equation (7), this time, when the number N S of the vector number N B and the frequency channels of the codebook will have a common divisor other than 1, wherein (7) the number obtained in the not all of the numbers in between 1 and N B. If the common divisor is 2, the number obtained by Equation (7) is either odd or even. For information on their frequency channel is the most accurate, estimating all vectors of the training weight matrix T B in the frequency channel, is very important in improving the accuracy of channel estimation. When setting the number of frequency channels NS, n to be independently coupled to the nth channel estimation, for example, the following vector (57) can be used to designate a vector to be selected for NS , n .

Figure 2014140151
Figure 2014140151

式(57)を用いることで、NS,nの周波数チャネル情報を結合する際に、重複の増加を避けることができる。さらにNS,nとNとが1以外の公約数を持たないように設定することで、十分な区間NS,nを一定とすることで、b(m k)がN個の番号全てを出力し、当該周波数チャネルにおいてトレーニングウエイト行列Tの全てのベクトル(チャネル推定ウエイト)に対するチャネル情報を取得することができる。 By using Equation (57), it is possible to avoid an increase in duplication when combining NS, n frequency channel information. Further N S, that n and N B is set to have no common divisor other than 1, by a sufficient interval N S, the n constant, b (m k) is N B number of numbers outputs all can acquire the channel information for all vectors (channel estimation weight) training weight matrix T B in the frequency channel.

式(57)において、1番目のロングトレーニングフレームは例えばb(1,k)=1+(k−1 mod N)と設定できる。式(57)におけるmは、初めのチャネル推定と、それ以降のチャネル推定における付加チャネル推定ウエイトを用いたロングトレーニングシンボルの通算での番号である。チャネル推定の間隔が大きくなり、過去のチャネル情報の精度が低くなった場合には、m=1にリセットすることもできる。式(57)の例を図10に示す。図10は、式(57)に従い各キャリアにチャネル推定ウエイトを割り当てた一例を示す図である。ここでは、トレーニングウエイト行列Tのベクトル数を32、NS,nを5、サブキャリア(周波数チャネル)数が52としている。 In the equation (57), the first long training frame can be set as b (1, k) = 1 + (k−1 mod N B ), for example. In Expression (57), m is a total number of long training symbols using the initial channel estimation and the additional channel estimation weight in the subsequent channel estimation. When the channel estimation interval becomes large and the accuracy of the past channel information becomes low, it can be reset to m = 1. An example of equation (57) is shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example in which channel estimation weights are assigned to each carrier according to Expression (57). Here, 32 a vector number of the training weight matrix T B, N S, the n 5, the number of sub-carrier (frequency channel) is set to 52.

上記のようにトレーニングウエイト行列Tからベクトル(チャネル推定ウエイト)を選択することができるが、Nadd,nが大きいほど、全てのベクトルに対してチャネル推定をするまでに掛かる時間を削減できる。しかしながら、通信相手からフィードバックされるベクトル数LALLのロングトレーニングシンボルには、チャネル情報から算出されたチャネル推定ウエイトWT,Ωを用いた方が、チャネル推定精度は良好となる。よって、LALL個のチャネル推定ウエイトに対するチャネル情報を取得しつつ、Nadd,nを増加させるため、LALL個のベクトルを複数の周波数チャネルに分配するようにしてもよい。 It can be selected vector (channel estimation weight) from the training weight matrix T B as described above but, N the add, as n is large, can reduce the time it takes until the channel estimation for all vectors. However, channel estimation weights W T, Ω calculated from the channel information are used for the long training symbol of the vector number L ALL fed back from the communication partner, and the channel estimation accuracy becomes better. Thus, while obtaining channel information for L ALL pieces of channel estimation weights, N the add, for increasing n, it may be distributed to L ALL number of vectors into a plurality of frequency channels.

ここで、チャネル情報を基にしたチャネル推定ウエイトを用いるサブキャリアグループに所属する周波数チャネルの数をNSGと定義する。式(48)、式(51)のWT,ΩはNSG個に一つの周波数チャネルでのみ算出される。得られたLALL個のN×1ベクトルはそれぞれNSG個のサブキャリアに、NSL(1)〜NSL(NSG)個ずつ分配され、チャネル推定ウエイトとなる。なお、LALL=NSL(1)+NSL(2)+・・・+NSL(NSG)である。 Here, the number of frequency channels belonging to a subcarrier group that uses channel estimation weights based on channel information is defined as NSG . Equation (48), W T of the formula (51), Omega is calculated at only one frequency channel to N SG pieces. Each resulting L ALL pieces of N × 1 vector N SG subcarriers are distributed N SL (1) ~N SL ( N SG) or by, a channel estimation weight. Note that L ALL = N SL (1) + N SL (2) +... + N SL (N SG ).

このようにすることで、当該チャネル推定におけるロングトレーニングシンボル数Nが一定であったとすると、Nadd,nの数をN−NSL(γ)(γ=1,2,…,NSG)とすることができ、NSG=1としてサブキャリアグループを用いない場合のN−LALLに比べ、付加チャネル推定ウエイトの数を増やすことができ、ある周波数チャネルにおいて全てのウエイト行列のベクトルを推定するに掛かる時間を削減できる。換言すると、トレーニングウエイト行列Tのベクトル全てを周波数チャネルに割り当てるとともに、所定数(N)の連続する周波数チャネルにおいて割り当てるウエイトのうち重複するウエイトの数を最小にすることにより、周波数チャネルにおいて全てのウエイト行列のベクトルを推定するに掛かる時間を削減することができる。 In this way, the long training symbol number N P of the channel estimation is assumed to be constant, N the add, the number of n N P -N SL (γ) (γ = 1,2, ..., N SG ), And the number of additional channel estimation weights can be increased as compared to N P -L ALL when N SG = 1 and no subcarrier group is used, and all weight matrix vectors in a certain frequency channel It is possible to reduce the time taken to estimate In other words, it assigns all vectors of the training weight matrix T B in the frequency channel, by minimizing the number of overlapping weight of the weight to be assigned in consecutive frequency channels of a predetermined number (N S), all the frequency channels The time taken to estimate the weight matrix vector can be reduced.

図11は、本実施形態における無線通信システムの効果を示すグラフである。同図において、横軸は時間(チャネル推定の回数)を示し,縦軸はAchievable bit rate[Gb/s]を示している。チャネルモデルとして、IEEE802.11nのモデルFを用いている。遅延スプレッドの期待値は100[ns]、端末2−iと基地局1との距離を20[m]、送信アンテナ数及びトレーニングウエイト行列Tのベクトル数を32、端末2−iの受信アンテナ数を2、通信相手となるユーザ数を3、帯域を20[MHz]、データサブキャリア数を52(FFTポイント:64)、ドップラースプレッド0.41[Hz]として計算した。ロングトレーニングフレーム数Nを8で固定とし、各端末2−iから8×2のウエイトチャネルユニタリ行列Ak,iを取得するものとした。2回目以降の通信は、LALL=2×3=6のチャネル推定結果から算出されたチャネル推定ウエイトと、2個の付加チャネル推定ウエイトとを用いている(Nadd,n=2)。チャネル推定を6[ms]ごとに行い、推定したチャネル情報を基に算出した送信ウエイトを用い、次式(58)で定義するスループットCを計算した結果である。 FIG. 11 is a graph showing the effect of the wireless communication system in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis represents time (number of channel estimations), and the vertical axis represents Achievable bit rate [Gb / s]. The IEEE 802.11n model F is used as the channel model. Expected value of the delay spread 100 [ns], the terminal 2-i and the distance between the base station 1 20 [m], the number of transmitting antennas and the training weight matrix T B of the number of vector 32, the terminal 2-i of the receiving antenna The number was calculated as 2, the number of users as communication partners was 3, the bandwidth was 20 [MHz], the number of data subcarriers was 52 (FFT points: 64), and the Doppler spread was 0.41 [Hz]. The long training frame number N P is fixed at 8, wait channel unitary matrix A k of 8 × 2 from each terminal 2-i, and must obtain i. The second and subsequent communications use the channel estimation weight calculated from the channel estimation result of L ALL = 2 × 3 = 6 and two additional channel estimation weights (N add, n = 2). The channel estimation is performed every 6 [ms], and the transmission weight calculated based on the estimated channel information is used to calculate the throughput C defined by the following equation (58).

Figure 2014140151
Figure 2014140151

データシンボルに乗算する送信ウエイトは、当該周波数チャネルのもののみを用いることとしているため、1回目の通信におけるスループットは低い。これは、1回目のチャネル推定ウエイトには、チャネル情報により算出されたチャネル推定ウエイトが含まれておらず、全てウエイト行列から選択されたベクトルで構成されているためであり、単にN個のベクトルに対するチャネルを推定することになるため、アンテナ数が8の場合と近い特性となる。 As the transmission weights multiplied by the data symbols are only those of the frequency channel, the throughput in the first communication is low. This is the first channel estimate weights do not include the channel estimation weight calculated by the channel information is for that consists of selected vector from all weight matrix, simply N P number of Since the channel for the vector is estimated, the characteristics are close to those when the number of antennas is eight.

を常に1とした場合では、特性の収束に時間が掛かるが、N[1]を7とすることで、2回目のデータ通信から4×8=32個のベクトルに対する推定結果を用いることが可能となっており、このため2回目以降高いスループット特性を得られることが確認できる。Nとしてどのように設定するべきかについては、1回目のチャネル推定と、収束後のチャネル推定の場合とでそれぞれ最適な値が異なる。 In the case where the N S always 1, it takes time to convergence characteristics, by the N S [1] to 7, using the estimation results for 4 × 8 = 32 pieces of vector from the data communication for the second time Therefore, it can be confirmed that high throughput characteristics can be obtained after the second time. On how to set the N S includes a first channel estimation, each optimum value in the case of channel estimation after convergence different.

図12は、本実施形態の無線通信システムにおいて、1回目のチャネル推定の際のNの設定と、特性が収束後のNの設定とに対するスループット特性を示すグラフである。第一回目のチャネル推定(2回目のデータ送信用)に対し用いるNは4とした際に最大となっている。ただし、Nに4より大きい値を設定しても特性としては大きい変化はない。全てのウエイト行列ベクトルを用いることができる4以上の数を設定する必要があることがわかる。ただし、Nに8、16などを設定した場合は特性が大きく下がる。これは、同じ周波数チャネルで、同じベクトルに対するチャネル情報を推定してしまっているためである。例えばN=8の場合、式(57)によるベクトル選択を用いると、8個のロングトレーニングシンボルのうち1〜4番目と、5〜6番目とが全く同じ組み合わせになってしまう。N×Nadd,1がN(=32)を超える場合には、同じ周波数チャネルで複数回同じベクトルに対するチャネル推定を行わないようにすることが重要である。 12, in the radio communication system of the present embodiment is a graph showing the setting of the N S during first channel estimation characteristics of the throughput performance for the setting of the N S after convergence. N S is used to first round of channel estimation (for second transmission data) has a maximum upon four. However, there is no large change is also a characteristic set of 4 greater than the N S. It can be seen that it is necessary to set a number of 4 or more that can use all the weight matrix vectors. However, if you set the like 8, 16 into N S characteristics decreases significantly. This is because channel information for the same vector is estimated with the same frequency channel. For example, in the case of N S = 8, if vector selection according to Equation (57) is used, the 1st to 4th and the 5th to 6th out of 8 long training symbols are exactly the same combination. When N P × N add, 1 exceeds N B (= 32), it is important not to perform channel estimation for the same vector multiple times on the same frequency channel.

前述のように、n>1のとき、つまり2回目以降のチャネル情報推定では、基地局1が既に全てのウエイト行列のベクトル、又は、ほとんどのベクトルに対するチャネル推定結果を既に有しているため、より高い精度のチャネル情報を得ることが求められる。図12に示されているように、Nの最適値は、収束後の送信では、1又は3となっている。1が高い特性となる理由は、複数の周波数チャネルにおけるチャネル情報の結合の演算を行わないため、周波数選択性フェージングによるチャネル情報劣化の影響を受けないためである。Nを大きくするほど、全てのベクトルに対するチャネル情報を収集するのに要する時間を削減できるため、チャネルの時間変動によるチャネル推定誤差の増加を防ぐことができるが、周波数選択性フェージングによる誤差が増える。この2つの特性の影響を考える必要がある。検討に用いたモデルFは遅延スプレッド100[ns]の大きな周波数選択性フェージングを有するため、Nを増加させることによる特性の劣化が強いことが想定されるが、それでもN=3が高いスループット特性を持っていることが確認できる。ドップラー周波数が大きくなればNを大きくすることによる効果が強くなるため、最適値はより大きな値となる。 As described above, when n> 1, that is, in the second and subsequent channel information estimation, the base station 1 already has channel estimation results for all weight matrix vectors or most vectors. It is required to obtain channel information with higher accuracy. As shown in FIG. 12, the optimum value of N S is the transmission after convergence, and has a 1 or 3. The reason why 1 is a high characteristic is that the calculation of the combination of channel information in a plurality of frequency channels is not performed, so that it is not affected by channel information deterioration due to frequency selective fading. Higher N S, since it is possible to reduce the time required to collect the channel information for all vectors, although it is possible to prevent an increase in the channel estimation error due to time variation of the channel, the error is increased due to frequency selective fading . It is necessary to consider the influence of these two characteristics. Since the model F used in the study with a significant frequency selective fading delay spread 100 [ns], but the deterioration of the characteristics by increasing the N S it is assumed strong, but still N S = 3 is higher throughput It can be confirmed that it has characteristics. The effect due to the Doppler frequency is increased N S The greater the stronger, the optimum value is larger value.

参考として、図13に遅延スプレッド30[ns]のモデルCの結果を示す(端末2−iと基地局1との距離5m)。図13は、遅延スプレッド30[ns]のモデルCにおけるスループット特性を示すグラフである。ここでは、最適値がN=3となっており、N=1より高い特性となっていることが確認できる。図12及び図13において、収束後の伝送特性はNが偶数の際に低下しているのを確認できる。これは、Nと1以外の公約数を持つことにより、ある周波数チャネルにおいて、全てのウエイト行列ベクトルに対するチャネル情報を推定できなくなるためである。 For reference, FIG. 13 shows the result of model C with a delay spread of 30 [ns] (distance 5 m between terminal 2-i and base station 1). FIG. 13 is a graph showing throughput characteristics in model C with a delay spread of 30 [ns]. Here, it can be confirmed that the optimum value is N S = 3, which is higher than N S = 1. 12 and 13, transmission characteristics after convergence can confirm the N S is lowered during the even. This is because having a common divisor other than N B and 1, at a certain frequency channel is because can not estimate the channel information for all of the weight matrix vector.

なお、基地局1や端末2−iの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、プログラムを実行することにより、チャネル情報のフィードバックを含む無線通信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。   Note that a program for realizing the functions of the base station 1 and the terminal 2-i is recorded on a computer-readable recording medium, the program recorded on the recording medium is read into a computer system, and the program is executed. Thus, wireless communication processing including feedback of channel information may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

以上、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明した。上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は実施形態の構成に限定されるものではない。したがって、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において構成の追加や省略、置換などの変更を行ってもよい。
例えば、上述の実施形態では基地局1が端末2−iからフィードバックされた情報に基づいてトレーニングウエイト又はデータ送信ウエイトを決定した。しかし、端末2−iが基地局1からフィードバックされた情報に基づいてトレーニングウエイト又はデータ送信ウエイトを決定するようにしてもよい。また、複数の基地局1の間において情報をフィードバックし、トレーニングウエイト又は送信ウエイトを決定するようにしてもよい。
The embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings. The above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment. Accordingly, additions, omissions, and substitutions of configurations may be made without departing from the technical idea of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the base station 1 determines a training weight or a data transmission weight based on information fed back from the terminal 2-i. However, the terminal 2-i may determine a training weight or a data transmission weight based on information fed back from the base station 1. Information may be fed back between the plurality of base stations 1 to determine a training weight or a transmission weight.

また、チャネル推定ウエイト決定回路11は、端末2−iにおける受信品質(例えば、SNR)等に基づいて、送信するトレーニングシンボル数を決定するようにしてもよい。この場合、チャネル推定ウエイト決定回路11は、決定したトレーニングシンボル数に対応するチャネル推定ウエイトを決定する。また、チャネル推定ウエイト決定回路11は、基地局1が送信するデータパケット長に応じて、送信するトレーニングシンボル数を決定するようにしてもよい。また、端末2−iにおける受信品質とデータパケット長との組み合わせに応じて、チャネル推定ウエイト決定回路11は送信するトレーニングシンボル数を決定するようにしてもよい。データパケット長が短い場合には、トレーニングシンボルの数を減らすことで、オーバーヘッドの増加によるスループット低下を軽減できる。   Further, the channel estimation weight determination circuit 11 may determine the number of training symbols to be transmitted based on the reception quality (for example, SNR) at the terminal 2-i. In this case, the channel estimation weight determination circuit 11 determines a channel estimation weight corresponding to the determined number of training symbols. Further, the channel estimation weight determination circuit 11 may determine the number of training symbols to be transmitted according to the data packet length transmitted by the base station 1. Further, the channel estimation weight determination circuit 11 may determine the number of training symbols to be transmitted according to the combination of reception quality and data packet length at the terminal 2-i. When the data packet length is short, a reduction in throughput due to an increase in overhead can be reduced by reducing the number of training symbols.

OFDM変調方式を用いた無線通信において、チャネル情報の推定に用いるOFDMシンボルの削減や、推定したチャネル情報の伝達における情報量の削減を可能にし、通信のオーバーヘッドを抑制してMAC効率の改善することによりスループットを改善した無線通信システムを実現できる。   In wireless communication using the OFDM modulation scheme, it is possible to reduce the number of OFDM symbols used for channel information estimation and to reduce the amount of information in the transmission of estimated channel information, and to improve MAC efficiency by suppressing communication overhead Thus, a wireless communication system with improved throughput can be realized.

1 基地局
2,2−i 端末
11 チャネル推定ウエイト決定回路
12 送信信号生成回路
13 無線信号送受信回路
14−1、14−2、14−N アンテナ
15 受信信号復調回路
16 フィードバック情報抽出回路
17 チャネル情報取得回路
22−i 送信信号生成回路
23−i 無線信号送受信回路
24−i−1、24−i−2、24−i−M アンテナ
25−i チャネル情報圧縮回路
26−i フィードバック情報生成回路
100 無線通信システム
91 基地局
92、92−i 端末
912 送信信号生成回路
913 無線信号送受信回路
914−1、914−2、914−N アンテナ
915 受信信号復調回路
916 フィードバック情報抽出回路
917 チャネル情報取得回路
922−i 送信信号生成回路
923−i 無線信号送受信回路
924−i−1、924−i−2、924−i−M アンテナ
925−i チャネル情報圧縮回路
926−i フィードバック情報生成回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base station 2, 2-i terminal 11 Channel estimation weight determination circuit 12 Transmission signal generation circuit 13 Radio signal transmission / reception circuit 14-1, 14-2, 14-N Antenna 15 Reception signal demodulation circuit 16 Feedback information extraction circuit 17 Channel information Acquisition circuit 22-i Transmission signal generation circuit 23-i Radio signal transmission / reception circuit 24-i-1, 24-i-2, 24-i-M i antenna 25-i Channel information compression circuit 26-i Feedback information generation circuit 100 Wireless communication system 91 Base station 92, 92-i Terminal 912 Transmission signal generation circuit 913 Radio signal transmission / reception circuit 914-1, 914-2, 914-N Antenna 915 Reception signal demodulation circuit 916 Feedback information extraction circuit 917 Channel information acquisition circuit 922 -I transmission signal generation circuit 923-i wireless signal transmission / reception 924-i-1, 924-i-2, 924-i-M i antenna 925-i channel information compression circuit 926-i feedback information generation circuit

Claims (12)

直交周波数分割多重変調方式を用いた通信を行う複数の通信局を具備する無線通信システムであって、
周波数チャネルごとに送信するN個のトレーニングシンボルそれぞれに対応するチャネル推定ウエイトを決定するチャネル推定ウエイト決定手段と、
前記チャネル推定ウエイトに対応するトレーニングシンボルに該チャネル推定ウエイトを乗算して周波数チャネルごとにN個のロングトレーニングシンボルを生成し、生成したN個のロングトレーニングシンボルを含むOFDMパケットを通信相手としての他の前記通信局に送信するトレーニングシンボル送信手段と、
受信した前記OFDMパケットに基づいて、周波数チャネルごとにN個ずつの推定されたチャネル推定ウエイト込みのチャネル情報であるウエイトチャネル行列を推定するウエイトチャネル行列推定手段と、
前記OFDMパケットを送信した送信元の通信局に前記ウエイトチャネル行列に基づいて算出したフィードバック情報を送信するフィードバック情報送信手段と、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのチャネル情報行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのチャネル情報行列を一つの行列として元のチャネル情報行列よりもサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出するウエイト算出手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system comprising a plurality of communication stations that perform communication using an orthogonal frequency division multiplexing modulation system,
A channel estimation weight determining means for determining a channel estimation weight corresponding to each of N P number of training symbols to be transmitted for each frequency channel,
Generates N P-number of long training symbols for each frequency channel by multiplying the channel estimation weight to training symbols corresponding to the channel estimation weight, the OFDM packet including the generated N P-number of long training symbol as a communications partner Training symbol transmitting means for transmitting to the other communication station;
Based on the received OFDM packet, and the weight channel matrix estimation means for estimating the weight channel matrix is estimated channel estimation weight inclusive channel information by N P entries per frequency channel,
Feedback information transmitting means for transmitting feedback information calculated based on the weight channel matrix to a communication station of a transmission source that has transmitted the OFDM packet;
A channel information matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information is restored, and a channel information matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or corresponding to a plurality of the communication partners. A set matrix having a larger size than the original channel information matrix is generated by using channel information matrices of a plurality of frequency channels as one matrix, and the weight used for communication is set to a frequency based on the generated set matrix and the channel estimation weight. Weight calculation means for calculating for each channel;
A wireless communication system comprising:
請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記フィードバック情報送信手段は、
前記ウエイトチャネル行列、前記ウエイトチャネル行列から得られる右特異ベクトル、又は、前記ウエイトチャネル行列から得られる基底ベクトルを含む前記フィードバック情報を送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 1,
The feedback information transmitting means includes
The wireless communication system, wherein the feedback information including the weight channel matrix, a right singular vector obtained from the weight channel matrix, or a basis vector obtained from the weight channel matrix is transmitted.
請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記フィードバック情報送信手段は、
前記ウエイトチャネル行列の右特異ベクトルのうち特異値に対応するベクトルと、前記ウエイトチャネル行列の左特異値ベクトルのエルミート行列とを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列を含む前記フィードバック情報を送信し、
前記ウエイト算出手段は、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列を一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 1,
The feedback information transmitting means includes
Transmitting the feedback information including a weight channel unitary matrix obtained by multiplying a vector corresponding to a singular value of the right singular vector of the weight channel matrix and a Hermitian matrix of the left singular value vector of the weight channel matrix;
The weight calculation means includes
Based on the feedback information, the weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner is restored, the weight channel unitary matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or a plurality of the communication partners Select a corresponding weight channel unitary matrix for each of a plurality of frequency channels, and generate a set matrix having a size larger than the original weight channel unitary matrix using the selected plurality of weight channel unitary matrices as one matrix, A wireless communication system, wherein a weight used for communication is calculated for each frequency channel based on the channel estimation weight.
請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記フィードバック情報送信手段は、
前記ウエイトチャネル行列の特異値に対応する右特異ベクトルと高い相関を有する基底ベクトルであるV行列を算出し、算出したV行列をウエイトチャネル行列に右側から乗算して得られる行列に直交化法を用いてユニタリ行列であるU行列を算出し、前記U行列のエルミート行列と前記V行列とを乗算して得られるウエイトチャネルユニタリ行列を含む前記フィードバック情報を送信し、
前記ウエイト算出手段は、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列を一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 1,
The feedback information transmitting means includes
A V matrix that is a basis vector having a high correlation with the right singular vector corresponding to the singular value of the weight channel matrix is calculated, and an orthogonalization method is applied to the matrix obtained by multiplying the calculated V matrix from the right side by the weight channel matrix. A U matrix that is a unitary matrix is used to transmit the feedback information including a weight channel unitary matrix obtained by multiplying the Hermitian matrix of the U matrix and the V matrix;
The weight calculation means includes
Based on the feedback information, the weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner is restored, the weight channel unitary matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or a plurality of the communication partners Select a corresponding weight channel unitary matrix for each of a plurality of frequency channels, and generate a set matrix having a size larger than the original weight channel unitary matrix using the selected plurality of weight channel unitary matrices as one matrix, A wireless communication system, wherein a weight used for communication is calculated for each frequency channel based on the channel estimation weight.
請求項3又は請求項4に記載の無線通信システムであって、
前記ウエイト算出手段は、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのウエイトチャネルユニタリ行列を選択し、選択した複数のウエイトチャネルユニタリ行列にそれぞれ重み係数を乗算した上で一つの行列として元のウエイトチャネルユニタリ行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 3 or claim 4,
The weight calculation means includes
Based on the feedback information, the weight channel unitary matrix of each frequency channel fed back from the communication partner is restored, the weight channel unitary matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or a plurality of the communication partners Select the corresponding weight channel unitary matrix for multiple frequency channels, multiply each selected multiple weight channel unitary matrix by the weighting factor, and then create a set matrix that is larger than the original weight channel unitary matrix as one matrix A wireless communication system, characterized in that a weight used for communication is calculated for each frequency channel based on the generated set matrix and the channel estimation weight.
請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記フィードバック情報送信手段は、
複数の前記ウエイトチャネル行列を一つの行列として元のウエイトチャネル行列よりサイズの大きい集合行列を生成し、前記集合行列、前記集合行列から得られる右特異ベクトル、又は前記集合行列から得られる基底ベクトルを含む前記フィードバック情報を送信し、
前記ウエイト算出手段は、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 1,
The feedback information transmitting means includes
A plurality of weight channel matrices are used as one matrix to generate a set matrix larger in size than the original weight channel matrix, and the set matrix, a right singular vector obtained from the set matrix, or a basis vector obtained from the set matrix Including the feedback information including,
The weight calculation means includes
A wireless communication system, wherein a channel information matrix of each frequency channel fed back from the communication partner is restored based on the feedback information, and a weight used for communication is calculated for each frequency channel.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記チャネル推定ウエイト決定手段は、
前記ウエイト算出手段が算出したウエイトを前記チャネル推定ウエイトとして決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system according to any one of claims 1 to 4,
The channel estimation weight determining means includes
The wireless communication system, wherein the weight calculated by the weight calculation means is determined as the channel estimation weight.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記フィードバック情報送信手段は、
一部の周波数チャネルに対応するウエイトチャネル行列に基づいて前記フィードバック情報を算出する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 6,
The feedback information transmitting means includes
The wireless communication system, wherein the feedback information is calculated based on a weight channel matrix corresponding to a part of frequency channels.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記チャネル推定ウエイト決定手段は、
前記通信相手からフィードバックを取得し、前記ウエイト算出手段がLALL個のウエイトをチャネル推定ウエイトとして算出した場合に、チャネル推定ウエイトとして、前記LALL個のウエイトと、予め定められたトレーニングウエイト行列からNadd,n(ただし、Nadd,n=N−LALL)個のウエイトとを選択する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 8,
The channel estimation weight determining means includes
When feedback is obtained from the communication partner and the weight calculation means calculates L ALL weights as channel estimation weights, the channel estimation weights are calculated from the L ALL weights and a predetermined training weight matrix. n add, n (however, n add, n = n P -L ALL) wireless communication system, characterized by selecting the number of weights.
請求項9に記載の無線通信システムであって、
前記チャネル推定ウエイト決定手段は、
前記通信相手からフィードバックを取得し、前記ウエイト算出手段がLALL個のウエイトをチャネル推定ウエイトとして算出した場合に、LALL個のウエイトを2つ以上のグループに分割し、グループに分割されたウエイトであってあるサブキャリアに分配するウエイトの数をNSLとすると、当該サブキャリアのチャネル推定ウエイトとして、前記ウエイト算出手段が算出したNSL個のウエイトと、前記トレーニングウエイト行列からNadd,n(ただし、Nadd,n=N−NSL)個のウエイトとを選択する
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 9, wherein
The channel estimation weight determining means includes
When feedback is obtained from the communication partner and the weight calculation means calculates L ALL weights as channel estimation weights, the L ALL weights are divided into two or more groups, and the weights divided into groups are obtained. When the number of weights to be distributed to the subcarriers and n SL are a at, as a channel estimation weight of the sub-carrier, and n SL number of weights the weight calculating means is calculated, n the add from the training weight matrix, n (where, n add, n = n P -N SL) wireless communication system, characterized by selecting the number of weights.
請求項9又は請求項10のいずれかに記載の無線通信システムであって、
前記チャネル推定ウエイト決定手段は、
前記トレーニングウエイト行列からNadd,n個のウエイトを選択する際に、前記トレーニングウエイト行列に含まれるウエイト全てを周波数チャネルに割り当てるとともに、所定数の連続する周波数チャネルに対して割り当てるウエイトにおいて重複するウエイトの数を最小にする
ことを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system according to claim 9 or 10, wherein
The channel estimation weight determining means includes
When N add, n weights are selected from the training weight matrix, all weights included in the training weight matrix are assigned to frequency channels, and weights that are duplicated in weights assigned to a predetermined number of consecutive frequency channels A wireless communication system characterized by minimizing the number of signals.
直交周波数分割多重変調方式を用いた通信を行う複数の通信局を具備する無線通信システムにおけるウエイト算出方法であって、
周波数チャネルごとに送信するN個のトレーニングシンボルそれぞれに対応するチャネル推定ウエイトを決定するチャネル推定ウエイト決定ステップと、
前記チャネル推定ウエイトに対応するトレーニングシンボルに該チャネル推定ウエイトを乗算して周波数チャネルごとにN個のロングトレーニングシンボルを生成し、生成したN個のロングトレーニングシンボルを含むOFDMパケットを通信相手としての他の前記通信局に送信するトレーニングシンボル送信ステップと、
受信した前記OFDMパケットに基づいて、周波数チャネルごとにN個ずつの推定されたチャネル推定ウエイト込みのチャネル情報であるウエイトチャネル行列を推定するウエイトチャネル行列推定ステップと、
前記OFDMパケットを送信した送信元の通信局に前記ウエイトチャネル行列に基づいて算出したフィードバック情報を送信するフィードバック情報送信ステップと、
前記フィードバック情報に基づいて前記通信相手からフィードバックされた各周波数チャネルのチャネル情報行列を復元し、一つの前記通信相手に対応する複数の周波数チャネルのチャネル情報行列、又は複数の前記通信相手に対応するそれぞれ複数の周波数チャネルのチャネル情報行列を選択し、選択した複数のチャネル情報行列を一つの行列として元のチャネル情報行列よりサイズが大きい集合行列を生成し、生成した集合行列と前記チャネル推定ウエイトとに基づいて、通信に用いるウエイトを周波数チャネルごとに算出するウエイト算出ステップと、
を有することを特徴とするウエイト算出方法。
A weight calculation method in a wireless communication system including a plurality of communication stations that perform communication using an orthogonal frequency division multiplexing modulation system,
A channel estimation weight determining step of determining a channel estimation weight corresponding to each of N P number of training symbols to be transmitted for each frequency channel,
Generates N P-number of long training symbols for each frequency channel by multiplying the channel estimation weight to training symbols corresponding to the channel estimation weight, the OFDM packet including the generated N P-number of long training symbol as a communications partner A training symbol transmission step of transmitting to the other communication station;
Based on the received OFDM packet, and the weight channel matrix estimation step of estimating the weight channel matrix is estimated channel estimation weight inclusive channel information by N P entries per frequency channel,
A feedback information transmission step of transmitting feedback information calculated based on the weight channel matrix to a communication station of a transmission source that has transmitted the OFDM packet;
A channel information matrix of each frequency channel fed back from the communication partner based on the feedback information is restored, and a channel information matrix of a plurality of frequency channels corresponding to one of the communication partners, or corresponding to a plurality of the communication partners. A channel information matrix of each of a plurality of frequency channels is selected, a set matrix having a size larger than the original channel information matrix is generated using the selected plurality of channel information matrices as one matrix, and the generated set matrix and the channel estimation weight are generated. A weight calculating step for calculating the weight used for communication for each frequency channel,
The weight calculation method characterized by having.
JP2013160803A 2012-12-18 2013-08-01 Wireless communication system and weight calculation method Active JP6023673B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013160803A JP6023673B2 (en) 2012-12-18 2013-08-01 Wireless communication system and weight calculation method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012276251 2012-12-18
JP2012276251 2012-12-18
JP2013160803A JP6023673B2 (en) 2012-12-18 2013-08-01 Wireless communication system and weight calculation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014140151A true JP2014140151A (en) 2014-07-31
JP6023673B2 JP6023673B2 (en) 2016-11-09

Family

ID=51416643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013160803A Active JP6023673B2 (en) 2012-12-18 2013-08-01 Wireless communication system and weight calculation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6023673B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134841A (en) * 2015-01-21 2016-07-25 日本電信電話株式会社 Radio communication system, radio communication method, and radio communication device
JPWO2016207929A1 (en) * 2015-06-23 2018-04-26 富士通株式会社 Wireless communication control method, wireless communication system, receiving device, and transmitting device
WO2023123637A1 (en) * 2021-12-28 2023-07-06 东南大学 Method for near-field broadband uplink mimo transmission assisted by dynamic metasurface antenna
CN117440427A (en) * 2023-12-21 2024-01-23 中国电信股份有限公司深圳分公司 WiFi network networking quality diagnosis method, device and equipment

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004084420A2 (en) * 2003-03-13 2004-09-30 Motorola, Inc. Method and apparatus for multi-antenna transmission
JP2005323216A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 Sony Corp Wireless communication system, apparatus and method, and computer program
JP2006229766A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Sony Corp Radio communication apparatus and radio communication method
JP2008527805A (en) * 2004-12-29 2008-07-24 インテル・コーポレーション Adaptive power-loaded MIMO training symbol format
WO2011011192A2 (en) * 2009-07-20 2011-01-27 Intel Corporation Techniques for mimo beamforming for frequency selective channels in wireless communication systems
JP2011147112A (en) * 2009-11-06 2011-07-28 Toshiba Corp Radio communication device and method
JP2012160844A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Transmission method, and transmission device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004084420A2 (en) * 2003-03-13 2004-09-30 Motorola, Inc. Method and apparatus for multi-antenna transmission
JP2005323216A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 Sony Corp Wireless communication system, apparatus and method, and computer program
JP2008527805A (en) * 2004-12-29 2008-07-24 インテル・コーポレーション Adaptive power-loaded MIMO training symbol format
JP2006229766A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Sony Corp Radio communication apparatus and radio communication method
WO2011011192A2 (en) * 2009-07-20 2011-01-27 Intel Corporation Techniques for mimo beamforming for frequency selective channels in wireless communication systems
JP2011147112A (en) * 2009-11-06 2011-07-28 Toshiba Corp Radio communication device and method
JP2012160844A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Transmission method, and transmission device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134841A (en) * 2015-01-21 2016-07-25 日本電信電話株式会社 Radio communication system, radio communication method, and radio communication device
JPWO2016207929A1 (en) * 2015-06-23 2018-04-26 富士通株式会社 Wireless communication control method, wireless communication system, receiving device, and transmitting device
WO2023123637A1 (en) * 2021-12-28 2023-07-06 东南大学 Method for near-field broadband uplink mimo transmission assisted by dynamic metasurface antenna
CN117440427A (en) * 2023-12-21 2024-01-23 中国电信股份有限公司深圳分公司 WiFi network networking quality diagnosis method, device and equipment
CN117440427B (en) * 2023-12-21 2024-03-19 中国电信股份有限公司深圳分公司 WiFi network networking quality diagnosis method, device and equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP6023673B2 (en) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4900087B2 (en) User selection method for multi-user MIMO communication
JP5775610B2 (en) Wireless device and training signal transmission method
JP5723627B2 (en) Wireless transmission device, wireless reception device, wireless communication system, control program, and integrated circuit
JP4836186B2 (en) Transmitter
JP5616530B2 (en) Wireless communication method and base station apparatus
WO2011111557A1 (en) Code book control method, base station apparatus and mobile station apparatus
JP2010537595A (en) Wireless communication system and wireless communication method
EP2452444B1 (en) Signalling of reference signals for single user spatial multiplexing transmission schemes
JP4708206B2 (en) Wireless communication method and wireless base station
JP6023673B2 (en) Wireless communication system and weight calculation method
WO2009104087A2 (en) Signal processing in electronic apparatus
JP5203308B2 (en) Transmission directivity control apparatus and transmission directivity control method
EP2557720B1 (en) Transformation device and method
JP4455511B2 (en) Wireless communication method, wireless communication system, and wireless terminal station
US9456452B2 (en) Scheduling method of multi-user multi-input multi-output communication system
JP5478525B2 (en) Transmission method and transmission apparatus
KR101527122B1 (en) Apparatus and method for adaptive coloring codebook in a multiple input multiple output wireless communication system
JP4246169B2 (en) Wireless communication apparatus and wireless communication method
EP4170921A1 (en) Method and apparatus for processing signal in mulit-antenna multicarrier system
JP5334061B2 (en) Wireless communication method and wireless communication system
JP4327207B2 (en) Wireless communication method and wireless communication device
Ishihara et al. Development and experimental validation of downlink multiuser MIMO-OFDM in gigabit wireless LAN systems
JP6196590B2 (en) Wireless communication method and wireless communication device
CN117042159A (en) Method, device and communication equipment for judging whether channels are continuous
JP5702702B2 (en) Wireless communication system, wireless communication apparatus, and wireless communication method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6023673

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250