JP2014179794A - Radio communication system and its method, transmitting device and its method, and receiving device and its method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress inter-layer interference in MIMO communication in cooperative transmission to a satisfactory extent while restraining the amount of feedback information.SOLUTION: In a radio communication system in which a plurality of transmitting stations including a plurality of transmission antennas and one receiving station including a plurality of reception antennas perform radio communication by multiple input multiple output (MIMO), the receiving station obtains a channel matrix between each of the plurality of transmitting stations and the receiving station, and feeds back to part of the plurality of transmitting stations information about the channel matrix between the part of the transmitting stations and the receiving station, and the part of the transmitting stations generate a transmission signal vector by precoding a transmission symbol on the basis of the information about the channel matrix, and transmit it from each of the plurality of transmission antennas. Transmission stations that did not get feedback regard a transmission symbol vector as a transmission signal vector, and transmits the transmission signal vector as it is from each of the plurality of transmission antennas.

Description

本発明は、複数の送信機が協調して、多入力多出力(MIMO)を用いて複数のデータストリームを同時に送信する無線通信技術に関する。   The present invention relates to a wireless communication technology in which a plurality of transmitters cooperate to transmit a plurality of data streams simultaneously using multiple input multiple output (MIMO).

送受信局において複数のアンテナを用いて複数のデータストリームを同時に送受信することでデータ送受信の高速化を図る、多入力多出力(MIMO、Multi−Input Multi−Output)技術が知られている。MIMO技術においては、複数の送信側アンテナから同時に出力された信号が、受信側アンテナにおいて互いに干渉するため、受信側アンテナにおいてその干渉(レイヤ間干渉)を除去する技術が、チャネル容量を十分に確保するために重要となる。なお、最大チャネル容量は、送信側において、各アンテナ間の伝送路についてのチャネル状態情報(CSI)を全て誤りなく受信できる場合に達成される(非特許文献1参照)。また、送受信間のチャネル行列が既知の場合にチャネル容量を達成する信号の送信手法として、トムリンソン−ハラシマ事前符号化(非特許文献2参照)と、ベクトル摂動(Vector Perturbation、非特許文献3参照)手法とが知られている。同様に、チャネル行列の逆行列又は一般化逆行列を用いて、送信信号にチャネルの逆行列又は一般化逆行列を予め乗じて送信する手法も知られている(非特許文献4)。   A multi-input multi-output (MIMO) technique is known in which a transmitting / receiving station simultaneously transmits / receives a plurality of data streams using a plurality of antennas to increase the speed of data transmission / reception. In MIMO technology, signals output simultaneously from multiple transmitting antennas interfere with each other at the receiving antenna, so the technology that removes the interference (interlayer interference) at the receiving antenna ensures sufficient channel capacity. To be important. Note that the maximum channel capacity is achieved when the transmission side can receive all channel state information (CSI) for transmission paths between antennas without error (see Non-Patent Document 1). In addition, Tomlinson-Harashima precoding (see Non-Patent Document 2) and vector perturbation (see Vector Perturbation, Non-Patent Document 3) are used as signal transmission techniques for achieving channel capacity when the channel matrix between transmission and reception is known The method is known. Similarly, a technique is also known in which a transmission signal is multiplied by a channel inverse matrix or a generalized inverse matrix in advance using an inverse matrix of a channel matrix or a generalized inverse matrix (Non-Patent Document 4).

事前に送信信号を変形して送信する場合、例えば、受信信号ベクトルyから送信シンボルベクトルxを誤りなく検出できるように、送信信号ベクトルx’=Pxを生成する。なお、xはN行1列の送信シンボルベクトル、x’はN行1列の送信信号ベクトル、PはN行N列の事前符号化行列、zはM行1列の雑音ベクトルを、それぞれ表す。ここで、HをM行N列のチャネル行列、yをM行1列の受信信号ベクトルとするとき、y=Hx’+zである。   When the transmission signal is transformed and transmitted in advance, for example, the transmission signal vector x ′ = Px is generated so that the transmission symbol vector x can be detected without error from the reception signal vector y. Note that x represents a transmission symbol vector of N rows and 1 column, x ′ represents a transmission signal vector of N rows and 1 column, P represents a precoding matrix of N rows and N columns, and z represents a noise vector of M rows and 1 column, respectively. . Here, y = Hx ′ + z, where H is an M × N channel matrix and y is an M × 1 received signal vector.

このとき、M=Nである場合は、P=H-1とすることで、y=x+zとなり、これにより、レイヤ間の干渉を除去することが可能となる(非特許文献4参照)。一方、チャネル行列の少なくとも一部において通信品質が良好でない場合、逆行列を算出すると逆行列のノルムが著しく大きくなり、送信電力が大幅に増加する場合がある。この場合には、チャネル行列を摂動させて、一般化逆行列を得ることで、少ない送信電力で同様の効果を得ることができる(非特許文献4参照)。また、送信電力を下げるために、事前符号化の前に送信ベクトルを摂動させることもできる(非特許文献3参照)。 At this time, when M = N, by setting P = H −1 , y = x + z is obtained, and thereby it is possible to remove interference between layers (see Non-Patent Document 4). On the other hand, if the communication quality is not good in at least a part of the channel matrix, calculating the inverse matrix may significantly increase the norm of the inverse matrix and increase the transmission power significantly. In this case, the same effect can be obtained with a small transmission power by perturbing the channel matrix to obtain a generalized inverse matrix (see Non-Patent Document 4). Moreover, in order to reduce transmission power, a transmission vector can be perturbed before pre-encoding (refer nonpatent literature 3).

ところで、近年、複数の送信局が協調して1つの受信局へ信号を送信する協調マルチポイント(Coorinated Multi−Point、CoMP)が検討されている。CoMPにおいては、MIMOによる通信が可能な1つの基地局が、当該基地局によって展開されるセルのセル端に存在するユーザ端末(UE)に対して、同様にMIMOによる通信を実行可能な隣接セルの基地局と協調して信号を送信する。このような、CoMPを用いる無線通信ネットワークの概略図を図1に示す。CoMPにおいては、図1に示すように、UEを収容する1つのサービングセル(プライマリセル)と、協調送信を行う1つ以上の隣接セル(CoMPセル)とが存在する。そして、それぞれのセルを展開するプライマリ基地局とCoMP基地局とが協調して信号送信を行うことにより、UEは、例えば信号を高速に受信することが可能となる。   By the way, in recent years, cooperative multi-point (CoMP) in which a plurality of transmitting stations cooperate to transmit a signal to one receiving station has been studied. In CoMP, one base station capable of performing MIMO communication can similarly perform communication using MIMO with respect to a user terminal (UE) existing at a cell edge of a cell deployed by the base station. Signals are transmitted in cooperation with other base stations. A schematic diagram of such a wireless communication network using CoMP is shown in FIG. In CoMP, as shown in FIG. 1, there is one serving cell (primary cell) that accommodates a UE and one or more neighboring cells (CoMP cell) that perform coordinated transmission. Then, when the primary base station and the CoMP base station that deploy each cell perform signal transmission in cooperation, the UE can receive signals at high speed, for example.

CoMPには、様々なモードが存在し、その中には、プライマリ基地局とCoMP基地局とが同時にセル端のUEへ1つの信号を送信するモードが存在する(非特許文献5参照)。この場合、UEにおいて受信される受信信号ベクトルyは、
y=(HPP+HSS)x+z
となる。ここで、HPはプライマリ基地局とUEとの間のチャネルの状態を表すM行N列のチャネル行列であり、HSはCoMP基地局とUEとの間のチャネルの状態を表すM行N列のチャネル行列である。xは、N行1列の送信シンボルベクトルであり、yはM行1列の受信信号ベクトルである。また、Pは、プライマリ基地局が送信シンボルベクトルxを送信信号ベクトルPxへ線形変換するための、N行N列の事前符号化行列である。同様に、Sは、CoMP基地局が送信シンボルベクトルxを送信信号ベクトルSxへ線形変換するための、N行N列の事前符号化行列である。また、zはN行1列の雑音ベクトルである。
There are various modes in CoMP, and among them, there is a mode in which a primary base station and a CoMP base station simultaneously transmit one signal to a UE at the cell edge (see Non-Patent Document 5). In this case, the received signal vector y received at the UE is
y = (H P P + H S S) x + z
It becomes. Here, H P is a channel matrix of M rows and N columns representing the channel state between the primary base station and the UE, and H S is M rows N representing the channel state between the CoMP base station and the UE. A channel matrix of columns. x is a transmission symbol vector of N rows and 1 column, and y is a reception signal vector of M rows and 1 column. P is a precoding matrix of N rows and N columns for the primary base station to linearly convert the transmission symbol vector x to the transmission signal vector Px. Similarly, S is a precoding matrix of N rows and N columns for the CoMP base station to linearly convert the transmission symbol vector x to the transmission signal vector Sx. Z is a noise vector of N rows and 1 column.

A.Goldsmith、S.Jafar、N.Jindal、及びS.Vishwanath、“MIMOチャネルの容量限界(Capacity limits of MIMO channels)”IEEE Journal on Selected Areas in Communications、2003年、vol.21、no.5、pp.684−702A. Goldsmith, S.M. Jafar, N .; Jindal and S.J. Vishwanath, “Capacity limits of MIMO channels,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2003, vol. 21, no. 5, pp. 684-702 R.F.H.Fischer、C.Windpassinger、A.Lampe、及びJ.B.Huber、“低レート逆方向通信路に対する時空間伝送におけるトムリンソン−ハラシマ事前符号化(Tomlinson−Harashima Precoding In Space−Time Transmission For Low−Rate Backward Channel)”、Proc. International Zurich Seminar on Broadband Communications(IZS)、スイス、2002年2月R. F. H. Fischer, C.I. Windpassinger, A.M. Lampe, and J.A. B. Huber, “Tomlinson-Harashima Precoding In Space-Time Transmission For Low-Rate Backward Channel”, Proc. International Zurich Seminar on Broadband Communications (IZS), Switzerland, February 2002 Bertrand M.Hochwald、Christian B.Peel、及びA.Lee Swindlehurst、“略最大限の多アンテナ多ユーザ通信のためのベクトル摂動手法−第1部:摂動(A vector−perturbation Technique for near−capacity multiantenna multiuser communication−part I:perturbation)”、IEEE Transactions on Communications、2005年、vol.53、no.3、pp.537−544Bertrand M.C. Hochwald, Christian B. Peel, and A.M. Lee Windlehurst, “Vector Perturbation Techniques for Near-Maximum Multi-Antenna Multi-User Communication: Part 1: Perturbation (Technique for near-capacitance multi-quantity multi-energy e-interaction)” 2005, vol. 53, no. 3, pp. 537-544 Christian B.Peel、Bertrand M.Hochwald、及びA.Lee Swindlehurst、“略最大限の多アンテナ多ユーザ通信のためのベクトル摂動手法−第1部:チャネル反転及び一般化(A vector−perturbation Technique for near−capacity multiantenna multiuser communication−part I:channel inversion and regularization)”、IEEE Transactions on Communications、2005年、vol.53、no.3、pp.537−544Christian B. Peel, Bertrand M.C. Hochwald, and A.H. Lee Swindlehurst, “Vector Perturbation Techniques for Nearly Maximum Multi-Antenna Multi-user Communication-Part 1: Channel-inversion and generalization-capacitance multi- directionality of multi- antenna communication ) ", IEEE Transactions on Communications, 2005, vol. 53, no. 3, pp. 537-544 R.Irmer、H.Droste、及びP.Marsch等、“協調マルチポイント:コンセプト、性能及びフィールド試験結果(Cooperated multipoint:concepts、performance、and field trial results)”、IEEE Communications Magazine、2011年、vol.49、no.2、pp.102−111R. Irmer, H.M. Droste, and P.M. Marsch et al., “Cooperative Multipoints: Concepts, Performance and Field Test Results (concepts, performances, and field trials results)”, IEEE Communications Magazine, 2011, vol. 49, no. 2, pp. 102-111 G.Ginis、及びJ.Cioffi、“デジタル加入者線システムのためのベクトル化伝送(Vectored Transmission for Digital Subscriber Line Systems)”、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、2002年6月、vol.20、no.5、pp.1085−1104G. Ginis, and J.A. Cioffi, “Vectorized Transmission for Digital Line Systems”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, June 2002, v. 2002. Cioffi, “Vectorized Transmission for Digital Line Systems”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, June 2002. 20, no. 5, pp. 1085-1104

プライマリ基地局及びCoMP基地局は、レイヤ間干渉に対処するための事前符号化行列P及びSを生成するために、UEから、それぞれのチャネル行列HP及びHSのフィードバックを受ける必要がある。したがって、CoMPを用いない場合と比較して、レイヤ間干渉を抑えるためのフィードバック情報量が増大するという課題があった。 The primary base station and the CoMP base station need to receive feedback of the respective channel matrices H P and H S from the UE in order to generate the precoding matrices P and S to cope with inter-layer interference. Therefore, compared to the case where CoMP is not used, there is a problem that the amount of feedback information for suppressing inter-layer interference increases.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィードバック情報量を抑えながら、CoMPにおける、MIMO通信のレイヤ間干渉を十分に抑圧する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for sufficiently suppressing inter-layer interference of MIMO communication in CoMP while suppressing the amount of feedback information.

上記目的を達成するため、本発明による無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する複数の送信局と、複数の受信アンテナを有する1つの受信局とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムであって、前記受信局は、前記複数の送信局のそれぞれと前記受信局との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得手段と、前記複数の送信局の一部へ、当該送信局の一部と前記受信局との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック手段と、を有し、前記送信局の一部は、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成手段を有し、前記送信局の一部は、前記生成手段において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、フィードバックを受けなかった送信局は、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、前記受信局は、前記複数の送信局からの信号に基づいて、前記送信シンボルベクトルと、前記フィードバックを受けなかった送信局と前記受信局との間の前記チャネル行列とを復元する復元手段をさらに有する。   In order to achieve the above object, a wireless communication system according to the present invention includes a plurality of transmitting stations having a plurality of transmitting antennas and a single receiving station having a plurality of receiving antennas by wireless communication using multiple input multiple output (MIMO). In the wireless communication system, the receiving station has a channel between each of the plurality of transmitting antennas and each of the plurality of receiving antennas between each of the plurality of transmitting stations and the receiving station. And obtaining means for obtaining a channel matrix having a value indicating the state of the element as an element, and feeding back information on the channel matrix between the part of the transmitting station and the receiving station to a part of the plurality of transmitting stations. A transmission symbol vector having a transmission symbol as an element based on information on the channel matrix. A generation unit configured to generate a transmission signal vector by performing pre-encoding, and a part of the transmission station transmits each element of the transmission signal vector generated by the generation unit from each of the plurality of transmission antennas; The transmitting station that has not received feedback transmits each element of the transmission signal vector from each of the plurality of transmission antennas using the transmission symbol vector as the transmission signal vector, and the receiving station transmits the plurality of transmission signals. Based on the signal from the station, there is further provided restoring means for restoring the transmission symbol vector and the channel matrix between the transmitting station and the receiving station that did not receive the feedback.

また、本発明による送信装置は、複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムにおける送信装置であって、受信装置から、前記送信装置と前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列に関する情報のフィードバックを受けた場合、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成手段と、前記フィードバックを受けた場合は、前記生成手段において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、前記フィードバックを受けなかった場合は、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、を有する。   In addition, the transmission device according to the present invention is a wireless communication system in which a plurality of transmission devices having a plurality of transmission antennas and a single reception device having a plurality of reception antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO). A transmission device, wherein a value indicating a state of a channel between each of the plurality of transmission antennas and each of the plurality of reception antennas between the transmission device and the reception device is received from the reception device as an element. When receiving feedback on information about a channel matrix to be transmitted, generation means for pre-encoding a transmission symbol vector having transmission symbols as elements based on the information on the channel matrix to generate a transmission signal vector, and receiving the feedback If the transmission signal vector element generated by the generating means is When transmitting from each of a plurality of transmission antennas and not receiving the feedback, the transmission symbol vector is used as the transmission signal vector, and each element of the transmission signal vector is transmitted from each of the plurality of transmission antennas. Means.

また、本発明による受信装置は、複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムにおける受信装置であって、前記複数の送信装置のそれぞれと前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得手段と、前記複数の送信装置の一部へ、当該送信装置の一部と前記受信装置との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック手段と、前記送信装置の一部が、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して生成して前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した送信信号ベクトルの要素と、フィードバックを受けなかった送信装置が、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した当該送信信号ベクトルの要素とを前記複数の受信アンテナにより同時に受信する受信手段と、受信した信号と、前記フィードバックを受けなかった送信装置と前記受信装置との間の前記チャネル行列とに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する復元手段と、を有する。   A receiving apparatus according to the present invention is a wireless communication system in which a plurality of transmitting apparatuses having a plurality of transmitting antennas and a single receiving apparatus having a plurality of receiving antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO). A receiving device, wherein each of the plurality of transmitting devices and the receiving device has a value indicating a channel state between each of the plurality of transmitting antennas and each of the plurality of receiving antennas as an element. An acquisition means for acquiring a channel matrix, feedback means for feeding back information on the channel matrix between a part of the transmission apparatus and the reception apparatus to a part of the plurality of transmission apparatuses, Some pre-encode a transmission symbol vector whose elements are transmission symbols based on information about the channel matrix. The transmission signal vector element transmitted from each of the plurality of transmission antennas and the transmission apparatus that did not receive feedback transmitted from each of the plurality of transmission antennas using the transmission symbol vector as the transmission signal vector. Based on the reception means for simultaneously receiving the elements of the transmission signal vector by the plurality of reception antennas, the received signal, and the channel matrix between the transmission device and the reception device that did not receive the feedback, Restoring means for restoring the transmission symbol vector.

本発明によれば、フィードバック情報量を抑えながら、CoMPにおける、MIMO通信のレイヤ間干渉を十分に抑圧することができる。   According to the present invention, it is possible to sufficiently suppress inter-layer interference of MIMO communication in CoMP while suppressing the amount of feedback information.

協調送信を行うネットワークの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the network which performs coordinated transmission. 実施形態1に係る処理の流れを示すシーケンス図。FIG. 3 is a sequence diagram illustrating a processing flow according to the first embodiment. 等価チャネル行列が対角優位行列である確率と対応するλの値とを保持するテーブルの概略図。Schematic diagram of a table holding the probability that the equivalent channel matrix is a diagonal dominant matrix and the corresponding value of λ.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本実施形態に係る無線通信システムの構成は、例えば図1のような構成であるものとする。図1の例では、ユーザ端末(UE)を収容するサービングセルを展開するプライマリ基地局と、そのサービングセルに隣接する隣接セルを展開するCoMP基地局とが存在する例を示している。なお、図1では、1つのプライマリ基地局と1つのCoMP基地局とが含まれる場合の例を示しているが、CoMP基地局は複数存在してもよい。ただし、以下の例では、簡単のため、CoMP基地局は1つだけ存在するものとして説明する。プライマリ基地局及びCoMP基地局は、ネットワーク構成において上位の制御装置等を介して、又は直接、互いに通信できるものとし、1つのUEに対して、同一のデータ(送信シンボル)を送信可能であるものとする。なお、図1には、ネットワーク構成において上位の制御装置が含まれる場合の例を示しているが、このような装置はなくてもよく、その場合はプライマリ基地局とCoMP基地局とは互いに直接通信するものとする。   The configuration of the wireless communication system according to the present embodiment is assumed to be, for example, as shown in FIG. In the example of FIG. 1, an example in which a primary base station that deploys a serving cell that accommodates a user terminal (UE) and a CoMP base station that deploys an adjacent cell adjacent to the serving cell is shown. Although FIG. 1 shows an example in which one primary base station and one CoMP base station are included, a plurality of CoMP base stations may exist. However, in the following example, for simplicity, it is assumed that there is only one CoMP base station. The primary base station and the CoMP base station can communicate with each other via a higher-level control apparatus or the like in the network configuration, or can transmit the same data (transmission symbol) to one UE. And FIG. 1 shows an example in which a host control device is included in the network configuration, but such a device may not be provided, and in this case, the primary base station and the CoMP base station are directly connected to each other. Communicate.

詳細な説明に先立ち、まず、協調送信において、プライマリ基地局とCoMP基地局とが同時にレイヤ間干渉を抑える手法について検討する。簡単な手法として、プライマリ基地局とCoMP基地局とが、共にレイヤ間干渉を除去するために、チャネル行列の逆行列を予め送信シンボルベクトルxに乗じる手法が考えられる。すなわち、プライマリ基地局及びCoMP基地局から、x1’=HP -1x/2及びx2’=HS -1x/2をそれぞれ送信する。ここで、HP及びHSは、プライマリ基地局及びCoMP基地局のそれぞれとUEとの間のチャネル行列である。これによれば、受信信号ベクトルyは、

Figure 2014179794
となる。ここで、zは雑音ベクトルである。したがって、このような構成により、レイヤ間干渉を除去して通信を行うことができる。 Prior to detailed description, first, a method for suppressing inter-layer interference between the primary base station and the CoMP base station at the same time in coordinated transmission will be examined. As a simple technique, in order for both the primary base station and the CoMP base station to remove inter-layer interference, a technique of multiplying the transmission symbol vector x by the inverse matrix of the channel matrix in advance can be considered. That is, x 1 ′ = H P −1 x / 2 and x 2 ′ = H S −1 x / 2 are transmitted from the primary base station and the CoMP base station, respectively. Here, H P and H S is the channel matrix between each and the UE of the primary base station and CoMP base stations. According to this, the received signal vector y is
Figure 2014179794
It becomes. Here, z is a noise vector. Therefore, with such a configuration, it is possible to perform communication while eliminating inter-layer interference.

しかしながら、複数の基地局(送信局)のそれぞれが、チャネル逆行列を送信シンボルベクトルに乗じるためには、UE(受信局)から、チャネル行列(又は逆行列)の各要素の情報がフィードバックされる必要がある。これは、単一の基地局と単一のUEとの間での多入力多出力(MIMO)通信のレイヤ間干渉の除去のためのフィードバック情報量の少なくとも2倍、M個のCoMP基地局がある場合には(M+1)倍の情報量がフィードバックされる必要があることを意味する。   However, in order for each of a plurality of base stations (transmitting stations) to multiply the transmission symbol vector by the channel inverse matrix, information on each element of the channel matrix (or inverse matrix) is fed back from the UE (receiving station). There is a need. This is at least twice the amount of feedback information for the elimination of inter-layer interference in multiple-input multiple-output (MIMO) communication between a single base station and a single UE, and M CoMP base stations In some cases, this means that (M + 1) times the amount of information needs to be fed back.

これに対して、以下の実施形態では、レイヤ間干渉を事前に完全に除去するのではなく、受信装置においてチャネル行列が対角優位行列となるように制御して、受信装置が更なる信号検出処理を行い、(ほぼ)最適な干渉除去性能を得る手法について説明する。これにより、送信装置が使用する情報量を削減することができるため、フィードバック情報量を削減することができる。なお、対角優位行列とは、行列のサイズをN×Nとするとき、任意の1からNまでの整数i及びjに対して、

Figure 2014179794
を満足する行列である。例えば、
Figure 2014179794
の場合、この行列Aは対角優位行列である。100>5+7、かつ32>10+2、かつ54>15+2.5だからである。 On the other hand, in the following embodiment, the inter-layer interference is not completely removed in advance, but the receiving apparatus controls the channel matrix to be a diagonal dominant matrix, and the receiving apparatus performs further signal detection. A method for performing processing and obtaining (almost) optimum interference removal performance will be described. As a result, the amount of information used by the transmission apparatus can be reduced, so that the amount of feedback information can be reduced. The diagonal dominant matrix is an integer i and j from 1 to N when the size of the matrix is N × N.
Figure 2014179794
Is a matrix that satisfies For example,
Figure 2014179794
In this case, the matrix A is a diagonal dominant matrix. This is because 100> 5 + 7, 32> 10 + 2, and 54> 15 + 2.5.

なお、チャネル行列が対角優位行列である場合、受信側においてQR−DFEと呼ばれる信号検出処理を行うことで、干渉除去性能がほぼ最適になることが知られている(非特許文献6参照)。ここで、QR−DFEとは、チャネル行列のQR分解と、判定帰還等化(DFE)とを組み合わせた信号検出手法である。チャネル行列HのQR分解とは、H=QRとなるように、ユニタリ行列Qと上三角行列Rとを探す処理のことである。このような行列QとRに対しては、Qがユニタリ行列であるから、QHQ=I(Iは単位行列)が成立するため、H=QRの両辺に左からQHを乗ずることにより、QHH=Rが成り立つ。したがって、例えば、3行3列のチャネル行列に対して、

Figure 2014179794
が成り立つ。 In addition, when a channel matrix is a diagonal dominant matrix, it is known that interference removal performance will become substantially optimal by performing the signal detection process called QR-DFE on the receiving side (refer nonpatent literature 6). . Here, QR-DFE is a signal detection technique that combines QR decomposition of a channel matrix and decision feedback equalization (DFE). The QR decomposition of the channel matrix H is a process of searching for the unitary matrix Q and the upper triangular matrix R so that H = QR. For such matrices Q and R, since Q is a unitary matrix, Q H Q = I (I is a unit matrix) holds, so by multiplying both sides of H = QR by Q H from the left , Q H H = R holds. Thus, for example, for a channel matrix of 3 rows and 3 columns:
Figure 2014179794
Holds.

この結果、ユニタリ行列Qを左から乗じた後の受信アンテナiにおける信号yi(受信信号ベクトルの第i番目の要素)は、

Figure 2014179794
となる。 As a result, the signal y i (the i-th element of the received signal vector) at the receiving antenna i after multiplying the unitary matrix Q from the left is
Figure 2014179794
It becomes.

したがって、受信側においては、第n番目のアンテナで受信した信号については、第n+1番目から第N番目までのアンテナに対応する信号に基づいて、干渉をキャンセルすることができる。すなわち、第N番目のアンテナに対応する信号の判定結果を帰還させ、第N−1番目のアンテナに対応する信号における干渉成分をキャンセルすることができ、同様に、逐次的に全てのアンテナに対応する信号の干渉成分をキャンセルすることができる。   Therefore, on the reception side, interference can be canceled for signals received by the nth antenna based on signals corresponding to the (n + 1) th to Nth antennas. In other words, the determination result of the signal corresponding to the Nth antenna can be fed back, and the interference component in the signal corresponding to the (N-1) th antenna can be canceled. The interference component of the signal to be canceled can be canceled.

また、チャネル行列が対角優位行列である場合、レイヤ間干渉成分を雑音として取り扱い、送信シンボルベクトルの各要素の復元を行うこともできる。すなわち、チャネル行列が対角優位行列であることにより、希望信号成分が干渉成分より強く受信されることとなるため、場合によっては、干渉除去を行わずに送信シンボルを復元することができる。ほかにも、チャネル行列が対角優位行列である場合は、受信装置において、ゼロフォーシング(zero-forcing)を行う、すなわち、チャネル行列の逆行列を受信信号ベクトルに乗じることにより、準最適な干渉除去を行うことができる。   Further, when the channel matrix is a diagonal dominant matrix, the inter-layer interference component can be treated as noise and each element of the transmission symbol vector can be restored. In other words, since the channel matrix is a diagonal dominant matrix, the desired signal component is received stronger than the interference component, so that in some cases, the transmission symbol can be restored without performing interference cancellation. In addition, when the channel matrix is a diagonal dominant matrix, the receiving apparatus performs zero-forcing, that is, the received signal vector is multiplied by the inverse matrix of the channel matrix, thereby obtaining suboptimal interference. Removal can be performed.

<<実施形態1>>
[概要]
本実施形態では、プライマリ基地局のみが、送信シンボルベクトルにチャネル逆行列を乗じて送信信号ベクトルを生成して送信し、一方で、CoMP基地局は、送信シンボルベクトルをそのまま送信信号ベクトルとして送信する。これにより、UE(受信装置)における、プライマリ基地局とCoMP基地局との間の2つのチャネル行列の和(等価チャネル行列)を対角優位化する。
<< Embodiment 1 >>
[Overview]
In this embodiment, only the primary base station generates and transmits a transmission signal vector by multiplying the transmission symbol vector by the channel inverse matrix, while the CoMP base station transmits the transmission symbol vector as it is as a transmission signal vector. . Thereby, the sum (equivalent channel matrix) of two channel matrices between the primary base station and the CoMP base station in the UE (receiving apparatus) is diagonally dominant.

[処理の流れ]
図2は、本実施形態に係る、プライマリ基地局、CoMP基地局、及び端末(UE)との間で実行される処理の例を示す図である。なお、本図では、プライマリ基地局とCoMP基地局とが直接通信する例を示しているが、例えば、バックボーンネットワークにおける制御装置が、通信の仲介、及び協調送信(CoMP)の開始をCoMP基地局へ伝達してもよい。
[Process flow]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of processing executed between the primary base station, the CoMP base station, and the terminal (UE) according to the present embodiment. In addition, although this figure has shown the example which a primary base station and a CoMP base station communicate directly, for example, the control apparatus in a backbone network performs communication mediation and the start of cooperative transmission (CoMP). May be communicated to.

図2においては、まず、UEが、CoMPを行うべき状態、すなわちセル端に存在することを検知し、その状態をプライマリ基地局(当該UEのサービング基地局)へ通知する。そして、プライマリ基地局は、CoMPの処理を開始し、まず、チャネル推定用の信号の送信を開始する。ここで、チャネル推定用の信号は、図2ではパイロット信号を用いているが、トレーニング系列などの受信側(UE)において既知の信号であって、各送信アンテナを特定できる信号であれば他の信号であってもよい。UEは、チャネル推定用の信号を用いて、例えば相関検出により、プライマリ基地局の各送信アンテナとUEの各受信アンテナとの間のチャネル状態を推定してチャネル行列を生成する。そして、UEは、チャネル行列の各要素を、チャネル情報として、プライマリ基地局へフィードバックする。   In FIG. 2, first, the UE detects a state in which CoMP is to be performed, that is, exists at the cell edge, and notifies the primary base station (serving base station of the UE) of the state. Then, the primary base station starts CoMP processing and first starts transmission of a channel estimation signal. Here, the signal for channel estimation uses a pilot signal in FIG. 2, but it is a known signal on the receiving side (UE) such as a training sequence, and any other signal can be used as long as it can identify each transmitting antenna. It may be a signal. The UE estimates a channel state between each transmission antenna of the primary base station and each reception antenna of the UE by using, for example, correlation detection using a signal for channel estimation, and generates a channel matrix. Then, the UE feeds back each element of the channel matrix to the primary base station as channel information.

続いて、CoMP基地局は、プライマリ基地局からCoMPの開始を伝達されると、プライマリ基地局と同様に、チャネル推定用の信号を送信する。そして、UEは、このチャネル推定用の信号を用いて、CoMP基地局の各送信アンテナとUEの各受信アンテナとの間のチャネル状態を推定し、チャネル行列を生成する。しかしながら、UEは、このチャネル行列については、フィードバックしない。   Subsequently, when the start of CoMP is transmitted from the primary base station, the CoMP base station transmits a signal for channel estimation in the same manner as the primary base station. Then, the UE estimates a channel state between each transmission antenna of the CoMP base station and each reception antenna of the UE using the channel estimation signal, and generates a channel matrix. However, the UE does not feed back this channel matrix.

プライマリ基地局は、フィードバックにより受信したチャネル行列から、例えば、チャネル行列の逆行列、一般化逆行列又はベクトル摂動手法のいずれかにより、プリコーディング行列を取得する。その後、送信データを取得して、変調等の処理を行うことにより、送信シンボルベクトルxを取得する。そして、プライマリ基地局は、プリコーディング行列と所定値(スカラー)λとを送信シンボルベクトルに乗じて得られた送信信号ベクトルの各要素を、各送信アンテナから送信する。   The primary base station acquires a precoding matrix from the channel matrix received by feedback, for example, by using one of an inverse matrix, a generalized inverse matrix, and a vector perturbation technique. Thereafter, transmission data is acquired, and a transmission symbol vector x is acquired by performing processing such as modulation. Then, the primary base station transmits each element of the transmission signal vector obtained by multiplying the transmission symbol vector by the precoding matrix and the predetermined value (scalar) λ from each transmission antenna.

一方、CoMP基地局は、フィードバック情報を受信していないため、プライマリ基地局と同一の送信データを取得して、その送信データを変調等によって変形して得た送信シンボルベクトルxをそのまま送信信号ベクトルとして各送信アンテナから送信する。なお、図2では、プライマリ基地局が、送信データをCoMP基地局へ転送するように記載しているがこれに限られない。例えば、プライマリ基地局とCoMP基地局とが協調送信を行う場合に、ネットワークにおける上位の装置が、これらの2つの基地局へ同時に同一の送信データを転送するようにしてもよい。   On the other hand, since the CoMP base station has not received the feedback information, the transmission symbol vector x obtained by acquiring the same transmission data as the primary base station and transforming the transmission data by modulation or the like is used as it is as the transmission signal vector. As shown in FIG. In FIG. 2, it is described that the primary base station transfers the transmission data to the CoMP base station, but the present invention is not limited to this. For example, when a primary base station and a CoMP base station perform coordinated transmission, a higher-level device in the network may simultaneously transmit the same transmission data to these two base stations.

UEは、プライマリ基地局からの事前符号化されて所定値が乗じられた信号と、CoMP基地局からの信号とを同時に受信して、送信されたシンボル、すなわち送信シンボルベクトルの各要素を復元する。   The UE simultaneously receives a signal pre-encoded from the primary base station and multiplied by a predetermined value and a signal from the CoMP base station, and restores the transmitted symbol, that is, each element of the transmission symbol vector. .

[所定値λの選択]
上述の処理により、受信信号は、

Figure 2014179794
のようになる。ここで、行列Iは単位行列である。この式から、UEにおいて、受信信号ベクトルは、等価チャネル行列Heq=(λI+HS)が送信シンボルベクトルxに乗じられた形式で受信される。したがって、所定値λを適切に選択することにより、この等価チャネル行列を対角優位行列とすることができる。したがって、適切に選択されたλを、プライマリ基地局がどのように取得するかが重要となる。以下では、プライマリ基地局がどのようにλを取得するかの手法について複数の例を挙げて説明する。 [Selection of predetermined value λ]
By the above processing, the received signal is
Figure 2014179794
become that way. Here, the matrix I is a unit matrix. From this equation, at the UE, the received signal vector is received in a format in which the transmission channel vector x is multiplied by the equivalent channel matrix H eq = (λI + H S ). Therefore, by appropriately selecting the predetermined value λ, this equivalent channel matrix can be made a diagonal dominant matrix. Therefore, it is important how the primary base station obtains the appropriately selected λ. Hereinafter, a method of how the primary base station obtains λ will be described with a plurality of examples.

(手法1.UEにおけるλの選択)
第1の手法は、UEが、λを選択し、チャネル情報のフィードバックと共に決定したλをプライマリ基地局へ通知するものである。UEは、CoMP基地局との間のチャネル行列の情報を取得しているため、どのようなλが選択されれば、プライマリ基地局とCoMP基地局との間の2つのチャネル行列の和である等価チャネル行列が対角優位化するかが分かる。したがって、UEは、例えば、等価チャネル行列が対角優位行列となる最小のλを計算により選択することができる。
(Method 1. Selection of λ in UE)
In the first method, the UE selects λ and notifies the primary base station of λ determined together with feedback of channel information. Since the UE acquires the information of the channel matrix between the CoMP base station, if any λ is selected, it is the sum of the two channel matrices between the primary base station and the CoMP base station It can be seen whether the equivalent channel matrix is diagonally dominant. Therefore, the UE can select, for example, the minimum λ in which the equivalent channel matrix becomes a diagonal dominant matrix by calculation.

(手法2.経験的手法によるλの選択)
第2の手法は、プライマリ基地局が、チャネル状態に応じたλの値を予めテーブルとして保持しておき、UEからフィードバックされたチャネル情報に基づいて、λの値を決定するものである。プライマリ基地局は、UEからフィードバックされたチャネル情報(チャネル推定値)の値そのもの、又は当該チャネル推定値の平均値などの統計値を用いてテーブルを参照し、それに対応するλの値を特定する。なお、テーブルに保持される値は、経験的に得られた値であり、プライマリ基地局は、1つのチャネル状態に対して、等価チャネル行列を対角優位行列とすることができたλを特定して、テーブルに記憶しておく。なお、各チャネル状態に対して適切なλは予め学習によって特定される必要があるが、この場合、例えば上述の手法1を用いて、UEからλのフィードバックを受けることによりこの学習を行ってもよい。
(Method 2. Selection of λ by empirical method)
In the second method, the primary base station holds a value of λ corresponding to the channel state in advance as a table, and determines the value of λ based on channel information fed back from the UE. The primary base station refers to the table using the value of the channel information (channel estimation value) fed back from the UE itself or a statistical value such as the average value of the channel estimation value, and specifies the corresponding λ value. . Note that the values held in the table are empirically obtained values, and the primary base station specifies λ that can make the equivalent channel matrix a diagonal dominant matrix for one channel state. And memorize it in a table. Note that an appropriate λ for each channel state needs to be specified in advance by learning. In this case, for example, the learning may be performed by receiving feedback of λ from the UE using the above-described method 1. Good.

(手法3.事後調整によるλの選択)
第3の手法は、プライマリ基地局が初期的に小さいλを選択して信号を送信し、その後、UEが、等価チャネル行列が対角優位行列であるかを判定し、対角優位行列でなかった場合にλの値を大きくさせるようにプライマリ基地局へ通知するものである。プライマリ基地局は、UEからの通知を受け取ると、所定量だけλの値を大きくして、その後はそのλを用いて送信信号ベクトルを生成するようにする。なお、UEは、λの値が十分でない場合に、どれだけλを増やせばよいかをプライマリ基地局へ通知し、プライマリ基地局は、通知された分量だけλを増加させてもよい。また、UEは、λの値を変えずとも信号の受信が成功すると判断した場合には、λの値を大きくさせるための通知を行わなくてもよい。
(Method 3. Selection of λ by post-adjustment)
In the third method, the primary base station initially selects a small λ and transmits a signal, and then the UE determines whether the equivalent channel matrix is a diagonal dominant matrix and is not a diagonal dominant matrix. In this case, the primary base station is notified so as to increase the value of λ. When receiving the notification from the UE, the primary base station increases the value of λ by a predetermined amount, and thereafter generates a transmission signal vector using the λ. When the value of λ is not sufficient, the UE notifies the primary base station how much λ should be increased, and the primary base station may increase λ by the notified amount. In addition, when the UE determines that the signal reception is successful without changing the value of λ, the UE does not need to make a notification for increasing the value of λ.

(手法4:統計的手法によるλの選択)
第4の手法は、解析的(理論的)に最適なλを選択するものである。これは、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が、確率分布に従うものであることに基づくものである。CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列の各要素が独立かつ同一の確率分布(i.i.d.)に従うとすれば、以下のようにしてλを選択することができる。
(Method 4: Selection of λ by statistical method)
The fourth method is to select the optimal λ analytically (theoretical). This is based on the fact that the channel matrix between the CoMP base station and the UE follows a probability distribution. If each element of the channel matrix between the CoMP base station and the UE follows an independent and identical probability distribution (iid), λ can be selected as follows.

まず、一般化した例として、N行N列の行列Aが対角優位行列である確率は、

Figure 2014179794
となる。なお、本数式の1段目から2段目への変形は確率分布の独立性により、2段目から3段目への変形は確率分布の同一性による。本数式から、チャネル行列のうち1つの行の確率のみについて、すなわち、以下の確率p0
Figure 2014179794
についてのみ検討すれば十分であることが分かる。この1つの行についての確率が1に近づけば、必然的にそのN乗も1に近づくからである。 First, as a generalized example, the probability that the matrix A of N rows and N columns is a diagonal dominant matrix is
Figure 2014179794
It becomes. It should be noted that the transformation from the first stage to the second stage of the equation is based on the independence of the probability distribution, and the transformation from the second stage to the third stage is based on the identity of the probability distribution. From this equation, only the probability of one row of the channel matrix, ie, the probability p 0 ,
Figure 2014179794
It can be seen that it is sufficient to consider only. This is because if the probability for this one row is close to 1, the N-th power is necessarily close to 1.

ここで、

Figure 2014179794
とすると、確率p0は、
Figure 2014179794
となる。ここで、Pr{X>Y}は、XがYより大きい確率を表し、任意の値sを用いて、Pr{X>Y}=Pr{X>s,Y≦s}と表すことができる。したがって、Pr{X>Y}は、
Figure 2014179794
と書くことができる。ここで、fX(s)はXの確率密度関数(pdf)であり、fY(s)はYのpdfである。FY(s)はYの累積分布関数(CDF)である。 here,
Figure 2014179794
Then the probability p 0 is
Figure 2014179794
It becomes. Here, Pr {X> Y} represents a probability that X is larger than Y, and can be expressed as Pr {X> Y} = Pr {X> s, Y ≦ s} using an arbitrary value s. . Therefore, Pr {X> Y} is
Figure 2014179794
Can be written. Here, f X (s) is a probability density function (pdf) of X, and f Y (s) is a pdf of Y. F Y (s) is a cumulative distribution function (CDF) of Y.

ここで、等価チャネル行列Heqについて、すなわち、A=Heq=λI+HSとした場合について検討する。ここで、等価チャネル行列は、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列の対角成分に所定値λを加算したものである。CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列HSを、

Figure 2014179794
とすると、
Figure 2014179794
となる。したがって、
Figure 2014179794
であるため、λは、fX(s)に対してのみ影響を与えることが分かる。このため、確率p0を、例えば、
Figure 2014179794
のように書くことができる。 Here, the equivalent channel matrix H eq , that is, the case where A = H eq = λI + H S is considered. Here, the equivalent channel matrix is obtained by adding a predetermined value λ to the diagonal component of the channel matrix between the CoMP base station and the UE. The channel matrix H S between the CoMP base station and the UE is
Figure 2014179794
Then,
Figure 2014179794
It becomes. Therefore,
Figure 2014179794
Therefore, it can be seen that λ affects only f x (s). For this reason, the probability p 0 is, for example,
Figure 2014179794
Can be written as

したがって、プライマリ基地局又はUEは、例えば、等価チャネル行列が所定の確率で対角優位行列となるように、λを統計的に算出することができる。すなわち、プライマリ基地局又はUEは、上述のp0 Nが所定の確率を満足する最小のλを算出することができる。換言すれば、確率p0が所定の確率のN乗根を満たす、最小のλが算出される。なお、所定の確率は、通信の状況に応じて指定されてもよい。例えば、送信電力を抑えたい場合は所定の確率を低く、又は、通信品質が最も重要である条件下では所定の確率を高く、それぞれ指定してもよい。 Therefore, for example, the primary base station or the UE can statistically calculate λ so that the equivalent channel matrix becomes a diagonal dominant matrix with a predetermined probability. That is, the primary base station or the UE can calculate the minimum λ that satisfies the above-described p 0 N with a predetermined probability. In other words, the minimum λ with which the probability p 0 satisfies the Nth root of the predetermined probability is calculated. The predetermined probability may be specified according to the communication status. For example, when it is desired to reduce the transmission power, the predetermined probability may be set low, or the predetermined probability may be set high under the condition where the communication quality is most important.

なお、プライマリ基地局がこの計算を行う場合は、プライマリ基地局は、予め、例えばチャネルがガウス分布に従う場合は、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列についての平均値と分散とを、UEから取得する。なお、プライマリ基地局がUEから取得するのは平均と分散とに限らず、プライマリ基地局は、チャネルが従う分布に応じて、その分布を特定するためのパラメータを取得してもよい。なお、チャネルが複数の分布の候補のうちいずれかに従う場合は、プライマリ基地局は、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が従う分布を特定する情報も、併せてUEから取得してもよい。なお、UEでは、上述の手法1でλを容易に取得することができるが、チャネル変動が高速な場合に、変化後のチャネルに対しても等価チャネル行列が対角優位行列である確率を高めるために、本手法により統計的にλを計算してもよい。   When the primary base station performs this calculation, the primary base station preliminarily calculates the average value and variance of the channel matrix between the CoMP base station and the UE, for example, when the channel follows a Gaussian distribution. Get from. The primary base station acquires from the UE not only the average and the variance, but the primary base station may acquire a parameter for specifying the distribution according to the distribution that the channel follows. In addition, when the channel follows one of a plurality of distribution candidates, the primary base station may also acquire information specifying the distribution followed by the channel matrix between the CoMP base station and the UE from the UE. Good. In the UE, λ can be easily obtained by the above-described method 1. However, when the channel fluctuation is fast, the probability that the equivalent channel matrix is a diagonal dominant matrix is increased even for the channel after the change. Therefore, λ may be calculated statistically by this method.

上述の手法について、以下具体例を用いて説明する。   The above method will be described below using a specific example.

CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が、平均がゼロで、分散が1のガウス分布に従うものとする。すなわち、

Figure 2014179794
であるものとする。ここで、h11も平均がゼロで、分散が1のガウス分布に従う(すなわち、h11〜N(0,1)である)ため、λ+h11は、平均がλで分散が1の分布に従うこととなる。そして|λ+h11|は、正の値のみを有するため、折り重ねられた正規分布Folded(λ,1)に従うこととなる。折り重ねられた正規分布Folded(λ,1)のpdfは、
Figure 2014179794
で与えられる。 Let the channel matrix between the CoMP base station and the UE follow a Gaussian distribution with a mean of zero and a variance of one. That is,
Figure 2014179794
Suppose that Here, since h 11 also has a Gaussian distribution with an average of zero and a variance of 1 (ie, h 11 to N (0,1)), λ + h 11 follows a distribution with an average of λ and a variance of 1. It becomes. Since | λ + h 11 | has only a positive value, it follows the folded normal distribution Folded (λ, 1). The pdf of the folded normal distribution Folded (λ, 1) is
Figure 2014179794
Given in.

一方、任意のjについて、h1j〜N(0,1)であるため、Yは仲上m分布に従う。すなわち、パラメータm及びΩを伴う仲上m分布をNakagami(m,Ω)で表すとき、

Figure 2014179794
となる。ただし、パラメータm及びΩは、E{・}を期待値、Var{・}を分散とする場合に、
Figure 2014179794
である。なお、仲上m分布のCDFは、
Figure 2014179794
であることが知られている。なおΓ(・)はガンマ関数である。 On the other hand, for an arbitrary j, since h 1j to N (0, 1), Y follows the Nakagami m distribution. That is, when Nakagami m distribution with parameters m and Ω is expressed by Nakagami (m, Ω),
Figure 2014179794
It becomes. However, when the parameters m and Ω are E {·} as an expected value and Var {·} as a variance,
Figure 2014179794
It is. The CDF of Nakagami m distribution is
Figure 2014179794
It is known that Note that Γ (·) is a gamma function.

以上より、p0は、

Figure 2014179794
のように得られる。したがって、例えば、0.95(95%)の確率で等価チャネル行列が対角優位行列であるには、数式
Figure 2014179794
を解くことにより、λを算出することができる。 From the above, p 0 is
Figure 2014179794
Is obtained as follows. Thus, for example, if the equivalent channel matrix is a diagonal dominant matrix with a probability of 0.95 (95%)
Figure 2014179794
Λ can be calculated by solving.

なお、このλは、等価チャネル行列が対角優位行列であるべき確率と、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が従う分布を特定する情報ごとに、事前に特定することができる。例えば、図3のように、プライマリ基地局は、1つ(1組)のCoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が従う分布を特定する情報に対して、複数の確率p0 Nに対するλをテーブルとして保持しておいてもよい。このようにすることにより、上述の計算を通信の都度実行する必要はなくなる。 Note that λ can be specified in advance for each piece of information that specifies the probability that the equivalent channel matrix should be a diagonal dominant matrix and the distribution that the channel matrix between the CoMP base station and the UE follows. For example, as shown in FIG. 3, the primary base station determines λ for a plurality of probabilities p 0 N with respect to information specifying a distribution that a channel matrix between one (one set) CoMP base station and the UE follows. May be held as a table. In this way, it is not necessary to perform the above calculation every time communication is performed.

[送受信の数値例]
続いて、実際にプライマリ基地局へのみフィードバックを行う場合の送受信動作について、数値例を用いて説明する。以下の例では、プライマリ基地局とCoMP基地局との送信アンテナ数を4本、UEにおける受信アンテナ数を4本とした場合について説明する。ここで、プライマリ基地局とUEとの間のチャネル行列が、

Figure 2014179794
であり、CoMP基地局とUEとの間のチャネル行列が、
Figure 2014179794
であるものとする。このとき、チャネル行列HPの逆行列は、
Figure 2014179794
である。ここで、λ=2とする。このとき、プライマリ基地局は、送信シンボルベクトルxに、λHP -1を乗じて送信信号ベクトルx’を生成して、UEへ向けて送信する。このとき、等価チャネル行列Heqは、
Figure 2014179794
となる。UEにおいては、送信シンボルベクトルxに、この等価チャネル行列Heqが乗じられ、雑音ベクトルzが加えられた受信されたように、各受信アンテナにおいて信号が観測される。ここで、等価チャネル行列Heqの各要素の大きさは、
Figure 2014179794
である。したがって、この行列の対角成分とその他の成分とを比較することにより、この等価チャネル行列は、対角優位行列であることが分かる。なお、等価チャネル行列Heqの逆行列は、
Figure 2014179794
である。 [Numeric example of sending and receiving]
Next, a transmission / reception operation when feedback is actually performed only to the primary base station will be described using numerical examples. In the following example, a case will be described in which the number of transmission antennas between the primary base station and the CoMP base station is four and the number of reception antennas at the UE is four. Here, the channel matrix between the primary base station and the UE is
Figure 2014179794
And the channel matrix between the CoMP base station and the UE is
Figure 2014179794
Suppose that At this time, the inverse matrix of the channel matrix H P is
Figure 2014179794
It is. Here, λ = 2. At this time, the primary base station generates a transmission signal vector x ′ by multiplying the transmission symbol vector x by λH P −1 , and transmits the transmission signal vector x ′ to the UE. At this time, the equivalent channel matrix H eq is
Figure 2014179794
It becomes. In the UE, a signal is observed at each receiving antenna as if the transmission symbol vector x was multiplied by the equivalent channel matrix H eq and the noise vector z was added. Here, the size of each element of the equivalent channel matrix H eq is
Figure 2014179794
It is. Therefore, by comparing the diagonal component of this matrix with other components, it can be seen that this equivalent channel matrix is a diagonal dominant matrix. The inverse matrix of the equivalent channel matrix H eq is
Figure 2014179794
It is.

ここで、送信シンボルベクトルをx=(1.0+1.0i −1.0+3.0i 1.0+3.0i −1.0−1.0i)Tとする。なお、上付きのTは行列の転置を表す。また、雑音ベクトルをz=(−0.3146−0.1454i 0.0963+0.0802i 0.1784−0.0275i −0.0619+0.1326i)Tであるものとする。 Here, it is assumed that the transmission symbol vector is x = (1.0 + 1.0i−1.0 + 3.0i 1.0 + 3.0i−1.0−1.0i) T. Note that the superscript T represents transposition of a matrix. Further, the noise vector is assumed to be z = (− 0.3146−0.1454i 0.0963 + 0.0802i 0.1784-0.0275i−0.0619 + 0.1326i) T.

このとき、受信信号に上述の等価チャネル行列Heqの逆行列を、受信信号ベクトルyに乗じると、

Figure 2014179794
が得られる。この結果から、上述の処理によって得られるシンボルベクトルが、送信シンボルベクトルx=(1.0+1.0i −1.0+3.0i 1.0+3.0i −1.0−1.0i)Tとほぼ一致していることが分かる。なお、等価チャネル行列Heqの逆行列は、UEにおいて、CoMP基地局との間のチャネル行列HSとλとから算出することができる。なお、ここでは等価チャネル行列の逆行列を受信信号ベクトルに乗じるが、等価チャネル行列をQR分解して、判定帰還型等化により、送信シンボルベクトルxの各要素を復元してもよい。 At this time, when the reception signal vector y is multiplied by the inverse matrix of the above-described equivalent channel matrix H eq to the reception signal,
Figure 2014179794
Is obtained. From this result, the symbol vector obtained by the above-described processing almost coincides with the transmission symbol vector x = (1.0 + 1.0i−1.0 + 3.0i 1.0 + 3.0i−1.0−1.0i) T. I understand that Note that the inverse matrix of the equivalent channel matrix H eq can be calculated from the channel matrix H S and λ with the CoMP base station in the UE. Here, the reception signal vector is multiplied by the inverse matrix of the equivalent channel matrix, but each element of the transmission symbol vector x may be restored by QR decomposition of the equivalent channel matrix and decision feedback equalization.

このように、等価チャネル行列を対角優位行列化することにより、UE(受信装置)において、信号の正確な受信及び送信シンボルの復元を行うことが可能であることが分かる。なお、このとき、UEは、プライマリ基地局に対してのみチャネル情報をフィードバックし、CoMP基地局へはフィードバックを行わないため、両方の基地局へチャネル情報をフィードバックする場合と比べて、フィードバック情報量を半減することができる。また、CoMP基地局がk個存在する場合は、これらのCoMP基地局へのチャネル情報のフィードバックは行わないため、全てのCoMP基地局へチャネル情報をフィードバックする場合と比べて、フィードバック情報量を1/(k+1)にすることができる。さらに、CoMP基地局では、この協調送信に固有の処理を行う必要がない。このため、CoMP基地局の処理量を少なく抑えることができ、ひいては、遅延時間が少ないため、協調送信のためのプライマリ基地局との同期確保が容易になる。さらに、CoMP基地局においては、送信シンボルベクトルをそのまま送信するため、事前符号化による送信信号の電力の増加が起こらない。   Thus, it can be seen that by converting the equivalent channel matrix into a diagonal dominant matrix, it is possible to perform accurate signal reception and transmission symbol recovery in the UE (receiving apparatus). At this time, since the UE feeds back channel information only to the primary base station and does not feed back to the CoMP base station, the amount of feedback information is larger than in the case of feeding back channel information to both base stations. Can be halved. Further, when k CoMP base stations exist, channel information is not fed back to these CoMP base stations, so the amount of feedback information is 1 as compared with the case where channel information is fed back to all CoMP base stations. / (K + 1). Furthermore, the CoMP base station does not need to perform processing specific to this coordinated transmission. For this reason, the processing amount of the CoMP base station can be suppressed to a low level, and as a result, the delay time is short, so that it is easy to ensure synchronization with the primary base station for cooperative transmission. Furthermore, since the CoMP base station transmits the transmission symbol vector as it is, the power of the transmission signal does not increase due to pre-encoding.

また、プライマリ基地局とCoMP基地局とが同時に送信することにより、セル端のUEにおいて、受信電力を十分に高く確保することが可能となる、という協調送信の効果をそのまま維持することができる。すなわち、等価チャネル行列がλI+HSで表されるところ、この電力の期待値は、

Figure 2014179794
となる。ここで、tr{・}は行列のトレース(対角成分の和)を表し、上付きのHは行列の共役転置を表す。ここで、上式の右辺第1項及び第2項は、常に正の値となる。また、右辺第3項は、平均値は0となる。したがって、上述の手法によれば、平均して、プライマリ基地局が単独で信号を送信する場合と比べて、上式の右辺第2項の分だけ受信電力を増やすことが可能となる。したがって、上述の手法によって、協調送信による効果を得ながら、フィードバック情報量を減らし、かつ、UEにおいて正確な信号の受信を行うことが可能となる。 Moreover, the effect of the coordinated transmission that the reception power can be secured sufficiently high in the cell edge UE by transmitting the primary base station and the CoMP base station at the same time can be maintained as it is. That is, when the equivalent channel matrix is represented by λI + H S , the expected value of this power is
Figure 2014179794
It becomes. Here, tr {·} represents the trace of the matrix (sum of diagonal components), and the superscript H represents the conjugate transpose of the matrix. Here, the first term and the second term on the right side of the above formula are always positive values. The average value of the third term on the right side is 0. Therefore, according to the above-described method, on average, the received power can be increased by the amount of the second term on the right side of the above equation, compared to the case where the primary base station transmits a signal alone. Therefore, according to the above-described method, it is possible to reduce the amount of feedback information and obtain an accurate signal at the UE while obtaining the effect of coordinated transmission.

なお、上式では、平均して、協調送信の効果を得ることができると説明したが、送受信の都度、十分な通信品質を得るために、場合によってはCoMP基地局からの送信を行わない(停止する)又は送信電力を低く抑えるようにしてもよい。例えば、UEは、CoMP基地局との間のチャネル行列HSのトレースが負の値を有する場合は、CoMP基地局からの信号の送信を行わない又は送信電力を下げるように、プライマリ基地局へ通知することができる。これ以外にも、tr{(HS)2}<tr{λHS+λHS H}が成立する場合には、UEは、CoMP基地局からの信号の送信を行わない又は送信電力を下げるように、プライマリ基地局へ通知してもよい。これらの場合は、CoMP基地局からの信号がUEにおいて干渉として作用しうる場合に相当し、このような場合には協調送信を行わない、又はCoMP基地局からの影響を最小限にとどめることにより、システム全体としての通信品質をさらに向上させることができる。CoMP基地局が複数存在する場合は、同様に、干渉源となり得るCoMP基地局からは信号を送信しないように、プライマリ基地局へ通知してもよい。また、CoMP基地局が複数存在する場合は、その一部に対してはチャネル情報をフィードバックし、残りのCoMP基地局へはフィードバックを行わなくてもよい。これにより、一部のCoMP基地局へフィードバックを行って通信品質を向上させながら、残りのCoMP基地局へのフィードバックを行わないため、フィードバック情報量を削減することが可能となる。 In the above equation, it has been explained that, on average, the effect of coordinated transmission can be obtained. However, in some cases, transmission from a CoMP base station is not performed in order to obtain sufficient communication quality at each transmission / reception ( Or the transmission power may be kept low. For example, when the trace of the channel matrix H S between the UE and the CoMP base station has a negative value, the UE does not transmit a signal from the CoMP base station or decreases the transmission power to the primary base station. You can be notified. In addition to this, when tr {(H S ) 2 } <tr {λH S + λH S H } holds, the UE does not transmit a signal from the CoMP base station or lowers the transmission power. The primary base station may be notified. These cases correspond to the case where the signal from the CoMP base station can act as interference in the UE. In such a case, the coordinated transmission is not performed or the influence from the CoMP base station is minimized. The communication quality of the entire system can be further improved. Similarly, when there are a plurality of CoMP base stations, the primary base station may be notified not to transmit a signal from a CoMP base station that can be an interference source. In addition, when there are a plurality of CoMP base stations, channel information may be fed back to a part of the CoMP base stations, and feedback may not be performed for the remaining CoMP base stations. As a result, feedback to some CoMP base stations is performed to improve communication quality, and feedback to the remaining CoMP base stations is not performed, so that the amount of feedback information can be reduced.

また、λI+HSと、λI+HPとを比較して、後者の方が品質良く通信を行うことができる場合は、CoMP基地局に対してのみフィードバックを行うようにしてもよい。又は、このような場合には、UEをCoMP基地局へハンドオーバさせ、CoMP基地局をプライマリ基地局として扱って、上述の手法を適用してもよい。これにより、通信品質をより良好とすることが可能となる。 Further, λI + H S and λI + H P are compared, and when the latter can perform communication with higher quality, feedback may be performed only to the CoMP base station. Alternatively, in such a case, the above method may be applied by handing over the UE to the CoMP base station and treating the CoMP base station as a primary base station. Thereby, communication quality can be made better.

<<実施形態2>>
実施形態1ではチャネル情報をプライマリ基地局へ通知する構成について説明したが、本実施形態では、チャネル情報そのものではなく、チャネル行列に対して所定の処理を実行した後の結果物の行列の情報をプライマリ基地局へ通知する。以下では、この所定の処理として、特異値分解を用いる例を説明する。
<< Embodiment 2 >>
In the first embodiment, the configuration in which the channel information is notified to the primary base station has been described. However, in the present embodiment, not the channel information itself but the information on the resulting matrix after performing a predetermined process on the channel matrix. Notify the primary base station. Hereinafter, an example in which singular value decomposition is used as the predetermined process will be described.

本実施形態では、UEは、プライマリ基地局との間のチャネル行列を取得すると、続いて、そのチャネル行列の特異値分解を行う。すなわち、チャネル行列HPを、

Figure 2014179794
のように、ユニタリ行列UP及びVPと、対角行列ΣPとに分解する。ここで、ΣPの対角成分は、1行目からN行目に向けて順に小さくなる正の値をとる。そして、UEは、チャネル行列ではなく、ユニタリ行列VPをプライマリ基地局へフィードバックする。なお、本実施形態においても、CoMP基地局へはフィードバックは行わない。 In the present embodiment, when the UE acquires a channel matrix with the primary base station, the UE subsequently performs singular value decomposition of the channel matrix. That is, the channel matrix H P is
Figure 2014179794
As shown, the unitary matrices U P and V P and the diagonal matrix Σ P are decomposed. Here, the diagonal component of Σ P takes a positive value that decreases in order from the first row to the Nth row. Then, the UE feeds back the unitary matrix V P instead of the channel matrix to the primary base station. Also in this embodiment, feedback is not performed to the CoMP base station.

プライマリ基地局は、送信シンボルベクトルxに、このユニタリ行列VPと所定値λとを乗じて送信信号ベクトルx’を形成し、その送信信号ベクトルx’=λVPxの各要素をUEへ向けて各送信アンテナから送信する。なお、本実施形態においても、CoMP基地局へはフィードバックされる情報がないため、CoMP基地局は、送信シンボルベクトルをそのまま送信する。 The primary base station multiplies the transmission symbol vector x by this unitary matrix V P and a predetermined value λ to form a transmission signal vector x ′, and directs each element of the transmission signal vector x ′ = λV P x to the UE. Transmit from each transmit antenna. Also in this embodiment, since there is no information fed back to the CoMP base station, the CoMP base station transmits the transmission symbol vector as it is.

このとき、UEにおける受信信号を表す受信信号ベクトルyは、

Figure 2014179794
となる。その後、UEは、この受信信号ベクトルの左から、ユニタリ行列UPの共役転置行列UP Hを乗じる。その結果、受信信号ベクトルyは、
Figure 2014179794
のように変形される。したがって、本実施形態においては、λΣP+UP HSが等価チャネルベクトルHeqとなる。ΣPが非負の値を対角要素とする対角行列であるため、十分な大きさのλに対して、等価チャネル行列を対角優位行列とすることが可能となる。その後の処理は、上述のように、等価チャネル行列の逆行列を変形後の受信信号ベクトルに乗じてもよいし、QR−DFE手法を適用してもよい。 At this time, the received signal vector y representing the received signal at the UE is
Figure 2014179794
It becomes. Thereafter, UE, from the left of the reception signal vector, multiplied by the conjugate transpose matrix U P H of the unitary matrix U P. As a result, the received signal vector y is
Figure 2014179794
It is transformed as follows. Accordingly, in the present embodiment, λΣ P + U P H H S is the equivalent channel vector H eq. Since Σ P is a diagonal matrix having a non-negative value as a diagonal element, the equivalent channel matrix can be a diagonal dominant matrix for a sufficiently large λ. In the subsequent processing, as described above, the transformed received signal vector may be multiplied by the inverse matrix of the equivalent channel matrix, or the QR-DFE method may be applied.

なお、UP Hはユニタリ行列であるため、雑音ベクトルzにUP Hが乗じられても、雑音が励起されることはなく、雑音ベクトルは、同じ電力で維持される。 Since U P H is a unitary matrix, noise is not excited even if U P H is multiplied by noise vector z, and the noise vector is maintained at the same power.

なお、所定値λの決定方法は、上述の実施形態1と同様である。ただし、この場合は、λI+HSではなく、λΣP+UP HSが対角優位行列であることを目的としてλを定めるべきであり、λの選択手順が少々変更されることとなる。例えば、上述の手順1に従えば、UEは、ΣPの対角成分の値が行ごとに異なるため、各行について対角成分の大きさと他の成分の大きさの和との比較を行い、対角優位行列となる最小のλを選択することとなる。 The method for determining the predetermined value λ is the same as in the first embodiment. However, in this case, rather than λI + H S, should define the λ for the purpose of λΣ P + U P H H S is a diagonal dominant matrix, so that the selection procedure of λ is slightly changed. For example, according to the procedure 1 described above, since the value of the diagonal component of Σ P is different for each row, the UE compares the size of the diagonal component with the sum of the sizes of the other components for each row, The minimum λ that becomes a diagonal dominant matrix is selected.

また、本実施形態では、ユニタリ行列VPをフィードバックするとしたが、このユニタリ行列そのものをフィードバックしなくてもよい。例えば、UEとプライマリ基地局との間で、コードブックΩ={W1,…,Wq}を共有しておき、UEは、ユニタリ行列VPに最も近いコードワードWkを特定する情報をプライマリ基地局へ通知してもよい。すなわち、UEは、

Figure 2014179794
を満たすコードワードWkをコードブックΩから探索し、コードワードWkを特定する値“k”を、プライマリ基地局へフィードバックする。これにより、1つの値を送るだけでフィードバックが完了するため、フィードバック情報量を大幅に削減することができる。 In this embodiment, the unitary matrix VP is fed back. However, the unitary matrix itself may not be fed back. For example, the code book Ω = {W 1 ,..., W q } is shared between the UE and the primary base station, and the UE uses information identifying the code word W k closest to the unitary matrix V P. You may notify to a primary base station. That is, the UE
Figure 2014179794
A code word W k satisfying the above is searched from the code book Ω, and a value “k” specifying the code word W k is fed back to the primary base station. Thereby, since feedback is completed only by sending one value, the amount of feedback information can be greatly reduced.

なお、この場合、プライマリ基地局は、コードワードWkと所定値λとを送信シンボルベクトルxに乗じて送信する。すなわち、プライマリ基地局は、送信信号ベクトルx’=λWkxの各要素を各送信アンテナから送信する。このとき、UEにおける受信信号ベクトルyは、

Figure 2014179794
となる。したがって、この場合も、上述と同様に、ユニタリ行列UPの共役転置行列UP Hを受信信号ベクトルの左から乗じることにより、チャネル行列を対角優位行列化することができる。その後の処理は上述の通りである。 In this case, the primary base station transmits the codeword W k and the predetermined value λ by multiplying the transmission symbol vector x. That is, the primary base station transmits each element of the transmission signal vector x ′ = λW k x from each transmission antenna. At this time, the received signal vector y at the UE is
Figure 2014179794
It becomes. Therefore, in this case as well, the channel matrix can be converted into a diagonal dominant matrix by multiplying the conjugate transpose matrix U P H of the unitary matrix U P from the left of the received signal vector, as described above. The subsequent processing is as described above.

したがって、本実施形態の協調送信手法によれば、UEにおける等価チャネル行列が対角優位行列となるため、その等価チャネル行列の逆行列を乗じるか、QR−DFEを用いることにより、高品質な通信を確保することが可能となる。また、UEとプライマリ基地局とが共有するコードブックを用いてフィードバックするユニタリ行列を特定することにより、フィードバック情報量を大幅に減らすことが可能となる。   Therefore, according to the coordinated transmission method of the present embodiment, the equivalent channel matrix in the UE becomes a diagonal dominant matrix, so high-quality communication can be performed by multiplying the inverse matrix of the equivalent channel matrix or using QR-DFE. Can be secured. Also, by specifying a unitary matrix to be fed back using a codebook shared by the UE and the primary base station, the amount of feedback information can be greatly reduced.

なお、本実施形態では、特異値分解を行ったが、これに限られず、対角行列と、その左右から乗じられる行列との行列積によりチャネル行列を表すものであれば、どのようなものであってもよい。この場合、UEは、対角行列の右から乗じられる行列をフィードバックし、プライマリ基地局は、その行列の逆行列を送信シンボルベクトルに乗じることにより、送信信号ベクトルを生成することができる。そして、UEは、受信信号に対して、対角行列の左から乗じられる行列の逆行列を左から乗じることで、上述の場合と同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, the singular value decomposition is performed. However, the present invention is not limited to this, and any method can be used as long as the channel matrix is represented by a matrix product of a diagonal matrix and a matrix multiplied from the left and right. There may be. In this case, the UE feeds back a matrix multiplied from the right of the diagonal matrix, and the primary base station can generate a transmission signal vector by multiplying the transmission symbol vector by the inverse matrix of the matrix. And UE can acquire the effect similar to the above-mentioned case by multiplying a received signal by the inverse matrix of the matrix multiplied from the left of a diagonal matrix from the left.

また、実施形態1と同様に、場合によっては、CoMP基地局から信号を送信させないようにしてもよい。すなわち、UEは、CoMP基地局との間のチャネル行列成分であるUP HSが干渉として作用すると考えられる場合は、CoMP基地局からの送信を行わない(停止する)又は送信電力を下げるように、プライマリ基地局へ通知してもよい。同様に、複数のCoMP基地局が存在する場合は、干渉源となり得るCoMP基地局からの送信を行わない又は電力を最小限に抑えるように制御することができる。また、UEは、プライマリ基地局との間のチャネル行列を分解する場合より、CoMP基地局との間のチャネル行列を分解した場合の方が、通信品質が良好であると判断した場合は、CoMP基地局に対して分解により得られたユニタリ行列Vを送信してもよい。これにより、さらに通信品質を向上させることができる。 Similarly to the first embodiment, in some cases, a signal may not be transmitted from the CoMP base station. That is, the UE does not perform transmission (stops) from the CoMP base station or lowers transmission power when U P H H S that is a channel matrix component with the CoMP base station is considered to act as interference. As such, the primary base station may be notified. Similarly, when there are a plurality of CoMP base stations, it is possible to perform control so that transmission from a CoMP base station that can be an interference source is not performed or power is minimized. If the UE determines that the communication quality is better when the channel matrix with the CoMP base station is decomposed than when the channel matrix with the primary base station is decomposed, the CoMP The unitary matrix V obtained by decomposition may be transmitted to the base station. Thereby, communication quality can be further improved.

なお、上述の各処理は、専用のハードウェアにより実現してもよいし、当該処理等を実現するプログラムをCPU等のプロセッサを含むコンピュータに実行させることによりソフトウェア的に実現してもよい。   Each process described above may be realized by dedicated hardware, or may be realized by software by causing a computer including a processor such as a CPU to execute a program that realizes the process.

また、上述の処理は、複数の送信局が個別の受信局へ信号を協調送信する場合に適用することができ、送信局と受信局との関係は、基地局とUEとの関係に限定されるものではない。   Further, the above-described processing can be applied when a plurality of transmitting stations cooperatively transmit signals to individual receiving stations, and the relationship between the transmitting station and the receiving station is limited to the relationship between the base station and the UE. It is not something.

Claims (19)

複数の送信アンテナを有する複数の送信局と、複数の受信アンテナを有する1つの受信局とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムであって、
前記受信局は、
前記複数の送信局のそれぞれと前記受信局との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得手段と、
前記複数の送信局の一部へ、当該送信局の一部と前記受信局との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック手段と、
を有し、
前記送信局の一部は、
前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成手段を有し、
前記送信局の一部は、前記生成手段において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、
フィードバックを受けなかった送信局は、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、
前記受信局は、前記複数の送信局からの信号と、前記フィードバックを受けなかった送信局と前記受信局との間の前記チャネル行列とに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する復元手段をさらに有する、
ことを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system in which a plurality of transmitting stations having a plurality of transmitting antennas and a single receiving station having a plurality of receiving antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
The receiving station is
Obtaining a channel matrix having a value indicating a channel state between each of the plurality of transmitting antennas and each of the plurality of receiving antennas between each of the plurality of transmitting stations and the receiving station as an element; Acquisition means;
Feedback means for feeding back information on the channel matrix between the part of the transmitting station and the receiving station to a part of the plurality of transmitting stations;
Have
Some of the transmitting stations are
Based on information on the channel matrix, pre-encoding a transmission symbol vector having transmission symbols as elements to generate a transmission signal vector;
A part of the transmitting station transmits each element of the transmission signal vector generated by the generating means from each of the plurality of transmitting antennas;
The transmitting station that did not receive feedback transmits each element of the transmission signal vector from each of the plurality of transmission antennas, using the transmission symbol vector as the transmission signal vector.
The receiving station further includes a restoring means for restoring the transmission symbol vector based on signals from the plurality of transmitting stations and the channel matrix between the transmitting station that has not received the feedback and the receiving station. Have
A wireless communication system.
前記チャネル行列に関する情報は、前記送信局の一部と前記受信局との間のチャネル行列の各要素の情報であり、
前記生成手段は、前記チャネル行列の逆行列を前記送信シンボルベクトルに乗じることにより前記送信信号ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
The information on the channel matrix is information on each element of the channel matrix between a part of the transmitting station and the receiving station,
The generating means generates the transmission signal vector by multiplying the transmission symbol vector by an inverse matrix of the channel matrix.
The wireless communication system according to claim 1.
前記チャネル行列に関する情報は、前記送信局の一部と前記受信局との間のチャネル行列を、対角行列とその対角行列の左および右から乗じられる行列との行列積で表した場合の、前記対角行列の右から乗じられる行列の要素の情報であり、
前記生成手段は、当該右から乗じられる行列の逆行列を前記送信シンボルベクトルに左から乗じることにより、前記送信信号ベクトルを生成し、
前記復元手段は、前記行列積において前記対角行列の左から乗じられる行列の逆行列を、前記複数の送信局から受信した信号を要素とする受信信号ベクトルに左から乗じたベクトルに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
The information about the channel matrix is obtained when the channel matrix between a part of the transmitting station and the receiving station is expressed by a matrix product of a diagonal matrix and a matrix multiplied from the left and right of the diagonal matrix. , Information of matrix elements to be multiplied from the right of the diagonal matrix,
The generating means generates the transmission signal vector by multiplying the transmission symbol vector from the left by an inverse matrix of the matrix multiplied from the right,
The restoration means is based on a vector obtained by multiplying a reception signal vector having elements received from signals received from the plurality of transmitting stations as an inverse matrix of a matrix multiplied from the left of the diagonal matrix in the matrix product, from the left. Recovering the transmitted symbol vector;
The wireless communication system according to claim 1.
前記受信局は、フィードバックされる行列の複数の候補を保持する保持手段をさらに有し、
前記フィードバック手段は、前記対角行列の右から乗じられる行列に最も近い行列を、前記複数の候補から1つ選択し、当該候補の1つを特定する情報を前記送信局の一部へフィードバックする、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。
The receiving station further comprises holding means for holding a plurality of candidates of a matrix to be fed back;
The feedback means selects one matrix from the plurality of candidates that is closest to the matrix multiplied from the right of the diagonal matrix, and feeds back information that identifies one of the candidates to a part of the transmitting station. ,
The wireless communication system according to claim 3.
前記受信局は、フィードバックを受けた前記送信局の一部が送信した信号のみを受信した場合の通信品質が、フィードバックを受けた前記送信局の一部が送信した信号とフィードバックを受けなかった送信局が送信した信号とを同時に受信した場合の通信品質より高い場合は、前記フィードバックを受けなかった送信局からの信号の送信を行わないことを、当該フィードバックを受けなかった送信局へ通知する通知手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の無線通信システム。
When the receiving station receives only the signal transmitted by the part of the transmitting station that has received the feedback, the communication quality is the same as the signal transmitted by the part of the transmitting station that has received the feedback and the transmission that has not received the feedback. Notification that notifies the transmitting station that did not receive the feedback that the transmission from the transmitting station that did not receive the feedback is not performed if the communication quality is higher than the signal that is received simultaneously with the signal transmitted by the station Further having means,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is a wireless communication system.
前記送信局は基地局であり、前記受信局はユーザ端末であり、
前記フィードバック手段は、前記ユーザ端末を収容するセルを展開するサービングセルを展開する基地局へ、当該基地局とユーザ端末との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックし、その他の基地局へはチャネル行列に関する情報をフィードバックしない、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の無線通信システム。
The transmitting station is a base station, and the receiving station is a user terminal;
The feedback means feeds back information on the channel matrix between the base station and the user terminal to a base station that develops a serving cell that develops a cell accommodating the user terminal, and a channel matrix to other base stations. Do not provide feedback on
The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is a wireless communication system.
前記送信局は基地局であり、前記受信局はユーザ端末であり、
前記フィードバック手段は、前記ユーザ端末を収容するセルを展開するサービングセルを展開する基地局へ、当該基地局とユーザ端末との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックし、その他の基地局へはチャネル行列に関する情報をフィードバックせず、
前記通知手段は、前記サービングセルを展開する基地局を介して、前記その他の基地局へ、当該その他の基地局からの信号の送信を行わないことを通知する、
ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。
The transmitting station is a base station, and the receiving station is a user terminal;
The feedback means feeds back information on the channel matrix between the base station and the user terminal to a base station that develops a serving cell that develops a cell accommodating the user terminal, and a channel matrix to other base stations. Without feedback on information about
The notifying means notifies the other base station that the signal from the other base station is not transmitted via the base station that deploys the serving cell.
The wireless communication system according to claim 5.
前記生成手段は、前記送信シンボルベクトルを事前符号化したベクトルに所定値を乗じて、送信信号ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の無線通信システム。
The generating means multiplies a vector obtained by pre-encoding the transmission symbol vector by a predetermined value to generate a transmission signal vector.
The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is a wireless communication system.
前記受信局は、フィードバックを受けない送信局との間における前記チャネル行列に基づいて、前記所定値を決定する決定手段をさらに有し、
前記フィードバック手段は、前記送信局の一部と前記受信局との間の前記チャネル行列に関する情報と共に、前記決定手段において決定した所定値を、前記送信局の一部へフィードバックする、
ことを特徴とする請求項8に記載の無線通信システム。
The receiving station further includes a determining unit that determines the predetermined value based on the channel matrix with a transmitting station that does not receive feedback,
The feedback means feeds back the predetermined value determined by the determining means to a part of the transmitting station together with information on the channel matrix between the part of the transmitting station and the receiving station.
The wireless communication system according to claim 8.
前記送信局の一部は、フィードバックされた当該送信局の一部と前記受信局との間の前記チャネル行列に関する情報を用いて、チャネル行列に関する情報と当該チャネル行列に関する情報に対応する前記所定値とを保持するテーブルを参照することにより、当該チャネル行列に関する情報に対応する前記所定値を決定する決定手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項8に記載の無線通信システム。
The part of the transmitting station uses the information about the channel matrix between the part of the transmitting station and the receiving station that are fed back, and the predetermined value corresponding to the information about the channel matrix and the information about the channel matrix And determining means for determining the predetermined value corresponding to the information related to the channel matrix by referring to a table holding
The wireless communication system according to claim 8.
前記事前符号化は、前記送信局の一部と前記受信局との間のチャネル行列の逆行列の算出、一般化逆行列の算出、又はベクトル摂動手法のいずれかによりプリコーディング行列を算出し、当該プリコーディング行列を前記送信シンボルベクトルに乗じることにより行われ、
前記送信局の一部または前記受信局は、フィードバックを受けない送信局と前記受信局との間のチャネル行列の対角成分に、前記所定値を加算した場合に得られる行列について、当該行列が対角優位行列となる確率と、当該確率に対応する前記所定値とを保持するテーブルを、前記行列が対角優位行列であるべき確率と、フィードバックを受けない送信局と前記受信局との間のチャネル行列に関する情報とを用いて参照することにより、当該チャネル行列に関する情報に対応する前記所定値を決定する決定手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項8に記載の無線通信システム。
In the precoding, a precoding matrix is calculated by any one of a calculation of an inverse matrix of a channel matrix between a part of the transmitting station and the receiving station, a calculation of a generalized inverse matrix, or a vector perturbation method. , By multiplying the transmission symbol vector by the precoding matrix,
A part of the transmitting station or the receiving station has a matrix obtained by adding the predetermined value to a diagonal component of a channel matrix between the transmitting station and the receiving station that does not receive feedback. A table that holds the probability of becoming a diagonal dominant matrix and the predetermined value corresponding to the probability, the probability that the matrix should be a diagonal dominant matrix, and between the transmitting station that does not receive feedback and the receiving station And determining means for determining the predetermined value corresponding to the information related to the channel matrix by referring to the information related to the channel matrix.
The wireless communication system according to claim 8.
前記確率は、フィードバックを受けない送信局と前記受信局との間のチャネル行列の各要素が従う確率分布に基づいて決定される、
ことを特徴とする請求項11に記載の無線通信システム。
The probability is determined based on a probability distribution followed by each element of a channel matrix between the transmitting station and the receiving station that do not receive feedback.
The wireless communication system according to claim 11.
複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムにおける送信装置であって、
受信装置から、前記送信装置と前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列に関する情報のフィードバックを受けた場合、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成手段と、
前記フィードバックを受けた場合は、前記生成手段において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、前記フィードバックを受けなかった場合は、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、
を有することを特徴とする送信装置。
A transmission apparatus in a wireless communication system in which a plurality of transmission apparatuses having a plurality of transmission antennas and a single reception apparatus having a plurality of reception antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
From the receiving device, information on a channel matrix having a value indicating a channel state between each of the plurality of transmitting antennas and each of the plurality of receiving antennas between the transmitting device and the receiving device. When receiving feedback, based on the information about the channel matrix, generation means for pre-encoding a transmission symbol vector having transmission symbols as elements to generate a transmission signal vector;
When receiving the feedback, each element of the transmission signal vector generated by the generating means is transmitted from each of the plurality of transmission antennas. When not receiving the feedback, the transmission symbol vector is transmitted by the transmission unit. Transmitting means for transmitting each of the elements of the transmission signal vector as a signal vector from each of the plurality of transmission antennas;
A transmission device comprising:
前記生成手段は、前記送信シンボルベクトルを事前符号化したベクトルに所定値を乗じて、送信信号ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項13に記載の送信装置。
The generating means multiplies a vector obtained by pre-encoding the transmission symbol vector by a predetermined value to generate a transmission signal vector.
The transmission apparatus according to claim 13.
複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムにおける受信装置であって、
前記複数の送信装置のそれぞれと前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得手段と、
前記複数の送信装置の一部へ、当該送信装置の一部と前記受信装置との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック手段と、
前記送信装置の一部が、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して生成して前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した送信信号ベクトルの要素と、フィードバックを受けなかった送信装置が、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した当該送信信号ベクトルの要素とを前記複数の受信アンテナにより同時に受信する受信手段と、
受信した信号と、前記フィードバックを受けなかった送信装置と前記受信装置との間の前記チャネル行列とに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する復元手段と、
を有することを特徴とする受信装置。
A plurality of transmission apparatuses having a plurality of transmission antennas and one reception apparatus having a plurality of reception antennas are reception apparatuses in a wireless communication system that performs wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
A channel matrix having a value indicating a state of a channel between each of the plurality of transmission antennas and each of the plurality of reception antennas between each of the plurality of transmission apparatuses and the reception apparatus is obtained. Acquisition means;
Feedback means for feeding back information on the channel matrix between the part of the transmitting apparatus and the receiving apparatus to a part of the plurality of transmitting apparatuses;
A part of the transmission apparatus generates a transmission symbol vector having transmission symbols as elements based on information on the channel matrix and generates transmission symbol vectors transmitted from each of the plurality of transmission antennas. Receiving means for simultaneously receiving, by the plurality of reception antennas, elements of the transmission signal vector transmitted from each of the plurality of transmission antennas by using the transmission symbol vector as the transmission signal vector; When,
Restoring means for restoring the transmission symbol vector based on the received signal and the channel matrix between the receiving device and the receiving device that did not receive the feedback;
A receiving apparatus comprising:
フィードバックを受けた前記送信装置の一部が送信した信号のみを受信した場合の通信品質が、フィードバックを受けた前記送信装置の一部が送信した信号とフィードバックを受けなかった送信装置が送信した信号とを同時に受信した場合の通信品質より高い場合は、前記フィードバックを受けなかった送信装置からの信号の送信を行わないことを、当該フィードバックを受けなかった送信装置へ通知する通知手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項15に記載の受信装置。
Communication quality when only a signal transmitted by a part of the transmission apparatus that has received feedback is received, a signal transmitted by a part of the transmission apparatus that has received feedback, and a signal transmitted by a transmission apparatus that has not received feedback If the communication quality is higher than when receiving simultaneously, the signal transmission from the transmission device that did not receive the feedback is not performed, further comprising a notification means for notifying the transmission device that did not receive the feedback,
The receiving device according to claim 15.
複数の送信アンテナを有する複数の送信局と、複数の受信アンテナを有する1つの受信局とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、
前記受信局において、
取得手段が、前記複数の送信局のそれぞれと前記受信局との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得工程と、
フィードバック手段が、前記複数の送信局の一部へ、当該送信局の一部と前記受信局との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック工程と、
を有し、
前記送信局の一部において、
生成手段が、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成工程と、
送信手段が、前記生成工程において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信工程と、
を有し、
フィードバックを受けなかった送信局において、
送信手段が、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信工程を有し、
前記受信局において、
復元手段が、前記複数の送信局からの信号と、前記フィードバックを受けなかった送信局と前記受信局との間の前記チャネル行列とに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する復元工程をさらに有する、
ことを特徴とする通信方法。
A communication method in a wireless communication system in which a plurality of transmitting stations having a plurality of transmitting antennas and a single receiving station having a plurality of receiving antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
In the receiving station,
A channel whose element is a value indicating a state of a channel between each of the plurality of transmitting antennas and each of the plurality of receiving antennas between each of the plurality of transmitting stations and the receiving station; An acquisition step of acquiring a matrix;
A feedback step in which feedback means feeds back information on the channel matrix between a part of the transmitting station and the receiving station to a part of the plurality of transmitting stations;
Have
In some of the transmitting stations,
A generating step for generating a transmission signal vector by pre-encoding a transmission symbol vector having a transmission symbol as an element based on information on the channel matrix; and
A transmission step of transmitting each of the elements of the transmission signal vector generated in the generation step from each of the plurality of transmission antennas;
Have
At the transmitting station that did not receive feedback,
The transmission means includes the transmission step of transmitting each of the elements of the transmission signal vector from each of the plurality of transmission antennas using the transmission symbol vector as the transmission signal vector,
In the receiving station,
The restoration means further comprises a restoration step of restoring the transmission symbol vector based on signals from the plurality of transmitting stations and the channel matrix between the transmitting station and the receiving station that did not receive the feedback. ,
A communication method characterized by the above.
複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムの送信装置における送信方法であって、
生成手段が、受信装置から、前記送信装置と前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列に関する情報のフィードバックを受けた場合、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して、送信信号ベクトルを生成する生成工程と、
送信手段が、前記フィードバックを受けた場合は、前記生成工程において生成した前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信し、前記フィードバックを受けなかった場合は、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、当該送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信工程と、
を有することを特徴とする送信方法。
A transmission method in a transmission apparatus of a wireless communication system in which a plurality of transmission apparatuses having a plurality of transmission antennas and a single reception apparatus having a plurality of reception antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
A channel whose element is a value indicating a state of a channel between each of the plurality of transmission antennas and each of the plurality of reception antennas between the transmission device and the reception device; A generation step of generating a transmission signal vector by pre-encoding a transmission symbol vector having a transmission symbol as an element based on information on the channel matrix when receiving feedback of information on the matrix;
When the transmission means receives the feedback, each of the elements of the transmission signal vector generated in the generation step is transmitted from each of the plurality of transmission antennas. When the transmission means does not receive the feedback, the transmission symbol Transmitting the vector as the transmission signal vector, and transmitting each of the elements of the transmission signal vector from each of the plurality of transmission antennas;
A transmission method characterized by comprising:
複数の送信アンテナを有する複数の送信装置と、複数の受信アンテナを有する1つの受信装置とが、多入力多出力(MIMO)による無線通信を行う無線通信システムの受信装置における受信方法であって、
取得手段が、前記複数の送信装置のそれぞれと前記受信装置との間における、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列を取得する取得工程と、
フィードバック手段が、前記複数の送信装置の一部へ、当該送信装置の一部と前記受信装置との間の前記チャネル行列に関する情報をフィードバックするフィードバック工程と、
受信手段が、前記送信装置の一部が、前記チャネル行列に関する情報に基づいて、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルを事前符号化して生成して前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した送信信号ベクトルの要素と、フィードバックを受けなかった送信装置が、前記送信シンボルベクトルを前記送信信号ベクトルとして、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信した当該送信信号ベクトルの要素とを前記複数の受信アンテナにより同時に受信する受信工程と、
復元手段が、受信した信号と、前記フィードバックを受けなかった送信装置と前記受信装置との間の前記チャネル行列とに基づいて、前記送信シンボルベクトルを復元する復元工程と、
を有することを特徴とする送信装置。
A reception method in a reception apparatus of a wireless communication system in which a plurality of transmission apparatuses having a plurality of transmission antennas and a single reception apparatus having a plurality of reception antennas perform wireless communication by multiple input multiple output (MIMO),
A channel whose element is a value indicating a state of a channel between each of the plurality of transmission antennas and each of the plurality of reception antennas between each of the plurality of transmission devices and the reception device. An acquisition step of acquiring a matrix;
A feedback step in which feedback means feeds back information about the channel matrix between a part of the transmission device and the reception device to a part of the plurality of transmission devices;
A transmission signal generated by a receiving unit, which is generated by a part of the transmission apparatus by pre-encoding a transmission symbol vector having transmission symbols as elements based on information on the channel matrix and transmitted from each of the plurality of transmission antennas A transmission apparatus that has not received feedback uses the transmission symbol vector as the transmission signal vector, and the transmission signal vector element transmitted from each of the plurality of transmission antennas is simultaneously transmitted by the plurality of reception antennas. A receiving process for receiving;
A restoring step for restoring the transmission symbol vector based on the received signal and the channel matrix between the transmitting device and the receiving device that did not receive the feedback;
A transmission device comprising:
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