JP2021145210A - Radio communication device and radio communication method - Google Patents
Radio communication device and radio communication method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021145210A JP2021145210A JP2020041768A JP2020041768A JP2021145210A JP 2021145210 A JP2021145210 A JP 2021145210A JP 2020041768 A JP2020041768 A JP 2020041768A JP 2020041768 A JP2020041768 A JP 2020041768A JP 2021145210 A JP2021145210 A JP 2021145210A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- unit
- signals
- received signal
- received
- 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
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000004260 weight control Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method.
5GHz帯の電波を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11a規格、11n規格、11ac規格に基づく無線LANがある。11a規格では、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式をベースとして、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させて、最大54Mbit/sの伝送速度を実現している。さらに、11n規格では、複数アンテナを用いて同一の無線チャネルで空間分割多重を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)や、20MHzの周波数チャネルを2つ同時に利用して40MHzの周波数チャネルを利用するチャネルボンディング技術を用いて、最大600Mbit/sの伝送速度を実現している。また、11acの規格では、20MHzの周波数チャネルを8つまで同時に利用し最大160MHzの周波数チャネルとして利用するチャネルボンディング技術や、同一の無線チャネルで複数の宛先に対して異なる信号を同時伝送する下り回線のマルチユーザMIMO技術等を利用し、11n規格より高速かつ高効率な無線通信を実現している。 As a high-speed wireless access system using radio waves in the 5 GHz band, there is a wireless LAN based on the IEEE802.11a standard, the 11n standard, and the 11ac standard. In the 11a standard, based on the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation method, the characteristics in a multipath fading environment are stabilized, and a maximum transmission speed of 54 Mbit / s is realized. Furthermore, in the 11n standard, MIMO (Multiple Input Multiple Output), which performs time division multiplexing on the same wireless channel using multiple antennas, and channel bonding, which uses two 20 MHz frequency channels at the same time and uses a 40 MHz frequency channel. Using technology, we have achieved transmission speeds of up to 600 Mbit / s. In addition, in the 11ac standard, channel bonding technology that uses up to eight 20 MHz frequency channels at the same time and uses them as a maximum 160 MHz frequency channel, and downlinks that simultaneously transmit different signals to multiple destinations on the same wireless channel. By utilizing the multi-user MIMO technology of the above, wireless communication that is faster and more efficient than the 11n standard is realized.
現在では、伝送速度の向上に加えて伝送効率の向上にも焦点を当てたIEEE802.11ax規格の策定も進められている。11axでは、同時伝送による空間的な周波数再利用の促進、OFDM変調方式の効率改善、また、マルチユーザ伝送として、上下回線のOFDMA伝送と上り回線のマルチユーザMIMO伝送が追加される予定である。 Currently, the IEEE802.11ax standard is being formulated with a focus on improving transmission efficiency in addition to improving transmission speed. In 11ax, it is planned to promote spatial frequency reuse by simultaneous transmission, improve the efficiency of OFDM modulation method, and add OFDMA transmission of upper and lower lines and multi-user MIMO transmission of uplink as multi-user transmission.
また、高速伝送を行うために、CMA(Constant Modulus Algorithm)アダプティブアレーを用いて干渉波を抑制する技術が知られている(例えば非特許文献1参照)。 Further, in order to perform high-speed transmission, a technique of suppressing an interference wave by using a CMA (Constant Modulus Algorithm) adaptive array is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来のCMAアダプティブアレーを用いた技術では、全てのアンテナ特性の受信信号ベクトルを用いて処理を行う必要があるため、受信信号の干渉や雑音の大きさによっては、通信品質が劣化してしまうことがある。 However, in the conventional technology using the CMA adaptive array, it is necessary to perform processing using the received signal vectors of all antenna characteristics, so that the communication quality deteriorates depending on the interference of the received signal and the magnitude of noise. It may end up.
また、近年の5Gなどの無線通信システムでは、マッシブMIMO伝送のようにアンテナ数の増大が飛躍的に進んでおり、全てのアンテナの受信信号を一括して処理するためには、計算処理量が多くなり過ぎてしまうことがある。 Further, in recent wireless communication systems such as 5G, the number of antennas is increasing dramatically as in massive MIMO transmission, and the amount of calculation processing is required to process the received signals of all antennas at once. It can be too much.
本発明は、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a wireless communication device and a wireless communication method capable of improving communication quality while suppressing the amount of calculation processing for a plurality of received signals.
本発明の一態様にかかる無線通信装置は、変調された送信信号の1シンボル内で指向性を複数回変化させつつ、前記送信信号を受信する複数のアンテナと、複数の前記アンテナが受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力するビーム形成部と、前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成部が前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する制御部と、前記ビーム形成部が出力した信号を複数の信号に分割する信号分割部と、前記信号分割部が分割した複数の信号の全ての組合せの中から、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行う解析部と、前記解析部が解析した結果に基づいて、前記信号分割部が分割した複数の信号の一部を選択する選択部と、前記選択部が選択した信号をMIMO−OFDM復調する復調部とを有することを特徴とする。 The wireless communication device according to one aspect of the present invention includes a plurality of antennas for receiving the transmission signal and reception received by the plurality of antennas while changing the directivity a plurality of times within one symbol of the modulated transmission signal. The beam forming unit that outputs a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the signal, and the beam forming within one symbol of the received signal while controlling so as to minimize the distortion component of the envelope of the received signal. A control unit that controls the unit to output a plurality of received signal patterns by changing the amplitude and phase of the received signal a plurality of times, and a signal division unit that divides the signal output by the beam forming unit into a plurality of signals. An analysis unit that performs analysis to identify the combination of signals having the highest communication quality when the number of signals is reduced and demodulated from all the combinations of the plurality of signals divided by the signal division unit. It has a selection unit that selects a part of a plurality of signals divided by the signal division unit based on the result analyzed by the analysis unit, and a demodulation unit that demolishes the signal selected by the selection unit by MIMO-OFDM. It is a feature.
本発明の一態様にかかる無線通信方法は、変調された送信信号の1シンボル内で指向性を複数回変化させつつ、前記送信信号を受信する受信工程と、受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力するビーム形成工程と、前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する制御工程と、出力した複数の受信信号パターンを複数の信号に分割する信号分割工程と、分割した複数の信号の全ての組合せの中から、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行う解析工程と、解析した結果に基づいて、分割した複数の信号の一部を選択する選択工程と、選択した信号をMIMO−OFDM復調する復調工程とを含むことを特徴とする。 In the wireless communication method according to one aspect of the present invention, the reception step of receiving the transmission signal and the amplitude and phase of the received reception signal are changed while changing the directivity a plurality of times within one symbol of the modulated transmission signal. A plurality of amplitudes and phases of the received signal are set within one symbol of the received signal while controlling so as to minimize the distortion component of the envelope of the received signal and the beam forming step of changing and outputting the received signal pattern. A control process that controls to output a plurality of received signal patterns by changing the number of times, a signal dividing process that divides the output multiple received signal patterns into a plurality of signals, and all combinations of the divided plurality of signals. From the analysis process, which identifies the combination of signals with the highest communication quality when the number of signals is reduced and demodulated, and a part of a plurality of divided signals is selected based on the analysis result. It is characterized by including a selection step and a demodulation step of demolishing the selected signal by MIMO-OFDM.
本発明によれば、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the communication quality while suppressing the amount of calculation processing for a plurality of received signals.
まず、本発明がなされるに至った背景について説明する。図9は、比較例の無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局4は、複数のアンテナ40、ビーム形成部41、RF(Radio Frequency)部42、A/D変換部43、制御部44、信号分割部45、及び復調部46を有する。
First, the background leading to the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a radio base station of a comparative example. The radio base station 4 has a plurality of
なお、図9においては、無線基地局4が受信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線基地局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。 Note that, in FIG. 9, only the main functional blocks required for the radio base station 4 to perform reception are shown, and other functional blocks generally mounted on the radio base station are not shown. ..
アンテナ40は、例えばMIMO−OFDM信号を受信する。アンテナ40は、ビーム形成部41に接続されており、受信したMIMO−OFDM信号をビーム形成部41に対して出力する。
The
ビーム形成部41は、アンテナ40が受信した受信信号に対して、制御部44から入力される制御信号に応じて振幅と位相を変更し、変更した信号(受信信号パターン)を合成して、RF部42に対して出力する。例えば、ビーム形成部41は、制御部44の制御に応じて、受信信号の1シンボル内に複数(例えばP個)の受信信号パターンを出力する。
The beam forming unit 41 changes the amplitude and phase of the received signal received by the
RF部42は、ビーム形成部41から入力されたMIMO−OFDM信号に対し、増幅・周波数変更・フィルタリングなどのアナログ処理を施し、処理した信号をA/D変換部43に対して出力する。つまり、RF部42は、一般的な無線装置のRFフロントエンドの機能が搭載されている。
The
A/D変換部43は、RF部42から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変更し、信号分割部45に対して出力する。また、A/D変換部43は、サンプリング周期を制御部44に対して通知する。ここでは、A/D変換部43は、受信信号のシンボルレート対してP倍の速度でサンプリングを行う。
The A /
制御部44は、無線基地局4を構成する各部を制御する。例えば、制御部44は、アンテナ40が1つのOFDMシンボルの信号を受信する間に、ビーム形成部41が受信信号の振幅と位相を複数回(例えばP回)変更するように制御を行い、ビーム形成部41に複数(例えばP個)の受信信号パターンを生成させる。
The
信号分割部45は、A/D変換部43から入力された信号を、制御部44が制御するアンテナ特性ごとに分割し、復調部46に対して出力する。
The
復調部46は、信号分割部45が分割した信号に対し、無線LANシステム等で規定されるMIMO−OFDMの復調処理を行う。
The
つまり、比較例の無線基地局4は、ビーム形成部41が振幅と位相を変更した全ての信号を合成し、復調部46が復調する構成となっている。
That is, the radio base station 4 of the comparative example has a configuration in which the beam forming unit 41 synthesizes all the signals whose amplitude and phase are changed, and the
このとき、無線基地局4は、受信信号の干渉や雑音の大きさによっては、通信品質が劣化してしまうことがある。さらに、近年の5Gなどの無線通信システムでは、マッシブMIMO伝送のようにアンテナ数の増大が飛躍的に進んでおり、全てのアンテナの受信信号を一括して処理するためには、計算処理量が多くなり過ぎてしまうことがある。 At this time, the radio base station 4 may deteriorate in communication quality depending on the interference of the received signal and the magnitude of noise. Furthermore, in recent wireless communication systems such as 5G, the number of antennas has increased dramatically as in massive MIMO transmission, and the amount of calculation processing is required to process the received signals of all antennas at once. It can be too much.
次に、一実施形態にかかる無線通信システムの構成例について説明する。図1は、一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図1に示すように、無線通信システムは、例えば、無線通信装置としての無線基地局1と、無線基地局1に対して無線通信可能な範囲であるサービスエリア内に存在するn台の無線端末局2−1〜2−nとを有する。
Next, a configuration example of the wireless communication system according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes, for example, a
無線端末局2−1〜2−nは、無線基地局1に対して非同期に上り信号を送信する。以下、無線端末局2−1〜2−nのように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に無線端末局2などと略記する。
The radio terminal stations 2-1 to 2-n asynchronously transmit an uplink signal to the
図2は、無線端末局2の構成例を示す図である。図2に示すように、無線端末局2は、例えば変調部20、D/A変換部21、RF部22、及びアンテナ23を有する。なお、図2においては、無線端末局2が送信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線端末局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the
変調部20は、例えば無線LANシステム等で規定されるMIMO−OFDMの変調処理を行い、変調した信号をD/A変換部21に対して出力する。
The
D/A変換部21は、変調部20から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変更し、RF部22に対して出力する。
The D /
RF部22は、D/A変換部21から入力され信号に対して、増幅・周波数変更・フィルタリングなどの処理を行い、処理した送信信号をアンテナ23に対して出力する。つまり、RF部22は、一般的な無線通信装置のRFフロントエンドの機能を備える。
The
アンテナ23は、RF部22から入力された送信信号を空中に放射する。
The
図3は、一実施形態にかかる無線基地局1の構成例を示す図である。無線基地局1は、複数のアンテナ10、ビーム形成部11、RF部12、A/D変換部13、制御部14、信号分割部15、選択部16、解析部17、及び復調部18を有する。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
なお、図3においては、無線基地局1が受信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線基地局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。
Note that, in FIG. 3, only the main functional blocks required for the
アンテナ10は、例えばMIMO−OFDM信号を受信する。アンテナ10は、ビーム形成部11に接続されており、受信したMIMO−OFDM信号をビーム形成部11に対して出力する。より具体的には、アンテナ10は、変調された送信信号の1シンボル内で指向性を複数回変化させつつ、送信信号を受信する。
The
ビーム形成部11は、アンテナ10が受信した受信信号に対して、制御部14から入力される制御信号に応じて振幅と位相を変更し、変更した信号(受信信号パターン)を合成して、RF部12に対して出力する。例えば、ビーム形成部11は、制御部14の制御に応じて、受信信号の1シンボル内に複数(例えばP個)の受信信号パターンを出力する。
The beam forming unit 11 changes the amplitude and phase of the received signal received by the
図4は、ビーム形成部11が出力した受信信号パターン(アンテナ特性)の一例を示す図である。図4(a)は、ピーク方向が0度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(b)は、ピーク方向が90度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(c)は、ピーク方向が180度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(d)は、ピーク方向が270度の場合の受信信号パターンを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a received signal pattern (antenna characteristic) output by the beam forming unit 11. FIG. 4A is a diagram showing a received signal pattern when the peak direction is 0 degrees. FIG. 4B is a diagram showing a received signal pattern when the peak direction is 90 degrees. FIG. 4C is a diagram showing a received signal pattern when the peak direction is 180 degrees. FIG. 4D is a diagram showing a received signal pattern when the peak direction is 270 degrees.
例えば、ビーム形成部11は、図4に示したように90°ずつずれた4方向にメインローブ、サイドローブ及びバックローブが生じるように合成を行う。 For example, the beam forming unit 11 synthesizes so that the main lobe, side lobe, and back lobe are generated in four directions shifted by 90 ° as shown in FIG.
RF部12(図3)は、ビーム形成部11から入力されたMIMO−OFDM信号に対し、増幅・周波数変更・フィルタリングなどのアナログ処理を施し、処理した信号をA/D変換部13に対して出力する。つまり、RF部12は、一般的な無線装置のRFフロントエンドの機能が搭載されている。
The RF unit 12 (FIG. 3) performs analog processing such as amplification, frequency change, and filtering on the MIMO-OFDM signal input from the beam forming unit 11, and transmits the processed signal to the A / D conversion unit 13. Output. That is, the
A/D変換部13は、RF部12から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変更し、信号分割部15に対して出力する。また、A/D変換部13は、サンプリング周期を制御部14に対して通知する。ここでは、A/D変換部13は、受信信号のシンボルレート対してP倍の速度でサンプリングを行う。
The A / D conversion unit 13 changes the analog signal input from the
制御部14は、無線基地局1を構成する各部を制御する。例えば、制御部14は、アンテナ10が1つのOFDMシンボルの信号を受信する間に、ビーム形成部11が受信信号の振幅と位相を複数回(例えばP回)変更するように制御を行い、ビーム形成部11に複数(例えばP個)の受信信号パターンを生成させる。
The
ここで、制御部14は、受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、受信信号の1シンボル内でビーム形成部11が受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する。
Here, the
信号分割部15は、A/D変換部13から入力された信号を、制御部14が制御するアンテナ特性ごとに複数の信号に分割し、選択部16に対して出力する。
The
選択部16は、信号分割部15から入力されたP個の信号を解析部17に対して出力し、解析部17から入力される指示信号に従って、信号分割部15から入力されたP個の信号の中からQ個(ただし、2≦Q<P)の信号を選択する。そして、選択部16は、選択したQ個の信号を復調部18に対して出力する。
The
解析部17は、選択部16から入力されたP個の信号の全ての組合せの中から、信号数をQ個に削減させて復調した場合に、通信品質が最も高くなるQ個の信号の組合せを特定する解析を行う。
The analysis unit 17 combines all the combinations of P signals input from the
ここで、通信品質が最も高い信号の組合せとは、スループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せなどであるとする。 Here, it is assumed that the combination of signals having the highest communication quality is a combination of signals having the maximum throughput, a combination of signals having the minimum packet error rate, and the like.
より具体的には、解析部17は、P個の信号の全ての組合せに対して復調した場合の通信品質を算出し、例えばスループットが最大となるQ個の信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となるQ個の信号の組合せを特定し、特定した信号の組合せ結果を指示信号として選択部16へ出力する。
More specifically, the analysis unit 17 calculates the communication quality when demodulating all combinations of P signals, for example, the combination of Q signals having the maximum throughput, or the packet error rate. The combination of Q signals having the minimum value is specified, and the combination result of the specified signals is output to the
復調部18は、選択部16から入力されたQ個の信号に対し、通信データを含む受信信号(シンボル)のCMA処理による干渉波抑圧と、MIMO−OFDMの復調処理を行う。
The
なお、無線基地局1は、アンテナ特性を受信信号の1シンボル内でP回変化させ、A/D変換部13が受信信号のシンボルレートに対してP倍の速度でA/D変換を行い、複数の異なる伝搬特性を持つP個の仮想ブランチを得る。
The
従来は、1つのOFDMシンボル内に取得したP個の異なる受信信号をアレーデータとしてMIMO−OFDMの復調処理を行うためには、異なる時間における伝搬チャネルを取得する必要があった。 Conventionally, in order to perform MIMO-OFDM demodulation processing using P different received signals acquired in one OFDM symbol as array data, it is necessary to acquire propagation channels at different times.
これに対し、一実施形態にかかる無線基地局1は、一定包絡線アルゴリズム(CMA)をアレーアンテナのウエイト制御に利用している。CMAでは、送信された信号が一定の包絡線を持つという性質を利用するアレー出力の包絡線の歪成分が最小になるようにウエイトを制御する。
On the other hand, the
図5は、CMAの動作原理の概要を示す図である。CMAは、アレーアンテナの出力信号の包絡線を一定にするようにウエイトを制御することを特徴とする。例えば、CMAにおいては、希望波である第1到来波と、第2到来波とを合成して合成波y(アレーアンテナの出力電圧)を生成し、合成波yと所望の包絡線値σを用いて、下式(1)によって表されるCMAの評価関数による評価が行われる。なお、式(1)におけるE[・]は、期待値を求める操作を表す。 FIG. 5 is a diagram showing an outline of the operating principle of CMA. The CMA is characterized in that the weight is controlled so that the envelope of the output signal of the array antenna is constant. For example, in CMA, the desired first arrival wave and the second arrival wave are combined to generate a composite wave y (output voltage of the array antenna), and the composite wave y and the desired wrapping line value σ are obtained. The evaluation is performed by the evaluation function of CMA represented by the following equation (1). Note that E [・] in the equation (1) represents an operation for obtaining an expected value.
そして、CMAでは、合成波yから第2到来波を抑圧して、第1到来波を抽出する。上式(1)に示すXは、アレーアンテナの受信信号ベクトルになる。 Then, in CMA, the second arrival wave is suppressed from the composite wave y, and the first arrival wave is extracted. X shown in the above equation (1) is the received signal vector of the array antenna.
しかし、無線基地局1においては、アレーアンテナから出力される信号が1系統しかない。よって、無線基地局1は、アレーアンテナの異なるアンテナで得られるXの変わりに、異なるアンテナ特性におけるP個の受信信号からなるベクトルを用いる。
However, in the
CMAは、タイミング同期を必要としないアルゴリズムであるため、タイミングの同期や伝搬チャネルの推定を必要としない。なお、CMAの基本的な特徴は、非特許文献1にも記載されている。
Since CMA is an algorithm that does not require timing synchronization, it does not require timing synchronization or estimation of propagation channels. The basic features of CMA are also described in
つまり、制御部14は、受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、受信信号の1シンボル内でビーム形成部11が受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御している。
That is, the
図6は、一実施形態にかかる無線通信システムにおける上り回線の通信シーケンスの一例を示す図である。図6に示すように、一実施形態にかかる無線通信システムでは、例えば無線端末局2−1,2−2が非同期に信号を伝送することが想定される。このとき、無線端末局2−1が送信する信号を希望波である上り回線のMIMO−OFDM信号とすると、無線端末局2−2が送信する信号は干渉信号となる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of an uplink communication sequence in the wireless communication system according to the embodiment. As shown in FIG. 6, in the wireless communication system according to the embodiment, it is assumed that, for example, wireless terminal stations 2-1 and 2-2 transmit signals asynchronously. At this time, if the signal transmitted by the wireless terminal station 2-1 is an uplink MIMO-OFDM signal that is a desired wave, the signal transmitted by the wireless terminal station 2-2 is an interference signal.
無線基地局1は、受信ポートが1素子であっても1シンボル内でA/D変換部13がオーバーサンプリングによる変換を行うことにより、複数のアンテナ特性の異なるブランチを得ることができ、受信信号のみで干渉除去を実現するCMAを複数のパターンの異なるブランチに適用することにより、タイミング同期やチャネル推定が不要となる。
In the
次に、無線通信システムの変形例について説明する。図7は、実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末局2の第1変形例(無線端末局2a)を示す図である。
Next, a modified example of the wireless communication system will be described. FIG. 7 is a diagram showing a first modification (wireless terminal station 2a) of the
図7に示すように、無線端末局2aは、パイロット信号生成部24、変調部25、D/A変換部21、RF部22、及びアンテナ23を有する。なお、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
As shown in FIG. 7, the radio terminal station 2a has a pilot signal generation unit 24, a
パイロット信号生成部24は、無線基地局1が信号電力と干渉電力の比を算出するための信号、及び無線基地局1がビットエラーレートを算出するための信号をパイロット信号として生成し、変調部25に対して出力する。
The pilot signal generation unit 24 generates a signal for the
ここで、パイロット信号は、0と1を規則的に並べた信号となり、その規則性は無線基地局1にも共有されているものとする。
Here, it is assumed that the pilot signal is a signal in which 0s and 1s are regularly arranged, and the regularity is also shared by the
変調部25は、パイロット信号生成部24から入力されたパイロット信号を含めてMIMO−OFDMの変調処理を行い、変調した信号をD/A変換部21に対して出力する。
The
無線通信システムの変形例においては、図3に示した解析部17は、パイロット信号を用いて各ビームに対する所望の信号電力と干渉電力を算出し、スループットが最大となるQ個の信号の組合せを特定する。又は、解析部17は、パイロット信号を用いてパケットエラーレートを算出し、パケットエラーレートが最小となるQ個の信号の組合せを特定する。 In a modified example of the wireless communication system, the analysis unit 17 shown in FIG. 3 calculates the desired signal power and interference power for each beam using the pilot signal, and selects a combination of Q signals having the maximum throughput. Identify. Alternatively, the analysis unit 17 calculates the packet error rate using the pilot signal, and specifies the combination of Q signals that minimizes the packet error rate.
つまり、無線通信システムの変形例では、無線基地局1における計算処理の負荷を軽減するように、無線端末局2aがパイロット信号を含む信号を送信する。
That is, in a modified example of the wireless communication system, the wireless terminal station 2a transmits a signal including a pilot signal so as to reduce the load of calculation processing in the
また、無線端末局2aは、図8に示した無線端末局2bのように、さらにビーム形成部26が設けられてもよい。ビーム形成部26は、無線端末局2bが送信する信号の例えばスループットを向上させるビームをアンテナ23が形成するように、信号の振幅及び位相を制御する。
Further, the wireless terminal station 2a may be further provided with a
このように、一実施形態にかかる無線通信システムは、通信品質が最も高くなるQ個の信号の組合せを無線基地局1が特定し、信号数をP個からQ個に削減させて復調を行うので、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる。
As described above, in the wireless communication system according to the embodiment, the
1・・・無線基地局、2−1〜2−n,2a,2b・・・無線端末局、10・・・アンテナ、11・・・ビーム形成部、12・・・RF部、13・・・A/D変換部、14・・・制御部、15・・・信号分割部、16・・・選択部、17・・・解析部、18・・・復調部、20,25・・・変調部、21・・・D/A変換部、22・・・RF部、23・・・アンテナ、24・・・パイロット信号生成部
1 ... Radio base station, 2-1-2-n, 2a, 2b ... Radio terminal station, 10 ... Antenna, 11 ... Beam forming section, 12 ... RF section, 13 ... A / D conversion unit, 14 ... control unit, 15 ... signal division unit, 16 ... selection unit, 17 ... analysis unit, 18 ... demodulation unit, 20, 25 ... modulation Unit, 21 ... D / A conversion unit, 22 ... RF unit, 23 ... antenna, 24 ... pilot signal generation unit
Claims (4)
複数の前記アンテナが受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力するビーム形成部と、
前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成部が前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する制御部と、
前記ビーム形成部が出力した信号を複数の信号に分割する信号分割部と、
前記信号分割部が分割した複数の信号の全ての組合せの中から、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行う解析部と、
前記解析部が解析した結果に基づいて、前記信号分割部が分割した複数の信号の一部を選択する選択部と、
前記選択部が選択した信号をMIMO−OFDM復調する復調部と
を有することを特徴とする無線通信装置。 A plurality of antennas that receive the transmitted signal while changing the directivity a plurality of times within one symbol of the modulated transmission signal.
A beam forming unit that outputs a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the received signal received by the plurality of antennas.
A plurality of received signals are received by the beam forming unit changing the amplitude and phase of the received signal a plurality of times within one symbol of the received signal while controlling so as to minimize the distortion component of the envelope of the received signal. A control unit that controls to output a pattern,
A signal dividing unit that divides the signal output by the beam forming unit into a plurality of signals, and a signal dividing unit.
An analysis unit that performs analysis to identify the combination of signals having the highest communication quality when demodulated by reducing the number of signals from all combinations of a plurality of signals divided by the signal division unit.
A selection unit that selects a part of a plurality of signals divided by the signal division unit based on the result analyzed by the analysis unit, and a selection unit.
A wireless communication device including a demodulation unit that demodulates a signal selected by the selection unit by MIMO-OFDM.
前記送信信号の信号電力及び干渉電力の算出結果、又は、前記送信信号のパケットエラーレートの算出結果に基づいて、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 The analysis unit
Based on the calculation result of the signal power and interference power of the transmission signal or the calculation result of the packet error rate of the transmission signal, the combination of signals having the highest communication quality when demodulated by reducing the number of signals is specified. The wireless communication device according to claim 1, wherein the analysis is performed.
受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力するビーム形成工程と、
前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する制御工程と、
出力した複数の受信信号パターンを複数の信号に分割する信号分割工程と、
分割した複数の信号の全ての組合せの中から、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行う解析工程と、
解析した結果に基づいて、分割した複数の信号の一部を選択する選択工程と、
選択した信号をMIMO−OFDM復調する復調工程と
を含むことを特徴とする無線通信方法。 A receiving process of receiving the transmitted signal while changing the directivity a plurality of times within one symbol of the modulated transmission signal.
A beam forming process that outputs a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the received received signal,
A plurality of received signal patterns are output by changing the amplitude and phase of the received signal a plurality of times within one symbol of the received signal while controlling so as to minimize the distortion component of the envelope of the received signal. Control process and
A signal division process that divides a plurality of output received signal patterns into a plurality of signals, and
An analysis process that identifies the combination of signals with the highest communication quality when demodulated by reducing the number of signals from all combinations of a plurality of divided signals.
A selection process that selects a part of multiple divided signals based on the analysis results,
A wireless communication method comprising a demodulation step of demodulating a selected signal in MIMO-OFDM.
前記送信信号の信号電力及び干渉電力の算出結果、又は、前記送信信号のパケットエラーレートの算出結果に基づいて、信号数を削減させて復調した場合に通信品質が最も高くなる信号の組合せを特定する解析を行うこと
を特徴とする請求項3に記載の無線通信方法。
The analysis step is
Based on the calculation result of the signal power and interference power of the transmission signal or the calculation result of the packet error rate of the transmission signal, the combination of signals having the highest communication quality when demodulated by reducing the number of signals is specified. The wireless communication method according to claim 3, wherein the analysis is performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020041768A JP7415687B2 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Wireless communication device and wireless communication method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020041768A JP7415687B2 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Wireless communication device and wireless communication method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021145210A true JP2021145210A (en) | 2021-09-24 |
JP7415687B2 JP7415687B2 (en) | 2024-01-17 |
Family
ID=77767219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020041768A Active JP7415687B2 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Wireless communication device and wireless communication method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7415687B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022260097A1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 国立大学法人東京工業大学 | Wireless communication device and wireless communication method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016010057A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 日本電信電話株式会社 | Receiver and reception method |
-
2020
- 2020-03-11 JP JP2020041768A patent/JP7415687B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016010057A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 日本電信電話株式会社 | Receiver and reception method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
渡部 一聖,西森 健太郎,谷口 諒太郎,村上 友規: "仮想 Massive アレーを用いた伝搬環境制御法の提案", 信学技報 IEICE TECHNICAL REPORT CQ2019-15, JPN6022046856, May 2019 (2019-05-01), JP, pages 23 - 26, ISSN: 0005027412 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022260097A1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 国立大学法人東京工業大学 | Wireless communication device and wireless communication method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7415687B2 (en) | 2024-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102244637B (en) | Sending apparatus and sending method | |
JP4199128B2 (en) | Signal selection system and method | |
KR100712070B1 (en) | Apparatus for Cordless Transmission of Multi-Carrier Supporting Multi-Antenna System | |
EP1220506B1 (en) | Beam formation circuit and an apparatus and a method of receiving radio frequency signals making use of a smart antenna | |
US7564910B2 (en) | Method and system for communications with reduced complexity receivers | |
JP3718337B2 (en) | Adaptive variable directional antenna | |
US7843960B2 (en) | Multi-carrier radio transmission system, transmission device, and reception device | |
CN101112061A (en) | System and method for selecting data rates to provide uniform bit loading of subcarriers of a multicarrier communication channel | |
WO2006006826A1 (en) | Apparatus and method for beamforming in a multi-antenna system | |
JP4376805B2 (en) | Spatial multiplexing transmission method and transmitter | |
KR20140092951A (en) | Method and apparatus for fast beam-link construction scheme in the mobile communication system | |
WO2009147958A1 (en) | Mobile communication system, mobile communication device, and mobile communication method | |
JP2000224139A (en) | Diversity receiver | |
US20070188381A1 (en) | Receiver, transmission device and receiving method | |
WO2013080451A1 (en) | Wireless reception device and wireless reception method in wireless communication system | |
JP7415687B2 (en) | Wireless communication device and wireless communication method | |
JP7144808B2 (en) | Wireless communication device and wireless communication method | |
WO2022038689A1 (en) | Reception device, reception method, program, and transmission device | |
JP2015082773A (en) | Weight coefficient calculation device, adaptive array reception device, and weight coefficient calculation method | |
Maruta et al. | Blind interference suppression scheme by eigenvector beamspace CMA adaptive array with subcarrier transmission power assignment for spectrum superposing | |
JP2005354365A (en) | Spatial multiplex transmission apparatus | |
JP2006180339A (en) | Transmitting method and transmitting device for spatial multiplex transmission | |
JP4198452B2 (en) | Radio apparatus and antenna directivity control method | |
KR102182812B1 (en) | Method and system for single carrier wideband hybrid beamforming based on limited feedback | |
JP2001268632A (en) | Radio communication system, radio base station, and mobile station |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200313 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20200522 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200529 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200701 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20200819 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200820 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20220415 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220418 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20220418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230529 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20231002 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231020 |
|
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: 20231205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7415687 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |