JP4105175B2 - Wireless communication apparatus and method - Google Patents

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本発明は、無線回線を介して通信を行う無線システムにおいて、送信するパケット長が長い場合、伝達関数の変動による受信品質の低下を抑制するため、伝達関数の経時変化に対応したチャネルトラッキング(伝達関数のチューニング)を行う技術に関する。
特に、本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立なデータを送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間の伝達関数行列をもとに受信局側でデータの復調を行うことにより無線通信を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、回路規模を抑制しながら良好な伝送特性を実現するための受信技術に関する。
また、本発明は、特に、2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムの伝送速度の高速化を行うためにおいて利用される。
In a wireless system that performs communication via a wireless line, the present invention provides channel tracking (transmission) corresponding to a change in transfer function over time in order to suppress a decrease in reception quality due to a change in transfer function when the packet length to be transmitted is long. The present invention relates to a technique for performing function tuning.
In particular, the present invention uses the same frequency channel, transmits independent data from a plurality of different transmission antennas, receives signals using a plurality of reception antennas, and based on a transfer function matrix between the transmission and reception antennas. The present invention relates to a receiving technique for realizing good transmission characteristics while suppressing a circuit scale in a high-speed wireless access system that realizes wireless communication by demodulating data on a receiving station side.
In addition, the present invention is used particularly for increasing the transmission speed of a high-speed wireless access system using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band.

近年、2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などの普及が目覚しい。
これらのシステムでは、最大で54Mbpsの伝送速度を実現しているが、無線LANの普及に伴い更なる伝送速度の高速化が求められている。
そのための技術としては、MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)技術が有力である。このMIMO技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ/受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側の各アンテナから送信された独立な信号を推定し、送信された信号におけるデータを再生するものである。
In recent years, the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, etc. have been remarkably spread as high-speed wireless access systems using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band.
In these systems, a maximum transmission rate of 54 Mbps is realized. However, with the spread of wireless LAN, further increase in transmission rate is required.
For this purpose, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technology is promising. This MIMO technology is such that different independent signals are transmitted on the same channel from a plurality of transmitting antennas on the transmitting station side, and signals are received using the same plurality of antennas on the receiving station side, between each transmitting antenna / receiving antenna. The transfer function matrix is obtained, the independent signal transmitted from each antenna on the transmitting station side is estimated using this matrix, and the data in the transmitted signal is reproduced.

ここで、上記MIMOの無線送受信システムにおいて、N本の送信アンテナを用いてN系統の信号を送信し、M本のアンテナを用いて、送信されたN系統の信号を受信する場合を考える。
まず、送信局及び受信局の各アンテナ間にはN×M個の伝送のパスが存在し、第i送信アンテナから送信され第j受信アンテナで受信される場合の伝達関数をhj,iとし、これを第(j,i)成分とするM行N列の行列をHと表記する。さらに、第i送信アンテナからの送信信号をtとし(t, t, t,・・・,t)を成分とする列ベクトルをTx、第j受信アンテナでの受信信号をrjとし(r,r,r3,・・・,r)を成分とする列ベクトルをRx、第j受信アンテナの熱雑音をnjとし(n,n,n,・・・n)を成分とする列ベクトルをnと表記する。
この場合、以下に示す(1)式の関係が成り立つ。
Rx=H×Tx+n …(1)
Here, in the MIMO wireless transmission / reception system, a case is considered where N signals are transmitted using N transmitting antennas and the transmitted N signals are received using M antennas.
First, there are N × M transmission paths between the antennas of the transmitting station and the receiving station, and the transfer function when transmitted from the i-th transmitting antenna and received by the j-th receiving antenna is h j, i. A matrix of M rows and N columns having this as the (j, i) th component is denoted as H. Further, let t i be a transmission signal from the i-th transmitting antenna, Tx be a column vector whose components are (t 1 , t 2 , t 3 ,..., T N ), and r be a received signal at the j-th receiving antenna. j is a column vector whose components are (r 1 , r 2 , r 3, ..., r M ), and R j is the thermal noise of the jth receiving antenna (n 1 , n 2 , n 3 ,. ... A column vector whose component is n M ) is expressed as n.
In this case, the following relationship (1) is established.
Rx = H × Tx + n (1)

したがって、受信局側で受信した信号Rxをもとに、送信信号Txを推定する技術が求められている.このMIMO技術の最も基本的なものとしては、一般にZF (Zero Forcing)法と呼ばれる方法があげられる。(非特許文献1参照)
ここでは、上記の(式1)に対し、伝達関数行列の逆行列H−1を求め、これを式の両辺の左から掛け合わせる処理を行う。この結果、以下の(2)式が得られる。
−1×Rx=Tx+H−1×n …(2)
つまり、各受信アンテナで受信した信号を合成し、所望の送信アンテナ以外からの信号による干渉を除去する処理を行う場合、実際の送信信号ベクトルTxに微小な熱雑音H−1×nが加わった信号点が得られることになる。
ここで、送信信号として、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の多値変調を施した信号を用いる場合は、送信信号として取り得る信号点(デジタル信号を多値変調によりマッピングした信号)は不連続である。
Therefore, there is a need for a technique for estimating the transmission signal Tx based on the signal Rx received on the receiving station side. As the most basic one of the MIMO technology, there is a method generally called a ZF (Zero Forcing) method. (See Non-Patent Document 1)
Here, an inverse matrix H −1 of the transfer function matrix is obtained for (Equation 1) above, and a process of multiplying it from the left of both sides of the equation is performed. As a result, the following equation (2) is obtained.
H −1 × Rx = Tx + H −1 × n (2)
That is, when the signals received by the respective receiving antennas are combined and processing for removing interference caused by signals from other than the desired transmitting antenna is performed, a minute thermal noise H −1 × n is added to the actual transmitted signal vector Tx. A signal point is obtained.
Here, when a signal subjected to multilevel modulation such as BPSK, QPSK, 16QAM, or 64QAM is used as a transmission signal, possible signal points (signals obtained by mapping a digital signal by multilevel modulation) are discontinuous. It is.

したがって、H−1×Rxに対して、ユークリッド距離が最も近い信号点を、送信コンスタレーション上において検索する硬判定処理を行い、真の送信信号を推定する。
以上のZF法においては、熱雑音項H−1×nが十分に小さく、かつ各送信アンテナ毎の成分が、各送信アンテナ間において均等であると仮定できる場合、良好な信号再生の特性が期待できる。
しかし、一般にはこの仮定は成り立たず、ある伝達関数行列に対して受信アンテナ毎の熱雑音H−1×nの絶対値の期待値は異なる(各送信アンテナ間の送信特性が異なる)。
さらには、もし伝達関数行列Hが逆行列をもたない行列(ないしはその行列の行列式が非常に小さい)の場合、送信信号の推定が非常に不安定になる。
上述したような状況において、受信局における受信アンテナによる受信特性が大幅に劣化する可能性がある。
この様な問題点を解決するための方法として、最も特性的に優れた方法がMLD法と呼ばれる方式である。(非特許文献2参照)
Therefore, a hard decision process for searching for a signal point with the shortest Euclidean distance on the transmission constellation is performed for H −1 × Rx, and a true transmission signal is estimated.
In the above ZF method, when the thermal noise term H −1 × n is sufficiently small and the components for each transmitting antenna can be assumed to be uniform among the transmitting antennas, good signal reproduction characteristics are expected. it can.
However, in general, this assumption does not hold, and the expected value of the absolute value of the thermal noise H −1 × n for each reception antenna is different for a certain transfer function matrix (transmission characteristics between the transmission antennas are different).
Furthermore, if the transfer function matrix H is a matrix having no inverse matrix (or the determinant of the matrix is very small), the estimation of the transmission signal becomes very unstable.
In the situation described above, there is a possibility that the reception characteristics of the receiving antenna at the receiving station are significantly degraded.
As a method for solving such problems, a method having the most excellent characteristics is a method called an MLD method. (See Non-Patent Document 2)

このMLD法においては、まず、各送信側のアンテナからの送信信号の変調方式が決まると、ひとつのアンテナから送信される信号が取り得る信号点の数(以降、Nmaxと呼ぶ)が決まる。N本のアンテナ全体で送信される信号ベクトルのバリエーションはNmax 種類となる。
またMLD法においては、送信信号として、取りえる全ての候補(全部でNmax 種)に対して、その信号が送信された場合の受信信号の予測を行い、それらの中で最も実際の受信信号に近いものを推定精度の最も高い信号点として選択する。つまり、任意に選択された送信号候補Tx、例えば、第k番目の送信信号候補をTx[k]で表したとすると、以下に示す(3)式で定義されるユークリッド距離Eを最小にするkの値を選択する。
E=(Rx−H×Tx[k]×(Rx−H×Tx[k]) …(3)
なお、行列Mに対してMは、行列Mのエルミート共役である行列をさす。以上の処理により、MLD法は、如何なる行列Hに対しても、安定した受信処理が可能であり、ZF法に対して受信特性が大幅に改善する。
In this MLD method, first, when the modulation method of a transmission signal from each transmitting antenna is determined, the number of signal points that can be taken by a signal transmitted from one antenna (hereinafter referred to as N max ) is determined. There are N max N types of variations of signal vectors transmitted across the N antennas.
Further, in the MLD method, prediction of received signals when the signals are transmitted is performed on all possible candidates (total of N max N types) as transmission signals, and the most actual reception among them is performed. A signal point closest to the signal is selected as a signal point with the highest estimation accuracy. That is, if a transmission signal candidate Tx arbitrarily selected, for example, the kth transmission signal candidate is represented by Tx [k] , the Euclidean distance E defined by the following equation (3) is minimized. Select a value for k.
E = (Rx−H × Tx [k] ) H × (Rx−H × Tx [k] ) (3)
Note that MH with respect to the matrix M indicates a matrix that is Hermitian conjugate of the matrix M. With the above processing, the MLD method can perform stable reception processing for any matrix H, and reception characteristics are greatly improved compared to the ZF method.

ここで、図2に従来技術におけるMIMO技術を適用した送信局の送信部の構成を示す。この図において、送信局の送信部は、データ分割回路101、プリアンブル付与回路102−1、変調回路103−1〜103−N、無線部104−1〜104−N、送信アンテナ105−1〜105−Nから構成されている。
なお、ひとつの例として、送信局がN本の送信アンテナを用いてN系統のデータを送信する場合を例にとって説明する。
Here, FIG. 2 shows a configuration of a transmission section of a transmission station to which the MIMO technique in the prior art is applied. In this figure, the transmission unit of the transmission station includes a data division circuit 101, a preamble assignment circuit 102-1, modulation circuits 103-1 to 103-N, radio units 104-1 to 104-N, and transmission antennas 105-1 to 105. -N.
As an example, a case where the transmitting station transmits N systems of data using N transmission antennas will be described as an example.

データ分割回路101は、外部回路から送信するデータが入力されると、このデータをN系統に分離し、各々を異なるプリアンブル回路へ出力する。
例えば、データ分割回路101は、第1系統のデータをプリアンブル付与回路102−1へ出力する。これにより、プリアンブル回路102−1は、プリアンブル信号が付与された状態で変調回路103−1(Chl) に入力される。
変調回路103−1においては、入力されるプリアンブル信号が付与されたデータに対して、所定の変調(BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の多値変調)を実施し、変調された送信信号を無線部104−1へ出力する。
When data to be transmitted is input from the external circuit, the data dividing circuit 101 separates this data into N systems and outputs each to different preamble circuits.
For example, the data division circuit 101 outputs the first system data to the preamble provision circuit 102-1. As a result, the preamble circuit 102-1 is input to the modulation circuit 103-1 (Chl) with the preamble signal applied.
In the modulation circuit 103-1, predetermined modulation (multilevel modulation such as BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, etc.) is performed on the data to which the input preamble signal is added, and the modulated transmission signal is wirelessly transmitted. Output to unit 104-1.

そして、無線部104−1は、上記送信信号を無線周波数に変換し、送信アンテナ105−1を介し、受信局に対して送信される(電波として放射される)。
また、上述した「Ch1」の系と同様に、データ分割回路101の出力する第2系統目のデータを、プリアンブル付与回路102−2,変調回路103−2(Ch2),無線部104−2,及び無線部104−2において処理され、アンテナ105−2から送信される。
同様に、上述した「Ch1」及び「Ch2」の系と同様に、データ分割回路101の出力する第N系統のデータを、プリアンブル付与回路102−N,変調回路103−N(ChN),無線部104−N,及び無線部104−Nにおいて処理され、アンテナ105−Nから送信される。
これにより、データ分割回路101により分割された送信するデータが、異なるアンテナ(105−1〜105−N)からそれぞれ個別に送信される。
The radio unit 104-1 converts the transmission signal into a radio frequency and transmits the radio signal to the reception station via the transmission antenna 105-1 (radiated as a radio wave).
Similarly to the above-described “Ch1” system, the data of the second system output from the data dividing circuit 101 is converted into a preamble assigning circuit 102-2, a modulation circuit 103-2 (Ch2), a radio unit 104-2, And processed by the radio unit 104-2 and transmitted from the antenna 105-2.
Similarly, as in the above-described “Ch1” and “Ch2” systems, the N-th system data output from the data dividing circuit 101 is converted into a preamble adding circuit 102-N, a modulation circuit 103-N (ChN), and a radio unit. 104-N and the radio unit 104-N are processed and transmitted from the antenna 105-N.
Thereby, the data to be transmitted divided by the data dividing circuit 101 is individually transmitted from different antennas (105-1 to 105-N).

次に、図3に従来技術における受信局の受信部の構成を示す。
受信局の受信部は、受信アンテナ111−1〜111−M、無線部112−1〜112−M、チャネル推定回路113、受信信号管理部114、伝達関数行列管理回路115、信号検出回路116、データ合成回路117から構成されている。
また、第1の受信アンテナ111−11から第Mの受信アンテナ111−Mは、それぞれ個別に受信信号を受信する。
Next, FIG. 3 shows the configuration of the receiving unit of the receiving station in the prior art.
The reception unit of the reception station includes reception antennas 111-1 to 111 -M, radio units 112-1 to 112 -M, a channel estimation circuit 113, a reception signal management unit 114, a transfer function matrix management circuit 115, a signal detection circuit 116, The data composition circuit 117 is configured.
Further, the first reception antenna 111-11 to the Mth reception antenna 111-M individually receive the reception signals.

チャネル推定回路113は、無線部112−1〜112−Mを経由して、上記送信部の送信した信号(パケット)を入力する。
そして、チャネル推定回路113は、上記パケットにおける送信側で付与した所定のプリアンブル信号の受信状況から、各送信アンテナ105−1〜105−Nと、受信アンテナ111−1〜111−M間の伝達関数を取得する(予めプリアンブル信号におけるパイロットデータが送受信部双方で決められており、このパイロットデータの受信状況により伝達関数を求める)。
チャネル推定回路113は、取得された各伝達関数の情報hj,iが伝達関数行列管理回路115に出力するとともに、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、1シンボルづつ受信信号管理回路114へ出力する。
ここで、伝達関数行列管理回路115は、チャネル推定回路113から入力されるhj,iから構成される行列を伝達関数行列Hとして管理する。
The channel estimation circuit 113 inputs the signal (packet) transmitted from the transmission unit via the radio units 112-1 to 112-M.
Then, the channel estimation circuit 113 determines the transfer function between each of the transmission antennas 105-1 to 105-N and the reception antennas 111-1 to 111-M based on the reception status of the predetermined preamble signal given on the transmission side in the packet. (Pilot data in the preamble signal is determined in advance by both the transmission and reception units, and a transfer function is obtained from the reception status of this pilot data).
The channel estimation circuit 113 outputs the acquired information h j, i of each transfer function to the transfer function matrix management circuit 115 and outputs the data signal subsequent to the preamble signal to the reception signal management circuit 114 one symbol at a time. .
Here, the transfer function matrix management circuit 115 manages a matrix composed of h j, i input from the channel estimation circuit 113 as a transfer function matrix H.

そして、受信信号管理回路114は、シンボル単位で入力されるデータ信号を、受信アンテナ111−1及び111−Mの受信信号(r,r,・・・,rM)を成分とした受信信号ベクトルRxとして一旦、内部の記憶部により管理する。 Then, the reception signal management circuit 114 receives the data signal input in symbol units using the reception signals (r 1 , r 2 ,..., R M ) of the reception antennas 111-1 and 111 -M as components. The signal vector Rx is once managed by an internal storage unit.

信号検出回路116では、伝達関数行列管理回路115で管理された伝達関数行列と、受信信号管理回路114で管理する受信信号との関係から、最も確からしいと思われる送信信号を推定する。この際に用いる方法は、非特許文献1及び非特許文献2などで規定された方法を含め、その他の方式を用いても構わない。ここでは一般化して、信号検出回路116として説明を進める。
信号検出回路116から出力された推定送信信号としてのデータは、複数シンボルに渡り連続的に、時系列に処理されるが、一連のデータを受信後、データ合成回路117にてシンボルを合成しデータとして再構成し、出力される。
S.Kurosaki et. al.,“A SDM-COFDM Scheme Employing a Simple Feed-Forward Inter-Channel Interference Canceller for MIMO Based Broadband Wireless LANs”,IEICE TRANS. COMMUN・, Vol.E86 B. No.l, January, 2003 A.van Zelst et.al.,“Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems”, Proc・ VTC2000 Spring, Vol. 2, pp.1070 -1074
The signal detection circuit 116 estimates the most likely transmission signal from the relationship between the transfer function matrix managed by the transfer function matrix management circuit 115 and the reception signal managed by the reception signal management circuit 114. As the method used at this time, other methods including the methods defined in Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and the like may be used. Here, it will be generalized and will be described as the signal detection circuit 116.
The data as the estimated transmission signal output from the signal detection circuit 116 is processed in a time series continuously over a plurality of symbols. However, after receiving a series of data, the data synthesis circuit 117 synthesizes symbols to generate data. Is reconstructed and output as
S. Kurosaki et. Al., “A SDM-COFDM Scheme Employing a Simple Feed-Forward Inter-Channel Interference Canceller for MIMO Based Broadband Wireless LANs”, IEICE TRANS. COMMUN ・, Vol.E86 B. 2003 A.van Zelst et.al., “Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems”, Proc, VTC2000 Spring, Vol. 2, pp.1070 -1074

以上の受信処理において、入力されるパケットのデータ長が長い場合、一旦、パケットの先頭のプリアンブルにより抽出した伝達関数行列Hが経時変化してしまい、パケットの後方に位置するシンボルの精度の高い再生が行えなくなる場合がある。従来技術においては、信号検出に用いる伝達関数に関する情報はパケットの先頭で取得し、その値がパケット内ではほぼ変動しないことを前提としていたが、MACレイヤにおける伝送効率の向上のためにパケット長を拡張し、長いパケットを送るような場合には、この仮定が崩れることになる。特に、高速無線アクセスシステムであるIEEE802.11a、802.11g等を拡張し、伝送速度の向上を目指し標準化が進められているIEEE802.11nにおいては、実際にこのような検討がなされており、その様な運用条件下でも安定して長いパケットを受信できるための対応が求められていた。   In the above reception processing, when the data length of the input packet is long, the transfer function matrix H extracted by the preamble at the beginning of the packet changes with time, and the symbol located at the back of the packet is reproduced with high accuracy. May not be possible. In the prior art, information on the transfer function used for signal detection is acquired at the beginning of the packet and the value is assumed to be almost unchanged in the packet. However, in order to improve transmission efficiency in the MAC layer, the packet length is This assumption is broken when expanding and sending long packets. In particular, IEEE802.11n, which has been standardized to improve the transmission speed by expanding IEEE802.11a, 802.11g, etc., which are high-speed wireless access systems, is actually being studied in this way. In order to be able to receive a long packet stably even under difficult operating conditions, there was a need.

このための対応策の例としては、「浅井他, “MIMO-OFDMのための簡略化されたブラインド伝搬路トラッキング方式”, 信学技報, RCS2004-290」に記載された方法があげられる。その原理を以下に簡単に示す。伝達関数情報は、既知の送信信号とその信号の実際の受信状態を比較することにより取得される。プリアンブル以外のデータ部分については、真の送信信号は受信側では知る由もないが、受信における信号検出処理の過程で推定することは可能である。
例えば、送受信アンテナ数が3でMIMO多重数も同じく3の場合を例にとり説明する。ある時刻(シンボル)で、3つの送信アンテナから送信された信号を各成分とする3行1列の列ベクトルをT1とする。また、この信号に対する3つの受信アンテナでの受信信号を各成分とする列ベクトルをR1とする。同様に、別の時刻の送信信号及び受信信号の組み合わせとしてT2とR2、T3とR3が得られたとする。この時の伝達関数行列(3行3列)がHであったとする。送信信号のベクトルT1、T2、T3を各列に配置した3行3列の送信信号のレプリカ行列をTrepと表記し、さらに受信信号のベクトルR1、R2、R3を各列に配置した3行3列の受信信号の行列をRrepと表記すると、以下の(4)式が与えられる。
rep=H・Trep+ N …(4)
ここで最後の項は熱雑音に関する行列である。したがって、この項を無視すれば、以下の(6)式で伝達関数行列を推定可能である。
H ≒ Rrep・Trep -1 …(5)
したがって、受信信号をもとに構成した受信信号行列と、送信信号のレプリカ行列の逆行列の乗算から、その瞬間の伝達関数行列を推定することは可能である。
An example of a countermeasure for this is the method described in “Asai et al.,“ Simplified Blind Path Tracking Method for MIMO-OFDM ”, IEICE Technical Report, RCS2004-290”. The principle is briefly shown below. The transfer function information is obtained by comparing the known transmission signal with the actual reception state of the signal. For the data portion other than the preamble, there is no reason to know the true transmission signal on the reception side, but it is possible to estimate it in the process of signal detection processing at reception.
For example, the case where the number of transmission / reception antennas is 3 and the number of MIMO multiplexing is also 3 is described as an example. A column vector of 3 rows and 1 column having signals transmitted from three transmitting antennas as components at a certain time (symbol) is defined as T 1 . In addition, a column vector whose components are reception signals at three reception antennas for this signal is R 1 . Similarly, it is assumed that T 2 and R 2 , and T 3 and R 3 are obtained as combinations of transmission signals and reception signals at different times. Assume that the transfer function matrix (3 rows and 3 columns) at this time is H. A replica matrix of a 3 × 3 transmission signal in which transmission signal vectors T 1 , T 2 , and T 3 are arranged in each column is represented as T rep, and further, received signal vectors R 1 , R 2 , and R 3 are respectively represented as T rep. When a matrix of received signals of 3 rows and 3 columns arranged in columns is expressed as R rep , the following equation (4) is given.
R rep = H · T rep + N (4)
Here, the last term is a matrix related to thermal noise. Therefore, if this term is ignored, the transfer function matrix can be estimated by the following equation (6).
H ≒ R rep · T rep -1 (5)
Therefore, it is possible to estimate the transfer function matrix at that moment from the multiplication of the reception signal matrix configured based on the reception signal and the inverse matrix of the replica matrix of the transmission signal.

この場合、先の図3においては、伝達関数行列管理回路115は、所定の間隔にて、伝達関数のキャリブレーションを行う必要があり、復号された情報信号系列を再符号化及び再変調を行うことにより、送信信号のレプリカ行列を生成する。
また、伝達関数行列管理回路115は、このレプリカ行列に対応する時刻の受信信号行列を、受信信号管理回路14に記憶されている受信信号行列群から読み出す。
そして、伝達関数行列管理回路115は、受信信号行列の右からレプリカ行列の逆行列を乗算することにより、伝達関数推定行列を求める。
このように、伝達関数行列管理回路115は、所定の時間毎にその時点で記憶されている伝達関数行列Hを、求めた上記伝達関数推定行列に置き換えることにより、伝達関数行列(すなわちチャネル)のトラッキングを行うことが可能となる。
In this case, in FIG. 3, the transfer function matrix management circuit 115 needs to calibrate the transfer function at predetermined intervals, and re-encodes and re-modulates the decoded information signal sequence. Thus, a replica matrix of the transmission signal is generated.
Further, the transfer function matrix management circuit 115 reads the reception signal matrix at the time corresponding to this replica matrix from the reception signal matrix group stored in the reception signal management circuit 14.
Then, the transfer function matrix management circuit 115 obtains a transfer function estimation matrix by multiplying the inverse matrix of the replica matrix from the right of the received signal matrix.
In this way, the transfer function matrix management circuit 115 replaces the transfer function matrix H stored at that time every predetermined time with the obtained transfer function estimation matrix so that the transfer function matrix (that is, the channel) Tracking can be performed.

上述したチャネルトラッキングの方法は、MIMOであるために推定精度を上げる必要があり、複数シンボルの情報に対して送信信号のレプリカ信号を生成して、その逆行列及び受信信号行列を用いて伝達関数推定行列を推定している。
しかしながら、このチャネルトラッキングの方法は、使用するレプリカ行列の特性に推定精度が依存するとともに、レプリカ行列を求めるために複数のシンボルが必要となり、更新周期も複数シンボル周期以上必要となり、リアルタイムでのチャネルトラッキングに対応できないという欠点がある。さらに、ある時刻の送信信号ベクトルが、他の時刻のひとつまたは複数の送信信号ベクトルの線形結合で表わされる場合、送信信号のレプリカ行列は逆行列をもたないことになる。この場合には、伝達関数行列を求めることができず、更新処理は行うことができない。
Since the above-described channel tracking method is MIMO, it is necessary to improve estimation accuracy. A replica signal of a transmission signal is generated for information of a plurality of symbols, and a transfer function is generated using the inverse matrix and the reception signal matrix. The estimation matrix is estimated.
However, in this channel tracking method, the estimation accuracy depends on the characteristics of the replica matrix to be used, a plurality of symbols are required to obtain the replica matrix, and the update period is also required to be more than a plurality of symbol periods. There is a drawback that it cannot support tracking. Furthermore, when a transmission signal vector at a certain time is represented by a linear combination of one or a plurality of transmission signal vectors at other times, the replica matrix of the transmission signal does not have an inverse matrix. In this case, the transfer function matrix cannot be obtained, and the update process cannot be performed.

また、上記チャネルトラッキングの方法は、MIMOの多重数が多い場合、例えば、送信アンテナをN本、例えば4本使用して4重に多重されていれば、4×4の逆行列演算が必要になり、演算を行わせる演算回路の規模が大きくなるため1つのチップ内への全機能の実装を行う際の障害となっていた。さらには、演算処理に伴う遅延が発生して、よりチャネルトラッキングに時間を要することにもなる。
従って、本発明の目的は、MIMO技術を用いた無線通信を行う際に、従来例に比較して短いシンボル周期にて、高速かつ推定精度の高いチャネルトラッキングを、現実的な回路規模及び演算量にて実現可能な無線通信装置を提供することにある。
In addition, the channel tracking method requires 4 × 4 inverse matrix calculation when there are a large number of multiplexed MIMOs, for example, if N transmission antennas, for example, 4 antennas are used and quadruplex multiplexing is performed. As a result, the scale of the arithmetic circuit for performing the calculation becomes large, which has been an obstacle to mounting all functions in one chip. Furthermore, a delay associated with the arithmetic processing occurs, and more time is required for channel tracking.
Therefore, an object of the present invention is to perform channel tracking with high speed and high estimation accuracy in a short symbol period compared to the conventional example when performing wireless communication using the MIMO technology, with a realistic circuit scale and calculation amount. It is to provide a wireless communication apparatus that can be realized by the above.

上記課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局と、送信された無線信号を受信し前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナを備えた受信局により構成されたMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信が可能な無線通信システムであり、前記送信局は、ユーザデータをN系統に分割するユーザデータ分割手段と、
前記N系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してN系統の信号系列を生成する信号系列生成手段と、N本の前記送信アンテナを用いて同一周波数にて同時に前記信号系列を重畳して送信する信号送信手段とを備え、前記受信局は、M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得手段と、該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定手段と、N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を記憶する試験行列記憶手段と、
前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成手段と、該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算手段と、前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成手段と、該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算手段と、該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成手段と、それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新手段とを備えたことを特徴とする。
これにより、MIMOによる通信装置にて、パケット長の長いパケットを受信する際、プリアンブルにて推定した伝達関数の時間経過による変動のトラッキング処理(チェンネルトラッキング)を、1つのシンボルを入力したタイミングで、簡易な行列演算にて行うことが可能となり、従来のトラッキング方式のように、複数シンボルを用いた処理に比較し、短い周期にてチェンネルトラッキングが行えるため、複数シンボル間の伝達関数の変動要因を含むことなく、より精度の高い伝達関数を推定することができる。
In order to solve the above problem, the wireless communication system of the present invention includes N (N ≧ 2, N is an integer) transmission antennas that multiplex and transmit a plurality of signal sequences on the same frequency channel. And a receiving station having M (M ≧ 1, M is an integer) receiving antennas that receive a transmitted radio signal and perform reception processing by separating the signal into a plurality of signal sequences. A wireless communication system capable of (Multiple Input Multiple Output) communication, wherein the transmitting station includes user data dividing means for dividing user data into N systems,
A signal sequence generating means for generating a signal sequence of N systems by giving a signal of an individual known pattern to the data divided into the N systems, and the signal simultaneously at the same frequency using N transmission antennas Signal transmitting means for superimposing and transmitting the sequence, and the receiving station individually receives radio signals using the M receiving antennas, and a known pattern given to the received signal in the previous period. Transfer function obtaining means for obtaining M × N sets of transfer functions h j, i between the i-th antenna of the transmitting antennas and the j-th antenna of the receiving antennas using the signal of A matrix of M rows and N columns, that is, a transfer function matrix having the transfer function h j, i as the (j, i) component, that is, a transmission function matrix N, a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, Single symbol received by M antennas When the received signal is expressed as a received signal sequence vector R of M rows and 1 column, the transmission function sequence H and the transmitted signal sequence vector transmitted by the transmitting station using the received signal sequence vector R for each symbol. Transmission signal estimation means for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′, which is an estimated value of T, and a matrix of N rows and N columns, and a predetermined k-th (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) column of the matrix Test matrix storage means for storing a test matrix U in which the values of the eye components are all constants C (C is an arbitrary real or complex number) and an inverse matrix U −1 of the matrix;
Diagonal matrix generating means for generating a square diagonal matrix D of N rows and N columns in which each of N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ is a diagonal component and all non-diagonal components are zero; Inverse matrix obtaining means for obtaining an inverse matrix D −1 of a square diagonal matrix D; a product of the transfer function matrix H, the square diagonal matrix D and the test matrix U, that is, a matrix H × D · U of M rows and N columns A first matrix multiplying unit for obtaining a converted received signal sequence vector R ′ for multiplying each component of the received signal sequence vector R by the constant C, and converting the kth row of the matrix of M rows and N columns Replica matrix generation means for generating a replica matrix H rep replaced by the received signal column vector R ′, a product of the replica matrix H rep , the inverse matrix U −1 of the test matrix, and the square diagonal matrix D −1 , that is, M second row to obtain the matrix H rep · U -1 · D -1 rows and N columns Multiplication means, new transfer function matrix generation means for generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix, and the transfer function matrix used for the previous reception processing is updated to the new transfer function matrix And a transfer function updating means.
As a result, when receiving a packet having a long packet length in a MIMO communication apparatus, a tracking process (channel tracking) of fluctuation due to the passage of time of the transfer function estimated by the preamble is performed at the timing when one symbol is input. Compared to the processing using multiple symbols as in the conventional tracking method, channel tracking can be performed in a short period, so that the transfer function variation factor between multiple symbols can be reduced. It is possible to estimate a transfer function with higher accuracy without including it.

また、本発明の無線通信装置は、前記試験行列Uが、該行列を構成する各列ベクトルがお互いにそれぞれ直交していることを特徴とする。   In the wireless communication apparatus of the present invention, the test matrix U is characterized in that the column vectors constituting the matrix are orthogonal to each other.

ないしは、本発明の無線通信装置は、前記試験行列Uは、ユニタリ行列またはユニタリ行列の各成分を定数倍した行列であることも好ましい。
本発明では、試験行列Uの逆行列を用いるが、この逆行列には、行列Uの行列式の逆数が係数として乗算される。
上記の条件を行列Uに適用することにより、この係数を小さな値に抑えることができ、その結果として不要なノイズの増幅を抑えながらチャネル推定が可能となる。
Alternatively, in the wireless communication apparatus of the present invention, it is preferable that the test matrix U is a unitary matrix or a matrix obtained by multiplying each component of the unitary matrix by a constant.
In the present invention, an inverse matrix of the test matrix U is used, and this inverse matrix is multiplied by the inverse of the determinant of the matrix U as a coefficient.
By applying the above condition to the matrix U, it is possible to suppress this coefficient to a small value, and as a result, it is possible to perform channel estimation while suppressing unnecessary noise amplification.

また、本発明の無線通信装置は、前記新規伝達関数行列生成手段が、忘却係数μ(0<μ≦1:μは実数)を用い、前記伝達関数Hの(1−μ)倍と行列Hrep・U−1・D−1のμ倍を線形合成することにより新規伝達関数行列を生成することを特徴とする。
これにより、本発明の無線通信装置は、伝達関数の急激な変化を抑制、すなわち、新規に推定される伝達関数行列Hrep・U−1・D−1がノイズ等の影響により、低い推定精度であり実際の伝達関数と大幅に異なる場合に、完全に入れ替えてしまうことによる通信特性の大幅な低下を防止し、誤り訂正が行える程度の通信品質を有する伝達関数の調整、すなわちチャネルトラッキングが行える。
In the wireless communication apparatus of the present invention, the new transfer function matrix generation means uses a forgetting factor μ (0 <μ ≦ 1: μ is a real number), and (1-μ) times the transfer function H and a matrix H A new transfer function matrix is generated by linearly synthesizing μ times rep · U −1 · D −1 .
As a result, the wireless communication apparatus of the present invention suppresses a sudden change in the transfer function, that is, the newly estimated transfer function matrix H rep · U −1 · D −1 has low estimation accuracy due to the influence of noise or the like. If the transfer function is significantly different from the actual transfer function, it is possible to adjust the transfer function with the communication quality to the extent that error correction can be performed, that is, to perform channel tracking, preventing drastic deterioration of communication characteristics due to complete replacement. .

また、本発明の無線通信装置は、前記忘却係数μが、前記推定送信信号列ベクトルT'の絶対値に比例して動的に変更することを特徴とする。
これにより、本発明の無線通信装置は、推定される推定送信信号列ベクトルの絶対値が大きい場合、受信される受信信号強度が高いので、推定される伝達関数がより実際の伝達関数に近い、すなわち推定精度が高いことが考えられるため、忘却係数μを大きくし、一方、推定される推定送信信号列ベクトルの絶対値が小さい場合、受信される受信信号強度が低いのでノイズの影響を強く受けることが考えられ、推定される伝達関数が実際の伝達関数と異なる、すなわち推定精度が低いことが考えられるため、忘却係数μを小さくすることにより、チャネルトラッキングの精度を向上させることができる。
The radio communication apparatus of the present invention is characterized in that the forgetting factor μ is dynamically changed in proportion to an absolute value of the estimated transmission signal sequence vector T ′.
Thereby, in the wireless communication device of the present invention, when the absolute value of the estimated transmission signal sequence vector to be estimated is large, since the received signal strength is high, the estimated transfer function is closer to the actual transfer function, That is, since the estimation accuracy may be high, the forgetting factor μ is increased. On the other hand, when the absolute value of the estimated estimated transmission signal sequence vector is small, the received signal strength is low, so that it is strongly influenced by noise. Since the estimated transfer function is different from the actual transfer function, that is, it is considered that the estimation accuracy is low, the channel tracking accuracy can be improved by reducing the forgetting factor μ.

また、本発明の受信装置は、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局から、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信方式により送信された無線信号を受信し、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナを備えた受信装置であり、M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得手段と、該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定手段と、N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を記憶する試験行列記憶手段と、前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成手段と、該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算手段と、前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成手段と、該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算手段と、該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成手段と、それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新手段とを備えたことを特徴とする。 In addition, the receiving apparatus of the present invention receives a MIMO (N MIMO (N ≧ 2, N is an integer)) transmission station having N (N ≧ 2, N is an integer) transmitting a plurality of signal sequences on the same frequency channel. A receiving apparatus having M (M ≧ 1, M is an integer) receiving antennas that receive a radio signal transmitted by a multiple input (Multiple Input Multiple Output) communication method and perform reception processing by separating the signal into a plurality of signal sequences. A signal receiving means for individually receiving radio signals using the M receiving antennas, a signal having a known pattern given to the received signal as a reference signal, and the i-th antenna among the transmitting antennas; Transfer function acquiring means for acquiring M × N sets of transfer functions h j, i between the receiving antenna and the j th antenna, and the transfer function h j, i as the (j, i) component M-row N-column matrix, ie transfer function matrix When a transmission signal of an N system signal sequence is expressed as a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, and a reception signal in units of symbols received by M antennas is expressed as a reception signal sequence vector R of M rows and 1 column, Transmission signal estimation means for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′ which is an estimated value of the transmission signal sequence vector T transmitted by the transmission station using the transfer function matrix H and the received signal sequence vector R for each symbol. And the values of the components in the predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) of the matrix are all constants C (C is an arbitrary real number or complex number). Test matrix storage means for storing a test matrix U and an inverse matrix U −1 of the matrix, and N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ as diagonal components and all off-diagonal components are zero Diagonal matrix generating means for generating a square diagonal matrix D of N rows and N columns The inverse matrix acquisition means for obtaining the inverse matrix D -1 of the positive side diagonal matrix D, the matrix H · D of the product i.e. M rows and N columns of the transfer function matrix H and the square diagonal matrix D the test matrix U First matrix multiplication means for obtaining U, and a converted received signal sequence vector R ′ that multiplies each component of the received signal sequence vector R by the constant C, and the k-th row of the matrix of M rows and N columns is generated. Replica matrix generation means for generating a replica matrix H rep replaced with the converted received signal sequence vector R ′, a product of the replica matrix H rep , the inverse matrix U −1 of the test matrix, and the square diagonal matrix D −1 That is, the second matrix multiplication means for obtaining the matrix H rep · U -1 · D -1 of M rows and N columns, and a new transfer function matrix generation for generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix And used for previous reception processing The reach function matrix is characterized in that a transfer function updating means for updating to the new transfer function matrix.

また、本発明の受信方法は、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局から、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信方式により送信された無線信号を、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナにより受信する受信方法であり、M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信過程と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得過程と、該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定過程と、N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を試験行列記憶手段に記憶する試験行列記憶過程と、前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成過程と、該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算過程と、前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成過程と、該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算過程と、該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成過程と、それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新過程とを有することを特徴とする。 In addition, the reception method of the present invention provides a MIMO (N MIMO (N ≧ 2, N is an integer)) transmission station equipped with MIMO (N ≧ 2, N is an integer) transmitting a plurality of signal sequences on the same frequency channel. A reception method for receiving wireless signals transmitted by a multiple input (Multiple Input Multiple Output) communication method using M reception antennas (M ≧ 1, M is an integer) that performs reception processing by separating the signal into a plurality of signal sequences. A signal reception process for individually receiving radio signals using the M reception antennas, and a signal having a known pattern added to the reception signal as a reference signal, and the i-th antenna of the transmission antenna and the reception Transfer function acquisition process for acquiring M × N sets of transfer functions h j, i between the antenna and the j-th antenna, and M rows with the transfer function h j, i as the (j, i) component An N-column matrix, that is, a transfer function matrix is represented as H When a transmission signal of an N system signal sequence is expressed as a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, and a reception signal in units of symbols received by M antennas is expressed as a reception signal sequence vector R of M rows and 1 column, A transmission signal estimation process for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′ that is an estimated value of the transmission signal sequence vector T transmitted by the transmission station using the transfer function matrix H and the received signal sequence vector R for each symbol. And the values of the components in the predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) of the matrix are all constants C (C is an arbitrary real number or complex number). A test matrix storage process for storing the test matrix U and the inverse matrix U −1 of the matrix in the test matrix storage means, and N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ as diagonal components and non-diagonal components Generate an N-by-N square diagonal matrix D with all zeros A diagonal matrix generation process, positive side reverse matrix obtaining means for obtaining the inverse matrix D -1 of the diagonal matrix D, the transfer function matrix H the product i.e. M rows N of the square diagonal matrix D and the test matrix U A first matrix multiplication process for obtaining a matrix H, D, U of columns, and a converted received signal column vector R ′ for multiplying each component of the received signal column vector R by the constant C, a replica matrix generation process for the k-th row of the matrix generates a replica matrix H rep was replaced with the converted received signal column vector R ', the square diagonal and inverse matrix U -1 of the replica matrix H rep and the test matrix A second matrix multiplication process for obtaining a product of the matrix D- 1 , that is, a matrix H rep · U -1 · D -1 having M rows and N columns, and generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix New transfer function matrix generation process and The transfer function matrix which has been used in the process and having a transfer function updating process of updating to the new transfer function matrix.

なお、以上の方法を、複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いた無線通信システムに適用することも好ましい。
特にMIMO技術とOFDM技術を適用し、受信側でMLD法ないしはそれに準ずる手法にて受信処理を行う場合、チャネルトラッキング処理を行う際に、非常に多数の行列計算を行う必要が出てくるが、これを簡易かつ回路規模が小さな回路にて近似処理を行うことにより、回路規模の削減、更には消費電力の抑制が可能となる。
Note that it is also preferable to apply the above method to a radio communication system using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme using a plurality of subcarriers.
In particular, when MIMO processing and OFDM technology are applied and reception processing is performed on the receiving side using the MLD method or a method based thereon, it is necessary to perform a large number of matrix calculations when performing channel tracking processing. By performing this approximation process with a simple circuit having a small circuit scale, the circuit scale can be reduced and the power consumption can be reduced.

以上詳細に説明した様に、本発明によれば、MIMO技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、チャネルトラッキング処理を1シンボルにて行う構成としたため、従来のチェンネルトラッキング方式に比べて大幅に回路規模及び演算量を削減可能とする効果を得ることができる。
この結果、本発明によれば、回路規模を大幅に削減することができるため、受信回路を1チップのLSI内に実装することが可能となる。また、上述した回路規模の縮小及び演算量の削減は、直接、消費電力を削減するという副次的な効果も期待できる。
As described above in detail, according to the present invention, when performing highly efficient wireless communication using the MIMO technology, the channel tracking process is performed with one symbol, so that it is compared with the conventional channel tracking system. An effect of greatly reducing the circuit scale and the amount of calculation can be obtained.
As a result, according to the present invention, the circuit scale can be greatly reduced, so that the receiving circuit can be mounted in a one-chip LSI. Further, the above-described reduction in circuit scale and reduction in the amount of calculation can also be expected to have a secondary effect of directly reducing power consumption.

本発明の無線通信システムは、MIMO通信における伝達関数のトラッキングにおいて、1シンボルの受信信号列ベクトルRから送信信号列ベクトルTを推定し、この推定した送信信号列ベクトルTに対応する受信信号行列を生成し、この生成した受信信号行列の一部を上記受信信号列ベクトルRと置換し、受信信号レプリカ行列を生成し、この受信信号レプリカ行列に、上記送信信号列ベクトルからなる送信信号行列の逆行列を乗算して、上記受信信号列ベクトルRを受信した時点の伝達関数を推定することでトラッキング処理を行う。   The wireless communication system of the present invention estimates a transmission signal sequence vector T from a reception signal sequence vector R of one symbol in tracking of a transfer function in MIMO communication, and obtains a reception signal matrix corresponding to the estimated transmission signal sequence vector T. A part of the generated reception signal matrix is replaced with the reception signal sequence vector R to generate a reception signal replica matrix, and the reception signal replica matrix is inverted to the transmission signal matrix composed of the transmission signal sequence vector. Tracking processing is performed by multiplying the matrix and estimating the transfer function at the time when the received signal sequence vector R is received.

以下、本発明の一実施形態による無線通信装置を図面を参照して説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。本発明と従来技術の差分は受信部の構成にあり、本発明の送信側の構成は、すでに説明した従来例と共通である。
したがって、以下には受信局のみに関する説明を行う。なお、従来方式と同様に、送信局がN本の送信アンテナを用いてN系統のデータを送信する場合をひとつの例として用いる。
Hereinafter, a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The difference between the present invention and the prior art is in the configuration of the receiving unit, and the configuration on the transmission side of the present invention is the same as the conventional example already described.
Therefore, only the receiving station will be described below. Similar to the conventional method, a case where the transmitting station transmits N systems of data using N transmitting antennas is used as an example.

図1は、本発明の実施形態における受信局の受信部の構成を示す図である。図において、本発明の受信部は、受信アンテナ111−1〜111−M、無線部112−1〜112−M、チャネル推定回路113、受信信号管理回路114、伝達関数行列管理回路115、信号検出回路116、データ合成回路117を従来例と同様に有している。
図1に示す本発明と図3に示す従来例との差異は、対角行列生成回路1,対角逆行列生成回路2,第1行列乗算回路3,試験行列記憶回路4,受信信号変換回路5,レプリカ行列生成回路6,第2行列生成回路7,新規伝達関数行列生成回路8及び伝達関数行列更新制御回路9を新たに設けた点にある。以下、新たに設けられた回路についての説明を行う。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a receiving unit of a receiving station in the embodiment of the present invention. In the figure, the receiving unit of the present invention includes receiving antennas 111-1 to 111 -M, radio units 112-1 to 112 -M, channel estimation circuit 113, received signal management circuit 114, transfer function matrix management circuit 115, signal detection. The circuit 116 and the data synthesis circuit 117 are provided as in the conventional example.
The difference between the present invention shown in FIG. 1 and the conventional example shown in FIG. 3 is that a diagonal matrix generation circuit 1, a diagonal inverse matrix generation circuit 2, a first matrix multiplication circuit 3, a test matrix storage circuit 4, a received signal conversion circuit 5, a replica matrix generation circuit 6, a second matrix generation circuit 7, a new transfer function matrix generation circuit 8, and a transfer function matrix update control circuit 9 are newly provided. Hereinafter, the newly provided circuit will be described.

第1の受信アンテナ111−1,第2の受信アンテナ111−2,…,第Mの受信アンテナ111−Mは、それぞれ個別に受信信号を受信する。
無線部112−1〜112−Mは、それぞれ第1の受信アンテナ111−1,第2の受信アンテナ111−2,…,第Mの受信アンテナ111−Mが個別に受信した受信信号を入力し、増幅及びノイズ除去などの信号処理を行い、チャネル推定回路113へ出力する。
チャネル推定回路113は、送信側において付与された既知のパターンデータからなるプリアンブル信号を参照信号とし、この参照信号の受信状況から、すでに述べたように、N本の送信アンテナi(1≦i≦N)と各受信アンテナj(1≦j≦M)との間のM×N組の伝達関数(hj,i)を取得し、伝達関数行列管理回路115に出力する。
伝達関数行列管理回路115は、入力される伝達関数(hj,i)を行列の成分とする、M行N列の行列である伝達関数行列Hとして管理する。
The first reception antenna 111-1, the second reception antenna 111-2,..., And the Mth reception antenna 111-M individually receive reception signals.
The radio units 112-1 to 112 -M receive the received signals individually received by the first receiving antenna 111-1, the second receiving antenna 111-2, and the M-th receiving antenna 111 -M, respectively. Then, signal processing such as amplification and noise removal is performed and output to the channel estimation circuit 113.
The channel estimation circuit 113 uses, as a reference signal, a preamble signal composed of known pattern data given on the transmission side, and, as described above, N transmission antennas i (1 ≦ i ≦). N) and M × N sets of transfer functions (h j, i ) between the receiving antennas j (1 ≦ j ≦ M) are acquired and output to the transfer function matrix management circuit 115.
The transfer function matrix management circuit 115 manages an input transfer function (h j, i ) as a transfer function matrix H, which is a matrix of M rows and N columns, using matrix components.

受信信号管理回路114は、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、チャネル推定回路113から1シンボルずつ入力し、各アンテナの受信信号(r1,r2,…,rM)を成分とした受信信号ベクトルRxとして一旦管理する。
信号検出回路116では、伝達関数行列管理回路115で管理された伝達関数行列と、受信信号管理回路114で管理する受信信号ベクトルRxの関係から、最も確からしいと思われる推定送信信号Tx(N本のアンテナで送信されたシンボル単位のN行1列の推定送信信号列ベクトル)を求めて、対角行列生成回路1へ出力する。この際の送信信号の推定方法は、従来技術で説明したように非特許文献1及び非特許文献2などで規定された方法を含め、その他の方式を用いても構わない。
The received signal management circuit 114 inputs a data signal subsequent to the preamble signal one symbol at a time from the channel estimation circuit 113 as a received signal vector Rx having received signals (r1, r2,..., RM) of the respective antennas as components. Once managed.
In the signal detection circuit 116, the estimated transmission signal Tx (N lines) that seems to be the most probable from the relationship between the transfer function matrix managed by the transfer function matrix management circuit 115 and the reception signal vector Rx managed by the reception signal management circuit 114. N-row and 1-column estimated transmission signal sequence vectors) transmitted by the antennas of (2) are obtained and output to the diagonal matrix generation circuit 1. As the transmission signal estimation method at this time, other methods may be used including the methods defined in Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and the like as described in the related art.

試験行列記憶回路4は、N行N列かつこの行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)の試験行列Uおよび該試験行列Uの逆行列U−1を記憶している。
対角行列生成回路1は、上記推定送信信号列ベクトルTxのN個の各成分を対角成分とした、非対角成分が全て「0」であるN行N列の正方対角行列Dを生成する。
ここで、Tx{t1,t2,…,tN}とした場合、正方対角行列Dの対角成分は{d11,d22,…,dNN}={t1,t2,…,tN}である。
対角逆行列生成回路2は、所定の計算により上記正方対角行列Dの逆行列D−1を生成する。なお、この逆行列は各対角成分をその値の逆数に置き換えることにより簡単に求めることが可能である。
The test matrix storage circuit 4 has N rows and N columns and all the values of the components in a predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) of the matrix are constants C (C is an arbitrary real number or complex number). A test matrix U and an inverse matrix U −1 of the test matrix U are stored.
The diagonal matrix generation circuit 1 generates an N-row N-column square diagonal matrix D in which all the non-diagonal components are “0” using the N components of the estimated transmission signal sequence vector Tx as diagonal components. Generate.
Here, when Tx {t1, t2,..., TN}, the diagonal components of the square diagonal matrix D are {d11, d22,..., DNN} = {t1, t2,.
The diagonal inverse matrix generation circuit 2 generates an inverse matrix D −1 of the square diagonal matrix D by a predetermined calculation. This inverse matrix can be easily obtained by replacing each diagonal component with the reciprocal of its value.

第1の行列乗算回路3は、伝達関数行列Hと、正方対角行列Dと、試験行列Uとの積を計算して、すなわちM行N列の行列H・D・Uを計算する。
ここで、正方対角行列Dと試験行列Uとを乗算することにより、正方行列Dの対角成分{t1,t2,…,tN}各々に、試験行列Uの列成分が乗算されることにより、試験行列Uの列成分に対応したTx1,Tx2,Tx3,…,TxNを列成分とする仮想送信信号行列が求められることとなる。ここで、この試験行列Uの1列目は全て定数1となっている。このため、仮想送信信号行列の1列目は、信号検出回路116で推定した送信信号ベクトルとなっている。また、仮想送信信号行列のその他の列ベクトルは、送信信号ベクトルに試験行列の各要素が乗算された信号となっている。
この様に、正方対角行列Dと試験行列Uとの積が仮想送信信号行列とみなすと、上記行列H・D・Uは仮想送信信号に対する仮想受信信号行列となる。
The first matrix multiplication circuit 3 calculates the product of the transfer function matrix H, the square diagonal matrix D, and the test matrix U, that is, calculates an M × N matrix H · D · U.
Here, by multiplying the square diagonal matrix D and the test matrix U, each diagonal component {t1, t2,..., TN} of the square matrix D is multiplied by the column component of the test matrix U. , Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN corresponding to the column components of the test matrix U are obtained as virtual transmission signal matrices. Here, the first column of the test matrix U is a constant 1. For this reason, the first column of the virtual transmission signal matrix is a transmission signal vector estimated by the signal detection circuit 116. The other column vectors of the virtual transmission signal matrix are signals obtained by multiplying the transmission signal vector by each element of the test matrix.
In this way, when the product of the square diagonal matrix D and the test matrix U is regarded as a virtual transmission signal matrix, the matrix H · D · U becomes a virtual reception signal matrix for the virtual transmission signal.

受信信号変換回路5は、受信信号列ベクトルRxの各成分各々に定数Cを乗算し、各成分がC倍された変換受信信号ベクトルRx'を生成する。この例においては、試験行列の1列目が全て1であり、定数Cは1となる。したがって、C倍の処理はもとの値を変換する処理とはなっていない。この様な場合には、受信信号変換回路5を省略することも可能である。
レプリカ行列生成回路6は、M行N列の上記仮想受信信号行列のk行目(1≦k≦M、kは整数)を上記変換受信信号列ベクトルRx'で置き換える処理を行い、変換受信信号列ベクトルRx'の各成分が、それぞれの列成分となるレプリカ行列Hrepを生成する。なお、この例では、試験行列の1列目が全て1であり、変換受信信号列ベクトルRx'で置き換える処理は、仮想受信信号行列の1列目に対して行う。
第2の行列乗算回路7は、試験行列記憶回路4から試験行列Uの逆行列U−1を読み出し、上記レプリカ行列Hrepと、読み出した逆行列U−1と、正方対角行列Dの逆行列D−1とを乗算して、M行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める。
すなわち、第2の行列乗算回路7は、受信信号のレプリカ行列Hrepに対して、仮想送信信号行列の逆行列を乗算して、新規の推定伝達関数行列Hestを算出する。
The received signal conversion circuit 5 multiplies each component of the received signal sequence vector Rx by a constant C to generate a converted received signal vector Rx ′ in which each component is multiplied by C. In this example, all the first columns of the test matrix are 1, and the constant C is 1. Therefore, the C-fold process is not a process for converting the original value. In such a case, the reception signal conversion circuit 5 can be omitted.
The replica matrix generation circuit 6 performs processing to replace the k-th row (1 ≦ k ≦ M, k is an integer) of the virtual received signal matrix of M rows and N columns with the converted received signal sequence vector Rx ′, and converts the received signal Each component of the column vector Rx ′ generates a replica matrix H rep in which each column component is a component. In this example, all the first columns of the test matrix are 1, and the process of replacing with the converted received signal sequence vector Rx ′ is performed on the first column of the virtual received signal matrix.
The second matrix multiplication circuit 7 reads the inverse matrix U −1 of the test matrix U from the test matrix storage circuit 4, and the inverse of the replica matrix H rep , the read inverse matrix U −1, and the square diagonal matrix D. by multiplying the matrix D -1, determine the matrix H rep · U -1 · D -1 of M rows and N columns.
That is, the second matrix multiplication circuit 7 multiplies the replica matrix H rep of the received signal by the inverse matrix of the virtual transmission signal matrix to calculate a new estimated transfer function matrix Hest.

新規伝達関数行列生成回路8は、伝達関数行列管理回路115に現在記憶されている伝達関数行列Hnowを読み出し、所定の忘却係数μ(0<μ≦1)を用いて、以下の(6)式により、新たに伝達関数行列管理回路115に記憶させる伝達関数行列Hnewの計算を行う。
Hnew = (1−μ)・Hnow + μ・Hest …(6)
上記(4)式により、所定の忘却係数μを乗算した推定伝達関数行列Hestと、「1−μ」を乗算した伝達関数行列Hnowとを加算することにより線形結合させ、推定された推定伝達関数行列Hestをそのまま用いて置き換えるのではなく、直前の成分を残しつつ緩やかに調整する。
伝達関数行列更新制御回路9は、伝達関数行列管理回路115において、得られた伝達関数行列Hnewを伝達関数行列Hnowに上書きし、これを新たな伝達関数行列Hnowとする。なお、得られた伝達関数行列Hnewが推定精度として不十分であった場合には伝達関数行列Hnowの置き換えを保留するなど、必要に応じて置き換えの実施を制御することも可能である。
The new transfer function matrix generation circuit 8 reads the transfer function matrix Hnow currently stored in the transfer function matrix management circuit 115, and uses the predetermined forgetting coefficient μ (0 <μ ≦ 1), and the following equation (6) Thus, the transfer function matrix Hnew to be newly stored in the transfer function matrix management circuit 115 is calculated.
Hnew = (1-μ) · Hnow + μ · Hest (6)
The estimated transfer function matrix Hest multiplied by a predetermined forgetting factor μ and the transfer function matrix Hnow multiplied by “1-μ” are linearly combined by the above equation (4) to estimate the estimated transfer function Instead of using the matrix Hest as it is, the matrix Hest is not replaced, and the matrix Hest is adjusted gently while leaving the previous component.
In the transfer function matrix management circuit 115, the transfer function matrix update control circuit 9 overwrites the obtained transfer function matrix Hnew on the transfer function matrix Hnow and sets it as a new transfer function matrix Hnow. In addition, when the obtained transfer function matrix Hnew is insufficient as the estimation accuracy, the replacement can be controlled as necessary, such as deferring the replacement of the transfer function matrix Hnow.

次に、図1及び図2を参照して、上述した実施形態における送信部及び受信部を有する無線通信システムの動作を説明する。
ここで、説明を簡略化するため、例えば、送信アンテナを4本及び受信アンテナを4本として、すなわち、送信部は送信アンテナ105−1〜105−4を有し、受信部は受信アンテナ111−1〜111−4を有しており、他の構成もこのアンテナ数に対応して構成されている。
送信部が送信アンテナ105−1〜105−4から個別にデータを発信する。
Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, operation | movement of the radio | wireless communications system which has a transmission part and a receiving part in embodiment mentioned above is demonstrated.
Here, in order to simplify the description, for example, four transmission antennas and four reception antennas are used, that is, the transmission unit includes transmission antennas 105-1 to 105-4, and the reception unit includes reception antenna 111-. 1 to 111-4, and other configurations are also configured corresponding to the number of antennas.
The transmission unit individually transmits data from the transmission antennas 105-1 to 105-4.

そして、第1の受信アンテナ111−1〜第4の受信アンテナ111−4は、それぞれ個別に受信信号を受信する。
これにより、無線部112−1〜112−4は、それぞれ第1の受信アンテナ111−1〜第4の受信アンテナ111−4が個別に受信した受信信号Rx{r1,r2,r3,r4}を入力し、増幅及びノイズ除去などの信号処理を行い、チャネル推定回路113へ出力する。
次に、チャネル推定回路113は、送信側において付与された既知のパターンデータからなるプリアンブル信号を参照信号とし、この参照信号の受信状況から、すでに述べたように、4本の各送信アンテナi(1≦i≦4)と4本の各受信アンテナj(1≦j≦4)との間の4×4組の伝達関数(hj,i)を取得し、伝達関数行列管理回路115に出力して管理させる。
And the 1st receiving antenna 111-1-the 4th receiving antenna 111-4 each receive a received signal individually.
As a result, the radio units 112-1 to 112-4 receive the received signals Rx {r1, r2, r3, r4} respectively received by the first receiving antenna 111-1 to the fourth receiving antenna 111-4. The signal is input, subjected to signal processing such as amplification and noise removal, and output to the channel estimation circuit 113.
Next, the channel estimation circuit 113 uses a preamble signal composed of known pattern data given on the transmission side as a reference signal, and from the reception status of this reference signal, as described above, each of the four transmission antennas i ( 4 × 4 sets of transfer functions (h j, i ) between 1 ≦ i ≦ 4) and each of the four receiving antennas j (1 ≦ j ≦ 4) are acquired and output to the transfer function matrix management circuit 115 To manage.

そして、受信信号管理回路114は、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、チャネル推定回路113から1シンボルずつ入力される、各アンテナの受信信号(r1,r2,r3,r4)を成分とした受信信号ベクトルRxを記憶する。
次に、信号検出回路116は、受信信号管理回路114から受信信号ベクトルRxを読み出し、また、伝達関数行列管理回路115から伝達関数行列Hnowを読み出し、送信信号の推定値を求め、4行1列の推定送信信号列ベクトルTx{t1、t2、t3、t4}を出力する。
The received signal management circuit 114 receives a data signal subsequent to the preamble signal one symbol at a time from the channel estimation circuit 113, and includes a received signal (r1, r2, r3, r4) of each antenna as a component. Store the vector Rx.
Next, the signal detection circuit 116 reads the reception signal vector Rx from the reception signal management circuit 114 and reads the transfer function matrix Hnow from the transfer function matrix management circuit 115 to obtain an estimated value of the transmission signal, 4 rows and 1 column. The estimated transmission signal sequence vector Tx {t1, t2, t3, t4} is output.

次に、対角行列生成回路1は、仮想送信信号列ベクトルTxの4個の各成分を対角成分とした、非対角成分が全て「0」である4行4列の正方対角行列D(後に示す(7)式における行列D)を生成する。
次に、第1の行列乗算回路3は、試験行列記憶回路4から試験行列Uを読み出し、下記の(7)式に示すように、正方対角行列Dに対して、試験行列U((7)式における行列U)を右側から乗算して、仮想送信信号行列Trを求める。
Next, the diagonal matrix generation circuit 1 uses four components of the virtual transmission signal sequence vector Tx as diagonal components, and is a 4 × 4 square diagonal matrix in which all the non-diagonal components are “0”. D (matrix D in equation (7) shown below) is generated.
Next, the first matrix multiplication circuit 3 reads the test matrix U from the test matrix storage circuit 4, and, as shown in the following equation (7), the test matrix U ((7 ) To multiply the matrix U) in the equation from the right side to obtain the virtual transmission signal matrix Tr.

Figure 0004105175
Figure 0004105175

ここで、(7)式に示すように、仮想送信信号行列Tr{Tx1,Tx2,Tx3,Tx4}は、第1列目の仮想送信信号ベクトルTx1={t1、t2、t3、t4}、Tx2={t1、−t2、−t3、t4}、Tx3={t1、t2、−t3、−t4}、Tx4={t1、−t2、t3、−t4}から構成されている。
そして、第1の行列乗算回路3は、この仮想送信信号行列Trの左から、伝達関数行列管理回路115から読み出したHnowを乗算して、すなわち4行4列の行列Hnow・D・U、すなわち仮想受信信号行列Rrを計算する。
Here, as shown in the equation (7), the virtual transmission signal matrix Tr {Tx1, Tx2, Tx3, Tx4} is the first column of the virtual transmission signal vector Tx1 = {t1, t2, t3, t4}, Tx2. = {T1, -t2, -t3, t4}, Tx3 = {t1, t2, -t3, -t4}, Tx4 = {t1, -t2, t3, -t4}.
Then, the first matrix multiplication circuit 3 multiplies Hnow read from the transfer function matrix management circuit 115 from the left side of the virtual transmission signal matrix Tr, that is, a 4 × 4 matrix Hnow · D · U, that is, A virtual received signal matrix Rr is calculated.

次に、受信変換回路5は、受信信号管理回路114から入力される受信信号列ベクトルRxの各成分に定数「C」を乗算して、変換受信信号ベクトルRx'{C・r1,C・r2,C・r3,C・r4}を求める。ここでは試験行列Uの1列目が全て1つであることから、C=1とする。つまりこの場合、R’x=Rxであり、受信交換回路5の処理は省略可能である。
そして、レプリカ行列生成回路6は、下記に示す(8)式のように、4行4列の上記受信信号行列Rrの1列目を上記変換受信信号列ベクトルRx'で置き換える処理を行い、レプリカ行列Hrepを生成する。
Next, the reception conversion circuit 5 multiplies each component of the reception signal sequence vector Rx input from the reception signal management circuit 114 by a constant “C” to obtain a conversion reception signal vector Rx ′ {C · r 1, C · r 2. , C · r3, C · r4}. Here, since all the first columns of the test matrix U are one, C = 1. That is, in this case, R′x = Rx, and the processing of the reception switching circuit 5 can be omitted.
Then, the replica matrix generation circuit 6 performs processing to replace the first column of the received signal matrix Rr of 4 rows and 4 columns with the converted received signal sequence vector Rx ′ as shown in the following equation (8), A matrix H rep is generated.

Figure 0004105175
Figure 0004105175

次に、対角逆行列回路2は、対角行列生成回路1の算出した正方対角行列Dの逆行列D−1(後に示す(9)式におけるD−1)を算出する。
そして、第2行列算出回路7は、試験行列記憶回路4から試験行列Uの逆行列U−1を読み出し、以下の(9)式に示すように、この逆行列U−1を正方対角行列Dの逆行列D−1の左側から乗算して、仮想送信信号行列Trの逆行列Tr−1(=U−1・D−1)を算出する。
Then, the diagonal inverse matrix circuit 2 calculates the (D -1 in shown later (9)) diagonal matrix inverse matrix D of a square diagonal matrix D, which is calculated in the generator 1 -1.
Then, the second matrix calculation circuit 7 reads the inverse matrix U −1 of the test matrix U from the test matrix storage circuit 4 and converts the inverse matrix U −1 to a square diagonal matrix as shown in the following equation (9). By multiplying from the left side of the inverse matrix D −1 of D, the inverse matrix Tr −1 (= U −1 · D −1 ) of the virtual transmission signal matrix Tr is calculated.

Figure 0004105175
Figure 0004105175

次に、第2行列乗算回路7は、逆行列Tr−1に対して、4行4列の行列Hrepを左から乗算して、推定伝達関数行列Hestとして、4行4列の行列Hrep・U−1・D−1を求める。
そして、新規伝達関数行列生成回路8は、伝達関数行列管理回路115に現在記憶されている伝達関数行列Hnowを読み出し、所定の忘却係数μを用いて、新たに伝達関数行列管理回路115に記憶させる伝達関数行列Hnewの計算を行う。
次に、伝達関数行列更新制御回路9は、伝達関数行列管理回路115において、得られた伝達関数行列Hnewを伝達関数行列Hnowに上書きし、新たな伝達関数行列Hnowとする。
Next, the second matrix multiplication circuit 7 multiplies the inverse matrix Tr −1 by a 4 × 4 matrix H rep from the left to obtain an estimated transfer function matrix Hest as a 4 × 4 matrix H rep. -U- 1 * D- 1 is calculated | required.
Then, the new transfer function matrix generation circuit 8 reads the transfer function matrix Hnow currently stored in the transfer function matrix management circuit 115 and newly stores it in the transfer function matrix management circuit 115 using a predetermined forgetting factor μ. The transfer function matrix Hnew is calculated.
Next, in the transfer function matrix management circuit 115, the transfer function matrix update control circuit 9 overwrites the obtained transfer function matrix Hnew on the transfer function matrix Hnow to obtain a new transfer function matrix Hnow.

新規伝達関数行列生成回路8の演算において用いられる忘却係数μは、チャネル推定、すなわち伝達関数行列の推定精度に比例して設定することが望ましい。
また、伝達関数行列の推定精度は、仮想送信信号行列(送信信号レプリカ行列)の行列式に依存して変動すると予想されるが、4×4の行列の行列式を直接計算するには多くの乗算回路が必要となり、回路規模とともに演算の負荷が大きくなる。
しかしながら、上述した実施形態の場合、仮想送信信号行列の行列式は、この値が4つの信号点である仮想送信信号列ベクトルTx{t1,t2,t3,t4}の絶対値(ベクトベルの大きさ)の積に比例することになる。
The forgetting factor μ used in the calculation of the new transfer function matrix generation circuit 8 is desirably set in proportion to channel estimation, that is, the estimation accuracy of the transfer function matrix.
Also, the estimation accuracy of the transfer function matrix is expected to vary depending on the determinant of the virtual transmission signal matrix (transmission signal replica matrix), but there are many to calculate the determinant of the 4 × 4 matrix directly. A multiplication circuit is required, and the calculation load increases with the circuit scale.
However, in the case of the above-described embodiment, the determinant of the virtual transmission signal matrix is the absolute value of the virtual transmission signal sequence vector Tx {t1, t2, t3, t4} whose value is four signal points (the magnitude of the vector). ) Product.

すなわち、上記絶対値|t1*t2*t3*t4|の関数とした忘却係数μ(|t1*t2*t3*t4|)を用いることにより、(6)式を下記に示す(10)式に置き換えることにより、そのときの演算量を抑制することができる。
Hnew = (1−μ(|t1*t2*t3*t4|))・Hnow
+ μ(|t1*t2*t3*t4|)・Hest …(10)
That is, by using the forgetting factor μ (| t1 * t2 * t3 * t4 |) as a function of the absolute value | t1 * t2 * t3 * t4 |, the expression (6) is changed to the expression (10) shown below. By replacing it, the amount of calculation at that time can be suppressed.
Hnew = (1-μ (| t1 * t2 * t3 * t4 |)) · Hnow
+ Μ (| t1 * t2 * t3 * t4 |) · Hest (10)

上述した実施形態においては、MIMOの受信信号検出(送信信号の推定処理)は、信号検出回路116として示したが、従来例で示したMLDやZF等の既知の方法により推定された送信信号(誤り訂正を施したデータであっても構わない)の出力を用いて、上述したような処理を行い伝達関数行列(チャネル)のトラッキング処理を行う。
また、伝達関数行列更新制御回路9は、単純に生成された伝達関数Hnewを用いて伝達関数Hestと置き換えても良いし、何らかの条件(例えば、受信信号レベルの強度)を付加して更新してもよい。
In the embodiment described above, MIMO reception signal detection (transmission signal estimation processing) is shown as the signal detection circuit 116. However, the transmission signal (MLD, ZF, etc.) shown in the conventional example is estimated by a known method. Using the output of the error-corrected data), the transfer function matrix (channel) tracking process is performed by performing the above-described process.
In addition, the transfer function matrix update control circuit 9 may replace the transfer function Hest with a simply generated transfer function Hnew, or update it by adding some condition (for example, the strength of the received signal level). Also good.

さらに、上述した実施形態においては、MIMO伝送における多重数が4の場合を例として、試験行列Uに(7)式の右辺に示した行列を用いて説明した。この行列の特徴は、行列を構成する4つの列ベクトル(1,1,1,1),(1,-1,-1,1),(1,1,-1,-1),(1,-1,1,-1)が直交している(任意の2つのベクトルの内積がゼロとなる)という特徴を有する。このような特徴を有する行列は多数存在し、例えば、各列を適時入れ替えたものや、各列に適当な係数を乗算したものであっても、同様の特徴を有する。
特に、全要素に係数として1/2を乗算した行列を例として考えると、この行列は上記の性質以外にも、元の行列とそのエルミート共役な行列(転置して複素共役をとったもの)の積が単位行列となっているという性質を併せて有している。この様な特徴を有する行列はユニタリー行列と呼ばれている。上記のような性質を有する試験行列の候補は多数存在するが、その中の任意の行列を試験行列として利用することができる。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することが出来る。
したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the multiplexing number in the MIMO transmission is 4 is described as an example, and the test matrix U is described using the matrix shown on the right side of Equation (7). The characteristics of this matrix are the four column vectors (1,1,1,1) t , (1, -1, -1,1) t , (1,1, -1, -1) t constituting the matrix , (1, -1,1, -1) t are orthogonal (the inner product of any two vectors is zero). There are many matrices having such characteristics. For example, even when each column is replaced as appropriate, or when each column is multiplied by an appropriate coefficient, the matrix has the same characteristics.
In particular, when considering a matrix in which all elements are multiplied by 1/2 as a coefficient, this matrix has the original matrix and its Hermitian conjugate matrix (transposed complex conjugate) in addition to the above properties. It also has the property that the product of is a unit matrix. A matrix having such characteristics is called a unitary matrix. There are many test matrix candidates having the above properties, and any matrix among them can be used as the test matrix.
The above-described embodiments are all illustrative of the present invention and are not limited to the present invention, and the present invention can be implemented in various other variations and modifications.
Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

なお、図1における受信部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより受信におけるデータの再生を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。   Note that a program for realizing the function of the receiving unit in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed, whereby data of the received data is received. Regeneration may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

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

本発明の一実施形態による受信局の受信部の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of the receiving part of the receiving station by one Embodiment of this invention. MIMO技術を適用した送信局の送信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission part of the transmission station to which a MIMO technique is applied. 従来技術における受信局の受信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiving part of the receiving station in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・対角行列生成回路
2・・・対角逆行列生成回路
3・・・第1の行列乗算回路
4・・・試験行列記憶回路
5・・・受信信号変換回路
6・・・レプリカ行列生成回路
7・・・第2の行列演算回路
8・・・新規伝達関数行列生成回路
9・・・伝達関数行列更新制御回路
101・・・データ分割回路
102−1,102−2,102−N・・・プリアンブル付与回路
103−1,103−2,103−N・・・変調回路
104−1,104−2,104−N・・・無線部
105−1,105−2,105−M・・・送信アンテナ
111−1,111−2,111−M・・・受信アンテナ
112−1,112−2,112−M・・・無線部
113・・・チャネル推定回路
114・・・受信信号管理回路
115・・・伝達関数行列管理回路
116・・・信号検出回路
117・・・データ合成回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diagonal matrix production | generation circuit 2 ... Diagonal inverse matrix production | generation circuit 3 ... 1st matrix multiplication circuit 4 ... Test matrix memory circuit 5 ... Received signal conversion circuit 6 ... Replica Matrix generation circuit 7... Second matrix operation circuit 8... New transfer function matrix generation circuit 9... Transfer function matrix update control circuit 101... Data division circuit 102-1, 102-2, 102 − N: Preamble providing circuits 103-1, 103-2, 103-N: Modulation circuits 104-1, 104-2, 104-N: Radio units 105-1, 105-2, 105-M ... Transmission antennas 111-1, 111-2, 111-M ... Reception antennas 112-1, 112-2, 112-M ... Radio unit 113 ... Channel estimation circuit 114 ... Reception signal Management circuit 115 ... transfer function matrix management circuit 16 ... signal detecting circuit 117 ... data combining circuit

Claims (7)

同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局と、送信された無線信号を受信し前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナを備えた受信局により構成されたMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信が可能な無線通信システムにおいて、
前記送信局は、
ユーザデータをN系統に分割するユーザデータ分割手段と、
前記N系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してN系統の信号系列を生成する信号系列生成手段と、
N本の前記送信アンテナを用いて同一周波数にて同時に前記信号系列を重畳して送信する信号送信手段とを備え、
前記受信局は、
M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得手段と、
該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定手段と、
N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を記憶する試験行列記憶手段と、
前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成手段と、
該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、
前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算手段と、
前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成手段と、
該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算手段と、
該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成手段と、
それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新手段とを
備えたことを特徴とする無線通信システム。
A transmitting station having N (N ≧ 2, N is an integer) transmitting antennas that multiplex and transmit a plurality of signal sequences in space on the same frequency channel; In a wireless communication system capable of MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication configured by a receiving station provided with M receiving antennas (M ≧ 1, M is an integer) that performs reception processing by separating into signal sequences,
The transmitting station is
User data dividing means for dividing user data into N systems;
A signal sequence generation means for generating a signal sequence of N systems by giving individual known pattern signals to the data divided into the N systems;
Signal transmitting means for simultaneously superimposing and transmitting the signal sequence at the same frequency using N transmitting antennas,
The receiving station is
Signal receiving means for individually receiving radio signals using the M receiving antennas;
M × N sets of transfer functions h j, between the i-th antenna of the transmitting antennas and the j-th antenna of the receiving antennas, using a signal of a known pattern given to the received signal as a reference signal . transfer function acquisition means for acquiring i ;
A matrix of M rows and N columns, that is, a transfer function matrix having the transfer function h j, i as the (j, i) component, that is, a transmission function matrix N, a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, When a received signal in units of symbols received by M antennas is expressed as a received signal column vector R of M rows and 1 column,
Transmission signal estimation means for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′ which is an estimated value of the transmission signal sequence vector T transmitted by the transmission station using the transfer function matrix H and the received signal sequence vector R for each symbol. When,
A test matrix which is a matrix of N rows and N columns, and all the values of the components of the predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) are constants C (C is an arbitrary real number or complex number). Test matrix storage means for storing U and an inverse matrix U −1 of the matrix;
Diagonal matrix generating means for generating an N-by-N square diagonal matrix D in which N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ are diagonal components and all non-diagonal components are zero;
Inverse matrix obtaining means for obtaining an inverse matrix D −1 of the square diagonal matrix D;
First matrix multiplication means for obtaining a product of the transfer function matrix H, the square diagonal matrix D and the test matrix U, that is, a matrix H · D · U of M rows and N columns;
A replica in which each component of the received signal sequence vector R is converted to a constant C times to generate a converted received signal sequence vector R ′, and the kth row of the matrix of M rows and N columns is replaced with the converted received signal sequence vector R ′. Replica matrix generation means for generating a matrix H rep ;
Second matrix multiplication for obtaining a product of the replica matrix H rep , the inverse matrix U −1 of the test matrix, and the square diagonal matrix D −1 , that is, a matrix H rep · U −1 · D −1 of M rows and N columns. Means,
New transfer function matrix generating means for generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix;
A wireless communication system, comprising: transfer function updating means for updating a transfer function matrix that has been used for reception processing up to that time to the new transfer function matrix.
前記請求項1記載の無線通信装置において、
前記試験行列Uは、該行列を構成する各列ベクトルがお互いにそれぞれ直交していることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication device according to claim 1,
In the test matrix U, each column vector constituting the matrix is orthogonal to each other.
前記請求項2記載の無線通信装置において、
前記試験行列Uは、ユニタリ行列またはユニタリ行列の各成分を定数倍した行列であることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication apparatus according to claim 2, wherein
The test matrix U is a unitary matrix or a matrix obtained by multiplying each component of the unitary matrix by a constant.
前記請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線通信装置において、
前記新規伝達関数行列生成手段は、忘却係数μ(0<μ≦1:μは実数)を用い、前記伝達関数Hの(1−μ)倍と行列Hrep・U−1・D−1のμ倍を線形合成することにより新規伝達関数行列を生成する
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The new transfer function matrix generation means uses a forgetting factor μ (0 <μ ≦ 1: μ is a real number), and (1−μ) times the transfer function H and the matrix H rep · U −1 · D −1 . A wireless communication system characterized by generating a new transfer function matrix by linearly combining μ times.
前記請求項4に記載の無線通信装置において、
前記忘却係数μは、前記推定送信信号列ベクトルT'の絶対値に比例して動的に変更することを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication device according to claim 4, wherein
The forgetting factor μ is dynamically changed in proportion to the absolute value of the estimated transmission signal sequence vector T ′.
同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局から、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信方式により送信された無線信号を受信し、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナを備えた受信装置であり、
M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得手段と、
該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定手段と、
N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を記憶する試験行列記憶手段と、
前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成手段と、
該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、
前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算手段と、
前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成手段と、
該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算手段と、
該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成手段と、
それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新手段とを
備えたことを特徴とする受信装置。
Transmitted by a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system from a transmission station equipped with N (N ≧ 2, N is an integer) transmission antennas that multiplex and transmit a plurality of signal sequences on the same frequency channel. A receiving apparatus including M (M ≧ 1, M is an integer) receiving antennas that receive received radio signals and perform reception processing by separating them into a plurality of signal sequences;
Signal receiving means for individually receiving radio signals using the M receiving antennas;
M × N sets of transfer functions h j, between the i-th antenna of the transmitting antennas and the j-th antenna of the receiving antennas, using a signal of a known pattern given to the received signal as a reference signal . transfer function acquisition means for acquiring i ;
A matrix of M rows and N columns, that is, a transfer function matrix having the transfer function h j, i as the (j, i) component, that is, a transmission function matrix N, a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, When a received signal in units of symbols received by M antennas is expressed as a received signal column vector R of M rows and 1 column,
Transmission signal estimation means for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′ which is an estimated value of the transmission signal sequence vector T transmitted by the transmission station using the transfer function matrix H and the received signal sequence vector R for each symbol. When,
A test matrix which is a matrix of N rows and N columns, and all the values of the components of the predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) are constants C (C is an arbitrary real number or complex number). Test matrix storage means for storing U and an inverse matrix U −1 of the matrix;
Diagonal matrix generating means for generating an N-by-N square diagonal matrix D in which N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ are diagonal components and all non-diagonal components are zero;
Inverse matrix obtaining means for obtaining an inverse matrix D −1 of the square diagonal matrix D;
First matrix multiplication means for obtaining a product of the transfer function matrix H, the square diagonal matrix D and the test matrix U, that is, a matrix H · D · U of M rows and N columns;
A replica in which each component of the received signal sequence vector R is converted to a constant C times to generate a converted received signal sequence vector R ′, and the kth row of the matrix of M rows and N columns is replaced with the converted received signal sequence vector R ′. Replica matrix generation means for generating a matrix H rep ;
Second matrix multiplication for obtaining a product of the replica matrix H rep , the inverse matrix U −1 of the test matrix, and the square diagonal matrix D −1 , that is, a matrix H rep · U −1 · D −1 of M rows and N columns. Means,
New transfer function matrix generating means for generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix;
A transfer device comprising: transfer function updating means for updating a transfer function matrix used in the previous reception process to the new transfer function matrix.
同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するN(N≧2、Nは整数)本の送信アンテナを備えた送信局から、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信方式により送信された無線信号を、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うM本(M≧1、Mは整数)の受信アンテナにより受信する受信方法であり、
M本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信過程と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第iアンテナと前記受信アンテナのうちの第jアンテナとの間のM×N組の伝達関数hj,iを取得する伝達関数取得過程と、
該伝達関数hj,iを第(j,i)成分とするM行N列の行列すなわち伝達関数行列をH、N系統の信号系列の送信信号をN行1列の送信信号列ベクトルT、M本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をM行1列の受信信号列ベクトルRと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列H、および該受信信号列ベクトルRを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルTの推定値である推定送信信号列ベクトルT'を取得する送信信号推定過程と、
N行N列の行列であり且つ該行列の所定の第k(1≦k≦N:kは整数)列目の成分の値が全て定数C(Cは任意の実数または複素数)である試験行列Uおよび該行列の逆行列U−1を試験行列記憶手段に記憶する試験行列記憶過程と、
前記推定送信信号列ベクトルT'のN個の各成分を対角成分とし且つ非対角成分が全てゼロであるN行N列の正方対角行列Dを生成する対角行列生成過程と、
該正方対角行列Dの逆行列D−1を求める逆行列取得手段と、
前記伝達関数行列Hと前記正方対角行列Dと前記試験行列Uの積すなわちM行N列の行列H・D・Uを求める第1の行列乗算過程と、
前記受信信号列ベクトルRの各成分を前記定数C倍する変換受信信号列ベクトルR'を生成し、M行N列の該行列のk行目を該変換受信信号列ベクトルR'で置き換えたレプリカ行列Hrepを生成するレプリカ行列生成過程と、
該レプリカ行列Hrepと前記試験行列の逆行列U−1と前記正方対角行列D−1の積すなわちM行N列の行列Hrep・U−1・D−1を求める第2の行列乗算過程と、
該行列と前記伝達関数行列の線形結合として新規伝達関数行列を生成する新規伝達関数行列生成過程と、
それまでの受信処理に用いていた伝達関数行列を該新規伝達関数行列に更新する伝達関数更新過程とを
有することを特徴とする受信方法。

Transmitted by a MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication system from a transmission station equipped with N (N ≧ 2, N is an integer) transmission antennas that multiplex and transmit a plurality of signal sequences on the same frequency channel. A reception method of receiving the received radio signal by M reception antennas (M ≧ 1, M is an integer) that performs reception processing by separating the signal into a plurality of signal sequences,
A signal receiving process of individually receiving radio signals using the M receiving antennas;
M × N sets of transfer functions h j, between the i-th antenna of the transmitting antennas and the j-th antenna of the receiving antennas, using a signal of a known pattern given to the received signal as a reference signal . a transfer function acquisition process for acquiring i ,
A matrix of M rows and N columns, that is, a transfer function matrix having the transfer function h j, i as the (j, i) component, that is, a transmission function matrix N, a transmission signal sequence vector T of N rows and 1 column, When a received signal in units of symbols received by M antennas is expressed as a received signal column vector R of M rows and 1 column,
A transmission signal estimation process for obtaining an estimated transmission signal sequence vector T ′ that is an estimated value of the transmission signal sequence vector T transmitted by the transmission station using the transfer function matrix H and the received signal sequence vector R for each symbol. When,
A test matrix which is a matrix of N rows and N columns, and all the values of the components of the predetermined k-th column (1 ≦ k ≦ N: k is an integer) are constants C (C is an arbitrary real number or complex number). A test matrix storage process for storing U and an inverse matrix U −1 of the matrix in a test matrix storage means;
A diagonal matrix generating step of generating an N-by-N square diagonal matrix D in which N components of the estimated transmission signal sequence vector T ′ are diagonal components and all non-diagonal components are zero;
Inverse matrix obtaining means for obtaining an inverse matrix D −1 of the square diagonal matrix D;
A first matrix multiplication process for obtaining a product of the transfer function matrix H, the square diagonal matrix D, and the test matrix U, that is, a matrix H · D · U of M rows and N columns;
A replica in which each component of the received signal sequence vector R is converted to a constant C times to generate a converted received signal sequence vector R ′, and the kth row of the matrix of M rows and N columns is replaced with the converted received signal sequence vector R ′. A replica matrix generation process for generating a matrix H rep ;
Second matrix multiplication for obtaining a product of the replica matrix H rep , the inverse matrix U −1 of the test matrix, and the square diagonal matrix D −1 , that is, a matrix H rep · U −1 · D −1 of M rows and N columns. Process,
A new transfer function matrix generation process for generating a new transfer function matrix as a linear combination of the matrix and the transfer function matrix;
And a transfer function updating step of updating the transfer function matrix used in the previous reception process to the new transfer function matrix.

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