JP4351672B2 - Transmitting apparatus and transmitting method - Google Patents
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Description
本発明は、MIMO(Multi-Input/Multi-Output)通信のように複数の送信アンテナから信号を送信し、かつ、CDMA(Code Division Multiple Access)方式を採用した送信装置および送信方法に関する。 The present invention relates to a transmission apparatus and a transmission method that transmit signals from a plurality of transmission antennas, such as MIMO (Multi-Input / Multi-Output) communication, and that employ a Code Division Multiple Access (CDMA) system.
近年、画像等の大容量のデータ通信を可能にする技術としてMIMO(Multi-Input / Multi-Output)通信が注目されている。MIMO通信では送信側の複数のアンテナからそれぞれ異なる送信データ(サブストリーム)を送信し、受信側では伝搬路上で混ざり合った複数の送信データを伝搬路推定値を用いて元の送信データに分離する(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, MIMO (Multi-Input / Multi-Output) communication has attracted attention as a technology that enables large-capacity data communication such as images. In MIMO communication, transmission data (substreams) different from each other are transmitted from a plurality of antennas on the transmission side, and a plurality of transmission data mixed on the propagation path are separated into original transmission data using a propagation path estimation value on the reception side. (For example, refer to Patent Document 1).
実際上、MIMO通信では、送信装置から送信された信号を、送信装置の数と同数又はそれよりも多いアンテナ数で受信し、当該各アンテナによって受信された信号にそれぞれ挿入されているパイロット信号に基づいてアンテナ間の伝搬路特性を推定する。この推定された伝搬路特性Hは、例えば送信側アンテナが2つであり、受信アンテナが2つである場合には、2行×2列の行列によって表される。MIMO通信では、この伝搬路特性Hの逆行列と各受信アンテナで得られた受信信号とに基づいて、各送信アンテナから送信された送信信号を求める。 In practice, in MIMO communication, a signal transmitted from a transmission apparatus is received by the number of antennas equal to or greater than the number of transmission apparatuses, and the pilot signals respectively inserted in the signals received by the antennas. Based on this, the channel characteristics between the antennas are estimated. The estimated propagation path characteristic H is represented by a matrix of 2 rows × 2 columns, for example, when there are two transmitting antennas and two receiving antennas. In MIMO communication, a transmission signal transmitted from each transmission antenna is obtained based on the inverse matrix of this propagation path characteristic H and the reception signal obtained by each reception antenna.
このようにMIMO通信においては、複数の送信アンテナから同一タイミング・同一周波数で送られた信号を受信側で各サブストリームごとに分離することができるので、送信アンテナ数に比例した分のデータ量を伝送することができ、高速大容量の通信が可能となる。
しかしながら、従来のMIMO通信を行う受信装置では、複数の送信データを分離(干渉補償)する処理において雑音等の影響で干渉補償誤差が生じた場合、受信データの誤り率特性が劣化するという問題がある。特に、回線品質が悪いユーザ宛てのデータ、通信システムの制御情報、または再送情報のように、他のデータより良好な回線品質が望まれるデータの誤り率特性が劣化すれば通信システムに与える影響は大きい。 However, in a conventional receiving apparatus that performs MIMO communication, when an interference compensation error occurs due to noise or the like in the process of separating (interference compensation) a plurality of transmission data, there is a problem that the error rate characteristic of the received data deteriorates. is there. In particular, if the error rate characteristics of data for which better line quality is desired than other data, such as data addressed to users with poor line quality, communication system control information, or retransmission information, will be affected by the communication system, large.
なお、干渉補償誤差による受信データの誤り率特性の劣化を防ぐため、特定のデータは1本のアンテナのみに割り当てて送信する方法や、同一のデータを複数のアンテナに割り当てて送信する方法もある。しかし、かかる場合、逆に通信システムの伝送レートが低下するので、データの伝送効率が悪化するという問題が生じる。 In order to prevent deterioration of error rate characteristics of received data due to interference compensation errors, there are a method in which specific data is allocated to only one antenna and transmitted, and a method in which the same data is allocated to a plurality of antennas and transmitted. . However, in such a case, the transmission rate of the communication system is decreased, which causes a problem that the data transmission efficiency deteriorates.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、通信システムの伝送効率を維持したまま、特定のデータに対しては受信側の受信性能を向上させることができる送信装置および送信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a transmission device and a transmission method capable of improving reception performance on the reception side for specific data while maintaining the transmission efficiency of the communication system. The purpose is to do.
本発明の送信装置は、同一の送信相手宛てのそれぞれ異なる複数のデータを、複数の送信アンテナを介して並列送信するMIMO方式の送信装置であって、前記複数のデータを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置する信号配置手段と、前記各送信アンテナにそれぞれ配置されたデータを、それぞれ対応した送信アンテナを用いて送信する送信手段と、を具備し、前記信号配置手段は、システマティックビットについては複製を生成し、前記システマティックビットと複製したシステマティックビットとが同一時刻にそれぞれ異なるアンテナから重複して送信されるようにそれらのシステマティックビットを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置し、前記送信手段は、前記システマティックビットと前記複製したシステマティックビットを重複して送信する各送信アンテナにおいて、前記システマティックビット以外のそれぞれ異なるデータを前記システマティックビットに符号分割多重して同一時刻に送信する構成を採る。 The transmission device of the present invention is a MIMO transmission device that transmits a plurality of different data addressed to the same transmission partner in parallel via a plurality of transmission antennas, and the plurality of data is transmitted to the plurality of transmission antennas. a signal arrangement means for arranging each of said arranged to each transmit antenna data, and a transmitting means for transmitting using a transmit antenna corresponding respectively, it said signal arranging means are replicated for systematic bits generates the respectively arranged their systematic bits to the plurality of transmitting antennas such that the systematic bits duplicating the systematic bits are transmitted redundantly from different antennas at the same time, the transmission unit, wherein Systematic bits and the replicated systematic bits In each transmit antenna for transmitting duplicate, a configuration of transmitting the same time a different data other than the systematic bits by code division multiplexing in the systematic bits.
本発明によれば、通信システムの伝送効率を維持したまま、特定のデータに対しては受信側の受信性能を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the reception performance on the reception side for specific data while maintaining the transmission efficiency of the communication system.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るCDMA送信装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、ここでは、このCDMA送信装置が2本のアンテナを有する場合を例にとって説明するが、アンテナ数はこれに限定されず3本以上でも良い。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a CDMA transmission apparatus according to
このCDMA送信装置は、S/P変換部101、拡散部102(102−1〜102−N)、103(103−1〜103−N)、加算部104−1、104−2、送信部105−1、105−2、アンテナ106−1、106−2、拡散制御部107、および制御部110を有する。このうち、拡散部102からアンテナ106−1までを第1送信系統と呼び、拡散部103からアンテナ106−2までを第2送信系統と呼ぶこととする。
This CDMA transmitter includes an S /
図1において、ユーザ1、2、・・・、N、N+1、・・・、2N(つまり、ユーザ数2N)に対し送信されるデータD1、D2、・・・、DN、DN+1、・・・、D2Nを含む送信信号が制御部110に入力される。
1, data D 1 , D 2 ,..., D N , D N + 1 transmitted to
制御部110は、入力された送信信号に含まれるデータの種類を認識した後、送信信号をS/P変換部101に出力する。また、制御部110は、認識されたデータの種類に応じて制御信号C1をS/P変換部101および拡散制御部107に出力する。さらに、制御部110は、受信側からの再送要求を受信した受信部(図示せず)から通知される再送フラグに応じて制御信号C2をS/P変換部101および拡散制御部107に出力する。制御部110の詳しい動作については、後述する。
S/P変換部101は、制御部110から出力された送信信号を各送信系統ごとに分離された並列化データに変換し、それぞれ対応する拡散部102−1〜102−Nおよび拡散部103−1〜103−Nに出力する。
The S /
拡散部102は、S/P変換部101から出力された並列化データのそれぞれのデータに対応する拡散部102−1〜102−Nにおいて、拡散制御部107の制御の下それぞれのデータに対し拡散処理を施し、加算部104−1に出力する。同様に、拡散部103は、S/P変換部101から出力された並列化データのそれぞれのデータに対応する拡散部103−1〜103−Nにおいて、拡散制御部107の制御の下それぞれのデータに対し拡散処理を施し、加算部104−2に出力する。
Spreading
加算部104−1、104−2は、拡散部102、103からそれぞれ出力された並列化データを加算(多重)し、送信部105−1、105−2に出力する。
Adders 104-1 and 104-2 add (multiplex) the parallel data output from spreading
送信部105−1、105−2は、加算部104−1、104−2から出力された多重化信号に対しアップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ106−1、106−2を介してこのデータを無線送信する。 Transmitting sections 105-1 and 105-2 perform predetermined radio transmission processing such as up-conversion on the multiplexed signals output from addition sections 104-1 and 104-2, and antennas 106-1 and 106-2 are connected. This data is transmitted wirelessly.
図2は、制御部110の内部の主要な構成を示すブロック図である。制御部110は、データ認識部111、バッファ112、および再送制御部113を有する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration inside the
データ認識部111は、回線品質測定部および移動速度測定部(共に図示せず)から出力された受信側の回線品質および移動速度に基づいて、送信信号に含まれるデータの種類を認識した後、送信信号をバッファ112に書き込む。また、データ認識部111は、認識されたデータの種類に応じて制御信号C1をS/P変換部101および拡散制御部107に出力する。再送制御部113は、受信側からの再送要求を受信した受信部(図示せず)から通知される再送フラグに応じて制御信号C2をS/P変換部101およびバッファ112に出力する。バッファ112は、再送制御部113から出力される制御信号C2に基づいてバッファリングされているデータをS/P変換部101に出力する。
The
次いで、上記構成を有するCDMA送信装置の動作について説明する。 Next, the operation of the CDMA transmission apparatus having the above configuration will be described.
データ認識部111が行う上述のデータの種類の認識処理とは、本実施の形態に係るCDMA送信装置が送信時に優先したいデータ(以下、特定データという)を、他のデータと区別して認識する処理のことである。ここで、特定データとは、具体的には、受信側との通信を制御するための制御信号、または、回線品質が悪い(回線品質が所定レベル以下の)受信側もしくは移動速度が速い(移動速度が所定値以上である)受信側にこれから送信しようとしているデータである。データ認識部111は、どのデータが特定データであるかを示す特定データ情報を、制御信号C1を用いてS/P変換部101および拡散制御部107に通知する。
The above-described data type recognition process performed by the
また、特定データとして、受信側から再送を要求されているデータ(再送データ)、または、再送回数が多い(再送回数が所定回数以上となっている)データも含まれる。これらの特定データは、再送制御部113が制御信号C2を用いてS/P変換部101および拡散制御部107に通知する。
The specific data also includes data that is requested to be retransmitted by the receiving side (retransmission data) or data that has a large number of retransmissions (the number of retransmissions is a predetermined number or more). The
S/P変換部101は、制御信号C1、C2で通知された特定データ情報に基づいて、制御部110から出力される送信データを拡散部102−1〜102−N、103−1〜103−Nに振り分ける。送信データが、特定データでなく単なる情報を示すデータである場合は、伝送効率を上げるために各送信データは各拡散部にほぼ均等に振り分けられる。一方、送信データが特定データである場合には、このデータをバッファ112から少なくとも2回以上読み出し、このデータが第1送信系統および第2送信系統の双方(3以上の送信系統を有する場合には、少なくとも2以上の送信系統)を用いて送信されるように、振り分けられる。
The S /
拡散制御部107は、第1送信系統および第2送信系統に振り分けられた特定データに対しては互いに異なる(第1送信系統および第2送信系統で異なる)拡散符号によって拡散変調が行われるように、制御信号C3を用いて拡散部102、103を制御する。
The spreading
各拡散部で拡散変調された特定データおよびそれ以外のデータは、加算部104−1、104−2でそれぞれ送信系統ごとに多重され、送信部105−1、105−2およびアンテナ106−1、106−2を介して無線送信される。 The specific data spread and modulated by each spreading section and the other data are multiplexed for each transmission system by the adding sections 104-1 and 104-2, respectively, and the transmitting sections 105-1 and 105-2 and the antenna 106-1, It is wirelessly transmitted via 106-2.
図3は、本実施の形態に係るCDMA送信装置の送信信号の構成の一例を示す図である。ここでは、特定データが再送データである場合を例にとっている。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a transmission signal of the CDMA transmission apparatus according to the present embodiment. Here, a case where the specific data is retransmission data is taken as an example.
この図に示すように、最初の送信タイミングで送信されるデータ1は、ユーザ1からユーザ2Nまでのユーザ宛に送信されるデータであり、第1送信系統(アンテナ1)からはユーザ1からユーザNまでに宛てたデータ1が送信され、第2送信系統(アンテナ2)からはユーザ(N+1)からユーザ2Nまでに宛てたデータ1が送信される。なお、これらのデータは特定データではない。一方、データ1に伴って再送データも送信される。この再送データは特定データであり、本実施の形態に係るCDMA送信装置の構成により、第1送信系統および第2送信系統の双方に振り分けられ、かつ、互いに異なる拡散符号により拡散変調されている。次の送信タイミングで送信されるデータ2も、図中に示すように、データ1と同様の構成を採る。
As shown in this figure,
図4は、本実施の形態に係るCDMA送信装置の送信信号の構成の他の一例を示す図である。ここでは、最初の送信タイミングでは、ユーザ1からユーザNまでに宛てたデータ1と、同じくユーザ1からユーザNまでに宛てたデータ2を、第1送信系統(アンテナ1)および第2送信系統(アンテナ2)を用いて同時に送信する場合を例にとって示している。先程と同様に、これらのデータは特定データではない。一方、データ1およびデータ2に伴って再送データも送信される。この再送データは特定データであり、本実施の形態に係るCDMA送信装置の構成により、第1送信系統および第2送信系統の双方に振り分けられ、かつ、互いに異なる拡散符号により拡散変調されている。次の送信タイミングで送信されるデータは、図中に示すように、ユーザ(N+1)からユーザ2Nまでに宛てたデータである。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the transmission signal of the CDMA transmission apparatus according to the present embodiment. Here, at the first transmission timing, the
図5は、上記と同じ条件設定の下、従来のCDMA送信装置が送信する信号の構成の一例を示す図である。例えば、アンテナ1から送信される信号に干渉補償誤差が生じた場合、再送データは受信誤りとなるので、送信側はさらに再送を繰り返すこととなり、通信システムの伝送効率は悪化する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a signal transmitted by a conventional CDMA transmission apparatus under the same condition setting as described above. For example, when an interference compensation error occurs in a signal transmitted from the
以上説明したように、本実施の形態に係るCDMA送信装置は、2つの送信系統を用いて別々のデータを送信するため、MIMO通信本来の特徴である伝送効率の高さは維持している。一方、優先して送信したいデータに対しては、必ず2つの送信系統(送信系統が3以上ある場合には、少なくとも2以上の送信系統)を用い、かつ、互いに異なる拡散符号により拡散変調するので、受信側で雑音の混入等の影響で干渉補償誤差が大きくなる場合であっても、すなわち、MIMO技術による分離性能が充分に得られない場合であっても、逆拡散処理によって信号を分離することができる。 As described above, since the CDMA transmission apparatus according to the present embodiment transmits different data using two transmission systems, the high transmission efficiency that is the original characteristic of MIMO communication is maintained. On the other hand, for data to be transmitted with priority, two transmission systems (or at least two transmission systems when there are three or more transmission systems) are used, and spread modulation is performed using different spreading codes. Even if the interference compensation error becomes large due to noise mixing on the receiving side, that is, even when the separation performance by the MIMO technology cannot be obtained sufficiently, the signal is separated by the despreading process. be able to.
このように、本実施の形態によれば、通信システムの伝送効率を維持したまま、特定のデータに対しては受信側の受信性能を向上させることができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to improve the reception performance on the reception side for specific data while maintaining the transmission efficiency of the communication system.
なお、本実施の形態に係るCDMA送信装置において、誤り訂正符号としてターボ符号を用いる場合には、システマティックビットを特定データとしても良い。システマティックビットは、システマティックビットおよびパリティビットを用いてターボ復号を行った際に、ターボ復号後のデータの誤り率特性に大きな影響を及ぼす。よって、特定データとしてシステマティックビットを用いることにより、システマティクビットの受信品質を向上させることができ、ターボ復号後のデータの誤り率特性を向上させることができる。 In the CDMA transmitter according to the present embodiment, when a turbo code is used as an error correction code, systematic bits may be used as specific data. Systematic bits have a great influence on the error rate characteristics of data after turbo decoding when turbo decoding is performed using systematic bits and parity bits. Therefore, by using the systematic bit as the specific data, the reception quality of the systematic bit can be improved, and the error rate characteristic of the data after turbo decoding can be improved.
また、送信電力制御を行っている場合には、回線品質の代わりに送信電力を使用しても良い。送信電力制御を行っている場合には、回線品質が劣悪な場合、送信電力も回線品質に応じ増加しているはずだからである。 When transmission power control is performed, transmission power may be used instead of line quality. This is because when the transmission power control is performed, if the line quality is poor, the transmission power should increase according to the line quality.
また、回線品質の代わりに、データの再送回数を使用しても良い。回線品質が劣悪な場合、データの再送回数が増加しているはずだからである。 Further, the number of data retransmissions may be used instead of the line quality. This is because when the line quality is poor, the number of data retransmissions should increase.
なお、本発明に係るCDMA送信装置は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)等のマルチキャリア方式を用いた送信装置にも利用可能であり、これにより、上記と同様の作用効果を有するマルチキャリア送信装置を提供することができる。マルチキャリアを用いた伝送方式は、シンボルレートが低く(シンボル長が長く)設定されるため、マルチパス環境下においてマルチパスによる符号間干渉を低減する効果がある。また、ガードインターバルを挿入することにより、マルチパスによる符号間干渉を除去することもできる。 Note that the CDMA transmitter according to the present invention can also be used in a transmitter using a multicarrier scheme such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), and thus, a multicarrier transmitter having the same effects as described above. Can be provided. Since the transmission method using multicarrier is set to a low symbol rate (long symbol length), there is an effect of reducing intersymbol interference due to multipath in a multipath environment. In addition, intersymbol interference due to multipath can be removed by inserting a guard interval.
さらに、ここでは、本発明を構成する各要素が1つのCDMA送信装置に装備されている場合を例にとって説明したが、本発明は、拡散部102〜アンテナ106−1、拡散部103〜アンテナ106−2、拡散制御部107、および制御部110がそれぞれ別の装置に装備され、全体として1つの通信システムを構成しているような場合においても適用可能である。
Furthermore, although the case where each element constituting the present invention is provided in one CDMA transmission device has been described as an example here, the present invention is not limited to the spreading
さらに、ここでは、MIMO通信を例にとって説明したが、本発明はMIMO通信に限定されず、複数のアンテナ(送信系統)からそれぞれ異なるデータを並列送信する場合に適用し得る。 Furthermore, although MIMO communication has been described as an example here, the present invention is not limited to MIMO communication, and can be applied to cases where different data is transmitted in parallel from a plurality of antennas (transmission systems).
本発明に係るCDMA送信装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置および基地局装置を提供することができる。 The CDMA transmission apparatus according to the present invention can be mounted on a communication terminal apparatus and a base station apparatus in a mobile communication system, thereby providing a communication terminal apparatus and a base station apparatus having the same operational effects as described above. be able to.
なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、ソフトウェアで実現することも可能である。 Here, although the case where the present invention is configured by hardware has been described as an example, it can also be realized by software.
本発明に係る送信装置および送信方法は、MIMO通信のように複数の送信アンテナから信号を送信し、かつ、CDMA方式を採用する送信装置および送信方法等の用途に適用することができる。 The transmission apparatus and the transmission method according to the present invention can be applied to uses such as a transmission apparatus and a transmission method that transmit signals from a plurality of transmission antennas as in MIMO communication and that employ a CDMA scheme.
101 S/P変換部
102、103 拡散部
104 加算部
105 送信部
106 アンテナ
107 拡散制御部
110 制御部
111 データ認識部
112 バッファ
113 再送制御部
C1〜3 制御信号
101 S /
Claims (4)
前記複数のデータを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置する信号配置手段と、
前記各送信アンテナにそれぞれ配置されたデータを、それぞれ対応した送信アンテナを用いて送信する送信手段と、を具備し、
前記信号配置手段は、システマティックビットについては複製を生成し、前記システマティックビットと複製したシステマティックビットとが同一時刻にそれぞれ異なるアンテナから重複して送信されるようにそれらのシステマティックビットを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置し、
前記送信手段は、前記システマティックビットと前記複製したシステマティックビットを重複して送信する各送信アンテナにおいて、前記システマティックビット以外のそれぞれ異なるデータを前記システマティックビットに符号分割多重して同一時刻に送信する、
送信装置。 A MIMO (Multi-Input / Multi-Output) scheme transmission device that transmits a plurality of different data addressed to the same transmission destination in parallel via a plurality of transmission antennas,
Signal placement means for placing the plurality of data on the plurality of transmission antennas, respectively;
Transmission means for transmitting data respectively arranged on each transmission antenna using a corresponding transmission antenna, and
The signal arrangement unit generates duplicated for systematic bits, transmit their systematic bits as a systematic bit replicated to the systematic bits are transmitted redundantly from different antennas at the same time of the plurality each on the antenna,
The transmission means code-division-multiplexes different data other than the systematic bits into the systematic bits and transmits them at the same time in each transmission antenna that transmits the systematic bits and the duplicated systematic bits in an overlapping manner.
Transmitter device.
前記複数のデータを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置する信号配置工程と、
前記各送信アンテナにそれぞれ配置されたデータを、それぞれ対応した送信アンテナを用いて送信する送信工程と、を具備し、
前記信号配置工程は、システマティックビットについては複製を生成し、前記システマティックビットと複製したシステマティックビットとが同一時刻にそれぞれ異なるアンテナから重複して送信されるようにそれらのシステマティックビットを前記複数の送信アンテナにそれぞれ配置し、
前記送信工程は、前記システマティックビットと前記複製したシステマティックビットを重複して送信する各送信アンテナにおいて、前記システマティックビット以外のそれぞれ異なるデータを前記システマティックビットに符号分割多重して同一時刻に送信する、
送信方法。 A MIMO method of transmitting a plurality of different data addressed to the same transmission destination in parallel via a plurality of transmission antennas,
A signal placement step of placing the plurality of data on the plurality of transmission antennas, respectively;
Transmitting each of the data arranged in each of the transmission antennas using a corresponding transmission antenna,
The signal arranging step generates a replicated for systematic bits, transmit their systematic bits as a systematic bit replicated to the systematic bits are transmitted redundantly from different antennas at the same time of the plurality each on the antenna,
In the transmission step, in each transmission antenna that transmits the systematic bit and the duplicated systematic bit in an overlapping manner, different data other than the systematic bit is code-division multiplexed to the systematic bit and transmitted at the same time.
Transmission method.
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