JP4503539B2 - Wireless communication system and spatial multiplexing wireless communication method - Google Patents
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本発明は基地局装置と端末局装置の両方が複数のアンテナを有し、1つの基地局装置が複数の端末局装置と同一周波数、同一タイミングで通信を行う無線通信システムおよび空間多重用無線通信方法に関する。 The present invention provides a wireless communication system and spatial multiplexing wireless communication in which both a base station apparatus and a terminal station apparatus have a plurality of antennas, and one base station apparatus communicates with a plurality of terminal station apparatuses at the same frequency and the same timing. Regarding the method.
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、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用い、最大で54Mbpsの伝送速度を実現している。ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはMAC(Medium Access Control )レイヤでの伝送効率が50〜70%程度であるため、実際のスループットの上限値は30Mbps程度である。一方で、有線LANの世界ではEthernet(登録商標)の100Base−Tインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、100Mbpsの高速回線の提供が普及しており、無線LANの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。 In recent years, the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like are remarkable as high-speed wireless access systems using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band. In these systems, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme, which is a technique for stabilizing characteristics in a multipath fading environment, is used, and a transmission rate of 54 Mbps at the maximum is realized. However, the transmission rate here is a transmission rate on the physical layer, and the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is actually about 50 to 70%. It is about 30 Mbps. On the other hand, in the world of wired LANs, the provision of 100Mbps high-speed lines has become widespread due to the widespread use of Ethernet (registered trademark) 100Base-T interface and FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home. In the world of wireless LAN, further increase in transmission speed is demanded.
そのための技術としては、MIMO技術が有力である。このMIMO技術とは、送信局装置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、受信局装置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装置側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。 As a technology for that purpose, the MIMO technology is promising. The MIMO technology is such that different independent signals are transmitted on the same channel from a plurality of transmitting antennas on the transmitting station apparatus side, and signals are received using the same plurality of antennas on the receiving station apparatus side, and each transmitting antenna / receiving A transfer function matrix between antennas is obtained, and the independent signal transmitted from each antenna is estimated on the transmitting station apparatus side using this matrix, and data is reproduced.
ここで、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信号を受信する場合を考える。まず、送受信局装置の各アンテナ間にはM×N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tiとし(t1,t2,t3,・・・tN)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(r1,r2,r3,・・・rM)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(n1,n2,n3,・・・nM)を成分とする列ベクトルをnと表記する。この場合、以下の関係式が成り立つ。 Here, a case is considered where N signals are transmitted using N transmitting antennas and signals are received using M antennas. First, there are M × N transmission paths between the antennas of the transmission / reception station apparatus, and the transfer function when transmitted from the i-th transmitting antenna and received by the j-th receiving antenna is defined as h j, i. A matrix of M rows and N columns where is a (j, i) th component is denoted as H. Further, a transmission signal from the i-th transmitting antenna is denoted by t i , a column vector whose components are (t 1 , t 2 , t 3 ,... T N ) is Tx, and a received signal at the j-th receiving antenna is r j (R 1 , r 2 , r 3 ,... R M ) as a column vector, Rx, and the thermal noise of the jth receiving antenna as n j (n 1 , n 2 , n 3 ,. A column vector having n M ) as a component is denoted as n. In this case, the following relational expression holds.
したがって、受信局装置側で受信した信号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通信においては、伝搬路の情報を利用して、その伝搬路に対して最適な状況で信号を送信することにより、最も効率的に通信を行うことができる。例えば、特許文献1で示す「無線通信方法、並びに該方法を用いた無線通信システム」等に記載された固有モードSDM(Space Division Multiplexing)方式を用いたMIMO伝送においては、信号の伝送方向のMIMOチャネルの伝達関数行列Hを送信局装置側で取得できた場合に、この伝達関数行列に対応した送信信号の最適化を行う。具体的には、伝達関数行列Hとそのエルミート共役な行列HH(右肩の「H」の記号はエルミート共役を表す)の積を対角化可能なユニタリ行列Uを取得し、このユニタリ行列で送信信号を変換して信号を送信する。このユニタリ変換行列Uと伝達関数行列Hの間には以下の関係式が成り立つ。
Therefore, there is a need for a technique for estimating the transmission signal Tx based on the signal Rx received on the receiving station apparatus side. In this MIMO communication, communication can be most efficiently performed by using a propagation path information and transmitting a signal in an optimum situation with respect to the propagation path. For example, in MIMO transmission using an eigenmode SDM (Space Division Multiplexing) method described in “Wireless communication method and wireless communication system using the method” described in
ここで、右辺の行列Λは対角成分のみが値を持ち、その他の成分がゼロである対角行列である。この様な特徴を持つユニタリ行列Uを列ベクトルTxに作用させて信号を送信することにより、(式1)は以下の様に変換される。 Here, the matrix Λ on the right side is a diagonal matrix in which only the diagonal component has a value and the other components are zero. By transmitting a signal by applying the unitary matrix U having such characteristics to the column vector Tx, (Equation 1) is converted as follows.
この変換により、送信信号はMIMOチャネル毎に直交化され、受信側での処理において簡易なZF(Zero Forcing)方式を用いた場合であっても、各送信信号をMIMOチャネル毎のSNR特性が良好になるように調整される。また、このユニタリ行列の各列ベクトルは、送信信号である列ベクトルTxを各送信アンテナに分配する際の各アンテナに乗算する係数(以降、「送信ウエイト」と呼ぶ)を与える。この送信ウエイトを用いることで、各MIMOチャネル毎に直交したビーム形成を行い、それぞれのビーム(固有ビーム)に相当するチャネルの利得がその固有ベクトルの固有値となる。したがって、全MIMOチャネルのチャネル容量Cの上限は以下の式で与えられる。 By this conversion, the transmission signal is orthogonalized for each MIMO channel, and each transmission signal has good SNR characteristics for each MIMO channel even when a simple ZF (Zero Forcing) method is used in processing on the reception side. It is adjusted to become. Further, each column vector of this unitary matrix gives a coefficient (hereinafter referred to as “transmission weight”) for multiplying each antenna when the column vector Tx as a transmission signal is distributed to each transmission antenna. By using this transmission weight, orthogonal beam forming is performed for each MIMO channel, and the gain of the channel corresponding to each beam (eigen beam) becomes the eigenvalue of the eigenvector. Therefore, the upper limit of the channel capacity C of all MIMO channels is given by the following equation.
ここでBは帯域幅、Piは第i番のMIMOチャネルの総送信電力、σ2は雑音電力の分散値を意味する。この式から、どの程度の伝送レートの伝送モード(ここではQPSK, 64QAMなどの変調方式と誤り訂正の符号化率の組み合わせにより規定されるモードを「伝送モード」と定義する)を適用可能か、またさらにどの程度の数のMIMOチャネルを多重化できるかが推定できる。 Here, B is the bandwidth, P i is the total transmission power of the i-th MIMO channel, and σ 2 is the noise power variance. From this equation, it is possible to apply a transmission mode of what transmission rate (here, a mode defined by a combination of a modulation scheme such as QPSK or 64QAM and an error correction coding rate is defined as a “transmission mode”), It can also be estimated how many MIMO channels can be multiplexed.
ちなみに、(式4)の中の送信電力Piは全てのMIMOチャネルに共通の値である必要はなく、また各MIMOチャネル毎に伝送モードを変更しても構わない。一般に、注水定理と呼ばれる手法を用いることでこのPiの値を最適化することが可能である。この中で、Pi=0となるMIMOチャネルが存在した場合、そのチャネルは実際の伝搬には用いずに、他のMIMOチャネルに電力を配分した方が効率的であることを意味している。つまり、MIMOの多重数を元々の上限値よりも少なく設定することになる。この様にして、多重化するMIMOチャネルの最適値を判断することも可能である。 Incidentally, (Equation 4) transmit power P i in need not be common values for all MIMO channel, also may be changed to the transmission mode for each MIMO channel. In general, it is possible to optimize the value of the P i by using a technique called water filling. Among these, if there is a MIMO channel with P i = 0, it means that it is more efficient to allocate power to other MIMO channels without using that channel for actual propagation. . That is, the number of MIMO multiplexing is set to be smaller than the original upper limit value. In this way, it is possible to determine the optimum value of the MIMO channel to be multiplexed.
以上の固有モードSDM技術は、送信側で指向性を持った送信ビームを形成し、空間上で多重化する信号を受信側で効率的に信号分離できるようにするものである。ここで、通常のMIMO通信、すなわちひとつの送信局装置とひとつの受信局装置の間で通信を行うをシングルユーザMIMOと呼ぶ。無線LANや携帯電話等を例に見れば、基地局装置(送信局装置)はサイズ的に比較的大きく、端末局装置(受信局装置)側はポータブルな端末としてサイズは基地局装置よりも大幅に小さい。この様な小型端末の中に、MIMO通信のための複数のアンテナを実装しても、アンテナ間の距離が短く、アンテナ相関が非常に大きくなってしまう。この場合、(式4)における固有値λiの値は小さくなる傾向にあり、実際に通信に利用できるMIMOチャネル数はそれほど多くはない。この様なケースにおいて、ひとつひとつの端末との間では空間多重するMIMOチャネル数を少なくする一方、複数の異なる端末と同時に同一周波数チャネルで通信するマルチユーザMIMO通信が有効である。 The eigenmode SDM technique described above forms a transmission beam having directivity on the transmission side, and enables a signal to be multiplexed in space to be efficiently separated on the reception side. Here, normal MIMO communication, that is, communication between one transmitting station apparatus and one receiving station apparatus is called single user MIMO. Taking a wireless LAN or mobile phone as an example, the base station device (transmitting station device) is relatively large in size, and the terminal station device (receiving station device) side is a portable terminal and the size is much larger than the base station device Small. Even if a plurality of antennas for MIMO communication are mounted in such a small terminal, the distance between the antennas is short and the antenna correlation becomes very large. In this case, the value of the eigenvalue λ i in (Equation 4) tends to be small, and the number of MIMO channels that can actually be used for communication is not so large. In such a case, while reducing the number of spatially multiplexed MIMO channels with each individual terminal, multi-user MIMO communication in which communication is performed on the same frequency channel simultaneously with a plurality of different terminals is effective.
マルチユーザMIMOシステムが、例えば、基地局装置101、端末局装置102〜104を備えているものとする。このとき実際にひとつの基地局装置が収容する端末局装置数は多数であるが、その中の数局を選び出し(端末局装置102〜104)、通信を行う。各端末局装置は基地局装置と比較して送受信アンテナ数が一般的に少ない。例えば基地局装置から端末局装置方向への通信(ダウンリンク)を行う場合を考える。基地局装置101は多数のアンテナを用いて、複数の指向性ビームを形成する。例えば、各端末102〜104に対してそれぞれ3つのMIMOチャネルを割り当て、全体としては9系統の信号系列を送信する場合を考える。その際、端末局装置102に対して送信する信号は、端末局装置103および端末局装置104方向には指向性利得が極端に低くなるように調整し、この結果として端末局装置103および端末局装置104への干渉を抑制する。同様に、端末局装置103に対して送信する信号は、端末局装置102および端末局装置104方向には指向性利得が極端に低くなるように調整する。同様の処理を端末局装置104にも施す。この様に指向性制御を行う理由は、例えば端末局装置102においては、端末局装置103および端末局装置104で受信した信号の情報を知る術がないため、端末間での協調的な受信処理ができない。つまり、アンテナが3本しかない端末局装置102のみの受信処理において、9系統の全ての信号系列を信号分離することは非常に厳しい。そこで、各端末局装置には他の端末局装置宛の信号が受信されないように、送信側で干渉分離を事前に行う。以上が既存のマルチユーザMIMOシステムの概要である。
The multi-user MIMO system includes, for example, a
次に、指向性ビームの形成方法について、以下に説明を加える。まず、上記マルチユーザMIMOシステムにおいて、端末局装置102の第1受信アンテナと基地局装置101の第jアンテナとの間の伝達関数をh1jと表記することにする。基地局装置101のj=1〜9の全てのアンテナに関する伝達関数を用い、行ベクトルh1を(h11,h12,h13,…,h18,h19)と表記する。同様に端末局装置102の第2受信アンテナ、第3受信アンテナと基地局装置101の伝達関数をh2jおよびh3jとし、対応する行ベクトルh2およびh3を(h21,h22,h23,…,h28,h29)、(h31,h32,h33,…,h38,h39)とする。端末局装置103、端末局装置104の受信アンテナにも同様の連番をふり、行ベクトルh4〜h9を(h41,h42,h43,…,h48,h49)〜(h91,h92,h93,…,h98,h99)とする。加えて、基地局装置101が送信する9系統の信号をt1〜t9と表記し、これを成分とする列ベクトルをTx[all]=(t1,t2,t3,…,t8,t9)Tと表記する。ここで、右肩のTの文字はベクトル、行列の転置を表す。また同様に、端末局装置102〜104の9本のアンテナでの受信信号をr1〜r9と表記し、これを成分とする列ベクトルをRx[all]=(r1,r2,r3,…,r8,r9)Tと表記する。最後に、行ベクトルh1〜h9を第1から第9行成分とする行列を、全体伝達関数行列H[all]と表記する。この様に表記した場合、システム全体としては以下の関係式が成り立つ。
Next, a method for forming a directional beam will be described below. First, in the multi-user MIMO system, a transfer function between the first reception antenna of the
これはシングルユーザMIMOにおける(式1)に対応する。同様に(式3)に示すような送信指向性制御を行うため、9行9列の送信ウエイト行列Wを導入し、(式3)を以下のように書き換える。 This corresponds to (Equation 1) in single user MIMO. Similarly, in order to perform the transmission directivity control as shown in (Expression 3), a 9 × 9 transmission weight matrix W is introduced, and (Expression 3) is rewritten as follows.
さらに、送信ウエイト行列Wを列ベクトルw1〜w9に分解し、W=(w1,w2,w3,…w8,w9)と表記すると、以下の様に表せる。
Furthermore, the transmission weight matrix W is decomposed into column vectors w 1 ~w 9, W = ( w 1,
ここで、例えば6つの行ベクトルh4〜h9と3つの列ベクトルw1〜w3の乗算(各成分の乗算したものの総和、複素ベクトルの場合は内積とは異なる)が全てゼロになるようにw1〜w3を選ぶことを考える。同様に、行ベクトルh1〜h3およびh7〜h9と列ベクトルw4〜w6の積、行ベクトルh1〜h6と列ベクトルw7〜w9の積の全てがゼロになるように選ぶことにする。すると、(式7)に示す9行9列の行列は、3行3列の9個の部分行列を用いて表記すると以下のように表すことができる。
Here, for example, the multiplications of the six row vectors h 4 to h 9 and the three column vectors w 1 to w 3 are all zero (the sum of the multiplication of each component, which is different from the inner product in the case of a complex vector). Given that choose w 1 ~w 3 in. Similarly, the product of the
ここで、部分行列H[1]、H[2]、H[3]は3行3列の行列であり、この数式においてQで示すものは成分が全てゼロの3行3列の行列である。この様な条件を満たす変換行列Wを選択することで、(式8)は以下の3つの関係式に分解できる。 Here, the sub-matrices H [1] , H [2] and H [3] are 3-by-3 matrices, and in this equation, what is indicated by Q is a 3-by-3 matrix with all components being zero. . By selecting a transformation matrix W that satisfies such conditions, (Equation 8) can be decomposed into the following three relational expressions.
ここで、Tx[1]=(t1,t2,t3)T、Tx[2]=(t4,t5,t6)T、Tx[3]=(t7,t8,t9)T、Rx[1]=(r1,r2,r3)T、Rx[2]=(r4,r5,r6)T、Rx[3]=(r7,r8,r9)Tとした。この様にして、3つのシングルユーザMIMO通信とみなすことができるようになる。
Here, Tx [1] = (t 1,
次に、送信ウエイトベクトルw1〜w9の決定方法の例を以下に説明する。手順としては、端末局装置102に対する送信ウエイトベクトルw1〜w3を決定し、順次、端末局装置103に対する送信ウエイトベクトルw4〜w6、端末局装置104に対する送信ウエイトベクトルw7〜w9を決定する。まず第1ステップとして、端末局装置における6つの行ベクトルh4〜h9により構成される6次元部分空間の6つの基底ベクトルe4〜e9を求める。求める方法は、グラムシュミットの直交化法の他、様々な方法があるが、ここでは例としてグラムシュミットの直交化法を例に説明する。
Next, an example of a method for determining the transmission weight vectors w 1 to w 9 will be described below. As a procedure, transmission weight vectors w 1 to w 3 for the
まず、ひとつのベクトルh4に着目し、この方向で絶対値が1のベクトルを基底ベクトルe4とする。 First, paying attention to one vector h 4 , a vector having an absolute value of 1 in this direction is set as a base vector e 4 .
ここで、(h4 h4 h)は同一ベクトルの絶対値の2乗を意味するスカラー量であり、h4を規格化することを意味する。次に、ベクトルh5に着目し、このベクトルの中からe4方向の成分をキャンセルしたベクトルh5’を求めた後、さらに規格化する。 Here, (h 4 h 4 h ) is a scalar quantity that means the square of the absolute value of the same vector, and means that h 4 is normalized. Next, paying attention to the vector h 5 , a vector h 5 ′ in which the component in the e 4 direction is canceled is obtained from the vector, and further normalized.
ここで(式15)のΣ(i)は、4≦i≦j−1(jは4〜9の整数)の整数iに対する総和を意味する。つまり、既に確定した基底ベクトル方向の成分をキャンセルすることを意味する。この様にして、6つの基底ベクトルe4〜e9を求めることができる。 Here, Σ (i) in (Equation 15) means the total sum for integer i of 4 ≦ i ≦ j−1 (j is an integer of 4 to 9). In other words, this means canceling the already determined component in the direction of the base vector. In this way, six basis vectors e 4 to e 9 can be obtained.
次に第2ステップとして、端末局装置102に対する送信ウエイトベクトルw1〜w3を求める。まず、行ベクトルh1〜h3から、e4〜e9により構成される6次元部分空間の成分をキャンセルする。具体的には以下の式で表せる。
Next, as a second step, transmission weight vectors w 1 to w 3 for the
ここで、jは1〜3の整数であり、(式17)のΣ(i)は、4≦i≦9の整数iに対する総和を意味する。この様にして求めたベクトルh1’〜h3’に対し、適当な直交化処理を行う。簡単のためにここではグラムシュミットの直交化を例として用いるが、その他の方法を用いても良い。グラムシュミットの直交化法は、既に(式12)〜(式16)で説明しているので詳細な説明は省略するが、下記のように求めることができる。 Here, j is an integer of 1 to 3, and Σ (i) in (Equation 17) means the sum for the integer i of 4 ≦ i ≦ 9. Appropriate orthogonalization processing is performed on the vectors h 1 ′ to h 3 ′ thus obtained. For simplicity, the Gram Schmidt orthogonalization is used here as an example, but other methods may be used. The Gramschmitt orthogonalization method has already been described in (Equation 12) to (Equation 16) and will not be described in detail, but can be obtained as follows.
この様にして求める3次元空間の3つの基底ベクトルe1からe3を求める。さらに、この基底ベクトルの複素共役ベクトルの転置ベクトル、すなわちエルミート共役なベクトルを求めることで、w1=e3 H、w2=e2 h、W3=e3 h として送信ウエイトベクトル(列ベクトル)が求まる。以上の(式12)から(式22)までの処理により、端末局装置102に対する送信ウエイトベクトルw1〜w3を決定できた。第3ステップとしては同様の処理を端末局装置103および端末局装置104に対しても施し、その結果として全ての送信ウエイトベクトルw1〜w9が求まる。以上が従来方式における送信ウエイト行列の求め方である。
Three basis vectors e 1 to e 3 of the three-dimensional space thus obtained are obtained. Furthermore, by obtaining a transposed vector of the complex conjugate vector of this basis vector, that is, a Hermitian conjugate vector, w 1 = e 3 H , w 2 = e 2 h , W 3 = e 3 h and a transmission weight vector (column vector) ) Is obtained. Through the processing from (Equation 12) to (Equation 22), transmission weight vectors w 1 to w 3 for the
図6は、従来技術における送信ウエイト行列Wの算出のフローを示す図である。
まず、送信ウエイト行列の算出にあたり、全端末への伝達関数行列Hを取得する(S102)。宛先とする端末に通し番号を付与し、その番号をkと表記した場合、まずkを初期化する(S103)。さらに、kをカウントアップし(S104)、着目しているk=1に対応した端末局装置102に対する部分伝達関数(ここでは便宜上、Hmainと表記)の抽出(S105)と、それ以外の宛先の端末局装置の部分伝達関数行列(ここでは便宜上、Hsubと表記)を抽出(S106)する。
FIG. 6 is a diagram showing a flow of calculating the transmission weight matrix W in the prior art.
First, in calculating the transmission weight matrix, a transfer function matrix H to all terminals is acquired (S102). When a serial number is assigned to the destination terminal and the number is expressed as k, k is first initialized (S103). Further, k is counted up (S104), the partial transfer function (indicated here as H main for convenience) (S105) for the
さらに、Hsubの各行ベクトルにより構成される部分空間の直交基底ベクトルを算出し、これを{ej}とおく(S107)。次に、(式17)に相当する処理として、着目している端末局装置102に対する部分伝達関数Hmainから処理S107で求めた基底ベクトル{ej}に関する成分をキャンセルし、これを行列H〜mainとする(S108)。さらに、(式18)〜(式22)に対応する処理として、行列H〜mainの行ベクトルにより構成される部分空間の直交基底ベクトルを算出し、これを{ei}とおく(S109)。その後、{ei}の各ベクトルのエルミート共役ベクトル(列ベクトル)として、端末局装置102宛の信号に関する送信ウエイトベクトル{wi}を決定する。ここで、全ての宛先の端末局装置の送信ウエイトベクトルを検定済みか否かを判断し(S111)、残りの端末局装置があれば、処理S104から処理S110を繰り返す。もし全ての宛先の端末局装置の送信ウエイトベクトルを検定済みであれば、送信ウエイトベクトル{wi}を各列ベクトルとする行列として送信ウエイト行列Wを決定し(S112)、処理を完了する(S113)。
Further, an orthogonal basis vector of a subspace composed of each row vector of H sub is calculated, and this is set as {e j } (S107). Next, as a process corresponding to (Equation 17), the component related to the basis vector {e j } obtained in the process S107 is canceled from the partial transfer function H main for the
なお、ここまでの説明は全てシングルキャリアのシステムを仮定し、送信ウエイト行列はひとつだけ求めれば良かった。現在、MIMO技術は無線LANなどで注目を集めているが、IEEE802.11a、IEEE802.11gなどの標準規格の無線LANでは、マルチキャリアを用いたOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を採用している。OFDM変調方式を用いるマルチユーザMIMOシステムの場合には、以上の処理を全てのサブキャリアにおいて個別に実施する必要がある。 It should be noted that all the descriptions so far are based on a single carrier system, and only one transmission weight matrix has to be obtained. Currently, MIMO technology is attracting attention in wireless LANs, etc., but standard wireless LANs such as IEEE802.11a and IEEE802.11g employ OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation method using multicarrier. Yes. In the case of a multi-user MIMO system using the OFDM modulation scheme, it is necessary to individually perform the above processing on all subcarriers.
図7は従来技術における送信局装置側の構成例(シングルキャリアの場合)を示す図である。この図は上述した各種処理を実現するための送信局装置の構成例である。
図7において、111aはデータ分割回路、112a−1〜112a−Lはプリアンブル付与回路、、113a−1〜113a−Lは変調回路、114aは送信信号変換回路、115a−1〜115a−MTは無線部、116a−1〜116a−MTは送受信アンテナ、117aは伝達関数行列取得回路、118aは送信ウエイト算出回路、119aは空間多重条件判断回路を表す。なお、ここでは空間多重する信号系列の総数をL(L>2、Lは整数)とし、無線部(115a−1〜115a−MT)及び送受信アンテナ(116a−1〜116a−MT)の系統数をMTとした。また、送信局装置側の構成としたが、一般には基地局装置及び端末局装置は送信機能および受信機能の双方を備えており、ここで示した図はその中の送信に関する機能のみを抜粋したものとなっている。したがって、受信のための機能はここには明記していない。また、ここではダウンリンクでのマルチユーザMIMOを想定し、送信局装置側とは基地局装置を暗に想定しているが、必ずしも基地局装置である必要はない。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example (in the case of a single carrier) on the transmission station apparatus side in the prior art. This figure is a configuration example of a transmitting station apparatus for realizing the various processes described above.
In FIG. 7, 111a is data dividing circuit, 112a-1~112a-L preamble applying circuit ,, 113a-1~113a-L modulation circuit, 114a are transmitted signal conversion circuit, the 115a-1~115a-M T radio unit, 116a-1~116a-M T is transmission and reception antennas, 117a is the transfer function matrix acquiring circuit, 118a transmission weight calculating circuit, 119a denotes a spatial multiplexing condition determining circuit. Here, the total number of spatially multiplexed signal sequences is L (L> 2, L is an integer), and the radio units (115a-1 to 115a-M T ) and the transmission / reception antennas (116a-1 to 116a-M T ) the number of systems was M T. In addition, although the configuration is on the transmission station apparatus side, generally, the base station apparatus and the terminal station apparatus have both a transmission function and a reception function, and the diagram shown here extracts only the functions related to the transmission. It has become a thing. Therefore, the function for reception is not specified here. In addition, here, downlink multi-user MIMO is assumed and the base station apparatus is implicitly assumed on the transmission station apparatus side, but the base station apparatus is not necessarily required.
図における無線部(115a−1〜115a−MT)及び送受信アンテナ(116a−1〜116a−MT)では逐次信号の受信を個別に行う。例えば、送受信アンテナ116a−1にて受信された信号は、無線部115a−1にて周波数変換を施され、所定の処理の後、伝達関数行列取得回路(117a)にて各受信局装置の伝達関数情報を収集する。ここでの伝達関数情報の収集方法については、受信局装置側から伝達関数情報を制御チャネルを用いてフィードバックする方法、伝搬チャネル推定用のプリアンブル信号を送受双方向で適宜交換する方法など、様々な方法が選択可能であり、如何なる方法を用いても構わない。この様にして取得した各受信局装置毎の伝達関数行列の情報は、伝達関数行列取得回路(117a)内にて記録・管理しておく。空間多重条件判断回路(119a)は、信号を送信する際にどの受信局装置を同時に空間多重するか、及びその多重度をどの様に設定するかを管理する。ここで、空間多重する受信局装置と多重度が規定されると、送信ウエイト算出回路(118a)では、先に示した条件に対応する送信ウエイト列ベクトル(w1,w2,w3,…,wMT−1,wMT)を算出する。これらの情報を送信信号変換回路(114a)に入力する。
The radio units (115a-1 to 115a-M T ) and the transmission / reception antennas (116a-1 to 116a-M T ) in the figure individually receive sequential signals. For example, the signal received by the transmission /
一方、送信すべきデータがデータ分割回路(111a)に入力されると、空間多重条件判断回路(119a)が判断した空間多重する受信局装置と多重度(全受信局装置でL多重とする)の条件に合わせて、データをL系統に分割する。それぞれの信号はプリアンブル付与回路(112a−1〜112a−L)に入力され、所定のチャネル推定用プリアンブルが付与され、変調回路(113a−1〜113a−L)に入力される。変調回路(113a−1〜113a−L)では所定の変調処理が行われ、この出力が送信信号変換回路(114a)に入力される。ここでは送信ウエイト算出回路(118a)が算出したベクトル群をもとに、変調回路(113a−1〜113a−L)からの出力信号を成分とする送信信号ベクトルに対し、変換行列W=(w1,w2,w3,...,wMT−1,wMT)を乗算させる。この乗算により変換されたMT系統の信号は、無線部(115a−1〜115a−MT)にて周波数変換され、送受信アンテナ(116a−1〜116a−MT)を介して送信される。以上がシングルキャリアの無線システムの例である。 On the other hand, when the data to be transmitted is input to the data dividing circuit (111a), the receiving station apparatus that performs spatial multiplexing and the multiplicity determined by the spatial multiplexing condition determining circuit (119a) (L multiplexing is used for all receiving station apparatuses). The data is divided into L systems according to the above conditions. Each signal is input to a preamble adding circuit (112a-1 to 112a-L), a predetermined channel estimation preamble is added, and input to a modulation circuit (113a-1 to 113a-L). The modulation circuit (113a-1 to 113a-L) performs predetermined modulation processing, and the output is input to the transmission signal conversion circuit (114a). Here, based on the vector group calculated by the transmission weight calculation circuit (118a), a conversion matrix W = (w) for a transmission signal vector whose components are output signals from the modulation circuits (113a-1 to 113a-L). 1, w 2, w 3, ..., w MT-1, w MT) is multiplied by. Signal converted M T lineage This multiplication is frequency-converted by the radio unit (115a-1~115a-M T) , it is transmitted through the transmitting and receiving antennas (116a-1~116a-M T) . The above is an example of a single carrier radio system.
図8はOFDM変調方式を用いるマルチユーザMIMOシステムにおける送信局装置側の従来の構成例を示す図である。
OFDM変調方式を用いるマルチユーザMIMOシステムの場合には、図8に示すように、サブキャリア毎に同様の処理を行うことになる。図8の図7との差分としては、各信号系列はデータ分割回路(111b)にてサブキャリア毎に分割され、各サブキャリアで同様の処理を行う。また、各サブキャリアでプリアンブル付与回路(112a−1〜112a−L)、変調回路(113a−1〜113a−L)、送信信号変換回路(114a)に相当する処理を並列的に実施する。その後、逆フーリエ変換処理をIFFT回路(120a−1〜120a−MT)を実施し、無線部(115b−1〜115b−MT)、送受信アンテナ(116b−1〜116b−MT)を介して送信される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional configuration example on the transmission station apparatus side in a multi-user MIMO system using the OFDM modulation scheme.
In the case of a multi-user MIMO system using the OFDM modulation scheme, the same processing is performed for each subcarrier as shown in FIG. As a difference from FIG. 7 of FIG. 8, each signal series is divided for each subcarrier by the data dividing circuit (111b), and the same processing is performed for each subcarrier. In addition, processing corresponding to the preamble adding circuit (112a-1 to 112a-L), the modulation circuit (113a-1 to 113a-L), and the transmission signal conversion circuit (114a) is performed in parallel on each subcarrier. Then, inverse Fourier transform processing performed IFFT circuits (120a-1~120a-M T) , via the radio unit (115b-1~115b-M T) , the transmitting and receiving antennas (116b-1~116b-M T) Sent.
次に、図9は従来技術における受信局装置の構成例を示す。
ここでは端末局装置が受信局装置となるダウンリンクを想定し説明を行う。この場合、マルチユーザMIMOシステムの場合でも、送信局装置側での送信指向性制御により、他の受信局装置宛の信号が干渉とならないように制御しているため、受信局装置は通常のシングルユーザMIMOと同様に受信処理を行えばよい。ここではひとつの例として、3つのアンテナを備える場合を例にとり説明する。
Next, FIG. 9 shows a configuration example of a receiving station apparatus in the prior art.
Here, description will be made assuming a downlink in which the terminal station apparatus is the receiving station apparatus. In this case, even in the case of a multi-user MIMO system, since the signal directed to the other receiving station apparatus is controlled by the transmission directivity control on the transmitting station apparatus side, the receiving station apparatus is a normal single station. The reception process may be performed similarly to the user MIMO. Here, a case where three antennas are provided will be described as an example.
図9において、121−1〜121−3は受信アンテナ、122−1〜122−3は無線部、123はチャネル推定回路、124は受信信号管理回路、125は伝達関数行列管理回路、126は行列演算回路#1、127は行列演算回路#2、128は硬判定回路、129はデータ合成回路、130はMIMO受信処理部を示す。まず、第1の受信アンテナ121−1から第3の受信アンテナ121−3は、それぞれ個別に受信信号を受信する。無線部122−1〜122−3を経由して、受信した信号はチャネル推定回路123に入力される。送信側で付与して所定のプリアンブル信号の受信状況から、チャネル推定回路123にて第i送信アンテナと第j受信アンテナ間の伝達関数をここで取得する。この様にして取得された伝達関数行列は、伝達関数行列管理回路125にて伝達関数行列Hとして管理される。
9, 121-1 to 121-3 are receiving antennas, 122-1 to 122-3 are radio units, 123 is a channel estimation circuit, 124 is a received signal management circuit, 125 is a transfer function matrix management circuit, and 126 is a matrix.
行列演算回路#1(126)では、伝達関数行列管理回路125で管理された伝達関数行列Hをもとに、HH、HHH、(HHH)−1、(HHH)−1HHを順次、演算により求める。一方、プリアンブル信号に後続するデータ信号は、1シンボル分づつ受信信号管理回路124に入力される。受信信号管理回路124では、各アンテナの受信信号(r1,r2,r3)を成分とした受信信号ベクトルRxとして一旦管理される。この受信信号ベクトルは、行列演算回路#2(127)にて、行列演算回路#1(126)で求めた(HHH)−1HHと乗算される。この信号は、送信信号ベクトルTxにノイズが乗った信号であるため、硬判定回路(128)にて信号判定がされ、各シンボル毎および各系統の信号はデータ合成回路(129)で合成され、もとのユーザデータが再生され出力される。
In the matrix operation circuit # 1 (126), H H , H H H, (H H H) −1 , (H H H) − based on the transfer function matrix H managed by the transfer function
なお、以上の説明では簡単のため、行列演算回路#1(126)および行列演算回路#2(127)での処理は、ZF(Zero Forcing)法と呼ばれる簡単なMIMO信号検出法を仮定して説明を行ったが、MMSE(Minimum Mean Square Error)法や、MLD(Maximum Likelihood Detection)法などを用いても構わない。また、ZF法の説明として正方行列以外の伝達関数行列Hを想定し、擬似逆行列(HHH)−1HHを用いる場合について説明したが、伝達関数行列Hが正方行列であれば簡易に伝達関数行列Hの逆行列を用いても構わない。さらに、硬判定回路(128)では硬判定を行うことを仮定していたが、誤り訂正を組み合わせ、軟判定を用いることも可能である。またさらに、OFDM変調方式を用いる場合には、サブキャリア毎に同様の処理を行うことになる。また、以下の説明の都合上、点線で囲んだ領域をMIMO受信処理部と呼ぶことにする。
ここで、上述のような従来のマルチユーザMIMO通信を利用した無線通信システムにおいては、基地局装置が通信可能な全端末局装置との通信の伝達関数の推定を行い、様々な端末局装置の組み合わせに対して、各端末局装置が通信する情報の伝送速度を求め、合計の伝送速度、あるいは各端末局装置が要求するサービスクラスを満足するような空間多重のスケジューリングを行っていた。これにより、端末局装置が増加することにともなって、そのスケジューリングを決定するための計算量が指数的に増大してしまい、基地局装置に多大な処理負荷がかかるという問題があった。 Here, in the wireless communication system using the conventional multi-user MIMO communication as described above, a transfer function of communication with all terminal station apparatuses with which the base station apparatus can communicate is estimated, and various terminal station apparatuses For the combination, the transmission rate of information communicated by each terminal station device is obtained, and spatial multiplexing scheduling is performed so as to satisfy the total transmission rate or the service class required by each terminal station device. As a result, as the number of terminal station apparatuses increases, the amount of calculation for determining the scheduling exponentially increases, and there is a problem that a large processing load is applied to the base station apparatus.
そこでこの発明は、マルチユーザMIMO通信を利用した無線通信システムにおける基地局装置の処理負荷を軽減することのできる無線通信システムおよび空間多重用無線通信方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless communication system and a spatial multiplexing wireless communication method capable of reducing the processing load of a base station apparatus in a wireless communication system using multi-user MIMO communication.
上記目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置と複数のアンテナを有する複数の端末局装置の間で、空間チャネルごとに適応変調・符号化を行った、空間多重伝送を行う無線通信システムであって、基地局装置が、少なくとも1つ以上の空間チャネルを用いて少なくとも1つ以上の端末局装置と通信する手段を備え、前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置が、前記通信中の空間チャネルのうち、1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度の推定を行い、その空間チャネルで現在通信されているデータ伝送速度の推定を行う手段と、前記1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度が、前記現在通信を行っているデータ伝送速度よりも高い伝送速度で通信できる場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルでの空間多重を要求する手段とを備えることを特徴とする無線通信システムである。 In order to achieve the above object, the present invention provides spatial multiplexing in which adaptive modulation / coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas. A wireless communication system that performs transmission, wherein a base station device includes means for communicating with at least one terminal station device using at least one spatial channel, and the base station device among the plurality of terminal station devices A terminal station apparatus waiting to start communication with a station apparatus estimates the transmission rate when one or more of the spatial channels being communicated is received by itself, and is currently communicating on that spatial channel. Means for estimating the data transmission rate being transmitted, and a transmission rate when the one or more spatial channels are received by the own device is higher than the data transmission rate at which the current communication is being performed. If it can communicate in degrees, it is a wireless communication system, characterized by comprising means for requesting a spatial multiplexing in the spatial channel to the base station apparatus.
また本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置と複数のアンテナを有する複数の端末局装置の間で、空間チャネルごとに適応変調・符号化を行った、空間多重伝送を行う無線通信システムであって、基地局装置が少なくても1つ以上の空間チャネルを用いて少なくても1つ以上の端末局装置と通信する手段を備え、前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置が、現在通信中の端末局装置と前記基地局装置とが当該通信に用いているビームと自装置の間の第1の伝達関数を推定する手段と、前記第1の伝達関数を用いて自装置と前記基地局装置とが通信した場合に伝送速度が最大となる空間チャネル数s 2 を特定する手段と、前記通信中の空間チャネル数sをs−s 2 (s>s 2 )へ変更した場合の前記現在通信中の端末局装置と前記基地局装置との間の第1の伝送速度を、前記基地局装置と前記現在通信中の端末局装置とが通信している空間チャネル数sの各ビームと当該現在通信中の端末局装置との間の第2の伝達関数と、当該空間チャネルの変調方式、符号化方式、信号対雑音比と、に基づいて推定する手段と、前記第1の伝達関数を用いて前記空間チャネル数s 2 を用いて自装置と前記基地局装置とが通信接続した場合の第2の伝送速度を算出する手段と、前記第1の伝送速度と前記第2の伝送速度に基づいて、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と空間チャネル数s−s 2 により通信を行い、また自装置が前記基地局装置と空間チャネル数s 2 により通信を行う場合のトータルの伝送速度を算出する手段と、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と前記空間チャネル数sを用いて通信する場合の伝送速度より、前記算出したトータルの伝送速度が増加する場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルs 2 での空間多重を要求する手段とを備えることを特徴とする無線通信システムである。 Further, the present invention is a wireless communication system for performing spatial multiplexing transmission in which adaptive modulation and coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas. And means for communicating with at least one or more terminal station devices using at least one or more spatial channels, and the base station device with the base station device among the plurality of terminal station devices. A terminal station apparatus waiting for communication start, a means for estimating a first transfer function between a beam used by the terminal station apparatus currently communicating and the base station apparatus and the own apparatus; and the first Means for identifying the number of spatial channels s 2 that maximizes the transmission rate when the device and the base station device communicate with each other using the transfer function, and the number of spatial channels s during communication is expressed as s 2 ( s> s 2) before in the case of changing to The first transmission rate between the currently communicating terminal station apparatus and the base station apparatus is set to the number of spatial channels s in which the base station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus are communicating with each beam. Means for estimating based on the second transfer function between the terminal station apparatus currently communicating and the modulation method, coding method, and signal-to-noise ratio of the spatial channel; and the first transfer function Means for calculating a second transmission rate when the own apparatus and the base station apparatus are communicatively connected using the number of spatial channels s 2 , and the first transmission rate and the second transmission rate In the case where the currently communicating terminal station apparatus communicates with the base station apparatus by the number of spatial channels s-s 2 and the own apparatus communicates with the base station apparatus by the number of spatial channels s 2 Means for calculating a total transmission rate; When the calculated total transmission rate is higher than the transmission rate when the communicating terminal station device communicates with the base station device using the number of spatial channels s, the base station device a wireless communication system, characterized by comprising means for requesting the spatial multiplexing of the channel s 2.
また本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置と複数のアンテナを有する複数の端末局装置の間で、空間チャネルごとに適応変調・符号化を行った、空間多重伝送を行う無線通信システムにおける空間多重用無線通信方法であって、基地局装置は少なくとも1つ以上の空間チャネルを用いて少なくとも1つ以上の端末局装置と通信し、前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置は、前記通信中の空間チャネルのうち、1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度の推定を行い、その空間チャネルで現在通信されているデータ伝送速度の推定を行い、前記1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度が、前記現在通信を行っているデータ伝送速度よりも高い伝送速度で通信できる場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルでの空間多重を要求することを特徴とする空間多重用無線通信方法である。 The present invention also relates to a wireless communication system for performing spatial multiplexing transmission in which adaptive modulation / coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas. A wireless communication method for spatial multiplexing, wherein a base station apparatus communicates with at least one terminal station apparatus using at least one spatial channel, and communicates with the base station apparatus among the plurality of terminal station apparatuses. The terminal station apparatus waiting for communication starts estimating the transmission rate when one or more of the spatial channels being communicated is received by the own apparatus, and the data transmission currently being communicated on that spatial channel. Estimating the speed, and when the one or more spatial channels are received by the own device, the transmission speed is higher than the data transmission speed currently being communicated. If that is the spatial multiplexing wireless communication method characterized by requesting a spatial multiplexing in the spatial channel to the base station apparatus.
また本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置と複数のアンテナを有する複数の端末局装置の間で、空間チャネルごとに適応変調・符号化を行った、空間多重伝送を行う無線通信システムにおける空間多重用無線通信方法であって、基地局装置が少なくても1つ以上の空間チャネルを用いて少なくても1つ以上の端末局装置と通信し、前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置は、現在通信中の端末局装置と前記基地局装置とが当該通信に用いているビームと自装置の間の第1の伝達関数を推定し、前記第1の伝達関数を用いて自装置と前記基地局装置とが通信した場合に伝送速度が最大となる空間チャネル数s 2 を特定し、前記通信中の空間チャネル数sをs−s 2 (s>s 2 )へ変更した場合の前記現在通信中の端末局装置と前記基地局装置との間の第1の伝送速度を、前記基地局装置と前記現在通信中の端末局装置とが通信している空間チャネル数sの各ビームと当該現在通信中の端末局装置との間の第2の伝達関数と、当該空間チャネルの変調方式、符号化方式、信号対雑音比と、に基づいて推定し、前記第1の伝達関数を用いて前記空間チャネル数s 2 を用いて自装置と前記基地局装置とが通信接続した場合の第2の伝送速度を算出し、前記第1の伝送速度と前記第2の伝送速度に基づいて、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と空間チャネル数s−s 2 により通信を行い、また自装置が前記基地局装置と空間チャネル数s 2 により通信を行う場合のトータルの伝送速度を算出し、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と前記空間チャネル数sを用いて通信する場合の伝送速度より、前記算出したトータルの伝送速度が増加する場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルs 2 での空間多重を要求することを特徴とする空間多重用無線通信方法である。 The present invention also relates to a wireless communication system for performing spatial multiplexing transmission in which adaptive modulation / coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas. A wireless communication method for spatial multiplexing, wherein at least one base station apparatus communicates with at least one terminal station apparatus using at least one spatial channel, and the base station apparatus among the plurality of terminal station apparatuses The terminal station apparatus waiting to start communication with the station apparatus estimates the first transfer function between the terminal station apparatus currently communicating and the base station apparatus used for the communication and the own apparatus, When the own apparatus and the base station apparatus communicate with each other using the first transfer function, the number of spatial channels s 2 that maximizes the transmission rate is specified, and the number of spatial channels s in communication is defined as s−s 2 ( s> s 2) in the case of changing to The first transmission rate between the currently communicating terminal station apparatus and the base station apparatus is determined by using each beam of the number of spatial channels s with which the base station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus are communicating. And the second transfer function between the terminal station apparatus currently in communication and the modulation method, coding method, and signal-to-noise ratio of the spatial channel, and the first transfer function is And using the number of spatial channels s 2 to calculate a second transmission rate when the own device and the base station device are in communication connection, and based on the first transmission rate and the second transmission rate Total transmission when the currently communicating terminal station apparatus communicates with the base station apparatus by the number of spatial channels s-s 2 and the own apparatus communicates with the base station apparatus by the number of spatial channels s 2 Calculate the speed, and the currently communicating terminal station device When the calculated total transmission rate is higher than the transmission rate when communicating with the base station apparatus using the number of spatial channels s , the base station apparatus performs spatial multiplexing on the spatial channel s 2. It is a wireless communication method for spatial multiplexing characterized by requiring .
本発明によれば、通信開始待ちの端末局装置は、自装置で要求する伝送速度を満足できる場合に、自立的に空間多重のスケジューリングを基地局装置へ要求する。これにより基地局装置の空間多重のスケジューリングの処理負荷を軽減することができる。 According to the present invention, a terminal station apparatus waiting for communication start autonomously requests a base station apparatus to perform spatial multiplexing scheduling when the transmission speed requested by the terminal apparatus can be satisfied. Thereby, it is possible to reduce the processing load of the spatial multiplexing scheduling of the base station apparatus.
以下、本発明の第1の実施形態による無線通信システムを図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
この図において10は基地局装置、21は基地局装置と通信中の端末局装置、22は基地局装置との通信の開始待ちをしている端末局装置である。そして、基地局装置10は通信中の端末局装置21と2つの空間チャネルを利用して通信を行っている。このとき基地局装置10は端末局装置21への無線通信において2つのビームを形成し、各ビームに伝送品質に応じた適応変調・符号化を独立してかけているものとする。ここで符号化を両方の空間チャネルに対してまとめて一つの符号化器によって実現する方法を用いる場合には、以下の動作は適応変調に対してのみ行うこととする。
A wireless communication system according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system according to the first embodiment of the present invention.
In this figure, 10 is a base station apparatus, 21 is a terminal station apparatus communicating with the base station apparatus, and 22 is a terminal station apparatus waiting for the start of communication with the base station apparatus. And the
図2は第1の実施形態による無線通信システムの基地局装置の処理フローを示す図である。
まず通信開始待ちをしている端末局装置22では、通信中の基地局装置10と端末局装置21の間の当該無線通信における2つの空間チャネルそれぞれの伝送品質推定(ステップS101)と、それぞれの空間チャネルで用いられている変調方式・符号化率の推定を行う(ステップS102)。伝送品質の推定は、各空間チャネルの受信レベルからSNRを求める方法(伝送品質推定方法1)や、各空間チャネルで送信される既知信号(トレーニング信号)系列と受信信号の相関から伝達関数を推定し、設定可能な変調方式・符号化方式の各々に対して空間分離のアルゴリズム(MLD、MMSE、ZFアルゴリズムなど)を適用した場合の誤り率を推定する方法(伝送品質推定方法2)などがある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a processing flow of the base station apparatus of the wireless communication system according to the first embodiment.
First, in the terminal station device 22 waiting for communication start, transmission quality estimation (step S101) for each of the two spatial channels in the wireless communication between the
ここで2つの空間チャネルを用いた通信において用いられている変調方式・符号化率の推定は、基地局装置10が通信を行う端末局装置21に対して、通信を行う変調方式、符号化方式を通知する制御信号を通信開始待ちの端末局装置22が受信し、当該通信開始待ちの端末局装置22の伝達関数推定部201がその信号を復号することによって推定する。または通信中の端末局装置21が上り通信において基地局装置10に対して変調方式、符号化方式を要求し、基地局装置10がその変調方式、符号化方式を通信開始待ちの端末局装置22へ送信し、該端末局装置22の伝達関数推定部201がその信号を復号することによって推定してもよい。ここで、一般に符号化率は符号化方式が決定されれば、一意に定まる。その他、通信中の信号の振幅変動から変調方式を特定するようにしてもよい。そして次に通信開始待ちの端末局装置22の伝送速度推定部203が、通信中の端末局装置21と基地局装置10との間で通信している信号の伝送速度を、前記推定した変調方式・符号化率から推定する(ステップS103)。ここで伝送速度の推定は、前記推定した変調方式により伝送される情報量がKbpsであり、前記推定した符号化率がRであった場合、伝送速度をKRと推定する。
Here, the estimation of the modulation scheme and coding rate used in communication using two spatial channels is based on the modulation scheme and coding scheme used for communication with the
次に通信開始待ちの端末局装置22は、通信中の端末局装置21が無線通信に用いている変調方式・符号化率から求めた伝送速度よりも高い伝送速度で通信を行うと設定されている場合に、自装置が所望の伝送品質以上の品質で通信できるか否かを判定する(ステップS104)。例えば、上記伝送品質推定方法2を用いた場合には、通信可能伝送速度推定部202は、既に誤り率と変調方式と符号化方式の関係が求まっているので、変調方式、符号化方式の組み合わせのうち、「現在通信中の端末局装置21が無線通信に用いている変調方式・符号化率から算出した伝送速度」である上記伝送速度の推定結果よりも高い伝送速度が得られる変調方式、符号化方式の組み合わせを特定する。そして通信可能伝送速度推定部202は、当該特定した変調方式、符号化方式の組み合わせを用いた場合の誤り率を参照し、その値が自装置(通信開始待ちの端末局装置22)で設定されている伝送品質(誤り率)を満たしているか否かを判定する。そして伝送品質を満たす場合には、通信可能伝送速度推定部202は、より高い伝送速度での通信が可能であると判定する。
Next, the terminal station device 22 waiting for communication start is set to perform communication at a transmission rate higher than the transmission rate obtained from the modulation scheme and coding rate used by the
また上記伝送品質推定方法1を用いた場合には、「予め定めた所要SINRと変調方式と符号化方式の関係」から、自装置に適用可能な変調方式・符号化方式を抽出する。ここで「予め定めた所要SINRと変調方式と符号化方式の関係」とは、例えば「SINRがxdB(デシベル)からydBの間であった場合、変調方式P、符号化方式Qを用いる」という関係である。このようにして抽出した変調方式と符号化方式を用いた場合、「現在通信中の端末局装置21が無線通信に用いている変調方式・符号化率から算出した伝送速度」よりも高い伝送速度となるか否かを判定する。そして通信開始待ちの端末局装置22の空間多重要求決定部204は、上記の処理により「現在通信中の端末局装置21が無線通信に用いている変調方式・符号化率から算出した伝送速度」よりも高い伝送速度で通信が可能であると判定した場合には、基地局装置10への通信開始時に、通信中の端末局装置21が通信に用いている空間チャネルの一部を自装置の空間チャネルとして割り当てるよう要求する要求信号を送信する(ステップS105)。つまり通信開始待ちの端末局装置22は、自装置で要求する伝送速度を満足できる場合に、自立的に空間多重のスケジューリングを基地局装置10へ要求する。これにより基地局装置10の負荷を軽減することができる。
Further, when the transmission
図3は第1の実施形態による無線通信システム処理結果の概要を示す図である。
次に上記の無線通信システムの処理結果の具体例について説明する。
図3において端末局装置21が基地局装置10と通信中であり、端末局装置22が基地局装置10との通信の開始待ちであるとする。また端末局装置21は2つの空間チャネルを用いてそれぞれ1Mbpsの情報の伝送を行っているものとする。また端末局装置22は1つの空間チャネルのみ利用可能であるとする。また通信開始待ちの端末局装置22は1つの空間チャネルを用いて端末局装置22単独で基地局装置10と通信を行った場合には20Mbpsで伝送することが可能であり、また、通信中の端末局装置21と通信開始待ちの端末局装置22でそれぞれ1つの空間チャネルを用いて基地局装置10と通信を行った場合には、通信中の端末局装置21が1Mbps、通信開始待ちの端末局装置22が15Mbpsで伝送することが可能であるとする。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the processing result of the wireless communication system according to the first embodiment.
Next, a specific example of the processing result of the wireless communication system will be described.
In FIG. 3, it is assumed that the
このような状況下で端末局装置22が基地局装置10と通信を行おうとする場合、当該通信開始待ちの端末局装置22は、1つの空間チャネルを用いて端末局装置22が通信し、残りの1つの空間チャネルを用いて端末局装置21が通信した場合の、トータルの伝送速度について、2つの空間チャネルを用いて端末局装置21が通信している伝送速度よりも高い伝送速度で通信が可能であるか否かを判定する。この例では現在2つの空間チャネルを用いて端末局装置21が2Mbpsで通信しているのに対し、端末局装置22が1つの空間チャネルを用い、残りの1つの空間チャネルを用いて端末局装置21が通信した場合のトータルの伝送速度が15+1=16Mbpsとなるため、トータルの伝送速度が向上すると判定する。この結果に基づき、通信開始待ちの端末局装置22は基地局装置10に1つの空間チャネルを用いて通信を行う要求を基地局装置10に報知し、その要求を受信した基地局装置10では次フレーム以降の通信において、通信開始待ちの端末局装置22に1つの空間チャネルを割り当て、端末局装置21に残りの1つの空間チャネルを割り当て、通信を行う。
In such a situation, when the terminal station device 22 tries to communicate with the
つまり、従来の方法では、端末局装置21の1フレーム分の通信が終了した後に、次のフレームとして端末局装置22が独立して基地局装置10へ通信する方法であった。しかしながら本発明では、端末局装置21が一方の空間チャネルを用いて連続的にフレームを送信し、基地局装置が元々端末局装置21との通信に利用していた他方の空間チャネルを通信開始待ちの端末局装置22へ割り当てて、当該端末局装置22が割り当てられた空間チャネルを用いて連続的にフレームを送信している。これにより1フレームを送信する時間で(1×2+15×2)/2=16Mbpsの伝送速度に向上させることができる。このように、新たな周波数や時間タイミングを必要とすることなく、複数の空間チャネルを用いて複数の端末装置と通信する際のトータルの伝送速度を向上させることが可能となる。
That is, in the conventional method, after the communication for one frame of the
図4は本発明の第2の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。
図5は第2の実施形態による無線通信システムの基地局装置の処理フローを示す図である。
次に、本発明の第2の実施形態による無線通信システムを図面を参照して説明する。なお図4における各装置やその処理部の構成は図1と同一であるため、その符号については同一の符号を用いて説明する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of the base station apparatus of the wireless communication system according to the second embodiment.
Next, the radio | wireless communications system by the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. 4 are the same as those in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals are used for the description.
通信開始待ちの端末局装置22は、通信中の端末局装置21と基地局装置10とが当該通信に用いているビームと自装置の間の伝達関数を推定し(ステップS201)、さらにその伝達関数の推定結果をもとに、自装置(通信開始待ちの端末局装置22)を優先して基地局装置10と通信接続させた場合の伝送速度を求め(ステップS202)、その際に端末局装置21と端末局装置22それぞれが基地局装置10と通信する際のトータルの伝送速度が、現在通信中の端末局装置21が単独で基地局装置10と通信している場合の伝送速度よりも増加するかを判断し(ステップS203)、増加する場合に基地局装置10に対して送信要求を行う(ステップS204)。この処理において、通信開始待ちの端末局装置22は基地局装置10と通信を開始した際に、通信中の端末局装置21が基地局装置10との通信に用いている指向性を変化させることによって、すなわち従来技術で記載した送信ウェイトベクトルを変化させることによって、トータルの伝送速度が改善される方法である。但し、第1の実施形態と比較して、制御は複雑化することとなる。
The terminal station device 22 waiting to start communication estimates a transfer function between the beam used by the
まず、通信開始待ちの端末局装置22において伝達関数推定部201が、現在通信中の端末局装置21と基地局装置10の通信におけるビームと自装置の各アンテナ間の通信の伝達関数を推定する。また伝送速度推定部203は前記推定した伝達関数に対して特異値分解を行い、各ビームをどのように合成、多重すれば、自装置(通信開始待ちの端末局装置22)が基地局装置10と通信した場合の伝送速度が最大となるかを計算する。ここで現在通信中の端末局装置21が、従来方法で記載した送信重み行列Wを用いて基地局装置10と通信をしている場合、当該端末局装置21と基地局装置10とで通信中の信号のビームと、自装置の各アンテナの間で推定される伝達関数はH2Wと表される。今、通信中の端末局装置21がs個の空間チャネルを用いて基地局装置10と通信している場合、伝達関数H2Wは列数sの行列となる。ここでH2は基地局装置10の各アンテナと通信開始待ちの端末局装置22の間で推定した伝達関数となる。そしてこの伝達関数H2Wに対して特異分解を行なうと、
First, in the terminal station device 22 waiting for communication start, the transfer
と表すことができる。このときD2のk2番目の対角要素が、D2の対角要素のうち最大であったとすると、V2のk2番目の列ベクトルvk2を用いて、通信開始待ちの端末局装置22が基地局装置10と通信する際に用いる送信ウエイトベクトルをWvk2とする。ここで、通信開始待ちの端末局装置22が基地局装置10と通信する際に用いるウエイトベクトルWvk2が、当該通信開始待ちの端末局装置22と基地局装置10との通信においてs2個の空間チャネルが利用されるベクトルである場合、D2の対角要素のうち、大きい値を持つ要素を順次、使用する空間チャネル数だけ選択し、その対角要素に対応した固有ベクトルvk(k=1〜s)を選択し、そのベクトルを用いて送信ウエイトベクトルをWvkを導く。そして通信開始待ちの端末局装置22は基地局装置10と通信を行なう際には、当該送信ウエイトベクトルWvk用いて送信を行なうことによって、s2個の空間チャネルを形成すると特定する。
It can be expressed as. In this case k 2 th diagonal element of D 2 is, when was the largest among the diagonal elements of D 2, using the k 2 th column vector v k2 of V 2, the communication start waiting terminal station device 22 transmission weight vector to be used for communicating with the
次に、通信開始待ちの端末局装置22は、現在通信中の端末局装置21が基地局装置10との通信に用いている空間チャネルベクトル数をsからs−s2個へ変更した場合の伝送速度を、基地局装置10と通信中の端末局装置21が通信している各ビームと当該端末局装置21の間の伝達関数をもとに以下の計算方法を用いて計算する。まず実施形態1で示した方法により、基地局装置10と端末局装置21の通信における各空間チャネルで選択されている変調方式、符号化方式を推定し、また予め定めた「SNRまたはSINRと選択する変調方式・符号化の一覧表」からSNR及びSINRを推定する。このようにして求めた各空間チャネルのSNR及びSINRの値をγ1からγsとする。さらにγ1からγsを対角要素とする行列Γを形成する。またこのΓをもとに(式24)を演算する。
Next, the terminal station device 22 waiting to start communication changes the number of spatial channel vectors used for communication with the
次にこの行列Aに対してさらに特異分解を行い、各特異値をSINRとみなし、予め定めた「SNRまたはSINRと選択する変調方式・符号化の一覧表」を参照し、各特異値に対応した変調方式・符号化を定め、それぞれの変調方式・符号化方式を用いた場合の伝送速度の総和を求めることによって、現在通信中の端末局装置21が空間チャネルベクトル数をsからs−s2個へ変更した場合の伝送速度を推定する。
Next, the matrix A is further subjected to singular decomposition, and each singular value is regarded as SINR. Refer to a predetermined “SNR or SINR and a list of modulation schemes / encodings to be selected” and correspond to each singular value. By determining the modulation scheme / coding and determining the sum of the transmission rates when each modulation scheme / coding scheme is used, the
また通信開始待ちの端末局装置22は、通信中の端末局装置21と基地局装置10とが当該通信に用いているビームと自装置の間の伝達関数の推定結果をもとに、自装置(通信開始待ちの端末局装置22)を優先して基地局装置10と通信接続させた場合の伝送速度を求める。そして端末局装置21と端末局装置22それぞれの端末装置が基地局装置10と通信する際のトータルの伝送速度を算出し、現在通信中の端末局装置21が単独で基地局装置10と通信している場合の伝送速度よりも増加するかを判断し、増加する場合に基地局装置10に対して送信要求を行う。
Also, the terminal station device 22 waiting for communication start is based on the estimation result of the transfer function between the beam used by the
このようにして、通信開始待ちの端末局装置22が基地局装置10と通信を行ない、先に通信接続していた端末局装置21が基地局装置10との通信に用いる空間チャネルベクトルを減少させて通信を行なう場合の、基地局装置10と各端末局装置の間の伝送速度の和を求めることができる。ここで、前述した各端末局装置で用いる空間多重数sおよびs2は端末局装置の優先度に応じて予め定めておくようにしてもよいし、また空間多重数をパラメータとして各多重数の組み合わせの総当りを行い、トータルの伝送速度が最大となる空間多重数を検出するようにしてもよい。
In this way, the terminal station device 22 waiting to start communication communicates with the
また、通信中の端末局装置21が固有ビームなどの直交した空間で空間多重を行なう方法ではない方法で通信を行なっている場合には、さらに端末局装置21が基地局装置10との通信における各ビームと当該通信中の端末局装置21のアンテナの間の伝達関数の位相を不確定パラメータとして導入し、この不確定パラメータを変化させたときのトータルの伝送速度を評価し、平均値、中央値、x%値(xは予め定まった値)、最小値などを用いて、トータルの伝送速度の推定を行う。このようにすることによって、本発明では複雑なスケジューリングを簡易にかつ、確実に行うことが可能となる。なお、無線通信システムにおいて通信中の端末局装置21及び通信開始待ちの端末局装置22が複数である場合にも、上述の方法はそのまま適用することが可能である。
Further, when the
なお上述の基地局装置や端末局装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 The base station apparatus and terminal station apparatus described above have a computer system inside. The process described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
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 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.
10・・・基地局装置
21・・・通信中の端末局装置
22・・・通信開始待ちの端末局装置
201・・・伝達関数推定部
202・・・通信可能伝送速度推定部
203・・・伝送速度推定部
204・・・空間多重要求決定部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
基地局装置が、少なくとも1つ以上の空間チャネルを用いて少なくとも1つ以上の端末局装置と通信する手段を備え、
前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置が、
前記通信中の空間チャネルのうち、1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度の推定を行い、その空間チャネルで現在通信されているデータ伝送速度の推定を行う手段と、
前記1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度が、前記現在通信を行っているデータ伝送速度よりも高い伝送速度で通信できる場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルでの空間多重を要求する手段とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system for performing spatial multiplexing transmission, in which adaptive modulation / coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas,
A base station device comprising means for communicating with at least one or more terminal station devices using at least one or more spatial channels;
Among the plurality of terminal station devices, a terminal station device waiting to start communication with the base station device,
Means for estimating a transmission rate when one or more of the spatial channels in communication is received by the own device, and estimating a data transmission rate currently communicated on the spatial channel;
If the transmission rate when the one or more spatial channels are received by the own device can be communicated at a transmission rate higher than the data transmission rate at which the current communication is performed, the spatial channel is transmitted to the base station device. And a means for requesting spatial multiplexing in the wireless communication system.
基地局装置が少なくても1つ以上の空間チャネルを用いて少なくても1つ以上の端末局装置と通信する手段を備え、
前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置が、
現在通信中の端末局装置と前記基地局装置とが当該通信に用いているビームと自装置の間の第1の伝達関数を推定する手段と、
前記第1の伝達関数を用いて自装置と前記基地局装置とが通信した場合に伝送速度が最大となる空間チャネル数s 2 を特定する手段と、
前記通信中の空間チャネル数sをs−s 2 (s>s 2 )へ変更した場合の前記現在通信中の端末局装置と前記基地局装置との間の第1の伝送速度を、前記基地局装置と前記現在通信中の端末局装置とが通信している空間チャネル数sの各ビームと当該現在通信中の端末局装置との間の第2の伝達関数と、当該空間チャネルの変調方式、符号化方式、信号対雑音比と、に基づいて推定する手段と、
前記第1の伝達関数を用いて前記空間チャネル数s 2 を用いて自装置と前記基地局装置とが通信接続した場合の第2の伝送速度を算出する手段と、
前記第1の伝送速度と前記第2の伝送速度に基づいて、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と空間チャネル数s−s 2 により通信を行い、また自装置が前記基地局装置と空間チャネル数s 2 により通信を行う場合のトータルの伝送速度を算出する手段と、
前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と前記空間チャネル数sを用いて通信する場合の伝送速度より、前記算出したトータルの伝送速度が増加する場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルs 2 での空間多重を要求する手段とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system for performing spatial multiplexing transmission, in which adaptive modulation / coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas,
Means for communicating with at least one terminal station apparatus using at least one spatial channel with at least one base station apparatus;
Among the plurality of terminal station devices, a terminal station device waiting to start communication with the base station device,
Means for estimating a first transfer function between the beam used by the terminal station apparatus currently communicating and the base station apparatus and the own apparatus;
Means for identifying the number of spatial channels s 2 that maximizes the transmission rate when the device and the base station device communicate with each other using the first transfer function ;
The first transmission rate between the currently communicating terminal station apparatus and the base station apparatus when the number of spatial channels s during communication is changed to s−s 2 (s> s 2 ) A second transfer function between each beam of the number of spatial channels s in communication between the station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus, and a modulation scheme of the spatial channel Means for estimating based on the coding scheme and the signal-to-noise ratio;
Means for calculating a second transmission rate when the own apparatus and the base station apparatus are connected for communication using the number of spatial channels s 2 using the first transfer function ;
Based on the first transmission rate and the second transmission rate, the currently communicating terminal station device communicates with the base station device using the number of spatial channels s−s 2 , and the own device is the base station. Means for calculating a total transmission rate when communicating with the apparatus by the number of spatial channels s 2 ;
When the calculated total transmission rate increases from the transmission rate when the currently communicating terminal station device communicates with the base station device using the number of spatial channels s, the base station device Means for requesting spatial multiplexing in the spatial channel s 2 .
基地局装置は少なくとも1つ以上の空間チャネルを用いて少なくとも1つ以上の端末局装置と通信し、
前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置は、
前記通信中の空間チャネルのうち、1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度の推定を行い、その空間チャネルで現在通信されているデータ伝送速度の推定を行い、
前記1つ以上の空間チャネルを自装置で受信した場合の伝送速度が、前記現在通信を行っているデータ伝送速度よりも高い伝送速度で通信できる場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルでの空間多重を要求する
ことを特徴とする空間多重用無線通信方法。 Spatial multiplexing wireless communication in a wireless communication system performing spatial multiplexing transmission in which adaptive modulation and coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas A method,
The base station apparatus communicates with at least one or more terminal station apparatuses using at least one or more spatial channels,
Among the plurality of terminal station devices, the terminal station device waiting to start communication with the base station device is
Estimating the transmission rate when the own device receives one or more spatial channels among the spatial channels being communicated, estimating the data transmission rate currently being communicated on the spatial channel,
If the transmission rate when the one or more spatial channels are received by the own device can be communicated at a transmission rate higher than the data transmission rate at which the current communication is performed, the spatial channel is transmitted to the base station device. A wireless communication method for spatial multiplexing, characterized in that spatial multiplexing is required.
基地局装置が少なくても1つ以上の空間チャネルを用いて少なくても1つ以上の端末局装置と通信し、
前記複数の端末局装置のうち前記基地局装置との通信開始待ちの端末局装置は、
現在通信中の端末局装置と前記基地局装置とが当該通信に用いているビームと自装置の間の第1の伝達関数を推定し、
前記第1の伝達関数を用いて自装置と前記基地局装置とが通信した場合に伝送速度が最大となる空間チャネル数s 2 を特定し、
前記通信中の空間チャネル数sをs−s 2 (s>s 2 )へ変更した場合の前記現在通信中の端末局装置と前記基地局装置との間の第1の伝送速度を、前記基地局装置と前記現在通信中の端末局装置とが通信している空間チャネル数sの各ビームと当該現在通信中の端末局装置との間の第2の伝達関数と、当該空間チャネルの変調方式、符号化方式、信号対雑音比と、に基づいて推定し、
前記第1の伝達関数を用いて前記空間チャネル数s 2 を用いて自装置と前記基地局装置とが通信接続した場合の第2の伝送速度を算出し、
前記第1の伝送速度と前記第2の伝送速度に基づいて、前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と空間チャネル数s−s 2 により通信を行い、また自装置が前記基地局装置と空間チャネル数s 2 により通信を行う場合のトータルの伝送速度を算出し、
前記現在通信中の端末局装置が前記基地局装置と前記空間チャネル数sを用いて通信する場合の伝送速度より、前記算出したトータルの伝送速度が増加する場合に、前記基地局装置に対して前記空間チャネルs 2 での空間多重を要求する
ことを特徴とする空間多重用無線通信方法。 Spatial multiplexing wireless communication in a wireless communication system performing spatial multiplexing transmission in which adaptive modulation and coding is performed for each spatial channel between a base station apparatus having a plurality of antennas and a plurality of terminal station apparatuses having a plurality of antennas A method,
Communicate with at least one terminal station apparatus using at least one spatial channel with at least one base station apparatus;
Among the plurality of terminal station devices, the terminal station device waiting to start communication with the base station device is
Estimating a first transfer function between the beam used by the terminal station apparatus currently communicating and the base station apparatus and its own apparatus,
Specify the number of spatial channels s 2 that maximizes the transmission rate when the device and the base station device communicate using the first transfer function ,
The first transmission rate between the currently communicating terminal station apparatus and the base station apparatus when the number of spatial channels s during communication is changed to s−s 2 (s> s 2 ) A second transfer function between each beam of the number of spatial channels s in communication between the station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus and the currently communicating terminal station apparatus, and a modulation scheme of the spatial channel , Estimation based on coding scheme, signal-to-noise ratio,
Using the first transfer function to calculate the second transmission rate when the base station apparatus and the base station apparatus are connected for communication using the number of spatial channels s 2 ,
Based on the first transmission rate and the second transmission rate, the currently communicating terminal station device communicates with the base station device using the number of spatial channels s−s 2 , and the own device is the base station. Calculate the total transmission speed when communicating with the device by the number of spatial channels s 2 ,
When the calculated total transmission rate increases from the transmission rate when the currently communicating terminal station device communicates with the base station device using the number of spatial channels s, the base station device A wireless communication method for spatial multiplexing, wherein spatial multiplexing on the spatial channel s 2 is requested .
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