JP4624277B2 - 無線通信システムおよび送信指向性制御方法 - Google Patents
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Description
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。
図6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。
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7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7の図6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。
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。
図1はMIMOの通信方式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、101は基地局装置、102〜104は端末局装置#1〜#3を示す。なお無線通信システムにおいて、実際は1つの基地局装置101が収容する端末局装置数は多数であるが、その中の数局装置を選び出し(図では端末局装置#1〜#3:102〜104)通信を行う。各端末局装置は基地局装置101と比較して送受信アンテナ数が一般的に少ない。
次に図3を用いて同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について順を追って説明する。
まず、各端末局装置への送信信号の入力を基地局装置101の群分け処理部11が受付ける(ステップS101)。群分け処理部11では端末局装置kが1シンボルあたりに送信するLkビットを複数の群に分けて出力する(ステップS102)。例えば、端末局装置kが16QAMで伝送する場合について説明する。変調方式として16QAMを用いる場合1シンボルあたり4ビットのデータを伝送することができる。分割する数は、その他の端末局装置が許容する干渉の状態数に応じて決定される。例えば適応指向性形成処理部13が、その他の端末局装置が許容する干渉の状態数が2の場合には、このとき2つの群(群1および群2)に分割し、群1に1ビットを割り当てて、群2に3ビットを割り当て、群2の信号を送信する際の送信指向性では、他の端末局装置に干渉が届かないようにし、群1の信号は他の端末局装置への干渉は考慮せず、端末局装置kでの受信信号レベルが最大となるように指向性を決定する。指向性形成の方法は後述する。このようにすると、他端末局装置への干渉は群1からの信号のみとなり、1シンボルあたり1ビット(2状態)の干渉のみが到来することとなる。
端末局装置では、受信信号と送信信号の間の尤度情報から復号する復号処理部を備えているとする。そして端末局装置は復号処理部で復号が可能な範囲で干渉を許容する。なお、端末局装置のうちの少なくとも1つは、2シンボル以上のデータシンボルに対して尤度情報を用いて情報を復号化するものとする。このときMrブランチのアンテナを有する端末局装置での受信信号ベクトルは以下のように表すことができる。
図4では、2つの端末局装置(USER)のそれぞれに対して基地局装置101が16QAM伝送を行うことを想定する。従来方法では、2つのビームを形成し、両方のビームとも他方のユーザにヌルを向け干渉を抑圧していた。これに対して、本発明では端末局装置2はBPSKの干渉に対しては最尤推定によって干渉抑圧が可能であるとし、端末局装置1に対して2ビームを形成し、両方からQPSK信号を送信し、一方のビームのみ端末局装置2にヌルが形成されるようにしている。図4に示すように、本発明では端末局装置が近づいてきた場合にもユーザ1での受信レベルの劣化が抑えられていることが分る。
102〜104・・・端末局装置
11・・・群分け処理部
12・・・適応変調処理部
13・・・適応指向性形成処理部
14・・・許容干渉状態数記憶部
15・・・変調・符号化制御処理部
16・・・指向性制御処理部
17・・・伝達関数推定処理部
18・・・合成処理部
Claims (6)
- 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、空間多重伝送を行い、少なくとも一つの空間チャネル上で1シンボルあたり2ビット以上の信号を送信する変調方式を用いる無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記空間チャネル上の前記1シンボルあたりに送信するビットを第1の情報群及び第2の情報群の2つの情報群に分割する群分け手段と、
前記分割された情報群単位で適応変調を行い、さらにそれぞれ異なった指向性形成を行うウエイトを乗算する適応指向性形成手段と、
前記乗算の結果を合成して前記端末局装置へ送信する送信手段と、
を備え、
前記群分け手段は、送信先となる前記端末局装置以外の前記端末局装置に備えられる干渉キャンセラ機能が許容する干渉の状態数以下となるように前記ビットの一部を前記第1の情報群として割り当てるとともに残りの前記ビットを前記第2の情報群として選択し、
前記適応指向性形成手段は、送信先となる前記端末局装置での受信信号レベルが最大になるウエイトを適応変調された前記第1の情報群に乗算し、送信先となる前記端末局装置以外の前記端末局装置に干渉が届かないウエイトを適応変調された前記第2の情報群に乗算する、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記端末局装置のうちの少なくとも1つは受信信号と送信信号の間の尤度情報に基づいて情報を復号化する復号化処理を行い、
前記基地局装置は前記適応指向性形成処理において、前記群分けの処理を行わない状態で通信を行った場合と同等の信号配置となり、前記端末局装置が受信信号と送信信号の間の尤度情報に基づいて情報を復号する場合における信号点候補の状態数が許容値以内となる条件に基づいて、前記群分けした情報群ごとに異なった指向性を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記端末局装置のうちの少なくとも1つは、2シンボル以上のデータシンボルに対して前記尤度情報を用いて情報を復号化する復号化処理を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。 - 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、空間多重伝送を行い、少なくとも一つの空間チャネル上で1シンボルあたり2ビット以上の信号を送信する変調方式を用いる無線通信システムの送信指向性制御方法であって、
前記基地局装置は、
前記空間チャネル上の前記1シンボルあたりに送信するビットを第1の情報群及び第2の情報群の2つの情報群に分割する群分け処理と、
前記分割された情報群単位で適応変調を行い、さらにそれぞれ異なった指向性形成を行うウエイトを乗算する適応指向性形成処理と、
前記乗算の結果を合成して前記端末局装置へ送信する送信処理と、
を有し、
前記群分け処理においては、送信先となる前記端末局装置以外の前記端末局装置に備えられる干渉キャンセラ機能が許容する干渉の状態数以下となるように前記ビットの一部を前記第1の情報群として割り当てるとともに残りの前記ビットを前記第2の情報群として選択し、
前記適応指向性形成処理においては、送信先となる前記端末局装置での受信信号レベルが最大になるウエイトを適応変調された前記第1の情報群に乗算し、送信先となる前記端末局装置以外の前記端末局装置に干渉が届かないウエイトを適応変調された前記第2の情報群に乗算する、
ことを特徴とする送信指向性制御方法。 - 前記端末局装置のうちの少なくとも1つは受信信号と送信信号の間の尤度情報に基づいて情報を復号化する復号化処理を行い、
前記基地局装置は前記適応指向性形成処理において、前記群分けの処理を行わない状態で通信を行った場合と同等の信号配置となり、前記端末局装置が受信信号と送信信号の間の尤度情報に基づいて情報を復号する場合における信号点候補の状態数が許容値以内となる条件に基づいて、前記群分けした情報群ごとに異なった指向性を形成する
ことを特徴とする請求項4に記載の送信指向性制御方法。 - 前記端末局装置のうちの少なくとも1つは、2シンボル以上のデータシンボルに対して前記尤度情報を用いて情報を復号化する復号化処理を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の送信指向性制御方法。
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