JP4704375B2 - Transmission / reception device and communication method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、複数システムを同一周波数で運用する無線通信システムにおいて、新規システム(Secondaryシステム)において、優先システム(Primaryシステム)におけるTDD(Time Division Multiplexing)システムの特徴を利用した干渉除去技術を用いることにより、Primaryシステムの通信効率を低下させることなく、システム全体を考えた場合に、面的な周波数利用効率を著しく向上させる送受信装置とその通信方法に関する。   In a wireless communication system that operates a plurality of systems at the same frequency, the present invention uses, in a new system (Secondary system), interference cancellation technology that uses the characteristics of a TDD (Time Division Multiplexing) system in a priority system (Primary system). Thus, the present invention relates to a transmission / reception apparatus and a communication method thereof that significantly improve the surface frequency utilization efficiency when the entire system is considered without reducing the communication efficiency of the primary system.

近年、携帯電話や、無線LANなどの普及により、限られた周波数帯域において、できるだけ高速な伝送を行うための技術が検討されている。限られた帯域において高速伝送を実現する手段としては、近年、MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が注目を集めている。MIMOとは、送信側と受信側とに、それぞれアレーアンテナを用い、送信側においては、アンテナ毎に異なるデータを送信し、受信側においては、何らかの干渉除去技術・復号技術により、異なる信号を復元することで、単一アンテナ同士の送受信に比べ、同一周波数で著しく伝送速度を向上する技術である。既に、無線LANシステムなどにおいて導入されている。   In recent years, with the widespread use of mobile phones, wireless LANs, and the like, techniques for performing transmission as fast as possible in a limited frequency band have been studied. In recent years, MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology has attracted attention as means for realizing high-speed transmission in a limited band. MIMO uses array antennas for the transmitting side and the receiving side, respectively, and on the transmitting side, different data is transmitted for each antenna, and on the receiving side, different signals are restored by some interference cancellation / decoding technology. By doing so, it is a technique that remarkably improves the transmission speed at the same frequency as compared with transmission / reception between single antennas. Already introduced in wireless LAN systems and the like.

しかしながら、MIMO技術においては、送受信のアンテナ数が高速伝送のキーとなる。したがって、非常に高い周波数利用効率を実現するためには、かなりのアンテナ素子数を必要とする。小型の端末を考えた場合、アンテナ素子数の増加は、ハードウエア規模の向上になるため、望ましくない。   However, in the MIMO technology, the number of transmission / reception antennas is a key for high-speed transmission. Therefore, in order to realize very high frequency utilization efficiency, a considerable number of antenna elements are required. When considering a small terminal, an increase in the number of antenna elements is not desirable because it increases the hardware scale.

このMIMO技術とは別の方法で、周波数の有効利用を図る手段として、コグニティブ(Cognitive)無線技術が注目されている(例えば、非特許文献1参照)。該コグニティブ無線技術とは、無線機が周囲の電波環境を認識し、適切な周波数帯域を選択して利用することにより、空いている周波数帯域を有効に活用する技術である。コグニティブ無線により、通常注目されていなかった周波数や、時間を有効に活用できるため、単位面積あたりの周波数を大幅に向上させることができる。   Cognitive radio technology has attracted attention as a means for effectively using frequencies by a method different from the MIMO technology (see, for example, Non-Patent Document 1). The cognitive radio technology is a technology in which a radio device recognizes a surrounding radio wave environment, selects an appropriate frequency band and uses it, thereby effectively utilizing an available frequency band. Since cognitive radio can effectively use frequencies and time that have not been attracting attention, the frequency per unit area can be greatly improved.

図12は、コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。図12において、1−1、1−2は、2つの優先システム(Primaryシステム)であり、2−1〜2−6は、複数のコグニティブシステム(Secondaryシステム)である。また、3は、Primaryシステムの通信可能領域である。4−1、4−2は、各々、Primaryシステム1−1、1−2のアンテナの指向性である。   FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the outline of the cognitive radio technology. In FIG. 12, 1-1 and 1-2 are two priority systems (Primary systems), and 2-1 to 2-6 are a plurality of cognitive systems (Secondary systems). Reference numeral 3 denotes a communicable area of the primary system. Reference numerals 4-1 and 4-2 denote antenna directivities of the primary systems 1-1 and 1-2, respectively.

コグニティブ無線では、元々、ある通信帯域を使用するPrimaryシステム1−1、1−2と、該Primaryシステム1−1、1−2が使用していない周波数、時間などを監視して、この情報を基に通信を行うSecondaryシステム2−1〜2−6とが存在する。基本的には、Primaryシステム1−1、1−2は、優先的に与えられた通信帯域を使用することが可能であり、Secondaryシステム2−1〜2−6は、自分自身の通信によって、Primaryシステム1−1、1−2に干渉を与えることにより、Primaryシステム1−1、1−2の効率を低下させることがあってはならない。また、通常、Primaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステム2−1〜2−6の存在を認識することはできない。
S. Haykin, “Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”, vol.23, no.2, pp.201-220, Feb. 2005.
In cognitive radio, the primary systems 1-1 and 1-2 that originally use a certain communication band and the frequencies and times that are not used by the primary systems 1-1 and 1-2 are monitored, and this information is obtained. There are secondary systems 2-1 to 2-6 that perform communication based on the above. Basically, the primary systems 1-1 and 1-2 can use a preferentially assigned communication band, and the secondary systems 2-1 to 2-6 can perform communication by themselves. By interfering with the primary systems 1-1 and 1-2, the efficiency of the primary systems 1-1 and 1-2 should not be reduced. In addition, the primary systems 1-1 and 1-2 cannot normally recognize the existence of the secondary systems 2-1 to 2-6.
S. Haykin, “Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”, vol.23, no.2, pp.201-220, Feb. 2005.

コグニティブ無線では、通常、以下の手段で通信を行う。
(手順1)Secondaryシステム2−1〜2−6は、Primaryシステム1−1、1−2が使用していない時間または周波数を検出する。
(手順2)Secondaryシステム2−1〜2−6は、自らが行う通信により、Primaryシステム1−1、1−2の受信機に干渉を与えないかどうかを確認する。
(手順3)Secondaryシステム2−1〜2−6は、上記手順2で問題がないと判断した場合、上記手順1で検出した周波数もしくは時間により通信を行う。
In cognitive radio, communication is usually performed by the following means.
(Procedure 1) The Secondary systems 2-1 to 2-6 detect times or frequencies that are not used by the Primary systems 1-1 and 1-2.
(Procedure 2) The Secondary systems 2-1 to 2-6 confirm whether or not to interfere with the receivers of the Primary systems 1-1 and 1-2 through communication performed by themselves.
(Procedure 3) If the Secondary systems 2-1 to 2-6 determine that there is no problem in the procedure 2, the communication is performed at the frequency or time detected in the procedure 1.

以上が、コグニティブ無線における通信手順である。しかしながら、まず、上記手順1を行う際に問題が生じる。例えば、TDDを考えてみる。TDDシステムにおいては、局は、あるタイミングで受信し、その間は送信しない。一方、送信している間は、信号を受信しない。ハードウエアとしては、送信装置と受信装置との間に、時間分割スイッチ(TDDスイッチ)が配置される。したがって、例えば、ある時間に、Primaryシステム1−1からの干渉を検出しなかったとしても、その時間で送信を行うと、Primaryシステム1−2へ干渉を与えることになる。   The above is the communication procedure in cognitive radio. However, first, a problem occurs when the procedure 1 is performed. For example, consider TDD. In a TDD system, a station receives at a certain timing and does not transmit during that time. On the other hand, no signal is received during transmission. As hardware, a time division switch (TDD switch) is arranged between the transmission device and the reception device. Therefore, for example, even if interference from the primary system 1-1 is not detected at a certain time, if transmission is performed at that time, interference is given to the primary system 1-2.

また、例え、「ある周波数」、あるいは「ある時間」において、信号が到来していないと、Secondaryシステム2−1〜2−6の受信機が判断したとしても、時間的にその状態が変動する可能性や、隠れ端末の存在といった問題などにより、正しく信号を検出できない場合がある。したがって、コグニティブ無線では、非常に高い精度の信号検出が要求される。   Further, even if the receivers of the secondary systems 2-1 to 2-6 determine that no signal has arrived at “a certain frequency” or “a certain time”, the state fluctuates with time. The signal may not be detected correctly due to the possibility or the presence of a hidden terminal. Therefore, in cognitive radio, signal detection with very high accuracy is required.

これを改善する手段として、信号の周期定常性(Cyclostationary)を利用した検出方法が提案されている。これは、例えば、文献1(Cabric, D, et al., “Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference, vol.1, pp.772 - 776, 7-10 Nov. 2004.)に開示されている。この方法では、Primaryシステム1−1、1−2の搬送波周波数、もしくはシンボルレートと変調方式が事前に分かっていれば、非常に低いCNR(Carrier to Noise Ratio)においても、信号検出が可能となる。しかしながら、この方法は、検出に非常に多くの時間と信号のサンプル数とを必要とするため、Primaryシステム1−1、1−2の伝搬環境が変化する場合などの対応が困難となるといった問題が生じる。   As a means for improving this, a detection method using signal cyclostationary has been proposed. For example, Reference 1 (Cabric, D, et al., “Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference, vol.1, pp.772-776, 7-10. Nov. 2004.). In this method, signal detection is possible even at a very low CNR (Carrier to Noise Ratio) if the carrier frequencies of the primary systems 1-1 and 1-2, or the symbol rate and modulation scheme are known in advance. . However, this method requires a very large amount of time and the number of signal samples for detection, so that it is difficult to cope with a case where the propagation environment of the primary systems 1-1 and 1-2 changes. Occurs.

次に、上記手順2でも問題が発生する。先に述べたように、原則として、Primaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステムのことを認識することができない。例えば、Secondaryシステム2−1〜2−6が、ある周波数において、Primaryシステム1−1の送信機からの信号レベルが低いと判断し、この周波数が使えると判断したとしても、その周波数でそのまま送信を行うと、Primaryシステム1−2に干渉を与える可能性がある。したがって、Secondaryシステム2−1〜2−6が与える干渉は、Primaryシステム1−1、1−2の受信機が判断することが最も確実な方法である。   Next, a problem also occurs in the above procedure 2. As described above, in principle, the primary systems 1-1 and 1-2 cannot recognize the secondary system. For example, even if the secondary systems 2-1 to 2-6 determine that the signal level from the transmitter of the primary system 1-1 is low at a certain frequency and determine that this frequency can be used, transmission is performed as is at that frequency. May cause interference to the primary system 1-2. Therefore, the interference given by the Secondary systems 2-1 to 2-6 is most surely determined by the receivers of the Primary systems 1-1 and 1-2.

しかしながら、Primaryシステム1−1、1−2は、Secondaryシステム2−1〜2−6の存在を認識することができない。よって、これを実現するために、Primaryシステム1−1、1−2が発生するある信号をSecondaryシステム2−1〜2−6が定常的に観測し、Primaryシステム1−1、1−2の存在を把握する方法が考えられている。   However, the primary systems 1-1 and 1-2 cannot recognize the existence of the secondary systems 2-1 to 2-6. Therefore, in order to realize this, the secondary systems 2-1 to 2-6 regularly observe a certain signal generated by the primary systems 1-1 and 1-2, and the primary systems 1-1 and 1-2 have A method of grasping the existence is considered.

これは、コグニティブ無線ではなくても、従来の無線システムにおけるキャリアセンスと同じ原理と考えることができる。キャリアセンスに関しては、例えば、文献2(森倉,久保田,”改訂版802.11高速無線LAN教科書,第4章”,インプレス社,2005年)に開示されている。Secondaryシステム2−1〜2−6がPrimaryシステム1−1、1−2の受信機に近づいた場合、Primaryシステム1−1、1−2から出される信号を受信することで、Primaryシステム1−1、1−2の存在を把握し、この信号電力の大きさに基づいて、Secondaryシステム2−1〜2−6は、上記手順2を行うことができる。   Even if this is not cognitive radio, it can be considered as the same principle as carrier sense in the conventional radio system. The carrier sense is disclosed in, for example, Document 2 (Morikura, Kubota, “Revised 802.11 High-Speed Wireless LAN Textbook, Chapter 4”, Impress, 2005). When the secondary systems 2-1 to 2-6 approach the receivers of the primary systems 1-1 and 1-2, by receiving signals from the primary systems 1-1 and 1-2, the primary system 1-1-2 is received. 1 and 1-2, the secondary systems 2-1 to 2-6 can perform the procedure 2 based on the magnitude of the signal power.

しかしながら、コグニティブ無線を考えた場合、この精度は非常に高いものが求められる。したがって、Primaryシステム1−1、1−2のあらゆる周波数でキャリアセンスを行うことが有効であるが、これを行うと、干渉検出(Primaryシステム1−1、1−2の通信信号検出)に非常に多くの時間を要するという問題が生じる。   However, when cognitive radio is considered, this accuracy is required to be very high. Therefore, it is effective to perform carrier sensing at all frequencies of the primary systems 1-1 and 1-2. However, if this is performed, it is extremely effective for interference detection (communication signal detection of the primary systems 1-1 and 1-2). This causes a problem that it takes a lot of time.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、かつ、Primaryシステムに対する干渉を回避しながら、効率的なコグニティブ無線を行うことができる送受信装置及びその通信方法を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is a transmission / reception apparatus capable of performing efficient cognitive radio with a simple configuration and avoiding interference with a primary system. And providing a communication method thereof.

上述した課題を解決するために、本発明は、第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置において、周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した受信信号のうち、受信電力の大きい受信信号を抽出して、当該受信信号の方向にヌルを向けるように前記送信手段による送信時の送信信号及び前記受信手段による受信時の受信信号への重み付け値を決定する干渉除去手段を具備し、前記送信手段は、前記重み付け値による受信信号への重み付けがされる前に受信した前記第1の無線通信システムからの受信電力のうち、小さい受信電力の受信信号を受信した前記時間間隔の周期において、前記重み付け値を用いて重み付けした前記送信信号の送信を行うことを特徴とする送受信装置である。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a transmission / reception apparatus that constitutes the second radio communication system when the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band. A plurality of antenna elements; a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements; a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means; in the transceiver apparatus and a receiving means connected to each of the received signals received from said first radio communication system by the receiving unit in each two different time intervals is periodically repeated, the received power larger received signal to extract the, upon reception by the transmitting signal and said receiving means upon transmission by the transmission means to direct a null in the direction of the received signal Comprising interference cancellation means for determining a weighting value for the received signal, the transmission unit, of the received power from the first wireless communications system that were received before the weighting of the received signal by the weighting value is The transmission / reception apparatus performs transmission of the transmission signal weighted using the weighting value in the period of the time interval when the reception signal with small reception power is received .

上述した課題を解決するために、本発明は、第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置において、周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した2つの受信信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出された2つの受信信号の受信電力を比較する電力比較手段と、前記電力比較手段による比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段によって選択された受信信号について当該受信信号の相関行列を用いた電力最小化法の演算をうことにより、干渉除去を行うための重み付け値を算出する受信ウエイト計算手段と、前記受信ウエイト計算手段によって算出された重み付け値を分岐する分岐手段と、前記分岐手段によって分岐された重み付け値と前記受信手段により受信される受信信号とを乗算する受信信号ウエイト乗算手段と、前記分岐手段によって分岐された重み付け値と、前記複数のアンテナ素子と同数に分岐した、前記送信手段により送信する送信信号とを乗算する送信信号ウエイト乗算手段とを具備することを特徴とする送受信装置である。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a transmission / reception apparatus that constitutes the second radio communication system when the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band. A plurality of antenna elements; a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements; a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means; in the transceiver apparatus and a receiving means connected to each of which detects the two reception signals received from said first radio communication system by the receiving unit in each two different time intervals repeated periodically A signal detection means, a power comparison means for comparing the received power of the two received signals detected by the signal detection means, and a comparison result by the power comparison means. Obtained in the signal selecting means for selecting the greater received signal of the reception power, the reception signal selected by the signal selecting means, row computation power minimization method using the correlation matrix of the received signal Ukoto Accordingly, the reception weight calculating means for calculating a weighting value for performing interference cancellation, and branching means for branching the weighting value calculated by the reception weight calculation unit, branch weighting value and said receiving means by said branching means Multiplying the received signal weight multiplying means for multiplying the received signal received by the transmission means, the weighting value branched by the branching means, and the transmission signal transmitted by the transmitting means branched in the same number as the plurality of antenna elements. And a transmission signal weight multiplication means for transmitting and receiving.

本発明は、上記の発明において、前記受信ウエイト計算手段は、受信信号の相関行列の作成と固有値分解とに基づいて得られる最小固有ベクトルを計算することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the reception weight calculation means calculates a minimum eigenvector obtained on the basis of creation of a correlation matrix of a received signal and eigenvalue decomposition.

本発明は、上記の発明において、直交周波数分割多重を行う直交周波数分割多重化手段と、前記受信ウエイト計算手段によって算出された重み付け値をサブキャリア数と同数に分岐する重み付け分岐手段と、前記受信手段によって受信された受信信号のサブキャリア毎にフーリエ変換を行うフーリエ変換手段とを具備し、前記受信ウエイト乗算手段は、前記フーリエ変換手段によってフーリエ変換されたサブキャリア毎の受信信号に対し、前記重み付け分岐手段によってサブキャリア数と同数に分岐された共通の重み付け値を乗算することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, orthogonal frequency division multiplexing means for performing orthogonal frequency division multiplexing, weighting branching means for branching the weighting value calculated by the reception weight calculation means to the same number as the number of subcarriers, and the reception Fourier transform means for performing Fourier transform for each subcarrier of the received signal received by the means, wherein the reception weight multiplier means for the received signal for each subcarrier Fourier transformed by the Fourier transform means, The weighting branching unit multiplies the common weighting value branched by the same number as the number of subcarriers.

本発明は、上記の発明において、前記信号検出手段は、前記複数のアンテナ素子の数と同数設けられ、受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去手段と、前記複数のアンテナ素子の数と同数設けられ、前記ガードインターバル除去手段によってガードインターバルが除去された受信信号に対してフーリエ変換するフーリエ変換計算手段と、前記フーリエ変換計算手段によって変換された、F個のサブキャリアからK個(F≧K)のサブキャリアを抽出するサブキャリア抽出手段と、前記サブキャリア抽出手段によって抽出されたK個のサブキャリアから相関行列を作成して平均化するサブキャリア平均化処理手段とを具備することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the number of the signal detection means is the same as the number of the plurality of antenna elements, the guard interval removal means for removing the guard interval from the received signal, and the number of the plurality of antenna elements. A Fourier transform calculating means for performing Fourier transform on the received signal from which the guard interval has been removed by the guard interval removing means, and K (F ≧ F) from the F subcarriers transformed by the Fourier transform calculating means. K) subcarrier extracting means for extracting subcarriers, and subcarrier averaging processing means for creating and averaging a correlation matrix from the K subcarriers extracted by the subcarrier extracting means. Features.

上述した課題を解決するために、本発明は、第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置による通信方法において、周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した受信信号同士を比較する比較ステップと、比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を抽出して、当該受信信号の方向にヌルを向けるように前記送信手段による送信時の送信信号及び前記受信手段による受信時の受信信号への重み付け値を決定する決定ステップと、前記重み付け値による受信信号への重み付けがされる前に受信した前記第1の無線通信システムからの受信電力のうち、小さい受信電力の受信信号を受信した前記時間間隔の周期において、前記重み付け値を用いて重み付けした前記送信信号の送信を行う送信ステップと、を含むことを特徴とする通信方法である。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a transmission / reception apparatus that constitutes the second radio communication system when the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band. A plurality of antenna elements; a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements; a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means; a communication method according to the transmitting and receiving apparatus comprising a receiving means connected to each of the received signals respectively received from said first radio communication system by the receiving unit in each two different time intervals repeated periodically a comparing step to compare, obtained in comparison, extracts a large reception signal received power, the to direct a null transmission in the direction of the received signal A determination step of determining a weighting value to the received signal at the time of reception by the transmitting signal and said receiving means during transmission by means of the first wireless communications that were received before the weighting is to the receiving signal by the weighting value A transmission step of transmitting the transmission signal weighted using the weighting value in the period of the time interval in which a reception signal with a small reception power is received out of the reception power from the system. It is a communication method.

上述した課題を解決するために、本発明は、第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置による通信方法において、周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した2つの受信信号を検出する検出ステップと、前記検出された2つの受信信号の受信電力を比較する比較ステップと、前記比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を選択する選択ステップと、前記選択された受信信号について当該受信信号の相関行列を用いた電力最小化法の演算を行うことにより、干渉除去を行うための重み付け値を算出する計算ステップと、前記算出された重み付け値を分岐する分岐ステップと、前記分岐された重み付け値と前記受信手段により受信される受信信号とを乗算する第1の乗算ステップと、前記分岐された重み付け値と、前記複数のアンテナ素子と同数に分岐した、前記送信手段により送信する送信信号とを乗算する第2の乗算ステップとを含むことを特徴とする通信方法である
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a transmission / reception apparatus that constitutes the second radio communication system when the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band. A plurality of antenna elements; a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements; a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means; a communication method according to the transmitting and receiving apparatus comprising a receiving means connected to each periodically two received signals received from said first radio communication system by the receiving unit in each two different time intervals to be repeated A detection step for detecting the received power, a comparison step for comparing the received power of the two received signals detected, and the received power obtained by the comparison result A selection step of selecting a hearing received signal for the selected received signal, the row Ukoto the operation of the power minimization method using the correlation matrix of the received signals, calculates the weighting value for performing interference cancellation A calculation step; a branching step for branching the calculated weighting value; a first multiplication step for multiplying the branched weighting value by a reception signal received by the receiving means; and the branching weighting value. If, branched into the same number as the plurality of antenna elements, is a communication method characterized by comprising a second multiplication step of multiplying a transmission signal to be transmitted by said transmitting means.

本発明は、上記の発明において、前記計算ステップは、受信信号の相関行列の作成と固有値分解とに基づいて得られる最小固有ベクトルを計算することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above invention, the calculating step calculates a minimum eigenvector obtained on the basis of creation of a correlation matrix of a received signal and eigenvalue decomposition.

本発明は、上記の発明において、直交周波数分割多重を行う直交周波数分割多重化ステップと、計算ステップで算出された重み付け値をサブキャリア数と同数に分岐する重み付け値分岐ステップと、前記受信信号のサブキャリア毎にフーリエ変換を行うフーリエ変換ステップとを含み、前記第1の乗算ステップは、前記フーリエ変換されたサブキャリア毎の受信信号に対し、前記サブキャリア数と同数に分岐された共通の重み付け値を乗算することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, an orthogonal frequency division multiplexing step for performing orthogonal frequency division multiplexing, a weight value branching step for branching the weighting value calculated in the calculation step to the same number as the number of subcarriers, A Fourier transform step for performing a Fourier transform for each subcarrier, wherein the first multiplication step is a common weighting branched to the same number as the number of subcarriers for the received signal for each subcarrier subjected to the Fourier transform. It is characterized by multiplying values.

本発明は、上記の発明において、前記信号検出ステップは、前記複数のアンテナ素子の数と同数に分岐された受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去ステップと、前記ガードインターバル除去手段によってガードインターバルが除去された前記複数のアンテナ素子の数と同数の受信信号に対してフーリエ変換するフーリエ変換計算ステップと、前記フーリエ変換された、F個のサブキャリアからK個(F≧K)のサブキャリアを抽出するサブキャリア抽出ステップと、前記抽出されたK個のサブキャリアから相関行列を作成して平均化するサブキャリア平均化処理ステップとを含むことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the signal detecting step includes a guard interval removing step for removing a guard interval from a received signal branched in the same number as the plurality of antenna elements, and a guard interval removing means by the guard interval removing means. A Fourier transform calculation step for performing Fourier transform on the same number of received signals as the plurality of antenna elements from which F has been removed, and K (F ≧ K) subcarriers from the F subcarriers subjected to the Fourier transform And a subcarrier averaging process step of creating a correlation matrix from the extracted K subcarriers and averaging it.

本発明は、上記の発明において、前記サブキャリア抽出ステップは、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、予め定めたM個(F>M)のサブキャリアを抽出することを特徴とする。   In the present invention according to the above invention, the subcarrier extraction step extracts F subcarriers before communication, and extracts M subcarriers (F> M) determined in advance after communication. It is characterized by that.

本発明は、上記の発明において、前記サブキャリア抽出ステップは、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、1番目とF番目のサブキャリアを抽出することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above invention, the subcarrier extraction step extracts F subcarriers before communication, and extracts first and Fth subcarriers after communication. .

本発明は、上記の発明において、前記検出ステップは、異なる2つの時間間隔をT1、T2とした場合に、前記時間間隔T1とT2のうち、いずれか1つを通信中に抽出する時間間隔抽出ステップを含み、前記抽出した1つの時間間隔では、前記送信手段により送信信号を送信しないことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the detection step extracts time interval extraction for extracting one of the time intervals T1 and T2 during communication when two different time intervals are T1 and T2. A transmission signal is not transmitted by the transmission means in the extracted one time interval.

この発明によれば、少なくとも異なる2つの時間間隔から得られる受信信号のうち、受信電力の大きい受信信号の情報に基づいて、送信及び受信時の送受信信号への重み付け値を決定する。したがって、TDDの特徴を利用した、アレーアンテナによる干渉除去をSecondaryシステムで行うことで、簡易な干渉検出機能を持ち、かつ、Primaryシステムに対する干渉を回避しながら、効率的なコグニティブ無線を行うことができるという利点が得られる。   According to the present invention, a weighting value for a transmission / reception signal at the time of transmission and reception is determined based on information of a reception signal having a large reception power among reception signals obtained from at least two different time intervals. Therefore, by performing interference removal with an array antenna using the characteristics of TDD in the secondary system, it is possible to perform efficient cognitive radio while having a simple interference detection function and avoiding interference with the primary system. The advantage that it can be obtained.

この発明によれば、少なくとも異なる2つの時間間隔から得られる2つの受信信号を検出し、該検出された2つの受信信号の受信電力を比較し、該比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を選択し、該選択された受信信号の情報に基づいて、受信信号の相関行列の作成と電力最小化とを行い、干渉除去を行うための重み付け値を算出し、該算出された重み付け値を分岐し、分岐された重み付け値と受信信号とを乗算し、上記重み付け値と、送信信号とを乗算する。したがって、Primaryシステムの効率を全く低下させることなく、Primaryシステムからの干渉検出を容易に実現することができるという利点が得られる。また、Primaryシステムに干渉を与えることなく、Secondaryシステムの通信を開始することができるという利点が得られる。   According to the present invention, two received signals obtained from at least two different time intervals are detected, the received powers of the two received signals are compared, and the received power obtained by the comparison result is large. Select a received signal, create a correlation matrix of the received signal and minimize the power based on information of the selected received signal, calculate a weight value for performing interference removal, and calculate the calculated weight The value is branched, the branched weight value is multiplied by the received signal, and the weight value is multiplied by the transmission signal. Therefore, there is an advantage that interference detection from the Primary system can be easily realized without reducing the efficiency of the Primary system at all. In addition, there is an advantage that communication of the Secondary system can be started without causing interference to the Primary system.

この発明によれば、受信信号の相関行列の作成と固有値分解とに基づいて得られる最小固有ベクトルを計算する。したがって、Primaryシステムの効率を全く低下させることなく、Primaryシステムからの干渉検出を容易に実現することができるという利点が得られる。また、Primaryシステムに干渉を与えることなく、Secondaryシステムの通信を開始することができるという利点が得られる。   According to the present invention, the minimum eigenvector obtained based on the creation of the correlation matrix of the received signal and the eigenvalue decomposition is calculated. Therefore, there is an advantage that interference detection from the Primary system can be easily realized without reducing the efficiency of the Primary system at all. In addition, there is an advantage that communication of the Secondary system can be started without causing interference to the Primary system.

この発明によれば、直交周波数分割多重を行う際に、算出された重み付け値をサブキャリア数と同数に分岐し、受信信号のサブキャリア毎にフーリエ変換を行い、フーリエ変換されたサブキャリア毎の受信信号に対し、上記サブキャリア数と同数に分岐された共通の重み付け値を乗算する。したがって、OFDMシステムにおいても、Secondaryシステムの演算量を大きく増加させることなく、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   According to the present invention, when performing orthogonal frequency division multiplexing, the calculated weight value is branched to the same number as the number of subcarriers, Fourier transform is performed for each subcarrier of the received signal, and each Fourier-transformed subcarrier is determined. The received signal is multiplied by a common weighting value branched as many as the number of subcarriers. Therefore, even in the OFDM system, there is an advantage that cognitive radio can be realized without greatly increasing the computation amount of the Secondary system.

この発明によれば、複数のアンテナ素子の数と同数設けられ、受信信号からガードインターバルを除去し、ガードインターバルが除去された受信信号に対してフーリエ変換し、該フーリエ変換された、F個のサブキャリアからK個(F≧K)のサブキャリアを抽出し、該抽出されたK個のサブキャリアから相関行列を作成して平均化する。したがって、OFDMシステムにおいても、Secondaryシステムの演算量を大きく増加させることなく、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   According to the present invention, the same number of antenna elements as the number of antenna elements are provided, the guard interval is removed from the received signal, the received signal from which the guard interval is removed is Fourier transformed, and the Fourier transformed F K subcarriers (F ≧ K) are extracted from the subcarriers, and a correlation matrix is created from the extracted K subcarriers and averaged. Therefore, even in the OFDM system, there is an advantage that cognitive radio can be realized without greatly increasing the computation amount of the Secondary system.

この発明によれば、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、予め定めたM個(F>M)のサブキャリアを抽出する。したがって、OFDMシステムにおいても、Secondaryシステムの演算量を大きく増加させることなく、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   According to this invention, F subcarriers are extracted before communication, and M (F> M) subcarriers determined in advance are extracted after communication. Therefore, even in the OFDM system, there is an advantage that cognitive radio can be realized without greatly increasing the computation amount of the Secondary system.

この発明によれば、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、1番目とF番目のサブキャリアを抽出する。したがって、Primaryシステムの伝搬環境が時々刻々と変化するOFDMシステムにおいても、Secondaryシステムの演算量を大きく増加させることなく、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。   According to the present invention, F subcarriers are extracted before communication, and the first and Fth subcarriers are extracted after communication. Therefore, even in an OFDM system in which the propagation environment of the Primary system changes from moment to moment, there is an advantage that cognitive radio can be realized without greatly increasing the amount of computation of the Secondary system.

この発明によれば、異なる2つの時間間隔をT1、T2とした場合に、時間間隔T1とT2のうち、いずれか1つを通信中に抽出し、抽出した1つの時間間隔では、送信信号を送信しない。したがって、Primaryシステムに干渉を与えることなく、Secondaryシステムの通信を開始することができるという利点が得られる。   According to the present invention, when two different time intervals are T1 and T2, one of the time intervals T1 and T2 is extracted during communication, and the transmission signal is extracted in one extracted time interval. Do not send. Therefore, there is an advantage that the communication of the Secondary system can be started without causing interference to the Primary system.

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態によるアレーアンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。図1において、アレーアンテナ送受信装置9は、基本構成としては、N個のアンテナ10−1〜10−Nと、各アンテナ10−1〜10−Nに接続される送受分離手段(スイッチ)11−1〜11−Nと、送信装置12−1〜12−Nと、受信装置13−1〜13−Nとからなる。これは、基本的なアレーアンテナ装置に相当する。また、本第1実施形態では、基本的にディジタル信号処理を想定しているので、メモリ14が受信装置13−1〜13−Nの後に配置される。但し、後述する本発明の原理では、アナログ・ディジタル関係なく制御が可能となっており、ディジタル信号処理に限定されるものではない。なお、図1に示す機能は、端末側での制御の負担軽減を考え、Secondaryシステムの基地局側(アクセスポイントAP)側に設けることが望ましい。
A. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an array antenna transmission / reception apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an array antenna transmission / reception apparatus 9 has, as a basic configuration, N antennas 10-1 to 10-N and transmission / reception separating means (switches) 11- connected to the antennas 10-1 to 10-N. 1 to 11-N, transmitters 12-1 to 12-N, and receivers 13-1 to 13-N. This corresponds to a basic array antenna apparatus. In the first embodiment, since digital signal processing is basically assumed, the memory 14 is arranged after the receiving devices 13-1 to 13-N. However, according to the principle of the present invention to be described later, control is possible regardless of analog or digital, and the present invention is not limited to digital signal processing. The function shown in FIG. 1 is desirably provided on the base station side (access point AP) side of the Secondary system in consideration of reducing the control burden on the terminal side.

図1に示すように、本第1実施形態に係るSecondaryシステムでは、Primaryシステム用干渉除去部15を有していることが特徴である。Primaryシステム用干渉除去部15は、Primaryシステムが送信する時間間隔(Time Slot)T1及び時間間隔T2の信号を検出する機構を有する。本第1実施形態では、図1に示すように、信号検出装置15−1、15−2により実現することができる。また、本第1実施形態では、これらの信号電力を比較する電力比較部15−3と、電力の高い方の信号を選択する信号選択部15−4とを有する。これは、時間間隔T1もしくT2の信号のうち、受信電力の高い信号に対して制御を行うためである。   As shown in FIG. 1, the secondary system according to the first embodiment is characterized by having a primary system interference removal unit 15. The primary system interference canceling unit 15 has a mechanism for detecting signals of a time interval T1 and a time interval T2 transmitted by the primary system. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, it can be realized by the signal detection devices 15-1 and 15-2. Moreover, in this 1st Embodiment, it has the power comparison part 15-3 which compares these signal powers, and the signal selection part 15-4 which selects the signal with higher electric power. This is because control is performed on a signal having a high reception power among signals at the time interval T1 or T2.

受信ウエイト計算部15−5では、図1の信号選択部15−4で選択された信号を用い、アレーアンテナに重み付けを行うウエイト(重み付け値)が決定される。該受信ウエイト計算部15−5の動作の詳細については、後述する図5のフローチャートで説明する。受信ウエイト計算部15−5で求まったウエイトの情報は、分岐手段16により受信信号ウエイト乗算部17と送信信号ウエイト乗算部18とに供給される。   The reception weight calculation unit 15-5 uses the signal selected by the signal selection unit 15-4 in FIG. 1 to determine a weight (weight value) for weighting the array antenna. Details of the operation of the reception weight calculation unit 15-5 will be described with reference to the flowchart of FIG. The weight information obtained by the reception weight calculation unit 15-5 is supplied by the branching unit 16 to the reception signal weight multiplication unit 17 and the transmission signal weight multiplication unit 18.

図2は、本第1実施形態による受信ウエイト計算部17の構成を示すブロック図である。図2に示すように、受信ウエイト計算部17では、受信信号y〜yと受信信号の受信ウエイト計算部15−5で求めたウエイトw 〜w とを乗算器17−1−1〜17−1−Nにより乗算し、加算器17−2により合成する。ここで、受信信号y〜yとは、Secondaryシステムが通信を開始した後の、Primaryシステムからの干渉波とSecondaryシステムの通信信号とが重畳された信号のことを意味する。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the reception weight calculation unit 17 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the reception weight calculation unit 17 multiplies the received signals y 1 to y N and the weights w 1 * to w N * obtained by the reception weight calculation unit 15-5 of the reception signal by a multiplier 17-1. Multiply by −1 to 17-1-N, and combine by adder 17-2. Here, the received signals y 1 to y N mean a signal in which an interference wave from the Primary system and a communication signal of the Secondary system are superimposed after the Secondary system starts communication.

図3は、本第1実施形態による送信ウエイト計算部18の構成を示すブロック図である。送信側においても、受信ウエイト計算部15−5で求めたウエイトw 〜w を用いて送信を行う。送信信号Sは、まず、分岐手段18−1によってアンテナ本数と同数のN個に分岐される。このN個に分岐された信号S,S,…,Sに対して、乗算器18−2−1〜18−2−Nにより、1番目からN番目のウエイトw 〜w の値を乗算する。送信ウエイト計算部18では、合成は行わない。これは、アンテナ10−1〜10−Nにおいて、空間電力合成が可能であるため、空間上でアンテナ指向性が合成されるためである。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the transmission weight calculation unit 18 according to the first embodiment. Also on the transmission side, transmission is performed using the weights w 1 * to w N * obtained by the reception weight calculation unit 15-5. The transmission signal S is first branched into N signals equal to the number of antennas by the branching means 18-1. With respect to the N branched signals S, S,..., S, the multipliers 18-2-1 to 18-2-N use the first to Nth weights w 1 * to w N * . Multiply The transmission weight calculation unit 18 does not perform synthesis. This is because the antenna directivity is synthesized in space because the antennas 10-1 to 10-N can perform spatial power synthesis.

図4は、本第1実施形態における通信システムの構成を示す概念図である。図4に示すように、Primaryシステム100−1とPrimaryシステム100−2とが1対存在する状況を想定し、Primaryシステム100−1とPrimaryシステム100−2とは、それぞれ異なる時間間隔を用いて通信を行う。また、Primaryシステム100−1とPrimaryシステム100−2との間に、Secondaryシステム101が存在する環境を想定する。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of the communication system in the first embodiment. As shown in FIG. 4, assuming a situation where there is a pair of primary system 100-1 and primary system 100-2, primary system 100-1 and primary system 100-2 use different time intervals. Communicate. Further, an environment is assumed in which the Secondary system 101 exists between the Primary system 100-1 and the Primary system 100-2.

Primaryシステム100−1が送信している時間間隔T1では、Primaryシステム100−2は、受信を行っている。反対に、Primaryシステム100−1が受信している時間間隔T2では、Primaryシステム100−2は、送信を行っている。これは、一般的な通信形態の1つであり、TDDと呼ばれる。また、該送受信動作は、連続して一定間隔で通常繰り返し行われる。したがって、Primaryシステム100−1が受信、Primaryシステム100−2が送信する時間間隔を「T1」、Primaryシステム100−1が送信、Primaryシステム100−2が受信する時間間隔を「T2」と定義しても差し支えない。   In the time interval T1 transmitted by the primary system 100-1, the primary system 100-2 performs reception. On the other hand, in the time interval T2 that the primary system 100-1 receives, the primary system 100-2 performs transmission. This is one of the common communication forms and is called TDD. The transmission / reception operation is normally repeated continuously at regular intervals. Therefore, the time interval at which the primary system 100-1 receives and the primary system 100-2 transmits is defined as “T1,” and the time interval at which the primary system 100-1 transmits and the primary system 100-2 receives is defined as “T2.” There is no problem.

次に、図5は、本第1実施形態によるアレーアンテナ送受信装置9の動作の説明するためのフローチャートである。まず、本第1実施形態では、信号検出装置15−1、15−2を用いて、時間間隔T1、T2に到来する信号電力P(T1)、P(T2)を測定する(ステップS1)。この時点では、まだ、Secondaryシステム101は、通信を開始していないため、到来する信号は、Primaryシステム100−1、100−2の干渉波のみである。   Next, FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the array antenna transmission / reception apparatus 9 according to the first embodiment. First, in the first embodiment, signal powers P (T1) and P (T2) arriving at time intervals T1 and T2 are measured using the signal detection devices 15-1 and 15-2 (step S1). At this point in time, the secondary system 101 has not yet started communication, so the only incoming signals are the interference waves of the primary systems 100-1 and 100-2.

また、時間間隔T1及びT2がどの程度の値であるかは、無線システムの基本パラメータであるため、一般的に開示されており、Secondaryシステム101が前もって、この値を知っておくことは容易である。TDDシステムの1区間の値は、例えば、PHSシステムでは625μsecである。この事実は、文献3(Personal Handy phones system ARIB standard (RCR STD-28), ver.2 Association of Radio Industries and Businesses, Tokyo, Dec. 1995.)などに開示されている。   In addition, the values of the time intervals T1 and T2 are generally disclosed since they are basic parameters of the wireless system, and it is easy for the Secondary system 101 to know these values in advance. is there. The value of one section of the TDD system is, for example, 625 μsec in the PHS system. This fact is disclosed in Reference 3 (Personal Handy phones system ARIB standard (RCR STD-28), ver. 2 Association of Radio Industries and Businesses, Tokyo, Dec. 1995).

次に、電力比較部15−3で、信号電力P(T1)が信号電力P(T2)より大であるか否かを判定する(ステップS2)。信号電力P(T1)、P(T2)の大小関係は、Secondaryシステム101の位置関係により決定される。例えば、図4に示す例では、Secondaryシステム101は、Primaryシステム100−2の近傍に存在するため、時間間隔T2に到来する電力が高くなる可能性が高い。   Next, the power comparison unit 15-3 determines whether or not the signal power P (T1) is greater than the signal power P (T2) (step S2). The magnitude relationship between the signal powers P (T1) and P (T2) is determined by the positional relationship of the Secondary system 101. For example, in the example illustrated in FIG. 4, the Secondary system 101 exists in the vicinity of the Primary system 100-2, and thus there is a high possibility that the power that arrives at the time interval T <b> 2 will be high.

これは、受信電力が基本的に伝搬ロスに反比例するためであり、伝搬ロスは、送受信間の距離に比例することが知られているためである。したがって、本第1実施形態のように、Primaryシステム100−1、100−2から時間間隔T1及びT2に送信される信号を受信すれば、いずれか一方の受信電力が高くなり、干渉波の存在を比較的精度よく推定することができる。   This is because the received power is basically inversely proportional to the propagation loss, and the propagation loss is known to be proportional to the distance between transmission and reception. Therefore, as in the first embodiment, if signals transmitted from the primary systems 100-1 and 100-2 at the time intervals T1 and T2 are received, the received power of either one increases and the presence of an interference wave exists. Can be estimated with relatively high accuracy.

このように非常に簡易な手法で、本第1実施形態では、Primaryシステム100−1、100−2の通信信号の到来を検出することが可能となる。すなわち、本動作により先に述べた(手順1)に対する問題は解決する。また、両方の時間間隔で、受信電力が所定のしきい値以下となる場合には、Primaryシステム100−1とPrimaryシステム100−2とからの電波自身もかなり小さくなっていることから、この領域では、Secondaryシステム101がPrimaryシステム100−1、100−2よりも大きな電力で送信しない限り、Secondaryシステム101からPrimaryシステム100−1、100−2への干渉もほとんど問題とならない。   In this way, in this first embodiment, it is possible to detect the arrival of communication signals of the primary systems 100-1 and 100-2 by using a very simple method. That is, this operation solves the problem with respect to (Procedure 1) described above. In addition, when the received power is equal to or lower than a predetermined threshold value at both time intervals, the radio waves from the primary system 100-1 and the primary system 100-2 are considerably small. Then, unless the Secondary system 101 transmits with higher power than the Primary systems 100-1 and 100-2, the interference from the Secondary system 101 to the Primary systems 100-1 and 100-2 hardly causes a problem.

そして、信号電力P(T1)、P(T2)の大小関係に応じて、信号電力が大きい方の信号を、信号選択部15−4を用いて抽出する(ステップS3、S4)。すなわち、信号電力P(T1)の方が大きい場合には、信号電力P(T1)に到来する信号X(i)、(i=1〜M)を抽出する(ステップS3)。一方、信号電力P(T2)の方が大きい場合には、信号電力P(T2)に到来する信号X(i)、(i=1〜M)を抽出する(ステップS4)。   Then, according to the magnitude relationship between the signal powers P (T1) and P (T2), the signal having the larger signal power is extracted using the signal selection unit 15-4 (steps S3 and S4). That is, when the signal power P (T1) is larger, the signals X (i) and (i = 1 to M) that arrive at the signal power P (T1) are extracted (step S3). On the other hand, when the signal power P (T2) is larger, the signals X (i) and (i = 1 to M) arriving at the signal power P (T2) are extracted (step S4).

図4に示す例では、時間間隔T2の信号、すなわち、Primaryシステム100−2から到来する信号を抽出することになる。ここで、X(i)は、次式(1)で与えられる。   In the example shown in FIG. 4, a signal having a time interval T <b> 2, that is, a signal coming from the primary system 100-2 is extracted. Here, X (i) is given by the following equation (1).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

ここで、iは、i番目の時間軸上のサンプルを表しており、x(i)は、時間iにおけるk番目のアンテナの受信信号を表す。また、Tは転置を表す。ここでは、1本のアンテナ当り、取得したデータの個数をM個とする。したがって、抽出する信号は、N本のアンテナ分×M個のサンプルデータ、すなわち、NM個のデータということになる。 Here, i represents a sample on the i-th time axis, and x k (i) represents a received signal of the k-th antenna at time i. T represents transposition. Here, it is assumed that the number of acquired data per antenna is M. Therefore, the signal to be extracted is N antenna data × M sample data, that is, NM data.

次に、信号選択部15−4を用いて抽出された信号に対し、受信ウエイト計算部15−5で、受信信号Xから次式(2)を用いて相関行列を計算する(ステップS5)。   Next, with respect to the signal extracted using the signal selection unit 15-4, the reception weight calculation unit 15-5 calculates a correlation matrix from the reception signal X using the following equation (2) (step S5).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

ここで、Hは複素共役転置を表す。この相関行列は、まだ、Secondaryシステム101が通信を開始していないため、Primaryシステム100−1または1002からの干渉成分しか含まれていない。したがって、このような信号を除去するウエイトを形成できれば、干渉信号を完全に除去することができる。具体的には,電力最小化法が知られている。この事実は文献4(菊間、アレーアンテナによる適応信号処理、科学技術出版社、1998)などに開示されている。電力最小化法では、次式(3)に従ってウエイトが計算される(ステップS6)。   Here, H represents a complex conjugate transpose. This correlation matrix includes only interference components from the Primary system 100-1 or 1002 because the Secondary system 101 has not yet started communication. Therefore, if a weight for removing such a signal can be formed, the interference signal can be completely removed. Specifically, a power minimization method is known. This fact is disclosed in Reference 4 (Kikuma, Adaptive Signal Processing by Array Antenna, Science and Technology Publishers, 1998). In the power minimization method, the weight is calculated according to the following equation (3) (step S6).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

上記数式(3)から分かるように、電力最小化法では、Primaryシステム100−1、100−2の相関行列だけの情報を用いる。また、実際には、数式(3)で求める以外に、計算量をさらに削減する手法として、RLS(Recursive Least square)やLMS(Least Mean Square)などの方法で、逐次的にウエイトを求めることも可能である。   As can be seen from the above equation (3), in the power minimization method, information of only the correlation matrix of the primary systems 100-1 and 100-2 is used. Actually, in addition to the calculation using Equation (3), as a method for further reducing the amount of calculation, the weight may be calculated sequentially by a method such as RLS (Recursive Least Square) or LMS (Least Mean Square). Is possible.

この干渉除去のウエイトを求める手法としては、電力最小化法の他に、数式(2)における固有値分解による方法がある。数式(2)を、次式(4)に示す固有値分解すれば、信号電力に相当する固有ベクトルe(i=1〜K)と雑音電力による固有ベクトルe(i=K+1〜N)が得られる。相関行列と固有値、固有ベクトルには次式(4)の関係がある。 In addition to the power minimization method, there is a method based on eigenvalue decomposition in Equation (2) as a method for obtaining the weight of interference removal. If the equation (2) is decomposed into the eigenvalues shown in the following equation (4), the eigenvector e i (i = 1 to K) corresponding to the signal power and the eigenvector e i (i = K + 1 to N) corresponding to the noise power can be obtained. . The correlation matrix, eigenvalues, and eigenvectors have the following relationship (4).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

ここで、信号部分空間は、雑音部分空間に直交する。また、到来する信号をK波とすると、K+1からNまでの固有値に相当する固有ベクトルは、雑音部分空間に相当する固有ベクトルとなる。したがって、λK+1,…,λのいずれかである最小固有値に相当する固有ベクトルの指向性は、信号方向にヌルを形成する。 Here, the signal subspace is orthogonal to the noise subspace. If the incoming signal is a K wave, the eigenvector corresponding to the eigenvalues from K + 1 to N becomes the eigenvector corresponding to the noise subspace. Therefore, the directivity of the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue which is one of λ K + 1 ,..., Λ N forms a null in the signal direction.

よって、固有値分解で得られる最小固有値に対する固有ベクトルeをウエイト(ベクトル)wとして用いることも可能である。また、最小固有値に相当する固有ベクトルを求める方法としては、直接、固有値分解を行うことでも可能であるが、相関行列の逆行列に対して、べき乗法などの逐次的な更新方法を求めることでも得ることができる。 Therefore, it is also possible to use eigenvector e N for the minimum eigenvalue obtained by eigenvalue decomposition as weight (vector) w. In addition, as a method for obtaining the eigenvector corresponding to the minimum eigenvalue, eigenvalue decomposition can be directly performed, but it is also possible to obtain a sequential update method such as a power method for the inverse matrix of the correlation matrix. be able to.

次に、上記ウエイト情報を用いて、Secondaryシステム101は、通信を開始する。図1の分岐手段16で、上記ウエイトwを分岐し、受信ウエイト乗算部17と送信ウエイト乗算部18とに供給する。   Next, the secondary system 101 starts communication using the weight information. The branch means 16 in FIG. 1 branches the weight w and supplies it to the reception weight multiplication unit 17 and the transmission weight multiplication unit 18.

受信ウエイト乗算部17では、信号電力P(T1)と信号電力P(T2)の大小関係に基づいて、時間間隔T1もしくはT2のいずれか一方において、受信ウエイト乗算の計算を行う。すなわち、受信ウエイト乗算部17では、信号電力P(T1)が信号電力P(T2)より大であるか否かを判定し(ステップS7)、P(T1)>P(T2)の場合には、時間間隔T1を選択し(ステップS8)、P(T1)<P(T2)の場合には、時間間隔T2を選択し(ステップS9)、受信信号(Secondaryシステムの端末から送信される信号+Primaryシステムからの干渉)に対し、図2に示す構成により、先に受信ウエイト計算部15−5で用いたウエイトを、次式(5)を用いて乗算し、出力信号Zを算出する(ステップS10)。   The reception weight multiplication unit 17 calculates reception weight multiplication in one of the time intervals T1 and T2 based on the magnitude relationship between the signal power P (T1) and the signal power P (T2). That is, the reception weight multiplication unit 17 determines whether or not the signal power P (T1) is larger than the signal power P (T2) (step S7), and if P (T1)> P (T2) The time interval T1 is selected (step S8), and if P (T1) <P (T2), the time interval T2 is selected (step S9), and the received signal (signal transmitted from the terminal of the Secondary system + Primary) 2 is multiplied by the weight previously used in the reception weight calculation unit 15-5 using the following equation (5) to calculate the output signal Z (step S10). ).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

このように、P(T1)>P(T2)の場合には、時間間隔T1で受信を行う一方、P(T1)<P(T2)の場合には、時間間隔T2で受信を行う。すなわち、Secondaryシステム101の受信は、受信電力が大きくなる時間間隔を用いて行われる。図4の例では、P(T2)>P(T1)であるため、Secondaryシステム101における基地局は、時間間隔T2で受信し、時間間隔T1で送信する。反対に、端末側では、時間間隔T2で送信し、時間間隔T1で受信する。   Thus, when P (T1)> P (T2), reception is performed at the time interval T1, while when P (T1) <P (T2), reception is performed at the time interval T2. That is, the reception of the Secondary system 101 is performed using a time interval in which the reception power increases. In the example of FIG. 4, since P (T2)> P (T1), the base station in the Secondary system 101 receives at the time interval T2 and transmits at the time interval T1. On the other hand, the terminal side transmits at time interval T2 and receives at time interval T1.

一方、送信ウエイト乗算部18では、信号電力P(T1)と信号電力P(T2)の大小関係に基づいて、時間間隔T1もしくはT2のいずれか一方において、送信ウエイト乗算の計算を行う。すなわち、送信ウエイト乗算部18では、信号電力P(T1)が信号電力P(T2)より大であるか否かを判定し(ステップS11)、P(T1)>P(T2)の場合には、時間間隔T2を選択し(ステップS12)、P(T1)<P(T2)の場合には、時間間隔T1を選択し(ステップS13)、N分岐された送信信号に対し、受信ウエイト計算部15−5で求めたウエイトを、次式(6)を用いて乗算する(ステップS14)。   On the other hand, the transmission weight multiplication unit 18 calculates transmission weight multiplication in one of the time intervals T1 and T2 based on the magnitude relationship between the signal power P (T1) and the signal power P (T2). That is, the transmission weight multiplication unit 18 determines whether or not the signal power P (T1) is larger than the signal power P (T2) (step S11), and if P (T1)> P (T2) The time interval T2 is selected (step S12). If P (T1) <P (T2), the time interval T1 is selected (step S13), and the reception weight calculation unit for the N-branched transmission signal is selected. The weight obtained in 15-5 is multiplied using the following equation (6) (step S14).

Figure 0004704375
Figure 0004704375

このように、P(T1)>P(T2)の場合には、時間間隔T2で送信を行う一方、P(T1)<P(T2)の場合には、時間間隔T1で送信を行う。すなわち、Secondaryシステム101の送信は、受信電力が小さくなる時間間隔を用いて行われる。なお、送信ウエイト乗算部18では、前述したように合成処理を必要としない。   Thus, when P (T1)> P (T2), transmission is performed at the time interval T2, while when P (T1) <P (T2), transmission is performed at the time interval T1. That is, the transmission of the Secondary system 101 is performed using a time interval in which the reception power is small. Note that the transmission weight multiplication unit 18 does not require a synthesis process as described above.

次に、本第1実施形態によるSecondaryシステム101での現象と効果を、図4を参照して説明する。まず、時間間隔T1においては、Secondaryシステム101の基地局側では、送信となり、端末側では、受信となる。基地局側においては、時間間隔T1において、従来のように、基地局から無指向性で送信すると、Primaryシステム100−2に干渉を与えてしまう。   Next, phenomena and effects in the Secondary system 101 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, in the time interval T1, transmission is performed on the base station side of the secondary system 101, and reception is performed on the terminal side. On the base station side, if the non-directional transmission is performed from the base station at the time interval T1, as in the prior art, interference is given to the primary system 100-2.

しかしながら、本第1実施形態では、Primaryシステム100−2の方向に指向性のヌルを形成するウエイトを用いて送信を行うことができるため、Primaryシステム100−2には、全く干渉を与えない。また、Primaryシステム100−1は、送信中であり、信号を受信しないので、Primaryシステム100−1への干渉は、ここでは考えなくてよい。   However, in the first embodiment, since transmission can be performed using a weight that forms a directional null in the direction of the Primary system 100-2, no interference is given to the Primary system 100-2. Moreover, since the Primary system 100-1 is transmitting and does not receive a signal, the interference with the Primary system 100-1 does not need to be considered here.

すなわち、Secondaryシステム101の通信開始による、Secondaryシステム101からのPrimaryシステム100−2への干渉を回避することができるため、前述した(手順2)における問題点を解決することができる。一方、端末側に関しては、干渉量の小さい時間間隔T1で信号を受信することになるため、何ら端末側には制御を施さなくても、自動的にSecondaryシステム101の端末側への干渉量を削減することが可能となる。端末では、小型化、簡易化が望ましいので、何も制御を行わずに干渉量を削減できる非常に重要な利点である。   That is, interference from the secondary system 101 to the primary system 100-2 due to the start of communication of the secondary system 101 can be avoided, so that the problem in (procedure 2) described above can be solved. On the other hand, since the signal is received at the time interval T1 with a small amount of interference on the terminal side, the amount of interference to the terminal side of the secondary system 101 is automatically set without any control on the terminal side. It becomes possible to reduce. Since miniaturization and simplification are desirable in the terminal, this is a very important advantage that the amount of interference can be reduced without performing any control.

次に、時間間隔T2においては、Secondaryシステム101の基地局側では、受信となり、端末側では、送信となる。アクセスポイント(基地局)101−1では、予め干渉除去可能なウエイトを保持しているため、このウエイトを受信される信号に乗算すれば、完全に干渉波を除去することができ、良好な通信品質を保つことができる。   Next, in the time interval T2, reception is performed on the base station side of the secondary system 101, and transmission is performed on the terminal side. Since the access point (base station) 101-1 holds a weight capable of canceling interference in advance, if the received signal is multiplied by the received signal, the interference wave can be completely removed and good communication can be performed. Quality can be kept.

また、図4に示す例の場合、Primaryシステム100−1、100−2のサービスエリアがSecondaryシステム101のサービスエリアよりも大きいことを想定している。したがって、Secondaryシステム101の端末の信号は、Primaryシステム100−2の信号に比べて微弱なので、Primaryシステム100−1への干渉量は小さく、また、Primaryシステム100−2は、送信中であるので、Primary100−2への干渉は考えなくてもよい。   In the example illustrated in FIG. 4, it is assumed that the service areas of the primary systems 100-1 and 100-2 are larger than the service area of the secondary system 101. Therefore, since the signal of the terminal of the Secondary system 101 is weaker than the signal of the Primary system 100-2, the amount of interference with the Primary system 100-1 is small, and the Primary system 100-2 is transmitting. , Interference with the Primary 100-2 may not be considered.

上述した第1実施形態によれば、Primaryシステムの効率を全く低下させることなく、Primaryシステムからの干渉検出を容易に実現することができる。また、Primaryシステムに干渉を与えることなく、Secondaryシステムの通信を開始することができる。すなわち、従来のコグニティブ無線における問題を解消することができる。   According to the first embodiment described above, it is possible to easily realize interference detection from the Primary system without reducing the efficiency of the Primary system at all. In addition, the communication of the Secondary system can be started without causing interference to the Primary system. That is, the problem in the conventional cognitive radio can be solved.

B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態では、SecondaryシステムでOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムを用いていることが、第1実施形態とは異なる。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system is used in the secondary system, which is different from the first embodiment.

図6は、本発明の第2実施形態によるアレーアンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図において、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図6において、受信側には、メモリの後にGI(Guard Interval)除去部20−1〜20−Fと、FFT(Fast Fourier Transform)計算部21−1〜21−Fとが設けられている。一方、送信側には、OFDMのサブキャリア数に送信信号の数を分割するS/P(シリアル/パラレル)変換部22と、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)計算部23と、GI付加部24とが設けられている。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an array antenna transmitting / receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, parts corresponding to those in FIG. In FIG. 6, GI (Guard Interval) removing units 20-1 to 20-F and FFT (Fast Fourier Transform) calculating units 21-1 to 21-F are provided on the receiving side after the memory. On the other hand, on the transmitting side, an S / P (serial / parallel) conversion unit 22 that divides the number of transmission signals into the number of OFDM subcarriers, an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) calculation unit 23, a GI addition unit 24, Is provided.

ここで説明する受信機能と送信機能を有するOFDMシステムは、近年、無線LANシステムなどで採用されており、広帯域伝送には欠かせない必須技術である。この事実は、例えば、文献4(守倉、久保田監修、802.11高速無線LAN教科書、インプレス社)などに記載されている。したがって、本第2実施形態がOFDMシステムで適用できることは非常に重要な意味を持つ。   An OFDM system having a reception function and a transmission function described here has recently been adopted in a wireless LAN system or the like, and is an indispensable technique indispensable for broadband transmission. This fact is described in, for example, Document 4 (supervised by Morikura and Kubota, 802.11 high-speed wireless LAN textbook, Impress). Therefore, it is very important that the second embodiment can be applied to the OFDM system.

ODFMにおいて、前述した干渉除去を行う場合には、一般には、受信側におけるFFT後のサブキャリア毎の信号に対し、それぞれ重み付け値を算出して合成する方法が採られる。前述した第1実施形態で説明した方法で、これを実現しようとすると、Primaryシステムからの受信信号に対して、GI除去及びIFFTを行って、Primaryシステムの信号をサブキャリア単位に分割し、サブキャリア単位で前述した干渉除去のウエイトを求める必要がある。   In the ODFM, in the case of performing the above-described interference cancellation, generally, a method is employed in which a weighting value is calculated and combined for each subcarrier signal after FFT on the receiving side. In order to realize this by the method described in the first embodiment, GI removal and IFFT are performed on the received signal from the primary system, and the signal of the primary system is divided into subcarrier units. It is necessary to obtain the above-described interference removal weight for each carrier.

しかしながら、Primaryシステムは、必ずしもOFDMを用いているとは限らず、また、仮に、PrimaryシステムがOFDMシステムだったとしても、サブキャリア数や、サブキャリアの帯域がSecondaryシステムと同じとは限らない。また、サブキャリア数をFとすると、サブキャリア毎にPrimaryシステム用干渉除去部15でウエイトを求めるためには、図1で説明した場合のF倍の計算が必要となる。実際のシステムでは、Fの数は、数十から数百個あるので、サブキャリア毎にウエイトを計算する処理には膨大な計算量が必要になる。本第2実施形態では、この問題点を解決するため、Primaryシステム用干渉除去部15は、図1の構成と全く同一とし、受信ウエイト乗算部17aが図1の構成と異なる。   However, the Primary system does not always use OFDM, and even if the Primary system is an OFDM system, the number of subcarriers and the subcarrier band are not necessarily the same as those of the Secondary system. Further, when the number of subcarriers is F, in order to obtain the weight by the primary system interference removal unit 15 for each subcarrier, calculation of F times as described in FIG. 1 is required. In an actual system, the number of F is from several tens to several hundreds, so a huge amount of calculation is required for the process of calculating the weight for each subcarrier. In the second embodiment, in order to solve this problem, the primary system interference canceling unit 15 is exactly the same as the configuration of FIG. 1, and the reception weight multiplying unit 17a is different from the configuration of FIG.

図7は、本第2実施形態による受信ウエイト乗算部17aの構成を示すブロック図である。図7において、まず、Primaryシステム用干渉除去部15で求めたウエイトw 〜w を、各々、分岐手段17a−1−1〜17a−1−Nにより、サブキャリア数F個に単純に分割する。その後、乗算器17a−2−1−1〜17a−2−1−N、…、17a−2−F−1〜17a−2−F−Nにより、該分割したウエイトをサブキャリア毎に乗算する。すなわち、サブキャリア間で同一のウエイトが乗算されることになる。そして、乗算器17a−2−1−1〜17a−2−1−N、…、17a−2−F−1〜17a−2−F−Nの出力は、各々、対応する加算器17a−3−1〜17a−3−Fにより加算され、パラレル・シリアル変換部17a−4に供給される。パラレル・シリアル変換部17a−4では、上記加算器17a−3−1〜17a−3−Fからの加算結果(パラレル)をシリアルデータに変換し、出力信号として出力する。 FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the reception weight multiplication unit 17a according to the second embodiment. In FIG. 7, first, the weights w 1 * to w N * obtained by the primary system interference canceling unit 15 are simply set to the number of subcarriers F by branching means 17 a-1-1 to 17 a-1 -N. Divide into Thereafter, the divided weights are multiplied for each subcarrier by multipliers 17a-2-1 to 17a-2-1-N,..., 17a-2-F-1 to 17a-2-F-N. . That is, the same weight is multiplied between subcarriers. The outputs of the multipliers 17a-2-1 to 17a-2-1-N,..., 17a-2-F-1 to 17a-2-F-N are respectively added to the corresponding adders 17a-3. -1 to 17a-3-F are added and supplied to the parallel / serial converter 17a-4. The parallel / serial conversion unit 17a-4 converts the addition result (parallel) from the adders 17a-3-1 to 17a-3-F into serial data, and outputs it as an output signal.

Primaryシステムにおいて、FWA(Fixed wireless Access)や、携帯電話などの基地局を想定する場合、この基地局もしくは受信局は、ビルの屋上などに設置されるため,到来波の伝搬路の角度分布の広がりはかなり小さい(数度以内)ことが知られている。一方、Secondaryシステムを、無線LANなどのように、低所にアンテナを配置し、かつ、狭いエリアのシステムという状況に適用した場合には、伝搬路の角度分布の広がりは、かなり大きい(数十度以上〜360度)ことが知られている。角度広がりが狭い伝搬環境は、電波がある特定の方向から到来していることと等価である。この場合、サブキャリア全体を平均して干渉除去のウエイトを求めても、サブキャリア毎に干渉除去のウエイトを求めても、大きな差は生じない。この性質を利用して、本第2実施形態では、サブキャリア間で同一のウエイトを乗算している。   In the primary system, when assuming a base station such as FWA (Fixed wireless Access) or a mobile phone, the base station or the receiving station is installed on the rooftop of the building. It is known that the spread is quite small (within a few degrees). On the other hand, when the Secondary system is applied to a situation where the antenna is arranged in a low place and the system is a narrow area such as a wireless LAN, the spread of the angular distribution of the propagation path is considerably large (several tens of times). It is known that the degree is more than 360 degrees. A propagation environment with a narrow angular spread is equivalent to a radio wave coming from a certain direction. In this case, even if the weight of interference removal is obtained by averaging the entire subcarriers, or if the weight of interference removal is obtained for each subcarrier, there is no significant difference. Using this property, the second embodiment multiplies the same weight between subcarriers.

この乗算器17a−2−1〜17a−2−N、…、17a−F−1〜17a−F−Nは、図1の構成に対し、付加される機能となるが、前述したPrimaryシステム用干渉除去部15での計算量の増加に比べれば、その影響はかなり小さい。   The multipliers 17a-2-1 to 17a-2-N,..., 17a-F-1 to 17a-FN have functions added to the configuration of FIG. Compared with the increase in the calculation amount in the interference removal unit 15, the influence is considerably small.

上述した第2実施形態によれば、OFDMシステムにおいても、Secondaryシステムの演算量を大きく増加させることなく、コグニティブ無線を実現することが可能となる。   According to the second embodiment described above, even in the OFDM system, cognitive radio can be realized without greatly increasing the amount of computation of the secondary system.

C.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本第3実施形態では、Primaryシステムにおいても、OFDMシステムを用いていることが特徴である。但し、Secondaryシステムのサブキャリア数とその帯域とは、必ずしも、Primaryシステムのそれと一致する必要はない。前述した第1または第2実施形態では、Primaryシステムの伝搬環境が時々刻々と変化することを想定していない。
C. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is characterized in that the Primary system also uses the OFDM system. However, the number of subcarriers and the bandwidth of the Secondary system do not necessarily need to match those of the Primary system. In the first or second embodiment described above, it is not assumed that the propagation environment of the Primary system changes every moment.

しかしながら、例えば、図4において、Primaryシステム100−2が移動局であると仮定した場合には、Primaryシステム間の伝搬環境は、時間とともに変化する。ここで、通信を開始すると、実際には、Primaryシステムの干渉とSecondaryシステムの所望信号とが混合されるため、干渉電力と所望電力との差があまり生じない、もしくは、所望電力が干渉電力よりも大きな値を示す場合には、前述した第1または第2実施形態による簡易な干渉除去は困難となる。そこで、本第3実施形態では、時間変動により、Primaryシステムの伝搬環境が変化する場合であっても、安定したPrimaryシステムの干渉検出を実現するものである。   However, for example, in FIG. 4, when it is assumed that the primary system 100-2 is a mobile station, the propagation environment between the primary systems changes with time. Here, when communication is started, the interference between the primary system and the desired signal of the secondary system is actually mixed, so that there is not much difference between the interference power and the desired power, or the desired power is less than the interference power. If this value is too large, simple interference removal according to the first or second embodiment described above becomes difficult. Therefore, in the third embodiment, even when the propagation environment of the primary system changes due to time fluctuation, stable interference detection of the primary system is realized.

図8は、本発明の第3実施形態によるアレーアンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図において、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図8に示すように、本第3実施形態による干渉検出方法では、Secondaryシステムの通信開始前と通信開始後において、時間間隔T1もしくはT2到来の信号検出装置15−1a、15−2aにおける動作が異なる。   FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an array antenna transmitting / receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 8, in the interference detection method according to the third embodiment, the operation in the signal detectors 15-1a and 15-2a arriving at the time interval T1 or T2 before and after the communication of the Secondary system is started. Different.

ここで、図9は、図8に示す信号検出装置15−1aの構成を示すブロック図である。なお、信号検出装置15−2aの構成については、信号検出装置15−1aと同様であるので説明を省略する。図9において、時間間隔T1もしくはT2到来の信号検出装置15−1a、15−2aは、通信開始前に、GI除去部15−1a−1−1〜15−1a−1−NによるGI除去、FFT計算部15−1a−2−1〜15−1a−2−NによるFFT計算を行う。これは、通常のOFDMの復調と同じであるが、実際には、Secondaryシステムと同じく規則的な演算処理を利用するので、ブロック図では異なる場所に書いているが、SecondaryシステムにおけるGI除去とFFT計算部を流用してもよい。したがって、FFTの計算を繰り返し行っても、ハードウエアの規模は大きくはならない。   Here, FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the signal detection device 15-1a shown in FIG. Since the configuration of the signal detection device 15-2a is the same as that of the signal detection device 15-1a, the description thereof is omitted. In FIG. 9, the signal detectors 15-1a and 15-2a arriving at the time interval T1 or T2 perform GI removal by the GI removal units 15-1a-1-1-1 to 15-1a-1-N before starting communication. An FFT calculation is performed by the FFT calculation units 15-1a-2-1 to 15-1a-2-N. This is the same as the normal OFDM demodulation, but actually uses regular arithmetic processing as in the Secondary system, so it is written in a different place in the block diagram, but GI removal and FFT in the Secondary system. You may divert a calculation part. Therefore, even if the FFT calculation is repeated, the hardware scale does not increase.

サブキャリア抽出部15−1a−3では、到来する全部のサブキャリアを抽出する。次に、サブキャリア平均処理部15−1a−4で、サブキャリア毎の信号を平均化する。すなわち、全部のサブキャリアを検出し、サブキャリア毎の信号を相関行列とし、それらの信号を平均化する。この信号は、周波数方向で平均化を行ったことと等価になり、図1で説明した時間軸情報で平均化される相関行列とほぼ等価と言える。すなわち、この処理でも、図1と同じ干渉除去を行うことができる。すなわち、周波数方向で平均化された相関行列以外の計算は、図1と同じになる。すなわち、信号の選択、及び受信ウエイトの計算自体は図1と同じである。   The subcarrier extraction unit 15-1a-3 extracts all incoming subcarriers. Next, the subcarrier average processing unit 15-1a-4 averages the signal for each subcarrier. That is, all subcarriers are detected, the signal for each subcarrier is used as a correlation matrix, and these signals are averaged. This signal is equivalent to averaging in the frequency direction, and can be said to be almost equivalent to the correlation matrix averaged with the time axis information described in FIG. That is, the same interference removal as in FIG. That is, calculations other than the correlation matrix averaged in the frequency direction are the same as those in FIG. In other words, signal selection and reception weight calculation itself are the same as in FIG.

次に、通信開始後の処理について説明する。通信開始後においても、時間間隔T1もしくはT2到来の信号検出装置15−1a、15−2aでは、GI除去部15−1a−1−1〜15−1a−1−NによるGI除去、FFT計算部15−1a−2−1〜15−1a−2−NによるFFT計算を、前述した処理と同様に行う。しかしながら、通信開始後には、Secondaryシステムの信号がここに重畳されるため、前述した干渉除去が適切に動作しない場合がある。そこで、本第3実施形態では、サブキャリア抽出部15−1a−3で抽出するサブキャリア情報を適切に利用することで、このような環境においても、簡易に、かつ、効果的に干渉除去可能な方法を提案している。   Next, processing after the start of communication will be described. Even after the start of communication, in the signal detectors 15-1a and 15-2a arriving at the time interval T1 or T2, the GI removal unit 15-1a-1-1-1 to 15-1a-1-N performs the GI removal and FFT calculation unit. The FFT calculation by 15-1a-2-1 to 15-1a-2-N is performed in the same manner as the processing described above. However, after the communication starts, the signal of the Secondary system is superimposed here, so that the above-described interference cancellation may not operate properly. Therefore, in the third embodiment, interference can be easily and effectively removed even in such an environment by appropriately using the subcarrier information extracted by the subcarrier extraction unit 15-1a-3. Is proposing.

図10は、OFDMシステムにおける、実際のサブキャリア配置(帯域βHz)と実際の通信帯域(帯域αHz)とガードバンド帯域(帯域γHz)との関係を、PrimaryシステムとSecondaryシステムとの特性が同じ場合(図10(a))と、異なる場合(図10(b))で示す概念図である。まず、図10(a)の場合には、SecondaryシステムとPrimaryシステムとの信号のスペクトラムは、見かけ上、全く同じになる。   FIG. 10 shows the relationship between the actual subcarrier arrangement (band βHz), the actual communication band (band αHz), and the guard band band (band γHz) in the OFDM system when the characteristics of the primary system and the secondary system are the same. It is a conceptual diagram shown in a different case (FIG. 10B) from (FIG. 10A). First, in the case of FIG. 10A, the spectrums of the signals in the Secondary system and the Primary system appear to be exactly the same.

しかしながら、実際の通信帯域(帯域αHz)と実際のサブキャリア配置(帯域βHz)との関係において、FFTポイント数LとサブキャリアFとの関係は、必ずL>Fになるように設計される。すなわち、α>βである。理想的には、Lポイントのサブキャリアを配置することが可能であるが、隣接チャネルへの干渉を避けるため、両端のサブキャリアの情報を0としているのである。この帯域は、ガードバンドと呼ばれ、図10(a)、(b)では、帯域をγHzとしている。   However, in the relationship between the actual communication band (band αHz) and the actual subcarrier arrangement (band βHz), the relationship between the FFT point number L and the subcarrier F is always designed to satisfy L> F. That is, α> β. Ideally, L-point subcarriers can be arranged, but the information of subcarriers at both ends is set to 0 in order to avoid interference with adjacent channels. This band is called a guard band, and in FIGS. 10A and 10B, the band is γ Hz.

上述した特徴を考えると、通信中においても、干渉波のみを抽出する環境を作ることができるということを意味する。元来、干渉除去のアンテナパターンは、形成できているので、変動を導出できればよい。まず、前述したガードバンド付近のサブキャリアの情報を利用することができる。Secondaryシステムにおいて、サブキャリア(1)や、(F)の情報を送らずに送信すれば、Secondaryシステムからの信号は、このサブキャリアでは受信されない。この場合、サブキャリア(1)や(F)に注目すると、このサブキャリアの受信信号の情報により、時間間隔T1とT2の干渉レベルの比較と干渉除去との計算を行うことができる。これらは、予め通信開始に精度よく行っているので、通信開始後の干渉検出と干渉除去とは、その変動がチェックできればよいため、最初の精度は必要ない。   Considering the features described above, it means that an environment for extracting only interference waves can be created even during communication. Originally, the antenna pattern for interference cancellation can be formed, and it is sufficient that the fluctuation can be derived. First, subcarrier information in the vicinity of the guard band described above can be used. In the secondary system, if the subcarrier (1) and the information of (F) are transmitted without being transmitted, the signal from the secondary system is not received by this subcarrier. In this case, if attention is paid to subcarriers (1) and (F), comparison of interference levels between time intervals T1 and T2 and calculation of interference removal can be performed based on information of received signals of the subcarriers. Since these are accurately performed in advance for the start of communication, it is only necessary to check the fluctuations in the interference detection and the interference removal after the start of communication. Therefore, the initial accuracy is not necessary.

本第3実施形態では、移動などの環境変動により、Primaryシステムの状況が変化した場合、Primaryシステムの干渉量をチェックし直す必要がある。通常、TDDシステムでは、ユーザ間の時間衝突を回避するため、ガードインターバル(無通信区間)が設けられる。Secondaryシステムで、この区間を設け、この区間に到来するPrimaryシステムの信号強度をチェックすれば、Primaryシステムの干渉量をチェックすることが可能である。該チェックは、毎回、受信のたびに行ってもよいが、Secondaryシステムの数回〜数十回の受信時に1回程度の頻度で行うようにしてもよい。   In the third embodiment, when the status of the primary system changes due to environmental changes such as movement, it is necessary to recheck the interference amount of the primary system. Usually, in a TDD system, a guard interval (non-communication section) is provided in order to avoid a time collision between users. By providing this section in the Secondary system and checking the signal strength of the Primary system that arrives in this section, it is possible to check the interference amount of the Primary system. The check may be performed every time reception is performed, but may be performed at a frequency of about once when receiving the secondary system several times to several tens of times.

したがって、Primaryシステム干渉除去部15における信号検出装置15−1a、15−2aでは、サブキャリア抽出部15−1a−3、15−2a−3において、複数のサブキャリアからサブキャリア(1)と(F)だけをピックアップする。その後は、この2つのサブキャリアの相関行列を平均化する。以後の処理は、通信開始前の処理と同じとなる。図10(b)の場合には、サブキャリア配置の帯域とガードバンドの帯域とが異なるため、Secondaryシステムでは、例えば、サブキャリア(1)と(F)ので送信を、0として送信しなくても、図10(b)の通信帯域β2の端のキャリアは、干渉波だけが到来する。   Therefore, in the signal detection devices 15-1a and 15-2a in the primary system interference removal unit 15, the subcarrier extraction units 15-1a-3 and 15-2a-3 receive subcarriers (1) and ( F) Pick up only. Thereafter, the correlation matrix of the two subcarriers is averaged. The subsequent processing is the same as the processing before starting communication. In the case of FIG. 10B, since the subcarrier arrangement band and the guard band band are different, in the secondary system, for example, transmission is not performed with 0 as subcarriers (1) and (F). However, only the interference wave arrives at the carrier at the end of the communication band β2 in FIG.

上述した方法以外でも、通信中に、Primaryシステム用干渉除去部15で干渉波だけを受信する方法がある。OFDMシステムでは、キャリア同期確保のために、常に、パイロットサブキャリアという信号を送信しつつけている。例えば、IEEE802.11aでは、52サブキャリアのうち、4キャリアがこのキャリアに使用される。このサブキャリアの位置は、標準化などで予め分かっているので、Secondaryシステムにおいても認識しているものとして考えることができる。このサブキャリアをSecondaryシステムでは、送信しないとして、通信中に、Primaryシステム用干渉除去部15で、このキャリアのみを注目して選択し、平均化を行えば、前述した方法と同様に干渉成分だけが得られる。   Other than the method described above, there is a method in which only the interference wave is received by the primary system interference removal unit 15 during communication. In the OFDM system, a signal called a pilot subcarrier is constantly transmitted to ensure carrier synchronization. For example, in IEEE 802.11a, 4 carriers out of 52 subcarriers are used for this carrier. Since the position of this subcarrier is known in advance by standardization or the like, it can be considered that it is recognized also in the Secondary system. If this subcarrier is not transmitted in the secondary system, the primary system interference canceling unit 15 selects and focuses only this carrier during communication, and only the interference component is obtained in the same manner as described above. Is obtained.

また、サブキャリアに着目しないで、時間軸方向のデータに着目することも可能である。通常の通信システムでは、まず、基地局と端末とが互いに既知のプリアンブル信号を送る。その後、通常のデータが送信される。したがって、Secondaryシステムでは、このPrimaryシステムのプリアンブル区間では、送信しないようにすることも可能である。この場合、Primaryシステムのプリアンブル区間だけは、Primaryシステムから信号が到来し、後の区間では、Secondaryシステムの区間の信号が到来する。この場合も、プリアンブル区間の信号を検出した後は、通信開始前の手順と全く同じ手順で干渉除去を求めるためのウエイトを得ることができる。   It is also possible to focus on data in the time axis direction without focusing on the subcarrier. In a normal communication system, first, a base station and a terminal send a known preamble signal to each other. Thereafter, normal data is transmitted. Therefore, in the secondary system, it is possible not to transmit in the preamble section of this primary system. In this case, the signal arrives from the primary system only in the preamble section of the primary system, and the signal of the section of the secondary system arrives in the subsequent section. Also in this case, after detecting the signal in the preamble section, it is possible to obtain a weight for obtaining interference cancellation by the same procedure as that before the start of communication.

次に、上述した第1乃至第3実施形態による効果について説明する。
前述した図4に示す構成を想定した環境で計算を行った。計算は、Primaryシステム100−1、100−2として、送受信アンテナがそれぞれ1局ある環境を想定した。Primaryシステム100−1、100−2は、TDDシステムで運用されている。Secondaryシステム101は、無線LAN環境を想定し、Primaryシステム100−1、100−2のサービスエリア内を移動した際の通信品質を求めた。計算パラメータを表1に示す。
Next, effects of the first to third embodiments described above will be described.
The calculation was performed in an environment assuming the configuration shown in FIG. The calculation assumes an environment in which each of the primary systems 100-1 and 100-2 has one transmission / reception antenna. The primary systems 100-1 and 100-2 are operated in a TDD system. The Secondary system 101 calculates the communication quality when moving within the service areas of the Primary systems 100-1 and 100-2 assuming a wireless LAN environment. The calculation parameters are shown in Table 1.

Figure 0004704375
Figure 0004704375

Secondaryシステムは、IEEE802.11aの54Mbpsの伝送を考慮した通信範囲を約23mとなることから、この範囲内で、端末が移動することを想定している。また、SecondaryシステムのSNRは、ゾーン端で20dBになるように設定している。伝搬ロスの式を表2に示す。   The secondary system assumes a communication range that takes into account the 54 Mbps transmission of IEEE802.11a to be about 23 m. Therefore, it is assumed that the terminal moves within this range. The SNR of the Secondary system is set to 20 dB at the zone end. Table 2 shows the propagation loss equation.

Figure 0004704375
Figure 0004704375

伝搬ロスは、文献「市坪外、「路上から屋外高までを対象とする2GHz帯都市内伝搬損失推定の検討」、信学技報、AP96−15、(1996−15)1996.」で与えられるパスロスモデルを用いた。本パスモデルでは、30m以下の任意のアンテナ高さに対するパスロスを与えることができる。Primaryシステムの基地局のアンテナ高さを30mとし、Primaryシステムの移動局の高さを2mとした。また、Secondaryシステムのアンテナ高さを20mとし、周波数を5GHzとした。Secondaryシステムの基地局には、第2実施形態の構成を用いた。Secondaryシステムの基地局のアンテナ素子数は、最低限の素子数である2とした。Secondaryシステムの端末側では、干渉除去を行っていない。また、アンテナ素子数は1である。   Propagation loss is given in the literature “Shitsubogai,“ Examination of 2GHz band urban propagation loss estimation from the road to the outdoor height ”, IEICE Technical Report, AP96-15, (1996-15) 1996.” The path loss model is used. In this path model, a path loss for an arbitrary antenna height of 30 m or less can be given. The antenna height of the primary system base station is 30 m, and the height of the primary system mobile station is 2 m. In addition, the antenna height of the Secondary system was 20 m and the frequency was 5 GHz. The configuration of the second embodiment is used for the base station of the Secondary system. The number of antenna elements of the base station of the secondary system is set to 2, which is the minimum number of elements. Interference cancellation is not performed on the terminal side of the Secondary system. The number of antenna elements is one.

図11は、本発明によるSecondaryシステム101の通信品質(SINR:Signal to Noise)を示す概念図である。図11には、本発明を行わない場合の通信品質(ワーストケース)L1、端末側の通信品質L2、基地局側の通信品質L3、干渉が存在しない場合の通信品質L4を示している。図11から明らかなように、干渉除去を行わないと、Secondaryシステム101の通信品質L1は大きく劣化する。一方、本発明を用いると、基地局側の通信品質L3は、ほぼ干渉が存在しないときの通信品質L4に漸近する。例えば、累積確率10%で見ると、20dB近くのSINRの改善が得られ、本発明による効果が著しいことが分かる。   FIG. 11 is a conceptual diagram showing communication quality (SINR: Signal to Noise) of the Secondary system 101 according to the present invention. FIG. 11 shows communication quality (worst case) L1 when not carrying out the present invention, communication quality L2 at the terminal side, communication quality L3 at the base station side, and communication quality L4 when there is no interference. As is apparent from FIG. 11, the communication quality L1 of the Secondary system 101 is greatly degraded unless interference cancellation is performed. On the other hand, when the present invention is used, the communication quality L3 on the base station side gradually approaches the communication quality L4 when there is almost no interference. For example, when the cumulative probability is 10%, an improvement in SINR of about 20 dB is obtained, and it can be seen that the effect of the present invention is remarkable.

また、端末側は、何ら干渉除去や、制御などを行っていないものの、干渉除去を行わない場合に対し、通信品質L2を大きく改善することができる。85%以上の確率で、SINRが20dB以上となり、かなりの領域でSecondaryシステム101を運用することができる。これは、本発明の方法によれば、基地局側では、Primaryシステム100−1、100−2から到来する時間間隔T1と時間間隔T2の2つの干渉の中で、干渉電力の高い時間で常に受信を行うため、端末側は、自動的に、干渉電力が低い時間で受信を行うことができるためである。   In addition, although the terminal does not perform any interference removal or control, the communication quality L2 can be greatly improved as compared with the case where the interference removal is not performed. With a probability of 85% or more, the SINR becomes 20 dB or more, and the Secondary system 101 can be operated in a considerable area. According to the method of the present invention, on the base station side, the two interferences of the time intervals T1 and T2 coming from the primary systems 100-1 and 100-2 are always in a time with high interference power. This is because the terminal side can automatically perform reception at a time when the interference power is low.

このように、本発明では、TDDシステムのタイミングに着目し、基地局側で簡易な干渉除去機能を行うことで、端末側には何ら制御を行うことなく、Secondaryシステム101は、良好な品質を保ちながら通信を行うことができる。すなわち、面的な周波数利用効率をシステム全体で向上させることができる。   Thus, in the present invention, focusing on the timing of the TDD system, the secondary system 101 achieves good quality without performing any control on the terminal side by performing a simple interference removal function on the base station side. Communication can be performed while maintaining. That is, the surface frequency utilization efficiency can be improved in the entire system.

本発明の第1実施形態によるアレーアンテナ送受信装置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 array antenna transmission / reception apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態による受信ウエイト計算部17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 reception weight calculation part 17 by this 1st Embodiment. 本第1実施形態による送信ウエイト計算部18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 weight calculation part 18 by this 1st Embodiment. 本第1実施形態における通信システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the communication system in this 1st Embodiment. 本第1実施形態によるアレーアンテナ送受信装置9の動作の説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the array antenna transmission / reception apparatus 9 by this 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態によるアレーアンテナ送受信装置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 array antenna transmission / reception apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本第2実施形態による受信ウエイト乗算部17a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 reception weight multiplication part 17a by this 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態によるアレーアンテナ送受信装置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 array antenna transmission / reception apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 信号検出装置15−1a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 signal detection apparatus 15-1a. OFDMシステムにおける、実際のサブキャリア配置(帯域βHz)と実際の通信帯域(帯域αHz)とガードバンド帯域(帯域γHz)との関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between actual subcarrier arrangement | positioning (band | zone (beta) Hz), an actual communication band (band | zone (alpha) Hz), and a guard band band (band | zone (gamma) Hz) in an OFDM system. 本発明によるSecondaryシステム101の通信品質(SINR:Signal to Noise)を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the communication quality (SINR: Signal to Noise) of the Secondary system 101 by this invention. コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the outline | summary of a cognitive radio | wireless technique.

符号の説明Explanation of symbols

10−1〜10−N アンテナ(複数のアンテナ素子)
11−1〜11−N 送受分離手段(複数の送受信分岐手段)
12−1〜12−N 送信装置(送信手段)
13−1〜13−N 受信装置(受信手段)
14 メモリ
15 Primaryシステム用干渉除去部
15−1、15−2 信号検出装置(信号検出手段)
15−3 電力比較部(電力比較手段)
15−4 信号選択部(信号選択手段)
15−5 受信ウエイト計算部(重み付け決定手段、受信ウエイト計算手段)
16 分岐手段(分岐手段)
17 受信信号ウエイト乗算部(受信信号ウエイト乗算手段)
18 送信信号ウエイト乗算部(送信信号ウエイト乗算手段)
17−1−1〜17−1−N 乗算器
17−2 加算器
18−1 分岐手段
18−2−1〜18−2−N 乗算器
100−1、100−2 Primaryシステム
101 Secondaryシステム
17a 受信信号ウエイト乗算部(受信信号ウエイト乗算手段)
20−1〜20−F GI除去部
21−1〜21−F FFT計算部(フーリエ変換手段)
22 S/P変換部
23 IFFT計算部
24 GI付加部
17a−1−1〜17a−1−N 分岐手段(重み付け分岐手段)
17a−2−1−1〜17a−2−F−N 乗算器
17a−3−1〜17a−3−F 加算器
17a−4 パラレル・シリアル変換部
15−1a、15−2a 信号検出装置
22−1〜22−F サブキャリア抽出部
15−1a−1−1〜15−1a−1−N GI除去部(ガードインターバル除去手段)
15−1a−2−1〜15−1a−2−N FFT計算部(フーリエ変換計算手段)
15−1a−3 サブキャリア抽出部(サブキャリア抽出手段)
15−1a−4 サブキャリア平均化処理部(サブキャリア平均化処理手段)
10-1 to 10-N antenna (multiple antenna elements)
11-1 to 11-N transmission / reception separating means (multiple transmitting / receiving branching means)
12-1 to 12-N transmitter (transmitter)
13-1 to 13-N Receiver (Receiver)
14 Memory 15 Primary System Interference Rejection Unit 15-1, 15-2 Signal Detection Device (Signal Detection Unit)
15-3 Power comparison unit (power comparison means)
15-4 Signal selection unit (signal selection means)
15-5 Reception weight calculation unit (weighting determination means, reception weight calculation means)
16 Branch means (branch means)
17 Received signal weight multiplier (Received signal weight multiplier)
18 Transmission signal weight multiplication section (transmission signal weight multiplication means)
17-1-1-1 to 17-1-N multiplier 17-2 adder 18-1 branching means 18-2-1 to 18-2-N multiplier 100-1, 100-2 Primary system 101 Secondary system 17a reception Signal weight multiplier (received signal weight multiplier)
20-1 to 20-F GI removal unit 21-1 to 21-F FFT calculation unit (Fourier transform means)
22 S / P converter 23 IFFT calculator 24 GI adder 17a-1-1 to 17a-1-N Branch means (weighted branch means)
17a-2-1-1 to 17a-2-F-N multiplier 17a-3-1 to 17a-3-F adder 17a-4 parallel / serial conversion unit 15-1a, 15-2a signal detection device 22- 1-22-F subcarrier extraction unit 15-1a-1-1-1 to 15-1a-1-N GI removal unit (guard interval removal means)
15-1a-2-1 to 15-1a-2-N FFT calculation unit (Fourier transform calculation means)
15-1a-3 Subcarrier extraction unit (subcarrier extraction means)
15-1a-4 Subcarrier averaging processing unit (subcarrier averaging processing means)

Claims (13)

第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置において、
周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した受信信号のうち、受信電力の大きい受信信号を抽出して、当該受信信号の方向にヌルを向けるように前記送信手段による送信時の送信信号及び前記受信手段による受信時の受信信号への重み付け値を決定する干渉除去手段を具備し、
前記送信手段は、前記重み付け値による受信信号への重み付けがされる前に受信した前記第1の無線通信システムからの受信電力のうち、小さい受信電力の受信信号を受信した前記時間間隔の周期において、前記重み付け値を用いて重み付けした前記送信信号の送信を行うことを特徴とする送受信装置。
When the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band, a transmission / reception apparatus constituting the second radio communication system,
A plurality of antenna elements, a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements, a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means, and connected to each of the plurality of transmission / reception branching means in the transceiver apparatus and a receiving means which is,
Of the received signals received from the first wireless communication system by the receiving means at two different time intervals that are periodically repeated, a received signal having a large received power is extracted and null in the direction of the received signal. comprising interference cancellation means for determining a weighting value to the received signal at the time of reception by the transmitting signal and said receiving means upon transmission by the transmission means to direct,
In the period of the time interval in which the transmission means receives a reception signal with a small reception power among the reception power from the first wireless communication system received before the reception signal is weighted by the weighting value. A transmission / reception apparatus that transmits the transmission signal weighted using the weighting value .
第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置において、
周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した2つの受信信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段によって検出された2つの受信信号の受信電力を比較する電力比較手段と、
前記電力比較手段による比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を選択する信号選択手段と、
前記信号選択手段によって選択された受信信号について当該受信信号の相関行列を用いた電力最小化法の演算をうことにより、干渉除去を行うための重み付け値を算出する受信ウエイト計算手段と、
前記受信ウエイト計算手段によって算出された重み付け値を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段によって分岐された重み付け値と前記受信手段により受信される受信信号とを乗算する受信信号ウエイト乗算手段と、
前記分岐手段によって分岐された重み付け値と、前記複数のアンテナ素子と同数に分岐した、前記送信手段により送信する送信信号とを乗算する送信信号ウエイト乗算手段と
を具備することを特徴とする送受信装置。
When the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band, a transmission / reception apparatus constituting the second radio communication system,
A plurality of antenna elements, a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements, a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means, and connected to each of the plurality of transmission / reception branching means in the transceiver apparatus and a receiving means which is,
Signal detecting means for detecting two received signals received from the first wireless communication system by the receiving means at two different time intervals that are periodically repeated ;
Power comparing means for comparing received power of two received signals detected by the signal detecting means;
Signal selection means for selecting a received signal having a large received power obtained by the comparison result by the power comparing means;
The received signal selected by said signal selection means, a reception weight calculation means for calculating an operation of the power minimization method using the correlation matrix of the received signal by a row Ukoto, the weighting value for performing interference cancellation,
Branching means for branching the weighting value calculated by the reception weight calculating means;
Received signal weight multiplying means for multiplying the weighting value branched by the branching means by the received signal received by the receiving means;
A transmission / reception apparatus comprising: a weighting value branched by the branching unit; and a transmission signal weight multiplication unit that multiplies the transmission signal transmitted by the transmission unit and branched by the same number as the plurality of antenna elements. .
前記受信ウエイト計算手段は、受信信号の相関行列の作成と固有値分解とに基づいて得られる最小固有ベクトルを計算することを特徴とする請求項2記載の送受信装置。   The transmission / reception apparatus according to claim 2, wherein the reception weight calculation means calculates a minimum eigenvector obtained on the basis of creation of a correlation matrix of a reception signal and eigenvalue decomposition. 直交周波数分割多重を行う直交周波数分割多重化手段と、
前記受信ウエイト計算手段によって算出された重み付け値をサブキャリア数と同数に分岐する重み付け分岐手段と、
前記受信手段によって受信された受信信号のサブキャリア毎にフーリエ変換を行うフーリエ変換手段とを具備し、
前記受信ウエイト乗算手段は、前記フーリエ変換手段によってフーリエ変換されたサブキャリア毎の受信信号に対し、前記重み付け分岐手段によってサブキャリア数と同数に分岐された共通の重み付け値を乗算することを特徴とする請求項2記載の送受信装置。
Orthogonal frequency division multiplexing means for performing orthogonal frequency division multiplexing;
Weighting branching means for branching the weighting value calculated by the reception weight calculating means to the same number as the number of subcarriers;
Fourier transform means for performing Fourier transform for each subcarrier of the received signal received by the receiving means,
The reception weight multiplying unit multiplies the reception signal for each subcarrier Fourier-transformed by the Fourier transform unit by a common weighting value branched to the same number as the number of subcarriers by the weighting branching unit. The transmission / reception apparatus according to claim 2.
前記信号検出手段は、
前記複数のアンテナ素子の数と同数設けられ、受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去手段と、
前記複数のアンテナ素子の数と同数設けられ、前記ガードインターバル除去手段によってガードインターバルが除去された受信信号に対してフーリエ変換するフーリエ変換計算手段と、
前記フーリエ変換計算手段によって変換された、F個のサブキャリアからK個(F≧K)のサブキャリアを抽出するサブキャリア抽出手段と、
前記サブキャリア抽出手段によって抽出されたK個のサブキャリアから相関行列を作成して平均化するサブキャリア平均化処理手段と
を具備することを特徴とする請求項4記載の送受信装置。
The signal detection means includes
Guard interval removing means provided as many as the number of the plurality of antenna elements, and removing the guard interval from the received signal;
Fourier transform calculation means for performing Fourier transform on the received signal provided in the same number as the plurality of antenna elements, and guard intervals removed by the guard interval removal means;
Subcarrier extraction means for extracting K (F ≧ K) subcarriers from the F subcarriers transformed by the Fourier transform calculation means;
5. The transmission / reception apparatus according to claim 4, further comprising subcarrier averaging processing means for creating a correlation matrix from K subcarriers extracted by the subcarrier extraction means and averaging the correlation matrix.
第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置による通信方法において、
周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した受信信号同士を比較する比較ステップと、
比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を抽出して、当該受信信号の方向にヌルを向けるように前記送信手段による送信時の送信信号及び前記受信手段による受信時の受信信号への重み付け値を決定する決定ステップと
前記重み付け値による受信信号への重み付けがされる前に受信した前記第1の無線通信システムからの受信電力のうち、小さい受信電力の受信信号を受信した前記時間間隔の周期において、前記重み付け値を用いて重み付けした前記送信信号の送信を行う送信ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
When the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band, a transmission / reception apparatus constituting the second radio communication system,
A plurality of antenna elements, a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements, a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means, and connected to each of the plurality of transmission / reception branching means a communication method according to the transmitting and receiving apparatus comprising a receiving means which is,
A comparison step of comparing received signals received from the first wireless communication system by the receiving means at two different time intervals that are periodically repeated ;
A reception signal with a large reception power obtained from the comparison result is extracted, and a transmission signal at the time of transmission by the transmission means and a reception signal at the time of reception by the reception means are directed so as to direct null toward the reception signal . A determining step for determining a weighting value ;
Of the received power from the first wireless communication system received before the weighting of the received signal by the weighted value, the weighted value is set in the period of the time interval when the received signal with the smaller received power is received. A transmission step of transmitting the transmission signal weighted by using,
A communication method comprising:
第1の無線通信システムと第2の無線通信システムが同一の周波数帯を共用する際の、前記第2の無線通信システムを構成する送受信装置であって、
複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々に接続される複数の送受信分岐手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される送信手段と、前記複数の送受信分岐手段の各々に接続される受信手段とを具備する前記送受信装置による通信方法において、
周期的に繰り返される互いに異なる2つの時間間隔それぞれにおいて前記受信手段で前記第1の無線通信システムから受信した2つの受信信号を検出する検出ステップと、
前記検出された2つの受信信号の受信電力を比較する比較ステップと、
前記比較結果で得られた、受信電力の大きい受信信号を選択する選択ステップと、
前記選択された受信信号について当該受信信号の相関行列を用いた電力最小化法の演算を行うことにより、干渉除去を行うための重み付け値を算出する計算ステップと、
前記算出された重み付け値を分岐する分岐ステップと、
前記分岐された重み付け値と前記受信手段により受信される受信信号とを乗算する第1の乗算ステップと、
前記分岐された重み付け値と、前記複数のアンテナ素子と同数に分岐した、前記送信手段により送信する送信信号とを乗算する第2の乗算ステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
When the first radio communication system and the second radio communication system share the same frequency band, a transmission / reception apparatus constituting the second radio communication system,
A plurality of antenna elements, a plurality of transmission / reception branching means connected to each of the plurality of antenna elements, a transmission means connected to each of the plurality of transmission / reception branching means, and connected to each of the plurality of transmission / reception branching means a communication method according to the transmitting and receiving apparatus comprising a receiving means which is,
A detecting step of detecting two received signals received from the first wireless communication system by the receiving means in two different time intervals that are periodically repeated ;
A comparison step of comparing the received power of the two detected received signals;
A selection step of selecting a received signal having a large received power obtained from the comparison result;
For the selected received signal, and calculating step of calculating an operation of the power minimization method using the correlation matrix of the received signal by a row Ukoto, the weighting value for performing interference cancellation,
A branching step for branching the calculated weight value;
A first multiplying step of multiplying the branched weight value by a received signal received by the receiving means;
A communication method, comprising: a second multiplication step of multiplying the branched weight value by a transmission signal transmitted by the transmission means and branched in the same number as the plurality of antenna elements.
前記計算ステップは、受信信号の相関行列の作成と固有値分解とに基づいて得られる最小固有ベクトルを計算することを特徴とする請求項7記載の通信方法。   8. The communication method according to claim 7, wherein the calculation step calculates a minimum eigenvector obtained based on creation of a correlation matrix of a received signal and eigenvalue decomposition. 直交周波数分割多重を行う直交周波数分割多重化ステップと、
計算ステップで算出された重み付け値をサブキャリア数と同数に分岐する重み付け値分岐ステップと、
前記受信信号のサブキャリア毎にフーリエ変換を行うフーリエ変換ステップとを含み、
前記第1の乗算ステップは、前記フーリエ変換されたサブキャリア毎の受信信号に対し、前記サブキャリア数と同数に分岐された共通の重み付け値を乗算することを特徴とする請求項7記載の通信方法。
An orthogonal frequency division multiplexing step for performing orthogonal frequency division multiplexing;
A weighting value branching step for branching the weighting value calculated in the calculation step to the same number as the number of subcarriers;
A Fourier transform step for performing a Fourier transform for each subcarrier of the received signal,
8. The communication according to claim 7, wherein the first multiplying step multiplies the received signal for each subcarrier subjected to the Fourier transform by a common weighting value branched in the same number as the number of subcarriers. Method.
前記信号検出ステップは、
前記複数のアンテナ素子の数と同数に分岐された受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去ステップと、
前記ガードインターバル除去手段によってガードインターバルが除去された前記複数のアンテナ素子の数と同数の受信信号に対してフーリエ変換するフーリエ変換計算ステップと、
前記フーリエ変換された、F個のサブキャリアからK個(F≧K)のサブキャリアを抽出するサブキャリア抽出ステップと、
前記抽出されたK個のサブキャリアから相関行列を作成して平均化するサブキャリア平均化処理ステップと
を含むことを特徴とする請求項7記載の通信方法。
The signal detection step includes
A guard interval removing step for removing a guard interval from a reception signal branched in the same number as the number of the plurality of antenna elements;
Fourier transform calculation step for performing Fourier transform on the same number of received signals as the plurality of antenna elements from which guard intervals have been removed by the guard interval removing means;
A subcarrier extraction step of extracting K (F ≧ K) subcarriers from the Fourier transformed F subcarriers;
The communication method according to claim 7, further comprising: a subcarrier averaging process step of creating and averaging a correlation matrix from the extracted K subcarriers.
前記サブキャリア抽出ステップは、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、予め定めたM個(F>M)のサブキャリアを抽出することを特徴とする請求項10記載の通信方法。   11. The subcarrier extraction step extracts F subcarriers before communication and extracts a predetermined M (F> M) subcarriers after communication. Communication method. 前記サブキャリア抽出ステップは、通信前には、F個のサブキャリアを抽出し、通信後には、1番目とF番目のサブキャリアを抽出することを特徴とする請求項10記載の通信方法。   The communication method according to claim 10, wherein the subcarrier extraction step extracts F subcarriers before communication, and extracts first and Fth subcarriers after communication. 前記検出ステップは、異なる2つの時間間隔をT1、T2とした場合に、前記時間間隔T1とT2のうち、いずれか1つを通信中に抽出する時間間隔抽出ステップを含み、
前記抽出した1つの時間間隔では、前記送信手段により送信信号を送信しないことを特徴とする請求項7記載の通信方法。
The detection step includes a time interval extraction step of extracting any one of the time intervals T1 and T2 during communication when two different time intervals are T1 and T2.
8. The communication method according to claim 7, wherein a transmission signal is not transmitted by the transmission means in the extracted one time interval.
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