JP4799228B2 - 通信ノードおよび無線通信システム並びにデータ中継方法 - Google Patents
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Description
s:送信ノードからの送信信号ベクトル
r:受信信号ベクトル
K:使用可能な中継ノード数
Hk:k番目の送信ノード−中継ノード間チャネル(後方チャネル) 1≦k≦K
Gk:k番目の中継ノード−受信ノード間チャネル(前方チャネル) 1≦k≦K
Wk:k番目の中継ノードでのウエイト行列 1≦k≦K
Ek:k番目の中継ノードでの電力制限係数 1≦k≦K(各中継ノードの最大電力を制限する)
nk:k番目の中継ノードのノイズ成分
z:受信ノードのノイズ成分
E(・):変数のアンサンブル平均値
図1に示すように、複数の送信アンテナを用いて送信ノード(ソースノード)1から送信された信号の、各中継ノード2における受信信号は式(1)で表すことができる。
中継ノード2では、この信号に電力制限係数Ekおよびウエイト行列Wkを乗算して中継送信信号を生成する。
その結果、宛先ノード3での受信信号は式(3)となる。
式(4)に示される1/2の項は二つの時間スロットを使用することに起因するものである。このため、全体の通信容量を制限してしまう。
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ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードであって、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段と、
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段と、
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出手段と、
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉抑圧行列算出手段と
を備え、
前記中継信号生成手段は、
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算する。
ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードであって、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段と、
ソースノードとの間のチャネル情報および他の中継ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段と、
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去手段と、
を備え、
前記中継信号生成手段は、干渉信号が除去された信号から、ソースノードから送信された信号を検出する。
ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードを備える無線通信システムであって、
前記通信ノードは、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段と、
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段と、
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出手段と、
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉抑圧行列算出手段と
を備え、
前記中継信号生成手段は、
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算する。
ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードを備える無線通信システムであって、
前記通信ノードは、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段と、
ソースノードとの間のチャネル情報および他の中継ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段と、
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去手段と、
を備え、
前記中継信号生成手段は、干渉信号が除去された信号から、ソースノードから送信された信号を検出する。
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定ステップと、
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出ステップと、
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉行列算出ステップと、
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算し、中継信号を生成する中継信号生成ステップと、
前記中継信号を送信する中継信号送信ステップと
を備える。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
s:送信ノードからの送信信号ベクトル
r:受信信号ベクトル
K:使用可能な中継ノード数
Hk:k番目の送信ノード−中継ノード間チャネル(後方チャネル) 1≦k≦K
Gk:k番目の中継ノード−受信ノード間チャネル(前方チャネル) 1≦k≦K
A:中継ノード間チャネル行列
Wk:k番目の中継ノードでのウエイト行列 1≦k≦K
nk:k番目の中継ノードのノイズ成分
z:受信ノードのノイズ成分
σr 2:中継ノードのノイズ電力(全中継ノード共通)
σd 2:受信ノードのノイズ電力
P:送信電力
E(・):変数のアンサンブル平均値
B−kM:干渉除去行列
Ck:干渉抑圧行列
Lk:k番目の中継ノードに送信されるパイロット信号
Zkl:k番目の中継ノードからl番目の中継ノードに送信されるパイロット信号
本実施例にかかる無線通信システムについて、図2を参照して説明する。
ここで、n1[n]は中継ノード2001の受信アンプにおいて付加される白色雑音成分である。
また、C[n]は、式(11)により示されるように、中継ノード間チャネルA[n+1]の信号部分空間を表す行列により定義される。また、C[n]は、中継ノード間チャネルA[n+1]を特異値分解することにより得ることができる。
宛先ノード300は、受信信号からS[n−1]を検出する(ステップS424)。
ここで、H2[n+1]は、ソースノード100と中継ノード2002間の後方チャネルのチャネル状態を表す行列である。中継ノード2002では、受信した信号y2[n+1]をX2[n+2]として送信する(ステップS428)。
宛先ノード300は、受信信号からS[n]を検出する(ステップS432)。
宛先ノード300は、受信信号からs[n+1]を検出する(ステップS436)。
r[n+2]=G2[n+2]X2[n+2]+z[n+2] (16)
ここで、zは宛先ノード300の受信アンプにおいて付加される雑音成分である。宛先ノード300では、式(15)および式(16)から、信号s[n]、s[n+1]を検出する。
中継ノード2001はこの受信信号の電力調整後、送信信号X1[n+1]=y1[n]を宛先ノード300に送信する(ステップS608)。これと同時に、ソースノード100は、中継ノード2002に送信信号s[n+1]を送信する(ステップS610)。
この受信信号は、式(18)により表される。
宛先ノード300の送信信号推定部302は、受信信号r[n]から、中継信号X2[n]を検出し、推定信号保存部304に保存する(ステップS613)。
ここで、チャネル情報G1[n−1]を利用して、X1[n−1]を推定する。
=G1[n+1](H1[n]s[n]+n1[n]+A[n]X2[n])+z[n+1] (20)
宛先ノード300の送信信号推定部302は、受信信号r[n+1]から、中継信号X1[n+1]を検出し、推定信号保存部304に保存する(ステップS619)。
ここで、チャネル情報G1[n]を利用して、X2[n]を推定する。例えばゼロフォーシング型の信号検出を行った場合、X2[n]の推定値は式(22)により表すことができる。
中継ノード2002はこの受信信号の電力調整後、送信信号X2[n+2]=y2[n+1]を宛先ノード300に送信する(ステップS626)。
ここで、n1[n]は中継ノード2001の受信アンプにおいて付加される白色雑音成分である。
宛先ノード300は、受信信号からS[n−1]を検出する(ステップS826)。
ここで、n2[n+1]は中継ノード2002の受信アンプにおいて付加される白色雑音成分である。
宛先ノード300は、受信信号からS[n]を検出する(ステップS838)。
s:送信ノードからの送信信号ベクトル
r:受信信号ベクトル
K:中継グループ1で使用可能な中継ノード数
L:中継グループ2で使用可能な中継ノード数
Hij:ソースノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(後方チャネル) 1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Gij:宛先ノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(前方チャネル) 1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Aij:中継グループ1のi番目の中継ノードと、中継グループ2のj番目の中継ノード間のチャネル行列
nij:i番目の中継グループのj番目の中継ノードのノイズ成分
z:宛先ノードのノイズ成分
σr 2:中継ノードのノイズ電力(全中継ノード共通)
σd 2:宛先ノードのノイズ電力
P:送信電力
E(・):変数のアンサンブル平均値
本実施例にかかる無線通信システムについて、図9を参照して説明する。
s:送信ノードからの送信信号ベクトル
r:受信信号ベクトル
K:中継グループ1で使用可能な中継ノード数
L:中継グループ2で使用可能な中継ノード数
Hij:ソースノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(後方チャネル) 1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Gij:宛先ノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(前方チャネル) 1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Aij:中継グループ1のi番目の中継ノードと中継グループ2のj番目の中継ノード間のチャネル行列
nij:i番目の中継グループのj番目の中継ノードのノイズ成分
z:宛先ノードのノイズ成分
σr 2:中継ノードのノイズ電力(全中継ノード共通)
σd 2:宛先ノードのノイズ電力
P:送信電力
E(・):変数のアンサンブル平均値
本実施例にかかる無線通信システムについて、図9を参照して説明する。
本施例においては、一例として、中継グループ1及び2の中継ノード数を2、ソースノード100及び宛先アンテナ300のアンテナ本数をM、中継ノードのアンテナ本数をNとする場合について説明するが、各中継グループの中継ノード数K、Lが2以上であってもよい。
ソースノード信号検出部312は、各中継ノードの前方チャネルを用いて各中継ノード(11、12、21、22)から送信された信号を用いて、ソースノード100から送信された信号を検出し、検出された信号を推定信号保存部314に入力する。
s:送信ノードからの送信信号ベクトル
r:受信信号ベクトル
K:中継グループ1で使用可能な中継ノード数
L:中継グループ2で使用可能な中継ノード数
Hij:ソースノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(後方チャネル)1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Gij:宛先ノードと、i番目の中継グループのj番目の中継ノード間のチャネル(前方チャネル) 1≦i≦2、i=1の場合は1≦j≦Kであり、i=2の場合は1≦j≦L
Aij:中継グループ1のi番目の中継ノードと中継グループ2のj番目の中継ノード間のチャネル行列.
nij:i番目の中継グループのj番目の中継ノードのノイズ成分
z:宛先ノードのノイズ成分
σr 2:中継ノードのノイズ電力(全中継ノード共通)
σd 2:宛先ノードのノイズ電力
P:送信電力
E(・):変数のアンサンブル平均値
本実施例にかかる無線通信システムについて、図9を参照して説明する。
本実施例においては、一例として、中継グループ1及び2の中継ノード数を2、ソースノード100及び宛先ノード300のアンテナ本数をM、中継ノードのアンテナ本数をN、ここで、NはMの2倍以上あるとする場合について説明するが、各中継グループの中継ノード数K、Lが2以上であってもよい。
X21[n]=E21[n](s[n−1],s[n−1])H (47)
X22[n]=E22[n](s[n−1] ,s[n−1])H (48)
つまり、中継ノードで保存されている一つ前のタイムスロットにおける、推定ソースノード送信信号s[n−1]について、ソースノード100が有するアンテナ本数Mの2倍以上のアンテナ本数Nを有する中継ノードは、アンテナ本数Mで送信された推定ソースノード送信信号s[n−1]をコピーして、アンテナ本数Nを用いて送信を行う。
21、22、2001、2002 中継ノード
3、300 宛先ノード
Claims (7)
- ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードであって:
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段;
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段;
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出手段;
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉抑圧行列算出手段;
を備え、
前記中継信号生成手段は、
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算することを特徴とする通信ノード。 - ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードであって:
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段;
ソースノードとの間のチャネル情報および他の中継ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段;
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去手段;
を備え、
前記中継信号生成手段は、干渉信号が除去された信号から、ソースノードから送信された信号を検出することを特徴とする通信ノード。 - 請求項2に記載の通信ノードにおいて:
前記中継信号生成手段は、検出されたソースノードから送信された信号にウエイトを乗算することを特徴とする通信ノード。 - ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードを備える無線通信システムであって:
前記通信ノードは、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段;
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段;
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出手段;
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉抑圧行列算出手段;
を備え、
前記中継信号生成手段は、
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算することを特徴とする無線通信システム。 - ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する通信ノードを備える無線通信システムであって:
前記通信ノードは、
受信信号に対し、他の通信ノードからの干渉信号を低減し、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されない処理を行い、送信信号を生成する中継信号生成手段;
ソースノードとの間のチャネル情報および他の中継ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段;
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去手段;
を備え、
前記中継信号生成手段は、干渉信号が除去された信号から、ソースノードから送信された信号を検出することを特徴とする無線通信システム。 - ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する中継ノードを備える無線通信システムにおけるデータ中継方法であって:
ソースノードとの間のチャネル情報、他の中継ノードとの間のチャネル情報および宛先ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定ステップ;
前記ソースノードとの間のチャネル情報と他の中継ノードとの間のチャネル情報とに基づいて、他の通信ノードからの干渉信号を除去する干渉除去行列を求める干渉除去行列算出ステップ;
前記他の中継ノードとの間のチャネル情報に基づいて、送信した信号が他の中継ノードに干渉信号として受信されないようにする与干渉抑圧行列を求める与干渉行列算出ステップ;
前記干渉除去行列および前記与干渉抑圧行列を受信信号に乗算し、中継信号を生成する中継信号生成ステップ;
前記中継信号を送信する中継信号送信ステップ;
を備えることを特徴とするデータ中継方法。 - ソースノードと宛先ノードとの間で、信号を中継する複数の中継ノードのうちのひとつの通信ノードであって:
前記複数の中継ノードは、2以上の中継ノードを有する中継グループ1と、2以上の中継ノードを有する中継グループ2に分けられ、
前記通信ノードは、前記中継グループ1または前記中継グループ2に属し、
前記通信ノードが前記中継グループ1に属する場合に、ソースノードとの間のチャネル情報、および中継グループ2の有する全中継ノードとの間のチャネル情報を推定し、前記通信ノードが前記中継グループ1に属する場合に、ソースノードとの間のチャネル情報、および中継グループ1の有する全中継ノードとの間のチャネル情報を推定するチャネル推定手段;
前記チャネル推定手段により推定されたチャネル情報に基づいて、他の中継ノードからの干渉信号を除去する干渉除去手段;
干渉信号が除去された信号から、ソースノードから送信された信号を検出する中継信号生成手段;
を備えることを特徴とする通信ノード。
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