JP4810578B2 - Wireless communication method and wireless communication system - Google Patents

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この発明は、送受信に複数のアンテナを用いて信号伝送を行う無線通信方法および無線通信システムに関するものである。   The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication system that perform signal transmission using a plurality of antennas for transmission and reception.

近年、無線通信はその利便性により目覚ましく普及している。このため、利用周波数の逼迫対策が急がれている。この周波数を有効に利用する技術の一つとして、近年送受信機で複数のアンテナを用いて高速信号伝送を行うMIMO(Multi-Input Multi-Output)システムの研究が盛んに行われている。MIMOシステムでは、送受信機で複数のアンテナを用いることにより、送受信機が1アンテナの場合より高容量が達成できることが知られている。   In recent years, wireless communication has been remarkably popular due to its convenience. For this reason, countermeasures against tight usage frequency are urgently needed. In recent years, research on a MIMO (Multi-Input Multi-Output) system that performs high-speed signal transmission using a plurality of antennas in a transmitter / receiver has been actively conducted as one technique for effectively using this frequency. In the MIMO system, it is known that by using a plurality of antennas in the transceiver, a higher capacity can be achieved than in the case where the transceiver has one antenna.

MIMOシステムでは、複数の送信アンテナからそれぞれ個別に信号を送信し、受信側では信号処理を用いて各信号を抽出するSDM(Space Division multiplexing)伝送が多く研究されている。そこで、以下ではSDM伝送の代表的な文献 A.V.Zelst,R.V.Nee,and G.A.Awater,kako“Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems” IEEE Proc.of VTC2000 SPring,pp.1070-1074,2000 または黒崎、浅井、杉山、梅比良“MIMOチャンネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDMの提案”信学技報 RC2001-135,oct.2001 に基づき従来技術の説明を行う。   In the MIMO system, many researches have been made on SDM (Space Division Multiplexing) transmission in which signals are individually transmitted from a plurality of transmission antennas and each signal is extracted using signal processing on the reception side. Therefore, in the following, representative documents of SDM transmission AVZelst, RVNee, and GAAwater, kako “Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems” IEEE Proc. Of VTC2000 SPring, pp. 1070-1074, 2000 or Kurosaki, Asai, Sugiyama, Umehira, “Proposal of SDM-COFDM for broadband mobile communication realizing 100 Mbit / s with MIMO channel”, IEICE Technical Report RC2001-135, oct.2001, will explain the prior art.

図32にSDM伝送を行う送受信機の構成を示す。SDM伝送では、送信機の各アンテナから個別に時系列の信号を送信し、受信機では個々の送信信号に対応するビーム形成を用いて信号受信する。この信号処理構成について、以下で説明を行う。なお、送信アンテナをN本、受信アンテナをM本、送信アンテナnから受信アンテナmへの伝搬係数を hmn、送受信局間の伝搬特性を行列 H=[ hmn ]として説明を進める。 FIG. 32 shows the configuration of a transceiver that performs SDM transmission. In SDM transmission, a time-series signal is individually transmitted from each antenna of a transmitter, and the receiver receives a signal using beam forming corresponding to each transmitted signal. This signal processing configuration will be described below. The description will proceed with N transmission antennas, M reception antennas, a propagation coefficient from transmission antenna n to reception antenna m as h mn , and a propagation characteristic between transmission and reception stations as a matrix H = [h mn ].

図32に示すように送信機の端末A1ではN本の送信アンテナ3から時系列の送信信号sn(p)(p=1,・・・,N)を送信する。送信信号は伝搬路5を通って、M本の受信アンテナ4で信号受信される。受信機の端末B2では、受信信号に対し、アンテナ4でウエイトvを乗じて信号合成を行う。 As shown in FIG. 32, a terminal A1 of the transmitter transmits time-series transmission signals s n (p) (p = 1,..., N) from N transmission antennas 3. The transmission signal passes through the propagation path 5 and is received by the M reception antennas 4. In the terminal B2 of the receiver, with respect to the received signal, it performs signal combining by multiplying the weight v m at the antenna 4.

以下では、この一連の過程を数式を用いて表す。受信アンテナ4での受信信号をx(p) とすると受信ベクトルx(p) =[ x1(p) ,・・・,xM(p) ]T ( T 転置)は次式で与えられる。
x(p) = Σn=1 Nnn(p)+z(p)
ここで、s1(p),・・・,sN(p) は送信信号、hn,=[h1n,・・・, hMn]T は送信アンテナ3からM本の受信アンテナ4への伝搬ベクトル、z(p),=[z1(p),・・・,zN(p)]T は雑音ベクトル、z(p) はアンテナ4での雑音成分を表す。
In the following, this series of processes is expressed using mathematical expressions. If the received signal at the receiving antenna 4 is x m (p), the received vector x (p) = [x 1 (p),..., X M (p)] T ( T transpose) is given by .
x (p) = Σ n = 1 N h n s n (p) + z (p)
Here, s 1 (p),..., S N (p) are transmission signals, and h n , = [h 1n ,..., H Mn ] T are transmitted from the transmission antenna 3 to the M reception antennas 4. , Z (p), = [z 1 (p),..., Z N (p)] T is a noise vector, and z m (p) is a noise component at the antenna 4.

また、受信側の端末B2では送信アンテナ3からの信号sn(p)を受信するために適したウエイト vn=[vn1,・・・,vnM]T を決定する。信号合成後の出力y(p)は次式で与えられる。
(p)=vn Tx(p)
= Σn0=1 N(v n0)sn0(p)+vn Tz(p)
受信ウエイトvnにはさまざまな決定方法があるが、出力y(p)が信号sn(p)に近づくよう各受信ウエイトvnを決定する。たとえば、ZF(Zero Forcing)基準に基づくウエイト決定では、次式が満たされるようにウエイトvnを決定する。
n Tn0 = 1 n0 = nの場合
= 0 n0 = n以外の場合 (式1)
Further, the receiving terminal B2 determines a weight v n = [v n1 ,..., V nM ] T suitable for receiving the signal s n (p) from the transmitting antenna 3. The output y n (p) after signal synthesis is given by the following equation.
y n (p) = v n T x (p)
= Σ n0 = 1 N (v n T h n0) s n0 (p) + v n T z (p)
The reception weight v n there are various determination methods, but the output y n (p) to determine the respective reception weight v n to approach the signal s n (p). For example, the weight determining based on ZF (Zero Forcing) criterion, to determine the weights v n as the following equation is satisfied.
When v n T h n0 = 1 n0 = n
= 0 n0 = other than n (Formula 1)

(式1)は、希望信号sn(p)が強く受信され、他の信号sn0(p) ( n0はn以外の整数)が抑圧される条件を示している。従って、希望信号のみを良好に受信することができる。また、異なるnに対して異なるウエイトvnを用いて信号受信することで、複数の信号を分離して取り出すことができ、空間的に多重伝送することができる。なお、ここでは一例としてZF基準に基づくウエイト決定法を述べたが、この他にMMSE合成法などの類似したウエイト演算法がある。いずれのウエイト演算法も基本的には(式1)と同様に、希望信号以外の信号を抑圧することを目的としている。 (Expression 1) shows a condition in which the desired signal s n (p) is strongly received and other signals s n0 (p) (n0 is an integer other than n) are suppressed. Therefore, only the desired signal can be received satisfactorily. Further, by receiving signals using different weights vn for different n , a plurality of signals can be separated and extracted, and spatially multiplexed can be transmitted. Here, the weight determination method based on the ZF standard is described as an example, but there are other similar weight calculation methods such as the MMSE synthesis method. Both weight calculation methods are basically intended to suppress signals other than the desired signal, as in (Equation 1).

このように受信側の端末B2では複数の信号の中から希望信号以外の信号を抑圧することで、空間多重伝送方式(SDM;Space Division Multiplexing )実現できる。SDM伝送では、同時に複数の信号を伝送するため、送受信機が単一アンテナを用いる従来の伝送方式と比較して、高速な信号伝送が可能となる利点がある。   As described above, the receiving side terminal B2 can realize a space division multiplexing (SDM) by suppressing signals other than the desired signal from a plurality of signals. In SDM transmission, since a plurality of signals are transmitted simultaneously, there is an advantage that high-speed signal transmission is possible as compared with a conventional transmission method in which a transceiver uses a single antenna.

しかし、現実には(式1)は、信号多重数Nが受信アンテナ数M以下の場合(N<=M)に実現可能であるが、N>Mの場合には実現不可能となる。この内容を理解するため、より詳細な説明を行う。(式1)において、ベクトルv及びhn0はそれぞれM次元空間上の一つのベクトルとしてあらわすことができる。また、v Tn0はベクトルの内積でありv Tn0=0となるのは、vとhn0がM次元空間上で直交関係にある状態に相当する。ところで、M次元空間上でM−1個の独立なベクトルhn0と直交するベクトルvを設定することは可能であるが、M個以上の独立なベクトルhn0と直交するベクトルvを設定することは不可能である。従って、理論上M個以上の独立なベクトルhn0に対してv Tn0=0の関係を満たすことは不可能であり、N>Mの場合には(式1)は実現不可能となる。 However, in reality, (Equation 1) can be realized when the signal multiplexing number N is equal to or less than the number M of receiving antennas (N <= M), but cannot be realized when N> M. In order to understand this content, a more detailed explanation will be given. In (Equation 1), it can be expressed as one vector on each vector v n and h n0 M-dimensional space. Further, v n T h n0 is an inner product of vectors, and v n T h n0 = 0 corresponds to a state in which v n and h n0 are orthogonal to each other in the M-dimensional space. Incidentally, it is possible to set a vector v n orthogonal to M-1 independent vectors h n0 on the M-dimensional space, sets the vector v n orthogonal to M or more independent vectors h n0 It is impossible to do. Therefore, theoretically, it is impossible to satisfy the relationship of v n T h n0 = 0 for M or more independent vectors h n0 , and when N> M, (Equation 1) is not feasible. Become.

その結果、信号多重数Nが受信アンテナ数Mよりも大きい場合、受信側ではいかなるウエイトvを用いても、他の信号の抑圧を十分行えない。そのため、受信信号品質は急速に劣化する。この状況を避けるためには、送信アンテナ数が受信アンテナ数よりも多い環境において、空間多重伝送を円滑に行う方法が必要とされるが、現在までにその解決策は示されていない。 As a result, when the signal multiplexing number N greater than the number of receiving antennas M, even using any weight v n is the receiving side can not perform sufficient suppression of the other signals. Therefore, the received signal quality deteriorates rapidly. In order to avoid this situation, a method for smoothly performing spatial multiplexing transmission is required in an environment where the number of transmitting antennas is larger than the number of receiving antennas, but no solution has been shown so far.

A.V.Zelst,R.V.Nee,and G.A.Awater,“Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems” IEEE Proc.of VTC2000 Spring,pp.1070-1074,2000A.V.Zelst, R.V.Nee, and G.A.Awater, “Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems” IEEE Proc. Of VTC2000 Spring, pp.1070-1074,2000 黒崎、浅井、杉山、梅比良“MIMOチャンネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDMの提案”信学技報 RCS2001-135,oct.2001Kurosaki, Asai, Sugiyama, Umehira “Proposal of SDM-COFDM for broadband mobile communication that realizes 100 Mbit / s by MIMO channel” IEICE Tech. RCS2001-135, oct.2001

従来手法のビーム形成法では送信アンテナ数が受信アンテナ数よりも少ない場合に円滑に空間多重伝送を行うことができる。しかし、現実の無線通信では、送信アンテナ数が受信アンテナ数より多くなる環境が多く存在する。この場合、従来の伝送方法を用いて、各送信アンテナから異なる信号を同時送信すると、受信側では互いの信号を分離できず、受信信号品質が大きく劣化する。従って、送信アンテナ数が受信アンテナ数よりも多い環境において、互いに信号を分離でき、高品質な信号伝送を行える方法が必要とされている。   In the conventional beam forming method, when the number of transmitting antennas is smaller than the number of receiving antennas, spatial multiplexing transmission can be performed smoothly. However, in actual wireless communication, there are many environments where the number of transmission antennas is larger than the number of reception antennas. In this case, if different signals are transmitted simultaneously from the respective transmission antennas using the conventional transmission method, the reception side cannot separate the signals from each other, and the received signal quality greatly deteriorates. Therefore, there is a need for a method that can separate signals from each other and perform high-quality signal transmission in an environment where the number of transmitting antennas is larger than the number of receiving antennas.

また、送信アンテナ数が受信アンテナ数より少ない場合であっても、全ての送信アンテナを用いて信号を送信する方法が必ずしも伝送効率がよいとは限らない。例えば、2つの伝搬ベクトルhn0とhn1が互いに類似している場合には、一方の信号hn1を抑圧することによって、希望信号hn0も抑圧されてしまう場合もある。このような場合には、2つの信号を送信するよりも、一方の信号を停止する方が良好な信号伝送を行える場合も考えられる。 Even when the number of transmission antennas is smaller than the number of reception antennas, the method of transmitting signals using all the transmission antennas does not necessarily have good transmission efficiency. For example, when the two propagation vectors h n0 and h n1 are similar to each other, the desired signal h n0 may be suppressed by suppressing one of the signals h n1 . In such a case, it may be possible to perform better signal transmission by stopping one signal than transmitting two signals.

このように、信号の送信手法を制御することによって、より効率的な信号伝送が可能となる可能性がある。MIMOシステムにおいてより効率的な信号伝送を可能とする送受信間の制御方法及び通信方式が必要とされている。   As described above, controlling the signal transmission method may enable more efficient signal transmission. There is a need for a control method and communication method between transmission and reception that enables more efficient signal transmission in a MIMO system.

この発明に係る無線通信方法は、
マルチキャリア伝送において生成される複数のサブキャリアのそれぞれにおいて複数の情報信号から出力信号を生成してその出力信号をN個のアンテナ(Nは2以上の整数)から通信相手側システムに対して送信する無線通信システムにおける無線通信方法であり、
上記通信相手側システムが送信する制御情報を受信する受信ステップと、
上記受信した制御情報に基づき、上記複数のサブキャリアのそれぞれにおいて、第1の情報信号に対して第1のN次元ウエイトベクトルを乗じた第1の演算結果と、第2の情報信号に対して第2のN次元ウエイトベクトルを乗じた第2の演算結果と、から生成される送信信号を上記N個のアンテナから送信する送信ステップとを備え、
上記制御情報は、1組の上記第1と第2のN次元ウエイトベクトルからなるウエイト関連情報を含み、
上記ウエイト関連情報は上記複数のサブキャリアに対して共通であることを特徴とする。
A wireless communication method according to the present invention includes:
An output signal is generated from a plurality of information signals in each of a plurality of subcarriers generated in multicarrier transmission, and the output signal is transmitted from N antennas (N is an integer of 2 or more) to a communication partner system. A wireless communication method in a wireless communication system
A receiving step of receiving control information transmitted by the communication partner system;
Based on the received control information, for each of the plurality of subcarriers, a first calculation result obtained by multiplying the first information signal by a first N-dimensional weight vector, and a second information signal A second calculation result obtained by multiplying the second N-dimensional weight vector, and a transmission step of transmitting a transmission signal generated from the N antennas,
The control information includes weight related information consisting of a set of the first and second N-dimensional weight vectors,
The weight related information is common to the plurality of subcarriers .

また、この発明に係る無線通信システムは、
マルチキャリア伝送において生成される複数のサブキャリアのそれぞれにおいて複数の情報信号から出力信号を生成してその出力信号をN個のアンテナ(Nは2以上の整数)から通信相手側システムに対して送信する無線通信システムであり、
上記通信相手側システムが送信する制御情報を受信する受信手段と、
上記受信した制御情報に基づき、上記複数のサブキャリアのそれぞれにおいて、第1の情報信号に対して第1のN次元ウエイトベクトルを乗じた第1の演算結果と、第2の情報信号に対して第2のN次元ウエイトベクトルを乗じた第2の演算結果と、から生成される送信信号を上記N個のアンテナから送信する送信手段とを備え、
上記制御情報は、上記第1と第2のN次元ウエイトベクトルに関する一組からなるウエイト関連情報を含み、
上記一組からなるウエイト関連情報は上記複数のサブキャリアに対して共通であることを特徴とする。
The wireless communication system according to the present invention is
An output signal is generated from a plurality of information signals in each of a plurality of subcarriers generated in multicarrier transmission, and the output signal is transmitted from N antennas (N is an integer of 2 or more) to a communication partner system. A wireless communication system,
Receiving means for receiving control information transmitted by the communication partner system;
Based on the received control information, for each of the plurality of subcarriers, a first calculation result obtained by multiplying the first information signal by a first N-dimensional weight vector, and a second information signal A second calculation result obtained by multiplying the second N-dimensional weight vector, and a transmission means for transmitting a transmission signal generated from the N antennas,
The control information includes a set of weight related information related to the first and second N-dimensional weight vectors,
The set of weight-related information is common to the plurality of subcarriers .

この発明による無線通信方法および無線通信システムでは、一の情報信号に関する複数のアンテナに対応する第1のウエイト、および、他の情報信号に関する複数のアンテナに対応する第2のウエイトを通信相手側システムに通知し、第1のウエイトを一の情報信号に乗じて第1の演算結果を生成し、第2のウエイトを他の情報信号に乗じて第2の演算結果を生成し、第1の演算結果と第2の演算結果とから、複数のアンテナそれぞれに対応する複数の出力信号を生成し、通信相手側システムに送信するので、通信相手側システムでは信号の分離を円滑に行うことができる信号を受信でき、伝送効率を向上することができる。   In the wireless communication method and the wireless communication system according to the present invention, a first weight corresponding to a plurality of antennas related to one information signal and a second weight corresponding to the plurality of antennas related to another information signal are assigned to the communication partner system. The first weight is multiplied by one information signal to generate a first calculation result, the second weight is multiplied by another information signal to generate a second calculation result, and the first calculation is performed. From the result and the second calculation result, a plurality of output signals corresponding to each of the plurality of antennas are generated and transmitted to the communication partner system, so that the signal can be smoothly separated in the communication partner system. And the transmission efficiency can be improved.

この発明の実施の形態1におけるMIMOシステム用送受信機の基本構成図。The basic block diagram of the transmitter / receiver for MIMO systems in Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1における伝送制御法を示すフローチャート。3 is a flowchart showing a transmission control method in the first embodiment. 実施の形態1において端末Bから端末Aへ制御信号を伝送する状況を示す図。FIG. 3 shows a situation in which a control signal is transmitted from terminal B to terminal A in the first embodiment. 実施の形態1において端末Aから端末Bへ制御信号を伝送する状況を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a situation in which a control signal is transmitted from terminal A to terminal B in the first embodiment. 実施の形態1において用いるパイロット信号及び制御信号のフォーマット図。FIG. 3 is a format diagram of pilot signals and control signals used in the first embodiment. 実施の形態1における端末Bのパイロット信号検出部の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a pilot signal detection unit of terminal B in the first embodiment. 実施の形態2における送信信号判定部の概略を表す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of a transmission signal determination unit in the second embodiment. 実施の形態2における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a processing procedure in a transmission signal determination unit in the second embodiment. 実施の形態3における送信信号判定部の概略を表す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of a transmission signal determination unit in a third embodiment. 実施の形態3における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating a processing procedure in a transmission signal determination unit according to the third embodiment. 実施の形態4における送信信号判定部の構成を表す図。FIG. 10 illustrates a configuration of a transmission signal determination unit in the fourth embodiment. 実施の形態4における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating a processing procedure in a transmission signal determination unit in the fourth embodiment. 実施の形態4におけるSINR予測法を示す図。FIG. 10 shows an SINR prediction method in the fourth embodiment. 実施の形態4における出力SINRと評価値の関係を表すテーブルの図。FIG. 10 is a table showing a relationship between output SINR and evaluation values in the fourth embodiment. 実施の形態4における信号の組み合わせと評価値との対応を表すテーブルの図。FIG. 10 is a table showing correspondence between signal combinations and evaluation values in the fourth embodiment. 実施の形態5における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a processing procedure in a transmission signal determination unit in the fifth embodiment. 実施の形態5における出力SINRと伝送フォ-マット及び評価値の関係を表すテーブルの図。FIG. 10 is a table showing the relationship between output SINR, transmission format, and evaluation value in the fifth embodiment. 実施の形態5における出力SINRと評価値の関係を表すテーブルの図。FIG. 10 is a table showing a relationship between output SINR and evaluation values in the fifth embodiment. 実施の形態5において用いる制御信号のフォ-マットの一例を示す図。FIG. 16 is a diagram showing an example of a format of a control signal used in Embodiment 5. マルチキャリア通信システムの基本構成図。1 is a basic configuration diagram of a multicarrier communication system. 実施の形態6におけるマルチキャリアSDM伝送の送受信機の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a transceiver for multicarrier SDM transmission in a sixth embodiment. 実施の形態7における送信信号判定部の構成を表す図。FIG. 10 illustrates a configuration of a transmission signal determination unit in the seventh embodiment. 実施の形態7における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。18 is a flowchart showing a processing procedure in a transmission signal determination unit in the seventh embodiment. 実施の形態7における平均出力SINRの算出方法を示す図。FIG. 18 shows a method for calculating an average output SINR in the seventh embodiment. 実施の形態8におけるMIMOシステム用送受信機の基本構成図。FIG. 16 is a basic configuration diagram of a MIMO system transceiver in an eighth embodiment. 実施の形態8における伝送制御法を示すフローチャート。19 is a flowchart illustrating a transmission control method according to the eighth embodiment. 実施の形態9におけるMIMOシステム用送受信機の概念図。FIG. 20 is a conceptual diagram of a MIMO system transceiver in Embodiment 9. 実施の形態9における伝送制御法を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating a transmission control method according to the ninth embodiment. 実施の形態10における信号電力の組み合わせと評価値との対応を表すテーブルの図。FIG. 18 is a table showing a correspondence between signal power combinations and evaluation values in the tenth embodiment. 実施の形態10における送信信号判定部での処理手順を示すフローチャート。18 is a flowchart showing a processing procedure in a transmission signal determination unit in the tenth embodiment. 実施の形態10において用いる制御信号のフォ-マットの一例を示す図。FIG. 18 shows an example of a format of a control signal used in the tenth embodiment. 従来技術におけるSDMA伝送時の送受信機構成図。The transceiver block diagram at the time of SDMA transmission in a prior art. 従来技術におけるSDMA伝送時の送受信機構成と受信ビーム形成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the transceiver structure at the time of SDMA transmission in a prior art, and reception beam formation.

実施の形態1.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な信号伝送および通信方式に関するものである。以下、説明するにあたって、情報信号の送信側を端末A、受信側を端末Bと呼ぶ。
Embodiment 1 FIG.
The present embodiment relates to an efficient signal transmission and communication method in a MIMO system in which a plurality of signals are spatially multiplexed (SDM) transmitted. In the following description, the information signal transmitting side is referred to as terminal A, and the receiving side is referred to as terminal B.

図1は本実施の形態を表す最も基本的な送受信構成図である。図2は本実施の形態の制御手順を表すフローチャート、図3は端末Bから端末Aへ制御情報を通知する様子を示す。図4は端末Aから端末Bに対して情報信号を伝送する際の様子を示している。図5は(a)が端末Aから送信するパイロット信号を、(b)が端末Bから端末Aに伝送する制御情報(制御信号)を示している。図6は端末Bにおけるパイロット信号検出部の構成を表す。以下図1〜6を用いて本実施の形態を説明する。   FIG. 1 is the most basic transmission / reception configuration diagram showing this embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the control procedure of the present embodiment, and FIG. 3 shows how control information is notified from terminal B to terminal A. FIG. 4 shows a state in which an information signal is transmitted from terminal A to terminal B. 5A shows pilot signals transmitted from terminal A, and FIG. 5B shows control information (control signals) transmitted from terminal B to terminal A. FIG. 6 shows a configuration of a pilot signal detection unit in terminal B. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態は、いかなる送信アンテナ数を有するMIMOシステムに対しても適用可能な、高効率な信号伝送法である。   The present embodiment is a highly efficient signal transmission method applicable to a MIMO system having any number of transmission antennas.

図2に従い本実施の形態の基本的な制御手順を説明する。まず、本実施の形態では、端末Aは情報信号を送信する前に、各アンテナからパイロット信号を送信する(S101)。端末Bはパイロット信号を受信すると、伝送関連情報として各信号の伝播ベクトルを推定する(S102)。具体的な伝播ベクトルの推定方法にはさまざまな方法があるが、その具体例は後述する。端末Bは推定伝播ベクトルに基づき、情報信号の送信に利用する信号を推定し(S103)、利用する送信信号を制御情報によって端末Aに通知する(S104)。制御情報を受けた端末Aは、利用する送信信号から利用アンテナを選択して端末Bへ情報信号を送信する(S105)。   A basic control procedure of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in the present embodiment, terminal A transmits a pilot signal from each antenna before transmitting an information signal (S101). When terminal B receives the pilot signal, terminal B estimates the propagation vector of each signal as transmission-related information (S102). There are various methods for estimating the propagation vector, and specific examples will be described later. Terminal B estimates a signal to be used for transmission of an information signal based on the estimated propagation vector (S103), and notifies terminal A of the transmission signal to be used by control information (S104). Receiving the control information, terminal A selects a use antenna from the transmission signal to be used and transmits the information signal to terminal B (S105).

このような手順に基づいて制御を行うことにより、伝播環境に応じて送信アンテナを選択でき、効率的な信号伝送を行うことが可能となる。本実施の形態はいかなる送受信アンテナ数に対しても適用可能であるが、特に送信アンテナ数Nが受信アンテナ数Mより多い場合には、送信に用いる送信アンテナ数を減らすことで、端末Bでの信号の分離受信を円滑に行うことが可能となる。   By performing control based on such a procedure, a transmission antenna can be selected according to the propagation environment, and efficient signal transmission can be performed. Although this embodiment can be applied to any number of transmission / reception antennas, particularly when the number of transmission antennas N is larger than the number of reception antennas M, the number of transmission antennas used for transmission is reduced. Signal separation and reception can be performed smoothly.

図1は本制御における送受信機の構成を示している。図中、端末A1は信号送信部6、制御情報受信部7、送信信号決定部8を備える。一方端末B2はパイロット信号検出部9、送信信号判定部10、制御情報伝送部11、情報信号受信部12を備える。
また、3は端末A1側のN本のアンテナ、4は端末B2側のM本のアンテナ、5は伝播特性を行列 H=[hmn]とする送受信間の伝播路である。
FIG. 1 shows the configuration of a transceiver in this control. In the figure, the terminal A1 includes a signal transmission unit 6, a control information reception unit 7, and a transmission signal determination unit 8. On the other hand, the terminal B2 includes a pilot signal detection unit 9, a transmission signal determination unit 10, a control information transmission unit 11, and an information signal reception unit 12.
Further, 3 is an N antenna on the terminal A1 side, 4 is an M antenna on the terminal B2 side, and 5 is a propagation path between transmission and reception with a propagation characteristic matrix H = [h mn ].

図1、図2に基づき本実施の形態の動作につき更に詳しく述べる。端末Aは情報信号を送信する前に、各アンテナからパイロット信号を送信する(S101)。端末Bのパイロット信号検出部9では、端末Aからのパイロット信号を検出し、各信号の伝播ベクトルを推定する(S102)。具体的な伝播ベクトルの推定方法にはさまざまな方法があるが、その具体例は後述する。送信信号判定部10では、推定伝播ベクトルに基づき、情報信号の送信に利用する信号を選定する。本実施の形態では情報伝送に用いる信号の組み合わせを選定する(S103)。制御情報伝送部11では、選定された情報の組み合わせを制御情報により端末Ajへ通知する(S104)。図3は端末Bから端末Aへの制御情報の送信を示している。端末Aは制御情報受信部7において端末Bから制御情報を受信し、送信信号決定部8ではその制御情報に基づき情報信号の選定を行う。その後、図4に示すように、端末Aは選定した情報信号から利用するアンテナを選定し、選定されたアンテナから信号を送信し(S105)、端末Bは情報信号受信部12において、情報信号を抽出する。   The operation of this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. Before transmitting an information signal, terminal A transmits a pilot signal from each antenna (S101). The pilot signal detector 9 of the terminal B detects the pilot signal from the terminal A and estimates the propagation vector of each signal (S102). There are various methods for estimating the propagation vector, and specific examples will be described later. The transmission signal determination unit 10 selects a signal to be used for transmitting the information signal based on the estimated propagation vector. In this embodiment, a combination of signals used for information transmission is selected (S103). The control information transmission unit 11 notifies the terminal Aj of the selected combination of information using the control information (S104). FIG. 3 shows transmission of control information from terminal B to terminal A. The terminal A receives control information from the terminal B in the control information receiving unit 7, and the transmission signal determining unit 8 selects an information signal based on the control information. Thereafter, as shown in FIG. 4, terminal A selects an antenna to be used from the selected information signal, transmits a signal from the selected antenna (S105), and terminal B receives the information signal at information signal receiving unit 12. Extract.

図5は本制御の送信信号として用いる(a)パイロット信号、(b)制御情報(制御信号)のフォーマットの一例である。端末Aは各アンテナからそれぞれ個別の異なるパイロット信号sn(p)を送信する。また、端末Bから端末Aへの制御情報では、アンテナ番号に対して送信を行う(「1」)、行わない(「0」)を通知する。なお、信号フォーマットにはさまざまな形式が考えられ、本フォーマットはその一例にすぎない。伝播ベクトル推定に用いることのできるパイロット信号、制御情報を通知できる制御信号であれば。いかなる信号フォーマットであっても構わない。 FIG. 5 shows an example of the format of (a) pilot signal and (b) control information (control signal) used as transmission signals for this control. Terminal A transmits different pilot signals s n (p) individually from the respective antennas. Further, in the control information from the terminal B to the terminal A, it is notified that the antenna number is transmitted (“1”) and not transmitted (“0”). Various formats can be considered as the signal format, and this format is only one example. Any pilot signal that can be used for propagation vector estimation and control signal that can notify control information. Any signal format may be used.

図6に、端末Bのパイロット信号検出部9において伝播ベクトル推定を行う構成を示す。伝播ベクトル推定は、受信したパイロット信号とパイロット信号検出部9に予め保存されている既知パイロット信号sn(p)との相関をアンテナ毎に求めることで得ることができる。 FIG. 6 shows a configuration in which propagation vector estimation is performed in pilot signal detector 9 of terminal B. The propagation vector estimation can be obtained by obtaining the correlation between the received pilot signal and the known pilot signal s n (p) stored in advance in the pilot signal detection unit 9 for each antenna.

すなわち受信ベクトル x(p)=[x1(p),・・・,xM(p)]Tに対して、次式により伝播ベクトル hn=[h11, h21,・・・,hM1)]Tを推定できる。
hn= Σn=1 N x(p) sn(p)*
ここで*は複素共役である。通常、この操作は整合フィルタ(MF:Matched Filter)を用いて実現される。図6では伝播ベクトル推定を行う一例を示したが、これ以外にも受信信号からパイロット信号に関する伝送関連情報である伝搬情報を検出するものであれば、いかなる構成でも構わない。また伝播ベクトル以外であってもパイロット信号に関する有効な伝播情報であればいかなるパラメータでも構わない。
That is, for the received vector x (p) = [x 1 (p),..., X M (p)] T , the propagation vector h n = [h 11 , h 21 ,. M1 )] T can be estimated.
h n = Σ n = 1 N x (p) s n (p) *
Here, * is a complex conjugate. Normally, this operation is realized using a matched filter (MF). FIG. 6 shows an example in which propagation vector estimation is performed, but any other configuration may be used as long as it detects propagation information that is transmission-related information related to a pilot signal from a received signal. Any parameter other than the propagation vector may be used as long as it is effective propagation information regarding the pilot signal.

パイロット信号検出部9で伝播情報(伝播ベクトルの推定)が算出されると、送信信号判定部10ではその情報を用いて送信信号の選定を行う。送信信号の選定法としてはさまざまな方法が考えられる。以降、実施の形態2〜5では、この送信信号の選定方法に関していくつかの実施の形態を示す。ただし、この発明は実施の形態2〜5で述べる選定法の例に限られるものではなく、伝播関連情報である伝播情報を用いて情報信号の送信を制御し、伝送の効率化を行ういかなる選定法であってもよい。   When propagation information (propagation vector estimation) is calculated by the pilot signal detection unit 9, the transmission signal determination unit 10 uses the information to select a transmission signal. Various methods can be considered as a method of selecting a transmission signal. Hereinafter, in the second to fifth embodiments, some embodiments will be described with respect to the selection method of the transmission signal. However, the present invention is not limited to the example of the selection method described in Embodiments 2 to 5, and any selection that controls transmission of information signals using propagation information that is propagation-related information and improves transmission efficiency. It may be a law.

実施の形態2.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な伝送制御法及び通信方式に関するものである。特に、実施の形態1における端末Bでの送信信号選定方法に関する具体的な一つの方法を示す。
Embodiment 2. FIG.
The present embodiment relates to an efficient transmission control method and communication method in a MIMO system that performs spatial multiplexing (SDM) transmission of a plurality of signals. In particular, one specific method related to the transmission signal selection method in terminal B in the first embodiment will be described.

図7は本実施の形態における送信信号判定部10を示しており、図8は送信信号判定部10における制御手順を示すフローチャートである。以下図7、図8を用いて本実施の形態における送信信号選定方法について説明する。   FIG. 7 shows the transmission signal determination unit 10 in the present embodiment, and FIG. 8 is a flowchart showing a control procedure in the transmission signal determination unit 10. Hereinafter, a transmission signal selection method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図7に示すように、送信信号判定部10は、複数の信号の中からなるべく電力の大きい信号をR個選定する。具体的には、端末Bの送信信号判定部10はパイロット信号検出部9からの伝播ベクトルhnを受け取ると、ノルム||hn||の大きい順にR個の信号を選択する(S201)。次に、選定した信号の番号nを制御情報伝送部11に通知する(S202)。 As illustrated in FIG. 7, the transmission signal determination unit 10 selects R signals having as much power as possible from a plurality of signals. Specifically, when the transmission signal determination unit 10 of the terminal B receives the propagation vector h n from the pilot signal detection unit 9, the transmission signal determination unit 10 selects R signals in descending order of the norm || h n || (S201). Next, the control signal transmission unit 11 is notified of the selected signal number n (S202).

この選定によって伝播環境のよいチャネルを選んで利用できる。また、選定する信号数Rを受信アンテナ数Mよりも小さくすることにより、端末Bでは各信号を分離受信することも可能となる。
従って、本実施の形態に従えば、伝播環境のよい信号を選定して信号伝送を行うことができる。また、受信機での各信号の分離受信も円滑に行える。
By this selection, a channel with a good propagation environment can be selected and used. Further, by making the number R of signals to be selected smaller than the number M of receiving antennas, the terminal B can also receive each signal separately.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to select a signal having a good propagation environment and perform signal transmission. In addition, each signal can be separated and received smoothly at the receiver.

実施の形態3.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な伝送制御法及び通信方式に関するものである。特に実施の形態1における端末Bでの送信信号選定方法に関する方法であり、実施の形態2とは異なる一つの方法を示す。
Embodiment 3 FIG.
The present embodiment relates to an efficient transmission control method and communication method in a MIMO system that performs spatial multiplexing (SDM) transmission of a plurality of signals. In particular, this is a method related to the transmission signal selection method in terminal B in the first embodiment, and shows one method different from the second embodiment.

図9は本実施の形態における送信信号判定部10を示しており、図10は送信信号判定部10における制御手順を示すフローチャートである。以下図9、図10を用いて本実施の形態の送信信号判定方法について説明する。   FIG. 9 shows the transmission signal determination unit 10 in the present embodiment, and FIG. 10 is a flowchart showing a control procedure in the transmission signal determination unit 10. Hereinafter, the transmission signal determination method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図9に示すように、送信信号判定部10は、複数の送信信号の中から相互の空間相関がなるべく小さくなるようR個の信号を選定する。ここで、空間相関とは
|hn1 Hn2| / (|| hn1|| ||hn2 ||) もしくは |hn1 Hn2|
で定義されるパラメータであり、このパラメータが小さいほど、信号n1,n2は空間的に直交関係に近い状態といえる。相互の信号が直交関係に近いほど、端末Bでは2つの信号の分離は容易となる。従って、この選定によって相互に信号を抑圧しやすい環境で信号伝送を行うことができる。その結果、端末Bでは各信号の分離が容易となる。
As illustrated in FIG. 9, the transmission signal determination unit 10 selects R signals from among a plurality of transmission signals so that the mutual spatial correlation becomes as small as possible. Here, spatial correlation
| h n1 H h n2 | / (|| h n1 || || h n2 ||) or | h n1 H h n2 |
It can be said that the smaller the parameter is, the closer the signals n1 and n2 are to a spatially orthogonal relationship. The closer the signals are to each other, the easier it is for the terminal B to separate the two signals. Therefore, signal transmission can be performed in an environment in which signals are easily suppressed by this selection. As a result, in the terminal B, each signal can be easily separated.

具体的な制御手順として、端末Bのパイロット信号検出部9で伝播ベクトルhnが推定されると、まず送信信号判定部10はノルム ||hn|| が最大となる信号を選定する(S301)。次に、選定した信号nを変数n1のグループに加える(S302)。なお、初期状態ではn1のグループは要素を持たない。変数n1の要素がR個より少ない場合(S303)には、グループn1に属する信号と信号nとの空間相関の和
Σn1|hn Hn1| / (|| hn|| ||hn1| )
が最小となる信号nを変数n1のグループ以外から新たに選定し(S305)、グループn1に要素として加える(S302)。また、ステップS302終了時にn1の要素がR個以上の場合(S303)には、グループn1として選定した番号を制御情報伝送部11に通知して(S304)、処理を終了する。
As a specific control procedure, when the propagation vector h n is estimated by the pilot signal detection unit 9 of the terminal B, the transmission signal determination unit 10 first selects a signal having a maximum norm || h n || (S301). ). Next, the selected signal n is added to the group of the variable n1 (S302). In the initial state, the n1 group has no elements. When the number of elements of the variable n1 is less than R (S303), the sum of the spatial correlation between the signal belonging to the group n1 and the signal n Σ n1 | h n H h n1 | / (|| h n || n1 |)
Is newly selected from other than the group of the variable n1 (S305), and added to the group n1 as an element (S302). When the number of n1 elements is R or more at the end of step S302 (S303), the control information transmission unit 11 is notified of the number selected as the group n1 (S304), and the process is terminated.

このような一連の処理によって、相互に空間相関の小さい信号の組み合わせを選定でき、端末Bでは各信号の分離受信が円滑に行える。その結果、高効率信号伝送が可能となる。また、送信アンテナ数Nが受信アンテナ数Mよりも多い場合にも、選定する信号数Rを受信アンテナ数Mよりも小さくすることにより、端末Bでは各信号を分離受信することも可能となる。   Through such a series of processing, a combination of signals having a small spatial correlation can be selected, and terminal B can smoothly separate and receive each signal. As a result, highly efficient signal transmission is possible. Even when the number of transmitting antennas N is larger than the number of receiving antennas M, the signal B can be separately received by the terminal B by making the selected signal number R smaller than the number of receiving antennas M.

実施の形態4.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)に伝送するMIMOシステムにおける効率的な伝送制御法及び通信方式に関するものである。特に、実施の形態1における端末Bでの送信信号選定方法に関する方法であり、実施の形態2、3とは異なる方法の一つを示す。
Embodiment 4 FIG.
The present embodiment relates to an efficient transmission control method and communication method in a MIMO system that transmits a plurality of signals to spatial multiplexing (SDM). In particular, this is a method related to the transmission signal selection method at terminal B in the first embodiment, and shows one of the methods different from the second and third embodiments.

図11は本実施の形態における送信信号判定部10の構成を示しており、図12は送信信号判定部10における制御手順を示すフローチャートである。図13は本実施の形態で用いるSINR予測法の一例であり、図14は送信信号判定部10において評価値を決定するためのSINRと評価値の対応表である。図15はさまざまな信号の組み合わせに対して評価値を算出した結果を示している。以下図11〜15を用いて本実施の形態の送信信号判定方法について説明する。   FIG. 11 shows a configuration of the transmission signal determination unit 10 in the present embodiment, and FIG. 12 is a flowchart showing a control procedure in the transmission signal determination unit 10. FIG. 13 is an example of the SINR prediction method used in the present embodiment, and FIG. 14 is a correspondence table between SINR and evaluation value for determining an evaluation value in the transmission signal determination unit 10. FIG. 15 shows the results of calculating evaluation values for various combinations of signals. Hereinafter, the transmission signal determination method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図11に示すように、送信信号判定部10は、信号候補選定部31、出力信号対干渉雑音電力比(SINR:Signal to interference-plus-noise)算出部(以下出力SINR算出部と言う)32、伝送評価部33、利用信号決定部34から構成される。   As shown in FIG. 11, the transmission signal determination unit 10 includes a signal candidate selection unit 31, an output signal to interference-plus-noise (SINR) calculation unit (hereinafter referred to as an output SINR calculation unit) 32. , A transmission evaluation unit 33 and a usage signal determination unit 34.

送信信号判定部10では、まず信号候補選定部31が送信信号の組み合わせの候補を選定する(S401)。出力SINR算出部32ではその送信信号の組み合わせを送信した場合に得られる端末Bまでの出力SINRを予測する(S402)。具体的な予測方法の一例については後述する。伝送評価部33では、予測されたSINRの結果から、送信信号の組み合わせ候補に対する評価値を決定する(S403)。この評価は、送信信号のさまざまな組み合わせの候補全てに対して行われ(S404)、最終的に評価値の最も高かった送信信号の組み合わせを利用信号決定部34で選定し、制御情報伝送部11に通知する(S405).   In the transmission signal determination unit 10, the signal candidate selection unit 31 first selects a transmission signal combination candidate (S401). The output SINR calculation unit 32 predicts the output SINR up to the terminal B obtained when the combination of the transmission signals is transmitted (S402). An example of a specific prediction method will be described later. The transmission evaluation unit 33 determines an evaluation value for a transmission signal combination candidate from the predicted SINR result (S403). This evaluation is performed on all candidates for various combinations of transmission signals (S404), and finally, the combination of transmission signals having the highest evaluation value is selected by the utilization signal determination unit 34, and the control information transmission unit 11 is selected. (S405).

図13は出力SINR算出部32においてステップS402で行う各信号の出力SINRの予測方法を示している。
予測SINRの算出にあたっては、推定伝播ベクトルhnを用いてまず受信ウエイトvnの計算が行われる。
例えばZF基準及びMMSE合成基準の場合、受信ウエイトvnは次式で与えられる。
n = (Σn0n0n0 H )-1n0 (ZF基準の場合)
n = (Σn0n0n0 H +PN I )-1n0 (MMSE合成基準の場合)
FIG. 13 shows a method of predicting the output SINR of each signal performed in step S402 in the output SINR calculation unit 32.
In calculating the predicted SINR, the reception weight v n is first calculated using the estimated propagation vector h n .
For example, in the case of ZF criterion and MMSE combining criterion, reception weight v n is given by the following equation.
v n = (Σ n0 h n0 h n0 H ) −1 h n0 (ZF standard)
v n = (Σ n0 h n0 h n0 H + P N I) −1 h n0 (in the case of MMSE synthesis standard)

演算された受信ウエイトに対して、希望信号及び干渉雑音成分の電力を計算することにより、出力SINRを次の(式2)で求めることができる。
Γn = |hn H Vn(p)|2 / {Vn Hn0n0n0 H +PN I)vn −|hn H Vn(p)|2 } (式2)
ここで、PNは雑音電力であり、あらかじめ推定された値である。
なお、受信ウエイトvnはZF基準、MMSE合成基準以外のウエイト演算でも構わない。いかなるウエイトvnに対しても(式2)のSINR予測式を適用できる。
By calculating the power of the desired signal and interference noise component for the calculated reception weight, the output SINR can be obtained by the following (Equation 2).
Γ n = | h n H V n (p) | 2 / {V n Hn0 h n0 h n0 H + P N I) v n − | h n H V n (p) | 2 } (Formula 2 )
Here, PN is noise power, and is a value estimated in advance.
The reception weight v n is may be a ZF criterion, weights operations other than MMSE synthesis standard. It can be applied SINR prediction expression of even (Equation 2) for any weight v n.

このように出力SINRが求められると、伝送評価部33ではSINRに基づいて伝送評価値を決定する。ここでは、具体的な一例として、SINRに応じて評価値を0と1にする方法を説明する。ただし、本実施の形態はSINRに基づく伝送評価法に限定されるものではなく、さまざまな評価基準に基づき信号の組み合わせを選定することができる、
また、この発明は、信号の組み合わせ候補を想定して伝送評価を行い、その結果を用いて伝送制御を行ういかなるMIMOシステムにも適用できる。
When the output SINR is obtained in this way, the transmission evaluation unit 33 determines a transmission evaluation value based on the SINR. Here, as a specific example, a method of setting the evaluation values to 0 and 1 according to SINR will be described. However, the present embodiment is not limited to the transmission evaluation method based on SINR, and a combination of signals can be selected based on various evaluation criteria.
In addition, the present invention can be applied to any MIMO system that performs transmission evaluation assuming signal combination candidates and performs transmission control using the result.

伝送評価部33は、図14に示すようなSINRに対して評価値を決定するテーブルを有している。ここでは、SINRが4dB以上の場合に評価値を1とし、それ以外は0としている。この評価を各信号の出力SINRに対しそれぞれ実行する。   The transmission evaluation unit 33 has a table for determining an evaluation value for SINR as shown in FIG. Here, the evaluation value is 1 when the SINR is 4 dB or more, and 0 otherwise. This evaluation is performed on the output SINR of each signal.

図15はこの評価をさまざまな信号の組み合わせ51に対して行った結果を示している。本実施の形態では3個のアンテナにより送信を行う種々の組み合わせを信号の組み合わせとしている。ここでは、SINR予測52、各信号の評価値の算出53、総合評価値の算出54を行った結果をまとめている。このように、各信号の組み合わせに対して総合評価値54を算出し、利用信号決定部34において総合評価値54が最大となる信号の組み合わせ55を選定する。   FIG. 15 shows the results of this evaluation performed on various signal combinations 51. In the present embodiment, various combinations of transmission using three antennas are used as signal combinations. Here, the results of SINR prediction 52, evaluation value calculation 53 for each signal, and total evaluation value calculation 54 are summarized. In this way, the comprehensive evaluation value 54 is calculated for each signal combination, and the usage signal determining unit 34 selects the signal combination 55 that maximizes the comprehensive evaluation value 54.

図15の例ではアンテナ1,2を用い、アンテナ3を用いない場合に、評価値は最大となっており、この組み合わせ55が選定される。なお、最大評価値を達成する組み合わせが複数存在する場合には、そのうち任意の1つを選択する。選定された信号の組み合わせは、制御情報伝送部11を通して、端末Aに通知される。   In the example of FIG. 15, when the antennas 1 and 2 are used and the antenna 3 is not used, the evaluation value is the maximum, and this combination 55 is selected. When there are a plurality of combinations that achieve the maximum evaluation value, any one of them is selected. The selected signal combination is notified to the terminal A through the control information transmission unit 11.

このような制御方法に基づくと、さまざまな送信環境から伝送効率を評価し、その中で最も優れた伝送効率を有する信号の組み合わせを選定できる。その結果、伝送制御を行わない従来のMIMOシステムと比較して、伝送効率の高い通信システムが構築できる。   Based on such a control method, the transmission efficiency can be evaluated from various transmission environments, and a signal combination having the best transmission efficiency can be selected. As a result, a communication system with higher transmission efficiency can be constructed as compared with a conventional MIMO system that does not perform transmission control.

本実施の形態はいかなる送受信アンテナ数に対しても伝送効率の向上に利用することができる。特に、送信アンテナ数が受信アンテナ数よりも多い場合には、端末Bで信号分離が可能な状態を達成しつつ伝送速度の改善を同時に行えるため、適用効果は大きい。   This embodiment can be used to improve transmission efficiency for any number of transmission / reception antennas. In particular, when the number of transmitting antennas is larger than the number of receiving antennas, the transmission effect can be improved while simultaneously achieving a state in which terminal B can perform signal separation, and thus the application effect is great.

実施の形態5.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な伝送制御法及び通信方式に関するものである。本実施の形態は実施の形態1と同様な送受信機の構成を有するが、端末Bから端末Aへ通知する制御情報が異なり、本実施の形態では伝送関連情報として、各信号の伝送フォーマットを通知する。
Embodiment 5 FIG.
The present embodiment relates to an efficient transmission control method and communication method in a MIMO system that performs spatial multiplexing (SDM) transmission of a plurality of signals. This embodiment has the same transceiver configuration as that of Embodiment 1, but the control information notified from terminal B to terminal A is different, and in this embodiment, the transmission format of each signal is notified as transmission related information. To do.

図16は本実施の形態における送信信号判定部10での制御手順のフローチャートを示している。図17は送信信号判定部10において評価値を決定するための出力SINRと評価値の対応表である。図18はさまざまな信号の組み合わせに対して評価値を算出した結果を示している。図19は端末Bから端末Aに伝送される制御情報のフレームフォーマットの一例である。以下図16〜19を用いて、本実施の形態の説明を行う。   FIG. 16 shows a flowchart of a control procedure in the transmission signal determination unit 10 in the present embodiment. FIG. 17 is a correspondence table between the output SINR and the evaluation value for determining the evaluation value in the transmission signal determination unit 10. FIG. 18 shows the results of calculating evaluation values for various combinations of signals. FIG. 19 shows an example of a frame format of control information transmitted from terminal B to terminal A. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態の送信信号判定部10は実施の形態4と同様に図11の構成を有しており、信号候補選定部31、出力SINR算出部32、伝送評価部33、利用信号決定部34から構成される。制御手順として、まず信号候補選定部31が送信信号の組み合わせの候補を選定し(S501)、出力SINR算出部32ではその組み合わせに対する信号の出力SINRを予測する(S502)。伝送評価部33では、その出力SINRの結果に基づき評価値を決定する(S503)。この評価値は、信号のさまざまな組み合わせの候補全てに対して算出され(S504)、最終的に評価値の最も高かった送信信号の組み合わせを利用信号決定部34で選定する。この際、利用信号決定部34はその信号の組み合わせを送信するのに適した伝送フォーマットを決定し、その伝送フォーマットを制御情報伝送部11に通知する(S505)。   The transmission signal determination unit 10 of the present embodiment has the configuration of FIG. 11 as in the fourth embodiment, and includes a signal candidate selection unit 31, an output SINR calculation unit 32, a transmission evaluation unit 33, and a use signal determination unit 34. Consists of As a control procedure, first, the signal candidate selection unit 31 selects a transmission signal combination candidate (S501), and the output SINR calculation unit 32 predicts the output SINR of the signal for the combination (S502). The transmission evaluation unit 33 determines an evaluation value based on the output SINR result (S503). This evaluation value is calculated for all candidates for various combinations of signals (S504), and finally the combination of transmission signals having the highest evaluation value is selected by the utilization signal determination unit 34. At this time, the utilization signal determination unit 34 determines a transmission format suitable for transmitting the combination of signals, and notifies the control information transmission unit 11 of the transmission format (S505).

図17は出力SINR予測値に対して評価値を決定するためのテーブルである。本テーブルは、出力SINR予測値に対しても所定の通信品質を実現する伝送フォーマット及び伝送速度を示す。ここで、所定の通信品質とは、ビット誤り率(BER:Bit Error Rate)またはパケット誤り率(PER:Packet Error Rate)などに関する要求基準である。すなわち、要求基準のBERあるいはPERを満たす範囲でなるべく伝送速度が高くなるように、符号化方法(符号化率、拘束長など)、変調方式などのフォーマットを設定する。   FIG. 17 is a table for determining an evaluation value for the output SINR prediction value. This table shows a transmission format and a transmission speed that realize a predetermined communication quality even for an output SINR prediction value. Here, the predetermined communication quality is a request standard relating to a bit error rate (BER) or a packet error rate (PER). That is, a format such as an encoding method (encoding rate, constraint length, etc.), a modulation method, etc. is set so that the transmission rate is as high as possible within a range that satisfies the required standard BER or PER.

図17ではあるSINR62のもとで用いるべき符号化率64、変調方式63などが記載されている。一般に、SINRが向上するほど、ビット誤りに強くなるので、符号化率を大きく設定できる。また、多値変調を用いることもできる。その結果、伝送速度65はSINRの向上とともに大きくなる。
本テーブルを用いると、あるSINRのもとで所定の要求品質を達成するための伝送フォーマットとその伝送速度を決定できる。また、伝送速度を評価値として扱えば、さまざまな信号の組み合わせに対して、評価値を算出することもできる。
In FIG. 17, a coding rate 64, a modulation scheme 63, and the like to be used under a certain SINR 62 are described. In general, the higher the SINR, the stronger the bit error, so that the coding rate can be set larger. Multilevel modulation can also be used. As a result, the transmission rate 65 increases as the SINR increases.
By using this table, it is possible to determine a transmission format and a transmission rate for achieving a predetermined required quality under a certain SINR. If the transmission rate is treated as an evaluation value, the evaluation value can be calculated for various combinations of signals.

図18はさまざまな信号の組み合わせの候補71に対して各信号の評価値73として伝送速度を用い、その評価値の合計74を算出した結果である。利用信号決定部34では、図18の中で評価値74が最大となる信号の組み合わせを選定する。本実施の形態では評価値合計が10.5になる信号の組み合わせ(1,1,0)が選定される。
評価値が最大となる組み合わせを選定することで、MIMOシステムにおいて要求品質基準を満たしつつ伝送速度の向上を行える。
FIG. 18 shows the result of calculating the total 74 of the evaluation values using the transmission rate as the evaluation value 73 of each signal for various signal combination candidates 71. The utilization signal determination unit 34 selects a combination of signals having the maximum evaluation value 74 in FIG. In the present embodiment, a signal combination (1, 1, 0) with a total evaluation value of 10.5 is selected.
By selecting the combination with the maximum evaluation value, the transmission rate can be improved while satisfying the required quality standard in the MIMO system.

このように信号の組み合わせが選定されると、その伝送フォーマットが図17を参照して決定され、制御情報伝送部11を通して端末Aに通知される。図19はその制御情報(制御信号)81の構成を示す一例であり、各信号毎に伝送フォーマットが指定されている。本図において「0」は送信信号として用いないことを示す。また、「8」、「15」、「6」は送信信号として用いる際の伝送フォーマットの番号を示し、これは図17に示すように本実施の形態では「1」〜「31」が選定される。   When a combination of signals is selected in this way, the transmission format is determined with reference to FIG. 17 and notified to the terminal A through the control information transmission unit 11. FIG. 19 shows an example of the configuration of the control information (control signal) 81, and a transmission format is designated for each signal. In this figure, “0” indicates that it is not used as a transmission signal. “8”, “15”, and “6” indicate transmission format numbers when used as transmission signals. As shown in FIG. 17, “1” to “31” are selected in this embodiment. The

以上のように、端末Bは伝送関連情報として送信信号の組み合わせを用い、この送信信号の組み合わせに対応する伝送フォーマットを選定し、端末Aに通知する。通知を受けた端末Aは通知された伝送フォーマットに従い、情報信号の伝送を行う。   As described above, terminal B uses a combination of transmission signals as transmission-related information, selects a transmission format corresponding to the combination of transmission signals, and notifies terminal A of it. The terminal A that has received the notification transmits an information signal in accordance with the notified transmission format.

本手法に従うと、従来の伝送制御を行わないMIMOシステム及び前述の実施の形態1〜4と比較して、要求通信品質を満たしつつより伝送速度の高い通信を実現できる。このように、伝送フォーマットに自由度を加えることによりより綿密なシステム設計が可能となり、伝送速度を向上できる。   According to this method, communication with higher transmission speed can be realized while satisfying the required communication quality as compared with the conventional MIMO system that does not perform transmission control and the above-described first to fourth embodiments. Thus, by adding a degree of freedom to the transmission format, a more detailed system design is possible, and the transmission speed can be improved.

なお、以上の説明では伝送速度を評価値として用いたが、伝送速度以外のパラメータを評価値としても構わない。   In the above description, the transmission rate is used as the evaluation value. However, parameters other than the transmission rate may be used as the evaluation value.

実施の形態6.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な伝送制御法及び通信方式に関するものである。特に、マルチキャリア伝送を行うSDM伝送について示したものである。
Embodiment 6 FIG.
The present embodiment relates to an efficient transmission control method and communication method in a MIMO system that performs spatial multiplexing (SDM) transmission of a plurality of signals. In particular, SDM transmission that performs multicarrier transmission is shown.

図20は一般的なマルチキャリア伝送を説明するための基本構成図である。図21はマルチキャリア伝送にMIMOシステムを適用する場合の送受信の構成図である。以下、図20、21を用いて、本実施の形態の説明を行う。   FIG. 20 is a basic configuration diagram for explaining general multicarrier transmission. FIG. 21 is a configuration diagram of transmission and reception when the MIMO system is applied to multicarrier transmission. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

最近無線通信では、より高速伝送、高速移動の可能なシステムへの要求が高く、広帯域な無線伝送を行う必要が生じている。広帯域信号の伝送に関しては、複数のキャリアを同時に用いて信号の並列伝送を行うマルチキャリア方式が特に注目を集めている。マルチキャリア伝送方式では、低速なデータを周波数上で並列に配置し、異なるキャリアを用いて同時に送信する。信号の並列伝送を行うことによって伝送速度の向上を図っている。   Recently, in wireless communication, there is a high demand for a system capable of high-speed transmission and high-speed movement, and it is necessary to perform broadband wireless transmission. As for broadband signal transmission, a multi-carrier scheme that performs parallel signal transmission using a plurality of carriers at the same time has attracted particular attention. In the multi-carrier transmission method, low-speed data is arranged in parallel on the frequency and transmitted simultaneously using different carriers. The transmission speed is improved by performing parallel transmission of signals.

図20にマルチキャリア通信システムの基本構成図を示す。図に示すように、信号送信部91では複数の信号を異なる複数の周波数に多重(93〜96)し、信号伝送する。また、受信側の信号受信部92では異なる複数の周波数に多重(93〜96)した信号を分離し、各キャリアの受信信号とする。本図に示すように、マルチキャリア信号送信部91で多重された信号は複数の周波数に多重(93〜96)されて伝送される。この際、各キャリアで伝送される信号は独立に扱うことができる。すなわち、シングルキャリア伝送の場合と同じく、各キャリア毎に個別に信号処理を行うことができる。従って、実施の形態1〜5ではシングルキャリア伝送の場合を対象に説明したが、同様のアクセス制御法はマルチキャリア伝送方式でも適用できる。   FIG. 20 shows a basic configuration diagram of a multicarrier communication system. As shown in the figure, the signal transmission unit 91 multiplexes a plurality of signals on a plurality of different frequencies (93 to 96) and transmits the signals. In addition, the signal receiving unit 92 on the receiving side separates signals multiplexed (93 to 96) at different frequencies and uses them as received signals for each carrier. As shown in the figure, the signals multiplexed by the multicarrier signal transmission unit 91 are multiplexed (93 to 96) and transmitted at a plurality of frequencies. At this time, signals transmitted on each carrier can be handled independently. That is, as in the case of single carrier transmission, signal processing can be performed individually for each carrier. Therefore, although Embodiments 1 to 5 have been described for the case of single carrier transmission, the same access control method can also be applied to a multicarrier transmission method.

図21にマルチキャリア伝送システムにこの発明のMIMOシステムを適用した信号処理の構成を示す。本図に示すように各キャリア毎に実施の形態1〜5に示すMIMOシステムを達成することにより、マルチキャリア伝送方式に対してもこの発明のMIMOシステムを適用することができる。   FIG. 21 shows a signal processing configuration in which the MIMO system of the present invention is applied to a multicarrier transmission system. As shown in this figure, by achieving the MIMO system shown in Embodiments 1 to 5 for each carrier, the MIMO system of the present invention can be applied to the multicarrier transmission system.

実施の形態7.
本実施の形態は、特にマルチキャリア伝送を行うSDM伝送について、実施の形態6とは異なる伝送制御法及び通信方式を示したものである。
実施の形態6で示したように各サブキャリアに対し独立して制御伝送を行うことで、シングルキャリアの場合と同様の制御を行うことができる。しかし、全てのサブキャリアに対して独立制御を行うと、制御量が大きくなるという問題がある。そこで、本実施の形態では、制御量を低減しつつ、MIMOシステムにおける効率的な信号伝送を可能とする方法について述べる。
Embodiment 7 FIG.
The present embodiment shows a transmission control method and a communication method different from those of the sixth embodiment, particularly for SDM transmission that performs multicarrier transmission.
By performing control transmission independently for each subcarrier as shown in Embodiment 6, the same control as in the case of a single carrier can be performed. However, when independent control is performed on all subcarriers, there is a problem that the amount of control increases. Therefore, this embodiment describes a method that enables efficient signal transmission in a MIMO system while reducing the control amount.

図22は送信信号判定部10の構成図であり、図23は送信信号判定部10で行われる制御を示すフローチャートである。図24は送信信号判定部10で用いられる平均SINR算出法を示している。以下、図22〜24を用いて、本実施の形態の説明を行う。   FIG. 22 is a configuration diagram of the transmission signal determination unit 10, and FIG. 23 is a flowchart illustrating control performed by the transmission signal determination unit 10. FIG. 24 shows an average SINR calculation method used in the transmission signal determination unit 10. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

実施の形態6では、サブキャリア毎に評価及び選定を行ったが,本実施の形態では全サブキャリアに対して1つの伝送評価及び信号の選定を行う。すなわち、全サブキャリアに対する評価値を設定し、その評価値に従って全サブキャリアの送信信号の選定を行う。評価値としては、平均信号電力、平均空間相関、平均SINRなどさまざまなパラメータを用いることができる。ここではその一つとして平均SINRを用いる場合について説明を進める。   In the sixth embodiment, evaluation and selection are performed for each subcarrier. However, in this embodiment, one transmission evaluation and signal selection are performed for all subcarriers. That is, evaluation values for all subcarriers are set, and transmission signals for all subcarriers are selected according to the evaluation values. Various parameters such as average signal power, average spatial correlation, and average SINR can be used as the evaluation value. Here, the case where average SINR is used as one of them will be described.

図22は全サブキャリアに対して1つの伝送評価及び信号選定を行う場合の送信信号判定部10の構成である。本手法では、まず信号候補選定部31が送信信号の組み合わせの候補を選定し(S601)、平均出力SINR算出部35では平均出力SINRを予測する(S602)。平均出力SINRの予測算出方法については後述する。伝送評価部33では、平均出力SINRの予測結果から、送信信号の組み合わせの候補に対する評価値を決定する(S603)。この評価は、送信信号のさまざまな組み合わせ候補全てに対して行われ(S604)、最終的に評価値の最も高かった送信信号の組み合わせを利用信号決定部34で選定し、制御情報伝送部11に通知する(S605)。   FIG. 22 shows a configuration of the transmission signal determination unit 10 when performing one transmission evaluation and signal selection for all subcarriers. In this method, first, the signal candidate selection unit 31 selects transmission signal combination candidates (S601), and the average output SINR calculation unit 35 predicts the average output SINR (S602). A method for calculating the average output SINR prediction will be described later. The transmission evaluation unit 33 determines an evaluation value for a candidate combination of transmission signals from the prediction result of the average output SINR (S603). This evaluation is performed for all the various combinations of transmission signals (S604). Finally, the combination of transmission signals having the highest evaluation value is selected by the utilization signal determination unit 34, and the control information transmission unit 11 receives the combination. Notification is made (S605).

本手法は出力SINRの代わりに平均出力SINRを用いる以外は実施の形態4と同様の構成である。また、実施の形態2,3,5に関しても平均信号電力、平均空間相関、平均SINRを用いることにより、マルチキャリア伝送時の本実施の形態の制御法に拡張できる。   This method has the same configuration as that of the fourth embodiment except that the average output SINR is used instead of the output SINR. Further, the second, third, and fifth embodiments can be extended to the control method of the present embodiment at the time of multicarrier transmission by using the average signal power, the average spatial correlation, and the average SINR.

図24は平均SINRの算出法を示している。ここでは、信号の候補に対して、実施の形態4と同時に各サブキャリアのSINRΓn,1 を(n:送信アンテナ番号,l:サブキャリア番号)算出する。その後、サブキャリア間でSINRを平均化することにより、全サブキャリアに対する平均SINRΓn を次式で計算する。
Γn = E1n,1]
ここで、E1[・] はlに関する平均を行うことを示す。
FIG. 24 shows a method for calculating the average SINR. Here, SINRΓ n, 1 of each subcarrier is calculated (n: transmission antenna number, l: subcarrier number) for the signal candidates simultaneously with the fourth embodiment. Thereafter, the average SINRΓ n for all subcarriers is calculated by the following equation by averaging the SINR among the subcarriers.
Γ n = E 1n, 1 ]
Here, E 1 [·] indicates that an average for l is performed.

マルチキャリア伝送では通常複数サブキャリアにまたがって符号化・復号を行う場合が多い。この場合、マルチキャリア受信特性は平均SINRに大きく依存し、平均SINRによって伝送特性をほぼ把握できる。従って、マルチキャリア伝送では全サブキャリアに対する平均化パラメータを用いることにより、少ない制御量で効率的な信号選定を行うことができる。   In multicarrier transmission, encoding / decoding is usually performed across a plurality of subcarriers. In this case, the multicarrier reception characteristics greatly depend on the average SINR, and the transmission characteristics can be almost grasped by the average SINR. Therefore, in multicarrier transmission, efficient signal selection can be performed with a small amount of control by using averaging parameters for all subcarriers.

本実施の形態では平均SINRを用いて利用する信号の組み合わせを選定し、その組み合わせを制御信号によって端末Aに通知する。この際、制御情報は全サブキャリアに対して共通であり、サブキャリア毎に制御方法を必要とする実施の形態6よりも制御量を大幅に軽減できる。   In the present embodiment, a combination of signals to be used is selected using the average SINR, and the combination is notified to terminal A by a control signal. At this time, the control information is common to all subcarriers, and the control amount can be greatly reduced as compared with the sixth embodiment that requires a control method for each subcarrier.

実施の形態8.
本実施の形態は、SDM伝送において実施の形態1〜7とは異なる端末Aでの信号送信法を示したものである。
Embodiment 8 FIG.
This embodiment shows a signal transmission method in terminal A that is different from those in Embodiments 1 to 7 in SDM transmission.

実施の形態1〜7のSDM伝送では、端末Aは各アンテナからパイロット信号及び情報信号を送信していた。しかし、必ずしも各アンテナから個別に信号を送信する構成でなくても構わない。本実施の形態では、端末Aが送信ビームを用いてパイロット信号及び情報信号の伝送を行う場合について述べる。   In the SDM transmission according to Embodiments 1 to 7, terminal A transmits a pilot signal and an information signal from each antenna. However, it does not necessarily have to be a configuration in which a signal is individually transmitted from each antenna. In the present embodiment, a case will be described in which terminal A transmits a pilot signal and an information signal using a transmission beam.

図25は本実施の形態における送受信機の構成図であり、111〜113は送信ウエイト乗算器。117〜119は送信ビーム形成である。図26は本実施の形態における制御手順を示すフローチャートである。以下、図25,26を用いて本実施の形態の説明を行う。   FIG. 25 is a block diagram of the transceiver in this embodiment, and reference numerals 111 to 113 denote transmission weight multipliers. Reference numerals 117 to 119 denote transmission beam forming. FIG. 26 is a flowchart showing a control procedure in the present embodiment. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態では、端末Aは送信信号sn(p)に対してウエイトwn=[wn1,wn2,・・・,wnN]Tを乗じて各アンテナ3の信号とする。複数の送信信号がある場合には、それぞれ異なるウエイトwnを乗じて個別に各アンテナ3の信号を生成し、複数の信号を同時に送信する。この場合、端末Aの送信信号は指向性を有し送信ビーム117〜119が形成される。このように、端末Aは信号を各アンテナ3からでなく、各送信ビーム17〜119から送信することもできる。 In this embodiment, the terminal A is a weight w n = [w n1, w n2, ···, w nN] by multiplying the T signals for each antenna 3 to the transmission signal s n (p). If there are multiple transmission signal is multiplied by different weights w n respectively to generate a signal of each antenna 3 separately, transmits a plurality of signals simultaneously. In this case, the transmission signal of the terminal A has directivity and the transmission beams 117 to 119 are formed. In this way, the terminal A can transmit signals from the transmission beams 17 to 119 instead of from the antennas 3.

送信ビーム形成を用いるMIMOシステムの伝送制御の手順について図26を参照して以下で説明する。端末Aはまず、各送信ビームからパイロット信号を送信する(S701)。端末Bはパイロット信号を受信すると、各信号の伝播ベクトルを推定する(S702)。また、端末Bは推定伝播ベクトルに基づき、利用する送信ビームを決定し(S703)、利用する送信ビームを制御情報によって端末Aに通知する(S704)。制御情報を受けた端末Aは、利用する送信ビームを選択して端末Bへ情報信号を送信する(S705)。   A transmission control procedure of the MIMO system using the transmission beamforming will be described below with reference to FIG. Terminal A first transmits a pilot signal from each transmission beam (S701). When terminal B receives the pilot signal, terminal B estimates the propagation vector of each signal (S702). Terminal B determines a transmission beam to be used based on the estimated propagation vector (S703), and notifies terminal A of the transmission beam to be used by control information (S704). Receiving the control information, terminal A selects a transmission beam to be used and transmits an information signal to terminal B (S705).

このように端末Aが送信ビームを用いて信号送信する場合にも、端末A,B間での伝送制御により、効率的なSDM伝送が可能となる。同様に、実施の形態1〜7の手法全てが送信ビームを用いる場合に拡張できる。   Thus, even when terminal A transmits a signal using a transmission beam, efficient SDM transmission is possible by transmission control between terminals A and B. Similarly, all the methods of the first to seventh embodiments can be extended when a transmission beam is used.

なお、送信ビームの数は送信アンテナの数と同一である必要はない。送信ビーム数はウエイト乗算器の数え決定され、送信アンテナ数より多くすることも少なくすることもできる。例えば、2アンテナを有する端末Aが、4つの送信ビームを用いて4つの信号を送信することも可能である。   Note that the number of transmission beams does not have to be the same as the number of transmission antennas. The number of transmission beams is determined by counting the number of weight multipliers, and can be made larger or smaller than the number of transmission antennas. For example, a terminal A having two antennas can transmit four signals using four transmission beams.

実施の形態9.
本実施の形態は、SDM伝送において実施の形態1及び8の伝送制御方法の適用範囲をさらに拡張するものである。
Embodiment 9 FIG.
This embodiment further expands the application range of the transmission control methods of Embodiments 1 and 8 in SDM transmission.

実施の形態1及び8では、それぞれ
(1)端末Aが各アンテナから信号を伝送すること
(2)端末Aが各送信ビームから信号を伝送すること
を前提として伝送制御法を述べた。しかし、実際には、端末Bは(1)または(2)の状態のいずれであるかを認識しなくても、伝送制御を行うことができる。
In Embodiments 1 and 8, the transmission control method has been described on the assumption that (1) terminal A transmits a signal from each antenna (2) terminal A transmits a signal from each transmission beam. However, in practice, terminal B can perform transmission control without recognizing whether the state is (1) or (2).

図27は本伝送制御法の概念を示しており、図28は本実施の形態のフローチャートの一例を示している。端末Aは(1)または(2)のいずれかの状態でパイロット信号を送信する(S801)。このとき、端末Bは(1)または(2)のいずれかを認識しなくてもパイロット信号に対する伝播ベクトルを推定できる(S802)。また、信号電力、空間相関、出力SINRのいずれもパイロット信号の系列のみを知れば、端末Bは推定できる。さらに、その結果に基づいてパイロット信号に対応する適切な信号の選定を行うこともできる(S803)。また、端末Bは、利用するパイロット信号の番号を端末Aへ通知する(S804)ことにより、利用する信号を通知することもできる。制御情報を受けた端末Aは、情報信号をアンテナまたは送信ビームから端末Bへ送信する(S805)。   FIG. 27 shows the concept of this transmission control method, and FIG. 28 shows an example of a flowchart of the present embodiment. Terminal A transmits a pilot signal in either state (1) or (2) (S801). At this time, the terminal B can estimate the propagation vector for the pilot signal without recognizing either (1) or (2) (S802). Further, if any of signal power, spatial correlation, and output SINR knows only the pilot signal sequence, terminal B can estimate it. Furthermore, an appropriate signal corresponding to the pilot signal can be selected based on the result (S803). The terminal B can also notify the signal to be used by notifying the terminal A of the number of the pilot signal to be used (S804). The terminal A that has received the control information transmits an information signal from the antenna or the transmission beam to the terminal B (S805).

従って、端末Bはパイロット信号の系列のみを知れば、端末Aが(1)または(2)のいずれの状態であるかを認識しなくとも、全ての伝送制御を円滑に行うことができる。その結果、端末Aは端末Bとは無関係に、任意の送信ビーム等を用いても伝送制御において問題とならない。   Therefore, if terminal B knows only the sequence of pilot signals, all transmission control can be performed smoothly without recognizing whether terminal A is in the state (1) or (2). As a result, regardless of the terminal B, the terminal A can use any transmission beam or the like without causing a problem in transmission control.

以上の結果から、パイロット信号の系列のみを規格として予め送受信機間で決め、送信ビームの利用は各端末の自由な判断に委ねることができる。その結果、ビームの有無に関する認知及び通知を端末間行う必要はなく、端末Aは少ない制御量で送信ビーム形成を利用することができる。   From the above results, it is possible to determine in advance between transmitters / receivers using only the pilot signal sequence as a standard, and the use of the transmission beam can be left to the free judgment of each terminal. As a result, it is not necessary to recognize and notify the presence / absence of a beam between terminals, and the terminal A can use transmission beam forming with a small control amount.

実施の形態10.
本実施の形態は、複数の信号を空間多重(SDM)伝送するMIMOシステムにおける効率的な信号伝送法及び通信方式に関するものである。
本実施の形態は、端末Bから端末Aに送信する制御情報が実施の形態5と異なり、特に、端末Bが各信号の送信電力を決定し、伝送フォーマットに加えて送信電力をも端末Aに通知することを特徴とする。
Embodiment 10 FIG.
The present embodiment relates to an efficient signal transmission method and communication method in a MIMO system that performs spatial multiplexing (SDM) transmission of a plurality of signals.
In the present embodiment, the control information transmitted from terminal B to terminal A is different from that in the fifth embodiment. In particular, terminal B determines the transmission power of each signal, and in addition to the transmission format, the transmission power is also transmitted to terminal A. It is characterized by notifying.

図30は送信信号判定部10で用いる本実施の形態のフローチャートの一例を示している。図29は送信信号判定部10においてさまざまな信号の組み合わせに対して評価値を算出した結果を示している。図31は端末Bから端末Aに伝送される制御情報(制御信号)82のフレームフォーマットの一例である。以下図29〜31を用いて、本実施の形態の説明を行う。   FIG. 30 shows an example of a flowchart of the present embodiment used in the transmission signal determination unit 10. FIG. 29 shows the result of calculation of evaluation values for various combinations of signals in the transmission signal determination unit 10. FIG. 31 shows an example of a frame format of control information (control signal) 82 transmitted from terminal B to terminal A. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態の送信信号判定部10は図11と同様の構成を有しており、信号候補選定部31、SINR算出部32、伝送評価部33、利用信号決定部34から構成される。しかし、前述の実施の形態5とは伝送フォーマットに加えて送信電力も端末Bから端末Aに伝送される点が異なる。   The transmission signal determination unit 10 according to the present embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 11, and includes a signal candidate selection unit 31, a SINR calculation unit 32, a transmission evaluation unit 33, and a use signal determination unit 34. However, the fifth embodiment is different from the fifth embodiment in that transmission power is transmitted from the terminal B to the terminal A in addition to the transmission format.

制御手順として、まず信号候補選定部31が各信号の送信電力の組み合わせ75を選定し(S901)、出力SINR算出部32では端末Bでの出力SINR72を予測する(S902)。伝送評価部33では、各出力SINR72の予測結果から、送信信号の各候補に対する評価値73を算出し、送信信号の各候補に対する評価値73を合計して伝送評価値74を決定する(S903)。この評価は、信号の送信電力のさまざまな組み合わせ全てに対して行われ(S904)、最終的に評価値の最も高かった送信電力の組み合わせを利用信号決定部34で選定し、制御情報伝送部11に通知する(S905)。   As a control procedure, first, the signal candidate selection unit 31 selects the transmission power combination 75 of each signal (S901), and the output SINR calculation unit 32 predicts the output SINR 72 at the terminal B (S902). The transmission evaluation unit 33 calculates an evaluation value 73 for each candidate of the transmission signal from the prediction result of each output SINR 72, and determines the transmission evaluation value 74 by adding the evaluation values 73 for each candidate of the transmission signal (S903). . This evaluation is performed for all the various combinations of signal transmission power (S904), and finally, the combination of transmission power having the highest evaluation value is selected by the utilization signal determination unit 34, and the control information transmission unit 11 is selected. (S905).

図29はさまざまな信号電力の組み合わせ75に対して出力SINR72を予測し、評価値を算出した結果である。ここでは、パイロット信号の電力に対して情報信号の電力を変更したと想定し、出力SINR72を予測する。このSINR予測は(式2)と同様の演算法を用いて行うことができる。また、予測したSINRを用いて評価値を決定する。このように、さまざまな電力の組み合わせに対して評価値を算出し、最も評価値の高い組み合わせを選定することにより、送信電力の最適化を行うことができる。ただし、電力の、組み合わせを作成するに当たって、送信信号の総電力が所定の範囲内に収まるように電力の組み合わせを作成するものとする。   FIG. 29 shows the result of calculating the evaluation value by predicting the output SINR 72 for various combinations 75 of signal power. Here, it is assumed that the power of the information signal is changed with respect to the power of the pilot signal, and the output SINR 72 is predicted. This SINR prediction can be performed using the same calculation method as in (Expression 2). Also, an evaluation value is determined using the predicted SINR. In this way, it is possible to optimize transmission power by calculating evaluation values for various power combinations and selecting the combination having the highest evaluation value. However, when creating a combination of power, the combination of power is created so that the total power of the transmission signal is within a predetermined range.

このように各信号の電力の大きさの組み合わせが選定されると、その組み合わせ伝送フォーマットが図17を参照して決定され送信電力と共に制御情報伝送部11を通して、端末Aに通知される。図31はその制御信号の構成を示す一例であり、各信号に対応した送信電力が現在のパイロット信号との比とし左欄に記述され、右欄の数字は伝送フォ-マットの番号を示している。まお、本制御信号の電力項において、送信信号に用いる際の送信電力規模として「0」〜「3」を規定し、伝送フォ-マットの番号「0」は送信信号として用いないことを示し、送信信号として用いる番号は、実施の形態5と同様に「1」〜「3」が選定される。   When a combination of the power levels of the signals is selected in this way, the combined transmission format is determined with reference to FIG. 17 and notified to the terminal A through the control information transmission unit 11 together with the transmission power. FIG. 31 shows an example of the configuration of the control signal. The transmission power corresponding to each signal is described in the left column as a ratio to the current pilot signal, and the numbers in the right column indicate the transmission format numbers. Yes. In the power term of this control signal, “0” to “3” are defined as the transmission power scale when used for the transmission signal, and the transmission format number “0” is not used as the transmission signal. As the number used as the transmission signal, “1” to “3” are selected as in the fifth embodiment.

以上のように、端末Bは送信電力の組み合わせを選定し、端末Aに通知する。通知を受けた端末Aは通知された送信電力と伝送フォーマットに従い、情報信号の伝送を行う。   As described above, terminal B selects a combination of transmission powers and notifies terminal A of it. The terminal A that has received the notification transmits an information signal according to the notified transmission power and transmission format.

実施の形態1〜9では信号の送信電力の変更は考慮しなかったが、本実施の形態では各送信信号の電力の最適化を行うことができる。その結果、送信電力も考慮した上で、より効率的にMIMOシステムで信号伝送を行うことができる。   In Embodiments 1 to 9, changes in signal transmission power are not considered, but in this embodiment, the power of each transmission signal can be optimized. As a result, signal transmission can be performed more efficiently in the MIMO system in consideration of transmission power.

なお、本実施の形態では実施の形態5に対して電力の組み合わせを適用した場合を述べたが、同様に実施の形態1〜9に対しても同様の手法を適用できる。すなわち、本実施の形態で述べたSINRを用いる電力選定法は、この発明の一つの具体例にすぎず、端末Bが伝播情報をもとに電力を決定し、伝送制御を行うさまざまなMIMOシステムの構成が可能である。   In the present embodiment, the case where the combination of electric power is applied to the fifth embodiment has been described. Similarly, the same technique can be applied to the first to ninth embodiments. That is, the power selection method using SINR described in this embodiment is only one specific example of the present invention, and various MIMO systems in which terminal B determines power based on propagation information and performs transmission control. Is possible.

実施の形態11.
本実施の形態は、MIMOシステムとCDMAシステムを組み合わせて用いる場合について示したものである。
Embodiment 11 FIG.
This embodiment shows a case where a MIMO system and a CDMA system are used in combination.

DS−CDMA方式及びマルチキャリアCDMA方式とMIMOシステムを組み合わせて用いる場合には、符号拡散されたパイロット信号を端末Bで逆拡散した後に、実施の形態1〜10と同様の手法を適用できる。従って、実施の形態1〜10の伝送制御法はDS−CDMA方式、マルチキャリアCDMA方式などのCDMA方式と組み合わせて用いることもできる。   When the DS-CDMA system, the multi-carrier CDMA system, and the MIMO system are used in combination, the same technique as in Embodiments 1 to 10 can be applied after despreading the code-spread pilot signal at the terminal B. Therefore, the transmission control methods of Embodiments 1 to 10 can be used in combination with a CDMA method such as a DS-CDMA method or a multi-carrier CDMA method.

この発明の無線通信方法および無線通信システムは、一の情報信号に関し複数のアンテナに対応する第1のウエイト、および、他の情報信号に関する複数のアンテナに対応する第2のウエイトを上記通信相手側システムに通知し、第1のウエイトを一の情報信号に乗じた第1の演算結果とし、第2のウエイトを他の情報信号に乗じた第2の演算結果とから、複数のアンテナそれぞれに対応する複数の出力信号を生成して通信相手側システムに送信するので、通信相手側システムでは信号の分離を円滑に行うことができ、伝送効率を向上を図る無線通信装置に適用できる。   In the wireless communication method and the wireless communication system of the present invention, a first weight corresponding to a plurality of antennas for one information signal and a second weight corresponding to a plurality of antennas for another information signal are assigned to the communication counterpart side. Notify the system, use the first weight as the first calculation result obtained by multiplying one information signal, and the second calculation result obtained by multiplying the second weight by another information signal. Since a plurality of output signals to be generated are generated and transmitted to the communication partner system, the communication partner system can smoothly separate signals and can be applied to a wireless communication apparatus that improves transmission efficiency.

1,2;端末、3、4;アンテナ、5;伝播路、6;信号送信部、7;御情報受信部、8;送信信号決定部、端末B2、9;パイロット信号検出部、10;送信信号判定部、11;制御情報伝送部、12;制御情報受信部、31;信号候補選定部、32;出力SINR算出部、33;伝送評価部、34;利用信号決定部、35;平均出力SINR算出部、91、101、102、103;マルチキャリア信号送信部、92、104、105、106;マルチキャリア信号受信部、113;送信ウエイト乗算部、114、115、116、131、132、133;受信ウエイト乗算部。 1, 2; terminal 3, 4; antenna, 5; propagation path, 6; signal transmission unit, 7; information reception unit, 8; transmission signal determination unit, terminal B2, 9; pilot signal detection unit, 10; Signal determination unit, 11; control information transmission unit, 12; control information reception unit, 31; signal candidate selection unit, 32; output SINR calculation unit, 33; transmission evaluation unit, 34; utilization signal determination unit, 35; Calculation unit, 91, 101, 102, 103; multicarrier signal transmission unit, 92, 104, 105, 106; multicarrier signal reception unit, 113; transmission weight multiplication unit, 114, 115, 116, 131, 132, 133; Receive weight multiplier.

Claims (6)

マルチキャリア伝送において生成される複数のサブキャリアのそれぞれにおいて複数の情報信号から出力信号を生成してその出力信号をN個のアンテナ(Nは2以上の整数)から通信相手側システムに対して送信する無線通信システムにおける無線通信方法であり、
上記通信相手側システムが送信する制御情報を受信する受信ステップと、
上記受信した制御情報に基づき、上記複数のサブキャリアのそれぞれにおいて、第1の情報信号に対して第1のN次元ウエイトベクトルを乗じた第1の演算結果と、第2の情報信号に対して第2のN次元ウエイトベクトルを乗じた第2の演算結果と、から生成される送信信号を上記N個のアンテナから送信する送信ステップとを備え、
上記制御情報は、1組の上記第1と第2のN次元ウエイトベクトルからなるウエイト関連情報を含み、
上記ウエイト関連情報は上記複数のサブキャリアに対して共通であることを特徴とする無線通信方法。
An output signal is generated from a plurality of information signals in each of a plurality of subcarriers generated in multicarrier transmission, and the output signal is transmitted from N antennas (N is an integer of 2 or more) to a communication partner system. A wireless communication method in a wireless communication system
A receiving step of receiving control information transmitted by the communication partner system;
Based on the received control information, for each of the plurality of subcarriers, a first calculation result obtained by multiplying the first information signal by a first N-dimensional weight vector, and a second information signal A second calculation result obtained by multiplying the second N-dimensional weight vector, and a transmission step of transmitting a transmission signal generated from the N antennas,
The control information includes weight related information consisting of a set of the first and second N-dimensional weight vectors,
The wireless communication method, wherein the weight related information is common to the plurality of subcarriers .
上記第1および第2の情報信号は、異なる変調方式により変調された信号、または異なる符号化方式により符号化された信号、であることを特徴とする請求項1に記載の無線通信方法。   The wireless communication method according to claim 1, wherein the first and second information signals are signals modulated by different modulation schemes or signals encoded by different encoding schemes. 上記ウエイト関連情報は上記無線通信システムから通信相手側システムへの信号伝送に用いる全ての周波数帯域に対して共通であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線通信方法。   3. The wireless communication method according to claim 1, wherein the weight related information is common to all frequency bands used for signal transmission from the wireless communication system to a communication partner system. マルチキャリア伝送において生成される複数のサブキャリアのそれぞれにおいて複数の情報信号から出力信号を生成してその出力信号をN個のアンテナ(Nは2以上の整数)から通信相手側システムに対して送信する無線通信システムであり、
上記通信相手側システムが送信する制御情報を受信する受信手段と、
上記受信した制御情報に基づき、上記複数のサブキャリアのそれぞれにおいて、第1の情報信号に対して第1のN次元ウエイトベクトルを乗じた第1の演算結果と、第2の情報信号に対して第2のN次元ウエイトベクトルを乗じた第2の演算結果と、から生成される送信信号を上記N個のアンテナから送信する送信手段とを備え、
上記制御情報は、上記第1と第2のN次元ウエイトベクトルに関する一組からなるウエイト関連情報を含み、
上記一組からなるウエイト関連情報は上記複数のサブキャリアに対して共通であることを特徴とする無線通信システム。
An output signal is generated from a plurality of information signals in each of a plurality of subcarriers generated in multicarrier transmission, and the output signal is transmitted from N antennas (N is an integer of 2 or more) to a communication partner system. A wireless communication system,
Receiving means for receiving control information transmitted by the communication partner system;
Based on the received control information, for each of the plurality of subcarriers, a first calculation result obtained by multiplying the first information signal by a first N-dimensional weight vector, and a second information signal A second calculation result obtained by multiplying the second N-dimensional weight vector, and a transmission means for transmitting a transmission signal generated from the N antennas,
The control information includes a set of weight related information related to the first and second N-dimensional weight vectors,
The wireless communication system, wherein the set of weight-related information is common to the plurality of subcarriers .
上記第1および第2の情報信号は、異なる変調方式により変調された信号、または異なる符号化方式により符号化された信号、であることを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 4, wherein the first and second information signals are signals modulated by different modulation schemes or signals encoded by different coding schemes. 上記ウエイト関連情報は上記無線通信システムから通信相手側システムへの信号伝送に用いる全ての周波数帯域に対して共通であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の無線通信システム。   6. The wireless communication system according to claim 4, wherein the weight related information is common to all frequency bands used for signal transmission from the wireless communication system to a communication partner system.
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