JP5160305B2 - Spatial / frequency division multiple access apparatus and spatial / frequency division multiple access method - Google Patents

Spatial / frequency division multiple access apparatus and spatial / frequency division multiple access method Download PDF

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Description

本発明は、複数のアンテナを用いて同時に、同一周波数帯域内の複数のチャネルの信号を送受信するMIMO(Multiple Input Multiple Output) 通信を行う空間・周波数分割多元接続装置および空間・周波数分割多元接続方法に関する。   The present invention relates to a space / frequency division multiple access apparatus and a space / frequency division multiple access method for performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication for transmitting and receiving signals of a plurality of channels in the same frequency band simultaneously using a plurality of antennas. About.

近年の光アクセス等の普及に伴う様々な大容量サービスに対応するため、無線通信の伝送速度の向上が要求されている。伝送速度は占有する周波数帯域に比例するため、周波数帯域を拡大することにより伝送速度の向上は可能である。しかし、実際の周波数資源は有限であるため、周波数帯域の拡大には限界がある。また、周波数帯域を増加させずに伝送速度を向上する方法として、1シンボルあたり2ビットを伝送するQPSKや、1シンボルあたり6ビットを伝送する64QAMのような変調多値数の大きい変調方式を用いる方法がある。しかし、多値数の増加に伴い信号点間距離が減少することでノイズによる誤りやハードウェアの特性による誤りが発生しやすくなり、良好な通信品質を確保するために高い信号対雑音比が必要となり、この方法で伝送速度を大きく向上させる難しい。   In order to cope with various large-capacity services associated with the spread of optical access and the like in recent years, it is required to improve the transmission speed of wireless communication. Since the transmission speed is proportional to the occupied frequency band, the transmission speed can be improved by expanding the frequency band. However, since the actual frequency resources are limited, there is a limit to the expansion of the frequency band. Further, as a method for improving the transmission speed without increasing the frequency band, a modulation scheme having a large modulation multi-level number such as QPSK that transmits 2 bits per symbol or 64QAM that transmits 6 bits per symbol is used. There is a way. However, since the distance between signal points decreases as the number of multi-values increases, errors due to noise and errors due to hardware characteristics tend to occur, and a high signal-to-noise ratio is required to ensure good communication quality. Thus, it is difficult to greatly improve the transmission speed by this method.

そこで、これらの方法を用いずに周波数の利用効率を上げて伝送速度を向上する空間分割多元接続が提案されている。空間分割多元接続は、図6に示すように、送信機のアンテナから送信する信号に位相・振幅の重み付けをすることにより、あるいは受信機のアンテナに受信する信号に位相・振幅の重み付けをすることにより、同一周波数を用いる各受信機への送信信号1,2,3を空間的に分離し、同時に送信可能になる。これにより、空間分割多元接続を行わない場合の伝送速度に比べて、空間分割多元接続を行った場合の合計の伝送速度を増加させることができる。   Therefore, space division multiple access has been proposed in which the frequency utilization efficiency is improved and the transmission rate is improved without using these methods. In space division multiple access, as shown in FIG. 6, the signal transmitted from the antenna of the transmitter is weighted by phase and amplitude, or the signal received by the antenna of the receiver is weighted by phase and amplitude. Thus, transmission signals 1, 2, and 3 to each receiver using the same frequency are spatially separated and can be transmitted simultaneously. As a result, the total transmission rate when the space division multiple access is performed can be increased as compared with the transmission rate when the space division multiple access is not performed.

図7は、従来の空間分割多元接続装置の構成例を示す。ここでは、2本のアンテナを搭載する送信機21と、1本のアンテナを搭載する2台の受信機22a,22bとの間で空間分割多元接続する構成について説明する。また、本構成では、複数のサブキャリアを用いて信号を伝送するOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 変調を併用するものとする。また、本構成ではサブキャリア数を2とした場合を示すが、実際のシステムでは数十から数千程度のサブキャリアが使用される。   FIG. 7 shows a configuration example of a conventional space division multiple access apparatus. Here, a configuration in which space division multiple access is performed between a transmitter 21 equipped with two antennas and two receivers 22a and 22b equipped with one antenna will be described. In this configuration, it is assumed that OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation that transmits signals using a plurality of subcarriers is also used. Further, although this configuration shows a case where the number of subcarriers is 2, an actual system uses several tens to several thousand subcarriers.

送信データ部1aは、送信機21から受信機22aへ送信する系統1の送信データを保持する。送信データ部1bは、送信機21から受信機22bへ送信する系統2の送信データを保持する。各系統の送信データは、分配部2a,2bでそれぞれ各サブキャリアに分配される。なお、各系統の送信データが使用するサブキャリアは、いずれもサブキャリア1およびサブキャリア2であり、使用するサブキャリアを共有するものとする。分配部2a,2bで分配された送信データは、サブキャリア変調部9a,9bでサブキャリア変調される。サブキャリア変調には、1シンボル当たり1ビットを伝送するBPSKや1シンボル当たり8ビットを伝送する 256QAMなど、システム設計に応じた様々な変調方式が用いられる。   The transmission data unit 1a holds transmission data of the system 1 transmitted from the transmitter 21 to the receiver 22a. The transmission data unit 1b holds transmission data of the system 2 that is transmitted from the transmitter 21 to the receiver 22b. Transmission data of each system is distributed to each subcarrier by distribution units 2a and 2b. Note that subcarriers used by transmission data of each system are subcarrier 1 and subcarrier 2, and share the subcarriers to be used. The transmission data distributed by the distribution units 2a and 2b is subcarrier modulated by the subcarrier modulation units 9a and 9b. For subcarrier modulation, various modulation schemes are used according to the system design, such as BPSK that transmits 1 bit per symbol and 256 QAM that transmits 8 bits per symbol.

ここで、ある時刻の系統1、サブキャリア1、サブキャリア変調後における送信シンボルをAとし、系統2、サブキャリア1、サブキャリア変調後における送信シンボルをBとする。これらから構成される送信信号dは   Here, A is a transmission symbol after system 1, subcarrier 1, and subcarrier modulation at a certain time, and B is a transmission symbol after system 2, subcarrier 1, and subcarrier modulation. The transmission signal d composed of these is

Figure 0005160305
Figure 0005160305

と表される。
この送信信号dは空間分割多元接続が可能になるように、すなわち受信機22a,22bがシンボルAおよびシンボルBをそれぞれ受信できるように、重み乗算部4aで位相・振幅の調整が行われる。この重み乗算部4aの重みは、重み計算部11が伝搬パラメータ推定部12の保有する送受信アンテナ間の伝搬パラメータを参照して算出する。サブキャリア2に対応する送信信号についても同様に、重み乗算部4bで位相・振幅の調整が行われる。
It is expressed.
The transmission signal d is adjusted in phase and amplitude by the weight multiplier 4a so that space division multiple access is possible, that is, the receivers 22a and 22b can receive the symbols A and B, respectively. The weight of the weight multiplication unit 4a is calculated by the weight calculation unit 11 with reference to the propagation parameter between the transmitting and receiving antennas held by the propagation parameter estimation unit 12. Similarly, for the transmission signal corresponding to the subcarrier 2, the weight / multiplier 4b adjusts the phase and amplitude.

ここで、伝搬パラメータの定義と伝搬パラメータ推定部12の動作について説明する。本構成では、2本の送信アンテナ6a,6bから信号が送信され、各送信信号はそれぞれ異なる空間を通過して異なる変動を受け、2本の受信アンテナ7a,7bで受信される。送信アンテナ6aから出力アンテナ7aへの伝搬パラメータをh11、送信アンテナ6aから出力アンテナ7bへの伝搬パラメータをh21、送信アンテナ6bから出力アンテナ7aへの伝搬パラメータをh12、送信アンテナ6bから出力アンテナ7bへの伝搬パラメータをh22とし、これらから伝搬パラメータHは Here, the definition of the propagation parameter and the operation of the propagation parameter estimation unit 12 will be described. In this configuration, signals are transmitted from the two transmission antennas 6a and 6b, and each transmission signal passes through different spaces, receives different fluctuations, and is received by the two reception antennas 7a and 7b. Propagation parameters h 11 from transmit antenna 6a to the output antenna 7a, transmits propagation parameters of h 21 from the antenna 6a to the output antenna 7b, h 12 a propagation parameter from the transmitting antenna 6b to the output antenna 7a, the output from the transmission antenna 6b the propagation parameters of the antenna 7b and h 22, the propagation parameters H from these

Figure 0005160305
Figure 0005160305

と表される。伝搬パラメータHは、受信アンテナ数の行数と送信アンテナ数の列数をもち、図7の構成の場合には2行2列となる。 It is expressed. The propagation parameter H has the number of rows of the number of reception antennas and the number of columns of the number of transmission antennas, and in the case of the configuration of FIG.

受信機22a,22bからの逆リンクが存在する場合は、Hは逆リンクの信号から伝搬パラメータ推定部12が推定する。または、受信機22a,22bが推定し、その結果を伝搬パラメータ推定部12に別途通知し、伝搬パラメータ推定部12が保有する。   When reverse links from the receivers 22a and 22b exist, the propagation parameter estimation unit 12 estimates H from the reverse link signal. Alternatively, the receivers 22a and 22b estimate the results, separately notify the propagation parameter estimation unit 12 of the results, and the propagation parameter estimation unit 12 holds the results.

仮に、重み乗算部4a,4bを用いずに信号を送信した場合には、各送信アンテナからの信号をxとすると、各受信アンテナではxが重畳されて受信され、xとHから受信アンテナにおける信号yは、
y=Hx …(1)
と表される。前述の条件より、この場合はx=dである。
If a signal is transmitted without using the weight multipliers 4a and 4b, and x is a signal from each transmission antenna, x is received by each reception antenna, and x and H are received from the reception antenna. The signal y is
y = Hx (1)
It is expressed. In this case, x = d based on the above-described conditions.

ここで、受信機において重みの調整を行い、その受信信号から送信された信号を取り出すことで空間分割多元接続が実現する。なお、複数のアンテナにより複数の異なる送信信号を分離する代表的な計算方法には、特許文献1や非特許文献1のZero Forcingによる方法、非特許文献2のMaximum Likelihood Detectionによる方法、非特許文献3のMinimum Mean Square Error による方法等がある。   Here, a weight division is adjusted in the receiver, and a signal transmitted from the received signal is extracted, thereby realizing space division multiple access. Note that typical calculation methods for separating a plurality of different transmission signals by a plurality of antennas include a method by Zero Forcing in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a method by Maximum Likelihood Detection in Non-Patent Document 2, and a non-patent document. There is a method such as 3 Minimum Mean Square Error.

また、送信機において重みの調整を行い、その結果として各受信機の受信アンテナに希望の送信信号が受信されることでも空間分割多元接続が実現する。図7において、この計算を担う重み計算部11について、上記のZero Forcingによる方法に基づいてその動作を説明する。簡単のために、信号の雑音の表示については省略する。   In addition, the weight division is adjusted in the transmitter, and as a result, a desired transmission signal is received by the receiving antenna of each receiver, thereby realizing space division multiple access. In FIG. 7, the operation of the weight calculation unit 11 responsible for this calculation will be described based on the above-described method by Zero Forcing. For simplicity, signal noise display is omitted.

重み計算部11は、伝搬パラメータ推定部12から得た伝搬パラメータ行列Hを参照して重みを計算する。ここで得られる重みを行列Cとすると、重み適用後の送信信号xは、
x=Cd …(2)
と表される。式(1) と式(2) とにより、重みCがHの逆行列であれば所望の結果が得られることがわかる。この行列計算を一般化し、重みCは疑似逆行列を用いて、
C=H*(HH*)-1 …(3)
と表される。ここで、*は行列の転置を表し、−1は通常の逆行列計算を表す。
The weight calculation unit 11 calculates a weight with reference to the propagation parameter matrix H obtained from the propagation parameter estimation unit 12. If the weight obtained here is a matrix C, the transmission signal x after weight application is
x = Cd (2)
It is expressed. From equations (1) and (2), it can be seen that if the weight C is an inverse matrix of H, a desired result can be obtained. Generalizing this matrix calculation, weight C uses a pseudo inverse matrix,
C = H * (HH * ) −1 (3)
It is expressed. Here, * represents transposition of the matrix, and -1 represents normal inverse matrix calculation.

この計算で得られた重みCが重み乗算部4a,4bで送信信号に乗算される。重み乗算部4aの出力は、系統1,2のサブキャリア1を用いて送信アンテナ6a,6bから送信する信号を表す。同様に、重み乗算部4bの出力は、系統1,2のサブキャリア2を用いて送信アンテナ6a,6bから送信する信号を表す。   The weight C obtained by this calculation is multiplied by the transmission signal in the weight multipliers 4a and 4b. The output of the weight multiplication unit 4a represents a signal transmitted from the transmission antennas 6a and 6b using the subcarriers 1 of the systems 1 and 2. Similarly, the output of the weight multiplication unit 4b represents a signal transmitted from the transmission antennas 6a and 6b using the subcarriers 2 of the systems 1 and 2.

重み乗算部4a,4bの出力は、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 演算部5a,5bでそれぞれIFFT演算された後にガードインターバルが付加され、OFDM信号に変換される。このOFDM信号は送信アンテナ6a,6bから送信され、空間上で伝搬パラメータ行列Hの変動を受けた後に受信アンテナ7a,7bに到達する。この時点で、受信機22a,22bにはそれぞれ所望とする信号が受信され、受信部8a,8bが送信シンボルA,Bを復元する。このようにして空間分割多元接続が実現する。
特許3631698号公報 Q.H.Spencer, et al.,"An introduction to the multi-user MIMO downlink", IEEE Commun. Mag.,Oct.2004 R.van Nee, et al.,"Maximum Likelihood decoding in a space division multiplexing system", Proc.IEEE VTC 2000, pp.6-10, May 2000 A.Benjebbour, et al.,"A Semi-Adaptive MNSE Weights Generation Approach for Ordered Successive Detection in MIMO Systems",IEICE Trans.Commun.,Vol.E87-B,No.2,Feb.2004
The outputs of the weight multipliers 4a and 4b are subjected to IFFT computation by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) computation units 5a and 5b, respectively, and then a guard interval is added to convert them into OFDM signals. This OFDM signal is transmitted from the transmitting antennas 6a and 6b, and reaches the receiving antennas 7a and 7b after receiving a fluctuation of the propagation parameter matrix H in space. At this time, the receivers 22a and 22b receive desired signals, respectively, and the receiving units 8a and 8b restore the transmission symbols A and B. In this way, space division multiple access is realized.
Japanese Patent No. 3631698 QHSpencer, et al., "An introduction to the multi-user MIMO downlink", IEEE Commun. Mag., Oct. 2004 R.van Nee, et al., "Maximum Likelihood decoding in a space division multiplexing system", Proc. IEEE VTC 2000, pp. 6-10, May 2000 A. Benjebbour, et al., "A Semi-Adaptive MNSE Weights Generation Approach for Ordered Successive Detection in MIMO Systems", IEICE Trans.Commun., Vol.E87-B, No.2, Feb.2004

空間分割多元接続が理想的に行われるには、送受信アンテナ間の伝搬環境が良く、かつ複数の受信アンテナに対してMIMO伝送路が形成される必要がある。しかし、実際の電波伝搬ではこれらの条件を満足するとは限らない。   In order to ideally perform space division multiple access, it is necessary to have a good propagation environment between transmitting and receiving antennas and to form a MIMO transmission path for a plurality of receiving antennas. However, actual radio wave propagation does not always satisfy these conditions.

ここで、第1の条件である送受信アンテナ間の伝搬環境について説明する。無線通信では、一般に送信アンテナから送信された信号は伝搬経路中の障害物により様々な経路を通過し、反射を受けた後に受信アンテナに到達し、これら複数の異なる遅延時間をもつ信号が合成されて受信する。このとき、各信号は周波数ごとに異なる位相関係で合成されるため、帯域内に振幅偏差が発生する。この現象は周波数選択性フェージングと呼ばれる。   Here, the propagation environment between the transmitting and receiving antennas, which is the first condition, will be described. In wireless communication, signals transmitted from a transmitting antenna generally pass through various paths due to obstacles in the propagation path, and after being reflected, arrive at the receiving antenna. These signals with different delay times are combined. Receive. At this time, since each signal is synthesized with a different phase relationship for each frequency, an amplitude deviation occurs in the band. This phenomenon is called frequency selective fading.

周波数選択性フェージングは、図8に示すように周波数ごとにレベルが大きく異なることがわかる。なお、図8の横軸はOFDM信号のサブキャリア番号、すなわち周波数に対応している。縦軸は、受信機における瞬時信号電力対雑音電力比(以下「C/N」という)であり、各サブキャリアの雑音電力の期待値を一定とみなした場合の受信電力レベルの相対値に相当する。図8の帯域全体を使ってシングルキャリア伝送を行った場合、その帯域内の振幅偏差が原因となってビット誤り率が悪化する。これに対し、OFDM信号は図8の帯域を複数の狭帯域信号(サブキャリア)に分割して伝送されるので、各サブキャリアで発生する振幅偏差は小さく、サブキャリアごとには一様振幅とみなすことができ、帯域内の振幅偏差に起因するビット誤り率を改善することができる。   As shown in FIG. 8, the level of frequency selective fading is greatly different for each frequency. The horizontal axis in FIG. 8 corresponds to the subcarrier number of the OFDM signal, that is, the frequency. The vertical axis represents the instantaneous signal power to noise power ratio (hereinafter referred to as “C / N”) at the receiver, which corresponds to the relative value of the received power level when the expected value of the noise power of each subcarrier is assumed to be constant. To do. When single carrier transmission is performed using the entire band of FIG. 8, the bit error rate deteriorates due to the amplitude deviation in the band. On the other hand, since the OFDM signal is transmitted by dividing the band of FIG. 8 into a plurality of narrowband signals (subcarriers), the amplitude deviation generated in each subcarrier is small, and the amplitude is uniform for each subcarrier. The bit error rate due to the amplitude deviation in the band can be improved.

しかし、図8に示すように、周波数選択性フェージング環境下における各サブキャリアの受信電力レベルは大きく異なっている。このような周波数選択性フェージング伝搬環境で複数のサブキャリアに対して単一のサブキャリア変調方式を用いて信号を伝送した場合、C/Nの低いサブキャリアのビット誤り率BERは極端に悪化し、結果として全体の通信ができなくなるおそれがある。   However, as shown in FIG. 8, the received power levels of the subcarriers in the frequency selective fading environment are greatly different. When a signal is transmitted using a single subcarrier modulation scheme for a plurality of subcarriers in such a frequency selective fading propagation environment, the bit error rate BER of a subcarrier having a low C / N is extremely deteriorated. As a result, there is a possibility that the entire communication cannot be performed.

次に、第2の条件であるMIMO伝送路の形成について説明する。空間分割多元接続を行うためには、図6に示すように各端末に対して独立な伝送路が形成され、必要な情報のみが送信されることが理想である。一方、実伝搬環境では干渉を回避する重みを計算した結果、受信機の受信アンテナにおける信号の位相条件次第では受信レベルが低下するおそれがある。これは、伝搬環境がよいサブキャリアを用いた場合にも発生する。このような伝搬環境において空間分割多元接続を行った場合には、受信機の誤り率を満足するための十分な受信電力が得られず、場合によっては信号の復元ができない問題がある。これを克服するには送信電力を増加する方法があるが、一般に送信電力は有限であるため、送信電力の増加で解決できるとは限らない。   Next, the formation of the MIMO transmission path as the second condition will be described. In order to perform space division multiple access, as shown in FIG. 6, it is ideal that an independent transmission path is formed for each terminal and only necessary information is transmitted. On the other hand, in the actual propagation environment, as a result of calculating the weight for avoiding interference, the reception level may be lowered depending on the phase condition of the signal at the receiving antenna of the receiver. This also occurs when subcarriers with a good propagation environment are used. When space division multiple access is performed in such a propagation environment, there is a problem that sufficient received power for satisfying the error rate of the receiver cannot be obtained, and in some cases the signal cannot be restored. In order to overcome this, there is a method of increasing the transmission power. However, since the transmission power is generally finite, it cannot always be solved by increasing the transmission power.

このように、空間分割多元接続装置は周波数選択性フェージング伝搬環境において、伝搬環境の悪いサブキャリアを用いて通信を行った場合や、独立な伝送路の形成が難しい伝搬環境でMIMO伝送を行った場合に、受信機におけるビット誤り率が悪化する問題があった。   As described above, the space division multiple access apparatus performs MIMO transmission in a frequency selective fading propagation environment when performing communication using subcarriers with poor propagation environment or in a propagation environment in which it is difficult to form an independent transmission path. In some cases, the bit error rate in the receiver deteriorates.

本発明は、周波数選択性フェージング伝搬環境や独立な伝送路の形成が難しいサブキャリアの存在する伝搬環境において、伝送速度が高くかつビット誤り率を低減した空間・周波数分割多元接続装置および空間・周波数分割多元接続方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a space / frequency division multiple access apparatus and a space / frequency in which a transmission rate is high and a bit error rate is reduced in a frequency selective fading propagation environment or a propagation environment where subcarriers are difficult to form an independent transmission path. An object is to provide a divisional multiple access method.

第1の発明は、複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続装置において、送信機は、受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有する送信データ部と、送信データ部から各系統の送信データを入力し、系統ごとに送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配部と、分配部から各サブキャリアに分配した送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当部と、サブキャリア変調・電力割当部の出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算するサブキャリア数と同数の重み乗算部と、重み乗算部の出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算部と、各送信アンテナと各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定部と、サブキャリア変調・電力割当部の割当結果を参照し、受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して分配部に通知するサブキャリア割当部と、サブキャリア割当部のサブキャリア割り当てに従い、伝搬パラメータ推定部の出力から空間分割多重するための各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、サブキャリア変調・電力割当部および重み乗算部に通知する重み計算部とを備える。   A first invention is a space in which a space and a frequency are divided and connected between one transmitter having a plurality of transmission antennas and one or more receivers each having one or more reception antennas and a reception unit. -In the frequency division multiple access device, the transmitter inputs transmission data for each system from the transmission data section that holds transmission data to be transmitted to each receiving section of the receiver for each system, and transmits the transmission data for each system. A distribution unit that distributes data to one or more subcarriers that data occupies and a transmission bit that each subcarrier transmits under the condition that the transmission data distributed to each subcarrier is input from the distribution unit and the required communication quality is satisfied The subcarrier modulation / power allocation unit that determines the number and transmission power, and one or more transmission data using the same subcarrier among the outputs of the subcarrier modulation / power allocation unit The same number of weight multipliers as the number of subcarriers to be multiplied by the weights, and among the outputs of the weight multipliers, the signals of all the subcarriers transmitted from one transmission antenna are subjected to inverse Fourier transform (IFFT transform), The IFFT operation unit connected to the transmission antenna, the propagation parameter estimation unit for estimating the propagation parameter for each subcarrier between each transmission antenna and each reception antenna, and the allocation result of the subcarrier modulation / power allocation unit, A subcarrier allocating unit that determines the subcarrier used by each transmission data and notifies the distribution unit according to the number of transmission data lines to be transmitted, the requested bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter, In order to perform space division multiplexing from the output of the propagation parameter estimation unit according to the subcarrier allocation of the subcarrier allocation unit Determining the weight of each sub-carrier to be transmitted from the transmitting antenna, and a weight calculation unit that notifies the subcarrier modulation and power allocation unit and a weight multiplying unit.

ここで、重み計算部は、空間分割多重により伝送される各系統の送信データをそれぞれ対応する受信部が復元できる(例えば直交ビームを形成する)重みを算出する構成である。   Here, the weight calculation unit is configured to calculate a weight by which a corresponding receiving unit can restore transmission data of each system transmitted by space division multiplexing (for example, forming an orthogonal beam).

第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
また、第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
また、第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化し、かつ各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
The subcarrier allocating unit of the spatial / frequency division multiple access apparatus of the first invention refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocating unit and determines the same subcarrier combination occupied by transmission data of each system. As an objective function that maximizes the total bit rate of transmission data of all systems when an unknown variable is entered and a value is input to the unknown variable, the transmission of each system is obtained by obtaining a solution of the unknown variable using a genetic algorithm. Subcarrier allocation is performed so that data occupies the same subcarrier .
In addition, the subcarrier allocation unit of the spatial / frequency division multiple access apparatus of the first invention refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, and determines the same subcarrier occupied by transmission data of each system. As an objective function that satisfies the required bit rate of the transmission data of each system when the combination is an unknown variable and a value is input to the unknown variable, a solution of the unknown variable is obtained using a genetic algorithm. Subcarrier allocation is performed so that transmission data occupies the same subcarrier .
In addition, the subcarrier allocation unit of the spatial / frequency division multiple access apparatus of the first invention refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, and determines the same subcarrier occupied by transmission data of each system. The genetic algorithm is used as an objective function that maximizes the total bit rate of the transmission data of all systems when the combination is an unknown variable and a value is input to the unknown variable, and satisfies the required bit rate of the transmission data of each system. By obtaining solutions of unknown variables, subcarrier allocation is performed so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier .

また、第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、サブキャリア変調・電力割当部から所要送信電力を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する所要送信電力を最小化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う。 Further, the subcarrier allocating unit of the space / frequency division multiple access apparatus of the first invention refers to the required transmission power from the subcarrier modulation / power allocating unit and combines the same subcarriers occupied by transmission data of each system it was an unknown variable, as an objective function that minimizes the required transmit power satisfying the required bit rate of the transmission data of each system when the input values to unknown variables, to obtain a solution of unknown variables using genetic algorithm Thus, subcarrier allocation is performed so that transmission data of each system occupies the same subcarrier.

また、第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置は、1つの受信機が複数の受信アンテナおよび受信部を備え、当該受信機が1または複数の系統の送信データを受信する構成としてもよい。   Further, the space / frequency division multiple access device of the first invention may be configured such that one receiver includes a plurality of reception antennas and reception units, and the receiver receives transmission data of one or a plurality of systems. .

また、第1の発明の空間・周波数分割多元接続装置は、複数の送信アンテナが空間的に離れた位置に設置され、各送信アンテナがサブキャリアごとに異なるサービスエリアを形成し、サブキャリア割当部は、各系統の送信データが干渉しないサブキャリアの組み合わせを選択する構成としてもよい。   In the spatial / frequency division multiple access apparatus of the first invention, a plurality of transmission antennas are installed at spatially separated positions, each transmission antenna forms a different service area for each subcarrier, and a subcarrier allocation unit May be configured to select a combination of subcarriers in which transmission data of each system does not interfere.

第2の発明は、複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続方法において、送信機は、送信データ部と分配部とサブキャリア変調・電力割当部と重み乗算部とIFFT演算部と伝搬パラメータ推定部とサブキャリア割当部と重み計算部とを備え、送信データ部は、受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有し、分配部が送信データ部から各系統の送信データを入力し、系統ごとに送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配ステップと、サブキャリア変調・電力割当部が分配ステップで各サブキャリアに分配された送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当ステップと、重み乗算部がサブキャリア変調・電力割当ステップで得られた出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算する重み乗算ステップと、IFFT演算部が重み乗算ステップで得られた出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算ステップと、伝搬パラメータ推定部が各送信アンテナと各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定ステップと、サブキャリア割当部がサブキャリア変調・電力割当ステップでの割当結果を参照し、受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して分配部に通知するサブキャリア割当ステップと、重み計算部がサブキャリア割当ステップでのサブキャリア割り当てに従い、伝搬パラメータ推定ステップで得られた出力から空間分割多重するための各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、サブキャリア変調・電力割当部および重み乗算部に通知する重み計算ステップとを実行する。 The second invention is a space in which space and frequency are divided and connected between one transmitter having a plurality of transmitting antennas and one or more receivers each having one or more receiving antennas and a receiving unit. In the frequency division multiple access method, the transmitter includes a transmission data unit, a distribution unit, a subcarrier modulation / power allocation unit, a weight multiplication unit, an IFFT calculation unit, a propagation parameter estimation unit, a subcarrier allocation unit, and a weight calculation unit. comprising, transmitting data unit, the transmission data to be transmitted to the receiving unit of the receiver held by the system, the distribution unit receives the transmission data of each channel from the transmission data unit, transmission data for each line occupies 1 satisfaction and dispensing steps, the sub-carrier modulation and power allocation unit receives the transmission data distributed to each subcarrier in distributing step, the required communication quality distributed to more subcarriers That under conditions, and the sub-carrier modulation and power allocation step each subcarrier to determine the transmission bit rate and transmission power to be transmitted, the weight multiplication unit is, in the output obtained by the subcarrier modulation and power allocation step, the same a weight multiplication step of multiplying a weight to transmission data 1 or the use of sub-carrier of, IFFT calculation unit, of the output obtained by the weight multiplication step, of all the sub-carrier to be transmitted from one transmit antenna inverse Fourier transformation signal (IFFT conversion), the propagation parameter estimation and IFFT calculation step of connecting the respective transmit antennas, the propagation parameter estimation unit, which estimates the propagation parameters for each sub-carrier between each transmit antenna and each receive antenna a step, the subcarrier allocation section, allocation of subcarrier modulation and power allocation step In accordance with the results, the subcarriers used by each transmission data are determined according to the number of transmission data lines to be transmitted to the reception unit, the required bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter, and are distributed The subcarrier allocation step to be notified, and the weight calculation unit according to the subcarrier allocation in the subcarrier allocation step, for each subcarrier transmitted from each transmission antenna for space division multiplexing from the output obtained in the propagation parameter estimation step A weight calculation step of determining a weight and notifying the subcarrier modulation / power allocation unit and the weight multiplication unit is executed.

第2の発明の空間・周波数分割多元接続方法のサブキャリア割当ステップでは、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
また、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
また、サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化し、かつ各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
また、サブキャリア変調・電力割当部から所要送信電力を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する所要送信電力を最小化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う。

In the subcarrier allocation step of the space / frequency division multiple access method of the second invention, a combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system with reference to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit Is an unknown variable, and as a target function to maximize the total bit rate of transmission data of all systems when a value is input to the unknown variable, the transmission of each system is obtained by using a genetic algorithm to obtain the solution of the unknown variable. Subcarrier allocation is performed so that data occupies the same subcarrier.
Also, referring to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, the combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system is set as an unknown variable, and transmission of each system when a value is input to the unknown variable As an objective function that satisfies the required bit rate of data, a solution of an unknown variable is obtained using a genetic algorithm, so that subcarriers are allocated so that transmission data of each system occupies the same subcarrier .
Also, referring to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, the same subcarrier combination occupied by transmission data of each system is set as an unknown variable, and transmission of all systems when a value is input to the unknown variable By obtaining the solution of unknown variables using a genetic algorithm as an objective function that maximizes the total bit rate of the data and satisfies the required bit rate of the transmission data of each system, the transmission data of each system has the same sub- Subcarriers are allocated so as to occupy carriers .
Also, referring to the required transmission power from the subcarrier modulation / power allocation unit, the combination of the same subcarriers occupied by the transmission data of each system is an unknown variable, and the transmission data of each system when a value is input to the unknown variable As an objective function for minimizing the required transmission power that satisfies the required bit rate of the Make assignments.

本発明の空間・周波数分割多元接続装置は、サブキャリア割当部が送信可能なビット数または所要送信電力を参照し、送信ビット数が増加し、所要送信電力が低減するように、送信データの系統数およびサブキャリアごとの受信アンテナの組を伝搬環境の変動に応じて適応的に選択し、所要品質を満足するように各サブキャリアの送信ビット数および送信電力を調整することができる。   The spatial / frequency division multiple access apparatus of the present invention refers to the number of bits that can be transmitted by the subcarrier allocation unit or the required transmission power, and the transmission data system so that the number of transmission bits increases and the required transmission power decreases. It is possible to adaptively select a set of reception antennas for each number and subcarrier according to changes in the propagation environment, and to adjust the number of transmission bits and transmission power of each subcarrier so as to satisfy the required quality.

本発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、各サブキャリアに対して送信可能ビット数が増加するような伝搬パラメータの組となる受信アンテナを選択することにより、優れたビット誤り率を維持しつつビットレートの高い通信を行うことができる。   The subcarrier allocating unit of the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention selects a receiving antenna that is a set of propagation parameters that increases the number of transmittable bits for each subcarrier, thereby achieving excellent bit error. Communication with a high bit rate can be performed while maintaining the rate.

また、本発明の空間・周波数分割多元接続装置のサブキャリア割当部は、各サブキャリアに対して所要送信ビット数を満たしつつ所要送信電力が低減するような伝搬パラメータの組となる受信アンテナを選択することにより、優れたビット誤り率を維持しつつ送信電力を低減した通信を行うことができる。   In addition, the subcarrier allocating unit of the spatial / frequency division multiple access apparatus of the present invention selects a reception antenna that is a set of propagation parameters that reduces the required transmission power while satisfying the required number of transmission bits for each subcarrier. By doing so, it is possible to perform communication with reduced transmission power while maintaining an excellent bit error rate.

さらに、本発明の空間・周波数分割多元接続装置は、1台の受信機が複数の受信アンテナおよび受信部を備えることにより、受信機当たりのビットレートを高めることができる。   Furthermore, the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention can increase the bit rate per receiver by providing one receiver with a plurality of receiving antennas and receiving units.

さらに、本発明の空間・周波数分割多元接続装置は、互いに干渉を与えにくい伝搬環境をもつ送受信アンテナの組を選択することにより、複数の独立な通信路を形成してビットレートを高めることができる。   Furthermore, the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention can increase the bit rate by forming a plurality of independent communication paths by selecting a pair of transmission / reception antennas having propagation environments that do not easily interfere with each other. .

(第1の実施形態)
図1は、本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第1の実施形態を示す。ここでは、2本のアンテナを搭載する送信機21と、1本のアンテナを搭載する2台の受信機22a,22bとの間で空間・周波数分割多元接続する構成について説明する。また、本構成では、周波数選択性フェージングに有効な複数のサブキャリアを用いて信号を伝送するOFDM変調を併用するものとし、簡単のために最大サブキャリア数を2とする。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention. Here, a configuration in which a space / frequency division multiple connection is made between a transmitter 21 equipped with two antennas and two receivers 22a and 22b equipped with one antenna will be described. In this configuration, OFDM modulation for transmitting a signal using a plurality of subcarriers effective for frequency selective fading is used together, and the maximum number of subcarriers is set to 2 for simplicity.

図において、送信データ部1a,1b、分配部2a,2b、重み乗算部4a,4b、IFFT演算部5a,5b、送信アンテナ6a,6b、受信アンテナ7a,7b、受信部8a,8b、重み計算部11、伝搬パラメータ推定部12は、図6に示す従来構成と同様である。   In the figure, transmission data sections 1a and 1b, distribution sections 2a and 2b, weight multiplication sections 4a and 4b, IFFT calculation sections 5a and 5b, transmission antennas 6a and 6b, reception antennas 7a and 7b, reception sections 8a and 8b, weight calculation The unit 11 and the propagation parameter estimation unit 12 are the same as those in the conventional configuration shown in FIG.

本実施形態の特徴は、従来の空間分割多元接続装置のサブキャリア変調部9a,9bをサブキャリア変調・電力割当部3a,3bに置き換え、重み計算部11の出力に応じて通信品質を満足するように各サブキャリアの送信ビット数と送信電力を調整するとともに、その情報を新たに設けたサブキャリア割当部10に与え、分配部2a,2bがサブキャリア割当部10を参照し、送信ビットレートが増加するように各系統が使用するサブキャリアを選択するところにある。   The feature of this embodiment is that the subcarrier modulation units 9a and 9b of the conventional space division multiple access apparatus are replaced with subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b, and the communication quality is satisfied according to the output of the weight calculation unit 11. As described above, the number of transmission bits and transmission power of each subcarrier are adjusted, and the information is given to the newly provided subcarrier allocation unit 10, and the distribution units 2a and 2b refer to the subcarrier allocation unit 10 to transmit the transmission bit rate. The subcarriers used by each system are selected so that the number increases.

以下、本実施形態の構成による動作例について説明する。
送信データ部1aは、送信機21から受信機22aへ送信する系統1の送信データを保持する。送信データ部1bは、送信機21から受信機22bへ送信する系統2の送信データを保持する。各系統の送信データは、分配部2a,2bがサブキャリア割当部10を参照し、使用するサブキャリアに分配される。ここでは、分配部2aはサブキャリア1およびサブキャリア2を使用し、分配部2bはサブキャリア1のみを使用する。これに対応するようにサブキャリア割当部10が指示するサブキャリア割当用行列Dは、
Hereinafter, an operation example according to the configuration of the present embodiment will be described.
The transmission data unit 1a holds transmission data of the system 1 transmitted from the transmitter 21 to the receiver 22a. The transmission data unit 1b holds transmission data of the system 2 that is transmitted from the transmitter 21 to the receiver 22b. The transmission data of each system is distributed to the subcarriers to be used by the distribution units 2a and 2b with reference to the subcarrier allocation unit 10. Here, distribution section 2a uses subcarrier 1 and subcarrier 2, and distribution section 2b uses only subcarrier 1. The subcarrier allocation matrix D instructed by the subcarrier allocation unit 10 to correspond to this is:

Figure 0005160305
Figure 0005160305

と表わされる。ここで、各列は送信データの系統を表し、各列はサブキャリアの番号を表し、サブキャリアを使用する場合を「1」、使用しない場合を「0」としている。サブキャリア割当用行列Dの決定方法については後述する。 It is expressed as Here, each column represents a transmission data system, each column represents a subcarrier number, and “1” indicates that the subcarrier is used and “0” indicates that the subcarrier is not used. A method for determining the subcarrier allocation matrix D will be described later.

まず、重み計算部11の動作について説明する。重み計算部11は、伝搬パラメータ推定部12から得た伝搬パラメータ行列Hと、サブキャリア割当部10が出力するサブキャリア割当用行列Dを参照し、空間分割多元接続が可能になるように重みを計算する。ここで得られるサブキャリア1の重みC(1) およびサブキャリア2の重みC(2) は、疑似逆行列を用いて、
C(1) =H(1)*(H(1)H(1)*)-1
C(2) =H(2)*(H(2)H(2)*)-1 …(4)
で表される。ここで、*は行列の転置を表し、−1は通常の逆行列計算を表す。H(1) およびH(2) は、各サブキャリアが使用する受信アンテナに関する伝搬パラメータで構成され、
First, the operation of the weight calculation unit 11 will be described. The weight calculation unit 11 refers to the propagation parameter matrix H obtained from the propagation parameter estimation unit 12 and the subcarrier allocation matrix D output from the subcarrier allocation unit 10, and assigns weights so that space division multiple access is possible. calculate. The weight C (1) of subcarrier 1 and the weight C (2) of subcarrier 2 obtained here are obtained by using a pseudo inverse matrix.
C (1) = H (1) * (H (1) H (1) * ) -1
C (2) = H (2) * (H (2) H (2) * ) -1 ... (4)
It is represented by Here, * represents transposition of the matrix, and -1 represents normal inverse matrix calculation. H (1) and H (2) are composed of propagation parameters related to the receiving antenna used by each subcarrier,

Figure 0005160305
Figure 0005160305

と表される。
分配部2a,2bで分配された送信ビットは、サブキャリア変調・電力分配部3a,3bでサブキャリア変調される。ここでは、各サブキャリアの重みC(1) ,C(2) と、伝搬パラメータH(1) ,H(2) とを参照し、受信機22a,22bが必要とする誤り率を満足するように変調方式と電力とを決定する。
It is expressed.
The transmission bits distributed by distribution units 2a and 2b are subcarrier modulated by subcarrier modulation / power distribution units 3a and 3b. Here, the error rates required by the receivers 22a and 22b are satisfied by referring to the weights C (1) and C (2) of the subcarriers and the propagation parameters H (1) and H (2). The modulation method and power are determined.

サブキャリア変調・電力分配部3a,3bの動作について、図2を参照して説明する。ここでは、Greedy water-filling algorithmに従った変調方式の決定と送信電力の配分について示すが、これ以外の方法を用いてもよいし、変調方式を固定として送信電力のみを調整する方法、あるいは送信電力を固定として変調方式のみを調整する方法を用いてもよい。また、サブキャリア変調には、1シンボル当たり2ビットを伝送するQPSK、1シンボル当たり4ビットを伝送する16QAM、1シンボル当たり6ビットを伝送する64QAMを用いるものとする。   The operation of the subcarrier modulation / power distribution units 3a and 3b will be described with reference to FIG. Here, modulation method determination and transmission power allocation according to the Greedy water-filling algorithm are shown, but other methods may be used, a method of adjusting only the transmission power with the modulation method fixed, or transmission You may use the method of adjusting only a modulation system by fixing electric power. For subcarrier modulation, QPSK that transmits 2 bits per symbol, 16 QAM that transmits 4 bits per symbol, and 64 QAM that transmits 6 bits per symbol are used.

まず、各サブキャリアに配分する送信電力P(n) をすべて0、変調方式番号M(n) を0として初期化する(S1)。ここで、nはサブキャリア番号であり1〜Nの整数とする。Nは使用サブキャリア数であり、本実施形態では系統1は2、系統2は1である。M(n) が0の場合はサブキャリアnへのビットの割り当てなし、1の場合は2ビット割り当て(QPSK)、2の場合は4ビット割り当て(16QAM)、3の場合は6ビット割り当て(64QAM)とする。   First, the transmission power P (n) allocated to each subcarrier is initialized to 0, and the modulation scheme number M (n) is set to 0 (S1). Here, n is a subcarrier number and is an integer of 1 to N. N is the number of subcarriers used. In this embodiment, system 1 is 2 and system 2 is 1. No bit is assigned to subcarrier n when M (n) is 0, 2 bits are assigned (QPSK) when 1 is assigned, 4 bits are assigned (16 QAM), 2 is assigned with 6 bits (64 QAM) ).

次に、各サブキャリアごとに現在の状態よりも2ビット多く伝送する、すなわち変調方式を1段階増加するために必要な加算電力ΔP0(n)を次式に基づいて計算する(S2)。
ΔP0(n)={R(M(n)+1)−R(M(n))}/{ΣH(n)C(n)}2
ΔP(n) =ΔP0(n)Σ|C(n)|2
ここで、R(M(n)) は変調方式番号M(n) のときに必要な受信電力、ΣH(n)C(n)はサブキャリアごとの目的の受信アンテナが関連する成分の和を表す。ΔP0(n)はサブキャリア変調・電力割当部3a,3bの出力におけるレベルであり、これを送信アンテナから出力される電力に換算したものがΔP(n) である。伝搬パラメータH(n) は、受信機から送出されるリバースリンクのトレーニング信号から推定する構成であり、送信機において既知であるものとする。
Next, the additional power ΔP 0 (n) required for transmitting 2 bits more than the current state for each subcarrier, that is, for increasing the modulation scheme by one step, is calculated based on the following equation (S2).
ΔP 0 (n) = {R (M (n) +1) −R (M (n))} / {ΣH (n) C (n)} 2
ΔP (n) = ΔP 0 (n) Σ | C (n) | 2
Here, R (M (n)) is the received power required for the modulation scheme number M (n), and ΣH (n) C (n) is the sum of components related to the target receiving antenna for each subcarrier. Represent. ΔP 0 (n) is a level at the output of the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b, and ΔP (n) is obtained by converting this into power output from the transmission antenna. The propagation parameter H (n) is a configuration estimated from the reverse link training signal transmitted from the receiver, and is assumed to be known in the transmitter.

次に、ステップS2で求めた各サブキャリアの加算電力ΔP(1) 〜ΔP(N) の最小値をΔPmin と、そのときのサブキャリア番号nmin を探索する(S3)。なお、ステップS3のarg(min(ΔP(n))) は、ΔPmin におけるnを出力する関数である。   Next, the minimum value of the added powers ΔP (1) to ΔP (N) of each subcarrier obtained in step S2 is searched for ΔPmin and the subcarrier number nmin at that time (S3). Note that arg (min (ΔP (n))) in step S3 is a function that outputs n in ΔPmin.

次に、これまでに各サブキャリアに配分した送信電力P(1) 〜P(N) の合計sum(P(n))とステップS3で探索したΔPmin の和と、最大送信電力Pmax を比較し(S4)、sum(P(n))+ΔPmin がPmax を超えた場合には、このビットの割り当てを行うことはできないので処理を終了する。一方、sum(P(n))+ΔPmin がPmax を超えない場合には、加算電力が最小となるサブキャリアnmin に変調方式番号および電力を割り当てる。すなわち、サブキャリアnmin の送信電力P(nmin)にΔPmin を増加し、変調方式番号M(nmin)に1を増加し(S5)、再度ステップS2からの手順を繰り返す。これにより、サブキャリア番号nmin に対して、常に品質を一定に保ったまま、変調方式番号(M(nmin)+1)と送信電力(P(nmin)+ΔPmin) の割り当てが行われる。   Next, the sum total (P (n)) of transmission powers P (1) to P (N) allocated to each subcarrier so far and the sum of ΔPmin searched in step S3 are compared with the maximum transmission power Pmax. (S4) If sum (P (n)) + ΔPmin exceeds Pmax, this bit cannot be assigned and the process is terminated. On the other hand, if sum (P (n)) + ΔPmin does not exceed Pmax, a modulation scheme number and power are assigned to the subcarrier nmin that minimizes the added power. That is, ΔPmin is increased to the transmission power P (nmin) of the subcarrier nmin, 1 is increased to the modulation scheme number M (nmin) (S5), and the procedure from step S2 is repeated again. As a result, the modulation scheme number (M (nmin) +1) and the transmission power (P (nmin) + ΔPmin) are assigned to the subcarrier number nmin while the quality is always kept constant.

なお、最大送信電力Pmax は総送信電力を系統数で割ってもよいし、総送信電力を超えない範囲でユーザごとに異なる電力を割り当ててもよい。この段階で、変調方式番号M(n) が初期値0のままのサブキャリアは送信電力P(n) も0であり、送信ビットおよび送信電力が配分されないサブキャリアである。   For the maximum transmission power Pmax, the total transmission power may be divided by the number of systems, or different power may be allocated for each user within a range not exceeding the total transmission power. At this stage, the subcarriers whose modulation scheme number M (n) remains the initial value 0 have the transmission power P (n) of 0, and are the subcarriers to which no transmission bits and transmission power are allocated.

ここで、ある時刻の系統1、サブキャリア1、サブキャリア変調・電力割当部3aの出力における送信シンボルをAとし、系統2、サブキャリア1、サブキャリア変調・電力割当部3bの出力における送信シンボルをBとする。   Here, a transmission symbol at the output of system 1, subcarrier 1, subcarrier modulation / power allocation unit 3a at a certain time is A, and a transmission symbol at the output of system 2, subcarrier 1, subcarrier modulation / power allocation unit 3b Is B.

これらの信号は、重み計算部11で先に求めた重みCが乗算され、位相・振幅の調整が行われる。重み乗算部4aの出力は、系統1,2のサブキャリア1を用いて送信アンテナ6a,6bから送信する信号を表す。同様に、重み乗算部4bの出力は、系統1のサブキャリア2を用いて送信アンテナ6a,6bから送信する信号を表す。   These signals are multiplied by the weight C previously obtained by the weight calculator 11, and the phase and amplitude are adjusted. The output of the weight multiplication unit 4a represents a signal transmitted from the transmission antennas 6a and 6b using the subcarriers 1 of the systems 1 and 2. Similarly, the output of the weight multiplication unit 4 b represents a signal transmitted from the transmission antennas 6 a and 6 b using the subcarrier 2 of the system 1.

重み乗算部4a,4bの出力は、IFFT演算部5a,5bでそれぞれIFFT演算された後にガードインターバルが付加され、OFDM信号に変換される。このOFDM信号は送信アンテナ6a,6bから送信され、空間上で伝搬パラメータ行列Hの変動を受けた後に受信アンテナ7a,7bに到達する。この時点で、受信機22a,22bにはそれぞれ所望とする信号が受信され、受信部8a,8bが送信シンボルA,Bを復元する。   The outputs of the weight multipliers 4a and 4b are subjected to IFFT computations by the IFFT computation units 5a and 5b, respectively, are added with a guard interval, and are converted into OFDM signals. This OFDM signal is transmitted from the transmitting antennas 6a and 6b, and reaches the receiving antennas 7a and 7b after receiving a fluctuation of the propagation parameter matrix H in space. At this time, the receivers 22a and 22b receive desired signals, respectively, and the receiving units 8a and 8b restore the transmission symbols A and B.

サブキャリア割当部10は、指示したサブキャリア割当用行列Dに対してサブキャリア変調・電力割当部3a,3bが行った割り当て結果を参照し、各系統の送信信号の合計ビットレートを最大化するようにサブキャリア割当用行列Dを調整する。また、各系統の送信信号の所要ビットレートを満足するようにサブキャリア割当用行列Dを調整してもよい。また、全系統の送信信号の合計ビットレートの増加と各系統の送信信号の所要ビットレートが両立するようにサブキャリア割当用行列Dを調整してもよい。また、サブキャリア割当部10におけるサブキャリア割当用行列Dの決定と、サブキャリア変調・電力割当部3a,3bにおけるビット数の通知を繰り返し行った後に信号を送出するようにしてもよい。   The subcarrier allocation unit 10 refers to the allocation result performed by the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b with respect to the designated subcarrier allocation matrix D, and maximizes the total bit rate of transmission signals of each system. The subcarrier allocation matrix D is adjusted as described above. Further, the subcarrier allocation matrix D may be adjusted so as to satisfy the required bit rate of the transmission signal of each system. Further, the subcarrier allocation matrix D may be adjusted so that the increase in the total bit rate of the transmission signals of all systems and the required bit rate of the transmission signals of each system are compatible. Alternatively, the signal may be transmitted after the determination of the subcarrier allocation matrix D in the subcarrier allocation unit 10 and the notification of the number of bits in the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b are repeatedly performed.

ここまで、送信アンテナを2本搭載する1台の送信機21と、受信アンテナを1本搭載する2台の受信機22a,22bで構成される例を示したが、送信アンテナが3本以上であっても、また受信機が1台または3台以上であっても同様である。また、複数の受信アンテナからその数よりも少ない数の一連の計算に用いる受信アンテナ、すなわち送信系統数を事前に定めてもよい。以上により、伝送速度が高くかつ優れたビット誤り率を維持する通信が可能となる。   Up to this point, an example has been shown in which one transmitter 21 equipped with two transmission antennas and two receivers 22a and 22b equipped with one reception antenna are shown. Even if there are one or three or more receivers, the same applies. In addition, the number of receiving antennas used for a series of calculations smaller than the number of receiving antennas, that is, the number of transmission systems may be determined in advance. As described above, communication with a high transmission rate and an excellent bit error rate can be performed.

(第2の実施形態)
本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態の構成において、サブキャリア変調・電力割当部3a,3bの動作規範が異なり、各系統が所要ビットレートを満足するように動作することを特徴とする。サブキャリア変調・電力割当部3a,3b以外の動作は第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention differs from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the operational rules of the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b are different. It is characterized by operating so as to satisfy the required bit rate. Operations other than the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b are the same as those in the first embodiment.

本実施形態のサブキャリア変調・電力分配部3a,3bの動作について、図3を参照して説明する。ここでは、Greedy water-filling algorithmに従った変調方式の決定と送信電力の配分について示すが、これ以外の方法を用いてもよいし、変調方式を固定として送信電力のみを調整する方法、あるいは送信電力を固定として変調方式のみを調整する方法を用いてもよい。   The operation of the subcarrier modulation / power distribution units 3a and 3b of this embodiment will be described with reference to FIG. Here, modulation method determination and transmission power allocation according to the Greedy water-filling algorithm are shown, but other methods may be used, a method of adjusting only the transmission power with the modulation method fixed, or transmission You may use the method of adjusting only a modulation system by fixing electric power.

図3において、ステップS11〜S13は、図2に示す第1の実施形態のステップS1〜S3と同じであり、ステップS13の次に、加算電力が最小となるサブキャリアnmin に変調方式番号および電力を割り当てる。すなわち、サブキャリアnmin の送信電力P(nmin)にΔPmin を増加し、変調方式番号M(nmin) に1を増加する(S14)。この演算を行うことにより、次に品質を一定に保ったままで電力と変調方式の割り当てを行うことができる。   In FIG. 3, steps S11 to S13 are the same as steps S1 to S3 of the first embodiment shown in FIG. 2, and after step S13, the modulation scheme number and power are added to the subcarrier nmin where the added power is minimized. Assign. That is, ΔPmin is increased to the transmission power P (nmin) of the subcarrier nmin, and 1 is increased to the modulation method number M (nmin) (S14). By performing this calculation, power and modulation schemes can be assigned next while maintaining the quality constant.

次に、これまでに各サブキャリアに配分した変調方式番号M(1) 〜M(N) の合計sum(M(n))と、所要ビットレートMmax を比較し(S15)、sum(M(n))がMmax を超えない場合には、再度ステップS12からの手順を繰り返す。そして、sum(M(n))がMmax を超えた時点で処理を終了する。この段階で、変調方式番号M(n) が初期値0のままのサブキャリアは送信電力P(n) も0であり、送信ビットおよび送信電力が配分されないサブキャリアである。以上により、伝送速度が高くかつ優れたビット誤り率を維持する通信が可能となる。   Next, the total sum (M (n)) of the modulation scheme numbers M (1) to M (N) allocated to the subcarriers so far is compared with the required bit rate Mmax (S15), and sum (M ( If n)) does not exceed Mmax, the procedure from step S12 is repeated again. Then, the process ends when sum (M (n)) exceeds Mmax. At this stage, the subcarriers whose modulation scheme number M (n) remains the initial value 0 have the transmission power P (n) of 0, and are the subcarriers to which no transmission bits and transmission power are allocated. As described above, communication with a high transmission rate and an excellent bit error rate can be performed.

(第3の実施形態)
本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第3の実施形態は、図1に示す第1の実施形態の構成において、サブキャリア割当部10の動作に遺伝的アルゴリズムを導入するところに特徴とする。サブキャリア割当部10以外の動作は第1の実施形態または第2の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
The third embodiment of the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention is characterized in that a genetic algorithm is introduced into the operation of the subcarrier allocation unit 10 in the configuration of the first embodiment shown in FIG. . Operations other than the subcarrier allocation unit 10 are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

本実施形態のサブキャリア割当部10の動作について、図4を参照して説明する。
サブキャリア割当部10は、その内部に第1の実施形態で示したサブキャリア割当用行列Dを複数個保有している(S21)。ここでは、サブキャリア割当用行列D1 ,D2 の2つを保有しているものとし、これがサブキャリア割当の候補となる。各サブキャリア割当用行列D1 ,D2 の初期値は全零、全1、または0と1の乱数で与える。初期値における各サブキャリア割当用行列D1 ,D2 の要素は同じであっても異なっていてもよい。
The operation of the subcarrier allocation unit 10 of this embodiment will be described with reference to FIG.
The subcarrier allocation unit 10 has a plurality of subcarrier allocation matrices D shown in the first embodiment therein (S21). Here, two subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 are held, and these are candidates for subcarrier allocation. The initial values of the subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 are given as all zeros, all ones, or 0 and 1 random numbers. The elements of the subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 at the initial value may be the same or different.

次に、各サブキャリア割当用行列D1 ,D2 の性能の評価を行う(S22)。すなわち、D1 またはD2 を図1における分配部2a,2bに与えた際のサブキャリア変調・電力割当部3a,3bの計算結果(第1の実施形態における所要ビット数、第2の実施形態における所要電力)を得る。D1 に対する結果をE1 、D2 に対する結果をE2 とする。ここで、E1 またはE2 が所要のビット数または電力を満足しているか否かを判断し(S23)、満足している場合には処理を終了し、満足していない場合には次のステップに進む。 Next, the performance of each of the subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 is evaluated (S22). That is, the calculation result of the subcarrier modulation / power allocation units 3a and 3b when D 1 or D 2 is given to the distribution units 2a and 2b in FIG. 1 (the required number of bits in the first embodiment, the second embodiment Required power). The result for D 1 is E 1 and the result for D 2 is E 2 . Here, it is determined whether or not E 1 or E 2 satisfies the required number of bits or power (S23). If satisfied, the process is terminated. Proceed to step.

次に、サブキャリア割当用行列D1 ,D2 の選択を行う(S24)。これは、先の評価結果から特性の優れるものを次の世代に確率的に残りやすくするものである。ここでは、元のD1 ,D2 からD2 を削除し、D1 を複製して新たにD1 ,D2 を生成する。 Next, the subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 are selected (S24). This is to make it easier for the next generation to remain probable from the previous evaluation result. Here, D 2 is deleted from the original D 1 and D 2 , and D 1 is duplicated to newly generate D 1 and D 2 .

次に、新たなサブキャリア割当用行列D1 ,D2 の交叉を行う(S25)。これは、行列間での要素の入れ替えであり、確率的に発生させる。ここでは、元のD1 を構成する成分c,dと、D2 を構成する成分g,hとを入れ替え、新たにD1 ,D2 を生成する。 Next, crossover of new subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 is performed (S25). This is an exchange of elements between matrices, and is generated stochastically. Here, the components c and d constituting the original D 1 and the components g and h constituting D 2 are exchanged to newly generate D 1 and D 2 .

次に、新たなサブキャリア割当用行列D1 ,D2 の突然変異を行い(S26)、ステップS22に戻る。これは、行列内での要素の変化であり、確率的に発生させる。ここでは、ビットの反転を意味し、D1 を構成する成分c(例えば0)がビット反転し、成分cが1となった新たなD1 を生成する。 Next, new subcarrier allocation matrices D 1 and D 2 are mutated (S26), and the process returns to step S22. This is a change in the elements in the matrix and occurs probabilistically. Here, bit inversion means that component c (for example, 0) constituting D 1 is bit-inverted, and a new D 1 in which component c becomes 1 is generated.

このステップS22からステップS26までの処理は、所要のビット数または電力の条件が達成されるまで繰り返される。以上により、伝送速度が高くかつ優れたビット誤り率を維持する通信が可能となる。   The processing from step S22 to step S26 is repeated until a required bit number or power condition is achieved. As described above, communication with a high transmission rate and an excellent bit error rate can be performed.

(第4の実施形態)
図5は、本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第4の実施形態を示す。
本実施形態は、図1に示す第1の実施形態と同様に、2本のアンテナを搭載する送信機21と、1本のアンテナを搭載する2台の受信機22a,22bとの間で空間・周波数分割多元接続する構成であるが、送信機21の送信アンテナ6a,6bが大幅に離れた位置に配置される場合を想定している。そのため、送信アンテナ6aの送信信号が到達する領域Aと、送信アンテナ6bの送信信号が到達する領域Bが大きく異なる。なお、領域A,Bは、あるサブキャリアに対する例であり、周波数選択性フェージングが生ずる伝搬環境ではサブキャリアごとに生じる領域は異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the space / frequency division multiple access apparatus of the present invention.
In the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, a space is formed between a transmitter 21 having two antennas and two receivers 22a and 22b having one antenna. -Although it is the structure which carries out frequency division multiple access, the case where the transmission antennas 6a and 6b of the transmitter 21 are arrange | positioned in the position far away is assumed. Therefore, the area A where the transmission signal of the transmission antenna 6a reaches and the area B where the transmission signal of the transmission antenna 6b arrives are greatly different. Regions A and B are examples for a certain subcarrier, and regions generated for each subcarrier differ in a propagation environment in which frequency selective fading occurs.

ここで、領域Aおよび領域Bに属さない領域は信号が到達しないため、このサブキャリアで通信を行うことはできない。ただし、他のサブキャリアではいずれか一方の領域、または両方の領域に含まれる可能性はある。   Here, since signals do not reach regions A and B that do not belong to region B, it is not possible to perform communication using this subcarrier. However, other subcarriers may be included in one or both regions.

領域Aおよび領域Bに属する領域は、第1〜第3の実施形態に示す動作で空間分割多元接続が可能である。   Areas belonging to area A and area B can be subjected to space division multiple access by the operations shown in the first to third embodiments.

領域Aのみに属する領域は、領域Bの影響を受けない。図5では、この領域に受信機22aが位置している。したがって、受信機22aは送信アンテナ6bからの信号に関わらず通信を行うことができる。同様に、領域Bのみに属する領域は、領域Aの影響を受けない。図5では、この領域に受信機22bが位置している。したがって、受信機22bは送信アンテナ6aからの信号に関わらず通信を行うことができる。サブキャリア割当部10は、このような組合せを選択するように動作する。この結果、同一サブキャリアを使用する独立した複数の伝送経路が形成され、システム全体の伝送速度を向上させることができる。   Regions belonging only to region A are not affected by region B. In FIG. 5, the receiver 22a is located in this area. Therefore, the receiver 22a can perform communication regardless of the signal from the transmission antenna 6b. Similarly, a region belonging only to the region B is not affected by the region A. In FIG. 5, the receiver 22b is located in this area. Therefore, the receiver 22b can perform communication regardless of the signal from the transmission antenna 6a. The subcarrier allocation unit 10 operates to select such a combination. As a result, a plurality of independent transmission paths using the same subcarrier are formed, and the transmission speed of the entire system can be improved.

本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第1の実施形態を示す図。The figure which shows 1st Embodiment of the space and frequency division multiple access apparatus of this invention. 第1の実施形態におけるサブキャリア変調・電力分配部3a,3bの動作例を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation example of the subcarrier modulation and electric power distribution part 3a, 3b in 1st Embodiment. 第2の実施形態におけるサブキャリア変調・電力分配部3a,3bの動作例を示すフローチャート。9 is a flowchart showing an operation example of subcarrier modulation / power distribution units 3a and 3b in the second embodiment. 第3の実施形態におけるサブキャリア割当部10の動作例を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation example of the subcarrier allocation part 10 in 3rd Embodiment. 本発明の空間・周波数分割多元接続装置の第4の実施形態を示す図。The figure which shows 4th Embodiment of the space and frequency division multiple access apparatus of this invention. 従来の空間分割多元接続の例を示す図。The figure which shows the example of the conventional space division multiple access. 従来の空間分割多元接続装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the conventional space division multiple access apparatus. 周波数選択性フェージングの例を示す図。The figure which shows the example of frequency selective fading.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b 送信データ部
2a,2b 分配部
3a,3b サブキャリア変調部
4a,4b 重み乗算部
5a,5b IFFT演算部
6a,6b 送信アンテナ
7a,7b 受信アンテナ
8a,8b 受信部
9a,9b サブキャリア変調・電力割当部
10 サブキャリア割当部
11 重み計算部
12 伝搬パラメータ推定部
21 送信機
22a,22b 受信機
1a, 1b Transmission data section 2a, 2b Distribution section 3a, 3b Subcarrier modulation section 4a, 4b Weight multiplication section 5a, 5b IFFT calculation section 6a, 6b Transmission antenna 7a, 7b Reception antenna 8a, 8b Reception section 9a, 9b Subcarrier Modulation / power allocation unit 10 Subcarrier allocation unit 11 Weight calculation unit 12 Propagation parameter estimation unit 21 Transmitter 22a, 22b Receiver

Claims (10)

複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続装置において、
前記送信機は、
前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有する送信データ部と、
前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配部と、
前記分配部から各サブキャリアに分配した送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算するサブキャリア数と同数の重み乗算部と、
前記重み乗算部の出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算部と、
前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当部と、
前記サブキャリア割当部のサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定部の出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算部と
を備え
前記サブキャリア割当部は、
前記サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
Spatial / frequency division multiple access apparatus for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmission antennas and one or more receivers each having one or more reception antennas and reception units In
The transmitter is
A transmission data part that holds transmission data to be transmitted to each receiving part of the receiver for each system, and
A distribution unit that inputs the transmission data of each system from the transmission data unit and distributes the data to one or more subcarriers occupied by the transmission data for each system;
A subcarrier modulation / power allocation unit that inputs transmission data distributed to each subcarrier from the distribution unit and determines the number of transmission bits and transmission power transmitted by each subcarrier under conditions that satisfy required communication quality; ,
Among the outputs of the subcarrier modulation / power allocation unit, the same number of weight multiplication units as the number of subcarriers for multiplying one or more transmission data using the same subcarrier,
An IFFT operation unit that performs inverse Fourier transform (IFFT transform) on signals of all subcarriers transmitted from one transmission antenna among outputs of the weight multiplication unit, and is connected to each of the transmission antennas;
A propagation parameter estimation unit for estimating a propagation parameter for each subcarrier between each transmission antenna and each reception antenna;
Each transmission data is referred to according to the number of transmission data lines to be transmitted to the reception unit, the requested bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter with reference to the allocation result of the subcarrier modulation / power allocation unit A subcarrier allocation unit that determines a subcarrier to be used and notifies the distribution unit;
In accordance with subcarrier allocation of the subcarrier allocation unit, the weight of each subcarrier transmitted from each transmission antenna for space division multiplexing is determined from the output of the propagation parameter estimation unit, and the subcarrier modulation / power allocation unit and A weight calculator for notifying the weight multiplier ,
The subcarrier allocation unit
Refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, sets the same subcarrier combination occupied by the transmission data of each system as an unknown variable, and transmits the transmission data of all systems when a value is input to the unknown variable By assigning subcarriers so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier by obtaining a solution of an unknown variable using a genetic algorithm as an objective function for maximizing the total bit rate of Spatial / frequency division multiple access device.
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続装置において、
前記送信機は、
前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有する送信データ部と、
前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配部と、
前記分配部から各サブキャリアに分配した送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算するサブキャリア数と同数の重み乗算部と、
前記重み乗算部の出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算部と、
前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当部と、
前記サブキャリア割当部のサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定部の出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算部と
を備え
前記サブキャリア割当部は、
前記サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
Spatial / frequency division multiple access apparatus for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmission antennas and one or more receivers each having one or more reception antennas and reception units In
The transmitter is
A transmission data part that holds transmission data to be transmitted to each receiving part of the receiver for each system, and
A distribution unit that inputs the transmission data of each system from the transmission data unit and distributes the data to one or more subcarriers occupied by the transmission data for each system;
A subcarrier modulation / power allocation unit that inputs transmission data distributed to each subcarrier from the distribution unit and determines the number of transmission bits and transmission power transmitted by each subcarrier under conditions that satisfy required communication quality; ,
Among the outputs of the subcarrier modulation / power allocation unit, the same number of weight multiplication units as the number of subcarriers for multiplying one or more transmission data using the same subcarrier,
An IFFT operation unit that performs inverse Fourier transform (IFFT transform) on signals of all subcarriers transmitted from one transmission antenna among outputs of the weight multiplication unit, and is connected to each of the transmission antennas;
A propagation parameter estimation unit for estimating a propagation parameter for each subcarrier between each transmission antenna and each reception antenna;
Each transmission data is referred to according to the number of transmission data lines to be transmitted to the reception unit, the requested bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter with reference to the allocation result of the subcarrier modulation / power allocation unit A subcarrier allocation unit that determines a subcarrier to be used and notifies the distribution unit;
In accordance with subcarrier allocation of the subcarrier allocation unit, the weight of each subcarrier transmitted from each transmission antenna for space division multiplexing is determined from the output of the propagation parameter estimation unit, and the subcarrier modulation / power allocation unit and A weight calculator for notifying the weight multiplier ,
The subcarrier allocation unit
Refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, sets the same subcarrier combination occupied by transmission data of each system as an unknown variable, and transmits the transmission data of each system when a value is input to the unknown variable As an objective function that satisfies the required bit rate, a solution of an unknown variable is obtained using a genetic algorithm, and subcarrier allocation is performed so that transmission data of each system occupies the same subcarrier. A featured space / frequency division multiple access device.
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続装置において、
前記送信機は、
前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有する送信データ部と、
前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配部と、
前記分配部から各サブキャリアに分配した送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算するサブキャリア数と同数の重み乗算部と、
前記重み乗算部の出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算部と、
前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当部と、
前記サブキャリア割当部のサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定部の出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算部と
を備え
前記サブキャリア割当部は、
前記サブキャリア変調・電力割当部から割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化し、かつ各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
Spatial / frequency division multiple access apparatus for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmission antennas and one or more receivers each having one or more reception antennas and reception units In
The transmitter is
A transmission data part that holds transmission data to be transmitted to each receiving part of the receiver for each system, and
A distribution unit that inputs the transmission data of each system from the transmission data unit and distributes the data to one or more subcarriers occupied by the transmission data for each system;
A subcarrier modulation / power allocation unit that inputs transmission data distributed to each subcarrier from the distribution unit and determines the number of transmission bits and transmission power transmitted by each subcarrier under conditions that satisfy required communication quality; ,
Among the outputs of the subcarrier modulation / power allocation unit, the same number of weight multiplication units as the number of subcarriers for multiplying one or more transmission data using the same subcarrier,
An IFFT operation unit that performs inverse Fourier transform (IFFT transform) on signals of all subcarriers transmitted from one transmission antenna among outputs of the weight multiplication unit, and is connected to each of the transmission antennas;
A propagation parameter estimation unit for estimating a propagation parameter for each subcarrier between each transmission antenna and each reception antenna;
Each transmission data is referred to according to the number of transmission data lines to be transmitted to the reception unit, the requested bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter with reference to the allocation result of the subcarrier modulation / power allocation unit A subcarrier allocation unit that determines a subcarrier to be used and notifies the distribution unit;
In accordance with subcarrier allocation of the subcarrier allocation unit, the weight of each subcarrier transmitted from each transmission antenna for space division multiplexing is determined from the output of the propagation parameter estimation unit, and the subcarrier modulation / power allocation unit and A weight calculator for notifying the weight multiplier ,
The subcarrier allocation unit
Refers to the number of allocatable bits from the subcarrier modulation / power allocation unit, sets the same subcarrier combination occupied by the transmission data of each system as an unknown variable, and transmits the transmission data of all systems when a value is input to the unknown variable By obtaining a solution of unknown variables using a genetic algorithm as an objective function that satisfies the required bit rate of transmission data of each system and maximizing the total bit rate of the transmission data of each system, A space / frequency division multiple access apparatus characterized in that subcarriers are allocated so as to occupy carriers .
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続装置において、
前記送信機は、
前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有する送信データ部と、
前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配部と、
前記分配部から各サブキャリアに分配した送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算するサブキャリア数と同数の重み乗算部と、
前記重み乗算部の出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算部と、
前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定部と、
前記サブキャリア変調・電力割当部の割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当部と、
前記サブキャリア割当部のサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定部の出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算部と
を備え
前記サブキャリア割当部は、
前記サブキャリア変調・電力割当部から所要送信電力を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する所要送信電力を最小化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
Spatial / frequency division multiple access apparatus for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmission antennas and one or more receivers each having one or more reception antennas and reception units In
The transmitter is
A transmission data part that holds transmission data to be transmitted to each receiving part of the receiver for each system, and
A distribution unit that inputs the transmission data of each system from the transmission data unit and distributes the data to one or more subcarriers occupied by the transmission data for each system;
A subcarrier modulation / power allocation unit that inputs transmission data distributed to each subcarrier from the distribution unit and determines the number of transmission bits and transmission power transmitted by each subcarrier under conditions that satisfy required communication quality; ,
Among the outputs of the subcarrier modulation / power allocation unit, the same number of weight multiplication units as the number of subcarriers for multiplying one or more transmission data using the same subcarrier,
An IFFT operation unit that performs inverse Fourier transform (IFFT transform) on signals of all subcarriers transmitted from one transmission antenna among outputs of the weight multiplication unit, and is connected to each of the transmission antennas;
A propagation parameter estimation unit for estimating a propagation parameter for each subcarrier between each transmission antenna and each reception antenna;
Each transmission data is referred to according to the number of transmission data lines to be transmitted to the reception unit, the requested bit rate, the transmission power of the transmission antenna, and the changing propagation parameter with reference to the allocation result of the subcarrier modulation / power allocation unit A subcarrier allocation unit that determines a subcarrier to be used and notifies the distribution unit;
In accordance with subcarrier allocation of the subcarrier allocation unit, the weight of each subcarrier transmitted from each transmission antenna for space division multiplexing is determined from the output of the propagation parameter estimation unit, and the subcarrier modulation / power allocation unit and A weight calculator for notifying the weight multiplier ,
The subcarrier allocation unit
The required transmission power is referred to from the subcarrier modulation / power allocation unit, the combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system is set as an unknown variable, and the transmission data of each system when a value is input to the unknown variable As an objective function for minimizing the required transmission power that satisfies the required bit rate, a subcarrier is used so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier by obtaining a solution of an unknown variable using a genetic algorithm. A space / frequency division multiple access device characterized in that allocation is performed .
請求項1〜請求項のいずれかに記載の空間・周波数分割多元接続装置において、
1つの受信機が複数の受信アンテナおよび受信部を備え、当該受信機が1または複数の系統の送信データを受信する構成である
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
In the space / frequency division multiple access apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
A space / frequency division multiple access apparatus, wherein one receiver includes a plurality of receiving antennas and a receiving unit, and the receiver receives transmission data of one or a plurality of systems.
請求項1〜請求項のいずれかに記載の空間・周波数分割多元接続装置において、
前記複数の送信アンテナが空間的に離れた位置に設置され、各送信アンテナがサブキャリアごとに異なるサービスエリアを形成し、
前記サブキャリア割当部は、前記各系統の送信データが干渉しないサブキャリアの組み合わせを選択する構成である
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続装置。
In the space / frequency division multiple access apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The plurality of transmission antennas are installed at spatially separated positions, and each transmission antenna forms a different service area for each subcarrier,
The space / frequency division multiple access apparatus, wherein the subcarrier allocation unit is configured to select a combination of subcarriers in which transmission data of each system does not interfere.
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続方法において、
前記送信機は、送信データ部と分配部とサブキャリア変調・電力割当部と重み乗算部とIFFT演算部と伝搬パラメータ推定部とサブキャリア割当部と重み計算部とを備え、
前記送信データ部は、前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有し、
前記分配部が前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配ステップと
前記サブキャリア変調・電力割当部が前記分配ステップで各サブキャリアに分配された送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当ステップと
前記重み乗算部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算する重み乗算ステップと
前記IFFT演算部が前記重み乗算ステップで得られた出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算ステップと
前記伝搬パラメータ推定部が前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定ステップと
前記サブキャリア割当部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップでの割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当ステップと
前記重み計算部が前記サブキャリア割当ステップでのサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定ステップで得られた出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算ステップと
を実行し、
前記サブキャリア割当ステップでは、
前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続方法。
Spatial / frequency division multiple access method for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmitting antennas and one or more receivers each having one or more receiving antennas and a receiving unit In
The transmitter includes a transmission data unit, a distribution unit, a subcarrier modulation / power allocation unit, a weight multiplication unit, an IFFT calculation unit, a propagation parameter estimation unit, a subcarrier allocation unit, and a weight calculation unit,
Wherein the transmission data unit, the transmission data to be transmitted to the receiving unit of the receiver held by the system,
A dispensing step the distribution unit, which receives the transmission data of the respective systems from the transmission data unit, the transmission data for each of the systems is distributed to one or more subcarriers occupied,
The subcarrier modulation and power allocation unit receives the transmission data distributed to each subcarrier in the distribution step, under conditions that satisfy the required communication quality, transmission bits and transmit power each subcarrier transmits Subcarrier modulation and power allocation step for determining
A weight multiplication step of multiplying the weight to the weight multiplication unit is, in the output obtained by the subcarrier modulation and power allocation step, one or more transmission data using the same sub-carrier,
The IFFT calculation unit performs an inverse Fourier transform (IFFT transform) on all subcarrier signals transmitted from one transmission antenna among the outputs obtained in the weight multiplication step, and connects to each of the transmission antennas. A calculation step ;
The propagation parameter estimation unit, a propagation parameter estimation step of estimating the propagation parameters for each sub-carrier between the respective transmitting antennas each receiving antenna,
Propagating said subcarrier allocation unit refers to the allocation result in the sub-carrier modulation and power allocation step, line number of transmission data to be transmitted to the receiving unit, the request bit rate, transmission power of the transmitting antenna, and varies A subcarrier allocation step of determining a subcarrier to be used by each transmission data according to a parameter and notifying the distribution unit;
The weight calculation unit, in accordance with sub-carrier assignment in the subcarrier allocation step to determine the weight of each sub-carrier, wherein the transmitting from each transmitting antenna for space division multiplexing from the output obtained by the propagation parameter estimation step A weight calculation step for notifying the subcarrier modulation / power allocation unit and the weight multiplication unit ;
Run
In the subcarrier allocation step,
All systems when referring to the allocatable bit number obtained in the subcarrier modulation / power allocation step, the combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system is an unknown variable, and a value is input to the unknown variable As an objective function for maximizing the total bit rate of transmission data, a subcarrier allocation is performed so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier by obtaining a solution of an unknown variable using a genetic algorithm. the space-frequency-division multiple access method and performing.
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続方法において、
前記送信機は、送信データ部と分配部とサブキャリア変調・電力割当部と重み乗算部とIFFT演算部と伝搬パラメータ推定部とサブキャリア割当部と重み計算部とを備え、
前記送信データ部は、前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有し、
前記分配部が前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配ステップと
前記サブキャリア変調・電力割当部が前記分配ステップで各サブキャリアに分配された送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当ステップと
前記重み乗算部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算する重み乗算ステップと
前記IFFT演算部が前記重み乗算ステップで得られた出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算ステップと
前記伝搬パラメータ推定部が前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定ステップと
前記サブキャリア割当部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップでの割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当ステップと
前記重み計算部が前記サブキャリア割当ステップでのサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定ステップで得られた出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算ステップと
を実行し、
前記サブキャリア割当ステップでは、
前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続方法。
Spatial / frequency division multiple access method for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmitting antennas and one or more receivers each having one or more receiving antennas and a receiving unit In
The transmitter includes a transmission data unit, a distribution unit, a subcarrier modulation / power allocation unit, a weight multiplication unit, an IFFT calculation unit, a propagation parameter estimation unit, a subcarrier allocation unit, and a weight calculation unit,
Wherein the transmission data unit, the transmission data to be transmitted to the receiving unit of the receiver held by the system,
A dispensing step the distribution unit, which receives the transmission data of the respective systems from the transmission data unit, the transmission data for each of the systems is distributed to one or more subcarriers occupied,
The subcarrier modulation and power allocation unit receives the transmission data distributed to each subcarrier in the distribution step, under conditions that satisfy the required communication quality, transmission bits and transmit power each subcarrier transmits Subcarrier modulation and power allocation step for determining
A weight multiplication step of multiplying the weight to the weight multiplication unit is, in the output obtained by the subcarrier modulation and power allocation step, one or more transmission data using the same sub-carrier,
The IFFT calculation unit performs an inverse Fourier transform (IFFT transform) on all subcarrier signals transmitted from one transmission antenna among the outputs obtained in the weight multiplication step, and connects to each of the transmission antennas. A calculation step ;
The propagation parameter estimation unit, a propagation parameter estimation step of estimating the propagation parameters for each sub-carrier between the respective transmitting antennas each receiving antenna,
Propagating said subcarrier allocation unit refers to the allocation result in the sub-carrier modulation and power allocation step, line number of transmission data to be transmitted to the receiving unit, the request bit rate, transmission power of the transmitting antenna, and varies A subcarrier allocation step of determining a subcarrier to be used by each transmission data according to a parameter and notifying the distribution unit;
The weight calculation unit, in accordance with sub-carrier assignment in the subcarrier allocation step to determine the weight of each sub-carrier, wherein the transmitting from each transmitting antenna for space division multiplexing from the output obtained by the propagation parameter estimation step A weight calculation step for notifying the subcarrier modulation / power allocation unit and the weight multiplication unit ;
Run
In the subcarrier allocation step,
Each system when referring to the allocatable bit number obtained in the subcarrier modulation / power allocation step, the combination of the same subcarrier occupied by the transmission data of each system is an unknown variable, and a value is input to the unknown variable As an objective function that satisfies the required bit rate of the transmission data, the subcarrier allocation is performed so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier by obtaining a solution of the unknown variable using a genetic algorithm. the space-frequency-division multiple access method and performing.
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続方法において、
前記送信機は、送信データ部と分配部とサブキャリア変調・電力割当部と重み乗算部とIFFT演算部と伝搬パラメータ推定部とサブキャリア割当部と重み計算部とを備え、
前記送信データ部は、前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有し、
前記分配部が前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配ステップと
前記サブキャリア変調・電力割当部が前記分配ステップで各サブキャリアに分配された送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当ステップと
前記重み乗算部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算する重み乗算ステップと
前記IFFT演算部が前記重み乗算ステップで得られた出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算ステップと
前記伝搬パラメータ推定部が前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定ステップと
前記サブキャリア割当部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップでの割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当ステップと
前記重み計算部が前記サブキャリア割当ステップでのサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定ステップで得られた出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算ステップと
を実行し、
前記サブキャリア割当ステップでは、
前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた割当可能ビット数を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの全系統の送信データの合計ビットレートを最大化し、かつ各系統の送信データの所要ビットレートを満足する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続方法。
Spatial / frequency division multiple access method for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmitting antennas and one or more receivers each having one or more receiving antennas and a receiving unit In
The transmitter includes a transmission data unit, a distribution unit, a subcarrier modulation / power allocation unit, a weight multiplication unit, an IFFT calculation unit, a propagation parameter estimation unit, a subcarrier allocation unit, and a weight calculation unit,
Wherein the transmission data unit, the transmission data to be transmitted to the receiving unit of the receiver held by the system,
A dispensing step the distribution unit, which receives the transmission data of the respective systems from the transmission data unit, the transmission data for each of the systems is distributed to one or more subcarriers occupied,
The subcarrier modulation and power allocation unit receives the transmission data distributed to each subcarrier in the distribution step, under conditions that satisfy the required communication quality, transmission bits and transmit power each subcarrier transmits Subcarrier modulation and power allocation step for determining
A weight multiplication step of multiplying the weight to the weight multiplication unit is, in the output obtained by the subcarrier modulation and power allocation step, one or more transmission data using the same sub-carrier,
The IFFT calculation unit performs an inverse Fourier transform (IFFT transform) on all subcarrier signals transmitted from one transmission antenna among the outputs obtained in the weight multiplication step, and connects to each of the transmission antennas. A calculation step ;
The propagation parameter estimation unit, a propagation parameter estimation step of estimating the propagation parameters for each sub-carrier between the respective transmitting antennas each receiving antenna,
Propagating said subcarrier allocation unit refers to the allocation result in the sub-carrier modulation and power allocation step, line number of transmission data to be transmitted to the receiving unit, the request bit rate, transmission power of the transmitting antenna, and varies A subcarrier allocation step of determining a subcarrier to be used by each transmission data according to a parameter and notifying the distribution unit;
The weight calculation unit, in accordance with sub-carrier assignment in the subcarrier allocation step to determine the weight of each sub-carrier, wherein the transmitting from each transmitting antenna for space division multiplexing from the output obtained by the propagation parameter estimation step A weight calculation step for notifying the subcarrier modulation / power allocation unit and the weight multiplication unit ;
Run
In the subcarrier allocation step,
All systems when referring to the allocatable bit number obtained in the subcarrier modulation / power allocation step, the combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system is an unknown variable, and a value is input to the unknown variable By obtaining a solution of unknown variables using a genetic algorithm as an objective function that maximizes the total bit rate of the transmission data and satisfies the required bit rate of the transmission data of each system, the transmission data of each system is A space / frequency division multiple access method, wherein subcarriers are allocated so as to occupy the same subcarrier .
複数の送信アンテナを有する1つの送信機と、それぞれが1以上の受信アンテナおよび受信部を有する1以上の受信機との間で、空間および周波数を分割して接続する空間・周波数分割多元接続方法において、
前記送信機は、送信データ部と分配部とサブキャリア変調・電力割当部と重み乗算部とIFFT演算部と伝搬パラメータ推定部とサブキャリア割当部と重み計算部とを備え、
前記送信データ部は、前記受信機の各受信部に送信する送信データを系統別に保有し、
前記分配部が前記送信データ部から前記各系統の送信データを入力し、前記系統ごとに前記送信データが占有する1以上のサブキャリアに分配する分配ステップと
前記サブキャリア変調・電力割当部が前記分配ステップで各サブキャリアに分配された送信データを入力し、所要の通信品質を満足する条件下で、各サブキャリアが送信する送信ビット数および送信電力を決定するサブキャリア変調・電力割当ステップと
前記重み乗算部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた出力のうち、同一のサブキャリアを用いる1以上の送信データに対して重みを乗算する重み乗算ステップと
前記IFFT演算部が前記重み乗算ステップで得られた出力のうち、1つの送信アンテナから送信するすべてのサブキャリアの信号を逆フーリエ変換(IFFT変換)し、前記各送信アンテナにそれぞれ接続するIFFT演算ステップと
前記伝搬パラメータ推定部が前記各送信アンテナと前記各受信アンテナ間のサブキャリアごとの伝搬パラメータを推定する伝搬パラメータ推定ステップと
前記サブキャリア割当部が前記サブキャリア変調・電力割当ステップでの割当結果を参照し、前記受信部に送信する送信データの系統数、要求ビットレート、前記送信アンテナの送信電力、および変動する伝搬パラメータに応じて、各送信データが使用するサブキャリアを決定して前記分配部に通知するサブキャリア割当ステップと
前記重み計算部が前記サブキャリア割当ステップでのサブキャリア割り当てに従い、前記伝搬パラメータ推定ステップで得られた出力から空間分割多重するための前記各送信アンテナから送信する各サブキャリアの重みを決定し、前記サブキャリア変調・電力割当部および前記重み乗算部に通知する重み計算ステップと
を実行し、
前記サブキャリア割当ステップでは、
前記サブキャリア変調・電力割当ステップで得られた所要送信電力を参照し、各系統の送信データが占有する同一のサブキャリアの組み合わせを未知変数とし、未知変数に値を入力したときの各系統の送信データの所要ビットレートを満足する所要送信電力を最小化する目的関数として、遺伝的アルゴリズムを用いて未知変数の解を得ることにより、前記各系統の送信データが同一のサブキャリアを占有するようにサブキャリアの割り当てを行う
ことを特徴とする空間・周波数分割多元接続方法。
Spatial / frequency division multiple access method for dividing and connecting space and frequency between one transmitter having a plurality of transmitting antennas and one or more receivers each having one or more receiving antennas and a receiving unit In
The transmitter includes a transmission data unit, a distribution unit, a subcarrier modulation / power allocation unit, a weight multiplication unit, an IFFT calculation unit, a propagation parameter estimation unit, a subcarrier allocation unit, and a weight calculation unit,
Wherein the transmission data unit, the transmission data to be transmitted to the receiving unit of the receiver held by the system,
A dispensing step the distribution unit, which receives the transmission data of the respective systems from the transmission data unit, the transmission data for each of the systems is distributed to one or more subcarriers occupied,
The subcarrier modulation and power allocation unit receives the transmission data distributed to each subcarrier in the distribution step, under conditions that satisfy the required communication quality, transmission bits and transmit power each subcarrier transmits Subcarrier modulation and power allocation step for determining
A weight multiplication step of multiplying the weight to the weight multiplication unit is, in the output obtained by the subcarrier modulation and power allocation step, one or more transmission data using the same sub-carrier,
The IFFT calculation unit performs an inverse Fourier transform (IFFT transform) on all subcarrier signals transmitted from one transmission antenna among the outputs obtained in the weight multiplication step, and connects to each of the transmission antennas. A calculation step ;
The propagation parameter estimation unit, a propagation parameter estimation step of estimating the propagation parameters for each sub-carrier between the respective transmitting antennas each receiving antenna,
Propagating said subcarrier allocation unit refers to the allocation result in the sub-carrier modulation and power allocation step, line number of transmission data to be transmitted to the receiving unit, the request bit rate, transmission power of the transmitting antenna, and varies A subcarrier allocation step of determining a subcarrier to be used by each transmission data according to a parameter and notifying the distribution unit;
The weight calculation unit, in accordance with sub-carrier assignment in the subcarrier allocation step to determine the weight of each sub-carrier, wherein the transmitting from each transmitting antenna for space division multiplexing from the output obtained by the propagation parameter estimation step A weight calculation step for notifying the subcarrier modulation / power allocation unit and the weight multiplication unit ;
Run
In the subcarrier allocation step,
Referring to the required transmission power obtained in the subcarrier modulation / power allocation step, the combination of the same subcarriers occupied by transmission data of each system is set as an unknown variable, and the value of each system when a value is input to the unknown variable As an objective function for minimizing the required transmission power that satisfies the required bit rate of transmission data, a solution of unknown variables is obtained using a genetic algorithm so that the transmission data of each system occupies the same subcarrier. A spatial / frequency division multiple access method, characterized in that subcarriers are allocated to each other .
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