JP6814712B2 - Wireless transmission method and wireless transmission system - Google Patents

Wireless transmission method and wireless transmission system Download PDF

Info

Publication number
JP6814712B2
JP6814712B2 JP2017160839A JP2017160839A JP6814712B2 JP 6814712 B2 JP6814712 B2 JP 6814712B2 JP 2017160839 A JP2017160839 A JP 2017160839A JP 2017160839 A JP2017160839 A JP 2017160839A JP 6814712 B2 JP6814712 B2 JP 6814712B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
antenna elements
transmitter
receiver
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017160839A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018137722A (en
Inventor
麻希 新井
麻希 新井
加保 貴奈
貴奈 加保
健 平賀
健 平賀
大誠 内田
大誠 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of JP2018137722A publication Critical patent/JP2018137722A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6814712B2 publication Critical patent/JP6814712B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

本発明は、無線伝送方法及び無線伝送システムに関する。 The present invention relates to a wireless transmission method and a wireless transmission system.

無線通信分野において高速伝送を実現する方法として、送信機及び受信機が複数のアンテナを使用するMIMO(Multi-Input Multi-Output)の伝送技術が知られている。図27は、MIMO無線伝送システム700の一例を示す。図27において、送信機701は、複数のアンテナ素子702を備えるアンテナアレー703と、無線信号処理部704とを有する。同様に、受信機711は、複数のアンテナ素子712を備えるアンテナアレー713と、無線信号処理部714とを有する(例えば、非特許文献1参照)。無線伝送システム700において、複数のチャネルを使用した多ストリームの伝送を行う場合、送信機701及び受信機711の双方において、各チャネル情報に基づいた瞬時重み付け処理をアンテナ素子702及びアンテナ素子712で送受信する信号に対して実行することにより高速伝送が可能になる。 As a method for realizing high-speed transmission in the field of wireless communication, a MIMO (Multi-Input Multi-Output) transmission technique in which a transmitter and a receiver use a plurality of antennas is known. FIG. 27 shows an example of the MIMO wireless transmission system 700. In FIG. 27, the transmitter 701 has an antenna array 703 including a plurality of antenna elements 702 and a radio signal processing unit 704. Similarly, the receiver 711 has an antenna array 713 including a plurality of antenna elements 712 and a radio signal processing unit 714 (see, for example, Non-Patent Document 1). When multi-stream transmission using a plurality of channels is performed in the wireless transmission system 700, both the transmitter 701 and the receiver 711 transmit and receive instantaneous weighting processing based on each channel information by the antenna element 702 and the antenna element 712. High-speed transmission is possible by executing the signal.

また、見通し通信が可能な場合など伝搬路応答の変動が少ない通信環境の場合、図28に示すような固定の重み付け行列Wを用いた簡易的な多ストリームの伝送方法が用いられる(例えば、非特許文献2参照)。なお、図28の詳細な説明は非特許文献2に記載されているので省略するが、図28では、送信機及び受信機がそれぞれアンテナ素子(#1)及びアンテナ素子(#2)の2つのアンテナ素子を有する2×2のMIMOの例を示している。同文献では、図28(a)に示すように、送受信機のアンテナ素子間の伝搬路応答Hを推定して重み付け行列WZFを求める代わりに、図28(b)に示すように、固定の重み付け行列Wを用いることで伝搬路応答Hを推定することなく伝搬路間の影響を除去して伝搬路の直交化を図る技術が記載されている。 Further, when the variation of the channel response, such as when possible prospects communicate less communication environment, a method of transmitting a simple multi-stream using a fixed weighting matrix W s shown in Figure 28 is used (e.g., See Non-Patent Document 2). Since the detailed description of FIG. 28 is described in Non-Patent Document 2, it is omitted. However, in FIG. 28, the transmitter and the receiver are two antenna elements (# 1) and antenna elements (# 2), respectively. An example of 2 × 2 MIMO having an antenna element is shown. In the same document, instead of estimating the propagation path response H 0 between the antenna elements of the transmitter / receiver to obtain the weighting matrix WZF as shown in FIG. 28 (a), it is fixed as shown in FIG. 28 (b). A technique is described in which the influence between the propagation paths is removed without estimating the propagation path response H 0 by using the weighting matrix W s of the above, and the propagation path is orthogonalized.

I.E.Telatar,“Capacity of Multi-antenna Gaussian Channels",European Transactions on Telecommunications,vol.10,pp.585-595,1999.I.E.Telatar, “Capacity of Multi-antenna Gaussian Channels”, European Transactions on Telecommunications, vol.10, pp.585-595, 1999. R.Kataoka,et al.“Analog Decoding Method for Simplified Short-Range MIMO Transmission,”IEICE Trans.Commun.,vol.E97-B,no.3,March,2014.R.Kataoka, et al. “Analog Decoding Method for Simplified Short-Range MIMO Transmission,” IEICE Trans.Commun., Vol.E97-B, no.3, March, 2014. I.Sarris,A.R.Nix,“Design and Performance Assessment of High-Capacity MIMO Architectures in the Presence of a Line-of-Sight Component,”IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.56,no.4,pp.2194-2202,July 2007.I.Sarris, ARNix, “Design and Performance Assessment of High-Capacity MIMO Architectures in the Presence of a Line-of-Sight Component,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.56, no.4, pp.2194-2202 , July 2007.

無線伝送システムで使用される高周波数帯は見通し波が支配的であり、送信機側及び受信機側で複数のアンテナ素子を用いるMIMOにより多ストリームの伝送を行う場合、各ストリームの伝搬路間の相関が高くなるため、MIMO伝送における多重化利得が得にくくなるという課題がある。そこで、伝送距離や伝送方向に応じた最適な位置にアンテナ素子を配置して、見通し通信の環境においても多重化利得が得られるようにするLOS(Line Of Sight)−MIMO伝送の技術が知られている(例えば、非特許文献3参照)。しかし、最適な位置にアンテナ素子を配置したとしても、送受信機の移動や位置ずれに応じて最適な位置が変化し、通信路容量が大きく劣化するという問題が生じる。 Line-of-sight waves dominate the high frequency band used in wireless transmission systems, and when multiple streams are transmitted by MIMO using multiple antenna elements on the transmitter side and receiver side, between the propagation paths of each stream. Since the correlation is high, there is a problem that it becomes difficult to obtain the multiplexing gain in MIMO transmission. Therefore, a LOS (Line Of Sight) -MIMO transmission technology is known in which an antenna element is arranged at an optimum position according to a transmission distance and a transmission direction so that a multiplexing gain can be obtained even in a line-of-sight communication environment. (See, for example, Non-Patent Document 3). However, even if the antenna element is arranged at the optimum position, the optimum position changes according to the movement or misalignment of the transmitter / receiver, which causes a problem that the channel capacity is significantly deteriorated.

また、LOS−MIMO伝送において、固定の重み付け行列を用いる手法は伝搬路応答の推定時間を削減できるが、送信機と受信機との間に位置ずれが生じた場合、アンテナ間の伝搬路応答が変化して固定の重み付け行列を用いた伝搬路直交化ができなくなり、通信路容量が劣化するという問題が生じる。このように、伝搬路応答の変動が無視できない通信環境で固定の重み付け行列を用いることは難しく、各チャネルの伝搬路応答に基づいた瞬時重み付け処理を行う必要がある。ここで、送信機及び受信機の双方において伝搬路応答に基づく瞬時重み付け処理を行うには、伝搬路応答を正確に推定する必要がある。ストリーム数が増加するにつれて正確な推定に必要な伝搬路応答の推定時間や重み付け行列の演算量が増加してしまうという問題がある。このため、MIMOを使用した多ストリームの送受信機で高速の並列伝送を実現するには、高速演算処理装置を用いる必要がある。 Further, in LOS-MIMO transmission, the method using a fixed weighting matrix can reduce the estimation time of the propagation path response, but when the position shift occurs between the transmitter and the receiver, the propagation path response between the antennas becomes There is a problem that the channel capacity deteriorates because the propagation path can not be orthogonalized by changing and using a fixed weighting matrix. As described above, it is difficult to use a fixed weighting matrix in a communication environment in which fluctuations in the propagation path response cannot be ignored, and it is necessary to perform instantaneous weighting processing based on the propagation path response of each channel. Here, in order to perform the instantaneous weighting process based on the propagation path response on both the transmitter and the receiver, it is necessary to accurately estimate the propagation path response. As the number of streams increases, there is a problem that the estimation time of the propagation path response and the calculation amount of the weighting matrix required for accurate estimation increase. Therefore, in order to realize high-speed parallel transmission in a multi-stream transmitter / receiver using MIMO, it is necessary to use a high-speed arithmetic processing unit.

上記課題に鑑み、本発明では、MIMOを使用して多ストリームの伝送を行う場合に、送信機側のアンテナアレーと受信機側のアンテナアレーとの間で位置ずれが生じた場合であっても、高速な演算処理装置を用いることなく、通信路容量の劣化を抑えた多ストリーム伝送を実現できる無線伝送方法及び無線伝送システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, in the present invention, when multi-stream transmission is performed using MIMO, even if a positional shift occurs between the antenna array on the transmitter side and the antenna array on the receiver side. An object of the present invention is to provide a wireless transmission method and a wireless transmission system capable of realizing multi-stream transmission in which deterioration of communication path capacity is suppressed without using a high-speed arithmetic processing device.

第1の発明は、アンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送方法であって、前記送信機及び前記受信機の少なくとも一方において、送受信機間の伝搬路情報、及び、送受信機間の伝送距離及び伝送方向を含む位置情報、の測定と、前記伝搬路情報及び前記位置情報に基づいて選択された複数のアンテナ素子で送受信する信号に適用する重み付け行列の計算とを行い、前記送信機は、自機で測定する、又は前記受信機から受け取る前記伝搬路情報及び前記位置情報を取得し、前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択し、自機で計算する又は前記受信機から受け取る、前記伝搬路情報に基づいて計算した前記重み付け行列を前記Kストリームの送信信号に適用して選択された前記M個のアンテナ素子から送信し、前記受信機は、自機で測定する又は前記信機から受け取る前記伝搬路情報及び前記位置情報を取得し、前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択し、自機で計算する又は前記信機から受け取る、前記伝搬路情報に基づいて計算した前記重み付け行列の共役転置行列を選択された前記N個のアンテナ素子で受信する信号に適用して前記Kストリームの信号を生成する。 The first invention, LOS-MIMO transmit signal K (K is an integer of 2 or more) streams between a transmitter and a receiver with on A Ntenaare surface a plurality of antenna elements arranged antenna array respectively In the wireless transmission method, at least one of the transmitter and the receiver measures the propagation path information between the transmitters and receivers and the position information including the transmission distance and the transmission direction between the transmitters and receivers, and the propagation. perform the calculation of the weighting matrix to be applied to the signals transmitted and received by a plurality of antenna elements that are selected on the basis of the road information and the position information, the transmitter is measured by the own apparatus, or received from the receiver, the Propagation path information and the position information are acquired, and based on the transmission distance and the transmission direction included in the position information, the plurality of antenna elements of the own machine are perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface. Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at equal distances from the position in contact with the plane is orthogonal to the wavelength used , and M pieces (M is K or more) arranged at the position . selects an antenna element of an integer) is calculated by the own apparatus, or received from the receiver, the M of the weighting matrix calculated on the basis of the channel information selected by applying to the transmission signal of the K streams sending from pieces of antenna elements, said receiver is measured by the own apparatus, or received from the transmit unit acquires the channel information and the positional information, the transmission distance and the included in the position information based on the transmission direction, the path difference between the antenna elements arranged equidistantly from one position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own use the position where the orthogonality is obtained for the wavelength calculated, N pieces disposed in the position (N is K or higher integer) selects an antenna element, calculating by the own apparatus, or received from the transmit unit , that generates a signal of the K streams is applied to signals received by the N antenna elements to the selected conjugate transposed matrix of the calculated the weighting matrix based on the channel information.

そして、前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択されることを特徴とする。 The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, on a cylindrical surface, on a circumference, on an elliptical rotating body surface, on an elliptical cylinder surface, or on an elliptical circumference. It is characterized in that it is selected from the antenna elements arranged in any of the above.

の発明は、第1の発明において、前記送信機の複数のアンテナ素子と前記受信機の複数のアンテナ素子との間の伝送距離が送受信機間で最も近いアンテナ素子を前記送信機及び前記受信機のそれぞれにおいて決定し、前記決定されたアンテナ素子の球面上の位置を前記伝送方向に垂直な平面上に射影し、当該平面上において射影した位置を中心とする予め決められた半径の円周上に等間隔に位置する前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子を選択することを特徴とする。 The second invention is Oite the first inventions, the transmission distance is the transmitting closest antenna element between the transmitter and the receiver between the plurality of antenna elements of the receiver and the plurality of antenna elements of the transmitter determined in each of the machine and the receiver, and shadow morphism onto a plane perpendicular to the position on the transmission direction spherical surface of said determined antenna elements, pre-determined around the position obtained by projecting on the plane It is characterized in that the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side, which are located at equal intervals on the circumference of the radius, are selected.

の発明は、第1の発明において、前記送信機の複数のアンテナ素子と前記受信機の複数のアンテナ素子との間の伝送距離が送受信機間で最も近いアンテナ素子を前記送信機側及び前記受信機側の基準アンテナ素子としてそれぞれ決定し、前記送信機側及び前記受信機側の少なくとも一方において、前記基準アンテナ素子に対して前記アンテナアレー面上の第1の方向に配置される第1のアンテナ素子と前記アンテナアレー面の中心とを結ぶ第1の線と、前記基準アンテナ素子と前記中心とを結ぶ基準線との前記第1の方向の角度差がΔθp(p=1,…,P(P:1以上の整数))、及び、前記基準アンテナ素子に対して前記アンテナアレー面上の前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置される第2のアンテナ素子と前記中心とを結ぶ第2の線と、前記基準アンテナ素子と前記中心とを結ぶ基準線との前記第2の方向の角度差がΔφq(q=1,…,Q(Q:1以上の整数))、となる位置にそれぞれ最も近い(P×Q)個((P×Q)はK以上の整数)のアンテナ素子を選択することを特徴とする。 A third invention is Oite the first inventions, the transmission distance is the transmitting closest antenna element between the transmitter and the receiver between the plurality of antenna elements of the receiver and the plurality of antenna elements of the transmitter It is determined as a reference antenna element on the machine side and the receiver side, respectively, and is arranged on at least one of the transmitter side and the receiver side in a first direction on the antenna array surface with respect to the reference antenna element. the first antenna element and the first line connecting the center of the antenna array plane that the angular difference between the first direction of the reference line connecting the said central and said reference antenna element is ?? p (p = 1 , ..., P (an integer of P: 1 or more)), and a second antenna element arranged in a second direction different from the first direction on the antenna array surface with respect to the reference antenna element. a second line connecting said center and the angular difference between the second direction and a reference line connecting the reference antenna element and the center Δφq (q = 1, ..., Q (Q: 1 or more It is characterized in that (P × Q) antenna elements ((P × Q) is an integer of K or more) that are closest to the positions of)) and are selected.

の発明は、第の発明又は第の発明において、前記アンテナアレー面上の複数のアンテナ素子の位置から予め決められた第2の面上に正射影された位置に複数のアンテナ素子を配置し、前記アンテナアレー面上で選択されるべき前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子の位置から前記第2の面上へ正射影された位置に配置された前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子を選択することを特徴とする。 The fourth invention is, first in the second invention or the third invention, the antenna plurality of antennas in orthogonal projection position on the second surface that is determined in advance from the position of the multiple antenna elements on the array surface The elements are arranged, and normal projection is performed on the second surface from the positions of the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side to be selected on the antenna array surface. It is characterized in that the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side are selected at the arranged positions.

の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、前記送信機及び前記受信機で使用されるそれぞれの前記重み付け行列は、予め決められた基準点に対する前記伝搬路情報又は前記位置情報に基づいて計算された固定の重み付け行列とし、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子のそれぞれに対する前記伝搬路情報又は前記位置情報に拘らず、前記固定の重み付け行列を前記複数のアンテナ素子で送受信する信号に適用することを特徴とする。 A fifth invention is the invention of any one of the first to fourth inventions, wherein each of the weighted matrices used in the transmitter and the receiver is the propagation path with respect to a predetermined reference point. A fixed weighting matrix calculated based on the information or the position information, and the propagation path information or the position with respect to each of the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side. Regardless of the information, the fixed weighting matrix is applied to signals transmitted and received by the plurality of antenna elements.

の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、通信開始前に、前記送信機及び前記受信機の複数の前記伝搬路情報又は前記位置情報に対応するそれぞれの重み付け行列を予め計算しておき、前記送信機及び前記受信機は、前記伝搬路情報又は前記位置情報、又は、前記伝搬路情報又は前記位置情報を示す識別子、に基づいて、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子、及び、予め計算された前記重み付け行列の選択を行って通信を開始することを特徴とする。 A sixth invention, in any of the inventions of the first to fifth inventions, corresponds to the plurality of propagation path information or the position information of the transmitter and the receiver before the start of communication. The weighting matrix is calculated in advance, and the transmitter and the receiver use the M pieces of the propagation path information or the position information, or the propagation path information or an identifier indicating the position information, based on the propagation path information or the position information. It is characterized in that communication is started by selecting the antenna element on the transmitter side, the N antenna elements on the receiver side, and the weighted matrix calculated in advance .

の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、送受信機間の伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たす前記M個の送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子のそれぞれの組み合わせを探索及び選択することを特徴とする。 The seventh invention is the M pieces of the invention in any one of the first to sixth inventions, wherein the determinant of the correlation matrix of the propagation path matrix between the transmitters and receivers satisfies at least one of the maximum and the threshold value or more. It is characterized in that each combination of the antenna element on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side is searched for and selected.

の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、予め決められた基準のアンテナ素子に対して送受信機間の伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たすアンテナ素子を1素子ずつ順番にK個のアンテナ素子を送信機側及び受信機側のそれぞれにおいて探索及び選択して前記Kストリームの信号の送受信を行うことを特徴とする。 In the eighth invention, in any of the first to sixth inventions, the matrix equation of the correlation matrix of the propagation path matrix between the transmitters and receivers is the maximum and the threshold value with respect to the antenna element of the predetermined reference. and wherein the transmitting and receiving over at least one condition is satisfied antenna elements one by 1 element of K antenna elements search and select and at each transmitter and the receiver of the K stream signal To do.

の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、前記アンテナアレー面の一部の領域を探索範囲に設定して、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子をそれぞれ選択する場合、前記アンテナアレー面を座標とする垂直方向及び水平方向のそれぞれに対して、前記アンテナアレー面の中心の角度が前記垂直方向にθaからθbまで、及び、前記水平方向にφaからφbまで、を前記探索範囲としてアンテナ素子の探索及び選択を行うことを特徴とする。 According to the ninth aspect of the present invention, in any of the first to seventh aspects, a part of the antenna array surface is set as a search range, and the M antenna elements on the transmitter side are set. And when the N antenna elements on the receiver side are selected, the angle of the center of the antenna array surface is θa in the vertical direction with respect to each of the vertical direction and the horizontal direction with the antenna array surface as the coordinate. It is characterized in that the antenna element is searched and selected with the search range from to θb and from φa to φb in the horizontal direction as the search range.

第1の発明は、第1の発明から第の発明のいずれかの発明において、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子の組み合わせの複数の種類と、及び、N個の受信機側のアンテナ素子の組み合わせの複数の種類と、を選択候補として予め設定しておき、前記伝搬路情報又は前記位置情報に応じて、伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たす前記M個の送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子のそれぞれの組み合わせを探索及び選択することを特徴とする。 The tenth invention, in any of the first to ninth inventions, includes a plurality of types of combinations of the M antenna elements on the transmitter side and N receivers. A plurality of types of combinations of antenna elements and a plurality of types of antenna elements are set in advance as selection candidates, and the matrix expression of the correlation matrix of the propagation path matrix is at least one of the maximum and the threshold value or more according to the propagation path information or the position information. The present invention is characterized in that each combination of the M transmitter-side antenna elements and the N receiver-side antenna elements satisfying the above conditions is searched for and selected.

第1の発明は、第1の発明から第1の発明のいずれかの発明において、前記送信機側及び前記受信機側の少なくとも一方において、前記アンテナアレー面上の前記Kストリームの信号の送受信に最適な位置に隣接する複数のアンテナ素子を選択し、前記送信機側では、前記最適な位置と前記選択された各アンテナ素子との距離に応じて送信電力を各アンテナ素子に分配して前記Kストリームの信号を送信し、前記受信機側では、前記最適な位置と前記選択された各アンテナ素子との距離に応じて前記選択された各アンテナ素子が受信する電力を合成して前記Kストリームの信号を受信することを特徴とする。 First aspect of the invention, in any one of the first 0 of the invention from the first aspect, in at least one of said transmitter and said receiver, said K streams of the signal on the antenna array surfaces A plurality of antenna elements adjacent to the optimum position for transmission / reception are selected, and on the transmitter side, transmission power is distributed to each antenna element according to the distance between the optimum position and each of the selected antenna elements. The signal of the K stream is transmitted, and on the receiver side, the power received by each of the selected antenna elements is synthesized according to the distance between the optimum position and each of the selected antenna elements, and the K. It is characterized by receiving a signal of a stream.

第1の発明は、アンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、前記送信機は、自機と前記受信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する送信側推定部と、前記送信側推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、前記送信側推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、を有し、前記受信機は、自機と前記送信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する受信側推定部と、前記受信側推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、前記受信側推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、生成した前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、を有し、前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択されることを特徴とする。 First and second invention, while at K (K is an integer of 2 or more) the stream of signal LOS-MIMO transmitter and receiver each having an antenna array which is arranged a plurality of antenna elements on the A Ntenaare surface in the radio transmission system for transmitting, the transmitter, the channel information between the own apparatus and the receiver, and a transmission-side estimator for identifying including position information transmission distance and the transmission direction, the transmission on the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information specified by the side estimator, located in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the same distance from the antenna is orthogonal to the used wavelength, and M antennas (M is an integer of K or more) arranged at the position. A weighting matrix obtained from the transmission side antenna selection unit that selects an element and the propagation path information specified by the transmission side estimation unit is generated, and the transmission signal of the K stream is weighted by the generated weighting matrix. It has a transmission side weighting processing unit that transmits from the selected M antenna elements, and the receiver obtains propagation path information between its own unit and the transmitter, and transmission distance and transmission direction. a reception side estimating unit that identifies a including position information, on the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information identified by the reception side estimating section, among the plurality of antenna elements of its own The position where the path difference between the antenna elements arranged at equal distances from the position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface is orthogonal to the wavelength used is calculated, and the position is calculated. A weighted matrix obtained from the receiving side antenna selection unit that selects N antenna elements (N is an integer of K or more) arranged in the above and the propagation path information specified by the receiving side estimation unit is generated and selected. relative received signal of said N antenna elements, generated by weighting using a conjugate transpose matrix of the weighting matrix have a, a reception-side weighting processing unit for demodulating the signal of the K streams, The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an elliptical cylinder surface, or an elliptical circumference. It is characterized in that it is selected from the antenna elements arranged in the sill .

第1の発明は、アンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、前記送信機は、自機と前記受信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する推定部と、前記推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、前記推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列の情報と前記位置情報とを前記受信機へ送信すると共に、生成した前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、を有し、前記受信機は、前記送信機から受信する前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、前記送信機から受信する前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、を有し、前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択されることを特徴とする。 Invention of the first 3, while at K (K is an integer of 2 or more) the stream of signal LOS-MIMO transmitter and receiver each having an antenna array which is arranged a plurality of antenna elements on the A Ntenaare surface in the radio transmission system for transmitting, the transmitter, the channel information between the own apparatus and the receiver, and the transmission distance and the transmission direction estimating unit that identifies a including position information, by the estimation unit on the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information identified from a position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own equidistant Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the position is orthogonal to the used wavelength, and select M antenna elements (M is an integer of K or more) arranged at the position. and transmitting-side antenna selector, with the estimator by generating a weighting matrix obtained by the channel information is identified, and the generated information of the weighting matrix and the prior SL location information transmitted to the receiver, generating It has a transmission side weighting processing unit that weights the transmission signal of the K stream and transmits from the M antenna elements selected by the weighting matrix, and the receiver receives from the transmitter. on the basis of the transmission distance and the transmission direction included before Symbol location information that the location equidistant from the position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged in is obtained orthogonality to the used wavelength, and select N antenna elements (N is an integer of K or more) arranged at the position. and side antenna selector, the reception signal of the N antenna elements are selected, the signal of the K streams perform weighting with using a conjugate transposed matrix of the weighting matrix received from the transmitter have a, a reception-side weighting processing unit for demodulating said N antenna elements of said M antenna elements and the receiver of the transmitter, on a spherical surface, a cylindrical surface, on the circumference, the rotation of the ellipse It is characterized in that it is selected from antenna elements arranged on the body surface, the elliptical cylinder surface, or the elliptical circumference .

第1の発明は、アンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、前記受信機は、自機と前記送信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する推定部と、前記推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、前記推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列の情報と前記位置情報とを前記送信機へ送信すると共に、選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、を有し、前記送信機は、前記受信機から受信する前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、前記受信機から受信する前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、を有し、前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択されることを特徴とする。
Invention of the first 4, while at K (K is an integer of 2 or more) the stream of signal LOS-MIMO transmitter and receiver each having an antenna array which is arranged a plurality of antenna elements on the A Ntenaare surface in the radio transmission system for transmitting, the receiver, the channel information between the own device and the transmitter, and the transmission distance and the transmission direction estimating unit that identifies a including position information, by the estimation unit on the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information identified from a position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own equidistant Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the position is orthogonal to the wavelength used, and select N antenna elements (N is an integer of K or more) arranged at the position. a receiving antenna selection unit, together with the estimation unit by generating a weighting matrix obtained by the channel information is identified, and the generated information of the weighting matrix and the prior SL location information transmitted to the transmitter, selected relative received signal of said N antenna elements, has a receiving-side weighting processing unit for demodulating the signal of the K streams perform weighting with using a conjugate transposed matrix of said weighting matrix, the transmitter on the basis of the transmission distance and the transmission direction included before Symbol location that will receive from the receiver, to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at equal distances from the position in contact with the vertical plane is orthogonal to the wavelength used , and M pieces (M is K) arranged at the position. The transmission side antenna selection unit that selects the antenna elements (the above integers) and the M antenna elements selected by weighting the transmission signal of the K stream by the weighting matrix received from the receiver are transmitted. possess a transmitting-side weighting processing unit, wherein the N antenna elements of said M antenna elements and the receiver of the transmitter, on a spherical surface, on a cylindrical surface, on the circumference, ellipse rotation body surface on , It is characterized in that it is selected from the antenna elements arranged on either the elliptical cylinder surface or the elliptical circumference .

本発明に係る無線伝送方法及び無線伝送システムは、MIMOを使用して多ストリームの伝送を行う送信機側のアンテナアレーと受信機側のアンテナアレーとの間で位置ずれが生じた場合であっても、高速な演算処理装置を用いることなく、通信路容量の劣化を抑えた多ストリーム伝送を実現することができる。 In the wireless transmission method and wireless transmission system according to the present invention, there is a case where a positional shift occurs between the antenna array on the transmitter side and the antenna array on the receiver side, which perform multi-stream transmission using MIMO. However, it is possible to realize multi-stream transmission in which deterioration of communication path capacity is suppressed without using a high-speed arithmetic processing device.

各実施形態に係る無線伝送システム100の基本原理を示す図である。It is a figure which shows the basic principle of the wireless transmission system 100 which concerns on each embodiment. 第1の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the wireless transmission system 100 (1) which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (1) which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the wireless transmission system 100 (2) a which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the wireless transmission system 100 (2) b which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (2) a which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (2) b which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態(K=4の場合)の計算例を示す図である。It is a figure which shows the calculation example of the 3rd Embodiment (in the case of K = 4). 第4の実施形態(K=3の場合)の計算例を示す図である。It is a figure which shows the calculation example of the 4th Embodiment (in the case of K = 3). 第5の実施形態(K=2の場合)の計算例を示す図である。It is a figure which shows the calculation example of the 5th Embodiment (in the case of K = 2). 第6の実施形態のアンテナ素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the arrangement example of the antenna element of 6th Embodiment. 位置ずれと通信路容量とのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a misalignment and a channel capacity. 通信路容量の劣化量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the deterioration amount of a channel capacity. 第8の実施形態の直線アレー・方形アレーの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the linear array / square array of 8th Embodiment. 第8の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (1) which concerns on 8th Embodiment. 第8の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (2) a which concerns on 8th Embodiment. 第8の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the wireless transmission system 100 (2) b which concerns on 8th Embodiment. 第9の実施形態において、行列式が最大となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the ninth embodiment, it is a figure which shows an example of the process of searching for the antenna element which maximizes a determinant. 第9の実施形態において、行列式が閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the ninth embodiment, it is a figure which shows an example of the process of searching for the antenna element whose determinant is equal to or more than a threshold value. 第9の実施形態において、行列式が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the ninth embodiment, it is a figure which shows an example of the process which searches for the antenna element which the determinant becomes the maximum or the threshold value or more. 第9の実施形態の別の処理例を示す図である。It is a figure which shows another processing example of the 9th Embodiment. 第10の実施形態において、行列式が最大となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the tenth embodiment, it is a figure which shows an example of the process of searching for the antenna element which maximizes the determinant. 第10の実施形態において、行列式が閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the tenth embodiment, it is a figure which shows an example of the process of searching for an antenna element whose determinant is equal to or more than a threshold value. 第10の実施形態において、行列式が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す図である。In the tenth embodiment, it is a figure which shows an example of the process of searching the antenna element which the determinant becomes the maximum or the threshold value or more. 第11の実施形態に係るアンテナ素子の選択方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the selection method of the antenna element which concerns on eleventh embodiment. 第14の実施形態に係るアンテナ素子の選択方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the selection method of the antenna element which concerns on 14th Embodiment. 従来の無線伝送システム700の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the conventional wireless transmission system 700. 従来の無線伝送システム700の処理例を示す図である。It is a figure which shows the processing example of the conventional wireless transmission system 700.

以下、図面を参照して本発明に係る無線伝送方法及び無線伝送システムの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a wireless transmission method and a wireless transmission system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、各実施形態に係る無線伝送システム100の基本原理を示す。図1において、無線伝送システム100は、MIMOを使用して多ストリームの伝送を行うシステムであり、複数のアンテナ素子111Tが球面上(アンテナ配置面220T)の離散点に配置された送信機201側のアンテナアレー202と、複数のアンテナ素子111Rが球面上(アンテナ配置面220R)の離散点に配置された受信機211側のアンテナアレー212とを有する。ここで、アンテナ配置面220T及びアンテナ配置面220Rは、複数のアンテナ素子111T及び複数のアンテナ素子111Rが配置されているアンテナアレー面に相当する。なお、アンテナアレー面は、曲面又は平面であり、送信機201側及び受信機211側が同じ形状でなくてもよい。例えば、送信機201側のアンテナアレー面が曲面で、受信機211側のアンテナアレー面が平面であってもよいし、逆に送信機201側のアンテナアレー面が平面で、受信機211側のアンテナアレー面が曲面であってもよい。もちろん、送信機201側と受信機211側とが同じ形状のアンテナアレー面であってもよい。 FIG. 1 shows the basic principle of the wireless transmission system 100 according to each embodiment. In FIG. 1, the wireless transmission system 100 is a system that transmits multiple streams using MIMO, and the transmitter 201 side in which a plurality of antenna elements 111T are arranged at discrete points on a spherical surface (antenna arrangement surface 220T). The antenna array 202 and the antenna array 212 on the receiver 211 side in which a plurality of antenna elements 111R are arranged at discrete points on a spherical surface (antenna arrangement surface 220R). Here, the antenna arrangement surface 220T and the antenna arrangement surface 220R correspond to the antenna array surfaces on which the plurality of antenna elements 111T and the plurality of antenna elements 111R are arranged. The antenna array surface is a curved surface or a flat surface, and the transmitter 201 side and the receiver 211 side do not have to have the same shape. For example, the antenna array surface on the transmitter 201 side may be curved and the antenna array surface on the receiver 211 side may be flat, or conversely, the antenna array surface on the transmitter 201 side may be flat and on the receiver 211 side. The antenna array surface may be curved. Of course, the transmitter 201 side and the receiver 211 side may have antenna array surfaces having the same shape.

本実施形態に係る無線伝送システム100は、見通し通信など伝搬路応答の変動が少ない通信環境において、送信機201側のアンテナアレー202と対向する受信機211側のアンテナアレー212との間に位置ずれが生じた場合でも通信路容量の劣化を従来技術よりも低減することができ、固定の重み付け行列を用いた多ストリーム伝送を行うことが可能となる。 The wireless transmission system 100 according to the present embodiment is displaced between the antenna array 202 on the transmitter 201 side and the antenna array 212 on the receiver 211 side facing the transmitter 201 in a communication environment such as line-of-sight communication where the fluctuation of the propagation path response is small. Even when the above occurs, the deterioration of the communication path capacity can be reduced as compared with the conventional technique, and multi-stream transmission using a fixed weighting matrix becomes possible.

図1の例では、K(Kは2以上の整数)ストリームの信号を送受信する場合に受信機211側のアンテナ素子111Rを選択する方法を示しており、先ず、送信機201側のアンテナアレー202と受信機211側のアンテナアレー212とがz軸方向の対向する面(アンテナアレー202及びアンテナアレー212の球面に接する面)に最も近い位置のアンテナ素子111R(#0)を決定する。次に、アンテナ素子111R(#0)から所定の距離(図1の例では半径Lの円周151上)に配置されているN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子111R((#1)〜(#N))を選択する。ここで、図1はN=Kの場合を示すが、選択するアンテナ素子111Rの数NをN>Kとして、N個のアンテナ素子111Rで得られた信号を受信及び合成し、K個のストリームを得るようにしてもよい。この場合、複数のアンテナ素子111Rの素子数が増え、アレー指向性利得が向上することにより、受信利得が向上する。同様に、送信機201側においても受信機211側と同様にM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子111Tが選択される。K個のストリームのそれぞれをM個のアンテナ素子111Tに分配し、送信するようにしてもよい。この場合、複数のアンテナ素子111Tの素子数が増え、アレー指向性利得が向上することにより、送信利得が向上する。 The example of FIG. 1 shows a method of selecting the antenna element 111R on the receiver 211 side when transmitting and receiving a signal of a K (K is an integer of 2 or more) stream. First, the antenna array 202 on the transmitter 201 side is shown. And the antenna array 212 on the receiver 211 side determine the antenna element 111R (# 0) at the position closest to the opposite surface in the z-axis direction (the surface of the antenna array 202 and the antenna array 212 in contact with the spherical surface). Next, N antenna elements (N is an integer of K or more) arranged at a predetermined distance (on the circumference 151 of the radius L in the example of FIG. 1) from the antenna element 111R (# 0) ((#). Select 1) to (#N)). Here, FIG. 1 shows a case where N = K, but when the number N of the antenna elements 111R to be selected is N> K, the signals obtained by the N antenna elements 111R are received and combined, and K streams. May be obtained. In this case, the number of elements of the plurality of antenna elements 111R is increased, and the array directivity gain is improved, so that the reception gain is improved. Similarly, on the transmitter 201 side as well as on the receiver 211 side, M antenna elements 111T (M is an integer of K or more) are selected. Each of the K streams may be distributed to the M antenna elements 111T and transmitted. In this case, the number of elements of the plurality of antenna elements 111T is increased, and the array directivity gain is improved, so that the transmission gain is improved.

なお、図1では、半径Lの円周151上に配置されたアンテナ素子111Rを選択する場合(円形アレーと称す)について説明するが、直線状又は方形状にアンテナ素子111Rを選択してもよい(直線アレー又は方形アレーと称す)。 Although FIG. 1 describes a case where the antenna element 111R arranged on the circumference 151 having a radius L is selected (referred to as a circular array), the antenna element 111R may be selected in a linear shape or a rectangular shape. (Called a straight array or a square array).

図1において、アンテナアレー202とアンテナアレー212との間の伝送距離(D)及び伝送方向(仰角(θ),方位角(φ))を位置情報とする。また、半径Lは、例えば位置情報に基づいて計算される(計算例については後述する)。そして、図1の例では、半径Lの円周上に配置されているアンテナ素子111R(#1)からアンテナ素子111R(#4)までの4個のアンテナ素子111Rが選択され、K=4個のストリーム伝送が行われる。 In FIG. 1, the transmission distance (D 0 ) and the transmission direction (elevation angle (θ), azimuth angle (φ)) between the antenna array 202 and the antenna array 212 are used as position information. Further, the radius L is calculated based on, for example, position information (a calculation example will be described later). Then, in the example of FIG. 1, four antenna elements 111R from the antenna element 111R (# 1) to the antenna element 111R (# 4) arranged on the circumference of the radius L are selected, and K = 4. Stream transmission is performed.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システム100は、位置情報に応じて選択されたK個のアンテナ素子111RによりK個のストリーム伝送(以降、Kストリーム伝送と称する)を行うことができ、位置ずれが生じた場合でも最適なアンテナ素子111Rが選択されるので、通信路容量の劣化を従来技術よりも低減することができる。そして、本実施形態に係る無線伝送システム100では、固定の重み付け行列を用いた信号処理演算を実行してKストリーム伝送を行うことができる。なお、伝送方向に応じたKストリーム伝送や固定の重み付け行列を用いたKストリーム伝送における演算回路は、例えば、デジタル信号処理回路や90°移相器やスイッチなどを組み合わせたアナログ給電回路により構成可能である。また、図1において、複数のアンテナ素子111Rは、球面上だけではなく、位置ずれの生じる方向に応じて、円筒面や円周上に配置してもよい。なお、図1では、受信機211側のアンテナアレー212について説明したが、送信機201側のアンテナアレー202についても同様である。 In this way, the wireless transmission system 100 according to the present embodiment can perform K stream transmissions (hereinafter referred to as K stream transmissions) by K antenna elements 111R selected according to the position information. Since the optimum antenna element 111R is selected even when the position shift occurs, the deterioration of the communication path capacitance can be reduced as compared with the conventional technique. Then, in the wireless transmission system 100 according to the present embodiment, K stream transmission can be performed by executing a signal processing operation using a fixed weighting matrix. The arithmetic circuit in K-stream transmission according to the transmission direction and K-stream transmission using a fixed weighting matrix can be configured by, for example, an analog power supply circuit in which a digital signal processing circuit, a 90 ° phase shifter, a switch, etc. are combined. Is. Further, in FIG. 1, the plurality of antenna elements 111R may be arranged not only on a spherical surface but also on a cylindrical surface or a circumference depending on the direction in which the positional deviation occurs. Although the antenna array 212 on the receiver 211 side has been described in FIG. 1, the same applies to the antenna array 202 on the transmitter 201 side.

ここで、本明細書の説明において、アンテナ素子111R及びアンテナ素子111Tに共通する説明を行う場合は、末尾のR又はTを省略してアンテナ素子111と表記する。また、アンテナアレー202及びアンテナアレー212の複数のアンテナ素子111のうち特定のアンテナ素子111の説明を行う場合は(#1)〜(#M(又は#N))の符号を付けてアンテナ素子111(#M(又は#N)),アンテナ素子111T(#M(又は#N))及びアンテナ素子111R(#M(又は#N))のように表記する。 Here, in the description of the present specification, when the description common to the antenna element 111R and the antenna element 111T is given, the trailing R or T is omitted and referred to as the antenna element 111. Further, when describing a specific antenna element 111 among the plurality of antenna elements 111 of the antenna array 202 and the antenna array 212, the antenna elements 111 are designated by the reference numerals (# 1) to (#M (or # N)). It is expressed as (#M (or #N)), antenna element 111T (#M (or #N)), and antenna element 111R (#M (or #N)).

このように、本実施形態に係る無線伝送システム100では、アンテナ素子111を球面上に配置することにより、送受信機間で位置ずれが生じるような任意の位置において、送信機201と受信機211とが対向する面に近い球面上のアンテナ素子111同士(送信側のアンテナ素子111Tと受信側のアンテナ素子111R)が常に向かい合った状態にあると見なすことができる。これにより、本実施形態に係る無線伝送システム100では、アンテナ素子111間(送信側のアンテナ素子111T間又は受信側のアンテナ素子111R間)の経路差による伝搬路行列成分の位相変化が低減される。つまり、位置ずれによって生じる固定の重み付け行列と伝搬路行列成分とのずれが低減され、通信路容量の劣化が抑えられる。 As described above, in the wireless transmission system 100 according to the present embodiment, by arranging the antenna element 111 on the spherical surface, the transmitter 201 and the receiver 211 are arranged at an arbitrary position where the position shift occurs between the transmitters and receivers. It can be considered that the antenna elements 111 on the spherical surface close to the facing surfaces (the antenna element 111T on the transmitting side and the antenna element 111R on the receiving side) are always facing each other. As a result, in the wireless transmission system 100 according to the present embodiment, the phase change of the propagation path matrix component due to the path difference between the antenna elements 111 (between the antenna elements 111T on the transmitting side or between the antenna elements 111R on the receiving side) is reduced. .. That is, the deviation between the fixed weighting matrix and the propagation path matrix component caused by the positional deviation is reduced, and the deterioration of the channel capacity is suppressed.

従来、固定の重み付け行列を用いる場合、送受信機間の位置ずれにより通信路容量の劣化が生じるという問題があったが、本実施形態に係る無線伝送システム100では、球面上(又は円筒面や円周上)に複数のアンテナ素子111を配置し、その中から使用するアンテナ素子111を選択することにより、位置ずれが生じる場合でも伝送方向に応じた最適なアンテナ素子111を常に選択できるため、通信路容量の劣化の低減が可能となる。 Conventionally, when a fixed weighting matrix is used, there is a problem that the communication path capacity is deteriorated due to a positional shift between transmitters and receivers. However, in the wireless transmission system 100 according to the present embodiment, there is a spherical surface (or a cylindrical surface or a circle). By arranging a plurality of antenna elements 111 on the circumference) and selecting the antenna element 111 to be used from among them, the optimum antenna element 111 according to the transmission direction can always be selected even if the position shift occurs, so that communication is possible. It is possible to reduce the deterioration of the road capacity.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システム100では、送受信機のアンテナアレーが任意の位置にあった場合でも、固定の重み付け行列を用いた多ストリーム伝送の実現が可能となる。
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の構成例を示す。図2において、送信機201(1)は、アンテナアレー202、アンテナ選択/重み付け処理部203及び推定部204を有する。また、受信機211(1)は、アンテナアレー212、アンテナ選択/重み付け処理部213及び推定部214を有する。ここで、図2に示した送信機201(1)及び受信機211(1)の各部の動作については、次の図3の中で説明する。
In this way, in the wireless transmission system 100 according to the present embodiment, it is possible to realize multi-stream transmission using a fixed weighting matrix even when the antenna array of the transmitter / receiver is at an arbitrary position.
(First Embodiment)
FIG. 2 shows a configuration example of the wireless transmission system 100 (1) according to the first embodiment. In FIG. 2, the transmitter 201 (1) has an antenna array 202, an antenna selection / weighting processing unit 203, and an estimation unit 204. Further, the receiver 211 (1) has an antenna array 212, an antenna selection / weighting processing unit 213, and an estimation unit 214. Here, the operation of each part of the transmitter 201 (1) and the receiver 211 (1) shown in FIG. 2 will be described in FIG. 3 below.

図3は、第1の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の処理例を示す。なお、ステップS101からステップS106までの処理は送信機201(1)側で実行され、ステップS111からステップS116までの処理は受信機211(1)側で実行される。 FIG. 3 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (1) according to the first embodiment. The processing from step S101 to step S106 is executed on the transmitter 201 (1) side, and the processing from step S111 to step S116 is executed on the receiver 211 (1) side.

先ず、送信機201(1)側で実行される処理について説明する。 First, the process executed on the transmitter 201 (1) side will be described.

ステップS101において、推定部204は、伝搬路情報又は位置情報(伝送距離(D)又は伝送方向(θ、φ))を測定する。なお、伝搬路情報は、周知のトレーニング信号を送受信することにより、伝搬路の伝達関数を測定することができる。また、見通し環境で通信を行う送信機201(1)と受信機211(1)との位置情報の測定は、三次元カメラや複数のカメラを用いて撮影する画像や動画などの情報を利用する方法や、ビームスキャンにより位置を測定する方法などの周知技術により可能である。 In step S101, the estimation unit 204 measures the propagation path information or the position information (transmission distance (D 0 ) or transmission direction (θ, φ)). For the propagation path information, the transfer function of the propagation path can be measured by transmitting and receiving a well-known training signal. Further, the measurement of the position information between the transmitter 201 (1) and the receiver 211 (1) that communicate in the line-of-sight environment uses information such as images and moving images taken by a three-dimensional camera or a plurality of cameras. This is possible with well-known techniques such as methods and methods for measuring position by beam scanning.

ステップS102において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、ステップS101の測定結果に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Tのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111T(#0)を決定する。ここで、アンテナ選択/重み付け処理部203は、アンテナ選択部と重み付け処理部とに分けてもよい。 In step S102, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines the antenna element 111T (# 0) closest to the transmission direction among the plurality of antenna elements 111T on the spherical surface based on the measurement result in step S101. Here, the antenna selection / weighting processing unit 203 may be divided into an antenna selection unit and a weighting processing unit.

ステップS103において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、位置情報に応じたアンテナ素子111T(#0)を中心とする半径Lを計算する。なお、半径Lの計算方法については後述する。 In step S103, the antenna selection / weighting processing unit 203 calculates the radius L centered on the antenna element 111T (# 0) according to the position information. The calculation method of the radius L will be described later.

ステップS104において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、アンテナ素子111T(#0)から半径Lの円周上にあるM個のアンテナ素子111T(#1)〜(#M)を選択する。 In step S104, the antenna selection / weighting processing unit 203 selects M antenna elements 111T (# 1) to (# M) on the circumference of the radius L from the antenna element 111T (# 0).

ステップS105において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、M個のアンテナ素子111Tのそれぞれの位置に基づいて伝搬路行列及び重み付け行列を計算する。例えば、伝搬路行列は、例えば基準とするアンテナ素子111T(#0)に対する各アンテナ素子111Tの位相差に基づいて生成される。なお、重み付け行列の計算方法については後述する。 In step S105, the antenna selection / weighting processing unit 203 calculates the propagation path matrix and the weighting matrix based on the respective positions of the M antenna elements 111T. For example, the propagation path matrix is generated based on, for example, the phase difference of each antenna element 111T with respect to the reference antenna element 111T (# 0). The calculation method of the weighting matrix will be described later.

ステップS106において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、ステップS104で選択したM個のアンテナ素子111Tから送信する信号にステップS105で計算した重み付け行列を適用してKストリームの信号を送信する。 In step S106, the antenna selection / weighting processing unit 203 transmits the K stream signal by applying the weighting matrix calculated in step S105 to the signal transmitted from the M antenna elements 111T selected in step S104.

このようにして、送信機201(1)は、受信機211(1)との間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたM個のアンテナ素子111Tを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。 In this way, the transmitter 201 (1) can reselect the M antenna elements 111T according to the misalignment even if the misalignment occurs with the receiver 211 (1). , It is possible to suppress a decrease in the communication path capacity due to misalignment.

次に、受信機211(1)側で実行される処理について説明する。 Next, the process executed on the receiver 211 (1) side will be described.

ステップS111において、推定部214は、伝搬路情報又は位置情報(伝送距離(D)又は伝送方向(θ、φ))を測定する。なお、測定方法は、送信機201(1)のステップS101と同様である。 In step S111, the estimation unit 214 measures the propagation path information or the position information (transmission distance (D 0 ) or transmission direction (θ, φ)). The measuring method is the same as in step S101 of the transmitter 201 (1).

ステップS112において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、ステップS111の測定結果に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Rのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111R(#0)を決定する。ここで、送信機201(1)と同様に、アンテナ選択/重み付け処理部203は、アンテナ選択部と重み付け処理部とに分けてもよい。 In step S112, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines the antenna element 111R (# 0) closest to the transmission direction among the plurality of antenna elements 111R on the spherical surface based on the measurement result in step S111. Here, similarly to the transmitter 201 (1), the antenna selection / weighting processing unit 203 may be divided into an antenna selection unit and a weighting processing unit.

ステップS113において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、位置情報に応じたアンテナ素子111R(#0)を中心とする半径Lを計算する。なお、半径Lの計算方法については後述する。 In step S113, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the radius L centered on the antenna element 111R (# 0) according to the position information. The calculation method of the radius L will be described later.

ステップS114において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、アンテナ素子111R(#0)から半径Lの円周上にあるN個のアンテナ素子111R(#1)〜(#N)を選択する。 In step S114, the antenna selection / weighting processing unit 213 selects N antenna elements 111R (# 1) to (# N) on the circumference of the radius L from the antenna element 111R (# 0).

ステップS115において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、N個のアンテナ素子111Rのそれぞれの位置に基づいて伝搬路行列及び重み付け行列を計算する。例えば、伝搬路行列は、基準とするアンテナ素子111R(#0)に対する各アンテナ素子111Rの位相差に基づいて生成される。なお、重み付け行列の計算方法については後述する。 In step S115, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the propagation path matrix and the weighting matrix based on the respective positions of the N antenna elements 111R. For example, the propagation path matrix is generated based on the phase difference of each antenna element 111R with respect to the reference antenna element 111R (# 0). The calculation method of the weighting matrix will be described later.

ステップS116において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、ステップS115で計算した重み付け行列の共役転置行列をN個のアンテナ素子111Rで受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する(復調とも称する)。 In step S116, the antenna selection / weighting processing unit 213 applies the conjugate transpose matrix of the weighting matrix calculated in step S115 to the signals received by the N antenna elements 111R to generate a K-stream signal (also referred to as demodulation). ).

このようにして、受信機211(1)は、送信機201(1)との間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたN個のアンテナ素子111Rを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。 In this way, the receiver 211 (1) can reselect the N antenna elements 111R according to the misalignment even when the misalignment occurs with the transmitter 201 (1). , It is possible to suppress a decrease in the communication path capacity due to misalignment.

ここで、重み付け行列の一例として、伝搬路行列HがH=USVのように特異値分解されるとき、特異値分解されたユニタリ行列を用いて、送信側の重み付け行列VはV=V、受信側の重み付け行列UはU=Uとなる。或いは、アレー指向性形成行列WM×K、WN×K及びユニタリ行列を用いて、受信側の重み付け行列U=WN×K 、送信側の重み付け行列V=WM×KVとしてもよい。アレー指向性形成行列WM×K、WN×KはそれぞれM行K列、N行K列の行列であり、例として離散フーリエ変換行列がある。或いは、N=M=Kの場合に逆行列を用いて、受信側の重み付け行列U=(HH)−1、送信側の重み付け行列V=I、又は、受信側の重み付け行列U=I、送信側の重み付け行列V=H(HH)−1として計算できる(ここで、各記号はベクトル表記を示す)。なお、IはK行K列の単位行列を示し、信号処理としては何も行わないことを示す。また、Sは対角成分として伝搬路行列の固有値を持つ対角行列を示す。ここで、(HH)−1及びH(HH)−1は、計算処理上で発散しにくくするためであり、単純に伝搬路行列Hの逆行列H−1としてもよい。或いは、N>K又はM>Kの場合にアレー指向性形成行列WM×K、WN×K及び逆行列を用いて、受信側の重み付け行列U=WN×K (HH)−1、送信側の重み付け行列V=WM×K、又は、受信側の重み付け行列U=WN×K 、送信側の重み付け行列V=H(HH)−1M×Kとして計算できる。 Here, as an example of the weighting matrix, when the propagation path matrix H is decomposed into singular values such as H = USV H , the unitary matrix decomposed by singular values is used, and the weighting matrix V K on the transmitting side is V K =. V, the weighting matrix U K on the receiving side is U K = U H. Alternatively, using the array directivity forming matrix W M × K , W N × K, and the unitary matrix, the weighting matrix U K = W N × K H U H on the receiving side, and the weighting matrix V K = W M × on the transmitting side. It may be KV. The array directivity formation matrices W M × K and W N × K are matrices of M rows and K columns and N rows and K columns, respectively, and an example is a discrete Fourier transform matrix. Alternatively, when N = M = K, the inverse matrix is used, and the weighting matrix UK = (H H H) -1 H H on the receiving side, the weighting matrix V K = I K on the transmitting side, or the weighting matrix V K = I K on the receiving side. It can be calculated as the weighting matrix U K = I K and the transmitting side weighting matrix V K = H H (HH H ) -1 (where each symbol indicates a vector notation). Note that I K indicates an identity matrix of K rows and K columns, and indicates that nothing is performed as signal processing. Further, S indicates a diagonal matrix having an eigenvalue of the propagation path matrix as a diagonal component. Here, (H H H) -1 H H and H H (H H H ) -1 are for making it difficult to diverge in the calculation process, and may simply be the inverse matrix H -1 of the propagation path matrix H. .. Alternatively, when N> K or M> K, the array directivity formation matrix W M × K , W N × K, and the inverse matrix are used, and the weighting matrix UK = W N × K H (H H H) on the receiving side. ) -1 H H , the weighting matrix V K = WM × K on the transmitting side, or the weighting matrix UK = W N × K H on the receiving side, the weighting matrix V K = H H (HH H ) on the transmitting side − It can be calculated as 1 WM × K.

なお、アンテナ素子111の配置は、球面上だけではなく、位置ずれの生じる方向に応じて、円筒面や円周上に配置してもよい。また、アンテナ素子111の実装体積に応じて球面、円筒面、円周等の一部分にアンテナ素子111を配置してもよい。 The antenna element 111 may be arranged not only on the spherical surface but also on a cylindrical surface or a circumference depending on the direction in which the positional deviation occurs. Further, the antenna element 111 may be arranged on a part of a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, or the like according to the mounting volume of the antenna element 111.

(第2の実施形態)
第2の実施形態では、位置情報(伝送距離(D),伝送方向(θ、φ))の測定や重み付け行列の計算を送信側又は受信側のいずれかで行い、測定された位置情報や計算された重み付け行列の情報(各行列成分)は、位置情報の測定や重み付け行列の計算を行わなかった側に送信して使用する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the position information (transmission distance (D 0 ), transmission direction (θ, φ)) is measured and the weighting matrix is calculated on either the transmitting side or the receiving side, and the measured position information or The calculated weighted matrix information (each matrix component) is transmitted to the side that did not measure the position information or calculate the weighted matrix for use.

図4は、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの構成例を示す。無線伝送システム100(2)aでは、位置情報や重み付け行列の情報は送信機201(2)aから受信機211(2)aへ送信される。図4において、送信機201(2)aは、アンテナアレー202、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)a及び推定部204を有する。受信機211(2)aは、アンテナアレー212及びアンテナ選択/重み付け処理部213(2)aを有する。ここで、第1の実施形態と異なる点は、受信機211(2)aに推定部214が無いこと、送信機201(2)aのアンテナ選択/重み付け処理部203(2)aが送信機201(2)aで用いる重み付け行列の計算だけでなく受信機211(2)aで用いる重み付け行列の計算も行うことである。さらに、送信機201(2)aの推定部204が測定した位置情報と受信機211(2)aで用いる重み付け行列の情報とを受信機211(2)aへ送信すること、受信機211(2)aのアンテナ選択/重み付け処理部213(2)aが送信機201(2)aから受け取る位置情報及び重み付け行列の情報に基づいてアンテナアレー212のアンテナ素子111Rの選択を行って受信することが第1の実施形態と異なる。なお、第1の実施形態の図2と同符号のブロックは、図2と同一又は同様に動作する。ここで、以降の説明において、符号末尾に(2)aが付加されたブロックは、符号の番号(203,213等)が同一の第1の実施形態のブロックと基本的な動作は同じであるが、本実施形態特有の動作も行う(他のブロック及び他の実施形態においても同様)。 FIG. 4 shows a configuration example of the wireless transmission system 100 (2) a according to the second embodiment. In the wireless transmission system 100 (2) a, the position information and the information of the weighting matrix are transmitted from the transmitter 201 (2) a to the receiver 211 (2) a. In FIG. 4, the transmitter 201 (2) a has an antenna array 202, an antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a, and an estimation unit 204. The receiver 211 (2) a has an antenna array 212 and an antenna selection / weighting processing unit 213 (2) a. Here, the difference from the first embodiment is that the receiver 211 (2) a does not have the estimation unit 214, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a of the transmitter 201 (2) a is the transmitter. Not only the calculation of the weighting matrix used in 201 (2) a, but also the calculation of the weighting matrix used in the receiver 211 (2) a is performed. Further, transmitting the position information measured by the estimation unit 204 of the transmitter 201 (2) a and the information of the weighting matrix used by the receiver 211 (2) a to the receiver 211 (2) a, the receiver 211 ( 2) The antenna element 111R of the antenna array 212 is selected and received by the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) a of a based on the position information received from the transmitter 201 (2) a and the information of the weighting matrix. Is different from the first embodiment. The blocks having the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment operate in the same manner as or in the same manner as in FIG. Here, in the following description, the block in which (2) a is added to the end of the code has the same basic operation as the block of the first embodiment having the same code number (203, 213, etc.). However, the operation peculiar to this embodiment is also performed (the same applies to other blocks and other embodiments).

なお、上記の説明では、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aが受信機211(2)a側で用いる重み付け行列も計算し、計算した重み付け行列の情報を受信機211(2)aへ送信する例を示したが、受信機211(2)a側で用いる重み付け行列の計算を送信機201(2)a側で行わずに、位置情報のみを受信機211(2)aへ送信するようにしてもよい。この場合、受信機211(2)aのアンテナ選択/重み付け処理部213(2)aは、送信機201(2)aから受け取る位置情報に基づいて重み付け行列を計算して受信に使用する。 In the above description, the weighting matrix used by the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a on the receiver 211 (2) a side is also calculated, and the calculated weighting matrix information is sent to the receiver 211 (2) a. Although an example of transmission is shown, only the position information is transmitted to the receiver 211 (2) a without calculating the weighting matrix used on the receiver 211 (2) a side on the transmitter 201 (2) a side. You may do so. In this case, the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) a of the receiver 211 (2) a calculates a weighting matrix based on the position information received from the transmitter 201 (2) a and uses it for reception.

図5は、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの構成例を示す。無線伝送システム100(2)bでは、位置情報や重み付け行列の情報は受信機211(2)bから送信機201(2)bへ送信される。図5において、送信機201(2)bは、アンテナアレー202及びアンテナ選択/重み付け処理部203(2)bを有する。受信機211(2)bは、アンテナアレー212、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)b及び推定部214を有する。ここで、第1の実施形態と異なる点は、送信機201(2)bに推定部204が無いこと、受信機211(2)bのアンテナ選択/重み付け処理部213(2)bが受信機211(2)bで用いる重み付け行列の計算だけでなく送信機201(2)bで用いる重み付け行列の計算も行うことである。さらに、受信機211(2)bの推定部214が測定した位置情報と送信機201(2)bで用いる重み付け行列の情報とを送信機201(2)bへ送信すること、送信機201(2)bのアンテナ選択/重み付け処理部203(2)bが受信機211(2)bから受け取る位置情報及び重み付け行列の情報に基づいてアンテナアレー202のアンテナ素子111Tの選択を行って送信することである。なお、第1の実施形態の図2と同符号のブロックは、図2と同一又は同様に動作する。 FIG. 5 shows a configuration example of the wireless transmission system 100 (2) b according to the second embodiment. In the wireless transmission system 100 (2) b, the position information and the information of the weighting matrix are transmitted from the receiver 211 (2) b to the transmitter 201 (2) b. In FIG. 5, the transmitter 201 (2) b has an antenna array 202 and an antenna selection / weighting processing unit 203 (2) b. The receiver 211 (2) b has an antenna array 212, an antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b, and an estimation unit 214. Here, the difference from the first embodiment is that the transmitter 201 (2) b does not have the estimation unit 204, and the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b of the receiver 211 (2) b is the receiver. Not only the calculation of the weighting matrix used in 211 (2) b, but also the calculation of the weighting matrix used in the transmitter 201 (2) b is performed. Further, transmitting the position information measured by the estimation unit 214 of the receiver 211 (2) b and the information of the weighting matrix used in the transmitter 201 (2) b to the transmitter 201 (2) b, the transmitter 201 ( 2) The antenna element 111T of the antenna array 202 is selected and transmitted based on the position information and the weighting matrix information received from the receiver 211 (2) b by the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) b of b. Is. The blocks having the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment operate in the same manner as or in the same manner as in FIG.

また、上記の説明では、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)aが送信機201(2)a側で用いる重み付け行列も計算して送信機201(2)aへ重み付け行列の情報を送信する例を示したが、送信機201(2)a側で用いる重み付け行列の計算を受信機211(2)a側で行わずに、位置情報のみを送信機201(2)aへ送信するようにしてもよい。この場合、送信機201(2)aのアンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、受信機211(2)aから受け取る位置情報に基づいて重み付け行列を計算して送信に使用する。 Further, in the above description, the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) a also calculates the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) a side and transmits the information of the weighting matrix to the transmitter 201 (2) a. Although an example is shown, only the position information is transmitted to the transmitter 201 (2) a without calculating the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) a side on the receiver 211 (2) a side. You may. In this case, the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a of the transmitter 201 (2) a calculates a weighting matrix based on the position information received from the receiver 211 (2) a and uses it for transmission.

図6は、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの処理例を示す。なお、ステップS101からステップS104までの処理と、ステップS106の処理及びステップS116の処理は、図3で説明した第1の実施形態に係る無線伝送システム100の場合と同様に実行されるので、重複する説明は省略する。 FIG. 6 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (2) a according to the second embodiment. Since the processes from step S101 to step S104, the process of step S106, and the process of step S116 are executed in the same manner as in the case of the wireless transmission system 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. 3, they overlap. The description to be made is omitted.

ステップS200において、送信機201(2)aのアンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、図3に示したステップS105と同様の処理を実行して、送信機201(2)a側で用いる重み付け行列を計算すると共に、受信機211(2)a側で用いる重み付け行列も計算する。なお、以降で説明するように、受信機211(2)a側で用いる重み付け行列を計算しない形態もある。 In step S200, the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a of the transmitter 201 (2) a executes the same processing as in step S105 shown in FIG. 3 on the transmitter 201 (2) a side. Along with calculating the weighting matrix to be used, the weighting matrix used on the receiver 211 (2) a side is also calculated. As will be described later, there is also a form in which the weighting matrix used on the receiver 211 (2) a side is not calculated.

ステップS201において、送信機201(2)aは、受信機211(2)a側でN個のアンテナ素子111Rの選択及び重み付け行列の決定に必要な情報を送信する。 In step S201, the transmitter 201 (2) a transmits information necessary for selecting the N antenna elements 111R and determining the weighting matrix on the receiver 211 (2) a side.

ここで、送信機201(2)aが受信機211(2)aに、位置情報と重み付け行列の情報とを送信する形態と、位置情報のみを送信する形態との2つの形態が考えられる。1つ目の形態では、ステップS200で受信機211(2)a側で用いる重み付け行列も計算する場合であり、この場合、ステップS201では、ステップS200で計算した受信機211(2)a側で用いる重み付け行列の情報と位置情報とを受信機211(2)aへ送信する。なお、送信機201(2)a側で共役転置行列を計算して受信機211(2)a側に送信してもよい。2つ目の形態では、送信機201(2)aは、受信機211(2)aに位置情報のみを送信する。 Here, two forms are conceivable: a mode in which the transmitter 201 (2) a transmits the position information and the information of the weighting matrix to the receiver 211 (2) a, and a form in which only the position information is transmitted. In the first embodiment, the weighting matrix used on the receiver 211 (2) a side in step S200 is also calculated. In this case, in step S201, the receiver 211 (2) a side calculated in step S200 also calculates. The information of the weighting matrix to be used and the position information are transmitted to the receiver 211 (2) a. The conjugate transpose matrix may be calculated on the transmitter 201 (2) a side and transmitted to the receiver 211 (2) a side. In the second form, the transmitter 201 (2) a transmits only the position information to the receiver 211 (2) a.

なお、位置情報や重み付け行列の情報の送信は、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aが行ってもよいし、送信機201(2)a全体の動作を制御する制御部(不図示)が行ってもよい。また、これらの情報は、アンテナアレー202から制御用のチャネルを用いて送受信してもよいし、送信機201(2)aと受信機211(2)aとの間に別の通信チャネルを設けて送受信するようにしてもよい。 The antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a may transmit the position information and the weighting matrix information, or the control unit (not shown) that controls the operation of the entire transmitter 201 (2) a. May go. Further, these pieces of information may be transmitted and received from the antenna array 202 using a control channel, or another communication channel may be provided between the transmitter 201 (2) a and the receiver 211 (2) a. You may send and receive.

一方、受信機211(2)aは、次のように処理を行う。 On the other hand, the receiver 211 (2) a performs the process as follows.

ステップS211において、受信機211(2)aは、送信機201(2)aから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー212のアンテナ素子111Rを選択し、送信機201(2)aから受け取った重み付け行列の情報に基づいて計算した共役転置行列(或いは、送信機201(2)aから受け取った共役転置行列)を選択したN個のアンテナ素子111Rが受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。或いは、受信機211(2)aは、送信機201(2)aから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー212のアンテナ素子111Rを選択し、さらに位置情報に基づいて重み付け行列及び共役転置行列を計算して、選択したN個のアンテナ素子111Rから受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。 In step S211 the receiver 211 (2) a selects the antenna element 111R of the antenna array 212 based on the position information received from the transmitter 201 (2) a, and the weighting received from the transmitter 201 (2) a. The conjugate transposition matrix calculated based on the matrix information (or the conjugate transposition matrix received from the transmitter 201 (2) a) is applied to the signal received by the selected N antenna elements 111R, and the K stream signal is applied. Generate. Alternatively, the receiver 211 (2) a selects the antenna element 111R of the antenna array 212 based on the position information received from the transmitter 201 (2) a, and further creates a weighting matrix and a conjugate transposition matrix based on the position information. It is calculated and applied to the signals received from the selected N antenna elements 111R to generate a K-stream signal.

このようにして、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの受信機211(2)bは、位置推定処理を行うことなく、或いは重み付け行列の計算も行うことなく、送信機201(2)aから受け取る位置情報や重み付け行列の情報を用いて送信機201(2)aから送信されるKストリームの信号を受信することができる。 In this way, the receiver 211 (2) b of the wireless transmission system 100 (2) b according to the second embodiment is a transmitter without performing position estimation processing or calculation of a weighting matrix. The K stream signal transmitted from the transmitter 201 (2) a can be received by using the position information and the weighting matrix information received from the 201 (2) a.

図7は、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの処理例を示す。なお、ステップS111からステップS114までの処理と、ステップS106の処理及びステップS116の処理は、図3で説明した第1の実施形態に係る無線伝送システム100の場合と同様に実行されるので、重複する説明は省略する。 FIG. 7 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (2) b according to the second embodiment. Since the processes from step S111 to step S114, the process of step S106, and the process of step S116 are executed in the same manner as in the case of the wireless transmission system 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. 3, they overlap. The description to be made is omitted.

ステップS310において、受信機211(2)bのアンテナ選択/重み付け処理部213(2)bは、図3に示したステップS105と同様の処理を実行して、受信機211(2)b側で用いる重み付け行列を計算すると共に、送信機201(2)b側で用いる重み付け行列も計算する。なお、以降で説明するように、送信機201(2)b側で用いる重み付け行列を計算しない形態もある。 In step S310, the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b of the receiver 211 (2) b executes the same processing as in step S105 shown in FIG. 3 on the receiver 211 (2) b side. Along with calculating the weighting matrix to be used, the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) b side is also calculated. As will be described later, there is also a form in which the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) b side is not calculated.

ステップS311において、受信機211(2)bは、送信機201(2)b側でM個のアンテナ素子111Tの選択及び重み付け行列の決定に必要な情報を送信する。 In step S311 the receiver 211 (2) b transmits information necessary for selecting the M antenna elements 111T and determining the weighting matrix on the transmitter 201 (2) b side.

ここで、図6の場合と同様に、受信機211(2)aが送信機201(2)aに、位置情報と重み付け行列の情報とを送信する形態と、位置情報のみを送信する形態との2つの形態が考えられる。1つ目の形態では、ステップS310で送信機201(2)b側で用いる重み付け行列も計算する場合であり、この場合、ステップS311では、ステップS310で計算した送信機201(2)b側で用いる重み付け行列の情報と位置情報とを送信機201(2)bへ送信する。2つ目の形態では、受信機211(2)bは、送信機201(2)bに位置情報のみを送信する。 Here, as in the case of FIG. 6, the receiver 211 (2) a transmits the position information and the weighting matrix information to the transmitter 201 (2) a, and the receiver 211 (2) a transmits only the position information. There are two possible forms. In the first embodiment, the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) b side is also calculated in step S310. In this case, in step S311 on the transmitter 201 (2) b side calculated in step S310. The information of the weighting matrix to be used and the position information are transmitted to the transmitter 201 (2) b. In the second form, the receiver 211 (2) b transmits only the position information to the transmitter 201 (2) b.

なお、図6の場合と同様に、位置情報や重み付け行列の情報の送信は、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)bが行ってもよいし、受信機211(2)b全体の動作を制御する制御部(不図示)が行ってもよい。また、これらの情報は、アンテナアレー212から制御用のチャネルを用いて送受信してもよいし、受信機211(2)bと送信機201(2)bとの間に別の通信チャネルを設けて送受信するようにしてもよい。 As in the case of FIG. 6, the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b may transmit the position information and the weighting matrix information, or the entire receiver 211 (2) b may be operated. A control unit (not shown) that controls the control may perform the operation. Further, these pieces of information may be transmitted and received from the antenna array 212 using a control channel, or another communication channel may be provided between the receiver 211 (2) b and the transmitter 201 (2) b. You may send and receive.

一方、送信機201(2)bは、次のように処理を行う。 On the other hand, the transmitter 201 (2) b performs the process as follows.

ステップS301において、送信機201(2)bは、受信機211(2)bから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー202のアンテナ素子111Tを選択し、受信機211(2)bから受け取った重み付け行列の情報に基づいて重み付け行列を決定し、Kストリームの信号に適用して選択されたM個のアンテナ素子111Tから送信する。 In step S301, the transmitter 201 (2) b selects the antenna element 111T of the antenna array 202 based on the position information received from the receiver 211 (2) b, and the weighting received from the receiver 211 (2) b. The weighting matrix is determined based on the matrix information, applied to the signal of the K stream, and transmitted from the selected M antenna elements 111T.

このようにして、第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの送信機201(2)bは、位置推定処理を行うことなく、或いは重み付け行列の計算も行うことなく、受信機211(2)bから受け取る位置情報や重み付け行列の情報を用いて受信機211(2)bにKストリームの信号を送信することができる。 In this way, the transmitter 201 (2) b of the wireless transmission system 100 (2) b according to the second embodiment is a receiver without performing position estimation processing or calculation of a weighting matrix. The K stream signal can be transmitted to the receiver 211 (2) b by using the position information received from 211 (2) b and the information of the weighting matrix.

(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態(K=4の場合)の計算例を示す。なお、図8では、ストリーム数Kと受信機211側のアンテナ素子111Rの数Nとが共に4(K=N=4)とする。また、送信機201側についても同様とする(K=M=4)。第3の実施形態では、図1に示した無線伝送システム100において、K=N=M=4の場合(ストリーム数Kと受信機211側(又は送信機201側)で選択されるアンテナ素子111R(又はアンテナ素子111T)の数N(又はM)とが4の場合(N(又はM)はK以上の整数))の伝搬路行列及び重み付け行列の計算例と、アンテナ素子111を選択するための半径Lの計算例を示す。なお、本実施形態で説明する計算例は、先に説明した各実施形態に適用することができる。ここで、図8(a)は、図1に対応する図であり、送信機201側のアンテナアレー202と、受信機211側のアンテナアレー212のうち半径Lの円周151上の選択された4つのアンテナ素子111R(#1-#4)と、対向面(送信機201のアンテナ素子111T(#0))に最も近いアンテナ素子111R(#0)(基準点に相当)とが示されている。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows a calculation example of the third embodiment (in the case of K = 4). In FIG. 8, the number of streams K and the number N of the antenna elements 111R on the receiver 211 side are both 4 (K = N = 4). The same applies to the transmitter 201 side (K = M = 4). In the third embodiment, in the wireless transmission system 100 shown in FIG. 1, the antenna element 111R selected in the case of K = N = M = 4 (number of streams K and receiver 211 side (or transmitter 201 side)). To select the antenna element 111 and the calculation example of the propagation path matrix and the weighting matrix when the number N (or M) of (or the antenna element 111T) is 4 (N (or M) is an integer of K or more)). An example of calculating the radius L of is shown. The calculation example described in this embodiment can be applied to each of the above-described embodiments. Here, FIG. 8A is a diagram corresponding to FIG. 1, and is selected on the circumference 151 of the radius L of the antenna array 202 on the transmitter 201 side and the antenna array 212 on the receiver 211 side. The four antenna elements 111R (# 1- # 4) and the antenna element 111R (# 0) (corresponding to the reference point) closest to the facing surface (antenna element 111T (# 0) of the transmitter 201) are shown. There is.

また、図8(b)は、図8(a)の送信機201側のアンテナアレー202が配置されているアンテナ配置面220T(中心Raとする球面)と受信機211側のアンテナアレー212が配置されているアンテナ配置面220R(中心Rbとする球面)とについて、中心Raと中心Rbとを結ぶ線を含み各アンテナ配置面に垂直な面で切ったときの断面図を示している。図8(b)において、送信機201側の選択されたアンテナ素子を含む面221T(紙面に対して垂直方向)にはアンテナ素子111T(#1)及びアンテナ素子111T(#3)、受信機211側の選択されたアンテナ素子を含む面221R(紙面に対して垂直方向)にはアンテナ素子111R(#1)及びアンテナ素子111R(#3)がそれぞれ含まれている。なお、図8では、断面図にアンテナ素子111T(#1)、アンテナ素子111T(#3)、アンテナ素子111R(#1)及びアンテナ素子111R(#3)が含まれるように切断した様子を示している。特に、本実施形態では、選択されるアンテナ素子数Nが偶数(4個)なので、断面図の送信機201側及び受信機211側にそれぞれ2つのアンテナ素子が含まれているが、例えば奇数個のアンテナ素子111が半径Lの円周上で選択される場合、断面図には2つのアンテナ素子111が含まれることはない。 Further, in FIG. 8B, the antenna arrangement surface 220T (spherical surface with the center Ra) on which the antenna array 202 on the transmitter 201 side of FIG. 8A is arranged and the antenna array 212 on the receiver 211 side are arranged. A cross-sectional view of the antenna arranging surface 220R (spherical surface as the center Rb) when cut by a plane perpendicular to each antenna arranging surface including a line connecting the center Ra and the center Rb is shown. In FIG. 8B, the antenna element 111T (# 1), the antenna element 111T (# 3), and the receiver 211 are on the surface 221T (direction perpendicular to the paper surface) including the selected antenna element on the transmitter 201 side. The surface 221R (direction perpendicular to the paper surface) including the selected antenna element on the side includes the antenna element 111R (# 1) and the antenna element 111R (# 3), respectively. Note that FIG. 8 shows a state in which the antenna element 111T (# 1), the antenna element 111T (# 3), the antenna element 111R (# 1), and the antenna element 111R (# 3) are cut so as to be included in the cross-sectional view. ing. In particular, in the present embodiment, since the number of antenna elements N selected is an even number (4), two antenna elements are included on the transmitter 201 side and the receiver 211 side of the cross-sectional view, respectively. When the antenna element 111 of the above is selected on the circumference of the radius L, the cross-sectional view does not include the two antenna elements 111.

また、選択されたアンテナ素子を含む面221T及び選択されたアンテナ素子を含む面221Rは、アンテナ配置面220Tの中心Raと受信機211側のアンテナアレー212のアンテナ配置面220Rの中心Rbとを結ぶ直線に垂直な面(図8(b)では紙面に対して垂直な面)となる。 Further, the surface 221T containing the selected antenna element and the surface 221R containing the selected antenna element connect the center Ra of the antenna arrangement surface 220T and the center Rb of the antenna arrangement surface 220R of the antenna array 212 on the receiver 211 side. The surface is perpendicular to the straight line (in FIG. 8B, the surface is perpendicular to the paper surface).

ここで、図8(b)において、送信機201側のアンテナ素子111T(#1)と受信機211側のアンテナ素子111R(#1)との間の伝送距離はD、アンテナ素子111T(#1)とアンテナ素子111R(#3)との間の伝送距離はD+(1/2+m)λ(mは整数)である。また、図8(a)では、図1で説明した無線伝送システム100のアンテナアレー212のアンテナ素子111R(#0)を中心とする半径Lの円周151上にある正方形に配置された4個のアンテナ素子111R(#1),アンテナ素子111R(#2),アンテナ素子111R(#3)及びアンテナ素子111R(#4)が選択されている。同様に、アンテナアレー202のアンテナ素子111T(#0)を中心とする半径Lの円周上にある正方形に配置された4個のアンテナ素子111T(#1),アンテナ素子111T(#2),アンテナ素子111T(#3)及びアンテナ素子111T(#4)が選択されている。 Here, in FIG. 8B, the transmission distance between the antenna element 111T (# 1) on the transmitter 201 side and the antenna element 111R (# 1) on the receiver 211 side is D 0 , and the antenna element 111T (# 1). The transmission distance between 1) and the antenna element 111R (# 3) is D 0 + (1/2 + m) λ 0 (m is an integer). Further, in FIG. 8A, four pieces arranged in a square on a circumference 151 having a radius L centered on the antenna element 111R (# 0) of the antenna array 212 of the wireless transmission system 100 described with reference to FIG. Antenna element 111R (# 1), antenna element 111R (# 2), antenna element 111R (# 3), and antenna element 111R (# 4) are selected. Similarly, four antenna elements 111T (# 1), antenna elements 111T (# 2), arranged in a square on the circumference of a radius L centered on the antenna element 111T (# 0) of the antenna array 202, The antenna element 111T (# 3) and the antenna element 111T (# 4) are selected.

K=4の場合、正方形に配置されたアンテナ素子111T(#1)〜アンテナ素子111T(#4)と正方形に配置されたアンテナ素子111R(#1)〜アンテナ素子111R(#4)の伝搬路行列Hは、アンテナ素子111T(#1)〜アンテナ素子111T(#4)及びアンテナ素子111R(#1)〜アンテナ素子111R(#4)の配置の対称性により、式(1)に示すような巡回行列に比例した行列となる。なお、式(1)において、非対角成分は大きさが1の複素数である。 When K = 4, the propagation paths of the antenna elements 111T (# 1) to 111T (# 4) arranged in a square and the antenna elements 111R (# 1) to 111R (# 4) arranged in a square are The matrix H is as shown in Eq. (1) due to the symmetry of the arrangement of the antenna element 111T (# 1) to the antenna element 111T (# 4) and the antenna element 111R (# 1) to the antenna element 111R (# 4). The matrix is proportional to the circulant matrix. In Eq. (1), the off-diagonal component is a complex number having a magnitude of 1.

ここで、a3=exp(jπ)=-1のとき、式(2)に示すように、伝搬路行列Hとその共役転置行列Hとの積により対角化される。 Here, when a3 = exp (jπ) = -1, diagonalization is performed by the product of the propagation path matrix H and its conjugate transpose matrix H H , as shown in Eq. (2).

図8において、アンテナ素子111R(#1)から円周方向に2つ隣のアンテナ素子111R(#3)との経路差を波長λの(1/2+m)倍(mは正の整数)とすることで、伝搬路応答の位相差がπとなり、伝搬路行列成分a3=exp(jπ)=-1となる。 In FIG. 8, the path difference from the antenna element 111R (# 1) to the two adjacent antenna elements 111R (# 3) in the circumferential direction is multiplied by (1/2 + m) the wavelength λ 0 (m is a positive integer). By setting), the phase difference of the propagation path response becomes π, and the propagation path matrix component a3 = exp (jπ) = -1.

従って、上述の経路差を持たせるための半径Lは、例えば図8の点線で示した直角三角形において、三平方の定理により、式(3)及び式(4)のように求めることができる。 Therefore, the radius L for giving the above-mentioned path difference can be obtained, for example, in the right triangle shown by the dotted line in FIG. 8 by the three-square theorem as in Eqs. (3) and (4).

式(4)において、K=4の場合、半径Lは式(5)で求めることができる。 In equation (4), when K = 4, the radius L can be obtained by equation (5).

このようにして求められた半径Lの円周上に位置するアンテナ素子111Rが選択される。図8の例では、アンテナ素子111R(#1)からアンテナ素子111R(#4)が選択される。ここで、図8の場合、アンテナ素子111R(#1)とアンテナ素子111R(#3)との間の距離は2Lとなる。なお、送信機201側についても同様である。 The antenna element 111R located on the circumference of the radius L thus obtained is selected. In the example of FIG. 8, the antenna element 111R (# 4) is selected from the antenna element 111R (# 1). Here, in the case of FIG. 8, the distance between the antenna element 111R (# 1) and the antenna element 111R (# 3) is 2L. The same applies to the transmitter 201 side.

ここで、重み付け行列は、例えば送信機201側の重み付け行列Vを伝搬路行列Hの共役転置行列とし、受信機211側の重み付け行列Uを単位行列(重み付け演算無し)とする。或いは、逆にして、送信機201側の重み付け行列Vを単位行列(重み付け演算無し)とし、受信機211側の重み付け行列Uを伝搬路行列Hの共役転置行列とする。このようにして、送信機201側及び受信機211側の重み付け行列を求めることにより、K=4の場合の伝搬路の直交化を図ることが可能となる。 Here, the weighting matrix, for example, a weighting matrix V 4 of the transmitter 201 side and the conjugate transpose matrix of the channel matrix H, and the receiver 211 side of the weight matrix U 4 identity matrix (no weighting operation). Alternatively, conversely, the transmitter 201 side of the weighting matrix V 4 identity matrix and (unweighted calculation), the weighting matrix U 4 of the receiver 211 side with the conjugate transpose matrix of the channel matrix H. By obtaining the weighting matrices on the transmitter 201 side and the receiver 211 side in this way, it is possible to make the propagation paths orthogonal to each other when K = 4.

なお、重み付け行列V及びUに用いる行列のその他の組み合わせとして、離散フーリエ変換行列及びその共役転置行列の組み合わせ、ゼロフォーシング行列又はMMSE(Minimum Mean Square Error)行列と単位行列の組み合わせ等が用いられてもよい。 As other combinations of matrix used in the weighting matrix V 4 and U 4, a combination of the discrete Fourier transform matrix and its conjugate transpose matrix, a combination of zero-forcing matrix or MMSE (Minimum Mean Square Error) matrix and the unit matrix is used May be done.

また、K≧5の場合には、アンテナ素子111は円形アレー配置となり、正方形の場合と同様に伝搬路行列Hは、アンテナ素子111の配置の対称性より式(6)及び式(7)に示すような巡回行列に比例した行列となる。 Further, when K ≧ 5, the antenna element 111 has a circular array arrangement, and the propagation path matrix H has the equations (6) and (7) due to the symmetry of the arrangement of the antenna elements 111 as in the case of the square. The matrix is proportional to the circulant matrix as shown.

(K=2n−1(奇数)の場合) (When K = 2n−1 (odd number))

(K=2n(偶数)の場合) (When K = 2n (even number))

ここで、nは3以上の整数である。 Here, n is an integer of 3 or more.

なお、K≧5の場合には、例えば、半径Lに任意の値を用いてアンテナ素子111を選択し、選択したアンテナ素子111における伝搬路行列Hを求め、第1の実施形態で説明した重み付け行列の計算方法(特異値分解のユニタリ行列や逆行列等)で送信側の重み付け行列V及び受信側の重み付け行列Uを求めることにより、伝搬路直交化が可能である。 In the case of K ≧ 5, for example, the antenna element 111 is selected by using an arbitrary value for the radius L, the propagation path matrix H in the selected antenna element 111 is obtained, and the weighting described in the first embodiment is performed. by obtaining the weighting matrix U K weighting matrix V K and the receiving side of the transmission side in the calculation method of the matrix (singular value decomposition of the unitary matrix and the inverse matrix, etc.) are possible channel orthogonalization.

(第4の実施形態)
図9は、第4の実施形態(K=3の場合)の計算例を示す。なお、図9では、ストリーム数Kと受信機211側のアンテナ素子111Rの数Nとが共に3(K=N=3)とする。また、送信機201側についても同様とする(K=M=3)。第4の実施形態では、図1に示した無線伝送システム100において、K=N(又はM)=3の場合の伝搬路行列及び重み付け行列の計算例と、アンテナ素子111を選択するための半径Lの計算例とを示す。なお、本実施形態で説明する計算例は、先に説明した第1の実施形態及び第2の実施形態に適用することができる。ここで、図9において、送信機201側のアンテナ素子111T(#0)と受信機211側のアンテナ素子111R(#1)との間の伝送距離はD、アンテナ素子111T(#0)とアンテナ素子111R(#2)との間の伝送距離はD+(±1/3+m)λ(mは整数)である。また、図9では、図1で説明した無線伝送システム100のアンテナアレー212のアンテナ素子111R(#0)を中心とする半径Lの円周151上にある正三角形に配置されたアンテナ素子111R(#1),アンテナ素子111R(#2)及びアンテナ素子111R(#3)が選択されている。同様に、アンテナアレー202のアンテナ素子111T(#0)を中心とする半径Lの円周上にある正方形に配置された3個のアンテナ素子111T(#1),アンテナ素子111T(#2)及びアンテナ素子111T(#3)が選択されている。
(Fourth Embodiment)
FIG. 9 shows a calculation example of the fourth embodiment (in the case of K = 3). In FIG. 9, the number of streams K and the number N of the antenna elements 111R on the receiver 211 side are both set to 3 (K = N = 3). The same applies to the transmitter 201 side (K = M = 3). In the fourth embodiment, in the wireless transmission system 100 shown in FIG. 1, a calculation example of the propagation path matrix and the weighting matrix when K = N (or M) = 3 and a radius for selecting the antenna element 111 An example of calculation of L is shown. The calculation example described in this embodiment can be applied to the first embodiment and the second embodiment described above. Here, in FIG. 9, the transmission distance between the antenna element 111T (# 0) on the transmitter 201 side and the antenna element 111R (# 1) on the receiver 211 side is D 0 , and the antenna element 111T (# 0). The transmission distance to and from the antenna element 111R (# 2) is D 0 + (± 1/3 + m) λ 0 (m is an integer). Further, in FIG. 9, the antenna element 111R (# 0) arranged in an equilateral triangle on the circumference 151 of the radius L centered on the antenna element 111R (# 0) of the antenna array 212 of the wireless transmission system 100 described with reference to FIG. # 1), antenna element 111R (# 2) and antenna element 111R (# 3) are selected. Similarly, the three antenna elements 111T (# 1), the antenna elements 111T (# 2), and the antenna elements 111T (# 2) arranged in a square on the circumference of the radius L centered on the antenna element 111T (# 0) of the antenna array 202. The antenna element 111T (# 3) is selected.

K=3の場合、正三角形に配置されたアンテナ素子111T(#1)〜アンテナ素子111T(#3)と正三角形に配置されたアンテナ素子111R(#1)〜アンテナ素子111R(#3)の間の伝搬路行列Hは、アンテナ素子111T(#1)〜アンテナ素子111T(#3)及びアンテナ素子111R(#1)〜アンテナ素子111R(#3)の配置の対称性により、式(8)に示すような巡回行列となる。 When K = 3, the antenna elements 111T (# 1) to 111T (# 3) arranged in an equilateral triangle and the antenna elements 111R (# 1) to 111R (# 3) arranged in an equilateral triangle The propagation path matrix H between them is based on the symmetry of the arrangement of the antenna element 111T (# 1) to the antenna element 111T (# 3) and the antenna element 111R (# 1) to the antenna element 111R (# 3). It becomes a cyclic matrix as shown in.

ここで、a=exp(±j(2π/3))=-(1/2)±j(√3)/2)のとき、式(9)に示すように伝搬路行列Hとその共役転置行列Hとの積により対角化される。つまり、経路差が波長λの{±(1/3)+m}倍(mは整数)となる間隔で半径Lの円周上に配置されたアンテナ素子111Rを選択することにより、式(9)を満たすことができる。 Here, when a = exp (± j (2π / 3)) =-(1/2) ± j (√3) / 2), the propagation path matrix H and its conjugate transpose are shown in Eq. (9). diagonalized by the product of the matrix H H. That is, by selecting the antenna elements 111R arranged on the circumference of the radius L at intervals where the path difference is {± (1/3) + m} times the wavelength λ 0 (m is an integer), the equation (9) ) Can be satisfied.

ここで、Re(a)は複素数aの実部を表す。 Here, Re (a) represents the real part of the complex number a.

従って、上述の経路差を持たせるための半径Lは、例えば図9の点線で示した直角三角形において、三平方の定理により、式(10)及び式(11)のように求めることができる。 Therefore, the radius L for giving the above-mentioned path difference can be obtained, for example, in the right triangle shown by the dotted line in FIG. 9 by the three-square theorem as in Eqs. (10) and (11).

このようにして求められた半径Lの円周上に位置するアンテナ素子111Rが選択される。図8の例では、アンテナ素子111R(#1)からアンテナ素子111R(#3)が選択される。なお、送信機201側についても同様である。 The antenna element 111R located on the circumference of the radius L thus obtained is selected. In the example of FIG. 8, the antenna element 111R (# 3) is selected from the antenna element 111R (# 1). The same applies to the transmitter 201 side.

ここで、重み付け行列は、例えば送信機201側の重み付け行列Vを伝搬路行列Hの共役転置行列とし、受信機211側の重み付け行列Uを単位行列(重み付け演算無し)とする。或いは、逆にして、送信機201側の重み付け行列Vを単位行列(重み付け演算無し)とし、受信機211側の重み付け行列Uを伝搬路行列Hの共役転置行列とする。このようにして、送信機201側及び受信機211側の重み付け行列を求めることにより、K=3の場合の伝搬路の直交化を図ることが可能となる。 Here, the weighting matrix, for example, a weighting matrix V 3 of the transmitter 201 side and the conjugate transpose matrix of the channel matrix H, the weight matrix U 3 of the receiver 211 side matrix (no weighting operation). Alternatively, conversely, the transmitter 201 side of the weighting matrix V 3 identity matrix and (unweighted calculation), the weighting matrix U 3 of the receiver 211 side with the conjugate transpose matrix of the channel matrix H. By obtaining the weighting matrices on the transmitter 201 side and the receiver 211 side in this way, it is possible to make the propagation paths orthogonal to each other when K = 3.

なお、重み付け行列V及びUに用いる行列のその他の組み合わせとして、離散フーリエ変換行列及びその共役転置行列の組み合わせ、ゼロフォーシング行列又はMMSE行列と単位行列の組み合わせ等が用いられてもよい。 As other combinations of matrix used in the weighting matrix V 3 and U 3, the combination of the discrete Fourier transform matrix and its conjugate transpose matrix, may be a combination of zero-forcing matrix or MMSE matrix and the identity matrix are used.

(第5の実施形態)
第5の実施形態では、図1に示した無線伝送システム100において、K=2の場合の伝搬路行列及び重み付け行列の計算例と、アンテナ素子111を選択するための円の半径Lの計算例とについて説明する。なお、本実施形態で説明する計算例は、先の実施形態において説明した図2の無線伝送システム100(1)、図4の無線伝送システム100(2)a及び図5の無線伝送システム100(2)bのいずれの構成にも適用可能である。
(Fifth Embodiment)
In the fifth embodiment, in the wireless transmission system 100 shown in FIG. 1, a calculation example of the propagation path matrix and the weighting matrix when K = 2 and a calculation example of the radius L of the circle for selecting the antenna element 111. And will be explained. The calculation examples described in this embodiment include the wireless transmission system 100 (1) of FIG. 2, the wireless transmission system 100 (2) a of FIG. 4, and the wireless transmission system 100 of FIG. 5 described in the previous embodiment. 2) Applicable to any configuration of b.

図10は、第5の実施形態(K=2の場合)の計算例を示す。なお、図10では、ストリーム数Kと受信機211側のアンテナ素子111Rの数Nとが共に2(K=N=2)とする。また、送信機201側についても同様とする(K=M=2)。ここで、図10(a)は、図1に対応する図であり、図1に示した送信機201側のアンテナアレー202と、受信機211側のアンテナアレー212のうち半径Lの円周151上の選択された2つのアンテナ素子111R(#1,#2)とが示されている。なお、アンテナ素子111R(#0)は、対向面(送信機201のアンテナ素子111T(#0))に最も近いアンテナ素子111R(基準点に相当)である。 FIG. 10 shows a calculation example of the fifth embodiment (in the case of K = 2). In FIG. 10, the number of streams K and the number N of the antenna elements 111R on the receiver 211 side are both 2 (K = N = 2). The same applies to the transmitter 201 side (K = M = 2). Here, FIG. 10A is a diagram corresponding to FIG. 1, and is a circumference 151 having a radius L among the antenna array 202 on the transmitter 201 side and the antenna array 212 on the receiver 211 side shown in FIG. The two selected antenna elements 111R (# 1, # 2) above are shown. The antenna element 111R (# 0) is the antenna element 111R (corresponding to the reference point) closest to the facing surface (antenna element 111T (# 0) of the transmitter 201).

また、図10(b)は、図8(b)と同様に、図10(a)の送信機201側のアンテナアレー202が配置されている面(ここでは球面)と受信機211側のアンテナアレー212が配置されている面(ここでは球面)とについて、アンテナ配置面に垂直な面で切ったときの断面図を示している。図10(b)において、送信機201側の選択されたアンテナ素子を含む面221Tにはアンテナ素子111T(#1)及びアンテナ素子111T(#2)、受信機211側の選択されたアンテナ素子を含む面221Rにはアンテナ素子111R(#1)及びアンテナ素子111R(#2)がそれぞれ選択されている。なお、選択されたアンテナ素子を含む面221T及び選択されたアンテナ素子を含む面221Rについては、図8(b)の場合と同様である。 Further, in FIG. 10B, similarly to FIG. 8B, the surface (here, the spherical surface) on which the antenna array 202 on the transmitter 201 side of FIG. 10A is arranged and the antenna on the receiver 211 side are shown. A cross-sectional view of the surface on which the array 212 is arranged (here, a spherical surface) when cut by a surface perpendicular to the antenna arrangement surface is shown. In FIG. 10B, the antenna element 111T (# 1), the antenna element 111T (# 2), and the selected antenna element on the receiver 211 side are mounted on the surface 221T including the selected antenna element on the transmitter 201 side. The antenna element 111R (# 1) and the antenna element 111R (# 2) are selected for the surface 221R including the antenna element 111R (# 1). The surface 221T containing the selected antenna element and the surface 221R containing the selected antenna element are the same as in FIG. 8B.

ここで、図10(b)において、送信機201側のアンテナ素子111T(#1)と受信機211側のアンテナ素子111R(#1)との間の伝送距離はD、アンテナ素子111T(#1)とアンテナ素子111R(#2)との間の伝送距離はD+(±1/4+m)λ(mは整数)である。 Here, in FIG. 10B, the transmission distance between the antenna element 111T (# 1) on the transmitter 201 side and the antenna element 111R (# 1) on the receiver 211 side is D 0 , and the antenna element 111T (# 1). The transmission distance between 1) and the antenna element 111R (# 2) is D 0 + (± 1/4 + m) λ 0 (m is an integer).

なお、本実施形態に係る無線伝送システムは、図3、図6又は図7で説明した無線伝送システム100(1)、無線伝送システム100(2)a又は無線伝送システム100(2)bと同様に構成される。 The wireless transmission system according to the present embodiment is the same as the wireless transmission system 100 (1), the wireless transmission system 100 (2) a or the wireless transmission system 100 (2) b described with reference to FIGS. 3, 6 or 7. It is composed of.

K=2の場合、送信機(201(1)、201(2)a及び201(2)b)、又は、受信機(211(1)、211(2)a及び211(2)b)において計算されるアンテナアレー間の伝搬路行列は、式(12)に示すような巡回行列に比例した行列となる。なお、式(12)の行列は、非対角成分の大きさが1の複素数である。 When K = 2, in the transmitter (201 (1), 201 (2) a and 201 (2) b) or the receiver (211 (1), 211 (2) a and 211 (2) b) The calculated propagation path matrix between the antenna arrays is a matrix proportional to the circulant matrix as shown in Eq. (12). The matrix of Eq. (12) is a complex number having a magnitude of one off-diagonal component.

ここで、a=exp(±j(π/2))=±jのとき、式(13)に示すように伝搬路行列Hとその共役転置行列Hとの積により対角化される。 Here, when a 2 = exp (± j (π / 2)) = ± j, it is diagonalized by the product of the propagation path matrix H and its conjugate transpose matrix H H as shown in Eq. (13). ..

また、2つのアンテナ素子までの経路差を送受信する電波の波長λの(±1/4+m)(mは整数)とすることで、伝搬路応答の位相差が±π/2となり、伝搬路行列成分はa=exp(±j(π/2))=±jとなる。 Further, by setting the wavelength λ 0 (± 1/4 + m) (m is an integer) of the radio wave for transmitting and receiving the path difference between the two antenna elements, the phase difference of the propagation path response becomes ± π / 2, and the propagation path becomes ± π / 2. The matrix component is a 2 = exp (± j (π / 2)) = ± j.

従って、上述の経路差を持たせるための半径Lは、例えば図10(b)の点線で示した直角三角形において、三平方の定理により、式(14)のように求めることができる。 Therefore, the radius L for giving the above-mentioned path difference can be obtained, for example, in the right triangle shown by the dotted line in FIG. 10 (b) by the three-square theorem as in Eq. (14).

このようにして、式(14)で求められた半径Lの円に基づいて使用すべきアンテナ素子が選択される。 In this way, the antenna element to be used is selected based on the circle having the radius L obtained by the equation (14).

ここで、重み付け行列は、図8および図9などの実施形態と同様に、例えば送信機201側の重み付け行列Vを伝搬路行列Hの共役転置行列とし、受信機211側の重み付け行列Uを単位行列(重み付け演算無し)とする。或いは、逆にして、送信機201側の重み付け行列Vを単位行列(重み付け演算無し)とし、受信機211側の重み付け行列Uを伝搬路行列Hの共役転置行列とする。このようにして、送信機201側及び受信機211側の重み付け行列を求めることにより、K=2の場合の伝搬路の直交化を図ることが可能となる。 Here, the weighting matrix is 8 and similar to the embodiments, such as FIG. 9, for example, a weighting matrix V 2 of the transmitter 201 side and the conjugate transpose matrix of the channel matrix H, the weighting matrix of the receiver 211 side U 2 Is a unit matrix (no weighting operation). Alternatively, conversely, the transmitter 201 side of the weighting matrix V 3 identity matrix and (unweighted calculation), the weighting matrix U 3 of the receiver 211 side with the conjugate transpose matrix of the channel matrix H. By obtaining the weighting matrices on the transmitter 201 side and the receiver 211 side in this way, it is possible to make the propagation paths orthogonal to each other when K = 2.

なお、重み付け行列V及びUに用いる行列のその他の組み合わせとして、離散フーリエ変換行列及びその共役転置行列の組み合わせ、ゼロフォーシング行列又はMMSE行列と単位行列の組み合わせ等が用いられてもよい。
(第6の実施形態)
図11は、第6の実施形態のアンテナ素子の配置例を示す。第6の実施形態では、複数のアンテナ素子111が球面上に配置された第1の実施形態又は第2の実施形態と異なり、複数のアンテナ素子111が平面上に配置されている。図11に示す平面アンテナアレー250では、複数のアンテナ素子111が平面上に配置されている。ここで、平面アンテナアレー250上のアンテナ素子111の位置は、図1等で説明した球面上に配置されるアンテナ素子111の位置を第2の面(図11の例ではxz平面)上に正射影した位置である。図11(a)は、y軸方向からxz平面上にある平面アンテナアレー250を見た様子を示し、図11(b)は、球面上のアンテナ素子111の位置から平面アンテナアレー250上の位置へ正射影する例を示す。
As other combinations of the matrices used for the weighted matrices V 2 and U 2 , a combination of a discrete Fourier transform matrix and its conjugate transposed matrix, a zero forcing matrix, a combination of an MMSE matrix and an identity matrix, or the like may be used.
(Sixth Embodiment)
FIG. 11 shows an arrangement example of the antenna element of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, unlike the first embodiment or the second embodiment in which the plurality of antenna elements 111 are arranged on a spherical surface, the plurality of antenna elements 111 are arranged on a plane. In the plane antenna array 250 shown in FIG. 11, a plurality of antenna elements 111 are arranged on a plane. Here, the position of the antenna element 111 on the planar antenna array 250 is such that the position of the antenna element 111 arranged on the spherical surface described with reference to FIG. 1 or the like is positive on the second surface (xz plane in the example of FIG. 11). This is the projected position. FIG. 11A shows a view of the plane antenna array 250 on the xz plane from the y-axis direction, and FIG. 11B shows the position on the plane antenna array 250 from the position of the antenna element 111 on the spherical surface. An example of direct projection to is shown.

例えば、図11(b)において、球の半径をr、球面上のアンテナ素子111の位置を仰角θ及び方位角φとすると、球面上のアンテナ素子111の位置に対応する平面アンテナアレー250上のアンテナ素子111の位置(x,z)は、式(15)及び式(16)により求められる。 For example, in FIG. 11B, assuming that the radius of the sphere is r 0 and the position of the antenna element 111 on the sphere is the elevation angle θ a and the azimuth angle φ a , the planar antenna array corresponding to the position of the antenna element 111 on the sphere. The position (x, z) of the antenna element 111 on the 250 is obtained by the equations (15) and (16).

x=r0sin(θ)cos(φ) …(15)
z=r0cos(θ) …(16)
つまり、球面上のアンテナ素子111の位置は、平面アンテナアレー250上に正射影されるので、先の実施形態で選択した球面上のアンテナ素子111の位置が正射影された位置の平面アンテナアレー250上のアンテナ素子111を選択することにより、先の実施形態と同様の効果が得られる。
x = r 0 sin (θ a ) cos (φ a )… (15)
z = r 0 cos (θ a )… (16)
That is, since the position of the antenna element 111 on the spherical surface is normally projected onto the flat antenna array 250, the flat antenna array 250 at the position where the position of the antenna element 111 on the spherical surface selected in the previous embodiment is normally projected. By selecting the above antenna element 111, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained.

このように、第6の実施形態に係る平面アンテナアレー250を利用することにより、球面上にアンテナ素子111を配置する場合に比べて製造が容易になるという効果が得られる。
(固定の重み付け行列の使用)
ここでは、第1の実施形態から第6の実施形態において、基準点で求めた固定の重み付け行列を使用する例について説明する。なお、無線伝送システムの構成は、他の実施形態で説明したシステムと同様である。例えば、第1の実施形態の場合、無線伝送システム100(1)は、アンテナアレー202、アンテナ選択/重み付け処理部203及び推定部204を有する送信機201(1)と、アンテナアレー212、アンテナ選択/重み付け処理部213及び推定部214有する受信機211(1)とを備える。
As described above, by using the planar antenna array 250 according to the sixth embodiment, it is possible to obtain an effect that the manufacturing becomes easier as compared with the case where the antenna element 111 is arranged on the spherical surface.
(Use of fixed weighting matrix)
Here, an example in which a fixed weighting matrix obtained at a reference point is used in the first to sixth embodiments will be described. The configuration of the wireless transmission system is the same as that of the system described in other embodiments. For example, in the case of the first embodiment, the wireless transmission system 100 (1) includes a transmitter 201 (1) having an antenna array 202, an antenna selection / weighting processing unit 203, and an estimation unit 204, an antenna array 212, and an antenna selection. / A receiver 211 (1) having a weighting processing unit 213 and an estimation unit 214 is provided.

そして、例えば、送信機201(1)側のアンテナ選択/重み付け処理部203及び受信機211(1)側のアンテナ選択/重み付け処理部213は、位置ずれが生じる範囲の中央位置を基準点として重み付け行列の計算を行った固定の重み付け行列を用い、伝送方向に応じたM個又はN個のアンテナ素子111の選択を行って、Kストリームの信号を送受信する。なお、基準点の求め方として、例えば、送信機201(1)に対して受信機211(1)が位置ずれした時の受信機211(1)の位置を確率分布により平均化した位置を基準点とする方法がある。 Then, for example, the antenna selection / weighting processing unit 203 on the transmitter 201 (1) side and the antenna selection / weighting processing unit 213 on the receiver 211 (1) side are weighted with the central position of the range in which the misalignment occurs as a reference point. Using a fixed weighting matrix for which the matrix has been calculated, M or N antenna elements 111 are selected according to the transmission direction, and K-stream signals are transmitted and received. As a method of obtaining the reference point, for example, the position obtained by averaging the position of the receiver 211 (1) when the receiver 211 (1) is displaced with respect to the transmitter 201 (1) by a probability distribution is used as a reference. There is a way to make a point.

このように、基準点で求めた固定の重み付け行列を使用することにより、送信機201側及び受信機211側での処理量が大幅に削減される。
(第7の実施形態)
第7の実施形態では、送受信機の複数の位置情報(伝送距離及び伝送方向)を想定して、各位置情報に応じたそれぞれの重み付け行列を予め計算する。そして、予め計算された重み付け行列は、例えば伝送方向や番号などの識別子に関連付けて通信開始前に送受信機にそれぞれ記憶しておく。
As described above, by using the fixed weighting matrix obtained at the reference point, the processing amount on the transmitter 201 side and the receiver 211 side is significantly reduced.
(7th Embodiment)
In the seventh embodiment, assuming a plurality of position information (transmission distance and transmission direction) of the transmitter / receiver, each weighting matrix corresponding to each position information is calculated in advance. Then, the weighted matrix calculated in advance is associated with an identifier such as a transmission direction or a number and stored in the transmitter / receiver before the start of communication.

例えば、位置ずれの可能性がある範囲内の複数の位置情報のそれぞれの位置情報に対する重み付け行列(送信側と受信側とで異なる場合はそれぞれの重み付け行列)を計算して、計算された重み付け行列に番号を付与する。そして、番号と位置情報と重み付け行列とを対応付けた学習情報を作成する。なお、学習情報の作成は、送信機又は受信機のいずれか一方で行ってもよいし、送受信機とは別の計算機により学習情報を作成してもよい。そして、作成された学習情報は、送信機側と受信機側との間で通信開始前に共有され、それぞれのメモリなどに記憶される。なお、学習情報の共有の方法は、例えば制御チャネルなどで送受信してもよいし、別の回線で送受信してもよいし、オフラインで送受信機に記憶するようにしてもよい。 For example, a weighting matrix calculated by calculating a weighting matrix for each position information of a plurality of position information within a range in which there is a possibility of misalignment (if the transmitting side and the receiving side are different, each weighting matrix) is calculated. Is numbered. Then, the learning information in which the number, the position information, and the weighting matrix are associated with each other is created. The learning information may be created by either the transmitter or the receiver, or the learning information may be created by a computer different from the transmitter / receiver. Then, the created learning information is shared between the transmitter side and the receiver side before the start of communication, and is stored in their respective memories. The method of sharing the learning information may be, for example, transmission / reception via a control channel or the like, transmission / reception via another line, or offline storage in a transmitter / receiver.

例えば、本実施形態に係る無線伝送システムを第2の実施形態の図6のフローチャートに適用する場合、通信開始前に送信機201(2)a(又は外部の計算機など)により複数の位置情報のそれぞれに対応する重み付け行列を計算して番号などの識別子を付与し、識別子と位置情報と重み付け行列とを対応付けた学習情報を作成する。そして、送信機201(2)a及び受信機211(2)aのメモリなどに学習情報を記憶しておく。 For example, when the wireless transmission system according to the present embodiment is applied to the flowchart of FIG. 6 of the second embodiment, the transmitter 201 (2) a (or an external computer or the like) is used to transmit a plurality of position information before the start of communication. The weighting matrix corresponding to each is calculated and an identifier such as a number is given, and learning information in which the identifier, the position information, and the weighting matrix are associated with each other is created. Then, the learning information is stored in the memories of the transmitter 201 (2) a and the receiver 211 (2) a.

この状態で、送信機201(2)aは、ステップS101を実行して位置情報を測定すると、予め記憶されている学習情報から測定した位置情報に対応付けられた重み付け行列を読み出すことができる。これにより、送信機201(2)aは、ステップS200で重み付け行列を計算する必要がなくなる。また、送信機201(2)aは、ステップS201において、ステップS101で測定した位置情報及び重み付け行列に対応付けられた識別子を読み出して、識別子のみを受信機211(2)aに送信する。 In this state, when the transmitter 201 (2) a executes step S101 to measure the position information, the weighting matrix associated with the measured position information can be read out from the learning information stored in advance. As a result, the transmitter 201 (2) a does not need to calculate the weighting matrix in step S200. Further, in step S201, the transmitter 201 (2) a reads out the position information measured in step S101 and the identifier associated with the weighting matrix, and transmits only the identifier to the receiver 211 (2) a.

一方、受信機211(2)aは、ステップS211において、送信機201(2)aから受け取る識別子に対応する位置情報と重み付け行列とをメモリに予め記憶されている学習情報の中から読み出す。そして、受信機211(2)aは、学習情報から読み出した位置情報に対応するN個のアンテナ素子111Rを選択し、同様に学習情報から読み出した重み付け行列を用いて送信機201(2)aが送信するKストリームの信号を受信することができる。 On the other hand, in step S211 the receiver 211 (2) a reads the position information and the weighting matrix corresponding to the identifier received from the transmitter 201 (2) a from the learning information stored in advance in the memory. Then, the receiver 211 (2) a selects N antenna elements 111R corresponding to the position information read from the learning information, and similarly uses the weighting matrix read from the learning information to transmit the transmitter 201 (2) a. Can receive the K-stream signal transmitted by.

同様に、本実施形態に係る無線伝送システムを第2の実施形態の図7のフローチャートに適用する場合、通信開始前に受信機211(2)b(又は外部の計算機など)により複数の位置情報のそれぞれに対応する重み付け行列を計算して番号などの識別子を付与し、識別子と位置情報と重み付け行列とを対応付けた学習情報を作成する。そして、送信機201(2)b及び受信機211(2)bのメモリなどに学習情報を記憶しておく。 Similarly, when the wireless transmission system according to the present embodiment is applied to the flowchart of FIG. 7 of the second embodiment, a plurality of position information is provided by the receiver 211 (2) b (or an external computer or the like) before the start of communication. The weighting matrix corresponding to each of the above is calculated and an identifier such as a number is given, and learning information in which the identifier, the position information, and the weighting matrix are associated with each other is created. Then, the learning information is stored in the memories of the transmitter 201 (2) b and the receiver 211 (2) b.

この状態で、受信機211(2)bは、ステップS111を実行して位置情報を測定すると、予め記憶されている学習情報から測定した位置情報に対応付けられた重み付け行列を読み出すことができる。これにより、受信機211(2)bは、ステップS310で重み付け行列を計算する必要がなくなる。また、受信機211(2)bは、ステップS311において、ステップS111で測定した位置情報及び重み付け行列に対応付けられた識別子を読み出して、識別子のみを受信機211(2)bに送信する。 In this state, when the receiver 211 (2) b executes step S111 to measure the position information, the weighting matrix associated with the measured position information can be read out from the learning information stored in advance. This eliminates the need for the receiver 211 (2) b to calculate the weighting matrix in step S310. Further, in step S311 the receiver 211 (2) b reads out the position information measured in step S111 and the identifier associated with the weighting matrix, and transmits only the identifier to the receiver 211 (2) b.

一方、送信機201(2)bは、ステップS301において、受信機211(2)bから受け取る識別子に対応する位置情報と重み付け行列とをメモリに予め記憶されている学習情報の中から読み出す。そして、送信機201(2)bは、学習情報から読み出した位置情報に対応するM個のアンテナ素子111Tを選択し、同様に学習情報から読み出した重み付け行列を用いて受信機211(2)bにKストリームの信号を送信することができる。 On the other hand, in step S301, the transmitter 201 (2) b reads out the position information and the weighting matrix corresponding to the identifier received from the receiver 211 (2) b from the learning information stored in advance in the memory. Then, the transmitter 201 (2) b selects M antenna elements 111T corresponding to the position information read from the learning information, and similarly uses the weighting matrix read from the learning information to receive the receiver 211 (2) b. A K-stream signal can be transmitted to.

ここで、上記の説明では、送信機201(2)と受信機211(2)との間で学習情報を共有して、位置情報や重み付け行列に対応付けられた識別子を送受信するようにしたが、例えば、第1の実施形態の図3のフローチャートに適用する場合、識別子を送受信する必要はない。例えば、図3のフローチャートにおいて、通信開始前に送信機201(1)及び受信機211(1)(又は外部の計算機など)により複数の位置情報のそれぞれに対応する重み付け行列を計算して、位置情報と重み付け行列とを対応付けた学習情報を作成する。そして、送信機201(1)及び受信機211(1)のメモリにそれぞれ学習情報を記憶しておく。 Here, in the above description, the learning information is shared between the transmitter 201 (2) and the receiver 211 (2), and the position information and the identifier associated with the weighting matrix are transmitted and received. For example, when applied to the flowchart of FIG. 3 of the first embodiment, it is not necessary to send and receive an identifier. For example, in the flowchart of FIG. 3, a weighting matrix corresponding to each of a plurality of position information is calculated by the transmitter 201 (1) and the receiver 211 (1) (or an external computer, etc.) before the start of communication, and the positions are determined. Create learning information that associates information with a weighting matrix. Then, the learning information is stored in the memories of the transmitter 201 (1) and the receiver 211 (1), respectively.

この状態で、送信機201(1)は、ステップS101を実行して位置情報を測定すると、予め記憶されている学習情報から測定した位置情報に対応付けられた重み付け行列を読み出すことができる。また、受信機211(1)は、ステップS111を実行して位置情報を測定すると、予め記憶されている学習情報から測定した位置情報に対応付けられた重み付け行列を読み出すことができる。そして、送信機201(1)は、ステップS105で重み付け行列を計算する必要がなくなる。また、受信機211(1)は、ステップS111を実行して位置情報を測定すると、予め記憶されている学習情報から測定した位置情報に対応付けられた重み付け行列を読み出すことができる。そして、受信機211(1)は、ステップS115で重み付け行列を計算する必要がなくなる。 In this state, when the transmitter 201 (1) executes step S101 and measures the position information, the weighting matrix associated with the measured position information can be read out from the learning information stored in advance. Further, when the receiver 211 (1) executes step S111 to measure the position information, the receiver 211 (1) can read out the weighting matrix associated with the measured position information from the learning information stored in advance. Then, the transmitter 201 (1) does not need to calculate the weighting matrix in step S105. Further, when the receiver 211 (1) executes step S111 to measure the position information, the receiver 211 (1) can read out the weighting matrix associated with the measured position information from the learning information stored in advance. Then, the receiver 211 (1) does not need to calculate the weighting matrix in step S115.

このように、本実施形態に係る無線伝送システムは、通信開始前に位置ずれの可能性がある範囲内の複数の位置情報のそれぞれの位置情報に対する重み付け行列を計算して、計算された重み付け行列と位置情報と識別子とを対応付けた学習情報を予め記憶しておくことにより、通信中の処理量を削減することができる。
(シミュレーション結果)
図12は、位置ずれと通信路容量とのシミュレーション結果を示す。なお、図12に示すシミュレーション結果は、第1の実施形態から第7の実施形態までにおいて説明した無線伝送システム100に対応する。本シミュレーションでは、アンテナ素子111を半径が22λ00は搬送波の自由空間波長)の球面上に、仰角φ=0度から180度まで、方位角θ=60度から120度までの範囲に、φ方向に0.5度間隔、θ方向に60度間隔で球面上に配置したアンテナアレーを用いる。そして、シミュレーションでは、位置ずれに応じた4素子を選択する場合(K=4)の通信路容量の特性を求めた。具体的には、図1で説明した無線伝送システム100の座標系において、受信機211側のアンテナアレー212の中心位置を(x,y,z)=(0,1000λ0,0)の固定とし、送信機201側のアンテナアレー202の中心位置を(x,y,z)=(0,0,0)から(100λ0,0,0)まで変化させた。
As described above, the wireless transmission system according to the present embodiment calculates the weighting matrix for each position information of the plurality of position information within the range where there is a possibility of misalignment before the start of communication, and the calculated weighting matrix. By storing the learning information in which the position information and the identifier are associated with each other in advance, the amount of processing during communication can be reduced.
(simulation result)
FIG. 12 shows the simulation results of the misalignment and the channel capacity. The simulation result shown in FIG. 12 corresponds to the wireless transmission system 100 described in the first to seventh embodiments. In this simulation, the antenna element 111 is placed on a spherical surface with a radius of 22 λ 00 is the free space wavelength of the carrier) in the range of elevation angle φ = 0 degrees to 180 degrees and azimuth angle θ = 60 degrees to 120 degrees. , Use antenna arrays arranged on a spherical surface at 0.5 degree intervals in the φ direction and 60 degree intervals in the θ direction. Then, in the simulation, the characteristics of the channel capacity when four elements were selected according to the positional deviation (K = 4) were obtained. Specifically, in the coordinate system of the wireless transmitter system 100 described with reference to FIG. 1, the center position of the antenna array 212 on the receiver 211 side is fixed at (x, y, z) = (0,1000λ 0 , 0). , changing the center position of the transmitter 201 side of the antenna array 202 (x, y, z) = from (0,0,0) to (100λ 0, 0,0).

図12において、横軸は位置ずれλ0、縦軸は単位周波数当たりの通信路容量(bits/s/Hz)を示す。図12では、位置に応じた重み付け行列を用いる場合(理想)、アンテナ素子を球面上に配置して基準点(x=4.5λ0,y=1000λ0)とする固定の重み付け行列を用いる場合(第7の実施形態に相当)、アンテナ素子を平面上かつ等間隔に配置して基準点(x=4.5λ0,y=1000λ0)とする固定の重み付け行列を用いる場合(従来)、シングルアンテナ同士で通信する場合の比較例を示す。図12において、横軸は位置ずれλ0、縦軸は単位周波数当たりの通信路容量(bits/s/Hz)を示し、ここで、図12において、一点鎖線:理想(Ideal)、実線(太線):第7の実施形態に相当、破線(太線):従来、点線(細線):シングルアンテナ(SISO:Single Input Single Output)をそれぞれ示す。なお、実線(細線):実線(太線)の平均通信容量、破線(細線):破線(太線)の平均通信容量をそれぞれ示す。 In FIG. 12, the horizontal axis represents the positional deviation λ 0 , and the vertical axis represents the channel capacity (bits / s / Hz) per unit frequency. In FIG. 12, when a weighting matrix according to the position is used (ideal), when a fixed weighting matrix is used in which the antenna elements are arranged on a spherical surface and set as a reference point (x = 4.5λ 0 , y = 1000λ 0 ) ( (Corresponding to the seventh embodiment), when a fixed weighting matrix is used in which the antenna elements are arranged on a plane and at equal intervals to set a reference point (x = 4.5λ 0 , y = 1000λ 0 ) (conventional), a single antenna. A comparative example is shown when communicating with each other. In FIG. 12, the horizontal axis shows the positional deviation λ 0 , and the vertical axis shows the channel capacity (bits / s / Hz) per unit frequency. Here, in FIG. 12, the alternate long and short dash line: ideal, solid line (thick line). ): Corresponds to the seventh embodiment, broken line (thick line): conventional, dotted line (thin line): single antenna (SISO: Single Input Single Output). The solid line (thin line): the average communication capacity of the solid line (thick line), and the broken line (thin line): the average communication capacity of the broken line (thick line) are shown.

図12のシミュレーション結果から、本実施形態に係る無線伝送システム100は、従来の方法に比べて理想に近い通信路容量が得られることが分かる。 From the simulation results of FIG. 12, it can be seen that the wireless transmission system 100 according to the present embodiment can obtain a channel capacity closer to the ideal as compared with the conventional method.

図13は、通信路容量の劣化量の一例を示す。なお、図13に示す劣化量は、図12に示した従来技術及び本実施形態の理想の通信路容量に対する劣化量である。図13において、横軸は位置ずれλ0、縦軸は単位周波数当たりの通信路容量(bits/s/Hz)をそれぞれ示し、実線は理想の通信路容量から第7の実施形態の手法での通信路容量を減算した値、破線は理想の通信路容量から従来手法での通信路容量を減算した値をそれぞれ示している。 FIG. 13 shows an example of the amount of deterioration of the channel capacity. The amount of deterioration shown in FIG. 13 is the amount of deterioration with respect to the ideal channel capacity of the prior art and the present embodiment shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis shows the positional deviation λ 0 , the vertical axis shows the channel capacity per unit frequency (bits / s / Hz), and the solid line shows the ideal channel capacity according to the method of the seventh embodiment. The value obtained by subtracting the channel capacity and the broken line indicate the value obtained by subtracting the channel capacity of the conventional method from the ideal channel capacity.

図12及び図13の結果より、球面上にアンテナ素子111を配置することで、位置ずれが生じた場合においても通信路容量の劣化が低減され、通信路容量の平均値が改善できることが分かる。 From the results of FIGS. 12 and 13, it can be seen that by arranging the antenna element 111 on the spherical surface, the deterioration of the channel capacity can be reduced and the average value of the channel capacity can be improved even when the position shift occurs.

このように、本実施形態に係る無線伝送システム100は、任意の送受信機位置において固定の重み付け行列を用いた場合の位置ずれによる通信路容量の劣化を低減でき、固定の重み付け行列を用いた多ストリームの伝送が可能となる。また、基準点における固定の重み付け行列や、伝送方向の情報のみで重み付け行列の計算及びアンテナ素子111の選択が可能であるため、伝搬路推定や特性の良いアンテナ素子111の探索を行うことなく容易に多ストリームの無線伝送を行うことができる。
(第8の実施形態)
図8で説明した第3の実施形態、図9で説明した第4の実施形態及び図10で説明した第5の実施形態では、半径Lの円周上に配置されたアンテナ素子111を選択する円形アレーについて説明した。第8の実施形態では、直線状又は方形状に配置されたアンテナ素子111を選択する直線アレー又は方形アレーについて説明する。
As described above, the wireless transmission system 100 according to the present embodiment can reduce the deterioration of the channel capacity due to the positional deviation when a fixed weighting matrix is used at an arbitrary transmitter / receiver position, and many use a fixed weighting matrix. Stream transmission is possible. Further, since the weighting matrix can be calculated and the antenna element 111 can be selected only by the fixed weighting matrix at the reference point or the information of the transmission direction, it is easy without performing propagation path estimation or searching for the antenna element 111 having good characteristics. Can perform multi-stream wireless transmission.
(8th Embodiment)
In the third embodiment described with reference to FIG. 8, the fourth embodiment described with reference to FIG. 9, and the fifth embodiment described with reference to FIG. 10, the antenna element 111 arranged on the circumference having a radius L is selected. The circular array was explained. In the eighth embodiment, a linear array or a rectangular array that selects the antenna elements 111 arranged in a linear or rectangular shape will be described.

図14は、第8の実施形態の直線アレー・方形アレーの一例を示す。図14では、図1に示した無線伝送システム100において、球面上に配置された複数のアンテナ素子111から直線状又は方形状にアンテナ素子111を選択する。なお、以降の説明において、選択されるアンテナ素子111を選択素子と称する。ここで、本実施形態は、送信機201側のアンテナアレー202又は受信機211側のアンテナアレー212のいずれにも同様に適用可能である。 FIG. 14 shows an example of a linear array / square array according to the eighth embodiment. In FIG. 14, in the wireless transmission system 100 shown in FIG. 1, the antenna element 111 is selected linearly or squarely from a plurality of antenna elements 111 arranged on a spherical surface. In the following description, the selected antenna element 111 is referred to as a selection element. Here, the present embodiment is similarly applicable to either the antenna array 202 on the transmitter 201 side or the antenna array 212 on the receiver 211 side.

図14(a)は、選択素子の数が偶数の場合の一例を示す。また、図14(b)は、選択素子の数が奇数の場合の一例を示す。なお、図14(a)と図14(b)は、第1の方向(p方向)又は第2の方向(q方向)の直線アレーの様子を示しているが、方形アレーの場合は、当該直線アレーに直交する方向(紙面に垂直な方向)にも同様に直線状に選択素子が配置される。つまり、球形のアンテナ配置面220上に配置された複数のアンテナ素子111のうち選択素子を伝送方向から見たときの形状により直線アレー又は方形アレーが形成される。例えば、図14(c)は選択素子を伝送方向から見たときの形状が直線の場合の一例を示す。図14(c)では、p方向の直線にP個の選択素子が配置された直線アレーと、q方向の直線にQ個の選択素子が配置された直線アレーとが示されている。なお、直線アレーの場合は、p方向又はq方向に限らず斜め方向の直線上に選択素子を配置されていてもよい。一方、図14(d)は選択素子を伝送方向から見たときの形状が方形の場合の一例を示す。図14(d)では、p方向の直線にP個の選択素子が配置され、p方向に直交するq方向の直線にQ個の選択素子が配置された方形アレーが示されており、この場合、(P×Q)個の選択素子は、伝送方向から見て方形状となる。ここで、P又はQは2以上の整数とし、p方向に配置されている複数のアンテナ素子111のうち選択されたアンテナ素子111の数がP個、p方向に直交するq方向に配置されている複数のアンテナ素子111のうち選択されたアンテナ素子111の数がQ個である。 FIG. 14A shows an example when the number of selected elements is an even number. Further, FIG. 14B shows an example in the case where the number of selected elements is odd. Note that FIGS. 14 (a) and 14 (b) show the state of a straight array in the first direction (p direction) or the second direction (q direction), but in the case of a square array, the said Similarly, the selection elements are arranged linearly in the direction orthogonal to the straight array (direction perpendicular to the paper surface). That is, a straight array or a square array is formed depending on the shape of the selected element among the plurality of antenna elements 111 arranged on the spherical antenna arrangement surface 220 when viewed from the transmission direction. For example, FIG. 14C shows an example in which the shape of the selected element when viewed from the transmission direction is a straight line. In FIG. 14C, a straight array in which P selection elements are arranged on a straight line in the p direction and a straight array in which Q selection elements are arranged on a straight line in the q direction are shown. In the case of a straight line array, the selection element may be arranged not only in the p direction or the q direction but also on a straight line in the diagonal direction. On the other hand, FIG. 14D shows an example in which the shape of the selected element when viewed from the transmission direction is square. FIG. 14D shows a square array in which P selection elements are arranged on a straight line in the p direction and Q selection elements are arranged on a straight line in the q direction orthogonal to the p direction. , (P × Q) selection elements have a rectangular shape when viewed from the transmission direction. Here, P or Q is an integer of 2 or more, and the number of selected antenna elements 111 among the plurality of antenna elements 111 arranged in the p direction is P, and they are arranged in the q direction orthogonal to the p direction. The number of selected antenna elements 111 among the plurality of antenna elements 111 is Q.

直線アレー又は方形アレーの選択素子の数(P又はQ)が偶数の場合を示す図14(a)において、アンテナ配置面220の中心Rから伝送方向の直線上にあるアンテナ素子111a0を基準点(基準アンテナ素子)として、基準点に最も近く基準点に対称的な位置にあるアンテナ素子111a2及びアンテナ素子111a3を選択素子とする。このとき、中心Rからアンテナ素子111a2又はアンテナ素子111a3を結ぶ直線と中心Rからアンテナ素子111a0を結ぶ直線(基準線)との為す角度をΔθ1(又はΔφ1)とする。ここで、基準点のアンテナ素子111a0と中心Rを結ぶ基準線と伝送方向は同じである。同様に、次の選択素子をアンテナ素子111a1及びアンテナ素子111a4とし、中心Rからアンテナ素子111a1又はアンテナ素子111a4を結ぶ直線と伝送方向との為す角度をΔθ2(又はΔφ2)とする。 In FIG. 14A showing a case where the number (P or Q) of the selection elements (P or Q) of the linear array or the square array is even, the antenna element 111a0 located on the straight line from the center R of the antenna arrangement surface 220 in the transmission direction is set as the reference point (? As the reference antenna element), the antenna element 111a2 and the antenna element 111a3 located closest to the reference point and symmetrical to the reference point are selected elements. At this time, the angle formed by the straight line connecting the antenna element 111a2 or the antenna element 111a3 from the center R and the straight line (reference line) connecting the antenna element 111a0 from the center R is defined as Δθ1 (or Δφ1). Here, the transmission direction is the same as the reference line connecting the antenna element 111a0 at the reference point and the center R. Similarly, the next selection element is the antenna element 111a1 and the antenna element 111a4, and the angle formed by the straight line connecting the center R to the antenna element 111a1 or the antenna element 111a4 and the transmission direction is Δθ2 (or Δφ2).

直線アレー又は方形アレーの選択素子の数(P又はQ)が奇数の場合を示す図14(b)において、アンテナ配置面220の中心Rから伝送方向の直線上にあるアンテナ素子111b2(基準アンテナ素子)を基準点の選択素子とし、さらに、その両側の対称的な位置にあるアンテナ素子111b1及びアンテナ素子111b3を選択素子とする。このとき、中心Rからアンテナ素子111b1又はアンテナ素子111b3を結ぶ直線と中心Rからアンテナ素子111b2を結ぶ直線(基準線)との為す角度をΔθ2(又はΔφ2)とする。なお、基準点のアンテナ素子111b2と中心Rを結ぶ基準線と伝送方向とは同じなので、アンテナ素子111b2と中心Rを結ぶ直線と伝送方向との為す角度Δθ1(又はΔφ1)は0度である。 In FIG. 14B showing a case where the number (P or Q) of the selection elements (P or Q) of the linear array or the square array is an odd number, the antenna element 111b2 (reference antenna element) located on a straight line in the transmission direction from the center R of the antenna arrangement surface 220. ) Is used as the selection element of the reference point, and the antenna element 111b1 and the antenna element 111b3 located at symmetrical positions on both sides thereof are used as selection elements. At this time, the angle formed by the straight line connecting the center R to the antenna element 111b1 or the antenna element 111b3 and the straight line connecting the center R to the antenna element 111b2 (reference line) is defined as Δθ2 (or Δφ2). Since the reference line connecting the antenna element 111b2 and the center R at the reference point and the transmission direction are the same, the angle Δθ1 (or Δφ1) formed by the straight line connecting the antenna element 111b2 and the center R and the transmission direction is 0 degrees.

ここで、各アンテナ素子111と中心Rを結ぶ直線と伝送方向との為す角度を一般化してp方向にΔθp(又はΔφq(q方向))と表記する。なお、Δθp(又はΔφq)の表記において、方形アレーの場合は、直交するp方向とq方向にそれぞれΔθpとΔφqの2つの角度を用いるが、直線アレーの場合は、1方向なのでp方向のΔθp又はq方向のΔφqのいずれか1つの角度でよい。このように、Δθp(又はΔφq)は、送受信機のアンテナ配置面220の球の中心と選択素子とを結ぶ方向と伝送方向との為す角度を示す。そして、伝送方向に最も近いアンテナ素子からの角度を基準にして、アンテナ素子111の選択が行われる。図14(a)の例では、伝送方向に対してΔθ1(又はΔφ1)の角度を為すアンテナ素子111a2又はアンテナ素子111a3と、伝送方向に対してΔθ2(又はΔφ2)の角度を為すアンテナ素子111a1又はアンテナ素子111a4とが選択される。このとき、アンテナ素子111a1とアンテナ素子111a2との伝送方向から見た距離、アンテナ素子111a2とアンテナ素子111a3との伝送方向から見た距離、アンテナ素子111a3とアンテナ素子111a4との伝送方向から見た距離は、同じ距離(v(又はw))であり、伝送方向から見たときに見かけ上、等間隔アレー配置となるので、各アンテナ素子111間の距離を一定以上に保ちながら多ストリーム伝送が可能となる。ここで、直線アレーの場合は、図14(c)に示すように、Δθpのp方向がv、又は、Δφqのq方向がwとなり、方形アレーの場合は、図14(d)に示すように、Δθpのp方向がv、Δφqのq方向がwとなる。 Here, the angle formed by the straight line connecting each antenna element 111 and the center R and the transmission direction is generalized and expressed as Δθ p (or Δφ q (q direction)) in the p direction. In the notation of Δθ p (or Δφ q ), in the case of a square array, two angles of Δθ p and Δφ q are used in the orthogonal p direction and the q direction, respectively, but in the case of a straight array, it is one direction. Either Δθ p in the p direction or Δφ q in the q direction may be used. As described above, Δθ p (or Δφ q ) indicates the angle formed between the direction connecting the center of the sphere of the antenna arrangement surface 220 of the transmitter / receiver and the selection element and the transmission direction. Then, the antenna element 111 is selected based on the angle from the antenna element closest to the transmission direction. In the example of FIG. 14A, the antenna element 111a2 or the antenna element 111a3 having an angle of Δθ1 (or Δφ1) with respect to the transmission direction and the antenna element 111a1 or the antenna element 111a1 having an angle of Δθ2 (or Δφ2) with respect to the transmission direction. The antenna element 111a4 is selected. At this time, the distance seen from the transmission direction between the antenna element 111a1 and the antenna element 111a2, the distance seen from the transmission direction between the antenna element 111a2 and the antenna element 111a3, and the distance seen from the transmission direction between the antenna element 111a3 and the antenna element 111a4. Are the same distance (v (or w)) and are apparently evenly spaced when viewed from the transmission direction, so multi-stream transmission is possible while keeping the distance between each antenna element 111 above a certain level. It becomes. Here, in the case of a straight array, as shown in FIG. 14 (c), the p direction of Δθ p is v, or the q direction of Δφ q is w, and in the case of a square array, it is shown in FIG. 14 (d). As shown, the p direction of Δθ p is v, and the q direction of Δφ q is w.

ここで、例えば、Δθp、Δφq の角度を為す規定方向を互いに直交する垂直な方向であるとする。なお、アンテナ配置面220が球形の場合、Δθp、Δφqの規定方向の球面は半径rとなるが、例えばアンテナ配置面220が楕円形の場合、Δθp、Δφqの規定方向は長軸方向又は短軸方向に対応する。 Here, for example, it is assumed that the defined directions forming the angles of Δθ p and Δφ q are vertical directions orthogonal to each other. When the antenna arrangement surface 220 is spherical, the spherical surface in the specified direction of Δθ p and Δφ q has a radius r. For example, when the antenna arrangement surface 220 is elliptical, the specified directions of Δθ p and Δφ q are long axes. Corresponds to the direction or the minor axis direction.

アンテナ配置面220が球形のときの角度Δθp(またはΔφq)は、式(17)で表すことができる。 The angle Δθ p (or Δφ q ) when the antenna arrangement surface 220 is spherical can be expressed by Eq. (17).

その他の例として、角度(Δθp、Δφq)が一定の値になるようにしてもよい。この場合、アンテナ配置面220上の複数のアンテナ素子111のうち一定の角度間隔の位置に最も近いアンテナ素子111を選択素子とすることで各選択素子間の距離を一定以上に保ちながら多ストリーム伝送が可能となる。各選択素子間の距離を一定以上に保つことにより、隣接する選択素子の影響を抑えることができる。 As another example, the angle (Δθ p , Δφ q ) may be set to a constant value. In this case, by using the antenna element 111 closest to the position of a certain angular interval among the plurality of antenna elements 111 on the antenna arrangement surface 220 as the selection element, multi-stream transmission is performed while keeping the distance between the selection elements above a certain level. Is possible. By keeping the distance between the selection elements above a certain level, the influence of adjacent selection elements can be suppressed.

或いは、角度(Δθp、Δφq)がランダムの値になるように設定してもよい。この場合、アンテナ配置面220上の複数のアンテナ素子111のうちランダムな角度間隔の位置に最も近いアンテナ素子111を選択素子とすることで、送信機201及び受信機211におけるアンテナ素子111間の伝搬路応答の値が適度にばらつくので、伝搬路行列の階数を1よりも大きくすることができ、複数ストリームの信号の伝送が可能となる。 Alternatively, the angle (Δθ p , Δφ q ) may be set to a random value. In this case, by selecting the antenna element 111 closest to the position of the random angular interval among the plurality of antenna elements 111 on the antenna arrangement surface 220 as the selection element, the propagation between the antenna elements 111 in the transmitter 201 and the receiver 211 Since the path response values vary appropriately, the rank of the propagation path matrix can be made larger than 1, and signals of a plurality of streams can be transmitted.

次に、図14で説明した直線アレー又は方形アレーにおいて、アンテナ素子111を選択してKストリームの信号の伝送を行う処理について、図2で説明した第1の実施形態に係る無線伝送システム100(1)に対応する場合、図4で説明した第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aに対応する場合、図5で説明した第2の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bに対応する場合、の3つの場合についてそれぞれ説明する。
[無線伝送システム100(1)に対応する場合]
図15は、第8の実施形態に係る無線伝送システム100(1)の処理例を示す。図15に示す処理は、図3で説明した円形アレーの処理に対応する直線アレー又は方形アレーの処理である。なお、図15において、図3と同符号の処理は図3の場合と同様の処理が行われるので重複する説明は省略し、図3の処理と異なる部分について説明する。ここで、図15で説明する処理を行う無線伝送システムは、図2で説明した無線伝送システム100(1)と同様に構成される。
Next, in the linear array or the square array described with reference to FIG. 14, regarding the process of selecting the antenna element 111 and transmitting the signal of the K stream, the wireless transmission system 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. When corresponding to 1), when corresponding to the wireless transmission system 100 (2) a according to the second embodiment described with reference to FIG. 4, the wireless transmission system 100 (2) according to the second embodiment described with reference to FIG. ) B will be described for each of the three cases.
[When compatible with wireless transmission system 100 (1)]
FIG. 15 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (1) according to the eighth embodiment. The process shown in FIG. 15 is a process of a straight array or a square array corresponding to the process of the circular array described with reference to FIG. Note that, in FIG. 15, since the processing having the same reference numerals as that in FIG. 3 is performed in the same manner as in the case of FIG. 3, redundant description will be omitted, and a portion different from the processing in FIG. 3 will be described. Here, the wireless transmission system that performs the process described with reference to FIG. 15 is configured in the same manner as the wireless transmission system 100 (1) described with reference to FIG.

先ず、送信機201(1)側で実行される処理について説明する。 First, the process executed on the transmitter 201 (1) side will be described.

ステップS101及びステップS102の処理は、図3と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝搬路情報又は位置情報に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Tのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111T(#0)を決定する。 The processing of steps S101 and S102 is performed in the same manner as in FIG. 3, and the antenna selection / weighting processing unit 203 is the most in the transmission direction among the plurality of antenna elements 111T on the spherical surface based on the propagation path information or the position information. Determine the nearest antenna element 111T (# 0).

ステップS103aにおいて、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝搬路情報又は位置情報に応じて、アンテナ素子111T(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)を計算する。なお、角度(Δθp、Δφq)の計算方法は、式(18)などで説明した通りである。 In step S103a, the antenna selection / weighting processing unit 203 calculates the angle (Δθ p , Δφ q ) of the antenna element 111T (# 0) with respect to the transmission direction according to the propagation path information or the position information. The calculation method of the angle (Δθ p , Δφ q ) is as described in Eq. (18) and the like.

ステップS104aにおいて、アンテナ選択/重み付け処理部203は、アンテナ素子111T(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)に応じた位置にあるM個のアンテナ素子111T(#1)〜(#M)を選択する。 In step S104a, the antenna selection / weighting processing unit 203 has M antenna elements 111T (# 1) to (# 1) located at positions corresponding to the angles (Δθ p , Δφ q ) of the antenna elements 111T (# 0) with respect to the transmission direction. Select #M).

ステップS105及びステップS106の処理は、図3と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203は、M個のアンテナ素子111Tのそれぞれの位置に基づいて伝搬路行列及び重み付け行列を計算し、ステップS104aで選択したM個のアンテナ素子111Tから送信する信号にステップS105で計算した重み付け行列を適用してKストリームの信号を送信する。 The processing of steps S105 and S106 is performed in the same manner as in FIG. 3, and the antenna selection / weighting processing unit 203 calculates the propagation path matrix and the weighting matrix based on the respective positions of the M antenna elements 111T, and steps. The weighting matrix calculated in step S105 is applied to the signals transmitted from the M antenna elements 111T selected in S104a to transmit the K stream signal.

このようにして、送信機201(1)は、受信機211(1)との間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたM個のアンテナ素子111Tを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。 In this way, the transmitter 201 (1) can reselect the M antenna elements 111T according to the misalignment even if the misalignment occurs with the receiver 211 (1). , It is possible to suppress a decrease in the communication path capacity due to misalignment.

次に、受信機211(1)側で実行される処理について説明する。 Next, the process executed on the receiver 211 (1) side will be described.

ステップS111及びステップS112の処理は、図3と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部213は、伝搬路情報又は位置情報に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Rのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111R(#0)を決定する。 The processing of steps S111 and S112 is performed in the same manner as in FIG. 3, and the antenna selection / weighting processing unit 213 is the most in the transmission direction among the plurality of antenna elements 111R on the spherical surface based on the propagation path information or the position information. Determine the nearest antenna element 111R (# 0).

ステップS113aにおいて、アンテナ選択/重み付け処理部213は、伝搬路情報又は位置情報に応じて、アンテナ素子111R(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)を計算する。なお、角度(Δθp、Δφq)の計算方法は、式(18)などで説明した通りである。 In step S113a, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the angle (Δθ p , Δφ q ) of the antenna element 111R (# 0) with respect to the transmission direction according to the propagation path information or the position information. The calculation method of the angle (Δθ p , Δφ q ) is as described in Eq. (18) and the like.

ステップS114aにおいて、アンテナ選択/重み付け処理部213は、アンテナ素子111R(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)に応じた位置にあるN個のアンテナ素子111T(#1)〜(#N)を選択する。 In step S114a, the antenna selection / weighting processing unit 213 has N antenna elements 111T (# 1) to (# 1) located at positions corresponding to angles (Δθ p , Δφ q ) of the antenna element 111R (# 0) with respect to the transmission direction. Select #N).

ステップS115及びステップS116の処理は、図3と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部213は、重み付け行列の共役転置行列をN個のアンテナ素子111Rで受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。 The processing of steps S115 and S116 is performed in the same manner as in FIG. 3, and the antenna selection / weighting processing unit 213 applies the conjugate transpose matrix of the weighting matrix to the signal received by the N antenna elements 111R to obtain the K stream. Generate a signal.

このようにして、受信機211(1)は、送信機201(1)との間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたN個のアンテナ素子111Rを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。
[無線伝送システム100(2)aに対応する場合]
図16は、第8の実施形態に係る無線伝送システム100(2)aの処理例を示す。図16に示す処理は、図6で説明した円形アレーの処理に対応する直線アレー又は方形アレーの処理である。なお、図16において、図6と同符号の処理は図6の場合と同様に行われるので重複する説明は省略し、図6の処理と異なる部分について説明する。ここで、図16で説明する処理を行う無線伝送システムは、図4で説明した無線伝送システム100(2)aと同様に構成される。
In this way, the receiver 211 (1) can reselect the N antenna elements 111R according to the misalignment even when the misalignment occurs with the transmitter 201 (1). , It is possible to suppress a decrease in the communication path capacity due to misalignment.
[When corresponding to wireless transmission system 100 (2) a]
FIG. 16 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (2) a according to the eighth embodiment. The process shown in FIG. 16 is a process of a straight array or a square array corresponding to the process of the circular array described with reference to FIG. Note that, in FIG. 16, since the processing having the same reference numerals as that in FIG. 6 is performed in the same manner as in the case of FIG. 6, the duplicated description will be omitted, and the parts different from the processing of FIG. 6 will be described. Here, the wireless transmission system that performs the process described with reference to FIG. 16 is configured in the same manner as the wireless transmission system 100 (2) a described with reference to FIG.

先ず、送信機201(2)a側で実行される処理について説明する。 First, the process executed on the transmitter 201 (2) a side will be described.

ステップS101及びステップS102の処理は、図6と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、伝搬路情報又は位置情報に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Tのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111T(#0)を決定する。 The processing of steps S101 and S102 is performed in the same manner as in FIG. 6, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a is among the plurality of antenna elements 111T on the spherical surface based on the propagation path information or the position information. The antenna element 111T (# 0) closest to the transmission direction is determined.

ステップS103a及びステップS103bの処理は、図15と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、伝搬路情報又は位置情報に応じて、アンテナ素子111R(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)を計算し、角度(Δθp、Δφq)に応じた位置にあるM個のアンテナ素子111T(#1)〜(#M)を選択する。 The processing of steps S103a and S103b is performed in the same manner as in FIG. 15, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a determines the transmission direction of the antenna element 111R (# 0) according to the propagation path information or the position information. The angle (Δθ p , Δφ q ) with respect to the antenna is calculated, and M antenna elements 111T (# 1) to (#M) located at the positions corresponding to the angle (Δθ p , Δφ q ) are selected.

ステップS200及びステップS201の処理は、図6と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、送信機201(2)a側で用いる重み付け行列を計算すると共に、受信機211(2)a側で用いる重み付け行列も計算し、受信機211(2)a側でN個のアンテナ素子111Rの選択及び重み付け行列の決定に必要な情報を送信する。 The processing of steps S200 and S201 is performed in the same manner as in FIG. 6, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a calculates the weighting matrix used on the transmitter 201 (2) a side and receives the receiver 211. (2) The weighting matrix used on the a side is also calculated, and the information necessary for selecting the N antenna elements 111R and determining the weighting matrix is transmitted on the receiver 211 (2) a side.

ステップS106の処理は、図6と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)aは、ステップS104aで選択したM個のアンテナ素子111Tから送信する信号にステップS200で計算した重み付け行列を適用してKストリームの信号を送信する。 The processing of step S106 is performed in the same manner as in FIG. 6, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) a uses the weighting matrix calculated in step S200 for the signals transmitted from the M antenna elements 111T selected in step S104a. Is applied to transmit a K-stream signal.

このようにして、送信機201(2)aは、受信機211(2)aとの間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたM個のアンテナ素子111Tを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。 In this way, the transmitter 201 (2) a can reselect the M antenna elements 111T according to the misalignment even if the misalignment occurs with the receiver 211 (2) a. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the communication path capacity due to misalignment.

次に、受信機211(2)a側で実行される処理について説明する。 Next, the process executed on the receiver 211 (2) a side will be described.

ステップS211及びステップS212の処理は、図6と同様に行われ、受信機211(2)aは、送信機201(2)aから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー212のアンテナ素子111Rを選択し、送信機201(2)aから受け取った重み付け行列の情報に基づいて計算した共役転置行列(或いは、送信機201(2)aから受け取った共役転置行列)を選択したN個のアンテナ素子111Rが受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。或いは、受信機211(2)aは、送信機201(2)aから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー212のアンテナ素子111Rを選択し、さらに位置情報に基づいて重み付け行列及び共役転置行列を計算して、選択したN個のアンテナ素子111Rから受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。 The processes of steps S211 and S212 are performed in the same manner as in FIG. 6, and the receiver 211 (2) a selects the antenna element 111R of the antenna array 212 based on the position information received from the transmitter 201 (2) a. Then, N antenna elements 111R selected from the conjugate transposition matrix calculated based on the weighted matrix information received from the transmitter 201 (2) a (or the conjugate transpose matrix received from the transmitter 201 (2) a). Generates a K-stream signal by applying it to the signal received by. Alternatively, the receiver 211 (2) a selects the antenna element 111R of the antenna array 212 based on the position information received from the transmitter 201 (2) a, and further creates a weighting matrix and a conjugate transposition matrix based on the position information. It is calculated and applied to the signals received from the selected N antenna elements 111R to generate a K-stream signal.

このようにして、受信機211(2)bは、伝搬路情報や位置情報の測定や推定を行うことなく、或いは重み付け行列の計算も行うことなく、送信機201(2)aから受け取る位置情報や重み付け行列の情報を用いてKストリームの信号を受信することができる。
[無線伝送システム100(2)bに対応する場合]
図17は、第8の実施形態に係る無線伝送システム100(2)bの処理例を示す。図17に示す処理は、図7で説明した円形アレーの処理に対応する直線アレー又は方形アレーの処理である。なお、図17において、図7と同符号の処理は図7の場合と同様に行われるので重複する説明は省略し、図7の処理と異なる部分について説明する。ここで、図17で説明する処理を行う無線伝送システムは、図5で説明した無線伝送システム100(2)bと同様に構成される。
In this way, the receiver 211 (2) b receives the position information from the transmitter 201 (2) a without measuring or estimating the propagation path information or the position information, or performing the calculation of the weighting matrix. And the information of the weighting matrix can be used to receive the K stream signal.
[When corresponding to wireless transmission system 100 (2) b]
FIG. 17 shows a processing example of the wireless transmission system 100 (2) b according to the eighth embodiment. The process shown in FIG. 17 is a process of a straight array or a square array corresponding to the process of the circular array described with reference to FIG. 7. Note that, in FIG. 17, since the processing having the same reference numerals as that in FIG. 7 is performed in the same manner as in the case of FIG. 7, the duplicated description will be omitted, and the parts different from the processing of FIG. 7 will be described. Here, the wireless transmission system that performs the process described with reference to FIG. 17 is configured in the same manner as the wireless transmission system 100 (2) b described with reference to FIG.

先ず、送信機201(2)b側で実行される処理について説明する。 First, the process executed on the transmitter 201 (2) b side will be described.

ステップS301の処理は、図7と同様に行われ、送信機201(2)bは、受信機211(2)bから受け取った位置情報に基づいてアンテナアレー202のM個のアンテナ素子111Tを選択し、受信機211(2)bから受け取った重み付け行列の情報に基づいて重み付け行列を決定し、Kストリームの信号に適用して選択されたM個のアンテナ素子111Tから送信する。 The process of step S301 is performed in the same manner as in FIG. 7, and the transmitter 201 (2) b selects M antenna elements 111T of the antenna array 202 based on the position information received from the receiver 211 (2) b. Then, the weighting matrix is determined based on the information of the weighting matrix received from the receiver 211 (2) b, and is transmitted from the M antenna elements 111T selected by applying to the K stream signal.

このようにして、送信機201(2)bは、位置推定処理を行うことなく、或いは重み付け行列の計算も行うことなく、受信機211(2)bから受け取る位置情報や重み付け行列の情報を用いてKストリームの信号を送信することができる。 In this way, the transmitter 201 (2) b uses the position information and the weighting matrix information received from the receiver 211 (2) b without performing the position estimation process or the calculation of the weighting matrix. The K-stream signal can be transmitted.

次に、受信機211(2)b側で実行される処理について説明する。 Next, the process executed on the receiver 211 (2) b side will be described.

ステップS111及びステップS112の処理は、図3と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)bは、伝搬路情報又は位置情報に基づいて、球面上の複数のアンテナ素子111Rのうち伝送方向に最も近いアンテナ素子111R(#0)を決定する。 The processing of steps S111 and S112 is performed in the same manner as in FIG. 3, and the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b is among the plurality of antenna elements 111R on the spherical surface based on the propagation path information or the position information. The antenna element 111R (# 0) closest to the transmission direction is determined.

ステップS113a及びステップS114aの処理は、図15と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)bは、伝搬路情報又は位置情報に応じて、アンテナ素子111R(#0)の伝送方向に対する角度(Δθp、Δφq)を計算し、角度(Δθp、Δφq)に応じた位置にあるN個のアンテナ素子111T(#1)〜(#N)を選択する。 The processing of steps S113a and S114a is performed in the same manner as in FIG. 15, and the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b determines the transmission direction of the antenna element 111R (# 0) according to the propagation path information or the position information. The angle (Δθ p , Δφ q ) with respect to the antenna is calculated, and N antenna elements 111T (# 1) to (#N) located at the positions corresponding to the angle (Δθ p , Δφ q ) are selected.

ステップS310及びステップS311の処理は、図7と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部213(2)bは、受信機211(2)b側で用いる重み付け行列を計算すると共に、送信機201(2)b側で用いる重み付け行列も計算し、送信機201(2)b側でM個のアンテナ素子111Tの選択及び重み付け行列の決定に必要な情報を送信する。 The processing of steps S310 and S311 is performed in the same manner as in FIG. 7, and the antenna selection / weighting processing unit 213 (2) b calculates the weighting matrix used on the receiver 211 (2) b side and the transmitter 201. (2) The weighting matrix used on the b side is also calculated, and the information necessary for selecting the M antenna elements 111T and determining the weighting matrix is transmitted on the transmitter 201 (2) b side.

ステップS116の処理は、図7と同様に行われ、アンテナ選択/重み付け処理部203(2)bは、ステップS310で計算した重み付け行列の共役転置行列をステップS114aで選択したN個のアンテナ素子111Rで受信する信号に適用してKストリームの信号を生成する。 The processing of step S116 is performed in the same manner as in FIG. 7, and the antenna selection / weighting processing unit 203 (2) b selects the conjugate transpose matrix of the weighting matrix calculated in step S310 in step S114a, and N antenna elements 111R. It is applied to the signal received in to generate a K-stream signal.

このようにして、受信機211(2)bは、送信機201(2)bとの間に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれに応じたN個のアンテナ素子111Rを選択し直すことができるので、位置ずれによる通信路容量の低下を抑えることができる。
(第9の実施形態)
第9の実施形態では、選択されるアンテナ素子の組み合わせを示す識別子i(i=1,…,I(Iは整数))のI通りの組み合わせについて伝搬路行列の相関行列(伝搬路相関行列と称する)を計算し、伝搬路相関行列が所定の条件を満たす場合のアンテナ素子を選択する。本実施形態では、所定の条件として、伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する場合、伝搬路相関行列が予め設定された閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、伝搬路相関行列が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、の3つの場合について説明する。ここで、第9の実施形態に係る無線伝送システムは、図2で説明した無線伝送システム100(1)と同様に構成される。また、送信機201側のアンテナアレー202に対する伝搬路相関行列をT、その行列式をdet(T)と表記し、同様に、受信機211側のアンテナアレー212に対する伝搬路相関行列をR、その行列式をdet(R)と表記する。また、アンテナ素子の組み合わせを示す識別子iにおける伝搬路相関行列をTi(受信機211側はRi)と表記する。
[伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する場合]
図18は、第9の実施形態において、行列式が最大となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
In this way, the receiver 211 (2) b can reselect the N antenna elements 111R according to the misalignment even if the misalignment occurs with the transmitter 201 (2) b. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the channel capacity due to misalignment.
(9th embodiment)
In the ninth embodiment, the correlation matrix of the propagation path matrix (with the propagation path correlation matrix) for I combinations of the identifiers i (i = 1, ..., I (I is an integer)) indicating the combination of the selected antenna elements. ) Is calculated, and an antenna element is selected when the propagation path correlation matrix satisfies a predetermined condition. In the present embodiment, as a predetermined condition, when the antenna element having the maximum propagation path correlation matrix is selected, when the antenna element having the propagation path correlation matrix equal to or higher than a preset threshold value is selected, the propagation path correlation matrix is Three cases of selecting an antenna element having a maximum value or a threshold value or more will be described. Here, the wireless transmission system according to the ninth embodiment is configured in the same manner as the wireless transmission system 100 (1) described with reference to FIG. Further, the propagation path correlation matrix for the antenna array 202 on the transmitter 201 side is expressed as T, and the determinant thereof is expressed as det (T). Similarly, the propagation path correlation matrix for the antenna array 212 on the receiver 211 side is R. The determinant is expressed as det (R). Further, the propagation path correlation matrix in the identifier i indicating the combination of the antenna elements is referred to as Ti (Ri on the receiver 211 side).
[When selecting the antenna element that maximizes the propagation path correlation matrix]
FIG. 18 shows an example of the process of searching for the antenna element having the maximum determinant in the ninth embodiment. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS401において、推定部214(送信側の場合は推定部204(以下同様))は、位置情報(伝送距離(D)又は伝送方向(θ、φ))を測定又は推定する。なお、位置情報の測定方法又は推定方法は、ステップS101(又はステップS111)と同様である。 In step S401, the estimation unit 214 (in the case of the transmission side, the estimation unit 204 (the same applies hereinafter)) measures or estimates the position information (transmission distance (D 0 ) or transmission direction (θ, φ)). The method for measuring or estimating the position information is the same as in step S101 (or step S111).

ステップS402において、アンテナ選択/重み付け処理部213(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部203(以下同様))は、ステップS401の結果に基づいて、全アンテナ素子111の中から組み合わせを示す識別子iが(i=1)の場合のN個(送信側の場合はM個)のアンテナ素子111を選択した場合の伝搬路相関行列R1(送信側の場合はT1(以下同様))を計算する。 In step S402, the antenna selection / weighting processing unit 213 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 203 (the same applies hereinafter)) is an identifier indicating a combination from all the antenna elements 111 based on the result of step S401. Calculate the propagation path correlation matrix R1 (T1 (same below) for the transmitting side) when N antenna elements 111 (M for the transmitting side) when i is (i = 1) are selected. ..

ステップS403において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、伝搬路相関行列が最大の行列式detRmaxを組み合わせを示す識別子iが(i=1)の行列式det(R1)(又はdetTmax=det(T1))とする。 In step S403, the antenna selection / weighting processing unit 213 uses the determinant det (R1) (or detTmax = det (T1)) having the identifier i (i = 1) indicating the combination of the determinant detRmax having the largest propagation path correlation matrix. ).

ステップS404において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iを1つ増加する(インクリメント)。 In step S404, the antenna selection / weighting processing unit 213 increments the identifier i by one (increment).

ステップS405において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、全アンテナ素子の中からN個(又はM個)のアンテナ素子を選択した場合の伝搬路相関行列Ri(送信側の場合はTi)を計算する。 In step S405, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the propagation path correlation matrix Ri (Ti in the case of the transmitting side) when N (or M) antenna elements are selected from all the antenna elements. ..

ステップS406において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式det(Ri)が最大の行列式detRmaxより大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS407の処理に進み、Noの場合はステップS408の処理に進む。 In step S406, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the determinant det (Ri) is larger than the maximum determinant detRmax. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S407, and if No, the process proceeds to step S408.

ステップS407において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、最大の行列式detRmaxを行列式det(Ri)に更新する処理を行う。このとき、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式det(Ri)の組み合わせを示す識別子iに対応するM個(又はN個)のアンテナ素子111の位置情報や識別子を行列式detRmaxに対応付けて保持しておく。 In step S407, the antenna selection / weighting processing unit 213 performs a process of updating the maximum determinant detRmax to the determinant det (Ri). At this time, the antenna selection / weighting processing unit 213 associates the position information and identifiers of the M (or N) antenna elements 111 corresponding to the identifier i indicating the combination of the determinant det (Ri) with the determinant detRmax. And keep it.

ステップS408において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iが全組み合せ数I以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS409の処理に進み、Noの場合はステップS404の処理に戻って同様の処理を繰り返す。このようにして、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大となるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせを探索する。 In step S408, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the identifier i is equal to or greater than the total number of combinations I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S409, and if No, the process returns to step S404 and the same process is repeated. In this way, the combination of N (or M) antenna elements that maximizes the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is searched for.

ステップS409において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大となる行列式detRmaxに対応したM個(又はN個)のアンテナ素子を選択する。ここで、アンテナ選択/重み付け処理部213は、ステップS407で行列式detRmaxに対応付けて保持しておいたN個(又はM個)のアンテナ素子111の位置情報や組み合わせを示す識別子により、選択すべきアンテナ素子111を知ることができる。 In step S409, the antenna selection / weighting processing unit 213 has M (or N) antennas corresponding to the determinant detRmax at which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is maximized. Select the element. Here, the antenna selection / weighting processing unit 213 selects by an identifier indicating the position information or combination of N (or M) antenna elements 111 held in association with the determinant detRmax in step S407. The power antenna element 111 can be known.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システム100(1)は、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大値detRmaxとなるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせを探索して、最適なアンテナ素子を選択することができる。 In this way, the wireless transmission system 100 (1) according to the present embodiment searches for a combination of N (or M) antenna elements in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix has the maximum value detRmax. Then, the optimum antenna element can be selected.

ここで、本実施形態に係る無線伝送システム100(1)は、送信機201側において、全アンテナ素子111の中からM個のアンテナ素子111を選択し、受信機211側において、全アンテナ素子111の中からN個のアンテナ素子を選択したと仮定して、送受信機間の伝送距離又は伝送方向の情報から伝搬路行列Hおよびその伝搬路相関行列R=HH(又はT=HH)を計算する。そして、無線伝送システム100(1)は、伝搬路相関行列R(又はT)の行列式が最大となるアンテナ素子111の組み合わせを求め、行列式が最大となるときのM個(又はN個)のアンテナ素子111を送信機201側及び受信機211側で選択してKストリームの信号の送受信を行う。 Here, in the wireless transmission system 100 (1) according to the present embodiment, M antenna elements 111 are selected from all the antenna elements 111 on the transmitter 201 side, and all the antenna elements 111 on the receiver 211 side. assuming that selects the N antenna elements from the transmission distance or the channel matrix H and the channel correlation matrix from the transmission direction information R = HH H between the transmitter and receiver (or T = H H H) To calculate. Then, the wireless transmission system 100 (1) finds a combination of antenna elements 111 having the maximum determinant of the propagation path correlation matrix R (or T), and M (or N) when the determinant is maximum. The antenna element 111 of the above is selected on the transmitter 201 side and the receiver 211 side to transmit and receive the K stream signal.

なお、見通し環境下の通信では、受信SNR(Signal to Noise Ratio)が大きく、このとき通信路容量Cは、式(18)で表すことができる。ここで、Pはストリーム当りの送信電力、Pは雑音電力、Iは単位行列である。 In communication under a line-of-sight environment, the received SNR (Signal to Noise Ratio) is large, and at this time, the channel capacity C can be expressed by the equation (18). Here, P s is the transmission power per stream, P n is the noise power, and I is the identity matrix.

式(18)において、対数(log)は単調増加関数なので、通信路容量Cの増加はすなわち伝搬路行列の伝搬路相関行列の行列式det(HH)の増加と等価である。そのため、伝搬路相関行列の行列式を大きくするアンテナ素子111を選択することにより、伝搬路相関行列の行列式が相対的に小さいアンテナ素子111を選択する場合に比べて、高い通信路容量を実現することができる。
[伝搬路相関行列が閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合]
図19は、第9の実施形態において、行列式が閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
In equation (18), since the logarithm (log 2 ) is a monotonically increasing function, an increase in the channel capacity C is equivalent to an increase in the determinant det (HH H ) of the propagation path correlation matrix of the propagation path matrix. Therefore, by selecting the antenna element 111 that increases the determinant of the propagation path correlation matrix, a higher communication path capacitance is realized as compared with the case of selecting the antenna element 111 having a relatively small determinant of the propagation path correlation matrix. can do.
[When selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold value]
FIG. 19 shows an example of a process of searching for an antenna element whose determinant is equal to or greater than a threshold value in the ninth embodiment. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS501において、推定部214(送信側の場合は推定部204(以下同様))は、図18で説明したステップS401と同様の処理を行い、位置情報を測定又は推定する。 In step S501, the estimation unit 214 (in the case of the transmitting side, the estimation unit 204 (the same applies hereinafter)) performs the same processing as in step S401 described with reference to FIG. 18, and measures or estimates the position information.

ステップS502において、アンテナ選択/重み付け処理部213(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部203(以下同様))は、ステップS501の結果に基づいて、全アンテナ素子111の中から組み合わせ(i=1)の場合のN個(送信側の場合はM個)のアンテナ素子111を選択した場合の伝搬路相関行列R1(送信側の場合はT1)を計算する。そして、閾値detRthを設定する。ここで、閾値detRthの初期値は、例えば、比較的簡単に伝搬路行列の推定が可能な1ストリームの場合における伝搬路相関行列を予め求めておき、これを閾値detRthとして設定する。 In step S502, the antenna selection / weighting processing unit 213 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 203 (the same applies hereinafter)) is combined from all the antenna elements 111 based on the result of step S501 (i = The propagation path correlation matrix R1 (T1 in the case of the transmitting side) when N antenna elements 111 (M in the case of the transmitting side) in the case of 1) are selected is calculated. Then, the threshold value detRth is set. Here, as the initial value of the threshold value detRth, for example, the propagation path correlation matrix in the case of one stream in which the propagation path matrix can be estimated relatively easily is obtained in advance, and this is set as the threshold value detRth.

ステップS503において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、伝搬路相関行列の行列式detRを組み合わせを示す識別子iが(i=1)の行列式det(R1)(送信側の場合はdet(T1))に初期化する。 In step S503, the antenna selection / weighting processing unit 213 uses the determinant det (R1) with the identifier i (i = 1) indicating the combination of the determinant detR of the propagation path correlation matrix (det (T1) in the case of the transmitting side). ).

ステップS504において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iを1つ増加する。 In step S504, the antenna selection / weighting processing unit 213 increases the identifier i by one.

ステップS505において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、全アンテナ素子の中からN個(又はM個)のアンテナ素子を選択した場合の伝搬路相関行列Ri(送信側の場合はTi)を計算する。 In step S505, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the propagation path correlation matrix Ri (Ti in the case of the transmitting side) when N (or M) antenna elements are selected from all the antenna elements. ..

ステップS506において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式det(Ri)が予め設定された閾値detRth以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS507の処理に進み、Noの場合はステップS508の処理に進む。 In step S506, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the determinant det (Ri) is equal to or greater than the preset threshold value detRth. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S507, and if No, the process proceeds to step S508.

ステップS507において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式detRを行列式det(Ri)に更新する処理を行う。 In step S507, the antenna selection / weighting processing unit 213 performs a process of updating the determinant detR to the determinant det (Ri).

ステップS508において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iが全組み合せ数I以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS509の処理に進み、Noの場合はステップS504の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S508, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the identifier i is equal to or greater than the total number of combinations I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S509, and if No, the process returns to step S504 and the same process is repeated.

ステップS509において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、上述の処理で伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせが見つからなかったので、閾値detRthを変更する(例えば、閾値detRthを小さくする)。そして、ステップS504の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S509, the antenna selection / weighting processing unit 213 did not find a combination of N (or M) antenna elements whose determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold detRth in the above processing. Therefore, change the threshold detRth (for example, reduce the threshold detRth). Then, the process returns to step S504 and the same process is repeated.

ステップS510において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となる行列式detRに対応したN個(又はM個)のアンテナ素子を選択する。 In step S510, the antenna selection / weighting processing unit 213 has N (or M) determinants corresponding to the determinant detR in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is equal to or greater than the threshold value detRth. Select the antenna element of.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システムは、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせを探索して、最適なアンテナ素子を選択することができる。
[伝搬路相関行列が閾値以上又は最大値となるアンテナ素子を選択する場合]
図20は、第9の実施形態において、行列式が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
In this way, the wireless transmission system according to the present embodiment searches for a combination of N (or M) antenna elements in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold detRth, and is optimal. Antenna element can be selected.
[When selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is greater than or equal to the threshold value or the maximum value]
FIG. 20 shows an example of the process of searching for an antenna element whose determinant is maximum or equal to or greater than the threshold value in the ninth embodiment. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS601において、推定部214(送信側の場合は推定部204(以下同様))は、図18で説明したステップS401と同様の処理を行う。 In step S601, the estimation unit 214 (in the case of the transmitting side, the estimation unit 204 (the same applies hereinafter)) performs the same processing as in step S401 described with reference to FIG.

ステップS602において、アンテナ選択/重み付け処理部213(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部203(以下同様))は、図19で説明したステップS502と同様の処理を行う。 In step S602, the antenna selection / weighting processing unit 213 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 203 (same below)) performs the same processing as in step S502 described with reference to FIG.

ステップS603において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、伝搬路相関行列の行列式detR及び最大の行列式detRmaxの両方を組み合わせ(i=1)の行列式det(R1)(送信側の場合はdet(T1))に初期化する。 In step S603, the determinant selection / weighting processing unit 213 combines both the determinant detR of the propagation path correlation matrix and the maximum determinant detRmax (i = 1) to determinant det (R1) (det in the case of the transmitting side). Initialize to (T1)).

ステップS604において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iを1つ増加する。 In step S604, the antenna selection / weighting processing unit 213 increases the identifier i by one.

ステップS605において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、全アンテナ素子の中からN個(又はM個)のアンテナ素子を選択した場合の伝搬路相関行列Ri(送信側の場合はTi)を計算する。 In step S605, the antenna selection / weighting processing unit 213 calculates the propagation path correlation matrix Ri (Ti in the case of the transmitting side) when N (or M) antenna elements are selected from all the antenna elements. ..

ステップS606において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式det(Ri)が最大の行列式detRth以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS607の処理に進み、Noの場合はステップS608の処理に進む。 In step S606, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the determinant det (Ri) is equal to or greater than the maximum determinant detRth. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S607, and if No, the process proceeds to step S608.

ステップS607において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式detRを行列式det(Ri)に更新する処理を行う。 In step S607, the antenna selection / weighting processing unit 213 performs a process of updating the determinant detR to the determinant det (Ri).

ステップS608において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、図18で説明したステップS406と同様に、行列式det(Ri)が最大の行列式detRmaxより大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS609の処理に進み、Noの場合はステップS610の処理に進む。 In step S608, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the determinant det (Ri) is larger than the maximum determinant detRmax, as in step S406 described with reference to FIG. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S609, and if No, the process proceeds to step S610.

ステップS609において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、図18で説明したステップS407と同様に、最大の行列式detRmaxを行列式det(Ri)に更新する処理を行う。そして、ステップS610の処理に進む。このとき、アンテナ選択/重み付け処理部213は、行列式det(Ri)の組み合わせを示す識別子iに対応するN個(又はM個)のアンテナ素子111の位置情報や識別子を行列式detRmaxに対応付けて保持しておく。 In step S609, the antenna selection / weighting processing unit 213 performs a process of updating the maximum determinant detRmax to the determinant det (Ri) in the same manner as in step S407 described with reference to FIG. Then, the process proceeds to step S610. At this time, the antenna selection / weighting processing unit 213 associates the position information and identifiers of the N (or M) antenna elements 111 corresponding to the identifier i indicating the combination of the determinant det (Ri) with the determinant detRmax. And keep it.

ステップS610において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、識別子iが全組み合せ数I以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS611の処理に進み、Noの場合はステップS604の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S610, the antenna selection / weighting processing unit 213 determines whether or not the identifier i is equal to or greater than the total number of combinations I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S611, and if No, the process returns to step S604 and the same process is repeated.

ステップS611において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大となる行列式detRmaxに対応したN個(又はM個)のアンテナ素子を選択する。ここで、アンテナ選択/重み付け処理部213は、ステップS609で行列式detRmaxに対応付けて保持しておいたN個(又はM個)のアンテナ素子111の位置情報や組み合わせを示す識別子により、選択すべきアンテナ素子111を知ることができる。 In step S611, the antenna selection / weighting processing unit 213 has N (or M) antennas corresponding to the determinant detRmax at which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is maximized. Select the element. Here, the antenna selection / weighting processing unit 213 selects by an identifier indicating the position information and the combination of N (or M) antenna elements 111 held in association with the determinant detRmax in step S609. The power antenna element 111 can be known.

ステップS612において、アンテナ選択/重み付け処理部213は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となる行列式detRに対応したN個(又はM個)のアンテナ素子を選択する。 In step S612, the antenna selection / weighting processing unit 213 has N (or M) determinants corresponding to the determinant detR in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is equal to or greater than the threshold value detRth. Select the antenna element of.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システムは、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせ、又は、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大となるN個(又はM個)のアンテナ素子の組み合わせを探索して、伝搬路相関行列の行列式を計算してN個(又はM個)のアンテナ素子を選択することができる。ここで、図19の例では、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となる行列式detRが見つからなかった場合に、閾値detRthを設定し直す必要があるが、図20の例では、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が閾値detRth以上となる行列式detRが見つからなかった場合でも、伝搬路相関行列の行列式det(Ri)が最大となる行列式detRmaxに対応したM個(又はN個)のアンテナ素子を選択することができる。
(第9の実施形態の変形例)
第9の実施形態の変形例について説明する。例えば図18に示した第9の実施形態の処理では、ステップS401において、推定部204(又は推定部214)が位置情報を測定又は推定したが、本変形例では、送信機201と受信機211との間の伝搬路行列を測定する。つまり、第9の実施形態では、位置情報から伝搬路行列及び伝搬路相関行列を計算してM個又はN個のアンテナ素子111を選択する処理を行ったが、本変形例では、伝搬路行列を測定して伝搬路相関行列を計算し、M個又はN個のアンテナ素子111を選択する処理を行う。
In this way, in the wireless transmission system according to the present embodiment, the combination of N (or M) antenna elements whose determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold detRth, or propagation path correlation. Search for the combination of N (or M) antenna elements that maximizes the determinant det (Ri) of the matrix, calculate the determinant of the propagation path correlation matrix, and N (or M) antenna elements. Can be selected. Here, in the example of FIG. 19, when the determinant detR whose determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is equal to or higher than the threshold detRth is not found, it is necessary to reset the determinant detRth. In the example, even if the determinant detR in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold detRth is not found, it corresponds to the determinant detRmax in which the determinant det (Ri) of the propagation path correlation matrix is maximized. It is possible to select M (or N) antenna elements.
(Modified example of the ninth embodiment)
A modified example of the ninth embodiment will be described. For example, in the process of the ninth embodiment shown in FIG. 18, the estimation unit 204 (or the estimation unit 214) measures or estimates the position information in step S401, but in this modification, the transmitter 201 and the receiver 211 Measure the propagation path matrix between and. That is, in the ninth embodiment, the propagation path matrix and the propagation path correlation matrix are calculated from the position information to select M or N antenna elements 111, but in this modification, the propagation path matrix is selected. Is measured, the propagation path correlation matrix is calculated, and M or N antenna elements 111 are selected.

図21は、第9の実施形態の別の処理例を示す。ここでは、図18と異なる処理について説明する。なお、第9の実施形態の変形例に係る無線伝送システムは、図2で説明した無線伝送システム100(1)と同様に構成される。 FIG. 21 shows another processing example of the ninth embodiment. Here, a process different from that of FIG. 18 will be described. The wireless transmission system according to the modified example of the ninth embodiment is configured in the same manner as the wireless transmission system 100 (1) described with reference to FIG.

ステップS401aにおいて、推定部204(又は推定部214)は、送信機201と受信機211との間の伝搬路行列を測定する。なお、伝搬路行列は、例えば、トレーニング信号など既知の信号を用いる周知技術により測定可能である。 In step S401a, the estimation unit 204 (or estimation unit 214) measures the propagation path matrix between the transmitter 201 and the receiver 211. The propagation path matrix can be measured by a well-known technique using a known signal such as a training signal.

そして、ステップS402では、図18と同様に、アンテナ選択/重み付け処理部203(アンテナ選択/重み付け処理部213)は、ステップS401aの結果に基づいて、全アンテナ素子111の中から組み合わせ(i=1)の場合のM個(又はN個)のアンテナ素子111を選択した場合の伝搬路相関行列R1(又はT1)を計算する。 Then, in step S402, similarly to FIG. 18, the antenna selection / weighting processing unit 203 (antenna selection / weighting processing unit 213) is combined from all the antenna elements 111 based on the result of step S401a (i = 1). ), The propagation path correlation matrix R1 (or T1) when M (or N) antenna elements 111 are selected is calculated.

以降、ステップS409までの処理は、図18の処理と同じなので、重複する説明は省略する。 Hereinafter, since the processing up to step S409 is the same as the processing of FIG. 18, duplicate description will be omitted.

ここで、図21は、図18で説明した伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する場合の処理例に対応するが、図21のステップS401aの処理を図19のステップS501の処理又は図20のステップS601の処理にそれぞれ置き換えることによって、伝搬路相関行列が予め設定された閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、及び、伝搬路相関行列が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、についても同様に適用可能である。 Here, FIG. 21 corresponds to a processing example in which the antenna element having the maximum propagation path correlation matrix described with reference to FIG. 18 is selected, but the processing of step S401a of FIG. 21 is the processing of step S501 of FIG. When selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is equal to or higher than a preset threshold value by substituting each of the processes in step S601 of FIG. 20, and selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is maximum or equal to or higher than the threshold value. The same applies to the case of.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システム100(1)は、送信機201側において全アンテナ素子111の中からM個のアンテナ素子111を選択し、受信機211側において全アンテナ素子111の中からN個のアンテナ素子111を選択した場合の伝搬路行列Hを測定して、伝搬路相関行列R=HH(又はT=HH)を計算する。 In this way, in the wireless transmission system 100 (1) according to the present embodiment, M antenna elements 111 are selected from all the antenna elements 111 on the transmitter 201 side, and all the antenna elements 111 on the receiver 211 side. The propagation path matrix H when N antenna elements 111 are selected from the above is measured, and the propagation path correlation matrix R = HH H (or T = H H H) is calculated.

なお、第9の実施形態と同様に、見通し環境下の通信では、受信SNRが大きく、通信路容量Cは、先に説明した式(18)で表すことができる。そして、式(18)において、対数(log)は単調増加関数なので、通信路容量Cの増加は、伝搬路相関行列の行列式det(HH)の増加と等価である。そのため、伝搬路相関行列の行列式を大きくするアンテナ素子111を選択することにより、伝搬路相関行列の行列式が相対的に小さいアンテナ素子111を選択する場合に比べて、高い通信路容量を実現することができる。
(第10の実施形態)
第10の実施形態について説明する。第9の実施形態では、伝搬路相関行列により、アンテナ配置面220上の全アンテナ素子111を探索する処理を行ったが、本実施形態では、予め設定されたアンテナ探索領域内において、基準となるアンテナ素子111から順番にアンテナ素子111を選択していく。例えば、伝送方向に最も近いアンテナ素子111や、アンテナ放射効率が最も良いアンテナ素子111など、基準となるアンテナ素子111を最初(1番目)のアンテナ素子として選択し、所定の条件(例えば等間隔や等角度など)に基づいて周辺のアンテナ素子111を順番に選択していく。そして、順番に選択されるアンテナ素子111のうち、最初に選択されたアンテナ素子111が1ストリーム目、2番目に選択されたアンテナ素子111が2ストリーム目、、、、K番目に選択されたアンテナ素子111がKストリーム目となるように順番にストリームを割り当てることにより、Kストリーム用の複数のアンテナ素子111が一度決定されると、ストリーム数がK未満のストリームに対応する場合に選択すべきアンテナ素子111も同時に決定されるという利点がある。これにより、ストリーム数がK未満のストリームに変更される場合のアンテナ素子111の選択処理が不要となる。例えば、送信機201と受信機211との間で送受信するデータ量などに応じてストリーム数を変化させる場合でも、アンテナ素子111の探索のやり直しを行わずに済ませることができる。
As in the ninth embodiment, in the communication under the line-of-sight environment, the received SNR is large, and the channel capacity C can be expressed by the equation (18) described above. Since the logarithm (log 2 ) is a monotonically increasing function in Eq. (18), an increase in the channel capacity C is equivalent to an increase in the determinant det (HH H ) of the propagation path correlation matrix. Therefore, by selecting the antenna element 111 that increases the determinant of the propagation path correlation matrix, a higher communication path capacitance is realized as compared with the case of selecting the antenna element 111 having a relatively small determinant of the propagation path correlation matrix. can do.
(10th Embodiment)
A tenth embodiment will be described. In the ninth embodiment, the process of searching all the antenna elements 111 on the antenna arrangement surface 220 is performed by the propagation path correlation matrix, but in the present embodiment, it serves as a reference in the preset antenna search region. The antenna element 111 is selected in order from the antenna element 111. For example, a reference antenna element 111 such as the antenna element 111 closest to the transmission direction or the antenna element 111 having the best antenna radiation efficiency is selected as the first (first) antenna element, and predetermined conditions (for example, even intervals or equal intervals) are selected. Peripheral antenna elements 111 are sequentially selected based on (equal angle, etc.). Then, among the antenna elements 111 selected in order, the first selected antenna element 111 is the first stream, the second selected antenna element 111 is the second stream, ..., The Kth selected antenna. By allocating streams in order so that the element 111 becomes the K stream, once a plurality of antenna elements 111 for the K stream are determined, the antenna to be selected when the number of streams corresponds to the stream less than K. There is an advantage that the element 111 is also determined at the same time. This eliminates the need for selection processing of the antenna element 111 when the number of streams is changed to a stream less than K. For example, even when the number of streams is changed according to the amount of data transmitted / received between the transmitter 201 and the receiver 211, it is possible to eliminate the need to redo the search for the antenna element 111.

次に、第10の実施形態において、第9の実施形態で説明した図18、図19及び図20と同様に、伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する場合、伝搬路相関行列が予め設定された閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、伝搬路相関行列が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合、の3つの場合の処理について説明する。
[伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する場合]
図22は、第10の実施形態において、行列式が最大となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。なお、本実施形態では、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列が最大となるアンテナ素子を選択する。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
Next, in the tenth embodiment, similarly to FIGS. 18, 19, and 20 described in the ninth embodiment, when the antenna element having the maximum propagation path correlation matrix is selected, the propagation path correlation matrix becomes The processing in three cases of selecting an antenna element having a preset threshold value or more and selecting an antenna element having a propagation path correlation matrix of maximum or a threshold value or more will be described.
[When selecting the antenna element that maximizes the propagation path correlation matrix]
FIG. 22 shows an example of the process of searching for the antenna element having the maximum determinant in the tenth embodiment. In the present embodiment, the antenna element having the maximum propagation path correlation matrix is selected by the method of sequentially selecting the antenna elements 111 in the preset antenna search region. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS701は、図18で説明したステップS401と同様の処理であり、推定部204(送信側の場合は推定部214(以下同様))は、位置情報を測定又は推定する。 Step S701 is the same process as step S401 described with reference to FIG. 18, and the estimation unit 204 (in the case of the transmitting side, the estimation unit 214 (the same applies hereinafter)) measures or estimates the position information.

ステップS702において、アンテナ選択/重み付け処理部203(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部213(以下同様))は、基準アンテナ素子を決定し、i=1の最初(1番目)のアンテナ素子111(#1)とする。例えば、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝送方向に最も近いアンテナ素子111や、アンテナ放射効率が最も良いアンテナ素子111などを基準アンテナ素子に決定し、アンテナ素子111(#1)とする。 In step S702, the antenna selection / weighting processing unit 203 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 213 (the same applies hereinafter)) determines the reference antenna element, and the first (first) antenna element of i = 1. Let it be 111 (# 1). For example, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines the antenna element 111 closest to the transmission direction, the antenna element 111 having the best antenna radiation efficiency, and the like as the reference antenna element, and uses the antenna element 111 (# 1) as the reference antenna element.

ステップS703において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝搬路相関行列が最大の行列式detRmaxを最初のアンテナ素子111(#1)の行列式det(R1)(又はdetTmax=det(T1))とする。 In step S703, the antenna selection / weighting processing unit 203 sets the determinant detRmax having the largest propagation path correlation matrix as the determinant det (R1) (or detTmax = det (T1)) of the first antenna element 111 (# 1). To do.

ステップS704において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、予め設定されたアンテナ探索領域内からアンテナ素子111(#(i+1))を選択し、(i+1)個のアンテナ素子111を用いた場合の伝搬路相関行列R(i+1)(又はT(i+1))を計算する。 In step S704, the antenna selection / weighting processing unit 203 selects antenna elements 111 (# (i + 1)) from the preset antenna search area, and uses (i + 1) antenna elements 111. Calculate the propagation path correlation matrix R (i + 1) (or T (i + 1)) for the case.

ステップS705において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図18で説明したステップS406と同様に、行列式det(R(i+1))が最大の行列式detRmaxより大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS706の処理に進み、Noの場合はステップS707の処理に進む。 In step S705, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the determinant det (R (i + 1)) is larger than the maximum determinant detRmax, as in step S406 described with reference to FIG. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S706, and if No, the process proceeds to step S707.

ステップS706において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、行列式detRmaxを行列式det(R(i+1))に更新する処理を行う。 In step S706, the antenna selection / weighting processing unit 203 performs a process of updating the determinant detRmax to the determinant det (R (i + 1)).

ステップS707において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、選択するアンテナ素子111の数を示すカウンタiが選択素子数の上限をIとして(I-1)よりも大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS708の処理に進み、Noの場合はステップS704の処理に戻って同様の処理を繰り返す。このようにして、伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が最大となるM個(又はN個)のアンテナ素子の組み合わせを探索する。 In step S707, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the counter i indicating the number of antenna elements 111 to be selected is larger than (I-1) with the upper limit of the number of selected elements as I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S708, and if No, the process returns to step S704 and the same process is repeated. In this way, the combination of M (or N) antenna elements having the maximum determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix is searched for.

ステップS708において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が最大となる行列式detRmaxに対応したK個(K≦I)のアンテナ素子を選択する。 In step S708, the antenna selection / weighting processing unit 203 has K pieces (K) corresponding to the determinant detRmax at which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is maximized. Select the antenna element of ≦ I).

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システムは、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が最大となるK個のアンテナ素子を選択することができる。
[伝搬路相関行列が閾値以上となるアンテナ素子を選択する場合]
図23は、第10の実施形態において、行列式が閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。なお、本実施形態では、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列が予め決められた閾値以上となるアンテナ素子を選択する。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
In this way, the wireless transmission system according to the present embodiment has a method of sequentially selecting the antenna elements 111 within the preset antenna search region, and the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix. )) Can be selected for the maximum K antenna elements.
[When selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold value]
FIG. 23 shows an example of the process of searching for an antenna element whose determinant is equal to or greater than the threshold value in the tenth embodiment. In the present embodiment, the antenna elements whose propagation path correlation matrix is equal to or higher than a predetermined threshold value are selected by the method of sequentially selecting the antenna elements 111 in the preset antenna search region. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS801において、図19で説明したステップS501と同様の処理であり、推定部204(送信側の場合は推定部214(以下同様))は、位置情報を測定又は推定する。 In step S801, the process is the same as in step S501 described with reference to FIG. 19, and the estimation unit 204 (in the case of the transmission side, the estimation unit 214 (the same applies hereinafter)) measures or estimates the position information.

ステップS802において、アンテナ選択/重み付け処理部203(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部213(以下同様))は、図22で説明したステップS702と同様に、基準アンテナ素子を決定し、i=1の最初(1番目)のアンテナ素子111(#1)とする。そして、閾値detRthを設定する。ここで、閾値detRthの初期値は、例えば、比較的簡単に伝搬路行列の推定が可能な1ストリームの場合における伝搬路相関行列を予め求めておき、これを閾値detRthとして設定する。 In step S802, the antenna selection / weighting processing unit 203 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 213 (the same applies hereinafter)) determines the reference antenna element in the same manner as in step S702 described with reference to FIG. It is assumed that the first (first) antenna element 111 (# 1) of = 1. Then, the threshold value detRth is set. Here, as the initial value of the threshold value detRth, for example, the propagation path correlation matrix in the case of one stream in which the propagation path matrix can be estimated relatively easily is obtained in advance, and this is set as the threshold value detRth.

ステップS803において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝搬路相関行列の行列式detRを最初のアンテナ素子111(#1)の行列式det(R1)(又はdetTmax=det(T1))とする。 In step S803, the antenna selection / weighting processing unit 203 sets the determinant detR of the propagation path correlation matrix to the determinant det (R1) (or detTmax = det (T1)) of the first antenna element 111 (# 1).

ステップS804において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図22で説明したステップS704と同様に、予め設定されたアンテナ探索領域内からアンテナ素子111(#(i+1))を選択し、(i+1)個のアンテナ素子111を用いた場合の伝搬路相関行列R(i+1)(又はT(i+1))を計算する。 In step S804, the antenna selection / weighting processing unit 203 selects the antenna element 111 (# (i + 1)) from the preset antenna search area in the same manner as in step S704 described with reference to FIG. The propagation path correlation matrix R (i + 1) (or T (i + 1)) when +1) antenna elements 111 are used is calculated.

ステップS805において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図19で説明したステップS506と同様に、行列式det(R(i+1))が予め設定された閾値detRth以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS806の処理に進み、Noの場合はステップS807の処理に進む。 In step S805, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the determinant det (R (i + 1)) is equal to or greater than the preset threshold value detRth, as in step S506 described with reference to FIG. To do. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S806, and if No, the process proceeds to step S807.

ステップS806において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、行列式detRを行列式det(R(i+1))に更新する処理を行う。 In step S806, the antenna selection / weighting processing unit 203 performs a process of updating the determinant detR to the determinant det (R (i + 1)).

ステップS807において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、アンテナ素子111の数を示すカウンタiが選択素子数の上限をIとして(I-1)よりも大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS808の処理に進み、Noの場合はステップS804の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S807, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the counter i indicating the number of antenna elements 111 is larger than (I-1) with the upper limit of the number of selected elements as I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S808, and if No, the process returns to step S804 and the same process is repeated.

ステップS808において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、上述の処理で伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が閾値detRth以上となるアンテナ素子の組み合わせが見つからなかったので、閾値detRthを変更する(例えば、閾値detRthを小さくする)。そして、ステップS804の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S808, the antenna selection / weighting processing unit 203 did not find a combination of antenna elements in which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix was equal to or greater than the threshold detRth in the above processing. Change detRth (for example, reduce the threshold detRth). Then, the process returns to step S804 and the same process is repeated.

ステップS809において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が閾値detRth以上となる行列式detRに対応したK個(K≦I)のアンテナ素子を選択する。 In step S809, the antenna selection / weighting processing unit 203 has K pieces corresponding to the determinant detR in which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is equal to or greater than the threshold value detRth. The antenna element of (K ≦ I) is selected.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システムは、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列の行列式を計算してアンテナ素子を選択することができる。
[伝搬路相関行列が閾値以上又は最大値となるアンテナ素子を選択する場合]
図24は、第10の実施形態において、行列式が最大又は閾値以上となるアンテナ素子を探索する処理の一例を示す。なお、本実施形態では、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列が予め決められた閾値以上又は最大値となるアンテナ素子を選択する。ここで、以下の説明では、受信機211のアンテナアレー212について説明するが、送信機201のアンテナアレー202についても同様に処理される。
In this way, the wireless transmission system according to the present embodiment calculates the determinant of the propagation path correlation matrix by the method of sequentially selecting the antenna elements 111 in the preset antenna search region to obtain the antenna elements. You can choose.
[When selecting an antenna element whose propagation path correlation matrix is greater than or equal to the threshold value or the maximum value]
FIG. 24 shows an example of the process of searching for the antenna element whose determinant is the maximum or the threshold value or more in the tenth embodiment. In the present embodiment, the antenna elements whose propagation path correlation matrix is equal to or more than a predetermined threshold value or the maximum value are selected by the method of sequentially selecting the antenna elements 111 in the preset antenna search region. Here, in the following description, the antenna array 212 of the receiver 211 will be described, but the antenna array 202 of the transmitter 201 is also processed in the same manner.

ステップS901において、図22で説明したステップS701又は図23で説明したステップS801と同様の処理であり、推定部204(送信側の場合は推定部214(以下同様))は、位置情報を測定又は推定する。 In step S901, the process is the same as step S701 described with reference to FIG. 22 or step S801 described with reference to FIG. 23, and the estimation unit 204 (in the case of the transmitting side, the estimation unit 214 (the same applies hereinafter)) measures or measures the position information. presume.

ステップS902において、アンテナ選択/重み付け処理部203(送信側の場合はアンテナ選択/重み付け処理部213(以下同様))は、図22で説明したステップS702又は図23で説明したステップS802と同様に、基準アンテナ素子を決定し、i=1の最初(1番目)のアンテナ素子111(#1)とする。そして、閾値detRthを設定する。ここで、閾値detRthの初期値は、例えば、比較的簡単に伝搬路行列の推定が可能な1ストリームの場合における伝搬路相関行列を予め求めておき、これを閾値detRthとして設定する。 In step S902, the antenna selection / weighting processing unit 203 (in the case of the transmitting side, the antenna selection / weighting processing unit 213 (the same applies hereinafter)) is similar to step S702 described with reference to FIG. 22 or step S802 described with reference to FIG. The reference antenna element is determined, and the first (first) antenna element 111 (# 1) of i = 1 is set. Then, the threshold value detRth is set. Here, as the initial value of the threshold value detRth, for example, the propagation path correlation matrix in the case of one stream in which the propagation path matrix can be estimated relatively easily is obtained in advance, and this is set as the threshold value detRth.

ステップS903において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、伝搬路相関行列の行列式detRと伝搬路相関行列が最大の行列式detRmaxとを最初のアンテナ素子111(#1)の行列式det(R1)(又はdetTmax=det(T1))とする。 In step S903, the antenna selection / weighting processing unit 203 sets the determinant detR of the propagation path correlation matrix and the determinant detRmax having the maximum propagation path correlation matrix as the determinant det (R1) of the first antenna element 111 (# 1). (Or detTmax = det (T1)).

ステップS904において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図22で説明したステップS704又は図23で説明したステップS804と同様に、予め設定されたアンテナ探索領域内からアンテナ素子111(#(i+1))を選択し、(i+1)個のアンテナ素子111を用いた場合の伝搬路相関行列R(i+1)(又はT(i+1))を計算する。 In step S904, the antenna selection / weighting processing unit 203 sets the antenna element 111 (# (i + 1)) from within the preset antenna search area in the same manner as in step S704 described with reference to FIG. 22 or step S804 described with reference to FIG. )) Is selected, and the propagation path correlation matrix R (i + 1) (or T (i + 1)) when (i + 1) antenna elements 111 are used is calculated.

ステップS905において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図19で説明したステップS506又は図20で説明したステップS606と同様に、行列式det(R(i+1))が予め設定された閾値detRth以上であるか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS906の処理に進み、Noの場合はステップS907の処理に進む。 In step S905, the antenna selection / weighting processing unit 203 has a threshold value detRth in which the determinant det (R (i + 1)) is preset, as in step S506 described with reference to FIG. 19 or step S606 described with reference to FIG. It is determined whether or not it is the above. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S906, and if No, the process proceeds to step S907.

ステップS906において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、行列式detRを行列式det(R(i+1))に更新する処理を行う。 In step S906, the antenna selection / weighting processing unit 203 performs a process of updating the determinant detR to the determinant det (R (i + 1)).

ステップS907において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図20で説明したステップS606と同様に、行列式det(R(i+1))が最大の行列式detRmaxより大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS908の処理に進み、Noの場合はステップS909の処理に進む。 In step S907, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the determinant det (R (i + 1)) is larger than the maximum determinant detRmax, as in step S606 described with reference to FIG. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S908, and if No, the process proceeds to step S909.

ステップS908において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、図20で説明したステップS609と同様に、最大の行列式detRmaxを行列式det(R(i+1))に更新する処理を行う。 In step S908, the antenna selection / weighting processing unit 203 performs a process of updating the maximum determinant detRmax to the determinant det (R (i + 1)) in the same manner as in step S609 described with reference to FIG.

ステップS909において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、全アンテナ素子111の数を示すカウンタiが選択素子数の上限をIとして (I-1)よりも大きいか否かを判別する。判別結果がYesの場合はステップS910の処理に進み、Noの場合はステップS904の処理に戻って同様の処理を繰り返す。 In step S909, the antenna selection / weighting processing unit 203 determines whether or not the counter i indicating the number of all antenna elements 111 is larger than (I-1) with the upper limit of the number of selected elements as I. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S910, and if No, the process returns to step S904 and the same process is repeated.

ステップS910において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が最大となる行列式detRmaxに対応したK個(K≦I)のアンテナ素子を選択する。 In step S910, the antenna selection / weighting processing unit 203 has K pieces (K) corresponding to the determinant detRmax at which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is maximized. Select the antenna element of ≦ I).

ステップS911において、アンテナ選択/重み付け処理部203は、上述の処理で探索された伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が閾値detRth以上となる行列式detRに対応したK個(K≦I)のアンテナ素子を選択する。 In step S911, the antenna selection / weighting processing unit 203 has K pieces corresponding to the determinant detR in which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix searched in the above process is equal to or greater than the threshold value detRth. The antenna element of (K ≦ I) is selected.

このようにして、本実施形態に係る無線伝送システムは、予め設定されたアンテナ探索領域内において、アンテナ素子111を順番に選択する方法で、伝搬路相関行列の行列式を計算してアンテナ素子を選択することができる。ここで、図24の例では、図20の場合と同様に、伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が閾値detRth以上となる行列式detRが見つからなかった場合でも、伝搬路相関行列の行列式det(R(i+1))が最大となる行列式detRmaxに対応したM個(又はN個)のアンテナ素子を選択することができる。 In this way, the wireless transmission system according to the present embodiment calculates the determinant of the propagation path correlation matrix by the method of sequentially selecting the antenna elements 111 in the preset antenna search region to obtain the antenna elements. You can choose. Here, in the example of FIG. 24, as in the case of FIG. 20, even if the determinant detR in which the determinant det (R (i + 1)) of the propagation path correlation matrix is equal to or greater than the threshold detRth is not found, propagation is performed. It is possible to select M (or N) antenna elements corresponding to the determinant detRmax at which the determinant det (R (i + 1)) of the path correlation matrix is maximized.

ここで、アンテナ素子111の探索を行う領域(探索範囲)を限定する一例として、球形のアンテナ配置面220において、伝送方向に最も近いアンテナ素子111を中心に垂直方向がθからθまでの角度、及び、水平方向がφからφまでの角度を探索範囲に限定し、当該探索範囲内のアンテナ素子111を選択する方法が考えられる。このとき、限定した探索範囲内のアンテナ素子111の数をNlim(但し、Nlim<Nmax)又はMlim(但し、Mlim<Mmax)とする。なお、送信機201側及び受信機211側の全アンテナ素子111の数をMmax及びNmaxとする。球形のアンテナ配置面220上の全アンテナ素子111の数Mmax及びNmaxの中から送信機201側でM個のアンテナ素子111および受信機211側でN個のアンテナ素子111を選ぶ場合の最大探索数は、アンテナ素子111の組み合わせの計算より、式(19)で計算できる。ここで、Cは組み合わせの演算子を示す。 Here, as an example of limiting the search area (search range) of the antenna element 111, the direction perpendicular to the antenna element 111 closest to the transmission direction is from θ a to θ b on the spherical antenna arrangement surface 220. A method is conceivable in which the angle and the angle in the horizontal direction from φ a to φ b are limited to the search range, and the antenna element 111 within the search range is selected. At this time, the number of antenna elements 111 within the limited search range is N lim (however, N lim <N max ) or M lim (however, M lim <M max ). The number of all antenna elements 111 on the transmitter 201 side and the receiver 211 side is M max and N max . Maximum when M antenna elements 111 on the transmitter 201 side and N antenna elements 111 on the receiver 211 side are selected from the number M max and N max of all antenna elements 111 on the spherical antenna arrangement surface 220. The number of searches can be calculated by Eq. (19) from the calculation of the combination of the antenna elements 111. Here, C indicates a combination operator.

一方、限定した探索範囲内のアンテナ素子111の数Mlim及びNlimの中からM個のアンテナ素子111およびN個のアンテナ素子111を選ぶ場合の最大探索数は、アンテナ素子111の組み合わせの計算より、式(20)で計算できる。 On the other hand, the maximum number of searches when selecting M antenna elements 111 and N antenna elements 111 from the number of antenna elements 111 within the limited search range of M lim and N lim is the calculation of the combination of antenna elements 111. Therefore, it can be calculated by Eq. (20).

このようにして、アンテナ素子111の探索量が送信機201側で1/(Mmax・(Mmax−1)・ … ・(Mlim+1))に、受信機211側で1/(Nmax・(Nmax−1)・ … ・(Nlim+1))に削減される。これにより、アンテナ素子111の探索量の削減と通信路容量の特性の改善とが可能になる。
(第11の実施形態)
第11の実施形態では、アンテナ素子111の探索量を削減する方法として、対称性を利用する方法について説明する。
In this way, the search amount of the antenna element 111 is 1 / (M max · (M max -1) ... · (M lim +1)) on the transmitter 201 side and 1 / (N max ) on the receiver 211 side.・ (N max -1) ・ ... ・ (N lim +1)). This makes it possible to reduce the search amount of the antenna element 111 and improve the characteristics of the channel capacity.
(11th Embodiment)
In the eleventh embodiment, a method of utilizing symmetry will be described as a method of reducing the search amount of the antenna element 111.

図25は、第11の実施形態に係るアンテナ素子の選択方法の一例を示す。図25において、例えばアンテナ配置面220上の予め決められた選択方向に順番にアンテナ素子111を選択していく場合、基準点又は基準のアンテナ素子111rを中心に点対称となる位置にあるアンテナ素子111も同時に選択する。図25の例では、アンテナ配置面220上の基準のアンテナ素子111rから選択方向に位置する最初のアンテナ素子111sが選択される。同時に、アンテナ素子111rを中心に選択されたアンテナ素子111sの点対称となる位置のアンテナ素子111c1、アンテナ素子111c2及びアンテナ素子111c3も選択される。 FIG. 25 shows an example of the method of selecting the antenna element according to the eleventh embodiment. In FIG. 25, for example, when the antenna elements 111 are sequentially selected in a predetermined selection direction on the antenna arrangement surface 220, the antenna elements are located at points symmetrical with respect to the reference point or the reference antenna element 111r. 111 is also selected at the same time. In the example of FIG. 25, the first antenna element 111s located in the selection direction is selected from the reference antenna element 111r on the antenna arrangement surface 220. At the same time, the antenna element 111c1, the antenna element 111c2, and the antenna element 111c3 at positions symmetrical with respect to the antenna element 111s selected around the antenna element 111r are also selected.

ここで、アンテナ配置面220の場合、全アンテナ素子111の数が球の表面積(球の半径をアンテナ素子111の間隔で割った値の2乗のオーダー)に比例する。これに対して、本実施形態に係る対称性を利用する方法では、例えばある断面上のアンテナ素子111から選択する場合、球の半径を素子間隔で割った値のオーダーのアンテナ素子111数が探索の対象となる。これにより、本実施形態の方法を適用せずに全アンテナ素子111を探索する方法に比べて、本実施形態の方法では、アンテナ素子111の探索量が大幅に削減され、処理時間や処理の負荷が低減できる。
(第12の実施形態)
第12の実施形態では、アンテナ素子111の探索量を削減する別の方法として、選択されるアンテナ素子111の組み合わせの候補を予め設定しておく方法について説明する。
Here, in the case of the antenna arrangement surface 220, the number of all antenna elements 111 is proportional to the surface area of the sphere (the order of the square of the value obtained by dividing the radius of the sphere by the interval of the antenna elements 111). On the other hand, in the method utilizing the symmetry according to the present embodiment, for example, when selecting from the antenna elements 111 on a certain cross section, the number of antenna elements 111 on the order of the value obtained by dividing the radius of the sphere by the element spacing is searched. Is the target of. As a result, in the method of the present embodiment, the search amount of the antenna element 111 is significantly reduced as compared with the method of searching all the antenna elements 111 without applying the method of the present embodiment, and the processing time and the processing load are significantly reduced. Can be reduced.
(12th Embodiment)
In the twelfth embodiment, as another method of reducing the search amount of the antenna element 111, a method of presetting candidates for the combination of the antenna elements 111 to be selected will be described.

例えば、X(Xは正の整数)種類のアンテナ素子間隔を有するM個の送信機201側のアンテナ素子111の組み合わせからなる円形アレー又は長方形アレー又は正方形アレーを予め選択候補として設定しておく。同様に、Y(Yは正の整数)種類のアンテナ素子間隔を有するN個の受信機211側のアンテナ素子111の組み合わせからなる円形アレー又は長方形アレー又は正方形アレーを予め選択候補として設定しておく。そして、伝搬路情報又は送受信機の位置情報に応じて伝搬路行列の行列式が最大となる、又は、行列式が閾値以上となるアンテナ素子111の組み合わせを予め設定された選択候補の中から選択し、Kストリームの信号の送受信を行う。これにより、アンテナ素子111の数に依存せず、予め決められた種類の数だけで探索を済ませることができるので、アンテナ素子111の探索量が削減され、処理時間や処理の負荷が低減できる。
(第13の実施形態)
第13の実施形態では、選択するアンテナ素子111の分解能を向上する方法について説明する。上述の各実施形態では、アンテナ配置面220が1つの球面である場合について説明したが、本実施形態では、例えば複数の球面を用いて、1つの球面の場合には選択可能なアンテナ素子111が無かった球の内部や外部などの方向(奥行き方向)においても選択可能なアンテナ素子111を設けることができる。
For example, a circular array, a rectangular array, or a square array composed of a combination of antenna elements 111 on the side of M transmitters 201 having an antenna element spacing of X (X is a positive integer) type is set as a selection candidate in advance. Similarly, a circular array, a rectangular array, or a square array consisting of a combination of N antenna elements 111 on the receiver 211 side having a Y (Y is a positive integer) type antenna element spacing is set as a selection candidate in advance. .. Then, the combination of the antenna elements 111 in which the determinant of the propagation path matrix is maximized or the determinant is equal to or more than the threshold value is selected from the preset selection candidates according to the propagation path information or the position information of the transmitter / receiver. Then, the K stream signal is transmitted and received. As a result, the search can be completed with only a predetermined number of types without depending on the number of antenna elements 111, so that the search amount of the antenna elements 111 can be reduced, and the processing time and the processing load can be reduced.
(13th Embodiment)
In the thirteenth embodiment, a method of improving the resolution of the selected antenna element 111 will be described. In each of the above-described embodiments, the case where the antenna arrangement surface 220 is one spherical surface has been described, but in the present embodiment, for example, a plurality of spherical surfaces are used, and in the case of one spherical surface, the antenna element 111 that can be selected is used. It is possible to provide the antenna element 111 that can be selected even in the direction (depth direction) such as the inside or the outside of the sphere that was not present.

例えば、球面上に複数のアンテナ素子111が配置された球を複数用いる場合、複数の球が同一の中心を持ち半径が異なるようにすることで、基準となる球面の内部に半径が小さい別の球面があり、或いは基準となる球面の外部に半径が大きい別の球面が配置される。そして、各球面にアンテナ素子111を配置することにより、基準となる球面のアンテナ素子111以外に、基準となる球面の内部や外部の球面のアンテナ素子111が選択可能となる。これにより、伝送距離や伝送方向に応じて選択可能なアンテナ素子111の位置の自由度が高くなり、アンテナ素子111の分解能を向上することができる。 For example, when using a plurality of spheres in which a plurality of antenna elements 111 are arranged on a sphere, the plurality of spheres have the same center and different radii, so that another sphere having a small radius inside the reference sphere is used. There is a sphere, or another sphere with a large radius is placed outside the reference sphere. By arranging the antenna elements 111 on each spherical surface, it is possible to select the antenna elements 111 inside or outside the reference spherical surface in addition to the antenna element 111 on the reference spherical surface. As a result, the degree of freedom in the position of the antenna element 111 that can be selected according to the transmission distance and the transmission direction is increased, and the resolution of the antenna element 111 can be improved.

或いは、球面上に複数のアンテナ素子111が配置された同一半径の球を複数用いる場合、複数の球面を平行移動して配置することにより、選択可能なアンテナ素子111の位置の自由度が高くなり、伝送距離や伝送方向に応じてアンテナ素子111の分解能を向上することができる。
(第14の実施形態)
第14の実施形態では、選択すべきアンテナ素子111の最適な間隔又は位置にアンテナ素子111が存在しない場合に複数のアンテナ素子111を組み合わせる方法について説明する。
Alternatively, when a plurality of spheres having the same radius in which a plurality of antenna elements 111 are arranged on a sphere are used, the degree of freedom in the position of the selectable antenna element 111 is increased by arranging the plurality of spheres by moving them in parallel. , The resolution of the antenna element 111 can be improved according to the transmission distance and the transmission direction.
(14th Embodiment)
In the fourteenth embodiment, a method of combining a plurality of antenna elements 111 when the antenna elements 111 are not present at the optimum spacing or position of the antenna elements 111 to be selected will be described.

図26は、第14の実施形態に係るアンテナ素子の選択方法の一例を示す。図26では、送信機201側のアンテナアレー202に対向する受信機211側のアンテナアレー212において、電力可変分配・合成器301及び電力可変分配・合成器302を設けている。ここで、電力可変分配・合成器301及び電力可変分配・合成器302は、入力される2つの信号を所定の電力比率で1つの信号に合成する合成器、又は、入力される1つの信号を所定の電力比率で2つの信号に分配する分配器として動作する。なお、図26の例では、電力可変分配・合成器301及び電力可変分配・合成器302は、受信機211側に配置されているので、合成器として動作する。 FIG. 26 shows an example of a method for selecting an antenna element according to the 14th embodiment. In FIG. 26, the variable power distribution / synthesizer 301 and the variable power distribution / synthesizer 302 are provided in the antenna array 212 on the receiver 211 side facing the antenna array 202 on the transmitter 201 side. Here, the power variable distributor / combiner 301 and the power variable distributor / combiner 302 combine two input signals into one signal at a predetermined power ratio, or combine one input signal. It operates as a distributor that distributes to two signals at a predetermined power ratio. In the example of FIG. 26, since the power variable distribution / synthesizer 301 and the power variable distribution / synthesizer 302 are arranged on the receiver 211 side, they operate as synthesizers.

図26において、アンテナアレー212は、K=2(N=4)の場合を示し、最適なアンテナ素子の位置を示す半径Lの円の円周151上にはアンテナ素子111Rが存在しない。そこで、本実施形態では、先ず、円周151に最も近いアンテナ素子111R(#11)及びアンテナ素子111R(#14)を選択し、さらに、アンテナ素子111R(#11)及びアンテナ素子111R(#14)のそれぞれに対して、円周151を挟んで隣接するアンテナ素子111R(#12)及びアンテナ素子111R(#13)を選択する。そして、アンテナ素子111R(#11)と円周151を挟んで隣接するアンテナ素子111R(#12)との出力を電力可変分配・合成器301で合成する。ここで、電力可変分配・合成器301は、アンテナ素子111R(#11)及びアンテナ素子111R(#12)と円周151とのそれぞれの距離に応じた合成比率でアンテナ素子111R(#11)の出力電力とアンテナ素子111R(#12)の出力電力とを合成したストリーム1の信号を出力する。同様に、アンテナ素子111R(#14)と円周151を挟んで隣接するアンテナ素子111R(#13)との出力を電力可変分配・合成器302で合成する。ここで、電力可変分配・合成器302は、アンテナ素子111R(#14)及びアンテナ素子111R(#13)と円周151とのそれぞれの距離に応じた合成比率でアンテナ素子111R(#14)の出力電力とアンテナ素子111R(#13)の出力電力とを合成したストリーム2の信号を出力する。 In FIG. 26, the antenna array 212 shows the case of K = 2 (N = 4), and the antenna element 111R does not exist on the circumference 151 of a circle having a radius L indicating the optimum position of the antenna element. Therefore, in the present embodiment, first, the antenna element 111R (# 11) and the antenna element 111R (# 14) closest to the circumference 151 are selected, and further, the antenna element 111R (# 11) and the antenna element 111R (# 14) are selected. ), The antenna element 111R (# 12) and the antenna element 111R (# 13) that are adjacent to each other with the circumference 151 interposed therebetween are selected. Then, the outputs of the antenna element 111R (# 11) and the adjacent antenna element 111R (# 12) with the circumference 151 sandwiched between them are combined by the power variable distributor / synthesizer 301. Here, the power variable distributor / synthesizer 301 has a composite ratio of the antenna element 111R (# 11) and the antenna element 111R (# 11) according to the respective distances between the antenna element 111R (# 12) and the circumference 151. The stream 1 signal obtained by combining the output power and the output power of the antenna element 111R (# 12) is output. Similarly, the outputs of the antenna element 111R (# 14) and the adjacent antenna element 111R (# 13) with the circumference 151 sandwiched between them are combined by the power variable distributor / synthesizer 302. Here, the power variable distributor / synthesizer 302 has a composite ratio of the antenna element 111R (# 14) and the antenna element 111R (# 14) according to the respective distances between the antenna element 111R (# 13) and the circumference 151. The stream 2 signal obtained by combining the output power and the output power of the antenna element 111R (# 13) is output.

なお、送信機201側のアンテナアレー202に適用する場合は、図26の例とは逆に電力可変分配・合成器301及び電力可変分配・合成器302を送信機201側に設ける。ここで、図26の受信機211のアンテナ素子111R(#11)、アンテナ素子111R(#12)、アンテナ素子111R(#13)及びアンテナ素子111R(#14)を送信アンテナとした場合を送信側の例として説明する。この場合、電力可変分配・合成器301及び電力可変分配・合成器302は分配器として動作し、ストリーム1の信号は、電力可変分配・合成器301に入力されてアンテナ素子111R(#11)及びアンテナ素子111R(#12)と円周151との距離に応じて比例配分され、アンテナ素子111R(#11)及びアンテナ素子111R(#12)から送信される。同様に、ストリーム2の信号は、電力可変分配・合成器302に入力されてアンテナ素子111R(#14)及びアンテナ素子111R(#13)と円周151との距離に応じて比例配分され、アンテナ素子111R(#14)及びアンテナ素子111R(#13)から送信される。 When applied to the antenna array 202 on the transmitter 201 side, the power variable distributor / synthesizer 301 and the power variable distributor / synthesizer 302 are provided on the transmitter 201 side, contrary to the example of FIG. 26. Here, the case where the antenna element 111R (# 11), the antenna element 111R (# 12), the antenna element 111R (# 13), and the antenna element 111R (# 14) of the receiver 211 of FIG. 26 are used as the transmitting antenna is the transmitting side. Will be described as an example of. In this case, the variable power distributor 301 and the variable power distributor 302 operate as a distributor, and the signal of the stream 1 is input to the variable power distributor 301 and the antenna element 111R (# 11) and It is proportionally distributed according to the distance between the antenna element 111R (# 12) and the circumference 151, and is transmitted from the antenna element 111R (# 11) and the antenna element 111R (# 12). Similarly, the signal of the stream 2 is input to the power variable distributor / synthesizer 302 and is proportionally distributed according to the distance between the antenna element 111R (# 14) and the antenna element 111R (# 13) and the circumference 151, and the antenna is It is transmitted from the element 111R (# 14) and the antenna element 111R (# 13).

このように、選択すべきアンテナ素子111の最適な間隔又は位置にアンテナ素子111が存在しない場合でも、最適なアンテナ素子の位置に最も近いアンテナ素子と隣接するアンテナ素子とに電力可変分配・合成器を接続して、最適なアンテナ素子の位置との位置のずれに応じて複数のアンテナ素子に同時に入出力する信号電力の分配比率や合成比率を変えることにより、送受信する信号の波源の位置を最適なアンテナ素子の位置に合わせることができ、通信路容量の特性を改善することができる。
(第15の実施形態)
第15の実施形態では、アンテナ配置面220の形状が送信機201側と受信機211側とで異なる場合について説明する。
In this way, even if the antenna element 111 does not exist at the optimum interval or position of the antenna element 111 to be selected, the power variable distributor / synthesizer is applied to the antenna element closest to the optimum antenna element position and the adjacent antenna element. Optimum the position of the wave source of the signal to be transmitted and received by changing the distribution ratio and composition ratio of the signal power input and output to multiple antenna elements at the same time according to the position deviation from the optimum antenna element position. It can be adjusted to the position of the antenna element, and the characteristics of the communication path capacitance can be improved.
(15th Embodiment)
In the fifteenth embodiment, the case where the shape of the antenna arrangement surface 220 differs between the transmitter 201 side and the receiver 211 side will be described.

上述の各実施形態では、送信機201側と受信機211側とのアンテナ配置面220が球面の場合を基本として説明したが、送信機201側と受信機211側とでアンテナ配置面220の形状が異なっていてもよい。例えば、送信機201側と受信機211側のいずれか片方が球面で、もう片方が平面であってもよい。これにより、送信機201側又は受信機211側において、装置の設置サイズや奥行きに制約がある場合でも各実施形態で説明したアンテナアレーが配置可能となり、最適なアンテナ素子111の選択やKストリームの信号の送受信を行うことができる。 In each of the above-described embodiments, the case where the antenna arrangement surface 220 on the transmitter 201 side and the receiver 211 side is spherical is basically described, but the shape of the antenna arrangement surface 220 on the transmitter 201 side and the receiver 211 side is described. May be different. For example, one of the transmitter 201 side and the receiver 211 side may be spherical and the other may be flat. As a result, the antenna array described in each embodiment can be arranged on the transmitter 201 side or the receiver 211 side even if the installation size and depth of the device are restricted, so that the optimum antenna element 111 can be selected and the K stream can be selected. It is possible to send and receive signals.

ここで、上述の各実施形態において、送信機201のM個のアンテナ素子111T及び受信機211のN個のアンテナ素子111Rは、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子111の中からそれぞれ選択されてもよい。この場合、アンテナ配置面220は、球面だけではなく、位置ずれの生じる方向に応じて、円筒面や円周上、楕円の回転体面、楕円筒面、又は、楕円周上などの曲面に対応する。 Here, in each of the above-described embodiments, the M antenna elements 111T of the transmitter 201 and the N antenna elements 111R of the receiver 211 are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, and an elliptical rotating body surface. It may be selected from the antenna elements 111 arranged on either the elliptical cylinder surface or the elliptical circumference. In this case, the antenna arrangement surface 220 corresponds not only to a spherical surface but also to a curved surface such as a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an ellipse cylinder surface, or an ellipse circumference depending on the direction in which the positional deviation occurs. ..

以上、各実施形態で説明してきたように、本願発明に係る無線伝送方法及び無線伝送システムは、送受信機の移動などにより送信機側のアンテナアレーと受信機側のアンテナアレーとの間で位置ずれが生じた場合であっても、伝送距離や伝送方向の情報をもとに送信機側のアンテナ素子及び受信機側のアンテナ素子をそれぞれ適切なアンテナ素子に選択し直すことにより、LOS−MIMO伝送における多重化利得を保持することができる。 As described above in each embodiment, the wireless transmission method and the wireless transmission system according to the present invention are displaced between the antenna array on the transmitter side and the antenna array on the receiver side due to the movement of the transmitter and receiver. LOS-MIMO transmission by reselecting the antenna element on the transmitter side and the antenna element on the receiver side as appropriate antenna elements based on the information on the transmission distance and transmission direction even if It is possible to maintain the multiplexing gain in.

また、本発明に係る無線伝送方法及び無線伝送システムは、見通し環境などの伝搬路変動が少ない環境において、位置ずれが生じた場合でも通信路容量の劣化を抑えながら伝送方向に応じた多ストリーム伝送を行うことができる。 Further, the wireless transmission method and the wireless transmission system according to the present invention perform multi-stream transmission according to the transmission direction while suppressing deterioration of the channel capacity even if a misalignment occurs in an environment such as a line-of-sight environment where there is little variation in the propagation path. It can be performed.

さらに、予め算出しておいた固定の重み付け行列を適用することにより、高速な演算処理装置を用いることなく、通信路容量の劣化を抑えた多ストリーム伝送を実現することができる。 Further, by applying a fixed weighting matrix calculated in advance, it is possible to realize multi-stream transmission in which deterioration of the channel capacity is suppressed without using a high-speed arithmetic processing unit.

100,100(1),100(2)a,100(2)b,700・・・無線伝送システム;111,111T,111R・・・アンテナ素子;201,201(1),201(2)a,201(2)b・・・送信機;211,211(1),211(2)a,211(2)b・・・受信機;202,212・・・アンテナアレー;203,213・・・アンテナ選択/重み付け処理部;204,214・・・推定部 100, 100 (1), 100 (2) a, 100 (2) b, 700 ... Wireless transmission system; 111, 111T, 111R ... Antenna element; 201, 201 (1), 201 (2) a , 201 (2) b ... Transmitter; 211,211 (1), 211 (2) a, 211 (2) b ... Receiver; 202,212 ... Antenna array; 203,213 ... -Antenna selection / weighting processing unit; 204, 214 ... estimation unit

Claims (14)

ンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送方法であって、
前記送信機及び前記受信機の少なくとも一方において、送受信機間の伝搬路情報、及び、送受信機間の伝送距離及び伝送方向を含む位置情報、の測定と、前記伝搬路情報及び前記位置情報に基づいて選択された複数のアンテナ素子で送受信する信号に適用する重み付け行列の計算とを行い、
前記送信機は、
自機で測定する、又は前記受信機から受け取る前記伝搬路情報及び前記位置情報を取得し、
前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択し、
自機で計算する又は前記受信機から受け取る、前記伝搬路情報に基づいて計算した前記重み付け行列を前記Kストリームの送信信号に適用して選択された前記M個のアンテナ素子から送信し、
前記受信機は、
自機で測定する又は前記信機から受け取る前記伝搬路情報及び前記位置情報を取得し、
前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択し、
自機で計算する又は前記信機から受け取る、前記伝搬路情報に基づいて計算した前記重み付け行列の共役転置行列を選択された前記N個のアンテナ素子で受信する信号に適用して前記Kストリームの信号を生成し、
前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択される
ことを特徴とする無線伝送方法。
(The K 2 or more integer) K between the receiver and transmitter having on A Ntenaare surface a plurality of antenna elements arranged antenna arrays, respectively a signal stream in a wireless transmission method of LOS-MIMO transmission hand,
Based on the measurement of propagation path information between transmitters and receivers and position information including transmission distance and transmission direction between transmitters and receivers at at least one of the transmitter and the receiver, and based on the propagation path information and the position information. The weighting matrix applied to the signals transmitted and received by the multiple antenna elements selected in the above is calculated.
The transmitter
Measured by the own apparatus, or received from the receiver acquires the channel information and the positional information,
Based on the transmission distance and the transmission direction included in the position information, the antenna elements of the own machine are arranged at equal distances from the position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface. The position where the path difference between the antenna elements is orthogonal to the wavelength used is calculated, and M antenna elements (M is an integer of K or more) arranged at the position are selected.
The weighting matrix calculated based on the propagation path information calculated by the own machine or received from the receiver is applied to the transmission signal of the K stream and transmitted from the M antenna elements selected.
The receiver
Measured by the own apparatus, or received from the transmit unit acquires the channel information and the positional information,
Based on the transmission distance and the transmission direction included in the position information, the antenna elements of the own machine are arranged at equal distances from the position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface. The position where the path difference between the antenna elements is orthogonal to the wavelength used is calculated, and N antenna elements (N is an integer of K or more) arranged at the position are selected.
Calculating by the own apparatus, or received from the transmit unit, wherein when applied to signals received by the N antenna elements of the conjugate transposed matrix is selected of the calculated the weighting matrix based on the channel state information K Generate a stream signal ,
The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an elliptical cylinder surface, or an elliptical circumference. A wireless transmission method characterized in that each antenna element is selected from the antenna elements arranged in the ellipse .
請求項1に記載の無線伝送方法において、
前記送信機の複数のアンテナ素子と前記受信機の複数のアンテナ素子との間の伝送距離が送受信機間で最も近いアンテナ素子を前記送信機及び前記受信機のそれぞれにおいて決定し、
前記決定されたアンテナ素子の球面上の位置を前記伝送方向に垂直な平面上に射影し、当該平面上において射影した位置を中心とする予め決められた半径の円周上に等間隔に位置する前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子を選択する
ことを特徴とする無線伝送方法。
In the wireless transmission method according to claim 1 ,
The antenna element in which the transmission distance between the plurality of antenna elements of the transmitter and the plurality of antenna elements of the receiver is closest between the transmitters and receivers is determined in each of the transmitter and the receiver.
The position of the determined antenna element on the spherical surface is projected on a plane perpendicular to the transmission direction, and the antenna elements are located at equal intervals on a circumference having a predetermined radius centered on the projected position on the plane. A wireless transmission method comprising selecting the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side.
請求項1に記載の無線伝送方法において、
前記送信機の複数のアンテナ素子と前記受信機の複数のアンテナ素子との間の伝送距離が送受信機間で最も近いアンテナ素子を前記送信機側及び前記受信機側の基準アンテナ素子としてそれぞれ決定し、
前記送信機側及び前記受信機側の少なくとも一方において、前記基準アンテナ素子に対して前記アンテナアレー面上の第1の方向に配置される第1のアンテナ素子と前記アンテナアレー面の中心とを結ぶ第1の線と、前記基準アンテナ素子と前記中心とを結ぶ基準線との前記第1の方向の角度差がΔθp(p=1,…,P(P:1以上の整数))、及び、前記基準アンテナ素子に対して前記アンテナアレー面上の前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置される第2のアンテナ素子と前記中心とを結ぶ第2の線と、前記基準アンテナ素子と前記中心とを結ぶ基準線との前記第2の方向の角度差がΔφq(q=1,…,Q(Q:1以上の整数))、となる位置にそれぞれ最も近い(P×Q)個((P×Q)はK以上の整数)のアンテナ素子を選択する
ことを特徴とする無線伝送方法。
In the wireless transmission method according to claim 1 ,
The antenna element whose transmission distance between the plurality of antenna elements of the transmitter and the plurality of antenna elements of the receiver is closest between the transmitters and receivers is determined as the reference antenna element on the transmitter side and the receiver side, respectively. ,
At least one of the transmitter side and the receiver side connects a first antenna element arranged in a first direction on the antenna array surface with respect to the reference antenna element and the center of the antenna array surface. The angle difference between the first line and the reference line connecting the reference antenna element and the center in the first direction is Δθp (p = 1, ..., P (an integer greater than or equal to P: 1)), and A second line connecting the center and the second antenna element arranged in a second direction different from the first direction on the antenna array surface with respect to the reference antenna element, and the reference antenna element. The closest to the position where the angle difference between the antenna and the reference line connecting the center and the center is Δφq (q = 1, ..., Q (Q: 1 or more)) (P × Q). A wireless transmission method characterized in that individual antenna elements ((P × Q) is an integer greater than or equal to K) are selected.
請求項又は請求項に記載の無線伝送方法において、
前記アンテナアレー面上の複数のアンテナ素子の位置から予め決められた第2の面上に正射影された位置に複数のアンテナ素子を配置し、
前記アンテナアレー面上で選択されるべき前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子の位置から前記第2の面上へ正射影された位置に配置された前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子を選択する
ことを特徴とする無線伝送方法。
In the wireless transmission method according to claim 2 or 3 .
A plurality of antenna elements are arranged at positions that are normally projected onto a second surface determined in advance from the positions of the plurality of antenna elements on the antenna array surface.
Arranged at positions directly projected onto the second surface from the positions of the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side to be selected on the antenna array surface. A wireless transmission method comprising selecting the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の無線伝送方法において、
前記送信機及び前記受信機で使用されるそれぞれの前記重み付け行列は、予め決められた基準点に対する前記伝搬路情報又は前記位置情報に基づいて計算された固定の重み付け行列とし、
前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の前記受信機側のアンテナ素子のそれぞれに対する前記伝搬路情報又は前記位置情報に拘らず、前記固定の重み付け行列を前記複数のアンテナ素子で送受信する信号に適用する
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 4 .
Each of the weighting matrices used in the transmitter and the receiver is a fixed weighting matrix calculated based on the propagation path information or the position information with respect to a predetermined reference point.
Regardless of the propagation path information or the position information for each of the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side, the fixed weighting matrix is formed by the plurality of antenna elements. A wireless transmission method characterized by being applied to signals to be transmitted and received.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の無線伝送方法において、
通信開始前に、前記送信機及び前記受信機の複数の前記伝搬路情報又は前記位置情報に対応するそれぞれの重み付け行列を予め計算しておき、
前記送信機及び前記受信機は、前記伝搬路情報又は前記位置情報、又は、前記伝搬路情報又は前記位置情報を示す識別子、に基づいて、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子、及び、予め計算された前記重み付け行列の選択を行って通信を開始する
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 5 .
Prior to the start of communication, each weighting matrix corresponding to the plurality of propagation path information or the position information of the transmitter and the receiver is calculated in advance.
The transmitter and the receiver have the M antenna elements on the transmitter side and the N of the transmitters based on the propagation path information or the position information, or the propagation path information or an identifier indicating the position information. A wireless transmission method characterized in that communication is started by selecting the antenna elements on the receiver side and the weighted matrix calculated in advance.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の無線伝送方法において、
送受信機間の伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たす前記M個の送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子のそれぞれの組み合わせを探索及び選択する
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 6 .
Each combination of the M transmitter-side antenna elements and the N receiver-side antenna elements whose determinant of the correlation matrix of the propagation path matrix between transmitters and receivers satisfies at least one of the maximum and the threshold value or more. A wireless transmission method characterized by searching for and selecting.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の無線伝送方法において、
予め決められた基準のアンテナ素子に対して送受信機間の伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たすアンテナ素子を1素子ずつ順番にK個のアンテナ素子を送信機側及び受信機側のそれぞれにおいて探索及び選択して前記Kストリームの信号の送受信を行う
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 6 .
K antenna elements are sequentially arranged one by one with the determinant of the correlation matrix of the propagation path matrix between the transmitters and receivers satisfying at least one of the maximum and the threshold value or more with respect to the antenna element of the predetermined reference. A wireless transmission method characterized in that the transmitter side and the receiver side each search and select to transmit and receive the K stream signal.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の無線伝送方法において、
前記アンテナアレー面の一部の領域を探索範囲に設定して、前記M個の前記送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子をそれぞれ選択する場合、
前記アンテナアレー面を座標とする垂直方向及び水平方向のそれぞれに対して、前記アンテナアレー面の中心の角度が前記垂直方向にθaからθbまで、及び、前記水平方向にφaからφbまで、を前記探索範囲としてアンテナ素子の探索及び選択を行う
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 7 .
When a part of the antenna array surface is set as a search range and the M antenna elements on the transmitter side and the N antenna elements on the receiver side are selected, respectively.
The angle of the center of the antenna array surface is from θa to θb in the vertical direction and from φa to φb in the horizontal direction with respect to each of the vertical direction and the horizontal direction having the antenna array surface as coordinates. A wireless transmission method characterized in that an antenna element is searched and selected as a search range.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の無線伝送方法において、
前記M個の前記送信機側のアンテナ素子の組み合わせの複数の種類と、及び、N個の受信機側のアンテナ素子の組み合わせの複数の種類と、を選択候補として予め設定しておき、
前記伝搬路情報又は前記位置情報に応じて、伝搬路行列の相関行列の行列式が最大及び閾値以上の少なくとも一方の条件を満たす前記M個の送信機側のアンテナ素子及び前記N個の受信機側のアンテナ素子のそれぞれの組み合わせを探索及び選択する
ことを特徴とする無線伝送方法。
The wireless transmission method according to any one of claims 1 to 9 .
A plurality of types of combinations of the M antenna elements on the transmitter side and a plurality of types of combinations of N antenna elements on the receiver side are set in advance as selection candidates.
The M transmitter-side antenna elements and the N receivers whose determinant of the correlation matrix of the propagation path matrix satisfies at least one of the maximum and the threshold value or more according to the propagation path information or the position information. A wireless transmission method characterized in that each combination of antenna elements on the side is searched for and selected.
請求項1から10までのいずれか一項に記載の無線伝送方法において、
前記送信機側及び前記受信機側の少なくとも一方において、前記アンテナアレー面上の前記Kストリームの信号の送受信に最適な位置に隣接する複数のアンテナ素子を選択し、
前記送信機側では、前記最適な位置と前記選択された各アンテナ素子との距離に応じて送信電力を各アンテナ素子に分配して前記Kストリームの信号を送信し、
前記受信機側では、前記最適な位置と前記選択された各アンテナ素子との距離に応じて前記選択された各アンテナ素子が受信する電力を合成して前記Kストリームの信号を受信する
ことを特徴とする無線伝送方法。
In the wireless transmission method according to any one of claims 1 to 10 .
A plurality of antenna elements adjacent to the optimum position for transmitting and receiving the signal of the K stream on the antenna array surface are selected on at least one of the transmitter side and the receiver side.
On the transmitter side, the transmission power is distributed to each antenna element according to the distance between the optimum position and each of the selected antenna elements, and the K stream signal is transmitted.
The receiver side is characterized in that the K stream signal is received by synthesizing the power received by each of the selected antenna elements according to the distance between the optimum position and each of the selected antenna elements. Wireless transmission method.
ンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、
前記送信機は、
自機と前記受信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する送信側推定部と、
前記送信側推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、
前記送信側推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、
を有し、
前記受信機は、
自機と前記送信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する受信側推定部と、
前記受信側推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、
前記受信側推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、生成した前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、
を有し、
前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択される
ことを特徴とする無線伝送システム。
In the radio transmission system the signal of the K (K is an integer of 2 or more) streams between the transmitter and the receiver to LOS-MIMO transmission with on A Ntenaare surface a plurality of antenna elements arranged antenna array, respectively,
The transmitter
Channel information between the receiver and its own device, and a transmission-side estimator for identifying including position information transmission distance and transmission directions,
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information specified by said sender estimator, a plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the same distance from the contacting position is orthogonal to the wavelength used , and M pieces (M is an integer of K or more) arranged at the position. Transmitter antenna selection unit that selects the antenna element of
A weighting matrix obtained from the propagation path information specified by the transmission side estimation unit is generated, and the transmission signal of the K stream is weighted by the generated weighting matrix to transmit from the M antenna elements selected. Sender weighting processing unit and
Have,
The receiver
Channel information between the transmitter and the own apparatus, and a receiving-side estimation unit transmission distance and the transmission direction to identify the including position information,
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information identified by the reception side estimating section, in a plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the same distance from the contacting position is orthogonal to the wavelength used , and N pieces (N is an integer of K or more) arranged at the position. Receiving side antenna selection part that selects the antenna element of
A weighted matrix obtained from the propagation path information specified by the receiving side estimation unit is generated, and the conjugated transposed matrix of the generated weighting matrix is used for the received signals of the selected N antenna elements. A receiving side weighting processing unit that performs weighting and demodulates the K stream signal, and
Have a,
The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an elliptical cylinder surface, or an elliptical circumference. Each is selected from the antenna elements arranged in the ellipse.
A wireless transmission system characterized by that.
ンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、
前記送信機は、
自機と前記受信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する推定部と、
前記推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、
前記推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列の情報と前記位置情報とを前記受信機へ送信すると共に、生成した前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、
を有し、
前記受信機は、
前記送信機から受信する前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、
選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、前記送信機から受信する前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、
を有し、
前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択される
ことを特徴とする無線伝送システム。
In the radio transmission system the signal of the K (K is an integer of 2 or more) streams between the transmitter and the receiver to LOS-MIMO transmission with on A Ntenaare surface a plurality of antenna elements arranged antenna array, respectively,
The transmitter
Channel information between the receiver and the own apparatus, and an estimation unit for the transmission distance and the transmission direction to identify the including position information,
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information specified by said estimation unit, a position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at equal distances from the antenna is orthogonal to the wavelength used , and M antennas (M is an integer of K or more) arranged at the position. The transmitting antenna selection unit that selects the element, and
Together with the estimator by generating a weighting matrix obtained by the channel information is identified, and the generated information of the weighting matrix and the prior SL location information transmitted to the receiver, the K by generated the weighting matrix A transmission side weighting processing unit that weights the transmission signal of the stream and transmits from the M antenna elements selected by weighting the stream.
Have,
The receiver
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included before Symbol location information you received from said transmitter in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the same distance from the position is orthogonal to the used wavelength, and N (N is an integer of K or more) arranged at the position . The receiving side antenna selection part that selects the antenna element, and
For the selected received signal of said N antenna elements, wherein said weighting matrix recipient weighting processing for demodulating the signal of the K streams perform weighting with using a conjugate transposed matrix of receiving from a transmitter Department and
Have a,
The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an elliptical cylinder surface, or an elliptical circumference. Each is selected from the antenna elements arranged in the ellipse.
A wireless transmission system characterized by that.
ンテナアレー面上に複数のアンテナ素子が配置されたアンテナアレーをそれぞれ有する送信機と受信機との間でK(Kは2以上の整数)ストリームの信号をLOS−MIMO伝送する無線伝送システムにおいて、
前記受信機は、
自機と前記送信機との間の伝搬路情報、及び、伝送距離及び伝送方向を含む位置情報を特定する推定部と、
前記推定部により特定された前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたN個(NはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する受信側アンテナ選択部と、
前記推定部により特定された前記伝搬路情報により得られる重み付け行列を生成し、生成した前記重み付け行列の情報と前記位置情報とを前記送信機へ送信すると共に、選択された前記N個のアンテナ素子の受信信号に対して、前記重み付け行列の共役転置行列を用いて重み付けを行って前記Kストリームの信号を復調する受信側重み付け処理部と、
を有し、
前記送信機は、
前記受信機から受信する前記位置情報に含まれる前記伝送距離及び前記伝送方向に基づいて、自機の前記複数のアンテナ素子のうち前記アンテナアレー面上の前記伝送方向に垂直な平面に接する位置から等距離の位置に配置されたアンテナ素子間の経路差が使用する波長に対して直交性が得られる位置を計算し、当該位置に配置されたM個(MはK以上の整数)のアンテナ素子を選択する送信側アンテナ選択部と、
前記受信機から受信する前記重み付け行列により前記Kストリームの送信信号の重み付けを行って選択された前記M個のアンテナ素子から送信する送信側重み付け処理部と、
を有し、
前記送信機の前記M個のアンテナ素子及び前記受信機の前記N個のアンテナ素子は、球面上、円筒面上、円周上、楕円の回転体面上、楕円筒面上又は楕円周上のいずれかに配置されたアンテナ素子の中からそれぞれ選択される
ことを特徴とする無線伝送システム。
In the radio transmission system the signal of the K (K is an integer of 2 or more) streams between the transmitter and the receiver to LOS-MIMO transmission with on A Ntenaare surface a plurality of antenna elements arranged antenna array, respectively,
The receiver
Channel information between the transmitter and the own apparatus, and an estimation unit for the transmission distance and the transmission direction to identify the including position information,
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included in the position information specified by said estimation unit, a position in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at the same distance from the antenna is orthogonal to the wavelength used , and N antennas (N is an integer of K or more) arranged at the position. The receiving side antenna selection part that selects the element, and
Wherein generating the resulting weighting matrix by the channel information identified by the estimation unit, and a generated information of the weighting matrix and the prior SL positional information and transmits to the transmitter, the N antenna selected the received signal of the element, and the receiving-side weighting processing unit which performs weighting with demodulates the signal of the K streams using a conjugate transposed matrix of said weighting matrix,
Have,
The transmitter
On the basis of the transmission distance and the transmission direction included before Symbol location that will receive from the receiver in contact with the plane perpendicular to the transmission direction on the antenna array surface of the plurality of antenna elements of its own Calculate the position where the path difference between the antenna elements arranged at equal distances from the position is orthogonal to the wavelength used , and M (M is an integer of K or more) arranged at the position . The transmitting side antenna selection unit that selects the antenna element, and
A transmission side weighting processing unit that weights the transmission signal of the K stream according to the weighting matrix received from the receiver and transmits from the M antenna elements selected.
Have a,
The M antenna elements of the transmitter and the N antenna elements of the receiver are on a spherical surface, a cylindrical surface, a circumference, an elliptical rotating body surface, an elliptical cylinder surface, or an elliptical circumference. Each is selected from the antenna elements arranged in the ellipse.
A wireless transmission system characterized by that.
JP2017160839A 2017-02-23 2017-08-24 Wireless transmission method and wireless transmission system Active JP6814712B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017031968 2017-02-23
JP2017031968 2017-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018137722A JP2018137722A (en) 2018-08-30
JP6814712B2 true JP6814712B2 (en) 2021-01-20

Family

ID=63367129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017160839A Active JP6814712B2 (en) 2017-02-23 2017-08-24 Wireless transmission method and wireless transmission system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6814712B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3674736A1 (en) 2018-12-24 2020-07-01 Koninklijke Philips N.V. Adjusting of radiofrequency array using a camera system
WO2021029015A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 日本電信電話株式会社 Wireless communication system and wireless communication method
JP7468215B2 (en) 2020-07-21 2024-04-16 日本電信電話株式会社 Wireless communication system and wireless communication method
WO2023286161A1 (en) * 2021-07-13 2023-01-19 日本電信電話株式会社 Transmission device and transmission method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015073260A (en) * 2013-09-04 2015-04-16 富士通株式会社 Radio communication system and radio communication method
JP6435873B2 (en) * 2015-01-21 2018-12-12 富士ゼロックス株式会社 Image reading apparatus and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018137722A (en) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6814712B2 (en) Wireless transmission method and wireless transmission system
Chen et al. Multi-mode OAM radio waves: Generation, angle of arrival estimation and reception with UCAs
He et al. Adaptive beamforming design for mmWave RIS-aided joint localization and communication
US20200119785A1 (en) Transmitter, Receiver, Wireless Communication Network and Methods for Operating the Same
US8994589B2 (en) Orientation and localization system
WO2016032104A1 (en) Method for determining weight for beamforming in wireless communication system and apparatus therefor
WO2016076504A1 (en) Method for transmitting and receiving feedback information in wireless communication system and device for same
Wang et al. Beam training and alignment for RIS-assisted millimeter-wave systems: State of the art and beyond
WO2016141778A1 (en) Channel state information acquisition method, and channel state information feedback method and apparatus
Mabrouki et al. Codebook designs for millimeter-wave communication systems in both low-and high-mobility: Achievements and challenges
EP3144693A1 (en) Method, user equipment and computer readable medium to determine an rf fingerprint
Liyanaarachchi et al. Range–angle processing for target detection in joint MIMO-OFDM communications and sensing
Amadid et al. Channel estimation in massive MIMO-based wireless network using spatially correlated channel-based three-dimensional array
CN112640324A (en) Antenna array codebook with beamforming coefficients adapted to arbitrary antenna responses of an antenna array
EP3078123B1 (en) A node in a wireless communication system with four beam ports and corresponding method
WO2020261834A1 (en) Receiver, and radar apparatus, vehicle, and communication system provided with receiver
Ammous et al. Cooperative positioning with the aid of reconfigurable intelligent surfaces and device-to-device communications in mmWave
Xu et al. DNN-aided codebook based beamforming for FDD millimeter-wave massive MIMO systems under multipath
US9112559B2 (en) Low complexity and accurate cluster of beams selection
WO2019101291A1 (en) Estimation device, communication device and methods thereof
Zhang et al. Millimeter wave channel estimation based on subspace fitting
Kwon et al. Integrated localization and communication for efficient millimeter wave networks
Xue et al. An efficient beam-training scheme for the optimally designed subarray structure in mmWave LoS MIMO systems
Zhang et al. Localization with Reconfigurable Intelligent Surface: An Active Sensing Approach
Hong et al. The PEB and OEB Analysis of mmWave Positioning System Aided by Multiple RISs

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20170831

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190624

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200522

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200529

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200626

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200818

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6814712

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150