JP6827339B2 - Wireless communication device - Google Patents
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Description
本発明は、TDD方式の無線通信に関し、特に、TDDフレーム間の無信号期間を短縮する技術に関する。 The present invention relates to TDD-type wireless communication, and more particularly to a technique for shortening a no-signal period between TDD frames.
従来のTDD(Time Division Duplex;時分割複信)方式の無線送受信システムの装置構成を、図17を用いて説明する。
同図の無線送受信システムは、送受信制御部103、送受信高周波部104、アンテナ105を有する移動局101と、送受信制御部108、送受信高周波部107、アンテナ106を有する基地局102とを備えている。
A device configuration of a conventional TDD (Time Division Duplex) wireless transmission / reception system will be described with reference to FIG.
The wireless transmission / reception system of the figure includes a
送受信制御部103では、送受信高周波部104に対してUL(Up Link)サブフレームのIF(中間周波数)信号を出力する。ULサブフレームが入力された送受信高周波部104では、入力信号をRF(無線周波数)信号にアップコンバートし、増幅してアンテナ105へ出力する。アンテナ105から送信された信号は、アンテナ106で受信され、送受信高周波部107へ入力される。送受信高周波部107では、入力された信号をダウンコンバートして送受信制御部108に出力する。送受信制御部108では、入力された信号の復調・復号を行い、ULサブフレームの受信完了とともにDL(Down Link)サブフレームのIF信号を送受信高周波部107へ出力する。
以降の処理は、ULサブフレームの伝搬と逆の順序でDLサブフレームを送受信する。
The transmission /
Subsequent processing sends and receives DL subframes in the reverse order of UL subframe propagation.
送受信制御部103,108の内部構成を、図2を使用して説明する。
送受信制御部103,108から入力されるIF信号は、AD変換部201に入力され、デジタル信号に変換されて、復調・復号部202とプリアンブル相互相関部203に出力される。復調・復号部202では、入力された信号の復調及び誤り訂正復号を行う。プリアンブル相互相関部203では、サブフレームの先頭にあるプリアンブルを受信したタイミングを検出するために、受信信号と既知のプリアンブルパターンの相互相関演算を行う。相互相関ピークは鋭い相関波形となるため、例えば、相互相関結果が閾値を上回るタイミングをプリアンブル位置として推定し、推定したタイミングをタイミング調整部204に通知する。
The internal configurations of the transmission /
The IF signals input from the transmission /
タイミング調整部204は、プリアンブル相互相関部203により得られたサブフレームの先頭タイミングと予め設定したUL期間とから、受信しているサブフレームの受信完了タイミングを知ることができる。タイミング調整部204では、このサブフレームの受信完了タイミングに基づき、DL送信を開始できる送信開始タイミングを算出し、DL情報一時保管メモリ205に対してそのタイミングを通知する。ここで、送信信号を算出する処理(変調部206からDA変換部208までの処理)に所定の時間を要するため、タイミング調整部204は送信信号の算出時間分を先行させて送信開始タイミングを通知する。
The
DL情報一時保管メモリ205では、UL情報を一時的にメモリに保管しており、タイミング調整部204から入力される送信開始タイミングで読み出しを開始し、変調部206にUL情報の信号を出力する。変調部206では、入力された信号に対して変調を行い、IFFT部207へ信号を出力する。IFFT207では、入力された信号を時間領域の信号に変換して、DA変換部208に対して出力する。DA変換部208では、入力された信号をアナログに変換して、送受信高周波部104,107に出力する。
The DL information
図3は、図1の基地局102のIF信号伝送部に光ファイバを用いて送受信高周波部107と送受信制御部108の間の経路長を延伸した場合のシステム構成を示している。図1と同一の符号を付した処理部に関しては、その動作が同一であるため説明を省略する。
基地局102では、送受信高周波部107によってダウンコンバートされた信号が電気・光変換装置301に出力される。電気・光変換装置301では、入力されたIF信号を光信号に変換して、光ファイバ302を経由して電気・光変換装置303へ出力する。光ファイバ302は経路長が数百km以上となることもあり、その場合には数百μsの伝播遅延が生じることになる。電気・光変換装置303では、入力された光信号を電気信号に変換して送受信制御部108へ出力する。
FIG. 3 shows a system configuration in which the path length between the transmission / reception
At the
移動局101の送受信制御部103から基地局102の送受信制御部108までのトータルの遅延時間Tについて検討する。
ここで、送受信制御部103から送受信高周波部104までの遅延時間をt1、送受信高周波部104からアンテナ105までの遅延時間をt2、アンテナ105からアンテナ106までの遅延時間をt3、アンテナ106から送受信高周波部107までの遅延時間をt4、送受信高周波部107から電気・光変換装置301までの遅延時間をt5、電気・光変換装置301から電気・光変換装置303までの遅延時間をt6、電気・光変換装置303から送受信制御部108までの遅延時間をt7とする。
遅延時間t1,t2,t4,t5,t7は、遅延時間t3,t6と比べて十分に小さく、0として扱うことができる。従って、遅延時間Tは、空間伝搬による遅延時間t3と光ファイバによる遅延時間t6との合計値が支配的となる。
The total delay time T from the transmission /
Here, the delay time from the transmission /
The delay times t1, t2, t4, t5 and t7 are sufficiently smaller than the delay times t3 and t6 and can be treated as 0. Therefore, the delay time T is dominated by the total value of the delay time t3 due to spatial propagation and the delay time t6 due to the optical fiber.
図4は、先に説明したように、空間伝搬による遅延時間t3と光ファイバによる遅延時間t6が存在する場合のTDDタイミングチャートを示している。DLサブフレームも同一の伝搬路を伝搬するため、ULサブフレームと同一の遅延を生じる。
その結果、移動局101では、ULサブフレームの送信完了後からDLサブフレームの受信開始までに、空間伝搬による遅延時間t3と光ファイバによる遅延時間t6との合計値Tの2倍(往復分)である2Tの無信号期間が生じる。この無信号期間がガードタイムとなり、その結果、全体のスループットが低下してしまう。
FIG. 4 shows a TDD timing chart in the case where the delay time t3 due to spatial propagation and the delay time t6 due to the optical fiber are present as described above. Since the DL subframe also propagates in the same propagation path, it causes the same delay as the UL subframe.
As a result, in the
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、TDD方式の通信における無信号期間を短縮することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and an object of the present invention is to shorten the no-signal period in TDD-type communication.
本発明では、上記の目的を達成するために、無線通信装置を以下のように構成した。
すなわち、相手側の装置から受信する受信フレームと自装置から送信する送信フレームとが時間的に異なるタイミングで送受信されるTDD方式の無線通信装置において、アンテナに接続された第1処理部と、送信フレームの送信を開始するタイミングを調整するタイミング調整部を有し、前記第1処理部に光ファイバを介して接続される第2処理部とを備え、前記タイミング調整部は、前記第1処理部と前記第2処理部との間を信号が往復する往復時間を測定し、前記第2処理部で受信フレームの受信が完了するタイミングより前記往復時間分を先行させたタイミングで前記第2処理部から送信フレームの送信が開始されるよう調整することを特徴とする。
In the present invention, in order to achieve the above object, the wireless communication device is configured as follows.
That is, in a TDD wireless communication device in which a reception frame received from the other party's device and a transmission frame transmitted from the own device are transmitted and received at different timings, the first processing unit connected to the antenna and the transmission It has a timing adjusting unit for adjusting the timing of starting frame transmission, and includes a second processing unit connected to the first processing unit via an optical fiber, and the timing adjusting unit is the first processing unit. The round-trip time of the signal reciprocating between the and the second processing unit is measured, and the second processing unit precedes the reciprocating time by the timing at which the reception of the reception frame is completed in the second processing unit. It is characterized in that it adjusts so that the transmission of the transmission frame is started from.
このような構成により、第1処理部と第2処理部との間における光ファイバによる遅延(往復分)を見越して、第2処理部から送信フレームの送信を開始させるタイミングを先行させることで、第1処理部で受信フレームの受信を終えた直後に送信フレームの送信を開始できるため、TDD方式の通信における無信号期間を短縮することができる。 With such a configuration, the timing of starting the transmission of the transmission frame from the second processing unit is advanced in anticipation of the delay (round trip) due to the optical fiber between the first processing unit and the second processing unit. Since the transmission of the transmission frame can be started immediately after the reception of the reception frame is completed in the first processing unit, the no-signal period in the TDD method communication can be shortened.
ここで、前記第1処理部は、前記第2処理部から送信された信号を前記第2処理部へ折り返す回路構造を有し、前記タイミング調整部は、前記第2処理部から送信した信号が前記第1処理部で折り返されて前記第2処理部で受信されるまでの時間を前記往復時間として測定する構成としてもよい。 Here, the first processing unit has a circuit structure that returns the signal transmitted from the second processing unit to the second processing unit, and the timing adjusting unit receives the signal transmitted from the second processing unit. The time until the signal is folded back by the first processing unit and received by the second processing unit may be measured as the round-trip time.
また、本発明は、前記アンテナ、前記第1処理部、前記光ファイバを有する送受信系統を複数備え、当該複数の送受信系統を用いてMIMO通信を行う無線通信装置にも適用することができる。
このような無線通信装置では、受信フレーム内に所定間隔毎に配置されたパイロットシンボルに基づいて、次の受信フレームについてチャネル特性を予測するチャネル予測部と、前記チャネル予測部により予測されたチャネル特性に基づいて、MIMO通信用に相手側の装置に送信するプリコーディングウェイトを算出するウェイト算出部とを備え、前記チャネル予測部は、チャネル特性の予測に用いるパイロットシンボルの数を前記往復時間に応じて変化させることが好ましい。
The present invention can also be applied to a wireless communication device including a plurality of transmission / reception systems having the antenna, the first processing unit, and the optical fiber, and performing MIMO communication using the plurality of transmission / reception systems.
In such a wireless communication device, a channel prediction unit that predicts the channel characteristics for the next reception frame based on pilot symbols arranged at predetermined intervals in the reception frame, and a channel characteristic predicted by the channel prediction unit. A weight calculation unit for calculating a precoding weight to be transmitted to a device on the other side for MIMO communication is provided, and the channel prediction unit determines the number of pilot symbols used for predicting channel characteristics according to the round trip time. It is preferable to change it.
ここで、MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、受信フレームの復調及び復号には切り替え前の送受信系統を使用し、プリコーディングウェイトの算出には切り替え後の送受信系統を使用する構成としてもよい。 Here, when switching the transmission / reception system used for MIMO communication, the transmission / reception system before switching may be used for demodulation and decoding of the received frame, and the transmission / reception system after switching may be used for calculating the precoding weight. ..
また、MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、受信フレームの復調及び復号とプリコーディングウェイトの算出に使用する送受信系統が徐々に切り替わるように、切り替えによって追加及び削除される各送受信系統を重み付けすると共に、プリコーディングウェイトの算出についての重み付けを受信フレームの復調及び復号についての重み付けより遅延させる構成としてもよい。 In addition, when switching the transmission / reception system used for MIMO communication, each transmission / reception system added or deleted by switching is weighted so that the transmission / reception system used for demodulation / decoding of the received frame and calculation of the precoding weight is gradually switched. At the same time, the weighting for calculating the precoding weight may be delayed from the weighting for demodulation and decoding of the received frame.
本発明に係る無線通信装置によれば、TDD方式の通信における無信号期間を短縮することが可能となる。 According to the wireless communication device according to the present invention, it is possible to shorten the no-signal period in TDD type communication.
本発明の実施例を説明するに先立って、本発明の特徴の一つである先行送信機能について、図5を参照して説明する。図5は、本発明に係る無線通信システムによるTDDフレームのタイミングチャートを示している。
光ファイバ302では、ULサブフレームとDLサブフレームが同一時刻に共存することができる全二重通信が可能となっている。これを利用して、本発明に係る無線通信システムでは、DLサブフレームの送信開始を通常より2×t6(光ファイバによる遅延時間の往復分)だけ早める。これにより、移動局101でのULサブフレームとDLサブフレームの間の無信号期間を2×t3(空間による遅延時間の往復分)まで短縮することが可能となり、スループットを向上できる。
Prior to explaining the embodiment of the present invention, the advance transmission function, which is one of the features of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a timing chart of a TDD frame by the wireless communication system according to the present invention.
The
本発明に係る第1実施例として、上述したスループット低下の課題を解決する無線通信システムについて、図6〜図8を用いて説明する。第1実施例では、図4で説明したガードタイムを期間2Tから短縮し、スループットを向上させる無線通信システムを提供する。すなわち、送受信制御部108から送信信号を通常より先行して出力することで、ガードタイムを短縮してスループットを向上させる。
As a first embodiment of the present invention, a wireless communication system that solves the above-mentioned problem of throughput reduction will be described with reference to FIGS. 6 to 8. In the first embodiment, a wireless communication system for shortening the guard time described in FIG. 4 from the
図3のような構成の無線通信システムにおいて、光ファイバ302による遅延時間t6の2倍の時間だけ先行して送信するための基地局側の送受信高周波部107及び送受信制御部108の内部構成を説明する。
In the wireless communication system having the configuration as shown in FIG. 3, the internal configurations of the transmission / reception
光ファイバ302による遅延時間(t6)の2倍の時間だけ先行して送信するためには、光ファイバ302による遅延時間(t6)のみを測定して保持しておく必要がある。そのために、基地局102において、送受信制御部108から送信した信号を送受信高周波部107で折り返し、送受信制御部108で受信するまでの時間を測定して保持する。
ここでは、送受信高周波部107で信号を折り返す仕組みとして、図6と図7の2つの構成を説明する。
In order to transmit in advance by twice the delay time (t6) of the
Here, two configurations of FIGS. 6 and 7 will be described as a mechanism for folding back the signal at the transmission / reception
図6には、伝搬時間測定用に信号を折り返すために、送受信高周波部107内に専用の折り返し回路を追加した第1構成例を示してある。
まず、通常の送信時の動作について説明する。この場合、折り返し用スイッチ604及びRFスイッチ606は、PA605側へ接続される。
送受信制御部108から入力されたIF信号は、ミキサー601に入力される。ミキサー601では、シンセサイザ602から入力されるローカル信号を用いて、IF信号を空間に送信する周波数にアップコンバートし、フィルタ603に出力する。フィルタ603では、送信周波数帯外の帯域の信号を除去し、不要波が送信されないようにする。フィルタ603を通過したRF信号は、折り返し用スイッチ604を通じてPA605へ入力される。PA605では、入力されたRF信号を増幅し、RFスイッチ606を通じてアンテナ106へ出力する。
FIG. 6 shows a first configuration example in which a dedicated folding circuit is added in the transmission / reception
First, the operation during normal transmission will be described. In this case, the
The IF signal input from the transmission /
次に、通常の受信時の動作について説明する。この場合、RFスイッチ606及び折り返し用スイッチ609は、LNA607側へ接続される。
アンテナ106で受信された信号は、RFスイッチ606を通じてLNA607へ入力される。LNA607では、入力されたRF信号を増幅し、折り返し用スイッチ609を通じてフィルタ610に出力する。フィルタ610では、受信特性を向上させる目的で受信帯域外の帯域の信号を除去し、ミキサー611へ出力する。ミキサー611では、シンセサイザ602から入力されるローカル信号を用いて、フィルタ610からのRF信号をダウンコンバートし、IF信号として送受信制御部108へ出力する。
Next, the operation at the time of normal reception will be described. In this case, the
The signal received by the
次に、伝搬時間測定時の動作について説明する。この場合、折り返し用スイッチ604,609は、ATT608側へ接続される。
送受信制御部108から入力されたIF信号は、ミキサー601に入力される。ミキサー601では、IF信号を空間に送信する周波数にアップコンバートし、フィルタ603に出力する。フィルタ603では、送信周波数帯外の帯域の信号を除去する。フィルタ603を通過したRF信号は、折り返し用スイッチ604を通じてATT608へ入力される。ATT608では、信号を受信信号レベルに合わせるために減衰させ、折り返し用スイッチ609を介してフィルタ610へ出力する。フィルタ610では、受信帯域外の帯域の信号を除去し、ミキサー611へ出力する。ミキサー611では、フィルタ610からのRF信号をダウンコンバートし、IF信号として送受信制御部108へ出力する。
以上の経路により、送受信高周波部107に入力された信号を折り返し、送受信制御部108へ出力することが可能である。
Next, the operation at the time of propagating time measurement will be described. In this case, the return switches 604 and 609 are connected to the ATT608 side.
The IF signal input from the transmission /
Through the above path, it is possible to return the signal input to the transmission / reception
図7には、伝搬時間測定用に信号を折り返すために、スイッチ606を利用した折り返しを用いる第2構成例を示してある。
第2構成例の方式は、送受信高周波部107内のRFスイッチ606のアイソレーションが低いことを利用する。すなわち、図7に示すように、RFスイッチ606をPA605側へ接続した場合に、PA605から出力される送信信号の一部がLNA607側へ漏れ込むので、これを利用して送受信高周波部107に入力された信号の一部を折り返し、送受信制御部108へ出力する。
FIG. 7 shows a second configuration example in which the wrapping using the
The method of the second configuration example utilizes the fact that the isolation of the
図6に示した第1構成例では、光ファイバ302による遅延の測定時には送受信ができなくなるデメリットがあるため、リアルタイムな遅延時間の測定には不向きであるが、図7に示した第2構成例では、通常のTDD動作時にリアルタイムに遅延時間の測定が可能である。
以上、基地局102において、送受信高周波部107にて送受信制御部108から入力されたIF信号を折り返す仕組みについて説明した。
The first configuration example shown in FIG. 6 is not suitable for real-time delay time measurement because it has a disadvantage that transmission / reception cannot be performed when measuring the delay by the
The mechanism for returning the IF signal input from the transmission /
次に、送受信高周波部107にて折り返された信号を使用して往復の遅延時間を測定し、光ファイバ302による遅延時間の2倍の時間先行して送信するための送受信制御部108の内部構成について、図8を用いて説明する。図8には、先行送信機能を付加した送受信制御部の構成例を示してある。図2と同一の符号を付した処理部に関しては、その動作が同一であるため説明を省略する。以降の図においても、先行する図と同一の符号を付した処理部はその動作が同一であるため、説明を省略する。
本例の先行送信機能を実現するために、送受信制御部108は、UL相互相関マスク部801、DL相互相関マスク部802、先行送信機能対応タイミングコントローラー803、カウンタ804、遅延部805を有するタイミング調整部810を備えている。
Next, the reciprocating delay time is measured by using the signal folded back by the transmission / reception
In order to realize the advance transmission function of this example, the transmission /
プリアンブル相互相関部203は、プリアンブル先頭タイミング(サブフレームの先頭タイミング)を、UL相互相関マスク部801とDL相互相関マスク部802に入力する。
既知のプリアンブルパターンがULサブフレームとDLサブフレームで共通の場合、ULサブフレームを受信した際と、送受信高周波部107でDLサブフレームを折り返した信号を受信した際に、それぞれでプリアンブル先頭タイミングが得られる。
The
When the known preamble pattern is common to the UL subframe and the DL subframe, the preamble start timing is set when the UL subframe is received and when the signal obtained by folding back the DL subframe is received by the transmission / reception
カウンタ804では、DLサブフレームを折り返した信号を受信した際のプリアンブル先頭タイミングを使用してカウントを完了したいため、ULサブフレームのプリアンブル先頭タイミングはマスクする必要がある。
一方、先行送信機能対応タイミングコントローラー803では、ULサブフレームのプリアンブル先頭タイミングを使用してDLサブフレームの送信タイミングを決定するため、DLサブフレームを折り返した信号を受信した際のプリアンブル先頭タイミングはマスクする必要がある。
そのため、後段の処理が必要としないプリアンブル先頭タイミングは、UL相互相関マスク部801とDL相互相関マスク部802でマスク処理する。
Since the
On the other hand, in the advance transmission function
Therefore, the preamble head timing, which does not require the subsequent processing, is masked by the UL
UL相互相関マスク部801では、ULサブフレームを受信した際のプリアンブル先頭タイミングをマスクする。そのため、DLサブフレームの送信開始から光ファイバでの遅延時間を測定するための十分なマージン時間(例えば、光ファイバケーブル長=約60kmの場合は400us遅延)を持った期間以外を0に置き換える処理を行い、カウンタ804に出力する。
The UL
DL相互相関マスク部802では、DLサブフレームを受信した際のプリアンブル先頭タイミングをマスクする。そのため、UL相互相関マスク部801とは逆に、DLサブフレームの送信開始から光ファイバでの遅延時間を測定するための十分なマージン時間を持った期間を0に置き換える処理を行い、先行送信機能対応タイミングコントローラー803に出力する。
The DL
なお、ULサブフレームとDLサブフレームでプリアンブルパターンを無相関なパターンとすれば、UL相互相関マスク部801とDL相互相関マスク部802は不要となる。この場合には、ULサブフレーム用とDLサブフレーム用に2種類のプリアンブル相互相関部が必要となる。
If the preamble pattern of the UL subframe and the DL subframe is an uncorrelated pattern, the UL
DL情報一時保管メモリ205は、読み出し開始と同時にタイミング信号を遅延部805に出力する。
遅延部805では、変調部206の処理時間とIFFT207の処理時間との合計と同一の遅延をタイミング信号に付加してカウンタ804に出力する。
The DL information
In the
カウンタ804では、光ファイバでの遅延時間の2倍の値(往復時間)を測定する。具体的には、カウンタ804では、遅延部805から入力されたタイミング信号によりカウント値のリセットを行い、DLサブフレームが送信開始されたタイミングから測定(カウント)を開始する。そして、UL相互相関マスク部801からのプリアンブル先頭タイミングで測定(カウント)を停止し、カウント値を先行送信機能対応タイミングコントローラー803に出力する。これにより、DLサブフレームの信号が送受信高周波部107で折り返されて送受信制御部108で受信されるまでの時間、つまり、光ファイバでの遅延時間の2倍を測定することができる。
The
光ファイバでの遅延時間の2倍の測定後、先行送信機能対応タイミングコントローラー803では、カウンタ804から入力されたカウント値(光ファイバでの遅延時間の2倍)とDLサブフレームのプリアンブル受信タイミングを用いて、送受信高周波部108にてULサブフレームを受信し終わると同時にDLサブフレームが送信されるように、DL情報一時保管メモリ205に対して読み出し開始信号を出力する。
上記の構成により、ULサブフレームとDLサブフレームの間の無信号期間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
After measuring twice the delay time in the optical fiber, the
With the above configuration, the no-signal period between the UL subframe and the DL subframe can be shortened, and the throughput can be improved.
次に、本発明に係る第2実施例について説明する。第1実施例では、光ファイバ等での遅延時間によるガードタイムを短縮するための送信信号先行出力について説明を行った。第2実施例では、第1実施例を、固有モード伝送機能を有するMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)伝送に拡張した構成について説明する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described. In the first embodiment, the transmission signal advance output for shortening the guard time due to the delay time in the optical fiber or the like has been described. In the second embodiment, a configuration extended to MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) transmission having a unique mode transmission function will be described in the first embodiment.
図9には、図3の構成を4x4MIMOに拡張した構成を示してある。同図の無線通信システムは、移動局101に4系統のアンテナ105を設けると共に、基地局102に4系統のアンテナ106、送受信高周波部107、電気・光変換装置301、光ファイバ302、電気・光変換装置303を設けてある。装置構成は、送受信系統がそれぞれ4系統になる以外に変更はない。
4x4MIMOでは、各アンテナ105から送信される4系統の送信ストリーム信号がそれぞれ空間で合成されて、各アンテナ106で受信される。
FIG. 9 shows a configuration in which the configuration of FIG. 3 is extended to 4x4 MIMO. In the wireless communication system shown in the figure, the
In 4x4 MIMO, the transmission stream signals of the four systems transmitted from each
以下では、上記のMIMO装置構成に対して固有モード伝送機能を追加した構成について説明する。
固有モード伝送とは、MIMO伝搬路の特性に応じて、各送信ストリームが空間上で直交するような行列をMIMO送信部で乗算する(以下、空間直交化行列の乗算を「プリコーディング」と称する)ことで、MIMO伝搬路に対して最適な送信ビームで伝送を行うことができる。
固有モード伝送を行うためには、送信側に伝搬路情報もしくはプリコーディングウェイトを通知する必要があり、双方向通信が必要となる。本実施例では、双方向通信方式としてTDD方式を採用すると共に、第1実施例で説明した先行送信機能を適用している。
In the following, a configuration in which a unique mode transmission function is added to the above MIMO apparatus configuration will be described.
In eigenmode transmission, a matrix in which each transmission stream is orthogonal in space is multiplied by a MIMO transmitter according to the characteristics of the MIMO propagation path (hereinafter, multiplication of a spatial orthogonalization matrix is referred to as "precoding". ) Therefore, transmission can be performed with the optimum transmission beam for the MIMO propagation path.
In order to perform the unique mode transmission, it is necessary to notify the transmitting side of the propagation path information or the precoding weight, and bidirectional communication is required. In this embodiment, the TDD system is adopted as the bidirectional communication system, and the advance transmission function described in the first embodiment is applied.
固有モード伝送を実現するための送受信制御部108の内部構成を、図10を使用して説明する。図10の構成は、プリコーディングウェイトを移動局101に通知する方式である。
本例の送受信制御部108では、固有モード伝送を行うために各送受信系統を4つに拡張すると共に、FFT部(周波数解析部)1001、系統間遅延差調整部1002、空間フィルタ部1003、チャネル推定部1004、チャネル予測部1005、特異値分解部1006、フレーム遅延部1007、復号部1008を追加した。
The internal configuration of the transmission /
In the transmission /
FFT部1001では、入力されたデジタル信号を周波数領域の信号に変換して、系統間遅延差調整部1002に出力する。
系統間遅延差調整部1002では、各受信系統間で遅延差があった場合に、最も遅延の長い系統に全ての系統の遅延時間を合わせることで遅延差が0になるように調整し、遅延時間が調整された信号を空間フィルタ部1003とチャネル推定部1004へ出力する。
The
When there is a delay difference between the receiving systems, the inter-system delay
チャネル推定部1004では、入力された信号からパイロットシンボルを抽出し、抽出したパイロットシンボルを内挿補間することにより帯域全体のMIMO伝搬路の特性を推定し、チャネル推定結果を出力する。ここで、パイロットシンボルは、MIMO伝搬路の特性を推定するため、予め送信信号の時間及び周波数領域に既知信号を分散して挿入し、尚且つ送信アンテナ系統間でそれらが直交するように構成されている。
チャネル推定部1004からの信号は、空間フィルタ1003とチャネル予測部1005へ出力される。このチャネル推定結果は、受信信号の復調や、プリコーディングウェイトを算出するために用いられる。
The
The signal from the
受信信号の復調においては、現在受信しているフレームのチャネル推定結果に基づいて、空間フィルタ1003にて空間フィルタ処理等のMIMO復調処理を行う。
一方、プリコーディングウェイトの算出においては、プリコーディングウェイトを基地局にフィードバックするため、そのウェイトが適用されるフレームは次フレームとなる。フレーム長が伝搬路変動に対して十分に短い場合には、次フレームの伝搬路特性に対して現フレームの伝搬路特性から算出したプリコーディングウェイトを用いても、大きな特性劣化は生じない(チャネルの時間コヒーレント性が高い)。しかし、移動局101が高速で移動しているような運用では、伝搬路特性の変動が激しく、フレーム間で伝搬路特性が異なってしまい、その結果、固有モード伝送における送信ストリームの直交性が崩れ、伝送性能の劣化が発生してしまう。そのため、チャネル予測部1005で次フレームのチャネル特性を現フレームの伝搬路特性から予測することで、その特性劣化の軽減を図る。
このように、チャネル予測部1005では、次フレームの伝搬路特性を推定する機能を有するが、その詳細については後述する。チャネル予測部1005で予測した予測伝搬路特性は、特異値分解部1006へ出力される。
In demodulation of the received signal, MIMO demodulation processing such as spatial filter processing is performed by the
On the other hand, in the calculation of the precoding weight, since the precoding weight is fed back to the base station, the frame to which the weight is applied is the next frame. If the frame length is sufficiently short for the propagation path variation, even if the precoding weight calculated from the propagation path characteristics of the current frame is used for the propagation path characteristics of the next frame, no significant characteristic deterioration occurs (channel). Highly coherent in time). However, in an operation in which the
As described above, the
特異値分解部1006では、入力された予測伝搬路特性に対して特異値分解を行うことで、予測伝搬路特性に適したプリコーディングウェイトを算出する。特異値分解部1006で算出されたプリコーディングウェイトは、DL情報一時保管メモリ205とフレーム遅延部1007へ出力される。
The singular
フレーム遅延部1007では、入力された信号を1TDDフレーム遅延させて、空間フィルタ1003へ出力する。空間フィルタ1003で現フレームの処理を行う場合には、現フレームに適用されたプリコーディングウェイトが必要となるため、フレーム遅延部1007で1フレーム遅延させる必要がある。
The
空間フィルタ1003では、入力された周波数変換後の受信信号とチャネル推定結果とプリコーディングウェイトを使用して、受信信号の空間分離処理を行い、復号部1008へ出力する。
復号部1008では、入力された信号から誤り訂正復号処理を行う。
DLサブフレームにて移動局101へプリコーディングウェイトを通知する信号を生成するための処理は、図8を使用して行った説明と同様である。
The
The
The process for generating a signal for notifying the
以下に、チャネル予測部1005の動作について、図11を用いて詳細に説明する。
TDD方式の固有モード伝送では、前述したように、プリコーディングウェイトの算出に使用するフレームと算出されたプリコーディングウェイトが適用されるフレームが1フレーム異なることから、伝搬路の変動が大きい場合、受信特性が劣化してしまう。そこで、チャネル予測部1005では、1フレーム先の伝搬路特性を予測する。
The operation of the
In the TDD system natural mode transmission, as described above, the frame used for calculating the precoding weight and the frame to which the calculated precoding weight is applied differ by one frame. Therefore, if the propagation path fluctuates greatly, reception is performed. The characteristics deteriorate. Therefore, the
チャネル予測部1005では、ULサブフレームに含まれる複数のパイロットシンボルを使用して、次のULサブフレームのパイロットシンボルの特性を予測する。この予測方式としては、一次外挿やARMA(Auto Regressive Moving Average)等、種々の方式が適用可能であるが、本発明においては、これらの予測方式に関してその制約を受けない。この予測結果を使用して、プリコーディングウェイトを算出する。
The
第1実施例で示したように、光ファイバ等の伝搬路の遅延が大きい場合、送信信号の先行出力機能を適用する必要がある。しかし、先行して送信する信号には、チャネル予測結果から算出するプリコーディングウェイト情報に対して変調を施す必要があるが、チャネル予測に必要なパイロットシンボルの受信が先行送信時間に間に合わないケースがある。このような場合のタイミングチャートを図12に示してある。
光ファイバ等による遅延時間が長い環境で先行送信機能を使用する場合には、図12に示すように、4つめのパイロットシンボルを受信する前にDLサブフレームを送信する必要があるため、チャネル予測を行うためのパイロットシンボルを全て受信することができない。
As shown in the first embodiment, when the delay of the propagation path of the optical fiber or the like is large, it is necessary to apply the advance output function of the transmission signal. However, the signal transmitted in advance needs to be modulated with respect to the precoding weight information calculated from the channel prediction result, but there are cases where the reception of the pilot symbol required for channel prediction is not in time for the advance transmission time. is there. A timing chart in such a case is shown in FIG.
When the advance transmission function is used in an environment with a long delay time due to an optical fiber or the like, as shown in FIG. 12, it is necessary to transmit the DL subframe before receiving the fourth pilot symbol, so that the channel is predicted. Cannot receive all pilot symbols to do.
そこで、第2実施例では、チャネル予測に使用するパイロットシンボル数を光ファイバの遅延量に応じて適応的に変更する。例えば、図12のように、DLサブフレームの送信を先頭から4つ目のパイロットシンボルを受信する前に行わなければならない場合には、先頭から3つ目までのパイロットシンボルを使用して予測を行う。これにより、チャネル予測結果を使用してDLサブフレームのデータシンボルを生成することが可能となる。 Therefore, in the second embodiment, the number of pilot symbols used for channel prediction is adaptively changed according to the delay amount of the optical fiber. For example, as shown in FIG. 12, when the DL subframe must be transmitted before receiving the fourth pilot symbol from the beginning, the prediction is made using the third pilot symbol from the beginning. Do. This makes it possible to generate DL subframe data symbols using the channel prediction results.
第1実施例で示した光ファイバによる伝搬の遅延時間の情報を使用して、チャネル予測に使用するパイロットシンボル数を変更する構成について、図13を使用して説明する。
チャネル推定部1004から入力されたチャネル推定結果はメモリ1301に保存される。メモリ1301では、1ULサブフレーム期間のパンロットシンボルのチャネル推定結果を全て保存する。
A configuration for changing the number of pilot symbols used for channel prediction using the information on the delay time of propagation by the optical fiber shown in the first embodiment will be described with reference to FIG.
The channel estimation result input from the
1パイロットシンボル用チャネル予測部1302では、先頭から1つ目のパイロットシンボルのチャネル推定結果がメモリ1031に入力された時点で、それのみを使用してチャネル予測(スルー出力)を行い、セレクタ1306へ出力する。
2パイロットシンボル用チャネル予測部1303では、先頭から2つ目のパイロットシンボルのチャネル推定結果がメモリ1031に入力された時点で、2つのパイロットシンボルのチャネル推定結果をメモリ1031から読み出してチャネル予測を行い、セレクタ1306へ出力する。
3パイロットシンボル用チャネル予測部1304、4パイロットシンボル用チャネル予測部1305も、2パイロットシンボル用チャネル予測部1303と同様に、先頭から3つ目又は4つ目のパイロットシンボルのチャネル推定結果がメモリ1031に入力された時点で、これらのチャネル推定結果をメモリ1031から読み出してチャネル予測を行い、セレクタ1306へ出力する。
In the
The
Similar to the
以上の処理により、セレクタ1306には使用パイロットシンボル数別のチャネル予測結果が入力される。
チャネル予測シンボル数選択回路1307では、カウンタ804からのカウンタ値(光ファイバでの遅延時間量)により使用するチャネル予測シンボル数を決定し、チャネル予測選択信号をセレクタ1306へ出力する。
セレクタ1306では、チャネル予測選択信号に基づいてチャネル予測結果を選択し、特異値分解部1006へ出力する。
By the above processing, the channel prediction result for each number of pilot symbols used is input to the
The channel prediction symbol
The
以上説明した第2実施例によれば、光ファイバ等により伝搬遅延が発生し、その条件下でチャネル予測を必要とする固有モード伝送MIMOを行う無線通信システムであっても、伝搬遅延を観測して伝搬遅延時間に適応したチャネル予測を行うことで、伝送性能の劣化を軽減し、尚且つ伝搬遅延により生じるガードタイムを短縮することが可能となる。 According to the second embodiment described above, even in a wireless communication system in which propagation delay occurs due to an optical fiber or the like and specific mode transmission MIMO that requires channel prediction is performed under the conditions, the propagation delay is observed. By performing channel prediction adapted to the propagation delay time, it is possible to reduce the deterioration of transmission performance and the guard time caused by the propagation delay.
次に、本発明に係る第3実施例について説明する。第3実施例では、第2実施例で説明したMIMO伝送を行う無線通信システムにおいて、複数の受信アンテナが分散配置された構成について説明する。
図14には、基地局102に8系統の送受信ブランチを持つTDD−4x4MIMOの無線通信システムの構成を示してある。同図のシステムは、基地局102の各ブランチのアンテナ106を分散配置することで、移動局101が大きく移動しても、常にいずれかのブランチが高いCNR(搬送波対雑音比)で受信できるようにすることを目的とした構成である。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In the third embodiment, in the wireless communication system that performs MIMO transmission described in the second embodiment, a configuration in which a plurality of receiving antennas are distributed and arranged will be described.
FIG. 14 shows the configuration of a TDD-4x4 MIMO wireless communication system having eight transmission / reception branches at the
移動局101のアンテナ105から送信される信号は、基地局102の各アンテナ106までの伝搬距離に差があるため、各アンテナ106で受信した信号のCNRに差はあるが、全ての基地局102のアンテナ106で受信される。基地局102の送受信制御部108では受信のための演算規模を削減するため、受信CNRなどを元に優先度を決定し、優先度の高い4系統を選択して復調・復号処理を行う。ここで、各系統の送受信ブランチをBrNと表記する(Nは系統番号)。
Since the signal transmitted from the
図14のシステムでは、移動局101の移動に伴って最適な送受信ブランチが変化するため、送受信制御部108では送受信ブランチの切り替え(ハンドオーバー)が必要になる。その際のタイミングについて、図15に示すタイミングチャート(上から下に向かう順)に沿って説明する。
移動局101では、初回送信はプリコーディングを行わないULサブフレーム(1)を送信する。
基地局102では、ULサブフレーム(1)を受信した際の伝搬路特性からプリコーディングウェイトを算出し、プリコーディングウェイトをDLサブフレーム(2)で移動局101へ通知する。この際にプリコーディングウェイトの算出に使用したブランチは、最適なブランチと同一のBr1,Br2,Br3,Br4である。
In the system of FIG. 14, since the optimum transmission / reception branch changes with the movement of the
The
The
移動局101では、DLサブフレーム(2)で受信したプリコーディングウェイトを送信信号に乗じてULサブフレーム(3)を送信する。
基地局102では、ULサブフレーム(3)の復調には受信したタイミングの最適なブランチと同一のBr1,Br2,Br3,Br4を使用し、プリコーディングウェイトの算出も同様にBr1,Br2,Br3,Br4を使用して、移動局101へDLサブフレーム(4)を送信する。
移動局101では、DLサブフレーム(2)の受信と同様にDLサブフレーム(4)の受信を行い、ULサブフレーム(5)を送信する。
The
In the
The
ULサブフレーム(5)を受信した基地局102では、受信したタイミングの最適なブランチがBr2,Br3,Br4,Br5に変化しているため、従来方式では、復調・復号及びプリコーディングウェイトの算出には共に、最適なブランチと同じBr2,Br3,Br4,Br5が使用される。その際、ULサブフレーム(5)に適用されたプリコーディングは、Br1,Br2,Br3,Br4から算出されている。従って、選択したブランチBr2,Br3,Br4,Br5を復調・復号に使用すると、プリコーディングに用いているブランチが異なるため、受信特性が大幅に劣化してしまう。
In the
そこで、第3実施例では、基地局102がハンドオーバーを行うタイミングで、復調及び誤り訂正復号処理に用いるチャネル推定結果と、次フレームのプリコーディング算出処理に用いるチャネル推定(あるいはチャネル予測)結果それぞれに対して、異なる信号を使用する。以下、図16に示す第1方式のタイミングチャートを使用して詳細に説明する。なお、ULサブフレーム(5)の送信までは、図15と同一である。
Therefore, in the third embodiment, the channel estimation result used for the demodulation and error correction / decoding processing and the channel estimation (or channel prediction) result used for the precoding calculation processing of the next frame are respectively performed at the timing when the
基地局102では、ULサブフレーム(5)を受信処理する際(ハンドオーバー時)に、復調及び誤り訂正復号処理に使用するブランチとして、プリコーディングウェイト算出時に使用したブランチと同一のBr1,Br2,Br3,Br4を使用することで、正常に復調・復号することが可能となる。一方、DLサブフレーム(6)で移動局101へ通知するプリコーディングウェイトの算出には、Br2,Br3,Br4,Br5を使用する。
In the
移動局101でのDLサブフレーム(6)の受信とULサブフレーム(7)の送信は、DLサブフレーム(2)の受信とULサブフレーム(3)と同じように行われる。
基地局102でULサブフレーム(7)を受信する際は、復調・復号、プリコーディングウェイトの算出には共に、Br2,Br3,Br4,Br5を使用する。
The reception of the DL subframe (6) and the transmission of the UL subframe (7) on the
When the UL subframe (7) is received by the
以上のように、送受信ブランチを切り替えるハンドオーバーの際に、復調・復号には切り替え前のブランチを使用し、プリコーディングウェイトの算出には切り替え後のブランチを使用することで、ハンドオーバー時に伝送特性が劣化することなく、ブランチを切り替えることが可能となる。 As described above, in the handover to switch the transmission / reception branch, the branch before switching is used for demodulation / decoding, and the branch after switching is used for calculating the precoding weight. It is possible to switch branches without degrading.
第3実施例における別の解決方法として、最適なブランチから除外されるBr1と最適なブランチに新たに加わったBr5を、α(t)とβ(t)で重み付けして合成してもよい。ここで、tはTDDフレーム番号を示す。以下、図17に示す第2方式のタイミングチャートを使用して詳細に説明する。 As another solution in the third embodiment, Br1 excluded from the optimum branch and Br5 newly added to the optimum branch may be weighted by α (t) and β (t) and synthesized. Here, t indicates a TDD frame number. Hereinafter, the timing chart of the second method shown in FIG. 17 will be described in detail.
ブランチ切り替えの初回フレーム(t=0)は、α(0)=1,β(0)=0として、フレーム毎にα(t)とβ(t)の値を徐々に変え、最終的にα(t)=0,β(t)=1となるように変化させる。
フレーム番号tの受信フレームを復調する際、対象フレームを受信した時の伝搬路特性はα(t)Br1+β(t)Br5であるのに対し、対象フレームに適用されたプリコーディングウェイトの算出に使用された伝搬路特性はα(t−1)Br1+β(t−1)Br5となる。そのため、α(t)Br1+β(t)Br5とα(t−1)Br1+β(t−1)Br5の差を無視できる程度になるように、切り替えにかけるフレーム数を長くする必要がある。
For the first frame (t = 0) of branch switching, α (0) = 1, β (0) = 0, and the values of α (t) and β (t) are gradually changed for each frame, and finally α. It is changed so that (t) = 0 and β (t) = 1.
When demodulating the received frame of frame number t, the propagation path characteristic when the target frame is received is α (t) Br1 + β (t) Br5, whereas it is used to calculate the precoding weight applied to the target frame. The resulting propagation path characteristics are α (t-1) Br1 + β (t-1) Br5. Therefore, it is necessary to increase the number of frames to be switched so that the difference between α (t) Br1 + β (t) Br5 and α (t-1) Br1 + β (t-1) Br5 can be ignored.
以上のように、送受信ブランチを切り替えるハンドオーバーの際に、復調・復号とプリコーディングウェイトの算出に使用するブランチが徐々に切り替わるように、切り替えによって追加及び削除される各ブランチを重み付けすると共に、プリコーディングウェイトの算出についての重み付けを復調・復号についての重み付けより遅延させることで、ハンドオーバー時に伝送特性が劣化することなく、ブランチを切り替えることが可能となる。 As described above, each branch added or deleted by switching is weighted and pre-used so that the branch used for demodulation / decoding and calculation of precoding weight is gradually switched during the handover to switch the transmission / reception branch. By delaying the weighting for calculating the coding weight from the weighting for demodulation / decoding, it is possible to switch branches without deteriorating the transmission characteristics at the time of handover.
次に、特異値分解部1006で処理可能なブランチ数を超える送受信ブランチを持つシステムにおけるブランチ切り替えについて、図18を使用して説明する。
図18の送受信制御部106は、図10の構成に、系統選択決定回路1801、フレーム遅延部1802、系統選択部1803,1804,1085を追加してある。
Next, branch switching in a system having transmission / reception branches exceeding the number of branches that can be processed by the singular
The transmission /
系統選択決定回路1801では、各受信系統の受信CNRなどから最適な系統を選択し、選択した系統を示す系統選択信号をフレーム遅延部1802と系統選択部1805に出力する。
フレーム遅延部1802では、入力された系統選択信号を1TDDフレーム遅延させて系統選択部1803と系統選択部1804へ出力する。
The system
The
各系統選択部1803,1804,1805では、入力される系統選択信号に従い、例えば8系統の信号から4系統を選択して出力する。すなわち、系統選択部1803は、前回のULサブフレーム受信時の系統選択信号に基づいて、系統間遅延差調整部1002から入力される8系統の信号から4系統を選択し、空間フィルタ1003へ出力する。また、系統選択部1804は、前回のULサブフレーム受信時の系統選択信号に基づいて、チャネル予測部1005から入力される8系統の信号から4系統を選択し、空間フィルタ1003へ出力する。また、系統選択部1805は、今回のULサブフレーム受信時の系統選択信号に基づいて、チャネル予測部1005から入力される8系統の信号から4系統を選択し、特異値分解部1006へ出力する。
Each
このような回路により、復調処理とプリコーディングウェイトの算出で使用するブランチの切り替えを1フレーム遅延させることができる。この処理により、受信したフレームに適用されたプリコーディングウェイトの算出に使用した送受信ブランチと、受信したフレームを復調・復号する際の送受信ブランチとが常に一致し、特性劣化するフレームが発生しない。 With such a circuit, the switching of the branch used for the demodulation process and the calculation of the precoding weight can be delayed by one frame. By this process, the transmission / reception branch used to calculate the precoding weight applied to the received frame and the transmission / reception branch when demodulating / decoding the received frame always match, and no frame whose characteristics deteriorate occurs.
一般的に、特異値分解部1006では、受信ブランチ数の増加に応じて演算量が指数的に増加する。そこで、特異値分解部1006で処理できるブランチ数を制限し、特異値分解部1006で処理可能なブランチ数を超える送受信ブランチを持つシステムにおけるブランチ切り替えについて、図19を使用して説明する。
図19の送受信制御部106は、図10の構成に、系統選択決定回路1801、系統合成切替部1901を追加してある。
In general, in the singular
The transmission /
系統合成切替部1901では、8系統のAD変換部201から信号が入力されると、系統選択回路1801から入力される系統選択信号に基づいて4系統の信号を選択して出力する。そのため、後段の処理部を全て4系統分に削減することができる。
図19では、送受信ブランチを8系統、特異値分解部1006の処理対応ブランチ数を4としたが、これに限定されず、送受信ブランチをM系統、特異値分解部1006の処理対応ブランチ数をN(但し、M≧N)としてもよい。
When a signal is input from the
In FIG. 19, the number of transmission / reception branches is 8 and the number of processing-compatible branches of the singular
図20に、系統合成切替部1901の詳細を示してある。
並び替え部2001では、系統選択決定回路1801から入力された系統選択信号に基づいて、8系統のデジタル信号を信号の品質順に並べ替えを行い、上位3系統の信号はFFT部1001に対して出力し、4位及び5位の系統の信号は重み付け合成部1002に対して出力する。
重み付け合成部1002では、入力された2系統のデジタル信号を系統間の品質に応じて重み付けして合成し、FFT部1001へ出力する。但し、重み付け係数は1フレーム毎に変化するようにし、変化幅を十分に小さくすることでフレーム間の伝搬路特性差を小さくする。
このような処理により、ブランチ切り替えによる特性劣化を抑えることができる。
FIG. 20 shows the details of the system
The
The
By such processing, it is possible to suppress deterioration of characteristics due to branch switching.
以上、各実施例を参照して説明したように、本発明の一例に係る無線通信装置である基地局102は、TDD方式の通信における無信号期間を短縮するために、概略的に以下のように構成されている。
すなわち、基地局102は、アンテナ106に接続された送受信高周波部107と、送受信高周波部107に光ファイバ302を介して接続される送受信制御部108とを備える。送受信制御部108は、DLサブフレームの送信を開始するタイミングを調整するタイミング調整部810を有する。タイミング調整部810は、送受信高周波部107と送受信制御部108との間を信号が往復する往復時間を測定し、送受信制御部108でULサブフレームの受信が完了するタイミングより上記往復時間分を先行させたタイミングで送受信制御部108からDLサブフレームの送信が開始されるよう調整する。
As described above with reference to each embodiment, the
That is, the
このような構成により、送受信高周波部107と送受信制御部108との間における光ファイバ302による遅延(往復分)を見越して、送受信制御部108からDLサブフレームの送信を開始させるタイミングを先行させることができる。これにより、送受信高周波部107でULサブフレームの受信を終えた直後にDLサブフレームの送信を開始できる。したがって、光ファイバによる伝送遅延が存在するTDD方式の無線通信システムにおける無信号期間を最小限に自動調整することができ、ガードタイムを短縮してスループットを改善することができる。
With such a configuration, the timing of starting the transmission of the DL subframe from the transmission /
ここで、送受信高周波部107は、送受信制御部108から送信された信号を送受信制御部108へ折り返す回路構造を有し、タイミング調整部810は、送受信制御部108から送信した信号が送受信高周波部107で折り返されて送受信制御部108で受信されるまでの時間を上記往復時間として測定する構成であってもよい。
Here, the transmission / reception
また、基地局102は、アンテナ106、送受信高周波部107、光ファイバ302などで構成された送受信系統を複数備え、これら複数の送受信系統を用いてMIMO通信を行う無線通信装置であってもよい。
この場合、基地局102は、ULサブフレーム内に所定間隔毎に配置されたパイロットシンボルに基づいて、次のULサブフレームについてチャネル特性を予測するチャネル予測部1005と、予測されたチャネル特性に基づいて、MIMO通信用に移動局101(相手側の装置)に送信するプリコーディングウェイトを算出する特異値分解部1006とを備え、チャネル予測部1005は、チャネル特性の予測に用いるパイロットシンボルの数を上記往復時間に応じて変化させることが好ましい。
Further, the
In this case, the
これにより、送受信ブランチ毎に遅延時間が異なるTDD−MIMO方式の無線通信システムで固有モード伝送を実現する場合にも、ブランチ毎に無信号期間を最小限に自動調整することができると共に、チャネル予測に使用するパイロットシンボル数を遅延時間に応じて適応的に変更することで、伝送特性を向上するためのチャネル予測機能の併用も可能となる。 As a result, even when the unique mode transmission is realized in the TDD-MIMO wireless communication system in which the delay time differs for each transmission / reception branch, the no-signal period can be automatically adjusted for each branch to the minimum, and the channel prediction can be performed. By adaptively changing the number of pilot symbols used in the above according to the delay time, it is possible to use the channel prediction function in combination to improve the transmission characteristics.
なお、MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、ULサブフレームの復調及び復号には切り替え前の送受信系統を使用し、プリコーディングウェイトの算出には切り替え後の送受信系統を使用してもよい。
または、MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、ULサブフレームの復調及び復号とプリコーディングウェイトの算出に使用する送受信系統が徐々に切り替わるように、切り替えによって追加及び削除される各送受信系統を重み付けすると共に、プリコーディングウェイトの算出についての重み付けをULサブフレームの復調及び復号についての重み付けより遅延してもよい。
このような構成により、MIMO処理が可能な送受信ブランチ数を超える無線通信システムにおいても、送受信ブランチを安定して切り替えることができる。
When switching the transmission / reception system used for MIMO communication, the transmission / reception system before switching may be used for demodulation and decoding of the UL subframe, and the transmission / reception system after switching may be used for calculating the precoding weight.
Alternatively, when switching the transmission / reception system used for MIMO communication, each transmission / reception system added or deleted by switching is weighted so that the transmission / reception system used for demodulation / decoding of the UL subframe and calculation of the precoding weight is gradually switched. At the same time, the weighting for the calculation of the precoding weight may be delayed from the weighting for the demodulation and decoding of the UL subframe.
With such a configuration, the transmission / reception branch can be stably switched even in a wireless communication system in which the number of transmission / reception branches that can perform MIMO processing is exceeded.
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
Here, the configurations of the system, the device, and the like according to the present invention are not necessarily limited to those shown above, and various configurations may be used.
Further, the present invention can be provided, for example, as a method or method for executing the process according to the present invention, a program for realizing such a method or method, a storage medium for storing the program, or the like.
本発明は、TDD方式の無線通信を行う種々の無線通信装置に利用することができる。 The present invention can be used in various wireless communication devices that perform TDD-type wireless communication.
101:移動局、 102:基地局、 103,108:送受信制御部、 104,107:送受信高周波部、 105,106:アンテナ、 201:AD変換部、 202:復調・復号部、 203:プリアンブル相互相関部、 204:タイミング調整部、 205:DL情報一時保管メモリ、 206:変調部、 207:IFFT部、 208:DA変換部、 301,303:電気・光変換装置、 302:光ファイバ、 601:ミキサー、 602:シンセサイザ、 603:フィルタ、 604:折り返し用スイッチ、 605:PA、 606:RFスイッチ、 607:LNA、 608:ATT、 609:折り返し用スイッチ、 610:フィルタ、 611:ミキサー、 801:UL相互相関マスク部、 802:DL相互相関マスク部、 803:先行送信機能対応タイミングコントローラー、 804:カウンタ、 805:遅延部、 810:タイミング調整部、 1001:FFT部、 1002:系統間遅延差調整部、 1003:空間フィルタ、 1004:チャネル推定部、 1005:チャネル予測部、 1006:特異値分解部、 1007:フレーム遅延部、 1008:復号部、 1301:メモリ、 1302:1パイロットシンボル用チャネル予測部、 1303:2パイロットシンボル用チャネル予測部、 1304:3パイロットシンボル用チャネル予測部、 1305:4パイロットシンボル用チャネル予測部、 1306:セレクタ、 1307:チャネル予測シンボル数選択部、 1801:系統選択決定回路、 1802:フレーム遅延部、 1803〜1805:系統選択部、 1901:系統合成切替部、 2001:並び替え部、 2002:重み付け合成部 101: Mobile station, 102: Base station, 103, 108: Transmission / reception control unit, 104, 107: Transmission / reception high frequency unit, 105, 106: Antenna, 201: AD converter, 202: Demodulation / decoding unit, 203: Preamble mutual correlation Unit, 204: Timing adjustment unit, 205: DL information temporary storage memory, 206: Modulation unit, 207: Fourier unit, 208: DA conversion unit, 301, 303: Electric / optical converter, 302: Optical fiber, 601: Mixer , 602: Synthesizer, 603: Filter, 604: Folding switch, 605: PA, 606: RF switch, 607: LNA, 608: ATT, 609: Folding switch, 610: Filter, 611: Mixer, 801: UL mutual Correlation mask part, 802: DL mutual correlation mask part, 803: Advance transmission function compatible timing controller, 804: Counter, 805: Delay part, 810: Timing adjustment part, 1001: FFT part, 1002: Intersystem delay difference adjustment part, 1003: Spatial filter, 1004: Channel estimation unit, 1005: Channel prediction unit, 1006: Singularity decomposition unit, 1007: Frame delay unit, 1008: Decoding unit, 1301: Memory, 1302: 1 Pilot symbol channel prediction unit, 1303 : 2 Pilot symbol channel prediction unit, 1304: 3 Pilot symbol channel prediction unit, 1305: 4 Pilot symbol channel prediction unit, 1306: Selector, 1307: Channel prediction symbol number selection unit, 1801: System selection determination circuit, 1802 : Frame delay section, 1803-1805: System selection section, 1901: System synthesis switching section, 2001: Sorting section, 2002: Weighted synthesis section
Claims (4)
MIMO通信を行うために、アンテナ、前記アンテナに接続された第1処理部、前記第1処理部に接続された光ファイバをそれぞれ有する複数の送受信系統と、
送信フレームの送信を開始するタイミングを調整するタイミング調整部を有し、前記複数の送受信系統の前記第1処理部に前記光ファイバを介して接続される第2処理部とを備え、
前記タイミング調整部は、前記第1処理部と前記第2処理部との間を信号が往復する往復時間を測定し、前記第2処理部で受信フレームの受信が完了するタイミングより前記往復時間分を先行させたタイミングで前記第2処理部から送信フレームの送信が開始されるよう調整し、
前記第2処理部は、受信フレーム内に所定間隔毎に配置されたパイロットシンボルに基づいて、次の受信フレームについてチャネル特性を予測するチャネル予測部と、前記チャネル予測部により予測されたチャネル特性に基づいて、MIMO通信用に相手側の装置に送信するプリコーディングウェイトを算出するウェイト算出部とを更に有し、
前記チャネル予測部は、チャネル特性の予測に用いるパイロットシンボルの数を前記往復時間に応じて変化させることを特徴とする無線通信装置。 In a TDD-type wireless communication device in which a reception frame received from the other device and a transmission frame transmitted from the own device are transmitted and received at different timings.
In order to perform MIMO communication, a plurality of transmission / reception systems each having an antenna, a first processing unit connected to the antenna, and an optical fiber connected to the first processing unit,
A timing adjustment unit for adjusting the timing of starting the transmission of the transmission frame, and a second processing unit which is connected through the optical fiber to the first processing unit of said plurality of transceiver systems,
The timing adjusting unit measures the round-trip time of the signal reciprocating between the first processing unit and the second processing unit, and the reciprocating time is equal to the timing at which the reception of the receiving frame is completed by the second processing unit. adjusted so that transmission of the transmission frame from the second processing unit at the timing obtained by preceding the start of,
The second processing unit has a channel prediction unit that predicts the channel characteristics for the next reception frame based on pilot symbols arranged at predetermined intervals in the reception frame, and a channel characteristic predicted by the channel prediction unit. Based on this, it also has a weight calculation unit that calculates the precoding weight to be transmitted to the device on the other side for MIMO communication.
The channel prediction unit is a wireless communication device characterized in that the number of pilot symbols used for predicting channel characteristics is changed according to the round trip time .
前記第1処理部は、前記第2処理部から送信された信号を前記第2処理部へ折り返す回路構造を有し、
前記タイミング調整部は、前記第2処理部から送信した信号が前記第1処理部で折り返されて前記第2処理部で受信されるまでの時間を前記往復時間として測定することを特徴とする無線通信装置。 In the wireless communication device according to claim 1,
The first processing unit has a circuit structure that returns a signal transmitted from the second processing unit to the second processing unit.
The timing adjusting unit is characterized in that the time until the signal transmitted from the second processing unit is folded back by the first processing unit and received by the second processing unit is measured as the round-trip time. Communication device.
MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、受信フレームの復調及び復号には切り替え前の送受信系統を使用し、プリコーディングウェイトの算出には切り替え後の送受信系統を使用することを特徴とする無線通信装置。 In the wireless communication device according to claim 1 or 2 .
When switching the transmission / reception system used for MIMO communication, the transmission / reception system before switching is used for demodulation and decoding of the received frame, and the transmission / reception system after switching is used for calculating the precoding weight. apparatus.
MIMO通信に使用する送受信系統の切り替えに際して、受信フレームの復調及び復号とプリコーディングウェイトの算出に使用する送受信系統が徐々に切り替わるように、切り替えによって追加及び削除される各送受信系統を重み付けすると共に、プリコーディングウェイトの算出についての重み付けを受信フレームの復調及び復号についての重み付けより遅延させることを特徴とする無線通信装置。 In the wireless communication device according to claim 1 or 2 .
When switching the transmission / reception system used for MIMO communication, each transmission / reception system added or deleted by switching is weighted so that the transmission / reception system used for demodulation / decoding of received frames and calculation of precoding weight is gradually switched. A wireless communication device characterized in that the weighting for calculating the precoding weight is delayed from the weighting for demodulation and decoding of received frames.
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