JP7415687B2 - Wireless communication device and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method.
5GHz帯の電波を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11a規格、11n規格、11ac規格に基づく無線LANがある。11a規格では、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式をベースとして、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させて、最大54Mbit/sの伝送速度を実現している。さらに、11n規格では、複数アンテナを用いて同一の無線チャネルで空間分割多重を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)や、20MHzの周波数チャネルを2つ同時に利用して40MHzの周波数チャネルを利用するチャネルボンディング技術を用いて、最大600Mbit/sの伝送速度を実現している。また、11acの規格では、20MHzの周波数チャネルを8つまで同時に利用し最大160MHzの周波数チャネルとして利用するチャネルボンディング技術や、同一の無線チャネルで複数の宛先に対して異なる信号を同時伝送する下り回線のマルチユーザMIMO技術等を利用し、11n規格より高速かつ高効率な無線通信を実現している。 As high-speed wireless access systems using radio waves in the 5 GHz band, there are wireless LANs based on the IEEE802.11a standard, 11n standard, and 11ac standard. The 11a standard is based on an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation method, stabilizes characteristics in a multipath fading environment, and achieves a maximum transmission speed of 54 Mbit/s. Furthermore, the 11n standard supports MIMO (Multiple Input Multiple Output), which performs space division multiplexing on the same radio channel using multiple antennas, and channel bonding, which uses two 20 MHz frequency channels simultaneously and uses a 40 MHz frequency channel. The technology is used to achieve transmission speeds of up to 600 Mbit/s. In addition, the 11ac standard includes channel bonding technology that simultaneously uses up to eight 20MHz frequency channels as a maximum 160MHz frequency channel, and downlink technology that simultaneously transmits different signals to multiple destinations on the same wireless channel. It utilizes multi-user MIMO technology and other technologies to achieve faster and more efficient wireless communication than the 11n standard.
現在では、伝送速度の向上に加えて伝送効率の向上にも焦点を当てたIEEE802.11ax規格の策定も進められている。11axでは、同時伝送による空間的な周波数再利用の促進、OFDM変調方式の効率改善、また、マルチユーザ伝送として、上下回線のOFDMA伝送と上り回線のマルチユーザMIMO伝送が追加される予定である。 Currently, the IEEE 802.11ax standard is being formulated with a focus on improving transmission efficiency in addition to improving transmission speed. 11ax is scheduled to promote spatial frequency reuse through simultaneous transmission, improve the efficiency of OFDM modulation, and add uplink and downlink OFDMA transmission and uplink multi-user MIMO transmission as multi-user transmission.
また、高速伝送を行うために、CMA(Constant Modulus Algorithm)アダプティブアレーを用いて干渉波を抑制する技術が知られている(例えば非特許文献1参照)。 Furthermore, in order to perform high-speed transmission, a technique is known in which interference waves are suppressed using a CMA (Constant Modulus Algorithm) adaptive array (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来のCMAアダプティブアレーを用いた技術では、全てのアンテナ特性の受信信号ベクトルを用いて処理を行う必要があるため、受信信号の干渉や雑音の大きさによっては、通信品質が劣化してしまうことがある。 However, with conventional technology using CMA adaptive arrays, it is necessary to perform processing using received signal vectors of all antenna characteristics, so communication quality may deteriorate depending on the amount of received signal interference and noise. Sometimes I put it away.
また、近年の5Gなどの無線通信システムでは、マッシブMIMO伝送のようにアンテナ数の増大が飛躍的に進んでおり、全てのアンテナの受信信号を一括して処理するためには、計算処理量が多くなり過ぎてしまうことがある。 In addition, in recent years in wireless communication systems such as 5G, the number of antennas has increased dramatically, such as in massive MIMO transmission, and processing the received signals of all antennas at once requires a large amount of calculation processing. It can become too much.
本発明は、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a wireless communication device and a wireless communication method that can improve communication quality while suppressing the amount of calculation processing for a plurality of received signals.
本発明の一態様にかかる無線通信装置は、複数のアンテナと、ビーム形成部と、制御部と、信号分割部と、解析部と、選択部と、復調部とを有し、複数の前記アンテナは、変調された送信信号の1シンボル内で指向性を前記制御部の制御により複数回変化可能にされて前記送信信号を受信し、前記ビーム形成部は、複数の前記アンテナが受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力し、前記制御部は、前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成部が前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御し、前記信号分割部は、前記ビーム形成部が出力した信号を複数の受信信号パターンにそれぞれ対応する複数の信号に分割し、前記解析部は、前記信号分割部が分割した複数の信号の全ての組合せの中から、パイロット信号を用いて、信号数を削減させて復調した場合にスループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せを特定する解析を行い、前記選択部は、前記解析部が解析した結果に基づいて、前記信号分割部が分割した複数の信号の一部を選択し、前記復調部は、前記選択部が選択した信号をMIMO-OFDM復調することを特徴とする。 A wireless communication device according to one aspect of the present invention includes a plurality of antennas, a beam forming section, a control section, a signal division section, an analysis section, a selection section, and a demodulation section, and includes a plurality of antennas. receives the transmitted signal with the directivity changeable multiple times within one symbol of the modulated transmitted signal under the control of the control unit, and the beam forming unit receives the received signals received by the plurality of antennas . outputting a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the received signal; The signal dividing section controls the signal output by the beam forming section to output a plurality of reception signal patterns by changing the amplitude and phase of the reception signal multiple times, and the signal division section outputs a plurality of reception signal patterns by changing the amplitude and phase of the reception signal multiple times. The analysis unit calculates the throughput when demodulating the signals by reducing the number of signals using pilot signals from among all the combinations of the plurality of signals divided by the signal division unit. The selection section performs an analysis to identify a combination of signals with a maximum packet error rate or a combination of signals with a minimum packet error rate, and the selection section selects the combination of signals that the signal division section divides based on the analysis result of the analysis section. The present invention is characterized in that a part of the plurality of signals is selected, and the demodulation section performs MIMO-OFDM demodulation on the signal selected by the selection section.
本発明の一態様にかかる無線通信方法は、受信工程と、ビーム形成工程と、制御工程と、信号分割工程と、解析工程と、選択工程と、復調工程とを含み、前記受信工程では、変調された送信信号の1シンボル内で複数のアンテナの指向性を制御部の制御により複数回変化可能にされて前記送信信号を受信し、前記ビーム形成工程では、前記受信工程により受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力し、前記制御工程では、前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成工程により前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御し、前記信号分割工程では、前記ビーム形成工程により出力した信号を複数の受信信号パターンにそれぞれ対応する複数の信号に分割し、前記解析工程では、前記信号分割工程により分割した複数の信号の全ての組合せの中から、パイロット信号を用いて、信号数を削減させて復調した場合にスループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せを特定する解析を行い、前記選択工程では、前記解析工程により解析した結果に基づいて、前記信号分割工程により分割した複数の信号の一部を選択し、前記復調工程では、前記選択工程により選択した信号をMIMO-OFDM復調することを特徴とする。
A wireless communication method according to one aspect of the present invention includes a reception step, a beam forming step, a control step, a signal division step, an analysis step, a selection step, and a demodulation step, and in the reception step, modulation The directivity of a plurality of antennas can be changed multiple times within one symbol of the transmitted signal, and the transmitted signal is received by controlling the directivity of a plurality of antennas within one symbol of the transmitted signal, and in the beam forming step, A received signal pattern is output by changing the amplitude and phase, and in the control step, the beam forming step is performed within one symbol of the received signal while controlling to minimize a distortion component of an envelope of the received signal. control to output a plurality of received signal patterns by changing the amplitude and phase of the received signal multiple times, and in the signal dividing step, the signal output by the beam forming step is controlled to be outputted into a plurality of received signal patterns, respectively. The throughput is determined by dividing into a plurality of corresponding signals, and in the analysis step , demodulating by reducing the number of signals using a pilot signal from among all combinations of the plurality of signals divided by the signal division step. An analysis is performed to identify the combination of signals that has the maximum or the combination of signals that has the minimum packet error rate, and in the selection step, based on the results of the analysis in the analysis step, the plurality of signal combinations divided in the signal division step are The demodulation step performs MIMO-OFDM demodulation on the signal selected in the selection step.
本発明によれば、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve communication quality while suppressing the amount of calculation processing for a plurality of received signals.
まず、本発明がなされるに至った背景について説明する。図9は、比較例の無線基地局の構成例を示す図である。無線基地局4は、複数のアンテナ40、ビーム形成部41、RF(Radio Frequency)部42、A/D変換部43、制御部44、信号分割部45、及び復調部46を有する。
First, the background of the invention will be explained. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless base station as a comparative example. The
なお、図9においては、無線基地局4が受信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線基地局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。
In addition, in FIG. 9, only the main functional blocks required for the
アンテナ40は、例えばMIMO-OFDM信号を受信する。アンテナ40は、ビーム形成部41に接続されており、受信したMIMO-OFDM信号をビーム形成部41に対して出力する。
ビーム形成部41は、アンテナ40が受信した受信信号に対して、制御部44から入力される制御信号に応じて振幅と位相を変更し、変更した信号(受信信号パターン)を合成して、RF部42に対して出力する。例えば、ビーム形成部41は、制御部44の制御に応じて、受信信号の1シンボル内に複数(例えばP個)の受信信号パターンを出力する。
The
RF部42は、ビーム形成部41から入力されたMIMO-OFDM信号に対し、増幅・周波数変更・フィルタリングなどのアナログ処理を施し、処理した信号をA/D変換部43に対して出力する。つまり、RF部42は、一般的な無線装置のRFフロントエンドの機能が搭載されている。
The
A/D変換部43は、RF部42から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変更し、信号分割部45に対して出力する。また、A/D変換部43は、サンプリング周期を制御部44に対して通知する。ここでは、A/D変換部43は、受信信号のシンボルレート対してP倍の速度でサンプリングを行う。
The A/
制御部44は、無線基地局4を構成する各部を制御する。例えば、制御部44は、アンテナ40が1つのOFDMシンボルの信号を受信する間に、ビーム形成部41が受信信号の振幅と位相を複数回(例えばP回)変更するように制御を行い、ビーム形成部41に複数(例えばP個)の受信信号パターンを生成させる。
The
信号分割部45は、A/D変換部43から入力された信号を、制御部44が制御するアンテナ特性ごとに分割し、復調部46に対して出力する。
The
復調部46は、信号分割部45が分割した信号に対し、無線LANシステム等で規定されるMIMO-OFDMの復調処理を行う。
The
つまり、比較例の無線基地局4は、ビーム形成部41が振幅と位相を変更した全ての信号を合成し、復調部46が復調する構成となっている。
That is, the
このとき、無線基地局4は、受信信号の干渉や雑音の大きさによっては、通信品質が劣化してしまうことがある。さらに、近年の5Gなどの無線通信システムでは、マッシブMIMO伝送のようにアンテナ数の増大が飛躍的に進んでおり、全てのアンテナの受信信号を一括して処理するためには、計算処理量が多くなり過ぎてしまうことがある。
At this time, the communication quality of the
次に、一実施形態にかかる無線通信システムの構成例について説明する。図1は、一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図1に示すように、無線通信システムは、例えば、無線通信装置としての無線基地局1と、無線基地局1に対して無線通信可能な範囲であるサービスエリア内に存在するn台の無線端末局2-1~2-nとを有する。
Next, a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes, for example, a
無線端末局2-1~2-nは、無線基地局1に対して非同期に上り信号を送信する。以下、無線端末局2-1~2-nのように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に無線端末局2などと略記する。
The wireless terminal stations 2-1 to 2-n transmit uplink signals to the
図2は、無線端末局2の構成例を示す図である。図2に示すように、無線端末局2は、例えば変調部20、D/A変換部21、RF部22、及びアンテナ23を有する。なお、図2においては、無線端末局2が送信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線端末局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
変調部20は、例えば無線LANシステム等で規定されるMIMO-OFDMの変調処理を行い、変調した信号をD/A変換部21に対して出力する。
The
D/A変換部21は、変調部20から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変更し、RF部22に対して出力する。
The D/
RF部22は、D/A変換部21から入力され信号に対して、増幅・周波数変更・フィルタリングなどの処理を行い、処理した送信信号をアンテナ23に対して出力する。つまり、RF部22は、一般的な無線通信装置のRFフロントエンドの機能を備える。
The
アンテナ23は、RF部22から入力された送信信号を空中に放射する。
The
図3は、一実施形態にかかる無線基地局1の構成例を示す図である。無線基地局1は、複数のアンテナ10、ビーム形成部11、RF部12、A/D変換部13、制御部14、信号分割部15、選択部16、解析部17、及び復調部18を有する。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
なお、図3においては、無線基地局1が受信を行うために要する主な機能ブロックのみを記載しており、一般的に無線基地局に搭載されるそれ以外の機能ブロックについては記載していない。
Note that in FIG. 3, only the main functional blocks required for the
アンテナ10は、例えばMIMO-OFDM信号を受信する。アンテナ10は、ビーム形成部11に接続されており、受信したMIMO-OFDM信号をビーム形成部11に対して出力する。より具体的には、アンテナ10は、変調された送信信号の1シンボル内で指向性を複数回変化させつつ、送信信号を受信する。
ビーム形成部11は、アンテナ10が受信した受信信号に対して、制御部14から入力される制御信号に応じて振幅と位相を変更し、変更した信号(受信信号パターン)を合成して、RF部12に対して出力する。例えば、ビーム形成部11は、制御部14の制御に応じて、受信信号の1シンボル内に複数(例えばP個)の受信信号パターンを出力する。
The
図4は、ビーム形成部11が出力した受信信号パターン(アンテナ特性)の一例を示す図である。図4(a)は、ピーク方向が0度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(b)は、ピーク方向が90度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(c)は、ピーク方向が180度の場合の受信信号パターンを示す図である。図4(d)は、ピーク方向が270度の場合の受信信号パターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a received signal pattern (antenna characteristics) output by the
例えば、ビーム形成部11は、図4に示したように90°ずつずれた4方向にメインローブ、サイドローブ及びバックローブが生じるように合成を行う。
For example, the
RF部12(図3)は、ビーム形成部11から入力されたMIMO-OFDM信号に対し、増幅・周波数変更・フィルタリングなどのアナログ処理を施し、処理した信号をA/D変換部13に対して出力する。つまり、RF部12は、一般的な無線装置のRFフロントエンドの機能が搭載されている。
The RF unit 12 (FIG. 3) performs analog processing such as amplification, frequency change, and filtering on the MIMO-OFDM signal input from the
A/D変換部13は、RF部12から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変更し、信号分割部15に対して出力する。また、A/D変換部13は、サンプリング周期を制御部14に対して通知する。ここでは、A/D変換部13は、受信信号のシンボルレート対してP倍の速度でサンプリングを行う。
The A/
制御部14は、無線基地局1を構成する各部を制御する。例えば、制御部14は、アンテナ10が1つのOFDMシンボルの信号を受信する間に、ビーム形成部11が受信信号の振幅と位相を複数回(例えばP回)変更するように制御を行い、ビーム形成部11に複数(例えばP個)の受信信号パターンを生成させる。
The
ここで、制御部14は、受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、受信信号の1シンボル内でビーム形成部11が受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御する。
Here, the
信号分割部15は、A/D変換部13から入力された信号を、制御部14が制御するアンテナ特性ごとに複数の信号に分割し、選択部16に対して出力する。
The
選択部16は、信号分割部15から入力されたP個の信号を解析部17に対して出力し、解析部17から入力される指示信号に従って、信号分割部15から入力されたP個の信号の中からQ個(ただし、2≦Q<P)の信号を選択する。そして、選択部16は、選択したQ個の信号を復調部18に対して出力する。
The
解析部17は、選択部16から入力されたP個の信号の全ての組合せの中から、信号数をQ個に削減させて復調した場合に、通信品質が最も高くなるQ個の信号の組合せを特定する解析を行う。
The analysis unit 17 selects a combination of Q signals that provides the highest communication quality when the number of signals is reduced to Q and demodulated from among all combinations of the P signals input from the
ここで、通信品質が最も高い信号の組合せとは、スループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せなどであるとする。 Here, it is assumed that the combination of signals with the highest communication quality is the combination of signals with the maximum throughput, the combination of signals with the minimum packet error rate, or the like.
より具体的には、解析部17は、P個の信号の全ての組合せに対して復調した場合の通信品質を算出し、例えばスループットが最大となるQ個の信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となるQ個の信号の組合せを特定し、特定した信号の組合せ結果を指示信号として選択部16へ出力する。
More specifically, the analysis unit 17 calculates the communication quality when all combinations of P signals are demodulated, and calculates, for example, the combination of Q signals with the maximum throughput or the packet error rate. A combination of Q signals with the minimum is specified, and the result of the combination of the specified signals is output to the
復調部18は、選択部16から入力されたQ個の信号に対し、通信データを含む受信信号(シンボル)のCMA処理による干渉波抑圧と、MIMO-OFDMの復調処理を行う。
The
なお、無線基地局1は、アンテナ特性を受信信号の1シンボル内でP回変化させ、A/D変換部13が受信信号のシンボルレートに対してP倍の速度でA/D変換を行い、複数の異なる伝搬特性を持つP個の仮想ブランチを得る。
Note that the
従来は、1つのOFDMシンボル内に取得したP個の異なる受信信号をアレーデータとしてMIMO-OFDMの復調処理を行うためには、異なる時間における伝搬チャネルを取得する必要があった。 Conventionally, in order to perform MIMO-OFDM demodulation processing using P different received signals acquired within one OFDM symbol as array data, it was necessary to acquire propagation channels at different times.
これに対し、一実施形態にかかる無線基地局1は、一定包絡線アルゴリズム(CMA)をアレーアンテナのウエイト制御に利用している。CMAでは、送信された信号が一定の包絡線を持つという性質を利用するアレー出力の包絡線の歪成分が最小になるようにウエイトを制御する。
In contrast, the
図5は、CMAの動作原理の概要を示す図である。CMAは、アレーアンテナの出力信号の包絡線を一定にするようにウエイトを制御することを特徴とする。例えば、CMAにおいては、希望波である第1到来波と、第2到来波とを合成して合成波y(アレーアンテナの出力電圧)を生成し、合成波yと所望の包絡線値σを用いて、下式(1)によって表されるCMAの評価関数による評価が行われる。なお、式(1)におけるE[・]は、期待値を求める操作を表す。 FIG. 5 is a diagram showing an overview of the operating principle of CMA. CMA is characterized by controlling weights so as to keep the envelope of the output signal of the array antenna constant. For example, in CMA, a first arriving wave, which is a desired wave, and a second arriving wave are combined to generate a composite wave y (output voltage of an array antenna), and the composite wave y and a desired envelope value σ are combined. An evaluation is performed using a CMA evaluation function expressed by the following equation (1). Note that E[·] in equation (1) represents an operation for calculating an expected value.
そして、CMAでは、合成波yから第2到来波を抑圧して、第1到来波を抽出する。上式(1)に示すXは、アレーアンテナの受信信号ベクトルになる。 Then, in CMA, the second arriving wave is suppressed from the composite wave y, and the first arriving wave is extracted. X shown in the above equation (1) becomes the received signal vector of the array antenna.
しかし、無線基地局1においては、アレーアンテナから出力される信号が1系統しかない。よって、無線基地局1は、アレーアンテナの異なるアンテナで得られるXの変わりに、異なるアンテナ特性におけるP個の受信信号からなるベクトルを用いる。
However, in the
CMAは、タイミング同期を必要としないアルゴリズムであるため、タイミングの同期や伝搬チャネルの推定を必要としない。なお、CMAの基本的な特徴は、非特許文献1にも記載されている。
Since CMA is an algorithm that does not require timing synchronization, it does not require timing synchronization or propagation channel estimation. Note that the basic characteristics of CMA are also described in
つまり、制御部14は、受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、受信信号の1シンボル内でビーム形成部11が受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御している。
In other words, the
図6は、一実施形態にかかる無線通信システムにおける上り回線の通信シーケンスの一例を示す図である。図6に示すように、一実施形態にかかる無線通信システムでは、例えば無線端末局2-1,2-2が非同期に信号を伝送することが想定される。このとき、無線端末局2-1が送信する信号を希望波である上り回線のMIMO-OFDM信号とすると、無線端末局2-2が送信する信号は干渉信号となる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an uplink communication sequence in a wireless communication system according to an embodiment. As shown in FIG. 6, in the wireless communication system according to one embodiment, it is assumed that, for example, wireless terminal stations 2-1 and 2-2 transmit signals asynchronously. At this time, if the signal transmitted by the wireless terminal station 2-1 is an uplink MIMO-OFDM signal that is a desired wave, the signal transmitted by the wireless terminal station 2-2 is an interference signal.
無線基地局1は、受信ポートが1素子であっても1シンボル内でA/D変換部13がオーバーサンプリングによる変換を行うことにより、複数のアンテナ特性の異なるブランチを得ることができ、受信信号のみで干渉除去を実現するCMAを複数のパターンの異なるブランチに適用することにより、タイミング同期やチャネル推定が不要となる。
In the
次に、無線通信システムの変形例について説明する。図7は、実施形態にかかる無線通信システムが有する無線端末局2の第1変形例(無線端末局2a)を示す図である。
Next, a modification of the wireless communication system will be described. FIG. 7 is a diagram showing a first modification example (
図7に示すように、無線端末局2aは、パイロット信号生成部24、変調部25、D/A変換部21、RF部22、及びアンテナ23を有する。なお、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
As shown in FIG. 7, the
パイロット信号生成部24は、無線基地局1が信号電力と干渉電力の比を算出するための信号、及び無線基地局1がビットエラーレートを算出するための信号をパイロット信号として生成し、変調部25に対して出力する。
The pilot
ここで、パイロット信号は、0と1を規則的に並べた信号となり、その規則性は無線基地局1にも共有されているものとする。
Here, it is assumed that the pilot signal is a signal in which 0's and 1's are arranged regularly, and that this regularity is also shared by the
変調部25は、パイロット信号生成部24から入力されたパイロット信号を含めてMIMO-OFDMの変調処理を行い、変調した信号をD/A変換部21に対して出力する。
The
無線通信システムの変形例においては、図3に示した解析部17は、パイロット信号を用いて各ビームに対する所望の信号電力と干渉電力を算出し、スループットが最大となるQ個の信号の組合せを特定する。又は、解析部17は、パイロット信号を用いてパケットエラーレートを算出し、パケットエラーレートが最小となるQ個の信号の組合せを特定する。 In a modified example of the wireless communication system, the analysis unit 17 shown in FIG. 3 calculates the desired signal power and interference power for each beam using the pilot signal, and selects a combination of Q signals that maximizes the throughput. Identify. Alternatively, the analysis unit 17 calculates the packet error rate using the pilot signal and identifies a combination of Q signals that minimizes the packet error rate.
つまり、無線通信システムの変形例では、無線基地局1における計算処理の負荷を軽減するように、無線端末局2aがパイロット信号を含む信号を送信する。
That is, in the modified example of the wireless communication system, the
また、無線端末局2aは、図8に示した無線端末局2bのように、さらにビーム形成部26が設けられてもよい。ビーム形成部26は、無線端末局2bが送信する信号の例えばスループットを向上させるビームをアンテナ23が形成するように、信号の振幅及び位相を制御する。
Furthermore, the
このように、一実施形態にかかる無線通信システムは、通信品質が最も高くなるQ個の信号の組合せを無線基地局1が特定し、信号数をP個からQ個に削減させて復調を行うので、複数の受信信号に対する計算処理量を抑えつつ、通信品質を向上させることができる。
In this way, in the wireless communication system according to one embodiment, the
1・・・無線基地局、2-1~2-n,2a,2b・・・無線端末局、10・・・アンテナ、11・・・ビーム形成部、12・・・RF部、13・・・A/D変換部、14・・・制御部、15・・・信号分割部、16・・・選択部、17・・・解析部、18・・・復調部、20,25・・・変調部、21・・・D/A変換部、22・・・RF部、23・・・アンテナ、24・・・パイロット信号生成部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
を有し、
複数の前記アンテナは、
変調された送信信号の1シンボル内で指向性を前記制御部の制御により複数回変化可能にされて前記送信信号を受信し、
前記ビーム形成部は、
複数の前記アンテナが受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力し、
前記制御部は、
前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成部が前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御し、
前記信号分割部は、
前記ビーム形成部が出力した信号を複数の受信信号パターンにそれぞれ対応する複数の信号に分割し、
前記解析部は、
前記信号分割部が分割した複数の信号の全ての組合せの中から、パイロット信号を用いて、信号数を削減させて復調した場合にスループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せを特定する解析を行い、
前記選択部は、
前記解析部が解析した結果に基づいて、前記信号分割部が分割した複数の信号の一部を選択し、
前記復調部は、
前記選択部が選択した信号をMIMO-OFDM復調すること
を特徴とする無線通信装置。 It has a plurality of antennas, a beam forming section, a control section, a signal division section, an analysis section, a selection section, and a demodulation section,
The plurality of antennas include:
receiving the transmitting signal with the directivity changeable multiple times within one symbol of the modulated transmitting signal under the control of the control unit;
The beam forming section is
outputting a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the received signal received by the plurality of antennas;
The control unit includes:
The beam forming unit changes the amplitude and phase of the received signal multiple times within one symbol of the received signal, while controlling to minimize the distortion component of the envelope of the received signal, thereby forming a plurality of received signals. control to output the pattern,
The signal dividing section is
dividing the signal output by the beam forming unit into a plurality of signals each corresponding to a plurality of received signal patterns;
The analysis section includes:
Among all the combinations of the plurality of signals divided by the signal division section, the combination of signals that has the maximum throughput or the minimum packet error rate when demodulated by reducing the number of signals using pilot signals. Perform analysis to identify the combination of signals that will result in
The selection section is
Selecting a part of the plurality of signals divided by the signal dividing unit based on the results analyzed by the analyzing unit,
The demodulation section includes:
A wireless communication device, characterized in that the signal selected by the selection unit is subjected to MIMO-OFDM demodulation.
を含み、
前記受信工程では、
変調された送信信号の1シンボル内で複数のアンテナの指向性を制御部の制御により複数回変化可能にされて前記送信信号を受信し、
前記ビーム形成工程では、
前記受信工程により受信した受信信号の振幅及び位相を変更して受信信号パターンを出力し、
前記制御工程では、
前記受信信号の包絡線の歪成分を最小にするように制御しつつ、前記受信信号の1シンボル内で前記ビーム形成工程により前記受信信号の振幅及び位相を複数回変更することによって複数の受信信号パターンを出力するように制御し、
前記信号分割工程では、
前記ビーム形成工程により出力した信号を複数の受信信号パターンにそれぞれ対応する複数の信号に分割し、
前記解析工程では、
前記信号分割工程により分割した複数の信号の全ての組合せの中から、パイロット信号を用いて、信号数を削減させて復調した場合にスループットが最大となる信号の組合せ、又は、パケットエラーレートが最小となる信号の組合せを特定する解析を行い、
前記選択工程では、
前記解析工程により解析した結果に基づいて、前記信号分割工程により分割した複数の信号の一部を選択し、
前記復調工程では、
前記選択工程により選択した信号をMIMO-OFDM復調すること
を特徴とする無線通信方法。 including a receiving process, a beam forming process, a control process, a signal division process, an analysis process, a selection process, and a demodulation process,
In the receiving step,
The directivity of the plurality of antennas can be changed multiple times within one symbol of the modulated transmission signal under the control of a control unit, and the transmission signal is received;
In the beam forming step,
outputting a received signal pattern by changing the amplitude and phase of the received signal received in the receiving step;
In the control step,
A plurality of received signals are generated by changing the amplitude and phase of the received signal multiple times by the beam forming step within one symbol of the received signal while controlling to minimize the distortion component of the envelope of the received signal. control to output the pattern,
In the signal dividing step,
dividing the signal output by the beam forming step into a plurality of signals each corresponding to a plurality of received signal patterns;
In the analysis step,
Among all the combinations of the plurality of signals divided by the signal division step, the combination of signals that has the maximum throughput or the minimum packet error rate when demodulated by reducing the number of signals using pilot signals. Perform analysis to identify the combination of signals that will result in
In the selection step,
Selecting a part of the plurality of signals divided by the signal division step based on the results analyzed by the analysis step,
In the demodulation step,
A wireless communication method, comprising performing MIMO-OFDM demodulation on the signal selected in the selection step.
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渡部 一聖,西森 健太郎,谷口 諒太郎,村上 友規,仮想 Massive アレーを用いた伝搬環境制御法の提案,信学技報 IEICE Technical Report CQ2019-15,日本,一般社団法人 電子情報通信学会,2019年05月,pp.23-26 |
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