KR101176432B1 - System, method, and apparatus for wireless communication - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명은 계산 부하의 높은 채널 행렬의 특이치 분해(SVD) 처리를 적은 횟수로 해서 SVD-MIMO 통신을 효율적으로 실현된다. 수신기는, 송신기로부터의 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 취득하고, 다운링크의 송신 가중치 V를 얻고 채널 행렬 H의 SVD에 의해 수신 가중치 UH를 얻는다. 그리고 수신기는, U의 공액 행렬 U*를 업링크의 송신 가중치로 하고, U*로 가중된 기준 신호를 송신기에 보낸다. 송신기는, U*로 가중된 기준 신호를 수신하고, 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 수신된 상기 기준 신호를 다운링크의 송신 가중치 V와 대각 행렬 D로 분리한다.

Figure R1020067020013

채널 행렬, 특이치 분해, 유니터리 행렬, 송신 가중치, 수신 가중치, 대각 행렬, 기준 신호, 업링크, 다운링크

The disclosed invention efficiently realizes SVD-MIMO communication with a small number of singular value decomposition (SVD) processing of a high channel matrix of computational load. The receiver obtains the channel matrix H using the reference signal from the transmitter, obtains the transmission weight V of the downlink, and obtains the reception weight U H by the SVD of the channel matrix H. The receiver then transmits a reference signal weighted to U * to the transmitter, with the conjugate matrix U * of U being the uplink transmission weight. The transmitter receives the U * weighted reference signal and separates the received reference signal into a transmission weight V and a diagonal matrix D of the downlink based on the attributes of the unitary matrix.

Figure R1020067020013

Channel matrix, outlier decomposition, unitary matrix, transmit weight, receive weight, diagonal matrix, reference signal, uplink, downlink

Description

무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법 {SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR WIRELESS COMMUNICATION}Wireless communication system, wireless communication device and wireless communication method {SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 2004년 5월 10일 일본특허청에 출원된 일본특허출원 제2004-140485호의 요지를 포함하며, 상기 문헌의 전체 내용은 본 명세서에 원용된다.The present invention includes the subject matter of Japanese Patent Application No. 2004-140485 filed with the Japan Patent Office on May 10, 2004, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 발명은, 무선 LAN(Local Area Network)와 같이 복수의 무선국 사이에서 광대역의 무선 전송을 실현하는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이며, 특히, 복수의 안테나를 가지는 송신기와 복수의 안테나를 가지는 수신기가 쌍으로 되어, 공간 다중을 이용하여 복수의 논리적 채널을 형성한 통신(MIMO)(Multi Input Multi Output))을 행함으로써 전송 용량이 확대되는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication device, a wireless communication method, and a computer program for realizing broadband wireless transmission between a plurality of wireless stations, such as a wireless local area network (LAN). A wireless communication system in which transmission capacity is increased by pairing a transmitter and a receiver having a plurality of antennas and performing communication (Multi Input Multi Output (MIMO)) in which a plurality of logical channels are formed using spatial multiplication. A communication device, a method of wireless communication, and a computer program.

더욱 상세하게는, 본 발명은 송수신 안테나 쌍을 요소(elements)로 하는 채널 행렬의 특이치 분해(SVD)를 이용한 폐루프(closed-loop)형의 MIMO 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이며, 특히, 계산 부하의 높은 채널 행렬의 특이치 분해 처리를 보다 적은 횟수로 해서 SVD-MIMO 통신을 실현하는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus for performing a closed-loop MIMO transmission using singular value decomposition (SVD) of a channel matrix having transmission / reception antenna pairs as elements. It relates to a wireless communication method and a computer program, and more particularly, to a wireless communication system, a wireless communication device, and a wireless communication method for realizing SVD-MIMO communication with fewer times of singular value decomposition processing of a high channel matrix of computational load, and Relates to a computer program.

LAN으로 대표되는 컴퓨터 네트워킹에 의해, 정보 자원의 공유나 기기 자원의 공유를 효율적으로 실현할 수 있다. 여기서, 종래의 유선 방식에 의한 LAN 배선으로부터 사용자를 해방하는 시스템으로서, 무선 LAN이 주목되어 있다. 무선 LAN에 의하면, 사무실 등의 작업 공간에 있어서, 유선 케이블의 대부분을 생략할 수 있고, 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 통신 단말기를 비교적 용이하게 이동시킬 수 있다.By computer networking represented by LAN, it is possible to efficiently share information resources and device resources. Here, a wireless LAN is attracting attention as a system for releasing a user from LAN wiring by a conventional wired system. According to the wireless LAN, most of the wired cable can be omitted in a work space such as an office and a communication terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily.

최근에는, 무선 LAN 시스템의 고속화, 저가격화에 따라 그 수요가 현저하게 증가하고 있다. 특히, 사람의 신변에 존재하는 복수의 전자 기기 사이에서 소규모의 무선 네트워크를 구축하여 정보 통신을 행하기 위하여, 퍼스널 영역 네트워크(PAN)의 도입이 검토되어 있다. 예를 들면, 2.4GHz대나, 5GHz대 등, 감독 관청의 면허가 불필요한 주파수 대역을 이용하여, 상이한 무선 통신 시스템 및 무선 통신 장치가 규정되어 있다.In recent years, the demand is remarkably increasing with the high speed and low price of a wireless LAN system. In particular, introduction of a personal area network (PAN) has been considered in order to establish a small-scale wireless network and perform information communication between a plurality of electronic devices existing in the human body. For example, different radio communication systems and radio communication apparatuses are defined by using a frequency band for which the supervisory authority does not need a license such as the 2.4 GHz band or the 5 GHz band.

무선 네트워크에 관한 표준적인 규격으로서는, IEEE(the Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(예를 들면, 비특허 문헌 1을 참조)이나, HiperLAN/2(예를 들면, 비특허 문헌 2 또는 비특허 문헌 3을 참조)나, IEEE 302.15.3, 블루투스 통신 등을 들 수가 있다. IEEE 802.11 규격에 대하여는, 무선 통신 방식이나 사용하는 주파수 대역의 차이 등에 의해, IEEE 802.11a(예를 들면, 비특허 문헌 4를 참조), 802.11b, 802.11g 이라는 확장 규격이 존재한다.Examples of standard standards for wireless networks include the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (see, for example, Non Patent Literature 1), and HiperLAN / 2 (for example, Non Patent Literature 2 or Non Patent Literature). 3), IEEE 302.15.3, Bluetooth communication, and the like. As for the IEEE 802.11 standard, there are extension standards such as IEEE 802.11a (for example, refer to Non-Patent Document 4), 802.11b, and 802.11g due to a difference in a wireless communication method, a frequency band to be used, and the like.

IEEE 802.11a의 규격에서는, 최대로, 54Mbps의 통신 속도를 달성하는 변조 방식을 서포트하고 있다. 그러나 통신 속도로서 새로운 고 비트 레이트를 실현할 수 있는 무선 규격이 요구되고 있다. 예를 들면, IEEE 802.11n에서는, 실효 처리량(effective throughout)으로 100MBPS를 넘는 고속의 무선 LAN 기술의 개발을 목표로 하여, 차세대의 무선 LAN 규격을 책정하고 있다.The IEEE 802.11a standard supports a modulation scheme that achieves a maximum communication speed of 54 Mbps. However, there is a demand for a wireless standard capable of realizing a new high bit rate as a communication speed. For example, IEEE 802.11n is devising the next generation wireless LAN standard aiming at the development of a high speed wireless LAN technology exceeding 100MBPS in effective throughout.

무선 통신의 고속화를 실현하는 기술의 하나로서 MIMO 통신이 주목을 끌고 있다. 이것은, 송신기 측과 수신기 측의 양쪽에 있어서 복수의 안테나 소자를 구비하고, 공간 다중 한 전송로(이하, "MIMO 채널"이라고 함)를 실현하는 것으로, 전송 용량의 확대를 도모하여 통신 속도 향상을 달성하는 기술이다. MIMO 통신은 공간 다중을 이용하므로, 주파수 대역을 효과적으로 이용한다.MIMO communication is attracting attention as one of the technologies for realizing the high speed of wireless communication. This includes a plurality of antenna elements on both the transmitter side and the receiver side, and realizes a spatial multiplex transmission path (hereinafter referred to as a " MIMO channel ") to increase transmission capacity and improve communication speed. It is a technique to achieve. Since MIMO communication uses spatial multiplexing, it effectively uses frequency bands.

MIMO 통신 방식은, 송신기에 있어서 복수개 안테나에 송신 데이터를 분배하여 송출하고, 복수의 가상적인 MIMO 채널을 이용하여 전송하고, 수신기에서는 복수개 안테나에 의해 수신된 신호로부터 신호 처리에 의해 수신 데이터를 얻는 채널의 특성을 이용한 통신 방식이며, 단순한 송수신 적응형 안테나 어레이와는 상이하다.In the MIMO communication system, a transmitter distributes and transmits transmission data to a plurality of antennas, transmits the data using a plurality of virtual MIMO channels, and a receiver obtains received data by signal processing from signals received by the plurality of antennas. It is a communication method using the characteristics of and is different from a simple transmit and receive adaptive antenna array.

도 4에는 MIMO 통신 시스템이 개념적으로 도시되어 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 송수신기 각각에 복수의 안테나가 장비되어 있다. 송신측에서는, 복수의 송신 데이터를 공간/시간 부호화하고 다중화하고 M개의 안테나에 분배하여, 복수의 MIMO 채널에 송출하고, 수신측에서는, 채널 경유로 N개의 안테나에 의해 수신된 수신 신호를 공간/시간 복호하여 수신 데이터를 얻을 수 있다. 이 경우의 채널 모델은, 송신기 주위의 전파 환경(전달 함수)과 채널 공간의 구조(전달 함수)와 수신기 주위의 전파 환경(전달 함수)에 의해 구성된다. 각 안테나로부터 전송되는 신호를 다중화할 때, 크로스토크(Cross talk)가 발생하지만, 수신측의 신호 처리에 의해 다중화된 각 신호를 크로스토크 없이 정확하게 인출할 수 있다.4 conceptually illustrates a MIMO communication system. As shown in the figure, each of the transceivers is equipped with a plurality of antennas. On the transmitting side, a plurality of transmission data are space / time encoded, multiplexed, distributed to M antennas, and transmitted to a plurality of MIMO channels. On the receiving side, the receiving signals received by the N antennas via the channel are space / time decoded. Receive data can be obtained. The channel model in this case is composed of the propagation environment (transfer function) around the transmitter, the structure of the channel space (transmission function), and the propagation environment (transfer function) around the receiver. When the signals transmitted from each antenna are multiplexed, cross talk occurs, but each signal multiplexed by the signal processing on the receiving side can be accurately extracted without cross talk.

MIMO 전송의 구성 방법으로서는 다양한 방식이 제안되어 있지만, 안테나의 배치에 따라 어떻게 채널 정보를 송수신 사이에서 교환할지가 실장의 큰 과제로 된다.Various methods have been proposed as a configuration method of MIMO transmission, but how to exchange channel information between transmission and reception according to the arrangement of antennas is a big problem for implementation.

채널 정보를 교환하는 데는, 기존 정보(프리앰블 정보)를 송신측으로부터 수신측에만 전송하는 방법이 용이하지만, 이 경우에는 송신기와 수신기가 서로 독립적으로 공간 다중 전송을 행하는 것으로 되어, 개루프형의 MIMO 전송 방식이라 한다. 또, 이 방법의 발전형으로서 수신측으로부터 송신측에도 프리앰블 정보를 피드백함으로써, 송수신 사이에서 이상적인 공간 직교 채널을 작성하는 폐루프형의 MIMO 전송 방식도 있다.In order to exchange channel information, it is easy to transmit existing information (preamble information) only from the transmitting side to the receiving side. In this case, the transmitter and the receiver perform spatial multiplexing independently of each other. It is called a transmission method. As a further development of this method, there is also a closed loop MIMO transmission method in which the preamble information is fed back from the reception side to the transmission side to create an ideal spatial orthogonal channel between transmission and reception.

개루프형의 MIMO 전송 방식으로서, 예를 들면, V-BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) 방식을 들 수가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 송신측에서는, 특히 안테나 가중치 계수 행렬을 부여하지 않고, 단순하게 안테나마다 신호를 다중화하여 보낸다. 바꾸어 말하면, 안테나 가중치 계수 행렬을 얻기 위한 피드백 수속이 일체 생략된다. 송신기는, 다중화 신호를 송출하기 전에, 수신기 측에서 채널 추정을 행하기 위한 트레이닝 신호를, 예를 들면, 안테나마다 시분할로 삽입한다. 이것에 대하여, 수신기에서는, 채널 추정부에서 트레이닝 신호를 이용하여 채널 추정을 행하고, 각 안테나 쌍에 대응한 채널 정보 행렬 H를 산정한다. 그리고 제로-포커싱(Zero-focusing)과 소거(Cancellation)를 적절 하게 조합함으로써, 소거에 의해 생긴 안테나 자유도를 활용하여 SN비를 향상시켜, 복호의 확실도를 높인다.As an open-loop MIMO transmission method, for example, V-BLAST (Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) method is mentioned (for example, refer patent document 1). In the transmitting side, a signal is simply multiplexed for each antenna without being given an antenna weight coefficient matrix. In other words, the feedback procedure for obtaining the antenna weight coefficient matrix is omitted at all. Before transmitting the multiplexed signal, the transmitter inserts a training signal for performing channel estimation on the receiver side, for example, by time division for each antenna. In contrast, the receiver estimates the channel using the training signal in the channel estimating unit and calculates the channel information matrix H corresponding to each antenna pair. By appropriately combining zero-focusing and cancellation, the SN ratio is improved by utilizing the antenna degree of freedom caused by the cancellation, thereby increasing the accuracy of decoding.

또, 폐루프형의 MIMO 전송의 이상적인 형태의 하나로서 전반로 함수(propagation path function)의 특이치 분해(SVD: Singular Value Decomposition)를 이용한 SVD-MIMO 방식이 알려져 있다(예를 들면, 비특허 문헌 5를 참조).As an ideal form of closed-loop MIMO transmission, an SVD-MIMO method using singular value decomposition (SVD) of a propagation path function is known (for example, non-patent literature). 5).

도 5에는 SVD-MIMO 전송 시스템이 개념적으로 도시되어 있다. SVD-MIMO 전송에서는, 각 안테나 쌍에 대응하는 채널 정보를 요소로 한 수치 행렬 즉 채널 정보 행렬 H를 특이치 분해해서 UDVH를 구하고, 송신측의 안테나 가중치 계수 행렬로서 V를 부여하는 동시에, 수신측의 안테나 가중치 계수 행렬로서 UH를 부여한다. 이로써, 각각의 MIMO 채널은, 각 특이치 λi의 평방근을 대각 요소에 가지는 대각 행렬 D로서 표현되고, 크로스토크가 전혀 없이 신호를 다중화하여 전송할 수 있다. 이 경우, 송신기 측과 수신기 측의 양쪽에 있어서, 공간 분할 즉 공간 직교 다중화된 논리적으로 독립된 복수의 전송로를 실현할 수 있다.5 conceptually illustrates an SVD-MIMO transmission system. In SVD-MIMO transmission, a UDV H is obtained by singular value decomposition of a numerical matrix, that is, a channel information matrix H, using channel information corresponding to each antenna pair as an element, a V is given as an antenna weight coefficient matrix on the transmitting side, and received. U H is given as an antenna weight coefficient matrix on the side. Thus, each MIMO channel is represented as a diagonal matrix D having the square root of each singular value λ i in the diagonal element, and can transmit multiplexed signals without crosstalk at all. In this case, both of the transmitter side and the receiver side can realize a plurality of logically independent transmission paths that are spatial division, that is, spatial orthogonal multiplexing.

SVD-MIMO 전송 방식에 의하면, 이론적으로는 최대의 통신 용량을 달성할 수 있고, 예를 들면, 송수신기가 안테나를 2개씩 가지면, 최대 2배의 전송 용량을 얻을 수 있다.According to the SVD-MIMO transmission method, theoretically, the maximum communication capacity can be achieved. For example, if the transceiver has two antennas, the maximum transmission capacity can be obtained twice.

여기서, SVD-MIMO 전송 방식의 메커니즘에 대하여 상세하게 설명한다. 송신기의 안테나 개수를 M으로 하면 송신 신호 x는 M×1의 벡터로 표현되고, 또, 수신 기의 안테나 개수를 N으로 하면 수신 신호 y는 N×1의 벡터에 의해 표현된다. 이 경우, 채널 특성은 N×M의 수치 행렬 즉 채널 행렬 H로서 표현된다. 채널 행렬 H의 요소 hij는, j번째의 송신 안테나로부터 i번째의 수신 안테나로의 전달 함수이다. 그리고 수신 신호 벡터 y는, 하기 식(1)과 같이, 송신 신호 벡터에 채널 정보 행렬을 곱셈하고, 또한 잡음 벡터 n을 가산하여 표현된다.Here, the mechanism of the SVD-MIMO transmission method will be described in detail. When the number of antennas of the transmitter is M, the transmission signal x is represented by a vector of M × 1. When the number of antennas of the receiver is N, the received signal y is represented by a vector of N × 1. In this case, the channel characteristic is expressed as a numeric matrix of N x M, that is, the channel matrix H. The element h ij of the channel matrix H is a transfer function from the j th transmit antenna to the i th receive antenna. The received signal vector y is expressed by multiplying the transmission signal vector by the channel information matrix and adding the noise vector n as shown in the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112006070348765-pct00001
Figure 112006070348765-pct00001

전술한 바와 같이, 채널 정보 행렬 H를 특이치 분해하면, 하기 식 (2)와 같이 된다.As described above, the singular value decomposition of the channel information matrix H yields the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112006070348765-pct00002
Figure 112006070348765-pct00002

여기서, 송신측의 안테나 가중치 계수 행렬 V와 수신측의 안테나 가중치 행렬 U는, 각각 하기 식 (3), (4)를 만족시키는 유니터리 행렬이다.Here, the antenna weight coefficient matrix V on the transmitting side and the antenna weight matrix U on the receiving side are unitary matrices that satisfy the following expressions (3) and (4), respectively.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112006070348765-pct00003
Figure 112006070348765-pct00003

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112006070348765-pct00004
Figure 112006070348765-pct00004

구체적으로, HHH의 정규화된 고유 벡터를 배열된 것이 수신측의 안테나 가중치 행렬 UH이며, HHH의 정규화된 고유 벡터를 배열된 것이 송신측의 안테나 가중치 행렬 V이다. 또, D는 대각 행렬이며 HHH 또는 HHH의 특이치 λi의 평방근을 대각 성분에 가진다. 크기는, 송신 안테나 수 M과 수신 안테나 수 N 중 작은 수이며, min(M, N)의 크기의 정방 행렬이며 대각 행렬로 된다.Specifically, the normalized eigenvectors of HH H are arranged in the antenna weight matrix U H of the receiving side, and the antenna weight matrix V of the transmitting side is arranged in the normalized eigenvector of H H H. In addition, D is a diagonal matrix having the square root of the singular value λ i of H H H HH H or the diagonal elements. The magnitude | size is a smaller number among the transmission antenna number M and the reception antenna number N, and is a square matrix of the magnitude of min (M, N), and becomes a diagonal matrix.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112006070348765-pct00005
Figure 112006070348765-pct00005

전술에서는, 실수에서의 특이치 분해에 대하여 설명하였으나, 허수에까지 확장한 경우의 특이치 분해에는 주의해야 할 점이 있다. U와 V는 고유 벡터로 구성되는 행렬이지만, 고유 벡터를 법칙(norm)이 1로 되도록 하는 조작 즉 정규화를 행한 경우라도, 단일의 것으로는 안되므로, 위상이 상이한 고유 벡터가 무수히 존재한다. U와 V의 위상 관계에 따라서는, 상기 식 (2)가 성립되지 않는 경우가 있다. 즉, U와 V는 각각 정확하였으나, 위상만큼 각각 임의로 회전하고 있기 때문이다. 위상을 완전 일치시키기 위해서는, V는 통상대로 HHH의 고유 벡터로서 구한다. 그리고 U는, 상기 식 (2)의 양 변에 우측으로부터 V를 곱하여, 하기 식과 같이 해서 구하도록 한다.In the above description, the singular value decomposition in the real number has been described, but there is a point to pay attention to the singular value decomposition in the case of extending to the imaginary number. U and V are matrices composed of eigenvectors. However, even when the eigenvector is manipulated such that the norm is 1, i.e., normalization, the eigenvectors are not singular, and there are numerous eigenvectors with different phases. Depending on the phase relationship between U and V, the above formula (2) may not hold. That is, although U and V are correct, respectively, they rotate arbitrarily by phase. In order to completely match the phase, V is usually obtained as an eigenvector of H H H. And U is multiplied by V from the right side to both sides of said Formula (2), and is calculated | required as follows.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112006070348765-pct00006
Figure 112006070348765-pct00006

송신측에서는 안테나 가중치 계수 행렬 V를 사용하여 가중하여 송신하고, 수신측에서는 안테나 가중치 계수 행렬 UH로 가중하여 수신하면, U와 V가 유니터리 행렬인 것으로부터, U는 N×min(M, N)이고, V는 M×min(M, N)인, 하기 식과 같이 된다.When the transmitting side weights and transmits using the antenna weighting coefficient matrix V, and the receiving side weights and receives the antenna weighting coefficient matrix U H , since U and V are unitary matrices, U is N × min (M, N). And V is the following formula, which is Mxmin (M, N).

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112006070348765-pct00007
Figure 112006070348765-pct00007

여기서, 수신 신호 y와 송신 신호 x는, 송신 안테나와 수신 안테나의 수로 정해지는 벡터가 아니고, (min(M, N)×1) 벡터이다.Here, the reception signal y and the transmission signal x are not vectors determined by the number of transmission antennas and reception antennas, but are (min (M, N) × 1) vectors.

D는 대각 행렬이므로, 각 송신 신호가 크로스토크하는 것 없이 수신할 수 있다. 그리고 독립된 각 MIMO 채널의 진폭은 특이치 λ의 평방근에 비례하므로, 각 MIMO 채널의 전력의 크기는 λ에 비례한다.Since D is a diagonal matrix, each transmission signal can be received without crosstalk. Since the amplitude of each independent MIMO channel is proportional to the square root of the singular value lambda, the magnitude of power of each MIMO channel is proportional to lambda.

잡음 성분 n 역시, U의 열은 법칙이 1에 정규화된 고유 벡터이므로, UHn는 그 잡음 전력을 바꾸는 것은 아니다. 사이즈로서는, UHn는 (min(M, N)) 벡터로 되고, y 및 x와 같은 사이즈이다.Since the noise component n is also a eigenvector whose law is normalized to 1, U H n does not change its noise power. As the size, U H n becomes a (min (M, N)) vector and is the same size as y and x.

이와 같이 SVD-MIMO 전송에서는, 동일한 주파수 및 동일한 시간에 있으면서, 크로스토크가 없는 복수의 논리적으로 독립인 MIMO 채널을 얻을 수 있다. 즉, 같은 시각에 동일 주파수를 사용하여, 복수의 데이터를 무선 통신으로 전송하는 것이 가능해져, 전송 속도의 향상을 실현할 수 있다.As described above, in the SVD-MIMO transmission, a plurality of logically independent MIMO channels can be obtained at the same frequency and at the same time and without crosstalk. In other words, it is possible to transmit a plurality of data by wireless communication using the same frequency at the same time, thereby improving the transmission speed.

그리고 SVD-MIMO 통신 시스템에 있어서 얻어지는 MIMO 채널 수는, 일반적으로, 송신 안테나 개수 M과 수신 안테나 개수 N 중 적은 편 min[M, n]에 상당한다. 또, 송신측에 있어서의 안테나 가중치 계수 행렬 V는, MIMO 채널 수 분의 송신 벡터 vi로 구성된다(V=[v1, v2, …, vmin [M, N]]). 또, 각 송신 벡터 vi의 요소 수는 송신 안테나 개수 M이다.In general, the number of MIMO channels obtained in the SVD-MIMO communication system corresponds to the smaller one of the number of transmission antennas M and the number of reception antennas N min [M, n]. The antenna weight coefficient matrix V on the transmission side is composed of transmission vectors vi for MIMO channels (V = [v 1 , v 2 , ..., v min [M, N] ]). In addition, the number of elements of each transmission vector vi is the number of transmission antennas M. FIG.

일반적으로, SVD-MIMO로 대표되는 폐루프형 MIMO 방식은, 송신기 측이 전반로의 정보를 고려하여, 그 안테나에 대한 최적의 안테나 가중치 계수를 산출할 수 있다. 또한, 각 송신 안테나의 비트 스트림에게 주는 부호화 비율이나 변조 방식을 최적화시킴으로써, 더욱 이상적인 정보 전송을 실현할 수 있도록 되어 있다.In general, in the closed loop type MIMO scheme represented by SVD-MIMO, the transmitter side may calculate the optimal antenna weight coefficient for the antenna in consideration of the information of the propagation path. Further, by optimizing the coding rate and modulation scheme for the bit stream of each transmitting antenna, more ideal information transmission can be realized.

다른 한편, 폐루프형 MIMO 방식을 실제 시스템으로서 도입하는 데는, 송수신기의 이동에 의해 채널 변동이 큰 경우에, 수신측으로부터 송신측으로의 피드백을 걸치는 빈도가 많이 필요하다는 등의 문제도 있다. 또, SVD-MIMO 통신 방식에 있어서는, 특이치 분해의 연산을 리얼타임으로 행하는 것은 용이하지 않고, 도출된 V 또는 UH를 미리 상대방에게 전해주는 셋업 단계(setup procedure)가 필요하다.On the other hand, the introduction of the closed loop MIMO scheme as a real system also requires a problem that a large frequency of feedback from the receiver side to the transmitter side is required when the channel variation is large due to the movement of the transceiver. In the SVD-MIMO communication system, it is not easy to perform singular value decomposition in real time, and a setup procedure for transmitting the derived V or U H to the counterpart in advance is required.

SVD-MIMO 전송의 적용 대상으로 되는 LAN 시스템의 하나인 IEEE 802.11a 즉 5GHz대의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중) 통신 방식을 예로 취하여, 송신측 안테나 계수 행렬 V의 정보 양에 대하여 고찰해 본다. 송수신 안테나 소자 수를 3개씩으로 하면, 송신측의 안테나 계수 행렬 V는 3×3 행렬이 되어, 그 요소 수는 9이다. 1요소당 10비트 정밀도의 실수와 복소수로 표현되어 있는 것으로 하고, 52 캐리어에 대한 행렬 V가 필요하면, 9,360 비트(=9(행렬의 요소 수)×2(복소수의 실수부, 허수부)×10(비트)×52(OFDM 서브 캐리어수)를 수신기로부터 송신기에 피드백해야만 한다.Considering the amount of information in the antenna coefficient matrix V of the transmitting side, taking an example of IEEE 802.11a, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication scheme, which is one of LAN systems to which SVD-MIMO transmission is applied. Try it. If the number of transmission / reception antenna elements is three, the antenna coefficient matrix V on the transmitting side becomes a 3 × 3 matrix, and the number of elements is nine. If it is expressed by real number and complex number of 10-bit precision per element, and matrix V for 52 carriers is required, it is 9,360 bits (= 9 (number of elements of matrix) x 2 (complex real part, imaginary part) x) 10 (bits) x 52 (number of OFDM subcarriers) must be fed back from the receiver to the transmitter.

여기서, 실제의 SVD-MIMO 송수신 시스템을 구성하는 경우에 고려하지 않으면 되지 않는 점에 대하여 설명한다.Here, a description will be given of the fact that it must be considered when configuring the actual SVD-MIMO transmission / reception system.

SVD-MIMO 전송 방식의 기본형에 있어서는, 수신기에서는, 취득한 채널 행렬 H를 특이치 분해하여, 수신용의 가중치 벡터 UH와 송신기로 사용하는 송신 가중치 벡터 V를 구하고, 이 V를 송신기 측에 피드백한다. 그리고 송신기에서는, 이 V를 송신 가중치로서 사용한다.In the basic type of the SVD-MIMO transmission system, the receiver performs singular value decomposition of the acquired channel matrix H to obtain a weight vector U H for reception and a transmission weight vector V for use in the transmitter, and feeds this V back to the transmitter. . The transmitter uses this V as the transmission weight.

그런데 송신기 측에 피드백하는 송신 가중치 행렬 V의 정보 양이 크기 때문에, V의 정보를 솎아내 보냈을 경우 등에, 바로 그 V의 정보와의 오차 때문에, MIMO 채널 사이의 직교 상태가 망가져 버려 크로스토크가 생겨 버린다.However, since the amount of information in the transmission weighting matrix V fed back to the transmitter is large, when the V information is extracted and sent, the orthogonal state between the MIMO channels is broken due to an error with the V information. It occurs.

그래서, 통상은, 수신기 측에서 취득한 송신 가중치 행렬 V를 송신기 측에 피드백한 후, 송신기는 그 행렬 V를 사용하여 기준 신호를 가중치를 부여하여 송신기에 송신하고, 수신기 측에서는 채널 행렬을 다시 취득한다. 채널 행렬을 H로 하면, V로 가중치를 부여하여 송신한 기준 신호로부터, 수신기는 HV라는 채널 행렬을 얻을 수 있다.Therefore, normally, after feeding back the transmission weight matrix V obtained at the receiver side to the transmitter side, the transmitter weights the reference signal using the matrix V and transmits it to the transmitter, and the receiver side acquires the channel matrix again. If the channel matrix is H, the receiver can obtain a channel matrix called HV from the reference signal transmitted by weighting V.

수신기 측에서, 이 HV의 역행열을 구하고, 그것을 수신용의 가중치로서 사용한다. H=UDVH인 것으로부터, HV 및 그 역은 하기 식과 같이 된다.On the receiver side, the inverse of this HV is obtained and used as a weight for reception. Since H = UDV H , HV and its inverse become as follows.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112006070348765-pct00008
Figure 112006070348765-pct00008

이것은, 통상의 SVD-MIMO와 같은 UH를 수신용의 가중치에 사용한 후, 분리된 각 MIMO 채널의 스트림에, 대각 행렬 D의 각 대각 요소 λi로부터 구해지는 정수를 곱하는 것만으로 된다.It is only necessary to multiply the stream of each separated MIMO channel by an integer obtained from each diagonal element λ i of the diagonal matrix D after using U H as a normal SVD-MIMO for the weight for reception.

송신측으로, 행렬 V를 송신 가중치로서 사용하고, 수신기 측에서는, HV의 역행열을 수신용의 가중치를 사용하는 구성은, 통상의 SVD-MIMO의 성능과 같고, 송신기 측과 수신기 측의 V의 불일치가 없다. 따라서, 이와 같은 구성을 실제로 채용 할 수 있다.On the transmission side, the matrix V is used as the transmission weight, and the receiver side uses the inverse matrix of the HV and the weight for reception is the same as that of the normal SVD-MIMO. none. Therefore, such a configuration can be actually employed.

[특허 문헌 1] 일본국 특개평 10-84324호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-84324

[비특허 문헌 1 International Standard ISO/IEC 8802-11: 1999 (E) ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition, Part11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications[Non-Patent Document 1 International Standard ISO / IEC 8802-11: 1999 (E) ANSI / IEEE Std 802.11, 1999 Edition, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications

[비특허 문헌 2] ETSI Standard ETSI TS 101 761-1V 1.3.1 Broadband Radio Access Networks(BRAN);HIPERLAN Type 2;Data Link Control(DLC) Layer;Part1: Basic Data Transport Functions[Non-Patent Document 2] ETSI Standard ETSI TS 101 761-1V 1.3.1 Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 1: Basic Data Transport Functions

[비특허 문헌 3] ETSI TS 101 761-2V 1.3.1 Broadband Radio Access Networks(BRAN);HIPERLAN Type 2;Data Link Control(DLC) Layer;Part2: Radio Link Control(RLC) sublayer[Non-Patent Document 3] ETSI TS 101 761-2V 1.3.1 Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 2: Radio Link Control (RLC) sublayer

[비특허 문헌 4] Supplement to IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications: High - speed Physical Layer in the 5GHZ Band[Non-Patent Document 4] Supplement to IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High- speed Physical Layer in the 5GHZ Band

[비특허 문헌 5] http://radio3.ee.uec.ac.jp/MIMO(IEICE_TS).pdf(2003년 10월 24)일 현재)[Non-Patent Document 5] http://radio3.ee.uec.ac.jp/MIMO(IEICE_TS).pdf (as of October 24, 2003)

SVS-MIMO 통신을 행하기 위해서는, 채널 행렬 등의 취득이 필요하다. 다른 한편, 통상의 무선 통신 시스템에 있어서는, CSMA/CA 방식에 의해 충돌의 회피를 행하면서, 예를 들면, 은폐 단말기 문제를 푸는 등의 목적으로, 이른바 RTS/CTS 단계에 따른 송신권의 획득이 행해진다. 따라서, 이하에 나타내는 같은 제어 순서에 따라 RTS, CTS, DATA, ACK 등의 각 패킷을 이용하여 채널 행렬의 획득을 실현할 수 있다(도 6을 참조). 단, RTS/CTS 시퀀스를 개시하는 전에, 송신기는 사전에 송신 가중치 V를 취득하고 있는 것으로 한다.In order to perform SVS-MIMO communication, acquisition of a channel matrix or the like is required. On the other hand, in the conventional wireless communication system, while the collision is avoided by the CSMA / CA system, for example, in order to solve the concealed terminal problem, the acquisition of the transmission right according to the so-called RTS / CTS step is performed. Is done. Therefore, the acquisition of the channel matrix can be realized by using each packet such as RTS, CTS, DATA, ACK, etc. in the same control procedure as described below (see Fig. 6). However, before starting the RTS / CTS sequence, it is assumed that the transmitter has acquired the transmission weight V in advance.

(단계 1)(Step 1)

송신기가 RTS 패킷을 수신기에 송신한다. RTS 패킷에는, 기준 신호가 부가되어 있다.The transmitter sends an RTS packet to the receiver. The reference signal is added to the RTS packet.

(단계 2)(Step 2)

수신기에서는, 수신한 RTS 패킷의 기준 신호로부터, 채널 행렬 H를 취득한다.The receiver acquires the channel matrix H from the reference signal of the received RTS packet.

(단계 3)(Step 3)

수신기에서는, 취득한 채널 행렬 H로부터, 어떠한 변조 방식으로, 몇 개의 독립된 공간 채널을 사용할 수 있는지를 판별한다.The receiver determines from the acquired channel matrix H how many independent spatial channels can be used in which modulation scheme.

RTS를 수신시에, 수신기 측에서 변조 방식을 결정하고자 하는 요구가 있는 경우가 있다. 예를 들면, CTS에 부가하는 NAV(Network Allocation Vector)으로, 패킷의 최후까지 주변국의 송신 동작을 정지시키고자 하는 경우 등이다. 또, Short NAV를 설정하는 경우에는, 데이터 송신의 소요 시간을 산출하기 위하여, 채널에 있어서의 변조 방식이나 비트 레이트를 판단할 필요가 있다. 어느 변조 방식으로 보낼 것인지를 결정하려면, 수신기 측에서도 각 MIMO 채널이 어떠한 상태인지 를 파악하기 위하여, 채널 행렬 H를 특이치 분해하고, 각 MIMO 채널 상태 즉 특이치 λ를 알 필요가 있다.When receiving an RTS, there is a case where a receiver wants to determine a modulation scheme. For example, this is a case where a transmission operation of a neighboring station is to be stopped until the end of a packet with a network allocation vector (NAV) added to the CTS. In the case of setting the Short NAV, it is necessary to determine the modulation method and bit rate in the channel in order to calculate the time required for data transmission. In order to determine which modulation scheme to send, the receiver side needs to singularly decompose the channel matrix H and know each MIMO channel state, i.

(단계 4)(Step 4)

수신기 측으로부터 송신기 측에 CTS를 회신한다. CTS에는, 채널 행렬 추정용의 기준 신호가 부가되어 있다.Return the CTS from the receiver side to the transmitter side. A reference signal for channel matrix estimation is added to the CTS.

(단계 5)(Step 5)

송신기에서는, 수신기로부터 보내진 CTS의 기준 신호로부터, 역방향의 채널 행렬 H를 취득한다.The transmitter acquires the reverse channel matrix H from the CTS reference signal sent from the receiver.

그리고 송신기의 각 안테나에 속하는 아날로그 회로의 특성 차와 수신기의 각 안테나에 속하는 아날로그 회로의 특성 차를 보상하는 캘리브레이션(claibration)을 행하면, 순방향과 역방향의 전달 함수는 같아지게 된다. 송수신기에 있어서의 아날로그 회로 부분 특성 차의 캘리브레이션 방법에 관해서는, 예를 들면, 본 출원인에게 이미 양도되어 있는 JP-B(Japanese Examined Patent Application Publication) 2003-426294호 명세서에 기재되어 있다.Then, when a calibration is performed to compensate for the difference in characteristics of the analog circuits belonging to each antenna of the transmitter and the analog circuits belonging to each antenna of the receiver, the forward and reverse transfer functions become equal. A calibration method for the difference in the characteristics of analog circuits in a transceiver is described in, for example, the Japanese Examined Patent Application Publication (JP-B) 2003-426294 specification already assigned to the present applicant.

(단계 6)(Step 6)

송신기는, 취득한 역방향 H의 특이치 분해를 행하고, 순방향의 송신 가중치 V를 결정한다. 물론, 수신기 측에서 특이치 분해해서 얻은 순방향의 송신용 가중치 V를 송신기에 직접하도록 해도 되지만, 정보 양이 너무 크다. 그러므로 이와 같이 수신기는 데이터량이 더욱 적은 기준 신호를 보내고, 송신기는 위에서와 같이 V를 취득한다.The transmitter performs singular value decomposition of the acquired reverse direction H to determine the forward transmission weight V. FIG. Of course, the forward transmission weight V obtained by singular value decomposition at the receiver side may be directly transmitted to the transmitter, but the amount of information is too large. Thus, the receiver sends a reference signal with a smaller amount of data in this way, and the transmitter acquires V as above.

(단계 7)(Step 7)

송신기는, 수신기로부터 CTS 신호를 수신한 것에 응답하여, 데이터 패킷을 송신한다. 이 데이터 패킷의 선두에는, V로 가중된 기준 신호가 부가되고, 그 직후에 사용자 데이터(유료 하중)를 송신한다.The transmitter transmits a data packet in response to receiving the CTS signal from the receiver. The V-weighted reference signal is added to the head of this data packet, and immediately after that, user data (paid load) is transmitted.

(단계 8)(Step 8)

수신기에서는, V에 의해 가중된 기준 신호로부터, 채널 행렬 HV를 취득하고, 그 역행렬 (식 (8)을 참조)을 수신용의 가중치로서 사용자 데이터를 수신한다.The receiver acquires the channel matrix HV from the reference signal weighted by V, and receives the user data using the inverse matrix (see equation (8)) as a weight for reception.

이상과 같은 통신 단계에 따라 SVD-MIMO 통신을 행하는 경우, RTS/CTS 시퀀스에 의해 1회의 데이터 전송을 행할 때, 단계 3 내지 단계 6의 합계 2회의 특이치 분해의 계산과 단계 8에 있어서의 1회의 역행렬의 연산을 행하지 않으면 안 되므로, 송수신기에 있어서의 계산 부하가 과대하게 된다는 문제가 있다. 특히, 특이치 분해의 계산은, 많은 승산기 등을 사용하므로 실행시의 소비 전력도 크다. 그러므로 1회에서도 특이치 분해의 계산량을 줄여야 하는 요구가 있다.In case of performing SVD-MIMO communication according to the above communication step, when performing one-time data transmission by the RTS / CTS sequence, the calculation of the singular value decomposition in total of step 3 to step 6 and the one in step 8 Since the inverse of a matrix must be calculated, there is a problem that the computational load on the transceiver becomes excessive. In particular, the calculation of singular value decomposition uses a large number of multipliers and the like, so that the power consumption at the time of execution is also large. Therefore, there is a demand to reduce the calculation amount of singular value decomposition even once.

본 발명은, 전술한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 주된 목적은, 공간 다중을 이용하여 복수의 논리적 채널을 형성한 MIMO 통신을 행함으로써 전송 용량의 확대를 행할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.This invention is made | formed in view of the above-mentioned technical subject, The main objective is the outstanding wireless communication which can expand transmission capacity by performing MIMO communication which formed the several logical channel using spatial multiplexing. A system, a wireless communication device and a wireless communication method, and a computer program are provided.

본 발명의 다른 목적은, 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬의 특이치 분해를 이용한 폐루프형의 MIMO 전송을 효율적으로 행할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, a wireless communication device, and a wireless communication method, and a computer, which can efficiently perform closed-loop MIMO transmission by using singular value decomposition of a channel matrix having a transmit / receive antenna pair as an element. To provide a program.

본 발명의 다른 목적은, 계산 부하의 높은 채널 행렬의 특이치 분해 처리를 적은 횟수로 해서 SVD-MIMO 통신을 효율적으로 실현할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, a wireless communication device and a wireless communication method, and a computer program which can efficiently realize SVD-MIMO communication with a small number of singular value decomposition processing of a high channel matrix of computational load. To provide.

본 발명은, 상기 과제를 참작해 이루어진 것이며, 그 제1 측면은, 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬을 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 시스템으로서, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 다운링크의 데이터 전송을 행할 때, 상기 제2 통신기가 업링크 방향의 송신용 가중치로 가중된 기준 신호를 송신하고, 상기 제1 통신기가, 수신한 기준 신호를 기초로 다운링크 방향의 송신 가중치 성분과 대각 행렬의 성분으로 분리하고, 얻어진 송신 가중치 성분을 사용하여 데이터 송신을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problem, and a first aspect thereof is a wireless communication system for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights using a channel matrix having transmission / reception antenna pairs as elements. When performing downlink data transmission from the communicator to the second communicator, the second communicator transmits a weighted reference signal with a transmission weight in the uplink direction, and the first communicator is based on the received reference signal. A radio communication system characterized by separating the transmission weight component in the downlink direction and the component in the diagonal matrix and performing data transmission using the obtained transmission weight component.

단, 여기서 말하는 "시스템"이란, 복수의 장치(또는 특정한 기능을 실현하는 기능 모듈)가 논리적으로 집합한 것을 말하며, 각 장치나 기능 모듈이 단일의 하우징 내인지 여부는 특별히 묻지 않는다.However, the term "system" as used herein refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules for realizing a specific function), and it does not specifically ask whether each device or function module is in a single housing.

본 발명에 관한 무선 통신 시스템에서는, 예를 들면, MIMO 통신 방식을 채용하여, 공간 다중 한 복수의 전송로 즉 MIMO 채널을 사용하여 전송 용량을 확대하고, 통신 속도를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 상기 송신기 및 상기 수신기는 각각 복수의 안테나를 구비하고, 상기 송신기는 전송 데이터를 복수의 스트림에 분배해서 각 송신 안테나로부터 가중된 스트림을 송신하고, 상기 수신기는 각 수신 안테나로 스트림을 가중된 스트림을 수신한다.In the wireless communication system according to the present invention, for example, by using the MIMO communication method, it is possible to expand the transmission capacity by using a plurality of spatially multiple transmission paths, that is, the MIMO channel, and improve the communication speed. In this case, the transmitter and the receiver are each provided with a plurality of antennas, the transmitter distributes the transmission data to a plurality of streams and transmits a weighted stream from each transmit antenna, and the receiver weights the streams to each receive antenna. Received stream

또, 본 발명에 관한 무선 통신 시스템에서는, SVD-MIMO 전송에 대표되는 폐루프형 MIMO 통신 방식을 채용할 수 있다. 이 경우, 상기 송신기는, 상기 수신기로부터의 피드백 정보에 따라 최적인 송신 안테나 가중치 계수를 얻는다.Moreover, in the wireless communication system which concerns on this invention, the closed loop type MIMO communication system represented by SVD-MIMO transmission can be employ | adopted. In this case, the transmitter obtains an optimal transmission antenna weighting coefficient according to the feedback information from the receiver.

통상의 무선 통신 시스템에서는, CSMA/CA에 따른 액세스 제어를 행하면서, 통신국은 RTS/CTS 순서에 따라 송신권을 획득한다. 이 경우, SVD-MIMO 통신을 행하기 위해서는, RTS, CTS, DATA의 각 패킷에 채널 행렬 취득용의 기준 신호를 부가하는 것이 행해진다.In a normal wireless communication system, while performing access control in accordance with CSMA / CA, the communication station acquires a transmission right in the RTS / CTS order. In this case, in order to perform SVD-MIMO communication, the reference signal for channel matrix acquisition is added to each packet of RTS, CTS, and DATA.

그런데 이와 같은 통신 순서에 따라 SVD-MIMO 통신을 행하는 경우, 송신기 및 수신기는, 서로의 패킷을 수신할 때마다, 부가되어 있는 기준 신호를 기초로 가중치 행렬을 얻기 위한 특이치 분해 또는 역행렬의 산출이라는 연산 처리를 행하지 않으면 안 된다. 특히, 특이치 분해의 계산은, 많은 승산기 등을 사용하므로 실행시의 소비 전력도 크다.However, when performing SVD-MIMO communication according to such a communication sequence, each time the transmitter and the receiver receive each other's packets, the transmitter and the receiver calculate singular value decomposition or inverse matrix for obtaining a weight matrix based on the added reference signal. You must perform arithmetic processing. In particular, the calculation of singular value decomposition uses a large number of multipliers and the like, so that the power consumption at the time of execution is also large.

그래서, 본 발명에서는, 통신기는, 송신 가중치로 가중된 기준 신호를 수신한 경우에는, 유니터리 행렬 속성을 적절하게 이용함으로써, 그 수신된 신호를 역방향의 송신 가중치 성분과 대각 행렬의 성분으로 분리하도록 했다. 이로써, 시스템 전체적으로는 1회 분의 특이치 분해를 줄일 수가 있어 불필요한 계산량을 삭감할 수 있다.Thus, in the present invention, when the communicator receives the reference signal weighted with the transmission weight, the communicator uses the unitary matrix attribute as appropriate to separate the received signal into a reverse transmission weight component and a diagonal matrix component. did. As a result, the overall singular value decomposition can be reduced as a whole of the system, and unnecessary calculation amount can be reduced.

예를 들면, SVD-MIMO 전송 시스템에서의 수신기로서의 제2 통신기는, 송신기로서의 제1 통신기로부터의 RTS 패킷에 부가되어 있는 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 취득하고, 또한 이것을 특이치 분해함으로써, 송신기로부터 수신기로의 다운링크의 송신 가중치 V 및 수신 가중치 UH를 얻을 수 있다. 그리고 수신기는 U의 공액 행렬 U*를 업링크의 송신 가중치로서 사용하고, U*로 가중된 기준 신호를 U*로 공간 다중된 CTS 패킷에 부가하여 보낸다.For example, the second communicator as a receiver in the SVD-MIMO transmission system obtains the channel matrix H using the reference signal added to the RTS packet from the first communicator as the transmitter, and further singularly resolves it. The transmit weight V and the receive weight U H of the downlink from the transmitter to the receiver can be obtained. The receiver then uses the conjugate matrix U * of U as the transmission weight of the uplink, and sends a reference signal weighted with U * to the CTS packet spatially multiplexed with U *.

이것에 대하여, 송신기는, U*로 가중된 기준 신호를 수신하면, 그 수신된 신호를, 이와는 역의 방향 즉 다운링크의 송신용 가중치 성분 V와 대각 행렬 D로 분리할 수 있다. 구체적으로는, U*로 가중된 기준 신호를 수신하면, 업링크의 채널 행렬이 다운링크의 채널 행렬의 H(=UDVH)에 대한 전치 행렬 HT로서 표현되는 것을 이용하고, HTU* = V*DUT = V*D를 얻는다. 그리고 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 V*D로부터 다운링크의 송신 가중치 V를 분리한다.On the other hand, when the transmitter receives a reference signal weighted by U *, the transmitter can separate the received signal into a reverse weight, that is, a weighting component V for transmission in the downlink and a diagonal matrix D. Specifically, upon receiving a reference signal weighted with U *, the channel matrix of the uplink is represented as a transpose matrix H T with respect to H (= UDV H ) of the channel matrix of the downlink, using H T U *. = V * DU T = Get V * D. The transmission weight V of the downlink is separated from V * D based on the attributes of the unitary matrix.

따라서, 송신기 측에서는 1회 분의 특이치 분해가 적게 되어, 불필요한 계산량을 삭감할 수 있다.Therefore, the singular value decomposition for one time is reduced on the transmitter side, so that unnecessary calculation amount can be reduced.

또, 본 발명의 제2 측면은, 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하기 위한 처리를 컴퓨터 시스템 상에서 실행하도록 컴퓨터 판독 가능하게 코딩된 컴퓨터 프로그램으로서, 통신 상대로부터의 다운링크의 데이터 통신을 행할 때, 상기 통신 상대로부터 수신한 기준 신호에 따라 다운링크의 채널 행렬 H를 취득하는 단계와, 상기 취득된 채널 행렬 H를 UDVH로 특이치 분해를 실행하는 특이치 분해 단계와, 상기 취득된 채널 행렬 H로부터 특이치 분해에 의해 얻어지는 수신 가중치 UH를 사용하여 상기 통신 상대로부터 순방향으로 보내져 오는 사용자 데이터를 가중하여 수신하는 수신 단계와, 상기 취득한 채널 행렬 H의 특이치 분해의 결과에 기초하여, U의 공액 행렬 U*를 상기 통신 상대에게 역방향의 송신 가중치에 사용하고, 기준 신호를 가중하여 송신하는 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이다.Further, a second aspect of the present invention is a process for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission / reception antenna pairs as elements. A computer program coded computer readable to execute on a computer system, the method comprising: acquiring a downlink channel matrix H in accordance with a reference signal received from the communicating partner when performing downlink data communication from the communicating partner; A singular value decomposition step of performing singular value decomposition of the obtained channel matrix H into UDV H , and forwarded from the communication partner in a forward direction using a reception weight U H obtained by singular value decomposition from the obtained channel matrix H; A reception step of weighting and receiving user data and decomposing the singular values of the obtained channel matrix H Based on the results, the computer program comprising: a transmission step of using a conjugate matrix U * for U in the reverse direction of transmission weight to the communication partner, and transmits to the weighted reference signal.

또, 본 발명의 제3 측면은, 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하기 위한 처리를 컴퓨터 시스템 상에서 실행하도록 컴퓨터 판독 가능하게 코딩된 컴퓨터 프로그램으로서, 통신 상대에 대하여 다운링크의 데이터 통신을 행할 때, U의 공액 행렬 U*를 업링크의 송신 가중치로서 U*에 의해 가중된 기준 신호를 수신하고, HTU* = V*DUT = V*D를 취득하는 수신 단계와, 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 V*D로부터 다운링크의 송신 가중치 V를 분리하는 분리 단계와, V를 사용하여 다운링크의 가중 송신을 행하는 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이다.In addition, a third aspect of the present invention is a process for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission / reception antenna pairs as elements. A computer program coded computer-readable to execute on a computer system, wherein when performing downlink data communication with a communication partner, the reference signal weighted by U * as a transmission weight of U as a conjugate weight matrix U of the uplink is used. A receiving step of receiving and obtaining H T U * = V * DU T = V * D, a separating step of separating the downlink transmission weight V from V * D based on the attributes of the unitary matrix, and V And a transmitting step of performing a weighted transmission of the downlink using the computer program.

본 발명의 제2 및 제3 각 측면에 관한 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 시스템 상에서 소정의 처리를 실현하도록 컴퓨터 판독 가능하게 코딩된 컴퓨터 프로그램을 정의한 것이다. 환언하면, 본 발명의 제2 및 제3 각 측면에 관한 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터 시스템에 인스톨함으로써 컴퓨터 시스템 상에서는 협동적 작용이 발휘되어 각각 다운링크로 데이터 전송을 행하는 통신 장치끼리 동작한다. 이와 같은 통신 장치를 복수개 기동해 무선 네트워크를 구축함으로써, 본 발명의 제1 측면에 관한 무선 통신 시스템과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.A computer program according to each of the second and third aspects of the present invention defines a computer program that is computer readable coded to realize predetermined processing on a computer system. In other words, by installing the computer programs according to the second and third aspects of the present invention in a computer system, a cooperative action is exerted on the computer system, and the communication devices which perform data transmission in the downlink respectively operate. By activating a plurality of such communication apparatuses and establishing a wireless network, the same effects as those of the wireless communication system according to the first aspect of the present invention can be obtained.

본 발명에 의하면, 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬의 특이치 분해를 이용한 폐루프형의 MIMO 전송을 효율적으로 행할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided an excellent wireless communication system, a wireless communication device and a wireless communication method, and a computer program, which can efficiently perform closed-loop MIMO transmission using singular value decomposition of a channel matrix having a transmit / receive antenna pair as an element. Can provide.

또, 본 발명에 의하면, 계산 부하의 높은 채널 행렬의 특이치 분해 처리를 적은 횟수로 해서 SVD-MIMO 통신을 효율적으로 실현할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, an excellent radio communication system, radio communication apparatus and radio communication method, and computer program capable of efficiently realizing SVD-MIMO communication with a small number of singular value decomposition processing of a high channel matrix of a computational load in a small number of times. Can be provided.

본 발명에 의하면, 통신기는, 통신 상대로부터 송신 가중치로 가중된 기준 신호를 수신한 경우에는, 유니터리 행렬 속성을 적절하게 이용함으로써, 그 수신된 신호를 이와는 역방향의 송신 가중치 성분과 대각 행렬의 성분으로 분리함으로써, 특이치 분해의 계산을 행하지 않고, 자국의 송신용 가중치를 얻을 수 있다.According to the present invention, when the communicator receives a reference signal weighted with a transmission weight from a communication partner, the communicator uses the unitary matrix attribute appropriately, thereby transmitting the received signal in a reverse transmission weight component and a diagonal matrix component. By separating by, it is possible to obtain the transmission weight of the local station without calculating the singular value decomposition.

본 발명의 또 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 발명의 실시예나 첨부하는 도면에 따른 더 상세한 설명에 따라서, 명백해 질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent in accordance with the following detailed description of the embodiments of the present invention or the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 무선 통신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a radio communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)의 기능 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically showing a functional configuration of the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37.

도 3은 RTS/CTS 순서에 따라 MIMO 통신을 행하는 동작을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an operation for performing MIMO communication in the order of RTS / CTS.

도 4는 MIMO 통신 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram conceptually illustrating a MIMO communication system.

도 5는 SVD-MIMO 전송 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.5 is a diagram conceptually illustrating an SVD-MIMO transmission system.

도 6은 RTS/CTS 순서에 따라 양방향의 MIMO 통신을 행하는 동작을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an operation for performing bidirectional MIMO communication in the order of RTS / CTS.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described in detail, referring drawings.

본 발명은, 복수의 안테나를 가지는 송신기와 복수의 안테나를 가지는 수신기가 쌍으로 되어 신호를 공간적으로 다중화하여 통신하는 MIMO 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a MIMO communication system in which a transmitter having a plurality of antennas and a receiver having a plurality of antennas are paired and spatially multiplexed to communicate.

통상의 무선 통신 시스템에서는, CSMA/CA에 따른 액세스 제어를 행하면서, 통신국은 RTS/CTS 순서에 따라 송신권을 획득한다. 이 경우, SVD-MIMO 통신을 행하기 위해서는, RTS, CTS, DATA의 각 패킷에 채널 행렬 취득용의 기준 신호를 부가하는 것이 행해진다.In a normal wireless communication system, while performing access control in accordance with CSMA / CA, the communication station acquires a transmission right in the RTS / CTS order. In this case, in order to perform SVD-MIMO communication, the reference signal for channel matrix acquisition is added to each packet of RTS, CTS, and DATA.

그런데 이와 같은 통신 순서에 따라 SVD-MIMO 통신을 행하는 경우, 송신기 및 수신기는, 서로의 패킷을 수신할 때마다, 부가되어 있는 기준 신호를 기초로 가중치 행렬을 얻기 위한 특이치 분해 또는 역행렬의 산출이라는 연산 처리를 행하지 않으면 되지 않는다. 특히, 특이치 분해의 계산은, 많은 승산기 등을 사용하므로 실행시의 소비 전력도 크다.However, when performing SVD-MIMO communication according to such a communication sequence, each time the transmitter and the receiver receive each other's packets, the transmitter and the receiver calculate singular value decomposition or inverse matrix for obtaining a weight matrix based on the added reference signal. You must perform arithmetic processing. In particular, the calculation of singular value decomposition uses a large number of multipliers and the like, so that the power consumption at the time of execution is also large.

그래서, 본 발명에서는, 통신기는, 송신 가중치로 가중된 기준 신호를 수신한 경우에는, 유니터리 행렬 속성을 적절하게 이용함으로써, 그 수신된 신호를 이와는 역방향의 송신 가중치 성분과 대각 행렬의 성분으로 분리하도록 했다. 이로써, 시스템 전체적으로는 1회 분의 특이치 분해를 줄일 수가 있어 불필요한 계산량을 삭감할 수 있다.Thus, in the present invention, when the communicator receives a reference signal weighted with transmission weights, the communicator divides the received signal into transmission weight components and diagonal matrix components in the opposite direction by appropriately using the unitary matrix attribute. I made it. As a result, the overall singular value decomposition can be reduced as a whole of the system, and unnecessary calculation amount can be reduced.

도 1에는, 본 발명의 일실시예에 관한 무선 통신 장치의 구성을 나타내고 있다.1 shows a configuration of a radio communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타내는 무선 통신 장치는, 2개의 송수신 안테나(11a 및 11b)를 구비하고, SVD-MIMO 방식에 의한 데이터 전송을 행할 수 있다. 즉, 송신시는, 다중화할 각 송신 신호에 송신 안테나 가중치 계수를 부여하고 공간/시간 부호화해서 2개의 안테나(11a 및 11b)에 분배하여 채널에 송출하고, 수신측에서는, 채널 경유로 2개의 안테나(11a 및 11b)에 의해 수신된 다중화 신호에 수신 안테나 가중치 계수를 부여하고 공간/시간 복호하여 수신 데이터를 얻는다. 단, 본 발명의 요지는 안테나 2개로 한정되는 것이 아니고, 3개 이상이라도 된다.The radio communication apparatus shown in FIG. 1 is provided with two transmission / reception antennas 11a and 11b, and can perform data transmission by SVD-MIMO system. That is, at the time of transmission, a transmission antenna weighting factor is assigned to each transmission signal to be multiplexed, space / time encoded, distributed to two antennas 11a and 11b, and transmitted to the channel. On the receiving side, two antennas (via a channel) Receive antenna weight coefficients are given to the multiplexed signals received by 11a and 11b) and space / time decoded to obtain received data. However, the gist of the present invention is not limited to two antennas, but may be three or more.

각 송수신 안테나(11a 및 11b)에는, 스위치(12a 및 12b)를 통하여, 각각 송신 계통 및 수신 계통이 병렬적으로 접속되고, 다른 무선 통신 장치 선에 신호를 소정의 주파수 채널 상에서 무선 송신하거나, 또는 다른 무선 통신 장치로부터 보내지는 신호를 수집한다. 단, 스위치(12a 및 12b)는 송수신 안테나(11a 및 11b)를 송신 계통 또는 수신 계통의 한쪽과 배타적으로 접속하고, 송수신을 함께 병행해서는 행할 수 없는 것으로 한다.Each transmission / reception antenna 11a and 11b is connected in parallel via a switch 12a and 12b, respectively, and transmits a signal over a predetermined frequency channel to another radio communication device line, or Collect signals from other wireless communication devices. However, the switches 12a and 12b exclusively connect the transmission / reception antennas 11a and 11b with one of the transmission system or the reception system, and it is assumed that the transmission and reception cannot be performed in parallel.

각 송신 계통은, 변조 부호화부(21)와 송신용 가중치 곱셈부(22)와 IFFT(23)와 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)와 D/A 변환기(25)와 송신용 아날로그 처리부(26)를 구비하고 있다.Each transmission system includes a modulation coding unit 21, a transmission weight multiplier 22, an IFFT 23, a preamble / reference granting unit 24, a D / A converter 25, and a transmission analog processing unit 26. Equipped with.

변조 부호화부(21)는, 통신 프로토콜의 상위 레이어로부터 보내져 온 송신 데이터를 에러 정정 부호로 부호화하는 동시에 BPSK, QPSK, 16 QAM 등의 소정의 변조 방식에 의해 송신 신호를 신호 공간상에 매핑한다. 이 시점에서, 파일럿 심볼 삽입 패턴 및 타이밍에 따라 기존의 데이터 계열을 파일럿 심볼로서 변조 심볼 계열에 삽입하도록 해도 된다. 서브 캐리어마다 또는 서브 캐리어 수개의 간격으로, 기존 패턴으로 이루어지는 파일럿 신호가 삽입된다.The modulation encoding unit 21 encodes the transmission data sent from the upper layer of the communication protocol into an error correction code, and simultaneously maps the transmission signal in the signal space by a predetermined modulation scheme such as BPSK, QPSK, or 16 QAM. At this point, the existing data series may be inserted into the modulation symbol series as pilot symbols according to the pilot symbol insertion pattern and timing. A pilot signal composed of an existing pattern is inserted for each subcarrier or at intervals of several subcarriers.

송신용 가중치 곱셈부(22)는, 부호화 후의 송신 신호를 송신 가중치 행렬 V로 곱셈함으로써, 공간 다중에 의해 복수의 MIMO 채널을 얻는다. 송신용 가중치 행렬 V는, 통신 상대로부터 보내진 피드백 정보를 기초로 구축되어 송신용 가중치 곱셈부(22)에 설정된다.The transmission weight multiplier 22 multiplies the encoded transmission signal by the transmission weight matrix V to obtain a plurality of MIMO channels by spatial multiplexing. The transmission weight matrix V is constructed based on the feedback information sent from the communication partner, and is set in the transmission weight multiplier 22.

IFFT(23)에서는, 변조된 시리얼 형식의 신호를, 병렬 캐리어수 및 타이밍에 따라 병렬 캐리어 몇 개 분의 패러렐 데이터로 변환하여 모은 후, 소정의 FFT 사이즈 및 타이밍에 따라 FFT 사이즈 분의 역 푸리에 변환을 행한다. 여기서, 심벌 간 간섭의 제거를 위하여, 매 2개의 OFDM 심볼 사이에 가드 인터벌 구간을 설치하도록 해도 된다. 가드 인터벌의 시간 폭은, 전반로의 상황, 즉 복조에 영향을 미치는 지연파의 최대 지연 시간에 의해 결정된다. 그리고 패러렐 데이터는 직렬의 신호로 변환되고, 이 직렬 신호는 주파수축에서의 캐리어의 상호 직교성을 유지한 채 시간 축의 송신 신호로 변환된다. 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)는, RTS, CTS, DATA 패킷 등의 송신 신호의 선두에 프리앰블 신호나 기준 신호를 부가한다.The IFFT 23 converts the modulated serial format signal into parallel data for several parallel carriers according to the number and timing of parallel carriers, and then inverse Fourier transforms for the FFT size according to a predetermined FFT size and timing. Is done. Here, in order to remove the inter-symbol interference, a guard interval period may be provided between every two OFDM symbols. The time width of the guard interval is determined by the situation of the propagation path, i.e., the maximum delay time of the delay wave which affects the demodulation. The parallel data is converted into a serial signal, which is converted into a transmission signal on the time axis while maintaining mutual orthogonality of carriers on the frequency axis. The preamble / reference providing unit 24 adds a preamble signal and a reference signal to the head of transmission signals such as RTS, CTS, and DATA packets.

무선 통신 장치가 다운링크 전송의 송신측으로서 동작하는 경우, 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)는, V를 송신용 가중치로서 수신측에 다운링크로 보내는 기준 신호를 V로 곱셈한다.When the radio communication apparatus operates as the transmitting side of the downlink transmission, the preamble / reference granting unit 24 multiplies V by the V as a transmission weight as a reference signal sent to the receiving side on the downlink.

또, 무선 통신 장치가 다운링크 전송의 수신측으로서 동작하는 경우, 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)는, 송신측에 업링크로 보내는 기준 신호를 U*로 곱셈하고, U의 공액 행렬 U*를 업링크의 송신 가중치로서 사용한다. 이 경우, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)는, 다운링크의 송신측으로부터 보내지는 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 취득하고, 또한 이것을 특이치 분해함으로써, 송신기로부터 수신기로의 다운링크의 송신 가중치 V 및 수신 가중치 UH를 얻어, U*를 기준 신호용의 송신 가중치로서 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)에 부여한다. 채널 특성 취득 및 송신 가중 분리부(37)의 동작의 상세한 것에 대해서는 후술한다.In addition, when the radio communication apparatus operates as the receiving side of the downlink transmission, the preamble / reference granting unit 24 multiplies the reference signal sent to the transmitting side on the uplink by U *, and multiplies the conjugate matrix U * of U. Used as the transmission weight of the uplink. In this case, the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37 acquires the channel matrix H using the reference signal sent from the downlink transmission side, and also singularly decomposes it, thereby downlinking from the transmitter to the receiver. The transmission weight V and the reception weight U H are obtained, and U * is given to the preamble / reference granting unit 24 as the transmission weight for the reference signal. The details of the operation of the channel characteristic acquisition and transmission weight separation section 37 will be described later.

이 송신 신호는, D/A 변환기(25)에 의해 아날로그의 베이스 밴드 신호로 변환되고, 또한 송신용 아날로그 처리부(26)에 의해 RF 주파수대에 업 컨버트되고나 서, 안테나(11)로부터 각 MIMO 채널에 송출된다.This transmission signal is converted into an analog baseband signal by the D / A converter 25 and upconverted to the RF frequency band by the transmission analog processing unit 26, and then each MIMO channel from the antenna 11 is converted. Is sent out.

한편, 각 수신 계통은, 수신용 아날로그 처리부(31)와 A/D 변환기(32)와 동기 획득부(33)와 FFT(34)와 수신용 가중치 곱셈부(35)와 복조 복호화부(36)와 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)로 구성된다.On the other hand, each receiving system includes a reception analog processing unit 31, an A / D converter 32, a synchronization acquisition unit 33, an FFT 34, a reception weight multiplier 35, and a demodulation decoding unit 36. And a channel characteristic acquisition and transmission weight separation unit 37.

안테나(11)로부터 수신된 신호를, 수신용 아날로그 처리부(31)에서 RF주파수대로부터 베이스 밴드 신호로 다운 컨버트하고, A/D 변환기(32)에 의해, 디지털 신호로 변환한다.The signal received from the antenna 11 is down-converted from the RF frequency band to the baseband signal by the receiving analog processing unit 31 and converted into a digital signal by the A / D converter 32.

이어서, 동기 획득부(33)에 의해 검출된 동기 타이밍에 따라 시리얼 데이터로서의 수신 신호를 패러렐 데이터로 변환하여 정리한다(여기서는, 가드 인터벌까지를 포함하는 1 OFDM 심볼의 신호가 모아진다). FFT(34)에 의해 유효 심볼 길이 분의 신호를 푸리에 변환하고, 각 서브 캐리어의 신호를 인출함으로써, 시간 축의 신호를 주파수축의 신호로 변환한다.Subsequently, the received signal as serial data is converted into parallel data according to the synchronization timing detected by the synchronization acquisition unit 33, and arranged (in this case, one OFDM symbol including up to a guard interval is collected). The FFT 34 performs Fourier transform on a signal corresponding to the effective symbol length, and extracts a signal of each subcarrier to convert a signal on the time axis into a signal on the frequency axis.

채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)에서는, 먼저 통신 상대가 다중화 송신하는 신호마다 가중치가 주어진 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 얻는다. 또한, 이 채널 행렬 H를 특이치 분해하여, 송신용 가중치 행렬 V와 수신용 가중치 행렬 UH와 대각 행렬 D를 얻을 수 있다. 통신 상대로부터는, 소정의 간격으로 기준 신호가 보내지는 경우에는, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)는 그때마다 새로운 채널 행렬 H로 갱신하고, 이것을 특이치 분해한다.In the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37, first, a channel matrix H is obtained using a reference signal weighted for each signal multiplexed by a communication partner. The channel matrix H can be singularly resolved to obtain the transmission weighting matrix V, the reception weighting matrix U H and the diagonal matrix D. When the reference signal is sent from the communication counterpart at predetermined intervals, the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37 updates each time with a new channel matrix H, and decomposes this outlier.

채널 행렬을 특이치 분해해서 얻어진 수신용 가중치 행렬 UH는 자체 장치의 수신용 가중치 곱셈부(35)에 설정되는 동시에, 송신용 가중치 행렬 V는 통신 상대에게 피드백된다. 단, 수신용 가중치 행렬로서 UH가 아니고, HV의 역행렬로서의 D_UH를 사용하도록 해도 된다(전술 및 식 (8)을 참조). 또, 얻어진 송신용 가중치 행렬 V를 송신용 가중치 곱셈부(22)에 부여한다.The reception weight matrix U H obtained by singular value decomposition of the channel matrix is set in the reception weight multiplier 35 of the own apparatus, and the transmission weight matrix V is fed back to the communication counterpart. However, as the number of credit weighting matrix U is not H, it is also possible to use D _ U H as the inverse matrix of HV (see the above expression (8)). In addition, the transmission weight matrix V obtained is given to the transmission weight multiplier 22.

또, 무선 통신 장치가 다운링크 전송의 수신측으로서 동작하는 경우, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)에서는, 채널 행렬 H를 특이치 분해해서 얻어진 U의 공액 행렬 U*를 기준 신호용의 송신 가중치로서 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)에 부여한다.In addition, when the radio communication apparatus operates as the receiving side of the downlink transmission, the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37 transmits the conjugate matrix U * of U obtained by singular value decomposition of the channel matrix H for the reference signal. The weight is given to the preamble / reference granting unit 24 as a weight.

또, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)에서는, 특이치 분해를 실행하지 않고서도, 송신용 가중치 V를 얻을 수 있다. 즉, 무선 통신 장치가 다운링크 전송의 송신측으로서 동작하는 경우에는, 수신측으로부터 U*로 가중된 기준 신호를 업링크로 수신하면, 업링크의 채널 행렬이 다운링크의 채널 행렬의 H(=UDVH)에 대한 전치 행렬 HT로서 표현되는 것을 이용하여, HTU* = V*DUT = V*D를 얻는다. 그리고 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 V*D로부터 다운링크의 송신 가중치 V를 분리한다. 그리고 얻어진 송신용 가중치 행렬 V를 송신용 가중치 곱셈부(22)에 부여한다.In addition, the channel characteristic acquisition and transmission weight separator 37 can obtain the transmission weight V without performing singular value decomposition. That is, when the wireless communication apparatus operates as a transmitting side of the downlink transmission, when the uplink receives a reference signal weighted to U * from the receiving side, the uplink channel matrix is H (=) of the downlink channel matrix. Using what is represented as the transpose matrix H T for UDV H ), H T U * = V * DU T = V * D is obtained. The transmission weight V of the downlink is separated from V * D based on the attributes of the unitary matrix. The transmission weight matrix V thus obtained is given to the transmission weight multiplier 22.

채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)의 동작의 상세한 것에 대하여는, 후술에 양보한다.The details of the operation of the channel characteristic acquisition and the transmission weight separation unit 37 are yielded later.

수신용 가중치 곱셈부(35)는, 채널 행렬 H를 특이치 분해해서 얻어진 수신용 가중치 행렬 UH 또는 D_UH를 수신 신호에 곱셈함으로써, 공간 다중화된 수신 신호를 공간 분리한다.The reception weight multiplier 35 spatially separates the spatial multiplexed reception signal by multiplying the reception weight matrix U H or D _ U H obtained by singular value decomposition of the channel matrix H with the reception signal.

가중된 수신 신호는, 또한 복조 복호화부(36)에 의해, 신호 공간상의 수신 신호를 BPSK, QPSK, 16 QAM 등의 소정의 방식에 의해 디맵핑하는 동시에 에러 정정 및 복호하여 수신 데이터로 되어, 통신 프로토콜의 상위 레이어에게 건네진다.The weighted received signal is further demodulated and decoded by the demodulation decoding unit 36 to demap the received signal in the signal space by a predetermined method such as BPSK, QPSK, 16 QAM, and at the same time, correct and decode the received signal to be received data. Passed to upper layer of protocol.

여기서, RTS/CTS 단계에 따라 CSMA/CA 통신 방식에 따른 액세스 동작을 행하는 경우, 송수신기로서 동작하는 무선 통신 장치는, RTS, CTS, DATA의 각 패킷에 채널 행렬 취득용의 기준 신호를 부가하고, 기준 신호를 사용하여 송수신 가중치 성분을 취득한다. 일반적으로는, 채널 행렬을 특이치 분해함으로써 가중치 행렬을 얻을 수 있지만, 특이치 분해의 계산은, 많은 승산기 등을 사용하므로 실행시의 소비 전력도 크다는 문제가 있다. 본 실시예에서는, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)는, 특이치 분해를 실행하는 것 없이, 가중치 성분을 취득할 수 있다.Here, in the case of performing the access operation according to the CSMA / CA communication method according to the RTS / CTS step, the wireless communication device operating as a transceiver adds a reference signal for channel matrix acquisition to each packet of RTS, CTS, and DATA, A transmission / reception weight component is obtained using the reference signal. In general, the weight matrix can be obtained by singular value decomposition of the channel matrix. However, since the calculation of singular value decomposition uses a large number of multipliers and the like, there is a problem that the power consumption at the time of execution is large. In the present embodiment, the channel characteristic acquisition and transmission weight separation unit 37 can acquire the weight component without performing singular value decomposition.

도 2에는, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)의 기능 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)는, 채널 행렬 취득부와 특이치 분해부와 송신 가중치 분리부에 의해 구성된다.In FIG. 2, the function structure of the channel characteristic acquisition and transmission weight separation part 37 is shown typically. As shown, the channel characteristic acquisition and transmission weight separation unit 37 is constituted by a channel matrix acquisition unit, an outlier decomposition unit, and a transmission weight separation unit.

채널 행렬 취득부는, 통신 상대가 다중화 송신하는 신호마다 이산적으로 가중치가 부여된 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 얻는다. 특이치 분해부는, 얻 어진 채널 행렬 H를 특이치 분해하여, 송신용 가중치 행렬 V와 수신용 가중치 행렬 UH와 대각 행렬 D를 얻는다. 얻어진 수신용 가중치 행렬 UH는 자체 장치의 수신용 가중치 곱셈부(35)에 설정되는 동시에, 송신용 가중치 행렬 V는 통신 상대에게 피드백된다. 단, 수신용 가중치 행렬로서 UH가 아니고, HV의 역행렬로서의 D_UH를 사용하도록 해도 된다(전술 및 식 (8)을 참조). 또, 채널 행렬 H를 특이치 분해해서 얻어진 U의 공액 행렬 U*를 기준 신호용의 송신 가중치로서 프리앰블/레퍼런스 부여부(24)에 부여한다.The channel matrix acquisition unit obtains the channel matrix H by using a reference signal weighted discretely for each signal transmitted by the communication partner. The singular value decomposition unit performs singular value decomposition of the obtained channel matrix H to obtain a transmission weighting matrix V, a reception weighting matrix U H, and a diagonal matrix D. The obtained reception weight matrix U H is set in the reception weight multiplier 35 of the own apparatus, and the transmission weight matrix V is fed back to the communication counterpart. However, as the number of credit weighting matrix U is not H, it is also possible to use D _ U H as the inverse matrix of HV (see the above expression (8)). Moreover, the conjugate matrix U * of U obtained by singular value decomposition of the channel matrix H is given to the preamble / reference granting unit 24 as the transmission weight for the reference signal.

통신 상대로부터는, 소정의 간격으로 기준 신호가 보내지는 경우에는, 채널 특성 취득 및 송신 가중치 분리부(37)는 그때마다 새로운 채널 행렬 H에 갱신하고, 이것을 특이치 분해한다.When the reference signal is transmitted from the communication counterpart at predetermined intervals, the channel characteristic acquisition and transmission weight separation unit 37 updates the new channel matrix H each time, and singular value decomposition is performed.

송신 가중치 분리부는, 수신측으로부터 U*로 가중된 기준 신호를 업링크로 수신하면, 업링크의 채널 행렬이 다운링크의 채널 행렬의 H(=UDVH)에 대한 전치 행렬 HT로서 표현되는 것을 이용하고, HTU* = V*DUT = V*D를 얻는다. 그리고 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 V*D로부터 다운링크의 송신 가중치 V를 분리한다. 그리고 얻어진 송신용 가중치 행렬 V를 송신용 가중치 곱셈부(22)에 부여한다.When the transmission weight separation unit receives the U * weighted reference signal on the uplink from the receiving side, it indicates that the uplink channel matrix is represented as a transpose matrix H T with respect to H (= UDV H ) of the downlink channel matrix. To obtain H T U * = V * DU T = V * D. The transmission weight V of the downlink is separated from V * D based on the attributes of the unitary matrix. The transmission weight matrix V thus obtained is given to the transmission weight multiplier 22.

여기서, 송신 가중치 분리부에 있어서, 수신측으로부터 업링크로 수신한 U*에 의해 가중된 기준 신호로부터 송신 가중치 V를 분리하기 위한 연산 처리에 대하여 설명한다. 단, 이하에서는, 송신기로부터 수신기로의 다운링크를 순방향으로 하고, 수신기로부터 송신기로의 업링크를 역방향으로 한다.Here, the arithmetic processing for separating the transmission weight V from the reference signal weighted by U * received in the uplink from the reception side in the transmission weight separation unit will be described. In the following description, however, the downlink from the transmitter to the receiver is in the forward direction, and the uplink from the receiver to the transmitter is in the reverse direction.

이 경우, 순방향의 채널 행렬은 하기 식과 같이 표현된다. 단 송신기의 안테나 수를 n으로 하고, 수신기의 안테나 수를 m로 한다. 또, 송신기의 j번째의 안테나로부터 수신기의 i번째의 안테나로의 전달 함수를 hij로 나타낸다. In this case, the forward channel matrix is expressed by the following equation. However, the number of antennas of the transmitter is n and the number of antennas of the receiver is m. In addition, the transfer function from the j-th antenna of the transmitter to the i-th antenna of the receiver is represented by h ij .

[수학식 9][Equation 9]

이것에 대하여, 역방향의 채널 행렬은 다음과 같이 표현된다.In contrast, the reverse channel matrix is expressed as follows.

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112006070348765-pct00010
Figure 112006070348765-pct00010

바꾸어 말하면, 역방향의 채널 행렬은, 순방향의 채널 행렬 H의 전치 행렬 HT로서 표현된다.In other words, the reverse channel matrix is expressed as the transpose matrix H T of the forward channel matrix H.

송신기로부터의 기준 신호를 사용하여 수신기 측에서 순방향의 채널 행렬 H 를 취득하고, 이것을 특이치 분해하면 하기 식과 같이 된다.Using the reference signal from the transmitter, the forward channel matrix H is obtained at the receiver side, and the singular value decomposition is as follows.

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure 112006070348765-pct00011
Figure 112006070348765-pct00011

따라서, 수신기로부터 송신기로의 역방향의 채널 행렬은 하기 식과 같이 된다.Therefore, the channel matrix in the reverse direction from the receiver to the transmitter becomes as follows.

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112006070348765-pct00012
Figure 112006070348765-pct00012

수신기는, 송신기에 업링크로 송신하는 기준 신호에, 송신용 가중치로서 순방향의 채널 행렬 H를 특이치 분해해서 얻어진 행렬 U의 공액 행렬 U*를 송신 가중치에 사용하여 송신한다.The receiver transmits to the reference signal transmitted in the uplink to the transmitter by using the conjugate matrix U * of the matrix U obtained by singular value decomposition of the forward channel matrix H as the transmission weight as the transmission weight.

이 경우, 송신기에서는, 역방향의 채널 행렬 HT에 U*를 걸쳐 기준 신호를 수신하게 된다. 따라서, 송신기는 이하의 식을 얻을 수 있다.In this case, the transmitter receives the reference signal over U * in the reverse channel matrix H T. Therefore, the transmitter can obtain the following equation.

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure 112006070348765-pct00013
Figure 112006070348765-pct00013

V*D로부터 V만을 분리할 수 있으면, 송신기 측에서 특이치 분해는 불필요하게 된다. V*D로부터 V와 D를 분리하는 방법에 대하여 후술한다.If only V can be separated from V * D, then outlier decomposition is unnecessary on the transmitter side. The method of separating V and D from V * D will be described later.

V는 유니터리 행렬이며, MIMO 채널 수(=min[n, m])분의 특이치 벡터로 구성되어 있다. 각 고유 벡터 u는 법칙 1에 정규화되어 있다.V is a unitary matrix and is composed of singular value vectors for the number of MIMO channels (= min [n, m]). Each eigenvector u is normalized in Law 1.

[수학식 14]&Quot; (14) "

Figure 112006070348765-pct00014
Figure 112006070348765-pct00014

따라서, 수신기 측에서 취득된 일체된 UD=V*D는, 하기 식에 나타낸 바와 같이, 각 열에 있는 고유 벡터의 요소에 특이값을 곱한 것으로 된다.Therefore, the integrated UD = V * D obtained at the receiver side is obtained by multiplying the singular value by the elements of the eigenvectors in each column, as shown in the following equation.

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure 112006070348765-pct00015
Figure 112006070348765-pct00015

여기서, V*D의 열마다 그 행렬의 요소의 법칙을 계산한다. 그 열마다의 법칙의 크기가 행렬 D의 각 대각 요소로 되어 있으므로, V*를 분리할 수 있다.Here, the law of the elements of the matrix is calculated for each column of V * D. Since the magnitude of the law for each column consists of the diagonal elements of the matrix D, V * can be separated.

송신기 측으로부터, 송신용 가중치로서 V를 기준 신호와 그 직후에 사용자 데이터를 송신한다. 수신기 측에서는, V로 곱해진 기준 신호로부터, HV를 얻는다. 그 HV의 역행열을 수신용의 가중치로서(식 (8)을 참조), 사용자 데이터를 수신한다.From the transmitter side, V is transmitted as a reference signal and user data is transmitted immediately after. On the receiver side, HV is obtained from the reference signal multiplied by V. User data is received as the inverse of the HV as a weight for reception (see Expression (8)).

이상으로 설명한 방법을 이용하면, 특이치 분해를 1회, 역행렬 연산을 1회만큼 행함으로써, 특이치 분해 2회분과 역행 열 연산 1회분과 같은 결과를 얻을 수 있다.By using the method described above, by performing singular value decomposition once and inverse matrix operation once, the same result as that of two singular value decomposition and one retrograde column operation can be obtained.

이하에서는, 본 실시예에 관한 무선 통신 시스템에 있어서, RTS, CTS, DATA 라는 MIMO 통신을 행하기 위한 동작 단계에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다. 단, 송신기 측에서 송신 가중치 행렬 V를 취득하기 위한 처리는 사전에 행해지고 있는 것으로 한다.An operation step for performing MIMO communication such as RTS, CTS, and DATA in the wireless communication system according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. 3. However, the process for acquiring the transmission weight matrix V at the transmitter side is assumed to be performed in advance.

(단계 1)(Step 1)

송신기로부터, 수신기에 기준 신호를 보낸다. 수신기에서는, 채널 행렬 H를 취득할 수 있다.From the transmitter, send a reference signal to the receiver. At the receiver, the channel matrix H can be obtained.

(단계 2)(Step 2)

수신기에서, 채널 행렬 H를 특이치 분해하고(식(10)을 참조), 행렬 U를 취득한다.At the receiver, outlier decomposition of the channel matrix H (see equation (10)) is obtained, and the matrix U is obtained.

(단계 3)(Step 3)

수신기로부터 송신기로, U*로 가중된 기준 신호를 송신한다.From the receiver to the transmitter, transmit a reference signal weighted to U *.

(단계 4)(Step 4)

송신기에서는, U*에 의해 가중된 기준 신호로부터, V*DUTU*=V*D를 취득한다(식 (13)을 참조).In the transmitter, V * DU T U * = V * D is obtained from the reference signal weighted by U * (see equation (13)).

(단계 5)(Step 5)

취득한 V*D의 각 열의 법칙을 계산함으로써, 이들을 분리한다. 이 결과, 특이치 분해를 실행하는 것 없이, D를 취득할 수 있고, V도 취득할 수 있다.These are separated by calculating the law of each column of the acquired V * D. As a result, D can be obtained and V can also be obtained without performing singular value decomposition.

(단계 6)(Step 6)

송신기 측으로부터, V로 가중된 기준 신호를 송신하고, 그 직후에 사용자 데 이터를 송신한다.From the transmitter side, the V-weighted reference signal is transmitted and immediately after that, user data is transmitted.

(단계 7)(Step 7)

수신기 측에서는, 송신기 측으로부터의 V로 가중된 기준 신호를 수신함으로써, 채널 행렬 HV=UD를 취득한다.At the receiver side, the channel matrix HV = UD is obtained by receiving the reference signal weighted to V from the transmitter side.

(단계 8)(Step 8)

수신기에서는, 채널 행렬 UD의 역행열을 계산하고, 이것을 수신용의 가중치로서 유지한다.The receiver calculates the inverse of the channel matrix UD and maintains this as a weight for reception.

(단계 9)(Step 9)

단계(8)에서 구한 수신용의 가중치를 사용하여 송신기로부터 송신된 사용자 데이터를 디코드한다.The user weight transmitted from the transmitter is decoded using the reception weight obtained in step (8).

이상, 특정한 실시예를 참조하면서, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 당업자가 상기 실시예의 수정이나 대용을 해낼 수 있는 것은 자명하다.In the above, this invention was demonstrated in detail, referring a specific Example. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and substitutions of the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention.

본 발명은 공간 다중하여 데이터 전송을 행하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 요지 및 그 적용은, SVD-MIMO 방식과 같은 공간 분할 즉 공간 직교한 다중 전송 방식으로 적용 범위는 반드시 한정되지 않는다. 본 발명은 전반로 상황으로부터 얻어지는 채널 행렬 H에 따라 가중치 청구서 송수신하는 다른 마찬가지의 통신 시스템에 대해도 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있다. The present invention can be applied to various wireless communication systems that perform data transmission by spatial multiplexing. That is, the gist of the present invention and its application are not necessarily limited to the spatial division, that is, the spatial orthogonal multiplex transmission scheme, such as the SVD-MIMO scheme. The present invention can be preferably applied to other similar communication systems that transmit and receive weighted bills according to the channel matrix H obtained from the propagation path situation.

요컨대, 예시라는 형태로 본 발명을 개시한 것이며, 본 명세서의 기재 내용을 한정적으로 해석해서는 안 된다. 본 발명의 요지를 판단하기 위해서는, 첨부된 특허 청구의 범위를 참조하고 고려해야 한다.In short, the present invention has been disclosed in the form of illustration, and the description of the present specification should not be limitedly interpreted. In order to determine the gist of the present invention, reference should be made to the appended claims.

Claims (11)

송수신 안테나 쌍을 요소(elements)로 하는 채널 행렬(channel matrix)을 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서,A wireless communication system for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a channel matrix including transmission / reception antenna pairs as elements. 제1 통신기(first communication device)로부터 제2 통신기(second communication device)로의 데이터 전송을 행하는 경우에,In the case of performing data transfer from a first communication device to a second communication device, 상기 제2 통신기는 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향의 송신 가중치로 가중된 기준 신호를 송신하고,The second communicator transmits a reference signal weighted with a transmission weight in a direction from the second communicator to the first communicator, 상기 제1 통신기는, 수신된 상기 기준 신호를 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치와 대각 행렬(diagonal matrix)로 분리하고, 분리해서 얻어진 송신 가중치를 사용하여 데이터 송신을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.The first communicator divides the received reference signal into a transmission weight and a diagonal matrix in a direction from the first communicator to the second communicator, and performs data transmission using the transmission weight obtained by the separation. Wireless communication system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무선 통신 시스템은 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하고, The wireless communication system performs spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission and reception antenna pairs as elements. 상기 제2 통신기는, 상기 제1 통신기로부터의 기준 신호를 사용하여 채널 행렬 H를 취득하고, 상기 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 송신기로서의 제1 통신기로부터 수신기로서의 제2 통신기 방향의 송신 가중치 V 및 수신 가중치 UH를 얻어, U의 공액 행렬 U*로 가중된 기준 신호를 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향의 송신 가중치로서 상기 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향으로 송신하며, The second communicator obtains a channel matrix H using the reference signal from the first communicator, and transmits a weight V from the first communicator as a transmitter to the second communicator as a receiver by outlier decomposition of the channel matrix H. And obtain a reception weight U H , and transmit the reference signal weighted by the conjugate matrix U * of U in the direction from the second communicator to the first communicator as the transmission weight in the direction from the second communicator to the first communicator, 상기 제1 통신기는, U*로 가중된 상기 기준 신호를 수신하면, 유니터리 행렬의 속성을 이용함으로써, 상기 수신된 신호를 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V와 대각 행렬 D로 분리하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.When the first communicator receives the reference signal weighted with U *, the first communicator uses the attributes of a unitary matrix to transmit the received signal V in the direction from the first communicator to the second communicator, and the diagonal matrix D. Wireless communication system characterized in that separated by. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 통신기는, 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향에서 U*로 가중된 기준 신호를 수신함으로써 HTU* = V*DUT = V*D를 얻고, 상기 방향의 채널 행렬은 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 채널 행렬 H(=UDVH)에 대한 전치 행렬 HT이며, 상기 제1 통신기는 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V를 V*D로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.The first communicator obtains H T U * = V * DU T = V * D by receiving a reference signal weighted U * in the direction from the second communicator to the first communicator, and the channel matrix in the direction Is a transpose matrix H T for the channel matrix H (= UDV H ) in the direction from the first communicator to the second communicator, wherein the first communicator is in the direction from the first communicator to the second communicator based on the attributes of the unitary matrix. And the transmission weight V is separated from V * D. 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 장치에 있어서, A radio communication apparatus for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission / reception antenna pairs as elements, 통신 상대로부터의, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 데이터 통신을 행하는 경우,When performing data communication from the communication partner in the direction from the first communication device to the second communication device, 상기 통신 상대로부터 수신한 기준 신호에 따라, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 채널 행렬 H를 취득하는 채널 행렬 취득 유닛;A channel matrix acquiring unit for acquiring a channel matrix H in a direction from a first communicator to a second communicator in accordance with a reference signal received from the communication partner; 상기 취득된 채널 행렬의 특이치 분해를 UDVH에 대해 실행하는 특이치 분해 유닛;An outlier decomposition unit that performs outlier decomposition of the obtained channel matrix with respect to UDV H ; 상기 통신 상대로부터 순방향으로 송신된 사용자 데이터를 수신하고 상기 특이치 분해를 통해 상기 취득된 채널 행렬 H로부터 얻어지는 수신 가중치 UH를 사용하여 상기 사용자 데이터를 가중하는 수신부; 및A receiving unit for receiving the user data transmitted in the forward direction from the communication counterpart and weighting the user data using the reception weight U H obtained from the obtained channel matrix H through the singular value decomposition; And 상기 취득된 채널 행렬 H의 특이치 분해의 결과를 기초로, 얻어진 U의 공액 행렬 U*를 사용함으로써 상기 통신 상대에 대한 역방향의 송신 가중치를 사용하여 기준 신호를 가중하는 송신부A transmitter that weights a reference signal using a transmission weight of the reverse direction to the communication counterpart by using the obtained conjugate matrix U * based on the result of the singular value decomposition of the obtained channel matrix H 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.Wireless communication device comprising a. 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬을 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 장치에 있어서, A wireless communication apparatus for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a channel matrix including transmission / reception antenna pairs as elements, 송신 가중치로 가중된 기준 신호를 수신하는 수신부;A receiver which receives a reference signal weighted with a transmission weight; 수신된 상기 기준 신호를 역방향의 송신 가중치 V 및 대각 행렬 D로 분리하는 분리기; 및A separator for separating the received reference signal into a transmission weight V and a diagonal matrix D in a reverse direction; And 상기 분리기에 의해 얻어진 송신 가중치로 가중된 데이터를 상기 기준 신호가 수신된 방향의 역방향으로 송신하는 송신부Transmitter for transmitting data weighted by the transmission weight obtained by the separator in the reverse direction of the direction in which the reference signal is received 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.Wireless communication device comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 통신 상대에게의, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 데이터 통신을 행하는 경우에, When performing data communication in the direction from the first communication device to the second communication device to the communication partner, 상기 수신부는, U의 공액 행렬 U*로 가중된 기준 신호를 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향의 송신 가중치로서 수신하고,The receiving unit receives a reference signal weighted by the conjugate matrix U * of U as a transmission weight in the direction from the second communicator to the first communicator, 상기 분리기는, 상기 수신된 신호를 상기 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V와 대각 행렬 D로 분리하고,The separator separates the received signal into a transmission weight V and a diagonal matrix D in the direction from the first communicator to the second communicator, 상기 송신부는, 상기 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 V로 가중된 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And the transmitting unit transmits data weighted by V in the direction from the first communication device to the second communication device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향의 채널 행렬은, 상기 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 채널 행렬의 H(=UDVH)의 전치 행렬 HT이고, The channel matrix in the direction from the second communicator to the first communicator is a transpose matrix H T of H (= UDV H ) of the channel matrix in the direction from the first communicator to the second communicator, 상기 수신부는, 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향에서 U*로 가중된 기준 신호를 수신함으로써, HTU* = V*DUT = V*D를 얻으며,The receiving unit obtains H T U * = V * DU T = V * D by receiving a reference signal weighted with U * in the direction from the second communicator to the first communicator, 상기 분리기는, 유니터리 행렬의 속성에 기초하여, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V를 V*D로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And the separator separates the transmission weight V in the direction from the first communicator to the second communicator from V * D based on the attributes of the unitary matrix. 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 방법에 있어서, A wireless communication method for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission / reception antenna pairs as elements, 통신 상대로부터의, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 데이터 전송을 행하는 경우에,In the case of performing data transfer from the communication partner in the direction from the first communicator to the second communicator, 상기 통신 상대로부터 수신한 기준 신호에 기초하여, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 채널 행렬 H를 취득하는 단계;Acquiring a channel matrix H in a direction from a first communicator to a second communicator based on the reference signal received from the communication counterpart; 상기 취득된 채널 행렬 H를 UDVH로 특이치 분해를 실행하는 특이치 분해 단계;A singular value decomposition step of performing singular value decomposition on the obtained channel matrix H into UDV H ; 상기 통신 상대로부터 순방향으로 송신된 사용자 데이터를 수신하고, 상기 취득된 채널 행렬 H로부터 특이치 분해에 의해 얻어지는 수신 가중치 UH를 사용하여 가중하는 단계; 및Receiving user data transmitted in the forward direction from the communication counterpart and weighting using the received weight U H obtained by singular value decomposition from the obtained channel matrix H; And 상기 취득된 채널 행렬 H의 특이치 분해의 결과에 기초하여, U의 공액 행렬 U*를 사용함으로써 상기 통신 상대로의 역방향의 송신 가중치를 이용하여 기준 신호를 가중하고 이 기준 신호를 송신하는 단계Based on the obtained singular value decomposition of the channel matrix H, weighting a reference signal using a transmission weight of the reverse direction to the communication counterpart by using the conjugate matrix U * of U and transmitting the reference signal 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.Wireless communication method comprising a. 송수신 안테나 쌍을 요소로 하는 채널 행렬 H의 특이치 분해에 의해 얻어지는 행렬 UDVH를 이용하여 송신 가중치 및 수신 가중치를 결정하여 공간 다중 전송을 행하는 무선 통신 방법에 있어서,A wireless communication method for performing spatial multiplexing by determining transmission weights and reception weights by using a matrix UDV H obtained by singular value decomposition of a channel matrix H having transmission / reception antenna pairs as elements, 통신 상대에게의, 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 데이터 전송을 행하는 경우에,In the case of performing data transfer from the first communicator to the second communicator to the communication partner, U의 공액 행렬 U*를 제2 통신기로부터 제1 통신기로의 방향의 송신 가중치로서 가중된 기준 신호를 수신하고, HTU* = V*DUT = V*D를 취득하는 단계;Receiving a weighted reference signal with the conjugate matrix U * of U as the transmission weight in the direction from the second communicator to the first communicator, and obtaining H T U * = V * DU T = V * D; 유니터리 행렬의 속성에 기초하여 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V를 V*D로부터 분리하는 분리 단계; 및Separating the transmission weight V in the direction from the first communicator to the second communicator from V * D based on the attributes of the unitary matrix; And 상기 제1 통신기로부터 제2 통신기로의 방향의 송신 가중치 V를 사용하여 데이터를 가중하고 송신하는 송신 단계A transmission step of weighting and transmitting data using a transmission weight V in the direction from the first communicator to the second communicator 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.Wireless communication method comprising a. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100932260B1 (en) * 2007-05-31 2009-12-16 한국전자통신연구원 Decoding device and method for multiple input multiple output system
KR101942812B1 (en) 2017-07-18 2019-01-29 제엠제코(주) Press pin amd semiconductor package having the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6058105A (en) 1997-09-26 2000-05-02 Lucent Technologies Inc. Multiple antenna communication system and method thereof
US20030031264A1 (en) 2001-08-07 2003-02-13 Barry John R. System and method for adaptive channel diagonalization for array-to-array wireless communications

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6058105A (en) 1997-09-26 2000-05-02 Lucent Technologies Inc. Multiple antenna communication system and method thereof
US20030031264A1 (en) 2001-08-07 2003-02-13 Barry John R. System and method for adaptive channel diagonalization for array-to-array wireless communications

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