WO2010038474A1 - Wireless transmission device, mobile station device, and pre-coding method - Google Patents
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- H04B7/0639—Using selective indices, e.g. of a codebook, e.g. pre-distortion matrix index [PMI] or for beam selection
Definitions
- the present invention is applied to, for example, a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and these apparatuses that transmit SC-FDMA (Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access) in a radio communication system using MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) communication technology.
- SC-FDMA Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access
- MIMO Multiple-Input-Multiple-Output
- precoding can form directivity by using a beam according to feedback information from a communication partner in a prescribed beam pattern, and can secure the strength of a signal received by the communication partner. .
- precoding can accommodate different mobile station apparatuses in different beams, a multiuser diversity effect can be obtained.
- the rank indicates the number of spatial multiplexing in the case of performing spatial division communication (Space Division Multiplexing: SDM), and rank 2 indicates the case where the number of spatial multiplexing is two.
- MIMO precoding MIMO precoding
- FIG. 1 shows a codebook used for rank-2 precoding described in Non-Patent Document 1.
- a precoding matrix used at the time of 2-antenna transmission is stored in association with PMI (Precoding Matrix Index) determined by feedback information from a communication partner.
- PMI Precoding Matrix Index
- the conventional transmission apparatus multiplexes the precoding matrix corresponding to the optimum PMI based on the rank information and the feedback information from the communication partner in a plurality of data streams from the code book as shown in FIG. Thus, precoding processing is performed.
- PHR Power headroom
- FIG. 2 is a simulation result showing the relationship between PHR and data throughput when MIMO precoding similar to OFDM is applied to SC-FDMA.
- the horizontal axis indicates PHR
- the vertical axis indicates data throughput.
- the smaller the PHR the closer the transmission power is to the maximum transmission power, and there is no sufficient margin for the power that can be amplified.
- the larger the PHR the more the power that can be amplified has a margin and the transmission power has a margin.
- Th11 indicates a data throughput characteristic when precoding is not applied. Th11 can also be said to be a data throughput when precoding processing is performed using PMI [1] of FIG. 1 as a precoding matrix. Further, Th12 indicates data throughput when precoding is applied using PMI [2] or PMI [3] of FIG. 1 as a precoding matrix.
- An object of the present invention is to provide a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and a precoding method capable of improving rapid degradation of data throughput in, for example, SC-FDMA transmission.
- the wireless transmission apparatus of the present invention includes a multiplexing unit that multiplies the plurality of streams with different power ratios by multiplying the plurality of streams by a precoding matrix, and a plurality of the power ratios.
- a codebook having a plurality of corresponding candidates for the precoding matrix and setting the precoding matrix from the plurality of candidates.
- the mobile station apparatus of the present invention employs a configuration including the above-described radio transmission apparatus.
- the plurality of streams are multiplexed with different power ratios between the plurality of streams by multiplying the plurality of streams by a precoding matrix.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a precoding matrix in the first embodiment
- FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a multiplexing unit according to the first embodiment.
- FIG 10 is a diagram illustrating an example of a rank 4 precoding matrix according to the first embodiment.
- the block diagram which shows the principal part structure of the transmitter which concerns on Embodiment 2 of this invention.
- the figure which shows the relationship between PHR and data throughput after precoding application in Embodiment 2.
- the block diagram which shows the principal part structure of the transmitter which concerns on Embodiment 3 of this invention.
- the figure which shows an example of b1 and b2 The block diagram which shows the principal part structure of the transmitter which concerns on Embodiment 4 of this invention.
- CM Cubic-Metric
- SC-FDMA is characterized by a smaller CM value than OFDM.
- FIG. 3 shows the simulation results of CM characteristics before and after applying precoding.
- FIG. 3 shows CMs before and after precoding application when the stream is SC-FDMA (QPSK), SC-FDMA (16QAM), and OFDM, and CM variation amounts before and after precoding application.
- FIG. 3 shows simulation results when the OFDM precoding matrix shown in FIG. 1 is used for each modulation scheme.
- CM increases by applying precoding. That is, in OFDM, the power attenuation characteristic does not vary much depending on whether or not precoding is applied, whereas in SC-FDMA, if precoding similar to OFDM is applied as it is, the power attenuation characteristic is greatly degraded. .
- the two streams S 1 and S 2 are combined with the same power ratio.
- the present inventors paid attention to the power ratio between multiplexed streams and further performed the following simulation.
- FIG. 4 shows a simulation result of CM characteristics when the power ratio between the stream S 1 and the stream S 2 is different in the case of rank 2.
- the present inventors paid attention to the fact that the CM differs greatly depending on whether or not precoding is applied, and that the CM changes by changing the power ratio between streams. Focusing on these points, when applying precoding of rank 2 or higher to SC-FDMA, a precoding matrix for changing the power ratio between multiplexed streams is set and applied to the precoding codebook. I did it.
- the precoding matrix is a unitary matrix. Also, the precoding matrix is a matrix that takes a value other than 0 or 1 for the power range of another stream when the power of any one of the plurality of streams is fixed to 1.
- FIG. 5 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment.
- the transmitting apparatus 100 in FIG. 5 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus.
- 5 is an example in the case of rank 2, that is, the spatial multiplexing number is 2.
- Modulation section 110-1 modulates the input data stream to obtain a time domain modulated signal. Modulation section 110-1 outputs a time domain modulation signal to DFT (Discrete Fourier Transform) section 120-1. Similarly, modulation section 110-2 modulates the input data stream, obtains a time domain modulation signal, and outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-2.
- DFT Discrete Fourier Transform
- the DFT units 120-1 and 120-2 perform time-frequency conversion by performing discrete Fourier transform (DFT) on the time domain modulation signal to obtain a frequency domain signal.
- DFT sections 120-1 and 120-2 output frequency domain signals to precoding section 130.
- the precoding unit 130 includes a code book 131 and a multiplexing unit 132.
- the code book 131 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later.
- Codebook 131 receives rank information and PMI as input, and sets a precoding matrix corresponding to rank information and PMI as a precoding matrix used by multiplexing section 132.
- the code book 131 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
- the multiplexing unit 132 multiplies the frequency domain signal by multiplying the precoding matrix set by the codebook 131 to vary the power ratio among the plurality of frequency domain signals.
- the internal configuration of the multiplexing unit 132 will be described later.
- Multiplexing section 132 outputs the multiplexed frequency domain signal to IFFT sections 140-1 and 140-2.
- IFFT Inverse Fast Fourier Transform
- sections 140-1 and 140-2 map frequency domain signals after precoding to transmission subcarriers, and then perform inverse fast Fourier transform (IFFT) processing to convert them into time domain signals To do.
- IFFT sections 140-1 and 140-2 output the obtained time domain signals to CP (Cyclic Prefix) adding sections 150-1 and 150-2.
- CP adding sections 150-1 and 150-2 copy the data at the end of the block for each block of the transmission data sequence of the time domain signal and insert it at the head of the block, thereby adding CP to the transmission data sequence of the time domain signal. Is added.
- CP adding sections 150-1 and 150-2 output time domain signals after CP addition to radio transmitting sections 160-1 and 160-2.
- Radio transmitting sections 160-1 and 160-2 perform frequency conversion of time domain signals, which are baseband signals output from CP adding sections 150-1 and 150-2, into radio frequency bands.
- directivity is formed by applying MIMO precoding to a plurality of data streams, and signals after the formation of directivity are transmitted from a plurality of antennas.
- the precoding matrix stored in the codebook 131 of the precoding unit 130 will be described.
- FIG. 6 shows an example of the precoding matrix stored in the codebook 131.
- FIG. 6 shows a precoding matrix in the case of rank 2.
- a indicates the power ratio of another stream with respect to the fixed value 1 when the power of any one of a plurality of multiplexed streams is 1 (fixed).
- a is a value in the range of 0 ⁇ a ⁇ 1.
- the power ratio is set to a value such that the CM becomes small by referring to the simulation result of FIG. Can be reduced.
- the CM is the largest. Therefore, by setting the power ratio between the streams to be multiplexed to other than 1: 1, the CM at the time of stream multiplexing is set. Can be reduced.
- FIG. 7 shows an internal configuration of multiplexing section 132 that multiplexes streams S 1 and S 2 with different power ratios using the above-described precoding matrix.
- the addition section 1322-1 the power ratio between the streams S 1 and stream S 2 is 1: to be multiplexed in a.
- the addition section 1322-2 the power ratio between the streams S 1 and stream S 2 is a: so are multiplexed in one.
- Th11 and Th12 shown in FIG. 2 are also displayed.
- Th11 is a data throughput characteristic when a precoding matrix corresponding to PMI [1] in FIG. 1 is applied.
- Th12 is a data throughput characteristic when a precoding matrix corresponding to PMI [2] and PMI [3] in FIG. 1 is applied.
- Th101 indicates the data throughput characteristic when precoding is performed using the precoding matrix in the present embodiment.
- the region where the data throughput characteristic is rapidly deteriorated is extended to the region where the PHR is smaller. This is because the CM value is reduced by setting the power ratio between multiplexed streams to 1: a (0 ⁇ a ⁇ 1). Note that the improvement of the data throughput characteristics and the PHR region until the data throughput characteristics are rapidly deteriorated vary depending on the power ratio between the multiplexed streams.
- precoding is performed so that the power ratio between the multiplexed streams is different. That is, in the case of rank 2, by setting the power ratio between streams to 1: a (0 ⁇ a ⁇ 1), the amount of CM variation before and after precoding application is reduced. As a result, as shown in FIG. 8, it is possible to improve the degradation of data throughput in a region where the PHR is smaller.
- the multiplexed signals S ′ 1 and S ′ 2 after multiplexing are expressed as follows: It is expressed by (1).
- the precoding matrix is a unitary matrix, it is possible to avoid complicated processing in reception processing, particularly channel estimation processing.
- the multiplexing unit 132 multiplies the stream S 1 and the stream S 2 by the precoding matrix, thereby changing the power ratio between the streams S 1 and S 2.
- the codebook 131 has a plurality of precoding matrix candidates corresponding to a plurality of power ratios with different power ratios between streams, and sets a precoding matrix from the plurality of candidates.
- the precoding matrix by making the precoding matrix a unitary matrix, the power balance between the streams can be kept constant, so that it is possible to suppress deterioration in data throughput. Further, by using a unitary matrix, it is possible to avoid complicated processing in reception processing, particularly channel estimation processing.
- FIG. 9 shows an example of a rank 4 precoding matrix in the present embodiment.
- FIG. 9 also shows a conventional rank 4 precoding matrix.
- the multiple access method is SC-FDMA
- the multiple access method is not limited to SC-FDMA, and other multiple access methods having a lower CM than OFDM.
- the present invention may be applied to. Even in this case, it is possible to suppress the deterioration of the CM after applying the precoding, and it is possible to improve the rapid deterioration of the data throughput when the precoding is applied as in the case of SC-FDMA.
- the precoding matrix may have a configuration in which 1 and a of the precoding matrix in FIG.
- the precoding matrix is a value other than 0 or 1 when the power of one of the multiple streams is set to 1 (fixed). Any matrix can be used.
- precoding may be applied using a matrix in which 1 and a of the precoding matrix in FIG. 6 are interchanged.
- the precoding matrix is a unitary matrix, and when the power of any one of a plurality of streams is 1 (fixed), the power range of the other streams is It is assumed that the matrix takes a value other than 0 or 1. As a result, in addition to the same effects as those of the first embodiment, it becomes possible to more reliably suppress the deterioration of the CM, so that the rapid deterioration of the data throughput can be reliably improved.
- FIG. 10 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment.
- the transmitting apparatus 200 in FIG. 10 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus.
- the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
- the transmission apparatus 200 of FIG. 10 includes a precoding unit 210 instead of the precoding unit 130 with respect to the transmission apparatus 100 of FIG.
- it is assumed that the modulation scheme of stream S 1 is different from the modulation scheme of stream S 2 .
- the precoding unit 210 includes a code book 211 and a multiplexing unit 132.
- the code book 211 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later.
- Codebook 211 receives rank information, PMI, and MCS information of each stream as input, and sets a precoding matrix corresponding to rank information, PMI, and modulation scheme information as a precoding matrix used by multiplexing section 132. .
- the code book 211 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
- the precoding matrix stored in the codebook 211 of the precoding unit 210 will be described.
- CM varies depending on the modulation scheme of each stream. For example, when precoding is applied to SC-FDMA (QPSK), CM is 2.55, whereas when precoding is applied to SC-FDMA (16QAM), CM is 3.05. It has become. Due to such a difference in CM characteristics, data throughput characteristics change.
- FIG. 11 shows the relationship between PHR and data throughput when OFDM precoding is applied.
- Th22 indicates the throughput characteristic when precoding is applied to a stream whose modulation scheme is QPSK.
- Th23 indicates throughput characteristics when precoding is applied to a stream having a modulation scheme of 16QAM.
- Th21 indicates a throughput characteristic when precoding is not applied to a stream having a modulation scheme of QPSK.
- the data throughput characteristics vary depending on the modulation method of each stream. For example, when precoding is applied to a stream having a modulation scheme of 16QAM (Th23), the data throughput is higher in a region where the PHR is large compared to QPSK (Th22), and the data throughput is higher in a region where the PHR is medium. Deteriorates rapidly. On the other hand, when precoding is applied to a stream with a modulation scheme of QPSK (Th22), the data throughput is lower in a region where PHR is large compared to 16QAM (Th23), but in a region where PHR is medium, 16QAM (Th23 ) There are areas with higher data throughput. As described above, the CM characteristics change depending on the modulation method, and as a result, the data throughput characteristics fluctuate.
- the codebook 211 has a power ratio setting table, and the precoding matrix used by the multiplexing unit 132 is selected according to the modulation scheme of the multiplexed stream.
- FIG. 12 shows an example of the power ratio setting table used by the code book 211.
- the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.4.
- the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is set to 0.4, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is set to 0.4, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.5.
- the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is set to 0.5, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is set to 0.5, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.6. As a result, when the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is 0.6, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed. Further, when the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is 0.6, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the code book 211 may have a precoding matrix as shown in FIG. 6, and a may be set according to the modulation scheme of each stream.
- the multiplexing unit 132 may multiplex a plurality of streams with a power ratio corresponding to the modulation scheme of each stream.
- the value of a corresponding to the modulation scheme of each stream is specified in advance in the codebook 211 from the upper layer.
- the modulation scheme information of each stream is necessary information for adaptive modulation, the communication partner does not need to perform new signaling only for setting the power ratio a.
- FIG. 13 shows a simulation result showing the relationship between the PHR and the data throughput characteristics when the precoding in the present embodiment is applied.
- the data throughput characteristics Th21, Th22, Th23 when the MIMO precoding for OFDM shown in FIG. 11 is applied are also displayed.
- Th201 indicates a throughput characteristic when the precoding according to the present embodiment is applied to the streams S 1 and S 2 whose modulation scheme is QPSK. Further, Th202 shows throughput characteristics when the stream S 1 and the modulation method of the modulation method QPSK has applied a precoding according to the present embodiment in the stream S 2 of 16QAM. Further, Th203 indicates a throughput characteristic when the precoding according to the present embodiment is applied to streams S 1 and S 2 having a modulation scheme of 16QAM.
- the streams are multiplexed with different power ratios according to the modulation schemes of the streams.
- the modulation schemes of the stream S 1 and the stream S 2 are both 16QAM (Th203)
- the data throughput is slightly deteriorated in the region where the PHR is large compared to the Th23.
- the area of PHR until the data throughput rapidly deteriorates is expanded.
- precoding when precoding is applied, if the difference in data throughput due to the difference in modulation scheme is small and the difference in CM characteristics is large, a may be similarly reduced. Further, when precoding is applied, a may be increased similarly when the difference in data throughput characteristics due to the difference in modulation scheme is large and the difference in CM characteristics is small.
- the codebook 211 sets precoding matrices from a plurality of candidates according to the modulation schemes of a plurality of streams.
- the power ratio between the multiplexed streams differs according to the modulation schemes of a plurality of streams, so that CM deterioration can be suppressed and data throughput deterioration can be improved.
- each stream is scalar-scaled before precoding is performed.
- FIG. 14 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment.
- the transmitting apparatus 300 in FIG. 14 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus.
- the same reference numerals as those in FIG. 14 includes an amplifier 310-1 between the DFT unit 120-1 and the precoding unit 130, and the DFT unit 120-2 and the precoding unit 130 are different from the transmission device 100 of FIG. Between the two, an amplifier 310-2 is provided.
- the amplifier 310-1 performs scalar multiplication (magnification b1) on the frequency domain signal output from the DFT unit 120-1, and outputs the frequency domain signal after b1 multiplication to the precoding unit 130.
- Amplifier 310-2 multiplies the frequency domain signal output from DFT section 120-2 by scalar multiplication (magnification b2), and outputs the frequency domain signal after b2 multiplication to precoding section 130. In this way, the amplifiers 310-1 and 310-2 adjust the power ratio of the frequency domain signal input to the precoding unit 130 in advance.
- the power balance between the streams transmitted from the subsequent antenna can be adjusted.
- the precoding matrix used in the multiplexing unit 132 of the precoding unit 130 as a unitary matrix. The complexity can be avoided.
- FIG. 15 shows an example of the magnifications b1 and b2 of the amplifiers 310-1 and 310-2.
- the CM value when the stream modulation scheme is 16QAM is larger than that when the stream modulation scheme is QPSK. Therefore, as shown in case 3 of FIG. 15, the modulation scheme is QPSK stream S 1, when a modulation scheme stream S 2 is 16QAM, the magnification b2 for stream S 2, compared with the magnification b1 for the stream S 1 By reducing the size, the CM of the multiplexed stream can be reduced.
- each of a plurality of streams is scalar-multiplied, and precoding is performed on the plurality of scalar-multiplied streams.
- the power of the stream input to the precoding unit 130 can be adjusted in advance, the power balance between the streams can be adjusted while keeping the precoding matrix in a unitary matrix.
- the power ratio between the multiplexed streams can be made different, it is possible to suppress the deterioration of CM and improve the deterioration of the data throughput, and the processing is complicated in the reception process, particularly the channel estimation process. Can be avoided.
- the precoding matrix is a unitary matrix, and when the power of any one of a plurality of streams is 1 (fixed), the power range of the other streams is It is assumed that the matrix takes a value other than 0 or 1. As a result, in addition to the same effects as those of the first embodiment, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the CM, and thus it is possible to reliably improve the rapid deterioration of the data throughput.
- FIG. 16 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment.
- the transmission apparatus 400 of FIG. 16 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus.
- LTE-Advanced mobile station apparatus an LTE-Advanced mobile station apparatus.
- a case will be described as an example where transmission apparatus 400 supports both OFDM and SC-FDMA as multiple access schemes.
- transmitting apparatus 400 according to the present embodiment in FIG. 16 the same components as in FIG. 5 are assigned the same reference numerals as in FIG.
- Modulation section 410-1 modulates the input data stream to obtain a time domain modulated signal. Modulation section 410-1 outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-1 and selection section 420-1. Similarly, modulation section 410-2 modulates the input data stream, obtains a time domain modulation signal, and outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-2 and selection section 420-2.
- Selection sections 420-1 and 420-2 receive information on multiple access schemes (hereinafter referred to as “multiple access scheme information”) and are output from DFT sections 120-1 and 120-2 in accordance with the multiple access scheme information.
- Multiple access scheme information Frequency domain signal or time domain modulation signal output from the modulation units 410-1 and 410-2, and outputs the selected signal to the precoding unit 430.
- selection sections 420-1 and 420-2 send the frequency domain signals output from DFT sections 120-1 and 120-2 to precoding section 430. Output.
- selection sections 420-1 and 420-2 output time domain modulation signals output from modulation sections 410-1 and 410-2 to precoding section 430.
- the precoding unit 430 includes a code book 431 and a multiplexing unit 132.
- the code book 431 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later.
- the code book 431 receives rank information, PMI, and multiple access scheme information as inputs, and sets a precoding matrix corresponding to the rank information, PMI, and multiple access scheme information as a precoding matrix used by the multiplexing unit 132.
- the code book 431 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
- CM varies depending on the multiple access method. For example, when precoding is applied to SC-FDMA, CM is 2.55 and 3.05, whereas when precoding is applied to OFDM, CM is 4.00. . Due to such a difference in CM characteristics, data throughput characteristics change.
- the code book 431 has a power ratio setting table and selects the precoding matrix used by the multiplexing unit 132 according to the multiple access scheme.
- FIG. 17 shows an example of the power ratio setting table used by the code book 431.
- the code book 431 selects a precoding matrix with a being 0.6.
- the power of the stream S 1 1 fixed
- the power of the stream S 2 as 0.6
- the stream S1 and the stream S 2 are multiplexed.
- the power of the stream S 2 is 1 (fixed)
- the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed with the power of the stream S 1 being 0.6.
- the code book 431 selects a precoding matrix in which a is 1.0. That is, when the multiple access method is OFDM, each stream is multiplexed with the same power. Accordingly, precoding as described in Non-Patent Document 1 can be performed.
- multiplexing is performed such that the power ratio between streams is different
- multiple access scheme is OFDM
- the code book 431 may have a precoding matrix as shown in FIG. 6, and a may be set according to the multiple access method.
- the multiplexing unit 132 may multiplex a plurality of streams at a power ratio corresponding to the multiple access scheme.
- the code book 431 sets a precoding matrix from candidate matrices according to the multiple access scheme.
- the power ratio between the multiplexed streams can be set to a power ratio that suppresses the degradation of CM according to the multiple access scheme.
- degradation of data throughput can be improved.
- the precoding unit sets a precoding matrix corresponding to PMI based on feedback information from the communication partner, but the reference signal for data demodulation is the same as the data stream.
- the power ratio may be changed by the transmission apparatus.
- each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
- the name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
- the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
- An FPGA Field Programmable Gate Array
- a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
- the precoding apparatus and the precoding method according to the present invention are useful as, for example, a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and a precoding method for transmitting SC-FDMA in a radio communication system using MIMO communication technology.
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Abstract
Disclosed is a wireless transmission device that improves the drastic degradation of data throughput in a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) transmission. A multiplexer (132) multiplies a stream (S1) and another stream (S2) by a pre-coding matrix, thereby multiplexing by differentiating an inter-stream power ratio. A code book (131) has candidates for a plurality of pre-coding matrices corresponding to a plurality of power ratios differentiating the inter-stream power ratio and sets the pre-coding matrix from among the candidate matrices. This makes it possible to suppress the degradation of cubic metric (CM) after application of pre-coding, so that it is possible to improve the drastic degradation of data throughput when the pre-coding is applied.
Description
本発明は、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信技術を利用した無線通信システムにおいて、例えば、SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)送信する無線送信装置、移動局装置及びこれら装置に適用されるプリコーディング方法に関する。
The present invention is applied to, for example, a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and these apparatuses that transmit SC-FDMA (Single-Carrier-Frequency-Division-Multiple-Access) in a radio communication system using MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) communication technology. The present invention relates to a precoding method.
近年、送受信双方にアレーアンテナを用いたMIMO通信技術が、限られた周波数帯域を有効に利用し、高速伝送を実現する技術として注目されている。MIMO通信技術において、特にプリコーディングは、規定のビームパターンのうち通信相手からのフィードバック情報に応じたビームを用いることにより指向性を形成し、通信相手が受信する信号の強度を確保することができる。また、プリコーディングは、異なるビームに異なる移動局装置を収容することができるため、マルチユーザダイバーシチ効果が得られる。
In recent years, MIMO communication technology using array antennas for both transmission and reception has attracted attention as a technology for realizing high-speed transmission by effectively using a limited frequency band. In the MIMO communication technology, in particular, precoding can form directivity by using a beam according to feedback information from a communication partner in a prescribed beam pattern, and can secure the strength of a signal received by the communication partner. . In addition, since precoding can accommodate different mobile station apparatuses in different beams, a multiuser diversity effect can be obtained.
ところで、3GPP RAN LTE(Long Term Evolution)の下り回線では、最大伝送レート300Mbpsを達成するため、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)送信にMIMO通信技術が適用され、更に、ランク2を用いたプリコーディング送信ダイバーシチ技術が適用される(非特許文献1参照)。ここで、ランクとは、空間多重通信(Space Division Multiplexing:SDM)を行う場合の空間多重数を示し、ランク2は、空間多重数が2の場合をあらわす。
By the way, in the downlink of 3GPP RAN LTE (Long Term Evolution), MIMO communication technology is applied to OFDM (Orthogonal Frequency Division Division Multiplex) transmission to achieve a maximum transmission rate of 300 Mbps, and precoding transmission using rank 2 is also performed. Diversity technology is applied (see Non-Patent Document 1). Here, the rank indicates the number of spatial multiplexing in the case of performing spatial division communication (Space Division Multiplexing: SDM), and rank 2 indicates the case where the number of spatial multiplexing is two.
また、3GPP RAN LTE-Advancedの上り回線では、シングルキャリアベースのSC-FDMAの導入が検討されている。3GPP RAN LTE-Advancedの上り回線においても、3GPP RAN LTEの下り回線と同様に、伝送レートを更に向上させるために、MIMO通信技術の導入、及び、ランク2を用いたプリコーディング送信ダイバーシチ技術の導入(以下、MIMO通信技術及びプリコーディング技術を「MIMOプリコーディング」という)が検討されている。
Also, in the uplink of 3GPP RAN LTE-Advanced, introduction of single-carrier-based SC-FDMA is being studied. In the 3GPP RAN LTE-Advanced uplink, as with the 3GPP RAN LTE downlink, in order to further improve the transmission rate, introduction of MIMO communication technology and precoding transmission diversity technology using rank 2 are introduced. (Hereinafter, the MIMO communication technique and the precoding technique are referred to as “MIMO precoding”).
図1に、非特許文献1記載のランク2のプリコーディングに使用されるコードブックを示す。図1に示すコードブックには、2アンテナ送信時に用いられるプリコーディング行列が、通信相手からのフィードバック情報により決定されるPMI(Precoding Matrix Index)と対応付けられて格納されている。なお、図1において、PMI[1]に対応付けられたプリコーディング行列を用いる場合には、データストリームが多重されないため、実際上、プリコーディングが適用されないことになる。
FIG. 1 shows a codebook used for rank-2 precoding described in Non-Patent Document 1. In the code book shown in FIG. 1, a precoding matrix used at the time of 2-antenna transmission is stored in association with PMI (Precoding Matrix Index) determined by feedback information from a communication partner. In FIG. 1, when a precoding matrix associated with PMI [1] is used, since the data stream is not multiplexed, precoding is not actually applied.
従来の送信装置は、図1に示すようなコードブックの中から、ランク情報、及び、通信相手からのフィードバック情報に基づいた最適なPMIに対応するプリコーディング行列を、複数のデータストリームに多重することにより、プリコーディング処理する。
The conventional transmission apparatus multiplexes the precoding matrix corresponding to the optimum PMI based on the rank information and the feedback information from the communication partner in a plurality of data streams from the code book as shown in FIG. Thus, precoding processing is performed.
しかしながら、3GPP RAN LTE-Advancedの上り回線で用いられるSC-FDMA送信に、3GPP RAN LTEの下り回線で用いられるOFDMに対するMIMOプリコーディングをそのまま適用すると、移動局装置の送信電力の余力(増加可能な電力)を示すパワーヘッドルーム(以下、「PHR(Power headroom)」という)の大きさによっては、データスループットが急激に劣化してしまうという課題がある。
However, if MIMO precoding for OFDM used in the downlink of 3GPP RAN LTE is applied as it is to SC-FDMA transmission used in the uplink of 3GPP RAN LTE-Advanced, the remaining power of the mobile station device (which can be increased) Depending on the size of the power headroom (hereinafter referred to as “PHR (Power headroom)”), there is a problem that the data throughput is rapidly deteriorated.
以下、図2を例に用いて説明する。図2は、SC-FDMAにOFDMと同様のMIMOプリコーディングを適用した場合のPHRとデータスループットとの関係を示すシミュレーション結果である。図2において、横軸はPHRを示し、縦軸はデータスループットを示す。横軸において、PHRが小さいほど、送信電力が最大送信電力に近く、増幅可能な電力に十分にマージンがない状態を示す。また、PHRが大きいほど、増幅可能な電力に十分にマージンがあり、送信電力に余裕がある状態を示す。
Hereinafter, description will be made using FIG. 2 as an example. FIG. 2 is a simulation result showing the relationship between PHR and data throughput when MIMO precoding similar to OFDM is applied to SC-FDMA. In FIG. 2, the horizontal axis indicates PHR, and the vertical axis indicates data throughput. On the horizontal axis, the smaller the PHR, the closer the transmission power is to the maximum transmission power, and there is no sufficient margin for the power that can be amplified. In addition, the larger the PHR, the more the power that can be amplified has a margin and the transmission power has a margin.
図2において、Th11は、プリコーディングを適用しない場合のデータスループット特性を示す。なお、Th11は、図1のPMI[1]をプリコーディング行列としてプリコーディング処理した場合のデータスループットともいえる。また、Th12は、図1のPMI[2]又はPMI[3]をプリコーディング行列としてプリコーディングを適用した場合のデータスループットを示す。
In FIG. 2, Th11 indicates a data throughput characteristic when precoding is not applied. Th11 can also be said to be a data throughput when precoding processing is performed using PMI [1] of FIG. 1 as a precoding matrix. Further, Th12 indicates data throughput when precoding is applied using PMI [2] or PMI [3] of FIG. 1 as a precoding matrix.
図2から分かるように、プリコーディングを適用しない場合には、PHRが小さい領域においてデータスループットが急激に劣化している。これに対し、プリコーディングを適用する場合には、PHRが中程度の領域において、データスループットが急激に下がり、データスループットがプリコーディングを適用しない場合のデータスループット(Th11)よりも劣化する領域がある。
As can be seen from FIG. 2, when the precoding is not applied, the data throughput is rapidly deteriorated in the region where the PHR is small. On the other hand, when precoding is applied, in a region where PHR is medium, there is a region where the data throughput sharply decreases and the data throughput deteriorates more than the data throughput (Th11) when precoding is not applied. .
このように、SC-FDMAに対し、OFDMと同様のMIMOプリコーディングをそのまま適用すると、プリコーディングを適用しない場合に比べ、データスループットが常に良好となるわけではなく、PHRの大きさによっては、プリコーディングを適用しない場合よりも、データスループットが劣化する場合がある。
As described above, when MIMO precoding similar to OFDM is applied as it is to SC-FDMA, the data throughput is not always better than when precoding is not applied, and depending on the size of PHR, the data throughput is not always good. Data throughput may be degraded compared to when coding is not applied.
本発明の目的は、例えば、SC-FDMA送信において、データスループットの急激な劣化を改善することができる無線送信装置、移動局装置及びプリコーディング方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and a precoding method capable of improving rapid degradation of data throughput in, for example, SC-FDMA transmission.
本発明の無線送信装置は、複数のストリームにプリコーディング行列を乗算することにより、前記複数のストリームを前記複数のストリーム間の電力比を異ならせて多重する多重手段と、複数の前記電力比に対応する前記プリコーディング行列の複数の候補を有し、前記複数の候補から前記プリコーディング行列を設定するコードブックと、を具備する構成を採る。
The wireless transmission apparatus of the present invention includes a multiplexing unit that multiplies the plurality of streams with different power ratios by multiplying the plurality of streams by a precoding matrix, and a plurality of the power ratios. A codebook having a plurality of corresponding candidates for the precoding matrix and setting the precoding matrix from the plurality of candidates.
本発明の移動局装置は、上記無線送信装置を具備する構成を採る。
The mobile station apparatus of the present invention employs a configuration including the above-described radio transmission apparatus.
本発明のプリコーディング方法は、複数のストリームにプリコーディング行列を乗算することにより、前記複数のストリームを前記複数のストリーム間の電力比を異ならせて多重するようにした。
In the precoding method of the present invention, the plurality of streams are multiplexed with different power ratios between the plurality of streams by multiplying the plurality of streams by a precoding matrix.
本発明によれば、例えば、SC-FDMA送信において、データスループットの急激な劣化を改善することができる。
According to the present invention, for example, rapid degradation of data throughput can be improved in SC-FDMA transmission.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の発明者らは、プリコーディング適用前後におけるCM(Cubic Metric)特性の変化に着目した。CMとは、PAR(peak to average peak ratio)と同様に電力減衰特性を示す一つの指標であり、CMの値が小さいほど増幅特性が歪みにくいことを示す。SC-FDMAでは、OFDMに比べ、CMの値が小さいのが特徴である。
The inventors of the present invention focused on changes in CM (Cubic-Metric) characteristics before and after applying precoding. CM is an index indicating the power attenuation characteristic like PAR (peak average peak ratio), and the smaller the CM value, the less the amplification characteristic is distorted. SC-FDMA is characterized by a smaller CM value than OFDM.
図3に、プリコーディング適用前後におけるCM特性のシミュレーション結果を示す。図3には、ストリームが、SC-FDMA(QPSK)、SC-FDMA(16QAM)及びOFDMの場合のプリコーディング適用前後のCM、及び、プリコーディング適用前後でのCMの変動量が示されている。なお、図3は、各変調方式に図1に示したOFDM用のプリコーディング行列を用いた場合のシミュレーション結果である。
Fig. 3 shows the simulation results of CM characteristics before and after applying precoding. FIG. 3 shows CMs before and after precoding application when the stream is SC-FDMA (QPSK), SC-FDMA (16QAM), and OFDM, and CM variation amounts before and after precoding application. . FIG. 3 shows simulation results when the OFDM precoding matrix shown in FIG. 1 is used for each modulation scheme.
図3に示すように、SC-FDMAでは、QPSK,16QAMのいずれの場合も、プリコーディングを適用すると、CMが大きく増加することが確認された。一方、OFDMでは、プリコーディングの適用前後でCMがほとんど変わらないことが確認された。
As shown in FIG. 3, in SC-FDMA, it was confirmed that CM increases greatly when precoding is applied in both QPSK and 16QAM. On the other hand, in OFDM, it was confirmed that the CM hardly changed before and after application of precoding.
このように、OFDMでは、プリコーディングの適用前後でのCMの変動量がほとんどないのに対し、SC-FDMAでは、プリコーディングを適用することによりCMが増加する。すなわち、OFDMでは、プリコーディングの適用の有無で電力減衰特性があまり変動しないのに対し、SC-FDMAでは、OFDMと同様のプリコーディングをそのまま適用すると、電力減衰特性が大きく劣化することが分かった。
As described above, in OFDM, there is almost no variation in CM before and after the application of precoding, whereas in SC-FDMA, CM increases by applying precoding. That is, in OFDM, the power attenuation characteristic does not vary much depending on whether or not precoding is applied, whereas in SC-FDMA, if precoding similar to OFDM is applied as it is, the power attenuation characteristic is greatly degraded. .
図1のプリコーディング行列では、各行列要素の大きさが等しいため、2つのストリームS1,S2が同じ電力比で合成される。本発明者らは、多重されるストリーム間の電力比に着目し、更に以下のシミュレーションを行った。
In the precoding matrix of FIG. 1, since the sizes of the matrix elements are equal, the two streams S 1 and S 2 are combined with the same power ratio. The present inventors paid attention to the power ratio between multiplexed streams and further performed the following simulation.
図4に、ランク2の場合に、ストリームS1とストリームS2との電力比が異なる場合のCM特性のシミュレーション結果を示す。
FIG. 4 shows a simulation result of CM characteristics when the power ratio between the stream S 1 and the stream S 2 is different in the case of rank 2.
図4から分かるように、多重されるストリーム間の電力比が等しい場合(ストリームS1の電力:ストリームS2の電力=1:1の場合)に、CMの値が一番大きくなることが確認された。
As can be seen from FIG. 4, when the power ratio between the multiplexed streams is equal (when the power of stream S 1 : the power of stream S 2 = 1: 1), it is confirmed that the CM value is the largest. It was done.
本発明者らは、SC-FDMAでは、プリコーディングの適用の有無によりCMが大きく異なる点、及び、ストリーム間の電力比を変えることによりCMが変化する点に着目した。そして、これらの点に着目し、SC-FDMAにランク2以上のプリコーディングを適用する場合に、多重されるストリーム間の電力比を変えるプリコーディング行列を設定し、プリコーディング用コードブックに適用するようにした。
In the SC-FDMA, the present inventors paid attention to the fact that the CM differs greatly depending on whether or not precoding is applied, and that the CM changes by changing the power ratio between streams. Focusing on these points, when applying precoding of rank 2 or higher to SC-FDMA, a precoding matrix for changing the power ratio between multiplexed streams is set and applied to the precoding codebook. I did it.
なお、プリコーディング行列は、ユニタリー行列とする。また、プリコーディング行列は、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1に固定した場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値をとる行列とする。
Note that the precoding matrix is a unitary matrix. Also, the precoding matrix is a matrix that takes a value other than 0 or 1 for the power range of another stream when the power of any one of the plurality of streams is fixed to 1.
(実施の形態1)
図5に、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示す。図5の送信装置100は、例えば、LTE-Advancedの移動局装置に適用される。また、図5の送信装置100は、ランク2、すなわち、空間多重数が2の場合の例である。 (Embodiment 1)
FIG. 5 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment. The transmittingapparatus 100 in FIG. 5 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus. 5 is an example in the case of rank 2, that is, the spatial multiplexing number is 2.
図5に、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示す。図5の送信装置100は、例えば、LTE-Advancedの移動局装置に適用される。また、図5の送信装置100は、ランク2、すなわち、空間多重数が2の場合の例である。 (Embodiment 1)
FIG. 5 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment. The transmitting
変調部110-1は、入力されるデータストリームを変調し、時間領域の変調信号を得る。変調部110-1は、時間領域の変調信号をDFT(Discrete Fourier Transform)部120-1に出力する。同様に、変調部110-2は、入力されるデータストリームを変調し、時間領域の変調信号を得、時間領域の変調信号をDFT部120-2に出力する。
Modulation section 110-1 modulates the input data stream to obtain a time domain modulated signal. Modulation section 110-1 outputs a time domain modulation signal to DFT (Discrete Fourier Transform) section 120-1. Similarly, modulation section 110-2 modulates the input data stream, obtains a time domain modulation signal, and outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-2.
DFT部120-1,120-2は、時間領域の変調信号に対し離散フーリエ変換(DFT)を施すことにより、時間-周波数変換を行い、周波数領域信号を得る。DFT部120-1,120-2は、周波数領域信号をプリコーディング部130に出力する。
The DFT units 120-1 and 120-2 perform time-frequency conversion by performing discrete Fourier transform (DFT) on the time domain modulation signal to obtain a frequency domain signal. DFT sections 120-1 and 120-2 output frequency domain signals to precoding section 130.
プリコーディング部130は、コードブック131及び多重部132を備える。
The precoding unit 130 includes a code book 131 and a multiplexing unit 132.
コードブック131は、多重部132において用いられるプリコーディング行列を格納する。プリコーディング行列の具体的な例については、後述する。コードブック131は、ランク情報及びPMIを入力とし、ランク情報及びPMIに対応するプリコーディング行列を、多重部132が用いるプリコーディング行列として設定する。コードブック131は、設定したプリコーディング行列の情報を多重部132に出力する。
The code book 131 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later. Codebook 131 receives rank information and PMI as input, and sets a precoding matrix corresponding to rank information and PMI as a precoding matrix used by multiplexing section 132. The code book 131 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
多重部132は、周波数領域信号に、コードブック131によって設定されたプリコーディング行列を乗算することにより、複数の周波数領域信号間の電力比を異ならせて多重する。なお、多重部132の内部構成については、後述する。多重部132は、多重後の周波数領域信号をIFFT部140-1,140-2に出力する。
The multiplexing unit 132 multiplies the frequency domain signal by multiplying the precoding matrix set by the codebook 131 to vary the power ratio among the plurality of frequency domain signals. The internal configuration of the multiplexing unit 132 will be described later. Multiplexing section 132 outputs the multiplexed frequency domain signal to IFFT sections 140-1 and 140-2.
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部140-1,140-2は、プリコーディング後の周波数領域信号を、送信サブキャリアにマッピングした後、逆高速フーリエ変換(IFFT)処理を行い、時間領域信号に変換する。IFFT部140-1,140-2は、得られた時間領域信号を、CP(Cyclic Prefix)付加部150-1,150-2に出力する。
IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) sections 140-1 and 140-2 map frequency domain signals after precoding to transmission subcarriers, and then perform inverse fast Fourier transform (IFFT) processing to convert them into time domain signals To do. IFFT sections 140-1 and 140-2 output the obtained time domain signals to CP (Cyclic Prefix) adding sections 150-1 and 150-2.
CP付加部150-1,150-2は、時間領域信号の送信データ列の各ブロックに対し、ブロック末尾のデータを複製してブロック先頭に挿入することにより、時間領域信号の送信データ列にCPを付加する。CP付加部150-1,150-2は、CP付加後の時間領域信号を無線送信部160-1,160-2に出力する。
CP adding sections 150-1 and 150-2 copy the data at the end of the block for each block of the transmission data sequence of the time domain signal and insert it at the head of the block, thereby adding CP to the transmission data sequence of the time domain signal. Is added. CP adding sections 150-1 and 150-2 output time domain signals after CP addition to radio transmitting sections 160-1 and 160-2.
無線送信部160-1,160-2は、CP付加部150-1,150-2から出力されるベースバンド信号である時間領域信号を無線周波数帯域へ周波数変換する。
Radio transmitting sections 160-1 and 160-2 perform frequency conversion of time domain signals, which are baseband signals output from CP adding sections 150-1 and 150-2, into radio frequency bands.
このようにして、SC-FDMA送信において、複数のデータストリームにMIMOプリコーディングを適用することにより指向性を形成し、指向性形成後の信号を複数のアンテナから送信する。
In this way, in SC-FDMA transmission, directivity is formed by applying MIMO precoding to a plurality of data streams, and signals after the formation of directivity are transmitted from a plurality of antennas.
以下、プリコーディング部130のコードブック131が格納するプリコーディング行列について説明する。
Hereinafter, the precoding matrix stored in the codebook 131 of the precoding unit 130 will be described.
図6に、コードブック131が格納するプリコーディング行列の一例を示す。図6は、ランク2の場合のプリコーディング行列である。
FIG. 6 shows an example of the precoding matrix stored in the codebook 131. FIG. 6 shows a precoding matrix in the case of rank 2.
図6の各行列において、aは、多重される複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、当該固定値1に対する他のストリームの電力比を示しており、aを0<a<1の範囲の値とする。aの値を予め適切な値に設定しておくことにより、多重するストリーム間の電力比を異ならせたプリコーディングを実現する。
In each matrix of FIG. 6, a indicates the power ratio of another stream with respect to the fixed value 1 when the power of any one of a plurality of multiplexed streams is 1 (fixed). And a is a value in the range of 0 <a <1. By setting the value of a to an appropriate value in advance, precoding with different power ratios between multiplexed streams is realized.
このとき、例えば、ストリームの変調方式がQPSKの場合、図4のシミュレーション結果を参照して、CMが小さくなるような値を電力比をaの値として設定しておくようにすることで、CMを低減させることができる。上述したように、多重するストリーム間の電力比が1:1の場合に、CMが最も大きいので、多重するストリーム間の電力比を1:1以外とすることにより、ストリーム多重した際のCMを低減させることができるようになる。
At this time, for example, when the stream modulation method is QPSK, the power ratio is set to a value such that the CM becomes small by referring to the simulation result of FIG. Can be reduced. As described above, when the power ratio between the streams to be multiplexed is 1: 1, the CM is the largest. Therefore, by setting the power ratio between the streams to be multiplexed to other than 1: 1, the CM at the time of stream multiplexing is set. Can be reduced.
なお、図7に、上述のプリコーディング行列を用いて、ストリームS1及びストリームS2の電力比を異ならせて多重する多重部132の内部構成を示す。
FIG. 7 shows an internal configuration of multiplexing section 132 that multiplexes streams S 1 and S 2 with different power ratios using the above-described precoding matrix.
アンプ1321-1は、DFT部120-1からのストリームS1をa1(=a)倍し、加算部1322-2に出力する。アンプ1321-2は、DFT部120-2からの周ストリームS2をa2(=a)倍し、加算部1322-1に出力する。これにより、加算部1322-1において、ストリームS1とストリームS2間の電力比が1:aで多重されるようになる。また、加算部1322-2において、ストリームS1とストリームS2間の電力比がa:1で多重されるようになる。
Amplifier 1321-1, the stream S 1 from the DFT section 120-1 a1 (= a) multiplied, and outputs the result to adding section 1322-2. Amplifier 1321-2 is a peripheral stream S 2 from the DFT section 120-2 a2 (= a) multiplied, and outputs the result to adding section 1322-1. Thus, the addition section 1322-1, the power ratio between the streams S 1 and stream S 2 is 1: to be multiplexed in a. Further, the addition section 1322-2, the power ratio between the streams S 1 and stream S 2 is a: so are multiplexed in one.
図8を用いて、本実施の形態における効果について説明する。なお、同図に、図2に示したデータスループット特性Th11,Th12を合わせて表示する。Th11は、図1のPMI[1]に対応するプリコーディング行列を適用した場合のデータスループット特性である。また、Th12は、図1のPMI[2]及びPMI[3]に対応するプリコーディング行列を適用した場合のデータスループット特性である。また、Th101は、本実施の形態におけるプリコーディング行列を用いてプリコーディングした場合のデータスループット特性を示している。
The effect of this embodiment will be described with reference to FIG. In the same figure, the data throughput characteristics Th11 and Th12 shown in FIG. 2 are also displayed. Th11 is a data throughput characteristic when a precoding matrix corresponding to PMI [1] in FIG. 1 is applied. Th12 is a data throughput characteristic when a precoding matrix corresponding to PMI [2] and PMI [3] in FIG. 1 is applied. Th101 indicates the data throughput characteristic when precoding is performed using the precoding matrix in the present embodiment.
Th101とTh12との比較から分かるように、本実施の形態におけるプリコーディングを適用することにより、データスループット特性が急激に劣化する領域が、PHRがより小さい領域にまで延長される。これは、多重されるストリーム間の電力比を1:a(0<a<1)にしたことにより、CMの値が低減したことによる。なお、データスループット特性の改善、及び、データスループット特性が急激に劣化するまでのPHRの領域は、多重されるストリーム間の電力比に応じて変動する。
As can be seen from the comparison between Th101 and Th12, by applying the precoding in the present embodiment, the region where the data throughput characteristic is rapidly deteriorated is extended to the region where the PHR is smaller. This is because the CM value is reduced by setting the power ratio between multiplexed streams to 1: a (0 <a <1). Note that the improvement of the data throughput characteristics and the PHR region until the data throughput characteristics are rapidly deteriorated vary depending on the power ratio between the multiplexed streams.
このように、本実施の形態では、ストリームを多重してMIMO送信する場合に、多重されるストリーム間の電力比が異なるようなプリコーディングを行う。すなわち、ランク2の場合に、ストリーム間の電力比を1:a(0<a<1)とすることにより、プリコーディング適用前後のCMの変動量を小さくする。この結果、図8に示すように、PHRがより小さい領域におけるデータスループットの劣化を改善することができる。
As described above, in this embodiment, when streams are multiplexed and MIMO transmission is performed, precoding is performed so that the power ratio between the multiplexed streams is different. That is, in the case of rank 2, by setting the power ratio between streams to 1: a (0 <a <1), the amount of CM variation before and after precoding application is reduced. As a result, as shown in FIG. 8, it is possible to improve the degradation of data throughput in a region where the PHR is smaller.
なお、プリコーディングの適用の有無によるデータスループット特性の差が小さく、かつ、プリコーディングの適用の有無によるCM特性の差が大きい場合には、aを小さく(すなわち、各ストリーム間の電力差を大きくする)すると良い。また、プリコーディングの適用の有無によるデータスループット特性の差が大きく、かつ、プリコーディングの適用の有無によるCM特性の差が小さい場合には、aを大きく(すなわち、各ストリーム間の電力差を小さく)すると良い。
When the difference in data throughput characteristics due to the presence / absence of precoding is small and the difference in CM characteristics due to the presence / absence of precoding is large, a is small (that is, the power difference between streams is large). To do). Also, when the difference in data throughput characteristics depending on whether precoding is applied is large and the difference in CM characteristics depending on whether precoding is applied is small, a is increased (that is, the power difference between the streams is decreased). ) Good.
また、例えば、プリコーディング行列として、図6のPMI[2]のユニタリー行列を用いてストリームS1及びストリームS2にプリコーディングする場合、多重後の多重信号S’1,S’2は、式(1)によりあらわされる。
Also, for example, when precoding into the stream S 1 and the stream S 2 using the unitary matrix of PMI [2] in FIG. 6 as the precoding matrix, the multiplexed signals S ′ 1 and S ′ 2 after multiplexing are expressed as follows: It is expressed by (1).
式(1)から分かるように、多重信号S’1,S’2に含まれるストリームS1とストリームS2の電力比は、1+a2:1+a2=1:1となり、多重後の多重信号S’1,S’2に含まれる各ストリーム間の電力バランスを一定に保つことができる。
As can be seen from the equation (1), the power ratio between the stream S 1 and the stream S 2 included in the multiplexed signals S ′ 1 and S ′ 2 is 1 + a 2 : 1 + a 2 = 1: 1, and the multiplexed signal S after multiplexing. '1, S' power balance between the stream included in 2 can be kept constant.
また、プリコーディング行列をユニタリー行列とすることにより、受信処理、特に、チャネル推定処理において、処理が複雑になるのを回避することができる。
Also, by making the precoding matrix a unitary matrix, it is possible to avoid complicated processing in reception processing, particularly channel estimation processing.
以上のように、本実施の形態では、多重部132は、ストリームS1及びストリームS2にプリコーディング行列を乗算することにより、ストリームS1及びストリームS2をストリーム間の電力比を異ならせて多重する。コードブック131は、ストリーム間の電力比が異なるような複数の電力比に対応するプリコーディング行列の複数の候補を有し、それら複数の候補からプリコーディング行列を設定する。これにより、プリコーディング適用後のCMの劣化を抑えることができるので、プリコーディングを適用した場合におけるデータスループットの急激な劣化を改善することができる。
As described above, in the present embodiment, the multiplexing unit 132 multiplies the stream S 1 and the stream S 2 by the precoding matrix, thereby changing the power ratio between the streams S 1 and S 2. Multiplex. The codebook 131 has a plurality of precoding matrix candidates corresponding to a plurality of power ratios with different power ratios between streams, and sets a precoding matrix from the plurality of candidates. Thereby, since deterioration of CM after applying precoding can be suppressed, rapid deterioration of data throughput when precoding is applied can be improved.
また、プリコーディング行列をユニタリー行列とすることにより、ストリーム間の電力バランスを一定に保つことができるので、データスループットの劣化を抑えることができる。また、ユニタリー行列とすることにより、受信処理、特に、チャネル推定処理において、処理が複雑になるのを回避することができる。
Also, by making the precoding matrix a unitary matrix, the power balance between the streams can be kept constant, so that it is possible to suppress deterioration in data throughput. Further, by using a unitary matrix, it is possible to avoid complicated processing in reception processing, particularly channel estimation processing.
なお、以上の説明では、aを0<a<1の範囲で設定する場合を例に説明したが、aを1<a、a>-1、-1>a>0の範囲で設定する構成としても良い。この場合においても、多重されるストリーム間の電力比を1:1以外とすることができるので、0<a<1の場合と同様の効果を得ることができる。
In the above description, the case where a is set in the range of 0 <a <1 has been described as an example, but the configuration in which a is set in the range of 1 <a, a> −1, −1> a> 0. It is also good. Even in this case, since the power ratio between the multiplexed streams can be other than 1: 1, the same effect as in the case of 0 <a <1 can be obtained.
また、以上の説明では、本発明をランク2に適用した場合を例に説明したが、ランク2と同様に、本発明をランク3以上のMIMOプリコーディングに適用することもできる。
In the above description, the case where the present invention is applied to rank 2 has been described as an example. However, as with rank 2, the present invention can also be applied to MIMO precoding of rank 3 or higher.
図9に、本実施の形態におけるランク4のプリコーディング行列の一例を示す。なお、図9に、従来のランク4のプリコーディング行列を合わせて示す。
FIG. 9 shows an example of a rank 4 precoding matrix in the present embodiment. FIG. 9 also shows a conventional rank 4 precoding matrix.
また、以上の説明では、多重アクセス方式が、SC-FDMAの場合を例に説明したが、多重アクセス方式はSC-FDMAに限定されるものではなく、OFDMに比べCMが低い他の多重アクセス方式に本発明を適用しても良い。この場合においても、プリコーディング適用後のCMの劣化を抑えることができ、SC-FDMAの場合と同様に、プリコーディングを適用した場合におけるデータスループットの急激な劣化を改善することができる。
In the above description, the case where the multiple access method is SC-FDMA has been described as an example. However, the multiple access method is not limited to SC-FDMA, and other multiple access methods having a lower CM than OFDM. The present invention may be applied to. Even in this case, it is possible to suppress the deterioration of the CM after applying the precoding, and it is possible to improve the rapid deterioration of the data throughput when the precoding is applied as in the case of SC-FDMA.
また、プリコーディング行列は、例えば、式(2)に示すように、図6のプリコーディング行列の1とaとを入れ替える構成としても良い。要するに、プリコーディング行列は、複数のストリームのうち、多重されるストリームのうちいずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値とする行列であれば良い。
Further, the precoding matrix may have a configuration in which 1 and a of the precoding matrix in FIG. In short, the precoding matrix is a value other than 0 or 1 when the power of one of the multiple streams is set to 1 (fixed). Any matrix can be used.
すなわち、複数のストリームにプリコーディング行列を乗算した結果、ストリーム間の電力比を異ならせて多重されるようにすれば良い。したがって、式(2)に示すように、図6のプリコーディング行列の1とaとを入れ替えた行列を用いてプリコーディングを適用するようにしても構わない。
That is, as a result of multiplying a plurality of streams by a precoding matrix, multiplexing may be performed with different power ratios between streams. Therefore, as shown in Expression (2), precoding may be applied using a matrix in which 1 and a of the precoding matrix in FIG. 6 are interchanged.
(実施の形態2)
本実施の形態では、SC-FDMAにランク2以上のプリコーディングを適用する場合に、多重されるストリーム間の電力比を、各ストリームの変調方式に応じて変更する。なお、プリコーディング行列は、実施の形態1と同様に、ユニタリー行列とし、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値をとる行列とする。これにより、実施の形態1と同様の効果に加え、より確実にCMの劣化を抑えることができるようになるため、データスループットの急激な劣化を確実に改善することができる。 (Embodiment 2)
In this embodiment, when precoding ofrank 2 or higher is applied to SC-FDMA, the power ratio between multiplexed streams is changed according to the modulation scheme of each stream. As in the first embodiment, the precoding matrix is a unitary matrix, and when the power of any one of a plurality of streams is 1 (fixed), the power range of the other streams is It is assumed that the matrix takes a value other than 0 or 1. As a result, in addition to the same effects as those of the first embodiment, it becomes possible to more reliably suppress the deterioration of the CM, so that the rapid deterioration of the data throughput can be reliably improved.
本実施の形態では、SC-FDMAにランク2以上のプリコーディングを適用する場合に、多重されるストリーム間の電力比を、各ストリームの変調方式に応じて変更する。なお、プリコーディング行列は、実施の形態1と同様に、ユニタリー行列とし、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値をとる行列とする。これにより、実施の形態1と同様の効果に加え、より確実にCMの劣化を抑えることができるようになるため、データスループットの急激な劣化を確実に改善することができる。 (Embodiment 2)
In this embodiment, when precoding of
図10に、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示す。図10の送信装置200は、例えば、LTE-Advancedの移動局装置に適用される。なお、図10の送信装置200において、図5と共通する構成部分には、図5と同一の符号を付して説明を省略する。図10の送信装置200は、図5の送信装置100に対して、プリコーディング部130に代えて、プリコーディング部210を備える。なお、本実施の形態では、ストリームS1の変調方式とストリームS2の変調方式とが異なる場合を想定する。
FIG. 10 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment. The transmitting apparatus 200 in FIG. 10 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus. In the transmitting apparatus 200 of FIG. 10, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The transmission apparatus 200 of FIG. 10 includes a precoding unit 210 instead of the precoding unit 130 with respect to the transmission apparatus 100 of FIG. In the present embodiment, it is assumed that the modulation scheme of stream S 1 is different from the modulation scheme of stream S 2 .
プリコーディング部210は、コードブック211及び多重部132を備える。
The precoding unit 210 includes a code book 211 and a multiplexing unit 132.
コードブック211は、多重部132において用いられるプリコーディング行列を格納する。プリコーディング行列の具体的な例については、後述する。コードブック211は、ランク情報、PMI、及び、各ストリームのMCSの情報を入力とし、ランク情報、PMI及び変調方式の情報に対応するプリコーディング行列を、多重部132が用いるプリコーディング行列として設定する。コードブック211は、設定したプリコーディング行列の情報を多重部132に出力する。
The code book 211 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later. Codebook 211 receives rank information, PMI, and MCS information of each stream as input, and sets a precoding matrix corresponding to rank information, PMI, and modulation scheme information as a precoding matrix used by multiplexing section 132. . The code book 211 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
以下、プリコーディング部210のコードブック211が格納するプリコーディング行列について説明する。
Hereinafter, the precoding matrix stored in the codebook 211 of the precoding unit 210 will be described.
図3に既に示したように、プリコーディングを適用する場合においても、各ストリームの変調方式によって、CMが変わる。例えば、SC-FDMA(QPSK)にプリコーディングを適用した場合には、CMが2.55であるのに対し、SC-FDMA(16QAM)にプリコーディングを適用した場合には、CMが3.05となっている。このようなCM特性の違いにより、データスループット特性が変わる。
As already shown in FIG. 3, even when precoding is applied, the CM varies depending on the modulation scheme of each stream. For example, when precoding is applied to SC-FDMA (QPSK), CM is 2.55, whereas when precoding is applied to SC-FDMA (16QAM), CM is 3.05. It has become. Due to such a difference in CM characteristics, data throughput characteristics change.
図11に、OFDM用のプリコーディングを適用した場合のPHRとデータスループットとの関係を示す。図11において、Th22は、変調方式がQPSKのストリームにプリコーディングを適用した場合のスループット特性を示す。また、Th23は、変調方式が16QAMのストリームにプリコーディングを適用した場合のスループット特性を示す。なお、Th21は、変調方式がQPSKのストリームにプリコーディングを適用しなかった場合のスループット特性を示す。
FIG. 11 shows the relationship between PHR and data throughput when OFDM precoding is applied. In FIG. 11, Th22 indicates the throughput characteristic when precoding is applied to a stream whose modulation scheme is QPSK. Th23 indicates throughput characteristics when precoding is applied to a stream having a modulation scheme of 16QAM. Th21 indicates a throughput characteristic when precoding is not applied to a stream having a modulation scheme of QPSK.
図11から分かるように、各ストリームの変調方式の違いにより、データスループット特性が変わる。例えば、変調方式が16QAMのストリームにプリコーディングを適用する場合(Th23)、PHRが大きい領域では、QPSK(Th22)と比較してデータスループットが高く、また、PHRが中程度の領域では、データスループットが急激に劣化する。一方、変調方式がQPSKのストリームにプリコーディングを適用する場合(Th22)、PHRが大きい領域では、16QAM(Th23)と比較してデータスループットが低いが、PHRが中程度の領域では、16QAM(Th23)よりもデータスループットが高い領域がある。このように、変調方式の違いによりCM特性が変わり、その結果、データスループット特性が変動する。
As can be seen from FIG. 11, the data throughput characteristics vary depending on the modulation method of each stream. For example, when precoding is applied to a stream having a modulation scheme of 16QAM (Th23), the data throughput is higher in a region where the PHR is large compared to QPSK (Th22), and the data throughput is higher in a region where the PHR is medium. Deteriorates rapidly. On the other hand, when precoding is applied to a stream with a modulation scheme of QPSK (Th22), the data throughput is lower in a region where PHR is large compared to 16QAM (Th23), but in a region where PHR is medium, 16QAM (Th23 ) There are areas with higher data throughput. As described above, the CM characteristics change depending on the modulation method, and as a result, the data throughput characteristics fluctuate.
そこで、本実施の形態では、コードブック211が、電力比設定テーブルを有し、多重されるストリームの変調方式に応じて、多重部132が用いるプリコーディング行列を選択するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the codebook 211 has a power ratio setting table, and the precoding matrix used by the multiplexing unit 132 is selected according to the modulation scheme of the multiplexed stream.
図12に、コードブック211が用いる電力比設定テーブルの一例を示す。図12に示すように、ストリームS1及びストリームS2の変調方式が共にQPSKの場合(ケース1)、コードブック211は、aを0.4とするプリコーディング行列を選択する。この結果、ストリームS1の電力を1とした場合に、ストリームS2の電力を0.4として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。また、ストリームS2の電力を1とした場合に、ストリームS1の電力を0.4として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。
FIG. 12 shows an example of the power ratio setting table used by the code book 211. As shown in FIG. 12, when the modulation schemes of the stream S 1 and the stream S 2 are both QPSK (case 1), the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.4. As a result, when the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is set to 0.4, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed. Further, when the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is set to 0.4, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
また、ストリームS1の変調方式がQPSKであり、ストリームS2の変調方式が16QAMの場合(ケース2)、コードブック211は、aを0.5とするプリコーディング行列を選択する。この結果、ストリームS1の電力を1とした場合に、ストリームS2の電力を0.5として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。また、ストリームS2の電力を1とした場合に、ストリームS1の電力を0.5として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。
Also, when the modulation scheme of the stream S 1 is QPSK and the modulation scheme of the stream S 2 is 16QAM (case 2), the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.5. As a result, when the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is set to 0.5, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed. In addition, when the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is set to 0.5, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
また、ストリームS1及びストリームS2の変調方式が共に16QAMの場合(ケース3)、コードブック211は、aを0.6とするプリコーディング行列を選択する。この結果、ストリームS1の電力を1とした場合に、ストリームS2の電力を0.6として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。また、ストリームS2の電力を1とした場合に、ストリームS1の電力を0.6として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。
Further, when the modulation schemes of the stream S 1 and the stream S 2 are both 16QAM (case 3), the codebook 211 selects a precoding matrix in which a is 0.6. As a result, when the power of the stream S 1 is 1, the power of the stream S 2 is 0.6, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed. Further, when the power of the stream S 2 is 1, the power of the stream S 1 is 0.6, and the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed.
なお、コードブック211は、図6に示すようなプリコーディング行列を有し、各ストリームの変調方式に応じて、aを設定するようにしても良い。要するに、多重部132が、各ストリームの変調方式に応じた電力比で、複数のストリームを多重するようにすれば良い。
Note that the code book 211 may have a precoding matrix as shown in FIG. 6, and a may be set according to the modulation scheme of each stream. In short, the multiplexing unit 132 may multiplex a plurality of streams with a power ratio corresponding to the modulation scheme of each stream.
なお、各ストリームの変調方式に対応するaの値は、予め上位レイヤからコードブック211に指示される。また、各ストリームの変調方式の情報は、適応変調にもともと必要な情報であるため、電力比aの設定のためだけに、通信相手が新たにシグナリングする必要はない。
Note that the value of a corresponding to the modulation scheme of each stream is specified in advance in the codebook 211 from the upper layer. In addition, since the modulation scheme information of each stream is necessary information for adaptive modulation, the communication partner does not need to perform new signaling only for setting the power ratio a.
図13に、本実施の形態におけるプリコーディングを適用した場合のPHRとデータスループット特性との関係を示すシミュレーション結果を示す。なお、同図に、図11に示した、OFDM用のMIMOプリコーディングを適用した場合のデータスループット特性Th21,Th22,Th23を合わせて表示する。
FIG. 13 shows a simulation result showing the relationship between the PHR and the data throughput characteristics when the precoding in the present embodiment is applied. In the figure, the data throughput characteristics Th21, Th22, Th23 when the MIMO precoding for OFDM shown in FIG. 11 is applied are also displayed.
図13において、Th201は、変調方式がQPSKのストリームS1,S2に本実施の形態におけるプリコーディングを適用した場合のスループット特性を示す。また、Th202は、変調方式がQPSKのストリームS1と変調方式が16QAMのストリームS2とに本実施の形態におけるプリコーディングを適用した場合のスループット特性を示す。また、Th203は、変調方式が16QAMのストリームS1,S2に本実施の形態におけるプリコーディングを適用した場合のスループット特性を示す。
In FIG. 13, Th201 indicates a throughput characteristic when the precoding according to the present embodiment is applied to the streams S 1 and S 2 whose modulation scheme is QPSK. Further, Th202 shows throughput characteristics when the stream S 1 and the modulation method of the modulation method QPSK has applied a precoding according to the present embodiment in the stream S 2 of 16QAM. Further, Th203 indicates a throughput characteristic when the precoding according to the present embodiment is applied to streams S 1 and S 2 having a modulation scheme of 16QAM.
上述したように、本実施の形態では、各ストリームの変調方式に応じて電力比を異ならせて各ストリームが多重される。例えば、ストリームS1及びストリームS2の変調方式が共に16QAMの場合(Th203)、本実施の形態におけるプリコーディングを適用することにより、PHRが大きい領域では、Th23に比べデータスループットが若干劣化するももの、データスループットが急激に劣化するまでのPHRの領域が拡大される。
As described above, in this embodiment, the streams are multiplexed with different power ratios according to the modulation schemes of the streams. For example, when the modulation schemes of the stream S 1 and the stream S 2 are both 16QAM (Th203), by applying the precoding in the present embodiment, the data throughput is slightly deteriorated in the region where the PHR is large compared to the Th23. However, the area of PHR until the data throughput rapidly deteriorates is expanded.
なお、プリコーディングを適用する場合に、変調方式の差異によるデータスループット特性の差が小さく、かつ、CM特性の差が大きい場合も、同様に、aを小さくすると良い。また、プリコーディングを適用する場合に、変調方式の差異によるデータスループット特性の差が大きく、かつ、CM特性の差が小さい場合も、同様に、aを大きくすると良い。
Note that when precoding is applied, if the difference in data throughput due to the difference in modulation scheme is small and the difference in CM characteristics is large, a may be similarly reduced. Further, when precoding is applied, a may be increased similarly when the difference in data throughput characteristics due to the difference in modulation scheme is large and the difference in CM characteristics is small.
以上のように、本実施の形態では、コードブック211は、複数のストリームの変調方式に応じて、複数の候補からプリコーディング行列を設定する。これにより、複数のストリームの変調方式に応じて、多重されるストリーム間の電力比が異なるようになり、CMの劣化を抑え、データスループットの劣化を改善することができる。
As described above, in the present embodiment, the codebook 211 sets precoding matrices from a plurality of candidates according to the modulation schemes of a plurality of streams. As a result, the power ratio between the multiplexed streams differs according to the modulation schemes of a plurality of streams, so that CM deterioration can be suppressed and data throughput deterioration can be improved.
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2において、プリコーディングを行う前に、各ストリームをスカラー倍する構成とする。 (Embodiment 3)
In the present embodiment, in Embodiments 1 and 2, each stream is scalar-scaled before precoding is performed.
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2において、プリコーディングを行う前に、各ストリームをスカラー倍する構成とする。 (Embodiment 3)
In the present embodiment, in
以下、本発明の実施の形態について、図14を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図14に、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示す。図14の送信装置300は、例えば、LTE-Advancedの移動局装置に適用される。なお、図14の本実施の形態に係る送信装置300において、図5と共通する構成部分には、図5と同一の符号を付して説明を省略する。図14の送信装置300は、図5の送信装置100に対して、DFT部120-1とプリコーディング部130との間に、アンプ310-1を備え、DFT部120-2とプリコーディング部130との間に、アンプ310-2を備える。
FIG. 14 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment. The transmitting apparatus 300 in FIG. 14 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus. In the transmission apparatus 300 according to the present embodiment in FIG. 14, the same reference numerals as those in FIG. 14 includes an amplifier 310-1 between the DFT unit 120-1 and the precoding unit 130, and the DFT unit 120-2 and the precoding unit 130 are different from the transmission device 100 of FIG. Between the two, an amplifier 310-2 is provided.
アンプ310-1は、DFT部120-1から出力される周波数領域信号をスカラー倍(倍率b1)し、b1倍後の周波数領域信号をプリコーディング部130に出力する。アンプ310-2は、DFT部120-2から出力される周波数領域信号をスカラー倍(倍率b2)し、b2倍後の周波数領域信号をプリコーディング部130に出力する。このようにして、アンプ310-1,310-2は、プリコーディング部130に入力される周波数領域信号の電力比を事前に調整する。
The amplifier 310-1 performs scalar multiplication (magnification b1) on the frequency domain signal output from the DFT unit 120-1, and outputs the frequency domain signal after b1 multiplication to the precoding unit 130. Amplifier 310-2 multiplies the frequency domain signal output from DFT section 120-2 by scalar multiplication (magnification b2), and outputs the frequency domain signal after b2 multiplication to precoding section 130. In this way, the amplifiers 310-1 and 310-2 adjust the power ratio of the frequency domain signal input to the precoding unit 130 in advance.
このとき、b1又はb2の値を、例えば、各ストリームの変調方式に応じて設定することにより、後段のアンテナから送信される各ストリーム間の電力バランスを調整することができる。この結果、プリコーディング部130の多重部132において用いられるプリコーディング行列をユニタリー行列に保ちつつ、各ストリーム間の電力バランスを調整することができるので、受信処理、特に、チャネル推定処理において、処理が複雑になるのを回避することができる。
At this time, by setting the value of b1 or b2 in accordance with, for example, the modulation scheme of each stream, the power balance between the streams transmitted from the subsequent antenna can be adjusted. As a result, it is possible to adjust the power balance between the streams while keeping the precoding matrix used in the multiplexing unit 132 of the precoding unit 130 as a unitary matrix. The complexity can be avoided.
図15に、アンプ310-1,310-2の倍率b1及びb2の一例を示す。
FIG. 15 shows an example of the magnifications b1 and b2 of the amplifiers 310-1 and 310-2.
図3に示したように、ストリームの変調方式が16QAMの場合のCMの値は、ストリームの変調方式がQPSKの場合に比べ大きい。そこで、図15のケース3に示すように、ストリームS1の変調方式がQPSKであり、ストリームS2の変調方式が16QAMの場合、ストリームS2に対する倍率b2を、ストリームS1に対する倍率b1に比べ、小さくすることにより、多重されたストリームのCMを低減することができる。
As shown in FIG. 3, the CM value when the stream modulation scheme is 16QAM is larger than that when the stream modulation scheme is QPSK. Therefore, as shown in case 3 of FIG. 15, the modulation scheme is QPSK stream S 1, when a modulation scheme stream S 2 is 16QAM, the magnification b2 for stream S 2, compared with the magnification b1 for the stream S 1 By reducing the size, the CM of the multiplexed stream can be reduced.
なお、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)としてプリコーディングを行う場合には、電力が1とされるストリームをスカラー倍するアンプを設けず、プリコーディング部130にそのまま出力するようにしても良い。
In addition, when performing precoding with the power of any one of the plurality of streams being 1 (fixed), an amplifier that performs scalar multiplication of the stream having the power of 1 is not provided, and the precoding unit 130 You may make it output as it is.
以上のように、本実施の形態では、複数のストリームをそれぞれスカラー倍し、スカラー倍された複数のストリームにプリコーディングを行う。これにより、プリコーディング部130に入力されるストリームの電力を予め調整することができるので、プリコーディング行列をユニタリー行列に保ちつつ、各ストリーム間の電力バランスを調整することができる。また、多重されるストリーム間の電力比を異ならせることができるので、CMの劣化を抑え、データスループットの劣化を改善することができるとともに、受信処理、特に、チャネル推定処理において、処理が複雑になるのを回避することができる。
As described above, in the present embodiment, each of a plurality of streams is scalar-multiplied, and precoding is performed on the plurality of scalar-multiplied streams. Thereby, since the power of the stream input to the precoding unit 130 can be adjusted in advance, the power balance between the streams can be adjusted while keeping the precoding matrix in a unitary matrix. In addition, since the power ratio between the multiplexed streams can be made different, it is possible to suppress the deterioration of CM and improve the deterioration of the data throughput, and the processing is complicated in the reception process, particularly the channel estimation process. Can be avoided.
(実施の形態4)
本実施の形態では、SC-FDMAにランク2以上のプリコーディングを適用する場合に、多重されるストリーム間の電力比を、OFDMA、SC-FDMA等の多重アクセス方式に応じて変更する。なお、プリコーディング行列は、実施の形態1と同様に、ユニタリー行列とし、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値をとる行列とする。これにより、実施の形態1と同様の効果に加え、より確実にCMの劣化を抑えることができるようになるため、データスループットの急激な劣化を確実に改善することができるようになる。 (Embodiment 4)
In this embodiment, when precoding ofrank 2 or higher is applied to SC-FDMA, the power ratio between multiplexed streams is changed according to multiple access schemes such as OFDMA and SC-FDMA. As in the first embodiment, the precoding matrix is a unitary matrix, and when the power of any one of a plurality of streams is 1 (fixed), the power range of the other streams is It is assumed that the matrix takes a value other than 0 or 1. As a result, in addition to the same effects as those of the first embodiment, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the CM, and thus it is possible to reliably improve the rapid deterioration of the data throughput.
本実施の形態では、SC-FDMAにランク2以上のプリコーディングを適用する場合に、多重されるストリーム間の電力比を、OFDMA、SC-FDMA等の多重アクセス方式に応じて変更する。なお、プリコーディング行列は、実施の形態1と同様に、ユニタリー行列とし、複数のストリームのうち、いずれか一つのストリームの電力を1(固定)とした場合に、他のストリームの電力の範囲を0又は1以外の値をとる行列とする。これにより、実施の形態1と同様の効果に加え、より確実にCMの劣化を抑えることができるようになるため、データスループットの急激な劣化を確実に改善することができるようになる。 (Embodiment 4)
In this embodiment, when precoding of
図16に、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示す。図16の送信装置400は、例えば、LTE-Advancedの移動局装置に適用される。以下では、送信装置400が、多重アクセス方式として、OFDM及びSC-FDMAの双方をサポートする場合を例に説明する。なお、図16の本実施の形態に係る送信装置400において、図5と共通する構成部分には、図5と同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 16 shows a main configuration of the transmission apparatus according to the present embodiment. The transmission apparatus 400 of FIG. 16 is applied to, for example, an LTE-Advanced mobile station apparatus. Hereinafter, a case will be described as an example where transmission apparatus 400 supports both OFDM and SC-FDMA as multiple access schemes. In addition, in transmitting apparatus 400 according to the present embodiment in FIG. 16, the same components as in FIG. 5 are assigned the same reference numerals as in FIG.
変調部410-1は、入力されるデータストリームを変調し、時間領域の変調信号を得る。変調部410-1は、時間領域の変調信号をDFT部120-1及び選択部420-1に出力する。同様に、変調部410-2は、入力されるデータストリームを変調し、時間領域の変調信号を得、時間領域の変調信号をDFT部120-2及び選択部420-2に出力する。
Modulation section 410-1 modulates the input data stream to obtain a time domain modulated signal. Modulation section 410-1 outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-1 and selection section 420-1. Similarly, modulation section 410-2 modulates the input data stream, obtains a time domain modulation signal, and outputs the time domain modulation signal to DFT section 120-2 and selection section 420-2.
選択部420-1,420-2は、多重アクセス方式に関する情報(以下「多重アクセス方式情報」という)を入力とし、多重アクセス方式情報に応じて、DFT部120-1,120-2から出力される周波数領域信号、又は、変調部410-1,410-2から出力される時間領域の変調信号のいずれか一方を選択し、選択した信号をプリコーディング部430に出力する。
Selection sections 420-1 and 420-2 receive information on multiple access schemes (hereinafter referred to as “multiple access scheme information”) and are output from DFT sections 120-1 and 120-2 in accordance with the multiple access scheme information. Frequency domain signal or time domain modulation signal output from the modulation units 410-1 and 410-2, and outputs the selected signal to the precoding unit 430.
具体的には、多重アクセス方式情報がSC-FDMAを示す場合、選択部420-1,420-2は、DFT部120-1,120-2から出力される周波数領域信号をプリコーディング部430に出力する。一方、多重アクセス方式情報がOFDMを示す場合、選択部420-1,420-2は、変調部410-1,410-2から出力される時間領域の変調信号をプリコーディング部430に出力する。
Specifically, when the multiple access scheme information indicates SC-FDMA, selection sections 420-1 and 420-2 send the frequency domain signals output from DFT sections 120-1 and 120-2 to precoding section 430. Output. On the other hand, when the multiple access scheme information indicates OFDM, selection sections 420-1 and 420-2 output time domain modulation signals output from modulation sections 410-1 and 410-2 to precoding section 430.
プリコーディング部430は、コードブック431及び多重部132を備える。
The precoding unit 430 includes a code book 431 and a multiplexing unit 132.
コードブック431は、多重部132において用いられるプリコーディング行列を格納する。プリコーディング行列の具体的な例については、後述する。コードブック431は、ランク情報、PMI、及び、多重アクセス方式情報を入力とし、ランク情報、PMI及び多重アクセス方式情報に対応するプリコーディング行列を、多重部132が用いるプリコーディング行列として設定する。コードブック431は、設定したプリコーディング行列の情報を多重部132に出力する。
The code book 431 stores a precoding matrix used in the multiplexing unit 132. A specific example of the precoding matrix will be described later. The code book 431 receives rank information, PMI, and multiple access scheme information as inputs, and sets a precoding matrix corresponding to the rank information, PMI, and multiple access scheme information as a precoding matrix used by the multiplexing unit 132. The code book 431 outputs information on the set precoding matrix to the multiplexing unit 132.
以下、プリコーディング部430のコードブック431が格納するプリコーディング行列について説明する。
Hereinafter, the precoding matrix stored in the codebook 431 of the precoding unit 430 will be described.
図3に既に示したように、プリコーディングを適用する場合においても、多重アクセス方式によって、CMが変わる。例えば、SC-FDMAにプリコーディングを適用した場合には、CMが2.55,3.05であるのに対し、OFDMにプリコーディングを適用した場合には、CMが4.00となっている。このようなCM特性の違いにより、データスループット特性が変わる。
As already shown in FIG. 3, even when precoding is applied, the CM varies depending on the multiple access method. For example, when precoding is applied to SC-FDMA, CM is 2.55 and 3.05, whereas when precoding is applied to OFDM, CM is 4.00. . Due to such a difference in CM characteristics, data throughput characteristics change.
そこで、本実施の形態では、コードブック431が、電力比設定テーブルを有し、多重アクセス方式に応じて、多重部132が用いるプリコーディング行列を選択するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the code book 431 has a power ratio setting table and selects the precoding matrix used by the multiplexing unit 132 according to the multiple access scheme.
図17に、コードブック431が用いる電力比設定テーブルの一例を示す。図17に示すように、多重アクセス方式がSC-FDMAの場合(ケース1)、コードブック431は、aを0.6とするプリコーディング行列を選択する。この結果、ストリームS1の電力を1(固定)とした場合に、ストリームS2の電力を0.6として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。また、ストリームS2の電力を1(固定)とした場合に、ストリームS1の電力を0.6として、ストリームS1とストリームS2とが多重される。
FIG. 17 shows an example of the power ratio setting table used by the code book 431. As shown in FIG. 17, when the multiple access method is SC-FDMA (case 1), the code book 431 selects a precoding matrix with a being 0.6. As a result, when the power of the stream S 1 1 (fixed), the power of the stream S 2 as 0.6, the stream S1 and the stream S 2 are multiplexed. Further, when the power of the stream S 2 is 1 (fixed), the stream S 1 and the stream S 2 are multiplexed with the power of the stream S 1 being 0.6.
また、多重アクセス方式がOFDMの場合(ケース2)、コードブック431は、aを1.0とするプリコーディング行列を選択する。すなわち、多重アクセス方式がOFDMの場合には、各ストリームを同じ電力で多重するようにする。これにより、非特許文献1に記載されるようなプリコーディングを行うことができる。
When the multiple access method is OFDM (Case 2), the code book 431 selects a precoding matrix in which a is 1.0. That is, when the multiple access method is OFDM, each stream is multiplexed with the same power. Accordingly, precoding as described in Non-Patent Document 1 can be performed.
このようにして、多重アクセス方式がSC-FDMAの場合には、ストリーム間の電力比が異なるように多重され、多重アクセス方式がOFDMの場合には、ストリーム間の電力比が等しくなるように多重されるようになる。
In this way, when the multiple access scheme is SC-FDMA, multiplexing is performed such that the power ratio between streams is different, and when the multiple access scheme is OFDM, multiplexing is performed so that the power ratio between streams is equal. Will come to be.
なお、コードブック431は、図6に示すようなプリコーディング行列を有し、多重アクセス方式に応じて、aを設定するようにしても良い。要するに、多重部132が、多重アクセス方式に応じた電力比で、複数のストリームを多重するようにすれば良い。
The code book 431 may have a precoding matrix as shown in FIG. 6, and a may be set according to the multiple access method. In short, the multiplexing unit 132 may multiplex a plurality of streams at a power ratio corresponding to the multiple access scheme.
このとき、多重アクセス方式の情報は、変調にもともと必要な情報であるため、電力比aの設定のためだけに、通信相手が新たにシグナリングする必要はない。
At this time, since the information on the multiple access method is necessary information for the modulation, it is not necessary for the communication partner to newly signal only for setting the power ratio a.
以上のように、本実施の形態では、コードブック431は、多重アクセス方式に応じて、候補となる行列からプリコーディング行列を設定する。これにより、送信装置400が複数の多重アクセス方式をサポートする場合においても、多重アクセス方式に応じて、多重されるストリーム間の電力比を、CMの劣化を抑えるような電力比に設定することができるので、データスループットの劣化を改善することができる。
As described above, in this embodiment, the code book 431 sets a precoding matrix from candidate matrices according to the multiple access scheme. As a result, even when the transmission apparatus 400 supports a plurality of multiple access schemes, the power ratio between the multiplexed streams can be set to a power ratio that suppresses the degradation of CM according to the multiple access scheme. As a result, degradation of data throughput can be improved.
なお、以上の説明では、通信相手からのフィードバック情報に基づいたPMIに対応して、プリコーディング部が、プリコーディング行列を設定する場合について説明したが、データ復調用の参照信号にデータストリームと同じプリコーディング行列を乗算してプリコーディングを行う場合には、送信装置主導で電力比を変えるようにしても良い。
In the above description, the case where the precoding unit sets a precoding matrix corresponding to PMI based on feedback information from the communication partner has been described, but the reference signal for data demodulation is the same as the data stream. When precoding is performed by multiplying the precoding matrix, the power ratio may be changed by the transmission apparatus.
また、以上の説明では、多重されるストリーム間の電力比を設定する場合を説明したが、電力比に代えて振幅比を設定するようにしても良い。
In the above description, the case where the power ratio between multiplexed streams is set has been described, but the amplitude ratio may be set instead of the power ratio.
上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is configured by hardware has been described as an example, but the present invention can also be realized by software.
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
Further, each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
Furthermore, if integrated circuit technology that replaces LSI emerges as a result of advances in semiconductor technology or other derived technology, it is naturally also possible to integrate functional blocks using this technology. Biotechnology can be applied.
2008年10月3日出願の特願2008-258547に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
The disclosure of the specification, drawings and abstract contained in Japanese Patent Application No. 2008-258547 filed on October 3, 2008 is incorporated herein by reference.
本発明にかかるプリコーディング装置及びプリコーディング方法は、MIMO通信技術を利用した無線通信システムにおいて、例えば、SC-FDMAを送信する無線送信装置、移動局装置及びプリコーディング方法等として有用である。
The precoding apparatus and the precoding method according to the present invention are useful as, for example, a radio transmission apparatus, a mobile station apparatus, and a precoding method for transmitting SC-FDMA in a radio communication system using MIMO communication technology.
100,200,300,400 送信装置
110-1,110-2,410-1,410-2 変調部
120-1,120-2 DFT部
130,210,430 プリコーディング部
131,211,431 コードブック
132 多重部
140-1,140-2 IFFT部
150-1,150-2 CP付加部
160-1,160-2 無線送信部
420-1、420-2 選択部
1321-1,1321-2,310-1,320-2 アンプ
1322-1,1322-2 加算部 100, 200, 300, 400 Transmitter 110-1, 110-2, 410-1, 410-2 Modulator 120-1, 120-2 DFT unit 130, 210, 430 Precoding unit 1311, 211, 431 Codebook 132 Multiplexer 140-1, 140-2 IFFT Unit 150-1, 150-2 CP Adder 160-1, 160-2 Radio Transmitter 420-1, 420-2 Selector 1321-1, 1321-2, 310 -1,320-2 Amplifier 1322-1, 1322-2 Adder
110-1,110-2,410-1,410-2 変調部
120-1,120-2 DFT部
130,210,430 プリコーディング部
131,211,431 コードブック
132 多重部
140-1,140-2 IFFT部
150-1,150-2 CP付加部
160-1,160-2 無線送信部
420-1、420-2 選択部
1321-1,1321-2,310-1,320-2 アンプ
1322-1,1322-2 加算部 100, 200, 300, 400 Transmitter 110-1, 110-2, 410-1, 410-2 Modulator 120-1, 120-2
Claims (9)
- 複数のストリームにプリコーディング行列を乗算することにより、前記複数のストリームを前記複数のストリーム間の電力比を異ならせて多重する多重手段と、
複数の前記電力比に対応する前記プリコーディング行列の複数の候補を有し、前記複数の候補から前記プリコーディング行列を設定するコードブックと、
を具備する無線送信装置。 A multiplexing unit that multiplies the plurality of streams with different power ratios by multiplying the plurality of streams by a precoding matrix;
A codebook having a plurality of candidates for the precoding matrix corresponding to a plurality of the power ratios, and setting the precoding matrix from the plurality of candidates;
A wireless transmission device comprising: - 前記プリコーディング行列は、ユニタリー行列である、
請求項1に記載の無線送信装置。 The precoding matrix is a unitary matrix;
The wireless transmission device according to claim 1. - 前記コードブックは、
前記複数のストリームの数及びプリコーディングインデックスに基づいて、前記候補となる行列から、前記プリコーディング行列を設定する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The codebook is
Setting the precoding matrix from the candidate matrix based on the number of the plurality of streams and a precoding index;
The wireless transmission device according to claim 1. - 前記コードブックは、
前記複数のストリームの変調方式に応じて、前記プリコーディング行列を設定する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The codebook is
Setting the precoding matrix according to a modulation scheme of the plurality of streams;
The wireless transmission device according to claim 1. - 前記コードブックは、
多重アクセス方式に応じて、前記プリコーディング行列を設定する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The codebook is
Setting the precoding matrix according to a multiple access scheme;
The wireless transmission device according to claim 1. - 前記複数のストリームをそれぞれスカラー倍し、スカラー倍された前記複数のストリームに前記プリコーディング行列を乗算する増幅手段、をさらに具備する、
請求項1に記載の無線送信装置。 Amplifying means for multiplying each of the plurality of streams by a scalar and multiplying the plurality of streams multiplied by the scalar by the precoding matrix;
The wireless transmission device according to claim 1. - 前記複数のストリームの変調方式に応じて、前記スカラー倍の倍率を設定する、
請求項6に記載の無線送信装置。 In accordance with the modulation scheme of the plurality of streams, the scaling factor of the scalar is set.
The wireless transmission device according to claim 6. - 前記請求項1に記載の無線送信装置を具備する、移動局装置。 A mobile station apparatus comprising the radio transmission apparatus according to claim 1.
- 複数のストリームにプリコーディング行列を乗算することにより、前記複数のストリームを前記複数のストリーム間の電力比を異ならせて多重する、
プリコーディング方法。
By multiplying a plurality of streams by a precoding matrix to multiplex the plurality of streams with different power ratios between the plurality of streams;
Precoding method.
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