WO2021038644A1 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

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陸 大宮
友規 村上
浩一 石原
崇文 林
泰司 鷹取
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日本電信電話株式会社
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    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication method in which a transmitting station transmits to a destination receiving station via one or a plurality of relay stations.
  • MIMO Multi-Input-Multi-Output
  • SDM spatial multiplexing
  • MIMO technology is also effective for control that avoids interference with non-interfering stations.
  • An object of the present invention is to provide a wireless communication device and a wireless communication method capable of improving communication quality between a transmitting station and a receiving station having no MIMO function.
  • the first invention has a plurality of relays arranged between a transmitting station and a receiving station in a wireless communication device having a transmitting station and one or more receiving stations and receiving a transmission signal of the transmitting station by the destination receiving station.
  • a relay station is provided, and the transmitting station selects at least one relay station that relays a transmission signal from a plurality of relay stations, adds information that turns on the selected relay station to the transmission signal, and transmits the relay station selection.
  • the relay station is provided with means, and is turned on according to the information of the transmission signal, and the transmission signal is non-reproduced and relayed.
  • the destination receiving station receives the transmission signal relayed via the turned on relay station. To do.
  • the relay station selection means of the transmitting station is configured to select a combination of relay stations in which the signal strength of the destination receiving station is the maximum or a predetermined value or more.
  • the wireless communication device of the first invention there is an interfered station that is interfered with by the transmission signal of the transmitting station, and the relay station selection means of the transmitting station is a relay station whose signal strength is less than a predetermined value.
  • the combination in which the signal strength of the destination receiving station is the maximum or a predetermined value or more is selected.
  • the second invention has a transmitting station and one or more receiving stations, and in a wireless communication method in which the destination receiving station receives a transmission signal of the transmitting station, a plurality of relay stations are arranged between the transmitting station and the receiving station. Then, the transmitting station selects at least one relay station that relays the transmission signal from the plurality of relay stations, adds information that turns on the selected relay station to the transmission signal, and transmits the relay station selection process. The relay station is turned on according to the information of the transmission signal, the transmission signal is non-reproduced and relayed, and the destination receiving station receives the transmission signal relayed via the turned-on relay station.
  • the relay station selection process of the transmitting station selects a combination of relay stations in which the signal strength of the destination receiving station is the maximum or a predetermined value or more.
  • the wireless communication method of the second invention there is an interfered station that is interfered with by the transmission signal of the transmitting station, and the relay station selection process of the transmitting station is performed on the relay station in which the signal strength of the interfered station becomes less than a predetermined value.
  • the combinations select a combination in which the signal strength of the destination receiving station is the maximum or a predetermined value or more.
  • the present invention by selecting a relay station, good signal strength at the destination receiving station can be obtained, and interference with the interfered station can be minimized.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the wireless communication device of the present invention.
  • receiving stations 20-1 to 20-n (n is an integer of 1 or more) that communicate with the transmitting station 10, and in unicast communication or multicast communication, the receiving station specified by the destination address of the transmission signal receives. To do. Further, it is assumed that there is another system that uses the same frequency as the transmitting station 10 and the receiving stations 20-1 to 20-n, and there is an interfered station 40 that is interfered with by the transmission signal of the transmitting station 10.
  • a plurality of relay stations 30-1 to 30-m are arranged between the transmitting station 10 and the receiving stations 20-1 to 20-n, and the transmitting station 10 selects 1 or according to the destination receiving station.
  • the transmission signal is relayed through a plurality of relay stations.
  • the relay station 30 has a function of turning on / off the relay process by selecting the transmission station 10 and a non-reproduction relay function of relaying and transmitting the transmission signal transmitted from the transmission station 10 as it is when it is turned on.
  • the feature of the present invention is that the signal strengths of the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 differ depending on the combination of one or a plurality of relay stations selected by the transmitting station 10, and therefore, they are used in the following applications. The combination of relay stations is selected accordingly.
  • the signal strength of the destination receiving station for example, 20-1 becomes the maximum or more than the predetermined value, and the signal strength of the interfered station 40 becomes the minimum or less than the predetermined value. ..
  • the signal strength of the destination receiving station for example, 20-1 is the maximum or the predetermined value or more. May be good.
  • the transmitting station 10 has the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 for each combination of the relay stations turned on. It is necessary to acquire the signal strength in.
  • the combination of relay stations that are turned on is 2 m- 1 set, and the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfering station 40 are used for each combination of relay stations that are turned on.
  • the signal strength in is measured and fed back to the transmitting station 10 via the relay station that is turned on.
  • the transmitting station 10 selects a combination of relay stations to be turned on according to the uses of (1) and (2) above, and adds information to turn on the relay station to the header for transmission. Generate and transmit a signal.
  • the header of the transmission signal transmitted by the transmission station 10 is confirmed, and only the relay station that is turned on relays and transmits the transmission signal.
  • the signal strength of the receiving station 20-1 becomes the maximum or a predetermined value or more
  • the interfered station 40 Indicates a state in which relay stations 30-1 and 30-2 to be turned on are selected as a combination of relay stations whose signal strength is less than a predetermined value.
  • the transmission signal of the transmitting station 10 is relayed by the relay stations 30-1 and 30-2, and is received by the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40.
  • the signal path directly from the transmitting station 10 to the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 is omitted because it is complicated.
  • the signal strengths of the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 are measured and fed back to the transmitting station 10 for each combination of relay stations to be turned on, but other methods can also be used. It is possible. For example, a control signal is bidirectionally transmitted between the transmitting station 10 and the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 via the relay stations 30-1 to 30-m, and the control signal is transmitted. By analyzing the channel information (phase and intensity) at the relay stations 30-1 to 30-m at the transmitting station 10, the signal strength at the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfering station 40 for the combination of the relay stations is The distribution may be calculated. This latter method can be used even if the function of returning the signal strength from the interfered station 40 cannot be expected.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the transmission station 10 of the wireless communication device of the present invention.
  • the transmission station 10 is composed of an antenna 11, a radio unit 12, a signal analysis unit 13, a relay station information storage unit 14, a relay station selection / transmission signal generation unit 15, and a control signal generation unit 16.
  • the blocks related to the present invention are described, and the blocks generally used are omitted.
  • the control signal generation unit 16 sets the on / off setting of the relay station and sets the signal strength measured by the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 to the transmitting station 10 for each combination of the relay stations turned on.
  • a control signal to be fed back is generated and transmitted from the radio unit 12 and the antenna 11.
  • the control signal may be a signal for collecting channel information between the relay stations 30-1 to 30-m, the receiving stations 20-1 to 20-n, and the interfered station 40. ..
  • the signal analysis unit 13 analyzes the information obtained by the control signal, and relay station information of the signal strengths of the receiving stations 20-1 to 20-n and the interfered station 40 for each combination of the relay stations to be turned on. It is stored in the storage unit 14.
  • the relay station selection / transmission signal generation unit 15 selects a combination of relay stations to be turned on from the relay station information storage unit 14 according to the destination receiving station, and adds information for turning on the relay station to the header.
  • a transmission signal is generated and transmitted from the radio unit 12 and the antenna 11.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the relay station 30 of the wireless communication device of the present invention.
  • the relay station 30 is composed of an antenna 31, a radio unit 32, and a signal analysis unit 33.
  • the blocks related to the present invention are described, and the blocks generally used are omitted.
  • the signal received by the antenna 31 and the radio unit 32 is input to the signal analysis unit 33, and the header information thereof is analyzed to control the on / off of the relay processing of the relay station 30. Further, when the relay station 30 is turned on, the received signal is transmitted as it is from the radio unit 32 and the antenna 31.

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Abstract

送信局と1以上の受信局があり、送信局の送信信号を宛先の受信局が受信する無線通信装置において、送信局と受信局との間に配置される複数の中継局を備え、送信局は、複数の中継局の中から送信信号を中継する少なくとも1つの中継局を選択し、送信信号に選択した中継局をオンとする情報を付加して送信する中継局選択手段を備え、中継局は、送信信号の情報に応じてオンとなり、送信信号を非再生中継する構成であり、オンとなった中継局を介して中継された送信信号を宛先の受信局が受信する。

Description

無線通信装置および無線通信方法
 本発明は、送信局が1または複数の中継局を介して宛先の受信局に送信する無線通信装置および無線通信方法に関する。
 近年、無線端末の急速な普及により、無線ネットワーク上のトラヒック量が増大している。多くの無線トラヒックを収容するために、送信局と受信局が複数のアンテナを使って通信容量や通信品質を向上させるMIMO(Multi-Input-Multi-Output)技術が実用化されている。MIMO技術は、(1) 空間多重(SDM)により複数の信号を同時に送信して通信容量を向上させる技術と、(2) 複数パスの異なる伝搬特性を利用したダイバーシチ効果やビームフォーミングにより通信品質を向上させる技術(非特許文献1)がある。
G. J. Foschini, "Layered space time architecture for wireless communication in a fading environment when using multiple antennas," Bell Labs Syst. Tech. J., vol.1, pp.41-59, Autumn 1996.
 MIMO技術では、上記(2) に記載のように、MIMOチャネルに応じて最適なビーム(指向性)制御を行うことにより、宛先となる受信局の通信品質の向上が期待される。
 一方、送信局および受信局と同じ周波数を使用する他システムがあり、送信局の送信信号による干渉を被る被干渉局が存在する場合に、送信局から宛先の受信局に対する送信の際に、当該非干渉局に対する干渉を避けるような制御にもMIMO技術が有効である。
 しかし、MIMO技術を用いるには、パケットの送信に先立って、送信局と受信局の双方においてMIMOチャネルの状態が推定されていることが必要になる。
 本発明は、MIMO機能をもたない送信局と受信局との間で通信品質を向上させることができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
 第1の発明は、送信局と1以上の受信局があり、送信局の送信信号を宛先の受信局が受信する無線通信装置において、送信局と受信局との間に配置される複数の中継局を備え、送信局は、複数の中継局の中から送信信号を中継する少なくとも1つの中継局を選択し、送信信号に選択した中継局をオンとする情報を付加して送信する中継局選択手段を備え、中継局は、送信信号の情報に応じてオンとなり、送信信号を非再生中継する構成であり、オンとなった中継局を介して中継された送信信号を宛先の受信局が受信する。
 第1の発明の無線通信装置において、送信局の中継局選択手段は、宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上になる中継局の組み合わせを選択する構成である。
 第1の発明の無線通信装置において、送信局の送信信号による干渉を被る被干渉局が存在し、送信局の中継局選択手段は、被干渉局の信号強度が所定値未満になる中継局の組み合わせの中で、宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上となる組み合わせを選択する構成である。
 第2の発明は、送信局と1以上の受信局があり、送信局の送信信号を宛先の受信局が受信する無線通信方法において、送信局と受信局との間に複数の中継局が配置され、送信局は、複数の中継局の中から送信信号を中継する少なくとも1つの中継局を選択し、送信信号に選択した中継局をオンとする情報を付加して送信する中継局選択処理を行い、中継局は、送信信号の情報に応じてオンとなり、送信信号を非再生中継し、オンとなった中継局を介して中継された送信信号を宛先の受信局が受信する。
 第2の発明の無線通信方法において、送信局の中継局選択処理は、宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上になる中継局の組み合わせを選択する。
 第2の発明の無線通信方法において、送信局の送信信号による干渉を被る被干渉局が存在し、送信局の中継局選択処理は、被干渉局の信号強度が所定値未満になる中継局の組み合わせの中で、宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上となる組み合わせを選択する。
 本発明は、中継局の選択により、宛先の受信局における良好な信号強度が得られるとともに、被干渉局に対する干渉を最小限に抑えることができる。
本発明の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の無線通信装置の送信局10の構成例を示す図である。 本発明の無線通信装置の中継局30の構成例を示す図である。
 図1は、本発明の無線通信装置の構成例を示す。
 図1において、送信局10と通信する受信局20-1~20-n(nは1以上の整数)があり、ユニキャスト通信やマルチキャスト通信では送信信号の宛先アドレスで指定された受信局が受信する。また、送信局10および受信局20-1~20-nと同じ周波数を使用する他システムがあり、送信局10の送信信号による干渉を被る被干渉局40が存在するものとする。
 ここで、送信局10と受信局20-1~20-nとの間に複数の中継局30-1~30-mを配置し、送信局10が宛先の受信局に応じて選択する1または複数の中継局を介して送信信号が中継される構成とする。中継局30は、送信局10の選択により中継処理をオン/オフする機能と、オンとなったときに送信局10から送信された送信信号をそのまま中継送信する非再生中継機能を有する。
 本発明の特徴は、送信局10が選択する1または複数の中継局の組み合わせにより、受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度が異なることから、次のような用途に応じて中継局の組み合わせを選択するところにある。
(1) 宛先の受信局(例えば20-1)の信号強度が最大もしくは所定値以上になるように、中継局の組み合わせを選択する。
(2) 宛先の受信局(例えば20-1)の信号強度が最大もしくは所定値以上になり、被干渉局40の信号強度が最小もしくは所定値未満になるように、中継局の組み合わせを選択する。なお、この組み合わせは、被干渉局40の信号強度が所定値未満になる中継局の組み合わせの中で、宛先の受信局(例えば20-1)の信号強度が最大もしくは所定値以上となるものとしてもよい。
 送信局10は、以上の用途に対応する中継局30-1~30-mの選択のために、オンとなる中継局の組み合わせごとに、受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度を取得する必要がある。ここで、中継局の数mに応じて、オンとなる中継局の組み合わせは2-1組となり、オンとなる中継局の組み合わせごとに受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度を測定し、オンとなる中継局を介して送信局10にフィードバックする。送信局10では、この情報に基づいて、上記の(1),(2) の用途に応じてオンとする中継局の組み合わせを選択し、当該中継局をオンとする情報をヘッダに付加した送信信号を生成して送信する。中継局30-1~30-mでは、送信局10が送信した送信信号のヘッダを確認し、オンとなる中継局のみが当該送信信号を中継送信する。
 図1では、例えば上記の(2) の用途に対して、受信局20-1を宛先としたときに、受信局20-1の信号強度が最大もしくは所定値以上になり、被干渉局40の信号強度が所定値未満となる中継局の組み合わせとして、オンとなる中継局30-1,30-2が選択された状態を示す。送信局10の送信信号は、中継局30-1,30-2で中継され、受信局20-1~20-nおよび被干渉局40に受信される。なお、送信局10から受信局20-1~20-nおよび被干渉局40に直接到達する信号経路については煩雑になるため省略している。この中継局30-1,30-2の選択により、宛先の受信局20-1で良好な通信品質を得ることができるとともに、被干渉局40に対する干渉を最小限に抑えることができる。
 なお、以上の説明では、オンとなる中継局の組み合わせごとに受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度を測定して送信局10にフィードバックするとしたが、他の方法でも可能である。例えば、中継局30-1~30-mを介して、送信局10と受信局20-1~20-nおよび被干渉局40との間で制御信号を双方向に伝送し、当該制御信号の中継局30-1~30-mにおけるチャネル情報(位相および強度)を送信局10で分析することにより、中継局の組み合わせに対する受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度の分布を計算してもよい。この後者の方法では、被干渉局40から信号強度を返信する機能が期待できなくても対応可能である。
 図2は、本発明の無線通信装置の送信局10の構成例を示す。
 図2において、送信局10は、アンテナ11、無線部12、信号解析部13、中継局情報記憶部14、中継局選択・送信信号生成部15、制御信号生成部16により構成される。なお、ここでは本発明に関わるブロックのみ記載し、一般的に用いられるブロックは省略している。
 制御信号生成部16は、中継局のオン/オフ設定と、オンとした中継局の組み合わせごとに受信局20-1~20-nおよび被干渉局40で測定される信号強度を送信局10にフィードバックさせる制御信号を生成し、無線部12およびアンテナ11から送信する。あるいは、当該制御信号は、各中継局30-1~30-mと、受信局20-1~20-nおよび被干渉局40との間のチャネル情報を収集するための信号であってもよい。
 信号解析部13は、制御信号によって得られた情報を解析し、オンとなる中継局の組み合わせごとに、受信局20-1~20-nおよび被干渉局40における信号強度の情報を中継局情報記憶部14に記憶する。中継局選択・送信信号生成部15は、宛先の受信局に応じて、中継局情報記憶部14からオンとする中継局の組み合わせを選択し、当該中継局をオンとする情報をヘッダに付加した送信信号を生成し、無線部12およびアンテナ11から送信する。
 図3は、本発明の無線通信装置の中継局30の構成例を示す。
 図3において、中継局30は、アンテナ31、無線部32、信号解析部33により構成される。なお、ここでは本発明に関わるブロックのみ記載し、一般的に用いられるブロックは省略している。
 アンテナ31および無線部32に受信した信号は信号解析部33に入力し、そのヘッダ情報を解析して中継局30の中継処理のオン/オフを制御する。さらに、中継局30をオンとした場合には、受信した信号をそのまま無線部32およびアンテナ31から送信する。
 10 送信局
 11 アンテナ
 12 無線部
 13 信号解析部
 14 中継局情報記憶部
 15 中継局選択・送信信号生成部
 16 制御信号生成部
 20 受信局
 30 中継局
 31 アンテナ
 32 無線部
 33 信号解析部
 40 被干渉局

Claims (6)

  1.  送信局と1以上の受信局があり、送信局の送信信号を宛先の受信局が受信する無線通信装置において、
     前記送信局と前記受信局との間に配置される複数の中継局を備え、
     前記送信局は、前記複数の中継局の中から前記送信信号を中継する少なくとも1つの中継局を選択し、前記送信信号に選択した中継局をオンとする情報を付加して送信する中継局選択手段を備え、
     前記中継局は、前記送信信号の前記情報に応じてオンとなり、前記送信信号を非再生中継する構成であり、
     前記オンとなった中継局を介して中継された前記送信信号を前記宛先の受信局が受信する
     ことを特徴とする無線通信装置。
  2.  請求項1に記載の無線通信装置において、
     前記送信局の中継局選択手段は、前記宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上になる中継局の組み合わせを選択する構成である
     ことを特徴とする無線通信装置。
  3.  請求項1に記載の無線通信装置において、
     前記送信局の送信信号による干渉を被る被干渉局が存在し、
     前記送信局の中継局選択手段は、前記被干渉局の信号強度が所定値未満になる中継局の組み合わせの中で、前記宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上となる組み合わせを選択する構成である
     ことを特徴とする無線通信装置。
  4.  送信局と1以上の受信局があり、送信局の送信信号を宛先の受信局が受信する無線通信方法において、
     前記送信局と前記受信局との間に複数の中継局が配置され、
     前記送信局は、前記複数の中継局の中から前記送信信号を中継する少なくとも1つの中継局を選択し、前記送信信号に選択した中継局をオンとする情報を付加して送信する中継局選択処理を行い、
     前記中継局は、前記送信信号の前記情報に応じてオンとなり、前記送信信号を非再生中継し、
     前記オンとなった中継局を介して中継された前記送信信号を前記宛先の受信局が受信する
     ことを特徴とする無線通信方法。
  5.  請求項4に記載の無線通信方法において、
     前記送信局の中継局選択処理は、前記宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上になる中継局の組み合わせを選択する
     ことを特徴とする無線通信方法。
  6.  請求項4に記載の無線通信方法において、
     前記送信局の送信信号による干渉を被る被干渉局が存在し、
     前記送信局の中継局選択処理は、前記被干渉局の信号強度が所定値未満になる中継局の組み合わせの中で、前記宛先の受信局の信号強度が最大もしくは所定値以上となる組み合わせを選択する
     ことを特徴とする無線通信方法。
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