JP5797177B2 - Wireless communication method, wireless transmission device, wireless reception device, and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信方法、無線送信装置、無線受信装置、及び無線通信システムに関し、例えば、複数のアンテナから同時に信号送信を行う無線通信に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication method, a wireless transmission device, a wireless reception device, and a wireless communication system, and, for example, relates to wireless communication in which signal transmission is performed simultaneously from a plurality of antennas.
本技術分野の背景技術として、MIMO(Multiple Input, Multiple Output)方式が広く知られている。MIMO方式は、複数のアンテナから信号を送信し、複数のアンテナで受信することで送信信号を分離する技術である。本技術分野の他の背景技術として、BICM−ID(Bit Interleaved Coded Modulation - Iterative Decoding/Detecting)がある。BICM−ID方式は、受信側において、復調した信号の復号を行った結果を復調側に戻し、再度復調処理を行うことで、先の結果よりもより信頼度の高い結果を出力するという繰り返し処理(Iterative Decoding/Detecting)により、受信を行う技術である。 As a background art in this technical field, a MIMO (Multiple Input, Multiple Output) system is widely known. The MIMO scheme is a technique for transmitting signals from a plurality of antennas and separating the transmission signals by receiving signals from the plurality of antennas. Another background art in this technical field is BICM-ID (Bit Interleaved Coded Modulation-Iterative Decoding / Detecting). The BICM-ID scheme is an iterative process in which, on the receiving side, the result of decoding the demodulated signal is returned to the demodulating side and demodulated again to output a result with higher reliability than the previous result. This is a technology for performing reception by (Iterative Decoding / Detecting).
例えば、非特許文献1は、LDPC(Low Density Parity Check)符号により符号化を行い、複数アンテナから送信、受信側では、LDPC符号のSum−Product復号の繰り返し処理の中にMIMO復調処理を組み入れる技術について開示している。また、非特許文献1では、繰り返し処理において、情報の信頼性がどのように伝播するかを解析するEXIT(Extrinsic Information Transfer)解析(非特許文献2参照)を使用して符号設計を行うことで、シャノン限界(理論限界)に近い特性が実現可能であることが示されている。
For example, Non-Patent
上述したような従来の技術においては、非特許文献1にも記載があるように、インタリーバを介して接続された2つの処理(例えば、復調処理と復号処理)におけるEXITカーブをいかによく整合させるかが通信性能を決定する。すなわち、両者のカーブが交差する場合、繰り返し処理の結果情報の信頼性が十分向上しない点に収束してしまい、情報を正しく復号することができない。一方、両者のカーブの間が大きく開いている場合、少ない繰り返し数で復号が完了する反面、通信レートが低くなってしまう。従って、極力高い通信レートで通信を行うことのできるBICM−ID通信方法を設計するには、インタリーバを介して接続された2つの処理におけるEXITカーブが、交差しない範囲でなるべく近くなるように設計することが望ましい。
In the conventional technique as described above, as described in Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に示される、LDPCを用いたBICM−ID方式では、繰り返し処理の中にMIMO復調処理を組み入れているため、送信側と受信側の間に存在する伝搬路の変動によってEXITカーブが変化してしまう。従って、この伝搬路の変動によってEXITカーブ同士の整合が崩れてしまい、受信側で受信信号を正確に復号できないという課題がある。そこで、伝搬路が変動しても受信側で正確に信号を復号できるようにすることが望まれる。
However, in the BICM-ID system using LDPC shown in
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、伝搬路の変動があっても受信側で正確に信号を復号できるようにする技術を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a technique for enabling a signal to be accurately decoded on the receiving side even when there is a change in propagation path.
上記課題を解決するために、本発明では、送信データを符号化単位で符号化及び変調し、m(mは2以上の整数)本のアンテナから送信する。このとき、1つの符号化単位の送信データから生成される変調データのそれぞれに対して、複数の異なるビームフォーミング行列を乗算することによりビームフォーミング処理を実行する。そして、ビームフォーミング処理された変調データをm本のアンテナから送信する。ここで、複数の異なるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、mを超える個数の異なる値を取るものとされる。 In order to solve the above problems, in the present invention, transmission data is encoded and modulated in encoding units, and transmitted from m (m is an integer of 2 or more) antennas. At this time, beam forming processing is executed by multiplying each of modulation data generated from transmission data of one coding unit by a plurality of different beam forming matrices. Then, the modulated data subjected to the beam forming process is transmitted from m antennas. Here, a plurality of beamforming weight vectors constituting a plurality of different beamforming matrices take a number of different values exceeding m.
本願発明によれば、伝搬路が変動する場合においても送信信号を誤りなく復元できるBICM−ID通信を実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize BICM-ID communication that can restore a transmission signal without error even when the propagation path fluctuates.
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。 Further features related to the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be achieved and realized by elements and combinations of various elements and the following detailed description and appended claims.
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本発明の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。 It should be understood that the description herein is merely exemplary and is not intended to limit the scope of the claims or the application of the invention in any way.
本発明は、ランダムビームフォーミングBICM−ID無線通信に関する。 The present invention relates to random beamforming BICM-ID wireless communication.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, functionally identical elements may be denoted by the same numbers. The attached drawings show specific embodiments and implementation examples based on the principle of the present invention, but these are for understanding the present invention and are not intended to limit the present invention. Not used.
本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。 This embodiment has been described in sufficient detail for those skilled in the art to practice the present invention, but other implementations and configurations are possible without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present invention. It is necessary to understand that the configuration and structure can be changed and various elements can be replaced. Therefore, the following description should not be interpreted as being limited to this.
(1)本発明の概要及び原理
本発明においては、送信側で様々なビームフォーミング行列を用いたビームフォーミングを1つ符号語内(符号化単位:フレーム)で実施する(符号化単位(フレーム)内の1変調シンボルずつにそれぞれ異なるビームフォーミング行列を適用していく)。これにより、MIMO復調処理側のEXITカーブを平均化し、平均化されたEXITカーブに合わせてBICM−IDを設計することが可能となる。本発明によれば、EXITカーブを変化させるような伝搬路行列の変化をあらかじめ送信ビームフォーミングによって発生させているので、実際の伝搬路に変化があった場合においても実効伝搬路の平均的なEXITカーブは変化せず、伝搬路が変動する場合においてもEXITカーブ同士の整合性が崩れることを防止することが可能となる。
(1) Outline and principle of the present invention In the present invention, beam forming using various beam forming matrices is performed within one codeword (coding unit: frame) on the transmitting side (coding unit (frame)). A different beamforming matrix is applied to each modulation symbol in the signal). As a result, the EXIT curve on the MIMO demodulation processing side can be averaged, and the BICM-ID can be designed according to the averaged EXIT curve. According to the present invention, since the change in the propagation path matrix that changes the EXIT curve is generated in advance by transmission beam forming, the average EXIT of the effective propagation path even when there is a change in the actual propagation path. The curve does not change, and even when the propagation path fluctuates, it is possible to prevent the consistency between the EXIT curves.
以降、具体的な例を用いて本発明の原理及び概要について説明する。 Hereinafter, the principle and outline of the present invention will be described using specific examples.
図1は、伝搬路相関の強いMIMO通信路を模式的に示す図である。図1に示すような伝搬路では、2本のアンテナ(図1中、左側の2つの点)から送信し、2本のアンテナ(図1中、右側の2つの点)で受信する場合において、送信アンテナ左側dの距離に反射物がある場合を想定している。ここで、送信アンテナ間は、図示するようにλ/4(λは波長)だけ離れているものとする。送信信号は反射によって、一方はπ(4d/λ+1)の位相差、他方はπ(4d/λ)の位相差の干渉波が重畳され受信される。また、2本の受信アンテナは、電波の進行方向に対して直角方向となるように配置しているため、両者の受信信号は同一になってしまっている(すなわち、伝搬路が縮退している(受信側の信号の相関が強い))。このとき、2本の送信アンテナからの送信信号をt1,t2、2本の受信アンテナの受信信号をr1,r2とすると、伝搬路は2行2列の行列として表現できる。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a MIMO communication path having a strong propagation path correlation. In the propagation path as shown in FIG. 1, when transmitting from two antennas (two points on the left side in FIG. 1) and receiving with two antennas (two points on the right side in FIG. 1), It is assumed that there is a reflector at the distance d on the left side of the transmission antenna. Here, it is assumed that the transmission antennas are separated by λ / 4 (λ is a wavelength) as shown in the figure. The transmission signal is reflected and received with an interference wave having a phase difference of π (4d / λ + 1) on one side and a phase difference of π (4d / λ) on the other side. In addition, since the two receiving antennas are arranged so as to be perpendicular to the traveling direction of the radio wave, both received signals are the same (that is, the propagation path is degenerated). (Receiver side correlation is strong)). At this time, if the transmission signals from the two transmission antennas are t1 and t2, and the reception signals of the two reception antennas are r1 and r2, the propagation path can be expressed as a matrix with 2 rows and 2 columns.
図2は、送信側が移動し、dが変化したときの伝搬路行列の変化を示す図である。図2では、簡単のため行列全要素に共通の減衰係数ならびに複素位相項を省略している。図2に示すように、あるときはt1、もしくはt2のみが受信され(一方の情報のみで他方の情報が完全に失われている状態)、またあるときはt1とt2とが混ざった信号が受信されている。一般に、MIMO通信においては「混ざった」信号が受信される場合においても、複数の受信アンテナで受信される「混ざり方」が異なる信号を用いて送信信号t1,t2を復元することができるが、上記の例では、2つの受信アンテナの受信信号が全く同じになってしまっているため、通常のMIMO復調処理では送信信号t1,t2を分離することはできない。しかしながら、MIMO復調処理を組み込んだ繰り返し処理を行うBICM−IDにおいては、送信信号を正しく復元することが可能となる。BICM−IDにおいては、復号処理からの情報を利用してMIMO復調処理を行うことができる。もし、復号処理から他方の信号、例えばt2に関する完全な情報が得られたとすると、t1とt2が混ざった信号からt2を取り除き、t1を取り出すことができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating changes in the propagation path matrix when the transmission side moves and d changes. In FIG. 2, the attenuation coefficient and the complex phase term common to all the elements of the matrix are omitted for simplicity. As shown in FIG. 2, in some cases, only t1 or t2 is received (a state in which only one information is lost and the other information is completely lost), and in other cases, a signal in which t1 and t2 are mixed is received. Has been received. In general, even in the case where a “mixed” signal is received in MIMO communication, the transmission signals t1 and t2 can be restored using signals having different “mixing methods” received by a plurality of receiving antennas. In the above example, since the reception signals of the two reception antennas are exactly the same, the transmission signals t1 and t2 cannot be separated by normal MIMO demodulation processing. However, a BICM-ID that performs repetitive processing incorporating MIMO demodulation processing can correctly restore the transmission signal. In the BICM-ID, MIMO demodulation processing can be performed using information from the decoding processing. If complete information on the other signal, for example t2, is obtained from the decoding process, t2 can be removed from the signal in which t1 and t2 are mixed, and t1 can be extracted.
図3は、MIMO復調処理のEXITカーブが変動する様子を示す図である。図3において、横軸は復号処理から得られる情報IA,M(0が情報なし、1が完全に復号できた場合)を示し、縦軸はMIMO復調処理が出力する情報IE,M(0が情報なし、1が完全に復号できた場合)を示す。送信信号t1,t2が混ざらない反面、片方のみが受信され他方が失われてしまうような伝搬路(縦軸の値にほとんど変化がない:EXITカーブに傾きがない)においては、復号処理から得られる情報はt1,t2の分離を助けないので、MIMO復調処理は復号処理から得られる情報IA,Mによらず一定の情報を出力している。しかしながら、この場合、半分の情報が失われているため、得られる情報量IE,Mは0.5未満となる。 FIG. 3 is a diagram illustrating how the EXIT curve of the MIMO demodulation process varies. In FIG. 3, the horizontal axis indicates information I A, M obtained from the decoding process (when 0 is no information and 1 is completely decoded), and the vertical axis is information I E, M (output by the MIMO demodulation process). 0 indicates no information and 1 indicates complete decoding). While the transmission signals t1 and t2 are not mixed, in the propagation path where only one of the signals is received and the other is lost (the value on the vertical axis has almost no change: the EXIT curve has no inclination), it is obtained from the decoding process. Therefore, the MIMO demodulation process outputs certain information regardless of the information IA and M obtained from the decoding process. However, in this case, since half of the information is lost, the obtained information amount IE, M is less than 0.5.
一方、両者が混ざってしまう伝搬路においては、復号処理から得られる情報がないIA,M=0においては0.4以下の情報量しか出力しないが、復号処理から得られる情報が完全なIA,M=1においては、0.7を超える情報量を出力できるようになる。このため、図4に示すように拘束長K=4,符号化率R=1/3の畳み込み符号と組み合わせたBICM−IDにより、殆ど誤りなく送信信号を復元することが可能となる。図4中、実線は図3にも示されているt1,t2が等利得で混ざってしまう伝搬路におけるMIMO復調処理のEXITカーブを示し、破線は拘束長K=4,符号化率R=1/3の畳み込み符号の復号処理のEXITカーブを示している。 On the other hand, in a propagation path in which both are mixed, only information amount of 0.4 or less is output at I A, M = 0 where there is no information obtained from the decoding process, but the information obtained from the decoding process is completely I When A, M = 1, an information amount exceeding 0.7 can be output. Therefore, as shown in FIG. 4, the BICM-ID combined with the convolutional code with the constraint length K = 4 and the coding rate R = 1/3 can restore the transmission signal with almost no error. In FIG. 4, the solid line shows the EXIT curve of the MIMO demodulation process in the propagation path where t1 and t2 shown in FIG. 3 are mixed with equal gain, and the broken line shows the constraint length K = 4 and the coding rate R = 1. The EXIT curve of the decoding process of the / 3 convolutional code is shown.
畳み込み符号の復号処理のEXITカーブは、MIMO復調処理のEXITカーブとは反対で、縦軸がMIMO復調処理から渡される情報量IA,D、横軸が畳み込み符号の復号処理が出力する情報量IE,Dとなっている(図4参照)。まず、BICM−IDの処理を開始する時には、畳み込み符号の復号処理は何の情報も出力することができない(IA,M=0)。従って、MIMO復調処理は約IE,M=0.36の情報量を出力する。この情報が、畳み込み符号の復号処理にIA,Dとして入力されると、畳み込み符号の復号処理の結果、復号結果として約-IE,D=0.52の情報量を出力する。この出力をMIMO復調処理にIA,Mとして与えて再度MIMO復調処理を行うと、約IE,M=0.52の情報量を出力する。これを再び畳み込み符号の復号処理にIA,Dとして入力すると、畳み込み符号の復号処理は約IE,D=0.90の情報を出力する。以降、同様に処理を繰り返してゆくと、図4の階段状の点線に示すように、畳み込み符号の復号処理の復号結果-IE,Dは、ほぼ1になり、復号結果に誤りがなくなる。 The EXIT curve of the decoding process of the convolutional code is opposite to the EXIT curve of the MIMO demodulation process, the vertical axis is the information amount I A, D passed from the MIMO demodulation process, and the horizontal axis is the information amount output by the decoding process of the convolutional code IE and D (see FIG. 4). First, when starting the BICM-ID process, the decoding process of the convolutional code cannot output any information (IA , M = 0). Therefore, the MIMO demodulation process outputs an information amount of about IE, M = 0.36. When this information is input to the convolutional code decoding process as I A, D , an information amount of about −IE , D = 0.52 is output as a decoding result as a result of the convolutional code decoding process. When this output is given to the MIMO demodulation process as I A, M and the MIMO demodulation process is performed again, an information amount of about IE, M = 0.52 is output. If this is input again to the convolutional code decoding process as I A, D , the convolutional code decoding process outputs information of about IE, D = 0.90. Thereafter, when the processing is repeated in the same manner, the decoding result -IE , D of the decoding processing of the convolutional code becomes almost 1 as shown by the stepped dotted line in FIG. 4, and there is no error in the decoding result.
次に、図1の送信側が少し移動して、t1,t2が殆ど混ざらない伝搬路となった場合を考えると、図5に示すようにMIMO復調処理のEXITカーブの傾きが小さくなる。その結果、先の拘束長K=4,符号化率R=1/3の畳み込み符号との組み合わせにおいては、MIMO復調処理の出力する情報量IE,Mは約0.5、畳み込み符号の復号処理の出力する情報量IE,Dは約0.85の点に収束してしまい、いくら繰り返しても誤りのない復号を行うことができない。 Next, considering the case where the transmission side in FIG. 1 moves a little and becomes a propagation path in which t1 and t2 are hardly mixed, the inclination of the EXIT curve of the MIMO demodulation process becomes small as shown in FIG. As a result, in the combination with the convolutional code having the constraint length K = 4 and the coding rate R = 1/3, the information amount IE, M output by the MIMO demodulation process is about 0.5, and the convolutional code is decoded. The amount of information IE and D output by the process converges to a point of about 0.85, and no error-free decoding can be performed no matter how many times it is repeated.
この点、例えば、拘束長K=4,符号化率R=1/5の畳み込み符号を用いれば、図6に示すように、どのような伝搬路の場合でも正しく復号できるようになるが、先の例に比べてデータレートが3/5倍に低下してしまっており、望ましくない。 In this regard, for example, if a convolutional code having a constraint length K = 4 and a coding rate R = 1/5 is used, decoding can be performed correctly in any propagation path as shown in FIG. The data rate is reduced to 3/5 times as compared with the above example, which is not desirable.
そこで、本発明では、先に述べたように、様々な送信ビームフォーミングを1つの符号語内で実施する。例えば、伝搬路行列が式1のように表され(送信側では伝搬路については認識していない)、式2のように2アンテナからの送信信号が混ざって受信される伝搬路に対しては、式3のビームフォーミング行列B1を用いて、送信信号に対するビームフォーミングを行う。
Therefore, in the present invention, as described above, various transmission beamforming is performed within one codeword. For example, for a propagation path in which a propagation path matrix is expressed as in Expression 1 (the transmission side does not recognize the propagation path) and a transmission signal from two antennas is mixed and received as in
すると、式4のように、ビームフォーミング行列と伝搬路行列の積で表される実効伝搬路行列は、t1,t2が混ざって受信されるもののままとなる。
Then, as shown in
一方、式5のビームフォーミング行列B2をもちいて、送信信号に対するビームフォーミングを行うと、式6のように、ビームフォーミング行列と伝搬路行列の積で表される実効伝搬路行列は、t1のみが受信され、t2が受信されないものとなる。
On the other hand, when beam forming is performed on the transmission signal using the beam forming matrix B2 of
従って、上記式3のB1と式5のB2とを一符号語内で混在させてビームフォーミングを行った場合、t1,t2が等利得で混ざって受信されるシンボルと、t1,t2の一方のみが受信されるシンボルとが混在することになり、そのEXITカーブは両者の平均的なカーブとなる。
Therefore, when beamforming is performed by mixing B1 of
同様に、伝搬路行列が式7のように表され、式8のように2アンテナからの送信信号のt1のみが受信され、t2が受信されないような伝搬路を考える。
Similarly, let us consider a propagation path in which a propagation path matrix is expressed as in
このような伝搬路に対して、式3のビームフォーミング行列B1を用いて送信ビームフォーミングを行う。この場合、実効伝搬路行列は、ビームフォーミング行列と伝搬路行列の積で表されるが、式9からも分かるように、t1のみが受信され、t2が受信されないもののままとなる。
Transmission beamforming is performed on such a propagation path using the beamforming matrix B1 of
一方、式5のビームフォーミング行列B2を用いて、送信信号に対するビームフォーミングを行うと、ビームフォーミング行列と伝搬路行列の積で表される実効伝搬路行列は式10のように表され、t1,t2が等利得で混ざって受信されるものとなる。
On the other hand, when beam forming is performed on the transmission signal using the beam forming matrix B2 of
従って、この場合においても、式3のB1と式5のB2とを一符号語内で混在させてビームフォーミングを行った場合、t1,t2が等利得で混ざって受信されるシンボルと、t1,t2の一方のみが受信されるシンボルとが混在することとなり、そのEXITカーブはやはり両者の平均的なカーブとなる。
Therefore, also in this case, when beam forming is performed by mixing B1 of
以上のように、一符号語内で複数種類のビームフォーミングを混在させることにより、一符号語内で様々な「混ざり方(伝搬路の混在状態)」を実現させることが可能となる。従って、伝搬路が変化した場合においても平均的なEXITカーブが変化しないようにすることができる。このようにして得られる平均的なEXITカーブは例えば、図7の太線のようになる。これは、伝搬路が変化した場合においても変化しないため、図8に示すように、例えば、拘束長K=9、符号化率R=2/5の畳み込み符号(EXITカーブは図25中の破線)と組み合わせたBICM−IDを用いることで、図1の送信側(送信機)が移動した場合においても常に誤りのない復号を行うことが可能となる。 As described above, by mixing a plurality of types of beamforming in one codeword, various “mixing methods (mixed propagation paths)” can be realized in one codeword. Therefore, even when the propagation path changes, the average EXIT curve can be prevented from changing. The average EXIT curve obtained in this way is, for example, the thick line in FIG. Since this does not change even when the propagation path changes, as shown in FIG. 8, for example, a convolutional code with a constraint length K = 9 and a coding rate R = 2/5 (the EXIT curve is a broken line in FIG. 25). ) And the BICM-ID combined, it is possible to always perform error-free decoding even when the transmission side (transmitter) in FIG. 1 moves.
図1の例では、簡単のため2アンテナの実数係数の伝搬路を用いて説明したが、複数アンテナの場合や、複素係数の伝搬路においても同様に実施できる。一般に、伝搬路行列をHで表すと、特異値分解を用いて、ユニタリ行列U,Vおよび対角行列Σを用いて式11のように、3つの行列の積で表すことができる。
In the example of FIG. 1, for the sake of simplicity, the explanation has been made using the real coefficient propagation path of two antennas. In general, when a propagation path matrix is represented by H, it can be represented by a product of three matrices as shown in
ここで、VHはVのエルミート共役を表す。したがって、ビームフォーミング行列BがVに一致する場合(式12)、ユニタリ行列の性質(式13)より実効的な伝搬路行列は式14のように表すことができる。
Here, V H represents Hermitian conjugate of V. Therefore, when the beamforming matrix B coincides with V (Equation 12), an effective channel matrix can be expressed as
前述のように伝搬路が縮退している場合(受信側で信号の相関が強い場合)、対角行列Σの第一要素のみが値を持つため、第一番目の送信信号のみが受信される伝搬路となる。 When the propagation path is degenerated as described above (when the signal correlation is strong on the receiving side), only the first transmission signal is received because only the first element of the diagonal matrix Σ has a value. It becomes a propagation path.
一方、m本の送信アンテナに対して、ビームフォーミング行列Bを式15のようにすると、すべての送信信号が等レベルで混ざった受信信号が得られる。
On the other hand, when the beam forming matrix B is expressed by
すなわち、本発明で用いる様々なビームフォーミング行列とは、変動する様々な伝搬路行列Hに対して、その式11に示す特異値分解におけるVそのもの、ならびに式15に示す変換をしたものの近似値を含んでいることが必要になる。
In other words, the various beamforming matrices used in the present invention are V values in the singular value decomposition shown in
また、複素係数の伝搬路行列Hに対しては、Vも複素係数となるので、ビームフォーミング行列も様々な複素係数をもつ行列となるようにする必要がある。例えば、式16に示すような複素係数の伝搬路行列H3に対して、t1のみが受信されるようにするには式17のようなビームフォーミング行列、t1とt2が等利得で混ざって受信されるようにするには式18のようなビームフォーミング行列が必要となる。
In addition, for the complex coefficient channel matrix H, V is also a complex coefficient, so the beam forming matrix must also be a matrix having various complex coefficients. For example, in order to receive only t1 with respect to the propagation channel matrix H3 having a complex coefficient as shown in
ここで、より一般化した伝搬路行列を示すと、式19のように表せる。 Here, a more generalized propagation path matrix can be expressed as Equation 19.
式19において、VHは列ベクトルのように記述されているが、実際は行ベクトルをm個有するm×mの行列である。また、Bも行ベクトルのように記述されているが、実際は列ベクトルをm個有するm×mの行列である。 In Equation 19, V H is described as a column vector, but it is actually an m × m matrix having m row vectors. B is also described as a row vector, but is actually an m × m matrix having m column vectors.
伝搬路が縮退している場合(受信側で信号の相関が強い場合)、式19において、λ>>εkとなるので、式19の点線で囲まれた部分の値のみが大きい値を示すことになる。つまり、その成分のみが受信に寄与しており、もし、その中で1つだけ(例えば、λν′1b2)が支配的な大きさの値を持っていた場合には、それに対応する送信信号が他の成分とは混ざらずに受信されることになる。一方、λやεkのうち突出した大きさの値を持たない場合(どれも似たような値の場合)には、全ての送信信号が混ざって受信されることになる。 If the propagation path is degenerated (if the receiving side correlation signal is strong), the equation 19, since the lambda >> epsilon k, indicating the value only the values of the portion surrounded by a dotted line is greater in Equation 19 It will be. That is, only that component contributes to reception, and if only one of them (eg, λν ′ 1 b 2 ) has a dominant value, the corresponding transmission The signal is received without being mixed with other components. On the other hand, when there is no protruding value of λ or ε k (all of similar values), all transmission signals are mixed and received.
以上のように、ビームフォーミングによって通信路容量が損なわれないようにするためには、ビームフォーミング行列はユニタリ行列(もしくは、その定数倍)でなくてはならない。従って、一符号語内の信号に対して、様々な複素係数を持つユニタリ行列を用いてビームフォーミングを行って送信することで、MIMO復調処理のEXITカーブを平均化することができ、伝搬路が変動した場合においても誤りなく復調可能なBICM−ID通信方式を構成することができる。 As described above, the beamforming matrix must be a unitary matrix (or a constant multiple thereof) so that the channel capacity is not impaired by beamforming. Therefore, the EXIT curve of the MIMO demodulation process can be averaged by performing beamforming on a signal in one codeword using a unitary matrix having various complex coefficients, and the propagation path is A BICM-ID communication system that can be demodulated without error even when it fluctuates can be configured.
なお、いかなる伝搬路に対しても式12に示す行列に近いビームフォーミング行列が様々なビームフォーミング行列の中に存在するということは、任意の複素単位ベクトルに対して、いずれかのビームフォーミング重みベクトル(行列Bの列ベクトル)との内積の大きさ(絶対値)が1に近いことを意味する。両者が完全に一致すれば、内積は1となり、そのビームフォーミング重みベクトルを含むビームフォーミング行列に含まれる他のビームフォーミング重みベクトルと任意の複素単位ベクトルとの内積は0となる。従って、内積が1となる重みベクトルにてビームフォーミングされた送信信号のみが受信され、内積が0となる重みベクトルにてビームフォーミングされた送信信号は失われる。内積が完全に1とならない場合、他の重みベクトルによってビームフォーミングされた送信信号が多少漏れ込んで混ざった状態で受信されるが、ある1つの送信信号が支配的な強度で受信されるようであれば、式12に示すビームフォーミング行列と完全に一致しなくてもよい。
Note that a beamforming matrix close to the matrix shown in
従って、本発明において使用する複数のビームフォーミング行列は、任意の複素単位ベクトルとの内積の絶対値が所定の値よりも大きいビームフォーミング重みベクトルがいずれかのビームフォーミング行列に含まれるように設計するとよい。当該所定の値は1に近いのが理想ではあるが、最低でも1/√2以上とすべきである。1/√2以上とすることで、受信信号中に1つの送信信号が占める電力の割合を1/2以上とすることができるからである。 Therefore, when a plurality of beamforming matrices used in the present invention are designed so that any beamforming matrix includes a beamforming weight vector in which the absolute value of the inner product with an arbitrary complex unit vector is larger than a predetermined value. Good. The predetermined value is ideally close to 1, but should be at least 1 / √2 or more. This is because by setting the ratio to 1 / √2 or more, the ratio of the power occupied by one transmission signal in the reception signal can be set to 1/2 or more.
また、本発明のビームフォーミングは、固有モードMIMO伝送に代表される直交チャネルに信号を配置して伝送する方式とは本質的に異なる。固有モード伝送で用いるビームフォーミング重みベクトルは、送信アンテナ数がm本の場合、高々m個の直交チャネルに対応したベクトルとなる。本発明のビームフォーミング処理では、前述のように様々なビームフォーミング行列を適用するため、アンテナ数mを超える数のビームフォーミング重みベクトルを使用する。高々m個のビームフォーミング重みベクトルでは任意の複素単位ベクトルとの内積が所定の値(例えば1/√2)よりも大きいものを含むようにすることができないからである。例えば、上記式1乃至式10の演算で用いたビームフォーミング行列B1及びB2の場合、ビームフォーミング重みベクトル(行列Bの列ベクトル)は、(1,0)、(0,1)、(√2/2,√2/2)、(−√2/2,√2/2)であり、その個数は4つである。つまり、この場合、アンテナ数mは2であるから、ビームフォーミング重みベクトルの数はアンテナ数を越える数となっている。
Further, the beamforming of the present invention is essentially different from a system in which signals are arranged and transmitted on orthogonal channels typified by eigenmode MIMO transmission. When the number of transmission antennas is m, the beamforming weight vector used in eigenmode transmission is a vector corresponding to at most m orthogonal channels. In the beam forming process of the present invention, since various beam forming matrices are applied as described above, the number of beam forming weight vectors exceeding the number m of antennas is used. This is because at most m beamforming weight vectors cannot include an inner product with an arbitrary complex unit vector larger than a predetermined value (for example, 1 / √2). For example, in the case of the beamforming matrices B1 and B2 used in the calculations of the
(2)第1の実施形態
第1の実施形態は、伝搬路が変動した場合にも送信信号を正しく復元可能なBICM−ID通信方法の例について説明する。
(2) 1st Embodiment 1st Embodiment demonstrates the example of the BICM-ID communication method which can restore | restore a transmission signal correctly, even when a propagation path changes.
<通信システムの構成>
図9は、本実施形態による通信システムの概略構成を示す図である。送信データは、送信機1によって複数(図9では2本)のアンテナ3から送信され、受信機のアンテナ3で受信された信号は、受信機2で復調され、受信データを出力する。
<Configuration of communication system>
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the communication system according to the present embodiment. The transmission data is transmitted from a plurality of antennas 3 (two in FIG. 9) by the
図10は、送信機1の内部構成例を示す図である。送信機1は、符号化器10と、インタリーバ11と、シリアル・パラレル変換器12及び14と、変調器13と、ビームフォーミング処理部(送信側ビームフォーミング処理部)15と、を有し、ビームフォーミング処理された送信信号がアンテナ3から出力される。
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
送信データは、符号化器10によって符号化される。符号化結果の符号語は、インタリーバ11にてビットの順序を入れ替えられ出力される。インタリーバ11の出力は、1つの変調シンボルに変調されるビット数が同時に出力されるよう、シリアル・パラレル変換器12によって変換される。シリアル・パラレル変換器12の出力は、変調器13によって変調される。変調された信号は、同時に複数アンテナから送信される変調シンボル数が同時に出力されるよう、シリアル・パラレル変換器14によって変換される。シリアル・パラレル変換器14の出力は、送信側ビームフォーミング処理部15によってビームフォーミングされ、アンテナ3に供給される。
The transmission data is encoded by the
図11は、受信機2の内部構成例を示す図である。受信機2は、伝搬路推定処理部16と、ビームフォーミング処理部(受信側ビームフォーミング処理部)17と、MIMO復調器18と、パラレル・シリアル変換器19と、でインタリーバ20と、復号器21と、インタリーバ11と、シリアル・パラレル変換器22と、を有している。
FIG. 11 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
伝搬路推定処理部16は、アンテナで受信された信号から送受信アンテナ間の伝搬路行列を推定する。送信機1の説明では特に述べなかったが、受信機2が伝搬路を推定するための既知の基準信号を定期的に送信し、受信された基準信号から伝搬路を推定する方法が広く知られている。受信側ビームフォーミング処理部17は、推定された伝搬路行列から、送信機1で行われたビームフォーミング処理で用いたのと同じビームフォーミング行列を用いて、実効的な伝搬路行列を計算する。MIMO復調器18は、実効的な伝搬路行列、受信信号、及び復号器21から供給される事前(a priori)LLR(Log Likelihood Ratio)を用いて復調結果をLLRの形式で出力する。同時に受信された複数のシンボルに含まれる複数のビットに対するLLRは、パラレル・シリアル変換器19によって変換されてデインタリーバ20に供給される。デインタリーバ20は、送信機1のインタリーバによって順序を入れ替えられたビットを元の順序に戻して出力する。元の順序に戻されたLLRは、復号器21に復号され、事後(a posteriori)LLRが計算される。事後(a posteriori)LLRは、復号器21に入力されたLLRを差し引くことで外部(Extrinsic)LLRに変換され、インタリーバ11に供給される。インタリーバ11は、外部(Extrinsic)LLRのビット順序を再度入れ替えて出力する。順序を入れ替えられた外部(Extrinsic)LLRは、シリアル・パラレル変換器22にて同時に処理されるシンボルに含まれるビットが同時に出力するように変換されて、事前(a priori)LLRとしてMIMO復調器18に供給される。十分な数の繰り返しの後、復号器21は、復号データ(Rx Data)を出力する。
The propagation path
<符号化器の構成>
図12は、符号化器10の回路構成例を示す図である。符号化器10としては、図12に示されるように、例えば、畳み込み符号化器を用いることができる。
<Configuration of encoder>
FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the
図12の畳み込み符号化器は、前述の図8のEXITカーブを示した符号化率R=2/5、拘束長K=9の符号化器である。ただし、図12では、符号化率R=1/3の畳み込み演算器を使用しているが、出力に配置されたパンクチャおよびシリアル・パラレル変換器100によって、図13に示すように符号の一部を破棄することで符号化率R=2/5の符号としている。
The convolutional encoder shown in FIG. 12 is an encoder having a coding rate R = 2/5 and a constraint length K = 9 showing the EXIT curve shown in FIG. However, in FIG. 12, a convolution operation unit with a coding rate R = 1/3 is used, but a part of the code as shown in FIG. 13 is obtained by the puncture and serial /
符号化器10に図12のような畳み込み符号化器を用いた場合、復号器21は、BCJR(Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv)アルゴリズムによって復号処理を行い、事後(a posteriori)LLRを算出できることが広く知られている。
When a convolutional encoder as shown in FIG. 12 is used for the
<変調器及び復調器>
図14は、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調について示す図である。上述の送信機1における変調器13として、図14に示される変調を行うQPSK変調器を用いることができる。
<Modulator and demodulator>
FIG. 14 is a diagram illustrating QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation. As the
また、受信機2のMIMO復調器18は、非特許文献3に示されるようなMLD(Maximum Likelihood Detection)処理によってLLRを算出することが望ましいが、他の方法として、非特許文献4に示されるSC−MMSE(Soft Cancellation followed by Minimum Mean Squared Error filter)処理によってLLRを計算してもよい。
Further, the
<送信側ビームフォーミング処理部の構成>
図15は、送信側ビームフォーミング処理部15の構成例を示す図である。
<Configuration of Transmitter Beamforming Processing Unit>
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the transmission-side
送信側ビームフォーミング処理部15は、擬似乱数発生器101と、ビームフォーミング行列生成部102と、行列×ベクトル演算器103と、を有する。
The transmission side
擬似乱数発生器101は、複数ビットからなる擬似乱数を発生し、ビームフォーミングテーブル102に供給する。なお、送信側と受信側の擬似乱数発生器は同一である必要がある。同一のものであれば、同一の系列が発生され、同一のビームフォーミング行列が生成されるからである。
The pseudo
ビームフォーミング生成部102は、後述のように、例えば複数のテーブルを保持し、擬似乱数に従って複素行列であるビームフォーミング行列を生成して出力する。
As will be described later, the
変調器13から供給された複数の変調シンボルからなる複素ベクトルは、行列×ベクトル演算器103にてビームフォーミング行列と乗算され、ビームフォーミング処理が実行されて、出力される。
A complex vector composed of a plurality of modulation symbols supplied from the
なお、擬似乱数は、一符号語から生成され複数の変調シンボルを処理する間、異なる値を出力することにより、異なる行列によるビームフォーミングが行われるように動作する。 Note that the pseudo-random number is generated from one codeword and outputs a different value while processing a plurality of modulation symbols, so that beam forming is performed using different matrices.
<ビームフォーミングテーブル>
図16は、ビームフォーミング行列生成部102の内部構成を示す図である。
<Beam forming table>
FIG. 16 is a diagram illustrating an internal configuration of the beamforming
ビームフォーミング行列生成部102は、複数のビームフォーミングテーブル105−1乃至105−5と、複数の行列演算器104と、を有している。なお、ビームフォーミングテーブルは、入力される乱数によってビームフォーミング行列を選択して出力するような一つの大きなテーブルとして実現することも可能であるが、ここでは、小さなテーブルの組み合わせによってビームフォーミング行列を演算するように構成している。
The beamforming
後述のように、テーブル1_105−1とテーブル4_105−4、及びテーブル2_105−2とテーブル5_105−5は、それぞれ同一のテーブルを用いるようにしている。 As will be described later, the same table is used for each of the tables 1_105-1 and 4_105-4, and the tables 2_105-2 and 5_105-5.
また、図16に示されるように、各テーブルからの出力については、擬似乱数列b14〜b0のうち、テーブル1からはb2〜b0の値に、テーブル2からはb5〜b3の値に、テーブル3からはb8〜b6の値に、テーブル5からはb14〜b12の値に、それぞれ基づいて行列が出力され、それらが乗算されてビームフォーミング行列として出力される。 Further, as shown in FIG. 16, regarding the output from each table, among the pseudo random number sequences b14 to b0, the values from b1 to b0 from table 1, the values from b5 to b3 from table 2, A matrix is output based on the values b8 to b6 from 3, and the values b14 to b12 from Table 5, and these are multiplied and output as a beamforming matrix.
<テーブルの構成例>
図17は、テーブル1乃至5_105−1乃至5の構成例を示す図である。第1の実施形態では、テーブル1とテーブル4、及びテーブル2とテーブル5は、それぞれ共通のものを用い、入力される擬似乱数列の一部を相違させることにより出力される行列が異なるようにしている。テーブル3は、実数係数の2行2列のユニタリ行列を複数発生させるのに用いられ、テーブル1から生成される行列は、テーブル3から生成された行列の第一行目のベクトルに複素位相を与えている。同様に、テーブル2から生成される行列は、第二行目のベクトルに複素位相を与える。テーブル4、及び、テーブル5は、それぞれ、第一列目、第二列目のベクトルに複素位相を与えている。
<Table configuration example>
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of the tables 1 to 5-105-1 to 5. In the first embodiment, Table 1 and Table 4, and Table 2 and Table 5 are common to each other, and the output matrix is made different by making a part of the input pseudo-random number sequence different. ing. Table 3 is used to generate a plurality of 2-by-2 unitary matrices of real coefficients, and the matrix generated from Table 1 has a complex phase applied to the vector in the first row of the matrix generated from Table 3. Giving. Similarly, the matrix generated from Table 2 gives a complex phase to the vector in the second row. Tables 4 and 5 give complex phases to the vectors in the first and second columns, respectively.
なお、ここでは送信アンテナ数が2本の場合を説明したが、送信アンテナが3本の場合も、図16の構成の代わりに図18の構成を採用し、図17のテーブルの代わりに図19A乃至Dのテーブル1乃至7_105−1乃至105−7を採用し、同様に乱数的なビームフォーミング行列を得ることができる。また、送信アンテナが4本以上場合でも同様である。 Although the case where the number of transmission antennas is two has been described here, the configuration of FIG. 18 is adopted instead of the configuration of FIG. 16 in the case of three transmission antennas, and FIG. 19A is used instead of the table of FIG. Through Tables 1 to 7_105-1 to 105-7 of D to D, a random beamforming matrix can be obtained similarly. The same applies when there are four or more transmission antennas.
<受信側ビームフォーミング処理部>
図20は、受信側ビームフォーミング処理部17の構成例を示す図である。
<Receiving side beamforming processing unit>
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of the reception-side
受信側ビームフォーミング処理部17も、擬似乱数発生器101と、ビームフォーミング行列生成部102と、行列×行列乗算器104と、を有する。擬似乱数発生器101、ならびにビームフォーミングテーブル102は、送信側ビームフォーミング処理部15と同一である。
The reception side
生成されたビームフォーミング行列(B)は、行列×行列乗算器104によって入力された伝搬路行列(H:伝搬路推定処理部16によって推定される)と乗算され、実効的な伝搬路行列(HB)を出力する。なお、擬似乱数発生器101は、送信側と同じ乱数を発生するものとする。
The generated beamforming matrix (B) is multiplied by the propagation path matrix (H: estimated by the propagation path estimation processing unit 16) input by the matrix ×
以上の第1の実施形態では、符号として畳み込み符号、変調をQPSK変調の場合を例として説明したが、非特許文献5に示されるように、符号として(シングルパリティチェック付き)繰り返し符号、変調として算術的拡張マッピング(Arithmetic Extended Mapping)を使用することも好適である。
In the first embodiment described above, the convolutional code is used as the code, and the case where the modulation is QPSK modulation is described as an example. However, as shown in
(3)第2の実施形態
本発明の第2の実施形態は、符号としてLDPC(Low Density Parity Check:低密度パリティ検査)符号を用いる構成例に関する。LDPC符号を用いたMIMO_BICM−ID方式については、非特許文献1に記載があるが、本発明は、これにランダムビームフォーミングを組み合わせたものである。なお、ビームフォーミング行列生成の際に用いられるテーブルは、第1の実施形態と同じ(図17及び19A乃至D)である。
(3) Second Embodiment The second embodiment of the present invention relates to a configuration example using an LDPC (Low Density Parity Check) code as a code. The MIMO_BICM-ID system using the LDPC code is described in
<送信機の構成例>
図21は、第2の実施形態による送信機1の構成例を示す図である。
<Configuration example of transmitter>
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of the
送信機1は、LDPC符号化器23と、シリアル・パラレル変換器12及び14と、変調器13と、ビームフォーミング処理部(送信側ビームフォーミング処理部)15と、を有している。
The
送信データは、LDPC符号化器23で符号化され出力される。符号化されたデータはシリアル・パラレル変換器12にて変換され出力される。以降の構成、ならびに、動作は第1の実施形態(図1)と同様であるので省略する。ただし、第1の実施形態と異なり、インタリーバ11が省略されているが、LDPC符号化器23にインタリーバが実質的に内包されているので不要となっている。
The transmission data is encoded by the
<受信機の構成例>
図22は、第2の実施形態による受信機2の構成例を示す図である。
<Example of receiver configuration>
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of the
受信機2は、伝搬路推定処理部16と、ビームフォーミング処理部(受信側ビームフォーミング処理部)17と、MIMO復調器18と、変数ノード復号部(VND)24と、でインタリーバ20と、チェックノード復号器(CND)25と、インタリーバ11と、を有している。伝搬路推定処理部16、受信側ビームフォーミング処理部17、及びMIMO復調器18の動作は第1の実施形態と同じである。BICM−IDの動作としては、非特許文献1と同様、LDPC符号の復号アルゴリズムであるSum−Productアルゴリズムにおける変数ノード(Variable Node)処理とMIMO復調処理を組み合わせた処理と、チェックノード復号器(Check Node Decoder)処理とをインタリーバ、デインタリーバを介して接続して繰り返し処理を行う。具体的には、MIMO復調器から出力されたLLR(Log Likelihood Ratio:対数尤度比)は、変数ノード復号器(Variable Node Decoder)24において処理され、外部LLRが出力される。変数ノード復号器(Variable Node Decoder)24から出力されたLLRは、デインタリーバ20でビット順序を入れ替えられチェックノード復号器(Check Node Decoder)25に供給される。チェックノード復号器(Check Node Decoder)25で処理されたLLRは、再度インタリーバ11を介して変数ノード復号器(Variable Node Decoder)24に渡される。変数ノード復号器(Variable Node Decoder)24は、インタリーバ11から渡されたLLRを用いてMIMO復調器18に供給する事前(a priori)LLRを算出して出力する。ここで、デインタリーバ20、ならびに、インタリーバ11におけるビット順序の入れ替え方法は、LDPC符号の検査行列のビット配置によって決定される。
The
<変数ノード復号器の構成>
図23は、第2の実施形態で使用される変数ノード復号器(Variable Node Decoder)24の内部構成例を示す図である。図23では、変数ノード次数が4の場合であるが、他の次数の場合もスイッチ110の数およびパラレル・シリアル変換器110、シリアル・パラレル変換器112の入出力の数が変わるだけでほぼ同様である。
<Configuration of variable node decoder>
FIG. 23 is a diagram illustrating an internal configuration example of a
変数ノード復号器24において、MIMO復調器18から出力された外部(extrinsic) LLRからデインタリーバ20に供給する外部(extrinsic)LLRを算出する場合、スイッチ108は上側、スイッチ110−1乃至110−4は、いずれか外部(extrinsic)LLRを算出するビットについて上側、その他は下側に切り替えて使用する。
When the
加算器109は、MIMO復調器18からパラレル・シリアル変換器106を介して供給される外部(extrinsic)LLR、および、外部(extrinsic)LLRを算出するビット以外のビットについてインタリーバ11から供給されるLLR(事前LLR)を加算する。このとき、順次、スイッチ110−1〜110−4のうちの一つを上側、他を下側に切り替えて同様の計算を行うことで、デインタリーバ20に供給すべき複数の外部(extrinsic)LLRが算出され、パラレル・シリアル変換器111を介してデインタリーバ20に供給される。なお、インタリーバ11から供給される事前(a priori)LLRからMIMO復調器18に供給する事前(a priori)LLRを計算する場合には、スイッチ108を下側、スイッチ110−1乃至4を全て下側に切り替えて使用する。この場合、加算器109は、デインタリーバ20からチェックノード復号器25、シリアル・パラレル変換器112を介して供給された事前(a priori)LLRを全て加算し、シリアル・パラレル変換器107を介してMIMO復調器18に供給する。
The
十分な回数の繰り返しの後、復号データ(Rxデータ)を出力する場合、スイッチ108を上側、スイッチ110−1乃至4を全て下側に切り替えられる。そして、加算器109は、MIMO復調器18から供給される外部(extrinsic)LLRおよびインタリーバから供給される事前LLRを全て加算して出力する。
When decoding data (Rx data) is output after a sufficient number of repetitions, the
<チェックノード復号器>
図24は、第2の実施形態で使用されるチェックノード復号器(Check Node Decoder)25の構成例を示す図である。
<Check node decoder>
FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of a
チェックノード復号器25は、シリアル・パラレル変換器113と、スイッチ115−1乃至115−4と、LLRボックス和演算器116と、パラレル・シリアル変換器114と、を有している。図24では、チェックノード次数4の場合が示されているが、他の次数の場合もスイッチ115の数およびパラレル・シリアル変換器114、シリアル・パラレル変換器113の入出力の数が変わるだけでほぼ同様である。
The
図24において、スイッチ114−1乃至114−4は、いずれか外部(extrinsic)LLRを算出するビットについては下側、その他は上側に切り替えて使用する。 In FIG. 24, the switches 114-1 to 114-4 are used by switching one of the bits for calculating an extrinsic LLR to the lower side and the other to the upper side.
LLRボックス和演算器116は、外部LLRを算出するビット以外のビットについて、シリアル・パラレル変換器113を介してデインタリーバ20から供給される事前LLRを演算する。LLRボックス和演算器116の演算は式20で表されるものである。
The LLR
また、式19中の関数は、それぞれ式21及び式22で表される。これは、Sum−Product復号処理のチェックノード処理と同一である。
Further, the functions in Expression 19 are expressed by
そして、順次、スイッチ115−1乃至115−4のうちの1つを下側、他を上側に切り替えて同様の計算を行われる。これにより、インタリーバ11に供給すべき複数の外部LLRが算出され、パラレル・シリアル変換器114を介してインタリーバ11に供給される。
Then, the same calculation is performed by sequentially switching one of the switches 115-1 to 115-4 to the lower side and the other to the upper side. Thereby, a plurality of external LLRs to be supplied to the
(4)変形例
(i)第1及び第2の実施形態は、1つの符号語(フレーム)内でビームフォーミング行列を複数回切り替えるランダムビームフォーミング処理によって、実効伝搬路行列を変化させている。これにより、符号語(フレーム)内におけるMIMO復調処理のEXITカーブを平均化し、伝搬路が変動する場合においても送信信号を誤りなく復元できるBICM−ID通信方式を提供する。
(4) Modification (i) In the first and second embodiments, the effective propagation path matrix is changed by random beamforming processing that switches the beamforming matrix a plurality of times within one codeword (frame). This provides an BICM-ID communication system that averages the EXIT curve of the MIMO demodulation processing in the codeword (frame) and can restore the transmission signal without error even when the propagation path fluctuates.
しかしながら、受信された符号語全体のエネルギーが変動する(設けられたアンテナ数分の利得があり、この利得自体が変動する)場合には、MIMO復調処理のEXITカーブが縦軸方向に上下に変動してしまう。この場合は、例えば、CDMA(Code Division Multiple Access)方式で用いられるような送信電力制御を併用すると良い。つまり、エネルギー変動によってEXITカーブが下がってきたら、電力を上げるように制御する。送信電力制御により、受信された符号語全体のエネルギーが一定となり、ランダムビームフォーミングと併せてMIMO復調処理のEXITカーブが変動しないようにすることができる。 However, when the energy of the entire received code word fluctuates (there is a gain corresponding to the number of antennas provided and this gain fluctuates itself), the EXIT curve of the MIMO demodulation process fluctuates vertically in the vertical axis direction. Resulting in. In this case, for example, transmission power control such as that used in a CDMA (Code Division Multiple Access) method may be used in combination. That is, when the EXIT curve decreases due to energy fluctuation, control is performed to increase the power. Through the transmission power control, the energy of the entire received codeword becomes constant, and it is possible to prevent the EXIT curve of the MIMO demodulation process from fluctuating together with random beamforming.
(ii)また、送信電力制御に代わり、H−ARQ(Hybrid Auto Repeat reQuest)を用いることも好適である。この場合、図25がその送信処理のフローチャートを示し、図26が受信処理のフローチャートを示している。 (Ii) It is also preferable to use H-ARQ (Hybrid Auto Repeat reQuest) instead of transmission power control. In this case, FIG. 25 shows a flowchart of the transmission process, and FIG. 26 shows a flowchart of the reception process.
<送信処理:図25>
送信機1は、1フレーム分の送信データを符号化する(S2501)。
<Transmission processing: FIG. 25>
The
次に、送信機1は、符号化処理によって得られた符号語をN個の部分符号に分割する(S2502)。
Next, the
ここで、送信機1は、まず、変数k=1(k=1,・・・,N)に設定し(S2503)、k番目の部分符号の送信を開始する(S2504)。
Here, the
そして、送信機1は、受信機2からACK(受信側で復号化が成功した場合)を受信したか判断する(S2505)。ACKを受信した場合、1フレーム分のデータの送信処理は終了する。ACKを受信しなかった場合(NACKを受信した場合)、処理はS2506に移行する。
Then, the
S2506において、送信機1は、k=Nか判断する。k=Nの場合、処理はS2507に移行し、送信機1は、k=1として当該フレームにおける、先頭の部分符号の送信を再度実行する(S2504)。一方、k=Nでない場合、処理はS2508に移行し、送信機1は、k=k+1とし、当該フレームにおける次の部分符号の送信を実行する(S2504)。
In S2506, the
<受信処理:図26>
受信機2は、1フレーム分のデータの受信を部分符号単位で行うが、その際、まず変数k=1(k=1,・・・,N)に設定し(S2601)、k番目の部分符号を受信する(S2602)。
<Reception processing: FIG. 26>
The
次に、受信機2は、これまでに受信した部分符号を用いて復号処理を実行する(S2603)。
Next, the
そして、受信機2は、当該フレームについて、復号が成功したか否か判断する(S2604)。復号が成功した場合(1フレーム分の部分符号を受信していなかったとしても)、処理はS2605に移行し、受信機2は、送信機1に対してACKを送信し(S2605)、処理が終了する。一方、1フレーム分のデータの復号ができなかった場合、処理はS2606に移行し、受信機2は、送信機1に対して、NACKを送信する。
Then, the
続いて、受信機2は、k=Nか判断する(S2607)。k=Nの場合、処理はS2608に移行し、受信機2は、k=1として当該フレームにおいて再度先頭の部分符号から受信処理を実行する(S2602)。一方、k=Nでない場合、処理はS2609に移行し、受信機2は、k=k+1とし、当該フレームにおける次の部分符号の受信処理を実行する(S2602)。
Subsequently, the
以上のように、H−ARQでは、分割された符号語を徐々に送出し、受信側に復号に必要なエネルギーが受信されるまで繰り返して符号語が送信される。一符号語の送信が完了しても受信が成功しない場合は、再度同一符号語の送信を続ける。この際、初回とは異なるビームフォーミング行列となるように送信側ビームフォーミング処理部15、受信側ビームフォーミング処理部17が動作するようにする場合より多数の実効伝搬路行列を用いて伝送される意味において好適である。
As described above, in H-ARQ, the divided codeword is gradually transmitted, and the codeword is repeatedly transmitted until energy necessary for decoding is received on the receiving side. If reception is not successful even after transmission of one codeword is completed, transmission of the same codeword is continued again. In this case, the transmission side
(5)まとめ
(i)本発明は、MIMO通信方式を用いており、送信側が1フレーム内の変調データのそれぞれのビットに対して異なるビームフォーミング処理を実行してデータを送信する。受信側では、推定した伝搬路と送信時用いたビームフォーミング行列を同じ行列を乗算し、それをMIMO復調に使用する。このようにすることにより、復号及び復調の際に、1フレーム内のEXITカーブを平均化することができ、伝搬路が変動する場合でも受信側で信号を誤りなく復元することができるようになる。
(5) Summary (i) In the present invention, the MIMO communication method is used, and the transmitting side performs different beam forming processing on each bit of the modulated data in one frame and transmits the data. On the receiving side, the estimated propagation path and the beam forming matrix used at the time of transmission are multiplied by the same matrix and used for MIMO demodulation. By doing so, the EXIT curve in one frame can be averaged during decoding and demodulation, and the signal can be restored without error on the receiving side even when the propagation path varies. .
なお、本発明において、複数の異なるビームフォーミング行列には、それを構成する複数のビームフォーミング重みベクトルが存在する。この重みベクトルは、ビームフォーミング行列の列ベクトルに相当し、アンテナの数mを超える個数の異なる値を取るように設定されている。このようにすることにより、受信側において、ある送信信号が支配的な強度で受信されることを保証することができ、受信側での復元を誤りなく実行することができるようになる。例えば、複素係数を有するビームフォーミング行列を用いる場合、複数の異なるビームフォーミング行列の少なくとも1つは、任意の複素単位ベクトルについて、当該複素単位ベクトルとの内積の絶対値が1/√2よりも大きいビームフォーミング重みベクトルを含むようにすると良い。より具体的には、上述の式19におけるλν1′b2の絶対値が1/√2より大きいことを意味する。 In the present invention, a plurality of different beamforming matrices include a plurality of beamforming weight vectors constituting the same. This weight vector corresponds to a column vector of the beamforming matrix, and is set to take different values exceeding the number m of antennas. By doing so, it is possible to guarantee that a certain transmission signal is received with a dominant strength on the receiving side, and it is possible to perform restoration on the receiving side without error. For example, when a beamforming matrix having a complex coefficient is used, at least one of a plurality of different beamforming matrices has an absolute value of an inner product of the arbitrary complex unit vector with the complex unit vector larger than 1 / √2. It is preferable to include a beamforming weight vector. More specifically, it means that the absolute value of λν 1 ′ b 2 in Equation 19 above is greater than 1 / √2.
また、第1の実施形態では、1フレーム分の符号化データに対してインタリーブ処理を実行し、インタリーブ処理後の1フレーム分の符号化データを変調する。そして、インタリーブ処理後の1フレーム分の変調データのそれぞれの変調シンボルに対して、異なるビームフォーミング行列が乗算されてビームフォーミング処理が実行される。符号化は、符号語ビット間に関連を持たせる処理であるが、インタリーブして変調することにより、1フレーム内の隣接ビット間の相関が無視できるようになり、復調、復号処理においてLLRの演算を独立事象に対する演算とみなすことが出来るようになる。そして、インタリーブ後の1フレーム内のビットデータが誤りを含んでいる場合であっても、インタリーブ前の1フレーム内の関連性あるビットデータから情報を得ることができるため、インタリーバを介して復調、復号処理を繰返し実行することにより、次第に情報が収集され、受信側における送信データの復元処理を正確に実行することができる。 In the first embodiment, an interleave process is performed on encoded data for one frame, and the encoded data for one frame after the interleave process is modulated. Then, the beam forming process is executed by multiplying each modulation symbol of the modulation data for one frame after the interleaving process by a different beam forming matrix. Encoding is a process that associates codeword bits, but by interleaving and modulating, the correlation between adjacent bits in one frame can be ignored, and LLR computation is performed in the demodulation and decoding processes. Can be regarded as an operation for an independent event. Even if the bit data in one frame after interleaving includes an error, information can be obtained from the relevant bit data in one frame before interleaving, so that demodulation is performed via the interleaver. By repeatedly executing the decoding process, information is gradually collected, and the transmission data restoration process on the receiving side can be accurately executed.
一方、第2の実施形態では、符号化単位(1フレーム分)の送信データに対してLDPC符号化を実行して符号化データを生成する。この場合、第1の実施形態とは異なり、送信側ではインタリーブ処理は実行されない。 On the other hand, in the second embodiment, encoded data is generated by performing LDPC encoding on transmission data of an encoding unit (for one frame). In this case, unlike the first embodiment, the interleaving process is not executed on the transmission side.
(ii)上述した本発明の実施形態による送信処理及び受信処理は、コンピュータにおいて、各処理に相当するプログラムをメモリに格納し、プロセッサが当該プログラムを実行するようにして実現することも可能である。 (Ii) The transmission process and the reception process according to the above-described embodiment of the present invention can be realized by storing a program corresponding to each process in a memory and executing the program by the processor. .
この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。 In this case, a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying such program code, for example, a flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM Etc. are used.
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。 Also, based on the instruction of the program code, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. May be. Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory on the computer, the computer CPU or the like performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code. Thus, the functions of the above-described embodiments may be realized.
さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD−RW、CD−R等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。 Further, by distributing the program code of the software that realizes the functions of the embodiment via a network, it is stored in a storage means such as a hard disk or memory of a system or apparatus, or a storage medium such as a CD-RW or CD-R And the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium when used.
最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益であることが判るかもしれない。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Finally, it should be understood that the processes and techniques described herein are not inherently related to any particular apparatus, and can be implemented by any suitable combination of components. In addition, various types of devices for general purpose can be used in accordance with the teachings described herein. It may prove useful to build a dedicated device to perform the method steps described herein. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
本発明は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本発明を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。 Although the present invention has been described with reference to specific examples, these are in all respects illustrative rather than restrictive. Those skilled in the art will appreciate that there are numerous combinations of hardware, software, and firmware that are suitable for implementing the present invention. For example, the described software can be implemented in a wide range of programs or script languages such as assembler, C / C ++, perl, shell, PHP, Java (registered trademark).
さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, control lines and information lines are those that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. All the components may be connected to each other.
加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本発明のその他の実装がここに開示された本発明の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び/又はコンポーネントは、データを管理する機能を有するコンピュータ化ストレージシステムに於いて、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。明細書と具体例は典型的なものに過ぎず、本発明の範囲と精神は後続する請求範囲で示される。 In addition, other implementations of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and embodiments of the invention disclosed herein. Various aspects and / or components of the described embodiments can be used singly or in any combination in a computerized storage system capable of managing data. The specification and specific examples are merely exemplary, and the scope and spirit of the invention are indicated in the following claims.
1・・・送信機
2・・・受信機
3・・・アンテナ
10・・・符号化器
11・・・インタリーバ
12,14,22,107,112,113・・・シリアル・パラレル変換器
13・・・変調器
15・・・送信側ビームフォーミング処理部
16・・・伝搬路推定処理部
17・・・受信側ビームフォーミング処理部
18・・・MIMO復調器
19,106,111,114・・・パラレル・シリアル変換器
20・・・デインタリーバ
21・・・復号器
23・・・LDPC符号化器
24・・・変数(バリアブル)ノード復号器
25・・・チェックノード復号器
100・・・パンクチャおよびシリアル・パラレル変換器
101・・・擬似乱数発生器
102・・・ビームフォーミング行列テーブル
103・・・行列×ベクトル乗算器
104・・・・・・行列×行列乗算器
105−1〜105−7・・・行列テーブル
108,110−1乃至110−4,115−1乃至115−4・・・切り替えスイッチ
109・・・加算器
116・・・LLRボックス和演算器
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記送信データを符号化単位毎に符号化して符号化データを生成する符号化ステップと、
前記符号化データを変調して変調データを生成する変調ステップと、
1つの符号化単位の前記送信データから生成される前記変調データのそれぞれに対して、複数の異なるビームフォーミング行列を乗算することによりビームフォーミング処理を実行する送信側ビームフォーミング処理実行ステップと、
前記ビームフォーミング処理された変調データを前記m本のアンテナから送信する送信ステップと、を有し、
前記複数の異なるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、前記mを超える個数の異なる値を取ることを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method for encoding and modulating transmission data and transmitting from m (m is an integer of 2 or more) antennas,
An encoding step of encoding the transmission data for each encoding unit to generate encoded data;
A modulation step of modulating the encoded data to generate modulation data;
A transmission-side beamforming process execution step for executing beamforming process by multiplying each of the modulated data generated from the transmission data of one coding unit by a plurality of different beamforming matrices;
Transmitting the beamformed modulation data from the m antennas, and
The wireless communication method characterized in that a plurality of beamforming weight vectors constituting the plurality of different beamforming matrices take a number of different values exceeding m.
複素係数を有するビームフォーミング行列を用いる場合、前記複数の異なるビームフォーミング行列の少なくとも1つは、任意の複素単位ベクトルについて、当該複素単位ベクトルとの内積の絶対値が1/√2よりも大きいビームフォーミング重みベクトルを含むことを特徴とする無線通信方法。 In claim 1,
When a beamforming matrix having a complex coefficient is used, at least one of the plurality of different beamforming matrices is a beam whose absolute value of the inner product of the arbitrary complex unit vector and the complex unit vector is greater than 1 / √2. A wireless communication method comprising a forming weight vector.
さらに、前記符号化データに対してインタリーブ処理を実行するインタリーブ処理実行ステップを有し、
前記変調ステップでは、前記インタリーブ処理後の符号化データが変調されて変調データが生成され、
前記ビームフォーミング処理実行ステップでは、前記インタリーブ処理後に生成された前記変調データのそれぞれに対して、前記複数の異なるビームフォーミング行列が乗算されることを特徴とする無線通信方法。 In claim 1,
And an interleaving process execution step for performing an interleaving process on the encoded data,
In the modulation step, the encoded data after the interleaving process is modulated to generate modulated data,
In the beam forming process execution step, each of the modulated data generated after the interleaving process is multiplied by the plurality of different beam forming matrices.
前記符号化ステップでは、前記符号化単位の送信データに対してLDPC符号化が実行されて前記符号化データが生成されることを特徴とする無線通信方法。 In claim 1,
In the encoding step, the encoded data is generated by performing LDPC encoding on transmission data of the encoding unit.
前記送信ステップによって送信された変調データを前記m本のアンテナによって受信する受信ステップと、
前記受信した変調データから伝搬路を推定して伝搬路行列を出力する伝搬路推定処理ステップと、
前記送信側ビームフォーミング処理実行ステップで用いた前記ビームフォーミング行列と同一のビームフォーミング行列を前記伝搬路行列に乗算し、実効的な伝搬路行列を生成する実効伝搬路行列生成ステップと、
前記実行的な伝搬路行列及び復号器による復号結果を用いて、前記受信した変調データをMIMO復調して復調データを生成する復調ステップと、
前記復調データを復号し、受信データを生成する復号ステップと、を有し、
受信側で用いられるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、前記mを超える個数の異なる値を取ることを特徴とする無線通信方法。 The claim 1, further comprising:
A receiving step of receiving the modulated data transmitted by the transmitting step by the m antennas;
A propagation path estimation processing step for estimating a propagation path from the received modulation data and outputting a propagation path matrix;
An effective propagation path matrix generation step of generating an effective propagation path matrix by multiplying the propagation path matrix by the same beamforming matrix as the beam forming matrix used in the transmission side beamforming process execution step;
A demodulation step of generating demodulated data by performing MIMO demodulation on the received modulated data using the effective channel matrix and a decoding result by a decoder;
Decoding the demodulated data and generating received data, and
A radio communication method, wherein a plurality of beamforming weight vectors constituting a beamforming matrix used on a receiving side take a number of different values exceeding m.
前記送信データを符号化単位毎に符号化して符号化データを生成する符号化処理部と、
前記符号化データを変調して変調データを生成する変調処理部と、
1つの符号化単位の前記送信データから生成される前記変調データのそれぞれに対して、複数の異なるビームフォーミング行列を乗算することによりビームフォーミング処理を実行する送信側ビームフォーミング処理部と、
前記ビームフォーミング処理された変調データを前記m本のアンテナから送信する送信部と、を有し、
前記複数の異なるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、前記mを超える個数の異なる値を取ることを特徴とする無線送信装置。 A wireless transmission device that encodes and modulates transmission data and transmits m (m is an integer of 2 or more) antennas,
An encoding processor that encodes the transmission data for each encoding unit to generate encoded data;
A modulation processing unit that modulates the encoded data to generate modulation data;
A transmission-side beamforming processing unit that performs beamforming processing by multiplying each of the modulation data generated from the transmission data of one coding unit by a plurality of different beamforming matrices;
A transmitter that transmits the beam-formed modulated data from the m antennas,
A plurality of beamforming weight vectors constituting the plurality of different beamforming matrices take a number of different values exceeding m.
複素係数を有するビームフォーミング行列を用いる場合、前記複数の異なるビームフォーミング行列の少なくとも1つは、任意の複素単位ベクトルについて、当該複素単位ベクトルとの内積の絶対値が1/√2よりも大きいビームフォーミング重みベクトルを含むことを特徴とする無線送信装置。 In claim 6,
When a beamforming matrix having a complex coefficient is used, at least one of the plurality of different beamforming matrices is a beam whose absolute value of the inner product of the arbitrary complex unit vector and the complex unit vector is greater than 1 / √2. A wireless transmission device including a forming weight vector.
さらに、前記符号化データに対してインタリーブ処理を実行するインタリーブ処理部を有し、
前記変調部は、前記インタリーブ処理後の符号化データを変調して変調データを生成し、
前記ビームフォーミング処理部は、前記インタリーブ処理後に生成された前記変調データのそれぞれに対して、前記複数の異なるビームフォーミング行列を乗算することを特徴とする無線送信装置。 In claim 6,
And an interleaving unit that performs an interleaving process on the encoded data.
The modulation unit modulates the encoded data after the interleaving process to generate modulation data,
The radio transmission apparatus, wherein the beamforming processing unit multiplies each of the modulated data generated after the interleaving process by the plurality of different beamforming matrices.
前記符号化処理部は、前記符号化単位の送信データに対してLDPC符号化を実行して前記符号化データを生成することを特徴とする無線送信装置。 In claim 6,
The radio transmission apparatus, wherein the encoding processing unit generates the encoded data by performing LDPC encoding on the transmission data of the encoding unit.
前記無線送信装置が送信した変調データを前記m本のアンテナによって受信する受信部と、
前記受信した変調データから伝搬路を推定して伝搬路行列を出力する伝搬路推定処理部と、
前記送信側ビームフォーミング処理部が用いた前記ビームフォーミング行列と同一のビームフォーミング行列を前記伝搬路行列に乗算し、実効的な伝搬路行列を生成する実効伝搬路行列生成部と、
前記実行的な伝搬路行列及び復号器による復号結果を用いて、前記受信した変調データをMIMO復調して復調データを生成するMIMO復調部と、
前記復調データを復号し、受信データを生成する復号化部と、を有し、
受信側で用いられるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、前記mを超える個数の異なる値を取ることを特徴とする無線受信装置。 A wireless receiver that receives data transmitted from the wireless transmitter according to claim 6,
A receiving unit that receives the modulation data transmitted by the wireless transmission device by the m antennas;
A propagation path estimation processing unit that estimates a propagation path from the received modulation data and outputs a propagation path matrix;
An effective channel matrix generation unit that multiplies the channel matrix by the same beamforming matrix as the beamforming matrix used by the transmission side beamforming processing unit, and generates an effective channel matrix;
A MIMO demodulator that generates demodulated data by demodulating the received modulated data using the effective channel matrix and a decoding result by a decoder;
A decoding unit that decodes the demodulated data and generates received data,
A radio receiving apparatus characterized in that a plurality of beamforming weight vectors constituting a beamforming matrix used on the receiving side take a number of different values exceeding m.
複素係数を有するビームフォーミング行列を用いる場合、前記複数の異なるビームフォーミング行列の少なくとも1つは、任意の複素単位ベクトルについて、当該複素単位ベクトルとの内積の絶対値が1/√2よりも大きいビームフォーミング重みベクトルを含むことを特徴とする無線受信装置。 In claim 10,
When a beamforming matrix having a complex coefficient is used, at least one of the plurality of different beamforming matrices is a beam whose absolute value of the inner product of the arbitrary complex unit vector and the complex unit vector is greater than 1 / √2. A wireless receiver comprising a forming weight vector.
前記無線送信装置は、
m(mは2以上の整数)本のアンテナと、
送信データを符号化単位毎に符号化して符号化データを生成する符号化処理部と、
前記符号化データを変調して変調データを生成する変調処理部と、
1つの符号化単位の前記送信データから生成される前記変調データのそれぞれに対して、複数の異なるビームフォーミング行列を乗算することによりビームフォーミング処理を実行する送信側ビームフォーミング処理部と、
前記ビームフォーミング処理された変調データを前記m本のアンテナから送信する送信部と、を有し、
前記無線受信装置は、
m(mは2以上の整数)本のアンテナによって、前記無線送信装置が送信した変調データを受信する受信部と、
前記受信した変調データから伝搬路を推定して伝搬路行列を出力する伝搬路推定処理部と、
前記送信側ビームフォーミング処理部が用いた前記ビームフォーミング行列と同一のビームフォーミング行列を前記伝搬路行列に乗算し、実効的な伝搬路行列を生成する実効伝搬路行列生成部と、
前記実行的な伝搬路行列及び復号器による復号結果を用いて、前記受信した変調データをMIMO復調して復調データを生成するMIMO復調部と、
前記復調データを復号し、受信データを生成する復号化部と、を有し、
前記無線送信装置及び前記無線受信装置の双方で用いられるビームフォーミング行列を構成する複数のビームフォーミング重みベクトルは、前記mを超える個数の異なる値を取ることを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system having a wireless transmission device and a wireless reception device,
The wireless transmission device
m (m is an integer of 2 or more) antennas;
An encoding processing unit that encodes transmission data for each encoding unit to generate encoded data;
A modulation processing unit that modulates the encoded data to generate modulation data;
A transmission-side beamforming processing unit that performs beamforming processing by multiplying each of the modulation data generated from the transmission data of one coding unit by a plurality of different beamforming matrices;
A transmitter that transmits the beam-formed modulated data from the m antennas,
The wireless receiver is
a receiving unit that receives modulation data transmitted by the wireless transmission device using m (m is an integer of 2 or more) antennas;
A propagation path estimation processing unit that estimates a propagation path from the received modulation data and outputs a propagation path matrix;
An effective channel matrix generation unit that multiplies the channel matrix by the same beamforming matrix as the beamforming matrix used by the transmission side beamforming processing unit, and generates an effective channel matrix;
A MIMO demodulator that generates demodulated data by demodulating the received modulated data using the effective channel matrix and a decoding result by a decoder;
A decoding unit that decodes the demodulated data and generates received data,
A wireless communication system, wherein a plurality of beamforming weight vectors constituting a beamforming matrix used in both the wireless transmission device and the wireless reception device take a number of different values exceeding m.
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