JP4812779B2 - Mobile communication system, communication method therefor, and transmission station - Google Patents
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Description
本発明は移動通信システム及びその通信方法並びに送信局に係わり、特に、複数の送信アンテナと受信アンテナを備え、高速のデータ転送が可能な移動通信システム及びその通信方法並びに送信局に関する。 The present invention relates to a mobile communication system, a communication method therefor, and a transmission station, and more particularly to a mobile communication system including a plurality of transmission antennas and reception antennas and capable of high-speed data transfer, a communication method therefor, and a transmission station.
今日の無線通信システムでは、複数の送信アンテナから異なるデータストリームを並列に送信することにより、送信アンテナ数に比例して伝送容量を増大させる空間多重伝送技術が注目されている。異なる送信アンテナは、お互いに無相関になるように配置され、各アンテナから送信されるデータストリームは、それぞれ独立のフェージング伝搬路を通り、受信アンテナで受信される。
ここで、お互いに無相関になるように配置された、複数の受信アンテナを利用して、多入力多出力(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)システムとすることにより、自由度の高いチャネル相関行列が生成でき、空間多重されたデータストリームを分離する際のSNRを向上することができる。
図14にMIMOシステムの構成を示し、TRは送信局、RVは受信局である。送信アンテナATT1〜ATTM の数Mと同じ数のデータストリームS1〜SMが、それぞれの送信部TX1〜TXMでデータ変調・オーバーサンプリング・D/A変換・直交変調・周波数アップコンバート・帯域制限フィルタリングなどの処理を経て、各送信アンテナATT1〜ATTMから送信される。各アンテナATT1〜ATTMから送信された信号は、独立のフェージングチャネルhmn(m=1〜M,n=1〜N)を通り、空間で多重された後、N本の受信アンテナATR1〜ATRNで受信される。各受信アンテナで受信された信号は、受信部RX1〜RXNでフィルタリング・周波数ダウンコンバート・直交検波・A/D変換処理を経て、x1〜xNの受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、M個の送信データストリームが多重された形になっているため、全ての受信データストリームに対して信号処理を行うことにより、送信データストリームが分離・再生される。
図15および図16は、MIMOシステムを含まない、従来のディジタル無線通信システムにおける、受信機および送信機の構成例である。図14に示した送信部(TX1〜TXM )と受信部(RX1〜RXN)の範囲を図15及び図16においてTX,RXとして点線で囲んで示しておく。送信部TX(図15)の前段において、送信データは所定の符号化方式に従って符号化され、符号化データは変調方式(QPSK,16QAM,64QAMなど)に従って2つの直交軸I,Qにマッピングされる。ついで、送信データはパイロットを時間多重され、以後、オーバーサンプリング・D/A変換・直交変調・周波数アップコンバート・帯域制限フィルタリングなどの処理を経て、送信アンテナATTから送信される。
受信部RX(図16)ではフィルタリング・周波数ダウンコンバート・直交検波・A/D変換処理が行われる。その後、チャネル推定、同期検波、データ復調(デマッピング)、データ復号処理が行われる。
In today's wireless communication systems, attention is paid to a spatial multiplexing transmission technique that increases transmission capacity in proportion to the number of transmission antennas by transmitting different data streams in parallel from a plurality of transmission antennas. Different transmission antennas are arranged so as to be uncorrelated with each other, and data streams transmitted from the respective antennas are received by reception antennas through independent fading propagation paths.
Here, a multiple-input multiple-output (MIMO) system using a plurality of receiving antennas arranged so as to be uncorrelated with each other provides a highly flexible channel correlation. A matrix can be generated, and an SNR when separating a spatially multiplexed data stream can be improved.
FIG. 14 shows the configuration of the MIMO system, where TR is a transmitting station and RV is a receiving station. The same number of data streams S 1 to S M as the number M of transmitting antennas ATT 1 to ATTM is transmitted by each transmitter TX 1 to TX M for data modulation, oversampling, D / A conversion, quadrature modulation, and frequency up-conversion. - zone via limiting filtering process such as is transmitted from each transmit antenna ATT 1 ~ATT M. A signal transmitted from each antenna ATT 1 to AT M passes through an independent fading channel h mn (m = 1 to M, n = 1 to N), and is multiplexed in space, and then N receiving antennas ATR 1 ~ Received at ATR N Signals received by the receiving antennas are subjected to filtering, frequency down-conversion, quadrature detection, and A / D conversion processing in the reception units RX 1 to RX N , and x 1 to x N received data streams are generated. Since each reception data stream has a form in which M transmission data streams are multiplexed, the transmission data stream is separated and reproduced by performing signal processing on all reception data streams.
15 and 16 are configuration examples of a receiver and a transmitter in a conventional digital wireless communication system that does not include a MIMO system. The ranges of the transmission units (TX 1 to TX M ) and the reception units (RX 1 to RX N ) shown in FIG. 14 are indicated by being surrounded by dotted lines as TX and RX in FIGS. 15 and 16. In the preceding stage of the transmission unit TX (FIG. 15), transmission data is encoded according to a predetermined encoding method, and the encoded data is mapped to two orthogonal axes I and Q according to a modulation method (QPSK, 16QAM, 64QAM, etc.). . Next, the transmission data is time-multiplexed with the pilot, and thereafter transmitted from the transmission antenna ATT through processes such as oversampling, D / A conversion, orthogonal modulation, frequency up-conversion, and band-limited filtering.
The receiving unit RX (FIG. 16) performs filtering, frequency down-conversion, quadrature detection, and A / D conversion processing. Thereafter, channel estimation, synchronous detection, data demodulation (demapping), and data decoding processing are performed.
受信信号より送信データストリームS1〜SM(図14)を分離するデータ処理装置DPUの信号処理のアルゴリズムには、チャネル相関行列の逆行列を用いるZF(Zero-Forcing) やMMSEといった線形アルゴリズムと、BLAST(Bell Laboratories Layered Space-Time)に代表される非線形アルゴリズムがある。また、MLD(Maximum Likelihood Decoding)などの相関行列の逆行列演算を使用しない方法も知られている。
今、送信データストリームをM次元の複素行列Sで、受信データストリームをN次元の複素行列Xで表すと、次式の関係がある。
ZFアルゴリズムでは、次式により送信データストリームを推定する。
ここで、H*Hはチャネル相関行列と呼ばれる。チャネル相関行列の逆行列が存在するためには、N≧Mの関係が必要になる。
MMSEアルゴリズムでは、次式により送信データストリームを推定する。
ここで、ρは、受信アンテナ当りのSNRに相当する。MMSEではSNRを精度よく推定する必要が生じるが、ZFにおける雑音強調の影響を低減することができるため、一般にZFより特性が優れている。
MLDアルゴリズムでは、次式により送信データストリームを推定する。
ここで、Qは変調データの信号点配置の数で、QPSKでQ=4, 16QAMでQ=16, 64QAMでQ=64となる。このように、MLDでは、多値変調の演算量が膨大となり、かつ演算量は送信アンテナ数に対して指数関数的に増大してしまう。なお、MLDでは、チャネル相関行列の逆行列演算を必要としないため、N≧Mの関係は不要である。
BLASTアルゴリズム関しては、後述の非特許文献1、2に詳しく記述されているので、説明は省略する。 The signal processing algorithm of the data processing apparatus DPU that separates the transmission data streams S 1 to S M (FIG. 14) from the received signal includes linear algorithms such as ZF (Zero-Forcing) and MMSE using an inverse matrix of the channel correlation matrix. There are non-linear algorithms represented by BLAST (Bell Laboratories Layered Space-Time). Also known is a method that does not use an inverse matrix operation of a correlation matrix such as MLD (Maximum Likelihood Decoding).
Now, when the transmission data stream is represented by an M-dimensional complex matrix S and the reception data stream is represented by an N-dimensional complex matrix X, the following relationship is established.
Here, E is an ensemble average, H is an N × M complex channel matrix (h 11 to h MN ), and V is a complex white noise matrix with variance σ V and
In the ZF algorithm, a transmission data stream is estimated by the following equation.
Here, H * H is called a channel correlation matrix. In order to have an inverse matrix of the channel correlation matrix, a relationship of N ≧ M is necessary.
In the MMSE algorithm, a transmission data stream is estimated by the following equation.
Here, ρ corresponds to the SNR per receiving antenna. In MMSE, it is necessary to accurately estimate the SNR, but since the influence of noise enhancement in ZF can be reduced, the characteristics are generally superior to those of ZF.
In the MLD algorithm, a transmission data stream is estimated by the following equation.
Here, Q is the number of constellation points of the modulation data, Q = 4 for QPSK, Q = 16 for 16QAM, and Q = 64 for 64QAM. Thus, in MLD, the amount of computation of multi-level modulation becomes enormous, and the amount of computation increases exponentially with respect to the number of transmission antennas. Note that MLD does not require an inverse matrix operation of the channel correlation matrix, and therefore the relationship of N ≧ M is not necessary.
Since the BLAST algorithm is described in detail in
一般に、MIMOシステムでは、伝搬路状態が他の送信アンテナよりも悪いアンテナから送信されたデータストリームに伝送誤りが生じ易い。このような伝搬路状態の悪いアンテナは、フェージング変動により変化するため、伝送誤りを生じるデータストリームも時間と共に変化する。また、MIMOシステムでは、伝搬環境によりアンテナ間の相関が高くなった場合にも伝送誤りを生じ易くなる。具体的には、マルチパス伝搬路において、直接波や強い反射波などの特に電力の大きいパスが存在する場合、アンテナ間の相関が高くなる。伝搬路の状態は複雑に変化するため、ある特定のアンテナ間の相関が高くなることにより、特定のデータストリームに伝送誤りが生じる場合が発生する。そして、このようなアンテナ相関の状態も、受信局の移動や周辺環境の変化によって、時々刻々と変化する。
このように、MIMOシステムでは、ある特定のデータストリームに誤りが集中する傾向があり、誤りの集中するデータストリームは、時間と共に変化する。ところで、高速無線データ通信においては、ARQ(Automatic Repeat reQuest)などの無線区間における再送制御の適用が不可欠である。図17はMIMOシステムにおいて、再送制御を適用した場合の従来例を示し、図14と同一部分には同一符号を付している。空間で多重されたデータストリームは、データ処理装置DPUの信号処理により分離され、データ復調/復号部RDUで復調/復号処理を施されて誤り検出部EDTに入力する。誤り検出部EDTはデータストリーム
MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、再送パケットを同一のアンテナから送信すると、伝送路状態の悪いアンテナを使い続けることになるため、再送による誤り率の改善が小さくなり、再送制御の利得が得られにくくなるといった問題が生じる。特に、フェージングやマルチパス環境の変化が、再送間隔(Round Trip Time)に比べて遅い場合に、この問題は深刻である。 In general, in a MIMO system, a transmission error is likely to occur in a data stream transmitted from an antenna whose propagation path state is worse than that of other transmission antennas. Since such an antenna having a poor propagation path state changes due to fading fluctuation, a data stream causing a transmission error also changes with time. Also, in a MIMO system, transmission errors are likely to occur even when the correlation between antennas becomes high due to the propagation environment. Specifically, in the multipath propagation path, when there is a particularly high power path such as a direct wave or a strong reflected wave, the correlation between the antennas becomes high. Since the state of the propagation path changes in a complicated manner, a case where a transmission error occurs in a specific data stream occurs due to a high correlation between specific antennas. The state of the antenna correlation as described above also changes from moment to moment due to movement of the receiving station and changes in the surrounding environment.
Thus, in a MIMO system, errors tend to concentrate on a specific data stream, and the data stream on which errors are concentrated changes with time. By the way, in high-speed wireless data communication, it is indispensable to apply retransmission control in a wireless section such as ARQ (Automatic Repeat reQuest). FIG. 17 shows a conventional example when retransmission control is applied in a MIMO system, and the same parts as those in FIG. The data stream multiplexed in space is separated by the signal processing of the data processing device DPU, demodulated / decoded by the data demodulation / decoding unit RDU, and input to the error detection unit EDT. Error detector EDT is a data stream
ACK / NACK generator ANG sends the error detection result (ACK / NACK) for each data stream to the reverse radio link (transmitter TX, transmit antenna ATT, receive antenna ATR, receiver RX). To notify the transmitting station TR. Retransmission controller RTC of the transmitting station TR, from the retransmission buffer RTB 1 ~RTB M that manages, retransmits the data stream corresponding to NACK. At this time, the antenna used for transmission is fixed. That is, retransmission is also performed using the same antenna as the previous transmission.
When performing retransmission control in a MIMO system, if a retransmission packet is transmitted from the same antenna, an antenna with a poor transmission path condition will continue to be used, so the improvement in error rate due to retransmission will be small and a gain for retransmission control will be obtained. The problem of becoming difficult arises. This problem is particularly serious when fading and changes in the multipath environment are slower than the retransmission interval (Round Trip Time).
MIMOシステムの第1の従来技術として(特許文献1)がある。この第1従来技術において、MIMOシステムの受信機は各データストリームのレート及びパワーを検出して送信機にフィードバックし、送信機は該フィードバックされたレート及びパワーに基づいて対応するデータストリームのレートとパワーを制御してスループットを向上する。しかし、この第1の従来技術は再送による誤り率を改善するものではない。
MIMOシステムの第2の従来技術として(特許文献2)がある。この第2従来技術において、(1)送信機は情報ブロックから少なくとも2つのエラー符号化ストリームを作成して送信し、受信機は各ストリーム毎にエラーチェックし、エラーが検出されればエラーが検出されたエラー符号化ストリームのみの再送を要求し、あるいは(2)送信機は情報ブロックから少なくとも2つのエラー符号化ストリームを作成して送信し、受信機は各エラー符号化ストリームを合成してエラーチェックし、エラーが検出されれば各エラー符号化ストリームの再送を要求する。第2の従来技術は再送制御に関するものであるが、再送による誤り率を改善するものではなく、再送効率を向上するものではない。
As a second prior art of the MIMO system, there is (Patent Document 2). In this second prior art, (1) the transmitter creates and transmits at least two error-coded streams from the information block, and the receiver performs error checking for each stream, and if an error is detected, an error is detected. (2) The transmitter creates and transmits at least two error encoded streams from the information block, and the receiver synthesizes each error encoded stream to generate an error. If an error is detected, retransmission of each error encoded stream is requested. The second prior art relates to retransmission control, but does not improve the error rate due to retransmission and does not improve retransmission efficiency.
以上より、MIMOシステムの再送制御において伝送路状態の悪いアンテナを使い続けることによる誤り率改善の低下を防止するための従来技術はない。したがって、本発明の目的は、MIMOシステムにおいて再送による誤り率を改善し、再送効率を向上することである。 As described above, there is no conventional technique for preventing a reduction in error rate improvement caused by continuing to use an antenna having a poor transmission path state in the retransmission control of the MIMO system. Therefore, an object of the present invention is to improve an error rate due to retransmission and improve retransmission efficiency in a MIMO system.
・移動通信システムにおける通信方法
本発明の通信方法は、複数のアンテナを有する送信局から複数のアンテナを有する受信局に対してMIMO方式を利用して複数のデータストリームの同時送信が実行可能な移動通信システムにおける通信方法であり、前記送信局の第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから同時送信された第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかった場合に、該第2のデータストリームの再送を前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて行なう。
・移動通信システム
本発明の移動通信システムは、複数のアンテナを有する送信局から複数のアンテナを有する受信局に対してMIMO方式を利用して複数のデータストリームの同時送信が実行可能な移動通信システムであり、前記送信局は、第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから第1のデータストリームと第2のデータストリームを送信するようにデータの割り当てを行う割り当て部を備え、前記受信局は、第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかった場合に、該第1のデータストリーム、該第2のデータストリームの受信結果を前記送信局に送信する送信部を備え、前記割り当て部は、該受信結果に応じて、該第2のデータストリームの再送を行なう際に、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて送信するように割り当てを行なう。
・送信局
本発明の送信局は、複数のアンテナを有する送信局から複数のアンテナを有する受信局に対してMIMO方式を利用して複数のデータストリームの同時送信が実行可能な移動通信システムの送信局であり、データストリームを送信する第1のアンテナ、第2のアンテナ、前記第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから第1のデータストリームと第2のデータストリームをそれぞれ送信するようにデータの割り当てを行う割り当て部、前記第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかったとの受信結果を該受信局より受信する受信部を備え、前記割り当て部は、該受信結果に応じて、該第2のデータストリームの再送を行なう際に、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて送信するように割り当てを行なう。
-Communication method in mobile communication system The communication method of the present invention is a mobile capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas using a MIMO scheme. A communication method in a communication system, wherein a first data stream out of a first data stream and a second data stream simultaneously transmitted from each of a first antenna and a second antenna of the transmitting station When the second data stream is normally received at the receiving station and the second data stream cannot be normally received at the receiving station, retransmission of the second data stream is performed using the first antenna and the second antenna . To do.
-Mobile communication system The mobile communication system of the present invention is a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas using a MIMO scheme. The transmitting station includes an allocating unit that allocates data so as to transmit the first data stream and the second data stream from each of the first antenna and the second antenna, and the receiving station includes: When the first data stream of the first data stream and the second data stream is normally received at the receiving station, and the second data stream cannot be normally received at the receiving station. A transmission unit for transmitting a reception result of the first data stream and the second data stream to the transmission station, The allocating unit performs allocation so that transmission is performed using the first antenna and the second antenna when the second data stream is retransmitted according to the reception result.
-Transmitting station The transmitting station of the present invention transmits a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams using a MIMO scheme from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas. Data transmitted from the first antenna, the second antenna, the first antenna, and the second antenna, each of which transmits a data stream, respectively, from the first antenna and the second antenna. Of the first data stream and the second data stream, the first data stream is normally received at the receiving station, and the second data stream is normal at the receiving station. A receiving unit that receives from the receiving station a reception result indicating that the signal could not be received, and the allocating unit responds to the reception result. Then, when retransmitting the second data stream, allocation is performed so that transmission is performed using the first antenna and the second antenna .
本発明によれば、データの誤り率を改善し、再送効率を向上することができる。
また、本発明によれば、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、少ない再送回数で伝送を成功させ、再送効率を向上することができる。
According to the present invention, it is possible to improve an error rate of data and improve retransmission efficiency.
Also, according to the present invention, when retransmission control is performed in a MIMO system, transmission can be successful with a small number of retransmissions, and retransmission efficiency can be improved.
複数のアンテナを有する送信局から複数のアンテナを有する受信局に対してMIMO方式を利用して複数のデータストリームの同時送信が実行可能な移動通信システムにおいて、前記送信局の第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから同時送信された第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかった場合に、該第2のデータストリームの再送を前記第1のアンテナを用いて行なう。
あるいは、前記送信局は、前記複数のアンテナを用いて、前記MIMO方式による複数のデータストリームの前記受信局への同時送信を行うモードから、同じ内容のデータストリームを前記複数のアンテナのそれぞれから送信する再送モードに切り替える。
あるいは、前記送信局は、前記複数のアンテナを用いて、前記MIMO方式による複数のデータストリームの前記受信局への同時送信を行うモードから、1つのデータストリームを複数のストリームに分配して、前記MIMO方式による該複数のストリームの前記受信局への同時送信を行う再送モードに切り替える。
以上の制御により、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、前回伝搬路条件の悪いアンテナから送信されたデータの誤り率を改善し、再送効率を向上することができる。また、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、少ない再送回数で伝送を成功させ、再送効率を向上することができる。
In a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams using a MIMO scheme from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas, the first antenna of the transmitting station, Of the first data stream and the second data stream transmitted simultaneously from each of the two antennas, the first data stream is normally received by the receiving station, and the second data stream is received by the receiving station. If the second data stream cannot be normally received, the second data stream is retransmitted using the first antenna.
Alternatively, the transmitting station transmits a data stream having the same content from each of the plurality of antennas from a mode in which the plurality of data streams according to the MIMO scheme are simultaneously transmitted to the receiving station using the plurality of antennas. Switch to the retransmission mode.
Alternatively, the transmitting station distributes one data stream to a plurality of streams from a mode in which a plurality of data streams according to the MIMO scheme are simultaneously transmitted to the receiving station using the plurality of antennas, and The mode is switched to a retransmission mode in which the plurality of streams are simultaneously transmitted to the receiving station by the MIMO scheme.
With the above control, when performing retransmission control in a MIMO system, it is possible to improve the error rate of data transmitted from an antenna having a bad propagation path condition last time and improve retransmission efficiency. Also, when performing retransmission control in a MIMO system, transmission can be successfully performed with a small number of retransmissions, and retransmission efficiency can be improved.
(A)第1実施例
図1は第1実施例の多入力多出力伝送システムの構成図、図2は多入力多出力伝送システムにおける送信部の構成図、図3は多入力多出力伝送システムにおける受信部の構成図であり、従来例と同一部分には同一符号を付している。
・第1実施例の概略
第1実施例は、受信局RVにおいて、データストリーム毎のACK/NACKを検出すると同時に、送信アンテナ毎に直交多重されたパイロットシンボルを用いて、アンテナ毎の伝搬路状態を推定する。通常、ACKとなるデータストリームは、伝搬路状態の良いアンテナから送信され、NACKとなるデータストリームは、伝搬路状態の悪いアンテナから送信される。そこで、NACKとなったデータストリームを再送する場合、ACKとなった送信アンテナの伝搬路との比較を行い、伝搬路状態の良い方のアンテナを用いて再送するように選択する。なお、ACKとなるアンテナの伝搬路は、NACKとなるアンテナの伝搬路より一般に良いことが多いので、伝搬路の比較を行わずに、ACKとなった送信アンテナを用いて再送するように選択してもよい。
・第1実施例の動作
受信局RVにおいて、データ処理装置DPUはパイロットシンボルを用いてチャネルh11〜hMNを推定すると共にMIMOチャネル分離処理を行う。データ処理装置DTUはチャネル推定に際して、パイロットシンボルを復調し、該復調したパイロットシンボルの位相、振幅と既知パイロットシンボルの位相、振幅と比較することによりチャネルh11〜hMNの特性A・exp(jφ)を推定する。各送信アンテナより送信されるパイロットシンボルは直交している為、データ処理装置DPUはチャネルh11〜hMNを推定することができる。
また、データ処理装置DPUは、MIMOのチャネル分離に際して、ZF、MMSE、BLAST、MLDなどの既述の方法を用いる。誤り検出部EDTは、CRCチェックなどの方法により、分離された各データストリーム
伝搬路推定部TPEは、チャネル推定結果h11〜hMNを用いて、送信アンテナ毎の伝搬路状態(受信電力SあるいはSIR)を推定する。例えば、伝搬路推定部TPEは、送信アンテナATTi(i=1〜M)の受信電力Siを次式
により推定す。アンテナ選択部ATSは、伝搬路情報およびACK/NACK情報を基に、再送に用いる送信アンテナを決定する。再送に用いる送信アンテナとしては、電力Siが大きい、すなわち伝搬路状態が良好なアンテナを選択する。再送に用いる送信アンテナの情報(アンテナ番号)は、ACK/NACK情報と共に、逆リンク(受信局→送信局)における制御チャネルによって、送信局に通知される。また、再送に用いる送信アンテナ情報(アンテナ番号)は、データ処理部DPUにも通知され、再送のデータストリームの分離のために使用される。
送信局TRの再送制御部RTCは、受信局RVから通知されたACK/NACK情報に基づいて再送バッファRTB1〜RTBMの中から、NACKに該当するデータストリームを読み出してアンテナ割当部AALに入力する。アンテナ割当部AALは、該入力された再送用のデータストリームを、受信局から通知されたアンテナ番号が示す送信アンテナに入力する。以上により、再送は伝搬状態が良好な送信アンテナより行われる。
図4はアンテナ選択部ATSによる再送用の送信アンテナ決定処理フローであり、以降のいずれの実施例においても採用することができる。
まず、伝搬路状態の良い順に送信アンテナをランキング付けする(ステップ101)。ついで、NACKとなったデータストリームを、その送信アンテナの伝搬路状態が悪い順に並べる(ステップ102)。しかる後、i=1とし(ステップ103)、第i番目のデータストリームを第iランクの送信アンテナに割り当てる(ステップ104)。これにより、i=1であれば、最も伝搬路状態の悪い送信アンテナより送信されてNACKとなったデータストリームを最も伝搬路状態が良い送信アンテナに割り当てて再送することができる。
ついで、全部の再送用のデータストリームの割当が完了したかチェックし(ステップ105)、完了してなければiを歩進し(ステップ106)、ステップ104以降の処理を繰り返す。
図5は本発明の第1実施例の再送制御説明図である。パケット1、パケット2、パケット3をそれぞれ送信アンテナATT1〜ATT3より送信したところ、パケット1、パケット2にエラーが発生してNACKとなり、パケット3は正しく受信されてACKとなったものとする。又、送信アンテナATT1〜ATT3の伝搬路状態を示す(SIR)は、SIR3>SIR1>SIR2である。アンテナ選択部ATS3は図4のフローに従って、伝搬路状態の良い順に送信アンテナをランキング付けすると、
ATT3→ATT1→ATT2
となり、NACKとなったデータストリームを、その送信アンテナの伝搬路状態が悪い順に並べると
パケット2→パケット1
となる。従って、パケット2を送信アンテナATT3で送信するものと決定し、パケット1を送信アンテナATT1で送信するものと決定するそして、ACK/NACK情報とアンテナ情報を、制御チャネルを介して送信局に送る。この結果、送信局は図5の右側に示すようにパケット1を送信アンテナATT1で再送し、パケット2を送信アンテナATT3で再送する。
以上のような方法を用いることにより、(1)NACKのデータストリームが複数ある場合や、(2)全てのデータストリームがNACKの場合、(3)(ACKアンテナ数)<(NACKアンテナ数)のような場合に、本発明を適用して再送効率を高めることができる。なお、パケット合成における伝搬路状態を平均化し、再送の効率を高める効果は、NACKの送信アンテナを再送毎にランダムに割当てる方法によってもある程度、得ることができる。
以上第1実施例によれば、前回伝搬路条件の悪いアンテナから送信されたデータの誤り率を改善し、再送効率を向上することができる。また、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、少ない再送回数で伝送を成功させ、再送効率を向上することができる。 (A) First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a multi-input multi-output transmission system of the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram of a transmitter in the multi-input multi-output transmission system, and FIG. 3 is a multi-input multi-output transmission system. FIG. 2 is a configuration diagram of the receiving unit in FIG.
Outline of the first embodiment In the first embodiment, the receiving station RV detects ACK / NACK for each data stream, and at the same time, uses the pilot symbols orthogonally multiplexed for each transmission antenna, and the propagation path state for each antenna. Is estimated. Normally, a data stream that becomes ACK is transmitted from an antenna with a good propagation path state, and a data stream that becomes NACK is transmitted from an antenna with a poor propagation path state. Therefore, when retransmitting the data stream that becomes NACK, the data stream is compared with the propagation path of the transmission antenna that becomes ACK, and is selected to be retransmitted using the antenna with the better propagation path state. Note that the propagation path of the antenna that becomes ACK is generally better than the propagation path of the antenna that becomes NACK, so it is selected to retransmit using the transmission antenna that becomes ACK without comparing the propagation paths. May be.
In-operation receiving station RV in the first embodiment, it performs the MIMO channel separation process as well as estimate the channel h 11 to h MN using the data processing apparatus DPU pilot symbols. The data processor DTU demodulates the pilot symbols in channel estimation, and compares the phase and amplitude of the demodulated pilot symbols with the phase and amplitude of the known pilot symbols, thereby comparing the characteristics A · exp (jφ of the channels h 11 to h MN ). Since the pilot symbols transmitted from the respective transmitting antennas are orthogonal, the data processing device DPU can estimate the channels h 11 to h MN .
The data processing device DPU uses the above-described methods such as ZF, MMSE, BLAST, and MLD for MIMO channel separation. The error detection unit EDT uses the CRC check and other methods to separate each data stream
ACK / NACK generator ANG sends the error detection result (ACK / NACK) for each data stream to the reverse radio link (transmitter TX, transmit antenna ATT, receive antenna ATR, receiver RX). To notify the transmitting station.
The propagation path estimation unit TPE estimates channel conditions (reception power S or SIR) for each transmission antenna using the channel estimation results h 11 to h MN . For example, the propagation path estimation unit TPE calculates the received power Si of the transmission antenna ATTi (i = 1 to M) as
Estimated by The antenna selection unit ATS determines a transmission antenna to be used for retransmission based on the propagation path information and ACK / NACK information. As a transmission antenna used for retransmission, an antenna having a large power Si, that is, a good propagation path state is selected. Information on the transmission antenna (antenna number) used for retransmission is notified to the transmitting station along with the ACK / NACK information through the control channel in the reverse link (receiving station → transmitting station). The transmission antenna information (antenna number) used for retransmission is also notified to the data processing unit DPU and used for separation of the retransmission data stream.
Retransmission controller RTC of the transmitting station TR is input from the retransmission buffer RTB 1 ~RTB M based on the notified ACK / NACK information from the receiving station RV, it reads the data stream corresponding to NACK antenna assignment unit AAL To do. The antenna allocation unit AAL inputs the input retransmission data stream to the transmission antenna indicated by the antenna number notified from the receiving station. As described above, retransmission is performed from a transmission antenna having a good propagation state.
FIG. 4 shows a transmission antenna determination process flow for retransmission by the antenna selection unit ATS, which can be adopted in any of the following embodiments.
First, the transmission antennas are ranked in order of good propagation path conditions (step 101). Next, the NACK data streams are arranged in the order of poor propagation path conditions of the transmission antennas (step 102). Thereafter, i = 1 is set (step 103), and the i-th data stream is assigned to the i-th rank transmitting antenna (step 104). As a result, if i = 1, the data stream transmitted from the transmission antenna having the worst propagation path state and NACKed can be assigned to the transmission antenna having the best propagation path state and retransmitted.
Next, it is checked whether all retransmission data streams have been allocated (step 105). If not completed, i is incremented (step 106), and the processing from
FIG. 5 is an explanatory diagram of retransmission control according to the first embodiment of this invention.
ATT3 → ATT1 → ATT2
If the NACK data stream is arranged in the order of the poor propagation path state of the transmitting antenna,
It becomes. Therefore, it is determined that the
By using the above method, (1) when there are multiple NACK data streams, or (2) when all data streams are NACK, (3) (number of ACK antennas) <(number of NACK antennas) In such a case, the retransmission efficiency can be improved by applying the present invention. Note that the effect of averaging the propagation path states in packet combining and improving the efficiency of retransmission can be obtained to some extent by a method of randomly assigning NACK transmission antennas for each retransmission.
As described above, according to the first embodiment, it is possible to improve the error rate of data transmitted from an antenna having a poor propagation path condition last time and to improve retransmission efficiency. Also, when performing retransmission control in a MIMO system, transmission can be successfully performed with a small number of retransmissions, and retransmission efficiency can be improved.
(B)第2実施例
図6は第2実施例の多入力多出力伝送システムの構成図であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付している。
・第2実施例の概略
第1実施例ではNACKのデータストリームを再送する送信アンテナを受信局のアンテナ選択部ATSで決定して送信局に通知したが、第2実施例では、伝搬路状態を送信局に送り、送信局のアンテナ選択部ATSLが該伝搬路状態に基づいて再送する送信アンテナを決定する。
すなわち、第1の実施例では、再送に使用するアンテナは、受信局が決定する構成になっているが、第2の実施例では、送信局が決定する構成になっている。受信局は、伝搬路推定部TPEで推定した伝搬路情報(S,SIR)を逆リンクの制御チャネルを用いて送信局TRに通知する。送信局のアンテナ選択部ATSLでは、伝搬路情報とACK/NACK情報を基に、再送に使用するアンテナの選択および割当ての処理を行う。送信局が決定した送信アンテナの情報は、アンテナ情報多重部AIMによって、一つまたは複数の送信機を用いた制御チャネルにより、受信局RVに通知される。受信局では、制御チャネルによって通知されるアンテナ選択情報を、アンテナ情報検出部AIDTにおいて検出し、データ処理装置DPUに通知する。
・第2実施例の動作
受信局RVにおいて、データ処理装置DPUは第1実施例と同様にパイロットシンボルを用いてチャネルh11〜hMNを推定すると共にMIMOチャネル分離処理(データストリーム分離処理)を行う。誤り検出部EDTは、CRCチェックなどの方法により、分離された各データストリーム
送信局TRの再送制御部RTCは、受信局RVから通知されたACK/NACK情報に基づいて再送バッファRTB1〜RTBMの中から、NACKに該当するデータストリームを読み出してアンテナ選択部ATSLに入力する。アンテナ選択部ATSLは、伝搬路情報およびACK/NACK情報に基づいて、再送に用いる送信アンテナを決定する。再送に用いる送信アンテナとしては、電力SiあるいはSIRが大きい、すなわち伝搬路状態が良好なアンテナを選択し、該アンテナの情報(アンテナ番号)をアンテナ選択情報多重部AIMに通知する。しかる後、アンテナ選択部ATSLは、再送バッファから入力された再送用のデータストリームを、送信部を介して前記決定した送信アンテナに入力する。以上により、再送は伝搬状態が良好な送信アンテナより行われる。又、アンテナ選択情報多重部AIMは再送用の送信アンテナのアンテナ番号を送信部TX1に入力して単独であるいは再送データストリームに多重して送信アンテナATT1より送信する。
受信局の各受信部RX1〜RXNは受信信号をデータ処理部DPUに入力する。また、受信部RX1は受信信号をアンテナ選択情報検出部AIDTに入力する。アンテナ選択情報検出部AIDTは入力信号より再送の送信アンテナを識別してデータ処理部DPUに入力する。データ処理部DPUはこの情報を用いて再送のデータストリームを分離して出力する。以上により、再送は伝搬状態が良好な送信アンテナより行われる。この結果、第2実施例によれば、前回伝搬路条件の悪いアンテナから送信されたデータの誤り率を改善し、再送効率を向上することができる。また、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、少ない再送回数で伝送を成功させ、再送効率を向上することができる。
なお、アンテナ選択部ATSLは図4の処理フローに従って再送用のアンテナを決定することができる。このようにすることにより、パケット合成における伝搬路状態を平均化し、再送の効率を向上することができる。 (B) Second Embodiment FIG. 6 is a block diagram of a multi-input / multi-output transmission system according to a second embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment.
Outline of the second embodiment In the first embodiment, the transmitting antenna for retransmitting the NACK data stream is determined by the antenna selection unit ATS of the receiving station and notified to the transmitting station. In the second embodiment, the propagation path state is determined. The transmission station transmits to the transmission station, and the transmission station antenna selection unit ATSL determines a transmission antenna to be retransmitted based on the propagation path state.
That is, in the first embodiment, the receiving station determines the antenna to be used for retransmission, but in the second embodiment, the transmitting station determines the antenna. The receiving station notifies the transmission station TR of the propagation path information (S, SIR) estimated by the propagation path estimation unit TPE using the reverse link control channel. The antenna selection unit ATSL of the transmitting station performs processing for selecting and assigning antennas to be used for retransmission based on propagation path information and ACK / NACK information. The information on the transmitting antenna determined by the transmitting station is notified to the receiving station RV by the antenna information multiplexing unit AIM through the control channel using one or a plurality of transmitters. In the receiving station, the antenna selection information notified by the control channel is detected by the antenna information detection unit AIDT and notified to the data processing device DPU.
Operation of the second embodiment In the receiving station RV, the data processing device DPU estimates the channels h 11 to h MN using pilot symbols as in the first embodiment and performs MIMO channel separation processing (data stream separation processing). Do. The error detection unit EDT uses the CRC check and other methods to separate each data stream
ACK / NACK generator ANG sends the error detection result (ACK / NACK) for each data stream to the reverse radio link (transmitter TX, transmit antenna ATT, receive antenna ATR, receiver RX). And notifies the transmitting station via the control channel. The channel estimation unit TPE estimates channel conditions (received power S or SIR) for each transmission antenna using the channel estimation results h 11 to h MN, and uses a radio link in the reverse direction along with ACK / NACK information. To the transmitting station through the control channel.
Retransmission controller RTC of the transmitting station TR is input from the retransmission buffer RTB 1 ~RTB M based on the notified ACK / NACK information from the receiving station RV, it reads the data stream corresponding to NACK the antenna selector ATSL To do. The antenna selection unit ATSL determines a transmission antenna used for retransmission based on the propagation path information and ACK / NACK information. As a transmission antenna used for retransmission, an antenna having high power Si or SIR, that is, a good propagation path state is selected, and the antenna information (antenna number) is notified to the antenna selection information multiplexing unit AIM. Thereafter, the antenna selection unit ATSL inputs the retransmission data stream input from the retransmission buffer to the determined transmission antenna via the transmission unit. As described above, retransmission is performed from a transmission antenna having a good propagation state. Also, the antenna selection information multiplexing unit AIM inputs the antenna number of the transmission antenna for retransmission to the transmission unit TX 1 and transmits it alone or multiplexed on the retransmission data stream from the transmission antenna ATT 1 .
Each of the receiving units RX 1 to RX N of the receiving station inputs a received signal to the data processing unit DPU. The receiving unit RX 1 inputs the received signal to the antenna selection information detecting unit AIDT. The antenna selection information detection unit AIDT identifies the retransmission transmission antenna from the input signal and inputs it to the data processing unit DPU. The data processing unit DPU uses this information to separate and output the retransmission data stream. As described above, retransmission is performed from a transmission antenna having a good propagation state. As a result, according to the second embodiment, it is possible to improve the error rate of data transmitted from an antenna having a poor propagation path condition last time, and improve retransmission efficiency. Also, when performing retransmission control in a MIMO system, transmission can be successfully performed with a small number of retransmissions, and retransmission efficiency can be improved.
The antenna selection unit ATSL can determine the antenna for retransmission according to the processing flow of FIG. By doing so, it is possible to average the propagation path state in the packet synthesis and improve the efficiency of retransmission.
(C)第3実施例
図7は第3実施例の受信局の構成図であり、再送合成部RTCが設けられた点で第2実施例と異なるだけである。なお、送信局は図示しないが第2実施例と同じ構成である。
再生合成部RTCは、再送信号の受信品質を改善するために再送パケットと前回に送信されてNACKとなったパケットを合成する。すなわち、再生合成部RTCは、受信に失敗し、再送要求(NACK情報)を出した誤りを含むパケットを再送合成バッファに蓄積する。そして、再送されたパケット(データストリーム)を受信した際に、該再送パケットとバッファ内のパケット(データストリーム)とを合成する。このデータ合成により、受信品質(受信データ信号のSIR)が改善され、再送回数が増えるほど、改善の度合いが高くなり、パケット受信の成功率が高まる。
図8は再生合成部RTCのブロック図であり、最初、再送合成バッファRTBFに何も保存されていない。この為、データストリーム(パケット)
第3実施例において、送信局のアンテナ選択部ATSLは図4の処理フローに従って送信アンテナを決定して再送する。このようにすると以下の利点がある。すなわち、伝搬路状態の最も悪いアンテナから送信されたデータストリームが、伝搬路状態の最も良いアンテナから再送されるように、逆順のランキングを用いてアンテナ割当てを行うため、パケット合成の効果を全てのデータストリームに対して平均して得ることができ、NACKとなるデータストリームの発生確率を低減することができる。
第3実施例では、送信局において使用するアンテナが再送の度に異なるが、受信局のデータ処理装置DPUにおいて、再送に使用されたアンテナを判別するため、正しい再送パケット同士を合成することができる。なお、再送合成部を第1実施例のデータ復調/復号部の後に設けて第3実施例とすることができる。 (C) Third Embodiment FIG. 7 is a block diagram of a receiving station according to the third embodiment, which is different from the second embodiment only in that a retransmission combining unit RTC is provided. Although not shown, the transmitting station has the same configuration as that of the second embodiment.
The reproduction synthesis unit RTC synthesizes the retransmission packet and the previously transmitted NACK packet in order to improve the reception quality of the retransmission signal. That is, the reproduction synthesis unit RTC accumulates, in the retransmission synthesis buffer, a packet including an error that has failed to be received and has issued a retransmission request (NACK information). When the retransmitted packet (data stream) is received, the retransmitted packet and the packet (data stream) in the buffer are combined. By this data synthesis, the reception quality (SIR of the received data signal) is improved. As the number of retransmissions increases, the degree of improvement increases and the success rate of packet reception increases.
FIG. 8 is a block diagram of the reproduction synthesis unit RTC, and nothing is initially stored in the retransmission synthesis buffer RTBF. For this reason, the data stream (packet)
Passes through the synthesis unit ADD and inputs to the error detection unit EDT and the write control unit WCT. If no error is detected as a result of the error detection processing in the error detection unit EDT, the write control unit WCT stores nothing in the retransmission synthesis buffer RTBF. An ACCK / NACK generator ANG (not shown) sends ACK to the transmitting station. On the other hand, if an error is detected as a result of the error detection process, the write control unit WCT attaches a packet containing the error to the retransmission synthesis buffer RTBF with a packet number. The ACK / NACK generation unit ANG sends NACK to the transmitting station. As a result, when a NACK packet is retransmitted from the transmitting station, a packet corresponding to the packet number is read from the retransmission combining buffer RTBF and input to the combining unit ADD. The combining unit ADD combines the retransmission packet and the packet read from the buffer and outputs the combined packet. As data reception improves reception quality and the number of retransmissions increases, the degree of improvement increases and the success rate of packet reception increases.
In the third embodiment, the antenna selection unit ATSL of the transmission station determines the transmission antenna according to the processing flow of FIG. 4 and retransmits it. This has the following advantages. In other words, the antenna allocation is performed using the reverse ranking so that the data stream transmitted from the antenna with the worst channel condition is retransmitted from the antenna with the best channel condition. It can be obtained on the average for the data stream, and the occurrence probability of the data stream that becomes NACK can be reduced.
In the third embodiment, the antenna used in the transmitting station is different every time it is retransmitted. However, in the data processing device DPU of the receiving station, the correct retransmission packet can be synthesized to determine the antenna used for the retransmission. . Note that the retransmission combining unit can be provided after the data demodulating / decoding unit of the first embodiment to form the third embodiment.
(D)第4実施例
図9は第4実施例の構成図であり、第2実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)伝搬路状態推定部TPEの代わりにデータストリーム毎にエラー数をカウントして送信局に送るエラーカウント部ERCを設けた点、(2)送信局のアンテナ選択部ATSLが電力SあるいはSIRの代わりにエラー数に基づいて再送用の送信アンテナを決定する点である。
誤り検出部EDTは、CRC(Cyclic Redundancy Check)を用いて誤り検出を行っており、各データストリームで発生する誤りの数を判定することができる。そこで、このエラー数情報を送信局のアンテナ選択部ATSLに送り、アンテナ選択部ATSLが該エラー数に基づいて誤りが最も多く発生したデータストリームを、伝搬路状態の最も良いアンテナ(エラー数が最も少ないアンテナ)を用いて再送するように割当てる。このようにすれば、パケット合成における伝搬路を平均化し、再送制御の効率を高めることができる。なお、第1実施例において伝搬路状態推定部TPEの代わりにエラーカウント部ERCを設け、エラー数に基づいて再送用の送信アンテナを決定するように構成することもできる。
(D) Fourth Embodiment FIG. 9 is a block diagram of the fourth embodiment, and the same components as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals. The difference is that (1) instead of the propagation path state estimation unit TPE, there is an error count unit ERC that counts the number of errors for each data stream and sends it to the transmission station, and (2) the antenna selection unit ATSL of the transmission station The point is that a transmission antenna for retransmission is determined based on the number of errors instead of the power S or SIR.
The error detection unit EDT performs error detection using CRC (Cyclic Redundancy Check), and can determine the number of errors that occur in each data stream. Therefore, this error number information is sent to the antenna selection unit ATSL of the transmitting station, and the antenna selection unit ATSL transmits the data stream in which the most error has occurred based on the number of errors to the antenna with the best channel condition (the number of errors is the highest). Assign to retransmit using fewer antennas. In this way, propagation paths in packet combining can be averaged, and the efficiency of retransmission control can be increased. In the first embodiment, an error count unit ERC may be provided instead of the propagation path state estimation unit TPE, and a retransmission transmission antenna may be determined based on the number of errors.
(E)再送制御の効率を向上するその他の手段
MIMOシステムにおける再送制御の効率を向上するその他の手段として、NACKとなったデータストリームを複数のアンテナを用いて再送する方法が考えられる。最も簡単な方法は、同一の信号を複数のアンテナから送信する方法であり、以下の方法は第1〜第4実施例のいずれにも適用することができる。
・同一の信号を複数のアンテナを用いて再送
図10に示すように、送信アンテナ数が2、受信アンテナ数が2の場合、一方の受信アンテナATR1における新規なデータストリームは、以下のよう表される。(但し、以降の考察では、雑音の影響は省略する。)
となる。2つの送信アンテナATT1,ATT2からの伝搬路は独立なので、2つの信号は空間でランダムに合成され、単純に送信電力が2倍となったことに相当する。これにより、誤り率を改善できる。 (E) Other means for improving the efficiency of retransmission control
As another means for improving the efficiency of retransmission control in a MIMO system, a method of retransmitting a NACK data stream using a plurality of antennas can be considered. The simplest method is a method of transmitting the same signal from a plurality of antennas, and the following method can be applied to any of the first to fourth embodiments.
Retransmit the same signal using multiple antennas As shown in FIG. 10, when the number of transmitting antennas is 2 and the number of receiving antennas is 2, a new data stream in one receiving antenna ATR 1 is represented as follows: Is done. (However, in the following discussion, the influence of noise is omitted.)
Here, s 1 is a transmission data signal from the antenna ATT 1 , s 2 is a transmission data signal from the antenna ATT 2 , and x 1 is a reception signal of the reception antenna ATR 1 . When the transmission data signal s 1 is NACK and the transmission data signal s 2 is ACK, the transmission data signal s 1 is retransmitted from both the
It becomes. Since the propagation paths from the two transmission antennas ATT 1 and ATT 2 are independent, the two signals are randomly synthesized in space, which corresponds to simply double the transmission power. Thereby, the error rate can be improved.
・STTDを用いた再送
STTD(Space Time Transmit Diversity)を用いることにより、再送時に、送信ダイバーシチゲインを得ることができる。図11にSTTDを用いた再送原理説明図である。STTD法では、NACKとなった送信データ信号s1(0),s1(1)をSTTDエンコーダ11で符号化し、符号化により択られた二組のデータを2つのアンテナATT1,ATT2に入力して送信を行う。すなわち、STTDエンコーダ11は時間的に連続する信号をs1(0),s1(1)が入力すると、s1(0),−s1*(1)とs1(1),s1*(0)の二組の連続信号を出力する。この結果、受信アンテナATR1の受信信号x1(0),x1(1)は
で示すデコード処理を行う。この結果、送信ダイバーシチゲインが得られ、誤り率を改善できる。なお、STTDコーダを第1〜第4実施例の送信局の適所に、例えばアンテナ選択部ATSL内に設け、また、STTDデコーダを受信局の適所に、例えばデータ処理装置DPU内に設けることによりSTTDを用いた再送を実現できる。 ・ Retransmission using STTD
By using STTD (Space Time Transmit Diversity), transmission diversity gain can be obtained at the time of retransmission. FIG. 11 is an explanatory diagram of a retransmission principle using STTD. In the STTD method, transmission data signals s 1 (0) and s 1 (1) that have become NACKs are encoded by the
It becomes. Here, s 1 (0) and s 1 (1) represent temporally continuous transmission data symbols, and x 1 (0) and x 1 (1) represent temporally continuous received data symbols. At this time, the
The decoding process indicated by As a result, transmission diversity gain can be obtained and the error rate can be improved. It is to be noted that an STTD coder is provided at an appropriate location of the transmitting station of the first to fourth embodiments, for example, in the antenna selection unit ATSL, and an STTD decoder is provided at an appropriate location of the receiving station, for example, in the data processing device DPU. Retransmission using can be realized.
・変調方式や符号化率を変更して再送
変調方式や符号化率を変えることにより、複数の送信アンテナを用いて再送を行うことができる。図12は変調方式を変更する場合の原理説明図である。例えば、16QAM(4ビット)で2本の送信アンテナATT1,ATT2から送信した2つのデータストリームのうち一方がNACKとなり、他方がACKとなった場合、NACKのデータストリームを再送する際、変調方式をQPSK(2ビット)に変更する。変調方式をQPSK(2ビット)に変更することにより、データストリームのシンボル数が2倍になるから、2本の送信アンテナATT1,ATT2に振り分けて送信する。これにより、MIMOの伝送方法はそのままで、ノイズの影響が小さいQPSK変調方式を用いた再送を行うことができる。
また図13に示すように、64QAMで変調を行い、符号化率R=2/3で誤り訂正の符号化を行ったデータストリームがNACKとなった場合、変調方式を16QAMとし、符号化率をR=1/2に変更する。このようにすれば、データストリームのシンボル数が2倍になるから、2本の送信アンテナATT1,ATT2に振り分けて送信すれば、MIMOの伝送方法はそのままで、ノイズの影響が小さい変調方式および誤り訂正能力の高い符号化率を用いた再送を行うことができる。このような方法は、MIMOのチャネル分離はうまく機能しているが、変調方式や符号化率の限界により、誤りが残ってしまうような場合に効果的である。
以上本発明によれば、データの誤り率を改善し、再送効率を向上することができる。また、MIMOシステムにおいて再送制御を行う場合、少ない再送回数で伝送を成功させ、再送効率を向上することができる。
-Retransmission by changing the modulation method and coding rate By changing the modulation method and coding rate, retransmission can be performed using a plurality of transmission antennas. FIG. 12 is a diagram for explaining the principle when the modulation method is changed. For example, if one of the two data streams transmitted from the two transmission antennas ATT 1 and ATT 2 at 16QAM (4 bits) becomes NACK and the other becomes ACK, the modulation is performed when resending the NACK data stream. Change the method to QPSK (2 bits). By changing the modulation method to QPSK (2 bits), the number of symbols in the data stream is doubled, so that the data is distributed to the two transmission antennas ATT 1 and ATT 2 for transmission. As a result, it is possible to perform retransmission using the QPSK modulation method that is less affected by noise while maintaining the MIMO transmission method.
As shown in FIG. 13, when a data stream that has been modulated with 64QAM and encoded with error correction at a coding rate R = 2/3 is NACK, the modulation method is 16QAM and the coding rate is Change to R = 1/2. In this way, since the number of symbols in the data stream is doubled, if the transmission is distributed to the two transmission antennas ATT 1 and ATT 2 , the modulation method is small in the influence of noise without changing the MIMO transmission method. In addition, retransmission using a coding rate having a high error correction capability can be performed. Such a method is effective when MIMO channel separation is functioning well, but errors remain due to limitations of the modulation scheme and coding rate.
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the data error rate and improve the retransmission efficiency. Also, when performing retransmission control in a MIMO system, transmission can be successfully performed with a small number of retransmissions, and retransmission efficiency can be improved.
・付記
(付記1) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信する送信局と、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する受信局を備えた多入力多出力伝送システムにおいて、
前記受信局は、
各データストリームのエラーの有無を検出する手段、
各送信アンテナの伝搬路状態を推定する手段、
エラーの有無に基づいて作成された前記データストリーム毎の再送要否情報と前記各送信アンテナの伝搬路状態とを送信側に通知する手段、
を備え、前記送信局は、
前記通知された各送信アンテナの伝搬路状態に基づいて、再送要のデータストリームを送信するための送信アンテナを決定する手段、
該決定した送信アンテナより再送要のデータストリームを再送する手段、
を備えたことを特徴とする多入力多出力伝送システム。
(付記2) 前記送信局は更に、前記再送要のデータストリームを送信する送信アンテナの識別情報を受信局に通知する手段、
を備え、前記受信局は、該通知されたアンテナ識別情報に基づいて再送されたデータストリームを分離するデータストリーム分離手段、
を備えたこと特徴とする付記1記載の多入力多出力伝送システム。
(付記3) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信する送信局と、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する受信局を備えた多入力多出力伝送システムにおいて、
前記受信局は、
各データストリームのエラーの有無を検出する手段、
各送信アンテナの伝搬路状態を推定する手段、
前記送信アンテナの伝搬路状態に基づいて再送用の送信アンテナを決定する手段、
エラーの有無に基づいて作成された前記データストリーム毎の再送要否情報と前記決定した再送用送信アンテナの識別情報とを送信局に通知する手段、
を備え、前記送信局は、
前記通知された再送用の送信アンテナより再送要のデータストリームを再送する手段、
を備えたことを特徴とする多入力多出力伝送システム。
(付記4) 前記送信部は、互いに直交するパイロットシンボルを前記各データストリームに多重して各送信アンテナより送信する手段、
を備え、前記伝搬路状態推定手段は、該パイロットシンボルを用いて推定された各チャネルのチャネル推定値を用いて各アンテナの伝搬路状態を推定する、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記5) 受信局は、
復調後のデータストリームを格納するバッファメモリ、
再送されたデータストリームとバッファメモリに保存されているデータストリームを合成する合成手段、
を備え、前記エラー有無検出手段は、合成されたデータストリームに対してエラー検出処理を行う、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記6) 前記受信局あるいは送信局の送信アンテナ決定手段は、伝搬路状態の良い順に送信アンテナのランキングを行い、再送要のサブストリームを再送する際、前回伝搬路状態が最も悪い送信アンテナから送信した再送要のデータストリームを伝搬路状態が最も良い送信アンテナから送信するように、ランキングの逆順に送信アンテナの再割当てを行う、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記7) 前記エラー検出手段は、再送要のデータストリーム内の誤り発生数をカウントし、前記受信局あるいは送信局の送信アンテナ決定手段は、誤り発生数が最も多いアンテナから送信した再送要のデータストリームを、伝搬路状態が最も良いアンテナから送信するように、再生用の送信アンテナを決定する、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記8) 全てのデータストリーム又は複数のデータストリームが再送要の場合、前記受信局あるいは送信局の送信アンテナ決定手段は、各データストリームを再送するアンテナをランダムに割当てる、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記9) 前記受信局あるいは送信局の送信アンテナ決定手段は、再送要のデータストリームを再送不要となったデータストリームを送信したアンテナから再送するようにアンテナの割当てを行う、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記10) 前記受信局あるいは送信局の送信アンテナ決定手段は、再送不要となったデータストリームを送信したアンテナをも利用して、1つの再送要のデータストリームを複数のアンテナを用いて再送するようにアンテナの割当てを行う、
ことを特徴とする付記1又は3記載の多入力多出力伝送システム。
(付記11) 送信局の前記データストリーム再送手段は、送信ダイバーシチ構成を備え、1つのデータストリームを複数のアンテナを用いて再送する際、該送信ダイバーシチを用いて送信する、
ことを特徴とする付記10記載の多入力多出力伝送システム。
(付記12) 送信局の前記データストリーム再送手段は、変調度あるいは符号化率を変更する手段を備え、1つのデータストリームを複数のアンテナを用いて再送する際、再送するデータストリームの変調度を低くするか又は符号化率を小さくして複数のサブデータストリームに分割し、各サブデータストリームを複数のアンテナを用いて送信する、
ことを特徴とする付記10記載の多入力多出力伝送システム。
(付記13) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信し、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する多入力多出力伝送システムの受信局において、
複数の送信アンテナより送信された信号を受信する複数の受信アンテナ、
該複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重されたデータストリームを分離して復調する手段、
前記復調された各データストリームのエラーの有無を検出する手段、
各送信アンテナの伝搬路状態を推定する手段、
エラーの有無に基づいて作成された前記データストリーム毎の再送要否情報と前記各送信アンテナの伝搬路状態とを送信側に通知する手段、
を備え、前記データストリーム分離/復調手段は再送されたデータストリームを分離して復調する、
ことを特徴とする受信局。
(付記14) 前記データストリーム分離/復調手段は、送信局より送られてくる再送送信アンテナの識別情報に基づいて、前記再送されたデータストリームを分離して復調する、
ことを特徴とする付記13記載の受信局。
(付記15) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信し、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する多入力多出力伝送システムの受信局において、
複数の送信アンテナより送信された信号を受信する複数の受信アンテナ、
該複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重されたデータストリームを分離して復調する手段、
前記復調された各データストリームのエラーの有無を検出する手段、
各送信アンテナの伝搬路状態を推定する手段、
前記送信アンテナの伝搬路状態に基づいて再送用の送信アンテナを決定する手段、
エラーの有無に基づいて作成された前記データストリーム毎の再送要否情報と前記決定した再送用送信アンテナの識別情報とを送信局に通知する手段、
を備え、前記データストリーム分離/復調手段は再送されたデータストリームを分離して復調する、
ことを特徴とする受信局。
(付記16) 受信局は、
復調後のデータストリームを格納するバッファメモリ、
再送されたデータストリームとバッファメモリに保存されているデータストリームを合成する合成手段、
を備え、前記エラー有無検出手段は、合成されたデータストリームに対してエラー検出処理を行う、
ことを特徴とする付記13又は15記載の受信局。
(付記17) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信し、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する多入力多出力伝送システムの送信局において、
複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信する手段、
データストリーム毎の再送要否情報と各送信アンテナの伝搬路状態を受信局より受信する受信部、
前記通知された各送信アンテナの伝搬路状態に基づいて、再送要のデータストリームを送信する送信アンテナを決定する手段、
該決定した送信アンテナより再送要のデータストリームを再送する手段、
を備えたことを特徴とする送信局。
(付記18) 前記送信局は更に、前記再送要のデータストリームを送信する送信アンテナの識別情報を受信局に通知する手段、
を備えたことを特徴とする付記17記載の送信局。
(付記19) 複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信し、複数の受信アンテナで受信した信号より空間で多重された前記データストリームを分離して出力する多入力多出力伝送システムの送信局において、
複数のデータストリームのそれぞれを別々の送信アンテナより送信する手段、
データストリーム毎の再送要否情報と再送用の送信アンテナの識別情報を受信局より受信する受信部、
前記通知された再送用の送信アンテナより再送要のデータストリームを再送する手段、
を備えたことを特徴とする送信局。
(付記20) 送信局は、各送信アンテナからデータストリームに互いに直交するパイロットシンボルを多重して送信する手段、
を備えたことを特徴とする付記17又は19記載の送信局。
・ Additional notes
(Supplementary note 1) A transmission station that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas, and a reception station that separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In a multi-input multi-output transmission system,
The receiving station is
Means for detecting the presence or absence of errors in each data stream;
Means for estimating the propagation path state of each transmitting antenna;
Means for notifying the transmission side of retransmission necessity information for each data stream created based on the presence or absence of an error and the propagation path state of each transmission antenna;
The transmitting station comprises:
Means for determining a transmission antenna for transmitting a data stream requiring retransmission based on the notified propagation path state of each transmission antenna;
Means for retransmitting a data stream requiring retransmission from the determined transmission antenna;
A multi-input multi-output transmission system characterized by comprising:
(Appendix 2) The transmitting station further notifies the receiving station of identification information of a transmitting antenna that transmits the data stream requiring retransmission,
A data stream separating means for separating the retransmitted data stream based on the notified antenna identification information;
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary Note 3) A transmission station that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas and a reception station that separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In a multi-input multi-output transmission system,
The receiving station is
Means for detecting the presence or absence of errors in each data stream;
Means for estimating the propagation path state of each transmitting antenna;
Means for determining a transmission antenna for retransmission based on a propagation path state of the transmission antenna;
Means for notifying a transmitting station of retransmission necessity information for each of the data streams created based on the presence or absence of an error and the identification information of the determined retransmission transmitting antenna;
The transmitting station comprises:
Means for retransmitting the data stream that needs to be retransmitted from the notified retransmission transmitting antenna;
A multi-input multi-output transmission system characterized by comprising:
(Additional remark 4) The said transmission part multiplexes the pilot symbol which mutually orthogonalizes to each said data stream, and transmits from each transmission antenna,
The propagation path state estimation means estimates the propagation path state of each antenna using the channel estimation value of each channel estimated using the pilot symbol.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Appendix 5) The receiving station
A buffer memory to store the demodulated data stream,
Combining means for combining the retransmitted data stream and the data stream stored in the buffer memory;
The error presence detection means performs error detection processing on the synthesized data stream.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary Note 6) The transmitting antenna determining means of the receiving station or transmitting station performs ranking of transmitting antennas in the order of good propagation path state, and retransmits the substreams requiring retransmission from the transmitting antenna with the worst propagation path condition last time. Reassign transmission antennas in the reverse order of ranking so that the transmitted data stream requiring retransmission is transmitted from the transmission antenna with the best propagation path state.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary note 7) The error detection means counts the number of error occurrences in a data stream that needs to be retransmitted, and the transmission antenna determination means of the receiving station or the transmission station sends a retransmission request that is transmitted from an antenna having the highest number of error occurrences. A transmission antenna for reproduction is determined so that the data stream is transmitted from the antenna having the best propagation path state.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary note 8) When all data streams or a plurality of data streams need to be retransmitted, the transmission antenna determining means of the receiving station or transmitting station randomly assigns an antenna for retransmitting each data stream.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary Note 9) The transmission antenna determining means of the receiving station or the transmitting station performs antenna allocation so that the data stream that needs to be retransmitted is retransmitted from the antenna that has transmitted the data stream that is no longer necessary for retransmission.
The multi-input multi-output transmission system according to
(Supplementary Note 10) The transmission antenna determining means of the receiving station or transmitting station retransmits one data stream requiring retransmission using a plurality of antennas, also using the antenna that transmitted the data stream that is no longer required to be retransmitted. To assign antennas,
The multi-input multi-output transmission system according to
(Additional remark 11) The data stream retransmission means of the transmission station has a transmission diversity configuration, and retransmits one data stream using a plurality of antennas, using the transmission diversity.
The multi-input multi-output transmission system according to appendix 10, wherein
(Supplementary Note 12) The data stream retransmission means of the transmitting station includes means for changing the modulation degree or coding rate, and when retransmitting one data stream using a plurality of antennas, the modulation degree of the data stream to be retransmitted is determined. Dividing into a plurality of sub-data streams by lowering or reducing the coding rate, and transmitting each sub-data stream using a plurality of antennas,
The multi-input multi-output transmission system according to appendix 10, wherein
(Supplementary Note 13) Reception of a multiple-input multiple-output transmission system that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas and separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In the station
A plurality of receiving antennas for receiving signals transmitted from the plurality of transmitting antennas;
Means for separating and demodulating a data stream multiplexed in space from signals received by the plurality of receiving antennas;
Means for detecting the presence or absence of an error in each demodulated data stream;
Means for estimating the propagation path state of each transmitting antenna;
Means for notifying the transmission side of retransmission necessity information for each data stream created based on the presence or absence of an error and the propagation path state of each transmission antenna;
The data stream separating / demodulating means separates and demodulates the retransmitted data stream,
A receiving station characterized by that.
(Supplementary Note 14) The data stream separation / demodulation means separates and demodulates the retransmitted data stream based on identification information of a retransmission transmission antenna sent from a transmission station.
The receiving station according to
(Supplementary Note 15) Reception of a multiple-input multiple-output transmission system that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas and separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In the station
A plurality of receiving antennas for receiving signals transmitted from the plurality of transmitting antennas;
Means for separating and demodulating a data stream multiplexed in space from signals received by the plurality of receiving antennas;
Means for detecting the presence or absence of an error in each demodulated data stream;
Means for estimating the propagation path state of each transmitting antenna;
Means for determining a transmission antenna for retransmission based on a propagation path state of the transmission antenna;
Means for notifying a transmitting station of retransmission necessity information for each of the data streams created based on the presence or absence of an error and the identification information of the determined retransmission transmitting antenna;
The data stream separating / demodulating means separates and demodulates the retransmitted data stream,
A receiving station characterized by that.
(Appendix 16) The receiving station
A buffer memory to store the demodulated data stream,
Combining means for combining the retransmitted data stream and the data stream stored in the buffer memory;
The error presence detection means performs error detection processing on the synthesized data stream.
The receiving station according to
(Supplementary note 17) Transmission of a multiple-input multiple-output transmission system that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas and separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In the station
Means for transmitting each of a plurality of data streams from separate transmit antennas;
A receiving unit that receives from the receiving station the retransmission necessity information for each data stream and the propagation path state of each transmitting antenna,
Means for determining a transmission antenna for transmitting a data stream requiring retransmission based on the notified propagation path state of each transmission antenna;
Means for retransmitting a data stream requiring retransmission from the determined transmission antenna;
A transmitting station comprising:
(Supplementary Note 18) The transmitting station further notifies the receiving station of identification information of a transmitting antenna that transmits the data stream requiring retransmission,
18. The transmitting station according to appendix 17, characterized by comprising:
(Supplementary note 19) Transmission of a multiple-input multiple-output transmission system that transmits each of a plurality of data streams from separate transmission antennas and separates and outputs the data streams multiplexed in space from signals received by the plurality of reception antennas In the station
Means for transmitting each of a plurality of data streams from separate transmit antennas;
Receiving unit for receiving from the receiving station the retransmission necessity information for each data stream and the identification information of the transmitting antenna for retransmission,
Means for retransmitting the data stream that needs to be retransmitted from the notified retransmission transmitting antenna;
A transmitting station comprising:
(Supplementary Note 20) The transmitting station multiplexes and transmits pilot symbols orthogonal to each other from each transmitting antenna to the data stream,
The transmitting station according to appendix 17 or 19, characterized by comprising:
RV 受信局
ATRi(i=1〜N) 受信アンテナ
DPU データ処理部
EDT 誤り検出部
TPE 伝搬路推定部
TR 送信局
RTC 再送制御部
RTB1〜RTBM 再送バッファ
AAL アンテナ割当部
ATTi(i=1〜M) 送信アンテナ
RV receiving station
ATRI (i = 1 to N) Reception antenna DPU Data processing unit EDT Error detection unit TPE Channel estimation unit TR Transmitting station RTC Retransmission control unit
RTB 1 to RTB M retransmission buffer AAL Antenna allocation unit
ATTi (i = 1 to M) Transmitting antenna
Claims (3)
前記送信局の第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから同時送信された第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかった場合に、該第2のデータストリームの再送を前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて行なう、
ことを特徴とする通信方法。 In a communication method in a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams using a MIMO scheme from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas,
Of the first data stream and the second data stream transmitted simultaneously from the first antenna and the second antenna of the transmitting station, the first data stream is normally received at the receiving station, When the second data stream cannot be normally received at the receiving station, retransmission of the second data stream is performed using the first antenna and the second antenna .
A communication method characterized by the above.
前記送信局は、第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから第1のデータストリームと第2のデータストリームを送信するようにデータの割り当てを行う割り当て部を備え、
前記受信局は、第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかった場合に、該第1のデータストリーム、該第2のデータストリームの受信結果を前記送信局に送信する送信部を備え、
前記割り当て部は、該受信結果に応じて、該第2のデータストリームの再送を行なう際に、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて送信するように割り当てを行なう、
ことを特徴とする移動通信システム。 In a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams using a MIMO scheme from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas,
The transmitting station includes an assigning unit that assigns data so as to transmit the first data stream and the second data stream from each of the first antenna and the second antenna,
The receiving station can normally receive the first data stream of the first data stream and the second data stream at the receiving station, and receive the second data stream at the receiving station normally. A transmission unit that transmits the reception result of the first data stream and the second data stream to the transmission station when there is not,
The allocating unit performs allocation so as to transmit using the first antenna and the second antenna when performing retransmission of the second data stream according to the reception result.
A mobile communication system.
データストリームを送信する第1のアンテナ、第2のアンテナ、
前記第1のアンテナ、第2のアンテナのそれぞれから第1のデータストリームと第2のデータストリームをそれぞれ送信するようにデータの割り当てを行う割り当て部、
前記第1のデータストリームと第2のデータストリームのうち、該第1のデータストリームが前記受信局において正常に受信され、該第2のデータストリームが前記受信局において正常に受信できなかったとの受信結果を該受信局より受信する受信部を備え、
前記割り当て部は、該受信結果に応じて、該第2のデータストリームの再送を行なう際に、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナを用いて送信するように割り当てを行なう、
ことを特徴とする移動通信システムの送信局。 In a transmitting station of a mobile communication system capable of simultaneously transmitting a plurality of data streams using a MIMO scheme from a transmitting station having a plurality of antennas to a receiving station having a plurality of antennas,
A first antenna transmitting a data stream, a second antenna,
An assigning unit for assigning data so as to transmit a first data stream and a second data stream from each of the first antenna and the second antenna;
Of the first data stream and the second data stream, the first data stream is normally received by the receiving station, and the second data stream cannot be normally received by the receiving station A receiving unit for receiving the result from the receiving station;
The allocating unit performs allocation so as to transmit using the first antenna and the second antenna when performing retransmission of the second data stream according to the reception result.
A transmitting station of a mobile communication system.
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