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JP4839182B2 - Multi-carrier MIMO system and communication method thereof - Google Patents

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JP4839182B2 JP2006301897A JP2006301897A JP4839182B2 JP 4839182 B2 JP4839182 B2 JP 4839182B2 JP 2006301897 A JP2006301897 A JP 2006301897A JP 2006301897 A JP2006301897 A JP 2006301897A JP 4839182 B2 JP4839182 B2 JP 4839182B2
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Description

本発明は、多入力多出力(Multiple Input Multiple Output、MIMO)アンテナシステムにおける無線通信技術に関し、特に、マルチキャリアMIMO通信システム及びその通信方法に関するものである。   The present invention relates to a radio communication technique in a multiple input multiple output (MIMO) antenna system, and more particularly to a multicarrier MIMO communication system and a communication method thereof.

将来の無線通信システムは、たとえば、ビデオ会議、ビデオ・オン・デマンド、対向型ゲームなどの高速データ業務を提供する必要がある。ITU-RM1645文献によると、高速無線サービス(High Mobility)は最高100Mbpsの速度が要求され、低速(Low Mobility)又は固定無線(Fixed Wireless)サービスはさらに1Gbpsの速度が要求される。   Future wireless communication systems will need to provide high-speed data services such as video conferencing, video-on-demand, and opposed gaming. According to the ITU-RM1645 document, a high-speed wireless service (High Mobility) requires a speed of up to 100 Mbps, and a low-speed (Low Mobility) or fixed wireless (Fixed Wireless) service requires a speed of 1 Gbps.

無線通信において、チャネルの速度は、該チャネルの周波数帯域とその応用する技術の周波数利用効率の積に等しい。速度を向上させるためには、その周波数帯域又はその応用する技術の周波数利用効率を向上させることが必要である。しかし、周波数資源は有限であるため、無制限に周波数帯域を増加させることによって通信速度を向上させることは不可能であり、最も良い方法は、その応用する技術の周波数利用効率を向上させることである。   In wireless communication, the channel speed is equal to the product of the frequency band of the channel and the frequency utilization efficiency of the applied technology. In order to improve the speed, it is necessary to improve the frequency utilization efficiency of the frequency band or the technology applied. However, since the frequency resources are finite, it is impossible to increase the communication speed by increasing the frequency band without limitation, and the best method is to improve the frequency utilization efficiency of the applied technology. .

通常、主に二つの方法で周波数利用効率を向上させる。一つは、たとえば、先進的な符号化技術、信号処理技術などの物理層の技術によってリンクレベルの周波数利用効率を向上させる方法である。もう一つの方法は、上位層の制御によって柔軟に資源割当を行い、それによってシステム級の周波数利用効率を向上させることである。多入力多出力(Multiple Input Multiple Output、MIMO)技術とチャネルユーザスケジューリング(Channel-Aware User Scheduling)に基づく方法は、上記目標を実現する2種類の方法である。ランダムビーム形成は、ユーザスケジューリングシステムの性能を改善する方法であって、より有効にこの二つの異なるプロトコルレイヤの方法を組合わせることができ、それによってシステム性能の最適化を実現することができる。しかし、現代の通信システムは、全部セルラー構成に基づき、基本的な通信モードは、セルラー中の一つの基地局(Mobile station,MS)が同時に複数のユーザにサービスを提供するモードで、マルチユーザのアクセス問題であるマルチアクセス(Multiple Access)に関する。従来のアクセス方法にはFDMA、TDMA及びCDMAなどがあり、これらは全部回線交換(Circuit Switch)を原則としている。即ち、各ユーザに一つの固定された周波数帯(FDMA)、タイムスロット(TDMA)或いは拡散コード(CDMA)が割り当てられる。   Usually, frequency utilization efficiency is improved mainly by two methods. One is a method for improving frequency utilization efficiency at the link level by physical layer technology such as advanced coding technology and signal processing technology. Another method is to perform resource allocation flexibly under the control of higher layers, thereby improving system-class frequency utilization efficiency. Methods based on multiple input multiple output (MIMO) technology and channel user scheduling (Channel-Aware User Scheduling) are two types of methods for realizing the above goal. Random beamforming is a method for improving the performance of a user scheduling system, which can more effectively combine these two different protocol layer methods, thereby realizing optimization of system performance. However, modern communication systems are all based on a cellular configuration, and the basic communication mode is a mode in which one base station (Mobile station, MS) in a cellular simultaneously serves multiple users. It is related to multiple access which is an access problem. Conventional access methods include FDMA, TDMA, and CDMA, all of which are based on circuit switching. That is, one fixed frequency band (FDMA), time slot (TDMA), or spreading code (CDMA) is assigned to each user.

GSMを例とすると、基地局は200Kのチャネルにおいて、固定タイムスロット割当方法で一つのフレームの8タイムスロットを八つのユーザに割り当てて通信を行う。この方法のメリットは、通信サービスの時間遅延の特性を保証することができる点であり、音声通信のような時間遅延に敏感なサービスに適している。デメリットは、固定資源割当がユーザの通信際の無線チャネル情況を考慮しない点である。無線チャネルは変化が非常に大きくて、もしチャネルがディープ・フェージング状態にある場合、ユーザにチャネルを割当てると、システム性能が損失することになる。   Taking GSM as an example, a base station performs communication by assigning 8 time slots of one frame to 8 users by a fixed time slot assignment method in a 200K channel. The merit of this method is that it is possible to guarantee the time delay characteristic of the communication service, which is suitable for a service sensitive to time delay such as voice communication. The disadvantage is that fixed resource allocation does not take into account radio channel conditions during user communication. Radio channels vary greatly and if a channel is in deep fading, assigning a channel to a user will result in a loss of system performance.

将来の通信システムはデータサービスを主とし、時間遅延に対する要求がそれほど厳しくない。このため、パケット交換(Packet Switch)のマルチアクセス方法を用いることもできる。パケット交換を採用する時、基地局はリアルタイムにチャネルを異なるユーザに割り当てる必要があり、これをユーザスケジューリング(User Scheduling)という。現在二つの最も基本的なユーザスケジューリング方法が無線通信システムに応用されている。一つはラウンドロビン(Round Robin)スケジューリングで、つまり、チャネルはラウンドロビン方式ですべてのユーザに割り当てられる。この方法は、回線交換と同様、時間遅延の特性とユーザ間の公平性を保証する効果があるが、性能の向上はない。もう一つのユーザスケジューリング技術はチャネル感知スケジューリング(Channel-aware Scheduling)で、ユーザのチャネル減衰状況

Figure 0004839182
Future communication systems are mainly data services, and the demand for time delay is not so strict. For this reason, a packet access multi-access method can also be used. When adopting packet switching, the base station needs to assign channels to different users in real time, which is called user scheduling. Currently, the two most basic user scheduling methods are applied to wireless communication systems. One is round robin scheduling, that is, channels are allocated to all users in a round robin manner. This method has the effect of guaranteeing the characteristics of time delay and fairness among users, as in circuit switching, but does not improve performance. Another user scheduling technique is Channel-aware Scheduling, where user channel attenuation
Figure 0004839182

(シングルアンテナシステムにおいて、複素数スカラーである)に基づいて、動的に現在チャネルの使用権を最大搬送波対干渉波比(簡単に

Figure 0004839182
(In a single antenna system, which is a complex scalar) dynamically assigns the right to use the current channel to the maximum carrier-to-interference ratio (simply
Figure 0004839182

と見ても良い)を有するユーザに割り当てる。このようにすると、システムの性能を大きく向上させることができる。最大搬送波対干渉波比スケジューリングで得た性能ゲインは、マルチユーザダイバーシティ(Multi-User Diversity)と呼ばれる。 Assigned to a user who has In this way, the performance of the system can be greatly improved. The performance gain obtained by the maximum carrier-to-interference ratio scheduling is called multi-user diversity.

しかし、チャネル感知スケジューリングはチャネルの状況に基づいて共通チャネルの割当を決定するので、チャネル状況に対する依存性が大きい。このように、特殊なチャネル状況において、システムの性能が顕著に低下することがある。   However, since channel-sensitive scheduling determines common channel allocation based on channel conditions, it is highly dependent on channel conditions. In this way, the performance of the system can be significantly reduced in special channel situations.

図1の(a)と(b)は基地局(送信側)が一つの送信アンテナを有し、かつ二つのユーザ(受信側)を有するシステム構成を示す図である。このシステムにおいて、チャネル感知スケジューリングはチャネル状況に基づいて共通チャネルの割当を決定する。   (A) and (b) of FIG. 1 are diagrams showing a system configuration in which a base station (transmission side) has one transmission antenna and two users (reception side). In this system, channel sensing scheduling determines common channel assignments based on channel conditions.

図2の(a)はチャネル状況が良好のときのチャネルゲインの状況を示す。(b)はチャネルにライン・オブ・サイト(Line Of Sight、LOS)が存在するときのチャネルゲインの状況を示す。(c)はシステムがスロー・フェージング状況にあるときのチャネルゲインの状況を示す。   FIG. 2A shows the channel gain situation when the channel situation is good. (b) shows the state of the channel gain when the channel has a line of sight (LOS). (c) shows the channel gain situation when the system is in slow fading situation.

図2において、曲線1はユーザ1の時間の経過とともに変化するチャネルゲイン曲線を示し、曲線2はユーザ2の時間の経過とともに変化するチャネルゲイン曲線を示す。点線は現在のシステムが時間の経過とともに変化する平均チャネルゲイン曲線を示す。(a)から分かるように、異なる時刻において、システムはユーザ1とユーザ2のチャネルゲインに基づいて共通チャネルの割当を決定し、すなわち、0−t1の時間帯においてユーザ1に、t1−t2の時間帯においてユーザ2に割当てるなどであり、それぞれ時間軸に「1」、「2」で表示する。最後に、システムのチャネルゲインは曲線1と曲線2の上の包絡線であり、その平均を求めて点線で示すシステム平均チャネルゲイン曲線を得る。 In FIG. 2, curve 1 shows a channel gain curve that changes with the passage of time of user 1, and curve 2 shows a channel gain curve that changes with the passage of time of user 2. The dotted line shows the average channel gain curve as the current system changes over time. As can be seen from (a), at different times, the system determines the allocation of the common channel based on the channel gain of user 1 and user 2, i.e., the user 1 in the time period of 0-t 1, t 1 - For example, it is assigned to user 2 in the time zone t 2 , and “1” and “2” are displayed on the time axis, respectively. Finally, the channel gain of the system is an envelope on curves 1 and 2, and the average is obtained to obtain a system average channel gain curve indicated by a dotted line.

(a)と(b)を比較して分かるように、チャネルにラインオブサイトが存在するとき、そのラインオブサイトがチャネル係数の変動を低下させるため、実現できるシステム平均チャネルゲインを低下させる。また、(b)と(c)から分かるように(カッコに示す時間帯)、システムのフェージングが緩やかなとき、伝送の時間遅延がより大きい。   As can be seen by comparing (a) and (b), when the line of sight is present in the channel, the line of sight reduces the variation of the channel coefficient, so the system average channel gain that can be realized is lowered. Further, as can be seen from (b) and (c) (the time period shown in parentheses), the transmission time delay is larger when the fading of the system is moderate.

この課題を解決するため、P. Viswanath、D. N. C. Tse及びR. Laroiaらは一つの解決方法を提案している。(「Opportunistic beamforming using dumb Anntennas」、IEEE Trans. Infor. Theory、 Vol. 48、 No. 6、 pp. 1277-1294. June. 2002を参照、以下「参考文献1」という)。   To solve this problem, P. Viswanath, D. N. C. Tse, and R. Laroia have proposed a solution. (See “Opportunistic beamforming using dumb antennas”, IEEE Trans. Infor. Theory, Vol. 48, No. 6, pp. 1277-1294. June. 2002, hereinafter referred to as “Reference 1”).

上記の方法では、基地局に

Figure 0004839182
In the above method, the base station
Figure 0004839182

本のアンテナを取り付け、かつ各ユーザを一本の受信アンテナとすれば、ユーザのチャネルは一つのベクトル

Figure 0004839182
If one antenna is attached and each user has one receiving antenna, the user's channel is one vector.
Figure 0004839182

である。送信する前、データ信号に

Figure 0004839182
It is. Before sending the data signal
Figure 0004839182

次元のランダム複素数ベクトル

Figure 0004839182
Dimensional random complex vector
Figure 0004839182

を乗じ、そして、上記データ信号をすべての

Figure 0004839182
And the above data signal
Figure 0004839182

本のアンテナから送信する。このとき、各ユーザの検出したチャネルゲインは実際のチャネルと送信ベクトルを結合した等価チャネルゲイン

Figure 0004839182
Transmit from a book antenna. At this time, the channel gain detected by each user is the equivalent channel gain combining the actual channel and the transmission vector.
Figure 0004839182

である。各ユーザは検出した等価チャネルゲインを基地局へフィードバックし、基地局においてさらに最大等価チャネルゲインを有するユーザにチャネルを割当てる。 It is. Each user feeds back the detected equivalent channel gain to the base station, and further assigns a channel to the user having the maximum equivalent channel gain in the base station.

例えば、図1の(a)と(b)において、最大等価チャネルゲインを有するユーザはちょうど送信ベクトルhkで形成された送信ビームのメインローブ(main lobe)内にある。この場合、ランダム複素数ベクトルWを変化させることによって、等価チャネルゲインの統計特性(例えば、相関特性、時間特性など)を変化させることができ、ユーザスケジューリングの要求を満たすことができる。 For example, in (a) and (b) of FIG. 1, the user with the maximum equivalent channel gain is just in the main lobe of the transmit beam formed by the transmit vector h k . In this case, by changing the random complex vector W, it is possible to change the statistical characteristics (for example, correlation characteristics, time characteristics, etc.) of the equivalent channel gain, and to satisfy the user scheduling requirements.

システムの性能は、ある程度ランダムベクトルの確率分布密度関数

Figure 0004839182
System performance is somewhat random vector probability distribution density function
Figure 0004839182

に関係する。前記方法はナローバンドシステムにおいて、フラット・フェージングチャネルの場合に適用される。しかし、現在のシステムは普通にワイドバンドシステムであり、周波数選択性フェージングが強いため、直接前記方法を採用しても、ある方向のビームが形成できない。同時に、マルチキャリア変調技術によって、信号帯域は複数のサブキャリアに分配されることができ、各サブキャリアは一つのフラット・フェージングチャネルを経ることになる。それによって、各サブキャリアに対してランダムビームの形成を実現することができる。ユーザは、各サブキャリアの等価チャネルゲインを測定することにより、各サブキャリアを競争する。 Related to. The method is applied in the case of a flat fading channel in a narrowband system. However, the current system is normally a wideband system and has strong frequency-selective fading. Therefore, even if the above method is adopted directly, a beam in a certain direction cannot be formed. At the same time, the signal band can be distributed to a plurality of subcarriers by the multicarrier modulation technique, and each subcarrier goes through one flat fading channel. Thereby, formation of a random beam can be realized for each subcarrier. Users compete for each subcarrier by measuring the equivalent channel gain of each subcarrier.

図3はこのような場合の送信側の信号処理を示す。この図から分かるように、各サブキャリアのデータ

Figure 0004839182
FIG. 3 shows signal processing on the transmission side in such a case. As can be seen from this figure, the data of each subcarrier
Figure 0004839182

にランダムに生成されたベクトル

Figure 0004839182
Randomly generated vector
Figure 0004839182

を乗じて、異なるアンテナに入力する周波数領域信号を形成する。異なるアンテナの周波数領域信号はさらにIFFTを介して時間領域信号を形成する。該時間領域信号にサイクリックプレフィックスを付けた後、対応するアンテナを通じて送信する。図3に示すように、このシステムに対して、全部で

Figure 0004839182
To form frequency domain signals that are input to different antennas. The frequency domain signals from different antennas further form time domain signals via IFFT. After attaching a cyclic prefix to the time domain signal, the signal is transmitted through a corresponding antenna. As shown in Figure 3, for this system,
Figure 0004839182

個の

Figure 0004839182
Pieces
Figure 0004839182

次元のランダムベクトルを生成する必要があり、かつ

Figure 0004839182
Need to generate a random vector of dimensions, and
Figure 0004839182

回のIFFTを行う必要がある。これは以下の問題を発生させる。 Need to do IFFT times. This causes the following problems.

1.ランダム数は、一般に擬似ランダム方法によって生成される。かつここで必要なのは時間相関特性を有するランダムシーケンスである。このように多くのランダム数を生成するためには対応する多くの擬似ランダム発生器が必要であり、このことは、ハード資源を増加させ或いはアルゴリズムの難しさを高める。   1. Random numbers are generally generated by a pseudo-random method. What is needed here is a random sequence having temporal correlation characteristics. In order to generate such a large number of random numbers, a corresponding number of pseudo-random generators are required, which increases hardware resources or increases the difficulty of the algorithm.

2.このシステムの性能は、ある程度ランダムベクトルの確率分布密度関数

Figure 0004839182
2. The performance of this system is to some extent a random vector probability distribution density function
Figure 0004839182

に関係する。原則としては、この関数は一定の最適化空間があるが、数学的に非常に多くの変数を持つ関数を最適化するのは難しいことである。 Related to. In principle, this function has a certain optimization space, but it is difficult to optimize a function with a large number of variables mathematically.

3.この方案は、送信アンテナの数と同じ回数のIFFTを行う必要があるため、アゴリズムの難しさは

Figure 0004839182
3. This method requires IFFT as many times as the number of transmit antennas, so the difficulty of the algorithm is
Figure 0004839182

であり、比較的高い。 And relatively expensive.

そこで、上記デメリットを解決する通信システム及びその通信方法を提供する必要がある。   Therefore, it is necessary to provide a communication system and a communication method for solving the above disadvantages.

本発明の目的は、マルチキャリアMIMO通信システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a multi-carrier MIMO communication system.

本発明のもう一つの目的は、上記マルチキャリアMIMO通信システムに適用される通信方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a communication method applied to the multi-carrier MIMO communication system.

本発明の第1形態によると、マルチキャリアMIMO通信システムにおいて、少なくともチャネル推定信号とユーザデータとを有するデータフレームを送信する送信側と、送信側が送信したデータフレームを受信し、対応するフィードバック信号を生成し、ユーザデータを復元する少なくとも一つの受信側とを含む。前記送信側は、データフレームを送信し、受信側からのフィードバック信号を受信するデュプレクサーグループ及びその上に設置された送信アンテナと、該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成するマルチキャリアMIMOスケジューラーと、スケジューリング情報に基づいてスケジューリングを必要とするユーザを選択し、選択されたユーザのデータを対応するマルチキャリア送信信号とするマルチキャリアMIMOデータプロセッサとを含む。前記受信側は、送信側からのデータフレームを受信し、ユーザのフィードバック情報を送信するデュプレクサーグループ及びその上に設置された送信アンテナと、データフレームに基づいてユーザのフィードバックデータを生成し、ユーザデータを復元するマルチキャリア受信信号プロセッサと、ユーザのフィードバック情報をフィードバック信号に変換するフィードバック情報プロセッサとを含む。   According to the first aspect of the present invention, in a multi-carrier MIMO communication system, a transmitting side that transmits a data frame having at least a channel estimation signal and user data, a data frame transmitted by the transmitting side, and a corresponding feedback signal And at least one receiver for generating and restoring user data. The transmitting side transmits a data frame and receives a feedback signal from the receiving side, a transmission antenna installed on the duplexer group, a multicarrier MIMO scheduler that generates scheduling information based on the feedback signal, A multi-carrier MIMO data processor that selects a user that needs scheduling based on the scheduling information and uses the selected user's data as a corresponding multi-carrier transmission signal. The reception side receives a data frame from the transmission side, generates a user feedback data based on the data frame and a duplexer group that transmits user feedback information and a transmission antenna installed on the duplexer group. A multi-carrier received signal processor for recovering data and a feedback information processor for converting user feedback information into a feedback signal.

本発明の第2形態によると、マルチキャリアMIMO通信システムの通信方法であって、受信側において、送信側の送信アンテナと受信側の受信アンテナとの間のチャネルフェージング状況に基づいてフィードバック信号を生成し、該フィードバック信号を送信側にフィードバックするステップ(a)と、送信側において、該フィードバック信号を受信し、該フィードバック信号に基づいてスケジュール情報を生成するステップ(b)と、送信側において、スケジュール情報に基づいてスケジューリングされたユーザのデータから対応するマルチキャリア送信信号を生成し、対応する送信アンテナによりこのマルチキャリア送信信号を送信する(c)と、受信側において、受信した送信ビームに基づいてユーザデータを復元するステップ(d)とを含む。   According to the second embodiment of the present invention, there is provided a communication method for a multi-carrier MIMO communication system, wherein a feedback signal is generated on the receiving side based on a channel fading situation between a transmitting antenna on a transmitting side and a receiving antenna on a receiving side. (A) feeding back the feedback signal to the transmitting side; receiving the feedback signal at the transmitting side; generating schedule information based on the feedback signal; and scheduling at the transmitting side. When a corresponding multi-carrier transmission signal is generated from the user data scheduled based on the information and this multi-carrier transmission signal is transmitted by the corresponding transmission antenna (c), on the receiving side, based on the received transmission beam And (d) restoring user data.

従来の技術と比較すると、本発明のマルチキャリアMIMO通信システム及びその通信方法が提供したチャネル容量は、従来のマルチキャリアMIMO通信方法が提供したチャネル容量より大きい。これに加えて、本発明のマルチキャリアMIMO通信方法は新しいマルチキャリアビーム形成器とランダムベクトル発生器を用いるため、従来のマルチキャリアMIMO通信システムが多くの擬似ランダム発生器で多くのランダム数を発生するデメリットを解決し、同時にランダムベクトルの連合確率分布密度関数を最適化し、アルゴリズムの複雑さを低下させることができる。   Compared with the prior art, the channel capacity provided by the multi-carrier MIMO communication system and the communication method of the present invention is larger than the channel capacity provided by the conventional multi-carrier MIMO communication method. In addition, the multi-carrier MIMO communication method of the present invention uses a new multi-carrier beam former and random vector generator, so that the conventional multi-carrier MIMO communication system generates many random numbers with many pseudo-random generators. It is possible to reduce the complexity of the algorithm by simultaneously optimizing the association probability density function of random vectors.

次に図面を参照しながら、本発明を説明する。   Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は、本発明のマルチキャリアMIMO通信システムのブロック図である。そのうち、該MIMO通信システムは一つの送信側10(基地局)及び複数の受信側20(ユーザ)を含む。図5は、図4に示すMIMO通信システムのユーザスケジューリングのフローチャートである。図6は、本発明のマルチキャリアMIMO通信システムが採用するフレームの構造を示す図である。   FIG. 4 is a block diagram of the multi-carrier MIMO communication system of the present invention. Among them, the MIMO communication system includes one transmitting side 10 (base station) and a plurality of receiving sides 20 (users). FIG. 5 is a flowchart of user scheduling of the MIMO communication system shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a frame structure adopted by the multi-carrier MIMO communication system of the present invention.

図4〜図6に示すように、送信側10は、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110と、マルチキャリアMIMOスケジューラー120と、デュプレクサーグループ130と、

Figure 0004839182
As shown in FIGS. 4 to 6, the transmitting side 10 includes a multi-carrier MIMO data processor 110, a multi-carrier MIMO scheduler 120, a duplexer group 130,
Figure 0004839182

本の送信アンテナとを有する。各受信側20は、マルチキャリア受信信号プロセッサ210と、フィードバック情報プロセッサ220と、デュプレクサーグループ230と、

Figure 0004839182
And a transmitting antenna. Each receiving side 20 includes a multi-carrier received signal processor 210, a feedback information processor 220, a duplexer group 230,
Figure 0004839182

本の受信アンテナとを有する。ここで、各受信側20の受信アンテナの数は異なっても良い。該フレームの構造は、チャネル推定タイムスロットと、チャネルフィードバックタイムスロットと、データ伝送タイムスロットとを含み、システムの要求に応じてその他のタイムスロットを設定することができ、ここでは説明の簡素化のために、省略することにする。 And a receiving antenna. Here, the number of receiving antennas on each receiving side 20 may be different. The frame structure includes a channel estimation time slot, a channel feedback time slot, and a data transmission time slot, and other time slots can be set according to system requirements. Therefore, it will be omitted.

スケジューリング情報取得プロセス
図6から分かるように、送信側10は、ユーザデータ信号を送信する前に、まずデュプレクサーグループ130を介して

Figure 0004839182
Scheduling information acquisition process As can be seen from FIG. 6, before transmitting the user data signal, the transmitting side 10 first passes through the duplexer group 130.
Figure 0004839182

本の送信アンテナからビームを送信する方式で受信側20へチャネル推定信号を送信する。 A channel estimation signal is transmitted to the receiving side 20 by transmitting a beam from one transmitting antenna.

仮に送信側10の送信信号が

Figure 0004839182
If the transmission signal of the transmitting side 10 is
Figure 0004839182

次元の複素数ベクトル

Figure 0004839182
Dimensional complex vector
Figure 0004839182

で、各受信側20が受信したのは

Figure 0004839182
So, each receiver 20 received
Figure 0004839182

次元の複素数ベクトル

Figure 0004839182
Dimensional complex vector
Figure 0004839182

であり、送信側10と受信側20との間には、

Figure 0004839182
And between the sending side 10 and the receiving side 20,
Figure 0004839182

次元のチャネルフェージングマトリックスが存在するとする。

Figure 0004839182
Suppose that there is a dimensional channel fading matrix.
Figure 0004839182

ここで、

Figure 0004839182
here,
Figure 0004839182

は、送信側10の第i本送信アンテナと受信側20の第j本アンテナ間のチャネル伝送特性を示す(kは第kユーザを示す)。 Indicates channel transmission characteristics between the i-th transmitting antenna on the transmitting side 10 and the j-th antenna on the receiving side 20 (k indicates the k-th user).

したがって、システムの伝送関数は、以下のように示すことができる。

Figure 0004839182
Thus, the transfer function of the system can be expressed as:
Figure 0004839182

ここで、

Figure 0004839182
here,
Figure 0004839182


Figure 0004839182
Is
Figure 0004839182

次元の複素数ベクトルであり、受信側20のホワイトノイズを示す。 It is a dimensional complex vector and represents white noise on the receiving side 20.

このように、各受信側20は確実なチャネルフェージング状況を把握することができ、実に、このチャネルフェージング状況は実際のチャネルフェージング状況と送信側のランダム複素数ベクトルとを結合している。当該チャネルフェージング状況に基づいて、各受信側20はマルチキャリア受信信号プロセッサ210を介してそれに対して処理を行うことによってユーザのフィードバック情報を取得し、これをフィードバック情報プロセッサ220へ送信する。   In this way, each receiving side 20 can grasp a reliable channel fading situation. In fact, this channel fading situation combines the actual channel fading situation and the random complex vector on the transmitting side. Based on the channel fading situation, each receiving side 20 obtains user feedback information by processing it through the multicarrier received signal processor 210 and transmits it to the feedback information processor 220.

フィードバック情報プロセッサ220は、受信したユーザ情報を処理し、それをMIMO通信システムに適するフィードバック信号(RF信号)に変換する。このフィードバック信号は、受信側20のアンテナを介して、フィードバックチャネルを経て送信側10へフィードバックされる。   The feedback information processor 220 processes the received user information and converts it into a feedback signal (RF signal) suitable for the MIMO communication system. This feedback signal is fed back to the transmitting side 10 via the feedback channel via the antenna on the receiving side 20.

送信側10のアンテナは、該フィードバック信号を受信した後、それをマルチキャリアMIMOスケジューラー120へ伝送する。マルチキャリアMIMOスケジューラー120は、この信号に基づいてスケジューリング情報を生成し、生成されたスケジューリング情報を利用して、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110の操作を制御し、それによってMIMO通信システムを最大システム容量の際のスケジューリング状態に達するようにする。すなわち、スケジューリング情報に基づいて最適化されたユーザスケジューリングを行う。   After receiving the feedback signal, the transmitting side 10 antenna transmits it to the multi-carrier MIMO scheduler 120. The multi-carrier MIMO scheduler 120 generates scheduling information based on this signal, and uses the generated scheduling information to control the operation of the multi-carrier MIMO data processor 110, thereby making the MIMO communication system have the maximum system capacity. Reach the scheduling state. That is, user scheduling optimized based on scheduling information is performed.

上記チャネルフェージング状況を取得する方法は、チャネル推定信号(つまりパイロット信号)を利用することによって行われ、データフレームにチャネル推定信号を挿入し、受信側20は該チャネル推定信号に基づいて送信側10と受信側20との間のチャネルフェージング状況を取得し、さらにマルチキャリア受信信号プロセッサ210によりチャネルフェージング状況を処理した後、ユーザフィードバック情報を取得する。   The method of acquiring the channel fading status is performed by using a channel estimation signal (that is, a pilot signal), inserting the channel estimation signal into a data frame, and the receiving side 20 uses the channel estimation signal based on the channel estimation signal. Channel fading status between the receiver 20 and the receiving side 20, and after processing the channel fading status by the multicarrier received signal processor 210, user feedback information is acquired.

しかし、本発明において、チャネルブラインド推定方法を利用してチャネルフェージング状況を取得することもできる。すなわち、データフレームにチャネル推定タイムスロットを設定する必要がなく、受信側20は、送信側10が送信したデータを受信すると同時に、チャネルブラインド推定によってチャネルフェージング状況を取得し、その後マルチキャリア受信信号プロセッサ210でチャネルフェージング状況を処理した後、ユーザフィードバック情報を取得する。このとき、チャネル推定信号の挿入によるスペクトラム資源の浪費を回避することができる。   However, in the present invention, the channel fading situation can also be obtained using the channel blind estimation method. That is, there is no need to set a channel estimation time slot in the data frame, and the receiving side 20 receives the data transmitted by the transmitting side 10 and simultaneously acquires the channel fading status by channel blind estimation, and then receives the multicarrier received signal processor. After processing the channel fading situation at 210, user feedback information is obtained. At this time, waste of spectrum resources due to insertion of a channel estimation signal can be avoided.

図7は、さらに本発明のMIMO通信システムの送信側10の構成を示す図である。図8は、図7に示すマルチキャリアビーム形成器114の一種類の具体構成図である。図9は、送信側10の送信RFリンクグループの構成を示す図である。図10は、本発明の送信側10のデュプレクサーグループ130を示す図である。図11は、さらに本発明のMIMO通信システムの受信側20の構成を示す図である。図7と図11において階層型時空間信号処理方法を用いてMIMO通信を行うことを説明している。信号処理について、同様に時空間コーディング方法などのその他の従来技術で開示された信号処理方法と装置を採用して実行することができる。   FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the transmission side 10 of the MIMO communication system of the present invention. FIG. 8 is a specific configuration diagram of one type of multicarrier beam former 114 shown in FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a transmission RF link group on the transmission side 10. FIG. 10 is a diagram showing the duplexer group 130 on the transmission side 10 of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the receiving side 20 of the MIMO communication system of the present invention. 7 and 11 illustrate performing MIMO communication using a hierarchical space-time signal processing method. Similarly, the signal processing can be executed by employing other signal processing methods and apparatuses disclosed in the prior art such as a space-time coding method.

ユーザデータ送信/受信及びスケジューリングプロセス
送信側10
図7において、当該送信側10は、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110と、マルチキャリアMIMOスケジューラー120と、デュプレクサーグループ130と、

Figure 0004839182
User data transmission / reception and scheduling process
Sender 10
In FIG. 7, the transmitting side 10 includes a multi-carrier MIMO data processor 110, a multi-carrier MIMO scheduler 120, a duplexer group 130,
Figure 0004839182

本の送信アンテナとを含む。 Including a transmitting antenna.

該マルチキャリアMIMOスケジューラー120は、受信RFリンクグループ123と、MIMO受信信号プロセッサ122と、スケジューラー121とを含む。ここで、受信RFリンクグループ123は、受信したフィードバック信号を対応する符号ストリームに変換させるための送信アンテナと対応する数量の受信RFリンクを有する。MIMO受信信号プロセッサ122は、変換された符号ストリームに対して時空間信号処理を行って、対応するスケジューリング情報を得る。このスケジューリング情報は、スケジューリングを実施しようとするユーザと、各ユーザがサポートする符号ストリームと、各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビームとを含む。スケジューラー121は、当該スケジューリング情報を利用して、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110の信号処理を制御する。   The multicarrier MIMO scheduler 120 includes a reception RF link group 123, a MIMO reception signal processor 122, and a scheduler 121. Here, the reception RF link group 123 includes a number of reception RF links corresponding to transmission antennas for converting the received feedback signal into a corresponding code stream. The MIMO received signal processor 122 performs space-time signal processing on the converted code stream to obtain corresponding scheduling information. This scheduling information includes a user who intends to perform scheduling, a code stream supported by each user, and a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier that transmits each code stream. The scheduler 121 controls signal processing of the multicarrier MIMO data processor 110 using the scheduling information.

該マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110は、ユーザセレクター111と、複数の並列の分流器112と、キャリアビーム割当器113と、複数の並列のマルチキャリアビーム形成器114と、加算器グループ118と、サイクリックプレフィックス器グループ115と、送信RFリンクグループ116と、ランダムベクトル発生器117とを含む。   The multi-carrier MIMO data processor 110 includes a user selector 111, a plurality of parallel shunts 112, a carrier beam allocator 113, a plurality of parallel multi-carrier beam formers 114, an adder group 118, and a cyclic A prefix unit group 115, a transmission RF link group 116, and a random vector generator 117 are included.

そのうち、スケジューリング情報の制御のもとで(スケジューリング情報における「スケジューリングを要するユーザ」に基づく)、ユーザセレクター111は、スケジューリングを要するユーザを選択し、ここで数量はnS個と表示され、対応するユーザデータを出力する。   Among them, under the control of scheduling information (based on “users that require scheduling” in the scheduling information), the user selector 111 selects the users that require scheduling, where the quantity is displayed as nS and the corresponding users Output data.

スケジューリング情報の制御のもとで、nS個の分流器112が選択されて、スケジューリングしたnS個のユーザのユーザデータに対して分流処理を行う。すなわち、スケジューリング情報における「各ユーザがサポートする符号ストリーム」に基づいて、スケジューリングされるnS個のユーザのユーザデータをL個の符号ストリームに分けて出力する。そのうちLはスケジューリングされる各ユーザのデータを分けて得られた符号ストリーム数の総和である。   Under the control of scheduling information, nS shunts 112 are selected to perform shunting processing on the scheduled user data of nS users. That is, based on the “code stream supported by each user” in the scheduling information, user data of nS users to be scheduled is divided into L code streams and output. Of these, L is the total number of code streams obtained by dividing the data of each user to be scheduled.

そして、キャリアビーム割当器113により、分流器112が出力したL個の符号ストリームをL個の異なる層として処理を行い、スケジューリング情報の「各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビーム」に基づいて、送信されたL個の符号ストリームをそれぞれ所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、すなわち、L個の符号ストリームを周波数領域と空間領域チャネルに割当て、複数の周波数領域信号を形成する。ここで、当該マルチキャリアMIMO通信システム中のサブキャリアの数を

Figure 0004839182
Then, the carrier beam allocator 113 processes the L code streams output from the shunt 112 as L different layers, and the scheduling information indicates “a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier transmitting each code stream”. The L code streams transmitted are each assigned to a given transmit beam of a given subcarrier, i.e., L code streams are assigned to the frequency domain and the spatial domain channel, and a plurality of frequency domain signals are assigned. Form. Here, the number of subcarriers in the multicarrier MIMO communication system is
Figure 0004839182

とし、送信アンテナの数を

Figure 0004839182
And the number of transmit antennas
Figure 0004839182

とすると、この時の出力は

Figure 0004839182
Then, the output at this time is
Figure 0004839182

個の周波数領域信号であり、すなわち、各サブキャリアでは

Figure 0004839182
Frequency domain signals, i.e., in each subcarrier
Figure 0004839182

個の送信ビームにサポートする。

Figure 0004839182
Support for multiple transmit beams.
Figure 0004839182

個の周波数領域信号において、L個の周波数領域信号のみがユーザデータを有する。 Of the frequency domain signals, only L frequency domain signals have user data.

続いて、

Figure 0004839182
continue,
Figure 0004839182

個の周波数領域信号を

Figure 0004839182
Frequency domain signals
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114に入力し、その原則としては、同一サブキャリア上の

Figure 0004839182
Multiple multi-carrier beamformers 114, and in principle, on the same subcarrier
Figure 0004839182

個の周波数領域信号をそれぞれ

Figure 0004839182
Each frequency domain signal
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114の対応する一つのマルチキャリアビーム形成器114に入力し、すなわち、

Figure 0004839182
Input to one corresponding multicarrier beamformer 114 of the multicarrier beamformers 114, i.e.
Figure 0004839182

個の周波数領域信号において、同一空間領域チャネルに属する

Figure 0004839182
Belong to the same spatial domain channel in multiple frequency domain signals
Figure 0004839182

個の周波数領域信号を対応する一つのマルチキャリアビーム形成器114に入力する。これによって、各サブキャリアビーム形成器114のそれぞれは

Figure 0004839182
The frequency domain signals are input to one corresponding multi-carrier beamformer 114. As a result, each subcarrier beamformer 114 is
Figure 0004839182

個の該サブキャリアビーム形成器に対応する周波数領域信号を受信し、各周波数領域信号は一つのサブキャリアに対応する。 Frequency domain signals corresponding to the subcarrier beamformers are received, and each frequency domain signal corresponds to one subcarrier.

ランダムベクトル発生器117は、ランダムベクトルを発生し、発生されたランダムベクトルをそれぞれ対応するマルチキャリアビーム形成器114に入力する。   The random vector generator 117 generates a random vector and inputs the generated random vector to the corresponding multicarrier beamformer 114.

各マルチキャリアビーム形成器114は、ランダムベクトル発生器117によって発生されたランダムベクトルに基づいて、入力された

Figure 0004839182
Each multicarrier beamformer 114 is input based on a random vector generated by a random vector generator 117.
Figure 0004839182

個の周波数領域信号に対してビーム形成処理を行って、それぞれ

Figure 0004839182
Perform beam forming processing for each frequency domain signal,
Figure 0004839182

本のアンテナに対する

Figure 0004839182
Against the antenna of the book
Figure 0004839182

個の時間領域送信信号を形成し、すなわち、各時間領域信号は

Figure 0004839182
Form time domain transmission signals, i.e. each time domain signal is
Figure 0004839182

本の送信アンテナ中の一本の送信アンテナと対応する。すなわち、各時間領域送信信号はすべての

Figure 0004839182
Corresponds to one transmission antenna among the two transmission antennas. That is, each time domain transmission signal is all
Figure 0004839182

個のサブキャリアの一つの独立空間領域チャネルと対応する。すべての

Figure 0004839182
Corresponds to one independent spatial domain channel of subcarriers. All
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114は

Figure 0004839182
The multi-carrier beamformer 114 is
Figure 0004839182

個の送信信号を形成する。

Figure 0004839182
A number of transmission signals are formed.
Figure 0004839182

個の加算器を備える加算器グループ118において、対応する一つの加算器により、同一の送信アンテナに対応する

Figure 0004839182
In the adder group 118 having one adder, one corresponding adder corresponds to the same transmission antenna.
Figure 0004839182

個の時間領域送信信号を積み重ねて、トータル送信信号を形成し、これにより、異なるマルチキャリアビーム形成器からの、同一送信アンテナに対応する時間領域送信信号は一つの独立の空間領域―周波数領域チャネルと対応することになる。その後、各加算器は形成された送信信号をサイクリックプレフィックス器グループ115に入力する。

Figure 0004839182
Time domain transmission signals are stacked to form a total transmission signal, so that time domain transmission signals corresponding to the same transmission antenna from different multicarrier beamformers are in one independent spatial domain-frequency domain channel Will correspond. Thereafter, each adder inputs the formed transmission signal to the cyclic prefix group 115.
Figure 0004839182

個の加算器は一つの送信アンテナとそれぞれ対応する

Figure 0004839182
Each adder corresponds to one transmit antenna
Figure 0004839182

個の送信信号を出力する。 Output transmission signals.

サイクリックプレフィックス器グループ115は

Figure 0004839182
The cyclic prefix device group 115
Figure 0004839182

個のサイクリックプレフィックス器を備え、各サイクリックプレフィックス器は一本の送信アンテナと対応する。各サイクリックプレフィックス器は、マルチキャリアビーム形成器114からの、同一送信アンテナと対応する送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入して、対応するサイクリックプレフィックスが挿入された送信信号を生成する。

Figure 0004839182
Each cyclic prefix is associated with one transmit antenna. Each cyclic prefix unit inserts a cyclic prefix into a transmission signal corresponding to the same transmission antenna from multicarrier beam former 114, and generates a transmission signal in which the corresponding cyclic prefix is inserted.
Figure 0004839182

個のサイクリックプレフィックス器は

Figure 0004839182
Cyclic prefixes
Figure 0004839182

本の送信アンテナとそれぞれ対応する

Figure 0004839182
Corresponding to each transmit antenna
Figure 0004839182

個の送信信号を出力する。 Output transmission signals.

送信RFリンクグループ116は、サイクリックプレフィックス器グループ115から出力した

Figure 0004839182
The transmission RF link group 116 is output from the cyclic prefix group 115.
Figure 0004839182

個の送信信号を受信し、該

Figure 0004839182
Received transmission signals, and
Figure 0004839182

個の送信信号を対応するRF信号にそれぞれ変換し、各送信信号と対応するRF信号をデュプレクサーグループ130上の

Figure 0004839182
Each of the transmission signals is converted into a corresponding RF signal, and the RF signal corresponding to each transmission signal is converted on the duplexer group 130.
Figure 0004839182

本の送信アンテナを通じて送出する。 Transmit through the transmitting antenna of the book.

具体的に、以下、図8を結合してマルチキャリアMIMO通信システムにおけるマルチキャリアビームの成形プロセスについて詳しく説明する。   Specifically, the multi-carrier beam shaping process in the multi-carrier MIMO communication system will be described in detail below with reference to FIG.

図8に示すように、各マルチキャリアビーム形成器114は、一つのIFFT変調器1141と、乗算器1142と時間遅延器1143からなる

Figure 0004839182
As shown in FIG. 8, each multicarrier beamformer 114 includes one IFFT modulator 1141, a multiplier 1142, and a time delay 1143.
Figure 0004839182

経路の直列組合せとを含む。 Including a series combination of paths.

該IFFT変調器1141は、マルチキャリアビーム割当器113からの対応する

Figure 0004839182
The IFFT modulator 1141 corresponds to the corresponding one from the multicarrier beam assigner 113.
Figure 0004839182

個の周波数領域信号を受信し、IFFT変調によって直列時間領域信号を形成し、該直列時間領域信号を並列に乗算器1142と時間遅延器1143からなる

Figure 0004839182
Receiving frequency domain signals, forming a serial time domain signal by IFFT modulation, and consisting of a multiplier 1142 and a time delay 1143 in parallel with the serial time domain signal
Figure 0004839182

経路の直列組合せへそれぞれ入力する。そのうち、

Figure 0004839182
Input to each series combination of paths. Of which
Figure 0004839182

個の周波数領域信号に対応するサブキャリアは互いに異なる。 The subcarriers corresponding to the frequency domain signals are different from each other.

同時に、ランダムベクトル発生器117は、発生されたランダムベクトルを

Figure 0004839182
At the same time, the random vector generator 117 calculates the generated random vector.
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114の対応するマルチキャリアビーム形成器114に入力する。該ランダムベクトルは、ベクトル

Figure 0004839182
Each multicarrier beamformer 114 is input to a corresponding multicarrier beamformer 114. The random vector is a vector
Figure 0004839182

と、ベクトル

Figure 0004839182
And the vector
Figure 0004839182

を含み、そのうち、

Figure 0004839182
Of which
Figure 0004839182

は、それぞれ第i個のマルチキャリアビーム形成器114のIFFT変調器1141から出力された第j経路の直列時間領域信号の重みと時間遅延を示し、

Figure 0004839182
Represents the weight and time delay of the serial time domain signal of the jth path output from the IFFT modulator 1141 of the i-th multicarrier beamformer 114, respectively.
Figure 0004839182

である。 It is.

乗算器1142と時間遅延器1143からなる各経路の直列組合せは、ランダムベクトル発生器117から出力されたベクトル

Figure 0004839182
The serial combination of each path consisting of the multiplier 1142 and the time delay 1143 is the vector output from the random vector generator 117.
Figure 0004839182

により、入力された直列時間領域信号に対して重み付け処理を行い、ベクトル

Figure 0004839182
To weight the input serial time domain signal and
Figure 0004839182

により、該直列時間領域信号に対して時間遅延処理を行って一つの送信信号を形成する。該重み付け処理と時間遅延処理は

Figure 0004839182
Thus, a time delay process is performed on the serial time domain signal to form one transmission signal. The weighting process and the time delay process
Figure 0004839182

と等しい。 Is equal to

このように、各マルチキャリアビーム形成器114は

Figure 0004839182
Thus, each multi-carrier beamformer 114 is
Figure 0004839182

個の送信信号を形成するため、

Figure 0004839182
In order to form a transmission signal
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114は

Figure 0004839182
The multi-carrier beamformer 114 is
Figure 0004839182

個の送信信号を形成する。ここで、各マルチキャリアビーム形成器114によって形成された

Figure 0004839182
A number of transmission signals are formed. Where each multi-carrier beamformer 114 formed
Figure 0004839182

個の送信信号は、それぞれ

Figure 0004839182
Each transmitted signal
Figure 0004839182

本の送信アンテナの中の一本のアンテナと対応する。

Figure 0004839182
Corresponds to one of the two transmit antennas.
Figure 0004839182

個のマルチキャリアビーム形成器114が出力した

Figure 0004839182
Multi-carrier beamformers 114 output
Figure 0004839182

個の送信信号の中で同一送信アンテナに対応する送信信号は、加算器グループ118中の対応する加算器により積み重ねられ、対応する送信信号を形成した後、サイクリックプレフィックス器グループ115中の対応するサイクリックプレフィックス器に入力され、該対応するサイクリックプレフィックス器により、入力された送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入し、サイクリックプレフィックスが挿入された送信信号を送信RFリンクグループ116に送信する。サイクリックプレフィックス器グループ115中の

Figure 0004839182
Among the transmission signals, the transmission signals corresponding to the same transmission antenna are stacked by the corresponding adders in the adder group 118 to form the corresponding transmission signals, and then the corresponding transmission signals in the cyclic prefix unit group 115. The cyclic prefix is input to the cyclic prefix unit, the cyclic prefix unit inserts the cyclic prefix into the input transmission signal, and the transmission signal with the cyclic prefix inserted is transmitted to the transmission RF link group 116. In cyclic prefix group 115
Figure 0004839182

個のサイクリックプレフィックス器は全部で

Figure 0004839182
All the cyclic prefixes
Figure 0004839182

個のサイクリックプレフィックスが挿入された送信信号を出力する。 A transmission signal with a number of cyclic prefixes inserted is output.

図9は、さらに送信RFリンクグループ116の具体構成を説明する。この送信RFリンクグループ116は、

Figure 0004839182
FIG. 9 further describes a specific configuration of the transmission RF link group 116. This transmit RF link group 116 is
Figure 0004839182

個の並列送信RFリンクを含み、各送信RFリンクは直列に接続された変調器1161と、アップコンバータ1162と、電力増幅器1163とを含み、この電力増幅器は電力の大きい線形増幅器であっても良い。そのうち、該

Figure 0004839182
Each of the transmit RF links includes a modulator 1161, an up-converter 1162, and a power amplifier 1163 connected in series, which may be a high power linear amplifier. . Of which
Figure 0004839182

個の送信RFリンクは、それぞれサイクリックプレフィックス器グループ115から出力された

Figure 0004839182
Transmission RF links are output from the cyclic prefix group 115, respectively.
Figure 0004839182

個の送信信号を該当するRF信号に変換する。 The transmission signals are converted into corresponding RF signals.

図10は、本発明の送信側10のデュプレクサーグループ130を示す図である。そのうち、該デュプレクサーグループ130は

Figure 0004839182
FIG. 10 is a diagram showing the duplexer group 130 on the transmission side 10 of the present invention. Of these, the duplexer group 130
Figure 0004839182

個の並列デュプレクサーを含む。各デュプレクサーは一本の対応する送信アンテナに接続され、かつ送信RFリンクグループ116と受信RFリンクグループ123に接続される。 Includes parallel duplexers. Each duplexer is connected to one corresponding transmit antenna and is connected to the transmit RF link group 116 and the receive RF link group 123.

受信側20
説明を簡単にするため、ここに1つの受信側20のみを示す。
Receiver 20
For simplicity of explanation, only one receiver 20 is shown here.

図11において、この受信側20は、マルチキャリア受信信号プロセッサ210と、フィードバック情報プロセッサ220と、デュプレクサーグループ230と、

Figure 0004839182
In FIG. 11, the receiving side 20 includes a multi-carrier received signal processor 210, a feedback information processor 220, a duplexer group 230,
Figure 0004839182

本のアンテナとを含む。 Including a book antenna.

そのうち、このマルチキャリア受信信号プロセッサ210は、受信RFリンクグループ211と、MIMO受信信号プロセッサ212とを含む。該フィードバック情報プロセッサ220は、MIMO送信信号プロセッサ221と、送信RFリンクグループ222とを含む。   Among these, the multicarrier received signal processor 210 includes a received RF link group 211 and a MIMO received signal processor 212. The feedback information processor 220 includes a MIMO transmit signal processor 221 and a transmit RF link group 222.

該受信RFリンクグループ211は、受信したRF信号を該当する符号ストリームに復元し、MIMO受信信号プロセッサ212へ送信するための受信アンテナの数量

Figure 0004839182
The received RF link group 211 restores the received RF signal to a corresponding code stream, and the number of receiving antennas for transmitting to the MIMO received signal processor 212
Figure 0004839182

と同じの並列の受信RFリンク(図示せず)を有する。 With the same parallel receive RF link (not shown).

該MIMO受信信号プロセッサ212は、符号ストリームを最初のユーザデータに復元し、それを出力する。   The MIMO received signal processor 212 restores the code stream to the first user data and outputs it.

次に、異なるスケジューリング方法に基づいて、本発明のスケジューリングプロセスについて説明する。受信側20にとって、本発明のスケジューリングにおいて、複数のアンテナを有する各受信側20を、同じ数量の一本のアンテナを有する受信側20と考えても良い。したがって、各受信側20が一本のアンテナを有する場合を例として説明するが、各受信側20が複数のアンテナを有する場合にも応用できる。   Next, the scheduling process of the present invention will be described based on different scheduling methods. For the receiving side 20, in the scheduling of the present invention, each receiving side 20 having a plurality of antennas may be considered as the receiving side 20 having the same number of antennas. Therefore, the case where each receiving side 20 has one antenna will be described as an example, but the present invention can be applied to the case where each receiving side 20 has a plurality of antennas.

(第一スケジューリング方法)
各受信側20において、チャネルフェージング状況に基づいて、マルチキャリア受信信号プロセッサ210を介して受信信号を処理することにより、ユーザフィードバック情報を取得し、それをフィードバック情報プロセッサ220へ伝送する。そのうち、該ユーザフィードバック情報は、各サブキャリアにおいて該受信側にとって最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
(First scheduling method)
Each receiving side 20 obtains user feedback information by processing the received signal via the multicarrier received signal processor 210 based on the channel fading situation, and transmits it to the feedback information processor 220. Among them, the user feedback information is the combination of the best transmission beams for the receiving side in each subcarrier.
Figure 0004839182

及びこの最良の送信ビーム組合せの各送信ビームに対応する信号対干渉比

Figure 0004839182
And the signal-to-interference ratio corresponding to each transmit beam of this best transmit beam combination
Figure 0004839182

を含む。

Figure 0004839182
including.
Figure 0004839182

ここで、

Figure 0004839182
here,
Figure 0004839182

は送信側のランダム複素数ベクトルを示し(公式(3)中の

Figure 0004839182
Indicates the random complex vector on the sending side (in formula (3))
Figure 0004839182

に該当する)、

Figure 0004839182
Fall under)
Figure 0004839182

は送信側10と受信側20の間のチャネルフェージングマトリックスを示す。 Indicates a channel fading matrix between the transmitting side 10 and the receiving side 20.

フィードバック情報プロセッサ220は、受信したユーザフィードバック情報に対して処理を行い、それをMIMO通信システムに適するフィードバック信号へ変換する。このフィードバック信号は、受信側20のアンテナを介して、フィードバックチャネルを通じて送信側10へフィードバックされる。   The feedback information processor 220 processes the received user feedback information and converts it into a feedback signal suitable for the MIMO communication system. This feedback signal is fed back to the transmitting side 10 through the feedback channel via the antenna on the receiving side 20.

送信側10のスケジューラー121は、フィードバック信号を受信すると、システムスケジューリングを行う。各受信側20は、各サブキャリアでの最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
When the scheduler 121 on the transmission side 10 receives the feedback signal, it performs system scheduling. Each receiver 20 has the best transmit beam combination on each subcarrier
Figure 0004839182

、及び最良の送信ビーム組合せの各送信ビームに対応する信号対干渉比

Figure 0004839182
And the signal to interference ratio corresponding to each transmit beam of the best transmit beam combination
Figure 0004839182

をフィードバックするので、スケジューリングプロセスは主に、
スケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとを空きとするステップ(1)、
各サブキャリアに対して、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比

Figure 0004839182
So the scheduling process is mainly
A step (1) for freeing a scheduling user list SU and an assigned transmission beam list SB;
For each subcarrier,
All signal-to-interference ratios that have been fed back
Figure 0004839182

を比較して、最大信号対干渉比

Figure 0004839182
The maximum signal-to-interference ratio
Figure 0004839182

を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストSUに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストSBに記入するステップi)と、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比

Figure 0004839182
I) selecting and filling in the scheduling user list SU and filling in the corresponding transmit beam in the assigned transmit beam list SB;
All signal-to-interference ratios that have been fed back
Figure 0004839182

を比較して、スケジューリングされなかったユーザの中から、最大信号対干渉比

Figure 0004839182
The maximum signal-to-interference ratio among unscheduled users
Figure 0004839182

を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストSUに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストSBに記入するステップii)と、
ユーザスケジューリングが終わるまで、ステップi)とステップii)とを繰り返すステップiii)と
を繰り返すステップ(2)、及び
最後に、最終的にすべてのサブキャリアに対して生成されたスケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとに基づいて、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110を制御して、スケジューリングされるユーザのデータストリームを独立する符号ストリームに分け、所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、送信アンテナから送出するようにするステップ(3)を含む。
Step ii) to select and fill in the scheduling user list SU and fill the corresponding transmit beam in the assigned transmit beam list SB, and
Repeat step i) and step ii) until user scheduling is complete Step iii) Repeat step (2), and finally assign the scheduling user list SU finally generated for all subcarriers Based on the transmitted transmission beam list SB, the multi-carrier MIMO data processor 110 is controlled to divide the scheduled user data stream into independent code streams, assign them to predetermined transmission beams of predetermined subcarriers, and transmit antennas. The step (3) of making it send out from is included.

上記スケジューリングステップ(2)において、各サブキャリアについて、ある受信側20(ユーザ)において既にスケジューリングユーザリストSUに加入させており、最良の送信ビーム組合せの中のもう一つの送信ビームを選択した場合、該受信側20が一本のアンテナしかないので、再びスケジューリングされられない。このとき、該サブキャリアに対するスケジューリングは終わる。   In the scheduling step (2), for each subcarrier, when a certain receiving side 20 (user) has already joined the scheduling user list SU and selects another transmission beam in the best transmission beam combination, Since the receiving side 20 has only one antenna, it cannot be scheduled again. At this time, scheduling for the subcarrier ends.

同時に、上記スケジューリングステップ(2)において、各サブキャリアに対して、該ユーザと対応する送信ビームが既に割当て済み送信ビームリストSBに加入された場合、該ユーザは再びスケジューリングされられない。このとき、該サブキャリアに対するスケジューリングは終わる。   At the same time, in the scheduling step (2), for each subcarrier, if a transmission beam corresponding to the user has already been added to the allocated transmission beam list SB, the user is not scheduled again. At this time, scheduling for the subcarrier ends.

各受信側20が複数のアンテナを有する場合、各アンテナを一つの受信側(ユーザ)と想定すると、各受信側が複数のアンテナを有する場合のスケジューリング状況は、各受信側が一本のアンテナしかない場合のスケジューリング状況に近い。   If each receiving side 20 has multiple antennas, assuming that each antenna is one receiving side (user), the scheduling situation when each receiving side has multiple antennas is that each receiving side has only one antenna Close to the scheduling situation.

(第二スケジューリング方法)
本発明のマルチキャリアMIMO通信システムが各サブキャリアでの送信ビーム間の干渉を考慮し、かつスケジューリングしようとするユーザの数が固定された

Figure 0004839182
(Second scheduling method)
The multi-carrier MIMO communication system of the present invention considers interference between transmission beams on each subcarrier, and the number of users to be scheduled is fixed
Figure 0004839182

個である場合、各受信側20において、チャネルフェージング状況に基づいて、マルチキャリア受信信号プロセッサ210により受信信号を処理することによって、ユーザフィードバック情報を取得し、それをフィードバック情報プロセッサ220へ伝送する。そのうち、該ユーザフィードバック情報は、各サブキャリアで、該受信側20にとって最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
If so, the user feedback information is obtained by processing the received signal by the multicarrier received signal processor 210 on the receiving side 20 based on the channel fading situation, and is transmitted to the feedback information processor 220. Among them, the user feedback information is the best transmission beam combination for the receiving side 20 in each subcarrier.
Figure 0004839182

と、該最良の送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
And the best transmit beam combination
Figure 0004839182

の各送信ビームに対応する信号対干渉比

Figure 0004839182
Signal-to-interference ratio for each transmit beam
Figure 0004839182

と、該受信側に対して干渉が最小の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
And a combination of transmission beams with minimum interference to the receiving side
Figure 0004839182

とを含む。ここで、各サブキャリアで、最良の送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
Including. Where the best transmit beam combination for each subcarrier
Figure 0004839182

の最良の送信ビームの数及び受信側に干渉が最小の(M-1)個の送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
(M-1) transmit beam combinations with the least number of transmit beams and minimum interference on the receiver side
Figure 0004839182

の送信ビームの数に対して、実際のチャネル状況に基づいて選定しても良い。その原則としては、同一の送信ビームは同時にこの二つの組合せに含められることができない。

Figure 0004839182
May be selected based on the actual channel condition. In principle, the same transmit beam cannot be included in the two combinations at the same time.
Figure 0004839182

ここで、Sは、各サブキャリアでの

Figure 0004839182
Where S is the number of subcarriers
Figure 0004839182

個のビームの中から(M-1)個の干渉の最小の異なるビームを選出するあらゆる可能性の集合を示す。 We show the set of all possibilities to select the (M-1) different minimum beams of interference from the beams.

フィードバック情報プロセッサ220は、受信したユーザフィードバック情報を処理し、それをMIMO通信システムに適するフィードバック信号へ変換する。このフィードバック信号は、受信側20のアンテナにより、フィードバックチャネルを介して送信側10へフィードバックされる。   The feedback information processor 220 processes the received user feedback information and converts it into a feedback signal suitable for the MIMO communication system. This feedback signal is fed back to the transmitting side 10 via the feedback channel by the antenna on the receiving side 20.

送信側10のスケジューラー121は、フィードバック信号を受信すると、システムスケジューリングを行う。このとき、各受信側20が、各サブキャリアでの最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
When the scheduler 121 on the transmission side 10 receives the feedback signal, it performs system scheduling. At this time, each receiving side 20 has the best transmission beam combination in each subcarrier.
Figure 0004839182

と、該最良の送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
And the best transmit beam combination
Figure 0004839182

の各送信ビームに対応する信号対干渉比

Figure 0004839182
Signal-to-interference ratio for each transmit beam
Figure 0004839182

と、該受信側に対する干渉が最小の(M-1)個の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
And (M-1) transmission beam combinations with minimum interference to the receiving side
Figure 0004839182

とをフィードバックするので、スケジューリングプロセスは主に、
スケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとを空きとするステップ(1)、
各サブキャリアに対して、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比

Figure 0004839182
The scheduling process is mainly
A step (1) for freeing a scheduling user list SU and an assigned transmission beam list SB;
For each subcarrier,
All signal-to-interference ratios that have been fed back
Figure 0004839182

を比較して、最大信号対干渉比

Figure 0004839182
The maximum signal-to-interference ratio
Figure 0004839182

を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストSUに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストSBに記入するステップi)と、
スケジューリングユーザリストの中のユーザに対して、対応する組合せ

Figure 0004839182
I) selecting and filling in the scheduling user list SU and filling in the corresponding transmit beam in the assigned transmit beam list SB;
Corresponding combinations for users in the scheduling user list
Figure 0004839182

の中から対応する干渉の最小の送信ビームを選出し、その後、該干渉の最小の送信ビームに基づいて、対応する最大の信号対干渉比のユーザを選出し、該ユーザをスケジューリングユーザリストに記入するとともに、該ユーザと対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに記入するステップii)と、
該サブキャリアでのユーザスケジューリングが終わるまで、ステップi)とステップii)とを繰り返すステップiii)と
を繰り返すステップ(2)、及び
最後に、最終的にすべてのサブキャリアに対して生成されたスケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとに基づいて、マルチキャリアMIMOデータプロセッサ110を制御して、スケジューリングされるユーザのデータストリームを独立する符号ストリームに分け、所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、送信アンテナから送出するようにするステップ(3)を含む。
The corresponding minimum transmission beam of interference is selected, and the corresponding maximum signal-to-interference ratio user is selected based on the minimum transmission beam of interference, and the user is entered in the scheduling user list. And step ii) of entering the transmit beam corresponding to the user in the assigned transmit beam list;
Step (2) repeating step iii), repeating steps i) and ii) until user scheduling on the subcarrier is finished, and finally scheduling generated for all subcarriers Based on the user list SU and the assigned transmission beam list SB, the multi-carrier MIMO data processor 110 is controlled to divide the scheduled user data stream into independent code streams, and a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier. And transmitting from the transmitting antenna (3).

(第三スケジューリング方法)
本発明のマルチキャリアMIMO通信システムは送信ビーム間の干渉及びこの干渉がシステム容量に対する影響を考慮した場合、各受信側20において、チャネルフェージング状況に基づいて、マルチキャリア受信信号プロセッサ210により受信信号を処理することによって、ユーザフィードバック情報を取得し、それをフィードバック情報プロセッサ220へ伝送する。そのうち、このユーザフィードバック情報には、各サブキャリアで該受信側20にとって最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
(Third scheduling method)
In the multicarrier MIMO communication system of the present invention, when the interference between transmission beams and the influence of this interference on the system capacity are taken into consideration, the reception signals are received by the multicarrier reception signal processor 210 on the reception side 20 based on the channel fading situation. By processing, user feedback information is obtained and transmitted to the feedback information processor 220. Among them, this user feedback information includes the best transmission beam combination for the receiving side 20 in each subcarrier.
Figure 0004839182

と、該最良の送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
And the best transmit beam combination
Figure 0004839182

で各送信ビームと対応する等価チャネルゲイン

Figure 0004839182
At each transmit beam and the corresponding equivalent channel gain
Figure 0004839182

と、該受信側に対する干渉が最小である送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
And a transmission beam combination that minimizes interference with the receiving side
Figure 0004839182

と、該組合せ

Figure 0004839182
And the combination
Figure 0004839182

で各送信ビームが該受信側に対する最良の送信ビームの性能損失比

Figure 0004839182
Where each transmit beam is the best transmit beam performance loss ratio for the receiver
Figure 0004839182

とが含まれる。

Figure 0004839182
And are included.
Figure 0004839182

フィードバック情報プロセッサ220は、受信したユーザフィードバック情報を処理して、それをMIMO通信システムに適するフィードバック信号(RF信号)へ変換する。このフィードバック信号は、受信側20のアンテナからフィードバックチャネルを介して送信側10へフィードバックされる。   The feedback information processor 220 processes the received user feedback information and converts it into a feedback signal (RF signal) suitable for the MIMO communication system. This feedback signal is fed back from the antenna on the reception side 20 to the transmission side 10 via a feedback channel.

送信側10のスケジューラー121は、フィードバック信号を受信すると、システムスケジューリングを行う。この時、各受信側20が、各サブキャリアでの最良の送信ビームの組合せ

Figure 0004839182
When the scheduler 121 on the transmission side 10 receives the feedback signal, it performs system scheduling. At this time, each receiving side 20 has the best transmission beam combination on each subcarrier.
Figure 0004839182

と、該組合せ

Figure 0004839182
And the combination
Figure 0004839182

で各送信ビームの等価チャネルゲイン

Figure 0004839182
At each transmit beam equivalent channel gain
Figure 0004839182

と、該受信側に対する干渉が最小である送信ビーム組合せ

Figure 0004839182
And a transmission beam combination with minimum interference to the receiving side
Figure 0004839182

と、該組合せ

Figure 0004839182
And the combination
Figure 0004839182

での各送信ビームが該受信側に対する最良の送信ビームの性能損失比

Figure 0004839182
Each transmit beam at the best transmit beam performance loss ratio for the receiver
Figure 0004839182

とをフィードバックするので、スケジューリングプロセスは主に、
スケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとを空きとするステップ(1)、
各サブキャリアに対して、
フィードバックされてきたすべての等価チャネルゲイン

Figure 0004839182
The scheduling process is mainly
Step (1) of making the scheduling user list SU and the allocated transmission beam list SB empty,
For each subcarrier,
All equivalent channel gains that have been fed back
Figure 0004839182

を比較して、最大等価チャネルゲイン

Figure 0004839182
The maximum equivalent channel gain
Figure 0004839182

を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストSUに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストSBに記入するステップi)と、
スケジューリングユーザリストの中のユーザに対して、その対応する組合せ

Figure 0004839182
I) selecting and filling in the scheduling user list SU and filling in the corresponding transmit beam in the assigned transmit beam list SB;
For users in the scheduling user list, their corresponding combinations
Figure 0004839182

から対応する干渉が最小である送信ビームを選出し、その後、この干渉が最小である送信ビームに対応する最大信号対干渉比を有するユーザを選出するステップii)と、
フィードバックされてきた性能損失比

Figure 0004839182
Selecting a transmission beam with a minimum corresponding interference from ii, then selecting a user with a maximum signal-to-interference ratio corresponding to the transmission beam with the minimum interference; and ii)
Performance loss ratio that has been fed back
Figure 0004839182

に基づいて、該ユーザの加入がシステム容量を向上させたかどうかを判断し、該ユーザの加入がシステム容量を向上させた場合、該ユーザをスケジューリングユーザリストSUに記入し、該ユーザに対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストSBに記入し、該ユーザの加入がシステム容量を低下させた場合、該ユーザをスケジューリングユーザリストに記入せず、スケジューリングを完了させるステップiii)と、該ユーザが加入した後、該サブキャリアでのスケジューリングが終わるまでステップi)とiii)を繰り返すステップiv)と
を繰り返すステップ(2)、及び
最後に、最終的にすべてのサブキャリアに対して生成したスケジューリングユーザリストSUと割当て済み送信ビームリストSBとに基づいて、MIMOデータプロセッサ110を制御して、ユーザのデータストリームを独立する符号ストリームに分け、所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、送信アンテナから送信するステップ(3)を含む。
To determine whether the user's subscription has increased system capacity, and if the user's subscription has increased system capacity, enter the user in the scheduling user list SU and send corresponding to the user If the beam is entered in the assigned transmit beam list SB, and the user's subscription reduces system capacity, the user does not enter the scheduling user list, and the scheduling is completed, step iii), and the user has subscribed Then, repeat step i) and iii) until step iv) is repeated until scheduling on the subcarrier is completed.Step (2) repeats, and finally, scheduling user list SU generated for all subcarriers finally. And the MIMO data processor 110 based on the assigned transmit beam list SB and the user Divided into code stream independent data streams, allocated in a predetermined transmission beam of a given sub-carrier, comprising the step (3) to be transmitted from the transmitting antenna.

したがって、この第三スケジューリング方法は、適応的にユーザをスケジューリングすることができ、そしてチャネル状況を充分に利用し、最大のチャネル容量を提供することができる。   Therefore, this third scheduling method can adaptively schedule users and can fully utilize channel conditions and provide maximum channel capacity.

本発明のスケジューリングシステム及びスケジューリング方法の優位性を明確に示すために、図12から図14までを参照すると、実際のチャネルにおいて異なるスケジューリング方法の性能比較を示している。そのうち、サブキャリア数は

Figure 0004839182
In order to clearly show the superiority of the scheduling system and the scheduling method of the present invention, referring to FIGS. 12 to 14, performance comparison of different scheduling methods in an actual channel is shown. Of these, the number of subcarriers
Figure 0004839182

であり、符号ストリーム数はL=3であり、送信電力はP=10である。 The number of code streams is L = 3, and the transmission power is P = 10.

図12において、横座標はRicean因子

Figure 0004839182
In FIG. 12, the abscissa is the Ricean factor.
Figure 0004839182

を示し、縦座標は得られたチャネル容量を示す。送信側のアンテナ数が2、ユーザ数が32である場合、Ricean因子

Figure 0004839182
And the ordinate indicates the channel capacity obtained. If the number of antennas on the transmitting side is 2 and the number of users is 32, the Ricean factor
Figure 0004839182

の増加につれ、チャネル容量が次第に低下し、参考文献1に開示された方法と従来ランダムガウス重み付け方法に比べて、本発明の通信方法は、チャネル容量の減少量が少なくて相対的に平坦である。 As the channel capacity increases, the channel capacity gradually decreases. Compared with the method disclosed in Reference 1 and the conventional random Gaussian weighting method, the communication method of the present invention has a smaller amount of decrease in channel capacity and is relatively flat. .

図13において、横座標はユーザ数を示し、縦座標は得られたチャネル容量を示す。Ricean因子

Figure 0004839182
In FIG. 13, the abscissa indicates the number of users and the ordinate indicates the obtained channel capacity. Ricean factor
Figure 0004839182

が10、送信側のアンテナ数が2である場合、参考文献1に開示された方法と従来ランダムガウス重み付け方法に比べて、本発明の通信方法は、ユーザ数の増加につれ、より大きいチャネル容量の増加量が取得できる。 10 and the number of antennas on the transmission side is 2, compared with the method disclosed in Reference 1 and the conventional random Gaussian weighting method, the communication method of the present invention has a larger channel capacity as the number of users increases. Increase amount can be acquired.

図14において、横座標は送信側の送信アンテナ数を示し、縦座標は得られたチャネル容量を示す。ユーザ数が256である場合、参考文献1に開示された方法と従来ランダムガウス重み付け方法に比べて、本発明の通信方法は、送信アンテナ数の増加につれ、より大きいチャネル容量の増加量が取得できる。   In FIG. 14, the abscissa indicates the number of transmitting antennas on the transmitting side, and the ordinate indicates the obtained channel capacity. When the number of users is 256, compared with the method disclosed in Reference 1 and the conventional random Gaussian weighting method, the communication method of the present invention can acquire a larger channel capacity increase amount as the number of transmission antennas increases. .

上記の比較からわかるように、本発明のマルチキャリア通信システムと通信方法が提供するチャネル容量は、参考文献1に開示された方法と従来ランダムガウス重み付け方法が提供するチャネル容量より大きい。   As can be seen from the above comparison, the channel capacity provided by the multicarrier communication system and communication method of the present invention is larger than the channel capacity provided by the method disclosed in Reference 1 and the conventional random Gaussian weighting method.

以上述べたように、本発明のマルチキャリアMIMO通信システムと通信方法は、その時のチャネル状況、異なるフィードバック信号によって、ユーザスケジュールを行うことができ、システム制御の知能化及び通信安定性を向上させ、常に最大のシステム容量を維持した。最大のシステム容量の取得に加えて、本発明のマルチキャリアMIMO通信システムは新しいアルゴリズムを採用したので、従来のマルチキャリアMIMO通信システムが多くの擬似ランダム発生器を利用して多くのランダム数を発生するデメリットを解決するとともに、ランダムベクトルの連合確率密度関数を最適化することができ、アルゴリズムの難しさを向下させることもできる。   As described above, the multi-carrier MIMO communication system and the communication method of the present invention can perform user scheduling according to the channel status at that time, different feedback signals, improve system control intelligence and communication stability, Always maintained maximum system capacity. In addition to obtaining the maximum system capacity, the multi-carrier MIMO communication system of the present invention employs a new algorithm, so the conventional multi-carrier MIMO communication system generates many random numbers using many pseudo-random generators. In addition to solving the disadvantages, the associated probability density function of random vectors can be optimized, and the difficulty of the algorithm can be reduced.

(a)と(b)は基地局に一つの送信アンテナが設けられ、かつ二つのユーザを有する際のシステム構成を示す図である。(a) And (b) is a figure which shows the system configuration | structure at the time of having one transmission antenna in a base station and having two users. (a)はチャネル状況が良好のときのチャネルゲインを示し、(b)はチャネルにラインオブサイト(Line Of Sight、LOS)が存在するときのチャネルゲインを示し、(c)はシステムがスロー・フェージング状態にあるときのチャネルゲインを示す。(a) shows the channel gain when the channel condition is good, (b) shows the channel gain when the channel has line of sight (Line Of Sight, LOS), and (c) shows that the system The channel gain when in the fading state is shown. 従来のMIMO通信システムでマルチキャリアランダムビームの成形を実現する装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus which implement | achieves shaping | molding of a multicarrier random beam in the conventional MIMO communication system. 本発明のランダム送信ビームの成形に基づくマルチキャリアMIMO通信システムのブロック図である。1 is a block diagram of a multi-carrier MIMO communication system based on shaping a random transmit beam of the present invention. FIG. 図4に示すマルチキャリアMIMO通信システムのユーザスケジューリングのフローチャートである。5 is a flowchart of user scheduling of the multicarrier MIMO communication system shown in FIG. 4. 本発明のマルチキャリアMIMO通信システムが採用するフレームの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the flame | frame employ | adopted by the multicarrier MIMO communication system of this invention. さらに本発明のMIMO通信システムの送信側10の構造を示す図である。Furthermore, it is a figure which shows the structure of the transmission side 10 of the MIMO communication system of this invention. 図7に示すマルチキャリアビーム形成器114の具体構造図である。FIG. 8 is a specific structural diagram of the multicarrier beam former 114 shown in FIG. 7. 送信側10の送信RFリンクグループの構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration of a transmission RF link group on a transmission side 10. FIG. 本発明の送信側10のデュプレクサーグループ130を示す図である。It is a figure which shows the duplexer group 130 of the transmission side 10 of this invention. さらに本発明のMIMO通信システムの受信側20の構成を示す図である。Furthermore, it is a figure which shows the structure of the receiving side 20 of the MIMO communication system of this invention. 実際のチャネル状況における異なるスケジューリング方法の性能比較図である。It is a performance comparison figure of the different scheduling methods in an actual channel condition. 実際のチャネル状況における異なるスケジューリング方法の性能比較図である。It is a performance comparison figure of the different scheduling methods in an actual channel condition. 実際のチャネル状況における異なるスケジューリング方法の性能比較図である。It is a performance comparison figure of the different scheduling methods in an actual channel condition.

符号の説明Explanation of symbols

10…送信側、20…受信側、110…マルチキャリアMIMOデータプロセッサ、120…マルチキャリアMIMOスケジューラー、130…デュプレクサーグループ、210…マルチキャリア受信信号プロセッサ、220…フィードバック情報プロセッサ、230…デュプレクサーグループ、111…ユーザセレクター、112…分流器、113…キャリアビーム割当器、114…マルチキャリアビーム形成器、116…送信RFリンクグループ、117…ランダムベクトル発生器、118…加算器グループ、121…スケジューラー、122…MIMO受信信号プロセッサ、123…受信RFリンクグループ、211…受信RFリンクグループ、212…MIMO受信信号プロセッサ、221…MIMO送信信号プロセッサ、222…送信RFリンクグループ、1141…IFFT変調器、1142…乗算器、1143…時間遅延器、115…サイクリックプレフィックス器グループ、1161…変調器、1162…アップコンバータ、1163…電力増幅器、   10 ... Transmitting side, 20 ... Receiving side, 110 ... Multicarrier MIMO data processor, 120 ... Multicarrier MIMO scheduler, 130 ... Duplexer group, 210 ... Multicarrier received signal processor, 220 ... Feedback information processor, 230 ... Duplexer group 111 ... User selector, 112 ... Shunt, 113 ... Carrier beam allocator, 114 ... Multicarrier beamformer, 116 ... Transmit RF link group, 117 ... Random vector generator, 118 ... Adder group, 121 ... Scheduler, 122 ... MIMO received signal processor, 123 ... received RF link group, 211 ... received RF link group, 212 ... MIMO received signal processor, 221 ... MIMO transmitted signal processor, 222 ... transmitted RF link group, 1141 ... IFFT modulator, 1142 ... Multiplier, 1143 ... time delay, 115 ... cyclic prefix unit glue , 1161 ... modulator, 1162 ... upconverter, 1163 ... power amplifier,

Claims (11)

少なくともチャネル推定信号とユーザデータとを有するデータフレームを送信する送信側(10)と、送信側(10)が送信したデータフレームを受信し、対応するフィードバック信号を生成し、ユーザデータを復元する少なくとも一つの受信側(20)とを含むマルチキャリアMIMO通信システムであって、

前記送信側(10)は、
データフレームを送信し、受信側(20)からのフィードバック信号を受信するデュプレクサーグループ(130)及びその上に設置された送信アンテナと、
該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成するマルチキャリアMIMOスケジューラー(120)と、
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングを必要とするユーザを選択し、選択されたユーザのデータから対応するマルチキャリア送信信号を生成するマルチキャリアMIMOデータプロセッサ(110)と
を含み、該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成し、該スケジューリング情報を利用してユーザスケジューリングを行い、

該スケジューリング情報は、スケジュールしようとするユーザと、各ユーザがサポートする符号ストリームと、各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビームと
を含み、

前記受信側(20)は、
送信側(10)からのデータフレームを受信し、ユーザフィードバック情報を送信するデュプレクサーグループ(230)及びその上に設置された送信アンテナと、
データフレームに基づいてフィードバックデータを生成し、ユーザデータを復元するマルチキャリア受信信号プロセッサ(210)と、
ユーザフィードバック情報をフィードバック信号に変換するフィードバック情報プロセッサ(220)と
を含み、

前記マルチキャリアMIMOスケジューラー(120)は、
受信したフィードバック信号を対応する符号ストリームに変換する受信RFリンクグループ(123)と、
変換された符号ストリームに対して時空信号処理を行って、対応するスケジューリング情報を取得するMIMO受信信号プロセッサ(122)と、
該スケジューリング情報に基づいてマルチキャリアMIMOデータプロセッサ(110)の信号処理を制御するスケジューラー(121)と
を含み、

前記マルチキャリアMIMOデータプロセッサ(110)は、
スケジューリング情報に基づいて、スケジューリングされるユーザを選択するユーザセレクタ(111)と、
スケジューリングされるユーザのユーザデータに対して分流処理を行い、複数の符号ストリームを出力する複数の並列の分流器(112)と、
スケジューリング情報に基づいて、分流器から出力された符号ストリームをそれぞれスケジューリング情報によって指定された対応するサブキャリアの対応するビームに割当て、複数の周波数領域信号を形成するキャリアビーム割当器(113)と、
ランダムベクトルを発生して出力するランダムベクトル発生器(117)と、
キャリアビーム割当器(113)からの周波数領域信号、及びランダムベクトル発生器(117)からのランダムベクトルに基づいて、それぞれ一つの送信アンテナと対応する時間領域信号を形成する複数の並列のマルチキャリアビーム形成器(114)と、
複数の加算器を備え、各加算器が同一送信アンテナに対応する時間領域信号をそれぞれ積み重ねて一つの送信信号を形成する加算器グループ(118)と、
複数のサイクリックプレフィックス器を備え、各サイクリックプレフィックス器が、加算器から出力された対応する送信信号の中にサイクリックプレフィックスをそれぞれ挿入するサイクリックプレフィックス器グループ(115)と、
サイクリックプレフィックス器グループ(115)から出力された複数の送信信号を受信し、該複数の送信信号を対応するRF信号にそれぞれ変換する送信RFリンクグループ(116)と
を含むことを特徴とするマルチキャリアMIMO通信システム。
A transmitting side (10) for transmitting a data frame having at least a channel estimation signal and user data; and a data frame transmitted by the transmitting side (10) is received, a corresponding feedback signal is generated, and at least user data is restored A multi-carrier MIMO communication system including one receiving side (20),

The sender (10)
A duplexer group (130) for transmitting a data frame and receiving a feedback signal from the reception side (20), and a transmission antenna installed thereon;
A multi-carrier MIMO scheduler (120) that generates scheduling information based on the feedback signal;
A multi-carrier MIMO data processor (110) that selects a user who needs scheduling based on scheduling information and generates a corresponding multi-carrier transmission signal from the selected user's data;
And generating scheduling information based on the feedback signal, performing user scheduling using the scheduling information,

The scheduling information includes a user to be scheduled, a code stream supported by each user, a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier that transmits each code stream , and

The receiving side (20)
A duplexer group (230) for receiving a data frame from the transmission side (10) and transmitting user feedback information, and a transmission antenna installed thereon;
A multi-carrier received signal processor (210) that generates feedback data based on the data frame and recovers user data;
A feedback information processor (220) for converting user feedback information into a feedback signal;

The multi-carrier MIMO scheduler (120)
A received RF link group (123) for converting the received feedback signal into a corresponding code stream;
A MIMO reception signal processor (122) that performs space-time signal processing on the converted code stream to obtain corresponding scheduling information;
A scheduler (121) for controlling signal processing of the multicarrier MIMO data processor (110) based on the scheduling information;
Including

The multi-carrier MIMO data processor (110) is
A user selector (111) for selecting users to be scheduled based on scheduling information;
A plurality of parallel shunts (112) for shunting user data of users to be scheduled and outputting a plurality of code streams;
A carrier beam allocator (113) for allocating a code stream output from the shunt to a corresponding beam of a corresponding subcarrier designated by the scheduling information based on the scheduling information, and forming a plurality of frequency domain signals;
A random vector generator (117) for generating and outputting a random vector;
A plurality of parallel multi-carrier beams each forming a time domain signal corresponding to one transmission antenna based on the frequency domain signal from the carrier beam allocator (113) and the random vector from the random vector generator (117) A former (114);
An adder group (118) comprising a plurality of adders, each adder stacking time domain signals corresponding to the same transmission antenna to form one transmission signal;
A cyclic prefix group (115) including a plurality of cyclic prefix units, each cyclic prefix unit respectively inserting a cyclic prefix into the corresponding transmission signal output from the adder;
A transmission RF link group (116) for receiving a plurality of transmission signals output from the cyclic prefix group (115) and converting the plurality of transmission signals into corresponding RF signals, respectively. A featured multi-carrier MIMO communication system.
前記フィードバック信号は、各サブキャリアで各受信側(20)にとって最良の送信ビーム組合せ及び該最良の送信ビーム組合せの中の各送信ビームに対応する信号対干渉比を含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The feedback signal includes a best transmit beam combination for each receiver (20) on each subcarrier and a signal to interference ratio corresponding to each transmit beam in the best transmit beam combination. The multicarrier MIMO communication system according to 1.
前記フィードバック信号は、さらに各サブキャリアでの各受信側(20)に対する干渉の最も小さい送信ビーム組合せを含むことを特徴とする請求項2に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The multi-carrier MIMO communication system according to claim 2, wherein the feedback signal further includes a transmission beam combination with the smallest interference to each receiving side (20) in each subcarrier.
前記フィードバック信号は、各サブキャリアで各受信側にとって最良の送信ビーム組合せと、該組合せとの各送信ビームの等価チャネルゲインと、該受信側に対する干渉の最も小さい送信ビーム組合せと、該受信側に対する干渉が最小である送信ビームの組合せの中の各送信ビームの前記受信側に対する最良の送信ビームの性能損失比とを含むことを特徴とする請求項1に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The feedback signal includes the best transmit beam combination for each receiver on each subcarrier, the equivalent channel gain of each transmit beam with the combination, the transmit beam combination with the least interference to the receiver , and the receive side. The multi-carrier MIMO communication system according to claim 1, further comprising: a performance loss ratio of a best transmission beam to the receiving side of each transmission beam in a combination of transmission beams having the least interference .
前記送信RFリンクグループ(116)は、サイクリックプレフィックス器グループ(115)から出力された複数の送信信号を対応するRF信号にそれぞれ変換する複数の並列の送信RFリンクを含み、各送信RFリンクは、直列に接続された一つの変調器(1161)と、一つのアップコンバータ(1162)と、一つの電力増幅器(1163)とを含むことを特徴とする請求項に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The transmission RF link group (116) includes a plurality of parallel transmission RF links that respectively convert a plurality of transmission signals output from the cyclic prefix unit (115) into corresponding RF signals, and each transmission RF link includes The multi-carrier MIMO communication system according to claim 1 , comprising one modulator (1161) connected in series, one up-converter (1162), and one power amplifier (1163). .
前記マルチキャリア受信信号プロセッサ(210)は、
受信したRF信号に対して復調と周波数変換処理を行い、対応する符号ストリームを得る受信RFリンクグループ(211)と、
該符号ストリームに基づいて対応するユーザフィードバック情報を生成するとともに、ユーザデータを復元して出力するMIMO受信信号プロセッサ(212)とを含み、
前記フィードバック情報プロセッサ(220)は、
ユーザフィードバック情報をフィードバック信号に変換するMIMO送信信号プロセッサ(221)と、
該フィードバック信号を対応するRF信号に変換する送信RFリンクグループ(222)と
を含むことを特徴とする請求項に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The multi-carrier received signal processor (210)
A received RF link group (211) that performs demodulation and frequency conversion processing on the received RF signal and obtains a corresponding code stream;
A MIMO reception signal processor (212) for generating corresponding user feedback information based on the code stream and restoring and outputting user data;
The feedback information processor (220)
A MIMO transmit signal processor (221) for converting user feedback information into a feedback signal;
The multi-carrier MIMO communication system according to claim 5 , further comprising: a transmission RF link group (222) for converting the feedback signal into a corresponding RF signal.
ランダムベクトル発生器により発生されたベクトルは、重みベクトルと時間遅延ベクトルであることを特徴とする請求項に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
The multicarrier MIMO communication system according to claim 6 , wherein the vectors generated by the random vector generator are a weight vector and a time delay vector.
各マルチキャリアビーム形成器(114)は、一つのIFFT変調器(1141)、及び乗算器(1142)と時間遅延器(1143)からなる複数の直列組合せを含み、IFFT変調器(1141)は、キャリアビーム割当器(113)からの周波数領域信号に対してIFFT変調を行って直列時間領域信号を形成し、該直列時間領域信号を同時に前記複数の直列組合せに入力し、
乗算器(1142)と時間遅延器(1143)からなる各直列組合せにおいて、乗算器(1142)と時間遅延器(1143)は、ランダムベクトル発生器(117)からの重みベクトルと時間遅延ベクトルに基づいて、該直列時間領域信号に対して順次重み付け処理と時間遅延処理を行い、一つの送信アンテナに対応する時間領域信号を生成することを特徴とする請求項に記載のマルチキャリアMIMO通信システム。
Each multi-carrier beamformer (114) includes one IFFT modulator (1141) and a plurality of serial combinations of a multiplier (1142) and a time delay (1143), and the IFFT modulator (1141) IFFT modulation is performed on the frequency domain signal from the carrier beam assigner (113) to form a serial time domain signal, and the serial time domain signal is simultaneously input to the plurality of serial combinations;
In each series combination of the multiplier (1142) and the time delay (1143), the multiplier (1142) and the time delay (1143) are based on the weight vector and the time delay vector from the random vector generator (117). The multi-carrier MIMO communication system according to claim 7 , wherein weighting processing and time delay processing are sequentially performed on the serial time domain signal to generate a time domain signal corresponding to one transmission antenna.
ランダムビーム形成を行うマルチキャリアMIMO通信方法であって、
受信側で、送信側の送信アンテナと受信側の受信アンテナの間のチャネルフェージング状況に基づいてフィードバック信号を生成し、該フィードバック信号を送信側にフィードバックするステップ(a)と、
送信側で、該フィードバック信号を受信し、該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成するステップ(b)と、
送信側で、スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのデータから対応するマルチキャリア送信信号を形成し、更に対応する送信アンテナにより該マルチキャリア送信信号を送出するステップ(c)と、
受信側で、受信した送信ビームに基づいてユーザデータを復元するステップ(d)と
を含み、
前記ステップ(c)は、
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングしようとするユーザを選択するステップi)と、
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのユーザデータを対応する符号ストリームに分けるステップii)と、
スケジューリング情報に基づいて各符号ストリームを所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、同一の空間領域チャネルに割当られたすべてのサブキャリアに対する符号ストリームに対してそれぞれIFFT変調を行い、各空間領域チャネルにより送信アンテナとそれぞれ対応する並列のマルチ経路の直列時間領域信号を出力するステップiii)と、
各経路の直列時間領域信号に対して順次重み付け処理と時間遅延処理を行って対応する送信信号を形成し、同一送信アンテナに対応する送信信号を積み重ね、積み重ねて得られたマルチキャリア送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入して、対応する送信アンテナを通して送信するステップiv)と
を含み、

前記スケジューリング情報は、スケジューリングしようとするユーザと、各ユーザのサポートする符号ストリームと、各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビームとを含み、

前記フィードバック信号は、各サブキャリアで、各受信側にとって最良の送信ビームの組合せと、該最良の送信ビームの組合せの中の各送信ビームに対応する信号対干渉比とを含み、

前記ステップ(b)は、
スケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとを空きとするステップ(1)、
各サブキャリアに対して、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比を比較して、最大信号対干渉比を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストに加入させ、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに加入させるステップi)と、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比を比較して、スケジューリングされなかったユーザの中から、最大信号対干渉比を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストに加入させ、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに加入させるステップii)と、
該サブキャリアでのユーザスケジューリングが終わるまで、ステップi)とii)を繰り返すステップ iii)と
を繰り返すステップ(2)、及び
最後に、最終的にすべてのサブキャリアに対して生成したスケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとに基づいて、システムのユーザスケジューリングを行うステップ(3)
を含むことを特徴とするマルチキャリアMIMO通信方法。
A multi-carrier MIMO communication method for performing random beam forming ,
On the receiving side, generating a feedback signal based on the channel fading situation between the transmitting antenna on the transmitting side and the receiving antenna on the receiving side, and feeding back the feedback signal to the transmitting side (a);
Receiving (b) the feedback signal on the transmission side and generating scheduling information based on the feedback signal;
On the transmitting side, a step of forming a corresponding multicarrier transmission signal from user data scheduled based on the scheduling information, and further transmitting the multicarrier transmission signal by a corresponding transmission antenna;
Step (d) of restoring user data on the receiving side based on the received transmission beam;
Including
Step (c)
Selecting a user to be scheduled based on scheduling information i);
Ii) dividing user data of users scheduled based on scheduling information into corresponding code streams;
Each code stream is allocated to a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier based on the scheduling information, and IFFT modulation is performed on each code stream for all subcarriers allocated to the same spatial domain channel. Step iii) of outputting parallel multipath serial time domain signals respectively corresponding to the transmitting antennas by
The serial time domain signal of each path is sequentially weighted and time-delayed to form a corresponding transmission signal, and the transmission signals corresponding to the same transmission antenna are stacked, and the multicarrier transmission signal obtained by stacking is transmitted to the multicarrier transmission signal. Insert a click prefix and transmit through the corresponding transmit antenna iv) and
Including

The scheduling information includes a user to be scheduled, a code stream supported by each user, and a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier that transmits each code stream,

The feedback signal includes, on each subcarrier, the best transmit beam combination for each receiver and a signal to interference ratio corresponding to each transmit beam in the best transmit beam combination;

Step (b)
Step (1) for freeing a scheduling user list and an assigned transmission beam list,
For each subcarrier,
Comparing all the signal-to-interference ratios that have been fed back, selecting the user with the highest signal-to-interference ratio and joining it to the scheduling user list, and joining the corresponding transmit beam to the assigned transmit beam list i) When,
Comparing all signal-to-interference ratios that have been fed back, selecting the user with the highest signal-to-interference ratio from among the unscheduled users, joining the scheduling user list, and assigning the corresponding transmit beam Step ii) to join the transmit beam list; and
Repeat steps i) and ii) until user scheduling on the subcarrier is completed.
Repeat step (2), and
Finally, based on the scheduling user list and allocated transmission beam list finally generated for all subcarriers, the step of performing system user scheduling (3)
Multicarrier MIMO communication method, which comprises a.
ランダムビーム形成を行うマルチキャリアMIMO通信方法であって、
受信側で、送信側の送信アンテナと受信側の受信アンテナの間のチャネルフェージング状況に基づいてフィードバック信号を生成し、該フィードバック信号を送信側にフィードバックするステップ(a)と、
送信側で、該フィードバック信号を受信し、該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成するステップ(b)と、
送信側で、スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのデータから対応するマルチキャリア送信信号を形成し、更に対応する送信アンテナにより該マルチキャリア送信信号を送出するステップ(c)と、
受信側で、受信した送信ビームに基づいてユーザデータを復元するステップ(d)と
を含み、
前記ステップ(c)は、
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングしようとするユーザを選択するステップi)と、
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのユーザデータを対応する符号ストリームに分けるステップii)と、
スケジューリング情報に基づいて各符号ストリームを所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、同一の空間領域チャネルに割当られたすべてのサブキャリアに対する符号ストリームに対してそれぞれIFFT変調を行い、各空間領域チャネルにより送信アンテナとそれぞれ対応する並列のマルチ経路の直列時間領域信号を出力するステップiii)と、
各経路の直列時間領域信号に対して順次重み付け処理と時間遅延処理を行って対応する送信信号を形成し、同一送信アンテナに対応する送信信号を積み重ね、積み重ねて得られたマルチキャリア送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入して、対応する送信アンテナを通して送信するステップiv)と
を含み、

前記スケジューリング情報は、スケジューリングしようとするユーザと、各ユーザのサポートする符号ストリームと、各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビームとを含み、

前記フィードバック信号は、各サブキャリアで、各受信側にとって最良の送信ビームの組合せと、該最良の送信ビームの組合せの中の各送信ビームに対応する信号対干渉比とを含み、さらに各サブキャリアで各受信側に対する干渉の最も小さい複数の送信ビームの組合せを含み

前記ステップ(b)は、
スケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとを空きとするステップ(1)、
各サブキャリアに対して、
フィードバックされてきたすべての信号対干渉比を比較して、最大信号対干渉比を有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに記入するステップi)と、
スケジューリングユーザリストの中のユーザに対して、その対応する組合せから対応する干渉の最も小さい送信ビームを選出し、その後、該干渉の最も小さい送信ビームに基づいて対応する最大信号対干渉比を有するユーザを選出し、該ユーザをスケジューリングユーザリストに記入し、同時に、該ユーザが対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに記入するステップii)と、
該サブキャリアでのスケジューリングが終わるまで、ステップi)とii)を繰り返すステップiii)と
を繰り返すステップ(2)、及び
最後、最終的にすべてのサブキャリアに対して生成したスケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとに基づいて、システムのユーザスケジューリングを行うステップ(3)
を含むことを特徴とするマルチキャリアMIMO通信方法。
A multi-carrier MIMO communication method for performing random beam forming,
On the receiving side, generating a feedback signal based on the channel fading situation between the transmitting antenna on the transmitting side and the receiving antenna on the receiving side, and feeding back the feedback signal to the transmitting side (a);
Receiving (b) the feedback signal on the transmission side and generating scheduling information based on the feedback signal;
On the transmitting side, a step of forming a corresponding multicarrier transmission signal from user data scheduled based on the scheduling information, and further transmitting the multicarrier transmission signal by a corresponding transmission antenna;
Step (d) of restoring user data on the receiving side based on the received transmission beam;
Including
Step (c)
Selecting a user to be scheduled based on scheduling information i);
Ii) dividing user data of users scheduled based on scheduling information into corresponding code streams;
Each code stream is allocated to a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier based on the scheduling information, and IFFT modulation is performed on each code stream for all subcarriers allocated to the same spatial domain channel. Step iii) of outputting parallel multipath serial time domain signals respectively corresponding to the transmitting antennas by
The serial time domain signal of each path is sequentially weighted and time-delayed to form a corresponding transmission signal, and the transmission signals corresponding to the same transmission antenna are stacked, and the multicarrier transmission signal obtained by stacking is transmitted to the multicarrier transmission signal. Insert a click prefix and transmit through the corresponding transmit antenna iv) and
Including

The scheduling information includes a user to be scheduled, a code stream supported by each user, and a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier that transmits each code stream,

The feedback signal includes, on each subcarrier, the best transmit beam combination for each receiver, and a signal to interference ratio corresponding to each transmit beam in the best transmit beam combination, and each subcarrier. Including a combination of a plurality of transmission beams with the least interference for each receiving side ,

Step (b)
Step (1) for freeing a scheduling user list and an assigned transmission beam list,
For each subcarrier,
Compare all signal-to-interference ratios that have been fed back, select the user with the highest signal-to-interference ratio, fill in the scheduling user list, and fill the corresponding transmit beam in the assigned transmit beam list i) When,
For the users in the scheduling user list, select the corresponding transmission beam with the lowest interference from the corresponding combination, and then have the corresponding maximum signal to interference ratio based on the transmission beam with the lowest interference Step ii), selecting the user into the scheduling user list and simultaneously entering the corresponding transmit beam into the assigned transmit beam list;
Repeat steps i) and ii) until scheduling on the subcarrier is completed.
Repeat step (2), and
Finally, based on the scheduling user list and the allocated transmission beam list finally generated for all subcarriers, the step of performing system user scheduling (3)
A multi-carrier MIMO communication method comprising:
ランダムビーム形成を行うマルチキャリアMIMO通信方法であって、  A multi-carrier MIMO communication method for performing random beam forming,
受信側で、送信側の送信アンテナと受信側の受信アンテナの間のチャネルフェージング状況に基づいてフィードバック信号を生成し、該フィードバック信号を送信側にフィードバックするステップ(a)と、  On the receiving side, generating a feedback signal based on the channel fading situation between the transmitting antenna on the transmitting side and the receiving antenna on the receiving side, and feeding back the feedback signal to the transmitting side (a);
送信側で、該フィードバック信号を受信し、該フィードバック信号に基づいてスケジューリング情報を生成するステップ(b)と、  Receiving (b) the feedback signal on the transmission side and generating scheduling information based on the feedback signal;
送信側で、スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのデータから対応するマルチキャリア送信信号を形成し、更に対応する送信アンテナにより該マルチキャリア送信信号を送出するステップ(c)と、  On the transmitting side, a step of forming a corresponding multicarrier transmission signal from user data scheduled based on the scheduling information, and further transmitting the multicarrier transmission signal by a corresponding transmission antenna;
受信側で、受信した送信ビームに基づいてユーザデータを復元するステップ(d)と  Step (d) of restoring user data on the receiving side based on the received transmission beam;
を含み、  Including
前記ステップ(c)は、  Step (c)
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングしようとするユーザを選択するステップi)と、  Selecting a user to be scheduled based on scheduling information i);
スケジューリング情報に基づいてスケジューリングされるユーザのユーザデータを対応する符号ストリームに分けるステップii)と、  Ii) dividing user data of users scheduled based on scheduling information into corresponding code streams;
スケジューリング情報に基づいて各符号ストリームを所定のサブキャリアの所定の送信ビームに割当て、同一の空間領域チャネルに割当られたすべてのサブキャリアに対する符号ストリームに対してそれぞれIFFT変調を行い、各空間領域チャネルにより送信アンテナとそれぞれ対応する並列のマルチ経路の直列時間領域信号を出力するステップiii)と、  Each code stream is allocated to a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier based on the scheduling information, and IFFT modulation is performed on each code stream for all subcarriers allocated to the same spatial domain channel. Step iii) of outputting parallel multipath serial time domain signals respectively corresponding to the transmitting antennas by
各経路の直列時間領域信号に対して順次重み付け処理と時間遅延処理を行って対応する送信信号を形成し、同一送信アンテナに対応する送信信号を積み重ね、積み重ねて得られたマルチキャリア送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入して、対応する送信アンテナを通して送信するステップiv)と  The serial time domain signal of each path is sequentially weighted and time-delayed to form a corresponding transmission signal, and the transmission signals corresponding to the same transmission antenna are stacked, and the multicarrier transmission signal obtained by stacking is transmitted to the multicarrier transmission signal. Insert a click prefix and transmit through the corresponding transmit antenna iv) and
を含み、Including

前記スケジューリング情報は、スケジューリングしようとするユーザと、各ユーザのサポートする符号ストリームと、各符号ストリームを送信する所定のサブキャリアの所定の送信ビームとを含み、  The scheduling information includes a user to be scheduled, a code stream supported by each user, and a predetermined transmission beam of a predetermined subcarrier that transmits each code stream,

前記フィードバック信号は、各サブキャリアで、該組合せと、該最良の送信ビームの組合せの中の各送信ビームに対応する等価チャネルゲインと、該受信側に対する干渉が最小である送信ビームの組合せと、該受信側にとって最良の送信ビームの組合せの中の各送信ビームが該受信側の最良の送信ビームに対する性能損失比とを含み、  The feedback signal includes, for each subcarrier, the combination, an equivalent channel gain corresponding to each transmit beam in the best transmit beam combination, and a transmit beam combination that minimizes interference to the receiving side; Each transmit beam in the best transmit beam combination for the receiver includes a ratio of performance loss to the best transmit beam for the receiver;

前記ステップ(b)は、  Step (b)
スケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとを空きとするステップ(1)、  Step (1) for freeing a scheduling user list and an assigned transmission beam list,
各サブキャリアに対して、  For each subcarrier,
フィードバックされてきたすべての等価チャネルゲインを比較して、最大等価チャネルゲインを有するユーザを選出してスケジューリングユーザリストに記入し、対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに記入するステップi)と、  Comparing all the equivalent channel gains that have been fed back, selecting the user with the maximum equivalent channel gain and filling it in the scheduling user list and filling the corresponding transmission beam in the assigned transmission beam list i);
スケジューリングユーザリストの中のユーザに対して、その対応する組合せから対応する干渉の最も小さい送信ビームを選出し、その後、該干渉の最も小さい送信ビームに対応する最大信号対干渉比を有するユーザを選出するステップii)と、  For the users in the scheduling user list, select the transmission beam with the lowest interference from the corresponding combination, and then select the user with the maximum signal-to-interference ratio corresponding to the transmission beam with the lowest interference. Step ii)
フィードバックされてきた性能損失比に基づいて、該ユーザの加入がシステム容量を向上させたかどうかを判断し、該ユーザの加入がシステム容量を向上させた場合、該ユーザをスケジューリングユーザリストに記入するとともに、該ユーザが対応する送信ビームを割当て済み送信ビームリストに記入し、該ユーザの加入がシステム容量を低下させた場合、該ユーザをスケジューリングユーザリストに記入せず、該サブキャリアでのスケジューリングを完了させるステップiii)と、  Based on the performance loss ratio that has been fed back, it is determined whether the user's subscription has increased system capacity, and if the user's subscription has increased system capacity, the user is entered in the scheduling user list and If the user fills the assigned transmit beam list in the assigned transmit beam list and the user's subscription reduces system capacity, the user does not fill the scheduling user list and completes scheduling on the subcarrier. Step iii), and
該ユーザを加入した後、該サブキャリアでのユーザスケジューリングが終わるまで順次にステップi)とiii)を繰り返すステップiv)と  Step iv) after repeating the steps i) and iii) in order after the user has joined and until user scheduling on the subcarrier is completed
を繰り返すステップ(2)、及びRepeat step (2), and
最終的にすべてのサブキャリアに対して生成したスケジューリングユーザリストと割当て済み送信ビームリストとに基づいて、システムのユーザスケジューリングを行うステップ(3)  Performing user scheduling of the system based on the scheduling user list and allocated transmission beam list finally generated for all subcarriers (3)
を含むことを特徴とするマルチキャリアMIMO通信方法。A multi-carrier MIMO communication method comprising:
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090286A (en) * 2006-06-12 2007-12-19 清华大学 Wireless system, base station device and terminal device
CN101529739A (en) 2006-10-24 2009-09-09 三菱电机株式会社 Transmitter apparatus, receiver apparatus, communication apparatus and communication system
CN101340605B (en) * 2007-07-06 2012-04-04 中兴通讯股份有限公司 Method for reporting scheduling information of multi-carrier enhanced uplink access system
CN101373998B (en) * 2007-08-20 2012-07-25 上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 Low information interactive multi-base station collaboration MIMO as well as scheduling method and apparatus thereof
JP5262332B2 (en) * 2008-06-17 2013-08-14 住友電気工業株式会社 Wireless communication system, base station apparatus, and wireless terminal apparatus
EP3286847B1 (en) * 2015-04-23 2020-07-01 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Adaptive beamforming
CN111190165B (en) * 2020-01-08 2024-01-30 中国船舶集团有限公司第七二四研究所 Method for realizing serial beam synthesis

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253281B2 (en) * 1998-10-21 2002-02-04 松下電器産業株式会社 Ultrasound diagnostic equipment
US7020110B2 (en) * 2002-01-08 2006-03-28 Qualcomm Incorporated Resource allocation for MIMO-OFDM communication systems
JP2004064108A (en) * 2002-07-24 2004-02-26 Natl Univ Of Singapore Wireless communication device and method
JP4740123B2 (en) * 2003-04-23 2011-08-03 クゥアルコム・インコーポレイテッド Method and apparatus for enhancing performance in a wireless communication system
JP4357884B2 (en) * 2003-06-17 2009-11-04 三星電子株式会社 Transmission diversity system, transmission diversity method and program thereof
US7385914B2 (en) * 2003-10-08 2008-06-10 Atheros Communications, Inc. Apparatus and method of multiple antenna transmitter beamforming of high data rate wideband packetized wireless communication signals
CN100358257C (en) * 2004-07-13 2007-12-26 中国科学技术大学 Multi-antenna transmitting and receiving system and method using random beam forming
CN1870461B (en) * 2005-05-24 2011-06-01 都科摩(北京)通信技术研究中心有限公司 MIMO system based on random emitting beam formed and its user scheduling method

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