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WO2009107635A1 - 無線通信システム、送信装置および通信制御方法 - Google Patents

無線通信システム、送信装置および通信制御方法 Download PDF

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WO2009107635A1
WO2009107635A1 PCT/JP2009/053364 JP2009053364W WO2009107635A1 WO 2009107635 A1 WO2009107635 A1 WO 2009107635A1 JP 2009053364 W JP2009053364 W JP 2009053364W WO 2009107635 A1 WO2009107635 A1 WO 2009107635A1
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transmission
paths
transmission weight
communication
wireless communication
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Application number
PCT/JP2009/053364
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English (en)
French (fr)
Inventor
琢 中山
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system, a transmission apparatus, and a communication control method for performing MIMO communication using a plurality of antennas on both the transmission side and the reception side.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • MIMO transmission it is possible to improve transmission speed and reliability by using a plurality of antennas for both the transmission side device and the reception side device.
  • MIMO characteristics are further improved by feeding back the propagation path information acquired by the receiving device to the transmitting device and using the information by the transmitting device. This is called closed-loop MIMO or feedback MIMO.
  • closed-loop MIMO or feedback MIMO The more detailed the information that is fed back, the better the characteristics.
  • this requires a large amount of feedback information, which eventually causes the system capacity to be tight.
  • a transmission weight that are common to both the transmission-side device and the reception-side device, and specify the transmission weight index that you want the reception-side device to use during transmission.
  • the feedback information can be greatly reduced.
  • the selection of the transmission weight at this time is performed based on MIMO (SVD-MIMO) using singular value decomposition, and the reception side apparatus measures the propagation path information and combines the propagation path information and the transmission weight.
  • a transmission weight is selected that maximizes the sum (total) of SINR (Signal to Noise plus Interference Ratio) of all eigenpaths.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a conventional transmission weight selection method.
  • transmission weight candidates are generated (step 201).
  • SINR calculation of the eigenpath it is determined whether or not the SINR calculation of the eigenpath has been completed (step 202). If the calculation has not been completed (in the case of No), the current transmission weight is determined.
  • SINR is calculated for each unique path (step 203).
  • the current transmission weight candidate and the sum of SINR are stored (step 205).
  • the present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to make the quality of each eigenpath in a plurality of eigenpaths as equal as possible even when the SCW method is adopted, and An object of the present invention is to provide a radio communication system, a transmission apparatus, and a communication control method capable of selecting the transmission weight so that the communication quality of the eigenpath is increased and making the most of the advantages of MIMO.
  • the present invention provides a transmission weight generation unit that generates a plurality of transmission weights in a wireless communication system that performs wireless communication between a transmission device and a reception device via a plurality of paths.
  • a communication quality acquisition unit that acquires a value indicating the communication quality of each path, and a value indicating the communication quality between the paths acquired by the communication quality acquisition unit among the transmission weights generated by the transmission weight generation unit
  • a transmission weight determining unit that selects a transmission weight such that the difference is equal to or smaller than a predetermined value and the sum of all the communication qualities of the plurality of paths is maximized.
  • the selection of the transmission weight is preferably performed when the transmission apparatus divides one packet into a plurality of paths and transmits the packet, and the packet is preferably a packet that has undergone modulation and coding processing.
  • the present invention provides a transmission apparatus that performs wireless communication through a plurality of paths, and when transmitting through the plurality of paths, a difference in values indicating communication quality between the paths is a predetermined value or less, A transmission weight that maximizes the sum of all the communication qualities of the plurality of paths is applied.
  • a communication control method in a wireless communication system in which wireless communication is performed between a transmission device and a reception device via a plurality of paths, and a step of generating a plurality of transmission weights; A step of obtaining a value indicating quality, and a difference between values indicating the communication quality between the paths among the generated transmission weights is equal to or less than a predetermined value, and the sum of all the communication qualities of the plurality of paths And a step of selecting a transmission weight that maximizes.
  • the present invention employs the SCW method because when selecting a transmission weight, the transmission weight is selected so that the quality of each unique path in a plurality of unique paths is as equal as possible and the communication quality of the entire unique path is increased. Even in this case, the advantage of MIMO can be utilized to the maximum.
  • the transmission weight is defined by the following equation, for example.
  • a method for calculating SINR as a selection criterion when selecting a transmission weight from the above will be described.
  • the number of transmission antennas is N
  • the number of reception antennas is M
  • the number of eigenpaths is R
  • the transmission signal is x (x is an R-dimensional complex vector)
  • the reception signal is y (y is an R-dimensional complex vector)
  • Propagation path H H is an M ⁇ N-dimensional complex matrix
  • transmission weight Precoding Matrix
  • W Tx W Tx is an N ⁇ R-dimensional complex matrix
  • reception weight matrix W Rx (W Rx is R ⁇ M-dimensional) Complex matrix
  • noise power N N is an M ⁇ M-dimensional complex diagonal matrix
  • the reception weight WRx is expressed by the following equation. That is, the reception weight W Rx is determined from the transmission weight (Precoding Matrix) W Tx and channel H.
  • SINR Signal to Noise plus Interference Ratio
  • the conventional system selects a transmission weight (Precoding Matrix) that maximizes the sum (total) of the SINRs of the obtained unique paths.
  • a transmission weight (Precoding Matrix) in which the SINR for each unique path is in descending order is selected, the characteristic closest to SVD-MIMO can be obtained.
  • FIG. 1 shows the BER (Bit ⁇ Error ⁇ Rate) characteristics of each unique path and the overall BER characteristics at this time.
  • FIG. 1 shows BER with respect to SNR at the time of 4 transmitting antennas, 4 receiving antennas, 2 eigenpaths, QPSK (primary modulation), and 5 GHz (transmission frequency).
  • the wireless communication system of the present invention has a communication quality of each eigenpath in a plurality of eigenpaths as equal as possible when selecting transmission weights in closed-loop MIMO communication, and the entire eigenpath. The transmission weight that increases the communication quality is selected.
  • the transmission in which the sum (total) of SINRs of eigenpaths is the maximum among all transmission weights (Precoding Matrix) in which the SINR difference for each eigenpath is equal to or less than a predetermined value.
  • Precoding Matrix the transmission weights in which the SINR difference for each eigenpath is equal to or less than a predetermined value.
  • FIG. 2 is a basic configuration diagram of the wireless communication system of the present invention.
  • the wireless communication system of the present invention transmits one packet by dividing it into a plurality of unique paths by a MIMO system called SCW.
  • the transmission apparatus 1 includes a plurality of transmission antennas, and includes a modulation and coding unit 11, an S / P unit 12, and a transmission beamforming unit 14.
  • the receiving device 2 has a plurality of antennas, and includes a receiving antenna processing unit 15, a P / S unit 16, and a demodulation processing unit 17.
  • the channel estimation unit 18, the transmission adaptive control calculation unit 19, and the transmission weight selection unit 20 may be provided in either the transmission device 1 or the reception device 2.
  • the modulation encoding unit 11 modulates and encodes the transmission data according to the output of the transmission adaptive control calculation unit 19, respectively.
  • the S / P unit 12 performs serial / parallel conversion on the transmission data output from the modulation encoding unit 11 and outputs transmission data for each unique path.
  • the transmission beam forming unit 14 forms a transmission eigen beam by applying the transmission weight that is the output of the transmission weight selection unit 20 to the transmission signal for each eigen path that is the output of the S / P unit 12, and for each transmission antenna. These signals are multiplexed.
  • a MIMO channel is formed between the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas.
  • the reception antenna processing unit 15 performs spatial filtering by calculating a reception weight based on the channel estimation result that is the output of the channel estimation unit 18, or performs a maximum likelihood reception process, etc. Take out.
  • the P / S unit 16 performs parallel-serial conversion on the reception data in each eigenmode.
  • the demodulation processing unit 17 performs processing such as error correction decoding on each eigenmode signal and outputs received data.
  • the channel estimation unit 18 performs channel characteristic estimation (channel estimation) based on signals received by a plurality of reception antennas.
  • the transmission adaptive control calculation unit 19 controls modulation and coding based on the value calculated by the transmission weight selection unit 20.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the transmission weight selection unit.
  • the transmission weight selection unit 20 includes a transmission weight generation unit 21, a communication quality acquisition unit 22, and a transmission weight determination unit 23.
  • the transmission weight generation unit 21 generates a plurality of transmission weights.
  • the communication quality acquisition unit 22 acquires a value indicating the communication quality of each unique path.
  • the transmission weight determination unit 23 indicates the communication quality between the unique paths acquired by the communication quality acquisition unit 22 when transmitting by a plurality of unique paths from the transmission weights generated by the transmission weight generation unit 21.
  • a transmission weight is selected such that the difference between the values is equal to or smaller than a predetermined value, and the sum (total) of all the communication qualities of the plurality of unique paths is maximized.
  • the transmission weight generation unit 21 generates transmission weight candidates (step 101).
  • the communication quality acquisition unit 22 determines whether or not the calculation of SINR of the unique path has been completed for all transmission weight candidates (step 102), and the calculation has not been completed (in the case of No) Calculates the SINR for each eigenpath for the current transmission weight candidate (step 103).
  • the transmission weight determination unit 23 determines whether or not the SINR difference between the unique paths is equal to or less than a predetermined value (step 104). Specifically, the transmission weight determination unit 23 determines whether or not the SINR difference between eigenpaths satisfies the calculation formula shown by the following formula.
  • the transmission weight determination unit 23 determines that the sum of SINRs for each eigenpath exceeds the maximum value of the SINR sums calculated so far. If it exceeds (in the case of Yes), the current transmission weight candidate and the sum of SINR are stored (step 106). If the SINR difference is larger than the predetermined value at step 104 (in the case of No) and if the sum of SINRs does not exceed the maximum value in step 105 (in the case of No), the communication quality acquisition unit 22 again. Determines whether the SINR calculation of the unique path has been completed for all transmission weight candidates (step 102). If the calculation has been completed for all transmission weight candidates (Yes), the transmission weight determination unit 23 outputs the stored transmission weight candidates (step 107).
  • a BER when a transmission weight is used in which a difference in values indicating communication quality between paths is a predetermined value or less and the sum of all communication qualities of a plurality of paths is maximized
  • Bit Error Rate Bit Error Rate
  • FIG. 5 shows BER with respect to SNR at the time of 4 transmitting antennas, 4 receiving antennas, 2 eigenpaths, QPSK (primary modulation), and 5 GHz (transmission frequency).
  • FIG. 6 shows a comparison of the overall BER characteristics when the transmission weight selected in the conventional system is used and when the transmission weight selected in the wireless communication system of the present invention is used. From FIG. 6, it can be seen that the wireless communication system of the present invention achieves low BER characteristics with less SNR.
  • FIG. 7 shows an evaluation similar to the frequency utilization efficiency, which is evaluated by the number of bits that can be transmitted per symbol. Again, the effectiveness of the transmission weight selection method in the wireless communication system of the present invention can be seen.
  • SINR is used as the communication quality
  • a transmission weight selection condition a difference in value indicating the communication quality between the eigenpaths is equal to or less than a predetermined value, and all of the plurality of paths
  • the transmission weight may be selected under other selection conditions using other indicators such as SNR (Signal to Noise Ratio) and SIR (Signal to Interference Ratio) as the quality.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • SIR Signal to Interference Ratio

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

　複数の送信ウェイトを生成する送信ウェイト生成部２１と、各固有パスの通信品質を示す値を取得する通信品質取得部２２と、送信ウェイト生成部２１で生成された送信ウェイトのうち、通信品質取得部２２で取得された各固有パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、複数の固有パスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択する送信ウェイト決定部２３とを備える。

Description

無線通信システム、送信装置および通信制御方法 関連出願へのクロスリファレンス
　本願は、日本国特許出願第２００８－４５８７０号（２００８年２月２７日出願）の優先権の利益を主張し、これらの全内容を参照により本願明細書に取り込むものとする。
　本発明は、送信側と受信側の双方にそれぞれ複数のアンテナを用いてＭＩＭＯ通信を行う無線通信システム、送信装置および通信制御方法に関する。
　近年、通信システムにおいて、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送の技術が実用化されている。ＭＩＭＯ伝送では、送信側の装置と受信側の装置の双方にそれぞれ複数のアンテナを用いることで、伝送速度の向上、信頼性の向上が可能となっている。また、受信側の装置で取得した伝搬路情報を送信側の装置にフィードバックし、その情報を送信側の装置で利用することで、ＭＩＭＯの特性はさらに向上することが知られている。これをクローズド・ループＭＩＭＯもしくはフィードバックＭＩＭＯと呼ぶ。
　このフィードバックされる情報は、詳細であればあるほど特性が改善するが、そのためには大きなフィードバック情報を必要とし、結局システムの容量を逼迫させてしまうという問題があった。
　この問題に対し、送信側の装置と受信側の装置の双方に予め共通した複数の送信ウェイトを用意しておき、受信側の装置において送信時に使用してもらいたい送信ウェイトのインデックスを指定することでフィードバック情報を大幅に減らすことが可能となる。
　このときの送信ウェイトの選択は、特異値分解を利用したＭＩＭＯ（ＳＶＤ－ＭＩＭＯ）に基づいて行われ、受信側の装置では、伝搬路情報を測定し、その伝搬路情報と送信ウェイトを組み合わせた時に、全固有パスのＳＩＮＲ（Signal to Noise plus Interference Ratio）の和（合計）が最大となる送信ウェイトを選択する。
　図８は、従来の送信ウェイトの選択方法について説明するフローチャートである。従来の送信ウェイトの選択方法は、まず、送信ウェイトの候補を生成する（ステップ２０１）。次に、全ての送信ウェイトの候補について、固有パスのＳＩＮＲの計算が終了したか否かを判定し（ステップ２０２）、計算が終了していない場合（Ｎｏの場合）は、現在の送信ウェイトの候補について、固有パスごとにＳＩＮＲを計算する（ステップ２０３）。次に、固有パスごとのＳＩＮＲの和が、これまでに計算して求めたＳＩＮＲの和の最大値を上回っているか否かを判定し（ステップ２０４）、上回っている場合（Ｙｅｓの場合）は、現在の送信ウェイトの候補とＳＩＮＲの和を記憶する（ステップ２０５）。上回っていない場合（Ｎｏの場合）は、再び、全ての送信ウェイトの候補について、固有パスのＳＩＮＲの計算が終了したか否かを判定する（ステップ２０２）。全ての送信ウェイトの候補について計算が終了している場合（Ｙｅｓの場合）は、記憶されている送信ウェイトの候補を出力する（ステップ２０６）。
特表２００５－５２２０８６号公報
　従来の送信ウェイトの選択方法によりＭＩＭＯの特性は向上するが、特異値分解を利用したＭＩＭＯ（ＳＶＤ－ＭＩＭＯ）の場合、各固有パスの品質に大きな差を生じる。このような時に、固有パス毎に適切な変調方式を選択したり、適切な誤り訂正処理を施すことで全体の特性は大きく改善することが知られているが、ＭＩＭＯの動作モードの１つであるＳＣＷ（Single Code Word）方式のように、１つのパケットデータに対して一括して変調、誤り訂正の処理を行うＭＩＭＯの手法であると、固有パス毎の適用制御は難しい。
　このような場合、全固有パスのＳＩＮＲの和が最大となっていても、どれか１つの固有パスでエラーが生じることでパケット全体がエラーになるという問題があった。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＳＣＷ方式を採用する場合においても、複数の固有パスにおける各固有パスの品質をできるだけ等しく、かつ全体の固有パスの通信品質が大きくなるように送信ウェイトを選択して、ＭＩＭＯの利点を最大限活かすことができる無線通信システム、送信装置および通信制御方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、送信装置と受信装置との間で、複数のパスを介して無線通信を行う無線通信システムにおいて、複数の送信ウェイトを生成する送信ウェイト生成部と、前記各パスの通信品質を示す値を取得する通信品質取得部と、前記送信ウェイト生成部で生成された送信ウェイトのうち、前記通信品質取得部で取得された各パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択する送信ウェイト決定部とを備えることを特徴とする。
　前記送信ウェイトの選択は、前記送信装置が１つのパケットを複数のパスに分割して送信する場合に行うことが好ましく、前記パケットは、変調符号化処理を経たパケットであることが好ましい。
　また、本発明は、複数のパスを介した無線通信を実行する送信装置において、前記複数のパスで送信する際に、各パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを適用することを特徴とする。
　また、本発明は、送信装置と受信装置との間で、複数のパスを介して無線通信を行う無線通信システムにおける通信制御方法において、複数の送信ウェイトを生成するステップと、前記各パスの通信品質を示す値を取得するステップと、生成された前記送信ウェイトのうち、各パス間における前記通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択するステップとを有することを特徴とする。
　本発明は、送信ウェイトを選択する時に、複数の固有パスにおける各固有パスの品質をできるだけ等しく、かつ全体の固有パスの通信品質が大きくなるように送信ウェイトを選択するので、ＳＣＷ方式を採用する場合においてもＭＩＭＯの利点を最大限活かすことができる。
従来システムにおけるＢＥＲ特性を示す図である。 本発明の無線通信システムの基本的な構成図である。 送信ウェイト選択部の構成図である。 本発明の送信ウェイトを選択する動作を説明するフローチャートである。 本発明の無線通信システムにおけるＢＥＲ特性を示す図である。 従来システムと本発明の無線通信システムにおけるＢＥＲ特性を比較して示す図である。 １シンボル当たりに送信できるビット数を示す図である。 従来の送信ウェイトを選択する動作を説明するフローチャートである。
　本発明の実施の形態について具体的に説明する。
　送信ウェイトは例えば次式で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 この中から送信ウェイトを選択するときの選択基準となるＳＩＮＲの算出方法について説明する。
　送信アンテナ本数をＮ、受信アンテナ本数をＭ、使用固有パス数をＲとし、送信信号をｘ（ｘはＲ次元の複素ベクトル）、受信信号をｙ（ｙはＲ次元の複素ベクトル）とすると、伝搬路Ｈ（ＨはＭ×Ｎ次元の複素行列）、送信ウェイト（Precoding Matrix）ＷＴｘ（ＷＴｘはＮ×Ｒ次元の複素行列）、受信ウェイト行列ＷＲｘ（ＷＲｘはＲ×Ｍ次元の複素行列）、雑音電力Ｎ（ＮはＭ×Ｍ次元の複素対角行列）は、以下の関係を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　今、受信方式をＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小２乗平均誤差）方式とすると、受信ウェイトＷＲｘは以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　即ち、受信ウェイトＷＲｘは伝搬路Ｈと送信ウェイト（Precoding Matrix）ＷＴｘから決定される。
　生成した送信ウェイト（Precoding Matrix）ＷＴｘの全てについて受信ウェイトＷＲｘを計算し、それをＷＲｘＨＷＴｘに代入することで送受信間の雑音電力を除いた全ての伝搬路応答
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 が求まる。
　複数の固有パスで送信する場合、各固有パスの送信電力を等電力とすると、この
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 の各行の対角成分の絶対値の２乗が、各固有パスの信号電力値に対応し、非対角成分の絶対値の２乗が干渉電力値に対応することになる。
　なお、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 において受信ウェイトＷＲｘの各行のノルムが１になるように正規化されていても信号電力と干渉電力の比には影響しない。従って、受信ウェイトＷＲｘの各行を正規化することで、雑音電力に対する正規化された信号電力と干渉電力を求めることができる。
　以上より、任意の送信ウェイトを用いた場合の各固有パスのＳＩＮＲ（Signal to Noise plus Interference Ratio）を求めることが可能となる。このＳＩＮＲを基に送信ウェイト（Precoding Matrix）を選択する。
　従来システムは、求めた各固有パスのＳＩＮＲの和（合計）が最大となる送信ウェイト（Precoding Matrix）を選択する。その際、固有パス毎のＳＩＮＲが降順になる送信ウェイト（Precoding Matrix）を選択すると、基本的にＳＶＤ－ＭＩＭＯに最も近い特性が得られる。この時の各固有パスのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性、および全体のＢＥＲ特性を図１に示す。図１は、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本、２本の固有パス、ＱＰＳＫ（１次変調）、５ＧＨｚ（伝送周波数）のときのＳＮＲに対するＢＥＲを示している。
　従来システムでは、固有パス毎の特性差が大きくなるため、ある固有パスではエラーを起こさないが、他の固有パスではエラーが頻発するということが起こり得る。ＳＣＷ方式のように複数の固有パスで１つのパケットに対して共通の変調方式を使用する場合には、全ての固有パスでエラーが起こらないよう固有パス毎の差が少ない方が望ましいと考えられる。
　上述した従来システムに対して、本発明の無線通信システムは、クローズド・ループＭＩＭＯ通信において、送信ウェイトを選択する時に、複数の固有パスにおける各固有パスの通信品質をなるべく等しく、かつ全体の固有パスの通信品質が大きくなる送信ウェイトを選択する。具体的には、本発明の無線通信システムは、固有パス毎のＳＩＮＲの差が所定値以下となる全送信ウェイト（Precoding Matrix）のうち、固有パスのＳＩＮＲの和（合計）が最大となる送信ウェイト（Precoding Matrix）を選択する。
　図２は、本発明の無線通信システムの基本的な構成図である。本発明の無線通信システムは、ＳＣＷと呼ばれるＭＩＭＯ方式により１つのパケットを複数の固有パスに分割して送信する。図２において、送信装置１は、複数の送信アンテナを有しており、変調符号化部１１、Ｓ／Ｐ部１２、送信ビームフォーミング部１４を備えている。受信装置２は、複数のアンテナを有しており、受信アンテナ処理部１５、Ｐ／Ｓ部１６、復調処理部１７を備えている。チャネル推定部１８、送信適応制御計算部１９、送信ウェイト選択部２０は、送信装置１と受信装置２のいずれに備えるようにしても良い。
　変調符号化部１１は、送信データを、送信適応制御計算部１９の出力に従い、それぞれ変調・符号化を行う。Ｓ／Ｐ部１２は、変調符号化部１１の出力である送信データをシリアルパラレル変換し、固有パスごとの送信データを出力する。送信ビームフォーミング部１４は、Ｓ／Ｐ部１２の出力である固有パスごとの送信信号に、送信ウェイト選択部２０の出力である送信ウェイトを適用することで送信固有ビームを形成し、送信アンテナごとにそれらの信号を多重化する。
　複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナの間には、ＭＩＭＯチャネルが形成される。受信アンテナ処理部１５は、チャネル推定部１８の出力であるチャネル推定結果に基づき、受信ウェイトを計算することで空間フィルタリングを行う、または、最尤受信処理等を行うことにより、各固有パスの信号を取り出す。Ｐ／Ｓ部１６は、各固有モードの受信データを、パラレルシリアル変換する。復調処理部１７は、各固有モードの信号に対して、誤り訂正復号などの処理を行い、受信データを出力する。
　チャネル推定部１８は、複数の受信アンテナで受信された信号に基づいて、伝搬路特性の推定（チャネル推定）を行う。送信適応制御計算部１９は、送信ウェイト選択部２０で算出された値に基づいて、変調符号化の制御を行う。
　図３は、送信ウェイト選択部の構成図である。送信ウェイト選択部２０は、送信ウェイト生成部２１、通信品質取得部２２、送信ウェイト決定部２３を備えている。送信ウェイト生成部２１は、複数の送信ウェイトを生成する。通信品質取得部２２は、各固有パスの通信品質を示す値を取得する。送信ウェイト決定部２３は、送信ウェイト生成部２１で生成された送信ウェイトの中から、複数の固有パスで送信する際に、通信品質取得部２２で取得された各固有パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、複数の固有パスの全ての通信品質の和（合計）が最大となるような送信ウェイトを選択する。
　次に、本発明の動作を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、送信ウェイト生成部２１は、送信ウェイトの候補を生成する（ステップ１０１）。次に、通信品質取得部２２は、全ての送信ウェイトの候補について、固有パスのＳＩＮＲの計算が終了したか否かを判定し（ステップ１０２）、計算が終了していない場合（Ｎｏの場合）は、現在の送信ウェイトの候補について、固有パスごとにＳＩＮＲを計算する（ステップ１０３）。次に、送信ウェイト決定部２３は、固有パス間のＳＩＮＲの差が、所定値以下か否かを判定する（ステップ１０４）。具体的には、送信ウェイト決定部２３は、固有パス間のＳＩＮＲの差が、次式で示す計算式を満たすか否かを判定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ＳＩＮＲの差がこの計算式を満たす場合（Ｙｅｓの場合）は、送信ウェイト決定部２３は、固有パスごとのＳＩＮＲの和が、これまでに計算して求めたＳＩＮＲの和の最大値を上回っているか否かを判定し（ステップ１０５）、上回っている場合（Ｙｅｓの場合）は、現在の送信ウェイトの候補とＳＩＮＲの和を記憶する（ステップ１０６）。ステップ１０４において、ＳＩＮＲの差が所定値よりも大きい場合（Ｎｏの場合）、およびステップ１０５において、ＳＩＮＲの和が最大値を上回っていない場合（Ｎｏの場合）は、再び、通信品質取得部２２は、全ての送信ウェイトの候補について、固有パスのＳＩＮＲの計算が終了したか否かを判定する（ステップ１０２）。全ての送信ウェイトの候補について計算が終了している場合（Ｙｅｓの場合）は、送信ウェイト決定部２３は、記憶されている送信ウェイトの候補を出力する（ステップ１０７）。
　本発明の無線通信システムにおいて、各パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、複数のパスの全ての通信品質の和が最大となる送信ウェイトを用いたときのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性、および全体のＢＥＲ特性を図５に示す。図５は、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本、２本の固有パス、ＱＰＳＫ（１次変調）、５ＧＨｚ（伝送周波数）のときのＳＮＲに対するＢＥＲを示している。
　また、従来システムにおいて選択した送信ウェイトを用いたときと、本発明の無線通信システムにおいて選択した送信ウェイトを用いたときの全体のＢＥＲ特性を比較したものを図６に示す。図６から、本発明の無線通信システムの方がより少ないＳＮＲで低いＢＥＲ特性を実現していることがわかる。
　また、周波数利用効率と類似した指標として、１シンボル当たりに送信できるビット数で評価したものを図７に示す。ここでも本発明の無線通信システムにおける送信ウェイトの選択手法の有効性が見て取れる。
　なお、上述した実施の形態では、通信品質としてＳＩＮＲを使用し、送信ウェイトの選択条件として、各固有パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択することを示したが、例えば伝搬路が変動している場合や推定誤差があることを把握している場合などはこの限りではなく、通信品質としてＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）などの他の指標を使用し、送信ウェイトを他の選択条件で選択するようにしても良い。
　また、上述した実施の形態では、全固有パスで同じ変調方式が使用されることを前提としているが、本発明は、同じ変調方式が複数の固有パスに使用される場合にも適用することができる。

Claims (5)

  1. 　送信装置と受信装置との間で、複数のパスを介して無線通信を行う無線通信システムにおいて、
    　複数の送信ウェイトを生成する送信ウェイト生成部と、
    　前記各パスの通信品質を示す値を取得する通信品質取得部と、
    　前記送信ウェイト生成部で生成された送信ウェイトのうち、前記通信品質取得部で取得された各パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択する送信ウェイト決定部と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記送信ウェイトの選択は、前記送信装置が１つのパケットを複数のパスに分割して送信する場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記パケットは、変調符号化処理を経たパケットであることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 　複数のパスを介した無線通信を実行する送信装置において、
    　前記複数のパスで送信する際に、各パス間における通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを適用する、ことを特徴とする送信装置。
  5. 　送信装置と受信装置との間で、複数のパスを介して無線通信を行う無線通信システムにおける通信制御方法において、
    　複数の送信ウェイトを生成するステップと、
    　前記各パスの通信品質を示す値を取得するステップと、
    　生成された前記送信ウェイトのうち、各パス間における前記通信品質を示す値の差が所定値以下であって、前記複数のパスの全ての通信品質の和が最大となるような送信ウェイトを選択するステップと、
    　を有する、ことを特徴とする通信制御方法。
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