JP5658187B2 - Wireless communication apparatus, wireless communication system, and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、協調中継伝送において雑音推定を行う無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus, a wireless communication system, and a wireless communication method that perform noise estimation in cooperative relay transmission.
近年、発信局と宛先局以外の無線局に協調中継伝送を行わせることで通信特性を向上させる協調通信方式が注目を集めており、協調中継伝送について多くの研究がなされている。協調中継伝送における通信方式のシステムモデルは、主に中継局フォワード方式、協調システム構成(トポロジー)、協調プロトコルの三要素により決定づけられる。 In recent years, cooperative communication schemes that improve communication characteristics by making cooperative relay transmissions to radio stations other than a source station and a destination station have attracted attention, and much research has been conducted on cooperative relay transmission. The system model of the communication method in cooperative relay transmission is mainly determined by the three elements of the relay station forward method, the cooperative system configuration (topology), and the cooperative protocol.
中継局フォワード方式とは、中継局が発信局から受信した信号に対してどのような信号処理を行い、宛先局へ伝送するかを示すものである。中継局フォワード方式の最も代表的なものはDF(Decode-and-Forward)法と、AF(Amplify-and-Forward)法との二つである。DF法は、中継局が受信した信号を再生してから、再生した信号を宛先局に伝送する手法である。AF法は、中継局が受信した信号を増幅し、増幅した信号を宛先局に伝送する手法である。 The relay station forward method indicates what kind of signal processing is performed on a signal received by the relay station from the source station and transmitted to the destination station. The most representative relay station forward methods are the DF (Decode-and-Forward) method and the AF (Amplify-and-Forward) method. The DF method is a method of reproducing a signal received by a relay station and transmitting the reproduced signal to a destination station. The AF method is a method of amplifying a signal received by a relay station and transmitting the amplified signal to a destination station.
また、協調システム構成(トポロジー)は、協調通信方式を用いた無線通信システムを構成する発信局、中継局、及び宛先局としての通信装置の個数と、当該無線通信システム内において行われる協調中継ホップ数を示すものである。例えば、協調通信方式を用いた無線通信システムの最も単純な構成は、発信局(Source)と、発信局が送信した信号を中継する中継局(Relay)と、宛先局(Destination)とを具備する1−Relay2−HOP(1R2H)構成である。1R2H構成では、一般に、発信局から中継局への送受信と、中継局から宛先局への送受信とに対して、無線資源(時間及び周波数)の1スロットを割り当てるため、無線通信システム全体における、送受信における1周期を2スロットとすることが多い。また、協調プロトコルとは、無線通信システムの1周期における各通信装置(発信局、中継局、及び宛先局)間における送受信関係の組合せを示すものである。 Further, the cooperative system configuration (topology) includes the number of communication devices as a source station, a relay station, and a destination station that configure a wireless communication system using the cooperative communication method, and cooperative relay hops performed in the wireless communication system. Indicates a number. For example, the simplest configuration of a wireless communication system using a cooperative communication system includes a source station (Source), a relay station (Relay) that relays a signal transmitted by the source station, and a destination station (Destination). 1-Relay2-HOP (1R2H) configuration. In the 1R2H configuration, generally, one slot of radio resources (time and frequency) is allocated to transmission / reception from the transmission station to the relay station and transmission / reception from the relay station to the destination station. In many cases, one period is set to two slots. The cooperative protocol indicates a combination of transmission / reception relationships between communication devices (source station, relay station, and destination station) in one cycle of the wireless communication system.
次に、図3を参照して、1R2H構成を有する無線通信システムにおける協調プロトコルI(例えば、非特許文献1参照)について説明する。図3は、1R2H構成を有する無線通信システムにおける協調プロトコルIの動作を示す説明図である。無線通信システムは、発信局Sと、中継局Rと、宛先局Dとを具備する。無線通信システムの1周期は、第一スロットと第二スロットとの2つのスロットに分けられている。第一スロットにおいて、発信局Sが中継局R及び宛先局Dへのブロードキャスト送信を行い、スロット2において、中継局Rが宛先局Dへ送信をする。宛先局Dは、スロット1において、発信局Sが送信する信号(サブパケットP1)を受信し、スロット2において、発信局Sと中継局Rが送信する信号(サブパケットP1とP2)を受信する。
Next, with reference to FIG. 3, the cooperation protocol I (for example, refer nonpatent literature 1) in the radio | wireless communications system which has 1R2H structure is demonstrated. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the cooperation protocol I in the wireless communication system having the 1R2H configuration. The wireless communication system includes a transmission station S, a relay station R, and a destination station D. One cycle of the wireless communication system is divided into two slots, a first slot and a second slot. In the first slot, the source station S performs broadcast transmission to the relay station R and the destination station D, and in
以下、無線通信システムにおいて、協調プロトコルとしてプロトコルIを適用した場合の発信局S、中継局R及び宛先局Dの送受信関係を説明する。図4は、1R2H構成を有する無線通信システムの構成を示すブロック図である。 Hereinafter, the transmission / reception relationship of the source station S, the relay station R, and the destination station D when the protocol I is applied as the cooperative protocol in the wireless communication system will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system having a 1R2H configuration.
発信局Sは、送信データ信号生成部1、トレーニング信号生成部2、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,直交周波数分割多重)変調部3及び送信部4により構成される。送信データ信号生成部1は、情報ビット列を変調し、送信データ信号を生成する。トレーニング信号生成部2は、トレーニング信号を生成し、OFDM変調部3へ出力する。ここで、トレーニング信号は、後述するチャネル周波数応答を算出するための既知信号である。OFDM変調部3は、トレーニング信号とデータ信号を結合してパケット信号を生成し、送信部4を介して送信する。
The transmitting station S includes a transmission data signal generation unit 1, a training
中継局Rは、スイッチ部11、受信信号記憶部12、信号増幅部13及び増幅係数情報生成部14により構成される。スイッチ部11は、送受信共通のアンテナが第一スロットでは受信を、第二スロットでは送信を行うよう回路内の信号の流れを切り替える。受信信号記憶部12は、第一スロットで受信した信号の値を第二スロットで信号送信を行うために記憶する。信号増幅部13は受信した信号を減衰した分増幅させる。増幅係数情報生成部14は中継局Rの増幅係数を宛先局Dへ通知するために情報を生成する。
The relay station R includes a
宛先局Dは、受信部21、OFDM復調部22、CFR(channel frequency response;通信路周波数応答)分散分析部23、増幅係数情報分析部24、受信データ信号復号部25より構成される。受信信号は受信部21を介してOFDM復調部22へ入力される。OFDM復調部22は受信信号の復調を行い、トレーニング信号とデータ信号を分離する。CFR分散分析部23は既知のトレーニング信号を利用して中継局R−宛先局D間のCFRの分散を計算する。増幅係数情報分析部24は、中継局Rから通知された情報を分析して増幅係数の値を得る。得られたCFR分散と増幅係数により雑音電力比を算出できる。受信データ信号復号部25はデータ信号を復号して情報ビット列を生成するが、ここで最尤復号を実現するために雑音電力比が必要である。
The destination station D includes a
以下の説明においては、一例として直交周波数多重(orthogonal frequency domain multiplexing:OFDM)伝送システムを想定して説明する。協調プロトコルとしてプロトコルIを適用した場合、スロット1において、発信局Sが中継局R及び宛先局Dに対してサブパケットP1をブロードキャスト送信する。このとき、m番目OFDMシンボルk番目サブキャリアに対応する宛先局の受信信号Yd1,m[k]は、(1)式として表される。
ここで、Hsd[k]は発信局Sと宛先局Dとの間におけるk番目サブキャリアのチャネル周波数応答(channel frequency response;CFR)であり、その分散をLsdとする。X1,m[k]は、m番目OFDMシンボルk番目サブキャリアのサブパケットP1に対応する送信信号である。Wd1,m[k]は宛先局におけるスロット1での付加白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise;AWGN)であり、その雑音電力をE[|Wd1,m[k]2|]=σ1 2とする。E[・]は平均を表す。各無線局で発生する付加雑音の雑音電力は全てσ1 2であり、かつ各無線局においてはその値が既知であるものと仮定する。 Here, H sd [k] is the channel frequency response (CFR) of the k-th subcarrier between the source station S and the destination station D, and its variance is L sd . X 1, m [k] is a transmission signal corresponding to the subpacket P1 of the mth OFDM symbol kth subcarrier. W d1, m [k] is additive white Gaussian noise (AWGN) in slot 1 at the destination station, and its noise power is E [| W d1, m [k] 2 |] = σ 1 2 . E [•] represents an average. It is assumed that the noise power of the additional noise generated at each wireless station is σ 1 2 and that the value is known at each wireless station.
また、スロット1における中継局Rが受信するm番目OFDMシンボルk番目サブキャリアの受信信号Yr1,m[k]は、(2)式として表される。
ここで、Hsr[k]は発信局Sと中継局Rとの間におけるCFRであり、その分散をLsrとする。Wr1,m[k]は中継局におけるスロット1での付加白色ガウス雑音であり、その雑音電力は上記の各無線局で全て等しいとの記載通りE[|Wr1,m[k]2|]=σ1 2である。 Here, H sr [k] is a CFR between the transmitting station S and the relay station R, and its variance is L sr . W r1, m [k] is the additional white Gaussian noise in slot 1 at the relay station, and its noise power is equal to E [| W r1, m [k] 2 | ] = Σ 1 2 .
中継局は、スロット1において受信した受信信Yr1,m[k]を増幅係数αrで増幅し、増幅した受信信号をスロット2において宛先局に送信する。増幅係数αrは、中継局が受信信号Yr1,m[k]を増幅する特性に応じて定められる。このとき、スロット2における宛先局が受信する受信信号Yd2,m[k]は、(3−1)式で表される。
ここで、Hrd[k]は中継局Rと宛先局DにおけるCFRであり、その分散をLrdとする。Wd2,m[k]はスロット2で宛先局Dで発生する付加雑音であり、その雑音電力は上記の各無線局で全て等しいとの記載通りE[|Wd2,m[k]2|]=σ1 2である。W’d2,m[k]は上記の付加雑音と中継局から伝搬される雑音の和であり、
W’d2,m[k]=Hrd[k]αrWr1,m[k]+Wd2,m[k]・・・(3−2)
である。このとき、その雑音電力をE[|W’d2,m[k]2|]=σ’1 2=τσ’1 2とおくと、
τ=Lrdαr 2+1・・・(3−3)
である。すなわち、このτは各無線局とスロット2の宛先局の受信信号の雑音電力比である。
(1)式と(3−1)式とをまとめると、(4)式と表すことができる。
W ′ d2, m [k] = H rd [k] α r W r1, m [k] + W d2, m [k] (3-2)
It is. At this time, if the noise power is set to E [| W ′ d2, m [k] 2 |] = σ ′ 1 2 = τσ ′ 1 2 ,
τ = L rd α r 2 +1 (3-3)
It is. That is, τ is the noise power ratio of the received signals of each radio station and the destination station of
When formulas (1) and (3-1) are put together, they can be expressed as formula (4).
ここで、Hsrd[k]=Hsr[k]Hrd[k]としている。宛先局Dにおいて、スロット2で受信した受信信号Yd1,m[k]とYd2,m[k]に含まれる送信信号の復調、復号を行う。最尤復号を行うためには第一スロットと第二スロットの雑音電力を正規化する必要があり(非特許文献1,2)、そのためにはτを推定する必要がある。τが推定できて、Yd2,m[k]に1/τをかけると
(5)式の第一行、第二行の雑音項それぞれは
Hsd[k]とHsrd[k]の推定値は一般にトレーニング信号(例えば無線LAN規格IEEE802.11aであればロングトレーニング系列[非特許文献3]のp.13)により宛先局Dでチャネル推定を行い求められる。例えばIEEE802.11aのロングトレーニングは2シンボルあり、そのトレーニング信号C[k]の送受信関係は(4)式より
この式に対してチャネル推定を行うことで、Hsd[k]とHsrd[k]の推定値^Hsd[k]、^Hsrd[k](^はHの頭に付く、以下同様)が得られる。しかしながら、上述の通り最尤復号のためには^Hsd[k]、^Hsrd[k]だけでなく、雑音電力比τの推定値も必要である。 By performing channel estimation on this equation, estimated values of H sd [k] and H srd [k] ^ H sd [k], ^ H srd [k] (^ is attached to the head of H, and so on. ) Is obtained. However, as described above, not only ^ H sd [k] and ^ H srd [k] but also an estimated value of the noise power ratio τ are necessary for maximum likelihood decoding.
受信データ信号復号部25は(5)式に対して最尤判定を行う。最尤判定は(8−1)式、(8−2)式により送信信号の検出値^Xを得る。
送信信号の検出値^Xを発信局の逆操作で復調して情報ビット列を出力する。(例えば非特許文献3のpp.19−20で見られるグレイ符号化に基づくコンスタレーションマッピングによりX1,m[k]、X2,m[k]が生成されているなら、^Xは同じコンスタレーションによるデマッピングが施され情報ビット列に変換される。
The detected value ^ X of the transmission signal is demodulated by the reverse operation of the transmitting station, and an information bit string is output. (For example, if X 1, m [k] and X 2, m [k] are generated by constellation mapping based on gray coding seen in pp. 19-20 of
前述したように、最尤復号を行うためには宛先局はチャネル周波数応答Hsd[k]とHsrd[k]だけでなく、雑音電力比τの推定情報も必要である。τは(3−3)式より増幅係数αrと、中継局Rと宛先局Dにおけるチャネル周波数応答の分散Lrdが分かれば求められる。そのため、一般にはαrとLrdの情報を中継局から宛先局へ通知する。しかしながら、通知するための信号を送信することはオーバヘッドになるため、通知処理無しに宛先局は雑音電力比τの値が分かることが望ましい。 As described above, in order to perform maximum likelihood decoding, the destination station needs not only the channel frequency responses H sd [k] and H srd [k] but also estimation information of the noise power ratio τ. τ can be obtained from the equation (3-3) if the amplification coefficient α r and the variance L rd of the channel frequency response at the relay station R and the destination station D are known. Therefore, generally, information on α r and L rd is notified from the relay station to the destination station. However, since transmitting a signal for notification is overhead, it is desirable that the destination station knows the value of the noise power ratio τ without notification processing.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、中継局から情報通知をすることなく、宛先局だけで雑音電力比を算出することができる無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a wireless communication device, a wireless communication system, and a wireless communication method capable of calculating a noise power ratio only at a destination station without notifying information from a relay station The purpose is to provide.
本発明は、一つの無線チャネルを時分割して得られる第一スロット及び第二スロットにおいてパケットを送信する発信局と、前記発信局が前記第一スロットにおいて送信した前記パケットを受信し、受信した前記パケットを前記第二スロットにおいて送信することによりパケット送信の中継を行う中継局と、前記パケットの宛先局であって、前記第一スロットの受信信号に含まれる前記宛先局に起因する雑音と、前記第二スロットの受信信号に含まれる前記中継局に起因する雑音との比である雑音電力比を用いて最尤復号を行って情報ビット列を生成する宛先局とを備える無線通信システムにおける前記宛先局として動作する無線通信装置であって、前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定部を備えたことを特徴とする。 In the present invention, a transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, and the packet transmitted by the transmitting station in the first slot is received and received. A relay station that relays packet transmission by transmitting the packet in the second slot; and a noise that is a destination station of the packet and is caused by the destination station included in the received signal of the first slot; The destination in a wireless communication system comprising: a destination station that performs maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio to noise caused by the relay station included in the received signal of the second slot to generate an information bit string A wireless communication device that operates as a station, based on training signals received in each of the first slot and the second slot. Characterized by comprising a noise power ratio estimation unit for estimating the noise power ratio using.
本発明は、前記雑音電力比推定部は、前記第二スロットで受信される前記トレーニング信号の第一シンボルと第二シンボルの差の平均を計算することにより前記雑音電力比を推定することを特徴とする。 In the present invention, the noise power ratio estimation unit estimates the noise power ratio by calculating an average of a difference between a first symbol and a second symbol of the training signal received in the second slot. And
本発明は、前記雑音電力比推定部は、前記第二スロットで受信される直交型の前記トレーニング信号の第一シンボルと第二シンボルの和から前記第一スロットで受信される前記トレーニング信号の第一シンボルの2倍を減算して得られる数の平均を求めることにより前記雑音電力比を推定することを特徴とする。 In the present invention, the noise power ratio estimator may determine the first of the training signals received in the first slot from the sum of the first symbol and the second symbol of the orthogonal training signal received in the second slot. The noise power ratio is estimated by obtaining an average of numbers obtained by subtracting twice one symbol.
本発明は、一つの無線チャネルを時分割して得られる第一スロット及び第二スロットにおいてパケットを送信する発信局と、前記発信局が前記第一スロットにおいて送信した前記パケットを受信し、受信した前記パケットを前記第二スロットにおいて送信することによりパケット送信の中継を行う中継局と、前記パケットの宛先局であって、前記第一スロットの受信信号に含まれる前記宛先局に起因する雑音と、前記第二スロットの受信信号に含まれる前記中継局に起因する雑音との比である雑音電力比を用いて最尤復号を行って情報ビット列を生成する宛先局とを備える無線通信システムであって、前記宛先局は、前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定部を備えたことを特徴とする。 In the present invention, a transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, and the packet transmitted by the transmitting station in the first slot is received and received. A relay station that relays packet transmission by transmitting the packet in the second slot; and a noise that is a destination station of the packet and is caused by the destination station included in the received signal of the first slot; A wireless communication system comprising: a destination station that performs maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio of noise caused by the relay station included in the received signal of the second slot to generate an information bit string; The destination station estimates the noise power ratio using an operation based on the training signal received in each of the first slot and the second slot. Characterized by comprising a noise power ratio estimator.
本発明は、一つの無線チャネルを時分割して得られる第一スロット及び第二スロットにおいてパケットを送信する発信局と、前記発信局が前記第一スロットにおいて送信した前記パケットを受信し、受信した前記パケットを前記第二スロットにおいて送信することによりパケット送信の中継を行う中継局と、前記パケットの宛先局であって、前記第一スロットの受信信号に含まれる前記宛先局に起因する雑音と、前記第二スロットの受信信号に含まれる前記中継局に起因する雑音との比である雑音電力比を用いて最尤復号を行って情報ビット列を生成する宛先局とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記宛先局が、前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定ステップを有することを特徴とする。 In the present invention, a transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, and the packet transmitted by the transmitting station in the first slot is received and received. A relay station that relays packet transmission by transmitting the packet in the second slot; and a noise that is a destination station of the packet and is caused by the destination station included in the received signal of the first slot; Radio performed by a radio communication system including a destination station that performs maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio of noise caused by the relay station included in the received signal of the second slot to generate an information bit string A communication method, wherein the destination station uses an arithmetic operation based on a training signal received in each of the first slot and the second slot. Characterized in that it has a noise power ratio estimating step of estimating the sound power ratio.
本発明によれば、雑音電力比を計算するのに必要な値を中継局が宛先局へ通知処理することなく、宛先局内で雑音電力比を算出できるため、オーバーヘッドを削減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, since the noise power ratio can be calculated in the destination station without the relay station notifying the destination station of the value necessary for calculating the noise power ratio, the overhead can be reduced. Is obtained.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信システムを説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、発信局Sは、送信データ信号生成部1、トレーニング信号生成部2、OFDM変調部3、送信部4により構成される。送信データ信号生成部1は、情報ビット列を変調し、送信データ信号を生成する。トレーニング信号生成部2は、トレーニング信号を生成し、OFDM変調部へ出力する。ここで、トレーニング信号は、後述するチャネル周波数応答を算出するための既知信号である。OFDM変調部3は、トレーニング信号とデータ信号を結合してパケット信号を生成し、送信部4を介して送信する。図1に示す発信局Sは図4に示す発信局Sの構成と同じである。
Hereinafter, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, the transmitting station S includes a transmission data signal generation unit 1, a training
中継R局は、スイッチ部11、受信信号記憶部12、信号増幅部13により構成される。スイッチ部11は、送受信共通のアンテナが第一スロットでは受信を、第二スロットでは送信を行うよう回路内の信号の流れを切り替える。受信信号記憶部12は、第一スロットで受信した信号の値を第二スロットで信号送信を行うために記憶する。信号増幅部13は受信した信号を減衰した分増幅させる。図1に示す中継局Rは、図4に示す増幅係数情報生成部14が無い以外は図4に示す中継力Rの構成と同じである。
The relay R station includes a
宛先局Dは、受信部21、OFDM復調部22、雑音電力比推定部26、受信データ信号復号部25より構成される。受信信号は受信部21を介してOFDM復調部22へ入力される。OFDM復調部22は受信信号の復調を行い、トレーニング信号とデータ信号を分離する。雑音電力比推定部26は既知のトレーニング信号を利用して雑音電力比τを推定する。受信データ信号復号部25はデータ信号を復号して情報ビット列を生成するが、ここで最尤復号を実現するために雑音電力比τを利用する。
The destination station D includes a receiving
以下、図1に示す無線通信システムにおける雑音電力比τの推定値の算出動作を説明する。ここではパケットが二つ以上のトレーニングシンボルを持つシステム(例えばIEEE802.11aのロングトレーニングシンボルT1とT2[非特許文献3のpp.12−13])を想定して説明する。なお、T1とT2は同一パターンの信号である。 Hereinafter, the calculation operation of the estimated value of the noise power ratio τ in the wireless communication system shown in FIG. 1 will be described. Here, a description will be given assuming a system in which a packet has two or more training symbols (for example, IEEE 802.11a long training symbols T1 and T2 [pp. 12-13 of Non-Patent Document 3]). T1 and T2 are signals having the same pattern.
以下の処理動作において、宛先局Dの雑音電力推定部26は中継局Rからの通知処理無しで雑音電力比τの推定値を得る。初めに第一番目と第二番目のトレーニング受信信号Yd2,1[k]、Yd2,2[k]の差を計算する。ここではその値をA1[k]と定義する。このときA1[k]は
そして、全サブキャリアk=1,2,・・・,Kでの|A1[k]|2の平均を2σ1 2で割ったものをτの推定値^τ(^はτの頭に付く、以下同様)とする。
このτの推定法は以下の考察に基づく。A1[k]の分散E[|A1[k]|2]を計算すると、
そこで、以下の(12)式の様に全サブキャリアでの|A1[k]|2の平均をA1[k]の分散として近似すればよい。
以上の考察により、宛先局Dは、(9)式、(10)式によりτの推定値を中継局Rからの通知処理無しで得ることができる。 Based on the above consideration, the destination station D can obtain the estimated value of τ without the notification process from the relay station R by the equations (9) and (10).
次に、直交型のトレーニング信号を用いる場合について説明する。直交型のトレーニング信号が使われる場合は異なる信号処理を行なって雑音電力比τを推定する。直交型のトレーニング信号を用いたときの送受信関係は
ここで、A2≡−2Yd1,1[k]+Yd2,1[k]+Yd2,2[k]としてA2[k]を定義する。このときA2[k]は
そして、全サブキャリアk=1,2,・・・,Kでの|A2[k]|2の平均を2σ1 2で割ったものを2+τの推定値として、その値から2減算することでτの推定値^τが得られる。
このτの推定法は以下の考察に基づく。A2[k]の分散E[|A2[k]|2]を計算すると、
そこで、以下の(17)式のように全サブキャリアでの|A2[k]|2の平均をA2[k]の分散として近似すればよい。
以上の考察により、宛先局は(14)式、(15)式によりτの推定値を中継局からの通知処理無しで得ることができる。 Based on the above considerations, the destination station can obtain the estimated value of τ by the equations (14) and (15) without the notification process from the relay station.
なお、前述した説明において、協調プロトコルのプロトコルIを用いた場合を例にして説明しているが、プロトコルIIを用いるようにしてもよい(非特許文献1参考)。図2はプロトコルIIにおける動作を示す説明図である。スロット2の宛先局Dで行われる信号処理はプロトコルIのときと同じで良い。
In the above description, the case where the protocol I of the cooperative protocol is used has been described as an example, but the protocol II may be used (see Non-Patent Document 1). FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation in protocol II. The signal processing performed at the destination station D in
また、前述した説明において、マルチキャリアシステムとしてOFDM変調を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access;OFDMA)システムや、マルチキャリア符号分割多元接続(Multi Carrier-Code Division Multiple Access;MC−CDMA)を用いるようにしてもよい。 In the above description, the case where OFDM modulation is used as a multicarrier system has been described. However, the present invention is not limited to this, and an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, a multicarrier code division multiple, or the like. Connection (Multi Carrier-Code Division Multiple Access; MC-CDMA) may be used.
また、2ホップシステムだけでなくマルチホップシステムを用いるようにしてもよい。また、中継局Rが1つだけ存在する1リレーシステムだけでなく複数の中継局Rが存在し同時送信を行うマルチリレーシステムを用いるようにしてもよい。さらに、各無線局が1本のアンテナのみを持つシングルアンテナシステムだけでなく、複数のアンテナを持つマルチアンテナシステムを用いるようにしてもよい。 Further, not only a 2-hop system but also a multi-hop system may be used. Further, not only one relay system in which only one relay station R exists, but also a multi-relay system in which a plurality of relay stations R exist and performs simultaneous transmission may be used. Furthermore, not only a single antenna system in which each radio station has only one antenna, but also a multi-antenna system having a plurality of antennas may be used.
以上説明したように、無線中継における協調伝送の一形態として、無線チャネルを2つのタイムスロットに区切って、第1のタイムスロットにおいて、発信局が第1のデータを送信し、第2のタイムスロットにおいて、中継局が第1のデータを転送する形態がある。この形態において、最尤復号を行うためには、第1のタイムスロットにおける受信信号に含まれる雑音電力と第2のタイムスロットにおける受信信号に含まれる雑音電力との比である雑音電力比を算出する必要がある。従来は、中継局Rと宛先局Dとの間のチャネル情報と中継局Rでの増幅率に基づいて雑音電力比を算出していた。この方法では、中継局Rと宛先局Dとの間での信号のやりとりが生じるため、オーバヘッドが増加する問題があった。 As described above, as one form of coordinated transmission in wireless relay, the wireless channel is divided into two time slots, and the transmitting station transmits the first data in the first time slot, and the second time slot. The relay station transfers the first data. In this embodiment, in order to perform maximum likelihood decoding, a noise power ratio that is a ratio of noise power included in the received signal in the first time slot and noise power included in the received signal in the second time slot is calculated. There is a need to. Conventionally, the noise power ratio is calculated based on channel information between the relay station R and the destination station D and the amplification factor at the relay station R. In this method, there is a problem that overhead is increased because signal exchange between the relay station R and the destination station D occurs.
本実施形態では、宛先局Dが第1のタイムスロット及び第2のタイムスロットで受信した既知信号に対して演算処理を行うことによって雑音電力比τを算出し、この雑音電力比を用いて最尤復号を行う。具体的には、従来のパイロット信号を用いる場合には、第1のタイムスロット及び第2のタイムスロットの受信既知信号の差の平均を用いることによって、雑音電力比を算出した。また、直交型の既知信号を用いる場合には、第2のタイムスロットで受信した既知信号の第1シンボルと第2シンボルの和から第1スロットで受信した既知信号の第1シンボルの2倍を減算し、平均化することによって雑音電力比を算出する。この構成により、宛先局だけで雑音電力比を算出できるため、オーバーヘッドを削減することができる。 In the present embodiment, the destination station D calculates the noise power ratio τ by performing arithmetic processing on the known signals received in the first time slot and the second time slot, and uses this noise power ratio to calculate the noise power ratio τ. Likelihood decoding is performed. Specifically, when the conventional pilot signal is used, the noise power ratio is calculated by using the average of the difference between the received known signals in the first time slot and the second time slot. In addition, when using an orthogonal type known signal, the sum of the first symbol and the second symbol of the known signal received in the second time slot is twice the first symbol of the known signal received in the first slot. The noise power ratio is calculated by subtracting and averaging. With this configuration, since the noise power ratio can be calculated only by the destination station, overhead can be reduced.
なお、図1における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより雑音電力比の算出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 The program for realizing the function of the processing unit in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed, whereby the noise power ratio is reduced. A calculation process may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Accordingly, additions, omissions, substitutions, and other changes of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.
協調中継伝送において雑音推定を行うことが不可欠な用途に適用できる。 It can be applied to applications where it is essential to perform noise estimation in cooperative relay transmission.
S・・・発信局、R・・・中継局、D・・・宛先局、26・・・雑音電力比推定部 S ... Originating station, R ... Relay station, D ... Destination station, 26 ... Noise power ratio estimator
Claims (5)
前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定部を備えたことを特徴とする無線通信装置。 A transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, the packet transmitted by the transmitting station in the first slot, and the received packet A relay station that relays packet transmission by transmitting in the second slot; a destination station of the packet, the noise caused by the destination station included in the received signal of the first slot; and the second slot Operating as the destination station in a wireless communication system comprising a destination station that performs maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio with noise caused by the relay station included in the received signal to generate an information bit string A wireless communication device,
A wireless communication apparatus, comprising: a noise power ratio estimation unit configured to estimate the noise power ratio using a calculation based on a training signal received in each of the first slot and the second slot.
前記宛先局は、
前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定部を備えたことを特徴とする無線通信システム。 A transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, the packet transmitted by the transmitting station in the first slot, and the received packet A relay station that relays packet transmission by transmitting in the second slot; a destination station of the packet, the noise caused by the destination station included in the received signal of the first slot; and the second slot A wireless communication system comprising: a destination station that generates an information bit string by performing maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio to noise caused by the relay station included in the received signal;
The destination station is
A wireless communication system, comprising: a noise power ratio estimation unit that estimates the noise power ratio using a calculation based on a training signal received in each of the first slot and the second slot.
前記宛先局が、前記第一スロット及び第二スロットのそれぞれで受信したトレーニング信号に基づき、演算を用いて前記雑音電力比を推定する雑音電力比推定ステップを有することを特徴とする無線通信方法。 A transmitting station that transmits a packet in a first slot and a second slot obtained by time-sharing one radio channel, the packet transmitted by the transmitting station in the first slot, and the received packet A relay station that relays packet transmission by transmitting in the second slot; a destination station of the packet, the noise caused by the destination station included in the received signal of the first slot; and the second slot A wireless communication method performed by a wireless communication system including a destination station that performs maximum likelihood decoding using a noise power ratio that is a ratio to noise caused by the relay station included in the received signal and generates an information bit string. And
The wireless communication method according to claim 1, further comprising: a noise power ratio estimation step in which the destination station estimates the noise power ratio using an operation based on the training signal received in each of the first slot and the second slot.
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