JP4197349B2 - Communication apparatus and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、複数アンテナを用いて2つ以上の信号を同時に伝送するMIMO(Multiple Input Multiple Output)システムを構成する通信装置に関するものであり、特に、一対多の同時アクセスを実現可能な無線通信システムおよび通信方法に関するものである。 The present invention relates to a communication apparatus that constitutes a multiple input multiple output (MIMO) system that simultaneously transmits two or more signals using a plurality of antennas, and in particular, a wireless communication system capable of realizing one-to-many simultaneous access and It relates to a communication method.
以下、従来の無線通信システムについて説明する。たとえば、広帯域信号を移動体環境において送受信する場合、通信装置は、周波数選択性フェージングの克服が必要となる。この周波数選択性フェージングへの対応技術の一つとして、マルチキャリア変復調方式、特にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が各種無線システムに採用されている。一方、さらなる伝送容量の増大のために、複数アンテナを用いて2つ以上の信号を同時に伝送するMIMO(Multiple Input Multiple Output)システムが注目を集めている。このMIMOシステムは、大きくSDM(Space Division Multiplexing)による方式と送信ダイバーシチによる方式(STC:Space Time Coding)に分けられるが、ここでは、従来技術の一例として、SDM方式を採用する無線通信システムについて説明する。 Hereinafter, a conventional wireless communication system will be described. For example, when transmitting and receiving a broadband signal in a mobile environment, the communication device needs to overcome frequency selective fading. As one of techniques for dealing with this frequency selective fading, a multicarrier modulation / demodulation system, particularly OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), is adopted in various wireless systems. On the other hand, in order to further increase the transmission capacity, a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system that simultaneously transmits two or more signals using a plurality of antennas has attracted attention. This MIMO system is broadly divided into a system based on SDM (Space Division Multiplexing) and a system based on transmission diversity (STC: Space Time Coding). Here, as an example of the prior art, a wireless communication system employing the SDM system will be described. To do.
SDM方式を採用する一般的な無線通信システム(下記非特許文献1参照)では、まず、送信側の通信装置が、送信信号を複数の情報ストリームに分割する。なお、ここでは、各ストリームについて誤り訂正用符号化を行っているが、この処理は分割前の送信信号に適用してもよい。つぎに、送信側の通信装置では、分割された各情報ストリームに対して所定の変調処理を行い、さらに、サブキャリアマッピング処理,IFFT処理を実行してOFDM時間信号を生成する。その後、生成されたOFDM時間信号は、ガードインターバルを付加され、波形整形処理が行われた後、RF部によりアップコンバートされて送信アンテナから送信される。
In a general wireless communication system (see Non-Patent
また、受信側の通信装置では、各受信アンテナで受け取った信号をダウンコンバートし、ベースバンド信号を生成し、さらに、FFT処理によりサブキャリア信号を抽出する。一方で、受信側の通信装置では、上記受け取った信号中に含まれる既知信号を利用して、各受信アンテナ間の伝送路推定を行う。そして、受信側の通信装置では、上記各サブキャリア信号を伝送路推定結果に基づいてアンテナ間で合成し、チャネル分離を行い、さらに、分離された各情報ストリームに対して所定の復調処理および誤り訂正処理を実行し、最終的に、受信信号を出力する。 In the communication apparatus on the receiving side, the signal received by each receiving antenna is down-converted to generate a baseband signal, and further, a subcarrier signal is extracted by FFT processing. On the other hand, the communication device on the receiving side estimates a transmission path between the receiving antennas using a known signal included in the received signal. Then, the communication device on the receiving side combines the subcarrier signals between the antennas based on the transmission path estimation result, performs channel separation, and further performs predetermined demodulation processing and error on each separated information stream. A correction process is executed, and finally a received signal is output.
しかしながら、上記従来の無線通信システム(MIMOシステム)においては、基本的に一対一通信を想定しており、一対多の同時アクセスについては考慮していない。具体的にいうと、実環境においては、アクセスポイント(AP)の実装するアンテナ数に対して、移動端末(MT)の実装するアンテナ数が少ないと考えられるが、従来技術においては、たとえば、余ったAPのアンテナを他のMTに割り当てて同時に通信する、というような一対多の同時アクセスには対応していない。 However, the conventional wireless communication system (MIMO system) basically assumes one-to-one communication and does not consider one-to-many simultaneous access. Specifically, in an actual environment, it is considered that the number of antennas mounted on the mobile terminal (MT) is smaller than the number of antennas mounted on the access point (AP). It does not support one-to-many simultaneous access such as assigning the antenna of the AP to another MT and communicating simultaneously.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、MIMOシステムにおいて、複数のMTが同時にAPに対してアクセスすることを想定した無線通信システム、当該無線通信システムを構成する通信装置、および通信方法、を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a MIMO system, a wireless communication system that assumes that a plurality of MTs simultaneously access an AP, a communication device that configures the wireless communication system, and a communication The purpose is to obtain a method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを実装する第1の通信装置(後述する実施の形態のAP11に相当)と、少なくとも1つのアンテナを実装する複数の第2の通信装置(MT1,MT2…に相当)と、を備え、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置が、各アンテナに対応したSDM(Space Division Multiplexing)チャネルを用いて相互の通信を実現する無線通信システムであって、前記第1の通信装置が、前記第2の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、ガードインターバル(GI)付加処理を施し、さらに、同期用既知信号を生成し、その後、前記GI付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段(変調部70,71、IFFT部72,73、GI付加部74,75、同期信号生成部76に相当)と、前記SDMチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段(アンテナ選択部77に相当)と、を備え、前記複数の第2の通信装置が、受信信号に含まれた前記SDMチャネル毎に個別の同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段(送信タイミング解析部34に相当)と、前記第1の通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、GI付加処理を施し、その後、前記第1の通信装置から通知されるチャネル構成情報(各第2の通信装置がどのSDMチャネルを用いて通信を行うかを示す情報)、および前記解析結果、に基づいて、前記GI付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段(変調部36,37、IFFT部38,39、GI付加部40,41、タイミング調整/プリアンブル挿入部35に相当)と、を備え、前記第1の通信装置は、前記複数の第2の通信装置から送られてくるすべてのSDMチャネル上の受信信号の到達時間差がGI内に収まるように前記送信タイミングを制御し、FFT処理を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a first communication device (corresponding to AP11 in an embodiment described later) mounted with a plurality of antennas and a plurality of devices mounted with at least one antenna. Second communication devices (corresponding to MT1, MT2,...), And the first communication device and the second communication device mutually use an SDM (Space Division Multiplexing) channel corresponding to each antenna. In the wireless communication system that realizes the communication, the first communication device performs predetermined modulation processing, IFFT processing, guard interval (GI) on a plurality of signals to be transmitted to the second communication device. Generate a transmission signal by performing additional processing, and further generating a known signal for synchronization, and then inserting the known signal for synchronization at a predetermined position of the signal after adding the GI Stage (corresponding to
この発明によれば、上記第1の通信装置が、上記複数の第2の通信装置に対して使用チャネル指定および送信タイミング制御を行い、すべてのSDMチャネル上の信号の到達時間差がGI内に収まるように時間同期制御を行う構成とした。 According to this invention, the first communication device performs use channel designation and transmission timing control for the plurality of second communication devices, and arrival time differences of signals on all the SDM channels fall within the GI. In this way, the time synchronization control is performed.
この発明によれば、上記第1の通信装置が、上記複数の第2の通信装置から受信したすべての信号の直交性を維持した状態で、FFT処理を行うことができる。すなわち、上記第1の通信装置は、従来技術における一対一通信の受信特性を維持しつつ、複数の第2の通信装置との同時通信(一対多通信)を実現できる、という効果を奏する。 According to the present invention, the first communication device can perform the FFT processing in a state in which the orthogonality of all signals received from the plurality of second communication devices is maintained. That is, the first communication device has an effect that simultaneous communication (one-to-many communication) with a plurality of second communication devices can be realized while maintaining the reception characteristics of the one-to-one communication in the prior art.
以下に、本発明にかかる通信装置、無線通信システムおよび通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a communication device, a wireless communication system, and a communication method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる無線通信システムの一構成例を示す図である。ここでは、一対多の同時アクセスを実現する無線通信システムの一例として、4つのアンテナを有する通信装置(アクセスポイント:AP)に対して、2つのアンテナを有する2局の通信装置(移動端末:MT)が同時にアクセスする場合を想定する。具体的には、図1に示す無線通信システムは、アンテナ3,4を有するMT1と、アンテナ5,6を有するMT2と、アンテナ7,8,9,10を有するAP11から構成され、MT1,2が、それぞれ2chのSDM(Space Division Multiplexing)チャネルを用いてAP11に対して同時に情報を送信し、AP11が、4つのアンテナでこれらの情報を受信し、その後、各chを分離,復調する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system according to the present invention. Here, as an example of a wireless communication system that realizes one-to-many simultaneous access, a communication apparatus (mobile terminal: MT) having two antennas with respect to a communication apparatus (access point: AP) having four antennas Suppose that they access at the same time. Specifically, the wireless communication system shown in FIG. 1 includes
ここで、本発明にかかる無線通信システムの動作概要について説明する。本発明においては、送受信信号としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)ベースのマルチキャリア信号を想定する。 Here, an outline of the operation of the wireless communication system according to the present invention will be described. In the present invention, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) -based multicarrier signal is assumed as a transmission / reception signal.
従来のMIMOシステムでは、先に説明したようにAPとMTの間で一対一の通信が行われ、各装置間で複数のアンテナを用いた通信が行われていた。しかしながら、APに到来する信号は必ずしも同一のMTから発信されたものである必要はないので、本実施の形態においては、AP11が、複数のMT(1,2に相当)から発進された信号をチャネル分離する。すなわち、本発明では、MIMOシステムにおける通信方式としてSDM方式を採用し、複数のMTが同時にAP11と通信を行う構成とする。そして、受信側のAT11が、各MTからの信号(各MTが複数のSDMチャネルを有する)を一括して周波数領域に展開し、各サブキャリアにおいてチャネル分離を行う構成とする。
In the conventional MIMO system, one-to-one communication is performed between the AP and the MT as described above, and communication using a plurality of antennas is performed between the devices. However, since the signals arriving at the AP do not necessarily have to be transmitted from the same MT, in the present embodiment, the
図2は、たとえば、2局のMT1,MT2が同時にAP11と通信を行っている場合の構成を示す図である。ここでは、MT1の2つのアンテナ3,4から信号A,Bが、MT2の2つのアンテナ5,6から信号C,Dが、同時に送信されている。このとき、信号A,B,C,Dは、送信局であるMT1,2と受信局であるAP11との位置関係により、到達時間が異なる。すなわち、図3のように、各信号の到達時間差がガードインターバル(GI)内に収まる場合は、全ての信号の直交性を維持したままFFT処理を行うことができるが、一方で、図4に示すように、到達時間差がGIを越える場合には、全信号の直交性を維持するようにFFTウインドウを設定することは不可能となる。したがって、本発明では、AT11が1つのFFTによりMT1,2からの複数チャネルの信号を受信する場合、GI内で各信号の到達時間差が収まるように時間同期制御(送信タイミング制御)を行う。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration when, for example, two stations MT1 and MT2 are communicating with the
なお、図3および図4の例では、信号が1波の場合を示しているが、実際の伝送路ではビル等の反射により遅延波が発生するため、当該遅延波も考慮してGI内に到達時間差が収まるように、送信タイミングを制御する必要が生じる。 3 and 4 show a case where the signal is a single wave, a delayed wave is generated by reflection of a building or the like in an actual transmission line, so that the delayed wave is also taken into consideration in the GI. It is necessary to control the transmission timing so that the arrival time difference is reduced.
つぎに、上記MT1,2およびAT11の構成および動作について詳細に説明する。図5は、実施の形態1のMT1,2の構成を示す図であり、送受信アンテナ21,22と、高周波信号からベースバンド信号S21,S22への変換処理およびベースバンド信号S39,S40から高周波信号への変換処理を行うRF/IF部23,24と、ガードインターバルを除去しFFTウインドウの位置を設定するガードインターバル(GI)除去部25,26と、GI除去後の時間信号S23,S24を周波数信号S25,S26に変換するFFT部27,28と、各チャネル,各サブキャリアの伝送路ゲインを推定する伝送路推定部29と、伝送路推定結果である伝送路利得S27からチャネル分離のための等化行列S28を生成する等化行列生成部30と、チャネル分離を行う信号分離部31と、チャネル分離後の各チャネルの信号S29,S30を復調する復調部32,33と、AP11からの情報を利用して送信タイミングを決定する送信タイミング解析部34と、送信タイミング情報S31およびチャネル構成情報S32に基づく送信タイミングの調整処理、およびGI付加後の時間信号S37,S38に対する使用SDMチャネル用既知パターンの付加処理、を行うタイミング調整/プリアンブル挿入部35と、送信信号に対して所定の変調処理を行う変調部36,37と、サブキャリア上の変調信号S33,S34を時間信号S35,S36に変換するIFFT部38,39と、ガードインターバルを付加するGI付加部40,41、から構成されている。
Next, the configuration and operation of the MT1, 2 and AT11 will be described in detail. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of
まず、各MT(図示のMT1,2に相当)では、RF/IF部23,24が、それぞれ対応するアンテナ21,22にて受信した信号をベースバンド信号S21,S22に変換する。なお、AP11から送られてくる信号には装置間で同期を確立するための既知信号(後述する同期信号S72,S73に相当)が挿入されている。この信号を参照して、送信タイミング解析部34では、AP11からの指示に従って、各MT間でAP11への信号到来時間がGI内に収まるように、送信タイミング情報S31を生成する。一方で、GI除去部25,26は、ベースバンド信号S21,S22に対してバースト単位の同期をとり、FFTウインドウの設定処理およびGI除去処理を行う。そして、FFT部27,28が、GI除去後の時間信号S23,S24をサブキャリア信号S25,S26に変換する。
First, in each MT (corresponding to MT1 and MT2 in the figure), the RF /
つぎに、伝送路推定部29では、上記サブキャリア信号S25,S26に含まれる伝送路推定用の既知信号部分を利用して、送受信アンテナ間の伝送路利得S27を推定する。そして、等化行列生成部30では、上記伝送路利得S27に基づいてチャネル分離のための等化行列S28を生成する。
Next, the transmission
つぎに、信号分離部31では、FFT処理後のサブキャリア信号S25,S26に対して上記等化行列S28を乗算することによって、各チャネルの信号S29,S30を生成する。そして、最終的に、復調部32,33が、各チャネルの信号S29,S30をそれぞれ復調する。
Next, the
一方、AP11へ信号を送信する場合、MT(図示のMT1,2に相当)では、まず、変調部36,37が、送信信号A,Bに対して所定の変調処理を行い、さらに、IFFT部38,39が、各サブキャリア上の変調信号S33,S34を時間信号S35,S36に変換する。そして、GI付加部40,41が、時間信号S35,S36にGIを付加し、信号S37,S38を生成する。
On the other hand, when transmitting a signal to the
つぎに、タイミング調整/プリアンブル挿入部35では、AP11から通知される「各移動局がどのSDMチャネルを用いて通信を行うかを示す情報」、すなわち、チャネル構成情報S32、および上記送信タイミング情報S31に基づいて、上記GI付加後の信号S37,S38に対するプリアンブルの挿入処理および送信タイミングの調整処理を行い、ベースバンド信号S39,S40を生成する。そして、最終的に、RF/IF部23,24にて変換後の高周波信号を、アンテナ21,22を介してAP11に対して送信する。なお,状況(たとえば、AP11のアンテナ数)によってはMTが有するアンテナを全て使えない場合が生じるが、その場合は、該当するアンテナの出力を0とする。チャネル構成情報S32は、AP,MT間のデータ転送に先立って両者で共有している情報である(送信タイミング同期S31の初期値も同様)。これらの信号は、データ転送に先立つネゴシエーションの段階でAP11から各MTに通知される。
Next, in the timing adjustment /
また、図6は、実施の形態1のAP11の構成を示す図であり、送受信アンテナ47〜50と、高周波信号からベースバンド信号S50〜S53への変換処理およびベースバンド信号(図示のベースバンド信号群S74に相当)から高周波信号への変換処理を行うRF/IF部51〜54と、GIを除去しFFTウインドウの位置を設定するガードインターバル(GI)除去部55〜58と、GI除去後の時間信号S54〜S57を周波数信号S58〜S61に変換するFFT部59〜62と、各チャネル,各サブキャリアの伝送路ゲインを推定する伝送路推定部63と、伝送路推定結果である伝送路利得S76からチャネル分離のための等化行列S77を生成する等化行列生成部64と、チャネル分離を行う信号分離部65と、チャネル分離後の各チャネルの信号S62〜S65を復調する復調部66〜69と、送信信号に対して所定の変調処理を行う変調部70,71と、サブキャリア上の変調信号S66,S67を時間信号S68,S69に変換するIFFT部72,73と、ガードインターバルを付加するGI付加部74,75と、各MTの時間同期確立機能用の同期信号S72,S73を生成し、GI付加後の信号S70,S71に対して同期信号S72,S73を挿入するための制御を行う同期信号生成部76と、同期信号挿入後の信号を各アンテナに割り振る制御を行うアンテナ選択部77、から構成されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the
まず、AP11では、RF/IF部51〜54が、それぞれ対応するアンテナ47〜50にて受信した信号をベースバンド信号S50〜S53に変換する。つぎに、GI除去部55〜58は、ベースバンド信号S50〜S53に対してバースト単位の同期をとり、FFTウインドウの設定処理およびGI除去処理を行う。そして、FFT部59〜62が、GI除去後の時間信号S54〜S57をサブキャリア信号S58〜S61に変換する。
First, in the
つぎに、伝送路推定部63では、上記サブキャリア信号S58〜S61に含まれる伝送路推定用または同期確立用の既知信号部分を利用して、送受信アンテナ間の伝送路利得S76をサブキャリア単位に推定する。そして、等化行列生成部64では、上記サブキャリア信号S58〜S61が複数局,複数チャネルの信号が混在する状態であるため、上記伝送路利得S76およびチャネル構成情報S75(上記各MTに通知するチャネル構成情報S32に相当)に基づいてチャネル分離のための等化行列S77を生成する。
Next, the transmission
つぎに、信号分離部65では、FFT処理後のサブキャリア信号S58〜S61に対して上記等化行列S77を乗算することによって、各チャネルの信号S62〜S65を生成する。そして、最終的に、復調部66〜69が、各チャネルの信号S62〜S65をそれぞれ復調する。
Next, the
一方、MTへ信号を送信する場合、AP11では、まず、変調部70,71が、送信信号A(MT1,2宛),B(MT1,2宛)に対して所定の変調処理を行い、さらに、IFFT部72,73が、各サブキャリア上の変調信号S66,S67を時間信号S68,S69に変換する。そして、GI付加部74,75が、時間信号S68,S69にGIを付加し、信号S70,S71を生成する。
On the other hand, in the case of transmitting a signal to the MT, in the
つぎに、同期信号生成部76では,MTとの間で同期を確立するための既知信号、すなわち、同期信号S72,S73を生成し、上記GI付加後の信号S70,S71の所定位置に当該同期信号S72,S73を挿入する。AP11は、各MTからの信号の受信タイミング差および、チャネルインパルスレスポンスを検出することができるため、遅延波を含めて到来信号の時間差をGI内に抑えるようにMTにて送信時間調整を行えるように、同期信号S72,S73を生成する。そして、アンテナ選択部77では、各アンテナに送信信号を割り当てる制御を行う。なお、AP11は、各MTに対して使用チャネルを指定(上記チャネル構成情報S32に相当:チャネル毎に異なる同期用既知信号を指定)する。
Next, the
このように、本実施の形態においては、APが、各MTに対して、使用チャネルの指定および送信タイミングの制御を行い、すべてのSDMチャネル上の信号の到達時間差がGI内に収まるように時間同期制御を行う構成とした。これにより、AP側では、複数のMTから受信したすべての信号の直交性を維持した状態で、FFT処理を行うことができる。すなわち、AP側では、上記一対一通信(従来技術)の受信特性を維持しつつ、複数のMTとの同時通信を実現できる。 As described above, in this embodiment, the AP designates the used channel and controls the transmission timing for each MT, and the time is set so that the arrival time difference of the signals on all the SDM channels falls within the GI. It was set as the structure which performs synchronous control. Thereby, on the AP side, FFT processing can be performed in a state in which the orthogonality of all signals received from a plurality of MTs is maintained. That is, on the AP side, simultaneous communication with a plurality of MTs can be realized while maintaining the reception characteristics of the one-to-one communication (prior art).
なお、本実施の形態では、各送信アンテナから1つの送信系列を送信する場合について説明しているが、これに限らず、たとえば、送信側にてビームフォーミング機能を適用することによって、アンテナ毎に複数の送信系列を送信することとしてもよい。この場合、通知される使用チャネルは、受信側による固有値解析結果として得られる直交チャネルのいずれかとなる。また、上記では、ATとMTとの間の通信について説明しているが、これに限らず、上記APがMTの1つであってもよい。すなわち、1つのMTと複数のMTとの間の同時通信であってもよい。 In addition, although this Embodiment has demonstrated the case where one transmission series is transmitted from each transmission antenna, it is not limited to this, for example, by applying a beamforming function on the transmission side, A plurality of transmission sequences may be transmitted. In this case, the notified use channel is one of orthogonal channels obtained as a result of eigenvalue analysis by the receiving side. In the above description, the communication between the AT and the MT is described. However, the present invention is not limited to this, and the AP may be one of the MTs. That is, simultaneous communication between one MT and a plurality of MTs may be performed.
実施の形態2.
図7は、本発明にかかる通信方法を実現可能な実施の形態2の無線通信システムの構成を示す図であり、前述のAPとMT(実施の形態1の図5,6参照)を用いた通信方法の具体例を示している。詳細には、本実施の形態では、ランダムアクセス技術として、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用する無線通信システムを想定し、かつMT1,MT2,MT12がAP11に属し、各MTがAP11の通信可能範囲内で通信を行うことを前提とする。なお、各MTからAP11までの距離は必ずしも同一ではない。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the wireless communication system according to the second embodiment that can implement the communication method according to the present invention, and uses the above-described AP and MT (see FIGS. 5 and 6 in the first embodiment). A specific example of the communication method is shown. Specifically, in the present embodiment, a wireless communication system employing CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is assumed as a random access technique, and MT1, MT2, and MT12 belong to AP11, and each MT Is assumed to perform communication within the communicable range of the
図8は、APから各MTへの報知信号(Beacon)のフレーム構成を示す図であり、AP11は、この報知情報を用いて、通信に必要なさまざまな情報を定期的に周辺の各MTに対して通知する。上記報知信号は、図示のように、パケットタイプフィールド,宛先アドレスフィールド,送信元アドレスフィールド,ネットワーク識別子フィールド,情報要素フィールド,誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「Beacon」,宛先アドレス,送信元アドレス,ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、AP11と各MTとの間の時間同期を確立するためのタイムスタンプ,報知周期,変調方式等の情報,AP11が使用可能なアンテナ数やSDMチャネルやグループID,当該グループIDに属するMTの送信可能期間等の情報、を含んでいる。なお、このパケットフォーマットにおいては、変復調方式等に依存する各無線パケットに共通のフィールドを省略する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a frame configuration of a notification signal (Beacon) from the AP to each MT. The
また、図9は、MTからAPへの接続要求のフレーム構成を示す図である。この接続要求は、図示のように、パケットタイプフィールド,宛先アドレスフィールド,送信元アドレスフィールド,ネットワーク識別子フィールド,情報要素フィールド,誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「接続要求」,宛先アドレス,送信元アドレス,ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、ポーリングリストへの登録希望,ネットワーク識別子,使用可能な伝送レート,使用可能なアンテナ数,SDMチャネル数、伝送路推定値等の情報、を含んでいる。 FIG. 9 is a diagram showing a frame configuration of a connection request from the MT to the AP. As shown in the figure, this connection request includes a packet type field, a destination address field, a transmission source address field, a network identifier field, an information element field, and an error check field. The packet type “connection request”, the destination address, and the transmission source Information such as an address, a network identifier, and information elements such as a registration request to a polling list, a network identifier, a usable transmission rate, a usable number of antennas, a number of SDM channels, and a transmission path estimation value are included.
また、図10は、APからMTへの接続応答のフレーム構成を示す図である。この接続応答は、図示のように、パケットタイプフィールド,宛先アドレスフィールド,送信元アドレスフィールド,ネットワーク識別子フィールド,情報要素フィールド,誤りチェックフィールドから構成され、パケットタイプ「接続応答」,宛先アドレス,送信元アドレス,ネットワーク識別子、さらに、情報要素として、先の接続要求フレーム等の情報に基づいてMTに対して使用を許可するアンテナ数やSDMチャネルやグループID,APが同一グループとして割り当てられた複数のMTからのフレームを同着受信するための所定のタイムアライメント情報(Beaconに含まれるタイムスタンプからどの程度ずらして送信するかを示す情報)各MTの送信電力情報等の情報、を含んでいる。 FIG. 10 is a diagram illustrating a frame configuration of a connection response from the AP to the MT. As shown in the figure, this connection response is composed of a packet type field, a destination address field, a transmission source address field, a network identifier field, an information element field, and an error check field. A packet type “connection response”, a destination address, a transmission source A plurality of MTs in which the number of antennas, SDM channels, group IDs, and APs that are allowed to be used for the MT based on information such as an address, network identifier, and information such as the previous connection request frame are assigned as the same group as information elements Predetermined time alignment information (information indicating how much the transmission is shifted from the time stamp included in the Beacon) and information such as transmission power information of each MT.
ここで、実施の形態2の無線通信システムを構成する各装置の処理を、図面を用いて詳細に説明する。図11は、実施の形態2の無線通信システムを構成する各装置の処理を示すシーケンス図である。なお、図11において、横軸は時間軸を表し、矢印はAPからMTへの信号あるいはMTからAPへの信号を表し、各矩形はパケットを表している。さらに、矩形の縦方向の重なりは、各SDMチャネルを用いてデータまたはACKが送信されている様子を表している。 Here, processing of each device constituting the wireless communication system of the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 11 is a sequence diagram illustrating processing of each device configuring the wireless communication system according to the second embodiment. In FIG. 11, the horizontal axis represents the time axis, the arrow represents the signal from AP to MT or the signal from MT to AP, and each rectangle represents a packet. Further, the vertical overlap of the rectangles represents a state in which data or ACK is transmitted using each SDM channel.
図11においては、まず、AP11が、上記報知信号(Beacon)を各MT(MT1,2,12に相当)に対して送信し、MT1,2,12が当該Beaconを受信する(ステップS1)。このBeaconには、上記図8にて示したように、AP11が使用可能なグループID、および当該グループIDに属する場合のMTの送信可能期間(タイムスケジュール情報)等、が含まれている。
In FIG. 11, first, the
その後、たとえば、MT1がAP11との接続を希望する場合、MT1では、AP11に対して接続要求を送信し(ステップS2)、接続するために必要なMT1の基本情報(図9参照)を通知する。そして、接続要求を受け取ったAP11では、その応答としてMT1に対して接続応答を送信し(ステップS3)、たとえば、使用を許可するアンテナ数:2本,SDMチャネル(CH1,CH3),上記所定のタイムアライメント情報:Δt1,グループID:グループ1,MT1の送信電力情報等の情報を通知する。
Thereafter, for example, when MT1 wishes to connect to AP11, MT1 transmits a connection request to AP11 (step S2), and notifies basic information (see FIG. 9) of MT1 necessary for connection. . Upon receiving the connection request, the
また、たとえば、MT2がAP11との接続を希望する場合、MT2では、上記MT1と同様の処理で、AP11に対して接続要求を送信し(ステップS4)、MT2に関する基本情報(図9参照)を通知する。そして、接続要求を受け取ったAP11では、その応答としてMT2に対して接続応答を送信し(ステップS5)、たとえば、使用を許可するアンテナ数:2本,SDMチャネル(CH2,CH4),上記所定のタイムアライメント情報:Δt2,グループID:グループ1,MT2の送信電力情報等の情報を通知する。
Also, for example, when MT2 desires to connect to AP11, MT2 transmits a connection request to AP11 by the same process as MT1 (step S4), and basic information about MT2 (see FIG. 9) is transmitted. Notice. Upon receiving the connection request, the
つぎに、AP11では、前回のBeacon送信から所定の時間経過後に、次のBeaconを各MT(MT1,2,12に相当)に対して送信する(ステップS6)。このBeaconには、上記前回のBeaconと同様の信号であり、上記グループ1に属するMTの送信可能期間:T1が含まれている。なお、グループ1以外のグループに属するMTは、上記T1の間は送信処理を実行することができない。
Next, the
つぎに、グループ1に属するMT1では、上記のように割り当てられた送信可能期間:T1に、SDMチャネルのCH1,CH3を用いてデータを送信する(ステップS7)。同時に、グループ1に属するMT2でも、上記のように割り当てられた送信可能期間:T1に、SDMチャネルのCH2,CH4を用いてデータを送信する(ステップS7)。このとき、MT1,MT2は、AP11が上記データを同着受信できるように、上記タイムアライメント情報(Δt1,Δt2)に基づいて時間調整を行う。さらに、AP11によって通知された送信電力情報に基づき送信電力調整を行う。
Next, in MT1 belonging to
そして、AP11では、MT1,MT2からのデータを正常に受信できた場合に、MT1,MT2に対して、SDMチャネル毎に同時にACKを送信する(ステップS8)。なお、図示のMT12は、グループIDを割り当てられていない移動端末、または同一のグループIDを持つ他の移動端末が存在しない場合の移動端末、を表している。
Then, when the data from MT1 and MT2 can be normally received, AP11 transmits ACK to MT1 and MT2 simultaneously for each SDM channel (step S8).
このように、本実施の形態においては、まず、APが、Beaconに、使用可能なアンテナ数やSDMチャネルやグループID,当該グループIDに属する場合のMTの送信可能期間、等の情報を含めて送信する。そして、MTが、SDMチャネル数、利用アンテナ数等の接続するために必要な情報を接続要求に含めて送信し、その応答として、APから、使用可能なSDMチャネルや送信可能期間等が含まれた接続応答を受け取る。これにより、APと複数のMTによる同時通信を実現することができ、MTからのアップリンクのパケットを効率的にAPに送信することができる。 As described above, in the present embodiment, first, the AP includes information such as the number of usable antennas, the SDM channel and the group ID, and the MT transmittable period when the AP belongs to the group ID. Send. Then, the MT transmits information necessary for connection, such as the number of SDM channels and the number of used antennas, in the connection request, and the response includes the usable SDM channel, the transmittable period, etc. from the AP. Receive a connection response. Accordingly, simultaneous communication between the AP and a plurality of MTs can be realized, and uplink packets from the MT can be efficiently transmitted to the AP.
なお、本実施の形態では、上記のように、CSMA/CAを採用する通信システムについて説明したが、これに限らず、パケットの送受信は、アクセスポイントの集中時間管理によって各MTの送受信タイミングをスケジューリングするTDMA(Time Division Multiple Access)システムにおいても同様に適用可能である。このTDMAシステムでは、たとえば、接続要求時または通信途中のリクエストチャネルを用いて、希望するSDMチャネル等の情報をAPに通知する。また、本実施の形態では、ACKの返信を2つのMTに向けて同時に行っているが、ACKの返信方法についてはアンテナ構成によってさまざまな方法が可能である。すなわち、SDMチャネルおよびSTCチャネルを組み合わせることによって、効率のよい返信方法を適宜構成する。 In the present embodiment, as described above, the communication system adopting CSMA / CA has been described. However, the present invention is not limited to this, and the transmission / reception timing of each MT is scheduled by the centralized time management of the access point. The present invention can be similarly applied to a TDMA (Time Division Multiple Access) system. In this TDMA system, for example, information such as a desired SDM channel is notified to the AP using a request channel at the time of connection request or during communication. Further, in this embodiment, ACK replies are simultaneously performed toward two MTs, but various ACK reply methods are possible depending on the antenna configuration. That is, an efficient reply method is appropriately configured by combining the SDM channel and the STC channel.
以上のように、本発明にかかる通信装置は、複数アンテナを用いて2つ以上の信号を同時に伝送するMIMOシステムを構成する通信装置として有用であり、特に、SDM方式を採用する無線通信システムに適している。 As described above, the communication apparatus according to the present invention is useful as a communication apparatus that configures a MIMO system that transmits two or more signals simultaneously using a plurality of antennas, and is particularly suitable for a wireless communication system that employs the SDM scheme. Is suitable.
1,2,12 MT
3,4,5,6,7,8,9,10 アンテナ
11 AP
1,2,12 MT
3,4,5,6,7,8,9,10
Claims (2)
前記制御用通信装置が、
前記複数の他の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、ガードインターバル付加処理を施し、さらに、前記複数の他の通信装置から送られてくる信号の受信タイミングに基づきSDMチャネル毎に個別の同期用既知信号を生成し、その後、前記ガードインターバル付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段と、前記SDMチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段と、を備え、前記複数の他の通信装置から送られてくるすべてのSDMチャネル上の受信信号の到達時間差がガードインターバル内に収まるように、前記同期用既知信号を用いて前記複数の他の通信装置の送信タイミングを制御し、FFT処理を行う場合に、
前記無線通信システムにおいて、前記少なくとも1つのアンテナを実装し、前記制御用通信装置と前記SDMチャネルを用いて相互の通信を実現する通信装置であって、
前記制御用通信装置から送られてくる信号に含まれた同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段と、
前記制御用通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、ガードインターバル付加処理を施し、その後、前記制御用通信装置から通知される、自通信装置がどのSDMチャネルを用いて通信を行うかを示す情報であるチャネル構成情報、および前記解析結果、に基づいて、前記ガードインターバル付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。 A control communication device that implements communication with a plurality of other communication devices that implement at least one antenna using an SDM (Space Division Multiplexing) channel corresponding to the plurality of antennas that the device itself implements, and a wireless communication system Configure
The control communication device is
Predetermined modulation processing, IFFT processing, and guard interval addition processing are performed on a plurality of signals to be transmitted to the plurality of other communication devices, and further, signals received from the plurality of other communication devices are received. Transmission signal generating means for generating a transmission signal by generating an individual synchronization known signal for each SDM channel based on timing and then inserting the synchronization known signal at a predetermined position of the signal after the addition of the guard interval; Antenna selection means for allocating transmission signals generated individually for each SDM channel to the respective antennas, and guarding the arrival time difference of reception signals on all SDM channels sent from the plurality of other communication devices. The transmission timings of the other communication devices are controlled using the synchronization known signal so as to be within the interval, and F In the case of the T process,
In the wireless communication system, the communication device which implements mutual communication using the control communication device and the SDM channel, wherein the at least one antenna is mounted,
A transmission timing analysis means for analyzing a transmission timing based on a synchronization known signal included in a signal transmitted from the control communication device;
A self-communication device that performs predetermined modulation processing, IFFT processing, and guard interval addition processing on a single or a plurality of signals to be transmitted to the control communication device, and then is notified from the control communication device. Timing adjustment means for adjusting the transmission timing of the transmission signal after adding the guard interval based on channel configuration information that is information indicating which SDM channel is used for communication and the analysis result;
A communication apparatus comprising:
前記第1の通信装置が、
前記第2の通信装置へ送信すべき複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、ガードインターバル付加処理を施し、さらに、前記複数の第2の通信装置から送られてくる信号の受信タイミングに基づきSDMチャネル毎に個別の同期用既知信号を生成し、
その後、前記ガードインターバル付加後の信号の所定位置に前記同期用既知信号を挿入することによって送信信号を生成する送信信号生成手段と、
前記SDMチャネル毎に個別に生成した送信信号を各アンテナに割り当てるアンテナ選択手段と、
を備え、
前記複数の第2の通信装置が、
前記第1の通信装置から送られてくる信号に含まれた前記同期用既知信号に基づいて送信タイミングを解析する送信タイミング解析手段と、
前記第1の通信装置へ送信すべき単一または複数の信号に対して、所定の変調処理、IFFT処理、ガードインターバル付加処理を施し、その後、前記第1の通信装置から通知される、各第2の通信装置がどのSDMチャネルを用いて通信を行うかを示す情報であるチャネル構成情報、および前記解析結果、に基づいて、前記ガードインターバル付加後の送信信号の送信タイミングを調整するタイミング調整手段と、
を備え、
前記第1の通信装置は、
前記複数の第2の通信装置から送られてくるすべてのSDMチャネル上の受信信号の到達時間差がガードインターバル内に収まるように前記送信タイミングを制御し、FFT処理を行うことを特徴とする無線通信システム。 A first communication device mounting a plurality of antennas, and a plurality of second communication devices mounting at least one antenna, wherein the first communication device and the second communication device are connected to each antenna. In a wireless communication system that realizes mutual communication using a corresponding SDM (Space Division Multiplexing) channel,
The first communication device is
Predetermined modulation processing, IFFT processing, and guard interval addition processing are performed on a plurality of signals to be transmitted to the second communication device, and further, signals received from the plurality of second communication devices are received. Generate a known signal for synchronization for each SDM channel based on timing,
Thereafter, a transmission signal generating means for generating a transmission signal by inserting the known signal for synchronization at a predetermined position of the signal after addition of the guard interval;
Antenna selection means for assigning each antenna a transmission signal generated individually for each SDM channel;
With
The plurality of second communication devices are
Transmission timing analysis means for analyzing transmission timing based on the known signal for synchronization included in the signal transmitted from the first communication device;
A predetermined modulation process, an IFFT process, and a guard interval addition process are performed on a single signal or a plurality of signals to be transmitted to the first communication apparatus, and then notified from the first communication apparatus. Timing adjusting means for adjusting the transmission timing of the transmission signal after addition of the guard interval based on channel configuration information that is information indicating which SDM channel is used by the two communication devices and the analysis result When,
With
The first communication device is:
Radio communication characterized in that the transmission timing is controlled and FFT processing is performed so that arrival time differences of received signals on all SDM channels sent from the plurality of second communication devices fall within a guard interval. system.
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