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JP5456638B2 - Wireless communication method and wireless communication system - Google Patents
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Description

本発明は、複数の基地局が同一周波数チャネルを用いて信号送信を行う屋外の無線アクセスシステムにおいて、各基地局が協調的に信号伝送を行うための無線通信方法および無線通信システムに関する。   The present invention relates to a radio communication method and a radio communication system in which each base station performs signal transmission cooperatively in an outdoor radio access system in which a plurality of base stations perform signal transmission using the same frequency channel.

広帯域のインターネット接続サービスを提供するために光回線の普及が進んでいる。しかし、光回線の敷設には大きなコストがかかり、ある程度まとまったユーザ数を見込めなければ敷設が難しい。そこで、設備コストを抑えて広帯域のインターネット接続サービスを提供するために、ユーザに一番近いところ(ラスト1ホップ)で無線回線を利用する方法が検討されている。   In order to provide a broadband Internet connection service, an optical line is spreading. However, laying an optical line is very expensive, and it is difficult to lay it unless a certain number of users can be expected. Therefore, in order to provide a broadband Internet connection service with reduced facility costs, a method of using a wireless line at a location closest to the user (last one hop) has been studied.

このラスト1ホップの無線回線としては、ネットワーク側の基地局とユーザ宅側の端末局間で見通しがなくても通信可能なマイクロ波帯を用いることが理想である。しかし、周波数資源が枯渇しつつある現状では、マイクロ波帯においてひとつの事業者が多数の周波数チャネルを独占することは難しい。一方、広域のサービスエリアをひとつの基地局でカバーすることは困難であるため、面的にサービスエリアを広げる場合には、ひとつの基地局が円形状にセルと呼ばれるサービスエリアをカバーし、そのセルを連続的に敷き詰めることで対処してきた。この際、隣接するセルが同一周波数チャネルを用いると、一般的にはセル間干渉が発生し、特性が大幅に劣化する。通常、このような問題を解決するためには、複数の周波数チャネルを用い、周波数の繰り返し割り当てを行うことで、同一周波数チャネルのセルの間隔を隔離していた。   As this last one-hop wireless line, it is ideal to use a microwave band in which communication is possible without a line of sight between the base station on the network side and the terminal station on the user's home side. However, in the present situation where frequency resources are being exhausted, it is difficult for a single operator to monopolize many frequency channels in the microwave band. On the other hand, since it is difficult to cover a wide service area with one base station, when expanding the service area in one area, one base station covers a service area called a cell in a circular shape, and It has been dealt with by spreading cells continuously. At this time, if adjacent cells use the same frequency channel, inter-cell interference generally occurs, and the characteristics are greatly deteriorated. Usually, in order to solve such a problem, a plurality of frequency channels are used, and the frequency interval is assigned repeatedly, thereby isolating the cell interval of the same frequency channel.

このように、複数の周波数チャネルの繰り返し割り当てにより、同一周波数チャネルのセル間の相互干渉を抑圧することは可能であるが、利用可能な周波数チャネルが少ない場合には、必ずしも十分なレベルまで干渉を抑圧しきることはできない。このような問題を解決するための方法としては、非特許文献1に記載されているような、セル間の相互の干渉を抑圧するためのセル間干渉キャンセラを利用する方法が提案されている。   As described above, it is possible to suppress mutual interference between cells of the same frequency channel by repeatedly assigning a plurality of frequency channels. However, if there are few available frequency channels, the interference is not necessarily reduced to a sufficient level. There is no way to suppress it. As a method for solving such a problem, a method using an intercell interference canceller for suppressing mutual interference between cells as described in Non-Patent Document 1 has been proposed.

図3は、セル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す。
図3において、101 は制御局、102-1 〜102-5 はリモート基地局、103-1 〜103-5 は端末局、104-1 〜104-5 は同一周波数チャネルを用いるセル、105 は有線伝送路を表す。同一周波数を用いるセル104-1 〜104-5 は、複数周波数チャネルの繰り返し利用などにより、それぞれのセルはある程度の距離が隔離されている。ここには着目した周波数チャネルのセル以外は記載していないが、実際にはその他の周波数チャネルを利用するセルが存在する。各セル104-1 〜104-5 に設置されるリモート基地局102-1 〜102-5 は、有線伝送路105 を介して制御局101 と接続される。制御局101 は、各リモート基地局102-1 〜102-5 とその配下の端末局103-1 〜103-5 との無線通信を一括して管理し、各種信号処理を行う。
FIG. 3 shows a configuration example of a wireless communication system using an inter-cell interference canceller.
In FIG. 3, 101 is a control station, 102-1 to 102-5 are remote base stations, 103-1 to 103-5 are terminal stations, 104-1 to 104-5 are cells using the same frequency channel, and 105 is wired. Represents a transmission line. The cells 104-1 to 104-5 using the same frequency are separated from each other by a certain distance due to repeated use of a plurality of frequency channels. Although the cells other than the cell of the frequency channel of interest are not described here, there are actually cells using other frequency channels. The remote base stations 102-1 to 102-5 installed in the cells 104-1 to 104-5 are connected to the control station 101 via the wired transmission path 105. The control station 101 collectively manages wireless communication between each of the remote base stations 102-1 to 102-5 and the terminal stations 103-1 to 103-5 subordinate thereto, and performs various signal processing.

リモート基地局102-1 〜102-5 および端末局103-1 〜103-5 は、図中では複数のアンテナを備え、各セル104-1 〜104-5 毎にMIMOチャネルを構成するように図示しているが、それぞれがアンテナ1本ずつのSISOチャネルを構成しても構わない。さらに、セル内にそれぞれ複数のリモート基地局を備え、全体として複数本のアンテナを備える構成でもよい。さらに、端末局103-1 〜103-5 もセル内に複数局存在し、同時刻に同一周波数チャネルを用いて同時並行的に通信を行うマルチユーザMIMO通信を実現する構成でもよい。   The remote base stations 102-1 to 102-5 and the terminal stations 103-1 to 103-5 are provided with a plurality of antennas in the figure, and are configured so as to configure a MIMO channel for each of the cells 104-1 to 104-5. Although shown, each may constitute a SISO channel with one antenna. Furthermore, a configuration may be adopted in which a plurality of remote base stations are provided in each cell, and a plurality of antennas are provided as a whole. Further, the terminal stations 103-1 to 103-5 may exist in a plurality of stations in the cell, and may be configured to realize multiuser MIMO communication in which communication is performed in parallel using the same frequency channel at the same time.

制御局101 は、各リモート基地局102-1 〜102-5 および各端末局103-1 〜103-5 との間のMIMOチャネルのチャネル情報を何らかの方法で取得可能であるとする。このチャネル情報の取得方法は、様々な文献で議論されている一般的な技術なので、ここではチャネル情報が既知であるとして詳細は省略する。   It is assumed that the control station 101 can acquire channel information of the MIMO channel between the remote base stations 102-1 to 102-5 and the terminal stations 103-1 to 103-5 by some method. Since this channel information acquisition method is a general technique discussed in various documents, the details are omitted here because the channel information is known.

次に、無線通信システムにおける全体のチャネル行列Hall を以下のように定義する。

Figure 0005456638
Next, the overall channel matrix H all in the wireless communication system is defined as follows.
Figure 0005456638

ここで、Nは無線通信システムを構成する同一周波数チャネルを用いるセルの総数を表す。さらに、チャネル行列Hall を構成する各成分Hi,j は、それ自体が行列を構成している。例えば、図5の例であれば5つのセルにより構成されているのでN=5であり、対角成分であるH1,1 、H2,2 、…、H5,5 はそれぞれ、セル104-1 〜104-5 の中の各基地局102-1 〜102-5 と各端末局103-1 〜103-5 との間のMIMOチャネルを表している。また、非対角成分であるi≠jに対するHi,j は、第jセル内の基地局102-j から第iセルの端末局103-i への干渉に相当するチャネル行列を表す。なお、この行列Hi,j は通信相手となる端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与して標記すべきであるが、ある瞬間に通信を行う対象となる端末のみに着目し、ここでは説明の都合上、端末局に相当する添え字を省略している。 Here, N represents the total number of cells using the same frequency channel constituting the wireless communication system. Further, each component H i, j constituting the channel matrix H all itself constitutes a matrix. For example, in the example of FIG. 5, N = 5 because it is composed of five cells, and the diagonal components H 1,1 , H 2,2 ,. -1 to 104-5 represents a MIMO channel between the base stations 102-1 to 102-5 and the terminal stations 103-1 to 103-5. H i, j for i ≠ j, which is a non-diagonal component, represents a channel matrix corresponding to interference from the base station 102-j in the j-th cell to the terminal station 103-i in the i-th cell. Since this matrix H i, j is different for each terminal station that is a communication partner, it should be marked with a subscript corresponding to that terminal station, but only the terminal that is to be communicated at a certain moment. Here, for convenience of explanation, subscripts corresponding to terminal stations are omitted.

ここで、非対角項の行列のノルムが対角項の行列のノルムよりも十分に小さい場合、すなわち以下の条件が成り立つとき、干渉キャンセラが有効に機能する。

Figure 0005456638
Here, when the norm of the off-diagonal matrix is sufficiently smaller than the norm of the diagonal matrix, that is, when the following condition is satisfied, the interference canceller functions effectively.
Figure 0005456638

以下の説明を進めるにあたり、チャネル行列Hall の対角項のみを抜き出して他をゼロ挿入した行列Hd と、非対角項のみを抜き出して対角項をゼロ挿入した行列Hndとを以下のように定義する。

Figure 0005456638
In the following description, the matrix H d in which only the diagonal terms of the channel matrix H all are extracted and zeros are inserted, and the matrix H nd in which only the non-diagonal terms are extracted and the diagonal terms are zero-inserted are as follows: Define as follows.
Figure 0005456638

さらに、第iセルにおいて必要に応じてリモート基地局が送信信号に乗算する送信ウエイトをWi,i としたとき、この部分行列を対角項に配置した全体の送信ウエイト行列を以下のように定義する。

Figure 0005456638
Further, when the transmission weight that the remote base station multiplies the transmission signal as necessary in the i-th cell is W i, i , the entire transmission weight matrix in which this partial matrix is arranged in a diagonal term is as follows: Define.
Figure 0005456638

同様に、第iセルでのリモート基地局からの送信情報をSi 、第iセルの端末局において受信される信号をRi 、第iセルの端末局における雑音信号をni とおくと、全体としては以下のように表すことができる。

Figure 0005456638
Similarly, if the transmission information from the remote base station in the i-th cell is S i , the signal received at the i-th cell terminal station is R i , and the noise signal at the i-th cell terminal station is n i , As a whole, it can be expressed as follows.
Figure 0005456638

式(10)の信号Tとは、送信情報に対して送信ウエイトを乗算した信号で、送信側から実際に送信されるプリコーディングされた信号と位置づけられる。ここで、送信ウエイト行列Wi,i は、自分のセル以外のセルからの干渉を無視して算出した送信ウエイトとなっているので、式(6) ではセル間干渉信号が混在した状態になっている。非特許文献1に記載の干渉キャンセラでは、この他セルからの干渉信号の総和が端末局においてどのように受信されるかを推定し、この推定した信号の逆符号の信号のレプリカをリモート基地局において生成し、これをもとの信号に加算して送信することとしている。干渉レプリカ信号を考慮した具体的な送信信号T′は以下の式で与えられる。

Figure 0005456638
The signal T in Expression (10) is a signal obtained by multiplying transmission information by a transmission weight, and is positioned as a precoded signal that is actually transmitted from the transmission side. Here, since the transmission weight matrix W i, i is a transmission weight calculated by ignoring interference from cells other than its own cell, the inter-cell interference signal is mixed in Equation (6). ing. In the interference canceller described in Non-Patent Document 1, it is estimated how the sum of interference signals from other cells is received at the terminal station, and a replica of the signal with the opposite sign of the estimated signal is used as the remote base station. Is generated and added to the original signal and transmitted. A specific transmission signal T ′ in consideration of the interference replica signal is given by the following equation.
Figure 0005456638

ここで、式(11)は、先の送信ウエイトWの代わりに以下の換算送信ウエイトW′を算出し、送信情報Sに対しW′を乗算することで送信信号を求めることと理解できる。

Figure 0005456638
Here, equation (11) can be understood as calculating the following converted transmission weight W ′ in place of the previous transmission weight W and multiplying the transmission information S by W ′ to obtain the transmission signal.
Figure 0005456638

図4は、従来の無線通信方法におけるダウンリンクの送信信号算出処理手順を示す。図4(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図4(b) は実際の送信処理を行う前段の送信信号算出準備処理、図4(c) は各ビット列を送信する際のシンボル単位での送信信号算出処理をそれぞれ表す。   FIG. 4 shows a downlink transmission signal calculation processing procedure in a conventional wireless communication method. FIG. 4 (a) is a channel information acquisition process periodically performed between the remote base station and each terminal station, FIG. 4 (b) is a previous transmission signal calculation preparation process for performing actual transmission process, and FIG. 4 (c). Represents a transmission signal calculation process in symbol units when transmitting each bit string.

図4(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると(S101)、チャネル情報を取得し(S102)、それを式(3) および式(4) の部分チャネル行列Hi,j として記録し(S103)、処理を終了する(S104)。本来、部分チャネル行列Hi,j は端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。 In FIG. 4 (a), the propagation channel between the remote base station and each terminal station generally changes with time. Therefore, each channel information is periodically acquired at a predetermined cycle. Specifically, when processing is started (S101), channel information is acquired (S102), and it is recorded as a partial channel matrix H i, j of Equation (3) and Equation (4) (S103). The process ends (S104). Since the partial channel matrix H i, j is originally different for each terminal station, a subscript corresponding to the terminal station should be given, but is omitted here for convenience of explanation.

図4(b) において、送信機会を得て処理を開始すると(S111)、通信相手の端末局を選択し(S112)、メモリに記憶された当該端末局に関連した部分チャネル行列Hi,j を読み出す(S113)。さらに、対角成分の部分チャネル行列Hi,i に対する送信ウエイトWi,i を算出する(S114)。ここでの送信ウエイトは、例えばMIMO伝送における固有モード伝送のための送信ウエイトであったり、マルチユーザMIMOにおける端末局間干渉抑圧のためのヌル形成用の送信ウエイトであったり、如何なるものであっても構わない。また、特に送信ウエイトを定めずに、単なる単位行列を用いても構わない。この場合、送信ウエイトの算出処理(S114)は実効的には意味を持たない。次に、この送信ウエイトWi,i を対角成分とした送信ウエイトWに対して式(12)で示す換算送信ウエイトW′を算出し(S115) 、処理を終了する(S116)。 In FIG. 4 (b), when the transmission opportunity is obtained and the process is started (S111), the terminal station of the communication partner is selected (S112), and the partial channel matrix H i, j related to the terminal station stored in the memory is selected. Is read (S113). Further calculates versus partial channel matrix H i corner components, transmission weight W i for i, a i (S114). The transmission weight here is, for example, a transmission weight for eigenmode transmission in MIMO transmission or a transmission weight for null formation for inter-terminal-station interference suppression in multi-user MIMO. It doesn't matter. In addition, a simple unit matrix may be used without particularly defining a transmission weight. In this case, the transmission weight calculation process (S114) has no meaning effectively. Next, a converted transmission weight W ′ represented by the equation (12) is calculated for the transmission weight W having the transmission weights Wi , i as diagonal components (S115), and the process is terminated (S116).

図4(c) において、実際にビット列に基づいたプリコーディングを行った送信信号の算出処理として処理を開始すると(S121)、送信情報Sを入力し(S122)、式(11)に従い送信情報Sに換算送信ウエイトW′を乗算し、送信信号T′を算出し(S123)、処理を終了して送信信号T′を決定する(S124)。なお、送信情報Sは、各セル毎の成分を式(7) により合成した信号ベクトルとして処理を行う。   In FIG. 4 (c), when the processing is started as the calculation processing of the transmission signal that is actually precoded based on the bit string (S121), the transmission information S is input (S122), and the transmission information S according to the equation (11). Is multiplied by the converted transmission weight W ′ to calculate the transmission signal T ′ (S123), and the processing is terminated to determine the transmission signal T ′ (S124). The transmission information S is processed as a signal vector obtained by synthesizing the components for each cell according to the equation (7).

ここで、この干渉キャンセラが有効に機能するためには式(2) の条件を満たさなければならず、もともと少ない周波数チャネルで繰り返しを行っていた場合には、十分にセル間干渉を抑圧することができなかった。   Here, in order for this interference canceller to function effectively, the condition of Equation (2) must be satisfied, and if the repetition was originally performed with a small number of frequency channels, inter-cell interference should be sufficiently suppressed. I could not.

そこで、式(2) の条件が不十分な環境では、さらに干渉レプリカ信号の推定精度を高めることが有効である。先の式(11)で示した干渉信号をキャンセルするためのレプリカ信号は、このレプリカ信号を求める対象のセルに対して干渉源となりうる隣接セルからの干渉信号を無視し、単独のセルのみを考慮した場合の送信信号を前提として求めていた。これを拡張すれば、隣接する干渉源となりうるセルから式(11)で与えられる信号が送信されたことを前提に、その信号をキャンセルするためのレプリカ信号を再度算出し、その信号を減算することで近似の精度を高めることが可能となる。この場合の干渉レプリカ信号を考慮した具体的な送信信号T″は以下の式で与えられる。

Figure 0005456638
Therefore, in an environment where the condition of equation (2) is insufficient, it is effective to further increase the estimation accuracy of the interference replica signal. The replica signal for canceling the interference signal shown in the previous equation (11) ignores the interference signal from an adjacent cell that can be an interference source for the target cell for which this replica signal is obtained, and only the single cell is used. It was obtained on the premise of the transmission signal in consideration. If this is expanded, the replica signal for canceling the signal is calculated again, and the signal is subtracted on the assumption that the signal given by Equation (11) is transmitted from a cell that can be an adjacent interference source. This makes it possible to increase the accuracy of approximation. A specific transmission signal T ″ in consideration of the interference replica signal in this case is given by the following equation.
Figure 0005456638

なお、一般的に、N×Nの行列同士の乗算には、N3 の乗算回数が必要となる。非特許文献1にも記載されているように、全体としてのサービスエリアが広域になり、エリア全体でのリモート基地局のアンテナ数が増えるに従い、N3 に比例して乗算回数が膨大化する。すなわち、近似の精度を高めることは可能であるが、全体の行列Hall のサイズが増大した環境での適用は、回路規模が増大し、また演算の負荷が増大するために非現実的であった。 In general, N 3 multiplications are required to multiply N × N matrices. As described in Non-Patent Document 1, as the service area as a whole becomes wide, and the number of remote base station antennas in the entire area increases, the number of multiplications increases in proportion to N 3 . That is, although it is possible to increase the accuracy of approximation, application in an environment in which the size of the entire matrix Hall is increased is impractical because the circuit scale increases and the calculation load increases. It was.

以上のダウンリンクでの信号処理に対し、アップリンクでの信号処理を簡単に説明する。アップリンクでは、各端末局側では周辺セルのリモート基地局との間のチャネル情報も十分に把握できておらず、さらには複数のセルに存在する各端末局はそれぞれ協調して通信を行うことが困難であるため、各リモート基地局において相互のセル間の与/被干渉を抑圧するような協調伝送は不可能である。   In contrast to the above-described downlink signal processing, uplink signal processing will be briefly described. In the uplink, each terminal station does not have sufficient knowledge of channel information with remote base stations in neighboring cells, and each terminal station in multiple cells communicates in a coordinated manner. Therefore, it is impossible for each remote base station to perform coordinated transmission that suppresses the interference / interference between the cells in each remote base station.

したがって、アップリンクにおける各セルの送信情報を式(7) と同様に定義するならば、特殊な送信ウエイトを乗算することなしに全ての端末局が信号を送信することになるために、式(6) は以下のように書き直すことができる。

Figure 0005456638
Therefore, if the transmission information of each cell in the uplink is defined in the same way as Equation (7), since all terminal stations transmit signals without multiplying a special transmission weight, Equation ( 6) can be rewritten as follows.
Figure 0005456638

ここで、H'allとは、アップリンクに相当する全体のチャネル行列である。この行列のサイズが非常に大きいことを考慮すれば、通常のMIMO通信において良好な特性を示す最大尤度検出(MLD:Maximum Likelihood Detection)法の適用は不可能である。したがって、ZF(Zero Forcing)法、最小自乗誤差(MMSE:Minimum Mean Square Error )法などを利用した信号処理が前提となる。この中で最も簡単なZF法の場合の処理内容を以下に説明する。 Here, H ′ all is the entire channel matrix corresponding to the uplink. Considering that the size of this matrix is very large, it is impossible to apply a maximum likelihood detection (MLD) method that exhibits good characteristics in normal MIMO communication. Therefore, signal processing using a ZF (Zero Forcing) method, a minimum square error (MMSE) method, or the like is assumed. Processing contents in the case of the simplest ZF method will be described below.

まず、行列H'allがサイズN×Mの行列とすると、送信信号系統数Mよりも受信アンテナの総数Nの方が大きくないと信号分離ができないため、必然的にN≧Mの関係が成り立つ。N=Mであれば、式(14)に対し行列H'allの逆行列を左側より乗算することにより信号検出処理が可能である。しかし、一般にはN=Mとは限らないので、行列H'allそのものには逆行列が存在するとは限らない。この場合、行列H'allの擬似逆行列である行列
(H'all H H'all)-1H'all H
を用いる。ここで、行列H'all H H'allはサイズM×Mの正方行列であり、行列H'allのランクがMであれば、行列H'all H H'allには逆行列が一般的に存在する。そこで式(14)に対し、擬似逆行列を左側より乗算すると、以下の式が得られる。

Figure 0005456638
First, if the matrix H ′ all is a matrix of size N × M, signal separation cannot be performed unless the total number N of receiving antennas is larger than the number M of transmission signal systems, so that the relationship of N ≧ M is inevitably established. . If N = M, signal detection processing can be performed by multiplying Expression (14) by an inverse matrix of matrix H ′ all from the left side. However, in general, N = M is not always true, and thus the matrix H ′ all itself does not always have an inverse matrix. In this case, the matrix H 'is a pseudo-inverse matrix of all the matrix (H' all H H 'all ) -1 H' all H
Is used. Here, the matrix H ′ all H H ′ all is a square matrix of size M × M, and if the rank of the matrix H ′ all is M, the matrix H ′ all H H ′ all generally has an inverse matrix. Exists. Therefore, by multiplying Equation (14) by the pseudo inverse matrix from the left side, the following equation is obtained.
Figure 0005456638

右辺の第2項は雑音ベクトルnの各成分を擬似逆行列のウエイトで合成した信号になっており、一般的には送信情報Sの大きさよりも十分に小さく、この結果に対して硬判定ないしは軟判定(誤り訂正処理を伴う)処理を行って求めた信号をもとに、端末局側にて送信した送信情報を推定(受信信号の検出)処理を行うことになる。   The second term on the right-hand side is a signal obtained by synthesizing each component of the noise vector n with a weight of a pseudo inverse matrix, and is generally sufficiently smaller than the size of the transmission information S. Based on the signal obtained by performing the soft decision (with error correction processing) processing, transmission information transmitted on the terminal station side is estimated (detection of the received signal).

図5は、従来の無線通信方法におけるアップリンクの受信信号推定処理手順を示す。図5(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図5(b) は受信信号推定処理の前段の準備処理、図5(c) はデータの各ビット列を受信した際のシンボル単位での受信信号推定処理をそれぞれ表す。   FIG. 5 shows an uplink received signal estimation processing procedure in a conventional wireless communication method. Fig. 5 (a) is a channel information acquisition process periodically performed between the remote base station and each terminal station, Fig. 5 (b) is a preparatory process for the reception signal estimation process, and Fig. 5 (c) is a data process. The received signal estimation processing in symbol units when receiving a bit string is shown.

図5(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると(S131)、チャネル情報を取得し(S132)、それを部分チャネル行列H'i,jとして記録し(S133)、処理を終了する(S134)。本来、部分チャネル行列H'i,jは端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。 In FIG. 5 (a), the propagation channel between the remote base station and each terminal station generally changes with time. Therefore, each channel information is periodically acquired at a predetermined cycle. Specifically, when the process is started (S131), channel information is acquired (S132), recorded as a partial channel matrix H ′ i, j (S133), and the process ends (S134). Originally, since the partial channel matrix H ′ i, j is different for each terminal station, a subscript corresponding to the terminal station should be given, but is omitted here for convenience of explanation.

次に、図5(b) において、データ受信により処理を開始すると(S141)、各セルにてチャネル情報を取得し(S142)、さらに図5(a) で取得したセル間の部分行列H'i,jを読み出し(S143)、それらを合成して全体の行列H'allを作成する(S144)。この全体のチャネル行列に対し、式(15)により擬似逆行列を算出し(S145)、処理を終了し(S146)、受信したデータに後続する情報(ビット列)の受信信号推定処理を引き続き行う。 Next, in FIG. 5 (b), when processing is started by data reception (S141), channel information is acquired in each cell (S142), and the submatrix H ′ between cells acquired in FIG. 5 (a) is obtained. i, reads j (S143), they synthesized to create a whole matrix H 'all in (S144). For this entire channel matrix, a pseudo inverse matrix is calculated by equation (15) (S145), the process is terminated (S146), and the received signal estimation process for information (bit string) following the received data is continued.

一般的に、受信するデータの先頭領域にはチャネル推定用のプリアンブル信号が付与されているため、処理S142において部分チャネル行列の対角項に相当するところの、着目したセル内の端末から送信され、このセル内の基地局にて受信される際の部分チャネル行列H'i,iは取得可能である。しかし、非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jについてはそのシステムに依存し、必ずしも取得できるとは限らない。図5(b) の説明では、非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jについては、図5(a) にて説明したように実際のデータ受信とは別の機会に取得し、図5(a) の処理S133で記録した情報を処理S143で読み出して用いる場合を例にとって説明した。ただし、もしデータ受信時に非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jも取得可能であれば、図5(a) に記載の一連の処理は省略可能であり、処理S142の中で対角項、非対角項の全てを取得し、処理S143は省略することになる。 In general, since a preamble signal for channel estimation is added to the head region of the data to be received, it is transmitted from the terminal in the focused cell corresponding to the diagonal term of the partial channel matrix in step S142. The partial channel matrix H ′ i, i when received by the base station in this cell can be acquired. However, the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term depends on the system and cannot always be acquired. In the explanation of FIG. 5 (b), the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term is acquired at a different opportunity from the actual data reception as explained in FIG. 5 (a). The case where the information recorded in step S133 in FIG. 5A is read and used in step S143 has been described as an example. However, if the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term can be acquired at the time of data reception, the series of processing shown in FIG. 5 (a) can be omitted. All diagonal terms and non-diagonal terms are acquired, and processing S143 is omitted.

次に、図5(c) において、データのビット列をシンボル単位で受信信号推定処理を開始すると(S151)、シンボル単位の第iセルの受信信号をRi を全セルで取得し(S152)、式(15)に従い擬似逆行列を全体の受信信号ベクトルRの左側より乗算し、推定信号Sを算出し(S153)、受信信号推定処理を終了する (S154) 。 Next, in FIG. 5 (c), when starting the reception signal estimation processing the bit sequence of the data on a symbol basis (S151), a reception signal of the i-th cell of the symbol units R i obtained in all the cells (S152), According to the equation (15), the pseudo inverse matrix is multiplied from the left side of the entire received signal vector R to calculate the estimated signal S (S153), and the received signal estimating process is terminated (S154).

なお、雑音成分等による推定誤差を抑圧するために、処理S153には信号の硬判定処理、誤り訂正を含む軟判定処理などが含まれるが、これらは一般的な技術であるためここでは説明を省略する。   In order to suppress estimation errors due to noise components, etc., the processing S153 includes a signal hard decision processing, a soft decision processing including error correction, and the like. Omitted.

丸田一輝他、「マルチユーザMIMO分散アンテナシステムにおけるクラスタ間干渉キャンセラを用いた周波数利用効率改善効果」、信学技報RCS2009-231 、 pp.139-144 、2010年1月Kazuteru Maruta et al., “Improvement efficiency of frequency utilization using inter-cluster interference canceller in multi-user MIMO distributed antenna system”, IEICE Technical Report RCS2009-231, pp.139-144, January 2010

非特許文献1に記載の干渉キャンセラはダウンリンクに関する信号処理のみに関する技術であり、アップリンクの信号処理については言及がなかった。多数の端末局が送信する信号を受信して信号処理を行うこと自体は原理的には可能であるが、ここでは先に説明した式(15)のように、行列に対する行列の乗算や逆行列演算を伴う。この行列は、全てのサービスエリアに関する行列全体で構成されるため、非常に大きなサイズとなる。例えば、 100×100 のサイズであれば、その行列の乗算や逆行列演算にはそれぞれ 106回の乗算が必要となる。実際にはそれ以上の行列サイズとなることも一般的であり、膨大な演算量を処理するためには非現実的な回路規模のハードウエアを想定するか、ないしは処理遅延が膨大となるソフトウエア的な処理が避けられない。 The interference canceller described in Non-Patent Document 1 is a technique related only to signal processing related to the downlink, and there was no mention of signal processing related to the uplink. Although it is possible in principle to perform signal processing by receiving signals transmitted by a large number of terminal stations, here, as shown in Equation (15), matrix multiplication or inverse matrix is performed on the matrix. With computation. Since this matrix is composed of the entire matrix for all service areas, it has a very large size. For example, if the size is 100 × 100, each multiplication and inverse matrix operation requires 10 6 multiplications. In reality, it is also common for the matrix size to be larger than this, and in order to process a huge amount of computation, it is assumed that hardware with an unrealistic circuit scale is assumed, or software with a huge processing delay Processing is inevitable.

本発明は、現実的な演算量、現実的な回路規模において実現可能なアップリンクにおける干渉キャンセラ技術を確立し、さらに周波数繰り返しを行う周波数チャネル数を抑えて周波数リソースを有効に活用することができる無線通信方法および無線通信システムを提供することを目的とする。   The present invention establishes an uplink interference canceller technology that can be realized with a realistic amount of computation and a realistic circuit scale, and can effectively use frequency resources by suppressing the number of frequency channels for frequency repetition. An object is to provide a wireless communication method and a wireless communication system.

本発明は、複数のセルにそれぞれ1以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して通信を行う無線通信方法であって、同一セル内および異なるセル間における基地局と端末局の間のチャネル情報を取得する第1のステップと、第1のステップで取得したチャネル情報を、第iセル内の基地局と第jセル内の端末局との間のチャネル行列H'i,jとして管理する第2のステップと、同一セル内の基地局と端末局間での受信ウエイト行列W'i,iを、チャネル行列に基づいて取得し、チャネル行列に対して、
i,j =W'i,i H'i,j(W'j,j H'j,j)-1
なる行列Gi,j を取得する第3のステップと、第iセルにおける受信情報をRi としたときに、受信ウエイト行列W'i,iとの乗算により第iセルにおける0次の推定信号Si [0]を取得する第4のステップと、第iセルと同一周波数チャネルを用いて通信を行う周辺のセルの全てまたは一部において算出されたj≠iなる第jセルにおける第a次の推定信号Sj [a]を取得する第5のステップと、推定信号Sj [a]と行列Gi,j の積算結果を所定のjに対して総和を取り、かつその結果推定信号Si [0] から減算することで第iセルにおける第a+1次の推定信号をSi [a+1]を算出する第6のステップを繰り返し実施して推定信号を生成することを特徴とする。
In the present invention, one or more base stations are arranged in each of a plurality of cells, each base station is connected to a network via a wired line, and each base station communicates with a terminal station in the cell via a wireless line. A wireless communication method, the first step of acquiring channel information between a base station and a terminal station in the same cell and between different cells, and the channel information acquired in the first step in the i-th cell A second step of managing as a channel matrix H ′ i, j between the base station and the terminal station in the j-th cell, and a reception weight matrix W ′ i, i between the base station and the terminal station in the same cell. Are obtained based on the channel matrix, and for the channel matrix,
G i, j = W ′ i, i H ′ i, j (W ′ j, j H ′ j, j ) −1
The third step of obtaining the matrix G i, j and the reception information in the i-th cell is R i, and the 0th-order estimated signal in the i-th cell is multiplied by the reception weight matrix W ′ i, i. A fourth step of obtaining S i [0], and the a-th order in the j-th cell where j ≠ i calculated in all or part of the surrounding cells that communicate using the same frequency channel as the i-th cell. a fifth step of acquiring the estimated signal S j [a], the estimated signal S j [a] a matrix G i, the result of integration j take the sum for a given j, and the result estimated signal A sixth step of calculating S i [a + 1] from the a + 1-th order estimated signal in the i-th cell by subtracting from S i [0] is repeatedly performed to generate an estimated signal. .

従来方式とは、第3のステップ、第4のステップ、第5のステップ、繰り返し実施する第6のステップを実施する点で異なる。これにより、全体行列H'allの行列サイズが非常に大きい場合でも、各aの値に対して共通の小規模行列である行列Gi,j を用いながら、第a次の推定信号Si [a]を漸化式で算出することにより、演算量を抑えながら高次の推定信号の解を取得することが可能になる。 It differs from the conventional system in that the third step, the fourth step, the fifth step, and the sixth step that is repeatedly performed are performed. Accordingly, even when the matrix size of the entire matrix H 'all is very large, the matrix G i is a common small matrix for the value of each a, while using the j, the a next estimation signal S i [ By calculating a] with a recurrence formula, it is possible to obtain a solution of a higher-order estimated signal while suppressing the amount of calculation.

また、複数のセルにそれぞれ1以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して上記の無線通信方法により通信を行う構成である。   In addition, one or more base stations are arranged in each of a plurality of cells, each base station is connected to a network via a wired line, and each base station communicates with a terminal station in the cell via the radio line. It is the structure which communicates by.

これにより、サービスエリア全体の処理をひとつの基地局または制御局に集約することなく、複数の設備に分散させることで、個々の設備の回路規模を抑え、現実的な回路構成とするための方法を与えることができる。   As a result, a method for reducing the circuit scale of each facility and creating a realistic circuit configuration by distributing the processing of the entire service area to a plurality of facilities without consolidating the processing to a single base station or control station. Can be given.

本発明によれば、同一周波数チャネルを用いる周辺のセルからの相互の与/被干渉が存在する環境で、多数の端末局が送信した信号を複数のリモート基地局が受信するアップリンクにおいて、多数のリモート基地局のアンテナの受信信号に対する信号処理により、周辺のセルからの相互の与/被干渉を抑圧し、信号対干渉電力比(SIR:Signal to Interference Ratio)を改善した状態で通信を行うことができる。この結果、周波数繰り返しを行う際に必要となる周波数チャネル数を抑え、周波数資源を有効に活用することが可能になる。   According to the present invention, in an uplink in which multiple remote base stations receive signals transmitted by multiple terminal stations in an environment in which mutual interference / interference from neighboring cells using the same frequency channel exists, Communicating with improved signal-to-interference ratio (SIR) by suppressing mutual interference / interference from surrounding cells by signal processing of received signals from antennas at remote base stations be able to. As a result, it is possible to reduce the number of frequency channels required for frequency repetition and to effectively use frequency resources.

さらに、従来技術では、非現実的な規模の膨大な演算量を伴う干渉キャンセラの信号処理に対して、本発明では必要となる演算量を大幅に抑圧可能である。   Furthermore, in the prior art, the amount of calculation required in the present invention can be greatly suppressed with respect to the signal processing of an interference canceller that involves a huge amount of calculation on an unrealistic scale.

また、信号処理自体はひとつの制御局に全て集約する必要はなく、分散的な制御局または基地局において処理を実行可能であり、この結果、個別の制御局または基地局の演算量をサービスエリア全体のセルの数に依存しない、現実的な演算量に抑えることが可能になり、極限的には超広域のサービスエリアへの拡張が可能になる。   Also, it is not necessary to consolidate all signal processing itself in one control station, and processing can be executed in a distributed control station or base station. As a result, the calculation amount of individual control stations or base stations is reduced to the service area. It becomes possible to limit the amount of computation to a practical amount that does not depend on the total number of cells, and it is possible to extend to an extremely wide service area in the limit.

本発明の無線通信方法における受信信号推定処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the received signal estimation processing procedure in the radio | wireless communication method of this invention. 本発明の実施例におけるセル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radio | wireless communications system using the inter-cell interference canceller in the Example of this invention. セル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radio | wireless communications system using the intercell interference canceller. 従来の無線通信方法におけるダウンリンクの送信信号算出処理手順を示すフローチャートである。る。It is a flowchart which shows the transmission signal calculation process procedure of the downlink in the conventional radio | wireless communication method. The 従来の無線通信方法におけるアップリンクの受信信号推定処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the received signal estimation processing procedure of the uplink in the conventional radio | wireless communication method.

初めに、本発明の原理について説明する。
ここで、アップリンクに関するチャネル行列を再定義する。

Figure 0005456638
First, the principle of the present invention will be described.
Here, the channel matrix for the uplink is redefined.
Figure 0005456638

ここで、式(19)のW’の各項におけるW'i,iは、式(17)のH'i,iに対する受信ウエイトであり、例えばZF法であれば
W'i,i=H'i,i -1
または
W'i,i=(H'i,i H H'i,i)-1H'i,i H
で与えられる。また、最小自乗平均誤差(MMSE)基準のウエイトなど、他の如何なる方法により算出して構わない。この行列を式(14)の両辺の左側より乗算する。

Figure 0005456638
Here, W ′ i, i in each term of W ′ in Expression (19) is a reception weight for H ′ i, i in Expression (17). For example, in the ZF method, W ′ i, i = H ' i, i -1
Or W ′ i, i = (H ′ i, i H H ′ i, i ) −1 H ′ i, i H
Given in. Further, it may be calculated by any other method such as a weight based on the least mean square error (MMSE) standard. Multiply this matrix from the left side of both sides of Equation (14).
Figure 0005456638

さらに、以下のように演算を進める。

Figure 0005456638
Further, the calculation proceeds as follows.
Figure 0005456638

ここで式(20)の右辺第3項の雑音項を無視すれば、以下のような関係式が求まる。

Figure 0005456638
Here, if the noise term of the third term on the right side of the equation (20) is ignored, the following relational expression can be obtained.
Figure 0005456638

これを各行毎に分けて記述すれば、第i行は以下の関係式となる。

Figure 0005456638
If this is described separately for each line, the i-th line becomes the following relational expression.
Figure 0005456638

ここで、左辺のSi に乗算されているW'i,iH'i,iは対角行列である。これは、受信信号に受信ウエイトを乗算したW'i,ii から干渉成分である信号を推定して減算することで、セル間干渉のない場合の信号に関する情報(式(24)の左辺)が求まることを意味している。全てのi,jに対し式(24)が成立する送信情報Si を求めることができれば、それは送信情報Sの近似解とみなすことができる。そこで、以下の処理を行う。

Figure 0005456638
Here, W ′ i, i H ′ i, i multiplied by S i on the left side is a diagonal matrix. This is because information on the signal when there is no inter-cell interference is obtained by estimating and subtracting the signal that is an interference component from W ′ i, i R i obtained by multiplying the received signal by the reception weight (the left side of Expression (24) ) Is required. If transmission information S i satisfying Expression (24) can be obtained for all i and j, it can be regarded as an approximate solution of transmission information S. Therefore, the following processing is performed.
Figure 0005456638

式(27)は送信情報Si [a]に関する漸化式となっており、初期値を式(25)で与えた後、繰り返し演算を行えば、式(2) の条件式が満たされている場合には収束解をもつことになる。以下に、本発明の実施例について図を参照して説明する。 Equation (27) is a recurrence formula for the transmission information S i [a] . If the initial value is given by Equation (25) and then repeated calculation is performed, the conditional equation of Equation (2) is satisfied. If so, it will have a convergent solution. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の無線通信方法における受信信号推定処理手順を示す。図1(a) はリモート基地局と各端末局間で定期的に行うチャネル情報の取得処理、図1(b) は受信信号推定処理を行う前段の準備処理、図1(c) はデータの各ビット列を受信した際のシンボル単位での受信信号推定処理をそれぞれ表す。   FIG. 1 shows a received signal estimation processing procedure in the wireless communication method of the present invention. Fig. 1 (a) is a channel information acquisition process periodically performed between the remote base station and each terminal station, Fig. 1 (b) is a preparatory process for the reception signal estimation process, and Fig. 1 (c) is a data process. The received signal estimation process in symbol units when each bit string is received is shown.

図1(a) において、リモート基地局と各端末局との間の伝搬チャネルは、時間と共に変化しているのが一般的である。そこで、所定の周期でそれぞれのチャネル情報を定期的に取得する。具体的には、処理を開始すると(S1)、チャネル情報を取得し(S2)、それを式(16)の部分チャネル行列H'i,jとして記録し(S3)、処理を終了する(S4)。本来、部分チャネル行列H'i,jは端末局毎に異なるので、その端末局に相当する添え字を付与すべきであるが、ここでは説明の都合上、省略している。 In FIG. 1 (a), the propagation channel between the remote base station and each terminal station generally changes with time. Therefore, each channel information is periodically acquired at a predetermined cycle. Specifically, when the process is started (S1), channel information is acquired (S2), and is recorded as a partial channel matrix H ′ i, j of Expression (16) (S3), and the process is terminated (S4). ). Originally, since the partial channel matrix H ′ i, j is different for each terminal station, a subscript corresponding to the terminal station should be given, but is omitted here for convenience of explanation.

図1(b) において、データを受信して処理を開始すると(S11)、着目したセル内の通信相手とする端末局とのチャネル情報を取得し(S12)、部分チャネル行列H'i,iとして管理する(S13)。さらに、同一セル内の基地局と端末局間での受信ウエイト行列W'i,iを部分チャネル行列H'i,iに基づいて取得し、式(26)に従って行列Gi,j を算出し(S14)、処理を終了する(S15)。そして、受信したデータに後続する情報(ビット列)の受信信号推定処理を引き続き行う。 In FIG. 1 (b), when data is received and processing is started (S11), channel information with a terminal station as a communication partner in the focused cell is acquired (S12), and a partial channel matrix H ′ i, i (S13). Further, the reception weight matrix W ′ i, i between the base station and the terminal station in the same cell is acquired based on the partial channel matrix H ′ i, i, and the matrix G i, j is calculated according to equation (26). (S14), the process ends (S15). Then, the received signal estimation process for information (bit string) following the received data is continued.

ここで、図5における従来技術でも同様の説明をしたが、受信するデータの先頭領域にはチャネル推定用のプリアンブル信号が付与されているため、処理S12 において部分チャネル行列の対角項に相当するところの、着目したセル内の端末から送信されこのセル内の基地局にて受信される際の部分チャネル行列H'i,iは取得可能である。しかし、非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jについてはそのシステムに依存し、必ずしも取得できるとは限らない。図1(b)での説明では、非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jについては、図1(a) にて説明したように実際のデータ受信とは別の機会に取得し、図1(a) の処理S3で記録した情報を処理S13 で読み出して用いる場合を例にとって説明した。ただし、もしデータ受信時に非対角項に相当する部分チャネル行列H'i,jも取得可能であれば、図1(a) に記載の一連の処理は省略可能であり、処理S12 の中で対角項、非対角項の全てを取得し、処理S13 は省略することになる。 Here, the same description is given in the prior art in FIG. 5, but since a preamble signal for channel estimation is added to the head region of received data, it corresponds to the diagonal term of the partial channel matrix in step S12. However, the partial channel matrix H ′ i, i when transmitted from the terminal in the focused cell and received by the base station in the cell can be acquired. However, the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term depends on the system and cannot always be acquired. In the explanation in FIG. 1 (b), the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term is acquired at a different opportunity from the actual data reception as explained in FIG. 1 (a). The case where the information recorded in step S3 in FIG. 1A is read out and used in step S13 has been described as an example. However, if the partial channel matrix H ′ i, j corresponding to the off-diagonal term can be acquired at the time of data reception, the series of processing shown in FIG. 1 (a) can be omitted, and the processing in step S12 All diagonal terms and non-diagonal terms are acquired, and the process S13 is omitted.

図1(c) において、データのビット列をシンボル単位で受信し、受信信号推定処理を開始すると(S21)、シンボル単位の第iセルの受信信号をRi とし(S22)、式(25)に従って着目したセルの0次の信号検出処理によりSj [0]を算出する(S23)。次にカウンタ値aをゼロにリセットし(S24)、周辺セルの信号Si [a]を取得し(S25)、式(27)に従いa+1の着目したセルの推定信号Si [a+1]を算出する(S26)。さらに、カウンタ値aに1加算し(S27)、所定のしきい値bを超えるか否かを判断する(S28)。ステップS28 にてYes の場合、処理を終了してb次の推定信号Si [b]を決定する(S29)。一方、ステップS28 にてNoの場合はステップS25 に戻り、ステップS25 からステップS28 の処理を繰り返し実行する。 In FIG. 1 (c), when a bit string of data is received in symbol units and the received signal estimation process is started (S21), the received signal of the i-th cell in symbol units is set to R i (S22), according to equation (25). S j [0] is calculated by the 0th-order signal detection processing of the focused cell (S23). Next, the counter value a is reset to zero (S24), the signal S i [a] of the neighboring cell is acquired (S25), and the estimated signal S i [a + 1] of the cell focused on a + 1 according to the equation (27) . Is calculated (S26). Further, 1 is added to the counter value a (S27), and it is determined whether or not a predetermined threshold value b is exceeded (S28). If Yes in step S28, the process ends and the b-th order estimated signal S i [b] is determined (S29). On the other hand, if No in step S28, the process returns to step S25, and the processes from step S25 to step S28 are repeated.

なお、処理S29 では信号の推定処理が完了としているが、当然ながら雑音成分等による推定誤差を抑圧するために、信号の硬判定処理、誤り訂正を含む軟判定処理などが含まれることがあるが、これらの処理は一般的な技術であるためここでは説明を省略する。   In step S29, the signal estimation process is completed. Naturally, in order to suppress an estimation error due to a noise component or the like, a signal hard decision process, a soft decision process including error correction, and the like may be included. Since these processes are general techniques, description thereof is omitted here.

ここで、ステップS25 について補足すると、ここでいう周辺のセルとは、式(27)のΣで総和をとる対象のセルであり、具体的には相互の与/被干渉が無視できない所定のレベル以上のセルである。この条件は、通常は置局設計において決まるため、固定的に設定されていることが一般的であるが、逐次干渉の度合いを調査し、その時点で干渉が無視できないセルを動的に管理しても構わない。また、a次の近似解として得られた推定信号Si [a]のみを近接セル同士で情報交換すればよいので、相互に通知する情報量は限定的である。 Here, supplementing step S25, the peripheral cells here are cells to be summed by Σ in equation (27), and specifically, a predetermined level at which mutual addition / interference cannot be ignored. This is the above cell. Since this condition is usually determined by station design, it is generally fixed. However, the degree of successive interference is investigated, and cells that cannot be ignored at that time are dynamically managed. It doesn't matter. Further, since only the estimated signal S i [a] obtained as an a-th order approximate solution needs to be exchanged between neighboring cells, the amount of information notified to each other is limited.

また、ステップS25 からステップS28 の処理をハードウェア上に回路を構成して繰り返し実行する際には、同一の回路を繰り返し利用することになるため、演算回数という意味では演算量は多少増加するが、回路規模はステップS25 からステップS28 の処理の繰り返し回数には依存せず、一定の回路規模のままとすることができる。   In addition, when the process from step S25 to step S28 is repeatedly performed by configuring a circuit on hardware, the same circuit is repeatedly used, so the amount of calculation slightly increases in terms of the number of calculations. The circuit scale does not depend on the number of repetitions of the processing from step S25 to step S28, and can be kept constant.

図2は、本発明の実施例におけるセル間干渉キャンセラを用いた無線通信システムの構成例を示す。   FIG. 2 shows a configuration example of a radio communication system using an inter-cell interference canceller in an embodiment of the present invention.

図2において、1-1 〜1-2 は制御局、2-1 〜2-5 はリモート基地局、3-1 〜3-5 は端末局、4-1 〜4-5 は同一周波数チャネルを用いるセル、5-1 〜5-3 は有線伝送路を表す。   In FIG. 2, 1-1 to 1-2 are control stations, 2-1 to 2-5 are remote base stations, 3-1 to 3-5 are terminal stations, and 4-1 to 4-5 are the same frequency channel. Cells used, 5-1 to 5-3, represent wired transmission lines.

本実施例構成と図3に示す従来構成が異なるところは、全てのセル4-1 〜4-5 内のリモート基地局2-1 〜2-5 が単一の制御局に接続されているのではなく、分散した複数の制御局1-1 〜1-2 のいずれかひとつに有線伝送路5-1 〜5-2 を介して接続され、さらに分散した複数の制御局1-1 〜1-2 の間も有線伝送路5-3 を介して接続されている点である。   The difference between the configuration of this embodiment and the conventional configuration shown in FIG. 3 is that remote base stations 2-1 to 2-5 in all cells 4-1 to 4-5 are connected to a single control station. Rather, it is connected to any one of the plurality of dispersed control stations 1-1 to 1-2 via the wired transmission paths 5-1 to 5-2, and the plurality of dispersed control stations 1-1 to 1- 2 is also connected through a wired transmission line 5-3.

例えば、着目するセル4-1 において、相互に与/被干渉が無視できないセルがセル4-2 とセル4-5 であったとする。この場合、セル4-1 内のリモート基地局2-1 が接続された制御局1-1 では、セル4-1 内およびセル4-1 とセル4-2 /セル4-5 との間のチャネル情報を取得し、式(26)に示した行列Gi,j を算出する。さらに、実際に信号を受信する際には、式(28)におけるSi [a]を、セル4-2 のリモート基地局2-2 が接続された制御局1-1 (実際は同一の制御局であるので、情報の伝送は不要)およびセル4-5 のリモート基地局2-5 が接続された制御局1-2 から取得する(図1(c) のステップS25 )。図1(c) のステップS25 〜S28 の処理を繰り返しながらこの情報交換を繰り返し、最終的にセル4-1 の推定信号Si [a]を決定する。 For example, in the cell 4-1 of interest, the cells 4-2 and 4-5 that cannot be ignored or interfered with each other are the cells 4-2 and 4-5. In this case, in the control station 1-1 to which the remote base station 2-1 in the cell 4-1 is connected, between the cell 4-1 and between the cell 4-1 and the cell 4-2 / cell 4-5 Channel information is acquired, and the matrix G i, j shown in Equation (26) is calculated. Further, when actually receiving the signal, S i [a] in the equation (28) is replaced with the control station 1-1 to which the remote base station 2-2 of the cell 4-2 is connected (actually, the same control station). Therefore, the information is not required to be transmitted) and is acquired from the control station 1-2 to which the remote base station 2-5 of the cell 4-5 is connected (step S25 in FIG. 1 (c)). This information exchange is repeated while repeating the processing of steps S25 to S28 in FIG. 1 (c), and finally the estimated signal S i [a] of the cell 4-1 is determined.

例えば、着目するセル4-4 において、相互に与/被干渉が無視できないセルがセル4-3 とセル4-5 であったとする。この場合、これらのセルは全て共通の制御局1-2 に接続しているので、制御局1-1 と制御局1-2 の間の有線伝送路5-3 にて情報交換は不要のように見えるが、実際には、全てのセルにおける送信信号の算出処理は同時並行的に行われるため、いずれかのセルにおいて必要となる情報は有線伝送路5-3 を介して交換し、それらを共有する。   For example, in the cell 4-4 of interest, the cells 4-3 and 4-5 are cells whose mutual interference / interference cannot be ignored. In this case, since these cells are all connected to the common control station 1-2, no information exchange is required on the wired transmission path 5-3 between the control station 1-1 and the control station 1-2. However, in reality, the calculation processing of the transmission signal in all cells is performed in parallel, so the information required in any cell is exchanged via the wired transmission path 5-3. Share.

なお、以上の実施例では制御局が複数存在する場合について説明を行ったが、本発明の原理で説明を行った式(26)および式(27)の処理を実施すれば、必ずしも制御局は複数である必要はない。あくまでも、ひとつの制御局で集中的に信号処理を行っていた従来方式に対し、本発明によれば必要な情報交換のみを行えば、分散的に複数の制御局に信号処理を分散させることが可能になり、かつ、その制御局毎の演算量を少なく抑えることが可能になるため、結果的に実現可能な回路規模に抑えることが可能となる。   In the above embodiment, the case where there are a plurality of control stations has been described. However, if the processing of Expression (26) and Expression (27) described in the principle of the present invention is performed, the control station is not necessarily provided. There need not be multiple. To the last, the signal processing can be distributed to a plurality of control stations in a distributed manner if only necessary information exchange is performed according to the present invention in contrast to the conventional method in which signal processing is intensively performed by one control station. As a result, the amount of computation for each control station can be suppressed to a low level, and as a result, the circuit scale can be suppressed to a realizable level.

また、図1(c) におけるステップS25 からステップS28 の処理について、ループを繰り返すことになるが、ハードウエア的にはループ毎に個別の回路を実装しても、同一回路を繰り返し利用してもどちらでも構わない。   In addition, the loop is repeated for the processing from step S25 to step S28 in FIG. 1 (c). However, in terms of hardware, an individual circuit may be mounted for each loop or the same circuit may be repeatedly used. Either one does not matter.

さらに、以上の説明の中で部分チャネル行列H'i,jは行列として説明を行っていたが、単なるスカラー量も1×1の行列として理解すれば、必ずしも行列である必要はなく、部分チャネル行列H'i,jがスカラー量である場合にも拡張可能である。またこの場合、受信ウエイトWi,i も1×1の行列とみなすことが可能であり、この場合の受信ウエイトW' i,i の算出処理とは、伝搬路上で発生する信号の減衰と位相の回転量に相当するスカラー量のH'i,iの逆数をW'i,iに設定する処理とみなすことができる。また、部分チャネル行列H'i,jはベクトルであっても、これを1×m(mは2以上の整数)の行列と理解すれば、同様の拡張は可能である。 Further, in the above description, the partial channel matrix H ′ i, j has been described as a matrix. However, if a simple scalar quantity is also understood as a 1 × 1 matrix, the partial channel matrix H ′ i, j does not necessarily have to be a matrix. The expansion is also possible when the matrix H ′ i, j is a scalar quantity. In this case, the reception weight W i, i can also be regarded as a 1 × 1 matrix. In this case, the reception weight W ′ i, i is calculated by the attenuation and phase of the signal generated on the propagation path. Can be regarded as a process of setting the reciprocal of the scalar quantity H ′ i, i corresponding to the rotation quantity of W ′ i, i . Even if the partial channel matrix H ′ i, j is a vector, if it is understood as a matrix of 1 × m (m is an integer of 2 or more), the same extension is possible.

したがって、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。   Accordingly, all of the embodiments described above are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention, and the present invention can be implemented in various other variations and modifications.

1-1 〜1-2 制御局
2-1 〜2-5 リモート基地局
3-1 〜3-5 端末局
4-1 〜4-5 同一周波数チャネルを用いるセル
5-1 〜5-3 有線伝送路
1-1 to 1-2 Control station
2-1 to 2-5 Remote base station
3-1 to 3-5 Terminal stations
4-1 to 4-5 Cells using the same frequency channel
5-1 to 5-3 Wired transmission line

Claims (2)

複数のセルにそれぞれ1以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して通信を行う無線通信方法であって、
同一セル内および異なるセル間における前記基地局と前記端末局の間のチャネル情報を取得する第1のステップと、
前記第1のステップで取得したチャネル情報を、第iセル内の基地局と第jセル内の端末局との間のチャネル行列H'i,jとして管理する第2のステップと、
同一セル内の前記基地局と前記端末局間での受信ウエイト行列W'i,iを、前記チャネル行列に基づいて取得し、前記チャネル行列に対して、
i,j =W'i,i H'i,j(W'j,j H'j,j)-1
なる行列Gi,j を取得する第3のステップと、
第iセルにおける受信情報をRi としたときに、前記受信ウエイト行列W'i,iとの乗算により第iセルにおける0次の推定信号Si [0]=W'i,ii を取得する第4のステップと、
第iセルと同一周波数チャネルを用いて通信を行う周辺のセルの全てまたは一部において算出されたj≠iなる第jセルにおける第a次の推定信号Sj [a]を取得する第5のステップと、
前記推定信号Sj [a]と前記行列Gi,j の積算結果を所定のjに対して総和を取り、かつその結果前記推定信号Si [0] から減算することで第iセルにおける第a+1次の推定信号をSi [a+1]を算出する第6のステップを繰り返し実施して推定信号を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。
A wireless communication method in which one or more base stations are arranged in a plurality of cells, each base station is connected to a network via a wired line, and each base station communicates with a terminal station in the cell via a wireless line. There,
A first step of obtaining channel information between the base station and the terminal station in the same cell and between different cells;
A second step of managing the channel information acquired in the first step as a channel matrix H ′ i, j between a base station in the i-th cell and a terminal station in the j-th cell;
A reception weight matrix W ′ i, i between the base station and the terminal station in the same cell is obtained based on the channel matrix, and for the channel matrix,
G i, j = W ′ i, i H ′ i, j (W ′ j, j H ′ j, j ) −1
A third step of obtaining a matrix G i, j
When the reception information in the i-th cell is R i , the 0th-order estimated signal S i [0] = W ′ i, i R i in the i -th cell is obtained by multiplication with the reception weight matrix W ′ i, i. A fourth step of obtaining;
Fifth order estimation signal S j [a] in the j-th cell with j ≠ i calculated in all or a part of the surrounding cells that communicate using the same frequency channel as the i-th cell is obtained. Steps,
The summation result of the estimated signal S j [a] and the matrix G i, j is calculated with respect to a predetermined j, and the result is subtracted from the estimated signal S i [0] . A wireless communication method, wherein an estimated signal is generated by repeatedly performing a sixth step of calculating S i [a + 1] for an a + 1-order estimated signal.
複数のセルにそれぞれ1以上の基地局が配置され、各基地局が有線回線を介してネットワークと接続され、各基地局がセル内の端末局と無線回線を介して請求項1に記載の無線通信方法により通信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication device according to claim 1, wherein one or more base stations are arranged in each of a plurality of cells, each base station is connected to a network via a wired line, and each base station is connected to a terminal station in the cell via a wireless line. A wireless communication system characterized in that communication is performed by a communication method.
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