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JP5872875B2 - Mobile terminal, radio communication system, and radio communication method - Google Patents
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Mobile terminal, radio communication system, and radio communication method Download PDF

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Description

本発明は、送信出力制御を行う移動端末、無線通信システム、および無線通信方法に関する。   The present invention relates to a mobile terminal that performs transmission output control, a radio communication system, and a radio communication method.

(適応型アンテナアレイ)
複数のアンテナ素子を持つ適応型のアンテナアレイは、典型的には基地局に実装される。アンテナアレイを基地局に実装すると、アップリンク受信波に含まれる干渉波を抑圧する事が可能であると共に、受信によるアンテナ重みを導く事により所望波の到来経路を推定する事が可能となる。
(Adaptive antenna array)
An adaptive antenna array having a plurality of antenna elements is typically implemented in a base station. When the antenna array is mounted on the base station, it is possible to suppress the interference wave included in the uplink reception wave and estimate the arrival path of the desired wave by deriving the antenna weight by reception.

また、適応アンテナアレイは推定する無線端末に対してSINRが最大に、かつそれ以外では信号が抑圧されるよう送信アンテナ重みを設定する事により、通信品質を確保しながら、リンク容量を飛躍的に増大させる事ができる為、昨今研究が盛んになってきている。実際に運用されている例としては、”High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS/ANSI)”に準拠するiBurstシステム等がある。   In addition, the adaptive antenna array dramatically increases link capacity while ensuring communication quality by setting the transmit antenna weight so that the SINR is maximized for the wireless terminal to be estimated and the signal is suppressed otherwise. Because it can be increased, research has become active recently. As an example of actual operation, there is an iBurst system that conforms to “High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC-2005-032 (ATIS / ANSI)”.

(TDMA−TDDとアンテナアレイ)
特に、TDMA−TDD方式は無線端末から基地局へのアップリンク方向のチャネルと、基地局から無線端末へのダウンリンク方向のチャネルが、同一周波数を用いて行なわれる為、受信で得たアンテナウエイトを理論上送信に用いる事が可能となり、アンテナアレイ方式の性能向上が得られやすいという利点を持つ。つまり、TDMA−TDD方式のアンテナアレイは、短期間においては同一周波数帯において、任意の地点と他の任意の地点間の伝播経路において、伝達経路自体と伝播特性に連続性があると仮定し、アップリンクの受信で得た伝達経路に合致したアンテナ重畳係数をダウンリンク送信に利用可能であるとする。一般に、この仮定は推定に用いる受信信号と送信信号の間隔が短く、かつ無線端末の移動速度が遅い場合に十分な実用性を持つ。
(TDMA-TDD and antenna array)
In particular, the TDMA-TDD scheme uses the same frequency for the uplink channel from the radio terminal to the base station and the downlink channel from the base station to the radio terminal. Can be theoretically used for transmission, and the antenna array system can easily be improved in performance. That is, the TDMA-TDD antenna array assumes that the transmission path itself and the propagation characteristics are continuous in the propagation path between an arbitrary point and any other point in the same frequency band in a short period of time. It is assumed that the antenna superposition coefficient matching the transmission path obtained by uplink reception can be used for downlink transmission. In general, this assumption is sufficiently practical when the interval between the reception signal and the transmission signal used for estimation is short and the moving speed of the wireless terminal is low.

(アンテナ重みの取得方法)
複数のアンテナの受信信号からアンテナ毎の重みを導く簡便な方法として、最大比合成(MRC)法が知られている。最大比合成(MRC)法は、アンテナの各ブランチで受信する信号の位相を揃え、各受信信号のレベルに応じて各アンテナ毎の重みを導き、各受信信号をアンテナ毎の重みに応じて合成する。複雑な演算が不要でかつ、ある程度のS/N比向上が見込める為、頻繁に用いられる。
(How to get antenna weight)
A maximum ratio combining (MRC) method is known as a simple method for deriving a weight for each antenna from reception signals of a plurality of antennas. The maximum ratio combining (MRC) method aligns the phases of signals received at each branch of the antenna, derives a weight for each antenna according to the level of each received signal, and combines each received signal according to the weight for each antenna. To do. It is frequently used because it does not require complicated calculations and can be expected to improve the S / N ratio to some extent.

更に、受信信号におけるS/N比を向上させる方法として、様々な方法が考案されている。例えばアンテナ重みをより精密に求める方法として、としてはWinner解を用いる方法、特にWinner解を得る方法としてトレーニング信号(参照信号)と受信アンテナアレイからの受信信号との平均二乗誤差(MSE:Mean Square Error)を最小にする適応アルゴリズム(MMSE法)による逐次更新法が知られている。この適応アルゴリズムとしてはLMS(Least Mean Square)アルゴリズムがよく用いられる。MMSE法は受信アンテナ数が少ない場合は少ないダイバーシティ利得しか得られないが、演算処理量を少なくする事ができるため良く用いられている。   Further, various methods have been devised as methods for improving the S / N ratio in the received signal. For example, as a method for obtaining the antenna weight more precisely, as a method using a Winner solution, particularly as a method for obtaining a Winner solution, a mean square error (MSE: Mean Square) between a training signal (reference signal) and a received signal from a receiving antenna array is used. A sequential update method using an adaptive algorithm (MMSE method) that minimizes (Error) is known. As this adaptive algorithm, an LMS (Least Mean Square) algorithm is often used. The MMSE method can obtain only a small diversity gain when the number of receiving antennas is small, but is often used because the amount of calculation processing can be reduced.

MMSE法よりもスループット特性が優れている方法に、シリアルキャンセラ(SIC: Successive Interface Canceller)法や、最尤検出(MLD: Maximum Likelihood Detection)法等が考案され、実際に実用化されている。ただし、これらの方法はMMSE法に比べ演算量が多い傾向があり、高速な演算装置が必要となる。   As methods having better throughput characteristics than the MMSE method, a serial canceller (SIC: Successive Interface Canceller) method, a maximum likelihood detection (MLD) method, and the like have been devised and actually put into practical use. However, these methods tend to have a larger calculation amount than the MMSE method, and a high-speed arithmetic device is required.

(端末における適応型アンテナアレイ)
上記に示すアンテナ重みを取得し、アンテナ毎の受信信号を合成しS/N比を向上させる方法は、移動端末においても適用可能である。つまり、移動端末において受信に用いるアンテナを複数とし、アンテナ毎の受信信号から、アンテナ重みを取得し、受信信号を合成すると、単に1本のアンテナで受信する場合よりもより良いS/N比の受信信号を得る事が期待できる。
(Adaptive antenna array in terminal)
The method of acquiring the antenna weights described above and combining the received signals for each antenna to improve the S / N ratio can also be applied to the mobile terminal. In other words, when a mobile terminal uses a plurality of antennas for reception, the antenna weights are obtained from the received signals for each antenna, and the received signals are combined, the signal-to-noise ratio is better than when receiving with only one antenna. It can be expected to obtain a received signal.

LMSアルゴリズム等でアンテナ毎の重みを導くには、受信信号に既知のトレーニング信号を付与する方法が知られている。これは一般に基地局と無線端末で共有する既知のトレーニング信号パターンを、送信側が送信信号の先頭もしくは末尾、もしくはその両方に付与して、受信側では既知のパターンをトレーニング信号として用いる方法がよく用いられる。   In order to derive a weight for each antenna using an LMS algorithm or the like, a method of adding a known training signal to a received signal is known. This is often done by using a known training signal pattern shared between the base station and the wireless terminal at the beginning or end of the transmission signal, or both on the receiving side, and using the known pattern as the training signal on the receiving side. It is done.

(端末からのフィードバック情報による基地局の送信出力制御)
一般に受信機が受信する信号レベルは送信機が送信する信号送信レベルや、伝搬経路の性質、送信機との距離等に依存する。他の条件が同じであるならば、また受信信号が飽和しないという条件で送信出力が強いほど、受信信号の信号S/N比は良くなる。一方、強い信号は隣接する周波数帯に影響を与える為、不要に送信信号が強くならないよう配慮を行う必要がある。特にOFDM方式を採用する場合、サブキャリアは近い周波数にある為、きめ細かい出力制御が必要となる。(送信出力制御については特許文献1参照)
(Transmission output control of base station based on feedback information from terminal)
In general, the signal level received by the receiver depends on the signal transmission level transmitted by the transmitter, the nature of the propagation path, the distance from the transmitter, and the like. If the other conditions are the same, and the transmission output is stronger under the condition that the received signal is not saturated, the signal S / N ratio of the received signal is improved. On the other hand, since a strong signal affects adjacent frequency bands, it is necessary to consider that the transmission signal does not become unnecessarily strong. In particular, when the OFDM method is employed, since the subcarrier is at a close frequency, fine output control is required. (See Patent Document 1 for transmission output control)

送信出力制御の一つの方法として、相手側通信装置の受信品質情報のフィードバックにより、当該通信相手に必要にして十分な送信出力に制御する方法が知られている。基地局における送信出力制御は周波数と時間の組によりチャネルを複数移動端末に対して割り当てるスケジューリングの一環として行われるのが一般的で、隣接する周波数チャネルとの相互の影響を鑑みた、複数移動端末に対するスケジューリング方法は、「最大搬送波対干渉波比」タイプまたは「プロポーショナルフェアネス」タイプとすることができる。   As one method of transmission output control, there is known a method of controlling to a sufficient transmission output necessary for the communication counterpart by feedback of reception quality information of the counterpart communication apparatus. In general, transmission output control in a base station is performed as part of scheduling for assigning channels to a plurality of mobile terminals according to a set of frequency and time, and a plurality of mobile terminals considering mutual influences with adjacent frequency channels. The scheduling method for can be of “maximum carrier-to-interference ratio” type or “proportional fairness” type.

特開2011−135473号公報JP 2011-135473 A

ところで、移動端末Aが最大比合成法を用い、移動端末Bが最尤検出法を用いた受信装置を用い、移動端末A、移動端末B、基地局は、送信出力制御を行って通信していたとする。この場合、移動端末Bは、移動端末Aより3dBの受信のS/Nが高い合成受信信号を得る事ができるものとする。   By the way, the mobile terminal A uses a maximum ratio combining method, the mobile terminal B uses a receiver using the maximum likelihood detection method, and the mobile terminal A, the mobile terminal B, and the base station communicate by performing transmission output control. Suppose. In this case, it is assumed that the mobile terminal B can obtain a combined received signal having a higher S / N of 3 dB reception than the mobile terminal A.

移動端末Aも移動端末Bも受信品質情報としてS/N比情報を基地局にフィードバックし、基地局は、移動端末Aと移動端末Bそれぞれからの受信品質情報を比較する。しかし、基地局は、2つの移動端末の受信性能の差を判断しないので、移動端末Bへの送信信号が移動端末Aへの送信信号に比べて不要に高いと判断してしまう。この結果、基地局は、移動端末Bへの送信出力を下げるよう制御を行ってしまう。   Both the mobile terminal A and the mobile terminal B feed back S / N ratio information as reception quality information to the base station, and the base station compares the reception quality information from each of the mobile terminal A and the mobile terminal B. However, since the base station does not determine the difference in reception performance between the two mobile terminals, it determines that the transmission signal to the mobile terminal B is unnecessarily higher than the transmission signal to the mobile terminal A. As a result, the base station performs control to reduce the transmission output to the mobile terminal B.

この結果、移動端末Bが合成する受信信号のS/Nは、移動端末Aの受信信号のS/Nと同レベルにまで劣化してしまう事になる。このように、コストをかけて受信性能を改善した移動端末Bは、コストをかけないで受信性能に妥協した移動端末Aと、同じ受信性能しか得る事ができない。   As a result, the S / N of the received signal synthesized by the mobile terminal B deteriorates to the same level as the S / N of the received signal of the mobile terminal A. In this way, the mobile terminal B that has improved the reception performance at a cost can obtain only the same reception performance as the mobile terminal A that has compromised the reception performance without incurring a cost.

更に、一般に受信機のフェージングへの耐性はアンテナ端での信号レベルが高い方がより安定的である場合が多いため、マルチパス環境下で移動を伴う場合は、移動端末Bは、より弱い受信電波になるよう基地局により制御されてしまう為、移動端末Aより不利となるケースが発生してしまう。   In addition, since the tolerance to fading of the receiver is generally more stable when the signal level at the antenna end is higher, the mobile terminal B receives weaker reception when moving in a multipath environment. Since it is controlled by the base station to be a radio wave, a case that is disadvantageous than the mobile terminal A occurs.

移動端末により高度な適応型アンテナアレイ受信方式を適応しても、基地局が、送信出力制御によって移動端末の送信出力を下げた結果、適応型アンテナアレイ受信方式で改善したS/N比の分だけ基地局の受信品質が下がってしまうことがある。   Even if the mobile terminal adapts the advanced adaptive antenna array reception scheme, the base station reduces the transmission output of the mobile terminal by transmission output control. As a result, the S / N ratio improved by the adaptive antenna array reception scheme can be obtained. Only the reception quality of the base station may be lowered.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、適切な送信出力制御を行う、移動端末、無線通信システム、およ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 the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a mobile terminal, a wireless communication system, and a wireless communication method that perform appropriate transmission output control.

本発明の移動端末は、基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する移動端末において、複数のアンテナと、それぞれのアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求める計算部と、前記受信品質とオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するフィードバック情報決定部とを備え、前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信する構成を有する。   The mobile terminal of the present invention is a mobile terminal that transmits a feedback signal when performing transmission output control with a base station, and has obtained a plurality of antennas and received signals from the respective antennas by an antenna array reception method. A calculation unit that obtains reception quality based on a combined signal and a known signal, and a feedback information determination unit that determines feedback information based on the reception quality and an offset value, the feedback signal based on the feedback information being It has the structure which transmits to a base station.

また、本発明の移動端末は、前記受信品質に応じて前記オフセット値を決定するオフセット値決定部を備えた構成を有する。   In addition, the mobile terminal of the present invention has a configuration including an offset value determination unit that determines the offset value according to the reception quality.

また、本発明の移動端末は、マルチアンテナ受信方式毎に前記オフセット値を決定するオフセット値決定部を備えた構成を有する。   Moreover, the mobile terminal of the present invention has a configuration including an offset value determination unit that determines the offset value for each multi-antenna reception method.

本発明の無線通信システムは、移動端末と基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する無線通信システムにおいて、前記移動端末は、複数のアンテナと、それぞれのアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求める計算部と、前記受信品質とオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するフィードバック情報決定部とを備え、前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信する構成を有する。   The wireless communication system of the present invention is a wireless communication system that transmits a feedback signal when performing transmission output control between a mobile terminal and a base station. The mobile terminal includes a plurality of antennas and reception from each antenna. A calculation unit for obtaining reception quality based on a combined signal obtained by an antenna array reception method and a known signal, and a feedback information determination unit for determining feedback information based on the reception quality and the offset value, It has the structure which transmits the feedback signal based on the said feedback information to the said base station.

本発明の無線通信方法は、基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する移動端末は、複数のアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求めるステップと、前記受信品質とオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するステップと、前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信するステップとを備える。   According to the radio communication method of the present invention, a mobile terminal that transmits a feedback signal when performing transmission output control with a base station is known to have received signals from a plurality of antennas as a combined signal obtained by an antenna array reception method. Obtaining reception quality based on the signal, determining feedback information based on the reception quality and the offset value, and transmitting a feedback signal based on the feedback information to the base station.

本発明の移動端末、無線通信システム、および無線通信方法は、適切な送信出力制御を行うことができる。   The mobile terminal, radio communication system, and radio communication method of the present invention can perform appropriate transmission output control.

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of the radio | wireless communications system which concerns on embodiment of this invention. TDD−OFDMA方式の通信フレームの構成図である。It is a block diagram of the communication frame of a TDD-OFDMA system. 本発明の実施形態に係る基地局の構成図である。It is a block diagram of the base station which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る移動端末(3アンテナ)の構成図である。It is a block diagram of the mobile terminal (3 antennas) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る移動端末(1アンテナ)の構成図である。It is a block diagram of the mobile terminal (1 antenna) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作の一部を示した図である。It is the figure which showed a part of operation | movement of the radio | wireless communications system which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成図である。図1に示すように、本無線通信システムは、移動端末1〜4と基地局5によって構成されている。説明を簡略化する為に基地局5のアンテナは1本とする。移動端末1、移動端末2、及び移動端末4は、送信受信ともに1本のアンテナを兼用するものとし、移動端末3は受信には3本のアンテナを用い、送信には1本のアンテナを送受信に兼用するものとする。   FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes mobile terminals 1 to 4 and a base station 5. In order to simplify the description, the base station 5 has one antenna. The mobile terminal 1, the mobile terminal 2, and the mobile terminal 4 share one antenna for both transmission and reception. The mobile terminal 3 uses three antennas for reception and transmits and receives one antenna for transmission. It shall be used for both.

本無線通信システムは、アップリンク用期間、ダウンリンク用期間に区切られ、時分割多重方式とするTDD−OFDMA方式で無線通信されているものとする。また、基地局5と移動端末1〜4のダウンリンクに用いられる通信方法は、サブキャリアを4つ持つとする。   This wireless communication system is divided into an uplink period and a downlink period, and wireless communication is performed using the TDD-OFDMA system, which is a time division multiplexing system. In addition, it is assumed that the communication method used for the downlink between the base station 5 and the mobile terminals 1 to 4 has four subcarriers.

図2は、TDD−OFDMA方式の通信フレームの構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of a communication frame of the TDD-OFDMA scheme.

ダウンリンクは20のサブフレームに区切られる。また、ダウンリンク期間の先頭に位置するサブフレームは、リファレンスシグナルシンボルが位置し、受信側ではこのシンボルの信号列が既知である。リファレンスシグナルシンボルでないシンボルはインフォーメーションシンボルであり、インフォーメーションシンボルは任意の情報を可搬である。   The downlink is divided into 20 subframes. In addition, the reference signal symbol is located in the subframe located at the beginning of the downlink period, and the signal sequence of this symbol is known on the receiving side. Symbols that are not reference signal symbols are information symbols, and information symbols are portable with arbitrary information.

アップリンクに用いられる通信方式はタイムスロットを4つ持つ。各スロットの先頭部分にリファレンスシグナルシンボルが位置する事とし、受信側ではこのシンボルの信号列が既知である。リファレンスシグナルシンボルでないシンボルはインフォーメーションシンボルであり、インフォーメーションシンボルは任意の情報を可搬である。   The communication method used for the uplink has four time slots. The reference signal symbol is positioned at the head of each slot, and the signal sequence of this symbol is known on the receiving side. Symbols that are not reference signal symbols are information symbols, and information symbols are portable with arbitrary information.

説明を簡易にする為に、各サブキャリア及びスロットは、それぞれ予め定められている移動端末と基地局間の通信に用いられる前提とし、それぞれサブキャリア1/スロット1は移動端末1が、サブキャリア2/スロット2は移動端末2が、サブキャリア3/スロット3は移動端末3が、サブキャリア4/スロット4は移動端末4が割り当てられているものとする。   In order to simplify the description, it is assumed that each subcarrier and slot is used for communication between a mobile terminal and a base station that are determined in advance. 2 / slot 2 is assigned to mobile terminal 2, subcarrier 3 / slot 3 is assigned to mobile terminal 3, and subcarrier 4 / slot 4 is assigned to mobile terminal 4.

基地局5から任意の移動端末に送信を行う場合は、移動端末との間で共有するダウンリンクリファレンスシグナルを一番目のサブフレームに載せるとともに、任意の情報を後続するサブフレームに載せて、サブキャリア毎の送信信号を作成する。これをサブキャリアの数分行う。すべてのサブキャリアの送信信号が得られた後、これをIFFT変換し、RF変調を行ったのちアンテナから送信を行う。   When transmitting from the base station 5 to an arbitrary mobile terminal, a downlink reference signal shared with the mobile terminal is placed in the first subframe, and arbitrary information is placed in the subsequent subframe, Create a transmission signal for each carrier. This is performed for the number of subcarriers. After the transmission signals of all subcarriers are obtained, this is subjected to IFFT conversion, RF modulation, and transmission from the antenna.

図3は、本発明の実施形態に係る基地局の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of a base station according to the embodiment of the present invention.

ダウンリンクリファレンスシグナル付与部502それぞれには、サブキャリア(移動端末毎)に対応した入力信号501がそれぞれ入力され、一番目のサブフレームに載せるように、各ダウンリンクリファレンスシグナル付与部502は、それぞれのダウンリンクリファレンスシグナルを付与する。   Each downlink reference signal providing unit 502 is input with an input signal 501 corresponding to a subcarrier (for each mobile terminal) to each downlink reference signal providing unit 502 and is placed in the first subframe. A downlink reference signal is assigned.

各チャネル符号化部503は、それぞれのサブキャリアの信号を符号化し、各送信信号増幅部は、送信出力決定部514で決定された送信出力に応じて、それぞれのサブキャリアの信号を増幅する。   Each channel encoding section 503 encodes each subcarrier signal, and each transmission signal amplification section amplifies each subcarrier signal in accordance with the transmission output determined by transmission output determination section 514.

多重化部505は、それぞれ増幅されたサブキャリアの信号を多重化し、IFFT506は、多重化された送信信号を逆フーリエ変換し、RF変調部507は、逆フーリエ変換された送信信号をRF変調してアンテナを介して送信する。   Multiplexer 505 multiplexes each amplified subcarrier signal, IFFT 506 performs inverse Fourier transform on the multiplexed transmission signal, and RF modulator 507 performs RF modulation on the transmission signal subjected to inverse Fourier transform. And transmit via the antenna.

RF復調部508は、受信信号をRF復調し、タイミング分離部509は、復調した受信信号をスロット毎のタイミングに分離した信号を取り出し、各フィードバック信号復調部511は、各スロットからそれぞれのフィードバック信号を復調する。各チャネル復号部512は、各スロットの信号を出力信号513として復号する。   The RF demodulator 508 performs RF demodulation on the received signal, the timing separator 509 extracts a signal obtained by separating the demodulated received signal at the timing for each slot, and each feedback signal demodulator 511 receives each feedback signal from each slot. Is demodulated. Each channel decoding unit 512 decodes the signal of each slot as an output signal 513.

図4は、本発明の実施形態に係る移動端末(3アンテナ)の構成図である。なお、移動端末3は、MMSE法を用いたビームフォーミングマルチアンテナ受信方式を用いている。   FIG. 4 is a configuration diagram of a mobile terminal (three antennas) according to the embodiment of the present invention. The mobile terminal 3 uses a beamforming multi-antenna reception method using the MMSE method.

各RF復調部101は、それぞれのアンテナで受信した受信信号をRF復調し、各FFT部102は、RF復調されたそれぞれの受信信号をそれぞれFFT変換し、各サブキャリア分離部103は、サブキャリアの受信信号を分離する。   Each RF demodulating section 101 performs RF demodulation on the received signal received by each antenna, each FFT section 102 performs FFT conversion on each received signal that has been RF demodulated, and each subcarrier separating section 103 includes subcarriers. The received signal is separated.

アンテナ重み計算部104は、各サブキャリア分離部103のサブキャリアの受信信号に基づいて、例えばMMSE法を用いて、アンテナ毎のアンテナ重みを計算する。合成信号生成部105は、各サブキャリア分離部103のサブキャリアの受信信号と、アンテナ毎のアンテナ重みとに基づいて、サブキャリア毎の受信信号から合成信号を生成する。   The antenna weight calculation unit 104 calculates the antenna weight for each antenna using, for example, the MMSE method based on the received signal of the subcarrier of each subcarrier separation unit 103. Based on the reception signal of the subcarrier of each subcarrier separation unit 103 and the antenna weight for each antenna, the combined signal generation unit 105 generates a combined signal from the reception signal for each subcarrier.

リファレンスシグナル復調部106は、合成信号からダウンリンクのリファレンスシグナルを復調し、インフォーメーションシンボル復調部107は、合成信号からインフォーメーションシンボルを復調する。復調したものが受信情報108となる。   The reference signal demodulator 106 demodulates the downlink reference signal from the synthesized signal, and the information symbol demodulator 107 demodulates the information symbol from the synthesized signal. The demodulated information is received information 108.

CNR計算部109は、ダウンリンクのリファレンスシグナルと既知信号の比較を行いS/N比の値としてCNR(Carrier to Noise ratio)を求める。なお、ダウンリンクのリファレンスシグナルは基地局5と移動端末のフレーム同期にも用いられる。   The CNR calculation unit 109 compares a downlink reference signal with a known signal and obtains a CNR (Carrier to Noise ratio) as a value of the S / N ratio. The downlink reference signal is also used for frame synchronization between the base station 5 and the mobile terminal.

フィードバック情報決定部110は、フィードバック信号に載せる受信品質情報を、CNRに対応したオフセット値として決定する。詳細には、CNR値からオフセット値分だけ低い値を受信品質情報とする。なお、オフセット値決定部120については後述する。   Feedback information determination section 110 determines reception quality information to be carried on the feedback signal as an offset value corresponding to the CNR. Specifically, a value lower than the CNR value by the offset value is used as reception quality information. The offset value determination unit 120 will be described later.

アップリンクリファレンスシグナル付与部112は、送信情報111に対してリファレンスシグナルとして既知信号を付与し、フィードバック信号付与部113は、前回の受信で得られたCNRを、フィードバック信号に載せる受信品質情報として付与する。   Uplink reference signal giving section 112 gives a known signal as a reference signal to transmission information 111, and feedback signal giving section 113 gives the CNR obtained by the previous reception as reception quality information to be put on the feedback signal. To do.

チャネル符号化部114は、フィードバック信号とインフォーメーションシンボルを符号化し、RF変調部115は、符号化された送信信号をRF変調してアンテナを介して規定のタイムスロットのタイミングで送信する。   The channel encoding unit 114 encodes the feedback signal and the information symbol, and the RF modulation unit 115 RF-modulates the encoded transmission signal and transmits it at the timing of a specified time slot via the antenna.

図5は、本発明の実施形態に係る移動端末(1アンテナ)の構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram of a mobile terminal (one antenna) according to the embodiment of the present invention.

図5の移動端末1は、移動端末2、移動端末4と同様である。移動端末3との相違点は、アンテナの本数である。移動端末1、移動端末2、および移動端末4は、アンテナが1本しかないので、フィードバック情報決定部110は、オフセット値をゼロとする為、フィードバック情報決定部110から出力される値は、合成信号のCNR値と一致する。   The mobile terminal 1 in FIG. 5 is the same as the mobile terminal 2 and the mobile terminal 4. The difference from the mobile terminal 3 is the number of antennas. Since the mobile terminal 1, the mobile terminal 2, and the mobile terminal 4 have only one antenna, the feedback information determination unit 110 sets the offset value to zero. It matches the CNR value of the signal.

図6は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作の一部を示した図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a part of the operation of the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.

移動端末3は、基地局5から送信された信号(ダウンリンク)を受信し、アンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求める(S1)。   The mobile terminal 3 receives the signal (downlink) transmitted from the base station 5, and obtains the reception quality of the reception signal from the antenna based on the combined signal obtained by the antenna array reception method and the known signal (S1). ).

移動端末3は、アンテナが3本あるので、移動端末3のフィードバック情報決定部110は、MMSE法によって得られると予測されるゲインをオフセット値として決定する(S2)。   Since the mobile terminal 3 has three antennas, the feedback information determination unit 110 of the mobile terminal 3 determines a gain predicted to be obtained by the MMSE method as an offset value (S2).

フィードバック情報決定部110は、計算されたCNR値からオフセット値分だけ低い値をフィードバック信号に載せる受信品質情報(フィードバック情報)として出力する(S3)。   The feedback information determination unit 110 outputs a value lower than the calculated CNR value by the offset value as reception quality information (feedback information) to be put on the feedback signal (S3).

基地局5の送信出力決定部514は、タイムスロット毎に対応する4つのフィードバック信号に含まれる受信品質情報の比較を行い、次回のサブキャリア毎の送信信号レベルを決定する。その際、送信出力決定部514は、他に比べて受信品質が良い場合は送信レベルを下げ、受信品質が悪い場合は上限に達していない場合は増加させるよう制御を行い、全体のバランスを調整する。   The transmission output determination unit 514 of the base station 5 compares the reception quality information included in the four feedback signals corresponding to each time slot, and determines the transmission signal level for each next subcarrier. At that time, the transmission output determining unit 514 performs control to reduce the transmission level when the reception quality is better than others, and to increase the reception level when the reception quality is poor, and adjusts the overall balance. To do.

以上のように、基地局5は、移動端末3からのフィードバック信号を受信性能の向上分に合わせた分、送信出力を低く抑える事が無い為、移動端末3は受信性能に合わせた性能を発揮する事が可能となる。   As described above, since the base station 5 does not keep the transmission output low as much as the feedback signal from the mobile terminal 3 is matched with the improvement of the reception performance, the mobile terminal 3 exhibits the performance according to the reception performance. It becomes possible to do.

ところで、移動端末3において、CNR値がある程度高い場合は基地局5にフィードバックする受信品質情報を受信性能の向上分、低く報告する事は、基地局5の送信出力を予想外に低くされる事が無いため、受信性能の向上分をマージンとして確保する事が可能となるが、CNR値が低くなるにつれて、基地局5にフィードバックする受信品質情報を受信性能の向上分、低く報告する事は、基地局5が通信不能であると判断してしまう事になりカバレージの増加に寄与できない。   By the way, in the mobile terminal 3, when the CNR value is high to some extent, reporting the reception quality information fed back to the base station 5 as low as the reception performance improvement may cause the transmission output of the base station 5 to be unexpectedly lowered. Therefore, it is possible to secure an improvement in reception performance as a margin. However, as the CNR value decreases, it is possible to report the reception quality information fed back to the base station 5 as a reduction in the reception performance improvement. The station 5 determines that communication is impossible and cannot contribute to an increase in coverage.

そこで、オフセット値決定部120は、CNR値に応じたオフセット値を多段階に用意する事で、高いCNR値の場合はオフセット値を高めに設定し、CNR値が低い場合はオフセット値を低めに設定し、更にCNR値が低い場合はオフセット値をゼロとする事により、CNRが高い場合は受信性能の向上分を受信マージンに振り分ける。   Therefore, the offset value determination unit 120 prepares offset values according to the CNR value in multiple stages, so that the offset value is set higher when the CNR value is high, and the offset value is lowered when the CNR value is low. When the CNR value is low, the offset value is set to zero. When the CNR is high, the reception performance improvement is distributed to the reception margin.

CNR値が低い場合は受信性能に即した受信品質情報を基地局5にフィードバックする事により、基地局5と移動端末の距離が離れていても受信性能の向上分によりカバレッジを増加させる事ができる。   When the CNR value is low, the reception quality information according to the reception performance is fed back to the base station 5, so that the coverage can be increased by the improvement of the reception performance even if the distance between the base station 5 and the mobile terminal is long. .

上記例では移動端末1、移動端末2、および移動端末4がアンテナ1本構成で、移動端末3は、MMSE法を用いたビームフォーミングマルチアンテナ受信方式を用いているが移動端末1、移動端末2、および移動端末4がビームフォーミングマルチアンテナ受信方式を用いている構成で、最大比合成法、MMSE法、SIC法、MLD法等異なるビームフォーミング方式を採用している場合でも本発明は適応可能である。   In the above example, the mobile terminal 1, the mobile terminal 2, and the mobile terminal 4 have a single antenna configuration, and the mobile terminal 3 uses a beamforming multi-antenna reception method using the MMSE method. The present invention can be applied even when the mobile terminal 4 uses a beamforming multi-antenna reception method and adopts different beamforming methods such as the maximum ratio combining method, the MMSE method, the SIC method, and the MLD method. is there.

つまり、上記CNR毎のオフセット値決定部120は、ビームフォーミングマルチアンテナ受信方式毎に、期待される受信性能向上の度合いに合わせてオフセット値を変更する事により、受信性能の向上に合わせた、受信マージン、カバレッジを確保する事ができる。   That is, the offset value determination unit 120 for each CNR changes the offset value according to the expected degree of improvement in reception performance for each beamforming multi-antenna reception method, so that the reception value is improved in accordance with the improvement in reception performance. Margin and coverage can be secured.

1〜4 移動端末
5 基地局
101 各RF復調部
102 各FFT部
103 各サブキャリア分離部
104 アンテナ重み計算部
105 合成信号生成部
106 リファレンスシグナル復調部
107 インフォーメーションシンボル復調部
108 受信情報
109 CNR計算部
110 フィードバック情報決定部
111 送信情報
112 アップリンクリファレンスシグナル付与部
113 フィードバック信号付与部
114 チャネル符号化部
115 RF変調部
120 オフセット値決定部
501 入力信号
502 ダウンリンクリファレンスシグナル付与部
502 各ダウンリンクリファレンスシグナル付与部
503 各チャネル符号化部
505 多重化部
506 IFFT
507 RF変調部
508 RF復調部
509 タイミング分離部
511 各フィードバック信号復調部
512 各チャネル復号部
513 出力信号
514 送信出力決定部
1 to 4 mobile terminals 5 base stations 101 RF demodulation units 102 FFT units 103 Subcarrier separation units 104 Antenna weight calculation units 105 Composite signal generation units 106 Reference signal demodulation units 107 Information symbol demodulation units 108 Reception information 109 CNR calculation Unit 110 feedback information determination unit 111 transmission information 112 uplink reference signal addition unit 113 feedback signal addition unit 114 channel coding unit 115 RF modulation unit 120 offset value determination unit 501 input signal 502 downlink reference signal addition unit 502 each downlink reference Signal giving section 503 Each channel coding section 505 Multiplexing section 506 IFFT
507 RF modulation unit 508 RF demodulation unit 509 timing separation unit 511 each feedback signal demodulation unit 512 each channel decoding unit 513 output signal 514 transmission output determination unit

Claims (3)

基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する移動端末において、
複数のアンテナと、
それぞれのアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求める計算部と、
前記アンテナアレイ受信方式で用いられる受信信号の合成アルゴリズム毎にオフセット値を決定するオフセット値決定部と、
前記受信品質と前記決定されたオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するフィードバック情報決定部とを備え、
前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信することを特徴とする移動端末。
In a mobile terminal that transmits a feedback signal when performing transmission output control with a base station,
Multiple antennas,
A calculation unit that obtains reception quality based on a combined signal obtained from an antenna array reception method and a known signal from each antenna,
An offset value determination unit that determines an offset value for each reception signal combining algorithm used in the antenna array reception method;
A feedback information determination unit that determines feedback information based on the reception quality and the determined offset value;
A mobile terminal that transmits a feedback signal based on the feedback information to the base station.
移動端末と基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する無線通信システムにおいて、
前記移動端末は、
複数のアンテナと、
それぞれのアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求める計算部と、
前記アンテナアレイ受信方式で用いられる受信信号の合成アルゴリズム毎にオフセット値を決定するオフセット値決定部と、
前記受信品質と前記決定されたオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するフィードバック情報決定部とを備え、
前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信することを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system that transmits a feedback signal when performing transmission output control between a mobile terminal and a base station,
The mobile terminal
Multiple antennas,
A calculation unit that obtains reception quality based on a combined signal obtained from an antenna array reception method and a known signal from each antenna,
An offset value determination unit that determines an offset value for each reception signal combining algorithm used in the antenna array reception method;
A feedback information determination unit that determines feedback information based on the reception quality and the determined offset value;
A wireless communication system, wherein a feedback signal based on the feedback information is transmitted to the base station.
基地局との間で送信出力制御を行う際にフィードバック信号を送信する移動端末は、
複数のアンテナからの受信信号をアンテナアレイ受信方式で得られた合成信号と既知信号とに基づいて受信品質を求めるステップと、
前記アンテナアレイ受信方式で用いられる受信信号の合成アルゴリズム毎にオフセット値を決定するステップと、
前記受信品質と前記決定されたオフセット値とに基づいてフィードバック情報を決定するステップと、
前記フィードバック情報に基づいたフィードバック信号を前記基地局に送信するステップとを備えたことを特徴とする無線通信方法。
A mobile terminal that transmits a feedback signal when performing transmission output control with a base station,
Receiving reception signals from a plurality of antennas based on a combined signal obtained by an antenna array reception method and a known signal, and obtaining reception quality;
Determining an offset value for each received signal synthesis algorithm used in the antenna array reception method;
Determining feedback information based on the received quality and the determined offset value;
And a step of transmitting a feedback signal based on the feedback information to the base station.
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