JP3747405B2 - Antenna verification method and antenna verification processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信ダイバーシチ方式を適用した移動通信システムに於けるアンテナベリフィケーション方法及びアンテナベリフィケーション処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5はW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access;広帯域符号分割多元接続)システムの基本構成の説明図であり、送信ダイバーシチ方式を適用しない場合の基地局の送信機能と端末局(移動局)の受信機能との概要を示し、51は基地局のアンテナ、52は合成部、53,54は拡散部、55はCPICH(共通パイロットチャネル)データ部、56はDPCH(個別チャネル)データ部、61は端末局のアンテナ、62,63は逆拡散部を示す。
【0003】
基地局は、CPICHデータx(C) を拡散部53に於いてCPICHコードにより拡散処理し、又DPCHデータx(D) を拡散部54に於いてDPCHコードにより拡散処理して、合成部52により合成(直交変調)し、無線周波数に変換し、アンテナ51から送信する。基地局と端末局との間の伝搬路の複素振幅係数をαとすると、CPICHデータx(C) とDPCHデータx(D) とは同一の複素振幅変動を受けることになり、端末局は、アンテナ61により受信して直交復調し、逆拡散部62に於いてCPICHコードで逆拡散処理してデータαx(C) 、又逆拡散部63に於いてDPCHコードで逆拡散処理してデータαx(D) が得られる。
【0004】
図6はW−CDMAシステムに於ける受信装置の要部を示すものであり、71はアンテナ、72はダウンコンバータ、73はAGCアンプ、74はAD変換器(A/D)、75はチャネル推定部、76は逆拡散部、77は同期検波部を示す。アンテナ71による無線周波数の受信信号をダウンコンバータ72によりベースバンドの信号に変換し、AGCアンプ73により一定のレベルに増幅し、AD変換器74によりディジタル信号に変換し、逆拡散部76に於いて逆拡散コードを用いて逆拡散処理を行い、又チャネル推定部75に於いて前述のCPICHデータを基にチャネル推定を行って、同期検波部77により同期検波してチャネルデータを出力する。
【0005】
W−CDMAシステムに於いては、送信ダイバーシチ方式を適用する場合が一般的であり、例えば、図7に示すように、基地局に2本の第1,第2のアンテナ#1,#2を所定の間隔で配置して、同一のデータを送信するものである。第1のアンテナ#1から個別チャネルデータx1(D) と共通パイロットチャネルデータx1(C) とを送信し、第2のアンテナ#2から個別チャネルデータx2(D) と共通パイロットチャネルデータx2(C) とを送信する。この場合、基地局の第1のアンテナ#1と端末局のアンテナとの間の伝搬路による複素振幅係数をα、基地局の第2のアンテナ#2と端末局のアンテナとの間の伝搬路による複素振幅係数をβとすると、端末局のアンテナにより受信される個別チャネルデータと、共通パイロットチャネルデータとは、αx1(D) +βx2(D) と、αx1(C) +βx2(C) として示すものとなる。
【0006】
この場合の複素振幅係数α,βが同一のベクトル方向を示す場合は、送信ダイバーシチ方式を適用したことにより受信利得が大きくなるが、例えば、図8のI,Q軸により示す複素振幅係数α,βの向きがほぼ反対方向であると、受信利得は零に近くなる。そこで、この複素振幅係数α,βの位相差情報wf を基地局にフィードバック情報として通知することにより、基地局は、例えば、第2のアンテナ#2から送信する個別チャネルデータx2(D) に複素重み係数wを乗算して送信する。
【0007】
それにより、端末局で受信した個別チャネルデータx2(D) は、w・βが乗算された状態となり、一点鎖線矢印で示すように、複素重み係数αとほぼ同じ向きとなるように変更することができる。従って、第1のアンテナ#1による個別チャネルデータαx1(D) と、第2のアンテナ#2による個別チャネルデータwβx2(D) とは、同一の象限に存在することになり、合成することにより受信利得を大きくすることができる。この場合、個別チャネルデータに対してのみ複素重み係数wを乗算し、共通パイロットチャネルデータに対しては複素重み係数wを乗算しないで、基地局の第2のアンテナ#2から送信する。
【0008】
前述のように、基地局に於いて複素重み係数wを乗算する為に、端末局から位相差情報wf をフィードバック情報として基地局へ送信するものであり、例えば、図9に示すように、端末局82の逆拡散部83に於いてCPICHコードで逆拡散し、平均化部84に於いて基地局81のアンテナ#1によるパイロットパターンで平均化して、複素振幅係数αを求め、又平均化部85に於いて基地局81のアンテナ#2によるパイロットパターンで平均化して、複素振幅係数βを求めて、位相比較部86に於いて複素振幅係数α,βの位相差を求め、この位相差情報wf をフィードバック情報として基地局81へ送信する。基地局81は、フィードバック情報を基に前述の複素重み係数wを決定して、個別チャネルデータの位相と振幅とを調整して第2のアンテナ#2から送信する。なお、共通パイロットチャネルデータは、第1,第2のアンテナ#1,#2から同一の位相及び振幅として送信する。
【0009】
端末局82は、基地局81の第1,第2のアンテナ#1,#2対応の共通パイロットチャネルデータを検出する必要がある。しかし、送信ダイバーシチ方式に於いては、同一の拡散コードを用いているから、第1,第2のアンテナ#1,#2から同一のシンボルパターンの共通パイロットチャネルデータを送信した場合、逆拡散処理のみでは分離できないことになる。そこで、第1,第2のアンテナ#1,#2対応の共通パイロットチャネルは、互いに直交するシンボルパターンとする。
【0010】
例えば、図10の(A)に示すCPICHスロットフォーマットのように、1スロット(slot)の周期で、直交するシンボルパターンとする。又(B)に示すDPCHスロットフォーマットのように、データDataは同一のシンボルパターンであるが、第1のアンテナ#1対応のパイロットpilot1と、第2のアンテナ#2対応のパイロットpilot2とは直交するシンボルパターンとする。
【0011】
従って、端末局82の逆拡散部83に於いてCPICHコードにより逆拡散し、平均化部84に於いて第1のアンテナ#1対応のシンボルパターンを乗算して平均化することにより、第1のアンテナ#1対応のCPICHデータを得ることができ、又平均化部85に於いて第2のアンテナ#2対応のシンボルパターンを乗算して平均化することにより、第2のアンテナ#2対応のCPICHデータを得ることができる。このように、第1,第2のアンテナ#1,#2対応のCPICHデータを分離して検出することができるから、それぞれの複素振幅係数α,βを求めることができる。そして、位相比較部86に於いて位相差wf を求めて、フィードバック情報とする。
【0012】
送信ダイバーシチ方式を適用しない場合、例えば、図11に示すように、DPCH逆拡散部91に於いてDPCHコードにより逆拡散して、乗算器(同期検波部)94に入力し、又CPICH逆拡散部92に於いてCPICHコードにより逆拡散して、乗算器94に入力することにより、個別チャネルの逆拡散出力信号に、共通パイロットチャネルのチャネル推定値を乗算して個別チャネルデータを出力することができる。
【0013】
一方、送信ダイバーシチ方式を適用した場合は、例えば、図12に示すように、DPCH逆拡散部101に於いてDPCHコードにより逆拡散して乗算器(同期検波部)107に入力する。又CPICH逆拡散部102に於いてCPICHコードにより逆拡散し、平均化部103,104に於いて第1,第2のアンテナ#1,#2対応のパイロットパターンで平均化処理する。平均化部104により平均化した第1のアンテナ#1対応の共通パイロットチャネルデータは、複素振幅係数αを乗算した値に相当し、又平均化部105による平均化した第2のアンテナ#2対応の共通パイロットチャネルデータに、複素振幅係数βを乗算した値に相当する。この場合、α≠βであるから、第2のアンテナ#2対応の受信共通パイロットチャネルデータに、基地局に於いて第2のアンテナ#2対応の個別チャネルデータに乗算した複素重み係数wに相当する複素重み係数wv を乗算して、αと、β×wv とのベクトルがほぼ同じくなるようにして、加算器106により加算し、乗算器107に、複素共役数として入力する。それによって、乗算器107から個別チャネルデータを出力することができる。
【0014】
この場合、基地局では、端末局からのフィードバック情報wf を用いて複素重み係数wを決定するものであり、伝送誤りを無視できない電波の伝搬環境では、基地局で決定した複素重み係数wを、端末局に於いては正確に推定できないものである。そこで、端末局では、基地局へ送信するフィードバック情報wf を基に複素重み係数の推定値wv を求めるものである。アンテナベリフィケーション(Antenna Verification)は、共通パイロットチャネル(CPICH)推定値と、個別チャネル(DPCH)推定値とフィードバック情報とから、最も確からしい複素重み係数wv を求める処理である。
【0015】
送信ダイバーシチ方式に於いては、STTDモード、クローズドループモード1,クローズドループモード2等が知られており、例えば、クローズドループモード1に於いては、図13に示す4種類の複素重み係数が用いられている。即ち、(a,a),(a,−a),(−a,−a),(−a,a)として示すように、2ビットで表現できるものである。しかし、端末局から基地局へのフィードバック情報には1ビット分のみが割当てられている為、I軸情報と、Q軸情報とをスロット毎に交互に送信することになる。その場合、2ビット構成のI軸情報を2スロットを用いて送信し、同様に、2ビット構成のQ軸情報を、I軸情報の2スロットに対して1スロット分シフトした位相関係の2スロットを用いて送信する。
【0016】
又端末局は、マルチパスを介して基地局からの電波を受信する場合が一般的であり、従って、受信電力が大きい順で所定数のパスについてそれぞれ受信処理して合成する構成が適用されるものであり、その場合のパスi=1〜i=Nについて、i番目のパスのスロット毎の前述の複素重み係数wv に相当するアンテナベリフィケーションの為の値Vi (チャネル推定値)は、次の(1)式により求めることができる。
【数1】
【0017】
この(1)式は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)によるアンテナベリフィケーションについてのAnnex Aの説明内容を基にしたものである。又(1)式のσ2 は、
σ2 =(ID )2 +γ2 (IC )2
であり、(ID )2 ,(IC )2 は、それぞれDPCHデータのパイロット部と、CPICHパイロットとの分散を示す。
【0018】
又フィードバック情報をアンテナベリフィケーションの値に反映させる程度を示す定数をχとする。この定数χは、χ=0によりフィードバック情報を反映させないことを示し、又χ=∞によりフィードバック情報のみを用いることを示す。そして、スロット番号が偶数の場合に、例えば、フィードバック情報がπであると、T=χln(96/4)=3.178χ、又0であると、T=χln(4/96)=−3.178χとすることができる。なお、(96/4)は、フィードバック情報が正しく伝送される確率を96%とし、又伝送誤りの確率を4%とした場合の比を示すもので、W−CDMAシステムに於ける伝送誤り率は4%程度である。
【0019】
そして、次の(2)式の条件が成立する場合は、x0 =0、成立しない場合は、x0 =πとする。
【数2】
ただし、(i=1)から(i=N)までのパス(path)についての前述の値Vi の累積値の実数部(Re)を示す。
【0020】
又スロット番号が奇数の場合、フィードバック情報が−π/2であると、T=χln(96/4)=3.178χ、又π/2であると、T=χln(4/96)=−3.178χとする。そして、(3)式の条件が成立する場合、x1 =π/2、成立しない場合、x1 =−π/2とする。
【数3】
ただし、(i=1)から(i=N)までのパス(path)についての前述の値Vi の累積値の虚数部(Im)を示す。
【0021】
前述のx0 ,x1 により、共通パイロットチャネルCPICHの位相φは、次の(4)式に示すように推定することができる。
【数4】
【0022】
前述の(1)式に従った従来のアンテナベリフィケーション処理部は、図14に示す構成を有するものであり、111はCPICH逆拡散部、112はDPCH逆拡散部、113はアンテナ#2平均化部、114はアンテナ#2パイロット部平均化部、115,116は分散算出部、117,118は電力化処理部、119,124は逆数部(1/x)、120,122,125は乗算器、121は平方根算出部(√)、123は加算器を示す。又分散算出部115,116は、下方に示すように、電力化部131,134と、平均化部132,133と、加算器135とから構成されている。
【0023】
CPICH逆拡散部111によりCPICHコードで逆拡散し、アンテナ#2平均化部113により第2のアンテナ#2対応のパイロットパターンに従って平均化して、CPICHデータの平均値hC を求め、その複素共役hC*を乗算器125に入力する。又DPCH逆拡散部112によりDPCHコードで逆拡散し、アンテナ#2パイロット部平均化部114により第2のアンテナ#2対応のCPCHパイロットパターンに従って平均化し、DPCHパイロット部の平均値hD を求めて乗算器125に入力する。
【0024】
又電力比を示すγは、γ=(DPCH平均電力/CPICH平均電力)1/2 により求めるもので、電力化部117,118によりhC ,hD を電力値とし、CPICH平均電力を逆数部119により逆数とし、乗算器120により前述のγを求める式の括弧内の値を求め、平方根算出部121により平方根を求めて、乗算器125に入力する。従って、前述の(1)式の分母に相当する値を乗算器125に入力したことになる。なお、21/2 は定数であるから、図示を省略した手段により乗算器125に入力して乗算することができる。
【0025】
又前述の(1)式の分母の雑音電力σ2 は、
σ2 =(ID )2 +γ2 (IC )2
として求めることができるもので、従って、分散算出部115,116と乗算器122と加算器123とにより求めることができる。分散算出部115,116は、電力化部131に電力値とし、平均化部133により平均化した値と、平均化部132により平均化し、電力化部134による電力値との差分を出力する。又分散出力部115の出力に、DPCH平均電力とCPICH平均電力との電力比を示すγ2 を乗算器122に於いて乗算し、加算器123に於いて加算することにより、雑音電力σ2 を求め、逆数部124により1/σ2 を求めて乗算器125に入力する。
【0026】
図15は従来例のシミュレーション結果の説明図であり、横軸は(2)式及び(3)式の条件式のTを求める為の定数χ、縦軸はアンテナベリフィケーションの誤り率とし、各種の電波の伝搬環境や送信パワー等を想定したcase1〜case6のシミュレーション結果を示す。この場合、定数χの値を0から次第に増加するに従って誤り率が小さくなり、1.5〜2近傍に於いて最小となる。それより増加すると、図示を省略しているが、誤り率が大きくなる。従って、シミュレーション結果から、フィードバック情報を反映させる程度を示す定数χの最適値は、前述の従来例に於いては、1.5〜2近傍の値であることが判る。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
送信ダイバーシチ方式を適用した従来例に於けるアンテナベリフィケーションは、前述の(1)式に従った構成及び処理を実行するものであり、従って、アンテナベリフィケーションの為の構成は、図14に示すように、回路規模が大きくなる問題があった。又プロセッサの演算機能により処理する場合でも、ステップ数が多くなる問題があった。
本発明は、送信ダイバーシチ方式に於けるアンテナベリフィケーション処理を簡単化することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナベリフィケーション方法は、図1を参照して説明すると、第1,第2のアンテナ#1,#2を有する基地局1を用いた送信ダイバーシチ方式に於けるアンテナベリフィケーション方法であって、基地局1を送信側、端末局を受信側として、送信側からの送信信号に多重化する共通パイロットチャネルと個別チャネルとにより送信する既知信号を、受信側に於いて受信して、前記共通パイロットチャネルと個別チャネルとに分離し、各チャネルの信号から前記既知信号を除去して求めた共通パイロットチャネルの推定値hCの複素共役hC*と、個別チャネルの推定値hDとを基に、アンテナベリフィケーション処理部6によりパス対応の値Viを
Vi=(hDhC*)/|(hDhC*)|
により求め、このパス対応の値Viの加算値と、受信側から送信側に送信するフィードバック情報wfを基にした定数との条件を判定して、個別チャネルのデータに乗算する複素重み係数を求める過程を含むものである。
【0029】
又受信側から送信側に、フィードバック情報wf を、I軸情報とQ軸情報とし且つ相互に1スロット分シフトした2スロットを用いて送信し、受信側に於いて、フィードバック情報wf のI軸情報とQ軸情報とを基に推定したI軸側の尤度情報とQ軸側の尤度情報とを、それぞれ2スロット分について求めて加算し、フィードバック情報wf を基にした定数との条件を判定して、個別チャネルのデータに乗算する複素重み係数を求める過程を含むものである。又フィードバック情報wf のI軸情報とQ軸情報との何れか一方は、位相情報の更新後の1スロット分についての尤度情報を用い、他方は、位相情報の更新前の2スロット分についての尤度情報を加算して、フィードバック情報wf を基にした定数との条件を判定して、個別チャネルのデータに乗算する複素重み係数を求める過程を含むことができる。
【0030】
又本発明のアンテナベリフィケーション処理装置は、受信パス対応の共通パイロットチャネルデータを共通パイロットチャネルコードで逆拡散処理するCPICH逆拡散部と、このCPICH逆拡散部の出力信号を共通パイロットのシンボルパターンを用いて平均化する平均化部と、受信パス対応の個別チャネルデータを個別チャネルコードで逆拡散処理するDPCH逆拡散部と、このDPCH逆拡散部の出力信号を個別チャネルパイロット部のシンボルパターンを用いて平均化する平均化部と、この平均化部からの個別チャネルパイロット部の平均値と、共通パイロットデータの平均値の複素共役とを乗算する第1の乗算器と、この第1の乗算器の出力信号を電力値に変換して逆数を求める手段と、この手段からの逆数と第1の乗算器の出力信号とを乗算してパス対応のベリフィケーションの為のパス対応の値Vi を出力する第2の乗算器とを含む構成を有するものである。又スロット毎に求めたパス対応の値Vi のI軸成分とQ軸成分とを2スロット分加算する手段を含むことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の態様の要部説明図であり、1は送信側としての基地局、#1,#2は基地局の第1,第2のアンテナ、2は携帯電話機等の受信側としての端末局、3は端末局のアンテナ、4は送受信部、5は受信処理部、6はアンテナベリフィケーション処理部、7は送信処理部、8は送受信制御部を示す。
【0032】
基地局1は、第1のアンテナ#1から、個別チャネルデータx1(D) と共通パイロットチャネルデータx1(C) とを送信し、端末局2に対しては、第2のアンテナ#2から、その端末局2からのフィードバック情報wf を基に決定した複素重み係数wを乗算した個別チャネルデータx2(D) と、この複素重み係数wを乗算しない共通パイロットチャネルデータx2(C) とを送信する。この場合、基地局1の第1のアンテナ#1と端末局2のアンテナ3との間の伝搬路による複素振幅係数をα、基地局1の第2のアンテナ#2と端末局2のアンテナ3との間の伝搬路による複素振幅係数をβとすると、端末局2のアンテナ3により受信される個別チャネルデータと、共通パイロットチャネルデータとは、αx1(D) +βx2(D) と、αx1(C) +βx2(C) として受信される。
【0033】
この端末局2では、アンテナ3を介して送受信部4により受信した信号を、受信処理部5に於いて処理する。この受信処理部5は、複数のパス対応のフィンガー部,サーチャ部,RAKE合成部等を含み、前述のように、基地局1の第1,第2のアンテナ#1,#2対応のCPICHデータを分離して検出し、それぞれの複素振幅係数α,βを求めて、それらの位相差情報wf をフィードバック情報とし、送受信制御部8の制御に従って、送信処理部7から送受信部4を介してアンテナ3から基地局1へ送信する。
【0034】
又端末局2に於いては、アンテナベリフィケーション処理部6により、基地局1の第2のアンテナ#2から複素重み係数wを乗算されたDPCHデータに対する複素重み係数の推定値を求めるアンテナベリフィケーション処理を行うものであり、このアンテナベリフィケーション処理部6は、次の(5)式に示す構成を有するものである。
【数5】
【0035】
即ち、σやγを含まない条件式に従った構成とすることにより、回路規模の縮小並びに処理ステップの簡単化を図ることができるもので、前述の(1)式から、前述の(5)式は次のようにして導出できる。先ず、(1)式を(6)式のように変形する。
【数6】
【0036】
この(6)式の右辺の第1項を前述の(7)式とすると、γがhD とhC との電力比を示すから、Aの平均値は前述の(8)式で表すことができる。このAの平均値を示す(8)式は、雑音電力の平均値とDPCHパイロット部の平均値との比、即ち、S/Nを示すことになり、伝搬路を介した通信の動作点に於いてはS/Nはほぼ一定になるから、(7)式のAの平均値を示す(8)式は、ほぼ定数と見做すことができる。従って、(6)式のように、アンテナベリフィケーションの為のi番目のパス対応の値Vi (チャネル推定値)を正規化した値として用いることができる。
【0037】
図2は、本発明の実施の形態の要部説明図であり、図1のアンテナベリフィケーション処理部6の構成を示し、11はCPICH逆拡散部、12はDPCH逆拡散部、13はアンテナ#2平均化部、14はアンテナ#2パイロット部平均化部、15は第1の乗算器、16は電力化部、17は平方根処理部(√)、18は逆数部(1/x)、19は第2の乗算器を示す。
【0038】
CPICH逆拡散部11によりCPICHコードで逆拡散し、アンテナ#2平均化部13により、基地局の第2のアンテナ#2対応のパイロットのシンボルパターンに従って平均化して、CPICHデータの平均値hC を求め、その複素共役hC*を第1の乗算器15に入力する。又DPCH逆拡散部12によりDPCHコードで逆拡散し、アンテナ#2パイロット部平均化部14により、基地局の第2のアンテナ#2対応のDPCHパイロットのシンボルパターンに従って平均化し、DPCHパイロット部の平均値hD を求めて第1の乗算器15に入力する。即ち、(5)式の分子の演算機能を示すものとなる。
【0039】
又第1の乗算器15の出力信号hD hC*を電力化部16に入力して電力値とし、平方根算出部17により平方根を求め、逆数部18により逆数として第2の乗算器19に入力する。即ち、第1の乗算器15の出力を基にした(5)式の分母の算出手段を示すものとなる。従って、乗算器19から(5)式のi番目のパス対応のアンテナベリフィケーションの為の値Vi を求めることができる。
【0040】
前述のように、従来例の図14に示す構成と、本発明の実施の形態の図2に示す構成とを比較すると明らかなように、本発明によれば、γやσを含まない処理でパス対応の値Vi を求めることができるから、回路規模を著しく縮小することが可能となる。
【0041】
図3は本発明の実施の形態に於けるシミュレーション結果の説明図であり、横軸は定数χ、縦軸はアンテナベリフィケーションの誤り率として、各種の電波の伝搬環境や送信パワー等を想定したcase1〜case6のシミュレーション結果を示す。図15に示す従来例のシミュレーション結果と比較して、定数χの値が小さいのは、前述の(5)式に示すように正規化を行ったことによるものであり、フィードバック情報を反映させる程度を示す定数χは、ほぼ0.1近傍で誤り率が最小となる。この定数χを用いて前述の(2)式と(3)式との条件式に従って、共通パイロットチャネルの位相を判定することができる。
【0042】
又前述のように、クローズドループモード1に於いては、端末局から基地局へ送信するフィードバック情報に対して、1ビット分のみが割当てれらているから、端末局は、複素重み係数のI軸情報とQ軸情報とを、1スロット分シフトした状態で、2スロットを用いて送信する。従って、複素重み係数は、I軸側とQ軸側とが交互に更新されることになり、I軸側又はQ軸側のみに着目すると、2スロットおきに変化することになる。そこで、各スロットの復調に用いる複素重み係数wv を求める時に、その前後のスロットも含めて、複素重み係数wv の推定精度を向上することができる。
【0043】
例えば、図4の(A)に示すように、I,Q軸対応のフィードバック情報は、それぞれ2スロット分を用いて送信するから、それぞれ矢印で示すタイミングが位相情報の更新タイミングを示す。そして、スロット32についてのアンテナベリフィケーション処理を行う為の値Vi 2 を求める場合、その前後のスロット31,33のアンテナベリフィケーション処理を行う為の値Vi 1 ,Vi 3 も用いるものである。即ち、I軸側の更新タイミング後のスロット31,32と、Q軸側の更新タイミング後のスロット32,33との情報を用いる。
【0044】
即ち、スロット32に於けるI軸側の尤度情報は、前のスロット31の尤度情報とスロット32の尤度情報との和のRe(Vi 1 +Vi 2 )、Q軸側の尤度情報は、スロット32の尤度情報と次のスロット33の尤度情報との和のIm(Vi 2 +Vi 3 )とすることができる。なお、記号1,2,3は、指数ではなく、スロット31,32,33対応のスロット番号を示す。又スロット33に於いては、I軸側の尤度情報を、Re(Vi 2 +Vi 3 )、Q軸側の尤度情報を、Im(Vi 3 +Vi 4 )とすることができる。このような処理により、アンテナベリフィケーション処理の精度を向上することができる。なお、このような処理手段は、例えば、図2に於ける値Vi を3スロット分蓄積する手段と、加算手段とにより容易に実現することができる。
【0045】
伝搬路の雑音がガウス雑音であると仮定すると、DPCHデータはガウス分布に従った確率で変動する。従って、DPCHデータの複素重み係数が、例えば、図13に於ける複素重み係数(a,a),(a,−a),(−a,−a),(−a,a)の何れになるかを示す尤度は、その図13の4点からのガウス分布に比例した値となる。このような点から、注目スロットの前後のスロットの推定値を用いることにより、推定精度を向上できるものである。その場合、例えば、前述の(2)式による条件式は、次の(9)式により表すことができる。
【数7】
同様に、(3)式のIm(Vi )は、Im(Vi 2 +Vi 3 )とした条件式とすることができる。
【0046】
又前述の注目スロット32の次のスロット33の情報を待つことになり、その場合の遅延を許容できない時は、図4の(B)に示すように、例えば、Q軸側の矢印で示す更新タイミング後の注目スロット42の前のスロット41のI軸側の情報を用いることができる。この場合、Q軸側の情報は、位相情報の更新タイミングによって更新されるから、I,Q軸側の尤度情報は、それぞれRe(Vi 1 +Vi 2 )、Im(Vi 2 )として表すことができる。なお、次のスロットに於いては、Re(Vi 2 )、Im(Vi 2 +Vi 3 )とする。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、送信ダイバーシチ方式を適用した移動通信システムに於いて、基地局1等の第1,第2のアンテナ#1,#2からの送信信号を受信する端末局2等の受信側は、複数のパスを介して受信するから、パス対応のアンテナベリフィケーションの為の値Vi を、共通パイロットチャネルのパイロットデータの平均値と、個別チャネルのパイロット部の平均値とを用いて求めるもので、従来例のように、電力比γや雑音電力σ等を用いるものではないから、回路規模を縮小し、又処理ステップを削減することが可能となる。又複数スロットについての尤度情報を加算して前述の値Vi を求めることにより、アンテナベリフィケーションの精度を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の原理説明図である。
【図2】本発明の実施の形態の要部説明図である。
【図3】本発明の実施の形態に於けるシミュレーション結果の説明図である。
【図4】アンテナベリフィケーション処理に用いるスロットの説明図である。
【図5】W−CDMAシステムの基本構成の説明図である。
【図6】受信装置の要部説明図である。
【図7】送信ダイバーシチの説明図である。
【図8】受信信号ベクトルの説明図である。
【図9】フィードバック情報経路の説明図である。
【図10】スロットフォーマットの説明図である。
【図11】個別チャネル(DPCH)の復調手段の説明図である。
【図12】送信ダイバーシチ適用時の個別チャネル(DPCH)の復調手段の説明図である。
【図13】重み付けの説明図である。
【図14】アンテナベリフィケーション処理部の説明図である。
【図15】従来例のシミュレーション結果の説明図である。
【符号の説明】
1 基地局
#1,#2 第1,第2のアンテナ
2 端末局
3 アンテナ
4 送受信部
5 受信処理部
6 アンテナベリフィケーション処理部
7 送信処理部
8 送受信制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna verification method and an antenna verification processing apparatus in a mobile communication system to which a transmission diversity method is applied.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a basic configuration of a W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) system, in which a transmission function of a base station and a terminal station (mobile station) when a transmission diversity method is not applied. An overview of the reception function is shown, 51 is an antenna of a base station, 52 is a combining unit, 53 and 54 are spreading units, 55 is a CPICH (common pilot channel) data unit, 56 is a DPCH (dedicated channel) data unit, and 61 is
[0003]
The base station uses CPICH data x(C)Is spread by the CPICH code in the spreading
[0004]
FIG. 6 shows a main part of a receiving apparatus in the W-CDMA system, where 71 is an antenna, 72 is a down converter, 73 is an AGC amplifier, 74 is an AD converter (A / D), and 75 is channel estimation. , 76 denotes a despreading unit, and 77 denotes a synchronous detection unit. A radio frequency reception signal from the
[0005]
In the W-CDMA system, a transmission diversity method is generally applied. For example, as shown in FIG. 7, two first and
[0006]
In this case, when the complex amplitude coefficients α and β indicate the same vector direction, the reception gain is increased by applying the transmission diversity method. For example, the complex amplitude coefficients α and β indicated by the I and Q axes in FIG. When the direction of β is almost opposite, the reception gain is close to zero. Therefore, the phase difference information w of the complex amplitude coefficients α and βfTo the base station as feedback information, the base station, for example, transmits dedicated channel data x2 transmitted from the second antenna # 2.(D)Is multiplied by a complex weight coefficient w and transmitted.
[0007]
Thereby, individual channel data x2 received by the terminal station(D)Is multiplied by w · β, and can be changed so as to be in substantially the same direction as the complex weighting factor α, as indicated by a one-dot chain line arrow. Therefore, the dedicated channel data αx1 by the
[0008]
As described above, in order to multiply the complex weighting factor w at the base station, the phase difference information w is received from the terminal station.fIs transmitted to the base station as feedback information. For example, as shown in FIG. 9, the despreading
[0009]
The
[0010]
For example, as in the CPICH slot format shown in FIG. 10A, the symbol pattern is orthogonal with a period of 1 slot. Also, as in the DPCH slot format shown in (B), the data Data has the same symbol pattern, but the
[0011]
Therefore, despreading by the CPICH code is performed in the despreading
[0012]
When the transmission diversity method is not applied, for example, as shown in FIG. 11, the DPCH despreading
[0013]
On the other hand, when the transmission diversity method is applied, for example, as shown in FIG. 12, the DPCH despreading
[0014]
In this case, in the base station, feedback information w from the terminal stationfThe complex weighting factor w is determined by using the base station. In a radio wave propagation environment where transmission errors cannot be ignored, the complex weighting factor w determined by the base station cannot be accurately estimated at the terminal station. Therefore, in the terminal station, feedback information w to be transmitted to the base stationfBased on the complex weight coefficient estimate wvIs what you want. Antenna verification is based on the common pilot channel (CPICH) estimated value, the dedicated channel (DPCH) estimated value, and the feedback information.vIs a process for obtaining.
[0015]
In the transmission diversity system, STTD mode, closed
[0016]
Also, the terminal station generally receives radio waves from the base station via multipaths, and therefore, a configuration is applied in which reception processing is performed for a predetermined number of paths in descending order of reception power. For the paths i = 1 to i = N in that case, the above-described complex weight coefficient w for each slot of the i-th pathvValue V for antenna verification equivalent toi(Channel estimation value) can be obtained by the following equation (1).
[Expression 1]
[0017]
This equation (1) is based on the description of Annex A regarding antenna verification by 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Also, σ in equation (1)2Is
σ2= (ID)2+ Γ2(IC)2
And (ID)2, (IC)2Indicates the dispersion of the pilot part of the DPCH data and the CPICH pilot, respectively.
[0018]
A constant indicating the degree to which the feedback information is reflected in the antenna verification value is χ. This constant χ indicates that feedback information is not reflected when χ = 0, and indicates that only feedback information is used when χ = ∞. If the slot number is an even number, for example, if the feedback information is π, T = χln (96/4) = 3.178χ, and if 0, T = χln (4/96) = − 3 .178χ. Note that (96/4) indicates the ratio when the probability that the feedback information is correctly transmitted is 96% and the probability of transmission error is 4%, and the transmission error rate in the W-CDMA system. Is about 4%.
[0019]
If the condition of the following equation (2) is satisfied, x0= 0, x if not true0= Π.
[Expression 2]
However, the above-described value V for the path from (i = 1) to (i = N)iThe real part (Re) of the cumulative value of
[0020]
When the slot number is an odd number, if the feedback information is -π / 2, T = χln (96/4) = 3.178χ, and if π / 2, T = χln (4/96) =- 3.178. When the condition of the expression (3) is satisfied, x1= Π / 2, x if not true, x1= −π / 2.
[Equation 3]
However, the above-described value V for the path from (i = 1) to (i = N)iThe imaginary part (Im) of the cumulative value of
[0021]
X mentioned above0, X1Thus, the phase φ of the common pilot channel CPICH can be estimated as shown in the following equation (4).
[Expression 4]
[0022]
The conventional antenna verification processing unit according to the above equation (1) has the configuration shown in FIG. 14, where 111 is a CPICH despreading unit, 112 is a DPCH despreading unit, and 113 is an
[0023]
The
[0024]
Also, γ indicating the power ratio is γ = (DPCH average power / CPICH average power)1/2Is obtained by the
[0025]
Also, the noise power σ of the denominator of the above equation (1)2Is
σ2= (ID)2+ Γ2(IC)2
Therefore, it can be obtained by the
[0026]
FIG. 15 is an explanatory diagram of a simulation result of a conventional example, where the horizontal axis is a constant χ for obtaining T in the conditional expressions (2) and (3), and the vertical axis is an error rate of antenna verification. The simulation result of case1-case6 which assumed the propagation environment of various electromagnetic waves, transmission power, etc. is shown. In this case, the error rate decreases as the value of the constant χ gradually increases from 0, and becomes the minimum in the vicinity of 1.5-2. If it is further increased, the error rate is increased although illustration is omitted. Therefore, it can be seen from the simulation results that the optimum value of the constant χ indicating the degree to which the feedback information is reflected is a value in the vicinity of 1.5 to 2 in the above-described conventional example.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
The antenna verification in the conventional example to which the transmission diversity method is applied executes the configuration and processing according to the above-described equation (1). Therefore, the configuration for antenna verification is as shown in FIG. As shown in FIG. 2, there is a problem that the circuit scale becomes large. In addition, there is a problem that the number of steps is increased even when processing is performed by the arithmetic function of the processor.
An object of the present invention is to simplify the antenna verification processing in the transmission diversity system.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The antenna verification method of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The antenna verification method in the transmission diversity system using the
Vi= (HDhC *) / | (HDhC *) |
The value V corresponding to this pathiAnd the feedback information w transmitted from the receiving side to the transmitting sidefAnd a process of determining a condition with a constant based on the above and obtaining a complex weight coefficient for multiplying the data of the dedicated channel.
[0029]
Also, feedback information w from the receiving side to the sending sidefAre transmitted as two I-axis information and Q-axis information and shifted by one slot each other, and at the receiving side, feedback information wfThe I-axis side likelihood information and the Q-axis side likelihood information estimated based on the I-axis information and the Q-axis information are respectively obtained and added for two slots, and feedback information wfAnd a process of determining a condition with a constant based on the above and obtaining a complex weight coefficient for multiplying the data of the dedicated channel. Also feedback information wfOne of the I-axis information and the Q-axis information uses the likelihood information for one slot after the phase information is updated, and the other uses the likelihood information for two slots before the phase information is updated. Add the feedback information wfA process of determining a condition with a constant based on the above and determining a complex weight coefficient for multiplying the data of the dedicated channel can be included.
[0030]
The antenna verification processing apparatus of the present invention also includes a CPICH despreading unit that despreads the common pilot channel data corresponding to the reception path with a common pilot channel code, and outputs the output signal of the CPICH despreading unit to the common pilot symbol pattern. An averaging unit that averages the received channel, a DPCH despreading unit that despreads the dedicated channel data corresponding to the reception path with a dedicated channel code, and a symbol pattern of the dedicated channel pilot unit for the output signal of the DPCH despreading unit A first multiplier that multiplies the averaging unit to be averaged by using the average value of the dedicated channel pilot unit from the averaging unit and the complex conjugate of the average value of the common pilot data, and the first multiplication. Means for converting the output signal of the multiplier into a power value to obtain an inverse, and the inverse of the means and the output of the first multiplier. Path correspondence of the value V for the path corresponding Verification by multiplying the signaliAnd a second multiplier for outputting. The value V corresponding to the path obtained for each slotiMeans for adding the I-axis component and the Q-axis component for two slots.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part of an embodiment of the present invention, where 1 is a base station as a transmission side, # 1 and # 2 are first and second antennas of the base station, and 2 is reception of a mobile phone or the like As a terminal station, 3 is an antenna of the terminal station, 4 is a transmission / reception unit, 5 is a reception processing unit, 6 is an antenna verification processing unit, 7 is a transmission processing unit, and 8 is a transmission / reception control unit.
[0032]
The
[0033]
In the
[0034]
In the
[Equation 5]
[0035]
That is, by adopting a configuration according to the conditional expression that does not include σ and γ, the circuit scale can be reduced and the processing steps can be simplified. From the above equation (1), the above equation (5) can be achieved. The equation can be derived as follows. First, equation (1) is transformed into equation (6).
[Formula 6]
[0036]
If the first term on the right side of the equation (6) is the above equation (7), γ is h.DAnd hCThe average value of A can be expressed by the above-described equation (8). Equation (8) indicating the average value of A indicates the ratio between the average value of noise power and the average value of the DPCH pilot section, that is, S / N, and is used as an operating point for communication via the propagation path. In this case, since the S / N is substantially constant, the equation (8) indicating the average value of A in the equation (7) can be regarded as a substantially constant. Therefore, as shown in equation (6), the value V corresponding to the i-th path for antenna verification.i(Channel estimation value) can be used as a normalized value.
[0037]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a main part of the embodiment of the present invention, showing the configuration of the antenna verification processing unit 6 of FIG. 1, wherein 11 is a CPICH despreading unit, 12 is a DPCH despreading unit, and 13 is an
[0038]
The
[0039]
The output signal h of the first multiplier 15DhC *Is input to the
[0040]
As described above, as is clear when comparing the configuration shown in FIG. 14 of the conventional example with the configuration shown in FIG. 2 of the embodiment of the present invention, according to the present invention, the processing without γ and σ is performed. Value V corresponding to the pathiTherefore, the circuit scale can be remarkably reduced.
[0041]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the simulation results in the embodiment of the present invention, assuming that the horizontal axis is a constant χ, the vertical axis is an error rate of antenna verification, and various radio wave propagation environments and transmission powers are assumed. The simulation results of
[0042]
As described above, in
[0043]
For example, as shown in FIG. 4A, the feedback information corresponding to the I and Q axes is transmitted using two slots, and the timing indicated by the arrows indicates the update timing of the phase information. Then, the value V for performing antenna verification processing for the
[0044]
That is, the likelihood information on the I-axis side in the
[0045]
Assuming that the propagation path noise is Gaussian noise, the DPCH data varies with a probability according to the Gaussian distribution. Therefore, the complex weighting coefficient of DPCH data is, for example, any of the complex weighting coefficients (a, a), (a, -a), (-a, -a), (-a, a) in FIG. The likelihood indicating whether or not is a value proportional to the Gaussian distribution from the four points in FIG. From this point, the estimation accuracy can be improved by using the estimated values of the slots before and after the slot of interest. In that case, for example, the conditional expression based on the above-described expression (2) can be expressed by the following expression (9).
[Expression 7]
Similarly, Im (Vi) Is Im (Vi 2+ Vi Three).
[0046]
If the information in the slot 33 next to the slot of
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the mobile communication system to which the transmission diversity method is applied, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of relevant parts of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a simulation result in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of slots used for antenna verification processing;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a basic configuration of a W-CDMA system.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a main part of a receiving device.
FIG. 7 is an explanatory diagram of transmission diversity.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a received signal vector.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a feedback information path.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a slot format.
FIG. 11 is an explanatory diagram of dedicated channel (DPCH) demodulation means.
FIG. 12 is an explanatory diagram of dedicated channel (DPCH) demodulation means when transmission diversity is applied;
FIG. 13 is an explanatory diagram of weighting.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an antenna verification processing unit.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a simulation result of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 base station
# 1, # 2 First and second antennas
2 terminal stations
3 Antenna
4 Transceiver
5 Reception processing section
6 Antenna verification processing section
7 Transmission processor
8 Transmission / reception controller
Claims (5)
送信側からの送信信号に多重化する共通パイロットチャネルと個別チャネルとにより送信する既知信号を、受信側に於いて受信して、前記共通パイロットチャネルと個別チャネルとに分離し、各チャネルの信号から前記既知信号を除去して求めた共通パイロットチャネルの推定値hCの複素共役hC*と、個別チャネルの推定値hDとを基に、パス対応の値Viを
Vi=(hDhC*)/|(hDhC*)|
により求め、
該パス対応の値Viの加算値と、前記受信側から送信側に送信するフィードバック情報を基にした定数との条件を判定して、前記個別チャネルのデータに乗算する複素重み係数を求める過程を含む
ことを特徴とするアンテナベリフィケーション方法。In the antenna verification method in the transmission diversity system,
A known signal transmitted by the common pilot channel and the dedicated channel multiplexed on the transmission signal from the transmitting side is received at the receiving side, separated into the common pilot channel and the dedicated channel, and the signal of each channel Based on the complex conjugate h C * of the estimated value h C of the common pilot channel obtained by removing the known signal and the estimated value h D of the dedicated channel, the value V i corresponding to the path is expressed as V i = (h D h C *) / | (h D h C *) |
Sought by
A process of determining a condition of an addition value of the path-corresponding value V i and a constant based on feedback information transmitted from the reception side to the transmission side, and obtaining a complex weight coefficient for multiplying the data of the dedicated channel An antenna verification method comprising:
受信パス対応の共通パイロットチャネルデータを共通パイロットチャネルコードで逆拡散処理するCPICH逆拡散部と、該CPICH逆拡散部の出力信号を共通パイロットのシンボルパターンを用いて平均化する平均化部と、受信パス対応の個別チャネルデータを個別チャネルコードで逆拡散処理するDPCH逆拡散部と、該DPCH逆拡散部の出力信号を個別チャネルパイロット部のシンボルパターンを用いて平均化する平均化部と、該平均化部からの個別チャネルパイロット部の平均値と、前記共通パイロットデータの平均値の複素共役とを乗算する第1の乗算器と、該第1の乗算器の出力信号を電力値に変換して逆数を求める手段と、該手段からの逆数と前記第1の乗算器の出力信号とを乗算してパス対応のベリフィケーションの為のパス対応の値Viを出力する第2の乗算器とを含む構成を有する
ことを特徴とするアンテナベリフィケーション処理装置。In an antenna verification processing apparatus in a mobile communication system to which a transmission diversity method is applied,
A CPICH despreading unit that despreads the common pilot channel data corresponding to the reception path with a common pilot channel code, an averaging unit that averages the output signal of the CPICH despreading unit using a symbol pattern of the common pilot, A DPCH despreading unit that despreads path-specific dedicated channel data with a dedicated channel code, an averaging unit that averages the output signal of the DPCH despreading unit using a symbol pattern of the dedicated channel pilot unit, and the average A first multiplier that multiplies the average value of the dedicated channel pilot section from the conversion section and the complex conjugate of the average value of the common pilot data, and converts the output signal of the first multiplier into a power value. A means for obtaining a reciprocal number, and a multiplication for the reciprocal number from the means and the output signal of the first multiplier for verification corresponding to the path. Antenna verification processing apparatus characterized by having a configuration including a second multiplier for outputting a path corresponding value V i.
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