CN102754371A - 无线发送装置、基站装置、无线发送方法、基站装置的控制程序以及集成电路 - Google Patents

无线发送装置、基站装置、无线发送方法、基站装置的控制程序以及集成电路 Download PDF

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中村理
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Abstract

在对多载波信号使用频率选择性预编码矩阵时以较少的控制信息量来进行通知。提供一种无线发送装置，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各群集配置在频率轴上，且对配置在频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，其中，基于与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。另外，基于与任意一个群集相乘的预编码矩阵、和与相邻的其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。另外，根据任意一个群集、和相邻的其它的群集之间的频率相关来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。

Description

无线发送装置、基站装置、无线发送方法、基站装置的控制程序以及集成电路
技术领域
本发明涉及将频率信号分割为多个群集，将所分割出的各群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵的无线发送装置、基站装置、无线发送方法、基站装置的控制程序以及集成电路。
背景技术
第3.9代便携式电话的无线通信系统即LTE(长期演进)系统的标准化大致完成，最近，使LTE系统得以进一步发展的第4代无线通信系统即LTE-A(也称作LTE-先进、IMT-A等)的标准化正在进行中。一般而言，在移动通信系统的上行线路(从移动站向基站的通信)中，移动站为发送站，因此将能以有限的发送功率来较高地维持放大器的功率利用效率、且峰值功率较低的单载波方式(在LTE中，采用了SC-FDMA(单载波频分多址接入)方式)设为有效。另外，SC-FDMA也被称作DFT-S-OFDM(离散傅立叶变换扩频正交频分复用)、DFT-precoded OFDM等。
在LTE-A中，为了进一步改善频率利用效率，针对在发送功率上有富余的终端，决定新支持将SC-FMDA频谱分割成由多个子载波构成的群集、且将各群集配置在频率轴的任意的频率上的被称作群聚DFT-S-OFDM(也被称作动态频谱控制(DSC：Dynamic Spectrum Control)、SC-ASA(单载波自适应频谱分配)等)的接入方式。进而，还决定导入以大幅提高峰值传输速度为目标来用多根发送天线进行发送的多天线技术。在LTE-A中，多天线技术中最多被讨论的是闭环(有时也表现为ClosedLoop)预编码。
图5是表示在上行线路中使用闭环预编码的情况下的移动站装置(无线发送装置)的构成的一例的框图。在此，设发送天线数为2来进行说明。在图5中，通过编码部101对信息比特进行纠错编码，通过调制部102将所得到的编码比特变换成QPSK(四相相移键控)等调制信号。通过DFT部103将调制信号变换成频率信号，并输入给预编码部107。
另一方面，从基站通知来的信号由接收天线104接收，通过接收部105进行至基带信号的降频变换、从模拟信号向数字信号的变换等接收处理，并通过预编码矩阵检测部106检测预编码矩阵。检测出的预编码矩阵被输入给预编码部107，并对从DFT部103输入的数据信号乘以预编码矩阵，决定从各发送天线发送的频率信号。
在此，由于预编码矩阵一般由(发送天线数)×(信号数)的尺寸的矩阵来规定，因此，乘以预编码矩阵而得到的结果成为发送天线数的份数的信号。例如，若将发送天线数设为2，将信号数(秩)设为1，且将预编码矩阵设为[1，-1]T(T表示转置)，则从第1发送天线发送乘以1而得到的信号，从第2发送天线发送乘以-1而得到的信号。另外，在该预编码部107中乘以预编码矩阵，如非专利文献2所示，针对连续配置，在全部的频率中乘以相同的预编码矩阵，或者，针对不连续配置，对各群集乘以预编码矩阵。
从预编码部107输出的各发送天线的频率信号通过IFFT部108-1、108-2而被分别变换成时间信号，并将由参考信号生成部109-1、109-2各自生成的传输路径估计用的参考信号通过参考信号复用部110-1、110-2进行复用。之后，通过CP(循环前缀)插入部111-1、111-2插入CP，通过D/A(数字到模拟)部112-1、112-2变换成模拟信号，通过无线部113-1、113-2升频变换至射频，从发送天线114-1、114-2进行发送。
此时，在预编码处理中使用的预编码矩阵一般使用通过系统定义的预编码矩阵。例如，在LTE-A中，从非专利文献1所记载的可选择的预编码矩阵中选择特性得到了最大程度改善的一者作为PMI(预编码矩阵指示)，并由基站装置通知给移动站装置，由此，移动站装置乘以预编码矩阵。
进而，在非专利文献2中，提出了针对单载波频谱的分散配置，按每个群集来进行不同的预编码处理的频率选择性预编码，并示出传输特性得到改善。
先行技术文献
非专利文献
非专利文献1：3GPP、TR36、v1.5.1、2009年12月
非专利文献2：中村等，“与Clustered DFT-S-OFDM中的频率选择性预编码相关的研讨”，电子信息通信学会技术报告(信学技报)，RCS2009、2009年12月
发明的概要
发明要解决的课题
但是，在现有技术中，由于需要按每个群集来设定频率预编码矩阵，因此存在下行线路(从基站向移动站的通信)的控制信息量增大的问题。
发明内容
本发明鉴于上述事实而提出，其目的在于提供在对多载波信号使用频率选择性预编码时能以较少的控制信息量来进行通知的无线发送装置、基站装置、无线发送方法、基站装置的控制程序以及集成电路。
(1)为了达成上述目的，本发明具有如下的手段。即，本发明的无线发送装置将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述无线发送装置的特征在于，基于与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
如此，由于无线发送装置基于与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制，因此能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(2)在本发明的无线发送装置中，其特征在于，基于与任意一个群集相乘的预编码矩阵、和与相邻的其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
如此，由于无线发送装置基于与任意一个群集相乘的预编码矩阵、和与相邻的其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制，因此能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(3)在本发明的无线发送装置中，其特征在于，根据任意一个群集、和相邻的其它的群集之间的频率相关，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
如此，由于无线发送装置根据任意一个群集、和相邻的其它的群集之间的频率相关，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制，因此，较之于仅根据群集间的预编码矩阵的关系来对可选择的预编码矩阵数进行限制，能以更少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(4)另外，本发明的无线发送装置具备多根发送天线，且进行频率选择性预编码来发送无线信号，其特征在于，把用于将与任意一个群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量设为比用于将与任意其它的群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量小。
如此，由于无线发送装置把用于将与任意一个群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量设为比用于将与任意其它的群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量小，因此能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(5)另外，在本发明的无线发送装置中，其特征在于，根据弦距来确定用于将所述预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量。
如此，由于无线发送装置根据弦距来确定用于将所述预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量，因此较之于仅根据群集间的预编码矩阵的关系来对可选择的预编码矩阵数进行限制，能以更少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(6)另外，本发明的基站装置的特征在于具备上述(1)到(5)中任一项所述的无线发送装置。
如此，由于基站装置具备上述(1)到(5)中任一项所述的无线发送装置，因此能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(7)另外，本发明的无线发送方法中，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述无线发送方法的特征在于至少包含如下步骤：确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的步骤；和基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的步骤。
如此，由于是确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，并基于该关系对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的无线发送方法，因此能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(8)另外，本发明的基站装置的控制程序中，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述基站装置的控制程序的特征在于，将以下的一系列处理按照计算机可读取且可执行的方式指令化：确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的处理；和基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的处理。
如此，由于基站装置的控制程序确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，并基于该关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制，因此，能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
(9)另外，本发明的集成电路通过安装在无线发送装置中来使所述无线发送装置发挥多种功能，其特征在于，使所述无线发送装置发挥以下功能：确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的功能；和基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的功能。
如此，由于集成电路确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，并基于该关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制，因此，能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，提高了传输效率。
发明效果
通过本发明，能以较少的控制信息量来应用频率选择性预编码矩阵，因此提高了传输效率。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的基站装置的一个构成例的框图。
图2是表征按各群集的每一个所选择的预编码矩阵的信息量的概念图。
图3是表征在本发明的第1实施方式中按各群集的每一个所选择的预编码矩阵的信息量的概念图。
图4是表示在本发明的第2实施方式中，削减预编码矩阵的信息量的一例的概念图。
图5是表示在上行线路中使用了闭环预编码的情况下的移动站装置(无线发送装置)的构成的一例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施本发明的形态。另外，在以下的实施方式中，以对群聚DFT-S-OFDM进行频率选择性预编码为前提，但并不限于此。例如，在OFDM等的多载波方式、MC-CDM(多载波码分复用)等的传输方式中也能应用。另外，虽然在下面以上行线路中的应用为例进行说明，但还能应用在下行线路中。
[第1实施方式]
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的基站装置的一个构成例的框图。在此，将接收天线数决定为2根，将层数决定为1。基本上，接收天线为1根也没关系，但由于一般在基站装置中应用接收分集技术等，因此在此以2根来进行说明。首先，由接收天线1-1、1-2接收到的接收信号通过无线部2-1、2-2被降频变换为基带信号。接下来，通过A/D(模拟到数字)部3-1、3-2变换为数字信号，在CP去除部4-1、4-2中去除CP，通过参考信号分离部5-1、5-2来从接收信号中分离出传输路径估计用的参考信号。由传输路径估计部6用分离出的参考信号来估计传输路径的频率特性，并由频率分配决定部7来决定通过哪个频率来进行通信。将该处理称作调度。
针对所得到的频率分配，通过预编码矩阵选择部8算出各群集中的最合适的预编码矩阵，通过PMI压缩部9来如上述那样削减在各群集中所选择的预编码矩阵的信息比特数。最后，在发送部10中进行升频变换至射频等这样的发送处理，并从发送天线进行发送。
另一方面，分离出参考信号后的接收信号通过FFT部11-1、11-2而变换为频率信号，并通过均衡部12来均衡跨接收天线的合成、和由传输路径引起的信号的失真。之后，通过解调部113分解为比特级，并通过解码部14来进行纠错解码。
从这里开始，说明设发送天线数为4、层数为2的情况。另外，这只是为了使说明容易，本发明能应用的发送天线数并不限定为4。在表1中，作为示例，示出了在非专利文献1中所示出的可选择的预编码矩阵的表(码本)。在非专利文献1中，在发送天线数为4的情况下，决定将层数1、2、3、4为止合起来用6比特来进行通知。表1示出了层数1的24种类、以及层数2的16种类，确定了它们已经被使用，关于用6比特来表现的26＝从64种类中排除秩1以及秩2的矩阵后得到的24种类，作为秩3的预编码矩阵来进行审议。
[表1]
Figure BDA00001966431600081
在上述的表中，各预编码矩阵的行元素表示与各发送天线相乘的值，列元素表示要进行空间复用的各信号(称作层)的索引号。从其中选择任意一个矩阵，在各群集需要6比特。
图2是表征按每个群集所选择的预编码矩阵的信息量的概念图。在图2中，横轴表示频率，21～24表示分散配置的单载波的各群集。例如，在分割为4个群集的情况下，如图2所示，由于针对各群集21～24分别需要6比特的信息，因此通知的控制信息量成为合计6×4＝24比特。在本发明中，通过削减在群集间可选择的预编码矩阵来削减控制信息量。
图3是表示在本发明的第1实施方式中按各群集的每一个所选择的预编码矩阵的信息量的概念图。首先，对任意一个群集设定预编码矩阵。此时，作为示例，设指定了层数1的码本索引号0。接下来，设定频率最接近的相邻的群集的预编码矩阵。在此，在设定相邻的群集时，可选择的码本的数量仅为层数1的码本索引号0～15。这是基于，只要某群集的秩被决定就不会再选择其它的秩的预编码矩阵。因此，在决定了某群集的预编码矩阵的情况下，就意味着可选择的预编码矩阵受到了限制。其结果，能通过从16种类的预编码矩阵中进行选择来设定相邻的群集的预编码矩阵。因此，在设定了某群集的预编码矩阵的情况下，能以4比特来通知该示例中剩下的群集的预编码矩阵，能以合计6+4×3＝18比特来进行通知。
同样地，对指定了层数1的码本索引号16的情况进行考虑。层数1的码本索引号16是使来自第2和第4发送天线的信号停止发送的矩阵，因此同样的矩阵只有层数1的码本索引号16～19的4种类。由此可知，在这种情况下，对于最初决定的群集的6比特，由于能以2比特来表现剩下的群集，因此信息量成为6+2×3＝12比特，能削减信息量。关于层数2以及层数3的矩阵也相同，这是不言自明的。
即，在最初决定了预编码矩阵的情况下，为了通知群集所需要的比特数在各群集中成为以下的表2所示那样。在表2中，第1列是最初决定了预编码矩阵的群集的层数与码本索引号的组合，第2列是通知其它的群集的预编码矩阵所需的比特数。
[表2]
  (层数、码本索引号)   需要的比特数
  (1、0～15)   4
  (1、16～19)   2
  (1、20～23)   2
  (2、0～15)   4
另外，关于最初决定哪个群集的预编码矩阵，既可以决定为从最能得到预编码矩阵的增益的群集起，也可以决定为单纯从低的频率的群集或高的频率的群集等起。另外，层数1的码本索引号16～19、和20～23若同时使用，则能期待FSTD(频率切换发送分集)的效果，因此对于它们也可以汇总起来以3比特来表现为层数1的码本索引号16～23。
如此，本发明考虑了群集间的预编码矩阵的关系来削减频率选择性预编码矩阵所需要的控制信息量。另外，在本说明书中，示出了以频域的均衡为前提的基站装置，但在使用了turbo均衡或时域的均衡等其它的接收方法的情况下本质上也是相同的。另外，虽然在频率分配决定部7之后决定各群集，但也可以在预先算出系统频带整体的各群集的最适合预编码矩阵之后再决定频率分配，由于本发明的本质在于在按每个群集来决定了预编码矩阵时压缩控制信息量，因此也可以用其它的方法来决定分配、预编码矩阵。
[第2实施方式]
作为第2实施方式，为了进一步削减信息量，利用群集间的频率相关来实现进一步的削减。如第1实施方式所述那样，在某群集中决定了预编码矩阵时，能进一步利用传输路径的频率相关来削减控制信息量。例如，在表1中，在某群集中所选择的预编码矩阵是层数1的码本索引号0的情况下，频率最接近的相邻的群集选择弦距与层数1的码本索引号0最近的预编码矩阵的可能性高。如此，通过进一步以距离近这一前提来限定分配给某群集的最接近频率的群集的预编码矩阵，能进一步减少控制信息量。一般而言，通过实施预编码矩阵来将基于正弦波叠加的增益表征为波束方向图，弦距是表征该波束方向图的弦的距离的指标，在数学上用弗罗宾尼斯(Frobenius)范数来予以算出。
图4是表示在本发明的第2实施方式中削减预编码矩阵的信息量的一例的概念图。在此，在设群集数为4时，若将第1群集21中所选择的预编码矩阵设为层数1的码本索引号0，则位于最接近频率的第2群集22选择层数1的码本索引号0或层数1的弦距最近的预编码矩阵的可能性高。例如，从除了层数1的码本索引号0以外的层数1的码本索引号1～15中选择2种类的弦距与层数1的码本索引号0最近的矩阵(关于只有表1中的层数1的码本索引号1～15作为选择候补的情况，与第1实施方式相同，削减了可选择的预编码矩阵)。
在这种情况下，由于弦距与层数1的码本索引号0近的2个预编码矩阵能合计选择3种类，因此能用2比特来进行通知。其结果，控制信息量在4个群集的情况下成为6+2×3＝12比特，大幅削减了信息量。另外，虽然在此用2比特以基于弦距的差分来表现了频率方向的群集中的预编码矩阵，但也可以根据希望码本的大小为何种程度等的要求条件或传输特性的改善程度，而采用任意的比特数。在3比特的情况下，限制在包含相同的预编码矩阵的距离近的8种类以下(5种类或者7种类)，这是不言自明的，其它不管是什么比特数，都能套用相同的思路。因此，本发明在从码本中选择预编码矩阵的情况下能进一步削减控制信息量。
在本发明所涉及的移动站装置以及基站装置中动作的程序是按照能实现本发明所涉及的上述实施方式的功能的方式来控制CPU等的程序(使计算机发挥功能的程序)。并且，在这些装置中所处理的信息在该处理时被暂时积蓄在RAM中，之后容纳在各种ROM或HDD中，并根据需要由CPU读取、修正/写入。作为容纳程序的记录介质，可以是半导体介质(例如ROM、非易失性存储卡等)、光记录介质(例如DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁记录介质(例如磁带、软盘等)等任一者。另外，不仅能通过执行所加载的程序来实现上述实施方式的功能，有时也会通过基于该程序的指示，与操作系统或其它的应用程序等协同进行处理来实现本发明的功能。
另外，在市场上进行流通的情况下，能在可移动型记录介质中容纳程序来流通，或者转发至经由因特网等网络而连接的服务器计算机。在这种情况下，服务器计算机的存储装置也包含在本发明中。另外，上述实施方式中的移动站装置以及基站装置的一部分或者全部可以典型地实现为集成电路即LSI。移动站装置以及基站装置的各功能模块既可以个别地芯片化，也可以将一部分或者全部集成来芯片化。另外，集成电路化的手法并不限于LSI，也可以通过专用电路、或者通用处理器来实现。另外，在随着半导体技术的进步而出现代替LSI的集成电路化的技术的情况下，也能使用基于该技术的集成电路。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但具体的构成并不限于该实施方式，不脱离本发明的要旨的范围的设计等也包含在权利要求的范围内。
标号说明
1-1、1-2接收天线
2-1、2-2无线部
3-1、3-2A/D部
4-1、4-2CP去除部
5-1、5-2参考信号分离部
6传输路径估计部
7频率分配决定部
8预编码矩阵选择部
9PMI压缩部
10发送部
11-1、11-2FFT部
12均衡部
13解调部
14解码部
21～24群集
101编码部
102调制部
103DFT部
104接收天线
105接收部
106预编码矩阵检测部
107预编码部
108-1、108-2IFFT部
109-1、109-2参考信号生成部
110-1、110-2参考信号复用部
111-1、111-2CP插入部
112-1、112-2D/A部
113-1、113-2无线部
114-1、114-2发送天线

Claims (9)

1.一种无线发送装置，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述无线发送装置的特征在于，
基于与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
2.根据权利要求1所述的无线发送装置，其特征在于，
基于与任意一个群集相乘的预编码矩阵、和与相邻的其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
3.根据权利要求1所述的无线发送装置，其特征在于，
根据任意一个群集、和相邻的其它的群集之间的频率相关，来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制。
4.一种无线发送装置，具备多根发送天线，且进行频率选择性预编码来发送无线信号，其特征在于，
把用于将与任意一个群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量设为比用于将与任意其它的群集相乘的预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量小。
5.根据权利要求4所述的无线发送装置，其特征在于，
根据弦距来确定用于将所述预编码矩阵通知给发送目的地的信息的信息量。
6.一种基站装置，其特征在于，具备权利要求1至5中任一项所述的无线发送装置。
7.一种无线发送方法，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述无线发送方法的特征在于至少包含以下步骤：
确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的步骤；和
基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的步骤。
8.一种基站装置的控制程序，将频率信号分割为多个群集，将分割出的各所述群集配置在频率轴上，且对配置在所述频率轴上的各群集乘以预编码矩阵，所述基站装置的控制程序的特征在于，将以下的一系列处理按照计算机可读取且可执行的方式指令化：
确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的处理；和
基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的处理。
9.一种集成电路，通过安装在无线发送装置中来使所述无线发送装置发挥多种功能，其特征在于，使所述无线发送装置发挥以下功能：
确定与任意的群集相乘的预编码矩阵、和与任意其它的群集相乘的预编码矩阵之间的关系的功能；和
基于所述关系来对作为选择对象的预编码矩阵的数量进行限制的功能。
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