CN108886372B - 无线通信系统以及通信方法 - Google Patents

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Abstract

无线通信系统具备：RF接收部，从终端接收无线信号；信道估计部，基于由RF接收部接收到的无线信号来估计在终端与无线装置之间的无线传输路径的信道信息；解调部，基于由信道估计部估计出的信道信息来对无线信号进行软判定解调；量化部，基于统计分布来量化利用由解调部进行的软判定解调得到的对数似然比，所述统计分布由按照在与终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值、和基于信道信息得到的对数似然比的方差值确定；以及解码部，对由量化部量化后的对数似然比进行解码处理。

Description

无线通信系统以及通信方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统以及通信方法。
背景技术
在无线通信系统特别是移动通信系统中，讨论了：为了提高基站设置的灵活性，采用使基站所具有的功能分担给BBU（Base Band Unit，基带单元）和RRH（Remote RadioHead，无线射频拉远）这2个装置并且将BBU和RRH物理上分离的结构。作为BBU和RRH中的功能分割方式的一个方式，讨论了如图5所示那样BBU进行MAC（Media Access Control，介质访问控制）层以上的功能和作为物理层的功能的一部分的编码的功能而RRH进行编码功能以外的物理层的功能的、功能分割方式（非专利文献1）。该功能分割方式被称为SPP（Split-PHY Processing，分割PHY处理）方式。
对于对在基站或终端中接收的无线信号进行解调的方式，存在软判定解调方式（非专利文献2），所述软判定解调方式将解调得到的信号位输出为表示信号位为0或1的概率的被称为似然（Likelihood）的实数值的比而不是输出为0或1的位值。在软判定解调方式中，输出被称为对数似然比或LLR（Log Likelihood Ratio，对数似然比）。关于LLR的值，通常，越是为正的较大的值，表示信号位为1的可能性越高，越是为负的较小的值（绝对值较大的值），表示信号位为0的可能性越高。
图6是示出应用了SPP方式的无线通信系统的结构例的图。无线通信系统具备终端91、RRH92和BBU93。RRH92具备RF接收部921、信道估计部922、解调部923、以及LLR量化部924。BBU93具备解码部931和上位功能部932。
RRH92和BBU93在开始从终端91发送的无线信号的接收处理之前进行规定的设定。具体地，上位功能部932将控制信号向解调部923发送。解调部923基于控制信号来设定用于进行与无线传输路径的状态对应的解调的解调参数。在解调参数中，包含表示在例如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控）或16QAM（Quadrature AmplitudeModulation，正交幅度调制）等解调中使用的调制方式的参数、表示在1/3或3/4等解调中使用的编码率的参数等。
从终端91发送的无线信号经由无线传输路径被RF接收部921接收。RF接收部921将接收到的无线信号所包含的参照信号向信道估计部922输出，将接收到的无线信号所包含的数据信号向解调部923输出。参照信号为用于对无线传输路径的信道信息进行提取的信号，为包含了在终端10与RRH20之间已知的信号的信号。数据信号为应该向BBU93送出的信号即包含信号位的序列的信号。信道估计部922基于参照信号来估计无线传输路径的信道信息，将信道信息向解调部923输出并且向BBU93反馈。
解调部923使用由控制信号指示的解调参数和从信道估计部922输出的信道信息，进行针对数据信号的软判定解调。解调部923将由软判定解调得到的LLR值向LLR量化部924输出。从解调部923向LLR量化部924输出的LLR值为实数值，因此，LLR量化部924将由针对LLR值的量化得到的值向BBU93发送。
解码部931从RRH92接收量化后的LLR值，通过对接收到的LLR值进行解码处理来得到信号位。解码部931将得到的信号位作为从终端91发送的信息向上位功能部932输出。
使在RRH92中得到的针对LLR值的量化位数越少，能够使在RRH92与BBU93之间的传输量越少。当仅使量化位数变少时，LLR值的量化误差变大。因此，作为LLR量化的手法，存在汇集LLR值的样品来求取LLR值的统计分布而针对该统计分布决定规定的量化位数处的最佳的量化阈值和量化电平的手法（非专利文献3）。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：宮本健司、外３名、「将来無線アクセスに向けた基地局機能分割方式の提案」、信学技報、vol.115、no.123、CS2015-15、pp.33-38、2015年7月；
非专利文献2：大槻知明、「情報通信の基礎と動向［III］－誤り訂正符号－」、電子情報通信学会誌、Vol.90、No.7、pp.549-555、2007年7月；
非专利文献3：C. Novak, et al., “Quantization for soft-outputdemodulators in bit-interleaved coded modulation systems,” ISIT 2009,pp.1070-1074, 2009。
发明内容
发明要解决的课题
可是，在前述的手法中，需要等待量化的开始直到为了确定LLR值的统计分布而汇集充分的LLR值的样品，存在无线通信系统中的处理延迟增加的问题。
鉴于前述的情况，本发明的目的在于提供能够削减LLR量化中的处理延迟的无线通信系统以及通信方法。
用于解决课题的方案
本发明的第一实施方式中的无线通信系统具备：RF接收部，从终端接收无线信号；信道估计部，基于由所述RF接收部接收到的所述无线信号来估计在与所述终端之间的无线传输路径的信道信息；解调部，基于由所述信道估计部估计出的所述信道信息来对所述无线信号进行软判定解调；量化部，基于统计分布来量化利用由所述解调部进行的软判定解调得到的对数似然比，所述统计分布由按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值、和基于所述信道信息得到的对数似然比的方差值确定；以及解码部，对由所述量化部量化后的对数似然比进行解码处理。
此外，根据本发明的第二实施方式，在上述的第一实施方式的无线通信系统中，所述信道估计部基于所述信道信息，计算对数似然比的方差值，将计算出的方差值向所述量化部输出。
此外，根据本发明的第三实施方式，在上述的第一实施方式的无线通信系统中，具备上位功能部，所述上位功能部基于由所述信道估计部估计出的所述信道信息，计算对数似然比的方差值，并将其向所述量化部发送。
此外，根据本发明的第四实施方式，在上述的第一、第二和第三实施方式的任一个无线通信系统中，所述量化部基于高斯分布来决定量化阈值和量化电平，所述高斯分布具有按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值和方差值。
此外，本发明的第五实施方式中的通信方法具有：RF接收步骤，从终端接收无线信号；信道估计步骤，基于由所述RF接收步骤接收到的所述无线信号来估计在与所述终端之间的无线传输路径的信道信息；解调步骤，基于由所述信道估计步骤估计出的所述信道信息来对所述无线信号进行软判定解调；量化步骤，基于统计分布来量化由所述解调步骤得到的对数似然比，所述统计分布由按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值、和基于所述信道信息得到的对数似然比的方差值确定；以及解码步骤，对由所述量化步骤量化后的对数似然比进行解码处理。
发明效果
根据本发明，能够削减由LLR量化产生的处理延迟。
附图说明
图1是示出从使用作为2值的调制方式的BPSK调制后的信号得到的LLR值的统计分布的一个例子的图。
图2是示出第一实施方式中的无线通信系统的结构例的框图。
图3是示出第二实施方式中的无线通信系统的结构例的框图。
图4是示出从使用作为多值的调制方式的16QAM调制后的信号得到的LLR值的统计分布的一个例子的图。
图5是示出以往的SPP的功能分割方式的一个例子的图。
图6是示出应用了以往的SPP方式的无线通信系统的结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式中的无线通信系统和通信方法进行说明。再有，在以下的实施方式中，标注了同一附图标记的结构要素假设进行同样的工作，适当省略重复的说明。
在以下说明的各实施方式中，代替为了确定LLR（对数似然比）的值的统计分布而汇集充分的LLR值的样品，根据按照调制方式确定的LLR值的平均值和能够根据接收信号所包含的噪声信号的功率计算的方差值来确定统计分布。LLR值的统计分布取由方差值和平均值确定的对称的高斯分布（正态分布）的形式。
图1是示出从使用作为2值的调制方式的BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）调制后的信号得到的LLR值的统计分布的一个例子的图。在图1中，横轴示出LLR值，纵轴示出LLR值的出现频度。在BPSK中，如图1所示那样，得到示出调制后的1位的信号位为1的可能性的高斯分布、以及示出信号位为0的可能性的高斯分布这2个分布。各实施方式的无线通信系统和通信方法利用以下特性：如图1所示那样，LLR值的统计分布取相对于LLR值=0的直线对称的高斯分布的形式。在无线通信系统和通信方法中，基于LLR值的方差值和特性来取得LLR值的统计分布，由此，削减由LLR量化产生的处理延迟。
[第一实施方式]
图2是示出第一实施方式中的无线通信系统1的结构例的框图。无线通信系统1具备终端10以及作为基站发挥作用的RRH20和BBU30。将RRH20与BBU30以能使用有线（例如光纤或同轴线）通信的方式连接。作为无线装置的RRH20具备RF接收部21、信道估计部22、解调部23、以及LLR量化部24。作为信号处理装置的BBU30具备解码部31和上位功能部32。
RRH20和BBU30在开始从终端10发送的无线信号的接收处理之前进行规定的设定。该设定为与在图6中示出的RRH92和BBU93所进行的设定相同的设定。
RF接收部21通过天线接收从终端10发送的无线信号。RF接收部21将接收到的无线信号所包含的参照信号向信道估计部22输出，将接收到的无线信号所包含的数据信号向解调部23输出。参照信号为用于对终端10与RRH20之间的无线传输路径的信道信息进行提取的信号。数据信号为包含向BBU30送出的信号位串的序列的信号。
信道估计部22比较在终端10和RRH20之间已知的信号与从RF接收部21输出的参照信号，估计示出在无线传输路径中无线信号所受到的相位旋转量和衰减量的信道信息。信道估计部22将信道信息向解调部23输出，并且，将信道信息向BBU30发送。此外，信道估计部22基于已知的信号和信道信息，提取参照信号所包含的噪声信号。信道估计部22根据提取出的噪声信号的功率（噪声功率）计算对数据信号进行软判定解调的情况下的LLR值的方差值。信道估计部22将计算出的方差值向LLR量化部24输出。
作为根据噪声功率来计算LLR值的方差值的手法，存在将噪声功率值直接用作方差值的手法、将噪声功率值与基准值的差分用作方差值的手法、或者作为方差值而使用将噪声功率值归一化而得到的值的手法等。此外，作为其他的手法，事先测定在例如无线传输特性中出现明确的差的每个噪声功率值的方差值，使用基于测定结果而制作的能根据噪声功率值得到方差值的表或者使用基于测定结果而确定的能根据噪声功率值得到方差值的近似函数。在使用表的情况下，在信道估计部22中预先设置表，在使用函数的情况下，在信道估计部22中预先存储近似函数。例如使用在解码部31中得到的信号位的误码率或在终端10与RRH20之间的再次发送的发生率等来进行是否在无线传输特性中出现差的判定。
解调部23基于由信道估计部22估计出的信道信息和由控制信号确定的解调参数，进行针对数据信号的软判定解调。解调部23将由软判定解调得到的LLR值的序列向LLR量化部24输出。
LLR量化部24基于LLR值的平均值和LLR值的方差值，计算LLR值的统计分布。LLR值的平均值如前述那样为按照在终端10与RRH20之间的通信中使用的调制方式确定的值。LLR值的方差值为由信道估计部22计算的方差值。LLR量化部24基于LLR的统计分布来决定针对LLR值的量化中的量化阈值和量化电平。对于量化阈值和量化电平的决定，使用公知的技术例如非专利文献3的技术。LLR量化部24基于所决定的量化阈值和量化电平，对从解调部23输出的LLR值进行量化，将由量化得到的数字信号向BBU30发送。
在BBU30中，解码部31从LLR量化部24接收示出量化后的LLR值的数字信号，通过对接收到的数字信号进行解码处理而得到信号位。解码部31将得到的信号位作为从终端10发送的信息向上位功能部32输出。
在第一实施方式的无线通信系统1中，在RRH20中，信道估计部22根据无线信号所包含的噪声信号的功率计算LLR值的方差值。LLR量化部24根据按照调制方式确定的LLR值的平均值和由信道估计部22计算出的LLR值的方差值来计算LLR值的统计分布，进而进行基于统计分布的量化。LLR量化部24不需要为了得到LLR值的统计分布而汇集LLR值的样品，因此，一能够从信道估计部22取得LLR值的方差值，就能够开始LLR值的量化。无线通信系统1具备信道估计部22和LLR量化部24，由此，能够削减LLR量化中的处理延迟。
[第二实施方式]
在第二实施方式中的无线通信系统中，在BBU中进行LLR值的方差值的计算。图3是示出第二实施方式中的无线通信系统2的结构例的框图。无线通信系统2具备终端10以及作为基站发挥作用的RRH40和BBU50。作为无线装置的RRH40具备RF接收部21、信道估计部42、解调部23、以及LLR量化部24。作为信号处理装置的BBU50具备解码部31和上位功能部52。
RRH40和BBU50与第一实施方式中的无线通信系统1的RRH20和BBU30同样地在开始从终端10发送的无线信号的接收处理之前进行规定的设定。
RRH40中的信道估计部42与信道估计部22同样地比较在终端10和RRH40之间已知的信号与从RF接收部21输出的参照信号，估计示出在无线传输路径中无线信号所受到的相位旋转量和衰减量的信道信息。信道估计部42将包含所估计的信道信息和参照信号的估计信息向BBU50发送。信道估计部42将所估计的信道信息向解调部23输出。
BBU50中的上位功能部52基于从RRH40的信道估计部42接收的估计信息，计算LLR值的方差值。上位功能部52与第一实施方式中的信道估计部22同样地，提取参照信号所包含的噪声信号，根据提取出的噪声信号的功率来计算LLR值的方差值。上位功能部52将计算出的LLR值的方差值向RRH40的LLR量化部24发送。
第二实施方式中的LLR量化部24代替从信道估计部22输出的LLR值的方差值而使用从BBU50的上位功能部52接收的LLR值的方差值来计算LLR值的统计分布。
在第二实施方式的无线通信系统2中，通过在BBU50中计算LLR值的方差值，从而能够减轻RRH40中的运算负荷。此外，在无线通信系统2中，LLR量化部24也不需要为了得到LLR值的统计分布而汇集LLR值的样品，因此，一能够从BBU50取得LLR值的方差值，就能够开始LLR值的量化。无线通信系统2具备信道估计部42、上位功能部52和LLR量化部24，由此，能够削减LLR量化中的处理延迟。
[变形例1]
在第一实施方式中的无线通信系统1中，对于在终端10与RRH20的无线通信中使用的调制方式，除了BPSK之外还能够使用16QAM或64QAM那样的多值调制的调制方式。图4是示出从使用作为多值的调制方式的16QAM调制后的信号得到的LLR值的统计分布的一个例子的图。在图4中，横轴示出LLR值，纵轴示出LLR值的出现频度。如图4所示那样，对于调制方式而使用16QAM的情况下的LLR值的统计分布与图1所示的BPSK相比，信号点（符号）数增加，因此，成为相对于LLR值=0的直线对称的4个高斯分布。在使用多值的调制方式的情况下，也与使用2值的调制方式的情况同样地，各个高斯分布的比例和平均值基于调制方式预先确定。
信道估计部22基于所估计的信道信息、参照信号和已知的信号，提取参照信号所包含的噪声信号，根据噪声信号的功率来计算LLR值的方差值。LLR量化部24基于由信道估计部22计算出的LLR值的方差值以及按照调制方式预先确定的各个高斯分布的比例和平均值，计算各信号点的高斯分布，将计算出的高斯分布用作统计分布来进行LLR值的量化。
在第一实施方式中在终端10与RRH20之间的无线通信中使用多值的调制方式的情况下，同样地，LLR量化部24也不需要为了得到LLR值的统计分布而汇集LLR值的样品，因此，一能够从信道估计部22取得LLR值的方差值，就能够开始LLR值的量化，能够削减LLR量化中的处理延迟。
[变形例2]
在第二实施方式中的无线通信系统2中，与第一实施方式同样地，也能够使用16QAM或64QAM那样的多值的调制方式。在无线通信系统2中应用多值的调制系统的情况下，上位功能部52基于从信道估计部22接收的估计信息所包含的信道信息和参照信号以及已知的信号，提取参照信号所包含的噪声信号，根据噪声信号的功率来计算LLR值的方差值。LLR量化部24基于由上位功能部52计算出的LLR值的方差值以及预先确定的各个高斯分布的比例和平均值，计算各信号点的高斯分布，将计算出的高斯分布用作统计分布来进行LLR值的量化。
在第二实施方式中在终端10与RRH40之间的无线通信中使用多值的调制方式的情况下，同样地，LLR量化部24也不需要为了得到LLR值的统计分布而汇集LLR值的样品，因此，一能够从BBU50取得LLR值的方差值，就能够开始LLR值的量化，能够削减LLR量化中的处理延迟。
[变形例3]
在第一和第二实施方式中示出了针对1个BBU以能通信的方式连接有1个RRH的结构例，但是，也可以针对1个BBU以能通信的方式连接多个RRH。
根据上述的各实施方式中的无线通信系统，能够在不汇集LLR值的样品的情况下计算LLR值的统计分布来进行LLR量化，因此，能够削减LLR量化中的处理延迟。
再有，在上述的各实施方式中对无线通信系统具备将作为进行与终端的无线通信的基站的功能分给BBU和RRH的结构的情况进行了说明，但是，BBU和RRH所具备的各功能部被设置于1个装置也可，分散于3个以上的装置来设置也可。
以上，参照附图来对该发明的实施方式进行了详述，但是，具体的结构并不限于该实施方式，也包含不偏离该发明的主旨的范围的设计等。
产业上的可利用性
也能够应用于对由LLR量化产生的处理延迟进行削减而不可缺少的用途。
附图标记的说明
1，2…无线通信系统
10，91…终端
20，40，92…RRH
21，921…RF接收部
22，42，922…信道估计部
23，923…解调部
24，924…LLR量化部
30，50，93…BBU
31，931…解码部
32，52，932…上位功能部。

Claims (5)

1.一种无线通信系统，其中，具备：
RF接收部，从终端接收无线信号；
信道估计部，基于由所述RF接收部接收到的所述无线信号来估计在与所述终端之间的无线传输路径的信道信息；
解调部，基于由所述信道估计部估计出的所述信道信息来对所述无线信号进行软判定解调；
量化部，基于由按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值和基于所述信道信息得到的对数似然比的方差值所确定的对数似然比的统计分布，来量化利用由所述解调部进行的软判定解调得到的对数似然比；以及
解码部，对由所述量化部量化后的对数似然比进行解码处理。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，
所述信道估计部基于所述信道信息，计算对数似然比的方差值，将计算出的方差值向所述量化部输出。
3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，
具备上位功能部，所述上位功能部基于由所述信道估计部估计出的所述信道信息，计算对数似然比的方差值，并将其向所述量化部发送。
4.根据权利要求1至权利要求3的任一项所述的无线通信系统，其中，
所述量化部基于高斯分布来决定量化阈值和量化电平，所述高斯分布具有按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值和方差值。
5.一种通信方法，其中，具有：
RF接收步骤，从终端接收无线信号；
信道估计步骤，基于由所述RF接收步骤接收到的所述无线信号来估计在与所述终端之间的无线传输路径的信道信息；
解调步骤，基于由所述信道估计步骤估计出的所述信道信息来对所述无线信号进行软判定解调；
量化步骤，基于由按照在与所述终端的无线通信中使用的调制方式确定的对数似然比的平均值和基于所述信道信息得到的对数似然比的方差值所确定的对数似然比的统计分布，来量化由所述解调步骤得到的对数似然比；以及
解码步骤，对由所述量化步骤量化后的对数似然比进行解码处理。
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