JP2002009678A - セルラ無線通信システム - Google Patents
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Abstract
システムを提供する。 【解決手段】 通信システムの移動局と基地局の少なく
とも一方は、データ信号と、リンクが確立された局から
伝搬する付随ノイズと、別のセル内の局から伝搬する干
渉信号とを受領する受信器6,8と、歪んだ受信信号内
に付随する障害から送信されたデータシンボルを検出す
るよう動作するトレリスベースの等化システム12と、
(C)データの歪みと、障害を最小にするよう受信信号
を処理する空間−時間フィルタ14と、(D)受信信号
内の干渉信号のパワーの値とノイズ信号のパワーの値と
に関連する所定の基準に応答した切換器10とを有し、
受信した信号をトレリスベースの等化システム12と空
間−時間フィルタ14との間で切り替える。
Description
に関し、特に、移動無線通信システムに関する。
地局によりサービスされるセルを有している。各基地局
は、そのセル内にある様々な移動局と通信している。基
地局と移動局との間の無線通信は、様々な障害物にさら
される。GSM、あるいはGSMを改良したEDGEの
ようなTDMAセルラシステムにおいては、受信信号
は、シンボル間干渉を引き起こす時間変動するマルチパ
ス伝搬チャネルにより歪む。さらにまた伝送は、環境ノ
イズと受信器の回路により生成されるノイズの両方から
発生する熱ノイズにより障害を受ける。移動局と基地局
の無線受信器は、それぞれのアンテナにより得られたノ
イズを含み、かつ歪んだ波形上で動作する。受信した波
形から本来伝送されたデータを抽出するために、TDM
A受信器は、等化システムを採用して信号歪み、および
付加的な障害を補償(相殺)しようとしている。この等
化器(イコライザ)は、トレーニングシンボルを含む信
号バーストをベースに動作している。
対しトレリスベースの受信器を採用している。各バース
ト内で送信された既知のトレーニングシンボルを用いる
ことにより、等化システムのトレリスプロセッサは、ノ
イズを含み歪んだ受信信号から伝送されたペイロードを
検出することができる。従来トレリスイコライザは、最
丈度(maximum likelihood:ML)(これに関しては、
G D Forney Jr, 著の“Maximum likelihood sequence e
stimation of digital sequences in the presence of
intersymbol interfere”, IEEE Trans Inform Theory,
vol IT-18, no 3, pp 363-378 May 1972 を参照のこ
と)に基づいて、あるいは最大事後確率(maximum post
erion probability:MAP)(これに関しては、L R B
ahl, J Cocke, F Jelinek and J Raviv, “Optimal dec
oding of linear codes for maximising symbol error
rate”, IEEE Trans Inform Theory, Vol IT-20, pp 28
4-287, March 1974 を参照のこと)の基準に基づいてお
よびノイズがガウス分布を有すると仮定のもとで動作す
る。
hannel interference:CCI)の存在下で発生する。
スペクトラム効率を上げるために、セルラ無線システム
は、周波数を再利用している。隣接するセルの基地局は
異なる周波数で動作するが、利用可能な周波数の数は限
られているために、さらにそこから離れたセルは同一の
周波数で動作する。セルが小さくなるとその距離も短く
なり、その結果セル間の干渉が増加する。すなわち、あ
るセル内の基地局あるいは移動局は、リンクが確立され
た移動局あるいは基地局からの周波数fの信号のみなら
ず、同一の周波数で動作する別のセル内の移動局あるい
は基地局からの周波数fの干渉信号も受信する。このよ
うな干渉信号は、ガウス分布をしていないために、トレ
リスベースの等化システムは、CCIの適切な空間−時
間モデルを必要とする。障害(disturbance)を正確に
モデル化したり予測したりすることができない場合は、
トレリスベースのイコライザは、必ずしも最適とはなら
ず、大幅に性能が劣化することになる。
も、その結果をふまえた受信器は複雑になりすぎ効率的
に実現することはできない。干渉が制限された状況にお
いては、空間−時間(spatio-temporal)フィルタ処理
技術(これに関しては、A M Kuzminskiy, C Luschi and
P Strauch, “Comparson of linear and MISE spatio-
temporal interference rejection combing with an an
tenna array in a GSMsystem”in Proc VTC 2000, Toky
o, Japan, May 2000 を参照のこと)は、複数のアンテ
ナ受信器に対し特に優れた性能を提供できる。しかしこ
のような技術は、ノイズが制限されたような状況におい
ては適切に動作しない。
処理を実行する受信器が提案されている(これに関して
は、A J Paulraj and C B Papadias “Space-time proc
essing for wireless communication”IEEE Signal Pro
c Mag, pp 40-84, November1997 を参照のこと)。しか
しこのようなイコライザをソフトウェアで実現するため
には、この方式は実現するには複雑になりすぎる。
ズ障害および干渉障害の両方を効率的かつ安いコストで
実現できる無線通信システムを提供することである。
は請求項1に記載した特徴を有する。すなわち、それぞ
れが複数の移動局にサービスする基地局を有する複数の
セルからなるセルラ無線通信において、前記移動局と基
地局の少なくとも一方は、(A)データ信号と、リンク
が確立された局から伝搬する付随ノイズと、別のセル内
の局から伝搬する干渉信号とを受領する受信器と、
(B)歪んだ受信信号内に付随する障害から送信された
データシンボルを検出するよう動作するトレリスベース
の等化システムと、(C)前記データの歪みと障害を最
小にするよう受信信号を処理する空間−時間フィルタ
と、(D)受信信号内の干渉信号のパワーの値とノイズ
信号のパワーの値とに関連する所定の基準に応答した切
換器とを有し、前記受信した信号をレリスベースの等化
システムと空間−時間フィルタとの間で切り替えること
を特徴とする。
移動局2が位置するセルの基地局4と通信している移動
局2を有する。基地局4は複数の異なる場所に配置され
たアンテナ6A〜6M(M本のアンテナのうち2本のア
ンテナ、すなわちアンテナ6A、アンテナ6Mのみが示
されている)を有する。各アンテナ(アンテナ6A−6
M)は、その受信器のフロントエンド(図では総称して
フロントエンド8で示している)に信号を与える。
を介してトレリスベースの等化システム12、または空
間−時間フィルタ14のいずれかに与えられる。空間−
時間フィルタ14の出力はトレリスベースの等化システ
ム12と組み合わされてディインタリーバ16に与えら
れる。ディインタリーバ16の出力はチャネルディコー
ダ18に与えられ、そして情報データを復号化してい
る。
データ信号を基地局4に送信する。基地局4が受信した
信号は、周囲状況によるノイズを伴ったデータ信号と、
周囲の地形に起因するデータ信号の反射信号と、離れた
セル内で同一周波数で動作している別の移動局ユーザ2
0からの干渉信号を受信する。これにさらに受信器で生
成されるノイズが加わり、アンテナ6A−6Mとフロン
トエンド8との間に配置された加算機22A−22Mに
より示される、全等化ノイズとなる。
ML、あるいはMAP等化システム)は、データ信号に
付随する障害すなわち熱ノイズプラスCCIはガウス分
布を有するという仮定のもとで動作している。切換器1
0がトレリスベースの等化システム12に切り替えられ
ると、このシステムは、障害がノイズに限定された環境
のもとで最適のデータ検出を行う。
をしていないために、干渉が特定のレベルに達すると、
トレリスベースの等化システムの性能は劣化し始める。
切換器10が空間−時間フィルタ14に切り替えられた
時点で、その出力における適宜のコスト関数(最小二乗
「LS」(least squares“LS”cost)を最小にする
ために、線形あるいは決定フィードバックフィルタ処理
を実行する。障害が干渉に制限された状況においては、
この処理は、トレリスベースの等化システムにより達成
されるのよりも、より低いビットエラーレートを提供で
きる。
ィルタは、トレーニングシンボル上の干渉の影響を最小
にする観点から、すなわちデータ信号内のペイロードに
対する干渉の影響を最小にする観点から、異なった時点
で来入信号に選択的に重み付けするよう機能する。
制御され、この切換コントローラ24は受信信号をモニ
ターして、受信信号中に存在する所定の条件に応答して
切換器10を動作させる。切換条件は、データ信号と、
ノイズ信号Nと、干渉信号Iのそれぞれを含んでいる受
信信号中の干渉の予測パワーレベルPlと、ノイズの予
測パワーレベルPNの間の関係を決定することに基づい
て行われる。
示す。プロセッサ30は記憶装置32からトレーニング
信号と受信信号(S+N+I)を受領して、もとのデー
タ信号Sを再生する。減算装置34が受信信号(S+N
+I)を受信し、プロセッサ30からの再構成されたも
との信号を減算して、ノイズ(N)と干渉(I)からな
る差分信号(N+I)を生成する。
ワーPIと、全パワーPSとが決定される。
ラメータであり、通常一定であり、かつ干渉パワーはバ
ーストごとに変動するために、熱ノイズフロアの知識に
基づいて、PNとPIの値を決定することができる。
信号対干渉比(SIR)の予測値の関数に基づいて、2
つの定数「h1」と「h2」が、あらかじめルックアップ
テーブル内に記憶されている場合には、減算装置34が
動作すべき切換基準は次のとおりとなる。
だけ大きい場合には、切換器10は、空間−時間フィル
タ14の方に切り替えられる。
だけ小さい場合には、切換器10はトレリスベースの等
化システム12の方に切り替えられる。定数h1、h
2は、一定あるいはSNRまたはSIRの関数である。
このレートは、SNR=PS/PNと、SIR=PS/PI
を計算せずに、PNとPIの観点から実行できる。
めに、h1=h2=5dBを用いてシュミレーションを行
った。このシミュレーションは、EDGE(enhanced d
atafor GSM evolution)の2本のアンテナを有する受信
器を用いて行われた。干渉は、SIRが15dBの時に
同期してなかった。通常の市街地の伝搬チャネルで3K
m/Hの速度を用いた。トレリスベースの等化システム
12と空間−時間フィルタ14と切換受信器に対するビ
ットエラーレート対SNRをプロットした。その結果は
図3に示し、本発明の利点は図3から明らかである。
フィルタとトレリスベースの等化システムと、それらの
間を切り替えるスイッチを有するものとして記載した
が、同一の構成要素を移動局に組み込むことも可能であ
る。
テナを有するものとして説明したが、基地局は1本のア
ンテナのみを有してもよい。移動局は、1本のアンテナ
を有するものとして説明したが、これもまた複数のアン
テナを有してもよい。複数のアンテナを使用すると、回
路の数が増すが、別々のアンテナの出力を組み合わせる
ことによりさらに利点が得られ、データ信号はさらに正
確度が増し、かつノイズ信号と干渉信号をそれらをキャ
ンセルする方向で組み合わせることが可能となる。
記載した番号は本発明の一実施例の態様関係を示すもの
で本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
する信号対ノイズ比と、ビットエラーレートの関係を表
すグラフ。
Claims (11)
- 【請求項1】 複数の移動局(2)にサービスする基地
局(4)を有する複数のセルからなるセルラ無線通信に
おいて、 前記移動局と基地局の少なくとも一方は、 (A)データ信号と、リンクが確立された局から伝搬す
る付随ノイズと、別のセル内の局から伝搬する干渉信号
とを受領する受信器(6,8)と、 (B)歪んだ受信信号内に付随する障害から送信された
データシンボルを検出するよう動作するトレリスベース
の等化システム(12)と、 (C)前記データの歪みと障害を最小にするよう受信信
号を処理する空間−時間フィルタ(14)と、 (D)受信信号内の干渉信号のパワーの値とノイズ信号
のパワーの値とに関連する所定の基準に応答した切換器
(10)と、を有し、 前記切換器(10)が、受信した信号を前記トレリスベ
ースの等化システム(12)と空間−時間フィルタ(1
4)との間で切り替えることを特徴とするセルラ無線通
信システム。 - 【請求項2】 前記少なくとも一方の局は、基地局であ
ることを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 【請求項3】 前記少なくとも一方の局は、アンテナの
列(6)と、前記アンテナの列に関係する受信器とを有
し、これにより信号歪みと、ノイズ信号と干渉信号の影
響を最小にすることを特徴とする請求項1、2のいずれ
かに記載のシステム。 - 【請求項4】 前記トレリスベースの等化システム(1
2)は、受信信号のデータ信号成分が、シンボル間干渉
とガウス分布障害により損傷されることに基づいて動作
することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
システム。 - 【請求項5】 前記所定の基準は、受信信号内の信号対
ノイズ比(SNR)の値が、信号対干渉比率(SIR)
の値を所定量だけ超えた時点であることを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項6】 前記所定量は、信号対ノイズ比(SN
R)または信号対干渉比率(SIR)の関数であること
を特徴とする請求項5記載のシステム。 - 【請求項7】 前記所定量は、 信号対ノイズ比(SNR)が信号対干渉比率(SIR)
よりも大きい場合には、h1dBであり、 信号対ノイズ比(SNR)が信号対干渉比率(SIR)
よりも小さい場合にはh2dBであり、 h1とh2は可変数であることを特徴とする請求項5に記
載のシステム。 - 【請求項8】 h1=h2であることを特徴とする請求項
7に記載のシステム。 - 【請求項9】 前記少なくとも一方の基地局は、ノイズ
信号と干渉信号の和のパワーを予測するプロセッサを有
することを特徴とする請求項1〜8のいすれかに記載の
システム。 - 【請求項10】 前記少なくとも一方の局は、 (X)トレーニングシンボルを記憶する記憶装置(3
2)と、 (Y)前記記憶装置からトレーニング信号を受領し、受
領した信号内のトレーニング信号と記憶しているトレー
ニング信号を比較して、データ信号を再生するプロセッ
サ(30)と、 (Z)前記受信した信号から再生したデータ信号を減算
する差分手段と、を更に有することを特徴とする請求項
1〜8のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項11】 第1無線局と第2無線局とを有する無
線通信システムにおいて、 前記第1と第2の無線局の少なくとも一方の無線局は、 (A)データ信号と、リンクが確立された局から伝搬す
る付随ノイズと、別のセル内の局から伝搬する干渉信号
とを受領する受信器(6,8)と、 (B)歪んだ受信信号内に付随する障害から送信された
データシンボルを検出するよう動作するトレリスベース
の等化システム(12)と、 (C)前記データの歪みと障害を最小にするよう受信信
号を処理する空間−時間フィルタ(14)と、 (D)受信信号内の干渉信号のパワーの値とノイズ信号
のパワーの値とに関連する所定の基準に応答した切換器
(10)と、を有し、 前記切換器(10)が、受信した信号を前記トレリスベ
ースの等化システム(12)と空間−時間フィルタ(1
4)との間で切り替えることを特徴とするセルラ無線通
信システム。
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