JP2006140882A - 無線基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の無線端末装置1から空間多重伝送された複数の信号系列を、複数のアンテナ3を用いて分離受信する無線基地局装置2において、複数の無線端末装置1のうち少なくとも一つは複数の信号系列を送信し、複数のアンテナ3による受信信号から、所望の無線端末装置1を除く信号系列の成分を除去して所望無線端末装置1の受信信号系列を抽出する他ユーザ信号除去手段5と、他ユーザ信号除去手段5の出力を基に、ユーザ個別に受信処理を行うユーザ個別受信処理手段6とを有する。
【選択図】図1
Description
T.Ohgane et al, "A study on a channel allocation scheme with an adaptive array in SDMA, " IEEE 47th VTC, Page.725-729, vol.2(1997) P.Vandenameele, " A Combined OFDM/SDMA Approach, " IEEE J. on Selected Areas in communications, Vol.18, No.11, Nov. 2000 G.J.Foschini, " Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas," Bell Labs Tech. J., pp.41-59, Autumn 1996
、従来のSDMAの分離受信手法によっても分離受信が可能だが、以下のような課題を生じる。
図1は、本発明の実施の形態1における無線基地局装置の構成を示す図である。以下、本実施の形態においては、複数の無線端末装置から無線基地局装置に向けての送信時(以下、アップリンク)における無線基地局装置の動作について説明する。
4は入力されるビットデータ列に対し誤り訂正符号を施し、送信信号系列を復元する。
Trellis Coding)といった時空間符号を施している場合、同じ無線端末装置1からの複数の送信系列が含まれる場合、それらを分離受信する受信ウエイトを形成する性質から、アンテナ自由度を干渉抑圧のために使用してしまい、ダイバーシチ利得、時空間の符号化利得を損ねる。一方、本実施の形態では他無線端末装置1からの干渉を排除した信号を用いることで時空間復号が可能であるためにダイバーシチ利得、時空間の符号化利得を得ることができる。また、他ユーザ信号分離手段5にかわり、従来のMLDに基づく一括分離処理を導入することも可能であるが、その場合、本実施の形態よりも受信特性は優れるが、
全ての無線端末装置1―1〜Ntからの送信系列に対しMLD処理を行うと、MLDによる処理量は、送信系列数とその変調多値数に対し指数関数的に増大するため、現実的なハードウエアの実現が困難となる。
図4は、本発明の実施の形態2におけるアップリンクにおける無線基地局装置2aの構成を示す図である。図4において、図1の無線基地局装置2の構成と異なる部分は、受信部4の出力以降の構成であり、以下では異なる動作部分を主に説明する。
第1番目の受信処理手段40−1に、受信部4からの出力が入力され、さらに、他ユーザ信号分離手段50−1に入力される。他ユーザ信号分離手段50−1において、無線端末装置1―nから送信される既知のパイロット信号などを用いて推定された離散時刻kでの伝搬路変動Hnに対する伝搬路変動推定値Bnを用いて、異なる無線端末装置1からの他
ユーザ信号を分離するユーザ間分離ウエイトを生成し、受信信号y(k)に対し乗算を行う。ここで、実施の形態1と異なる動作は、所定の評価基準を用いて複数の無線端末装置から特定の無線端末装置1−nからの送信系列のみを分離受信を行う点である。
明する。
第s番目の受信処理手段40−sに、第(s−1)番目の干渉除去信号rs-1(k)が入力され、さらに、他ユーザ信号分離手段50−sに入力される。他ユーザ信号分離手段50−sにおいて、所定の評価基準により優先的に復号する送信系列を決定し、s=1の場合と同様に、第ns番目の無線端末装置1−nsの送信系列xns(k)以外の送信系列成分を除去するユーザ間分離ウエイトWnsを生成する。
送信された場合、gns(k)はM(ns)次元の列ベクトルからなるものとする。
第n番目の無線端末装置1−nからの送信系列xn(k)に対する受信SNRまたは受信SIRを評価基準Qnとする。このような場合、(数16)に示す評価基準Qnにより受信SNRによる評価基準とすることができ、この場合、Qnが大きい順に優先的に復号する。ただし、trace(X)は行列Xの固有和を算出する演算子である。SIR評価の場合は、チャネル推定時に用いるパイロット信号の、推定値に対する分散を評価する手法の適用が可能である。
第n番目の無線端末装置からの送信系列xn(k)の、QoSに基づき適当な指標(送信系列の許容遅延量、データ種別等)を設け、受信処理を行う優先度を無線端末装置1毎
に設定伝送遅延に対する許容遅延量を評価基準とする。
図7及び図8は、本発明の実施の形態3におけるアップリンクにおける無線端末装置1c及び無線基地局装置2cの構成を示す図である。実施の形態1では、シングルキャリアを用いる伝送方式を用いたが、本実施の形態では、マルチキャリア伝送を行う点が異なるため無線端末装置1c及び無線基地局装置2cの構成が異なる。以下では異なる動作部分を主に説明する。
ATLABシミュレーション解説“、トリケップス刊)に情報開示されており、ここではその説明を省略する。続いて、送信部76おいて、ベースバンド信号を周波数変換し帯域制限処理を加え、増幅後に高周波信号としてアンテナ77から送信する。
図8における第1番目のユーザ個別受信処理手段91−1は、M(n)が複数の場合(M(n)=2)を示しており、85は信号分離手段、86は一次復調手段、87は並直列変換手段(P/S変換手段)、88はデインターリーバ、89は復号化手段、90は並直列変換手段である。M(n)が複数の場合、図における一次復調手段86、並直列変換手段(P/S変換手段)87、デインターリーバ88、復号化手段89がそれぞれM(n)個の系統が含まれる。
ムは、ZF、MMSE,MLD(Maximum likelihood Detection)等の手法を適用することで実現できる。ここで、MLDによる分離手法を使う場合、本手法は無線端末装置毎に、他無線端末装置からの干渉信号を除去した信号であるため、MLDの際の信号点候補を削減することができるため、現実的なハードウエアでの実現が可能となる。なお、分離アルゴリズムは、一つの手法を固定的に使用してもよいし、送信系列の変調多値数、受信信号数等に応じて適応的に変更してもよい。例えば、BPSK、QPSKといった変調多値数が少ない場合はMLDを適用し、変調多値数が多い16QAM、64QAMの場合は、MMSE等の線形手法の適用が考えられる。
1系統の一次復調手段86、並直列変換手段(P/S変換手段)87、デインターリーバ88、復号化手段89が、それぞれシリアルに接続される構成をとり、送信信号系列を復元する。それぞれの動作は、M(n)>1の場合と同様であり説明を省略する。
使用するため、ダイバーシチ利得、時空間の符号化利得を損ねる。
図9は、本発明の実施の形態4における無線基地局装置2dの構成を示す図である。実施の形態1では、シングルキャリアを用いる伝送方式を用いたが、本実施の形態では、マルチキャリア伝送を行う点が異なり、また、実施の形態3における図8の無線基地局装置2cの構成と異なる部分は、OFDM復調手段83の出力以降の構成であり、以下では異なる動作部分を主に説明する。
第1番目の受信処理手段95−1に、OFDM復調手段83−1〜83−Nrからの出力Y(k、fs)が入力され、さらに、それらの内、第fs番目のサブキャリア群は他ユーザ信号分離手段96−1−fsに入力される。ここで、fsは1からNcの自然数である。他ユーザ信号分離手段96−1−1〜96−1−Ncにおいて、各無線端末装置1から送信される既知のパイロット信号などを用いて推定された離散時刻kでの第fs番目のサブキャリア群の伝搬路変動Hn(fs)に対する伝搬路変動推定値Bn(fs)を用いて、異なる無線端末装置1cからの他ユーザ信号を分離するユーザ間分離ウエイトWn(fs)を生成し、第fs番目のサブキャリアデータ系列Y(k、fs)に対し乗算を行う。ここで、実施の形態3と異なる動作は、所定の評価基準を用いて複数の無線端末装置1cから特定の無線端末装置1cからの送信系列のみを分離受信を行う点である。
第s番目の受信処理手段95−sに、第(s−1)番目の干渉除去信号rs-1(k、fs)が入力され、それらの内、第fs番目のサブキャリア群は他ユーザ信号分離手段96−(1―fs)に入力される。ここで、fsは1からNcまでの自然数である。他ユーザ信号分離手段96−(s−1)〜96−(s−Nc)において、所定の評価基準により優先的に復号する送信系列を決定し、s=1の場合と同様に、第ns番目の無線端末装置1c−nsの第fs番目のサブキャリアデータ系列Xns(k、fs)以外の送信系列成分を除去するユーザ間分離ウエイトWns(fs)を生成する。
信号rs-1(k、fs)に対し、(数29)に示すように乗算することで、所望以外の無線端末装置1cからの干渉信号分を低減した第fs番目のサブキャリアデータ系列Y(k、fs)を得ることができる。チャネル推定が理想的に行われた場合、(数21)のような関係が得られるため、(数29)は、(数30)に示すように変形することができ、Y(k、fs)は他の無線端末装置からの干渉信号成分が完全に除去された信号となる。
第n番目の無線端末装置1c−nからの送信系列xn(k)に対する平均的なサブキャリア信号の受信SNRまたは受信SIRを評価基準Qnとする。このような場合、(数32)に示す評価基準Qnにより受信SNRによる評価基準とすることができ、この場合、Qnが大きい順に優先的に復号する。ただし、trace(X)は行列Xの固有和を算出する演算子である。SIR評価の場合は、チャネル推定時に用いるパイロット信号の、推定値に対する分散を評価する手法の適用が可能である。
第n番目の無線端末装置1c−nからの送信系列xn(k)の、QoSに基づき適当な指標(送信系列の許容遅延量、データ種別等)を設け、受信処理を行う優先度を無線端末装置1c毎に設定伝送遅延に対する許容遅延量を評価基準とする。
空間の符号化利得を損ねる。一方、本実施の形態では他無線端末装置1cからの干渉を排除した信号を用いることで時空間復号が可能であるためにダイバーシチ利得、時空間の符号化利得を得ることができる。
図12から図15は、本発明の実施の形態5における無線端末装置1のそれぞれ異なる送信構成を示す図であり、図16から図19は、図12から図15の各無線端末装置1に対応して、それぞれから送信された送信系列を復調及び復号するためのユーザ個別受信処理手段91の異なる構成を示す。以下それぞれの構成を用いた時の動作を説明する。なお、本実施の形態では、マルチキャリア伝送を用いているが、サブキャリア数を1と見なすことで、同様にシングルキャリア伝送への適用が可能である。
図20は、本発明の実施の形態6における無線端末装置1の異なる送信構成を示す図であり、無線端末装置1の構成に対応して、それぞれから送信された送信系列を復調及び復号するためのユーザ個別受信処理手段91の異なる構成を示す。以下動作を説明する。なお、本実施の形態では、マルチキャリア伝送を用いているが、サブキャリア数を1と見なすことで、同様にシングルキャリア伝送への適用が可能である。
2 無線基地局装置
3、77、81 アンテナ
4、82 受信部
5、50、84、96 他ユーザ信号分離手段
6、91 ユーザ個別受信処理手段
20、70 データ系列生成手段
21、71 直並列変換手段(S/P変換手段)
35、87、90 並直列変換手段(P/S変換手段)
22、72 伝送路符号化手段
23、73、120、121 インターリーバ
24 変調手段
25、76 送信部
31、85、192 信号分離手段
32 復調手段
33、88、140、141 デインターリーバ
34、89 復号化手段
40、95 受信処理手段
51、97 干渉キャンセル手段
60、98 信号生成手段
61、99 チャネル変動付加手段
62、100 信号除去手段
74 一次変調手段
75 OFDM変調手段
83 OFDM復調手段
86 一次復調手段
130、131 時空間符号化手段
150、160 時空間復号化手段
190 時空間位相回転手段
191 時空間位相回転情報出力手段
Claims (14)
- 複数の無線端末装置から空間多重伝送された複数の信号系列を、複数のアンテナを用いて分離受信する無線基地局装置において、
前記複数の無線端末装置のうち少なくとも一つは複数の信号系列を送信する無線端末装置を含み、前記複数のアンテナによる受信信号から、所望無線端末装置に対する一つあるいは複数の空間多重伝送された複数の信号系列を除いた、他ユーザ信号系列の成分を除去して前記所望無線端末装置の受信信号系列を抽出する他ユーザ信号除去手段と、
前記他ユーザ信号除去手段の出力を基に、ユーザ個別に受信処理を行うユーザ個別受信処理手段と
を有する無線基地局装置。 - 前記他ユーザ信号除去手段は、伝搬路変動推定値から構成される行列に対し特異値分解を用いて生成したユーザ間分離ウエイトにより、所望無線端末装置に対する一つあるいは複数の空間多重伝送された複数の信号系列を除いた他ユーザ信号系列の成分を除去して前記所望無線端末装置の受信信号系列を抽出する請求項1に記載の無線基地局装置。
- 複数の無線端末装置から空間多重伝送された複数の信号系列を、複数のアンテナを用いて分離受信する無線基地局装置において、
前記複数の無線端末装置のうち少なくとも一つは複数の信号系列を送信する無線端末装置を含み、所定の選定基準を用いて無線端末装置からの送信信号を復号する優先度を決定する優先度決定手段と、
前記優先度決定手段の出力を基に優先度の高い無線端末装置を除く信号系列の成分を除去した受信信号系列を抽出する他ユーザ信号除去手段と、
前記他ユーザ信号除去手段の出力を基に、前記優先度の高い無線端末装置からの送信信号を復号処理するユーザ個別受信処理手段と、
前記ユーザ個別受信処理手段の出力及びチャネル推定結果から、前記優先度の高い無線端末装置による受信信号を再生して前記複数のアンテナによる受信信号から除去する選択的信号分離手段と
を有し、逐次的に前記優先度の順に無線端末装置からの送信信号を復号する無線基地局装置。 - 前記優先度決定手段は、前記複数の無線端末装置からの送信系列における許容遅延量が小さい順に優先的に復号する請求項3に記載の無線基地局装置。
- 前記優先度決定手段は、前記複数の無線端末装置からの送信系列の受信品質が高い順に優先的に復号する請求項3に記載の無線基地局装置。
- 前記複数の信号系列を送信する無線端末装置が時空間符号化を施した信号系列を送信する場合、前記ユーザ個別受信処理手段は、時空間符号化して送信する当該無線端末装置に対して、前記複数の信号系列を時空間復号して受信する請求項1または請求項3に記載の無線基地局装置。
- 前記無線端末装置はマルチキャリアを用いて無線伝送を行い、かつ、前記複数の信号系列を送信する無線端末装置が、周波数―空間符号化を施した信号系列を送信する場合、
前記ユーザ個別受信処理手段は、周波数―空間復号し受信する請求項1または請求項3に記載の無線基地局装置。 - 前記複数の信号系列を送信する無線端末装置が、時空間インターリーブを施した信号系列を送信する場合、前記ユーザ個別受信処理手段は、時空間符号化して送信する当該無線端
末装置に対して、前記複数の信号系列を時空間デインターリーブを施して時空間復号して受信する請求項1または請求項3に記載の無線基地局装置。 - 前記無線端末装置はマルチキャリアを用いて無線伝送を行い、かつ、前記複数の信号系列を送信する無線端末装置が、周波数―空間インターリーバを施した信号系列を送信する場合、前記ユーザ個別受信処理手段は、周波数―空間デインターリーバを施して受信する請求項1または請求項3に記載の無線基地局装置。
- 前記複数の信号系列を送信する無線端末装置が、予め既知の時空間位相回転を与えた信号系列を送信する場合、前記ユーザ個別受信処理手段は、前記時空間位相回転を施し送信する当該無線端末装置に対して、前記複数の信号系列を前記時空間位相回転の情報を用い時空間復号して受信する請求項1または請求項3に記載の無線基地局装置。
- 前記選択的信号分離手段は、前記複数の端末装置からの送信系列のうち、時空間符号化を施されている信号系列を優先的に復号する請求項6に記載の無線基地局装置。
- 前記選択的信号分離手段は、前記複数の端末装置からの送信系列のうち、周波数―空間符号化を施されている信号系列を優先的に復号する請求項7に記載の無線基地局装置。
- 複数の無線端末装置から空間多重伝送された複数の信号系列を、複数のアンテナを用いて分離受信する無線通信方法において、
前記複数の無線端末装置のうち少なくとも一つは複数の信号系列を送信する無線端末装置を含み、前記複数のアンテナによる受信信号から、所望無線端末装置を除く伝搬路変動推定値から構成される行列に対し特異値分解を用いて生成したユーザ間分離ウエイトにより他ユーザ信号系列の成分を除去した前記所望無線端末装置の受信信号系列を抽出するステップと、
前記他ユーザ信号除去手段の出力を基に、ユーザ個別に受信処理を行うユーザ個別受信処理するステップと
を有する無線通信方法。 - 複数の無線端末装置から空間多重伝送された複数の信号系列を、複数のアンテナを用いて分離受信する無線通信方法において、
前記複数の無線端末装置のうち少なくとも一つは複数の信号系列を送信する無線端末装置を含み、所定の選定基準を用いて無線端末装置からの送信信号を復号する優先度を決定するステップと、
前記優先度決定結果を基に優先度の高い無線端末装置を除く信号系列の成分を除去した受信信号系列を抽出する他ユーザ信号除去するステップと、
前記他ユーザ信号除去ステップの出力を基に、前記優先度の高い無線端末装置からの送信信号を復号処理するユーザ個別受信処理するステップと、
前記ユーザ個別受信処理ステップの出力及びチャネル推定結果から、前記優先度の高い無線端末装置による受信信号を再生して前記複数のアンテナによる受信信号から除去する干渉キャンセルステップと
を有し、以上の動作を逐次的に前記優先度の順に無線端末装置からの送信信号を復号する無線通信方法。
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