JP2009171576A - 双方向中継ネットワークにおける無線チャネル推定方法及び装置並びに無線通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本願発明は、第1の端末(16)と中継局(14)との間の無線チャネル(H4)を推定するために、第1の端末(16)から既に送信された第1の情報(Sm)と同じく中継局(14)と通信する第2の端末(12)から既に送信された第2の情報(Sb)とを重ね合わせたものを含む信号(Ym)を受信するための受信機(222)と、送信された第1の情報(Sm)を格納するための記憶装置(210)と、受信した信号(Ym)とこの信号(Ym)のパイロット情報として記憶装置(210)に格納された第1の情報(Sm)とを使用して無線チャネル(H4)を計算するためのチャネル計算機(224)とを備えるものである。
【選択図】 図2
Description
本方法は、
第1の端末から既に送信された第1の情報を格納するステップと、
第1の端末から既に送信された第1の情報と同じく中継局と通信する第2の端末又は送信機装置から既に送信された第2の情報とを重ね合わせたものを含む信号を受信するステップと、
受信した信号とこの信号のパイロット情報として格納された第1の情報とを使用して、無線チャネルを計算するステップと
を含む。
本装置は、
第1の端末から既に送信された第1の情報と同じく中継局と通信する第2の端末又は送信機装置から既に送信された第2の情報とを重ね合わせたものを含む信号を受信するための受信機と、
送信済みの第1の情報を格納するための記憶装置と、
受信した信号とこの信号のパイロット情報として記憶装置に格納された第1の情報とを使用して、無線チャネルを計算するためのチャネル計算機と
を備えるものである。
本装置の更なる態様によれば、第1の端末は、基地局に含まれることがあり、第2の端末は、移動局に含まれることがある。このため、本装置の実施態様によれば、無線チャネルを推定するための装置又はチャネル推定器は、基地局内又は移動局内に配置されうる。本明細書では、本装置のチャネル推定器は、移動局内に設置されていると仮定する。もちろん、基地局内に設置される場合もあり得る。
トレーニング・シーケンスは、もはや中継局から送信される必要はない。代わりに、自己干渉のみに基づいて無線チャネルを推定する場合と比べてより良いチャネル推定パフォーマンスを実現するため、より短いトレーニング・シーケンスが第1の情報又は自己干渉と一緒に使用することができる。このため、チャネル推定の利益は、余分なコストなしで得られ、スペクトル効率はこれらの態様によれば改善することが可能である。
従来型のトレーニング・シーケンスベースのチャネル推定では、YmとSrは両方ともMS受信機装置220でわかっている。ただし、Srは、所定のトレーニング・シーケンス(training-sequence)を含む。RS14からMS16への無線MIMOチャネルのチャネル行列H4は、最小二乗法を用いて推定することができる。それは次のように表される。
次に、式(8)に基づいて、チャネル推定MSEを最小化する線形チャネル推定器(linear channel estimator)を導出する。それは次の一般形で表すことができる。
図3と図4を参照して、チャネル推定とデータ検出が双方向中継のSCスキームにおける畳み込み符号化/復号にどのように統合されるかを説明する。
前セクションでは、離散時刻又は時間スロットからなる或る特定のブロックの間において無線チャネルH4が一定の状態にある場合にMIMOチャネルをどのように推定するかについて議論している。本セクションでは、時変(時間的に変化する)MIMOチャネルをどのように推定するかについて議論する。本議論は、OFDMシステムにおける1サブキャリアに相当するフラットフェージングMIMOチャネルになお制約される。一般性を損なうことなく、MS16におけるN個の受信アンテナ16−n(n=1,2,...,N)が相関しないことが仮定される。MS受信機装置220においてRS14からMS16への第2の期間T2のMIMOチャネルをどのように推定するかについて議論する。n番目の受信アンテナにおける離散時刻kでの受信信号は次のように書き表すことができる。
本セクションではシミュレーション結果を示す。特に、パイロット支援型チャネル推定(pilot assisted channel estimation)と本発明の実施形態による自己干渉ベースのチャネル推定(self-interference based channel estimation)のパフォーマンスをチャネル推定値のMSE(mean squared error)と非符号化(uncoded)並びに符号化(coded)BERに基づいて比較する。パイロットは常に送信の始まりに配置される。シミュレーションの設定(セットアップ)は、SPCを使用する双方向DF中継システムである。パイロット支援型伝送に与えられた結果は、第1のチャネル推定値を得るためにパイロットと自己干渉が一緒に利用されるというやり方ではなく、チャネル推定にパイロットのみを使用することによって得られている。
本サブセクションでは、ブロックフェージングチャネル(block-fading channel)を推定するLS法(最小二乗法)を議論する。すなわち、RS14において2つの独立した重ね合わされた非符号化データストリームを送信する。一方のストリームは、MS16において既知である。チャネルは、K個の離散時刻の間は一定のままである。次の2つの繰り返しチャネル推定スキームを比較する。
1)パイロットを使用してチャネルの第1の推定値を取得する。
2)自己干渉を使用してパイロットを挿入することなくチャネルを推定する。
本サブセクションでは、MMSE法を使用してブロックフェージングチャネルを推定する。すなわち、RS14において、2つの独立した重ね合わされた非符号化(uncoded)データストリームを送信する。一方のストリームは、MS16において既知である。チャネルは、K個の離散時刻の間は一定のままである。次の2つの繰り返しチャネル推定スキームを比較する。
1)パイロットを使用してチャネルの第1の推定値を取得する。
2)自己干渉を使用してパイロットを挿入することなくチャネルを推定する。
本サブセクションでは、既に述べたように時変チャネル(time-varying channel)の推定について説明する。RS14において、2つの独立した重ね合わされた非符号化データストリームを送信する。一方のストリームは、MS16において既知である。データストリームのフレーム長は、K時間スロットである。次の2つの繰り返しチャネル推定スキームを比較する。
1)パイロットを使用してチャネルの第1の推定値を取得する。
2)自己干渉を使用してパイロットを挿入することなくチャネルを推定する。
・自己干渉の使用はパイロット信号に費やされるべき次元量を減らすことができ、この結果、スペクトル効率が増大する可能性がある。
・パイロットが常に各送信フレームの始めに配置されるシステムを想定すると、自己干渉はチャネルの時間的な変動をトレースするために使用することができる。
・OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムを想定すると、通常、数個のサブキャリアがパイロットに独占使用される。その他のサブキャリアのチャネル係数は周波数ドメイン上の補間によって推定される。この場合、自己干渉は周波数ドメインにおける補間のパフォーマンスを増大させる可能性がある。
12−1〜12−M 基地局アンテナ
14 中継局
14−1〜14−R 中継局アンテナ
16 移動局
16−1〜16−N 移動局アンテナ
200 送信部
202 エンコーダ
202−1〜202−2 畳み込みエンコーダ
204、204−1〜204−2 インタリーバ
206、206−1〜206−2 モジュレータ
208 送信機
210 記憶装置
220 受信部
222 受信機
224 チャネル計算機(又はチャネル推定器)
302 加算器
304 シリアルパラレル(S/P)変換器
402 干渉キャンセラ&復調器
404 デインタリーバ
406 畳み込みデコーダ
Claims (15)
- 中継局(14)から或る第1の端末(16)への無線チャネル(H4)を推定するための装置であって、ここで、前記第1の端末(16)と或る第2の端末(12)が、第1の期間(T1)内においてそれぞれ第1の情報と第2の情報とを中継局(14)に送信するものであり、前記中継局(14)が、前記第1の期間(T1)の後の第2の期間(T2)内において前記第1の情報(Sm)と前記第2の情報とを重ね合わせたものを前記第1の端末(16)と前記第2の端末(12)とに送信するものであり、
前記第1の情報(Sm)と前記第2の情報(Sb)とを重ね合わせたものを含む信号(Ym)を前記第2の期間(T2)内に受信するための受信機(222)と、
前記第1の期間(T1)内に送信された前記第1の情報(Sm)を格納するための記憶装置(210)と、
受信した信号(Ym)とこの受信した信号(Ym)のパイロット情報として格納された第1の情報(Sm)とを使用して無線チャネル(H4)を計算するためのチャネル計算機(224)と
を備えるものである装置。 - 前記記憶装置(210)は、前記第1の期間(T1)内に前記第1の情報(Sm)に対応する有用データを格納するように構成されるものであり、当該装置は、次の第2の期間(T2)において、その格納された有用データ(Sm)を前記チャネル計算機(224)の入力として使用するものである、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の期間(T1)の前記第1の情報(Sm)に対応する有用データは、前記第1の期間(T1)の後又はその前の期間内に前記第1の端末(16)によって送信された第1の情報に対応する有用データとは独立したものである、請求項2に記載の装置。
- 前記チャネル計算機(224)は、前記受信した信号(Ym)と前記格納された第1の情報(Sm)と前記中継局(14)から受信される追加の所定のパイロット情報(Spilot)とを使用して、前記無線チャネル(H4)の推定値(H^4)を計算するように構成されるものである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
- Nは、第1の端末のアンテナの数を表し、
Rは、中継局のアンテナの数を表し、
Ymは、(N×K)個の受信信号サンプルを含む(N×K)受信信号行列を表し、この(N×K)個の受信信号サンプルは、第1の端末のN本のアンテナで受信した第1の送信期間のK個の連続するシンボルから得られるものであり、
Smは、中継局によって第1の端末に送信された、第1の情報に対応するデータシンボルを含む(R×K)シンボル行列を表し、
H^LSは、中継局から第1の端末への無線チャネルに対応する(N×R)個のチャネル係数を含む(N×R)チャネル行列を表すものとしたとき、
チャネル計算機(224)は、前記無線チャネルを、
- Nは、第1の端末のアンテナの数を表し、
Rは、中継局のアンテナの数を表し、
Ymは、(N×K)個の受信信号サンプルを含む(N×K)受信信号行列を表し、この(N×K)個の受信信号サンプルは、第1の端末のN本のアンテナで受信した第1の送信期間のK個の連続するシンボルから得られるものであり、
Smは、中継局によって第1の端末に送信された、第1の情報に対応するデータシンボルを含む(R×K)シンボル行列を表し、
RHは、チャネル自己共分散行列に相当するものであり、
RSbHは、Sbを用いたSb HRHSbの期待値に相当するものであり、
Sbは、第2の情報に対応するデータシンボルを含むシンボル行列に相当するものであり、
H^MMSEは、中継局から第1の端末への無線チャネルに対応する(N×R)個のチャネル係数を含む(N×R)チャネル行列を表すものとしたときに、
前記チャネル計算機(224)は、前記無線チャネルを、
- 前記第1の情報に対応するデータシンボルを含む前記シンボル行列(Sm)は、中継局の異なるアンテナから送出される複数のパイロットシンボル・シーケンスが互いに直交するように、中継局の少なくとも1本のアンテナから送信された所定のパイロットシンボル・シーケンスに対応するデータシンボルを更に含むものである、請求項5又は6に記載の装置。
- 前記チャネル計算機(224)は、前記受信信号(Ym)と前記格納された第1の情報(Sm)と複数の繰り返し処理で得られた前記第2の端末からの前記第2の情報のi番目の推定値(S^b (i))とを使用して、前記無線チャネル(H4)のi+1番目の推定値(H^4 (i+1))を繰り返し計算するように構成されるものである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記無線チャネル(H4)の初期推定値(H4 (1))は、前記受信信号(Ym)と前記格納された第1の情報(Sm)とを使用して計算されるものである、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の端末(16)の受信機装置(220)は、自己干渉部分が削除された受信信号に基づいて前記第2の端末(12)からの前記第2の情報の推定値(S^b (i))を決定するように構成されるものである、請求項10に記載の装置。
- 前記チャネル計算機(224)は、前記受信信号(Ym)と前記格納された第1の情報(Sm)と前記第2の端末からの前記第2の情報のi番目の推定値(S^b (i))とに基づいて、前記無線チャネル(H4)の(i+1)番目の推定値(H^4 (i+1))を計算するように構成されるものである、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の装置。
- 第1の期間(T1)内に第1の情報(Sm)を送信し、送信された第1の情報(Sm)を格納するものである第1の端末(16)と、
前記第1の期間(T1)内に第2の情報(Sb)を送信するものである第2の端末(12)と、
前記第1の期間(T1)内に前記第1の情報(Sm)と前記第2の情報(Sb)とを受信し、次の第2の期間(T2)内に受信された第1の情報(Sm)と第2の情報(Sb)とを重ね合わせたものを含む信号を送信するものである中継局(14)と
を備え、
前記第1の端末(16)は、前記中継局(14)から前記第1の端末(16)までの無線チャネル(H4)を推定するための装置を備えるものであり、該装置は、
前記中継局(14)が受信した第1の情報(Sm)と第2の情報(Sb)とを重ね合わせものを含む信号(Ym)を受信するための受信機(222)と、
受信した信号(Ym)と該信号(Ym)のパイロット情報として格納された第1の情報(Sm)とを使用して、前記無線チャネル(H4)を計算するためのチャネル計算機(224)とを備えるものである、
無線通信システム。 - 中継局(14)から或る第1の端末(16)への無線チャネル(H4)を推定するための方法であって、ここで、前記第1の端末(16)と或る第2の端末(12)が、第1の期間(T1)内にそれぞれ第1の情報と第2の情報とを中継局(14)に送信するものであり、前記中継局(14)は、前記第1の期間(T1)の後の第2の期間(T2)内に前記第1の情報(Sm)と前記第2の情報とを重ね合わせたものを前記第1の端末(16)と前記第2の端末(12)とに送信するものであり、
前記第1の期間(T1)内に前記第1の端末(16)から送信された前記第1の情報(Sm)を格納するステップと、
前記第1の情報(Sm)と前記第2の情報(Sb)とを重ね合わせたものを含む信号(Ym)を前記第2の期間(T2)内に受信するステップと、
受信した信号(Ym)と、この受信した信号(Ym)のパイロット情報として格納された第1の情報(Sm)とを使用して、前記無線チャネル(H4)を計算するステップと
を含む方法。 - コンピュータ及び/又はマイクロコントローラ上で実行する際に請求項14に記載された方法の全てのステップを実行するコンピュータプログラム。
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