JP2011205677A - 空間・時間または空間・周波数送信ダイバーシティによる空間拡散のための受信機構造 - Google Patents
空間・時間または空間・周波数送信ダイバーシティによる空間拡散のための受信機構造 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】受信エンティティ150は、空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを有するデータ送信の受信シンボルを取得する。該受信エンティティは、該データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って全チャネル応答行列を導出し、該全チャネル応答行列に基づいて空間フィルタ行列を導出し、2シンボル間隔ごとに受信シンボルのベクトルに空間整合フィルタリングを実行して該2シンボル間隔の検出シンボルのベクトルを取得する。必要ならば、該検出シンボルに事後処理(例えば、共役)を実行してもよい。あるいはまた、有効チャネル応答行列に基づいて空間フィルタ行列を導出して、シンボル周期ごとに該受信シンボルに空間整合フィルタリングを実行して、検出シンボルを取得する。
【選択図】図1
Description
本特許は、「無線通信システムのための空間・時間送信ダイバーシティを備えたステアリングダイバーシティ(Steering Diversity with Space−Time Transmit Diversity for a Wireless Communication System)」と題され、2004年9月3日に出願された仮特許出願第60/607,371号、および「無線通信システムのための空間・時間および空間・周波数送信ダイバーシティを備えたステアリングダイバーシティ(Steering Diversity with Space−Time and Space−Frequency Transmit Diversity Schemes for a Wireless Communication System)」と題され、2004年9月8日に出願された仮特許出願第60/608,226号に対する特許優先権を主張するものであり、これらはすべてこの譲受人に譲渡されて、参照してここに組み込まれる。
性能を改善するための、送信ダイバーシティスキームの組み合わせを使用するデータ送受信技術がここに開示されている。一実施形態において、送信エンティティは1つ以上の(ND個の)データシンボルストリームを処理して、複数の(NC個の)コード化シンボルストリームを生成する。各データシンボルストリームは、例えば空間・時間送信ダイバーシティ(STTD;space-time transmit diversity)、空間・周波数送信ダイバーシティ(SFTD;space-frequency transmit diversity)または直交送信ダイバーシティ(OTD;orthogonal transmit diversity)を使用して単一のコード化シンボルストリームとして、あるいは2個のコード化シンボルストリームとして送信されてもよい。該送信エンティティは該NC個のコード化シンボルストリームに空間拡散を実行して、NT個の送信シンボルストリームを生成してもよい。付加的または代替的に、該送信エンティティは、時間ドメインまたは周波数ドメインのいずれかで該NT個の送信シンボルストリームに対して連続ビーム形成を実行してもよい。これらの種々の送信ダイバーシティスキームについて後述する。
送信機エンティティ110は、データ送信に使用可能な送信および受信アンテナ数に応じて、任意の数のデータシンボルストリームをSTTDによって、任意の数のデータシンボルストリームをSTTDなしで送信してもよい。データシンボルストリームごとのSTTD符号化は以下のように実行されてもよい。データシンボルストリームの2個のシンボル周期で送信される各対のデータシンボルsaおよびsbについて、TX STTDプロセッサ120は2個のベクトル
G(k)は、s t(k)におけるNC個のコード化シンボルと他所のゼロとの対角線に沿ったNC個の利得値によるNC×NC対角行列であり、
V(k)は、サブバンドkの空間拡散に対するNT×NCステアリング行列であり、 B(k)は、サブバンドkの連続ビーム形成に対するNT×NT対角行列であり、かつ x t(k)は、シンボル周期tにおいてサブバンドkでNT個の送信アンテナから送信されるNT個の送信シンボルによるNT×1ベクトルである。
l(k)・Δfはサブバンド指数kに対応する実周波数である。
単アンテナ受信エンティティは1×2構成を使用して送信されるデータ送信を受信してもよい。単一の受信アンテナからの受信シンボルは以下のように表されてもよい。
hは1×NTチャネル応答行ベクトルであり、これはh=[h1,h2,...hNT]であり、
h effは1×2構成の1×2有効チャネル応答行ベクトルであり、これは
ntはシンボル周期tの雑音である。
多重アンテナ受信エンティティは、表1に示されるように、受信エンティティで使用可能な受信アンテナ数によってサポートされる構成のいずれかを使用して送信されるデータ送信を受信してもよい。複数の受信アンテナからの受信シンボルは以下のように表されてもよい。
HはNR×NTチャネル応答行列であり、
H effはNR×NC有効チャネル応答行列であり、
n tはシンボル周期tの雑音ベクトルである。
sは2個のシンボル周期に送信される2ND個のデータシンボルによる2ND×1ベクトルであり、
H allはsにおいてデータシンボルによって観察される2NR×2ND全チャネル応答行列であり、
n allは2ND個のデータシンボルの雑音ベクトルである。
Q=M mmse・H allであり、
D=[diag[Q]]−1は2ND×2ND対角行列であり、
n mmseはMMSEフィルタリング雑音である。
n ccmiはCCMIフィルタリング雑音である。
部分的MMSEおよび部分的CCMI技術について、受信エンティティは、当該シンボル周期の空間フィルタ行列に基づいてシンボル周期ごとにNR個の受信シンボルに空間整合フィルタリングを実行する。各STTD符号化データシンボルストリームについて、受信エンティティはストリームで送信されるデータシンボルごとに2個のシンボル周期において2個の推定を取得し、これら2個の推定を合成して、データシンボルの単一の推定を生成する。部分的MMSEおよび部分的CCMI技術は、受信エンティティが少なくともNC個の受信アンテナを具備していれば、つまりNR≧NCであれば使用されてもよい。各シンボル周期に送信されるコード化シンボル数と少なくとも同数の受信アンテナがあるはずであり、これは表1に示されている。
M p−mmseはシンボル周期ごとのNC×NRMMSE空間フィルタ行列である。
Q p−mmse=M p−mmse・H effであり、
D p−mmse=[diag[Q p−mmse]]−1はNC×NC対角行列であり、 n mmse,tはシンボル周期tのMMSEフィルタリング雑音である。
qm,mは、式(31)で定義されたQ p−mmseのm番目の対角要素である。
n ccmi,tはシンボル周期tのCCMIフィルタリング雑音である。
図3はMMSEやCCMI技術を実現可能なRX空間プロセッサ170aおよびRX STTDプロセッサ172aのブロック図を示している。RX空間プロセッサ170aおよびRX STTDプロセッサ172aはそれぞれ、図2の多重アンテナ受信エンティティ150yのRX空間プロセッサ170およびRX STTDプロセッサ172の一実施形態である。チャネル推定器166は後述のように、受信パイロットシンボルに基づいて有効チャネル応答推定
送信エンティティはまたSFTD、空間拡散および場合によっては連続ビーム形成の組み合わせを使用してもよい。表1に示された各構成について、送信エンティティは、ND個のデータシンボルストリームについて1個のシンボル周期に2個のサブバンドで送信される2ND個のデータシンボルの2個のベクトルs 1およびs 2を生成してもよい。送信エンティティは1個のシンボル周期に1個のサブバンドでベクトルs 1を空間拡散および送信してもよく、また同じシンボル周期に別のサブバンドでベクトルs 2を空間拡散および送信してもよい。2個のサブバンドは通常隣接するサブバンドである。受信エンティティは、H allの最初のNR個の行が(第1のシンボル周期ではなく)第1のサブバンドに対して、かつH allの最後のNR個の行が(第2のシンボル周期ではなく)第2のサブバンドに対するものである点を除いて、上記のように全チャネル応答行列H allを導出してもよい。受信エンティティは上記のようにMMSE、CCMI、部分的MMSEまたは部分的CCMI処理を実行してもよい。
種々のタイプのステアリング行列が空間拡散に使用されてもよい。例えば、ステアリング行列Vはウォルシュ行列、フーリエ行列または他の行列であってもよい。2×2ウォルシュ行列W 2×2は
図7は、MISOおよびMIMO送信をサポートする例示的プロトコルデータユニット(PDU)700を示している。PDU700はMIMOパイロット用セクション710およびデータ用セクション720を含んでいる。PDU700はまた、例えばプリアンブル、シグナリングなどの他のセクションを含んでもよい。MIMOパイロットは、データ送信に使用される全送信アンテナから送信され、かつ受信エンティティに、データ送信に使用されるMISOまたはMIMOチャネルを推定させるパイロットである。MIMOパイロットは種々の方法で送信されてもよい。
W(t)はシンボル周期tのNC×NC対角ウォルシュ行列であり、
V(k)はサブバンドkの空間拡散のNT×NCステアリング行列であり、
Claims (52)
- 無線通信システムにおけるデータ受信方法であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得することと、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得することと、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出することと、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得することとを備える、方法。 - 前記有効チャネル応答行列を取得することが、
前記データ送信によって送信されるパイロットシンボルを受信することと、
前記受信パイロットシンボルに基づいて前記有効チャネル応答行列を導出することとを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記有効チャネル応答行列を取得することが、
空間拡散によって送信されるパイロットシンボルを受信することと、
前記受信パイロットシンボルに基づいて前記有効チャネル応答行列を導出することとを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記有効チャネル応答行列を取得することが、
空間拡散および連続ビーム形成によって送信されるパイロットシンボルを受信することと、
前記受信パイロットシンボルに基づいて前記有効チャネル応答行列を導出することとを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って全チャネル応答行列を形成することをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記全チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項5に記載の方法。 - 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記全チャネル応答行列に基づいて、かつチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項5に記載の方法。 - 2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成することをさらに備えており、
前記受信シンボルに空間処理を実行することが、前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得することを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項1に記載の方法。 - 前記受信シンボルに空間処理を実行することが、
前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得することを備える、請求項1に記載の方法。 - STTDによって送信されるデータシンボルごとに取得される複数の検出シンボルを合成することをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- STTDによって送信されるデータシンボルごとに取得される複数の検出シンボルの最大比合成法を実行することをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って前記検出シンボルに事後処理を実行して、前記データ送信で送信されるデータシンボルの推定を取得することをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記検出シンボルに事後処理を実行することが、
必要ならば前記データ送信に使用される前記STTDスキームに従って前記検出シンボルを共役することを備える、請求項14に記載の方法。 - 前記データ送信で送信される1つ以上のデータシンボルストリームに前記データシンボル推定を逆多重化することをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 無線通信システムにおけるデータ受信方法であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームによって、複数のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得することと、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得することと、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出することと、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して前記複数のデータシンボルストリームの検出シンボルを取得することとを備える、方法。 - 前記受信シンボルを取得することが、
STTDによって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームとSTTDなしで送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームとによって前記複数のデータシンボルストリームを備える前記データ送信の前記受信シンボルを取得することを備える、請求項17に記載の方法。 - 前記受信シンボルを取得することが、
STTDによって送信される少なくとも2個のデータシンボルストリームによって前記複数のデータシンボルストリームを備える前記データ送信の前記受信シンボルを取得することを備える、請求項17に記載の方法。 - 前記有効チャネル応答行列を取得することが、
複数の受信アンテナで前記複数のデータシンボルストリームの各々についてチャネル利得を推定することと、
前記複数のデータシンボルストリームおよび前記複数の受信アンテナについて前記推定チャネル利得によって前記有効チャネル応答行列を形成することとを備える、請求項17に記載の方法。 - 前記受信シンボルに空間処理を実行することが、
前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で前記複数のデータシンボルストリームの検出シンボルを取得することを備える、請求項17に記載の方法。 - 無線通信システムにおける装置であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得する少なくとも1個の復調器と、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得するチャネル推定器と、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出する整合フィルタ生成器と、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得する空間プロセッサとを備える、装置。 - 前記有効チャネル応答行列が、前記データ送信について実行される空間処理の効果を含んでいる、請求項22に記載の装置。
- 前記整合フィルタ生成器が、前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って全チャネル応答行列を形成する、請求項22に記載の装置。
- 前記整合フィルタ生成器が、前記全チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成する、請求項24に記載の装置。
- 前記空間プロセッサが、2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成し、前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得する、請求項22に記載の装置。
- 前記整合フィルタ生成器が、前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成する、請求項22に記載の装置。
- 前記空間プロセッサが、前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得する、請求項22に記載の装置。
- STTDによって送信されるデータシンボルごとに取得される複数の検出シンボルを合成する合成器をさらに備える、請求項22に記載の装置。
- 前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って前記検出シンボルに事後処理を実行して、前記データ送信で送信されるデータシンボルの推定を取得するポストプロセッサをさらに備える、請求項22に記載の装置。
- 無線通信システムにおける装置であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得する手段と、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得する手段と、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出する手段と、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得する手段とを備える、装置。 - 前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って全チャネル応答行列を形成する手段をさらに備える、請求項31に記載の装置。
- 前記空間フィルタ行列を導出する手段が、
前記全チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成する手段を備える、請求項32に記載の装置。 - 2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成する手段をさらに備えており、
前記受信シンボルに空間処理を実行する手段が、前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得する手段を備える、請求項31に記載の装置。 - 前記空間フィルタ行列を導出する手段が、
前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成する手段を備える、請求項31に記載の装置。 - 空間処理を実行する手段が、
前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得する手段を備える、請求項31に記載の装置。 - STTDによって送信されるデータシンボルごとに取得される複数の検出シンボルを合成する手段をさらに備える、請求項31に記載の装置。
- 無線通信システムにおけるデータ受信方法であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得することと、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得することと、
前記データ送信に使用されるSTTD符号化スキームに従って全チャネル応答行列を形成することと、
前記全チャネル応答行列に基づいて空間フィルタ行列を導出することと、
2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成することと、
前記空間フィルタ行列によって前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得することとを備える、方法。 - 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記全チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項38に記載の方法。 - 無線通信システムにおけるデータ受信方法であって、
空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)によって送信される少なくとも1個のデータシンボルストリームを備えるデータ送信の受信シンボルを取得することと、
前記データ送信の有効チャネル応答行列を取得することと、
前記有効チャネル応答行列に基づいて空間フィルタ行列を導出することと、
前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で前記受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得することと、
STTDによって送信されるデータシンボルごとに取得される複数の検出シンボルを合成することとを備える、方法。 - 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記有効チャネル応答行列に基づいて、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項40に記載の方法。 - 無線通信システムにおけるデータ受信方法であって、
少なくとも1個のデータシンボルストリームについて空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)、空間・周波数送信ダイバーシティ(SFTD)または直交送信ダイバーシティ(OTD)によって、かつデータ送信における全データシンボルストリームについて空間拡散によって送信される前記データ送信の受信シンボルを取得することと、
前記データ送信に対する、前記空間拡散の効果を含む有効チャネル応答行列を取得することと、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出することと、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得することとを備える、方法。 - 2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成することをさらに備えており、
前記受信シンボルに空間処理を実行することが、前記空間フィルタ行列によって前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得することを備える、請求項42に記載の方法。 - 各対の周波数サブバンドの受信シンボルのベクトルを形成することをさらに備えており、 前記受信シンボルに空間処理を実行することが、前記空間フィルタ行列によって前記1対の周波数サブバンドの前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記1対の周波数サブバンドの検出シンボルのベクトルを取得することを備える、請求項42に記載の方法。
- 前記受信シンボルに空間処理を実行することが、前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得することを備える、請求項42に記載の方法。
- 前記空間フィルタ行列を導出することが、
前記有効チャネル応答行列によって、かつ最小2乗平均誤差(MMSE)技術またはチャネル相関行列反転(CCMI)技術に従って前記空間フィルタ行列を形成することを備える、請求項42に記載の方法。 - 無線通信システムにおける装置であって、
少なくとも1個のデータシンボルストリームについて空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)、空間・周波数送信ダイバーシティ(SFTD)または直交送信ダイバーシティ(OTD)によって、かつデータ送信における全データシンボルストリームについて空間拡散によって送信される前記データ送信の受信シンボルを取得する少なくとも1個の復調器と、
前記データ送信に対する、前記空間拡散の効果を含む有効チャネル応答行列を取得するチャネル推定器と、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出する整合フィルタ生成器と、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得する空間プロセッサとを備える、装置。 - 前記空間プロセッサが、2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成して、前記空間フィルタ行列によって前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得する、請求項47に記載の装置。
- 前記空間プロセッサが、前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得する、請求項47に記載の装置。
- 無線通信システムにおける装置であって、
少なくとも1個のデータシンボルストリームについて空間・時間送信ダイバーシティ(STTD)、空間・周波数送信ダイバーシティ(SFTD)または直交送信ダイバーシティ(OTD)によって、かつデータ送信における全データシンボルストリームについて空間拡散によって送信される前記データ送信の受信シンボルを取得する手段と、
前記データ送信に対する、前記空間処理の効果を含む有効チャネル応答行列を取得する手段と、
前記有効チャネル応答行列によって空間フィルタ行列を導出する手段と、
前記空間フィルタ行列によって前記受信シンボルに空間処理を実行して検出シンボルを取得する手段とを備える、装置。 - 2シンボル間隔で受信シンボルのベクトルを形成する手段をさらに備えており、
前記受信シンボルに空間処理を実行する手段が、前記空間フィルタ行列によって前記2シンボル間隔で前記受信シンボルのベクトルに空間処理を実行して、前記2シンボル間隔で検出シンボルのベクトルを取得する手段を備える、請求項50に記載の装置。 - 前記受信シンボルに空間処理を実行する手段が、前記空間フィルタ行列によって少なくとも2個のシンボル周期の各々で受信シンボルに空間処理を実行して、前記シンボル周期で検出シンボルを取得する手段を備える、請求項50に記載の装置。
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