JP2012508490A - 改善されたsir推定を有するmimo受信器および対応する方法 - Google Patents
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Abstract
方法および対応する受信器製品であり、方法は、無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームが各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に全ての複数の送信アンテナから全ての複数の受信アンテナで受信され;共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信し;ウエイトのインジケーションを受信し;受信アンテナで受信した複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出し;1つまたは他の前記データストリームからの干渉に関する信号電力の推定値をストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共にウエイトと共通パイロット信号とを使用することを含む。
Description
本発明は、多重入力多重出力システムの信号対干渉比(signal to interference ratio)の推定に関する。
ユーザ装置の良好なチャネル条件を利用して高速のデータ転送速度とそれによる最高のシステムパフォーマンスを達成するために、高速物理ダウンリンク共有チャネル(HS−PDSCH)上の適応的な変調および符号化の導入により、WCDMA 3GPPのリリース5規格を用いた、パケットベースの無線ネットワークへの集中が起こり始めた。基地局(WCDMA用語でノードB)の多重アンテナとユーザ装置(UE)の多重アンテナとの使用により、高いピーク速度を可能にする。この利点を利用するために、多重入力多重出力(MIMO)HS−PDSCHモードは、WCDMA 3GPPのリリース7規格で最近導入された[3GPP TS 25.214,“Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer procedures (FDD)”, Mars 2008, Section 9]。
図1aに示す通り、リリース7の下、MIMOモードで動作するノードBは、2つのHS−PDSCHデータストリームまでを送信でき、各々は、異なるアンテナプレコード化ウエイトを有し、受信器でのストリーム内干渉(inter-stream interference)を最小化するのに使用される。
図1aは、MIMOモードで動作可能なノードB送信器2の一部の概略ブロック図を示す。動作中、1次トランスポートブロックは、1次トランスポート処理モジュール41を介して処理され、その後1次符号分割乗算器61でノードBのスクランブルコードとUEの拡散コードとによって乗算されて、1次HS−PDSCHストリームを生成する。1次HS−PDSCHストリームの第1インスタンスはその後、第1アンテナ141を介して対象のUEに送信するために第1の1次ウエイト化乗算器81で第1の1次ウエイト因数w1によって乗算され、1次HS−PDSCHストリームの第2インスタンスは、第2アンテナ142を介して同じUEに送信するために第2の1次ウエイト化乗算器82で第2の1次ウエイト因数w2によって乗算される。故に、1次HS−PDSCHストリームは、アンテナ141および142の両方を介してUEに送信されるが、異なるウエイトが適用されている。
ノードBスケジューラが同時にUEに2つのHS−PDSCHストリームを送信するよう選択した場合、その後追加的に2次トランスポートストリームは、2次トランスポート処理モジュール42を介して処理され、その後2次符号分割乗算器61でノードBのスクランブルコードと同じUEの拡散コードとによって乗算されて、2次HS−PDSCHストリームを生成する。2次HS−PDSCHストリームの第1インスタンスはその後、第1アンテナ141を介してUEに送信するために第1の2次ウエイト化乗算器83で第1の2次ウエイト因数w3によって乗算され、1次HS−PDSCHストリームの第2インスタンスは、第2アンテナ142を介して同じUEに送信するために第2の2次ウエイト化乗算器82で第2の2次ウエイト因数w4によって乗算される。故に、2次HS−PDSCHストリームはまた、異なるウエイトが適用されて両アンテナ141および142を介してUEに送信される。1次および2次HS−PDSCHストリームの第1インスタンスは、第1の初期加算器101で加算され、1次および2次HS−PDSCHストリームの第2インスタンスは、第2の初期加算器102で加算される。また、第1の初期加算器101の出力は、第1の追加加算器121で第1の共通パイロットチャネルCPICH1と加算され、第2の初期加算器102の出力は、第2の追加加算器122で第2の共通パイロットチャネルCPICH2と加算される。
図1bで概略的に示す通り、各送信アンテナ141および142は、UEの受信器の各(両)受信アンテナ161および162に送信する。その後の受信器の動作では、2つの各受信アンテナ161および162で受信したインスタンスの異なる組み合わせから2つの個々の1次および2次データストリームを抽出する。
故に、ノードBスケジューラは、所定のトランスポート時間間隔でUEに1つまたは2つのトランスポートブロックを送信するよう選択できるので、そのようなブロックから生じた2つの対応するHS−PDSCHストリームまで送信することができる。
類似の配置は、当業者に知られた異なる拡散コードで乗算することにより、他のUEに対する他の1次および2次ストリームの送信に適用されてもよい。これは、図1の後方に図示された破線の繰り返しにより示される。
配置は、ストリームの任意数n=1...Nおよびアンテナの任意数m=1...Mに一般化でき、各ストリームは、全てのM個のアンテナから送信され、M個のアンテナによるn個のストリームの各組み合わせは、各ウエイト因数wn,mによってウエイト化されることが分かる。通常の場合、送信されたストリームの最大数は、送信および/または受信アンテナの数に等しい必要が無い。
WCDMA3GPPシステムでのMIMOモードの導入により、UEは、受信信号を復調して合成したPCIおよびCQIを生成するために、1次および2次ストリーム間の信号対干渉比(SIR)を推定する機能を有する必要がある。プレコード化制御インジケーション(PCI)は、UEの好ましいウエイトのインジケーションである。チャネル品質インジケータ(CQI)は、推定されたSIRに基づきUEによって計算されたメトリックであり、アップリンク上でノードBにフィードバックされる。ノードBはその後、例えば3GPP仕様に記載されているパフォーマンスを改善するために、レポートされたCQIを使用してUEへの後続の送信を調節することができる。
ここで、雑音プラス干渉(
MIMOモードは故に、高速物理ダウンリンク共有チャネル(HS−PDSCH)に適用され、プレコード化ウエイトを使用してパフォーマンスを改善する。しかし、送信信号のプレコード化とHS−PDSCH上の専用パイロットの不存在とにより、新たな技術は、SIRを推定するために適用される必要がある。
一般に、プレコード化ウエイトが使用される時、専用パイロットは、(a)データストリームとして同じ物理チャネル上でUEに送信され、または(b)異なる物理チャネル上でプレコード化ウエイトがUEに信号伝達される。
専用パイロットは、WCDMA3GPP規格のダウンリンク物理チャネル(DPCH)に対して閉ループ送信ダイバーシチモード1で使用され[3GPP TS 25.211,“Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Channels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels (FDD)”, December 2005, Section 5.3]、同様に[Brian Banister, “Adaptive Antenna Method and Apparatus,” U.S. Patent Application No.6952455, filed October 4, 2005]にも提案された。使用される時、専用パイロットにより、プレコード化ウエイトと無線チャネルとの合成である、データストリームが受けた有効チャネルに対する直接的な推定が可能になる。また、専用パイロットにより、受信器処理でもたらされた任意の欠陥をとらえる、受信器のフロントエンド(レイクプロセッサまたは等化器)の出力でSIRの推定を可能にする。
代わりに、異なる物理チャネル上でプレコード化ウエイトを信号伝達することにより、専用パイロットが消費する一定の送信リソースを確保することができる。しかし、これはまた、データストリームが受けた有効チャネルへの直接的なアクセスを受信器が有しておらず、代わりに共通パイロットチャネル(CPICH)から推定されたチャネルと信号伝達されたウエイトとを使用して計算されなければならないという欠点がある。この場合のSIRの推定は、有効チャネルとCPICH上で測定された雑音と計算された等化器(またはレイク)係数とを使用する式によって一般に行われる[R4-070180, Signal model for multi-stream Type 3 reference receiver, Ericsson, February 2007]。
この式によるSIRの計算は、受信器の欠陥をとらえず、MIMOの場合では、チャネル推定エラーによるストリーム内干渉を評価できない。
本発明によると、共通パイロットチャネルとMIMOダウンリンクデータチャネルとを使用して、ストリーム内干渉電力に関する信号電力を計算するという、新たな推定方法が提供される。
本発明の1つの局面によると、無線受信器を操作する方法であって、無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームは、各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に送信器の全ての複数の送信アンテナから受信器の全ての複数の受信アンテナで受信される過程と、前記受信器と1つまたは複数の他の受信器とに共通する共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信する過程と、前記ウエイトのインジケーションを受信する過程と、前記受信アンテナで受信される複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出する過程と、1つまたは複数の他の前記データストリームからの干渉に関する信号電力の推定値を前記ストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共に前記ウエイトと共通パイロット信号とを使用する過程と、前記推定値に基づいて、前記データストリームを復号するステップと、前記チャネル上で後続の送信に使用するために送信器に受信器からチャネル品質に関するメトリックをフィードバックするステップと、のうち少なくとも1つを実行する過程とを具備する方法が提供される。
個々の抽出されたデータストリームの情報に基づき推定を実行することにより、本発明は、実際の受信器の実装に関する任意の欠陥(例えば、チャネル推定エラー、雑音のモデリングの間違い(incorrect modeling of noise)、固定されたポイント実装(point implementation)等)を明らかにすることでシステムパフォーマンスを改善する点で有利である。
また、推定されたチャネルと等化器係数とに基づきSIR計算の周知の方法と比較して、本発明の方法は、実装の複雑性を低減でき、例えば好ましい実施形態では、スロット毎にCPICHシンボル数オーダの動作数のみを要求する(10 CPICHシンボル/スロット)。
また、本発明の方法は、雑音(電力またはクロスアンテナ/時間相関)に関する認識も物理チャネルの相対電力に関する認識も要求する必要がなく、本発明の方法をかなり強固にする。
実施形態では、前記推定値の計算は、信号電力と干渉電力との両方を計算する過程と、そこから干渉電力に関する信号電力の推定値を決定する過程と、を具備してもよい。
干渉電力に関する信号電力の前記推定値は、干渉電力と雑音電力とに関する信号電力の推定値でもよい。
前記推定値の計算は、信号電力と、干渉電力と、雑音電力との各々を計算する過程と、そこから干渉および雑音電力に関する信号電力の推定値を決定する過程と、を具備してもよい。
方法は、各個々の抽出されたデータストリームで受信される全電力を測定する過程を具備し、前記計算での前記情報の使用は、全電力の前記測定値を使用する過程を具備してもよい。
前記計算は、
(i)抽出されたデータストリーム毎に、各アンテナに対する等化チャネル応答の各推定値を生成するために、共通パイロットチャネルから対応するパイロットストリームを使用する過程と、
(ii)パイロットストリームの信号電力と雑音電力と干渉電力との推定値を計算するために前記推定されたチャネル応答と前記ウエイトとを使用する過程と、
(iii)他のデータストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力とを計算するために、各抽出されたデータストリームでの受信された電力の前記測定値と共にパイロットストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値を使用する過程とを具備してもよい。
(i)抽出されたデータストリーム毎に、各アンテナに対する等化チャネル応答の各推定値を生成するために、共通パイロットチャネルから対応するパイロットストリームを使用する過程と、
(ii)パイロットストリームの信号電力と雑音電力と干渉電力との推定値を計算するために前記推定されたチャネル応答と前記ウエイトとを使用する過程と、
(iii)他のデータストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力とを計算するために、各抽出されたデータストリームでの受信された電力の前記測定値と共にパイロットストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値を使用する過程とを具備してもよい。
前記受信は、2つずつの無線多重入力多重出力データチャネル上で2つのデータストリームのみを受信することにより、各データストリームは、送信器の2つの送信アンテナから受信器の2つの受信アンテナの両方で受信される過程を具備してもよい。
個々のデータストリームの前記抽出は、等化器とレイクプロセッサとのうち1つを介して受信アンテナからの入力を処理する過程を具備してもよい。
前記計算は、データストリームのデスクランブルと逆拡散との後に実行され、前記計算は、前記データストリームの対数尤度率計算の前に実行されてもよい。前記計算は、前記データストリームの復号化の前に実行されてもよい。
信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値の計算は、干渉プラス雑音電力に対する信号電力の割合を計算する過程を具備してもよい。
前記計算は、前記ウエイトと共通パイロットチャネルと前記抽出されたデータストリームの情報とを代わりに使用して、前記チャネルに対する専用パイロット信号を使用せずに実行されてもよい。
本発明のもう1つの局面によると、プロセッサ上で実行される時、上記方法の何れか1つのステップを実行するコードを具備することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本発明のもう1つの局面によると、受信器であって、無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームは、各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に送信器の全ての複数の送信アンテナから全ての複数の受信アンテナで受信され、前記受信器と1つまたは複数の他の受信器とに共通する共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信する、前記複数の受信アンテナを具備し、前記受信器はさらに、前記ウエイトのインジケーションを受信し、前記受信アンテナで受信される複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出し、1つまたは複数の他の前記データストリームからの干渉に関する信号電力の推定値を前記ストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共に前記ウエイトと共通パイロット信号とを使用し、前記推定値に基づき、前記データストリームを復号化すること、および前記チャネル上で後続の送信で使用するために送信器に受信器からチャネル品質に関するメトリックをフィードバックすること、のうち少なくとも1つを実行するよう構成される処理手段を具備することを特徴とする受信器が提供される。
本発明のもう1つの局面によると、対応するユーザ装置が提供される。
本発明を深く理解し、どのように効果を奏するのかを示すため、一例として以下の図面を参照する。
本発明の好ましい実施形態では、CPICHおよびHS−PDSCHチャネルを使用して、SIRを計算することにより、受信器での任意の欠陥をとらえて、システムパフォーマンスを改善する、SIR推定の方法が提供される。特に、好ましい実施形態は、WCDMAダウンリンク共通パイロットチャネル(CPICH)、HS−PDSCH受信データ、および高速共有制御チャネル(HS−SCCH)上で信号伝達されるプレコード化制御インジケーション(PCI)を使用するMIMO SIR推定に対して改善された方法を提供する。方法は、受信信号の構造を利用して、SIRを推定するだけでなく、受信器の任意の欠陥を本質的に明らかにする。
再び図1aを参照すると、ノードB(2)によって使用されるプレコード化ウエイトは、プレコード化制御インジケーション(PCI)を使用してダウンリンクHS−SCCH上でUEに信号伝達されて、以下のように量子化される。
CPICH1およびCPICH2は、第1送信アンテナ141および第2送信アンテナ142上で各々送信されるCPICH信号である。2つのCPICHモードは、MIMOがアクティブな時に可能である。1つのモードでは、1次CPICHは、送信ダイバーシチモードであり、その場合、CPICH1は、第1送信アンテナ141の1次パイロットパターンに対応し、CPICH2は、第2送信アンテナ142の1次パイロットパターンである[Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Channels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels (FDD), December 25, Section 5.3]。他のモードでは、1次CPICHは、送信ダイバーシチモードでなく、その場合、2次CPICHは、存在し、第2送信アンテナ142上で送信されるパイロット信号CPICH2に対応する。
用語に関して、用語のデータチャネルは、本明細書中でパイロットチャネルと対照的に使用され、用語のデータストリーム、データ信号等は、パイロットシーケンスと対照的に使用される。データチャネルにより、それは、実際のユーザデータ、即ちユーザが通信したい情報を送信するためのチャネルを意味する。これは、所定の固定パイロットシーケンスを送信するために使用される結果としてユーザデータを送信するために使用されることができないパイロットチャネルと異なる。同様に、データチャネル上で送信されるデータ信号またはデータストリームは、これらもユーザデータを送信しないので、制御チャネル(例えば、PCIレポート)上で送信される制御信号と異なる。
図2aは、MIMOモードで動作可能なUE受信器18の一部の概略ブロック図を示す。受信器18は、受信アンテナ161および162、ダブルストリーム等化器22、等化器係数計算モジュール20、HS−PDSCH逆拡散モジュール24、CPICH逆拡散モジュール26、SIR推定モジュール30、およびLLR計算および復号化モジュール28を含む。各受信アンテナ161および162は、等化器22の各信号入力に接続される。等化器22の出力は、HS−PDSCH逆拡散モジュール24の各入力にだけでなくCPICH逆拡散モジュール26の各入力に接続される各等化器ストリームに対応する。等化器係数計算モジュール20の出力は、等化器22の制御入力に接続される等化器ストリームに対応する。HS−PDSCHモジュール24の出力は、CPICH逆拡散モジュール26と同様に、SIR推定モジュール30とLLR計算および復号化モジュール28との両方の各信号入力に各々接続される2つの各等化器ストリームに対応する。SIR推定モジュール30は、HS−SCCH制御チャネル上で信号伝達されるMIMOプレコード化ウエイトを受信するために接続され、その出力は、LLR計算および復号化モジュール28の各制御入力に接続される各ストリームに対応する。各等化器22および他のモジュール20、24、26、28および30は、それらの各々または任意のものが代替的に専用ハードウェア論理ユニットまたはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせにすることができるが、UEの格納媒体上に格納され、UEの1つまたは複数の中央処理ユニット(CPU)上で実行されるソフトウェアであるのが好ましい。
図2aでは、ストリームの数は、一定に維持され、受信連鎖(receive chain)に従い2に等しい。一般に、ストリームの数は、2と異なってもよく、受信連鎖に従い変化してもよい。
動作では、各アンテナは、1次および2次データストリームの異なるインスタンスの各組み合わせを受信して、その組み合わされた信号を等化器22に各入力として提供する。等化器係数計算モジュール20は、出力されるべき2つの等化器ストリームに対する係数を供給し、その後等化器22は、それを使用して、MIMO処理の前に送信器2で最初に生成された各々2つのデータストリームに対応する分離等化器ストリームへ、これらの組み合わされた信号を分離する。
UEは、信号検出のためのチップレベル等化の代わりに、レイクプロセッサを代替的に使用できることが分かる。図2aでは、分り易くするため、チップレベル等化の態様が仮定されているが、本発明は、チップレベル等化とレイク(rake)処理とに適用される。等化は、ストリーム毎に等化器を使用して行われる。ストリーム等化器は、対象となるストリームを等化するだけでなく、他のストリームからの干渉を相殺するように設計される(2重ストリーム送信の場合)。1つのストリームのみが送信されるような場合、1つの等化器のみが適用される。分り易くするため、用語“MIMO等化器”は、2つのストリームが送信される場合の2重ストリーム等化と、1つのストリームのみが送信される場合の単一ストリーム等化とに言及するために使用されることができる。
信号検出段(等化器22またはレイク)の出力でデータストリームを復号化できるようにするため、UEは、図2aに示す通り、信号電力および雑音プラス干渉電力(noise plus interference power)を推定する必要がある。問題となる干渉は、同じ拡散コード上で同じUEに送信される2つのデータストリーム間の干渉である。上記説明の通り、厳密には間違った名称であるが、以下の説明の“雑音”は、熱雑音プラス他の拡散コードからの干渉に言及する。ここで、i番目のデータストリーム(i=1、2)の信号電力は、
等化器は、等化されたストリームをHS−PDSCH逆拡散モジュール24とCPICH逆拡散モジュール26との各入力に供給する。関連する逆拡散コードを適用することにより、CPICH逆拡散モジュール24は、送信器2から生ずる各データストリームを出力して、CPICH逆拡散モジュール26は、パイロットストリームを出力する。CPICH逆拡散モジュール24は、SIR推定モジュール30とLLR計算および復号化モジュール28との両方の各入力に各データストリームを供給し、CPICH逆拡散モジュールはまた、SIR推定モジュール30にパイロットストリームを供給する。
以下さらに具体的に説明すると、本発明の好ましい実施形態によると、SIR推定モジュール30は、(i)HS−SCCH上でUEにて受信した信号伝達されたMIMO処理ウエイトと、(ii)等化器22とCPICH逆拡散モジュール26とによって実行されたCPICHと、(iii)等化器22とHS−PDSCH逆拡散モジュール24とによって実行された個々のデータストリームの情報とを使用して、データストリーム毎にSIRの推定値を計算する。
SIR推定モジュール30は、データストリーム毎に1つずつ、LLR計算および復号化ブロック30の各入力にSIR推定値を供給し、これらは、復号化されたデータを出力するために使用される。
SIR推定ブロックはまた、推定されたSIRを使用して、CQIレポートをノードBにフィードバックする決定をすることができ、ノードBはその後、その後続の送信を調整するために使用されて、従来知られた方法でパフォーマンスを改善する。
特に改善されたパフォーマンスを有する好ましいSIR計算は、ここで説明される。
上記説明のように、好ましい実施形態では、復号化されたHS−SCCHメッセージから来るプレコード化ウエイトの認識と共に、CPICH信号とHS−PDSCHデータストリームとをMIMO等化器の出力で使用して、MIMO HS−PDSCHチャネルのSIRを推定する。推定は、以下のステップにより実行される。
第1のステップは、CPICH信号からMIMO等化器の出力で4つの等化チャネル応答を生成することである。特定のアルゴリズムは、2次CPICHが使用されるのか、または1次CPICHが送信ダイバーシチモードであるのか、に依存する。
第2のステップは、プレコード化ウエイトと等化チャネル応答とを使用して、各ストリーム等化器の出力で信号と干渉と雑音電力とを計算することである。
第3のステップは、データストリーム毎にHS−PDSCHと共に等化されたCPICHからの計算された信号と干渉と雑音電力を使用して、HS−PDSCHの等化されたデータストリームのSIRを推定することである。
第1のステップの好ましい例は、ここでより詳細に説明され、即ち4つの等化チャネル応答は、CPICHからのMIMO等化器の出力で生成される。MIMOモードがアクティブの時、両送信アンテナのチャネル推定を可能にするために、その後1次CPICHが第1アンテナから送信されて2次CPICHが第2アンテナから送信され、または1次CPICHが送信ダイバーシチモードであり、この場合に異なるパターンが送信アンテナ毎に送信される(図2b参照)。以下の表のシンボルSは、一定であり、S=(1+j)/√2である。
2次CPICHの使用の場合、シンボルSの一定パターンは、両1次および2次CPICH上にある。i番目のストリーム等化器(i=1,2)の出力で、zi,1およびzi,2は、Sの複素共役S*=(1−j)/√2による乗算後、k番目のシンボルインデクスでの逆拡散1次および2次CPICH信号を意味する。これらは、以下のように表すことができる。
zi,t(k)=αi,t+ni,t(k)
ここで、αi,tは、i番目のストリーム等化器の出力でのアンテナtから見たチャネルであり、ni,tは、付加的な雑音項である。この雑音項は、逆拡散1次および2次CPICH信号の両方の上で同じ電力を有し、
zi,t(k)=αi,t+ni,t(k)
ここで、αi,tは、i番目のストリーム等化器の出力でのアンテナtから見たチャネルであり、ni,tは、付加的な雑音項である。この雑音項は、逆拡散1次および2次CPICH信号の両方の上で同じ電力を有し、
1次CPICH送信ダイバーシチパターンの使用の場合、i番目のストリーム等化器(i=1,2)の出力で、zi(k)は、k番目のシンボルインデクスの逆拡散CPICH信号を意味し、
zi(k)=αi,1S+αi,2ξ(k)S+ni(k)
ここで、
zi(k)=αi,1S+αi,2ξ(k)S+ni(k)
ここで、
第2のステップの好ましい例は、ここでさらに詳細に説明され、即ち各ストリーム等化器の出力でプレコード化ウエイトと等化チャネル応答とを使用して信号と干渉と雑音電力とを計算する。プレコード化ウエイトと組み合わせて、第1のステップで生成された等化出力で等化チャネル応答を使用して、各ストリーム上でプレコード化と等化との効果を統合することができる。Yi,l(k)は、i番目のストリーム等化器の出力で各ストリームlから見た統合された応答を意味する。
Yi,1(k)=w1Zi,1(k)+w2Zi,2(k)
Yi,2(k)=w3Zi,1(k)+w4Zi,2(k)
Yi,1(k)=w1Zi,1(k)+w2Zi,2(k)
Yi,2(k)=w3Zi,1(k)+w4Zi,2(k)
これらは、以下のように表すことができる。
Yi,1(k)=βi,1+ni,1(k)
Yi,2(k)=βi,2+ni,2(k)
ここで、βi,1(またはβi,2)は、i番目のストリーム等化器の出力でストリーム1(またはストリーム2)から見た実効チャネルである。ni,1およびni,2は、付加的な雑音であり、同じi番目のストリーム等化器出力上で両ストリームに関して同じ電力を有する。2次CPICHの使用の場合、
Yi,1(k)=βi,1+ni,1(k)
Yi,2(k)=βi,2+ni,2(k)
ここで、βi,1(またはβi,2)は、i番目のストリーム等化器の出力でストリーム1(またはストリーム2)から見た実効チャネルである。ni,1およびni,2は、付加的な雑音であり、同じi番目のストリーム等化器出力上で両ストリームに関して同じ電力を有する。2次CPICHの使用の場合、
この点から、従来知られた任意のアルゴリズムを使用して、ストリーム毎の応答の推定
MIMO等化器がストリーム毎の等化を実行するように設計されている場合、等化器iは、他のストリームから来る寄与(contribution)を除去しようとする時、ストリームiを等化するように設計される。この場合、CPICH上での信号と干渉電力との推定値は、ストリーム等化器毎に与えることができる。
ストリーム等化器1について、信号電力は、
ストリーム等化器1について、信号電力は、
第3のステップの好ましい実施形態は、ここでさらに詳細に説明され、即ちHS−PDSCH上の信号と干渉と雑音電力の計算について説明される。2重ストリーム送信の場合、i番目のストリーム等化器(i=1,2)の出力およびHS−PDSCHコードの逆拡散後、データストリーム信号は、以下のように表される。
Xi(k)=βi,1s1(k)+βi,2s2(k)+νi(k)
ここで、sl(l=1,2)は、l番目のストリームの送信データシンボルであり、νiは、付加的な雑音である。HS−PDSCH逆拡散の出力での雑音電力は、CPICHの出力での雑音電力をスケール化したバージョンである。
Xi(k)=βi,1s1(k)+βi,2s2(k)+νi(k)
ここで、sl(l=1,2)は、l番目のストリームの送信データシンボルであり、νiは、付加的な雑音である。HS−PDSCH逆拡散の出力での雑音電力は、CPICHの出力での雑音電力をスケール化したバージョンである。
2つの送信データストリームsi(i=1,2)は、同じ電力を有する。HS−PDSCHとCPICHとの逆拡散データ間の電力比をγとすると、HS−PDSCH逆拡散の出力の全電力は、以下のようになる。
HS−PDSCHストリーム毎の全電力の推定値
ストリーム毎の電力(per-stream power)γは、以下のように推定できる。
i番目のストリームに関するHS−PDSCHチャネル上の信号電力
単一ストリーム送信の場合、ストリーム1の等化器だけが適用される。HS−PDSCHコードの逆拡散後、データストリーム信号は、以下のように表すことができる。
X1(k)=β1,1(k)+ν1(k)
X1(k)=β1,1(k)+ν1(k)
干渉ストリームが存在しないので、HS−PDSCH逆拡散の出力の全電力は、以下のようになる。
信号電力
上記説明した解決策の効果を評価するために、シミュレーションが実行される。シミュレーションでは、[3GPP TS25.101,“Technical Specification Group Radio Access Network; User Equipment(UE) Radio Transmission and Reception(FDD)”, Mars 2008, Section 9.2.4A]に記載の固定参照チャネルに関するMIMO HSDPAパフォーマンスを測定する。1次ストリームは、トランスポートブロックサイズ17548と16−QAMコンステレーションとを使用して、2次ストリームは、トランスポートブロックサイズ9719とQPSKコンステレーションとを使用する。フラットフェージングチャネル伝搬条件(flat fading channel propagation condition)は、3km/hの移動速度で仮定される。図3は、異なるセル(cell)ジオメトリに関するスループットパフォーマンスを示し、セルジオメトリは、指名されたセルから受信した全ダウンリンク電力と他のセルから受信した全電力との間の割合として定義される。SIR推定のための方法(図3の“好ましい実施形態”の説明)は、推定チャネルと等化器係数とを用いた式によって計算すること(SIR計算)に対して、およびチャネルとSIRとの両方が受信器に全て認識されている稀な場合(Genie SIR)に対して、比較される。“好ましい実施形態、Genie Channel”と示される曲線は、チャネルが受信器に全て認識されている好ましい実施形態のSIR推定に対応する。“Genie SIR”曲線は、図3から明らかなように、任意の他の技術のパフォーマンスに対する上限を示す。“好ましい実施形態”曲線は、“SIR計算”と比較してスループットで2Mbps上回る利得を示す。この利得は、中間から高いジオメトリに関して達成され、そこでMIMO送信は、利用される可能性が高い。“好ましい実施形態、Genie Channel”と“Genie SIR”とを比較すると、チャネル推定エラーの影響を除去する時、SIR推定に関する好ましい実施形態のアプローチは、ほとんどのジオメトリ範囲について僅か0.3dBの劣化をもたらすことが明らかになる(スループットで0.3Mbpsの劣化)。これにより、“Genie SIR”と比較した“好ましい実施形態”の劣化は、全体的に不完全な等化(エラーを含むチャネル推定に基づく等化器計算)に起因するが、提案されたSIR推定方法に起因しないことが明らかになる。
一度SIR値がUEによって計算されると、SIRはその後使用され、チャネル品質インジケータ(CQI)値を計算することができ、それは、ノードBへUEによってレポートされるチャネル条件を示すメトリックである。例えば、現在の3GPP規格では、ストリーム毎のCQIは、以下のように定義される。
CQI=f(SIRdB)
ここで、SIRdBは、デシベルで測定されたSIRである(即ち、SIRdBは、10log10(SIR)である)。f(.)は、CQI値にSIRdBをマッピングする関数であり、f(.)は、実装に依存して変化しうる。勿論、これはまた、SIRdB=10log10(信号電力)-10log10(干渉+雑音)を意味するので、割合の計算は、対数スケールの場合の除算(division)ではなく減算(subtraction)を実行することを意味しうることが分かる。
CQI=f(SIRdB)
ここで、SIRdBは、デシベルで測定されたSIRである(即ち、SIRdBは、10log10(SIR)である)。f(.)は、CQI値にSIRdBをマッピングする関数であり、f(.)は、実装に依存して変化しうる。勿論、これはまた、SIRdB=10log10(信号電力)-10log10(干渉+雑音)を意味するので、割合の計算は、対数スケールの場合の除算(division)ではなく減算(subtraction)を実行することを意味しうることが分かる。
上記実施形態は、一例としてのみ説明されていることが分かる。例えば、上記は、3GPP WCDMA Release7規格に対する改善について説明されたが、当業者であれば、本明細書で説明した教示は、将来のLTE(Long Term Evolution)規格に、他の規格に、または多重入力多重出力通信形式に適用できることが分かる。また、当業者であれば、レイク処理は、等化器の代わりに使用できることが分かる。また、上記は、2つずつのMIMOシステムについて説明されたが、当業者であれば、任意数の送信アンテナから任意数の受信アンテナに送信される任意数のストリームに一般化できることが分かる。また、当業者であれば、本明細書に記載した本発明の原理を利用しながら、上記説明した特定の式について他の変形に気付き、例えばCQIの異なる定義を含む変形を利用してもよいことがわかる。他の応用または構成は、本明細書の記載から当業者であれば明らかである。本発明の範囲は、説明した実施形態に限定されないが、添付の請求の範囲によって限定される。
20 等化器計算
22 等化
24 HS−PDSCH逆拡散
26 CPICH逆拡散
28 LLR計算および復号化
30 SIR推定
22 等化
24 HS−PDSCH逆拡散
26 CPICH逆拡散
28 LLR計算および復号化
30 SIR推定
Claims (32)
- 無線受信器を操作する方法であって、
無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームは、各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に送信器の全ての複数の送信アンテナから受信器の全ての複数の受信アンテナで受信される過程と、
前記受信器と1つまたは複数の他の受信器とに共通する共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信する過程と、
前記ウエイトのインジケーションを受信する過程と、
前記受信アンテナで受信される複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出する過程と、
1つまたは複数の他の前記データストリームからの干渉に関する信号電力の推定値を前記ストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共に前記ウエイトと共通パイロット信号とを使用する過程と、
前記推定値に基づいて、前記データストリームを復号するステップと、前記チャネル上で後続の送信に使用するために送信器に受信器からチャネル品質に関するメトリックをフィードバックするステップと、のうち少なくとも1つを実行する過程と
を具備することを特徴とする方法。 - 前記推定値の計算は、信号電力と干渉電力との両方を計算する過程と、そこから干渉電力に関する信号電力の推定値を決定する過程と、を具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 干渉電力に関する信号電力の前記推定値は、干渉電力と雑音電力とに関する信号電力の推定値であることを特徴とする請求項1および2の何れか1項に記載の方法。
- 前記推定値の計算は、信号電力と、干渉電力と、雑音電力との各々を計算する過程と、そこから干渉および雑音電力に関する信号電力の推定値を決定する過程と、を具備することを特徴とする請求項2および3の何れか1項に記載の方法。
- 方法は、各個々の抽出されたデータストリームで受信される全電力を測定する過程を具備し、前記計算での前記情報の使用は、全電力の前記測定値を使用する過程を具備することを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 前記計算は、
(i)抽出されたデータストリーム毎に、各アンテナに対する等化チャネル応答の各推定値を生成するために、共通パイロットチャネルから対応するパイロットストリームを使用する過程と、
(ii)パイロットストリームの信号電力と雑音電力と干渉電力との推定値を計算するために前記推定されたチャネル応答と前記ウエイトとを使用する過程と、
(iii)他のデータストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力とを計算するために、各抽出されたデータストリームでの受信された電力の前記測定値と共にパイロットストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値を使用する過程と
を具備することを特徴とする請求項4および5の何れか1項に記載の方法。 - 前記受信は、2つずつの無線多重入力多重出力データチャネル上で2つのデータストリームのみを受信することにより、各データストリームは、送信器の2つの送信アンテナの両方から受信器の2つの受信アンテナの両方で受信される過程を具備することを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 個々のデータストリームの前記抽出は、等化器とレイクプロセッサとのうち1つを介して受信アンテナからの入力を処理する過程を具備することを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 前記計算は、データストリームのデスクランブルと逆拡散との後に実行されることを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 前記計算は、前記データストリームの対数尤度率計算の前に実行されることを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 前記計算は、前記データストリームの復号化の前に実行されることを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- 信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値の計算は、干渉プラス雑音電力に対する信号電力の割合を計算する過程を具備することを特徴とする請求項3および請求項3に従属する請求項の何れか1項に記載の方法。
- 前記計算は、前記ウエイトと共通パイロットチャネルと前記抽出されたデータストリームの情報とを代わりに使用して、前記チャネルに対する専用パイロット信号を使用せずに実行されることを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の方法。
- ステップ(ii)は、
第1パイロットストリームについて
信号電力
信号電力
Yi,1(k)=w1Zi,1(k)+w2Zi,2(k)
Yi,2(k)=w3Zi,1(k)+w4Zi,2(k)
であり、それらは、
Yi,1(k)=βi,1+ni,1(k)
Yi,2(k)=βi,2+ni,2(k)
に対応し、Zi,1(k)は、i番目のパイロットストリーム上の第1アンテナからのチャネル応答であり、Zi,2(k)は、i番目のストリームパイロット上の第2アンテナからのチャネル応答であり、w1...4は、ウエイトであり、ni,1およびni,2は、i番目のパイロットストリーム上の2つの各アンテナからの雑音項であることを特徴とする請求項6、7および請求項6、7に従属する請求項の何れか1項に記載の方法。 - 受信器であって、
無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームは、各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に送信器の全ての複数の送信アンテナから全ての複数の受信アンテナで受信され、前記受信器と1つまたは複数の他の受信器とに共通する共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信する、前記複数の受信アンテナを具備し、
前記受信器はさらに、
前記ウエイトのインジケーションを受信し、
前記受信アンテナで受信される複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出し、
1つまたは複数の他の前記データストリームからの干渉に関する信号電力の推定値を前記ストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共に前記ウエイトと共通パイロット信号とを使用し、
前記推定値に基づき、前記データストリームを復号化すること、および前記チャネル上で後続の送信で使用するために送信器に受信器からチャネル品質に関するメトリックをフィードバックすること、のうち少なくとも1つのステップを実行する、
よう構成される処理手段を具備することを特徴とする受信器。 - 処理手段は、信号電力と干渉電力との両方を計算すること、およびそこから干渉電力に関する信号電力の推定値を決定することにより、前記推定値を計算するよう構成されることを特徴とする請求項16に記載の受信器。
- 処理手段は、干渉電力と雑音電力とに関する信号電力の推定値として干渉電力に関する信号電力の前記推定値を計算するよう構成されることを特徴とする請求項16および17の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、信号電力と干渉電力と雑音電力との各々を計算すること、およびそこから干渉および雑音電力に関する信号電力の推定値を決定することにより、前記推定値を計算するよう構成されることを特徴とする請求項17および18の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、個々の抽出されたデータストリームの各々で受信される全電力を測定するよう構成され、前記計算での前記情報の使用は、全電力の前記測定値の使用を具備することを特徴とする請求項16〜19の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、
(i)抽出されたデータストリーム毎に、各アンテナに対する等化チャネル応答の各推定値を生成するために、共通パイロットチャネルから対応するパイロットストリームを使用すること、
(ii)パイロットストリームの信号電力と雑音電力と干渉電力との推定値を計算するために、前記推定されたチャネル応答と前記ウエイトとを使用すること、および
(iii)
他のデータストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力との前記推定値を計算するために、各抽出されたデータストリームでの受信電力の前記測定値と共にパイロットストリームからの信号電力と雑音電力と干渉電力との前記測定値を使用すること
により、前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項19および20の何れか1項に記載の受信器。 - 受信器は、2つずつの無線多重入力多重出力データチャネル上で2つのデータストリームのみ受信するための2つの受信アンテナのみ具備することにより、各データストリームは、送信器の2つの送信アンテナの両方から受信器の2つの受信アンテナの両方で受信されることを特徴とする請求項16〜21の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、受信アンテナからの入力上で等化処理およびレイク処理のうち1つを実行することにより、前記個々のデータストリームを抽出するよう構成されることを特徴とする上記請求項の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、データストリームのデスクランブルおよび逆拡散の後に前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項16〜23の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、前記データストリーム上での対数尤度率計算の前に前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項16〜24の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、前記データストリームの復号化前に前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項16〜25の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、干渉プラス雑音電力に対する信号電力の比を計算することにより、信号電力と雑音電力と干渉電力との前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項18および請求項18に従属する請求項の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、前記ウエイトと共通パイロットチャネルと前記抽出されたデータストリームの情報とを代わりに使用することにより、前記チャネルに対する専用パイロット信号を使用することなく、前記計算を実行するよう構成されることを特徴とする請求項16〜27の何れか1項に記載の受信器。
- 処理手段は、
第1のパイロットストリームについて
信号電力
信号電力
βi,1およびβi,2)の推定値は、各々Yi,1(k)およびYi,2(k)から生成され、
Yi,1(k)=w1Zi,1(k)+w2Zi,2(k)
Yi,2(k)=w3Zi,1(k)+w4Zi,2(k)
であり、それらは、
Yi,1(k)=βi,1+ni,1(k)
Yi,2(k)=βi,2+ni,2(k)
に対応し、Zi,1(k)は、i番目のパイロットストリーム上の第1アンテナからのチャネル応答であり、Zi,2(k)は、i番目のストリームパイロット上の第2アンテナからのチャネル応答であり、w1...4は、ウエイトであり、ni,1およびni,2は、i番目のパイロットストリーム上の2つの各アンテナからの雑音項であることを特徴とする請求項21および22の何れか1項に記載の受信器。 - ユーザ装置であって、
無線多重入力多重出力データチャネル上で複数のデータストリームを受信することにより、各データストリームは、各異なる送信アンテナから送信される各ストリームに適用された各ウエイトと共に送信器の全ての複数の送信アンテナから全ての複数の受信アンテナで受信され、前記受信器と1つまたは複数の他の受信器とに共通する共通パイロットチャネル上で共通パイロット信号を受信する、前記複数の受信アンテナを具備し、
前記受信器はさらに、
前記ウエイトのインジケーションを受信し、
前記受信アンテナで受信される複数のデータストリームから個々のデータストリームを抽出し、
1つまたは複数の他の前記データストリームから干渉に関する信号電力の推定値を前記ストリーム毎に計算するために、抽出されたデータストリームに関する情報と共に前記ウエイトと共通パイロット信号とを使用し、
前記推定値に基づき、前記データストリームを復号化すること、および前記チャネル上で後続の送信を使用するために送信器に受信器からチャネル品質に関するメトリックをフィードバックすることのうち少なくとも1つのステップを実行する
よう構成される処理手段を具備することを特徴とするユーザ装置。 - プロセッサ上で実行される時、請求項1〜15の何れか1項に記載の方法を実行するコードを具備することを特徴とするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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