JP2012529203A

JP2012529203A - 直交周波数分割多重−マルチ入力マルチ出力システムの復調方法及び復調器

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Publication number: JP2012529203A
Application number: JP2012513457A
Authority: JP
Inventors: ゴン，ミン
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: EP2432183B1; EP2432183A4; CN101692665B; JP5367165B2; WO2011035594A1; CN101692665A; US20120183103A1; US8548101B2; EP2432183A1

Abstract

OFDM-MIMOシステムの復調方法及び復調器であって、先に受信した参考信号を用いて、各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、参考信号サブキャリアにある均衡行列を取得し、得られた均衡行列を用いて補間計算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得し、すべてのデータサブキャリアに受信した各バスデータ信号と対応の均衡行列を用いて、送信データの中間推定値を計算して取得し、プリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得する。復調器は、OFDM復調モジュール、フレーム解析モジュール、プリコーディング行列生成モジュール、部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール、均衡行列補間モジュール、MIMO復調モジュール及びデプリコーディングモジュールを備える。本発明はOFDM-MIMO受信機の複雑さを下げることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は復調器方法に関し、特に直交周波数分割多重（OFDM）-マルチ入力マルチ出力（MIMO）通信システムにおける復調方法及び復調器に関する。

移動通信ユーザーニーズの増加に伴って、高データ率、高スペクトル効率が移動通信システムの主な要求の1つになっていて、それに対応する先進的な技術、例えば、OFDM技術、MIMO技術は、従来ブロードバンド移動通信システムにおける主流のサポート技術にもなっている複数の実際のシステムにおいて発展してアプリケーションされ、例えば、世界的なマイクロ波インターネットアクセス（WiMax）システム、ロングタームエボリューション（LTE）システム等である。

図1は典型的なOFDM-MIMO送信機の模式図であり、一般性を備え、ここで2つの送信アンテナを例とする。第iの符号には、2バスの信号のデータ符号X₀[i,k], X₁[i,k]（kがサブキャリア番号を表す）は先にプリコーディングを通してV₀[i,k], V₁[i,k]が得られ、

W（i,k）は1つの2x2のプリコーディング行列である。オープンループシステムにおいて、一般的に、プリコーディングの作用は、2バスの信号X₀とX₁を2つの異なる物理アンテナにマッピングし、一定な空間ダイバーシチ利得を取得することができ、クローズループシステムにおいて、選択によって、プリコーディングは送信アンテナの輻射モードをMIMOチャンネルの本質的なモードによりも接近でき、リンクゲインを向上させる目的に達する。オープンループとクローズループに関わらず、送受信機は予め約束或いはチャネル連携信号方式によってそれぞれのサブキャリアにおけるプリコーディング行列W（i,k）を知ることができる。

プリコーディングした後のデータV0[i,k]、V1[i,k]は参考信号と多元接続し、OFDMデータフレームを構成する。第0バスの信号に対して、例えば、図2に示すように、チャンネル推定に用いられる参考信号R₀はずらして複数の異なるOFDMサブキャリアに分布する。斜線を書いて「R₀」をマークしている格子は第0バスの信号における参考信号R₀を伝送するための時間領域資源を表し、受信者と送信者の両方が信号内容を知って、交差線を書いた格子は参考信号R₁をキャリアする時間領域資源に対応して第0バスのアンテナがこれらの時間領域資源にはいずれかの信号を送信しない。そのほかの領域はデータV0[i,k]の伝送に対応する。参考信号R₁は第1バス信号には送信し、図3に類似の時間周波数分布もあって、図3には斜線を書いて「R₁」をマークしている格子は第1バス信号において参考信号R₁を伝送するための時間領域資源を表し、交差線を書いた格子は参考信号R₀をキャリアする時間領域資源に対応して第1バスアンテナがこれらの時間領域資源にはいずれかの信号を送信しない。第0バスでR₀をアップロードする時間周波数位置に、第1バスでいずれかの信号を伝送しないことによって、MIMO信号がチャンネル推定に与える影響を避けることができるのを注意すべき。R₁信号に対して類似の設計もある。

第nバス信号の第iのOFDMフレームに対して、IFFT変換によって、サイクリックプレフィックスを挿入し、第n本のアンテナに送って送信する。

受信側には、複数本のアンテナが信号を受信し、また2本アンテナを例として、例えば、典型的なOFDM-MIMO受信機を図4に示す。第m本のアンテナが信号を受信した後、OFDM復調モジュールで同期サブフレームを完成し、サイクリックプレフィックスと高速フーリエ変換（FFT）を除去し、第mバスマルチフレームの周波数領域信号を取得する。

フレーム解析モジュールは、プロトコルに従って受信したデータ信号部分と参考信号部分を分離させる。受信した信号モデルは、

である。その中、Y₀[i,k], Y₁[i,k]がそれぞれ第0本と第1本のアンテナでは受信した第iのOFDM符号内に第kのデータサブキャリアにある周波数領域信号を表し、H（i,k）が第iのOFDM符号内に第kのデータサブキャリアにある2x2のチャンネル伝送行列である。U（i,k）がここでの2x1のノイズベクトル行列であり、各次元のノイズパワーをN₀とする。k=0、1,…,K、Kが最大のサブキャリア番号であり、i=0、1,…，I、Iが1つの無線フレームにおいて最大のOFDM符号の番号である。

受信した参考信号によって第nの送信アンテナから第mの受信アンテナまでのチャンネル推定値を取得することができ、その中、第iのOFDM符号内に第kのサブキャリアにおけるチャンネル推定値を

とし、図2、図3に示すような参考信号の分布図を参照し、式１のチャンネルを推定し、一般的な方法は以下である。

ステップA、先に初期化し、すべての式１を0とし、式１が第jのOFDM符号内に第lのサブキャリアがフィルタリングする前にあるチャンネル推定値であり、
ステップB、第jのOFDM内にすべての参考信号をロードするサブキャリアをチャンネル推定し、

その中、Y_m[j,l]が第m本のアンテナから受信した第jのOFDM符号内に第lのサブキャリアにおける周波数領域信号を表し、R_nが第jのOFDM内に第lのサブキャリアには送信した第n本アンテナの参考信号であり、jが参考信号をロードするOFDMの番号であり、lが第jのOFDM内に参考信号をロードするサブキャリアの番号である。

上記に言及した「参考信号サブキャリア」「データサブキャリア」とは、業界に共通の1種類の呼び方法であり、参考信号をロードする時間領域資源であり、該時間周波数資源が1つのOFDM符号と1つのサブキャリアに制限される範囲内に、資源ユニット（RE）と言われても良いため、参考信号サブキャリアが基準RE、データサブキャリアがデータREと言われても良い。同様に、上記に言及した「OFDM符号におけるサブキャリア」と「サブキャリアのところ」等の説明における「サブキャリア」が1つのOFDM符号と1つのサブキャリアに制限される時間周波数資源も指し、REと言われても良い。

ステップC、第jのOFDM内にいずれかの信号の各のサブキャリアを送信しなく、該サブキャリア周波数領域に同じの時間領域に最も隣接する2つの参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて時間領域補間し、該サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得し、
図2と図3の参考信号分布に基づいて、第jのOFDM内に第l+3のサブキャリアを時間領域補間し、

該ステップの補間演算は他の方式があることが言うまでもなく、例えば、隣接する4つ或いはより多くの参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取って時間領域補間する。

以上の3つのステップによって第nの送信アンテナから第mの受信アンテナまでのチャンネルにはそれぞれのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得する。

ステップD、周波数領域補間によって第jのOFDM符号内に各データサブキャリアにあるチャンネル推定値を計算し、各のサブキャリアを周波数領域フィルタリングし、該OFDM符号内にすべてのサブキャリアにフィルタリングした後のチャンネル推定値を取得し、
第jのOFDM符号の各のサブキャリアに対して下記式によって演算し、

その中、Lが周波数領域補間フィルターのデータウィンドウ長さであり、fの取る値範囲を決める。F（f）は1つのローパスフィルターであり、その通過帯域、停止帯域設計はチャンネルインパルス応答長さ等の事前知識を参照することができる。

ステップE、参考信号をロードしないOFDM符号における各のサブキャリアに対して、2つの最も隣接する参考信号を受けるOFDM符号には該サブキャリアに同様な周波数である2つのサブキャリアにあるチャンネル推定値によって補間演算し、該サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得する。

第j+dの（d=1,2,3）OFDM内に第kのサブキャリアに対して時間領域補間し、

以上の各ステップの演算によって、第nの送信アンテナから第mの受信アンテナまでのチャンネルの全体の時間周波数資源におけるチャンネル推定値を取得する。m、nが異なる取る値を取る際に、各チャンネルの式１を取得でき、これらの式１であれば推定するチャンネル伝送行列

を組成する。

式（1）中のチャンネル伝送モデルが

に同等でき、その中、

が同等チャンネルである。

チャンネル伝送行列を取得し、且つ第iのOFDM符号内に第kのサブキャリアには用いるプリコーディング行列W（i,k）を知って、同等チャンネルが下記式によって求めることができ、

データをキャリアする第iのOFDM内に第kのサブキャリアに対して、多種の方法によってMIMO問題を求め、ここで、常用の線性最小二乗平均誤差（LMMSE）方法を例とする。

その中、均衡行列G[i,k]が次の様な式で取得する：

以上のステップを経過して最後にX0[i,k], X1[i,k]な推定を取得する。

以上の受信機が存在する問題は計算量が大きく、特に求解均衡行列的演算量が大きいことである。上記アルゴリズムでは、仮に周波数領域補間ウエーブフィルターが24階（L=24）であり、それぞれのOFDM符号内にそれぞれのサブキャリアにおけるMIMOを求める問題が、平均に155個実数乗算、141個実数加算、8個割算が必要である。

現代のブロードバンド高速データシステムに対して、高いスループットレートと良いリアルタイム性を保証するように、以上の複雑なアルゴリズムは多い計算が必要とし、受信機電力消費の大きく、及び受信機コスト上げを招くかもしれない。

本発明が解決しようとする問題は、演算量を減少し、OFDM-MIMO受信機の複雑さを下げるように、低複雑さの直交周波数分割多重-マルチ入力マルチ出力復調方法及び復調器を提供することである。

上記の問題を解決するために、本発明は直交周波数分割多重（OFDM）-マルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの復調方法であって、
a）受信した参考信号を用いて、各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得すること、
b）各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得すること、
c）計算して得られた前記均衡行列を用いて補間計算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得すること、
d）すべてのデータサブキャリアに受信した各バスデータ信号と対応の均衡行列を用いて、送信データの中間推定値を計算して取得すること、及び
e）プリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得することを含む。

前記復調方法はさらに、
前記ステップa）では、それぞれのチャンネルに対して、先に該チャンネルが受信した参考信号を用いて該チャンネルが対応する1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得すること、さらに、時間領域補間によって、該チャンネルにおける他のバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、
前記ステップb）では、各バス信号の参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、
前記ステップc）では、取得した均衡行列を用いて、周波数領域補間と時間領域補間の演算によって、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得する特徴を備えてもよい。

前記復調方法はさらに、
前記ステップa）の後と前記ステップb）の前に、前記方法はさらに、それぞれのチャンネルが取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を周波数領域フィルタリングすることを含み、
前記ステップb）はフィルタリングした後のチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得する特徴を備えてもよい。

前記復調方法はさらに、
前記ステップb）では、先にそれぞれのチャンネルが各バス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値によって前記参考信号サブキャリアにあるチャンネル伝送行列

を構成し、次に下記式によって前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得する特徴を備えてもよい。

前記復調方法はさらに、
前記ステップc）では、先に取得した均衡行列を用いて周波数領域補間し、参考信号をロードするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得すると同時に、フィルタリングし、公式が次のように、

次に、さらに取得した均衡行列を用いて時間領域補間し、データ信号だけをキャリアするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得する特徴を備えてもよい。

前記復調方法は前記ステップd）では、以下の公式によって送信データの中間推定値を計算して取得し、

ステップe）は以下の公式によって最後の送信データ推定値を計算して取得する特徴を備えてもよい。

相応的に、本発明が直交周波数分割多重（OFDM）-マルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの復調器であって、複数のOFDM復調モジュール及び対応するフレーム解析モジュール、プリコーディング行列生成モジュール、部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール、均衡行列補間モジュール、MIMO復調モジュール、及びデプリコーディングモジュールを備え、
前記部分チャンネル推定モジュールは、各フレーム解析モジュールが伝送する参考信号を受信し、各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、前記部分均衡行列生成モジュールに伝送するように設置され、
前記部分均衡行列生成モジュールは、受信した各チャンネル上に参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、前記均衡行列補間モジュールに伝送するように設置され、
前記均衡行列補間モジュールは、受信した前記均衡行列を用いて補間演算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得して前記MIMO復調モジュールに伝送するように設置され、
前記MIMO復調モジュールは、前記フレーム解析モジュールが伝送したすべてのデータサブキャリアにおける各バスデータ信号と前記均衡行列補間モジュールが伝送した均衡行列によって送信データの中間推定値を計算して取得し、前記デプリコーディングモジュールに伝送するように設置され、
前記デプリコーディングモジュールは、前記プリコーディング行列生成モジュールが伝送したプリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得するように設置される。

前記復調方法はさらに、
前記部分チャンネル推定モジュールは、それぞれのチャンネルに対して、先に該チャンネルが受信した参考信号を用いて該チャンネルが対応する1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、さらに、時間領域補間によって、該チャンネルにおける他のバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得するように設置され、
前記部分均衡行列生成モジュールは、各バス信号の参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得するように設置され、
前記均衡行列補間モジュールは、取得した均衡行列を用いて、周波数領域補間と時間領域補間の演算によって、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得するように設置される特徴を備えても良い。

前記復調方法は前記部分チャンネル推定モジュールはさらに、取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を周波数領域フィルタリングし、各参考信号サブキャリアをフィルタリングした後のチャンネル推定値を前記部分均衡行列生成モジュールに伝送するように設置される特徴を備えてもよい。

前記復調方法はさらに、
前記MIMO復調モジュールは、以下の公式によって送信データの中間推定値を計算して取得するように設置され、

前記デプリコーディングモジュールは、以下の公式によって、最後の送信データ推定値を計算して取得するように設置される特徴を備えてもよい。

上記の実用の低複雑さのOFDM-MIMO復調器及び復調方法によって、OFDM-MIMOの復調を実現し、従来の技術に比べ、そのチャンネル推定モジュールとMIMO均衡行列の生成を結合設計し、性能を保証する上に、大幅に中間の演算量を節約させ、これは低パワー消費低コストのOFDM-MIMO受信機を実現することに有利である。

従来のOFDM-MIMO送信機の模式図である。アンテナ0チャンネルが推定するための参考信号の時間周波数分布ローカルマップである。アンテナ1チャンネルが推定するための参考信号的時間周波数分布ローカルマップである。従来のOFDM-MIMO受信機の模式図である。本発明における実施例の低複雑さOFDM-MIMO受信機の模式図である。本発明における実施例のOFDM-MIMO復調方法のフローチャートである。

以下で、図面を参照して本発明の具体的な実施方式について詳細に説明する。

本実施例の低複雑さのOFDM-MIMO復調器は、OFDM復調モジュール、フレーム解析モジュール、プリコーディング行列生成モジュール、部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール、均衡行列補間モジュール、MIMO復調モジュール、及びデプリコーディングモジュール。その中、OFDM復調モジュール、フレーム解析モジュール及びプリコーディング行列生成モジュールが従来技術におけるモジュールと同様である。

それぞれの受信アンテナは1つのOFDM復調モジュールに対応して、各OFDM復調モジュールがOFDM信号を同期抜き出し、サイクリックプレフィックスを除去した後FFTし、フレームになったOFDM周波数領域データ信号を取得し、対応のフレーム解析モジュールに送信する。各フレーム解析モジュールはOFDMにおけるデータ信号と参考信号を分離し、参考信号を部分チャンネル推定モジュールに伝送し、データ信号をMIMO復調モジュールに伝送し、参考信号は順次に部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール及び均衡行列補間モジュールによって処理された後均衡行列を生成し、該均衡行列がMIMO復調モジュールに伝送され、MIMO復調モジュールは該均衡行列とデータ信号を用いて送信データの中間推定値を取得してデプリコーディングモジュールに伝送し、デプリコーディングモジュールは生成したプリコーディングと送信データの中間推定値を用いて最後の送信データ推定値を取得する。

本実施例は従来技術のそれぞれのモジュールの具体的な機能及び信号伝達関係と異なる点は以下のように、
部分チャンネル推定モジュールは、各フレーム解析モジュールが伝送した参考信号を受信し、各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、部分均衡行列生成モジュールに伝送することに用いられること、
部分均衡行列生成モジュールは受信した各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、均衡行列補間モジュールに伝送することに用いられること、
均衡行列補間モジュールは、受信した均衡行列を用いて補間演算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得してMIMO復調モジュールに伝送することに用いられること、
MIMO復調モジュールは、フレーム解析モジュールが伝送したすべてのデータサブキャリアにおける各バスデータ信号と均衡行列補間モジュールが伝送した均衡行列を用いて、送信データの中間推定値を計算して取得し、デプリコーディングモジュールに伝送することに用いられること、
デプリコーディングモジュールは、プリコーディング行列生成モジュールが伝送したプリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得することに用いられること。

本実施例の上記の低複雑さのOFDM-MIMO復調方法は以下のステップを含む。

ステップ100、受信した参考信号を用いて、各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、
ステップ110、各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、上記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、
ステップ120、計算して取得した上記均衡行列を用いて補間計算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得し、
ステップ130、すべてのデータサブキャリアに受信した各バスデータ信号と対応の均衡行列を用いて、送信データの中間推定値を計算して取得し、
ステップ140、プリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得する。

以下で、受信側に2本の受信アンテナ、2本の送信アンテナを有する場合を1つのアプリケーションの例として説明し、仮に参考信号の分布も図2、図3に示す。説明する必要なのは、以下の方法は他の数量の受信アンテナと送信アンテナ、他の参考信号分布の場合に容易に適用されることができる。

相応の復調方法は以下のステップを含む。

ステップ1、各本アンテナの受信信号を処理し、各バスマルチフレームの周波数領域信号を取得し、各バス信号におけるデータ信号と参考信号を分離し、
ステップ2、送信側と受信側の間のそれぞれのチャンネルに対して、該チャンネルから受信した参考信号を用いて該チャンネルが対応する1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、
図2、図3のような参考信号の分布について、送信アンテナ0から各受信アンテナまでのチャンネルに対して、該ステップは図2にR₀をマークした格子にあるチャンネル推定値を推定して取得できる。該ステップの処理は背景技術におけるステップA、Bの処理と同様に、ここで具体的なアルゴリズムを説明しない。

ステップ3、取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて時間領域補間し、他のバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得し、
該ステップの処理は背景技術におけるステップCの処理と同様に、ここで具体的なアルゴリズムを説明しない。

以上のステップによれば、それぞれのチャンネルが各バス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得することができる。図2、図3のような参考信号分布に対して、それぞれのチャンネルが図2，3に斜線と交差線を書いた格子にあるチャンネル推定値を取得することである。

ステップ4、それぞれのチャンネルが取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を周波数領域フィルタリングし、
第nの送信アンテナから第mの受信アンテナまでのチャンネルが取得した各チャンネル推定値を周波数領域フィルタリングする際に、従う公式が次のように、

このステップは選択可能である。また、このステップはステップ2、3との順番も調整でき、例えば、先に1つのチャンネルをチャンネル推定と周波数領域フィルタリングを行った後、さらに、残ったチャンネルを次第にチャンネル推定と周波数領域フィルタリングを行う。

ステップ5、それぞれのチャンネルのフィルタリングした後の各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、これらの参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、
先にそれぞれのチャンネルが各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値によって各参考信号サブキャリアにあるチャンネル伝送行列

を構成し、例えば、m=0、1、n=0、1時、

がある。

本例示がチャンネル伝送行列によって均衡行列を計算する公式は次のように、

ステップ6、取得した各参考信号サブキャリアにある均衡行列を用いて、すべてのデータサブキャリアにある均衡行列を補間して取得し、
まず、周波数領域補間を行い、参考信号をロードするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得する。

本例示において、周波数領域補間を行う際にまた均衡行列をフィルタリング演算する。第jのOFDM符号に対して、以下の公式に従って演算し、

他の例示において、周波数領域補間だけを行って参考信号をロードするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得し、周波数領域補間を行う際に、1つのデータサブキャリアの均衡行列に対して、最も隣接する2つの参考信号サブキャリアの均衡行列加重によれば取得し、時間領域補間アルゴリズムに類似するから、ここで詳述しない。

次に、時間領域補間を行い、データ信号たけをキャリアするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得する。第j+dのOFDM符号に対して、

ステップ7、すべてのデータサブキャリアに受信した各バスデータ信号と対応の均衡行列に基づいて、送信信号の中間推定値を取得し、
以下の公式によって計算し、

チャンネル伝送モデルが、

ステップ8、送信信号のプリコーディング行列と中間推定値を基づいて、送信データの中間推定値をデプリコーディングした後、送信信号のデプリコーディングした後の推定値を計算して取得する。

プリコーディング行列の各列が直交するから、W^H(i,k)W(i,k)が単位対角行列であり、W(i,k)が第iのOFDM符号内に第kのデータサブキャリアにあるプリコーディング行列であるため、下式によって送信信号の推定値を計算して取得することができ、

本例示の低複雑さOFDM-MIMO受信機が図5に示すように、ハードウェアモジュール部分は2バスのOFDM復調モジュール、2バスのフレーム解析モジュール、プリコーディング行列生成モジュールを備え、部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール、均衡行列補間モジュール、MIMO復調モジュール及びデプリコーディングモジュールは、それぞれのモジュールの間の信号伝送関係が上記の実施例と同様である。その中、部分チャンネル推定モジュールは、上記ステップ2、ステップ3及びステップ4における処理を実行することに用いられ、部分均衡行列生成モジュールは、上記ステップ5の処理を実行することに用いられ、均衡行列補間モジュールは、ステップ6の処理を実行することに用いられ、MIMO復調モジュールは、ステップ7の処理を実行することに用いられ、デプリコーディングモジュールは、ステップ8の処理を実行することに用いられる。具体的な処理は本例示方法におけるステップを参照し、ここで説明しない。

従来方法に比べ、上記実施例方案は先に参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて参考信号サブキャリアにある均衡行列を算出し、さらに各データサブキャリアにある均衡行列を補間して取得することで、最も複雑である均衡行列を求める演算量を減少させる。従って、本実施例が設計する受信機を用いてチャンネル推定と復調部分での計算量が著しく低い。仮に周波数領域補間ウエーブフィルターが24階（L=24）であり、従来方法において、それぞれのOFDM符号内にそれぞれのサブキャリアにおけるMIMOを求める問題に対して平均に155個実数乗算、141個実数加算、8個割算が必要であるが、本実施例上記方法によって、それぞれのOFDM符号内にそれぞれのサブキャリアにおけるMIMOを求める問題に対して、平均に87個実数乗算、85個実数加算、0.73個割算が必要であるから、演算要求が大幅に節約させる。

また、従来技術が均衡行列を生成する前にデプリコーディングの演算を行って同等チャンネルを生成するが、上記実施例方案は、MIMO復調の後にデプリコーディングを行うため、デプリコーディングが各サブキャリアの間の時間領域と周波数領域関連性への破壊及び均衡行列補間演算への悪い影響を避けることができる。シミュレーション実験によって、本発明のような方法を用いて、受信機性能が著しく低下しない。

上記実施例の元にある簡単な変換を行ってもよく、例えば、1つのバリエーションにおいて、参考信号によって1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得した後に、これらの参考信号サブキャリアにある均衡行列を算出し、他のバス信号の参考信号サブキャリアにある均衡行列、及びすべてのデータサブキャリアにある均衡行列は補間演算によって取得されることができる。このように、演算量がより小さい。同様に、他のバリエーションにおいて、参考信号によって1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値後，補間を通じて参考信号をロードするOFDM符号内すべてのサブキャリアのチャンネル推定値を推定して取得し、さらにこれらのOFDM符号内にすべてのサブキャリアの均衡行列を計算し、次に、補間によってデータ信号だけをキャリアするOFDM符号内にすべてのサブキャリアの均衡行列を取得することができる。このように、演算量が上記実施例よりささやかに大きい。以上の2つのバリエーションが性能上で工事要求に達することができる。

現代のブロードバンド高速データシステムに対して、高いスループットレートと良いリアルタイム性を保証するように、本発明のような低複雑さのOFDM-MIMO復調器はパワー消費とコストを著しく節約し、これは低パワー消費低コスト受信機の解決方案を提案することに有利である。

Claims

直交周波数分割多重（OFDM）-マルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの復調方法であって、
a）受信した参考信号を用いて、各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得すること、
b）各のチャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得すること、
c）計算して得られた前記均衡行列を用いて補間計算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得すること、
d）すべてのデータサブキャリアに受信した各バスデータ信号と対応の均衡行列とを用いて、送信データの中間推定値を計算して取得すること、及び
e）プリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得することを含む。
前記ステップa）では、それぞれのチャンネルに対して、先に該チャンネルが受信した参考信号を用いて該チャンネルが対応する1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得すること、つぎに、時間領域補間によって、該チャンネルにおける他のバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得することを含み、
前記ステップb）では、各バス信号の参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、
前記ステップc）では、既に取得した均衡行列を用いて、周波数領域補間と時間領域補間の演算によって、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得する請求項1に記載の復調方法。
前記ステップa）の後と前記ステップb）の前に、前記方法はさらに、それぞれのチャンネルの既に取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を周波数領域フィルタリングすることを含み、
前記ステップb）はフィルタリングした後のチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得する請求項1又は2に記載の復調方法。
前記ステップb）では、先にそれぞれのチャンネルの各バス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値によって前記参考信号サブキャリアにあるチャンネル伝送行列

を構成し、次に下記式によって前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得する請求項2に記載の復調方法。
前記ステップc）では、先にすでに取得した均衡行列を用いて周波数領域補間し、参考信号をロードするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得すると同時に、フィルタリングし、公式が次のように、

次に、また既に取得した均衡行列を用いて時間領域補間し、データ信号だけをロードするOFDM符号内におけるすべてのデータサブキャリアにある均衡行列を取得する請求項2に記載の復調方法。
前記ステップd）では、以下の公式によって送信データの中間推定値を計算して取得し、

前記ステップe）において、以下の公式によって最後の送信データ推定値を計算して取得する請求項2又は4又は5に記載の復調方法。
直交周波数分割多重（OFDM）-マルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの復調器であって、複数のOFDM復調モジュール及び対応するフレーム解析モジュール、プリコーディング行列生成モジュール、部分チャンネル推定モジュール、部分均衡行列生成モジュール、均衡行列補間モジュール、MIMO復調モジュール、及びデプリコーディングモジュールを含み、
前記部分チャンネル推定モジュールは、各フレーム解析モジュールが伝送する参考信号を受信し、各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、前記部分均衡行列生成モジュールに伝送するように設置され、
前記部分均衡行列生成モジュールは、受信した各チャンネルにおける参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を用いて、前記参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得し、前記均衡行列補間モジュールに伝送するように設置され、
前記均衡行列補間モジュールは、受信した前記均衡行列を用いて補間演算し、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得して前記MIMO復調モジュールに伝送するように設置され、
前記MIMO復調モジュールは、前記フレーム解析モジュールが伝送したすべてのデータサブキャリアにおける各バスデータ信号と前記均衡行列補間モジュールが伝送した均衡行列によって送信データの中間推定値を計算して取得し、前記デプリコーディングモジュールに伝送するように設置され、
前記デプリコーディングモジュールは、前記プリコーディング行列生成モジュールが伝送したプリコーディング行列を用いて送信データの中間推定値をデプリコーディングし、最後の送信データ推定値を取得するように設置される。
前記部分チャンネル推定モジュールは、それぞれのチャンネルに対して、先に該チャンネルが受信した参考信号を用いて該チャンネルが対応する1つのバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を推定して取得し、つぎに、時間領域補間によって、該チャンネルにおける他のバス信号の参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を取得するように設置され、
前記部分均衡行列生成モジュールは、各バス信号の参考信号サブキャリアにある均衡行列を計算して取得するように設置され、
前記均衡行列補間モジュールは、すでに取得した均衡行列を用いて、周波数領域補間と時間領域補間の演算によって、すべてのデータサブキャリアにおける均衡行列を取得するように設置される請求項7に記載の復調器。
前記部分チャンネル推定モジュールはさらに、すでに取得した各参考信号サブキャリアにあるチャンネル推定値を周波数領域フィルタリングし、各参考信号サブキャリアにおけるフィルタリングした後のチャンネル推定値を前記部分均衡行列生成モジュールに伝送するように設置される請求項8に記載の復調器。
前記MIMO復調モジュールは、以下の公式によって送信データの中間推定値を計算して取得するように設置され、

前記デプリコーディングモジュールは、以下の公式によって、最後の送信データ推定値を計算して取得するように設置される請求項8または9に記載の復調器。