JP2012533257A - チャネル推定方式を選択する方法及び無線受信機 - Google Patents

Abstract

無線受信機は無線リンクを介してリファレンス信号を受信する。無線受信機は受信したリファレンス信号に基づいて選択指標を計算し、無線受信機はその選択指標に基づいて複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択する。選択されたチャネル推定方式は無線リンクのチャネル推定を実行するために使用可能である。

Description

本発明はチャネル推定方式を選択する方法及び無線受信機に少なくとも関連する。

移動局が他の移動局と又は有線ネットワークで結合されている有線端末と通信できるようにする様々な無線アクセス技術(システム)が提案又は実現されている。無線アクセスシステムの具体例は、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)により規定されたGSM(Global System for Mobile communication)及びUMTS(Universal Mobile Telecommunications System)のようなシステムや、3GPP2により規定されたCDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)のようなシステムである。CDMA2000は、HRPD(High Rate Packet Data)無線アクセスネットワークとも言及される或る種のパケット交換無線アクセスネットワークを規定している。

パケット交換無線アクセスネットワークを提供する最近の他の標準規格は3GPPによるロングタームエボリューション(LTE)の標準規格であり、これはUMTSシステムを改善することを意図している。LTE標準規格はEUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)標準規格とも言及される。EUTRAシステムは、改善されたサービスを提供するために無線ネットワークオペレータが現在移行しつつある第4世代(4G)システムになるものと考えられる。

本発明の課題は、チャネル推定方式を選択する改善された方法及び無線受信機を提供することである。

一実施形態による方法は、
無線受信機が無線リンクを介してリファレンス信号を受信し、
前記無線受信機が受信した前記リファレンス信号に基づいて選択指標を計算し、
前記無線受信機が該選択指標に基づいて複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択するステップを有し、選択されたチャネル推定方式は前記無線リンクのチャネル推定を実行するために使用可能である、方法である。

一実施形態において使用可能な無線通信ネットワークを含むシステム例を示すブロック図。 一実施形態による方法で使用可能な復調用リファレンス信号が含まれているサブフレーム構造を示す図。 チャネル推定を行うための複数のチャネル推定方式の中から一実施形態に従って選択を行う方法を示すフローチャート。 復調用のリファレンス信号の応答特性を例示する図。 復調用のリファレンス信号の応答特性を例示する図。

概して、一実施形態による無線受信機は無線リンクを介してリファレンス信号を受信する。無線受信機は受信したリファレンス信号に基づいて選択指標を計算し、無線受信機はその選択指標に基づいて複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択する。選択されたチャネル推定方式は無線リンクのチャネル推定を実行するために使用可能である。

別の又は代替的な特徴については、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

以下、図面に関連して実施形態を説明する。

無線リンクのチャネル応答を決定し、無線リンクにおける干渉の影響を排除又は低減できるようにするために、無線リンクのチャネル推定が使用される。正確なチャネル推定は、例えば高速データレートの形式及び/又は干渉によるエラーが少ない形式等により、無線ネットワークにおける無線通信のパフォーマンスを改善できるようにする。

チャネル推定を行う際に複数のチャネル推定技術が利用されてもよい。しかしながら、様々な条件の下で様々なチャネル推定技術が最適であるとは限らない。例えば、あるタイプのチャネル推定技術は、時間領域での平均化のアルゴリズムを利用することに基づいており、これは移動局が比較的ゆっくりと移動している場合には良好に機能するが、速度が高い状況では良好に動作しないおそれがある。別のタイプのチャネル推定技術は時間領域の線形補間を行うアルゴリズムを使用し、これは速度が速い状況(移動局が比較的高速で移動している状況)において良好に機能するが、低速の状況であってノイズが多い状況では良好に動作しないおそれがある。

一実施形態によれば、様々なチャネル推定方式の中でリアルタイムの切り替えができるように、無線リンク状態のリアルタイムの推定を可能にする技術、技法、方法又は手段が提供される。様々なチャネル推定方式の中でのリアルタイムの切り替え又はスイッチングとは、特定の時間間隔(時間インターバル)の中でチャネル状態を決定し、決定したチャネル状態に基づいて同じ時間インターバルの中で様々なチャネル推定方式を切り替える機能を示す。

一実施形態において、チャネル推定方式の間での切り替えを実行するために行うチャネル状態の決定は、無線リンクを介して受信したリファレンス信号に基づく。一実施形態において、リファレンス信号は復調用のリファレンス信号(DMRS)であり、これは無線受信機においてコヒーレントな信号復調を可能にするために使用されるリファレンス信号である。一例として、復調用のリファレンス信号はアップリンクデータ及び/又は制御シグナリングの送信(移動局から基地局へのデータ及び/又は制御シグナリングの送信)に関連付けられる。復調用のリファレンス信号はアップリンクデータと時間多重される。復調用のリファレンス信号は、アップリンクチャネルを効率的に復調できるように、アップリンクデータに対するチャネル応答の推定を促進する。

目下の説明において復調用のリファレンス信号が議論されているが、本発明の実施形態による技法、方法又は手段はアップリンクの他のリファレンス信号と共に使用されてもよい。より一般的に言えば、「リファアレンス信号」は、無線リンクを介して受信した情報を無線受信機が適切に処理するための情報を含む制御信号である。アップリンクリファレンス信号について議論されているが、代替的な実施形態において、他のタイプのリファレンス信号が(基地局から移動局への)ダウンリンクで送信されてもよいことに留意を要する。決定されたチャネル状態に基づいて異なるチャネル推定方式の間で切り替えを行えるようにする本発明の実施形態による技法、方法又は手段は、アップリンクにもダウンリンクにも適用可能である。

図1は、EUTRA(エボルブドユニバーサル地上無線アクセス)無線アクセスネットワーク102による無線通信ネットワークを含むシステム例を示す。EUTRA標準規格は、LTE標準規格とも言及され、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)により規定されている。EUTRA無線アクセスネットワーク102は基地局103を含み、EUTRAの場合、基地局はエンハンストノードB(eNodeB、eNB)と言及される。基地局103は無線リンク104を介して移動局108と無線通信を実行することができる。唯1つの基地局103及び唯1つの移動局108が図1に示されているが、一般に、無線通信ネットワークには複数の基地局及び移動局が存在していることに留意を要する。

基地局は例えば以下のタスクの1つ以上を実行することができ、そのタスクは：無線リソースの管理、移動局の移動を管理するためのモビリディ管理、トラフィックのルーティング等である。一般に、「基地局」という用語は、任意のタイプの無線ネットワークにおいて使用されるセルラネットワーク基地局又はアクセスポイント、或いは移動局と通信する任意のタイプの無線送信機/受信機を示す。「基地局」という用語は、基地局コントローラ又は無線ネットワークコントローラのような関連するコントローラを包含することができる。「基地局」という用語は、フェムト基地局又はアクセスポイント、マクロ基地局又はアクセスポイント、ピコ基地局又はアクセスポイント等を示すことが想定されている。「基地局」は、電話ハンドセット、携帯可能なコンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)又は組み込まれた装置(例えば、ヘスルモニタ、アタックアラーム等)を示してもよい。

図1に示されているように、移動局108は基地局103に無線で接続される。そして基地局103は、サービングゲートウェイ110及びモビリティ管理エンティティ(MME)112等を含む様々な要素に接続される。MME112はEUTRAアクセスネットワーク102における制御ノードである。例えば、MME112はアイドルモードの移動局のトラッキング及びページングの処理を行う。MME12は、最初のアタッチの時点及びハンドオーバの時点において、移動局のためにサービングゲートウェイを選択する処理を行う。MME112は移動局のユーザを認証する処理も行う。

サービングゲートウェイ110はベアラデータパケットをルーティングする。サービングゲートウェイ110は、異なるアクセスネットワーク同士の間のハンドオーバの際に、ユーザプレーンのモビリティアンカーとして機能する。サービングゲートウェイ110は、移動局108及びパケットデータネットワーク116(例えば、様々なサービスを提供するネットワーク、インターネット等)の間の接続を提供するパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ114にも接続される。

EUTRA標準規格は、現在のEUTRA標準規格に加えて、時間と共に発展する標準規格をも示すように意図されている。EUTRAから発展した将来の標準規格は異なる名称で言及されるかもしれないことが予想される。「EUTRA」はそのように将来発展する標準規格をも包含するように意図され考慮されている。

EUTRAと言及されているが、一実施形態による技法、方法又は手段は他のタイプの無線プロトコルを利用するシステムにも適用可能である。

図1を更に参照するに、基地局103は無線リンク104を介して無線情報(ベアラデータ及び制御シグナリング)を受信するための無線受信機120を含む。無線受信機120は、チャネル推定論理部122(無線アップリンクのチャネル推定を実行する)及びチャネル推定方式切替論理部124(一実施形態に従ってチャネル推定方式の間で切り替えを実行する)を含む。一実施形態において、論理部122又は124の各々は、関連するハードウェア回路により実現されてもよいし、或いは(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、収益回路、又はその他のハードウェア処理装置)プロセッサで実行可能なマシン読み取り可能な命令により実現されてもよい。図示されては以内が、移動局108も無線受信機を含み、その無線受信機も無線受信機120にあるものと同様なチャネル推定論理部及びチャネル推定方式切替論理部を含んでいてもよい。

図2はアップリンクのサブフレーム構造200の一例を示し、これはEUTRAにおけるTTI(送信時間間隔)に対応する。アップリンクのサブフレーム構造は、一方の軸に沿う時間及び他方の軸に沿う周波数により規定される。様々な周波数はSC0から始まってSCn-1で終了する様々なサブキャリア(SC)に対応する。アップリンクサブフレーム構造200の白い四角い部分はデータを搬送し、斜線を付けた四角い部分202及び204は復調用のリファレンス信号(DMRS)のシンボルを搬送する。DMRSシンボル202はサブフレーム構造200におけるシンボル位置3にあるが、DMRSシンボル204はサブフレーム構造200におけるシンボル位置10にある。

チャネル推定方式の切替を行う目的でチャネル状態を決定するために、2つのDMRSシンボル202及び204により受信されたチャネル情報がTTIを単位として活用される。DMRSから抽出されたチャネル情報は、時間領域及び周波数領域双方にわたる二次元チャネル情報を含む。(図2のアップリンクサブフレーム構造200により表現されている)TTI各々に含まれている受信した2つのDMRSを用いることで、リアルタイムのチャネル状態を決定することができ、複数のチャネル推定方式の中での切り替えをTTI毎に実行することができる。

図3は図1示されているチャネル推定方式切替論理部124で実行される方法のフローチャートである。チャネル推定方式切替論理部124は、サブフレーム構造200各々において2つのDMRSシンボル202及び204を受信する(図3における302)。DMRSシンボルに基づいて、DMRS処理が、選択指標(selection indication)を計算するために実行される(304)。一実施形態において、選択指標は、目下の例においてZとして言及されるパラメータの形式をとる。チャネル推定方式切替論理部124はパラメータZの状態を判定する(306)。Zが第1の値を有していた場合(例えば、Z=1)、周波数領域のノイズ低減処理が実行され(308)、チャネル推定を実行するために線形補間アルゴリズムが選択される(310)。

一方、Zが第2の値を有していた場合(例えば、Z=0)、タスク312及び314が実行され、タスク312は周波数領域のノイズ低減処理を含み、タスク314はチャネル推定を実行するために平均化のアルゴリズムを選択することを含む。

図3に示されているように、線形補間アルゴリズム及び移動平均アルゴリズムの内の選択された方が行われた後、チャネル推定出力を提供するために、推定されたチャネル応答値が出力される(316)。説明している例において、僅か2つの異なるタイプのチャネル推定アルゴリズムが示されているが、別の例において、代替的又は追加的なチャネル推定アルゴリズムが使用されてもよいことに留意を要する。

一実施形態における308又は312で実行される周波数領域のノイズ低減処理は、周波数領域の移動平均に基づいていてもよい。ノイズ低減処理は、優れたチャネル推定結果をもたらすようにノイズを減らすために使用される。図3に示されているように、周波数領域の移動平均化を実行する処理に含まれている論理部の処理は全体的に320として表現されており、周波数領域の移動平均化のための入力は「入力(IN)」により表現され、周波数領域の移動平均化の出力は「出力(OUT)」により表現されている。「D」というブロックは遅延ブロックを表し、丸で囲まれた×印は乗算器を表す(図3に示す例の場合、1/5が乗算されている)。乗算が行われた5つの信号が加算器に与えられ、出力を提供する。図3の例の場合、周波数領域の移動平均処理はN=2を選択しており、この場合のフィルタ次数は5となる。別の例において、別のNの値を用いて他のタイプ又は他の次数のフィルタを使用してもよい。

パラメータZは次のようにして計算される：
Z=sgn(F(dmrs1,dmrs2)-delta) (Eq.1)
この場合において、
x>0の場合、sgn(x)=1であり、x<0の場合、sgn(x)=0である。 (Eq.2)
F(*)はdmrs1及びdmrs2 (例えば、図2におけるDMRSシンボル202及び204)の関数であり、それら各々は次のようにM個のトーンをそれぞれ含み、
dmrs1={h1₀,h1₁,...,h1_M-1} (Eq.3)
dmrs2={h2₀,h2₁,...,h2_M-1}、
そしてdeltaはシミュレーション又は試験により決定される設計パラメータである。

一実施形態によれば、2つのDMRSシンボルの各々が、あるサブフレームにおける特定の時点で加わったノイズを伴うチャネル周波数応答を提供する。チャネル周波数応答とノイズとの間の実際の関係は複雑であるが、解析の簡明化のため、その関係は、h_iとして記されるi番目のサブキャリアのチャネル周波数応答と、関連するノイズサンプルn_iとの総和により近似できるものと仮定する。すなわち、
d_i ^k=h_i ^k+n_i ^k i=0,1,...,M並びに
k=a(DMRS1の場合)及びk=b(DMRS2の場合)
ただし、Mは使用されているサブキャリア数であり、ここで使用されている量は複素数である。

図4A及び4BはDMRS202(DMRS1)及びDMRS204(DMRS2)の周波数応答の一例をそれぞれ示す。図示されているように、2つのDMRS1及びDMRS2の応答は異なっていることが明らかに分かる。この2つのDMRSシンボル間の相違を使用して、チャネル状態を表し、本発明の一実施形態に従ってチャネル推定方式の間の切り替えが実行できるようにする。

無線環境の場合、チャネル周波数応答は移動局の移動に起因して「時間的な変動」を引き超す。各サブフレームにおけるDMRS1及びDMRS2の間に時間オフセット(時間的なずれ)があるので、その「時間的な変動」は、(例えば、図4A及び4Bに示されているような)受信した2つのDMRSシンボル間の相違又は差分に反映するはずである。ある量(例えば、Z)がこの相違を評価するように選択されていた場合、その量は、どの程度大きなチャネル変動が時間軸に沿って生じているかを確認するために使用できる。

一実施形態において、DMRSシーケンス各々の平均が、DMRS各々の全体的な状態を評価するための量として選択され、2つのDMRSシンボル間の状態の相違が、2つのDRMSシンボル間の時間間隔におけるチャネル周波数応答の変動に起因するDRMS1に対するDMRS2の変化を評価する量として選択される。従って一例として上記の所与の数F(*)は、次のように表現できる：

数式Eq.4及びEq.5における第2項は平均化に起因するノイズ低減効果を反映しており、元のノイズ電力からのノイズ電力の低減及びDMRS各々の平均推定値の改善をもたらすことに留意を要する。Mが大きな値であるほど、より正確な推定を行うことができる。

上記の説明において、本願により開示される発明の理解を促すために多くの詳細な事項が説明された。しかしながらそのような詳細な事項の全部又は一部によらずに実施形態が実現されてもよい。上記の詳細な説明から、他の実施形態には修正例や変形例が含まれる。添付の特許請求の範囲はそのような修正例や変形例を包含するように意図されている。

Claims (23)

1. 無線受信機が無線リンクを介してリファレンス信号を受信し、
   前記無線受信機が受信した前記リファレンス信号に基づいて選択指標を計算し、
   前記無線受信機が該選択指標に基づいて複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択するステップを有し、選択されたチャネル推定方式は前記無線リンクのチャネル推定を実行するために使用可能である、方法。
2. 前記リファレンス信号を受信する際に、復調用のリファレンス信号を受信し、
   前記選択指標の計算が、該復調用のリファレンス信号に基づいている、請求項1記載の方法。
3. 前記選択指標の計算が、前記リファレンス信号同士の間の相違を反映する量を決定することに基づいている、請求項1記載の方法。
4. 前記量が、複数の周波数におけるチャネル周波数応答の合計に基づいている、請求項3記載の方法。
5. 前記量が、複数の周波数におけるチャネル周波数応答及び関連するノイズサンプルの合計に基づいている、請求項4記載の方法。
6. 前記リファレンス信号を受信する際に、EUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)方式におけるリファレンス信号を受信する、請求項1記載の方法。
7. 前記無線受信機が、基地局又は移動局の一部をなす、請求項1記載の方法。
8. 前記無線受信機が、前記選択されたチャネル推定方式を用いてチャネル推定を実行するステップを更に有する請求項1記載の方法。
9. 前記選択されたチャネル推定方式を用いてチャネル推定を実行するステップの前に、周波数領域のノイズ低減処理を実行するステップを更に有する請求項8記載の方法。
10. 前記複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択する際に、平均化のアルゴリズム及び補間のアルゴリズムの中から選択を行う、請求項1記載の方法。
11. 前記リファレンス信号が特定の時間インターバルの中にあり、他の時間インターバルが一群の他のリファレンス信号を含んでいる、請求項1記載の方法。
12. チャネル推定方式切替論理部を有する無線受信機であって、該チャネル推定方式切替論理部は、
    無線リンクを介して送信されたリファレンス信号を受信し、
    受信した前記リファレンス信号に基づいて選択指標を計算し、
    該選択指標に基づいて複数のチャネル推定方式の中から何れかを選択し、
    選択されたチャネル推定方式は前記無線リンクのチャネル推定を実行するために使用可能であり、
    前記チャネル推定方式切替論理部はハードウェアを含んでいる、無線受信機。
13. 前記リファレンス信号は、アップリンクのリファレンス信号及びダウンリンクのリファレンス信号の内の何れかを含む、請求項12記載の無線受信機。
14. 前記リファレンス信号が復調用のリファレンス信号を含み、
    前記選択指標が、該復調用のリファレンス信号に基づいて計算されている、請求項12記載の無線受信機。
15. 前記選択指標が、前記リファレンス信号同士の間の相違を反映する量を決定することに基づいて計算されている、請求項12記載の無線受信機。
16. 前記量が、複数の周波数におけるチャネル周波数応答の合計に基づいている、請求項15記載の無線受信機。
17. 前記量が、複数の周波数におけるチャネル周波数応答及び関連するノイズサンプルの合計に基づいている、請求項16記載の無線受信機。
18. 前記リファレンス信号が、EUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)方式におけるリファレンス信号を含む、請求項12記載の無線受信機。
19. 前記選択されたチャネル推定方式を用いてチャネル推定を実行するチャネル推定論理部を更に有する、請求項12記載の無線受信機。
20. 前記選択されたチャネル推定方式を用いてチャネル推定を実行する前に、周波数領域のノイズ低減処理を実行する論理部を更に有する請求項19記載の無線受信機。
21. 前記リファレンス信号が特定の時間インターバルの中にあり、他の時間インターバルが一群の他のリファレンス信号を含んでいる、請求項12記載の無線受信機。
22. 請求項1記載の無線受信機を有する基地局。
23. 請求項1記載の無線受信機を有する移動局。

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