JP2013500669A - Ｍｉｍｏシステムについてのパイロットに基づくｓｉｎｒの推定 - Google Patents

Abstract

ＭＩＭＯシステムについて、パイロットに基づくＳＩＮＲの推定を可能にするために、パラメトリックなアプローチ及びノンパラメトリックなアプローチの組合せが開示される。パイロットに基づくＳＩＮＲ推定の実施形態は、シングルストリームデータ送信又はマルチストリームデータ送信のいずれかの間に適用されるプリコーディングを考慮する。パイロットに基づくＳＩＮＲ推定の実施形態は、拡散符号がデータチャネル上で再使用される場合にマルチストリームデータ送信の間に起こる符号再使用の干渉も考慮する。したがって、プリコーディング及び／又は符号再使用のためにデータチャネルとパイロットチャネルとの間に存在する不適合は、ここで開示されるパイロットに基づくＳＩＮＲ推定の実施形態により本質的に考慮される。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、無線ネットワークにおけるＳＩＮＲの推定に関する。より具体的には、本発明は、ＭＩＭＯシステムについてのパイロットに基づくＳＩＮＲの推定に関する。

高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）は、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）ファミリーの中の、強化された３Ｇ（第３世代）移動体電話通信のプロトコルである。ＨＳＤＰＡは、非常に速いデータレートを可能にするために、速いリンク適応及び速いユーザスケジューリングの両方を使用する。両方の技術は、ＵＥ（ユーザ機器）により観測されるダウンリンクチャネルの品質に関連する情報をＮｏｄｅ Ｂ基地局にフィードバックすることを、ＵＥに求める。典型的には、ＵＥは、ダウンリンク共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）上のＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比）を推定し、ルックアップテーブルを使用してこれをチャネル品質指標に変換することにより、フィードバック情報を決定する。ルックアップテーブルは、トランスポートフォーマット（例えば、変調の種類、符号化率、符号数）へのＳＩＮＲのマッピングを含み、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１４．"Physical Layer Procedures (FDD)," バージョン７．９．０，リリース７，２００８年７月において定義されている。

シングルアンテナシステムについて、典型的には、ＳＩＮＲは、以下のようにＣＰＩＣＨに基づくアプローチを使用して推定される。第１に、ＨＳ−ＤＳＣＨ（高速ダウンリンク共有チャネル）の復調に適した合成重み（combining weight）のセット（例えば、Ｒａｋｅ、Ｇ−Ｒａｋｅ）が定式化される。合成重みは、典型的には、ベクトルwにより示される。次に、共有パイロットは、合成重みを定式化するために使用したものと同じフィンガ位置（例えば、Ｒａｋｅフィンガ、Ｇ−Ｒａｋｅフィンガ、等）を使用して逆拡散（despread）される。単一のスロットの間の逆拡散ベクトルのシーケンスは、以下により与えられる。

(1)

iは、タイムスロットの間に送信されるＫ個のＣＰＩＣＨシンボル（Ｋ＝１０）を指し示す。ここで、以下のC_p(i)は、ＵＥにとって既知であるＱＰＳＫ変調されたパイロット信号である。

hは、正味チャネル応答（net channel response）である。また、x(i)は、干渉及び雑音からなる（ゼロ平均の）障害ベクトルである。干渉及び雑音は、ここでは単に雑音と呼ばれる。雑音共分散は、R_xと示される。

合成されたＣＰＩＣＨの逆拡散値は、以下により与えられる。

(2)

等式（２）の表現における第１の項は、以下の平均二乗値により与えられる電力を有する所望の信号成分である。

(3)

等式（２）の表現における第２の項は、以下の分散により与えられる電力を有する雑音成分である。

(4)

したがって、合成重みwを条件とする合成器の出力における真のＳＩＮＲの値は、以下により与えられる。

(5)

真のＳＩＮＲは、典型的に実際には受信機で計算されない仮定値である。受信機は、入手可能な正味チャネル応答h及び雑音共分散R_xの推定値のみを有し、真の値そのものを有するわけではないからである。しかしながら、正味チャネル応答及び雑音共分散の推定値h＾及びR＾_xをそれぞれ使用して、ＳＩＮＲを推定することができる。バイアスのない（unbiased）推定値は、典型定期には、以下のような逆拡散されたＣＰＩＣＨから決定される（h＾はhの上に＾があることを示し、R＾は、Rの上に＾があることを示し、以下の同様の表現も同じ）。

(6)

(7)

従って、バイアスのない信号電力の推定値は、典型的には以下のように得られる。

(8)

また、バイアスのない雑音電力の推定値は、以下のように得られる。

(9)

等式（８）の表現の中の差分の項は、正味応答の推定値の中の、雑音に起因して発生するバイアスを、信号電力の推定値において取り除く役割を果たす。典型的には、信号電力及び雑音電力の平滑化がいくつかのスロットにわたって実行され、ＳＩＮＲの推定値がもたらされる。

(10)

演算子＜・＞は、時間平均（即ち、平滑化）を示す。そして、ＳＩＮＲの推定値は、ＣＱＩ値にマッピングされ、アップリンクＨＳ−ＤＰＣＣＨ（高速専用物理制御チャネル）上でフィードバックされて、ダウンリンクチャネル品質をＮｏｄｅ Ｂに通知する。

特に、逆拡散されたＣＰＩＣＨは全ての品質を推定するために使用されるので、ＳＩＮＲの推定値は、ＣＰＩＣＨチャネルに割り当てられた電力により暗黙にスケーリングされる。しかしながら、信頼性の高いリンク適応及びスケジューリングの決定を行うために、Ｎｏｄｅ Ｂは、ＨＳ−ＤＳＣＨ（データ）チャネル上で経験（experience）されるＳＩＮＲの推定値を必要とする。データ及びパイロットのＳＩＮＲは、ＮｏｄｅＢにとって既知であるデータ対パイロット電力比及びＮｏｄｅ Ｂにとって既知であるデータ及びパイロットチャネル上の拡散率の比の関数であるスケールファクタ（scale factor）により関連付けられる。そのため、Ｎｏｄｅ Ｂは、既知のスケールファクタを適用して、パイロットのＳＩＮＲを、対応するデータのＳＩＮＲへ変換する。

上述した従来のＳＩＮＲの推定アプローチは、完全にノンパラメトリックである。すなわち、ＣＰＩＣＨが使用されて、ＳＩＮＲが測定され、したがって、明示的にモデル化することなく、瞬間的なセル内干渉、セル間干渉、雑音、ＲＦ障害等が考慮される。しかしながら、上述した純粋にノンパラメトリックなＣＰＩＣＨに基づくＳＩＮＲの推定技術は、マルチアンテナシステムには向かない。

ＭＩＭＯシステム（マルチインプット、マルチアプトプット）は、通信性能を改善するために送信機及び受信機の両方で複数のアンテナを使用する。例えば、２×２のＭＩＭＯシステムは、リリース７のＨＳＤＰＡについて標準化された。リリース７のＨＳＤＰＡにおける標準化された２×２のＭＩＭＯ方式は、２重送信適応アレイ（Ｄ−ＴｘＡＡ）と呼ばれる。Ｄ−ＴｘＡＡを、クローズドループモード−１（ＣＬ−１）と呼ばれる以前に標準化された送信ダイバーシチ方式の拡張として、みなすことができる。当該ＣＬ−１では、各データストリームに使用されるプリコーディングベクトルが、ＣＬ−１に使用するものと同一の符号表（codebook）から取り出される。しかしながら、ＣＬ−１と対照的に、Ｄ−ＴｘＡＡは、シングルストリームモード及びデュアルストリームモードという２つの動作モードを有する。シングルストリームモードでは、ＣＬ−１の符号表からの４つのプリコーディングベクトルの候補のうちの１つが、シングルデータストリームに適用される。デュアルストリームモードでは、プリコーディングベクトルの２つの直交ペアのうちの１つが、２つの異なるデータストリームに適用される。デュアルストリーム送信の場合には、チャネライゼーション符号の同一のセットが、各データストリームに使用される。

上述した従来のＣＰＩＣＨに基づくＳＩＮＲの推定アプローチには、ＭＩＭＯシステムに適用される場合に、様々な問題が存在する。第１の問題であり、かつ最も重要な問題は、デュアルストリームモードの場合にＨＳ−ＤＳＣＨ（データ）チャネル上での拡散符号の再使用により生成される追加の干渉である。当該いわゆる符号再使用の干渉（code-reuse interference）は、各アンテナで送信されるパイロットは直交なのでＣＩＵＣＨ（パイロット）チャネル上には存在しない。そのため、上述した従来のＣＰＩＣＨに基づくＳＩＮＲの推定アプローチの使用は、データチャネル品質の過大評価を生み出す。当該過大評価は、過度に高いブロック誤り率につながり、したがって過大に低減されたスループットにつながる。さらに、プリコーディングはＨＳ−ＤＳＣＨ上で使用され、一方、いずれのプリコーディングもＣＰＩＣＨ上で使用されない。プリコーディングもＳＩＮＲに影響する。そのため、上述した従来のＣＰＩＣＨに基づくＳＩＮＲの推定アプローチを使用して算出されるＳＩＮＲ値は、ＳＩＮＲが単に導かれるパイロットチャネル上ではプリコーディングが採用されないので、データチャネル品質のさらにより不正確な表現を生み出す。

ここで開示される方法及び装置によれば、ＭＩＭＯシステムについて、パイロットに基づくＳＩＮＲの推定を可能にするために、パラメトリックなアプローチ及びノンパラメトリックなアプローチの組合せが開示される。ＭＩＭＯシステムにおいて、プリコーディングは、シングルストリームデータ送信又はマルチストリームデータ送信のいずれかに適用されることが可能である。ここで開示されるパイロットに基づくＳＩＮＲの推定技術は、ＭＩＭＯシステムにおいて、信号品質上でデータストリームのプリコーディングがもつ影響を考慮（account for）する。マルチストリームデータ送信について、符号再使用の干渉は、拡散符号がデータチャネル上で再使用される場合に起こる。ここで開示されるパイロットに基づくＳＩＮＲの推定技術は、ＭＩＭＯシステムにおいて、信号品質上で符号再使用の干渉がもつ影響をさらに推定する。

一実施形態において、雑音電力は、ノンパラメトリックな手法で、逆拡散されたパイロットシンボルに基づいて推定される。追加のパラメトリックな項は、シングルストリームモード又はマルチストリームモードのいずれでＵＥがＳＩＮＲの推定値を算出するかに応じて提供される。追加のパラメトリックな項は、マルチストリームモードの中で構成される場合に、データチャネル上に存在する符号再使用の干渉を推定する。パラメトリックな項は、データチャネルに割り当てられる符号ごとの電力及び各データストリームにより「とらえられる（seen）」推定される実効正味応答（effective net response）のの関数である。実効正味応答は、データチャネル上で使用されるプリコーディングを考慮する。プリコーディングは、パイロットチャネル上では発生しない。信号電力も、推定された実効正味応答に応じて、拡散されたパイロットシンボルに基づいて推定される。このように、プリコーディング及び符号再使用の干渉のためにデータチャネルとパイロットチャネルとの間に存在する不適合は、ここで開示されるＳＩＮＲ推定の実施形態により本質的に考慮される。

ある実施形態によれば、シングルデータストリームが、複数のアンテナから送信され、又は、マルチデータストリームが、全てのストリームについて拡散符号の同一のセットを使用して複数のアンテナから送信される。その時点で送信されるストリームの数にかかわらず、シングルストリーム送信及びマルチストリーム送信の両方についてのＳＩＮＲの推定値が求められる。シングルデータストリーム及びマルチデータストリームについてのＳＩＮＲを推定する方法は、送信の前の対応するデータストリームに適用されたプリコーディングを考慮する、シングルデータストリーム及びマルチデータストリームの各データストリームの信号電力の推定値を算出することを含む。雑音電力の推定値は、シングルデータストリームについて、雑音共分散に応じて算出され、マルチデータストリームの各データストリームについて、雑音共分散、及び拡散符号の同一のセットを使用して送信されるマルチデータストリームに関連付けられる符号再使用の干渉に応じて、算出される。シングルデータストリーム及びマルチデータストリームの各データストリームについてのＳＩＮＲの推定値は、対応するデータストリームについて算出される信号電力の推定値及び雑音電力の推定値に基づいて算出される。別の実施形態によれば、ＳＩＮＲ推定の方法を実行するのベースバンドプロセッサを含む無線受信機が提供される。

当然ながら、本発明は、上記特徴及び利点に限定されない。当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ることで、追加の特徴及び利点を認識するであろう。

無線送信機及び無線受信機を含むＭＩＭＯシステムの実施形態のブロック図を説明する。 図１の受信機のベースバンドプロセッサに含まれ又は当該ベースバンドプロセッサに関連付けられる受信信号処理モジュールの実施形態のブロック図を説明する。 図１の受信機のベースバンドプロセッサに含まれ又は当該ベースバンドプロセッサに関連付けられるシングルストリームＳＩＮＲ推定モジュールの実施形態のブロック図を説明する。 図１の受信機のベースバンドプロセッサに含まれ又は当該ベースバンドプロセッサに関連付けられるマルチストリームＳＩＮＲ推定モジュールの実施形態のブロック図を説明する。

図１は、ＭＩＭＯシステム１００の実施形態を説明する。ＭＩＭＯシステム１００は、Ｎｏｄｅ Ｂ基地局のような送信機１１０及びＵＥのような受信機１２０を含む。送信機１１０及び受信機１２０の各々は、ＭＩＭＯ通信を実装するための複数のアンテナ１０２、１０３、１２２、１２３を有する。データは、通信モードに応じたチャネル上で送信機１１０から受信機１２０へシングルストリーム又はマルチストリームで送信されることが可能である。容易に説明するために、送信機１１０及び受信機１２０の動作を、シングルストリームデータ送信及びデュアルストリームデータ送信に関して次に説明する。しかしながら、ここで説明するＳＩＮＲの推定の実施形態は、ＭＩＭＯシステムにおけるいずれの数のデータストリームの送信にも広く適用可能であり、ＭＩＭＯシステムにより採用される送信アンテナ及び受信アンテナの数に応じて容易に拡張可能である。

この理解の上で、送信機の動作をＤ−ＴｘＡＡのＭＩＭＯ送信方式に関して次に説明する。送信機１１０は、データ送信モードに応じて各アンテナ１０２、１０３に関連付けられる符号化＆拡散ブロック１０６、１０８へのデータのフローを制御するデマルチプレクサ１０４を含む。符号化＆拡散ブロック１０６、１０８は、データの符号化及び変調を実行する。シングルストリームデータ送信について、シングルデータストリームは、第１の符号化＆拡散ブロック１０６により符号化され、変調され、乗算器の第１のセット１１２を介してプリコーディングされ、両方のアンテナ１０２、１０３を通して送信される。デュアルストリームデータ送信について、第１のデータストリームは、第１の符号化＆拡散ブロック１０６により符号化され、変調され、第２のデータストリームは、同様に、第２の符号化＆拡散ブロック１０８により符号化され、変調される。プリコーディングは、乗算器の第１のセット１１２を介して第１のデータストリームに適用され、乗算器の第２のセット１１４を介して第２のデータストリームに適用される。第１のデータストリームの第１のプリコーディング部分は、第１の信号合成器１１６を介して、第２のデータストリームの第１のプリコーディング部分と合成される。第１のデータストリームの第２のプリコーディング部分は、同様に、第２の信号合成器１１８を介して、第２のデータストリームの第２のプリコーディング部分と合成される。そして、両方のデータストリームは、同一の直交拡散符号で送信され、したがって、符号再使用の干渉を受けやすい。

シングルストリームモード及びデュアルストリームモードの両方において、システムを改善するために、プリコーディングは送信前に各データストリームに適用される。例えば、シングルストリームモードにおいて、同一のデータストリームは、例えば{b₁₁, b₂₁}のようなストリーム固有のアンテナ重みの１つのセットを使用して、両方のアンテナ１０２、１０３を通して送信される。デュアルストリームモードにおいて、両方のデータストリームは、例えば、第１のストリームについての{b₁₁, b₂₁}及び第２のストリームについての{b₁₂, b₂₂}のようなストリーム固有のアンテナ重みの２つのセットを使用して、両方のアンテナ１０２、１０３を通して送信される。両方のデータ送信モードにおいて、受信機１２０により決定されて、送信機１１０にフィードバックされることが可能なストリーム固有のアンテナ重みは、送信アンテナ１０２、１０３から発するビームが概ね直交になるように選択される。いずれかの種類の適した線形の又は非線型のプリコーディングを、送信機１１０で使用することができる。そして、送信データは、受信機１２０へのチャネル上で搬送される。

受信機１２０は、受信信号をフィルタリングし、ベースバンド信号にダウンコンバートするフロントエンド回路１２４を含む。受信機１２０は、ベースバンドプロセッサ１２６も有する。ベースバンドプロセッサ１２６は、ベースバンド信号を処理する受信信号処理モジュール１２８、及びパイロットチャネル情報に基づいてＳＩＮＲの推定値を生成するＳＩＮＲ推定モジュール１３０を含む。Ｄ−ＴｘＡＡのようなＭＩＭＯ方式において存在する符号再使用及びプリコーディングの両方の影響を暗黙に考慮する、シングルストリームデータ送信モード及びデュアルストリームデータ送信モードの両方についてベースバンドプロセッサ１２６により実装されるＳＩＮＲ推定の実施形態を、次により詳細に説明する。ここで既に述べたように、容易に説明するために、シングルストリームデータ送信及びデュアルストリームデータ送信の方式について、ＳＩＮＲ推定の実施形態を説明する。しかしながら、ＭＩＭＯシステムにおけるいずれの数のデータストリームの送信にもＳＩＮＲの推定技術を広く適用することができる。

容易に説明するために、ここで説明する実施形態は、２つの送信アンテナの場合であって送信ダイバーシチ又はＭＩＭＯのいずれかが構成される場合について定められるいわゆるダイバーシチパイロットモードでパイロット方式が構成されると仮定する。このモードでは、２つの送信アンテナ１０２、１０３の各々から送信されるパイロット信号は、同一のチャネライゼーション符号を利用する。しかしながら、パイロットシンボルのパターンは、２つのシンボル期間にわたって直交であり、以下に定められる。代わりに、パイロット方式は、第１のアンテナでプライマリ共通パイロット（Ｐ−ＣＰＩＣＨ）を使用し、第２の送信アンテナでセカンダリ共通パイロット（Ｓ−ＣＰＩＣＨ）を使用して、構成されてもよい。この場合に、Ｐ−ＣＰＩＣＨ及びＳ−ＣＰＩＣＨで使用されるチャネライゼーション符号は、直交である。当業者は、本発明の基本原理がどちらのパイロット方式にも広く適用できることを認識するであろう。

ここで仮定されるダイバーシチパイロットモードについて、以下のC_p,1(i)を、第１の送信アンテナ１０２で送信される一定の値のパイロットシンボルシーケンスとする。

第２の送信アンテナ１０３で送信されるパイロットシンボルシーケンスC_p,2(i)は、以下により与えられる。

(11)

シーケンスm(i)は、以下により与えられる。

(12)

このパイロット方式を使用して、受信機１２０のベースバンドプロセッサ１２６は、以下のアプローチを使用して、プリコーディング及び符号再使用の干渉を考慮したストリームごとのＳＩＮＲを推定することができる。

図２は、受信機のベースバンドプロセッサ１２６に含まれ、又は当該ベースバンドプロセッサ１２８に関連付けられる受信信号処理モジュール１２８の実施形態を説明する。受信信号処理モジュール１２８は、データチャネル（例えば、ＨＳ−ＤＳＣＨ）の復調に適した合成重みの２つのセットを生成する合成重み算出部２０２を含む。w_singleと示される合成重みの第１のセットは、シングルストリームデータ送信の場合に適用される。{w_dual,1,w_dual,2}と示される合成重みの第２のセットは、デュアルストリームデータ送信の場合に適用される。デュアルストリームデータ送信について、w_dual,1は第１のデータストリームに適用され、w_dual,2は第２のデータストリームに適用される。デュアルストリームモードについて重みは符号再使用に起因する干渉を抑えるように設計され、シングルストリームモードについて符号再使用の干渉は存在しない、という点で、シングルストリームモードについての合成重み及びデュアルストリームモードについての合成重みは異なる。２００８年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／０３６３２３、２００８年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／０３６３３７、及び２００８年８月２７日に出願された米国特許出願第１２／１９８９７３に開示される合成重みの算出技術等の、任意の適した技術が、重みを決定するために合成重み算出部２０２により採用されることが可能である。これら出願の各々の内容は、全体の参照により本明細書に含まれる。

受信信号処理モジュール１２８のパイロットサンプル逆拡散部コンポーネント２０４は、合成重みを定式化するために使用されたものと同じフィンガ位置を使用して、共通パイロット（例えば、ＣＰＩＣＨ）を逆拡散する。単一のスロットについてパイロットサンプル逆拡散部２０４により生成される逆拡散ベクトルのシーケンスは、以下により与えられる。

(13)

iは、スロットの間に送信されるＫ個のＣＰＩＣＨシンボル（例えば、Ｋ＝１０）を指し示す。h₁およびh₂は、それぞれ第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナに対応する正味チャネル応答である。x(i)は、干渉及び雑音からなる（ゼロ平均の）障害ベクトルである。以降、干渉及び雑音を単に雑音と呼ぶ。雑音共分散は、ここではR_xと示される。

受信信号処理モジュール１２８のチャネルサンプル生成部コンポーネント２０６は、逆拡散ベクトルのシーケンス及び既知のパイロットに基づいて、２つの異なる長さＫ／２のシーケンスを算出する。長さＫ／２の上記シーケンスは、y₁(i)及びy₂(i)と示され、ここでは、それぞれ第１のアンテナ及び第２のアンテナに対応する「チャネルサンプル」と呼ばれる。それぞれのチャネルサンプルは、以下のように算出される。

(14)

(15)

チャネルサンプルに基づいて、受信信号処理モジュール１２８の平均算出部コンポーネント２０８、２１０は、それぞれの正味チャネル応答のバイアスのない推定値を、以下のように生成する。

(16)

受信信号処理モジュール１２８の共分散算出部コンポーネント２１２、２１４及び合計部２１６は、以下のように、チャネルサンプルに基づいてそれぞれの雑音共分散の推定値を生成する。

(17)

受信信号処理モジュール１２８の有効正味チャネル応答生成部コンポーネント２１８は、例えばＤ−ＴｘＡＡで使用される場合に、プリコーディングされた異なるデータストリームにより「とらえられる」実効正味チャネル応答を推定することにより、データストリームのプリコーディングを考慮する。送信機１１０で第１のストリームに適用されるプリコーディングベクトルは、b₁=[b₁₁ b₂₁]^Tと示され、第２のストリームに適用されるプリコーディングベクトルは、b₂=[b₁₂ b₂₂]^Tと示される。有効正味チャネル応答生成部２１８は、対応するプリコーディングベクトルに基づいて、それぞれの実効正味チャネル応答を算出する。逆拡散されたパイロットサンプルから導かれるそれぞれの正味チャネル応答のバイアスのない推定値は、以下により与えられる。

(18)

r_pは、第２の送信アンテナ１０３に割り当てられるパイロット電力に対する、第１の送信アンテナ１０２に割り当てられるパイロット電力の比である。パイロット電力は、送信アンテナにわたって均衡を保つことが多い。この場合に、r_p=1である。リリース７のＭＩＭＯについて、ＵＥは、Ｎｏｄｅ Ｂで適用されるプリコーディングの重みを推奨する。この推奨は、例えばＨＳ−ＤＰＣＣＨアップリンク制御チャネル上で、ＳＩＮＲとともにフィードバックされる。そのため、等式（１８）に従って算出される実効正味チャネル応答は、シングルストリーム送信モード又はマルチストリーム送信モードのいずれかにおいてデータストリームに適用されるプリコーディングを考慮する。シングルストリームモードでは、第１の実効正味応答のみが関連する。

プリコーディングに加えて、マルチストリームデータ送信について、符号再使用から起こる干渉も解決することができる。第１のデータストリームを復調する場合に、符号再使用の干渉は、例えばデュアルストリームモードにおける第２のストリームのような、別のデータストリームに起因する。これは、第２のストリームについての実効正味応答及び第２のストリームに割り当てられる符号ごとの電力（power per-code）の外積の関数である適応項を雑音共分散行列に導入する。第２のストリームについての符号ごとの電力スケーリング（power per-code scaling）は、α_PC,2で示される。符号電力推定部２２０は、各データストリームに関連付けられる符号ごとの電力スケーリング係数を算出する。２００８年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／０３６３６８及び２００８年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／０３６４２５で開示される技術等の、任意の適した技術が、符号ごとの電力スケーリング項を推定するために、符号電力推定部２２０又はＳＩＮＲ推定モジュール１３０により用いられる。これら出願の各々の内容は、全体の参照により本明細書に含まれる。ＳＩＮＲ推定モジュール１３０は、受信信号処理モジュール１２８により提供されるパラメトリックな情報及びノンパラメトリックな情報に基づいて、ＳＩＮＲの推定値を生成する。

図３は、シングルストリームデータ送信モードに適合されるように、受信機のベースバンドプロセッサ１２６に含まれ、又は当該ベースバンドプロセッサに関連付けられるＳＩＮＲ推定モジュール１３０の実施形態を説明する。ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の信号電力算出部コンポーネント３０２は、スロットごとの信号電力のバイアスのない推定値を、以下のように算出する。

(19)

ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の雑音電力算出部コンポーネント３０４は、バイアスのない雑音電力の推定値を、以下のように算出する。

(20)

等式（８）のように、等式（１９）の中の差分の項は、信号電力の推定値において、実効正味チャネル応答の推定値の中の、雑音に起因して発生するバイアスを取り除くことを表す。

ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の信号平滑化コンポーネント３０６、３０８は、例えば時間平均により、いくつかのスロットにわたって信号電力の推定値及び雑音電力の推定値をそれぞれ平滑化できる。信号分割部３１０は、シングルストリームのＳＩＮＲの推定値を以下のように生み出す。

(23)

シングルストリームのＳＩＮＲの推定値は、逆拡散されたＣＰＩＣＨサンプルのような逆拡散されたパイロットサンプルに基づく測定により、ノンパラメトリックな手法の中で得られる。従来のＣＰＩＣＨに基づくＳＩＮＲ推定技術とは異なり、プリコーディングは、ここで説明されたシングルストリームのＳＩＮＲ推定の実施形態に従って考慮される。ＳＩＮＲ推定モジュール１３０は、シングルストリームデータ送信の前に用いられるデータストリームのプリコーディングを考慮することにより、プリコーディングを用いるデータチャネル（例えば、ＨＳ−ＤＳＣＨ）とプリコーディングを用いないパイロットチャネル（例えば、ＣＰＩＣＨ）との間の、プリコーディングにより引き起こされる不適合を低減する。

図４は、マルチストリームのデータ送信に適合するようなＳＩＮＲ推定モジュール１３０の実施形態を説明する。シングルストリームデータ送信の場合と対照的に、マルチストリーム送信についてのＳＩＮＲの推定は、ノンパラメトリックなアプローチ及びパラメトリックなアプローチの組合せである。パラメトリックなアプローチは、マルチストリームのデータ送信モードにおいて発生する符号再使用の干渉を暗黙に考慮する。この干渉は、データチャネル（例えば、ＨＳ−ＤＳＣＨ）上でのみ発生する。パイロットチャネル（例えば、ＣＰＩＣＨ）上には存在しないこの干渉を考慮するために、ＳＩＮＲ推定モジュール１３０は、パラメトリックな手法で、データストリーム上で符号再使用の干渉がもつ影響を合成する項を含むように雑音電力の推定値を修正する。

ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の第１の符号再使用干渉合成部コンポーネント４０２（）は、第１のストリームを復調する観点から符号再使用の干渉を合成するために使用されるパラメトリックな項を、以下に与えられるように算出する。

(22)

等式（２２）の中の差分の項は、実効正味チャネル応答の推定値の中の雑音に起因して発生するバイアスの除去に対応する。第２の符号再使用干渉合成部４０４は、第２のストリームを復調する観点から符号再使用の干渉を合成するために使用されるパラメトリックな項を、以下に与えられるように同様に算出する。

(23)

等式（２２）及び（２３）の中の項α_PC,1及びα_PC,2は、それぞれ第１のデータストリーム及び第２のデータストリームに割り当てられる符号ごとの電力スケーリングを表す。

ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の第１の信号電力算出部コンポーネント４０６及び第２の信号電力算出部コンポーネント４０８は、それぞれ、以下のように与えられる、第１のストリーム及び第２のストリームについてのスロットごとの信号電力の推定値を生成する。

(24)

ＳＩＮＲ推定モジュール１３０の第１の雑音電力算出部コンポーネント４１０及び第２の雑音電力算出部コンポーネント４１２は、バイアスのないそれぞれの雑音電力の推定値を、以下に与えられるように生成する。

(25)

等式（２５）の雑音電力の表現の中で、符号再使用の干渉の影響は、符号再使用の干渉を暗黙に考慮するために、測定された雑音共分散R＾_xにそれぞれの項R＾_CR,1及びR＾_CR,2を可算することにより合成される。したがって、マルチストリームのＳＩＮＲ推定の実施形態は、ノンパラメトリックなアプローチ及びパラメトリックなアプローチの組合せである。ＳＩＮＲ推定モジュールのそれぞれの平滑化コンポーネント４１４、４１６、４１８、４２０は、は、例えば時間平均により、いくつかのスロットにわたる対応する信号電力及び雑音電力を平滑化できる。信号分割部４２２、４２４は、それぞれ第１のデータストリーム及び第２のデータストリームについてのデュアルストリームのＳＩＮＲの推定値を、以下に与えられるように生み出す。

(26)

以下のステップは、シングルストリーム及びデュアルストリームの両方のＳＩＮＲ推定値を生成するために、受信機１２０のベースバンドプロセッサ１２６により実行される。ベースバンドプロセッサ１２６は、シングルストリームの合成重みw_single並びにデュアルストリームの合成重みw_dual,1及びw_dual,2、並びにＳＩＮＲおの推定値が基づくべきプリコーディングベクトルb1及びb2を得る。パイロットチャネル（例えば、ＣＰＩＣＨ）は、等式（１３）により与えられる長さＫの逆拡散ベクトルのシーケンスy(i)を生成するために、合成重みを生成するために使用されるものと同一のフィンガ位置を使用して逆拡散される。等式（１４）及び（１５）を使用して、チャネルサンプルy₁(i)及びy₂(i)の２つの長さＫ／２のシーケンスは、逆拡散ベクトルのシーケンスy(i)及び２つのアンテナについての既知のパイロットシーケンスc_p,1(i)及びc_p,2(i)に基づいて算出される。正味チャネル応答の推定値h＾₁及びh＾₂は、チャネルサンプルの平均を介して算出される（等式１６）。雑音共分散の推定値R＾_xは、チャネルサンプルの共分散を介して算出される（等式１７）。実効正味応答の推定値h＾_eff,1及びh＾_eff,2は、対応する推定された正味応答h＾₁及びh＾₂並びにプリコーディングベクトルb₁及びb₂に基づいて算出される（等式１８）。

シングルストリームのＳＩＮＲの推定値は、シングルストリームの合成重みw_single、実効正味応答h＾_eff,1、並びに推定された雑音共分散R＾_xに基づいて、スロットごとの信号電力の推定値及び雑音電力の推定値を算出することにより生成される（等式１９及び２０）。オプションで、スロットごとの信号電力の推定値及び雑音電力の推定値を平滑化することができる。シングルストリームのＳＩＮＲの推定値は、オプションで、平滑化された信号電力の推定値及び平滑化された雑音電力の推定値を使用して算出される（等式２１）。

デュアルストリームのＳＩＮＲの推定値は、それぞれ第１のデータストリーム及び第２のデータストリームに関連付けられる、符号ごとの電力スケーリングファクタの推定値α_PC,1及びα_PC,2を得ることにより生成される。符号再使用の干渉の項R＾_CR,1及びR＾_CR,2は、対応する実効正味応答の推定値h＾_eff,1及びh＾_eff,2、推定される符号ごとの電力α_PC,1及びα_PC,2、並びに推定される雑音共分散R＾_xに基づいて合成される（等式２２及び２３）。スロットごとの信号電力の推定値及び雑音電力の推定値は、デュアルストリームの合成重みw_dual,1及びw_dual,2、実効正味応答の推定値h＾_eff,1及びh＾_eff,2、推定される符号再使用の干渉の項R＾_CR,1及びR＾_CR,2、並びに推定される雑音共分散R＾_xに基づいて、第１のデータストリーム及び第２のデータストリームについてそれぞれ算出される（等式２４及び２５）。オプションで、スロットごとの信号電力の推定値及び雑音電力の推定値を平滑化することができる。各データストリームについてのデュアルストリームのＳＩＮＲの推定値は、オプションで、平滑化された信号電力の推定値及び雑音電力の推定値を使用して算出される（等式２６）。

ここで開示されたＭＩＭＯのＳＩＮＲ推定の実施形態は、非ＭＩＭＯシステムについての従来のＣＰＩＣＨに基づくアプローチと同じ桁（order of magnitude）の複雑さをもちつつ、より正確なデータストリームのＳＩＮＲの推定値を生み出す。さらに、ここで開示されたＳＩＮＲ推定の実施形態は、セル間干渉、ＲＦ障害等のモデリングされていない影響を本質的に考慮する正確なＳＩＮＲの推定値を生み出すノンパラメトリックなＣＰＩＣＨに基づくアプローチの利点をもつ。ここで開示されるＳＩＮＲ推定の実施形態は、ＳＩＮＲの推定値の対象であるデータチャネル（例えば、ＨＳ−ＤＳＣＨ）と、ＳＩＮＲ推定値の基礎として使用されるパイロットチャネル（例えば、ＣＰＩＣＨ）との間の不適合も除外する。これは、プリコーディング及び／又は符号再使用の干渉に起因して起こる不適合を補う正確なＳＩＮＲ推定値を生み出す。ここで開示されるＳＩＮＲ推定の実施形態は、それぞれプリコーディングベクトルをb₁=[1 0]及びb₂=[0 1]に設定することにより、プリコーディングを用いないＭＩＭＯシステムに容易に適用可能である。この場合に、各データストリームに関連付けられる実効正味チャネル応答が、各物理的な送信アンテナに対応する正味チャネル応答と等しくなる、即ち、h＾_eff,1=h＾₁、h＾_eff,2=h＾₂等になるので、算出ステップの多くが単純化される。各追加のデータストリームに関する追加の適切な項を算出することにより、ここで開示されたＳＩＮＲ推定の実施形態を、デュアルストリームデータ送信の方式を超えて容易に拡張することもできる。

変形及び応用の上記範囲を考慮して、本発明は上記説明により限定されずまた添付の図面により限定されないということが、理解されるべきである。代わりに、本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれらに等価なものによってのみ限定される。

Claims (22)

1. 複数のアンテナから送信されるシングルデータストリーム、及び拡散符号の同一のセットを使用して前記複数のアンテナから送信されるマルチデータストリームについての、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を推定する方法であって：
   送信の前に対応するデータストリームに適用されるプリコーディングを考慮する、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについての信号電力の推定値を算出することと；
   雑音共分散に応じて前記シングルデータストリームについての雑音電力の推定値を算出し、前記雑音共分散、及び前記拡散符号の同一のセットを使用して送信される前記マルチデータストリームに関連付けられる符号再使用の干渉に応じて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての雑音電力の推定値を算出することと；
   対応するデータストリームについて算出される前記信号電力の推定値及び前記雑音電力の推定値に基づいて、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについてのＳＩＮＲの推定値を算出することと；
   を含む方法。
2. 対応するデータストリームのために導かれる合成重みのセット、及びプリコーディング後の当該対応するデータストリームにより経験されるチャネルを表す実効正味チャネル応答の推定値に応じて、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記信号電力の推定値を算出すること、を含む請求項１の方法。
3. 前記複数のアンテナの各々に関連付けられる正味チャネル応答の推定値、及び前記対応するデータストリームに関連付けられるプリコーディング情報に応じて、前記シングルストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームにより経験される前記実効正味チャネル応答を推定すること、を含む請求項２の方法。
4. 対応するアンテナから送信されたパイロットサンプルであって、逆拡散された当該パイロットサンプルに基づいて、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる前記正味チャネル応答の推定値を算出すること、を含む請求項３の方法。
5. 前記雑音共分散、及び前記シングルデータストリームのために導かれる前記合成重みのセットに基づいて、前記シングルデータストリームについての前記雑音電力の推定値を算出すること、を含む請求項２の方法。
6. 前記雑音共分散、前記符号再使用の干渉、及び前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームのために導かれる前記合成重みのセットに基づいて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記雑音電力の推定値を算出すること、を含む請求項２の方法。
7. 前記マルチデータストリームのうちの他のデータストリームの各々に関連付けられる符号ごとの電力のスケールファクタ、及びプリコーディング後の前記マルチデータストリームのうちの前記他のデータストリームの各々により経験されるチャネルを表す実効正味チャネル応答の推定値に応じて、前記マルチデータストリームの各データストリームに関連付けられる前記符号再使用の干渉を推定すること、を含む請求項１の方法。
8. 前記複数のアンテナの各々に関連付けられる正味チャネル応答の推定値、及び前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームに関連付けられるプリコーディング情報に応じて、前記マルチデータストリームのうちの各データストリームにより経験される前記実効正味チャネル応答を推定すること、を含む請求項７の方法。
9. 対応するアンテナから送信されたパイロットサンプルであって、逆拡散された当該パイロットサンプルに基づいて、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる前記正味チャネル応答の推定値を算出すること、を含む請求項８の方法。
10. 対応する前記実効正味チャネル応答の推定値の中の、雑音に基づき発生するバイアスを、各符号再使用の干渉の推定値から取り除くこと、を含む請求項７の方法。
11. 前記雑音共分散、前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームについて推定される前記符号再使用の干渉、及び前記マルチデータストリームのうちの前記対応する１つのデータストリームのために導かれる合成重みのセットに基づいて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記雑音電力の推定値を算出すること、を含む請求項７の方法。
12. 複数のアンテナから送信されるシングルデータストリーム、及び拡散符号の同一のセットを使用して前記複数のアンテナから送信されるマルチデータストリームについての、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を推定する無線受信機であって：
    送信の前に対応するデータストリームに適用されるプリコーディングを考慮する、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについての信号電力の推定値を算出し；
    雑音共分散に応じて前記シングルデータストリームについての雑音電力の推定値を算出し、前記雑音共分散、及び前記拡散符号の同一のセットを使用して送信される前記マルチデータストリームに関連付けられる符号再使用の干渉に応じて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての雑音電力の推定値を算出し；
    対応するデータストリームについて算出される前記信号電力の推定値及び前記雑音電力の推定値に基づいて、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについてのＳＩＮＲの推定値を算出する；
    ベースバンドプロセッサを備える無線受信機。
13. 前記ベースバンドプロセッサは、対応するデータストリームのために導かれる合成重みのセット、及びプリコーディング後の当該対応するデータストリームにより経験されるチャネルを表す実効正味チャネル応答の推定値に応じて、前記シングルデータストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記信号電力の推定値を算出するＳＩＮＲ推定モジュール、を含む、請求項１２の無線受信機。
14. 前記ベースバンドプロセッサは、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる正味チャネル応答の推定値、及び前記対応するデータストリームに関連付けられるプリコーディング情報に応じて、前記シングルストリーム及び前記マルチデータストリームの各データストリームにより経験される前記実効正味チャネル応答を推定する、受信信号処理モジュール、を含む、請求項１３の無線受信機。
15. 前記受信信号処理モジュールは、対応するアンテナから送信されたパイロットサンプルであって、逆拡散された当該パイロットサンプルに基づいて、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる前記正味チャネル応答の推定値を算出する、請求項１４の無線受信機。
16. 前記ＳＩＮＲ推定モジュールは、前記雑音共分散、及び前記シングルデータストリームのために導かれる前記合成重みのセットに基づいて、前記シングルデータストリームについての前記雑音電力の推定値を算出する、請求項１３の無線受信機。
17. 前記ＳＩＮＲ推定モジュールは、前記雑音共分散、前記符号再使用の干渉、及び前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームのために導かれる前記合成重みのセットに基づいて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記雑音電力の推定値を算出する、請求項１３の無線受信機。
18. 前記ＳＩＮＲ推定モジュールは、前記マルチデータストリームのうちの他のデータストリームの各々に関連付けられる符号ごとの電力のスケールファクタ、及びプリコーディング後の前記マルチデータストリームのうちの前記他のデータストリームの各々により経験されるチャネルを表す実効正味チャネル応答の推定値に応じて、前記マルチデータストリームの各データストリームに関連付けられる前記符号再使用の干渉を推定する、請求項１２の無線受信機。
19. 前記受信信号処理モジュールは、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる正味チャネル応答の推定値、及び前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームに関連付けられるプリコーディング情報に応じて、前記マルチデータストリームのうちの各データストリームにより経験される前記実効正味チャネル応答を推定する、請求項１８の無線受信機。
20. 前記受信信号処理モジュールは、対応するアンテナから送信されたパイロットサンプルであって、逆拡散された当該パイロットサンプルに基づいて、前記複数のアンテナの各々に関連付けられる前記正味チャネル応答の推定値を算出する、請求項１９の無線受信機。
21. 前記ＳＩＮＲ推定モジュールは、対応する前記実効正味チャネル応答の推定値の中の、雑音に基づき発生するバイアスを、各符号再使用の干渉の推定値から取り除く、請求項１８の無線受信機。
22. 前記ＳＩＮＲ推定モジュールは、前記雑音共分散、前記マルチデータストリームのうちの対応する１つのデータストリームについて推定される前記符号再使用の干渉、及び前記マルチデータストリームのうちの前記対応する１つのデータストリームのために導かれる合成重みのセットに基づいて、前記マルチデータストリームの各データストリームについての前記雑音電力の推定値を算出する、請求項１８の無線受信機。
    

Images