JP2013526224A - 有効信号対雑音比の決定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有効信号対雑音比の決定方法及び装置を提供する
【解決手段】本発明は、直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、前記測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定し、前記チャネル相関行列の推定値により、前記測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出し、算出された前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得し、平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する。本発明に係わる方法及び装置によると、有効信号対雑音比の計算複雑度を大幅に削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明実施例は無線通信システムに関し、特には、当該分野における有効信号対雑音比の決定方法と装置に関する。

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重）システムにおいて、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding、適応変調符号化）技術によれば、ユーザの瞬時チャネルの品質状況と現在の資源により最も適切な変調及びコーディング方法を動的に選択し、ユーザのためにできるだけ高いデータスループットに達することができる。ユーザチャネルの品質状況は通常、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio、信号対雑音比）により示される。

ＯＦＤＭシステムは複数の直交サブチャネルにより同時にユーザデータが伝送されるように設けられ、且つ各サブチャネルの品質状況の異なる可能性がある。これらのサブチャネルの総合的品質状況は、通常有効信号対雑音比により反映される。有効信号対雑音比はＡＷＧＮ（Additive White Gaussion Noise、加法性白色ガウス雑音）チャネルにおいてある特定のＢＬＥＲに達したＳＮＲの値と定義されている。有効信号対雑音比を得てから、有効信号対雑音比とＢＬＥＲとの間の一定の関係により表を調べ、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator、チャネルの品質インディケータ）を取得し、端末がＣＱＩを報告して、チャネル品質フィードバックを完成する。有効信号対雑音比の具体的な計算方法は以下のようである。

まず、各時間周波数サブチャネルの信号対雑音比を計算し、ＥＥＳＭ（Exponential Effective ＳＮＲ Mapping、指数有効な信号対雑音比マッピング）により有効信号対雑音比を得る。

プリコーディングによるＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ（Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing、多入力多出力直交周波数分割多重）システムに対して、各時間周波数サブチャネルに同時に複数の空間サブチャネルを含んでいる。有効信号対雑音比を計算する場合、まず各空間サブチャネルの信号対雑音比を計算する必要がある。実際の応用において、異なる送信モードとＭＩＭＯ変調のアルゴリズムが、異なる空間サブチャネルの信号対雑音比の計算方法に対応している。ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおいて、端末がＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error、最小平均二乗偏差）を採用するとして、各空間サブチャネルの信号対雑音比は算式（３）により計算する。

上記説明から明らかなように、従来の有効信号対雑音比の計算方法は大量の行列演算や指数・対数演算をする必要があり、計算の複雑度が高いため、実際の応用において、実現するにはかなり困難である。これはＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムにおいて特に顕著である。大量の行列逆演算は算式（３）の実際のハードウェアシステムにおける応用を制限している。

本発明の実施例は、有効信号対雑音比の計算する複雑度が高く、実現が困難である課題を解決するための有効信号対雑音比の決定方法及び装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の技術案を以下のように実施する。

有効信号対雑音比の決定方法であって、
直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、前記測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定することと、
前記チャネル相関行列の推定値により、前記測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出することと、
算出された前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得し、これにより前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定することと、を含む。

前記チャネル推定結果により、前記チャネル相関行列の推定値を決定することは、

単出力単入力ＯＦＤＭシステムにおいて、Ｍ＝１、Ｗｍ＝１で、双出力双入力ＯＦＤＭシステムにおいて、閉ループ空間多重モードを採用する場合、Ｍ＝１、オープンループ空間多重モードを採用する場合、Ｍ＝２であり、
前記干渉タイプが隣接セルのパイロット干渉である場合、Iｒは隣接セルの参考信号受信パワーＲＳＲＰに等しく、前記干渉タイプが隣接セルのデータ干渉である場合、Ｉｒは隣接セルのデータ信号の平均パワーに等しいである。

前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得することは、

前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定することは、

有効信号対雑音比の決定装置であって、
ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのシャネル推定結果により、前記測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定する第１の決定ユニットと、
前記チャネル相関行列の推定値により、前記測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出する計算ユニットと、
算出された前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得する取得ユニットと、
取得された前記平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により、前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する第２の決定ユニットと、
を含む。

本発明の実施例に係わる方法によると、直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定し、チャネル相関行列推定値により、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出し、各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、測定バンド幅における各時間周波数サブチャネル平均の等価チャネル容量を取得し、各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により、測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する。従来の技術における行列演算や指数・対数演算を大量にする必要があることに対して、本発明の実施例に係わる方法は計算の複雑度を低減し、有効信号対雑音比を低複雑度で計算できるようになっている。

本発明の実施例に係わる有効信号対雑音比の決定方法のフローチャートの図である。 本発明の実施例に係わる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量の計算方法のフロチャート図である。 本発明の実施例に係わるＬＴＥシステムの二つのポートの時間周波数リソースブロックの構成図である。 本発明の実施例に係わる有効信号対雑音比を決定する装置の構成を示す図である。 本発明の実施例に係わる計算ユニットの構成を示す図でる。 本発明の実施例に係わる取得ユニットの構成を示す図である。

従来の技術において説明した有効信号対雑音比の計算に対し行列演算や指数対数演算を大量に行う必要があり、計算の複雑度が高く、実際に応用する場合に実施することがかなり困難である。上記課題を解決するために、本発明の実施例は、ＯＦＤＭシステムにおける各符号に対応する有効信号対雑音比を低複雑度で計算取得する方法を提供している。具体的なフローチャートは図１で示す。

測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定する（ステップ１０１）。
チャネル相関行列の推定値により、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出する（ステップ１０２）。

各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得する（ステップ１０３）。
平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する（ステップ１０４）。

フローチャートを図１に示すように、ステップ１０１を実行する際に、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定することは、複数の実施形態があるが、本発明の実施例は、チャネル相関行列の推定値を低複雑度で決定することができる好適な実施例を提供している。具体的には、以下のとおりである。

異なる時間周波数サブチャネルは、異なる干渉を受ける可能性があるので、異なる干渉タイプにより時間周波数サブチャネルを以下の二種類に分ける。
隣接セルのパイロットにより干渉される時間周波数サブチャネルと、
隣接セルのデータにより干渉される時間周波数サブチャネル。

図１にフローチャートを示すように、ステップ１０２を実行する際に、ステップ１０１において決定されたチャネル相関行列推定値により、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ計算する。ステップ１０２は複数の実施形態を有するが、本発明の実施例は測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量を低い複雑度で計算できる好適なな実施例を提供している。具体的には、図２に示すとおりである。

等価チャネル相関行列を取得する（ステップ２０１）。

測定バンド幅における各時間周波数サブチャネルのチャネル容量を決定する（ステップ２０２）。

実行するとき、前記干渉タイプは隣接セルのパイロット干渉である場合、Irは隣接セル参考情報受信パワーＲＳＲＰに等しい。
前記干渉タイプは隣接セルのデータ干渉である場合、Irは隣接セルのデータ信号の平均パワーに等しい。
測定バンド幅における各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量を取得する（ステップ２０３）。

もちろん、実行するとき、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量が算出できればよい図２以外の他の実施形態を採用してもよい。

ステップ１０３を実行するとき、容量調整因子αを取り入れ、αを調整することによりチャネル推定誤差、ＭＩＭＯ復調アルゴリズム、復調復号アルゴリズムなどに伴なうチャネル容量の損失を補正し、推定の正確性を高めることができる。

図２に示すようなフローチャートにより実行する場合、ステップ１０４を実行する際に、ＯＦＤＭシステムは単一符号のＯＦＤＭシステムとマルチ符号のＯＦＤＭシステムに分けられ、異なるＯＦＤＭシステムには、測定バンド幅の有効信号対雑音比の決定方法が異なる。

もちろん、具体的に実行する場合、マルチ符号のＯＦＤＭシステムは３個の符号、４個の符号、５個の符号、ないしさらに多くの符号であるＯＦＤＭシステムであってもよい。各符号に対応する有効信号対雑音比の決定方法は双符号ＯＦＤＭシステムの決定方法と略同じである。

ＬＴＥ（Long Term Evolution、長期間進化）の双出力双入力ＯＦＤＭシステムを例として、本発明の実施例１と実施例２はそれぞれ単一符号閉ループプリコーディングモードと双符号オープンループ多重モードの２種類の伝送モードの有効信号対雑音比の測定方法について詳しく説明している。

図３はＬＴＥシステムの二つのポートの時間周波数リソースブロックを示す図であり、１つのリソースブロックに複数のリソース要素が含まれ、各リソース要素が１つの時間周波数サブチャネルに対応する。これらの時間周波数サブチャネルには、例えばＲ０とＲ１のようなパイロット情報を伝送しパイロット符号とも呼ばれるものもあるし、図３に空白の部分で示されたユーザデータを伝送し、データ符号とも呼ばれるものもあるし、また、図３に網掛け部分で示されたリソース要素をブランクにするものもある。本発明はパイロット情報を伝送する時間周波数サブチャネルによりチャネル相関行列を計算し、リソースブロックにおけるユーザデータを伝送するサブチャネルの位置と個数により等価チャネル容量と有効信号対雑音比を計算する。

実施例１：単一符号の閉ループプリコーディングモードでの有効信号対雑音比の測定

単一符号の閉ループプリコーディングモードでの有効信号対雑音比の測定は、チャネル相関行列の推定値の計算、プリコーディング行列の乗算、チャネル容量の計算、チャネル容量の平均化及び有効信号対雑音比の計算などのステップを含む。

その中、チャネル相関行列の推定値を計算することは、パイロット位置ＬＳチャネルの推定結果の取得、行列の乗算、累加平均、雑音パワーの引き算などのステップを含む。

プリコーディング行列の乗算を実行する際に、３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１１（3rd Generation Partnership Project Technical Specification、第３世代パートナーシッププロジェクト技術仕様書３６．２１１）を参照し、単一符号閉ループプリコーディングモードに対して、選択可能なプリコーディング行列は４種類あり、１つの伝送サブフレームにプリコーディング行列を１つのみ選択するので、Ｍ＝１である。

チャネル容量の計算を実行する際に、プリコーディング行列は１つしかないので、干渉タイプが異なることにより、２種類のチャネル容量を算出することができる。

実施例２：双符号オープンループ空間分割多重モードでの有効信号対雑音比の測定

双符号オープンループ空間分割多重モードでの有効信号対雑音比の測定はチャネル相関行列の計算、プリコーディング行列の乗算、チャネル容量の計算、チャネル容量の平均化、符号別のチャネル容量分割、有効信号対雑音比の計算などのステップを含む。

その中、チャネル相関行列の推定値の計算は、パイロット位置ＬＳチャネルの推定結果の取得、行列の乗算、累加平均、及び雑音パワーの引き算などのステップを含む。

プリコーディング行列の乗算を実行する際に、３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１１を参照し、実施例２の双符号オープンループ空間分割多重モードに対して、選択可能なプリコーディング行列は２種類あり、送信側は各伝送サブフレームにおいてこの２種類のプリコーディング行列を周期的に選択するので、Ｍ＝２である。

チャネル容量の計算を実行する際に、プリコーディング行列は２つあるため、干渉タイプが異なることによって、４種類のチャネル容量を算出する。

同一の発明構想に基づき、本発明はさらに有効信号対雑音比の決定装置を提供している。具体的な構成は図４に示すように、

直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのシャネル推定結果により、測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定する第１の決定ユニット４０１と、

チャネル相関行列の推定値により、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出する計算ユニット４０２と、

各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得する取得ユニット４０３と、

平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により、測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する第２の決定ユニット４０４と
を含む。

１つの実施例において、図５に示すように、計算ユニット４０２は、以下のものを含む。
即ち、

１つの実施例において、図６に示すように、取得ユニット４０３は、以下のものを含む。
即ち、

本発明の実施例に係わる方法によると、直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定し、チャネル相関行列推定値により、測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出し、各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得し、各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により、測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する。従来の技術における行列演算や指数・対数演算を大量に行う必要のあることに対して、本発明の実施例に係わる方法は計算の複雑度を低減し、有効信号対雑音比を低複雑度で計算取得できる。

さらに、各符号の有効信号対雑音比を低複雑度で計算取得することができ、且つ単一符号/マルチ符号のＯＦＤＭシステム、及び単出力単入力ＯＦＤＭ/ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭシステムに同時に適用することが可能である。

さらに、容量調整因子αを取り入れ、αを調整することによりチャネル推定誤差、ＭＩＭＯ復調アルゴリズム、復調復号アルゴリズムなどに伴なうチャネル容量の損失を補正し、推定の正確性を高めることができる。

本分野の技術者にとって、本発明の精神と範囲に逸脱しない限りあらゆる変更や変形することが可能であることは言うまでもない。このように、本発明のこれらの変更や変形は本発明の特許請求の範囲及びその等価な技術の範囲に含まれる場合、これらの変更や変形が本発明に含まれると解釈すべきである。

Claims (15)

1. 直交周波数分割多重ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのチャネル推定結果により、前記測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定することと、
   前記チャネル相関行列の推定値により、前記測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出することと、
   算出された前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得し、これにより前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定することと、
   を含むことを特徴とする有効信号対雑音比の決定方法。
2. 
3. 

   
4. 単出力単入力ＯＦＤＭシステムにおいて、Ｍ＝１、Ｗｍ＝１で、双出力双入力ＯＦＤＭシステムにおいて、閉ループ空間多重モードを採用する場合、Ｍ＝１、オープンループ空間多重モードを採用する場合、Ｍ＝２であり、
   前記干渉タイプが隣接セルのパイロット干渉である場合、Ｉｒは隣接セルの参考信号受信パワーＲＳＲＰに等しく、前記干渉タイプが隣接セルのデータ干渉である場合、Ｉｒは隣接セルのデータ信号の平均パワーに等しいであること
   を特徴とする請求項３に記載の有効信号対雑音比の決定方法。
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9. ＯＦＤＭシステムにおいて、測定バンド幅におけるパイロット位置の時間周波数サブチャネルのシャネル推定結果により、前記測定バンド幅のチャネル相関行列の推定値を決定する第１の決定ユニットと、
   前記チャネル相関行列の推定値により、前記測定バンド幅に含まれる各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量をそれぞれ算出する計算ユニットと、
   算出された前記各干渉タイプの時間周波数サブチャネルのチャネル容量により、前記測定バンド幅における平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量を取得する取得ユニットと、
   取得された前記平均の各時間周波数サブチャネルの等価チャネル容量により、前記測定バンド幅の有効信号対雑音比を決定する第２の決定ユニットと、
   を含むことを特徴とする有効信号対雑音比の決定装置。
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