JP2016165023A - 端末装置、基地局装置及び受信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多くの干渉ストリームを受信する場合であっても、セル間干渉、ユーザ間干渉による受信性能の劣化を軽減する。
【解決手段】第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信し、前記第1の干渉信号は前記基地局装置から通知される端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧する。多くの干渉ストリームを受信する場合であっても、セル間干渉、ユーザ間干渉による受信性能の劣化を軽減できるため、スループットを向上させることができる。
【選択図】図4
【解決手段】第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信し、前記第1の干渉信号は前記基地局装置から通知される端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧する。多くの干渉ストリームを受信する場合であっても、セル間干渉、ユーザ間干渉による受信性能の劣化を軽減できるため、スループットを向上させることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、端末装置、基地局装置及び受信方法に関する。
近年、スマートフォンやタブレット端末の普及に伴い、モバイル伝送におけるトラフィックは、指数的に増大を続けており、今後もさらに増大することが予想されている。このような無線トラフィック増大の対策の1つとして、ヘテロジーニアスネットワーク(Heterogeneous Network)による基地局の高密度配置の検討が行われている。基地局の高密度配置は、マクロセル内に小電力基地局(LPN:Low Power Node)等を配置し、端末装置が小電力基地局に接続することで、マクロ基地局の負荷を軽減するものである。この時、セル間干渉(Inter−Cell Interference)が問題となる。
また、セルスループットを向上させるために、複数の端末装置を空間多重するMU−MIMO(Multi−User Multiple Input Multiple Output)の検討も行われている。MU−MIMOでは、端末装置間の干渉(ユーザ間干渉)が問題となる。
このようなセル間干渉やユーザ間干渉に対して、3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、端末装置が干渉信号を抑圧または除去するNAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression)の検討が行われている。NAICSでは、端末装置は、干渉となっている他の端末装置に関する情報を受け取り、干渉となっている他の端末装置宛の信号を検出し、干渉除去を行う。NAICSについては、非特許文献1に記載されている。
RP−130404、"Study on Network−Assisted Interference Cancellation and Suppression for LTE、" 3GPP TSG RAN Meeting #59、2013年 3月。
しかしながら、NAICSでは、干渉信号を検出して除去を行うため、精度良く干渉信号を検出するためには、端末装置が備える受信アンテナ数を干渉信号ストリーム数よりも多くする必要がある。従って、受信アンテナ数よりも多くの干渉ストリームを受信する場合や多数の受信アンテナを搭載できない小型端末装置では、高精度に干渉除去が行えず、受信性能が劣化するという問題がある。
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、多くの干渉ストリームを受信する場合であっても、セル間干渉、ユーザ間干渉による受信性能の劣化を軽減することが可能な端末装置、基地局装置及び受信方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために本発明に係る端末装置、基地局装置及び受信方法の構成は、次の通りである。
本発明の端末装置は、第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信する端末装置であって、前記第1の干渉信号については、基地局装置から復調の支援情報である端末情報を受信することを特徴とする。
本発明の端末装置において、第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信し、前記第1の干渉信号は前記基地局装置から通知される端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧することを特徴とする。
また、本発明の端末装置において、前記第1の干渉信号と前記第2の干渉信号は、異なる基地局装置から送信された信号であることを特徴とする。
また、本発明の端末装置において、前記第2の干渉信号に対するプレフィルタリング後に前記第1の干渉信号の復調を行なうことを特徴とする。
また、本発明の基地局装置は、複数の基地局装置と協調して端末装置にデータ送信する基地局装置であって、
前記複数の基地局装置のうち、一部の基地局装置による干渉信号を復調するための支援情報である端末情報を前記端末装置に通知することを特徴とする。
前記複数の基地局装置のうち、一部の基地局装置による干渉信号を復調するための支援情報である端末情報を前記端末装置に通知することを特徴とする。
また、本発明の基地局装置において、前記一部の基地局装置を示す情報を協調する他の基地局装置に通知することを特徴とする。
また、本発明の基地局装置において、前記端末装置に対してプレコーディングを行なうことを特徴とする。
また、本発明の受信方法は、第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信し、前記第1の干渉信号は前記基地局装置から通知される端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧することを特徴とする。
本発明によれば、第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信し、前記第1の干渉信号は前記基地局装置から通知される端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧するようにした。従って、多くの干渉ストリームを受信する場合であっても、セル間干渉、ユーザ間干渉による受信性能の劣化を軽減できるため、スループットを向上させることができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態における通信システムは、基地局(送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、eNodeB)および端末(端末装置、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、UE)を備える。
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態における通信システムは、基地局(送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、eNodeB)および端末(端末装置、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、UE)を備える。
図1は、第1の実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。図1には、基地局装置(マクロ基地局、第1の基地局ともいう)100−1、マクロ基地局よりも送信電力が低い基地局装置(LPN:Low Power Node、小電力基地局、第2の基地局ともいう)100−2、100−3、端末装置101、102を備える。100−1aは、マクロ基地局100−1のカバレッジ(マクロセル)、100−2a、100−3aはそれぞれ小電力基地局100−2、100−3のカバレッジ(ピコセル、スモールセル等)である。カバレッジとは、基地局装置が端末装置と接続可能な範囲(通信エリア)をいう。なお、以下では、マクロ基地局と小電力基地局でマルチセルを構成している例を説明するが、本発明はこれに限らず、マクロ基地局のみでマルチセルを構成しても良いし、小電力基地局のみでマルチセルを構成しても良い。また、図1には、小電力基地局に1つの端末装置のみが接続している場合のみ図示しているが、小電力基地局と複数の端末装置が接続する場合も本発明に含まれる。また、マクロ基地局と端末装置が接続している場合を図示していないが、マクロ基地局と端末装置が接続する場合も本発明に含まれる。また、基地局装置間は、無線接続されていてもよいし、有線接続されていてもよい。
また、小電力基地局が複数ある場合、小電力基地局毎に送信電力が異なっていても良い。また、マクロ基地局と小電力基地局は、送信電力の区別のみならず、既にサービスインしている方式をサポートする後方互換性のある基地局と、新しく定義される後方互換性のない基地局とで区別しても良い。
また、小電力基地局間でサービスする方式(通信システムのバージョン、オプション等)が異なっていても良い。
また、本発明は、セル数、基地局の数、端末装置の数、セルの種類(例えば、マクロセル、ピコセル、フェムトセル、スモールセル等)、基地局の種類は以下の実施形態に限定されない。また、図1では、スモールセルがマクロセルと完全に重なっているが、部分的に重なっていても良いし、重なっていなくても良い。
図2は本実施形態に係る基地局装置と端末装置との間のシーケンス図である。一例として、端末装置102が基地局装置100−3に接続する場合を説明する。端末装置102は、基地局装置100−1、100−2から干渉信号を受信するものとする。端末装置102は、同期信号を用いて通信に利用可能なセル(セルID)を検出してセルサーチを行ない、基地局装置100−3に初期接続を行う(ステップs201)。基地局装置100−3は周辺セルを把握する(ステップs202)。基地局装置100−3は、端末装置102に対して周辺セルのチャネル測定を要求する(ステップs203)。端末装置102は、基地局装置100−3から指示された周辺セルのチャネルを測定し、基地局装置100−3にCSI(Channel State Information)をフィードバックする(s204)。CSIにはチャネル行列やチャネルの共分散行列などの統計量も含んでもよい。このとき、端末装置102は、基地局装置100−3と端末装置102との間のチャネルもフィードバックする。基地局装置100−3は、端末装置102において干渉信号の検出(復調や復号)及び除去を行う基地局装置を決定する(ステップs205)。ここでは、端末装置102が、基地局装置100−1からの信号の検出及び除去を行うものとする。なお、ステップs205では、基地局装置を決定する必要はなく、干渉信号毎に決定することもできる。例えば、基地局装置100−1からの干渉信号のうち一部の干渉信号と、基地局装置100−2からの干渉信号のうち一部の干渉信号を検出及び除去するものとして決定することもできる。従って、干渉となる基地局装置が1つの場合であっても、到来する干渉信号の一部を検出及び除去する干渉信号と決定することもできる。また、端末装置で復調する干渉信号を第1の干渉信号ともよぶ。基地局装置100−3は、ステップs205で決定した情報を基地局装置100−1に通知し、端末装置102と干渉となる端末装置の情報を要求する(ステップs206)。基地局装置100−1は、端末装置102と干渉となる端末情報を基地局装置100−3に通知する(ステップs207)。ここで、端末情報とは、端末装置102が干渉を抑圧または除去するときに用いる支援情報である。基地局装置100−3は、ステップs207で得られた端末情報を端末装置102に通知する。基地局装置100−3は、端末装置102に対してデータを送信する(ステップs209)。端末装置102は、基地局装置100−1からの干渉信号は、干渉検出及び除去を行ない、基地局装置100−2からの干渉信号は、抑圧する(ステップs210)。なお、端末装置で復調せずに抑圧する干渉信号を第2の干渉信号ともよぶ。なお、本実施形態では、第1の干渉信号及び第2の干渉信号は、それぞれ1つの基地局装置からの干渉信号としているが、第1の干渉信号、第2の干渉信号が複数の基地局装置から送信される場合も本発明に含まれる。
図3は、本実施形態における基地局装置100−3の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置100−3は、上位レイヤ301、符号化部302−1〜302−S、スクランブル部303−1〜303−S、変調部304−1〜304−S、レイヤマッピング部305、参照信号生成部306、プレコーディング部307、端末情報生成部308、リソースマッピング309−1〜309−T、OFDM信号生成部310−1〜310−T、送信部311−1〜311−T、送信アンテナ312−1〜312−T、受信アンテナ313−1〜313−R、受信部314−1〜314−R、報告情報検出部315を備える。なお、図中のS、T、Rはそれぞれ、ストリーム数、送信アンテナ数、受信アンテナ数を表す。なお、上記基地局装置100−3の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路を有する。
上位レイヤ301は、OSI参照モデルで定義された通信機能の階層のうち、物理層(Physical Layer)よりも上位の機能の階層、例えばMAC(媒体アクセス制御:Media Access Control)、データリンク層、ネットワーク層等である。また、上位レイヤ301は、基地局装置100−3を構成する各部位が、機能を発揮するために必要なその他のパラメータも通知する。
符号化部302−1〜302−Sは、上位レイヤ301から入力された情報データに対して、誤り訂正符号化を行ない、符号化ビット(コードワードともいう)を生成する。また、情報データは、例えば、通話に伴う音声信号、撮影した画像を表す静止画像又は動画像信号、文字メッセージ等である。符号化部302−1〜302−Sが誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化(Turbo Coding)、畳み込み符号化(Convolutional Coding)、低密度パリティ検査符号化(Low Density Parity Check coding;LDPC)等である。
なお、符号化部302−1〜302−Sは、誤り訂正符号化したデータ系列の符号化率(coding rate)をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行なっても良い。また、符号化部302−1〜302−Sは、誤り訂正符号化したデータ系列を並び替えてインターリーブする機能を有しても良い。
スクランブル部303−1〜303−Sは、符号化部302−1〜302−Sから入力されるコードワードに対して、それぞれセルIDに基づいたスクランブルを行う。
スクランブルされたコードワードは、変調部304−1〜304−Sにおいて、変調シンボルにマッピングされる。変調部304−1〜304−Sが行う変調処理は、例えば、BPSK(Binary Phase Shift Keying;2相位相変調)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying;4相位相変調)、M−QAM(M−Quadrature Amplitude Modulation;M値直交振幅変調、例えば、M=16、64、256、1024、4096)などである。尚、変調部304−1〜304−Sは、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有してもよい。
変調シンボルは、レイヤマッピング部305において、空間多重のためにレイヤマッピングされる。例えば、LTE−A(LTE−Advanced)では最大で8レイヤまでサポートされており、1つのコードワードは最大で4レイヤにマッピングされる。
参照信号生成部306は、参照信号を生成して、プレコーディングが必要な参照信号をプレコーディング部307に、プレコーディングしない参照信号をリソースマッピング部309−1〜309−Tに出力する。
プレコーディング部307は、レイヤマッピング部305の出力に対してプレコーディングを行う。なお、一部の参照信号、例えばDMRS(復調用参照信号:DeModulation Reference Symbol)は、復調するデータ信号と同じプレコーディングされてもよい。
端末情報生成部308は、端末装置102が干渉信号の検出及び除去を行うための端末情報を生成する。端末情報は、例えば、セルID、変調方式、符号化率、参照信号、アンテナポート番号、リソース割り当て情報など、他端末宛の信号を復調、復号するために必要な情報である。端末情報は、制御信号とすることができる。
リソースマッピング部309−1〜309−Tはプレコーディング部307の出力、参照信号、端末情報をリソースにマッピングする。
リソースマッピング部309−1〜309−Tの出力は、OFDM(直交周波数分割多重:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号生成部310−1〜310−Tで、IFFT(逆高速フーリエ変換:Inverse Fast Fourier Transform)、サイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)の挿入が行われ、送信部311−1〜311−Tでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ312−1〜312−Tから送信される。
基地局装置100−3は、受信する機能も備える。受信アンテナ313−1〜313−Rは、端末装置102からの信号を受信し、受信部313−1〜313−Rで、周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。報告情報検出部315は、端末装置102からフィードバックされたCSI(Channel State Information)などランク数、MCS(変調符号化方式:Modulation and Coding Scheme)の決定に必要な情報や、干渉信号のチャネル情報などを求める。チャネル情報には、チャネル行列やチャネル共分散行列や、チャネル行列やチャネル共分散行列を示す情報など、プレコーディングに必要な情報が含まれる。
図4は、本実施形態における端末装置102の構成を示す概略ブロック図である。端末装置102は、受信アンテナ401−1〜401−R、受信部402−1〜402−R、CP除去部403−1〜403−R、FFT部404−1〜404−R、チャネル推定部405、信号検出部406、上位レイヤ407、参照信号生成部408、上りリンク信号生成部409、送信部410−1〜410−T、送信アンテナ411−1〜411−Tを備える。また、端末装置102の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路(図示せず)を有する。なお、送信アンテナ本数T、受信アンテナ本数Rは、基地局装置100−3と同じ表記をしているが、端末装置と基地局装置のアンテナ本数は同じであっても異なってもよい。
端末装置102は、受信アンテナ401−1〜401−Rで信号を受信し、受信部402−1〜402−Rで周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行う。受信部402−1〜402−Rの出力は、CP除去部403−1〜403−Rでサイクリックプレフィックスの除去が行われ、FFT部404−1〜404−Rで時間周波数変換が行われる。チャネル推定部405は、DMRSを用いてチャネル推定値を求める。DMRSがプレコーディングされている場合は、プレコーディングを含んだチャネル推定値が求まる。信号検出部406は、基地局装置100−3から端末情報を通知された干渉信号を除去し、他の干渉信号は線形重みで抑圧し、自己宛に送信された情報データを求め、上位レイヤ407に出力する。
端末装置102は、送信する機能も備える。参照信号生成部408は、上りリンク用の参照信号を生成する。上りリンク信号生成部409は、上位レイヤから得られる情報データや上りリンク信号を生成するためのパラメータ等や、参照信号生成部408から得られる参照信号、基地局装置100−3に報告する情報等から上りリンク信号を生成する。上りリンク信号はSC−FDMA(Single Carrier − Frequency Division Multiple Access)シンボルやOFDMAシンボルで構成された信号である。上りリンク信号生成部409の出力は、送信部410−1〜410−Tでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ411−1〜411−Tから送信される。
図5は信号検出部406の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部406は、伝搬路補償部501、506、復調部502、デスクランブル部503、復号部504、干渉除去部505を備える。伝搬路補償部501は、受信重みを用いて伝搬路補償を行ない、第2の干渉信号(及び雑音)を抑圧する。復調部502は、復調処理を行なってビット対数尤度比(LLR:Log Likelihood Ratio)を求める。他端末装置宛の信号を復調する場合、復調部502は、端末情報を用いて復調を行なう。デスクランブル部503は、基地局装置で行われたスクランブルを解き、コードワードのビット対数尤度比を求める。復号部504は、コードワードのビット対数尤度比に対して誤り訂正復号を行い、他端末装置宛に送信された信号の場合は、端末情報を用いて復号を行ない、得られた符号化ビット対数尤度比を干渉除去部505に出力する。自端末装置宛の信号であった場合、復号により情報ビットを求めると共に、全てのストリームの復号が終わっていない場合、復号後の符号化ビット対数尤度比を干渉除去部505に出力する。伝搬路補償部506は、干渉除去後の信号に対して伝搬路補償を行う。
信号検出部406の処理を、数式を用いて説明する。リソースエレメント(k,t)における受信信号r(k,t)を(1)に示す。なお、k、tはそれぞれサブキャリアインデックス、OFDMシンボルインデックスである。
なお、H11は基地局装置100−3と端末装置102との間のチャネル行列、s1は基地局装置100−3から端末装置102宛に送信された信号、H12は基地局装置100−1と端末装置102との間のチャネル行列、s2は基地局装置100−1から他端末装置宛に送信された信号、H13は基地局装置100−2と端末装置102との間のチャネル行列、s3は基地局装置100−2から他端末装置宛に送信された信号を表す。また、nは雑音を表す。
伝搬路補償部501は、H13及びnを抑圧(つまり第2の干渉信号及び雑音)するように伝搬路補償を行う。これは、例えば、式(2)のような重みを用いることができる。式(2)で求めた重みを式(1)に左から乗算して伝搬路補償を行うことができる。
ただし、H^はチャネル推定値を表し、チャネル推定部405で推定したチャネル推定値を用いる。また、上付きのHは複素共役転置行列を表す。なお、Rは受信信号の自己相関行列であり、参照信号(RS:Reference Signal)が配置されるリソースエレメントやデータチャネル(下りリンク共有チャネル:Physical Downlink Shared Channel)を用いて求めることができる。
参照信号を用いて求める場合、Rは次式(3)のように求めることができる。
ただし、Qは干渉雑音の共分散行列であり、式(4)はCRS(セル固有参照信号:Cell−Specific RS)を用いてQを求めた場合、式(5)はDMRSを用いてQを求めた場合である。
NCRSはQの算出に用いたCRSリソースエレメント数であり、NDMRSはQの算出に用いたDMRSリソースエレメント数である。
また、次式(7)はデータチャネルやDMRSリソースエレメントを用いてRを求める方法である。
NPDSCH,DMRSは、Rの算出に用いたデータチャネル、DMRSリソースエレメント数の和である。
伝搬路補償後、全ストリームを復調、復号することもできるが、以下では、逐次型干渉キャンセラ(SIC:Successive Interference Canceller)を適用した場合を説明する。
式(2)を用いた伝搬路補償後、第1の干渉信号について復調、復号した後、干渉除去を行う。干渉ストリーム全てを一括して除去することも可能であるが、ここでは干渉ストリームを1つずつ逐次的に除去する場合を説明する。なお、以降の説明では、ストリームインデックス1から順番に干渉除去を行なっていくが、本発明はこれに限らず、任意の干渉除去順を適用することができる。
基地局装置100−1からの第1干渉ストリームを除去する場合、干渉除去部505は式(8)のように干渉除去を行う。なお、式(8)はあるリソースエレメントにおける処理を表す数式であるが、以降では必要なとき以外は(k、t)を省略する。
なお、(・)1は、行列の場合は第1列、ベクトルの場合は第1要素を表す。また、s^は変調シンボルの期待値であるシンボルレプリカを要素に持つベクトルである。シンボルレプリカは、QPSK変調を例にすると、式(9)のように求めることができる。
ただし、λ1、λ2はそれぞれQPSKシンボルを構成する第1ビットの対数尤度比、第2ビットの対数尤度比を表す。また、tanhは双曲線正接関数を表し、jは虚数単位を表す。
このとき、伝搬路補償部506は次のような重みを用いて伝搬路補償を行う。
ただし、E[]は期待値を表す。また、diag[]は括弧内を対角要素に持つ対角行列である。Qは式(4)、(5)と同様に参照信号を用いて求めることができる。また、データを用いて求める場合は次式(13)のように干渉除去後の信号から求めることができる。
伝搬路補償後、第2干渉ストリームの復号を行い、必要な場合は、第2干渉ストリームの除去を行う。第x(>1)干渉ストリームまでの干渉除去は次式(14)のように行うことができる。
このとき、伝搬路補償部506は、次式(15)のような重みを用いて伝搬路補償する。
なお、データを用いてR0,χを求める場合は、次式(18)のようにすることができる。
以降、基地局装置100−2からの干渉ストリームを全て除去することができる。また、自端末装置宛の信号であっても、空間多重されている場合はストリーム間干渉が生じているため、同様にSICにより干渉を除去できる。自端末装置宛の第x(>0)ストリームまでの干渉除去は次式(19)のようにすることができる。ただし、Sは基地局装置100−1からの干渉ストリーム数を表す。
このとき、伝搬路補償部506では次式(20)のような重みを用いることができる。
また、データを用いる場合、Rx,Sは次式(23)のように求めることができる。
このように、SICは自端末装置宛の信号が全て復号されるまで行う。
このように、本実施形態では、端末装置が受信する干渉ストリームのうち、一部のストリーム(第1の干渉信号)について検出及び除去を行ない、その他のストリーム(第2の干渉信号)は、受信重みを用いて干渉抑圧を行った。従って、端末装置は、全ての干渉ストリームが検出できない場合であっても、干渉を抑圧することが可能となり、スループットを向上させることができる。また、本実施形態では、干渉の検出及び除去を行なう干渉ストリーム数を減らすことになるため、端末装置の演算量を削減することができる。
上述のように、本実施形態では、干渉ストリームを1つずつ検出及び除去を行なっていたが、本発明はこれに限らず、複数の干渉ストリームを検出及び除去を行うことも可能である。また、本実施形態では、干渉ストリームから検出及び除去を行なっていたが、本発明はこれに限らず、所望ストリームから検出及び除去しても良い。この場合、所望ストリームを除去した後、干渉ストリームの検出及び除去を行ない、再度所望ストリームを求めれば良い。また、所望ストリーム、干渉ストリームの検出及び除去を繰り返し行なっても良い。なお、所望ストリーム、干渉ストリームの検出及び除去を繰り返し行なう場合、繰り返し回数によって、検出及び除去を行なう干渉ストリームを端末装置が設定することも可能である。例えば、1つ前までの繰り返しで、第1の干渉信号のうち一部の信号が精度よく検出できている場合、再度検出する必要はない。このようにすると、全ての繰り返しで第1の干渉信号の全てを検出及び除去を行なう場合と比べて、演算量を削減することができる。
(第2の実施形態)
(第2の実施形態)
本実施形態と第1の実施形態は、信号検出部406のみが異なるため、信号検出部406のみ説明する。
図6は本実施形態における信号検出部406の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部406は、プレフィルタ部601、最尤検出部602、デスクランブル部603−1〜603−N、復号部604−1〜604−Nを備える。なお、Nは所望信号と端末装置が復調する干渉信号のストリーム数の和を表す。つまり本実施形態では、Nは、基地局装置100−3からのストリーム数と基地局装置100−1からのストリーム数の和となる。
プレフィルタ部601は、干渉雑音を白色化する重みを受信信号に乗算する。最尤検出部602は、プレフィルタ部601の出力に対し、最尤検出(MLD:Maximum Likelihood Detection)を行ない、所望信号の符号化ビット対数尤度比を求める。符号化ビット対数尤度比は、デスクランブル部603−1〜603−Nでデスクランブルされ、復号部604−1〜604−Nで誤り訂正復号される。
本実施形態における信号検出部406の処理を、数式を用いて説明する。プレフィルタ部601は、受信信号rに対して、式(24)に示すように、干渉雑音を白色化する重みを乗算する。この白色化重みは、例えば、干渉雑音の共分散行列QからQ−1/2として求めることができる。Q−1/2は、共分散行列Qのコレスキ−分解や固有値分解によって求めることができる。
式(25)は、白色化重み乗算後の受信信号、チャネル行列、雑音をそれぞれr’、H11’、H12’、H13’、n’として、式(24)を書きなおしたものである。
なお、式(25)に対してMMSE重みを求めると、式(2)と同様になる。なお、白色化重みを乗算しているので、干渉雑音の共分散行列は改めて求めず、単位行列としてよい。最尤検出部602はr’に対して式(26)のように最尤検出を行う。
λq,nは、所望信号における第qストリームの変調シンボルの第nビットの対数尤度比を表す。s1,bはビット列b=[b1,1,…,bN1,M1]で定めるs1の送信信号候補を表す。なお、N1は所望信号のストリーム数、M1は所望信号における変調信号のコンスタレーション数であり、QPSKではM1=4、16QAMではM1=16、64QAMではM1=64である。また、s2,cはビット列c=[c1,1,…cN2,M2]で定めるs2の送信信号候補を表す。なお、N2は端末装置で復調する干渉信号のストリーム数の和、M2は干渉信号における変調信号のコンスタレーション数の和である。また、b+はbのうちbq,n=1となる集合を表しており、b+=[b1,1,…,bq,n=1,…,bN1,M1]である。b−はbのうちbq,n=0となる集合を表しており、b−=[b1,1,…,bq,n=0,…,bN1,M1]である。従って、λq,nはb+を用いて生成される最小メトリックとb−を用いて生成される最小メトリックの差で求められる。
なお、最尤検出部602は、全ての送信信号候補を計算しなくてもよく、送信信号候補の一部からビット対数尤度比を求めることもできる。送信信号候補を削減する方法としては、例えば、Sphere Decoding、Mアルゴリズム、QRM(QR decomposition and M algorithm)−MLDなどの方法を用いることができる。
このように上記第2の実施形態では、端末装置が受信する干渉ストリームのうち、一部干渉ストリームを除いた干渉雑音を白色化するプレフィルタを乗算後、最尤検出を行なった。従って、干渉を受信重みで抑圧しつつ、一部の干渉ストリームに関しては最尤検出を行なうことができるようになった。
(第3の実施形態)
(第3の実施形態)
図7は、本実施形態に係る基地局装置と端末装置との間のシーケンス図である。一例として、図1の端末装置102が基地局装置100−3に接続する場合を説明する。端末装置102は、同期信号を用いて通信に利用可能なセル(セルID)を検出してセルサーチを行ない、基地局装置100−3に初期接続を行う(ステップs701)。基地局装置100−3は周辺セルを把握する(ステップs702)。基地局装置100−3は、端末装置102に対して周辺セルのチャネル測定を要求する(ステップs703)。端末装置102は、基地局装置100−3から指示された周辺セルのチャネルを測定し、基地局装置100−3にCSIをフィードバックする(ステップs704)。このとき、端末装置102は、基地局装置100−3と端末装置102との間のチャネルもフィードバックする。基地局装置100−3は、端末装置102において干渉の検出・除去を行なう基地局装置と送受信重みによってセル間干渉を抑圧する基地局装置を選択する(ステップs705)。ここでは、基地局装置100−1からの干渉信号は端末装置102が検出及び除去を行ない、基地局装置100−2からの干渉信号は送受信重みを用いて干渉抑圧を行なう。つまり、本実施形態では、基地局装置100−1からの干渉信号を第1の干渉信号とし、基地局装置100−2からの干渉信号を第2の干渉信号とする。また、基地局装置100−1〜100−2からの干渉信号が、端末装置102において干渉信号の検出及び除去を行う干渉信号(第1の干渉信号)であるか、または、送受信重みを用いて干渉抑圧を行う干渉信号(第2の干渉信号)であるかを示す情報を基地局情報とする。なお、第1の干渉信号と第2の干渉信号の送信元は同じ基地局装置であってもよい。基地局装置100−3は、ステップs705で決定した基地局情報を基地局装置100−1、100−2に通知する(ステップs706)。基地局装置100−1〜100−3は、各基地局装置で送受信重みが生成できるように、各基地局装置と端末装置102との間のチャネル行列を共有する(ステップ707)。基地局装置間の情報共有は、X2インターフェースを用いることもできるし、その他の方法を用いることもできる。基地局装置100−1〜100−3は、基地局装置100−2からの干渉信号が抑圧されるような送受信重みを算出する(ステップs708−1〜s708−3)。基地局装置100−1は端末装置102と干渉となる端末情報を端末装置102に通知する(ステップs709)。基地局装置100−3は、ステップs709で得られた端末情報を端末装置102に通知する(ステップs710)。基地局装置100−3は、各基地局装置の送信重み、端末装置102における受信重みのうち必要なものを端末装置102に通知する。重みの通知は、規格のバージョンや送信モードによって変えてもよい。例えば、復調にCRSを用いる場合は、送信重みの通知を行なうが、RSとデータに同じプレコーディング重みが乗算される場合(例えばDMRSの場合)、重みは通知しない、などを行なうことができる。また、受信重みの通知は、端末装置で受信重みを求めるかどうかによって変えることができる。基地局装置100−3は、端末装置102に対して、プレコーディングしたデータを送信する(ステップs712)。端末装置102は、基地局装置100−2からの干渉信号は受信重みを乗算して抑圧し、基地局装置100−1からの干渉信号は検出及び除去を行なう。
図8は、本実施形態に係る基地局装置100−1の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置100−1は、上位レイヤ801、符号化部802−1〜802−S、スクランブル部803−1〜803−S、変調部804−1〜804−S、レイヤマッピング部805、重み生成部806、参照信号生成部807、プレコーディング部808、端末情報生成部809、リソースマッピング部810−1〜810−T、OFDM信号生成部811−1〜811−T、送信部812−1〜812−T、送信アンテナ813−1〜813−T、受信アンテナ814−1〜814−R、受信部815−1〜815−R、報告情報検出部816を備える。なお、上記基地局装置100−2の一部あるいは全部をチップ化して集積回路となる場合、各機能ブロックに対して制御を行なうチップ制御回路を有する。
上位レイヤ801は、物理層よりも上位の階層、例えば、MAC層、データリンク層、ネットワーク層等である。また、上位レイヤ801は、基地局装置100−2を構成する各部位が、機能を発揮するために必要なその他のパラメータも通知する。
符号化部802−1〜802−Sは、上位レイヤ801から入力された情報データに対して、誤り訂正符号化を行ない、符号化ビット(コードワード)を生成する。符号化部802−1〜802−Sは、誤り訂正符号化したデータ系列の符号化率(coding rate)をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行なっても良い。また、符号化部802−1〜802−Sは、誤り訂正符号化したデータ系列を並び替えてインターリーブする機能を有しても良い。
スクランブル部803−1〜803−Sは、符号化部802−1〜802−Sから入力されるコードワードに対して、それぞれセルIDに基づいたスクランブルを行なう。スクランブルされたコードワードは、変調部804−1〜804−Sで変調シンボルにマッピングされる。なお、変調部804−1〜804−Sは、変調シンボルを並び替えてインターリーブする機能を有しても良い。変調シンボルは、レイヤマッピング部805で、空間多重のためにレイヤマッピングされる。
重み生成部806は、周辺セルからのチャネル情報を用いて干渉抑圧のための送受信重みを生成する。参照信号生成部807は、参照信号を生成して、プレコーディングが必要な参照信号をプレコーディング808に、プレコーディングしない参照信号をリソースマッピング部810−1〜810−Tに出力する。
プレコーディング部808は、レイヤマッピング部805の出力や入力された参照信号に対して重み生成部806が生成した送信重みを用いてプレコーディングを行なう。
端末情報生成部809は、端末装置102が干渉信号の検出及び除去を行なうための他端末装置の情報を生成する。
リソースマッピング部810−1〜810−Tは、プレコーディング部808の出力、参照信号、端末情報を示す情報をリソースにマッピングする。なお、端末装置102に送受信重みの通知が必要な場合は、送受信重みを示す情報をリソースにマッピングする。
リソースマッピング部810−1〜810−Tの出力は、OFDM信号生成部811−1〜811−Tで、IFFT、サイクリックプレフィックスの挿入が行われ、送信部812−1〜812−Tでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、周波数変換等が行われ、送信アンテナ813−1〜813−Tから送信される。
基地局装置100−3は、受信する機能も備える。受信アンテナ814−1〜814−Rは、端末装置102からの信号を受信し、受信部815−1〜815−Rで、周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換等を行なう。報告情報検出部816は、端末装置102からフィードバックされたCSIに基づき、基地局装置100−1〜100−3と端末装置102との間のチャネル行列や、スケジューリングに必要な情報を求める。
端末装置102の概略ブロック構成は、第1の実施形態の図4と同様であるので、説明は省略する。ただし、信号検出部406における処理の詳細は異なるので、図8の重み生成部806の処理と共に数式を用いて説明する。
本実施形態では、基地局装置で送信重みが乗算されるため、端末装置102における受信信号を次式(27)のようにする。なお、式(27)は式(1)と同様にリソースエレメント(k,t)における受信信号であるが、必要な場合以外、(k,t)は省略する。
なお、V1、V2、V3はそれぞれ、基地局装置100−3における送信重み、基地局装置100−1における送信重み、基地局装置100−2における送信重みを表す。なお、各送信重み、受信重みは、サブキャリア毎に異なる重みであっても良いし、例えばリソースブロックなど複数サブキャリアで同じ重みであってもよい。チャネル行列と送信重みを合成した等価チャネルを式(28)、チャネル行列と受信重みを合成した等価チャネルを式(29)のように表す。なお、Upは受信重みである。
このとき、各基地局装置における送信重みは、それぞれ式(30)〜(32)の大きい方から接続している端末装置が信号検出するストリーム数個の固有値の固有ベクトルとして求めることができる。つまり、式(30)の固有ベクトルはV1、式(31)の固有ベクトルはV2、式(32)の固有ベクトルはV3となる。
ただし、ここで求めたV1〜V3はSLNR(Signal to Leakage and Noise power Ratio;信号対与干渉及び雑音電力比)を最大とするように求めたものであるが、本発明はこれに限らず、ZF(Zero Forcing)基準やMMSE(Minimum Mean Square Error;最小平均2乗誤差)基準で求めても良い。また、式(30)〜(32)では、受信重みを想定して送信重みを求めているが、受信重みを想定せずに送信重みを求めても良い。受信重みを想定しない場合、受信重みを単位行列とすればよい。
各端末装置における受信重みは、式(33)〜(35)の各式において、大きい方からストリーム数個の固有値の固有ベクトルとして求めることができる。
なお、式(33)では、端末装置102における受信重みを求めることができる。式(34)では、基地局装置100−1に接続している端末装置(図示せず)における受信重みを求めることができる。式(35)では、端末装置101における受信重みを求めることができる。
基地局装置は、受信重みを想定した送信重みを求める場合、送信重みと受信重みの両方を求める。さらに送信重みと受信重みを交互に求めることを繰り返すと、干渉抑圧性能を向上させることができる。なお、送信重みや受信重みの初期値は、任意に設定して良いし、また、互いの重みを考慮しない場合の重みを用いることもできる。また、送信重み、受信重みは、チャネルの共分散行列を用いて求めることもできる。
なお、本実施形態では、各基地局装置で全ての送信重みと受信重みを求める場合を説明したが、本発明はこれに限らず、1つの基地局装置で全ての送信重みと受信重みを求めてから各基地局装置に必要な重みを通知することもできる。また、基地局装置は、求めた受信重みを端末装置に通知しても良いし、基地局装置が端末装置に通知せずに、端末装置で求めても良い。
送受信重みは、基地局装置100−2からの干渉信号を抑圧する。基地局装置100−1からの干渉信号は、第1の実施形態と同様に干渉除去することもできるし、第2の実施形態と同様にプレコーディングを含めた等価チャネルを用いてプレフィルタを生成し、最尤検出することもできる。
このように第3の実施形態では、端末装置は、干渉ストリームのうち、一部のストリームを検出及び除去し、その他のストリームについては送信重み、又は、送信重み及び受信重みを用いて抑圧する方法を説明した。従って、全ての干渉ストリームが検出できない場合であっても、干渉を抑圧することが可能となり、スループットが向上させることができる。
なお、上記実施形態では、1つの基地局装置からの干渉信号を検出及び除去する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、複数の基地局装置から干渉信号が到来する場合であっても本発明を適用することができる。
なお、上記実施形態では、1つの基地局装置からの干渉信号を重みを用いて抑圧していたが、本発明はこれに限らず、複数の基地局装置からの干渉信号を抑圧する場合であっても本発明を適用することができる。
なお、上記実施形態では、セル間干渉について説明したが、本発明はこれに限らず、MU−MIMO(Multi User−Multiple Input Multiple Output)のように1つの基地局装置から所望信号と干渉信号が送信される場合にも本発明を適用することができる。
なお、本発明に係る基地局装置及び移動局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にRAMに蓄積され、その後、各種ROMやHDDに格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光記録媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁気記録媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるLSIとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、AV機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
本発明は、端末装置、基地局装置及び受信方法に用いて好適である。
100−1、100−2、100−3 基地局装置
101、102 端末装置
301、407、801 上位レイヤ
302−1〜302−S、802−1〜802−S 符号化部
303−1〜303−S、803−1〜803−S スクランブル部
304−1〜304−S、804−1〜804−S 変調部
305、805 レイヤマッピング部
306、807 参照信号生成部
307、808 プレコーディング部
308、809 端末情報生成部
309−1〜309−T、810−1〜810−T リソースマッピング部
310−1〜310−T、811−1〜811−T OFDM信号生成部
311−1〜311−T、812−1〜812−T 送信部
312−1〜312−T、813−1〜813−T 送信アンテナ
313−1〜313−R、814−1〜814−R 受信アンテナ
314−1〜314−R、815−1〜815−R 受信部
315、816 報告情報検出部
401−1〜401−R 受信アンテナ
402−1〜402−R 受信部
403−1〜403−R CP除去部
404−1〜404−R FFT部
405 チャネル推定部
406 信号検出部
408 参照信号生成部
409 上りリンク信号生成部
410−1〜410−T 送信部
411−1〜411−T 送信アンテナ
501、506 伝搬路補償部
502 復調部
503 デスクランブル部
504 復号部
505 干渉除去部
601 プレフィルタ部
602 最尤検出部
603−1〜603−N デスクランブル部
604−1〜604−N 復号部
806 重み生成部
101、102 端末装置
301、407、801 上位レイヤ
302−1〜302−S、802−1〜802−S 符号化部
303−1〜303−S、803−1〜803−S スクランブル部
304−1〜304−S、804−1〜804−S 変調部
305、805 レイヤマッピング部
306、807 参照信号生成部
307、808 プレコーディング部
308、809 端末情報生成部
309−1〜309−T、810−1〜810−T リソースマッピング部
310−1〜310−T、811−1〜811−T OFDM信号生成部
311−1〜311−T、812−1〜812−T 送信部
312−1〜312−T、813−1〜813−T 送信アンテナ
313−1〜313−R、814−1〜814−R 受信アンテナ
314−1〜314−R、815−1〜815−R 受信部
315、816 報告情報検出部
401−1〜401−R 受信アンテナ
402−1〜402−R 受信部
403−1〜403−R CP除去部
404−1〜404−R FFT部
405 チャネル推定部
406 信号検出部
408 参照信号生成部
409 上りリンク信号生成部
410−1〜410−T 送信部
411−1〜411−T 送信アンテナ
501、506 伝搬路補償部
502 復調部
503 デスクランブル部
504 復号部
505 干渉除去部
601 プレフィルタ部
602 最尤検出部
603−1〜603−N デスクランブル部
604−1〜604−N 復号部
806 重み生成部
Claims (8)
- 他端末装置宛の同一チャネル干渉である第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信する端末装置であって、前記第1の干渉信号については、基地局装置から復調の支援情報である端末情報を受信することを特徴とする端末装置。
- 前記第1の干渉信号は前記端末情報を用いて復調し、前記第2の干渉信号は受信重みを用いて抑圧することを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
- 前記第1の干渉信号と前記第2の干渉信号は、異なる基地局装置から送信された信号であることを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
- 前記第2の干渉信号に対するプレフィルタリング後に前記第1の干渉信号の復調を行なうことを特徴とする請求項2に記載の端末装置。
- 複数の基地局装置と協調して端末装置にデータ送信する基地局装置であって、
前記複数の基地局装置のうち、一部の基地局装置による干渉信号を復調するための支援情報である端末情報を前記端末装置に通知することを特徴とする基地局装置。 - 前記一部の基地局装置を示す情報を協調する他の基地局装置に通知することを特徴とする請求項5に記載の基地局装置。
- 前記端末装置に対してプレコーディングを行なうことを特徴とする請求項5に記載の基地局装置。
- 第1の干渉信号と第2の干渉信号を受信する端末装置であって、前記第1の干渉信号については、基地局装置から復調の支援情報である端末情報を受信することを特徴とする受信方法。
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