JP2017517946A - 信号を送受信するための方法および装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の実施形態は、信号を送受信するための方法および装置を提供しており、無線通信の分野に関する、ここで、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。方法は、送信機によって、第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび推定受信フィルタリングベクトルを決定するステップと、第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するステップと、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するステップと、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信するステップとを含む。

Description

本発明は、無線通信の分野に関し、詳細には、信号を送受信するための方法および装置に関する。
通信技術の急速な発達に伴い、高速、大容量、および広域カバレッジが、最新の通信システムの主要な特徴となっている。現在では、MU MIMO(Multi-User MIMO、マルチユーザMIMO)技術が、LTE(Long Term Evolution、ロング・ターム・エボリューション)またはLTE-A(LTE-Advanced、LTEアドバンスト)などの主流の無線通信標準規格のコア技術の1つとなっている。
MU MIMOシステムにおいては、複数のユーザのデータストリームの空間多重化がプリコーディング技術を使用して実施されている、このことが、スペクトル効率およびシステムの容量を大幅に改善し得る。パイロットの設計は、データを正確に受信するために、相対的に低いユーザ間干渉を有するチャネルを取得するために受信機が最善を尽くすための指針を提供する。LTE標準規格においては、干渉がシステムにおいて複数のストリーム間に存在していようがいまいが関係なく、「クリーン」なチャネル情報を受信機が取得することができるように、MU MIMOシステムにおいて使用される複数のパイロットは、符号分割方式でまたは符号分割および周波数分割方式で、互いに直交している。現在では、標準規格において規定されている8つの直交するパイロットは、最大8つのデータストリームの同時伝送をサポートすることが可能であり、8つのパイロットのオーバーヘッドは、伝送リソース全体のうちの14.3%を占有している。
しかしながら、MU MIMOシステムの対データストリームが増大するにつれて、システムによって必要とされる直交するパイロットの数量もそれに応じて増大することになるし、増大したパイロットのオーバーヘッドが有効データの伝送リソースを占有することになる。
本発明の実施形態は、信号を送受信するための方法および装置を提供している、ここで、パイロット信号は、プリコーディング技術を使用して互いに空間的に直交するようにされており、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
前述の目的を達成するために、以下の技術的解決手法が本発明の実施形態において使用されている。
第1の態様に従って、本発明の実施形態は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、送信機を提供しており、MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、送信機は、
第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するように構成され、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するように構成される、決定ユニットであって、第1の空間チャネル情報は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第2の空間チャネル情報は、送信機と第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第1の受信機は、少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、決定ユニットと、
決定ユニットによって決定される、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信するように構成される、送信ユニットとを備える。
第1の態様の第1の可能な実施様態においては、第1の受信機のセカンダリパイロット信号についてのものであるとともに決定ユニットによって決定される送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルは送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである。
第1の態様または第1の態様の第1の可能な実施様態に準拠しており、第1の態様の第2の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
第2の態様に従って、本発明の実施形態は、受信機を提供しており、受信機は、
セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信ユニットと、
受信ユニットによって受信されたセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、受信ユニットによって受信されたプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するように構成され、受信ユニットによって受信されたユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、決定ユニットとを備える。
第2の態様の第1の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
第3の態様に従って、本発明の実施形態は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、送信機を提供しており、MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、送信機は、
第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するように構成され、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するように構成される、プロセッサであって、第1の空間チャネル情報は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第2の空間チャネル情報は、送信機と第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第1の受信機は、少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、プロセッサと、
プロセッサによって決定される、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信するように構成される、送信部とを備える。
第3の態様の第1の可能な実施様態においては、第1の受信機のセカンダリパイロット信号についてのものであるとともにプロセッサによって決定される送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルは送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである。
第3の態様または第3の態様の第1の可能な実施様態に準拠しており、第3の態様の第2の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
第4の態様に従って、本発明の実施形態は、受信機を提供しており、受信機は、
セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信デバイスと、
受信デバイスによって受信されたセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、受信デバイスによって受信されたプライマリパイロット信号に従って、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号を決定するように構成され、受信デバイスによって受信されたユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、決定モジュールとを備える。
第4の態様の第1の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
第5の態様に従って、本発明の実施形態は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、信号を送信するための方法を提供しており、MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、方法は、
送信機によって、第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するステップであって、第1の空間チャネル情報は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第2の空間チャネル情報は、送信機と第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第1の受信機は、少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、ステップと、
送信機によって、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するステップと、
送信機によって、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するステップと、
送信機によって、第1の受信機に、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を送信するステップとを含む。
第5の態様の第1の可能な実施様態においては、第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルは送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである。
第5の態様または第5の態様の第1の可能な実施様態に準拠しており、第5の態様の第2の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
第6の態様に従って、本発明の実施形態は、信号を受信するための方法を提供しており、方法は、
セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するステップと、
受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するステップと、
受信したプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従ってプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するステップと、
受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するステップとを含む。
第6の態様の第1の可能な実施様態においては、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
本発明の実施形態において提供した信号を送受信するための方法および装置によれば、送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、送信機は、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を決定し、受信機が、送信機によって送信されたプライマリおよびセカンダリパイロット信号を受信および処理し、その結果、ユーザデータを正確に決定することができるように、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。本解決手法においては、送信機は、複数のデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号が互いに空間的に直交することを可能にするとともに、複数のデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号が互いに空間的に直交することも可能にする、プリコーディング技術を使用している、したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
本発明の実施形態におけるまたは従来技術における技術的解決手法をより明確に説明するために、実施形態または従来技術を説明するために必要される添付の図面を以下に簡単に説明する。以下の説明における添付の図面が本発明の一部の実施形態を示しているにすぎず、当業者が創造的努力なしにこれらの添付の図面から他の図面をさらに導出し得ることは明らかであろう。
従来技術における、パイロット設計の概略構造図である。 本発明の実施形態による、送信機の第1の概略構造図である。 本発明の実施形態による、受信機の第1の概略構造図である。 本発明の実施形態による、送信機の第2の概略構造図である。 本発明の実施形態による、受信機の第2の概略構造図である。 本発明の実施形態による、パイロット信号を送信するための方法の概略フローチャートである。 本発明の実施形態による、パイロット信号を受信するための方法の概略フローチャートである。 本発明の実施形態による、パイロット信号を送受信するための方法の概略フローチャートである。
本発明の実施形態における添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解決手法を以下に明確かつ完全に説明する。説明した実施形態が本発明の実施形態のすべてではなく一部にすぎないことは明らかであろう。創造的努力なしに本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られる他の実施形態のすべては本発明の保護範囲に含まれるものとする。
チャネル推定は、送信機および受信機によって事前に取得されたパイロット信号を使用してチャネルの時間領域および周波数領域の変化の把握することである。例えば、高次マルチアンテナシステムにおけるチャネル品質測定およびユーザデータ復調を実施するために、共通パイロットおよび専用パイロットの2つのタイプのパイロットがLTE-Aシステムに関して規定されている。共通パイロットは、CRS(Cell-specific public reference signals、セル固有基準信号)およびCSI-RS(Channel State Information-Reference Signal、チャネル品質測定基準シンボル)を含む。そのようなパイロットは、チャネル推定およびユーザデータ復調を共通のチャネル(ブロードキャストチャネルまたは制御チャネルなど)に対して行うために使用されるとともに、チャネル推定およびデータ復調をTM7、TM8、およびTM9以外の別のモードで送信されるユーザデータに対して行うためにも使用される。専用パイロットは、DRS(Dedicated Reference Signal、専用基準信号)を含む。そのようなパイロットは、ユーザデータ変調をTM7、TM8、またはTM9伝送モードを使用しているユーザに対して行うために使用される。そのようなパイロットを使用する複数のデータストリームは同一の時間-周波数リソースを占有しており、各専用パイロットはチャネル推定およびユーザデータ復調を1つのデータストリームに対して行うために使用される。
現在では、LTE(Long Term Evolution、ロング・ターム・エボリューション)標準規格においては、MU MIMOのために使用されるパイロットは、「直交」するように設計されている。複数のパイロットは、符号分割方式でまたは符号分割+周波数分割方式で互いに直交している。図1に示したように、既存のパイロット設計においては、8つのDRSパイロットは、符号分割および周波数分割方式で互いに直交している。具体的な実施様態を以下に説明する。第1のグループ(Group1)は、Group1内にパイロット7、8、11、および13を含み、4つのパイロットは、同一の時間-周波数リソースを占有し、符号分割方式で互いに直交している。第2のグループ(Group2)は、Group2内にパイロット9、10、12、および14を含み、4つのパイロットは、同一の時間-周波数リソースを占有し、符号分割方式で互いに直交している。Group1およびGroup2は、周波数分割方式で互いに直交している。本直交パイロット設計スキームにおいて、ユーザデータおよびパイロットは、同一の送信プリコーディングベクトルを使用する。
特に、使用されているパイロット設計スキームにかかわらず、受信機によって受信されるパイロット信号は、以下の式を使用して表され得る。
ここで、Hiは、第iの受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列であり、piおよびpjは、それぞれ第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルおよび第jのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルであり、diおよびdjは、それぞれ第iのデータストリームに対応するパイロット信号および第jのデータストリームに対応するパイロット信号であり、yiは、第iの受信機によって受信されるパイロット信号である。
既存の直交パイロット設計スキームにおいては、diとdjとは互いに直交しており、このことは、パイロットによって使用される送信プリコーディングベクトルとは無関係である。使用されているプリコーディングスキームにかかわらず、受信端は、受信端によって受信されるチャネル情報を取得することができる。前述の既存のパイロット設計に対応する、受信機がパイロットを処理するプロセスを以下に説明する。
(1) 受信したパイロット信号に基づいて、チャネル推定をパイロットに対して行う。
チャネル推定のための方法では、LS(Least Square、最小平均二乗誤差)推定、LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error、線形最小平均二乗誤差)推定、IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform、逆離散フーリエ変換)+テンポラルノイズリダクション、Wiener(ウイナー)フィルタリング、Calman(カルマン)フィルタリングなどを含む、複数のアルゴリズムを使用し得る。
(2) 推定等価チャネルに基づいて、受信フィルタリングベクトルを計算する。
(3) ステップ(2)における計算により得られる受信フィルタリングベクトルに基づいて、データチャネルを決定し、データチャネルを使用してデータを決定する。
しかしながら、対データストリームが増大するにつれて、そのような直交するパイロットの数量もそれに応じて増大し(パイロットの数量は対データのレイヤの最大数に等しい)、結果として生じるシステムオーバーヘッドは、マルチユーザMIMOによってもたらされるシステムゲインを低減することになり得る。
本発明の実施形態は、信号を送受信するための方法および装置を提供している、ここで、プリコーディング技術が、パイロットを互いに空間的に直交させるために使用されている。パイロットの数量はMU-MIMOシステムのデータストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定であるということを達成するために、方法および装置が、より多くの対データストリームを含むMU MIMOシステムにおいて使用されてもよい。
本明細書において説明したさまざまな技術は、Massive MIMO(マッシブMIMO)および高次MU MIMOシナリオにおけるデータ伝送にも適用される。
実施形態1
本発明の実施形態は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、送信機1を提供しており、MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含む。図2に示したように、送信機1は、
第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するように構成され、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するように構成される、決定ユニット10であって、第1の空間チャネル情報は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第2の空間チャネル情報は、送信機と第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第1の受信機は、少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、決定ユニット10と、
決定ユニット10によって決定される、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信するように構成される、送信ユニット11とを備える。
本発明の本実施形態においては、第1の受信機はMU MIMOシステムにおける少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つであるが、本発明の本実施形態に限定されないことに留意されたい。
プライマリパイロット信号についてのものであるとともに決定ユニット10によって決定される送信プリコーディングベクトルは、プライマリパイロット信号を送信するために使用されるだけでなく、ユーザデータを送信するために使用もされる。送信プリコーディングベクトルを任意の実証済みのプリコーディングアルゴリズムを使用して計算してもよい。必要に応じて、決定ユニット10は、ZF(Zero-Forcing、ゼロフォーシング)アルゴリズムを使用して、BD(Block Diagonalization、ブロック対角化)アルゴリズムを使用して、または、RZF(Regularized Zero-Forcing、正規化ゼロフォーシング)アルゴリズムもしくはRBD(Regularized Block Diagonalization、正規化ブロック対角化)アルゴリズムを使用して、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定してもよい。本発明の本実施形態は決定ユニット10によって使用される特定のプリコーディングアルゴリズムに限定されないことに留意されたい。
加えて、決定ユニット10は、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して推定受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。例として、受信機のためのアルゴリズムは、MRC(Maximal Ratio Combining、最大比合成)アルゴリズム、MMSE(Minimum Mean Squared Error、最小平均二乗誤差)アルゴリズムなどを少なくとも含む。
さらに、第1の受信機のセカンダリパイロット信号についてのものであるとともに決定ユニット10によって決定される送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルは送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである。
さらに、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号は、周波数分割および/または符号分割および/または時間分割方式で互いに直交し得る。
前述の決定ユニット10は、送信機内に独立して配置されたプロセッサ20であり得る、または、送信機内のプロセッサ20への統合により実装され得ることに留意されたい。それに対応して、前述の送信ユニット11は、送信機内に独立して配置された送信部21であり得る、または、送信機内のトランシーバであり得る。本明細書に記載のプロセッサは、中央処理ユニット(Central Processing Unit、CPU)であり得る、または、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit、ASIC)であり得る、または、本発明の本実施形態を実施するように構成される1つまたは複数の集積回路であり得る。特に、図4に示したように、本発明の本実施形態において提供した送信機は、プロセッサ20および送信部21を含み得る、ここで、プロセッサ20と送信部21とは、互いに接続されており、システムバスを使用して相互通信を実施する。
本発明の本実施形態は、送信機を提供している、ここで、送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、それによって、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を決定する。その後、第1の受信機が、送信機によって送信されたプライマリおよびセカンダリパイロット信号を受信および処理し、その結果、ユーザデータを正確に決定することができるように、送信機は、決定ユニットによって決定される、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。本解決手法においては、送信機は、複数のデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号が互いに空間的に直交することを可能にするとともに、複数のデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号が互いに空間的に直交することも可能にする、プリコーディング技術を使用している。したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
実施形態2
本発明の実施形態は、受信機1を提供している。図3に示したように、受信機1は、
セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信ユニット10と、
受信ユニット10によって受信されたセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、受信ユニット10によって受信されたプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するように構成され、受信ユニット10によって受信されたユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、決定ユニット11とを備える。
さらに、プライマリパイロット信号とセカンダリパイロット信号とは互いに直交している。
プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号は、周波数分割および/または符号分割および/または時間分割方式で互いに直交し得る。
前述の送信ユニット21は、受信機内に独立して配置された受信デバイス21であり得る、または、受信機内のトランシーバであり得ることに留意されたい。それに対応して、前述の決定ユニット21は、受信機内に独立して配置されたプロセッサ21であり得る、または、受信機内のプロセッサ21への統合により実装され得る。本明細書に記載のプロセッサは、中央処理ユニット(Central Processing Unit、CPU)であり得る、または、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit、ASIC)であり得る、または、本発明の本実施形態を実施するように構成される1つまたは複数の集積回路であり得る。特に、図5に示したように、本発明の本実施形態において提供した受信デバイスは、受信機20およびプロセッサ21を含み得る、ここで、受信機20とプロセッサ21とは、システムバスを使用して互いに接続されており、システムバスを使用して相互通信を実施する。
本発明の本実施形態は、受信デバイスを提供している、ここで、セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信した後に、受信デバイスは、セカンダリパイロット信号およびプライマリパイロット信号を処理して、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定し、最終的に、受信デバイスは、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値および受信したユーザデータに従ってユーザデータを正確に決定する。本解決手法においては、受信デバイスによって受信されたプライマリパイロット信号が空間的に直交するとともに、受信デバイスによって受信されたセカンダリパイロット信号が空間的に直交しているため、その結果、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
実施形態3
本発明の実施形態は、信号を送信するための方法を提供している、ここで、方法は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される。
MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含む、ここで、送信機は、同一の時間-周波数リソースを使用してデータストリームを少なくとも2つの受信機に送信し、各受信機は、少なくとも1つのデータストリームを受信し、少なくとも2つの空間チャネルが、送信機と少なくとも2つの受信機との間に存在している。システムは、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号を含む、ここで、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号は、周波数分割および/または符号分割および/または時間分割方式で互いに直交している。
図6に示したように、本発明の本実施形態において提供した方法は、以下のステップを含む。
ステップS101. 送信機が、第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定する。
ステップS102. 送信機が、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
ステップS103. 送信機が、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定する。
ステップS104. 送信機が、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。
具体的な実施形態を参照して本発明の技術的解決手法を以下にさらに説明する。
ステップS101を行う、すなわち、送信機は、第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定する。第1の空間チャネル情報は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、第2の空間チャネル情報は、送信機と第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報である。
特に、送信機は、送信機と少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
本発明の本実施形態においては、第1の受信機はMU MIMOシステムにおける少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つであるが、本発明の本実施形態に限定されないことに留意されたい。
特に、MU MIMOシステムにおいては、少なくとも2つの送信されたデータストリームが、送信機と少なくとも2つの受信機との間に存在しており、送信機は、同一の処理をすべての送信されたデータストリームに対して行う。すなわち、送信機は、第1の空間チャネル情報に従って、各送信されたデータストリームに対応するプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
第1の受信機は、MU MIMOシステムにおけるすべての受信機のうちのいずれか1つであり、送信機は、同一の処理をすべての送信されたデータストリームに対して行うため、送信機が第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するということは、送信機がシステムにおける各送信されたデータストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するということと等価である。したがって、本発明の本実施形態においては、第1の受信機に対応する送信されたデータストリームの処理のみを説明のための例として使用する。
特に、プライマリパイロット信号についてのものであるとともに送信機によって決定される送信プリコーディングベクトルは、プライマリパイロット信号を送信するために使用されるだけでなく、ユーザデータを送信するために使用もされる。送信プリコーディングベクトルを任意の実証済みのプリコーディングアルゴリズムを使用して計算してもよい。必要に応じて、送信機は、ZF(Zero-Forcing、ゼロフォーシング)アルゴリズムを使用して、BD(Block Diagonalization、ブロック対角化)アルゴリズムを使用して、または、RZF(Regularized Zero-Forcing、正規化ゼロフォーシング)アルゴリズムもしくはRBD(Regularized Block Diagonalization、正規化ブロック対角化)アルゴリズムを使用して、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定してもよい。
本発明の本実施形態は送信機によって使用される特定のプリコーディングアルゴリズムに限定されないことに留意されたい。
さらに、各送信されたデータストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定した後に、送信機は、送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルを決定し、その後、送信機は、各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。推定受信フィルタリングベクトルは第1の受信機によって実際使用される受信フィルタリングベクトルとは無関係であることに留意されたい。
加えて、送信機は、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して推定受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。例として、受信機のためのアルゴリズムは、MRC(Maximal Ratio Combining、最大比合成)アルゴリズム、MMSE(Minimum Mean Squared Error、最小平均二乗誤差)アルゴリズムなどを少なくとも含む。
ステップS102を行う、すなわち、送信機は、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。特に、ステップS101を行って、第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルを決定した後に、送信機は、各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って、第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
本発明の本実施形態においては、送信機が第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する場合には、送信機によって使用される計算方法は、MU MIMOシステムにおける各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちのデータストリームを受信する受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであること、すなわち、第1の受信機に到来する任意のデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであることを保証する必要があることに留意されたい。技術は以下の式を使用して表される。
ここで、Kは、MU MIMOシステムにおけるすべての受信機の数量であり、piは、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルであり、Hi-1 Hは、第(i-1)の受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列であり、
は、送信機とMU MIMOシステムにおける第iの受信機以外の他のすべての受信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列からなる転置行列である。すなわち、前述の段落で説明した第3の空間チャネルのことであり、
は、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交していることを示している。
このように、任意の受信機によって受信されるパイロット信号
における
は0である。したがって、任意の受信機に到来するデータストリームのセカンダリパイロット信号がシステムにおける別のデータストリームのセカンダリパイロット信号からの干渉を受けていないことを保証することができる。
例として、MU MIMOシステムが2つの受信機(受信機Aおよび受信機B)と通信する1つの送信機を含んでいる場合には、受信機Aは、2つのデータストリームを受信し得るし、受信機Bは、3つのデータストリームを受信し得るし、データストリームは、受信機Aによって受信され得るし、そして、データストリームのセカンダリパイロット信号についてのものであるとともに送信機によって取得される送信プリコーディングベクトルは、受信機Bの空間チャネルと直交している。
加えて、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを取得するために送信機によって使用される計算アルゴリズムは、ZFアルゴリズムであり得る、または、BDアルゴリズムであり得るが、本発明の本実施形態に限定されない。
ステップS103を行う、すなわち、送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定する。送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルをプリセットされた初期プライマリパイロット信号と乗算して、送信予定のプライマリパイロット信号を取得し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルをプリセットされた初期セカンダリパイロット信号と乗算して、送信予定のセカンダリパイロット信号を取得し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを第1の受信機のプリセットされたユーザデータと乗算して、第1の受信機の送信予定のユーザデータを取得する。
本発明の本方法においては、各送信されたデータストリームのユーザデータの送信プリコーディングベクトルは、データストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルと同一である。加えて、本発明の本方法においては、送信されたすべてのパイロット信号は、送信プリコーディングベクトルに従って送信機によって処理される信号であるとともに、互いに空間的に直交している、このことが、システムにおける対データストリームが増大することに伴ってパイロットの数量が増大するという、直交パイロット設計における、問題を回避している。本発明の本方法においては、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
ステップS104を行う、すなわち、送信機は、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。特に、送信機は、システムにおけるすべてのデータストリームに対応する受信機に、システムにおける各送信されたデータストリームの送信予定のプライマリパイロット信号およびシステムにおける各送信されたデータストリームの送信予定のセカンダリパイロット信号を送信する、すなわち、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を決定した後に、送信機は、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。
それに対応して、第1の受信機は、使用される受信したセカンダリパイロット信号に従って、実際の受信フィルタリングベクトルを決定し、その後、第1の受信機は、実際の受信フィルタリングベクトルに従って、プライマリパイロット信号が通る等価チャネルを決定し、その後、第1の受信機は、プライマリパイロット信号の等価チャネルに従ってユーザデータを正確に決定する。
本発明の本実施形態は、信号を送信するための方法を提供している、ここで、方法は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される。本解決手法においては、送信機は、複数のデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号が互いに空間的に直交することを可能にするとともに、複数のデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号が互いに空間的に直交することも可能にする、プリコーディング技術を使用している、したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
実施形態4
MU MIMOシステムにおいては、空間多重化がプリコーディング技術を使用して複数のユーザのデータストリームに対して実施され、パイロットの複数のデータストリームが同一の時間-周波数リソースを占有することになる、このことが、スペクトル効率およびシステムの容量を大幅に改善することになり得る。しかしながら、MU MIMOシステムにおけるユーザ間の同一チャネル干渉を除去するための方法およびユーザデータを正確に決定する方法が目下の研究課題となっていた。
現在では、LTE標準規格においては、干渉がシステムにおいて複数のデータストリーム間に存在していようがいまいが関係なく、受信機が、相対的に低いユーザ間干渉を有するチャネルに関する情報を取得し、その後、ユーザデータを正確に決定することができるように、パイロットは「直交」するように設計されている。しかしながら、本パイロット設計においては、システムにおける対データストリームが増大するにつれて、必要とされる直交するパイロットの数量もそれに応じて増大し、パイロットのオーバーヘッドは相対的に高くなる。
本発明の実施形態は、本発明の実施形態において信号を送信するための方法に対応する、信号を受信するための方法を提供している。図7に示したように、本発明の本実施形態において提供した方法は、以下のステップを含む。
ステップS201. 受信機が、セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信する。
ステップS202. 受信機が、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
ステップS203. 受信機が、受信したプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従ってプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定する。
ステップS204. 受信機が、受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定する。
具体的な実施形態を参照して本発明の技術的解決手法を以下にさらに説明する。
本発明の本実施形態は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにも適用される、ここで、MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、送信機は、同一の時間-周波数リソースを使用してデータストリームを少なくとも2つの受信機に送信する。各受信機は、少なくとも1つのデータストリームを受信し、少なくとも2つの空間チャネルが、送信機と少なくとも2つの受信機との間に存在している。システムは、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号を含む、ここで、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号は、周波数分割および/または符号分割および/または時間分割方式で互いに直交している。
ステップS201を行う、すなわち、受信機は、セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信する。セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータは、対応する送信プリコーディングベクトルに従って送信機によって別々に送信される。本発明の本実施形態においては、受信機は、システムにおける少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つであるが、本発明の本実施形態に限定されない。
特に、受信機は、少なくとも1つのデータストリームを受信し、各データストリームは、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号を有し、受信機は、受信機に対応する各データストリームについてのものである、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号を受信する。
セカンダリパイロット信号についてのものであるとともに受信機のセカンダリパイロット信号を送信するために送信機によって使用されるプリコーディングベクトルはシステムにおける第1の受信機以外の他のすべての受信機の空間チャネルと直交していることに留意されたい。このように、第1の受信機によって受信されるセカンダリパイロット信号がシステムにおける他の受信機のセカンダリパイロット信号の干渉を受けていないことを保証することができる。
システムは、少なくとも2つの受信機を含み、受信機のうちのいずれか1つが同一の処理をすべての受信データストリームに対して行う。したがって、本発明の本実施形態においては、受信機が1つの受信データストリームを処理するプロセスを説明するための例として受信機の1つのみを使用しており、システムにおける各受信機の動作原理に関する詳細は再び説明しない。
ステップS202を行う、すなわち、受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号がMU MIMOシステムに存在している。セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信した後に、受信機は、セカンダリパイロット信号に従って、トラフィックチャネルにおいて使用されている受信フィルタリングベクトルを計算する。
特に、受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って任意の実証済みのチャネル推定アルゴリズムを使用してセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するが、本発明の本実施形態に限定されない。必要に応じて、受信機は、LS推定により、または、LMMSE推定により、または、Wienerフィルタリングにより、セカンダリパイロット信号の等価チャネルを取得してもよい。
さらに、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得した後に、受信機は、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
本明細書における実際の受信フィルタリングベクトルは、受信機によって決定および実際に使用される受信フィルタリングベクトルであり、実際の受信フィルタリングベクトルは、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値をさらに決定するために受信機によって使用されるだけであり、本発明の実施形態3における送信機によって決定される推定受信フィルタリングベクトルとは無関係であることに留意されたい。
同様に、実際の受信フィルタリングベクトルを決定するために受信機によって使用される方法は、本発明の実施形態3における推定受信フィルタリングベクトルを決定するために送信機によって使用される方法と同一である。受信機はまた、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して実際の受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。例として、受信機のためのアルゴリズムは、MRC(Maximal Ratio Combining、最大比合成)アルゴリズム、MMSE(Minimum Mean Squared Error、最小平均二乗誤差)アルゴリズムなどを少なくとも含む。
ステップS203を行う、すなわち、受信機は、受信したプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従ってプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定する。受信機は、受信したプライマリパイロット信号およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って任意の実証済みのチャネル推定アルゴリズムを使用してプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するが、本発明の本実施形態に限定されない。必要に応じて、受信機は、LS推定により、または、LMMSE推定により、または、Wienerフィルタリングにより、プライマリパイロット信号の等価チャネルを取得してもよい。
ステップS204を行う、すなわち、受信機は、受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号についてのものであるとともにS203において決定される等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定する。
本発明の本実施形態は、信号を受信するための方法を提供している、ここで、受信機は、ユーザデータを正確に決定するために、送信機によって送信されたプライマリおよびセカンダリパイロット信号を受信および処理する。本解決手法においては、異なるデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号は互いに空間的に直交しており、異なるデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号も互いに空間的に直交している、したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムにおける対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
実施形態5
本発明の実施形態は、信号を送受信するための方法を提供している、ここで、方法は、マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される。
MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含む、ここで、送信機は、同一の時間-周波数リソースを使用してデータストリームを少なくとも2つの受信機に送信し、各受信機は、少なくとも1つのデータストリームを受信し、少なくとも2つの空間チャネルが、送信機と少なくとも2つの受信機との間に存在している。システムは、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号を含む、ここで、プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号は、周波数分割および/または符号分割および/または時間分割方式で互いに直交している。
システムは、少なくとも2つの受信機を含み、任意の1つの受信機は、同一の処理をすべての受信データストリームに対して行う。したがって、本発明の本実施形態においては、受信機が1つの受信データストリームを処理するプロセスを説明するための例として第1の受信機のみを使用しており、システムにおける各受信機の動作原理に関する詳細は再び説明しない。図8に示したように、本発明の本実施形態において提供した方法は、以下のステップを含む。
ステップS301. 送信機が、第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定する。
ステップS302. 送信機が、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
ステップS303. 送信機が、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定する。
ステップS304. 送信機が、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。
ステップS305. 第1の受信機が、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
ステップS306. 受信機が、受信したプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従ってプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定する。
ステップS307. 受信機が、受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定する。
具体的な実施形態を参照して本発明の技術的解決手法を以下にさらに説明する。
ステップS301を行う、必要に応じて、送信機は、ZFアルゴリズムを使用して、または、BDアルゴリズムを使用して、または、EZFアルゴリズムもしくはRBDアルゴリズムを使用して、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し得る。
例として、送信機がEZFアルゴリズムを使用してプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する場合における、計算方法を以下に説明する。
ここで、Hiは、第iの受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列であり、svd(Hi)は、行列Hiを分解することを示しており、Uiは、行列Hiを分解した後に得られるサブ行列であるとともに、行列Hiの左特異行列であり、Ui(:,1)は、行列Uiの第iの列を取得することを示しており、(Ui(:,1))Hは、Ui(:,1)を転置することを示しており、HHは、すべての受信機とシステムにおける送信機との間の空間チャネル係数行列の転置行列であり、P(:,1)は、行列Pの第iの列を取得することを示しており、
は、第iの受信機のプライマリパイロットの送信プリコーディングベクトルを取得することを示している。
さらに、各送信されたデータストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定した後に、送信機は、送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルを決定し、その後、送信機は、各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
本明細書における推定受信フィルタリングベクトルはセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルをさらに決定するために送信機によって使用されるだけであることに留意されたい。推定受信フィルタリングベクトルは第1の受信機によって実際使用される受信フィルタリングベクトルとは無関係である。
送信機はまた、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して推定受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。例として、受信機のためのアルゴリズムは、少なくともMRCアルゴリズム、MMSEアルゴリズムなどを含む。
例として、送信機がMRCアルゴリズムを使用して推定受信フィルタリングベクトルを決定する場合における、計算方法を以下に説明する。
ここで、wiは、第iの受信機の推定受信フィルタリングベクトルであり、Hiは、第iの受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列であり、
は、第iの受信機のプライマリパイロットの送信プリコーディングベクトルである。
ステップS302を行う、すなわち、送信機は、推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。特に、ステップS301を行って、第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルを決定した後に、送信機は、各送信されたデータストリームの推定受信フィルタリングベクトルおよび第1の空間チャネル情報に従って、第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する。
本発明の本実施形態においては、送信機が第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する場合には、送信機によって使用される計算方法は、MU MIMOシステムにおける各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちのデータストリームを受信する受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであること、すなわち、第1の受信機に到来する任意のデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであることを保証する必要があることに留意されたい。技術は以下の式を使用して表される。
ここで、Kは、MU MIMOシステムにおけるすべての受信機の数量であり、piは、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルであり、Hi-1 Hは、第(i-1)の受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列であり、
は、送信機とMU MIMOシステムにおける第iの受信機以外の他のすべての受信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列からなる転置行列である。すなわち、前述の段落で説明した第3の空間チャネルのことであり、
は、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交していることを示している。
このように、任意の受信機によって受信されるパイロット信号
における
は0である。したがって、任意の受信機に到来するデータストリームのセカンダリパイロット信号がシステムにおける別のデータストリームのセカンダリパイロット信号からの干渉を受けていないことを保証することができる。
例えば、MU MIMOシステムが1つの送信機および2つの受信機(受信機Aおよび受信機B)を含んでいる場合には、受信機Aは、2つのデータストリームを受信し得るし、受信機Bは、3つのデータストリームを受信し得るし、データストリームは、受信機Aによって受信され得るし、そして、データストリームのセカンダリパイロット信号についてのものであるとともに送信機によって取得される送信プリコーディングベクトルは、受信機Bの空間チャネルと直交している。
セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを取得するために送信機によって使用される計算アルゴリズムは、ZFアルゴリズムであり得る、または、BDアルゴリズムであり得るが、本発明の本実施形態に限定されない。
例として、送信機がBDアルゴリズムを使用してセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを取得する場合における、計算方法を以下に説明する。
(1) 他のすべての受信機のチャネルと直交しているプリコーディング方向
を計算する。
(2)
となるような
を計算する。
(3) セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトル
を取得する。
ここで、HK Hは、第Kの受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列であり、Hiは、第iの受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列であり、
は、第iの受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルである。
ステップS303を行う、すなわち、送信機が送信されたデータストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよび送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定した後に、送信機は、対応する処理を、2つの送信プリコーディングベクトルに従って、プリセットされた初期プライマリパイロット信号、プリセットされた初期セカンダリパイロット信号、および第1の受信機についてのものであるプリセットされたユーザデータに対して別々に行う。
特に、送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルをプリセットされた初期プライマリパイロット信号と乗算して、送信予定のプライマリパイロット信号を取得し、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルをプリセットされた初期セカンダリパイロット信号と乗算して、送信予定のセカンダリパイロット信号を取得し、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを第1の受信機のプリセットされたユーザデータと乗算して、第1の受信機の送信予定のユーザデータを取得する。本発明の本方法においては、各送信されたデータストリームのユーザデータの送信プリコーディングベクトルは、データストリームのプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルと同一である。
さらに、送信機は、以下の式を使用して対応する処理をプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に対して行う。
ここで、DRSauxは、プリセットされた初期セカンダリパイロット信号であり、
は、セカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルであり、
送信機は、以下の式を使用して対応する処理をプリセットされた初期プライマリパイロット信号に対して行う。
ここで、DRSmainは、プリセットされた初期プライマリパイロット信号であり、
は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルであり、
送信機は、以下の式を使用して対応する処理を第1の受信機のプリセットされたユーザデータに対して行う。
ここで、dataは、第1の受信機のプリセットされたユーザデータであり、
は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルである。
送信機がプリセットされた初期プライマリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号を処理した後に、送信予定のプライマリパイロット信号および送信予定のセカンダリパイロット信号の両方が、送信機によって、理想的なチャネルに変調され、それらのそれぞれの送信プリコーディングベクトルに従って送信され、セカンダリパイロット信号の空間チャネルが、他のすべての受信機の空間チャネルと直交していることが理解されよう。
既存のパイロット設計スキームとは異なり、本発明の本方法においては、送信されたすべてのパイロット信号は、送信プリコーディングベクトルに従って送信機によって処理される信号であるとともに、互いに空間的に直交している、このことが、システムにおける対データストリームが増大することに伴ってパイロットの数量が増大するという、直交パイロット設計における、問題を回避している。本発明の本方法においては、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
ステップS304を行う、すなわち、送信機は、システムにおけるすべてのデータストリームに対応する受信機に、システムにおける各送信されたデータストリームの送信予定のプライマリパイロット信号、システムにおける各送信されたデータストリームの送信予定のセカンダリパイロット信号、および各送信されたデータストリームについてのものであるユーザデータを送信する、すなわち、送信予定のプライマリパイロット信号、送信予定のセカンダリパイロット信号、および第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定した後に、送信機は、送信予定のプライマリパイロット信号、送信予定のセカンダリパイロット信号、および第1の受信機の送信予定のユーザデータを第1の受信機に送信する。
それに対応して、送信機が、送信予定のプライマリパイロット信号、送信予定のセカンダリパイロット信号、および第1の受信機の送信予定のユーザデータを第1の受信機に送信した後に、第1の受信機は、使用される受信したセカンダリパイロット信号に従って、実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。その後、第1の受信機は、実際の受信フィルタリングベクトルに従って、プライマリパイロット信号が通る等価チャネルを決定する。その後、第1の受信機は、プライマリパイロット信号の等価チャネルに従ってユーザデータを正確に復調する。
送信機がプリコーディング技術を使用しているため、したがって、第1の受信機が、トラフィックチャネルの等価チャネルを取得し、その後、ユーザデータを正確に決定することができるように、システムにおける複数のデータストリームによって使用されるパイロット信号は互いに空間的に直交していることに気付いてもらえるであろう。
ステップS305を行う、すなわち、第1の受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。プライマリパイロット信号およびセカンダリパイロット信号がMU MIMOシステムに存在している。セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信した後に、第1の受信機は、セカンダリパイロット信号に従って、トラフィックチャネルにおいて使用されている受信フィルタリングベクトルを学習し得る。
特に、第1の受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
第1の受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って、任意の実証済みのチャネル推定アルゴリズムを使用してセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するが、本発明の本実施形態に限定されない。必要に応じて、第1の受信機は、LS推定により、または、LMMSE推定により、または、Wienerフィルタリングにより、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得してもよい。
例として、第1の受信機は、受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するためにLMMSE推定アルゴリズムを使用する。方法を以下に説明する。
(1) LSアルゴリズムを使用してセカンダリパイロット信号の等価チャネルを推定する。推定結果を以下に説明する。
ここで、DRSauxは、プリセットされた初期セカンダリパイロット信号であり、yi auxは、第iの受信機によって受信されるセカンダリパイロット信号であり、
は、第iの受信機のセカンダリパイロット信号の等価チャネル周波数領域係数行列である。
(2) フィルタリングを、LMMSEアルゴリズムを使用して、ステップ(1)において得られた結果に対して行う。
ここで、
は、フィルタリングを行った後の第iの受信機のセカンダリパイロット信号の等価チャネル周波数領域係数行列であり、
は、すべての周波数領域サブキャリアとセカンダリパイロットが位置しているサブキャリアとの相互相関行列を示しており、
は、セカンダリパイロットのサブキャリアの自己相関行列を示しており、SNRは、信号対雑音比を示しており、Iは、識別行列を示している。
セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するために第1の受信機によって使用されるアルゴリズムにかかわらず、フィルタリングを推定結果に対して行ってノイズ干渉を除去する必要があることに留意されたい。すなわち、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を正確に取得できることを保証するために、前述の例におけるステップ(2)を行う必要がある。
さらに、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得した後に、第1の受信機は、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定する。
本明細書における実際の受信フィルタリングベクトルは、第1の受信機によって決定および実際に使用される受信フィルタリングベクトルであり、実際の受信フィルタリングベクトルは、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値をさらに決定するために第1の受信機によって使用されるだけであり、本発明の本実施形態における送信機によって決定される推定受信フィルタリングベクトルとは無関係であることに留意されたい。
同様に、実際の受信フィルタリングベクトルを決定するために第1の受信機によって使用される方法は、本発明の本実施形態における推定受信フィルタリングベクトルを決定するために送信機によって使用される方法と同一である。第1の受信機はまた、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して実際の受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。受信機のためのアルゴリズムは、少なくともMRCアルゴリズム、MMSEアルゴリズムなどを含む。
例として、第1の受信機は、実際の受信フィルタリングベクトルを決定するためにMMSEアルゴリズムを使用しており、方法を以下に説明する。
ここで、
は、第iの受信機がフィルタリングをセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に対して行った後に得られる、第iの受信機のセカンダリパイロット信号の等価チャネル周波数領域係数行列であり、σ2は、平均雑音電力であり、
は、第iの受信機の実際の受信フィルタリングベクトルである。
ステップS306を行う、すなわち、受信機は、受信したプライマリパイロット信号、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従ってプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定する。第1の受信機は、受信したプライマリパイロット信号およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って任意の実証済みのチャネル推定アルゴリズムを使用してプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するが、本発明の本実施形態に限定されない。必要に応じて、第1の受信機は、LS推定により、または、LMMSE推定により、または、Wienerフィルタリングにより、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得してもよい。
例として、第1の受信機は、実際の受信フィルタリングベクトル、受信したプライマリパイロット信号、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するためにLMMSE推定アルゴリズムを使用する。方法を以下に説明する。
(1) LSアルゴリズムを使用してプライマリパイロット信号の等価チャネルを推定する。推定結果を以下に説明する。
ここで、DRSmainは、プリセットされた初期プライマリパイロット信号であり、yi mainは、第iの受信機によって受信されるプライマリパイロット信号であり、
は、第iの受信機のプライマリパイロット信号の等価チャネル周波数領域係数行列であり、
は、第iの受信機の実際の受信フィルタリングベクトルを転置することを示している。
(2) フィルタリングを、LMMSEアルゴリズムを使用して、ステップ(1)において得られた結果に対して行う。
ここで、
は、すべての周波数領域サブキャリアとプライマリパイロットが位置しているサブキャリアとの相互相関行列を示しており、
は、プライマリパイロットのサブキャリアの自己相関行列を示しており、SNRは、信号対雑音比を示しており、Iは、識別行列を示している。
プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得するために第1の受信機によって使用されるアルゴリズムにかかわらず、フィルタリングを推定結果に対して行ってノイズ干渉を除去する必要があることに留意されたい。すなわち、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を正確に取得できることを保証するために、前述の例におけるステップ(2)を行う必要がある。
ステップS307: 受信機が、受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号についてのものであるとともにステップS306において決定される等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定する。特に、第1の受信機は、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定する。すなわち、第1の受信機は、トラフィックチャネル推定値を取得する。第1の受信機がプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定した後に、第1の受信機は、受信したユーザデータおよびプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値に従ってユーザデータを変調する。
さらに、第1の受信機は、以下の式を使用してユーザデータを決定する。
ここで、
は、第iの受信機によって決定されるユーザデータであり、yi dataは、第iの受信機によって受信されるユーザデータであり、
は、第iの受信機がフィルタリングをプライマリパイロット信号の等価チャネル推定値に対して行った後に得られる、プライマリパイロット信号についてのものであるとともに第iの受信機によって決定される等価チャネル推定値である。
本発明の本実施形態は、信号を送受信するための方法を提供している、ここで、送信機がプリコーディング技術を使用しているため、複数のデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号は互いに空間的に直交しており、受信機は、ユーザデータを正確に決定するために、送信機によって送信されたプライマリおよびセカンダリパイロット信号を受信および処理する。本解決手法においては、異なるデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号は互いに空間的に直交しており、異なるデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号も互いに空間的に直交している、したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムにおける対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
簡易かつ簡潔な説明のために、前述の機能モジュールの分割を例として図示していることを当業者は明確に理解されよう。実際の適用においては、前述の機能を、異なる機能モジュールを割り振り、要件に従って実装することができる。すなわち、装置の内部構造は、上述した機能のすべてまたは一部を実装するために異なる機能モジュールに分割される。前述のシステム、装置、およびユニットの詳細な動作プロセスについては、前述の方法の実施形態における対応するプロセスを参照すればよいので、その詳細を本明細書では再び説明しない。
本出願において提供したいくつかの実施形態においては、開示したシステム、装置、および方法を他の方式で実装してもよいことを理解されたい。例えば、説明した装置の実施形態は、例示的なものにすぎない。例えば、モジュールまたはユニット分割は、論理機能分割にすぎず、実際の実施形態においては他の分割であってもよい。例えば、複数のユニットまたはコンポーネントを組み合わせても別のシステムと統合してもよいし、またはいくつかの特徴を無視しても行わなくてもよい。加えて、図示または記載されている相互接続または直接接続または通信接続は、いくつかのインターフェースを介して実施されてもよい。装置間またはユニット間の間接接続または通信接続は、電子的に、機械的に、または他の形式で実施されてもよい。
別個の部分として説明したユニットは、物理的に別個のものであってもなくてもよいし、ユニットとして表示した部分は、物理ユニットであってもなくてもよいし、一ヶ所に配置されていてもよいし、または複数のネットワークユニットに分散されていてもよい。実施形態の解決手法の目的を達成するために、一部またはすべてのユニットを実際の必要性に応じて選択してもよい。
加えて、本発明の実施形態における機能ユニットは1つの処理ユニットに統合されてもよいし、または、ユニットの各々が物理的に単独で存在していてもよいし、または、3つ以上のユニットが1つのユニットに統合される。統合したユニットを、ハードウェアの形式で実装してもよいし、またはソフトウェア機能ユニットの形式で実装してもよい。
統合したユニットがソフトウェア機能ユニットの形式で実装され独立した製品として販売または使用される場合には、統合したユニットは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。そのような理解に基づいて、基本的に、本発明の技術的解決手法、または従来技術に貢献する部分、または技術的解決手法のすべてもしくは一部が、ソフトウェア製品の形式で実装されてもよいソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス(パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスであり得る)またはプロセッサ(processor)に本発明の実施形態において説明した方法のステップのすべてまたは一部を実行するように命令するためのいくつかの命令を含む。前述の記憶媒体は、USBフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、リードオンリーメモリ(ROM、Read-Only Memory)、ランダムアクセスメモリ(RAM、Random Access Memory)、磁気ディスク、または光ディスクなど、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体を含む。
前述の説明は、本発明の特定の実施様態にすぎず、本発明の保護範囲を限定することを意図していない。本発明に開示の技術的範囲において当業者が容易に想到する任意の変形または置換は本発明の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
10 決定ユニット
11 送信ユニット
10 受信ユニット
11 決定ユニット
20 プロセッサ
21 送信ユニット
20 受信デバイス
21 プロセッサ
通信技術の急速な発達に伴い、高速、大容量、および広域カバレッジが、最新の通信システムの主要な特徴となっている。現在では、MU MIMO(Multi-User MIMO)技術が、LTE(Long Term Evolution、ロング・ターム・エボリューション)またはLTE-A(LTE-Advanced、LTEアドバンスト)などの主流の無線通信標準規格のコア技術の1つとなっている。
第4の態様に従って、本発明の実施形態は、受信機を提供しており、受信機は、
セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信デバイスと、
受信デバイスによって受信されたセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従ってセカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、受信デバイスによって受信されたプライマリパイロット信号に従って、プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値、実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号を決定するように構成され、受信デバイスによって受信されたユーザデータおよびプライマリパイロット信号の決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、プロセッサとを備える。
加えて、決定ユニット10は、受信機のために任意の実証済みのアルゴリズムを使用して推定受信フィルタリングベクトルを決定してもよい。例として、受信機のためのアルゴリズムは、MRC(Maximal Ratio Combining、最大比合成)アルゴリズム、MMSE(Minimum Mean Squared Error、最小平均二乗誤差)アルゴリズムなどを含む。
本発明の本実施形態は、送信機を提供している、ここで、送信機は、プライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルおよびセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、それによって、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を決定する。その後、第1の受信機が、送信機によって送信されたプライマリおよびセカンダリパイロット信号を受信および処理し、その結果、ユーザデータを正確に決定することができるように、送信機は、送信機によって決定される、送信予定のプライマリパイロット信号、第1の受信機の送信予定のユーザデータ、および送信予定のセカンダリパイロット信号を第1の受信機に送信する。本解決手法においては、送信機は、複数のデータストリームによって使用されるプライマリパイロット信号が互いに空間的に直交することを可能にするとともに、複数のデータストリームによって使用されるセカンダリパイロット信号が互いに空間的に直交することも可能にする、プリコーディング技術を使用している。したがって、パイロットの数量はMU-MIMOシステムの対データストリームが増大することに伴って増大することはなく、パイロットのオーバーヘッドは一定である。
前述の受信ユニット10は、受信機内に独立して配置された受信デバイス20であり得る、または、受信機内のトランシーバであり得ることに留意されたい。それに対応して、前述の決定ユニット11は、受信機内に独立して配置されたプロセッサ21であり得る、または、受信機内のプロセッサ21への統合により実装され得る。本明細書に記載のプロセッサは、中央処理ユニット(Central Processing Unit、CPU)であり得る、または、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit、ASIC)であり得る、または、本発明の本実施形態を実施するように構成される1つまたは複数の集積回路であり得る。特に、図5に示したように、本発明の本実施形態において提供した受信デバイスは、受信機20およびプロセッサ21を含み得る、ここで、受信機20とプロセッサ21とは、システムバスを使用して互いに接続されており、システムバスを使用して相互通信を実施する。
本発明の本実施形態においては、送信機が第1の受信機に対応する各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定する場合には、送信機によって使用される計算方法は、MU MIMOシステムにおける各送信されたデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちのデータストリームを受信する受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであること、すなわち、第1の受信機に到来する任意のデータストリームのセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交しており、第3の空間チャネルが送信機と少なくとも2つの受信機のうちの第1の受信機以外の他のすべての受信機との間の空間チャネルであることを保証する必要があることに留意されたい。技術は以下の式を使用して表される。
ここで、Kは、MU MIMOシステムにおけるすべての受信機の数量であり、piは、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルであり、Hi-1 Hは、第(i-1)の受信機と送信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列であり、
は、送信機とMU MIMOシステムにおける第iの受信機以外の他のすべての受信機との間の周波数領域空間チャネル係数行列の転置行列を含む転置行列である。すなわち、前述の段落で説明した第3の空間チャネルのことであり、
は、第iのデータストリームの送信端プリコーディングベクトルが第3の空間チャネルと直交していることを示している。

Claims (15)

  1. マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、送信機であって、前記MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、前記送信機は、
    第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、
    前記推定受信フィルタリングベクトルおよび前記第1の空間チャネル情報に従って前記第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するように構成され、
    前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび前記第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って前記第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、前記セカンダリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するように構成される、決定ユニットであって、前記第1の空間チャネル情報は、前記送信機と前記少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第2の空間チャネル情報は、前記送信機と前記第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第1の受信機は、前記少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、決定ユニットと、
    前記決定ユニットによって決定される、前記送信予定のプライマリパイロット信号、前記第1の受信機の前記送信予定のユーザデータ、および前記送信予定のセカンダリパイロット信号を前記第1の受信機に送信するように構成される、送信ユニットとを備える、送信機。
  2. 前記第1の受信機の前記セカンダリパイロット信号についてのものであるとともに前記決定ユニットによって決定される前記送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、前記第3の空間チャネルは前記送信機と前記少なくとも2つの受信機のうちの前記第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである、請求項1に記載の送信機。
  3. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項1または2に記載の送信機。
  4. セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信ユニットと、
    前記受信ユニットによって受信された前記セカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って前記セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、前記セカンダリパイロット信号の前記等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、
    前記受信ユニットによって受信された前記プライマリパイロット信号、前記実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って、前記プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するように構成され、
    前記受信ユニットによって受信された前記ユーザデータおよび前記プライマリパイロット信号の前記決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、決定ユニットとを備える、受信機。
  5. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項4に記載の受信機。
  6. マルチユーザ・マイモ(MU MIMO)システムにおいて適用される、送信機であって、前記MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、前記送信機は、
    第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、
    前記推定受信フィルタリングベクトルおよび前記第1の空間チャネル情報に従って前記第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するように構成され、
    前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび前記第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って前記第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、前記セカンダリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するように構成される、プロセッサであって、前記第1の空間チャネル情報は、前記送信機と前記少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第2の空間チャネル情報は、前記送信機と前記第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第1の受信機は、前記少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、プロセッサと、
    前記プロセッサによって決定される、前記送信予定のプライマリパイロット信号、前記第1の受信機の前記送信予定のユーザデータ、および前記送信予定のセカンダリパイロット信号を前記第1の受信機に送信するように構成される、送信部とを備える、送信機。
  7. 前記第1の受信機の前記セカンダリパイロット信号についてのものであるとともに前記プロセッサによって決定される前記送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、前記第3の空間チャネルは前記送信機と前記少なくとも2つの受信機のうちの前記第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである、請求項6に記載の送信機。
  8. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項6または7に記載の送信機。
  9. 受信デバイスであって、
    セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するように構成される、受信機と、
    前記受信デバイスによって受信された前記セカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って前記セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、前記セカンダリパイロット信号の前記等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するように構成され、
    前記受信デバイスによって受信された前記プライマリパイロット信号に従って、前記プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値、前記実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号を決定するように構成され、
    前記受信デバイスによって受信された前記ユーザデータおよび前記プライマリパイロット信号の前記決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するように構成される、プロセッサとを備える、受信デバイス。
  10. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項9に記載の受信デバイス。
  11. マルチユーザ・マイモMU MIMOシステムにおいて適用される、信号を送信するための方法であって、前記MU MIMOシステムは、少なくとも2つの受信機と通信する1つの送信機を含み、前記方法は、
    送信機によって、第1の空間チャネル情報に従って第1の受信機のプライマリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび第2の空間チャネル情報に従って推定受信フィルタリングベクトルを決定するステップであって、前記第1の空間チャネル情報は、前記送信機と前記少なくとも2つの受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第2の空間チャネル情報は、前記送信機と前記第1の受信機との間の空間チャネルに関する情報であり、前記第1の受信機は、前記少なくとも2つの受信機のうちのいずれか1つである、ステップと、
    前記送信機によって、前記推定受信フィルタリングベクトルおよび前記第1の空間チャネル情報に従って前記第1の受信機のセカンダリパイロット信号の送信プリコーディングベクトルを決定するステップと、
    前記送信機によって、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って送信予定のプライマリパイロット信号を決定し、前記プライマリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよび前記第1の受信機のプリセットされたユーザデータに従って前記第1の受信機の送信予定のユーザデータを決定し、前記セカンダリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルおよびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って送信予定のセカンダリパイロット信号を決定するステップと、
    前記送信機によって、前記第1の受信機に、前記送信予定のプライマリパイロット信号、前記第1の受信機の前記送信予定のユーザデータ、および前記送信予定のセカンダリパイロット信号を送信するステップとを含む、方法。
  12. 前記第1の受信機の前記セカンダリパイロット信号の前記送信プリコーディングベクトルは第3の空間チャネルと直交しており、前記第3の空間チャネルは前記送信機と前記少なくとも2つの受信機のうちの前記第1の受信機以外の別の受信機との間の空間チャネルである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項11または12に記載の方法。
  14. 信号を受信するための方法であって、
    セカンダリパイロット信号、プライマリパイロット信号、およびユーザデータを受信するステップと、
    前記受信したセカンダリパイロット信号およびプリセットされた初期セカンダリパイロット信号に従って前記セカンダリパイロット信号の等価チャネル推定値を取得し、前記セカンダリパイロット信号の前記等価チャネル推定値に従って実際の受信フィルタリングベクトルを決定するステップと、
    前記受信したプライマリパイロット信号、前記実際の受信フィルタリングベクトル、およびプリセットされた初期プライマリパイロット信号に従って前記プライマリパイロット信号の等価チャネル推定値を決定するステップと、
    前記受信したユーザデータおよび前記プライマリパイロット信号の前記決定した等価チャネル推定値に従ってユーザデータを決定するステップとを含む、方法。
  15. 前記プライマリパイロット信号と前記セカンダリパイロット信号とは互いに直交している、請求項14に記載の方法。
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