JP4689722B2

JP4689722B2 - Ｍｉｍｏ復調器および方法

Info

Publication number: JP4689722B2
Application number: JP2008525763A
Authority: JP
Inventors: 隆俊中村; 勝宏池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: EP2045943A4; WO2008010284A1; US20090129498A1; US8279961B2; EP2045943B1; JPWO2008010284A1; EP2045943A1

Description

本発明は、複数の送信アンテナから異なるデータを同じ帯域で送信し複数のアンテナで受信するＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）システムにおいて、受信データのチャネル分離を行うＭＩＭＯ復調器およびＭＩＭＯ復調方法に関する。

ＭＩＭＯ多重伝送では、複数の送信アンテナから異なるチャネル符号化データを同じ帯域で送信することにより、与えられた帯域内で送信アンテナ数に応じたデータレート（すなわちスループット）の増大を実現することができる。

このようなＭＩＭＯシステムにおいて採用されるＳ−ＰＡＲＣ（Selective Per-Antenna Rate Control）においては、電波の伝播状態の変化に応じてデータレートを適応的に制御することに加えて、受信ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）が所定値以下になった送信アンテナについては信号送信を停止し、残った送信アンテナに送信電力を集中することによって受信品質を維持する制御が行なわれる。

この場合において、データを送信するアンテナの数が減ると受信側における演算に必要なチャネル推定値の数も減り、計算量も減少する。言い換えれば、使用されなくなったパスに割り当てられていた計算リソースに空きを生じることになる。
一方、チャネル推定値は受信データから定期的に算出されチャネル分離の演算に使用される。例えば特表２００１−５２２１６６号公報に記載されているように、算出されたチャネル推定値を線形補間して、同じチャネル推定値が適用される受信データの範囲を狭くすれば、高速フェージングに対しても迅速に対応可能となるが、そのためには多くの計算リソースが必要になる。

本発明の目的は、ＭＩＭＯシステムにおいて上記のような計算リソースの空きを有効に活用することのできるＭＩＭＯ復調器およびＭＩＭＯ復調方法を提供することにある。

本発明によれば、複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信されたデータのチャネル分離を行うＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）復調器であって、受信データに基づきチャネル推定値を算出するチャネル推定器と、該チャネル推定器が算出するチャネル推定値について、データを送信している送信アンテナの数に応じて、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更するチャネル推定値調整回路と、該チャネル推定値調整回路により適用データ範囲が調整されたチャネル推定値を用いて受信データのＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ分離器とを具備するＭＩＭＯ復調器が提供される。

前記チャネル推定値調整回路は例えば、送信アンテナ数が減少したとき同じチャネル推定値が適用されるデータ範囲を狭くする。

送信アンテナ数が減少したときに同じチャネル推定値が適用されるデータ範囲を狭くして伝播環境の変化に迅速に追従させることにより、伝播環境が悪化したときに生じる空き計算リソースを活用して高速フェージングに対しても精度良く対応することができる。

ＭＩＭＯシステムの一例を示す図である。フレーム構成の一例およびチャネル推定値を説明する図である。一部の送信アンテナの送信の停止を説明する図である。一部の送信アンテナの送信が停止されるときのチャネル推定値を説明する図である。本発明の一実施例に係る受信機の構成を示す図である。

以下には４本のアンテナで送信し、４本のアンテナで受信するシステムにおいて、３本のアンテナの送信を停止する場合を例にとって説明するが、一般に、複数のアンテナで送信し複数のアンテナで受信するシステムにおいて、一部のアンテナの送信を停止する場合に適用可能である。

図１は本発明が適用されるＭＩＭＯシステムの一例を示す。送信機１０からは４本の送信アンテナ１２により同じ周波数帯域を用いて異なるチャネル符号化データが送信される。受信側では４本の受信アンテナ１４でこれを受信し、受信機１６において受信データに含まれるパイロット信号により図１に示すような１６個の複素数ｈ_ij（ｉ，ｊ＝１−４）を要素とする４×４の行列で表わすことのできるチャネル推定値を算出し、これを用いて受信データのチャネル分離を行い、元のデータを復元する。

図２は送信機１０から受信機１６へ伝送されるデータのフレーム構成の一例を示す。１フレームはデータＣＨ（チャネル）２０とそれに先行するパイロットＣＨ２２とから構成される。パイロットＣＨの区間においては、各送信アンテナからの互いに直交する符号（既知パターン）からなるパイロット信号が多重化された形でそれぞれの受信アンテナにおいて受信されるので、各受信信号について、各既知パターンと相関をとることにより各送信アンテナからのパイロット信号の振幅と位相を示す複素数がそれぞれ決定され、これらを既定値で除算することによりチャネル推定値ｈ_ijが算出される。そして、ｎ番目のフレームであるフレーム（ｎ）のデータＣＨのチャネル分離のために用いるチャネル推定値ξ（ｎ）としては、ｎ番目のフレームのパイロットＣＨについて決定されたチャネル推定値ｈ（ｎ）とｎ＋１番目のフレームパイロットＣＨについて決定されたチャネル推定値ｈ（ｎ＋１）の平均値ξ０（ｎ）が使用される。チャネル推定値ξ０（ｎ）も１６個の複素数ｈ_ij（ｉ，ｊ＝１−４）からなり、これらを要素とする４×４の行列で表わすことができる。

受信機１６においては、各フレームについてチャネル推定値ξ０（ｎ）を用いたチャネル分離の演算が１フレーム期間内で終わるように計算リソースが用意される。

ここで、図３に示すように、ＳＮＩＲの低下により４本の送信アンテナのうち３本について送信が停止されるとき、演算に必要な伝送路推定値はｈ₁₁，ｈ₂₁，ｈ₃₁，ｈ₄₁のみとなり、計算量が減少して計算リソースに空きを生じる。

そこで本発明では、図４に示すように、データＣＨ２０の期間を４つに分割し、それぞれの期間においてｈ（ｎ）とｈ（ｎ＋１）から線形補間により算出した４通りのチャネル推定値ξ０（ｎ），ξ１（ｎ），ξ２（ｎ），ξ３（ｎ）を適用して演算を行う。言い換えれば、１フレーム内のＮシンボル期間のデータを４つに分割し、各Ｎ／４シンボル期間のデータに対して上記４通りのチャネル推定値を順次適用する。これによって、伝播環境の悪化に伴って送信アンテナ数が減少したことにより生じた計算リソースの空きを有効に活用して、高速フェージングに対しても対応可能な精度の良い演算が実現される。

図５は上記のことを実現する受信機１６の構成の一例を示す。チャネル推定部３２は受信部３０において得られる受信データのうち、パイロットＣＨの期間における受信データに含まれるパイロット信号の振幅と位相からチャネル推定値ξ０を算出し、線形補間部３４は線形補間によりチャネル推定値ξ０，ξ１，ξ２，ξ３を算出する。チャネル推定値選択部３６は送信アンテナ数に応じて、送信アンテナ数が１本のときは前後のチャネル推定値の線形補間により得られるチャネル推定値ξ０，ξ１，ξ２，ξ３を選択し、それ以外の場合前後のチャネル推定値の平均により得られるチャネル推定値ξ０を選択してＭＩＭＯ分離部３８へ与える。ＭＩＭＯ分離部３８ではチャネル推定値選択部３６が選択したチャネル推定値を用いてデータＣＨの期間における受信データに対してＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小平均自乗誤差）アルゴリズム、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection：最尤検出）などの分離アルゴリズムを適用してチャネル分離を行う。

チャネル推定値選択部３６において用いる送信アンテナ数としては、送信側から制御チャネル上で送られる送信アンテナ数を用いることが可能であるが、チャネル推定部３２において、既知パターンと閾値以上の相関を有するものとして検出されるパイロット信号の数を送信アンテナ数として用いてもよい。

Claims

複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信されたデータのチャネル分離を行うＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）復調器であって、
受信データに基づきチャネル推定値を算出するチャネル推定器と、
該チャネル推定器が算出するチャネル推定値について、データを送信している送信アンテナの数に応じて、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更するチャネル推定値調整回路と、
該チャネル推定値調整回路により適用データ範囲が調整されたチャネル推定値を用いて受信データのＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ分離器とを具備するＭＩＭＯ復調器。
前記チャネル推定値調整回路は送信アンテナ数が減少したとき同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を狭くする請求項１記載のＭＩＭＯ復調器。
前記チャネル推定値調整回路は、前記チャネル推定器が算出したチャネル推定値を線形補間することにより、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を狭くする請求項２記載のＭＩＭＯ復調器。
前記チャネル推定値調整回路は、前記チャネル推定器が出力するチャネル推定値を線形補間する線形補間回路と、
送信アンテナ数に応じてチャネル推定器が出力するチャネル推定値および線形補間回路が出力するチャネル推定値のいずれか一方を選択してＭＩＭＯ分離器に与えるチャネル推定値選択器とを含む請求項３記載のＭＩＭＯ復調器。
複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信されたデータのチャネル分離を行うＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）復調方法であって、
受信データに基づきチャネル推定値を算出し、
算出されたチャネル推定値について、データを送信している送信アンテナの数に応じて同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更し、
適用データ範囲が調整されたチャネル推定値を用いて受信データのＭＩＭＯ分離を行うことを具備するＭＩＭＯ復調方法。