JP4889756B2 - Radio access system and mobile station apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式を用いた無線アクセスシステム及びその移動局装置に関する。   The present invention relates to a radio access system using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system and a mobile station apparatus thereof.

第3.9世代や第4世代等の次世代移動通信方式としてOFDM方式を用いた無線アクセス方式(OFDMAシステム)が有力視されている。
OFDMAシステムなどのサービスの面的展開を図るときに、周波数の有効利用を図るための各種の方法が知られている。
図12は、同一周波数を用いる基地局間距離を多くとり、同一周波数干渉を軽減することにより、周波数の地理的再利用率を向上させる方法の例を示す図であり、(a)はNセル周波数繰返し、(b)はFFR(Fractional Frequency Reuse:部分周波数繰り返し)の図である。
図12の(a)は、N=3の場合のNセル周波数繰返しを示しており、この場合、周波数利用率は概ね1/3となる。
図12の(b)に示すFFRの例は、共通の周波数帯域を4つに分割し、各セルの中心部では同一の周波数帯域を利用し、周辺部では他の周波数帯域を繰返し利用するものである。この場合の周波数利用率は概ね1/2となり、従来のNセル周波数繰返しに比べて、周波数利用率を改善することができる。
一方、図13は、リピテーションの例を示す図である。リピテーションは、同じデータをM回繰返し送信してSIRを向上することにより、全セルで共通の周波数帯域を使用する1セル周波数繰返しを実現する方法である。図示する例の場合には、1セル周波数繰返しであるため、周波数の地理的な再利用率は1となるが、M=3とされているため、時間軸を考慮した周波数利用率は概ね1/3となる。
As a next-generation mobile communication system such as the 3.9th generation and the 4th generation, a wireless access system (OFDMA system) using the OFDM system is considered promising.
Various methods are known for effective use of frequencies when a service such as an OFDMA system is developed.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a method for improving the geographical reuse rate of a frequency by increasing the distance between base stations using the same frequency and reducing the interference of the same frequency. (B) is a diagram of FFR (Fractional Frequency Reuse).
FIG. 12A shows N-cell frequency repetition when N = 3. In this case, the frequency utilization rate is approximately 1/3.
The example of FFR shown in FIG. 12B divides a common frequency band into four, uses the same frequency band at the center of each cell, and repeatedly uses other frequency bands at the peripheral part. It is. In this case, the frequency utilization factor is approximately ½, and the frequency utilization factor can be improved as compared with the conventional N-cell frequency repetition.
On the other hand, FIG. 13 is a diagram illustrating an example of repetition. The repetition is a method of realizing 1-cell frequency repetition using a common frequency band in all cells by repeatedly transmitting the same data M times to improve SIR. In the case of the example shown in the figure, the frequency reuse ratio is 1 because the cell frequency repetition is 1. However, since M = 3, the frequency utilization ratio considering the time axis is approximately 1. / 3.

また、希望信号と干渉信号のレプリカを用いて同一周波数干渉を高精度に除去するための干渉キャンセル技術が提案されている(特許文献1、2、非特許文献1)。
さらに、アダプティブアレーアンテナを用いて干渉波を抑圧する方法も知られている。これは、所望波方向の利得を増大させ、干渉波方向に対する利得を減少させる指向性パターンを適応的に制御することで、所望波を良好に受信する技術である。この方法は、第3世代以降の移動通信方式(DS−CDMA等)における周波数利用効率増大技術として大きな期待が寄せられている。
In addition, an interference cancellation technique for removing the same frequency interference with high accuracy using a replica of a desired signal and an interference signal has been proposed (Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1).
Furthermore, a method for suppressing an interference wave using an adaptive array antenna is also known. This is a technique for receiving a desired wave satisfactorily by adaptively controlling a directivity pattern that increases the gain in the desired wave direction and decreases the gain in the interference wave direction. This method is highly expected as a technology for increasing the frequency utilization efficiency in the third generation and later mobile communication systems (DS-CDMA and the like).

近年、送信機、受信機にそれぞれ複数のアンテナを持つMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)システムが注目されている。MIMOシステムにおける送信方法、すなわちマルチアンテナ送信方法にはいくつかの方法があり、単一のストリームを時空間符号化やビームフォーミングを行って送信することにより得られるダイバーシティ効果によってSN比を改善し、伝送の信頼性の向上を主眼とするMIMOダイバーシティと、複数のストリームを空間多重で送信することにより、伝送レートを向上させることを主眼とするMIMO空間多重に大別される(非特許文献3)。さらに近年では、MIMOダイバーシティとMIMO空間多重のハイブリッド型に位置づけられる方法も提案され、検討されている(非特許文献4、5)。なお、これらのマルチアンテナ送信方法及びその受信方法については非特許文献3及びその参考文献などに詳しく記載されているので、ここではこれらの詳細な説明は省略するが、MIMOシステムにおいては、同時に送信された複数の信号を高精度に分離・検出する技術、すなわち信号分離技術が実現に不可欠な要素技術の一つとして、様々な方法が提案され、検討が行われている(非特許文献3)。
MIMO空間多重における信号分離技術の代表例として、空間フィルタリングによる方法(ZF(zero-forcing)法、MMSE(minimum mean square error)法など)、最尤推定に基づく信号検出(最尤判定、MLD:maximum likelihood detection)法及びMIMOチャネル行列のMMSE QR分解とMアルゴリズムを用いたMMSE QRD−Mアルゴリズムに基づきMLD法からの特性劣化を抑えながら、MLD法に対する演算量の大幅な削減を実現する方法(MMSE−QRM−MLD法)などが知られている(非特許文献2、3)。
また、誤り訂正符号(チャネル符号)化されたMIMOシステムを対象とし、軟入力軟出力誤り訂正復号器の外部値を軟出力MIMO信号検出器に事前値としてフィードバックする最大事後確率(MAP:Maximum A posteriori Probability)推定に基づく繰り返し信号検出法(MAP検出法)が提案されており(非特許文献7)、該MAP検出の簡易化アルゴリズムとして、SD(Sphere Decoding)アルゴリズム(非特許文献7、10)や軟出力Mアルゴリズム(Soft-Output M-Algorithm)(非特許文献8)などが知られている。これらの手法では、誤り訂正MIMO空間多重における信号分離技術と誤り訂正復号技術を連携させることにより、前述のZF法、MMSE法、MLD法に比べて優れたMIMO伝送特性を実現できることが知られている。
さらに、OFDM方式にMIMOを適用したシステムや(非特許文献2、6)、軟入力軟出力誤り訂正復号の簡略化アルゴリズムも知られている(非特許文献11)。
In recent years, a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) system having a plurality of antennas for a transmitter and a receiver has attracted attention. There are several transmission methods in a MIMO system, that is, a multi-antenna transmission method. The signal-to-noise ratio is improved by the diversity effect obtained by transmitting a single stream by space-time coding or beamforming, It is roughly divided into MIMO diversity whose main purpose is to improve transmission reliability and MIMO spatial multiplexing whose main purpose is to improve the transmission rate by transmitting a plurality of streams by spatial multiplexing (Non-patent Document 3). . Furthermore, in recent years, a method positioned as a hybrid type of MIMO diversity and MIMO spatial multiplexing has been proposed and studied (Non-Patent Documents 4 and 5). Note that these multi-antenna transmission methods and the reception methods thereof are described in detail in Non-Patent Document 3 and the reference thereof, and thus detailed description thereof is omitted here, but in the MIMO system, transmission is performed simultaneously. As a technique for separating and detecting a plurality of signals with high accuracy, that is, as one of elemental techniques essential for realizing the signal separation technique, various methods have been proposed and studied (Non-patent Document 3). .
Representative examples of signal separation techniques in MIMO spatial multiplexing include spatial filtering methods (ZF (zero-forcing) method, MMSE (minimum mean square error) method, etc.), signal detection based on maximum likelihood estimation (maximum likelihood determination, MLD: (maximum likelihood detection) method and MMSE QRD-M algorithm using the MMSE QR decomposition of the MIMO channel matrix and the M algorithm. MMSE-QRM-MLD method) is known (Non-Patent Documents 2 and 3).
In addition, for a MIMO system that has been error-corrected code (channel code), the maximum a posteriori probability (MAP: Maximum A posteriori Probability) An iterative signal detection method (MAP detection method) based on estimation has been proposed (Non-Patent Document 7). As a simplified algorithm for MAP detection, an SD (Sphere Decoding) algorithm (Non-Patent Documents 7 and 10). And Soft-Output M-Algorithm (Non-Patent Document 8) are known. It is known that these techniques can realize superior MIMO transmission characteristics compared to the above-mentioned ZF method, MMSE method, and MLD method by linking the signal separation technology and error correction decoding technology in error correction MIMO spatial multiplexing. Yes.
Furthermore, a system in which MIMO is applied to the OFDM system (Non-Patent Documents 2 and 6) and a simplified algorithm for soft input / soft output error correction decoding are also known (Non-Patent Document 11).

無線アクセスシステムにおいて、無線周波数のより効率的な利用が求められている。
しかしながら、上述のように、図12及び図13に示した方法では、周波数利用率1を実現することは困難である。
セル間干渉除去により、リピテーションを用いずに1セル(セクタ)周波数繰返しを実現することができれば、OFDMAシステムにおける周波数利用率は大きく向上する。
従来の干渉キャンセル技術を利用してセル間干渉除去を行う方法も考えられるが、従来の干渉キャンセル技術、例えば非特許文献1に記載の技術は、OFDM方式を前提としてない。また、アダプティブアレーアンテナ等の空間フィルタリングを用いたセル間干渉抑圧技術において、同時に打ち消すことが可能な干渉波数は、(アレーアンテナの素子数−1)、すなわち、アレーの自由度だけしかなく多数の干渉波を抑圧するためには多くの素子数を用意する必要がある。アンテナ設置スペースを広くとることができない移動局側にアダプティブアレーアンテナ等で用いられるMMSE法等の線形信号処理に基づく空間フィルタリング技術を適用する場合には、この制約は厳しいものとなる。特に、送受で複数のアンテナを用いるMIMO構成を採用した場合には、複数の信号が同時に送信されている場合が多く、線形信号処理に基づく空間フィルタリングを用いた干渉抑圧技術では周辺セルからの干渉波への対応が困難となる。そのため、送信側及び受信側で用いられるアンテナ数について制約を受けない、最尤推定やMAP推定等の非線形信号処理に基づく干渉除去法を適用する必要がある。
OFDMにおいてセル間干渉除去を効率的に行うため、互いに異なる基地局から送信される希望信号と干渉信号の間で伝搬路におけるマルチパスを含めた受信タイミングずれ(タイミングオフセット)がOFDMのガードインターバル(GI)内に収まっていること、すなわちシンボル間同期がとれていることが望ましい。すなわち、希望信号と干渉信号の受信タイミングずれがOFDMのガードインターバル(GI)を超えると復調精度が大きく劣化するため、基地局間の同期制御が必要である。
There is a demand for more efficient use of radio frequencies in wireless access systems.
However, as described above, it is difficult to achieve a frequency utilization factor of 1 with the methods shown in FIGS.
If one cell (sector) frequency repetition can be realized without repetition by inter-cell interference cancellation, the frequency utilization factor in the OFDMA system is greatly improved.
Although a method of performing inter-cell interference cancellation using a conventional interference cancellation technique is also conceivable, the conventional interference cancellation technique, for example, the technique described in Non-Patent Document 1, does not assume the OFDM scheme. In addition, in the inter-cell interference suppression technology using spatial filtering such as an adaptive array antenna, the number of interference waves that can be canceled simultaneously is (the number of elements of the array antenna-1), that is, not only the degree of freedom of the array, In order to suppress the interference wave, it is necessary to prepare a large number of elements. This restriction becomes severe when a spatial filtering technique based on linear signal processing such as the MMSE method used in an adaptive array antenna or the like is applied to a mobile station that cannot take up a large antenna installation space. In particular, when adopting a MIMO configuration that uses multiple antennas for transmission and reception, multiple signals are often transmitted simultaneously, and interference suppression technology using spatial filtering based on linear signal processing causes interference from neighboring cells. It becomes difficult to respond to waves. Therefore, it is necessary to apply an interference cancellation method based on nonlinear signal processing such as maximum likelihood estimation and MAP estimation, which is not limited by the number of antennas used on the transmission side and the reception side.
In order to efficiently eliminate inter-cell interference in OFDM, a reception timing shift (timing offset) including a multipath in a propagation path between a desired signal and an interference signal transmitted from different base stations is an OFDM guard interval ( GI), that is, synchronization between symbols is desirable. That is, when the reception timing difference between the desired signal and the interference signal exceeds the OFDM guard interval (GI), the demodulation accuracy is greatly deteriorated, so that synchronization control between base stations is necessary.

また、高精度な干渉除去を実現するためには、受信側で検出すべき希望信号のパラメータ、すなわち自セル基地局における信号の変調方法・マルチアンテナ送信方法(例えば、送信アンテナ数やプレコーディング方法)等の送信方式だけでなく、考慮すべき干渉信号に関するパラメータ、すなわち干渉となる周辺セル基地局の数や各周辺セル基地局における信号の変調方法・マルチアンテナ送信方法等の送信方式を事前に把握する必要がある。送信方式が固定されている簡易なシステムであれば、受信側で変調方法やマルチアンテナ送信方法等の情報を改めて取得する必要はないが、少なくとも希望信号の受信レベルと比較して無視できない受信レベルの干渉信号の数(以下、干渉信号数)に関する情報については、基地局配置や伝搬環境によって変化するため、動的に取得する必要がある。
干渉信号数の情報を取得する方法として、受信信号を解析することにより推定することも可能であるが、その情報を取得するための方法は簡素化できることが望ましい。
一方、近年、変調方法や誤り訂正の符号化率等の送信方式を伝搬路の状態に応じて適応的に切替制御を行う適応伝送(リンクアダプテーション)を適用したシステムが増えつつあり、このようなシステムでは、適応的に切替わる送信方式を受信側で認識できるための仕組みは不可欠となっている。しかし、非特許文献1等に記載されている従来の干渉キャンセル技術を利用してセル間干渉除去を行う方法は、このような適応伝送を前提としていない。そのため、適応伝送を行うシステムにはそのまま適用できない課題がある。
In addition, in order to realize highly accurate interference cancellation, parameters of a desired signal to be detected on the receiving side, that is, a signal modulation method / multi-antenna transmission method (for example, the number of transmission antennas and a precoding method) ) Etc., as well as parameters related to interference signals to be considered, that is, the number of neighboring cell base stations that cause interference and the transmission methods such as the signal modulation method and multi-antenna transmission method in each neighboring cell base station. It is necessary to grasp. In a simple system with a fixed transmission method, there is no need to acquire information such as the modulation method and multi-antenna transmission method on the receiving side, but at least the reception level that cannot be ignored compared to the reception level of the desired signal Information regarding the number of interference signals (hereinafter referred to as the number of interference signals) varies depending on the base station arrangement and the propagation environment, and thus needs to be acquired dynamically.
As a method for acquiring the information on the number of interference signals, it is possible to estimate by analyzing the received signal, but it is desirable that the method for acquiring the information can be simplified.
On the other hand, in recent years, an increasing number of systems have applied adaptive transmission (link adaptation) that performs adaptive switching control of transmission methods such as modulation methods and error correction coding rates according to the state of the propagation path. In the system, a mechanism for enabling the receiving side to recognize the adaptively switched transmission method is essential. However, the method of performing inter-cell interference cancellation using the conventional interference cancellation technique described in Non-Patent Document 1 or the like does not assume such adaptive transmission. Therefore, there is a problem that cannot be directly applied to a system that performs adaptive transmission.

そこで、本発明者は、周辺セルからの干渉信号を除去するセル間干渉キャンセラ技術によりリピテーションを用いずに1セル周波数繰り返し(N=1)を実現することで、OFDMを用いた無線アクセスシステムにおける周波数利用率を大きく向上させた無線アクセスシステム、基地局装置及び移動局装置を提案した(特願2007−268108号、非特許文献9)。
この提案された無線アクセスシステムは、OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、移動局は、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に含まれる前記パイロット信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、前記取得したチャネル情報と前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報とに基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とをMLD(最尤検出法)などを用いて検出することにより、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段とを有し、分離されたこれらの複数信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去を実現するものである。
Therefore, the present inventor has realized a one-cell frequency repetition (N = 1) without using repetition by an inter-cell interference canceller technique for removing an interference signal from a neighboring cell, so that a radio access system using OFDM is used. Have proposed a radio access system, a base station apparatus, and a mobile station apparatus in which the frequency utilization rate is greatly improved (Japanese Patent Application No. 2007-268108, Non-Patent Document 9).
This proposed radio access system uses all the base stations that interfere with each other when a plurality of base stations use a common frequency band in downlink transmission in a radio access system in which a base station and a mobile station communicate with each other by OFDM. The transmission timing of the station is controlled so that the shift of the reception timing including the multipath of the signal from each base station in the mobile station falls within the OFDM guard interval. Each base station is a pilot including a pilot signal. The mobile station transmits an OFDM signal in which a control channel including control information necessary for communication with at least a mobile station and a traffic channel including user data information are multiplexed. The own cell base station based on the pilot signal included in the received signal in the pilot signal section Means for acquiring channel information between the own mobile station and between each neighboring cell base station that causes interference and the own mobile station, and the control channel is demodulated for the own cell base station and neighboring cell base stations that cause interference And means for acquiring the control information of the own cell base station and each neighboring cell base station that causes interference, the obtained channel information, the obtained own cell base station, and control information for each neighboring cell base station that causes interference Based on the above, the desired signal from the own cell base station is detected from the received signal by detecting the desired signal from the own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station using MLD (maximum likelihood detection method) or the like. The signal separation means for separating the signal and the interference signal from the neighboring cell base station is provided, and the interference signal removal from the neighboring cell is realized by taking out only the desired signal from the plurality of separated signals.

特開平8−331025号公報JP-A-8-331025 再表94/17600号公報No. 94/17600

Hitoshi Yoshino, Kazuhiko Fukawa, and Hiroshi Suzuki, "Interference Cancelling Equalizer (ICE) for Mobile Radio Communication," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.46, no.4, pp.849-861, Nov. 1997.Hitoshi Yoshino, Kazuhiko Fukawa, and Hiroshi Suzuki, "Interference Cancelling Equalizer (ICE) for Mobile Radio Communication," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.46, no.4, pp.849-861, Nov. 1997. Sunmei Sun, Yongmei Dai, Zhongding Lei, Kenichi Higuchi, and Hiroyuki Kawai, "Pseudo-Inverse MMSE Based QRD-M Algorithm for MIMO OFDM," in Proceedings of IEEE VTC2006-Spring, vol.3, pp.1545-1549, Melbourne, Australia, May 2006.Sunmei Sun, Yongmei Dai, Zhongding Lei, Kenichi Higuchi, and Hiroyuki Kawai, "Pseudo-Inverse MMSE Based QRD-M Algorithm for MIMO OFDM," in Proceedings of IEEE VTC2006-Spring, vol.3, pp.1545-1549, Melbourne , Australia, May 2006. Takeo OHGANE, Toshihiko NISHIMURA and Yasutaka OGAWA, "Applications of Space Division Multiplexing and Those Performance in a MIMO Channel", IEICE Transactions on Communications, Vol.E88-B, No.5, pp.1843-1851, May 2005.Takeo OHGANE, Toshihiko NISHIMURA and Yasutaka OGAWA, "Applications of Space Division Multiplexing and Those Performance in a MIMO Channel", IEICE Transactions on Communications, Vol.E88-B, No.5, pp.1843-1851, May 2005. E.N. Onggosanusi, A.G. Dabak, and T.M. Schmidl, "High Rate Space-time Block Coded Scheme: Performance and Improvement in Correlated Fading Channels," in Proccedings of IEEE WCNC2002, vol.1, pp.194-199, Orland, Florida, USA, March 2002.EN Onggosanusi, AG Dabak, and TM Schmidl, "High Rate Space-time Block Coded Scheme: Performance and Improvement in Correlated Fading Channels," in Proccedings of IEEE WCNC2002, vol.1, pp.194-199, Orland, Florida, USA , March 2002. M.V. Do, W.H. Chin, and Y. Wu, "Performance Study on a Hybrid Space Time Block Coded System", in Proceedings of IEEE ISWPC2006, Phuket, Thailand, Jan. 2006.M.V.Do, W.H.Chin, and Y. Wu, "Performance Study on a Hybrid Space Time Block Coded System", in Proceedings of IEEE ISWPC2006, Phuket, Thailand, Jan. 2006. A. van Zelst, R. van Nee and G.A. Awater, "Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM systems", in Proceedings of IEEE VTC2000-Spring vol.2, pp.1070-1074, Tokyo, Japan, May 2000.A. van Zelst, R. van Nee and G.A. Awater, "Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM systems", in Proceedings of IEEE VTC2000-Spring vol.2, pp.1070-1074, Tokyo, Japan, May 2000. H. Vikalo, B. Hassibi, and T. Kailath, "Iterative decoding for MIMO channels via modified sphere decoding", IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.3, no.6, pp.2299-2311, Nov. 2006.H. Vikalo, B. Hassibi, and T. Kailath, "Iterative decoding for MIMO channels via modified sphere decoding", IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.3, no.6, pp.2299-2311, Nov. 2006. K. K.Y. Wong and P.I. McLane, "Low-complexity space-time turbo equalization with the soft-output M-algorithm for frequency-selective channels", in Proceedings of IEEE ICC2005, vol.4, pp.2251-2255, Seoul, Korea, May 2005.KKY Wong and PI McLane, "Low-complexity space-time turbo equalization with the soft-output M-algorithm for frequency-selective channels", in Proceedings of IEEE ICC2005, vol.4, pp.2251-2255, Seoul, Korea, May 2005. M. Mikami and T. Fujii, "A downlink transmission method for OFDM cellular systems with inter-cell interference cancellation using simplified MLD based MMSE QRD-M algorithm," in Proceedings of IEEE VTC2008-Spring, pp.2011-2015, Marina Bay, Singapore, May. 2008.M. Mikami and T. Fujii, "A downlink transmission method for OFDM cellular systems with inter-cell interference cancellation using simplified MLD based MMSE QRD-M algorithm," in Proceedings of IEEE VTC2008-Spring, pp.2011-2015, Marina Bay , Singapore, May. 2008. B.M. Hochwald and S. ten Brink, "Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel," IEEE Transaction on Communications, vol.51, no.3, pp.389−399, March 2003.B.M.Hochwald and S. ten Brink, "Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel," IEEE Transaction on Communications, vol.51, no.3, pp.389-399, March 2003. A.J. Viterbi, "An intuitive justification and a simplified implementation of the MAP decoder for convolution codes," IEEE Journal Selected Areas in Communications, vol.16, pp.260−264, Feb. 1998.A.J.Viterbi, "An intuitive justification and a simplified implementation of the MAP decoder for convolution codes," IEEE Journal Selected Areas in Communications, vol.16, pp.260-264, Feb. 1998.

上記本発明者により提案された無線アクセスシステムによれば、希望信号のみならず干渉信号も検出して信号分離処理を行うことにより1セル周波数繰り返しを実現することができたが、より一層のスループット性能の向上が望まれている。
また、提案された無線アクセスシステムは、希望信号と干渉信号を分離する複数信号分離処理において誤り訂正復号処理との連携を行うものではなかった。
そこで、本発明は、複数信号分離処理において誤り訂正復号処理との連携を図り、OFDMセルラシステムの下りリンクにおける周波数利用率及びセル端のスループット性能の大幅な向上を実現することができる無線アクセスシステム及びその移動局装置を提供することを目的としている。
According to the radio access system proposed by the present inventor, one cell frequency repetition can be realized by detecting not only a desired signal but also an interference signal and performing signal separation processing. Improvement of performance is desired.
In addition, the proposed radio access system does not perform cooperation with error correction decoding processing in the multiple signal separation processing for separating the desired signal and the interference signal.
Therefore, the present invention aims at cooperation with error correction decoding processing in multiple signal separation processing, and can achieve a significant improvement in frequency utilization rate and cell edge throughput performance in the downlink of an OFDM cellular system. And it aims at providing the mobile station apparatus.

上記目的を達成するために、本発明の無線アクセスシステムは、OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、自局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を前記制御情報中に含ませて送信するように構成されており、前記移動局は、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、前記自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局から受信した制御情報を復調して各基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を取得する送信方式情報取得手段と、最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記送信方式情報取得手段により取得した情報を利用して、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現するものである
るいは、OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムであって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、トラフィックチャネルの送信方式に関する情報を自局に加えて干渉となる周辺セル基地局についても前記制御情報に含ませて送信するように構成されており、前記移動局は、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記自セル基地局から受信した制御情報を復調して取得した、自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報に基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現するものである。
In order to achieve the above object, a radio access system of the present invention is a radio access system in which a base station and a mobile station communicate with each other by OFDM, and uses a common frequency band in a plurality of base stations in downlink transmission. When the transmission timing of all the base stations that interfere with each other is controlled so that the shift in reception timing including the multipath of the signal from each base station in the mobile station falls within the OFDM guard interval, Each base station is an OFDM in which a pilot channel including a pilot signal, a control channel including at least control information necessary for communication with a mobile station, and a traffic channel including information of error correction encoded user data are multiplexed. It transmits a signal, and the information about the transmission scheme of the traffic channel of the local station in the control information Mase is configured to transmit, the mobile station, between on the basis of the received signal self-cell base station and the mobile station in the pilot signal section of the signal from each base station, and each peripheral to be interfering Means for acquiring channel information between the cell base station and the own mobile station, and demodulating the control channel for the own cell base station and the neighboring cell base station that causes interference, and each neighboring cell that causes the own cell base station and interference Means for obtaining the control information of the base station, and a transmission method for demodulating the control information received from the own cell base station and the neighboring cell base station causing interference to obtain information on the transmission method of the traffic channel of each base station includes an information acquisition unit, a maximum a posteriori (MAP) soft output MIMO signal detector and soft-input soft-output channel decoder that operates on the basis of the estimation algorithm, the obtained tea Using Le information and control information of each neighboring cell base station serving as the acquired own-cell base station and interference, by using the information acquired by the transmission method information obtaining means, desired from the own cell base station from the received signal Signal separation that separates the desired signal from its own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station by simultaneously detecting the signal and the interference signal from the neighboring cell base station by repeated signal detection based on maximum posterior probability estimation The soft input soft output channel decoding is an external log likelihood ratio, which is a difference between a posterior probability log likelihood ratio and a prior log likelihood ratio output from the soft output MIMO signal detector, as a prior input value. An external log likelihood ratio, which is the difference between the a posteriori logarithmic likelihood ratio output from the soft input soft output channel decoder and the prior input value, as the prior log likelihood ratio. Signal separation means configured to be input to the soft output MIMO signal detector, and by extracting only the desired signal from the signals separated by the signal separation means, the interference signal removal from the neighboring cells and the Demodulation of the desired signal from the cell base station is realized at the same time .
Or, a wireless access system base station and the mobile station performs communication using OFDM, when using a common frequency band in a plurality of base stations in the transmission of downlink interference become of all base stations to each other The transmission timing is controlled so that the shift of the reception timing including the multipath of the signal from each base station in the mobile station falls within the OFDM guard interval, and each base station has a pilot channel including a pilot signal and An OFDM signal in which at least a control channel including control information necessary for communication with a mobile station and a traffic channel including error correction encoded user data information are multiplexed, and a traffic channel transmission method information about by including in the control information also neighboring cell base station serving as interference in addition to the own station It is configured to transmit, the mobile station, between the self-cell base station and the mobile station based on the received signal in the pilot signal section of the signal from each base station, and each neighboring cell base serving as interference Means for acquiring channel information between the mobile station and the own mobile station, and demodulating the control channel with respect to the own cell base station and neighboring cell base stations that cause interference, and each neighboring cell base station that causes interference with the own cell base station And a soft output MIMO signal detector and a soft input / soft output channel decoder that operate based on a maximum a posteriori (MAP) estimation algorithm, the acquired channel information and the acquired self-information. using the control information of each neighboring cell base station as a cell base station and interference, said acquired by demodulating the control information received from the own cell base station, a self-cell base station and interference Based on the information about the transmission scheme of the traffic channel side cell base station, simultaneously detected from the received signal by repeating the signal detection based on maximum posterior probability estimation and interference signals from the desired signal and the peripheral cell base station from the own cell base station A signal separation means for separating a desired signal from the own cell base station and an interference signal from a neighboring cell base station, wherein a posterior probability log-likelihood ratio output from the soft output MIMO signal detector An external log likelihood ratio, which is a difference from the log likelihood ratio, is input to the soft input / soft output channel decoder as a pre-input value and output from the soft input / soft output channel decoder, Signal separation means configured to input an external log likelihood ratio, which is a difference from the prior input value, to the soft output MIMO signal detector as the prior log likelihood ratio. It has a shall be realized demodulation of the desired signal from the interference cancellation and the own-cell base station from the neighboring cell by taking out only the desired signal from the separated signal simultaneously by the signal separating means.

さらにまた、本発明の移動局装置は、OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける移動局装置であって、前記無線アクセスシステムは、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、また、各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、自局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を前記制御情報中に含ませて送信するようになされているものであり、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて、自セル基地局と自移動局との間、及び、干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報に含まれた、各基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報に基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現するものである。
Furthermore, the mobile station apparatus of the present invention is a mobile station apparatus in a radio access system in which a base station and a mobile station communicate with each other by OFDM, and the radio access system is common to a plurality of base stations in downlink transmission. When using this frequency band, the transmission timings of all base stations that interfere with each other should be within the OFDM guard interval so that the reception timing deviation including the multipath of the signal from each base station in the mobile station falls within the OFDM guard interval. Each base station is controlled, and each base station has a pilot channel including a pilot signal, a control channel including at least control information necessary for communication with the mobile station, and traffic including user-correction-encoded user data information. It transmits the OFDM signal and the channel are multiplexed, and the transmission scheme of the traffic channel of the local station The information is what is adapted to transmit included in the control information, based on the received signal in the pilot signal section of the signal from each base station, between the self-cell base station and the mobile station And means for acquiring channel information between each neighboring cell base station and its own mobile station causing interference, and demodulating the control channel for the own cell base station and neighboring cell base station causing interference, And means for obtaining the control information of each neighboring cell base station that causes interference, a soft output MIMO signal detector and a soft input soft output channel decoder that operate based on a maximum a posteriori probability (MAP) estimation algorithm, acquired channel information and said acquired using the control information of each neighboring cell base station as a self-cell base station and interference, each peripheral cell base serving as the acquired own-cell base station and interference It included in the control information, based on information relating to the transmission scheme of the traffic channel of each base station, the maximum a posteriori estimation and interference signals from the desired signal and the peripheral cell base station from the received signal the own cell base station A signal separation means for separating a desired signal from the own cell base station and an interference signal from a neighboring cell base station by simultaneously detecting by repetitive signal detection based on the posterior signal output from the soft output MIMO signal detector; The external log likelihood ratio, which is the difference between the probability log likelihood ratio and the prior log likelihood ratio, is input to the soft input soft output channel decoder as a prior input value and output from the soft input soft output channel decoder An external log likelihood ratio, which is the difference between the posterior probability log likelihood ratio and the prior input value, is input to the soft output MIMO signal detector as the prior log likelihood ratio. Signal separation means, and by extracting only the desired signal from the signals separated by the signal separation means, the interference signal removal from the neighboring cells and the demodulation of the desired signal from the own cell base station can be realized simultaneously. is there.

このような本発明の無線アクセスシステム及び移動局装置によれば、周辺セルからの同一周波数干渉を高精度に除去することが可能となるので、リピテーションを用いずに1セル(セクタ)周波数繰返しを実現することができ、OFDMAシステムにおける周波数利用率を大きく向上することができる。
すなわち、各基地局からの信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されていることにより、希望信号と干渉信号との間でシンボル同期がとれ、高精度な干渉除去が可能となる。
さらに、希望信号だけでなく干渉信号も検出して信号分離処理を行うことにより、高精度な干渉除去が可能となる。特に、最大事後確率(MAP)推定に基づき、軟入力軟出力チャネル復号器(軟入力軟出力誤り訂正復号器)から得られる希望信号及び干渉信号の各ビットの事後確率情報を軟出力MIMO信号分離器に対する事前確率情報としてフィードバックする繰返し処理を行うことにより、各ビットの事前確率情報を用いない従来の最尤推定に基づくMIMO信号分離(MLD:Maximum Likelihood Detection)に比べて、極めて高い信号分離精度を実現することが可能となる。さらに、OFDMシステムでは、一般に誤り訂正符号化後の信号が周波数方向にインターリーブされる。そのため、周波数選択性フェージング環境下において、受信信号のランダム度が増すため、畳み込み符号等のランダム誤りの訂正に適した誤り訂正符号を適用した場合、誤り訂正復号の精度が増し、その結果、本発明で用いられる繰り返し信号分離検出の効果を得やすいという効果もある。
さらにまた、自セルの基地局の制御チャネルを介して干渉となる各周辺セル基地局の送信アンテナ数や送信ストリーム数を制御情報に含めて通知することにより、受信側において各周辺セル基地局からの制御チャネルを復号することなく干渉局の送信アンテナ数や干渉信号のストリーム数をといった高精度な干渉除去を実現するために必要な情報を受信側で把握することが可能となる。
さらにまた、制御チャネルを介してトラフィックチャネルの変調方法、誤り訂正符号化(チャネル符号化)方式、マルチアンテナ伝送方法などの送信方式に関する情報を通知することにより、無線伝搬路の状態に応じた適応伝送を行う場合にも適用することが可能となる。
According to such a radio access system and mobile station apparatus of the present invention, it is possible to remove the same frequency interference from neighboring cells with high accuracy, so that one cell (sector) frequency repetition can be performed without using repetition. And the frequency utilization factor in the OFDMA system can be greatly improved.
In other words, by controlling the deviation of the reception timing of signals from each base station to be within the OFDM guard interval, symbol synchronization can be achieved between the desired signal and the interference signal, and highly accurate interference removal can be achieved. It becomes possible.
Furthermore, not only a desired signal but also an interference signal is detected and signal separation processing is performed, thereby enabling highly accurate interference removal. In particular, based on the maximum posterior probability (MAP) estimation, the posterior probability information of each bit of the desired signal and the interference signal obtained from the soft input soft output channel decoder (soft input soft output error correction decoder) is subjected to soft output MIMO signal separation. By performing an iterative process that feeds back as prior probability information for the detector, the signal separation accuracy is extremely higher than MIMO signal separation (MLD: Maximum Likelihood Detection) based on conventional maximum likelihood estimation that does not use prior probability information of each bit Can be realized. Further, in an OFDM system, generally, a signal after error correction coding is interleaved in the frequency direction. For this reason, since the randomness of the received signal is increased in a frequency selective fading environment, when an error correction code suitable for correcting a random error such as a convolutional code is applied, the accuracy of error correction decoding increases. There is also an effect that it is easy to obtain the effect of repeated signal separation detection used in the invention.
In addition, by transmitting the number of transmission antennas and the number of transmission streams of each neighboring cell base station that causes interference through the control channel of the base station of the own cell in the control information, each neighboring cell base station at the receiving side It is possible to obtain information necessary for realizing highly accurate interference removal such as the number of transmission antennas of interference stations and the number of streams of interference signals without decoding the control channel on the receiving side.
Furthermore, by adapting to the state of the radio channel by notifying information on the transmission method such as the traffic channel modulation method, error correction coding (channel coding) method, and multi-antenna transmission method via the control channel. The present invention can also be applied to transmission.

本発明の無線アクセスシステムの基本的な構成および移動局の受信処理の基本概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic composition of the radio | wireless access system of this invention, and the basic concept of a receiving process of a mobile station. 本発明の無線アクセスシステムの第1の実施の形態について説明するための図であり、(a)は本発明の無線アクセスシステムの第1の実施の形態の構成、(b)は基地局から送信される信号のフォーマットの一例を示す図である。It is a figure for demonstrating 1st Embodiment of the radio | wireless access system of this invention, (a) is the structure of 1st Embodiment of the radio | wireless access system of this invention, (b) is transmitted from a base station It is a figure which shows an example of the format of the signal performed. 本発明の無線アクセスシステムの第2の実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment of the radio | wireless access system of this invention. 本発明の無線アクセスシステムの第3の実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 3rd Embodiment of the radio | wireless access system of this invention. 本発明の無線アクセスシステムにおける基地局装置及び移動局装置の構成例を示す図であり、(a)は基地局における送信機の構成例を示すブロック図、(b)は移動局における受信機の構成例を示すブロック図である。It is a figure which shows the structural example of the base station apparatus in the radio | wireless access system of this invention, and a mobile station apparatus, (a) is a block diagram which shows the structural example of the transmitter in a base station, (b) is a block diagram of the receiver in a mobile station It is a block diagram which shows the example of a structure. 本発明におけるセル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器の構成の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the structure of the repetition signal detection with an inter-cell interference cancellation function in this invention, and a channel decoder. 本発明の移動局受信機におけるセル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the iterative signal detection with an inter-cell interference cancellation function and channel decoder in the mobile station receiver of this invention. 本発明の無線アクセスシステムに関するシミュレーションのための評価用システムモデルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system model for evaluation for the simulation regarding the radio | wireless access system of this invention. 本発明の無線アクセスシステムに関するシミュレーション諸元を示す図である。It is a figure which shows the simulation item regarding the radio | wireless access system of this invention. 本発明の無線アクセスシステムに関するシミュレーション結果であるブロック誤り率特性を示す図である。It is a figure which shows the block error rate characteristic which is a simulation result regarding the radio | wireless access system of this invention. 本発明の無線アクセスシステムに関するシミュレーション結果であるスループット特性を示す図である。It is a figure which shows the throughput characteristic which is a simulation result regarding the radio | wireless access system of this invention. 周波数の空間利用率を向上させる従来の方法について説明するための図であり、(a)はNセル周波数繰返し、(b)はFFRの例を示す図である。It is a figure for demonstrating the conventional method which improves the space utilization factor of a frequency, (a) is N cell frequency repetition, (b) is a figure which shows the example of FFR. リピテーションについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating repetition.

図1は、本発明の無線アクセスシステムの基本的な構成について説明するための図である。
図1において、1は移動局3が在圏する基地局(自セル基地局)、2は前記基地局1に隣接する基地局(周辺セル基地局)、3は移動局である。
本発明の無線アクセスシステムはOFDM変調を用いたセルラシステムの下りリンクを対象としている。そして、図1に示すように、本システムを用いて全てのセルで共通の周波数帯域f0を使用する1セル周波数繰り返し方式とされている。そして、各基地局1、2は、移動局3における各基地局1、2から送信される信号の受信タイミングのずれが可能な限りOFDMのガードインターバル(GI)内に収まるように、同期制御されている。また、各基地局1、2は、それぞれに属する移動局に対して、同一周波数のサブキャリア上で誤り訂正符号化が施されたユーザデータを送信する。
図示するように、移動局3には、自セル基地局1から送信される希望信号sと周辺セル基地局2から送信される干渉信号uが同時に受信される。希望信号sと干渉信号uは同一周波数帯のOFDM信号である。本発明の無線アクセスシステムの移動局3は、受信信号(s+u)(ただし実際には、このsおよびuは無線伝搬路におけるフェージングによる歪を受けている)に対してMAP推定に基づく繰り返し信号検出法(MAP検出法)を用いて、希望信号sと干渉信号uを同時に推定した後、希望信号sのみを取り出すことで、干渉信号uの除去と希望信号sの高精度な復号を実現している。
すなわち、本発明の移動局3は、OFDMの各サブキャリアごとに、前記自セル基地局1から送信された希望信号と前記周辺セル基地局2から送信された干渉信号をMIMOシステムにおける複数のアンテナから送信された信号とみなし、MAP検出法に基づく信号分離技術を用いて希望信号と干渉信号の両方を推定し、そのうちの自セル基地局1からの希望信号の推定結果を取り出すことで、希望信号を復調する。
これにより、リピテーションを用いることなく、1セル周波数繰返しを実現できる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a radio access system according to the present invention.
In FIG. 1, 1 is a base station where the mobile station 3 is located (own cell base station), 2 is a base station adjacent to the base station 1 (peripheral cell base station), and 3 is a mobile station.
The radio access system of the present invention is intended for the downlink of a cellular system using OFDM modulation. As shown in FIG. 1, the present system is used as a one-cell frequency repetition method that uses a common frequency band f0 in all cells. The base stations 1 and 2 are synchronously controlled so that the reception timing shift of signals transmitted from the base stations 1 and 2 in the mobile station 3 is within the OFDM guard interval (GI) as much as possible. ing. In addition, each base station 1 and 2 transmits user data that has been subjected to error correction coding on subcarriers of the same frequency, to the mobile stations belonging thereto.
As shown in the figure, the mobile station 3 receives the desired signal s transmitted from the own cell base station 1 and the interference signal u transmitted from the neighboring cell base station 2 at the same time. The desired signal s and the interference signal u are OFDM signals in the same frequency band. The mobile station 3 of the radio access system according to the present invention detects the repetitive signal based on the MAP estimation for the received signal (s + u) (in actuality, s and u are distorted by fading in the radio propagation path). Using the method (MAP detection method), the desired signal s and the interference signal u are estimated at the same time, and then only the desired signal s is extracted to achieve the removal of the interference signal u and the highly accurate decoding of the desired signal s. Yes.
That is, the mobile station 3 according to the present invention transmits, for each OFDM subcarrier, a desired signal transmitted from the own cell base station 1 and an interference signal transmitted from the neighboring cell base station 2 to a plurality of antennas in a MIMO system. The signal is estimated by using the signal separation technique based on the MAP detection method and estimating both the desired signal and the interference signal, and extracting the estimation result of the desired signal from the own cell base station 1. Demodulate the signal.
Thereby, 1-cell frequency repetition is realizable without using repetition.

そして、自セル基地局1からの希望信号sと周辺セル基地局2から干渉信号uの成分が混合された受信信号から、干渉信号成分を容易に除去することができるように、本発明の無線アクセスシステムにおいては、各基地局から送信される信号のマルチパス遅延を含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル(GI)内に収まるように、各基地局において送信タイミングを制御している(基地局間同期制御)。また、事前に干渉信号のパラメータを把握することができるように、各基地局から送信方式に関する情報を移動局に通知するようにしている。
なお、以上の説明では、周辺セル基地局2が一つであるものとして説明したが、周辺セル基地局2の数は複数であっても同様に取り扱うことができる。また、本発明における信号検出法の適用効果を発揮するためには、複数信号分離における干渉信号の推定精度を向上させる必要がある。干渉信号の推定精度を向上させるため、同一セル内の複数のユーザに対して異なる周波数のサブキャリアを割り当てることにより、複数ユーザを多重するOFDMA方式へ適用する場合には、互いにセル間干渉を引き起こすユーザに対し、各基地局が連携して同じ数かつ同一周波数のサブキャリアが割り当てられることが望ましい。
Then, the radio signal of the present invention can be easily removed from the received signal in which the desired signal s from the own cell base station 1 and the interference signal u component from the neighboring cell base station 2 are mixed. In the access system, the transmission timing is controlled in each base station so that the deviation of the reception timing including the multipath delay of the signal transmitted from each base station falls within the OFDM guard interval (GI) ( Inter-base station synchronization control). In addition, information on the transmission method is notified from each base station to the mobile station so that the parameters of the interference signal can be grasped in advance.
In the above description, it is assumed that there is only one neighboring cell base station 2. However, even if there are a plurality of neighboring cell base stations 2, they can be handled in the same manner. Further, in order to exert the application effect of the signal detection method in the present invention, it is necessary to improve the estimation accuracy of the interference signal in the multiple signal separation. In order to improve the estimation accuracy of the interference signal, by assigning subcarriers of different frequencies to a plurality of users in the same cell, when applied to an OFDMA scheme in which a plurality of users are multiplexed, inter-cell interference occurs. It is desirable that sub-carriers of the same number and the same frequency are allocated to the user in cooperation with each base station.

このような本発明の無線アクセスシステムの第1の実施の形態について、図2を参照して説明する。
図2において、(a)は本発明の無線アクセスシステムの第1の実施の形態の概略構成を示す図であり、(b)は基地局から送信される信号のフォーマットの一例を示す図である。
図2の(a)に示すように、自セル基地局1には1又は複数本のアンテナ4が設けられており、周辺セル基地局2には1又は複数本のアンテナ5が設けられている。自セル基地局1のアンテナ4及び周辺セル基地局2のアンテナ5から送信された信号は、移動局3に設けられた1又は複数本のアンテナ6で受信される。また、各基地局間は、コアネットワーク7で接続されている。各基地局1、2は、コアネットワーク7を介して各種情報を共有することができる。また、各基地局間では、例えば、GPSを用いて基地局間の同期制御が行われており、移動局3におけるマルチパスを含めた各基地局からの信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル以内となるように送信タイミングが制御されている。
A first embodiment of such a radio access system of the present invention will be described with reference to FIG.
2A is a diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the radio access system of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing an example of a format of a signal transmitted from a base station. .
As shown in FIG. 2A, the own cell base station 1 is provided with one or more antennas 4, and the neighboring cell base station 2 is provided with one or more antennas 5. . Signals transmitted from the antenna 4 of the own cell base station 1 and the antenna 5 of the neighboring cell base station 2 are received by one or a plurality of antennas 6 provided in the mobile station 3. Each base station is connected by a core network 7. The base stations 1 and 2 can share various information via the core network 7. In addition, synchronization control between base stations is performed between the base stations using, for example, GPS, and a shift in reception timing of signals from the base stations including multipath in the mobile station 3 is an OFDM guard. The transmission timing is controlled to be within the interval.

図2の(b)は、各基地局から送信される信号のチャネル構成の例であり、各基地局1、2は下りリンクにおいて、パイロットチャネル11、主に同一セル内の全てのユーザに共通の制御情報を送信する共通制御チャネル(あるいは報知チャネル)と主にユーザ毎に固有の個別制御情報を送信する個別制御チャネル(以下、上記共通制御チャネル(あるいは報知チャネル)及び上記個別制御チャネルを単に「制御チャネル」という)12、及び、トラフィックチャネル13を含む信号を移動局に向けて送信する。なお、この例では、パイロットチャネル11及び制御チャネル12はトラフィックチャネル13に対し、単純に時間多重された概念で表記しているが必ずしもこの構成に従う必要はない。例えば、パイロットチャネル11については、時間軸上やサブキャリア上で散在させてトラフィックチャネル13に対し多重するスキャッタードパイロット構成としたり、トラフィックチャネルについては、ある特定のサブキャリアの特定のタイミングのみに割り当てる構成とする方法等が考えられる。
また、前記パイロットチャネル11及び前記制御チャネル12の信号は、自セル基地局1から送信される信号も周辺セル基地局2から送信される信号もともに移動局3において復調することができることが必要とされる。したがって、パイロットチャネル11及び制御チャネル12は、互いに送信タイミングをずらすTDMA的な技術を用いたり、これらのチャネルを互いに異なる符号を用いて拡散するCDMA的な技術などを用いて、これらのチャネルが基地局間及び送信アンテナ間の干渉量を減らし、各基地局及び各送信アンテナからの信号が移動局側で識別可能となるように送信される必要がある。また、制御チャネル12については、符号化率の低い誤り訂正符号を用いて送信する等の方法を用いることにより、大きな干渉が存在する場合にも、各基地局の制御チャネルに含まれる信号をそれぞれ正しく識別できるようにすることもできる。
FIG. 2B is an example of a channel configuration of a signal transmitted from each base station, and each base station 1 and 2 is common to all users in the pilot channel 11 mainly in the same cell in the downlink. A common control channel (or broadcast channel) for transmitting the control information and an individual control channel (hereinafter referred to as the common control channel (or broadcast channel) and the individual control channel) for transmitting individual control information specific to each user. (Referred to as “control channel”) 12 and a signal including the traffic channel 13 are transmitted to the mobile station. In this example, the pilot channel 11 and the control channel 12 are simply expressed as a time-multiplexed concept with respect to the traffic channel 13, but it is not always necessary to follow this configuration. For example, the pilot channel 11 has a scattered pilot configuration in which the pilot channel 11 is scattered on the time axis and subcarriers and multiplexed on the traffic channel 13, or the traffic channel is only at a specific timing of a specific subcarrier. A method of assigning a configuration is conceivable.
In addition, the signals of the pilot channel 11 and the control channel 12 need to be able to be demodulated by the mobile station 3 in both the signal transmitted from the own cell base station 1 and the signal transmitted from the neighboring cell base station 2. Is done. Therefore, the pilot channel 11 and the control channel 12 use a TDMA technique in which transmission timings are shifted from each other, or a CDMA technique in which these channels are spread using different codes. It is necessary to reduce the amount of interference between stations and between transmission antennas, and to transmit signals so that signals from each base station and each transmission antenna can be identified on the mobile station side. In addition, for the control channel 12, by using a method such as transmission using an error correction code with a low coding rate, the signal included in the control channel of each base station can be transmitted even when there is large interference. It can also be made to identify correctly.

パイロットチャネル11は、送信側及び受信側に既知のパイロット信号(パイロットシンボル)を送信するためのチャネルであり、各基地局及び送信アンテナごとに固有のパイロットシンボルが各サブキャリアで送信される。移動局3は、パイロット信号を受信することにより、信号の受信タイミングの検出、及び、無線伝搬路における振幅及び位相の変動量の推定(チャネル推定)を行うことができる。
制御チャネル12は、主にシステムの制御のために必要な情報、同一セル内の全てのユーザに共通の制御情報を報知するための共通制御チャネル(あるいは報知チャネル)や、主にユーザ毎に個別の制御情報を所望のユーザ端末に通知するための個別制御チャネル等から構成される。セル間干渉除去を行うためには、事前に検出すべき希望信号のパラメータだけでなく、除去すべき干渉信号のパラメータを把握する必要がある。少なくとも、送信方式が固定されている簡易なシステムであっても、送信アンテナ数等の自セル基地局と移動局の通信に必要な最低限の制御情報及び除去すべき干渉信号数を事前に把握する必要がある。本発明の第1の実施の形態は、変調方法やマルチアンテナ送信方法等の送信方式が固定された適応伝送を用いない簡易なシステムについてのものであるため、この第1の実施の形態においては、各基地局は自基地局の送信信号数(送信側でビームフォーミングを用いない簡易な空間分割多重方式では、送信アンテナ数に対応するため、以下、単に送信アンテナ数とする)の情報を制御チャネル12を用いて移動局に送信するようにしている。また、本発明の他の実施の形態においては、この制御チャネル12を介して、自局についての送信方式に関する情報やさらには干渉となる周辺セル基地局の送信アンテナ数の情報及び送信方式に関する情報が送信されるが、これらについては後述する。
トラフィックチャネル13は、ユーザデータの伝送に用いられるチャネルである。各基地局は、ユーザデータを誤り訂正符号化して送信する機能とOFDM変調して送信する機能を有しており、誤り訂正符号化されたユーザデータが、サブキャリア単位でI/Qマッピングされ、時間領域の信号に変換されてトラフィックチャネル13を介して移動局3に送信される。なお、誤り訂正符号化方式としては、軟入力軟出力誤り訂正復号を行うことができるものであればどのような方式であっても良く、例えば、畳み込み符号、ターボ符号、LDPC(低密度パリティチェック)符号などを用いることができる。
The pilot channel 11 is a channel for transmitting a known pilot signal (pilot symbol) to the transmission side and the reception side, and a unique pilot symbol is transmitted on each subcarrier for each base station and transmission antenna. By receiving the pilot signal, the mobile station 3 can detect the reception timing of the signal and estimate the fluctuation amount of the amplitude and phase in the radio propagation path (channel estimation).
The control channel 12 is mainly information necessary for system control, a common control channel (or broadcast channel) for broadcasting control information common to all users in the same cell, and mainly for each user. This is composed of an individual control channel for notifying the desired user terminal of the control information. In order to cancel inter-cell interference, it is necessary to grasp not only the parameters of the desired signal to be detected in advance but also the parameters of the interference signal to be removed. At least, even in a simple system with a fixed transmission method, the minimum control information necessary for communication between the own cell base station and the mobile station, such as the number of transmission antennas, and the number of interference signals to be removed are known in advance. There is a need to. The first embodiment of the present invention relates to a simple system that does not use adaptive transmission in which a transmission method such as a modulation method or a multi-antenna transmission method is fixed. In this first embodiment, Each base station controls information on the number of transmission signals of its own base station (in the simple spatial division multiplexing method that does not use beamforming on the transmission side, since it corresponds to the number of transmission antennas, hereinafter, it is simply referred to as the number of transmission antennas). The channel 12 is used for transmission to the mobile station. In another embodiment of the present invention, information on the transmission method for the own station, information on the number of transmission antennas of neighboring cell base stations that cause interference, and information on the transmission method are transmitted via the control channel 12. Will be described later.
The traffic channel 13 is a channel used for transmitting user data. Each base station has a function of transmitting user data after performing error correction coding and a function of transmitting data after performing OFDM modulation, and the user data subjected to error correction coding is subjected to I / Q mapping in units of subcarriers, It is converted into a time domain signal and transmitted to the mobile station 3 via the traffic channel 13. The error correction coding method may be any method as long as it can perform soft input / soft output error correction decoding. For example, a convolutional code, a turbo code, LDPC (low density parity check), ) Can be used.

移動局3では、セルサーチの段階で自移動局が属するセルの基地局、すなわち自セル基地局1だけでなく、干渉となる基地局、すなわち周辺セル基地局2の存在を認識する。ユーザデータの伝送時には、自セル基地局1及び周辺セル基地局2からそれぞれ送信されるパイロットチャネル11の信号を受信し復調することにより、基地局1、2から送信された信号の受信タイミングを検出するとともに、自セル基地局1の各送信アンテナ4及び周辺セル基地局2の各送信アンテナ5から自局の各受信アンテナ6までのサブキャリアごとのチャネル推定を行い、チャネル行列を得ることができる。
そして、チャネル推定の結果に基づいて自セル基地局1及び周辺セル基地局2からそれぞれ送信される制御チャネル12の信号を受信し復調することにより、自セル基地局1と移動局3の通信に必要な最低限の制御情報及び周辺セル基地局2から送信された信号のパラメータを認識する。これにより、希望信号数と干渉信号数をそれぞれ認識し、取得することができる。なお、自セル基地局1と移動局3の通信に必要な最低限の制御情報としては、例えば、自セル基地局1の移動局3に対するOFDMのサブキャリア割当情報や送信アンテナ数の情報等が考えられる。
The mobile station 3 recognizes not only the base station of the cell to which the mobile station belongs, that is, the own cell base station 1 but also the base station that causes interference, that is, the neighboring cell base station 2 at the cell search stage. When transmitting user data, the reception timing of the signals transmitted from the base stations 1 and 2 is detected by receiving and demodulating the pilot channel 11 signals transmitted from the own cell base station 1 and the neighboring cell base station 2 respectively. In addition, channel estimation can be performed for each subcarrier from each transmitting antenna 4 of the own cell base station 1 and each transmitting antenna 5 of the neighboring cell base station 2 to each receiving antenna 6 of the own station, and a channel matrix can be obtained. .
Then, by receiving and demodulating the signal of the control channel 12 transmitted from the own cell base station 1 and the neighboring cell base station 2 based on the result of channel estimation, the communication between the own cell base station 1 and the mobile station 3 is achieved. It recognizes the minimum necessary control information and parameters of signals transmitted from the neighboring cell base station 2. Thereby, the number of desired signals and the number of interference signals can be recognized and acquired. The minimum control information necessary for communication between the own cell base station 1 and the mobile station 3 includes, for example, OFDM subcarrier allocation information for the mobile station 3 of the own cell base station 1 and information on the number of transmission antennas. Conceivable.

移動局3は、軟出力MIMO信号検出器と軟入力軟出力チャネル復号器とを備え、上述のようにして得られたチャネル行列と、取得した希望信号数と干渉信号数の情報とに基づいて、MAP(最大事後確率)推定に基づく繰り返し信号検出法を用いて希望信号と干渉信号を推定し、希望信号と干渉信号を分離し、分離されたこれらの複数信号から、自セル基地局1からの希望信号成分のみを取り出すことで、セル間干渉信号除去と自セル基地局1からの希望信号の復調を同時に実現する。
ここで、本来のMAP推定による繰り返し信号検出法(MAP検出)に限られることはなく、MAP検出を簡略化したSphere Decoding法(非特許文献7、10)及びSoft-Output M-Algorithm(非特許文献8)などを用いるようにしてもよい。また、軟入力軟出力チャネル復号(軟入力軟出力誤り訂正復号)アルゴリズムとしては、BCJRアルゴリズム、Max Log-MAPアルゴリズム、SOVA(Soft-Output Viterbi Algorithm)などのアルゴリズムが知られているが、このいずれかのアルゴリズム、あるいはこれらを変形改良したものを使用することができる。
The mobile station 3 includes a soft output MIMO signal detector and a soft input soft output channel decoder, and is based on the channel matrix obtained as described above, and the acquired information on the number of desired signals and the number of interference signals. The desired signal and the interference signal are estimated using the iterative signal detection method based on the MAP (maximum posterior probability) estimation, the desired signal and the interference signal are separated, and from the plurality of separated signals, the own cell base station 1 By extracting only the desired signal component, the inter-cell interference signal removal and the demodulation of the desired signal from the own cell base station 1 are realized at the same time.
Here, the repetitive signal detection method (MAP detection) based on the original MAP estimation is not limited, and the Sphere Decoding method (Non-Patent Documents 7 and 10) and the Soft-Output M-Algorithm (Non-patent Document) that simplify the MAP detection. Document 8) may be used. As soft input / soft output channel decoding (soft input / soft output error correction decoding) algorithms, algorithms such as BCJR algorithm, Max Log-MAP algorithm, SOVA (Soft-Output Viterbi Algorithm) are known. These algorithms, or modified versions of these algorithms can be used.

次に、ランクアダプテーション(適応サブストリーム数制御)を含むリンクアダプテーション(適応変調及び適応符号化率制御)が適用されたシステムを対象とする本発明の第2及び第3の実施の形態について説明する。ランクアダプテーション(適応サブストリーム数制御)を含むリンクアダプテーション(適応変調及び適応符号化率制御)が適用されたシステムを対象とする場合には、移動局側で、希望信号の送信方式(変調方式、誤り訂正符号化方式、MIMO空間多重・時空間符号化方式等)に関する情報のみならず、干渉源となる周辺セル基地局(干渉局)でトラフィックチャネルに用いられている送信方式(変調方式、誤り訂正符号化方式、MIMO空間多重・時空間符号化方式等)に関する情報を事前に把握しておくことが、高精度なセル間干渉除去を行うために必要である。   Next, second and third embodiments of the present invention for a system to which link adaptation (adaptive modulation and adaptive coding rate control) including rank adaptation (adaptive substream number control) is applied will be described. . When targeting a system to which link adaptation (adaptive modulation and adaptive coding rate control) including rank adaptation (adaptive substream number control) is applied, the mobile station transmits a desired signal transmission scheme (modulation scheme, Not only information related to error correction coding schemes, MIMO spatial multiplexing / space-time coding schemes, etc., but also transmission schemes used for traffic channels in neighboring cell base stations (interference stations) as interference sources (modulation schemes, errors) It is necessary to grasp in advance information on correction coding schemes, MIMO spatial multiplexing / space-time coding schemes, etc.) in order to perform highly accurate inter-cell interference cancellation.

図3は、本発明の無線アクセスシステムの第2の実施の形態の構成を示す図である。この実施の形態においては、各基地局1、2は、前記制御チャネル12を介して、自局の送信アンテナ数の情報に加えて、自局の送信方式(変調方式、誤り訂正符号化方式、空間多重・時空間符号化方式等)に関する情報を送信する。これにより、移動局3は、自セル基地局1からの制御チャネル12の情報及び周辺セル基地局2からの制御チャネル12の受信信号を復号することにより、自セル基地局1及び周辺セル基地局2からのそのサブキャリアの送信信号の変調方式、誤り訂正符号化方式、空間多重・時空間符号化方式等などの送信方式に関する情報を取得することが可能となる。
これにより、伝搬路の状態に応じて最適な送信方式を選択して伝送を行うリンクアダプテーションを適用する場合に、希望信号だけでなく干渉信号の送信方式を識別することが可能となり、高精度なセル間干渉信号除去を行うことができる。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the wireless access system of the present invention. In this embodiment, each base station 1, 2, in addition to the information on the number of transmission antennas of its own station, via its control channel 12, its own transmission scheme (modulation scheme, error correction coding scheme, Information related to space multiplexing / space-time coding system, etc.) is transmitted. Thereby, the mobile station 3 decodes the information of the control channel 12 from the own cell base station 1 and the received signal of the control channel 12 from the neighboring cell base station 2, thereby It is possible to acquire information relating to a transmission scheme such as a modulation scheme, an error correction coding scheme, a spatial multiplexing / space-time coding scheme, etc.
This makes it possible to identify not only the desired signal but also the interference signal transmission method when applying link adaptation in which transmission is performed by selecting the optimal transmission method according to the state of the propagation path. Inter-cell interference signal cancellation can be performed.

図4は、本発明の無線アクセスシステムの第3の実施の形態の構成を示す図である。
この実施の形態においては、自セル基地局1が、自局の送信アンテナ数の情報及び自局の前記送信方式に関する情報に加えて、干渉となる周辺セル基地局2の送信アンテナ数の情報及びその前記送信方式に関する情報を、前記制御チャネル12を介して移動局3に通知するようにしている。各基地局が前記コアネットワーク7経由で同一周波数を用いる送信アンテナ数の情報や前記送信方式に関する情報などの情報を相互に交換することにより、自セル基地局1は、前記コアネットワーク7を介して周辺セル基地局2の各サブキャリアで使用される送信アンテナ数の情報や送信方式に関する情報を得ることができる。自セル基地局1は、このようにして取得した周辺セル基地局の送信アンテナ数の情報及び前記送信方式に関する情報を自局に属する移動局3に通知する。
これにより、移動局3は、自セル基地局1からの制御チャネル12に含まれている情報を復調することにより干渉局(周辺セル基地局)2の送信アンテナ数の情報及び前記送信方式に関する情報を取得することが可能となる。前記図3に示した実施の形態においては、周辺セル基地局2と移動局3の間のチャネル推定及び周辺セル基地局2からの制御チャネル12の情報を復調後、復号する処理が必要であったのに対し、これらの処理を行うことなく周辺セル基地局2の送信アンテナ数及び前記送信方式に関する情報を得ることができるため、受信信号処理が簡易となり、干渉信号数の情報の取得が容易となる。
なお、適応伝送(リンクアダプテーション)を適用していない場合には、周辺セル基地局の送信アンテナ数の情報のみを自セル基地局1の制御チャネル12を用いて移動局3に通知するようにすればよい。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the wireless access system of the present invention.
In this embodiment, in addition to the information on the number of transmission antennas of the own station and the information on the transmission method of the own station, the own cell base station 1 has information on the number of transmission antennas of the neighboring cell base station 2 that causes interference Information regarding the transmission method is notified to the mobile station 3 via the control channel 12. Each base station exchanges information such as information on the number of transmission antennas that use the same frequency via the core network 7 and information on the transmission method, so that the own cell base station 1 passes through the core network 7. Information on the number of transmission antennas used on each subcarrier of the neighboring cell base station 2 and information on the transmission method can be obtained. The own cell base station 1 notifies the mobile station 3 belonging to the own station of the information on the number of transmission antennas of the neighboring cell base stations and the information on the transmission method obtained in this way.
As a result, the mobile station 3 demodulates the information contained in the control channel 12 from the own cell base station 1, thereby information on the number of transmission antennas of the interference station (neighboring cell base station) 2 and information on the transmission scheme. Can be obtained. In the embodiment shown in FIG. 3, channel estimation between the neighboring cell base station 2 and the mobile station 3 and information on the control channel 12 from the neighboring cell base station 2 are demodulated and then decoded. On the other hand, since it is possible to obtain information on the number of transmission antennas of the neighboring cell base station 2 and the transmission method without performing these processes, reception signal processing is simplified, and acquisition of information on the number of interference signals is easy. It becomes.
When adaptive transmission (link adaptation) is not applied, only the information on the number of transmitting antennas of the neighboring cell base stations is notified to the mobile station 3 using the control channel 12 of the own cell base station 1. That's fine.

図2、図3、図4では、各基地局は異なる場所に設置し、オムニセル構成を用いることを前提とした記載となっているが、異なる複数の基地局を同一の場所(サイト)に設置し、基地局アンテナの指向性や場所により、各基地局がカバーするエリアを互いにシフトさせるセクタセル構成への適用も可能である。セクタセル構成を適用する場合、複数の基地局が同じ場所にあるため、コアネットワーク7を介さずに基地局間同期(セクタ間同期)を実現できる。
また、第3の実施の形態を上記セクタセル構成に適用した場合、コアネットワーク7を介さずに周辺セル(他セクタ)の送信信号方式に関する基地局間の情報転送が実現できるため、基地局間の情報転送における遅延問題を大きく軽減できる。そのため、第3の実施形態は、セクタセル構成における同一サイトのセル間干渉(セクタ間干渉)の実現が極めて容易にできるという特徴を持つ。一方、近年の基地局装置のRF部は、RRH(Remote Radio Head)と呼ばれる方式も使われており、RRH方式では、基地局のベースバンド部とRF部は光ファイバ等で接続されるため、必ずしも同じサイトに設置される必要はない。RRH方式では、適用各基地局のRF部分のみ基地局アンテナが設置されているサイトに分散設置(張り出し設置)し、複数のサイトの基地局ベースバンド処理部を交換局がある場所等に1箇所へまとめて設置する方式(複数サイトベースバンド処理部集中設置方式)を適用できる。RRH方式の適用により、互いに同じ場所に設置された基地局ベースバンド処理部は、実質的に互いに異なるセクタと見なせるため、これらのサイト間の干渉(セル間干渉)は、セクタ干渉と同様に扱うことができる。従って、第3の実施形態を複数サイトベースバンド処理部集中設置方式に適用した場合も、複数の基地局のベースバンド処理部が同じ場所にあることから、基地局間の同期や基地局間の情報転送について、コアネットワーク7を介さずに実現できるため、セル間干渉キャンセルが極めて容易に実現できる。
2, 3, and 4, it is described that each base station is installed in a different location and uses an omnicell configuration, but a plurality of different base stations are installed in the same location (site). However, the present invention can also be applied to a sector cell configuration in which the areas covered by each base station are shifted from each other depending on the directivity and location of the base station antenna. When applying the sector cell configuration, since a plurality of base stations are in the same place, synchronization between base stations (inter-sector synchronization) can be realized without going through the core network 7.
In addition, when the third embodiment is applied to the sector cell configuration, information transfer between base stations regarding transmission signal systems of neighboring cells (other sectors) can be realized without going through the core network 7, so The delay problem in information transfer can be greatly reduced. Therefore, the third embodiment has a feature that inter-cell interference (inter-sector interference) at the same site in the sector cell configuration can be realized very easily. On the other hand, a system called RRH (Remote Radio Head) is also used in the RF section of recent base station apparatuses. In the RRH system, the baseband section and the RF section of the base station are connected by an optical fiber or the like. It does not necessarily have to be installed at the same site. In the RRH method, only the RF part of each applicable base station is distributedly installed (overhanging installation) at the site where the base station antenna is installed, and the base station baseband processing unit of multiple sites is located at one place where the exchange station is located. It is possible to apply a method of installing in a batch (multi-site baseband processing unit centralized installation method). By applying the RRH method, base station baseband processing units installed at the same location can be regarded as substantially different sectors, so that interference between these sites (inter-cell interference) is treated in the same way as sector interference. be able to. Therefore, even when the third embodiment is applied to the multi-site baseband processing unit centralized installation method, since the baseband processing units of a plurality of base stations are in the same place, synchronization between base stations and between base stations Since information transfer can be realized without going through the core network 7, inter-cell interference cancellation can be realized very easily.

次に、前記自セル基地局1及び周辺セル基地局2の送信機、及び、移動局3の受信機の具体的構成例について説明する。本発明の無線アクセスシステムは、空間分割多重(SDM:Space Division Multiplexing)技術として、複数の符号語を並列に伝送する方式(MCW:Multiple CodeWord)及び単一の符号語を伝送する方式(SCW:Single-Codeword)のいずれの場合にも適用することができるが、ここでは、MCW方式へ適用する場合の例に説明する。
図5の(a)は前記基地局1及び2における送信機の構成例を示すブロック図である。図5の(a)では、本発明に直接係る部分を中心に図示し、実際の通信において当然必要となる部位(フィルタ等)については省略している。
図5の(a)に示す送信機において、送信すべきユーザデータは、図示しないバッファを介して図示しない送信タイミング制御部により制御されたタイミングで直並列変換部21に入力され、この基地局に設けられている送信アンテナの数Nt0に対応するNt0系列の並列データに変換される。直並列変換部21から出力される各系列のデータは、それぞれ対応して設けられている送信部22−1〜22−Nt0に供給される。送信部22−1〜22−Nt0は同一の構成とされている。
Next, specific configuration examples of the transmitters of the own cell base station 1 and the neighboring cell base station 2 and the receiver of the mobile station 3 will be described. The radio access system of the present invention uses, as a space division multiplexing (SDM) technique, a method of transmitting a plurality of codewords in parallel (MCW: Multiple CodeWord) and a method of transmitting a single codeword (SCW: Although it can be applied to any case of single-codeword), here, an example in the case of application to the MCW system will be described.
FIG. 5A is a block diagram showing a configuration example of a transmitter in the base stations 1 and 2. In FIG. 5A, the portion directly related to the present invention is mainly shown, and portions (filters and the like) that are naturally necessary in actual communication are omitted.
In the transmitter shown in FIG. 5 (a), user data to be transmitted is input to the serial-parallel converter 21 at a timing controlled by a transmission timing control unit (not shown) via a buffer (not shown). The data is converted into N t0 series parallel data corresponding to the number N t0 of transmission antennas provided. The data of each series output from the serial / parallel conversion unit 21 is supplied to the transmission units 22-1 to 22-N t0 provided correspondingly. The transmission units 22-1 to 22-N t0 have the same configuration.

各送信部22−1〜22−Nt0において、前記直並列変換器21からの各系列のデータは、チャネル符号化器31に入力されて誤り訂正符号化される。前述のように、誤り訂正符号としては、畳み込み符号、ターボ符号、LDPC符号など各種の符号を用いることができる。チャネル符号化器31で誤り訂正符号化されたデータはバースト誤りによる影響を小さくするためにインターリーバ32でチャネルインターリーブされた後、変調器33で変調される。例えば、QPSKが採用されている場合、データはIQマッピングされて複素シンボルに変換される。該変調された信号は、直並列変換器34で並列信号に変換され、多重化器35で前記パイロットチャネル及び前記制御チャネルが多重され、逆高速フーリエ変換部36に入力される。リンクアダプテーションを適用する場合、最適な変調レベル及び符号化レベルの組み合わせが、各移動局からフィードバックされるCQI(Channel Quality Indicator)に基づき選択され、選択されたその組み合わせ情報であるAMI(Adaptive Modulation and coding scheme level Information:適応変調及び適応符号化に関する情報)が制御チャネルに挿入されて送信される。
逆高速フーリエ変換部36は入力された信号に対して逆フーリエ変換を行い、該逆高速フーリエ変換部36から並列に出力される時間領域の信号は、並直列変換器37でシリアル信号に変換された後、ガードインターバル付加部38でガードインターバル(GI)が付加される。ガードインターバルが付加された信号は、D/A変換器39でアナログ信号に変換され、混合器40において局部発振器23からの搬送波周波数fcにアップコンバートされて、必要に応じてプレコーディングされた後、電力増幅器41で増幅され、対応する送信アンテナ24−1〜24−Nt0からそれぞれ送信される。
In each of the transmission units 22-1 to 22-N t0 , each series of data from the serial / parallel converter 21 is input to the channel encoder 31 and subjected to error correction coding. As described above, various codes such as a convolutional code, a turbo code, and an LDPC code can be used as the error correction code. Data that has been error correction encoded by the channel encoder 31 is channel interleaved by the interleaver 32 in order to reduce the influence of burst errors, and then modulated by the modulator 33. For example, when QPSK is adopted, the data is IQ-mapped and converted into complex symbols. The modulated signal is converted into a parallel signal by a serial / parallel converter 34, and the pilot channel and the control channel are multiplexed by a multiplexer 35 and input to an inverse fast Fourier transform unit 36. When link adaptation is applied, an optimal combination of modulation level and coding level is selected based on CQI (Channel Quality Indicator) fed back from each mobile station, and the selected combination information AMI (Adaptive Modulation and coding scheme level information: information on adaptive modulation and adaptive coding) is inserted into the control channel and transmitted.
The inverse fast Fourier transform unit 36 performs inverse Fourier transform on the input signal, and the time-domain signal output in parallel from the inverse fast Fourier transform unit 36 is converted into a serial signal by the parallel-serial converter 37. After that, a guard interval (GI) is added by the guard interval adding unit 38. The signal with the guard interval added is converted to an analog signal by the D / A converter 39, up-converted to the carrier frequency fc from the local oscillator 23 by the mixer 40, and precoded as necessary. Amplified by the power amplifier 41 and transmitted from the corresponding transmitting antennas 24-1 to 24-N t0 .

図5の(b)は、前記移動局3に設けられる受信機の構成例を示すブロック図である。図5の(b)では、図5の(a)と同様に、本発明に直接係る部分を中心について図示し、実際の通信において当然必要となる部位(フィルタ等)については省略している。
r本の受信アンテナ51−1〜51−Nrの受信信号は、それぞれに対応して設けられた信号受信部52−1〜52−Nrに入力される。各信号受信部52−1〜52−Nrは同一の構成とされている。
各信号受信部52−1〜52−Nrにおいて、対応する受信アンテナ51−1〜51−Nrで受信された信号は、図示しない低雑音増幅器で増幅された後、混合器61で局部発振器53からの搬送波周波数fcの信号と乗算されて、ベースバンドにダウンコンバートされ、A/D変換器62に入力される。A/D変換器62でデジタルデータに変換された受信信号は、ガードインターバル除去部63に入力されるとともに、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54に入力される。
FIG. 5B is a block diagram illustrating a configuration example of a receiver provided in the mobile station 3. In FIG. 5 (b), as in FIG. 5 (a), the portion directly related to the present invention is shown in the center, and portions (filters and the like) that are naturally necessary in actual communication are omitted.
Received signal of the receiving antenna 51-1 to 51-N r of N r this is input in response to the signal receiving unit 52-1 to 52-N r provided respectively. Each signal receiving unit 52-1 to 52-N r are the same structure.
In each signal receiving unit 52-1 to 52-N r, the signal received by the corresponding receiving antennas 51-1 to 51-N r is amplified by the not-shown low-noise amplifier, a local oscillator in mixer 61 53 is multiplied by the signal of the carrier frequency fc from 53, down-converted to baseband, and input to the A / D converter 62. The received signal converted into digital data by the A / D converter 62 is input to the guard interval removal unit 63 and also input to the timing detection, channel estimation and control signal demodulation unit 54.

タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54は、信号受信部52−1〜52−Nrに対して共通に設けられており、各受信アンテナ51−1〜51−Nrで受信されデジタルデータに変換された信号が入力される。タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54では、各受信アンテナ51−1〜51−Nrの各サブキャリアの受信信号にそれぞれ含まれている前記パイロットチャネルの信号と前記制御チャネルの信号を復調する。
前述のように、パイロット信号は、各基地局の送信アンテナごとに固有のシンボルであり、このパイロットチャネルの信号を復調することにより、各基地局の各送信アンテナからの信号の受信タイミングを検出し、その送信アンテナからその受信アンテナまでのサブキャリアごとの伝達関数(振幅及び位相の変動)が推定される。そして、前記制御チャネルの受信信号を復調し、該制御チャネルに含まれている当該基地局の送信アンテナ数の情報(及び送信方式に関する情報)を復号することにより、自セル基地局1及び周辺セル基地局2のそれぞれの送信アンテナ数の情報(及び送信方式に関する情報)を取得する。これにより、チャネル行列H(k)を得ることができ、また、希望信号数と干渉信号数の情報や各基地局の送信方式に関する情報等、希望信号及び干渉信号に関するパラメータを取得することができる。
Timing detection, channel estimation and a control signal demodulator 54 is provided in common to the signal receiving unit 52-1 to 52-N r, the digital data is received by the receiving antennas 51-1 to 51-N r The signal converted into is input. Timing detection, the channel estimation and the control signal demodulator 54 demodulates the signal of the signal and the control channel of the pilot channel included respectively in the received signal of each subcarrier of the receiving antennas 51-1 to 51-N r To do.
As described above, the pilot signal is a unique symbol for each transmission antenna of each base station, and the reception timing of the signal from each transmission antenna of each base station is detected by demodulating this pilot channel signal. The transfer function (amplitude and phase fluctuations) for each subcarrier from the transmitting antenna to the receiving antenna is estimated. Then, by demodulating the received signal of the control channel and decoding information on the number of transmission antennas of the base station included in the control channel (and information on the transmission method), the own cell base station 1 and neighboring cells Information on the number of transmission antennas of the base station 2 (and information on the transmission method) is acquired. As a result, the channel matrix H (k) can be obtained, and parameters relating to the desired signal and the interference signal, such as information on the number of desired signals and the number of interference signals and information on the transmission scheme of each base station, can be obtained. .

なお、前記図3に示した第2の実施の形態の場合には、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54は、各基地局からの受信信号に含まれている制御チャネルの情報を復号することにより、各基地局の送信方式に関する情報を取得することができる。
また、前記図4に示した第3の実施の形態の場合には、前記自セル基地局1からの制御チャネルの中に干渉局の送信アンテナ数及び送信方式に関する情報も含まれているため、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54は、自セル基地局1からの受信信号に含まれている制御チャネルの情報を復号するのみでよい。
このようにして、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54により、チャネル行列及び自セル基地局及び周辺セル基地局の送信アンテナ数及び送信方式に関する情報(適応変調及び適応符号化に関する情報(AMI:Adaptive Modulation and coding scheme level Information))を取得することができる。
これらの情報は、セル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55に供給され、後述する信号分離処理に使用される。
In the case of the second embodiment shown in FIG. 3, the timing detection, channel estimation and control signal demodulation unit 54 decodes control channel information included in the received signal from each base station. By doing so, it is possible to obtain information on the transmission scheme of each base station.
In the case of the third embodiment shown in FIG. 4, the control channel from the own cell base station 1 also includes information on the number of transmission antennas and the transmission method of the interference station. The timing detection, channel estimation and control signal demodulation unit 54 only needs to decode the control channel information included in the received signal from the own cell base station 1.
In this way, the timing detection, channel estimation and control signal demodulator 54 uses the channel matrix, the number of transmission antennas of the own cell base station and the neighboring cell base stations, and information on transmission schemes (information on adaptive modulation and adaptive coding (AMI : Adaptive Modulation and coding scheme level Information)).
These pieces of information are supplied to the iterative signal detection with inter-cell interference cancellation function and the channel decoder 55, and used for signal separation processing to be described later.

各信号受信部52−1〜52−Nrにおいて、前記ガードインターバル除去部63でガードインターバルが除去された前記A/D変換器62からの出力信号は、直並列変換器64でパラレル信号に変換されて高速フーリエ変換部65に供給され、サブキャリアごとの信号に変換されて出力される。ここで、サブキャリア数をNsubとする。
信号受信部52−1〜52−Nrからそれぞれ出力される各サブキャリアの信号は、セル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55に入力される。このセル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55において、前記タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54で推定されたチャネル情報(チャネル行列)及び復調された制御情報を用いて、MAP推定に基づく繰り返し信号検出により、各サブキャリアの受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号が分離され、分離されたこれらの複数信号から希望信号のみを取り出すことで、干渉信号除去と同時に希望信号が高精度に再生される。なお、このセル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55の構成については図7を参照して後述する。
In each signal receiving unit 52-1 to 52-N r, the output signal from the guard interval removal unit 63 wherein the A / D converter 62 from which the guard interval is removed, the conversion to a parallel signal by the serial-parallel converter 64 Then, it is supplied to the fast Fourier transform unit 65, converted into a signal for each subcarrier, and output. Here, the number of subcarriers is N sub .
Signals of each subcarrier respectively outputted from the signal receiving unit 52-1 to 52-N r are input to the inter-cell interference cancellation function iterative signal detection and channel decoder 55. In this iterative signal detection and channel decoder 55 with the inter-cell interference cancellation function, the channel information (channel matrix) estimated by the timing detection, channel estimation and control signal demodulation unit 54 and the demodulated control information are used, and MAP is used. By repetitive signal detection based on estimation, the desired signal from the own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station are separated from the received signal of each subcarrier, and only the desired signal is extracted from these separated signals. Thus, the desired signal is reproduced with high accuracy simultaneously with the removal of the interference signal. The configuration of this iterative signal detection with inter-cell interference cancellation function and channel decoder 55 will be described later with reference to FIG.

前記セル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55の構成について図7を参照して説明する前に、単一のサブキャリアについてのセル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器の構成の概念図について、図6を参照して説明する。ここでは、簡単のために希望波信号と干渉波信号がともに1系列であるとする。
図6において、91はMAPアルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器であり、複数の受信アンテナで受信された受信信号から希望信号と干渉信号を分離し、希望信号の事後確率対数尤度比(a posteriori LLR)LD1 (s)と干渉信号の事後確率対数尤度比LD1 (u)を出力する。
加算器92、デインターリーバ93、軟入力軟出力チャネル復号器94、硬判定器95、加算器96及びインターリーバ97により希望信号に対する信号推定部が構成されている。軟出力MIMO信号検出器91から出力される希望信号の事後確率対数尤度比LD1 (s)とインターリーバ97から出力される事前対数尤度比(a priori LLR)(事前値)LA1 (s)との差が外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1 (s)として出力される。該外部対数尤度比LE1 (s)は、デインターリーバ93でデインターリーブされ、事前入力値LA2 (s)として軟入力軟出力チャネル復号器94に供給される。軟入力軟出力チャネル復号器94は事前入力値LA2 (s)に基づいて誤り訂正復号処理を行い事後確率対数尤度比LD2 (s)を出力する。事後確率対数尤度比LD2 (s)と前記事前入力値LA2 (s)の差が外部情報(外部値)LE2 (s)として出力され、インターリーバ97で再インターリーブされて事前対数尤度比(事前値)LA1 (s)として前記軟出力MIMO信号検出器91に入力される。また、前記軟入力軟出力チャネル復号器94における複数回繰り返し処理後の事後確率対数尤度比LD2,i (s)は希望信号のユーザデータ部分の信頼度情報として硬判定器95で硬判定され、希望信号の再生出力として出力される。
Before describing the configuration of the iterative signal detection and channel decoder 55 with the inter-cell interference cancellation function with reference to FIG. 7, the repetitive signal detection and channel decoder with the inter-cell interference cancellation function for a single subcarrier will be described. A conceptual diagram of the configuration will be described with reference to FIG. Here, for the sake of simplicity, it is assumed that both the desired wave signal and the interference wave signal are one series.
In FIG. 6, reference numeral 91 denotes a soft output MIMO signal detector that operates based on the MAP algorithm, which separates a desired signal and an interference signal from received signals received by a plurality of receiving antennas, and a posteriori probability log likelihood of the desired signal. The ratio (a posteriori LLR) L D1 (s) and the posterior probability log-likelihood ratio L D1 (u) of the interference signal are output.
The adder 92, the deinterleaver 93, the soft input / soft output channel decoder 94, the hard decision unit 95, the adder 96, and the interleaver 97 constitute a signal estimation unit for a desired signal. A posteriori logarithmic likelihood ratio L D1 (s) of the desired signal output from the soft output MIMO signal detector 91 and a priori log likelihood ratio (a priori LLR) (a priori value) L A1 ( the difference between s) is output as the external log likelihood ratios (extrinsic LLR) L E1 (s ). The outer log likelihood ratio L E1 (s) is deinterleaved by the deinterleaver 93 and supplied to the soft input / soft output channel decoder 94 as a pre-input value L A2 (s) . SISO channel decoder 94 outputs a posteriori probability log-likelihood ratio L D2 (s) performs error correction decoding processing based on pre-input value L A2 (s). Difference posterior probability log-likelihood ratio L D2 (s) and the pre-input value L A2 (s) is output as the external information (external value) L E2 (s), are re-interleaved in the interleaver 97 in advance logarithm The likelihood ratio (prior value) L A1 (s) is input to the soft output MIMO signal detector 91. Further, the posterior probability log-likelihood ratio L D2, i (s) after a plurality of iterative processes in the soft input / soft output channel decoder 94 is determined by the hard determiner 95 as reliability information of the user data portion of the desired signal. And output as a reproduction output of the desired signal.

また、加算器98、デインターリーバ99、軟入力軟出力チャネル復号器100、加算器101及びインターリーバ102により、干渉信号に対する信号推定部が構成されている。この干渉信号に対する信号推定部は、硬判定器を備えていない点を除いて前記希望信号に対する信号推定部と同様に構成されている。前記軟出力MIMO信号検出器91から出力される干渉信号の事後確率対数尤度比LD1 (u)と事前値LA1 (u)の差が外部対数尤度比LE1 (u)として出力され、デインターリーバ99を介して事前入力値LA2 (u)として軟入力軟出力チャネル復号器100に入力される。軟入力軟出力チャネル復号器100において誤り訂正復号処理が行われて事後確率対数尤度比LD2 (u)が出力され、前記事前入力値LA2 (u)との差が外部対数尤度比(外部値)LE2 (u)として出力される。この外部対数尤度比LE2 (u)がインターリーバ102で再インターリーブされ、事前対数尤度比(事前値)LA1 (u)として前記軟出力MIMO信号検出器91に入力される。なお、前記軟入力軟出力チャネル復号器100において複数回繰り返し処理された後に出力される事後確率対数尤度比LD2,i (u)の情報は、干渉信号に含まれる他ユーザのデータ部分の信頼度情報であるため、硬判定する必要はない。 The adder 98, the deinterleaver 99, the soft input / soft output channel decoder 100, the adder 101, and the interleaver 102 constitute a signal estimation unit for the interference signal. The signal estimation unit for the interference signal is configured in the same manner as the signal estimation unit for the desired signal, except that a hard discriminator is not provided. The difference between the posterior probability log likelihood ratio L D1 (u) and the prior value L A1 (u) of the interference signal output from the soft output MIMO signal detector 91 is output as the external log likelihood ratio L E1 (u). The pre-input value L A2 (u) is input to the soft input / soft output channel decoder 100 through the deinterleaver 99. Error correction decoding process in soft-input soft-output channel decoder 100 is to posterior probability log-likelihood ratio L D2 (u) is output performed, the difference between the pre-input value L A2 (u) is the external log likelihood It is output as the ratio (external value) L E2 (u) . This external log likelihood ratio L E2 (u) is reinterleaved by the interleaver 102 and input to the soft output MIMO signal detector 91 as a prior log likelihood ratio (prior value) L A1 (u) . Note that the information on the posterior probability log-likelihood ratio L D2, i (u) output after being repeatedly processed a plurality of times in the soft input / soft output channel decoder 100 is the data portion of other users included in the interference signal. Since it is reliability information, it is not necessary to make a hard decision.

MAP復号における初回の復号処理のときには事前対数尤度比(事前値)LA1 (s)及びLA1 (u)が0であり、軟出力MIMO信号検出器91はMLDの場合と同様となる。すなわち、初回の復号処理における希望信号の各ビットの事後確率対数尤度比LD1 (s)と、干渉信号の各ビットの事後確率対数尤度比LD1 (u)は、前記タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部54の出力に基づいて生成した希望信号又は干渉信号のレプリカと受信信号との二乗ユークリッド距離に基づいて算出される。
前記図5の(a)に示したように、各送信機から送信される信号は、チャネル符号化器31で誤り訂正符号化された後にインターリーバ32でインターリーブされて送信されているため、前記希望信号の外部対数尤度比LE1 (s)及び干渉信号の外部対数尤度比LE1 (u)は、デインターリーバ93及びデインターリーバ99でデインターリーブした後、軟入力軟出力チャネル復号器94及び軟入力軟出力チャネル復号器100に入力する必要がある。また、軟入力軟出力チャネル復号器94からの外部情報LE2 (s)及び軟入力軟出力チャネル復号器100からの外部情報LE2 (u)は、インターリーバ97及びインターリーバ102で再インターリーブされた事前対数尤度比(事前値)LA1 (s)及び事前対数尤度比(事前値)LA1 (u)として、前記軟出力MIMO信号検出器91に入力される。前記軟出力MIMO信号検出器91は、事前値LA1 (s)を用いて再度受信信号から希望信号を分離する処理及び事前値LA1 (u)を用いて再度受信信号から干渉信号を分離する処理を行い、希望信号の事後確率対数尤度比LD1 (s)及び干渉信号の事後確率対数尤度比LD1 (u)を出力する。以下、上述の処理を繰り返し行う。
このように、軟入力軟出力チャネル復号器の外部値を軟出力MIMO信号検出器に対する事前値としてフィードバックするため、従来のMLDに基づく手法に比べて高精度な信号分離を実現することができる。
In the first decoding process in MAP decoding, the prior log likelihood ratios (prior values) L A1 (s) and L A1 (u) are 0, and the soft output MIMO signal detector 91 is the same as in the MLD. That is, the posterior probability log-likelihood ratio L D1 (s) of each bit of the desired signal in the initial decoding process and the posterior probability log-likelihood ratio L D1 (u) of each bit of the interference signal are the timing detection, channel Calculation is performed based on the square Euclidean distance between the received signal and the replica of the desired signal or interference signal generated based on the output of the estimation and control signal demodulator 54.
As shown in FIG. 5 (a), the signal transmitted from each transmitter is error-corrected and encoded by the channel encoder 31 and then interleaved and transmitted by the interleaver 32. The outer log likelihood ratio L E1 (s) of the desired signal and the outer log likelihood ratio L E1 (u) of the interference signal are deinterleaved by the deinterleaver 93 and the deinterleaver 99, and then soft input soft output channel decoding Need to be input to the unit 94 and the soft input / soft output channel decoder 100. The external information L E2 (s) from the soft input / soft output channel decoder 94 and the external information L E2 (u) from the soft input / soft output channel decoder 100 are reinterleaved by the interleaver 97 and the interleaver 102. The prior log likelihood ratio (prior value) L A1 (s) and the prior log likelihood ratio (prior value) L A1 (u) are input to the soft output MIMO signal detector 91. The soft output MIMO signal detector 91 separates the desired signal from the received signal again using the prior value L A1 (s) and separates the interference signal from the received signal again using the prior value L A1 (u). Processing is performed to output the posterior probability log-likelihood ratio L D1 (s) of the desired signal and the posterior probability log-likelihood ratio L D1 (u) of the interference signal. Thereafter, the above process is repeated.
Thus, since the external value of the soft input / soft output channel decoder is fed back as a prior value for the soft output MIMO signal detector, it is possible to realize signal separation with higher accuracy than the conventional MLD-based technique.

図7は、OFDMに対応した前記セル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器55の構成例を示す図である。前記図6に示した構成は、単一サブキャリアで、希望信号と干渉信号がそれぞれ1系列ずつの場合であったが、前記図5の(a)及び(b)に示した送信機と受信機の場合には、サブキャリア数がNsub、各基地局の送信アンテナ数がNt0本とされている。また、図7では、各サブキャリアについて軟出力MIMO信号検出器に対する外部対数尤度比を求める際、図6に示したように事後確率対数尤度比と事前対数尤度比の差を計算することで求める方法もあるが、この処理に相当する部分の図示は省略している。以下では、簡単化のため、全ての基地局の送信アンテナ数が等しいものとして説明する。ここで、周辺セル基地局の数を(NB−1)とすると、自セル基地局と各周辺セル基地局の送信アンテナ数の合計は、Nt=Nt0・NB本となる。図5の(a)に示したように、送信アンテナ対応に設けられた送信部でチャネル符号化を行うMCW方式とされているため、データ系列数はNtとなる。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the iterative signal detection and channel decoder 55 with the inter-cell interference cancellation function corresponding to OFDM. The configuration shown in FIG. 6 is a case where there is a single subcarrier and one sequence of each of the desired signal and the interference signal. However, the transmitter and the receiver shown in FIGS. In this case, the number of subcarriers is N sub , and the number of transmission antennas of each base station is N t0 . Also, in FIG. 7, when obtaining the external log likelihood ratio for the soft output MIMO signal detector for each subcarrier, the difference between the posterior probability log likelihood ratio and the prior log likelihood ratio is calculated as shown in FIG. Although there is a method for obtaining this, a portion corresponding to this processing is not shown. In the following description, for simplicity, it is assumed that the number of transmission antennas of all base stations is equal. Here, when the number of neighboring cell base stations is (N B −1), the total number of transmission antennas of the own cell base station and each neighboring cell base station is N t = N t0 · N B. As shown in FIG. 5A, since the MCW method is used in which channel coding is performed by a transmission unit provided for a transmission antenna, the number of data sequences is N t .

図7において、71−1〜71−Nsubは、各サブキャリア対応に設けられた軟出力MIMO信号検出器である。前述のように、前記受信アンテナ51−1〜51−Nr対応に設けられた信号受信部52−1〜52−Nrにそれぞれ設けられた高速フーリエ変換部65から、各受信アンテナで受信された受信信号がサブキャリアごとの受信信号に分離されて出力される。各信号受信部52−1〜52−Nrからの各サブキャリアの受信信号は、それぞれ対応する軟出力MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubに入力される。すなわち、軟出力MIMO信号検出器71−1には、信号受信部52−1〜52−Nrからそれぞれ出力されるサブキャリア番号1の受信信号(受信信号ベクトルx(1))が入力され、軟出力MIMO信号検出器71−2には、信号受信部52−1〜52−Nrからそれぞれ出力されるサブキャリア番号2の受信信号(受信信号ベクトルx(2))が入力され、以下同様に、軟出力MIMO信号検出器71−Nsubには信号受信部52−1〜52−Nrからそれぞれ出力されるサブキャリア番号Nsubの受信信号(受信信号ベクトルx(Nsub))が入力される。 In FIG. 7, 71-1 to 71-N sub are soft output MIMO signal detectors provided for each subcarrier. As described above, each of the fast Fourier transform unit 65 provided in the receiving antenna 51-1 to 51-N r provided in correspondence signal receiving unit 52-1 to 52-N r, are received at each receive antenna The received signals are separated into output signals for each subcarrier and output. The received signal of each subcarrier from the signal receiving unit 52-1 to 52-N r are input to the corresponding soft output MIMO signal detector 71-1 to 71-N sub. That is, the soft output MIMO signal detector 71-1, the received signal (received signal vector x (1)) of the sub-carrier number 1 is output from the signal receiving unit 52-1 to 52-N r are input, the soft output MIMO signal detector 71-2, the received signal of subcarrier numbers 2 respectively output from the signal receiving unit 52-1 to 52-N r (received signal vector x (2)) is input, hereinafter the same In addition, the reception signal (reception signal vector x (N sub )) of the subcarrier number N sub output from each of the signal reception units 52-1 to 52-N r is input to the soft output MIMO signal detector 71-N sub. Is done.

各軟出力MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubは、入力される受信信号ベクトルx(k)(k=1,...,Nsub)及び軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntの事後確率対数尤度比LE2(dj) (ただし、j=1,...,Ntであり、また、djは第jストリームの送信データ系列を表す)に基づく事前値LA1(ci(k))(i=1,...,NtMc)を用いて、各サブキャリアの送信信号ベクトルs(k)(k=1,...,Nsub)に含まれる符号化されたビット列c(k)={c1(k),…,cNtMc(k)}の事後確率対数尤度比LD1(ci(k))(i=1,...,NtMc、k=1,...,Nsub)をビット毎に計算し、前記事前値LA1(ci(k))との差である外部対数尤度比LE1(ci(k))を出力する。ここで、Ntは前述した全基地局の送信アンテナ数の合計数であり、Mcはlog2(変調多値数)、すなわち、コンスタレーションシンボルあたりのビット数である。 Each of the soft output MIMO signal detectors 71-1 to 71-N sub includes an input received signal vector x (k) (k = 1,..., N sub ) and a soft input soft output channel decoder 83-1. ˜83−N t posterior probability log likelihood ratio L E2 (d j ) (where j = 1,..., N t , and d j represents the transmission data sequence of the j th stream) Based on the prior value L A1 (c i (k)) (i = 1,..., N t M c ) based on the transmission signal vector s (k) (k = 1,. N sub ), the a posteriori probability log-likelihood ratio L D1 (c i (k)) of the encoded bit string c (k) = {c 1 (k),..., C NtMc (k)} (i = 1, ..., N t M c , k = 1, ..., N sub ) are calculated bit by bit, and the external log likelihood is the difference from the prior value L A1 (c i (k)) The degree ratio L E1 (c i (k)) is output. Here, N t is the total number of transmission antennas of all the base stations, and M c is log 2 (modulation multilevel number), that is, the number of bits per constellation symbol.

72−1〜72−Ntはデータ系列ごとに設けられたデータ推定部であり、前記サブキャリアごとに設けられた軟出力MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubから出力されるデータ系列ごとの外部対数尤度比LE1(ci(k))(i=1,...,NtMc、k=1,...,Nsub)の対応する系列の信号が入力される並直列変換器81−1〜81−Ntと、該並直列変換器81〜1〜81〜Ntで直列に変換された信号をデインターリーブするデインターリーバ82−1〜82−Ntと、該デインターリーバ82−1〜82−Ntからの出力が事前入力値LA2(dj)(j=1,...,Nt)として入力される軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntと、該軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntから出力される外部情報LE2(dj)(事後確率対数尤度比LD2(dj)−事前入力値LA2(dj))を再インターリーブするインターリーバ84−1〜84−Ntと、該インターリーバ84−1〜84−Ntからの出力を各サブキャリアに対応するように直並列変換して、対応する前記軟出力MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubに事前対数尤度比(事前値)LA1(ci(k))として供給する直並列変換器85−1〜85−Ntを有している。 72-1 to 72-N t is the data estimation unit provided for each data series, the data sequence output from the soft output MIMO signal detector 71-1 to 71-N sub provided in each of the sub-carrier Corresponding logarithmic likelihood ratios L E1 (c i (k)) (i = 1, ..., N t M c , k = 1, ..., N sub ) that serializer 81-1~81-N t and, deinterleaver deinterleaves the converted signals in series said parallel-serial converter 81~1~81~N t 82-1~82-N t When, the deinterleaver 82-1~82-N output from t pre input value L A2 (d j) (j = 1, ..., N t) SISO channel decoder input as 83-1 to 83-N t and external information L E2 (d j ) (a posteriori probability log likelihood ratio L D2 (d j ) output from the soft input / soft output channel decoders 83-1 to 83-N t -Advance Interleaver 84-1~84-N t to re-interleaving the input value L A2 (d j)), serial-to-parallel to the output from the interleaver 84-1~84-N t corresponding to each sub-carrier conversion to advance the log likelihood ratio corresponding said soft output MIMO signal detector 71-1 to 71-N sub (pre value) L A1 (c i (k )) parallel converter supplied as 85-1 It has a ~85-N t.

前記図6に関して説明した場合と同様に、MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubは軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntによって提供される軟出力の信頼度情報(事前対数尤度比LA1(ci(k)))を処理し、軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−NtはMIMO信号検出器71−1〜71−Nsubによって提供される軟出力の信頼度情報(事前値LA2(dj))を処理する。希望信号のみならず干渉信号に対する各ビットの軟出力の信頼度情報を軟出力MIMO信号検出器71−1〜71−Nsubと軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntの間で交換し、望ましい特性が得られるまで繰返し処理する。そして、繰り返し処理が終了した後、希望信号選択部73により、自セル基地局から送信された希望信号に対応するデータ系列の軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比LD2(dj)を選択して並直列変換器74に入力して直列信号に変換し、硬判定器75で硬判定することにより、希望信号の復号出力を得ることができる。なお、干渉信号に対応するデータ系列の軟入力軟出力チャネル復号器の出力は使用されない。
このように、MAP検出法を希望信号だけではなく干渉信号も対象とするように拡張することにより、干渉信号除去と希望信号の高精度復調を同時に実現することが可能となる。
As in the case described with reference to FIG. 6, the MIMO signal detectors 71-1 to 71-N sub receive soft output reliability information provided by the soft input soft output channel decoders 83-1 to 83-N t ( Pre-log likelihood ratio L A1 (c i (k))), soft input soft output channel decoders 83-1 to 83-N t are provided by MIMO signal detectors 71-1 to 71-N sub . The soft output reliability information (prior value L A2 (d j )) is processed. Between the desired signal only soft output MIMO signal detector 71-1 to 71-N sub reliability information for soft output of each bit to interfering signals not a soft input soft output channel decoder 83-1~83-N t And repeat the process until the desired properties are obtained. Then, after the repetition process is completed, the posterior probability log-likelihood ratio L output from the soft-input / soft-output channel decoder of the data sequence corresponding to the desired signal transmitted from the own cell base station by the desired signal selection unit 73. By selecting D2 (d j ), inputting it to the parallel-serial converter 74, converting it to a serial signal, and making a hard decision with the hard decision unit 75, a decoded output of the desired signal can be obtained. Note that the output of the soft input / soft output channel decoder of the data series corresponding to the interference signal is not used.
In this way, by extending the MAP detection method to target not only the desired signal but also the interference signal, it is possible to simultaneously realize the interference signal removal and the high-precision demodulation of the desired signal.

本発明のセル間干渉キャンセルつき信号検出アルゴリズムについてさらに説明する。ここでは、簡単のため、各基地局の送信アンテナ数は全て等しく、それぞれNt0本ずつ持つのとして説明する。
タイミングオフセットがマルチパス遅延を含めてOFDMのガードインターバル(GI)を超えないものとすると、移動局での第kサブキャリアの受信信号ベクトルx(k)は等価低域系表現を用い、式(1)に示すNr×1次元のベクトルで表される。

Figure 0004889756
ただし、行列HD(k)及びGnB(k)は、第kサブキャリアにおける自セル基地局から移動局間及び第nB周辺セル基地局から移動局間のNr×Nt0次元のチャネル応答行列をそれぞれ表す。ベクトルsD(k)及びunB(k)は、第kサブキャリアにおける自セル基地局からの送信信号ベクトル及び第nB周辺セル基地局からの送信信号ベクトルをそれぞれ表し、その次元はNt0×1である。ΔθnBは、周波数オフセットΔfnBに伴う位相オフセットを表す。ベクトルn(k)は受信機雑音のベクトルであり、その各要素は複素ガウス分布に従うものとする。 The signal detection algorithm with inter-cell interference cancellation according to the present invention will be further described. Here, for the sake of simplicity, it is assumed that the number of transmission antennas of each base station is the same and each has N t0 .
Assuming that the timing offset including the multipath delay does not exceed the OFDM guard interval (GI), the received signal vector x (k) of the k-th subcarrier at the mobile station uses an equivalent low band system expression, It is represented by an N r × 1 dimensional vector shown in 1).
Figure 0004889756
However, the matrices H D (k) and G nB (k) are N r × N t0 -dimensional channels between the own cell base station and the mobile station and between the n B neighboring cell base stations and the mobile station in the k-th subcarrier. Each response matrix is represented. The vectors s D (k) and u nB (k) represent the transmission signal vector from the own cell base station and the transmission signal vector from the n B neighboring cell base station in the k-th subcarrier, respectively, and the dimension is N t0. X1. Δθ nB represents a phase offset associated with the frequency offset Δf nB . The vector n (k) is a receiver noise vector, and each element thereof follows a complex Gaussian distribution.

タイミングオフセット及び周波数オフセットが無視できるとき、移動局側から見た基地局アンテナは1つの仮想的な大規模アレーアンテナとみなすことができる。従って、基地局アンテナと移動局アンテナ間のチャネルは仮想的なMIMOチャネルとみなすことができる。移動局での第kサブキャリアの受信信号ベクトルx(k)は式(2)で表される。

Figure 0004889756
ただし、Nr×Nt次元の行列H(k)は仮想MIMOチャネル行列であり、その各要素はHD(k)及び各GnB(k)ejθnBによって構成され、NB×1次元のベクトルs(k)は仮想送信信号ベクトルであり、それぞれ以下の式(3)及び(4)のように表される。
Figure 0004889756
Figure 0004889756
ただし、Nt=NB・Nt0は全ての基地局についてのトータルの送信アンテナ数、上付き文字Tは行列またはベクトルの転置を表す。 When the timing offset and the frequency offset can be ignored, the base station antenna seen from the mobile station side can be regarded as one virtual large-scale array antenna. Therefore, the channel between the base station antenna and the mobile station antenna can be regarded as a virtual MIMO channel. The received signal vector x (k) of the k-th subcarrier at the mobile station is expressed by Equation (2).
Figure 0004889756
However, the N r × N t dimensional matrix H (k) is a virtual MIMO channel matrix, each element of which is composed of H D (k) and each G nB (k) e jθnB , and is N B × 1 dimensional. The vector s (k) is a virtual transmission signal vector, and is represented by the following equations (3) and (4), respectively.
Figure 0004889756
Figure 0004889756
However, N t = N B · N t0 represents the total number of transmitting antennas for all base stations, and the superscript T represents transposition of a matrix or vector.

周波数オフセットΔfnBが無視できるほど十分小さいものとすると、位相オフセットΔθnBは0で近似できるため、仮想MIMOチャネル行列H(k)は式(5)で表される。

Figure 0004889756
Assuming that the frequency offset Δf nB is sufficiently small to be negligible, the phase offset Δθ nB can be approximated by 0, so the virtual MIMO channel matrix H (k) is expressed by Equation (5).
Figure 0004889756

本発明の無線アクセスシステムでは、セル間干渉(ICI)環境下における希望信号の信号検出精度を改善するため、MAP信号検出法を拡張した方法を用いる。具体的には、信号パスの探索空間の次元について、希望信号空間に加えて干渉信号空間を加えることにより拡張する。以下に信号検出の基本原理を説明する。
自セル基地局及び各周辺セル基地局から移動局間のMIMOチャネル行列及び各基地局から送信されるAMIが両方得られるとき、MAPに基づくMIMO信号検出器は、事後確率(posteriori probability)P(s(k)|x(k))を最大化することができ、その硬判定出力s^MAP(k)は式(6)で表される。

Figure 0004889756
ただし、sD^(k)及びunB^(k)(nB=1,...,NB-1)は、自セル基地局から送信された希望信号の最も確からしい候補、及びnB番目の周辺セル基地局から送信された干渉信号の最も確からしい候補をそれぞれ表す。また、sm (rep)はNt×1次元の信号ベクトル候補であり、その要素は、sD(k)及びunB(k)の候補から構成される。Bayesの定理を用いると式(7)が得られる。
Figure 0004889756
In the radio access system of the present invention, a method in which the MAP signal detection method is extended is used in order to improve the signal detection accuracy of a desired signal under an inter-cell interference (ICI) environment. Specifically, the dimension of the signal path search space is expanded by adding an interference signal space in addition to the desired signal space. The basic principle of signal detection will be described below.
When both the MIMO channel matrix between the own cell base station and each neighboring cell base station and the AMI transmitted from each base station are obtained, the MAP-based MIMO signal detector has a posteriori probability P ( s (k) | x (k)) can be maximized, and its hard decision output s ^ MAP (k) is expressed by equation (6).
Figure 0004889756
Where s D ^ (k) and u nB ^ (k) (n B = 1,..., N B −1) are the most probable candidates of the desired signal transmitted from the own cell base station, and n each representing the most probable candidate of the transmitted interference signal from the B-th neighboring cell base stations. Further, s m (rep) is an N t × 1 dimensional signal vector candidate, and its elements are composed of s D (k) and u nB (k) candidates. Using Bayes' theorem, equation (7) is obtained.
Figure 0004889756

なお、式(7)に含まれる尤度関数P(x(k)|s(k))は式(8)に書き換えられる。

Figure 0004889756
ただし、σ2は受信アンテナあたりの実部または虚部の平均雑音電力である。さらに、各シンボルs1(k),s2(k),...,sNt(k)がそれぞれ独立であるとすることにより、式(7)の事前確率(a priori probability P(s(k))は式(9)で表される。
Figure 0004889756
Note that the likelihood function P (x (k) | s (k)) included in the equation (7) is rewritten into the equation (8).
Figure 0004889756
Where σ 2 is the average noise power of the real part or imaginary part per receiving antenna. Furthermore, by assuming that the symbols s 1 (k), s 2 (k),..., S Nt (k) are independent, the prior probability (a priori probability P (s ( k)) is expressed by equation (9).
Figure 0004889756

従って、MAPアルゴリズムに基づくMIMO信号検出は、以下の最適化問題と等価である。

Figure 0004889756
ただし、sm,nt (rep)はベクトルsm,nt (rep)のnt番目の要素を表す。図7に示したように、式(6)のs^MAP(k)から,u^nB(k)(nB=1,...,NB-1)を捨てることにより、自セル基地局から送信された希望信号ベクトルsD(k)をセル間干渉キャンセルと同時に正しく推定することができる。 Therefore, MIMO signal detection based on the MAP algorithm is equivalent to the following optimization problem.
Figure 0004889756
However, s m, nt (rep) represents a n t th element of vector s m, nt (rep). As shown in FIG. 7, by discarding u nB (k) (n B = 1,..., N B -1) from s ^ MAP (k) in equation (6), the own cell base The desired signal vector s D (k) transmitted from the station can be correctly estimated simultaneously with the inter-cell interference cancellation.

ここで、軟入力チャネル復号器は、MIMO信号検出器の出力として硬判定値のみならず、その信頼度情報を出力することを必要とすることに注意すべきである。MIMO信号検出器はチャネル復号器によって提供される軟出力の信頼度情報を処理し、チャネル復号器はMIMO信号検出器によって提供される軟出力の信頼度情報を処理する。本発明における信号検出法では、希望信号のみならず干渉信号に対する各ビットの軟出力の信頼度情報を軟出力MIMO信号検出器と軟入力軟出力チャネル復号器の間で交換し、望ましい特性が得られるまで繰返し処理する。次に、軟出力の信頼度情報の計算方法について詳しく述べる。   Here, it should be noted that the soft input channel decoder needs to output not only the hard decision value but also its reliability information as the output of the MIMO signal detector. The MIMO signal detector processes soft output reliability information provided by the channel decoder, and the channel decoder processes soft output reliability information provided by the MIMO signal detector. In the signal detection method of the present invention, the reliability information of the soft output of each bit for not only the desired signal but also the interference signal is exchanged between the soft output MIMO signal detector and the soft input soft output channel decoder, and the desired characteristics are obtained. Repeat until it is received. Next, the calculation method of the soft output reliability information will be described in detail.

各OFDMサブキャリアのコンスタレーションシンボルあたりのビット数をMc=log2aryとする。c(k)={c1(k),...,cNt,Mc(k)}を仮想送信信号ベクトルs(k)の中に含まれる符号化されたビット列とする。一般に、符号化されたビット列c1(k),…,cNt,Mc(k)がそれぞれ独立であると仮定することにより、MIMO信号検出器出力におけるs(k)のi番目(i=1,...,NtMc)ビットの軟出力の信頼度情報は、事後確率対数尤度比(a posteriori LLR)として表され、式(11)で表される(非特許文献10参照)。

Figure 0004889756
ただし、P(ci(k)=±1|x(k))は信号ベクトルx(k)を受信したときのci(k)=±1となる条件付き確率を表す。また、式(11)では、論理値0をci(k)=+1、論理値1をci(k)=−1として表している。cm (rep)={cm,1 (rep),...,cm,NtMc (rep)}は、送信信号ベクトルのレプリカsm (rep)に対応するビット列を表す。また、LA1(ci(k))及びLE1(ci(k)|x(k))は、軟出力MIMO信号検出器における事前対数尤度比(a priori LLR)及び外部対数尤度比(extrinsic LLR)をそれぞれ表す。式(11)における事前対数尤度比LA1(ci(k))の定義より、事前確率P(ci(k))は、式(12)で表される。
Figure 0004889756
Let M c = log 2 M ary be the number of bits per constellation symbol of each OFDM subcarrier. Let c (k) = {c 1 (k),..., c Nt, Mc (k)} be an encoded bit string included in the virtual transmission signal vector s (k). In general, by assuming that the encoded bit sequences c 1 (k),..., C Nt, Mc (k) are independent, the i-th (i = 1) of s (k) at the MIMO signal detector output. , ..., N t M c ) bit soft output reliability information is expressed as a posteriori log-likelihood ratio (a posteriori LLR) and expressed by equation (11) (see Non-Patent Document 10). .
Figure 0004889756
However, P (c i (k) = ± 1 | x (k)) represents a conditional probability that c i (k) = ± 1 when the signal vector x (k) is received. In the expression (11), the logical value 0 is represented as c i (k) = + 1, and the logical value 1 is represented as c i (k) = − 1. c m (rep) = {c m, 1 (rep) , ..., c m, NtMc (rep) } represents a bit string corresponding to the replica s m (rep) of the transmission signal vector. L A1 (c i (k)) and L E1 (c i (k) | x (k)) are the prior log likelihood ratio (a priori LLR) and the external log likelihood in the soft output MIMO signal detector. Each represents the extrinsic LLR. From the definition of the prior log likelihood ratio L A1 (c i (k)) in Equation (11), the prior probability P (c i (k)) is expressed by Equation (12).
Figure 0004889756

第kサブキャリアの送信信号ベクトルs(k)は、符号化されたビット列のブロックc(k)を多値化し、Gray符号化を行ってI/Q平面上にマッピングすることによって得られるので、式(11)の外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))は、式(12)を用いて、式(13)のように書き換えられる。

Figure 0004889756
ただし、cm,[i] (rep)は(NtMc-1)×1のベクトルであり、送信信号ベクトルのレプリカsm (rep)をビット単位のベクトルに変換したブロックcm (rep)のうち、第iビットを除いたものである。また、LA1,[i]は(NtMc-1)×1のベクトルであり、信号分離の単位となるNt個の送信信号に含まれる全ての事前対数尤度比(a priori LLR)LA1(cp(k))から構成されるベクトルLA1に対し、第i番目の要素を除いたものである。 Since the transmission signal vector s (k) of the k-th subcarrier is obtained by multileveling the block c (k) of the encoded bit string, performing Gray encoding, and mapping it on the I / Q plane. The external log likelihood ratio (extrinsic LLR) L E1 (c i (k) | x (k)) in equation (11) is rewritten as equation (13) using equation (12).
Figure 0004889756
However, c m, [i] ( rep) is (N t M c -1) is a vector of × 1, block c m (rep converted replica s m of the transmission signal vector (rep) vector bitwise ) Except the i-th bit. Further, L A1, [i] is a vector of (N t M c −1) × 1, and all prior log likelihood ratios (a priori LLR) included in N t transmission signals serving as signal separation units. ) A vector L A1 composed of L A1 (c p (k)) is obtained by removing the i-th element.

Max-log近似を用いることにより、外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))は式(14)で近似できる。

Figure 0004889756
ただし、sm (rep)=map{cm (rep)}である。ただし、map{ } は{ }内のビット列を多値化し、Gray符号化を行った後、I/Q平面上にマッピングするマッピング関数を表す。さらに、式(11)、式(12)、及び式(14)より、事後確率対数尤度比(a posteriori LLR) LD1(ci(k)|x(k))は式(15)で近似できる。
Figure 0004889756
式(11)より、外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))は、式(14)に基づいて直接計算することも可能である。一方、式(11)から式(16)が成り立つ。
Figure 0004889756
すなわち、式(16)より、図6に示したように、事後確率対数尤度比(a posteriori LLR) LD1(ci(k)|x(k))から事前対数尤度比LA1(ci(k))を差し引くことで、外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))を計算できる。従って、実際には式(15)に基づき事後確率対数尤度比(a posteriori LLR) LD1(ci(k)|x(k))を求めた後、式(16)に基づき軟入力軟出力誤り訂正符号器からフィードバックされる事前対数尤度比LA1(ci(k))との差をとることで軟入力軟出力誤り訂正符号器へ渡す外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))を求めることもある。 By using the Max-log approximation, the external log likelihood ratio (extrinsic LLR) L E1 (c i (k) | x (k)) can be approximated by Expression (14).
Figure 0004889756
However, s m (rep) = map {c m (rep) }. However, map {} represents a mapping function that multi-values the bit string in {} and performs mapping on the I / Q plane after performing Gray encoding. Furthermore, from Equation (11), Equation (12), and Equation (14), the posteriori log likelihood ratio (a posteriori LLR) L D1 (c i (k) | x (k)) is given by Equation (15). Can be approximated.
Figure 0004889756
From equation (11), the external log likelihood ratio (extrinsic LLR) L E1 (c i (k) | x (k)) can also be directly calculated based on equation (14). On the other hand, Expression (16) is established from Expression (11).
Figure 0004889756
That is, from the equation (16), as shown in FIG. 6, the prior log likelihood ratio L A1 (a posteriori LLR) L D1 (c i (k) | x (k)) By subtracting c i (k)), the external log likelihood ratio (extrinsic LLR) L E1 (c i (k) | x (k)) can be calculated. Therefore, in practice, after obtaining the posterior probability log-likelihood ratio (a posteriori LLR) L D1 (c i (k) | x (k)) based on the equation (15), the soft input soft External log likelihood ratio (extrinsic LLR) L passed to the soft input soft output error correction encoder by taking the difference from the prior log likelihood ratio L A1 (c i (k)) fed back from the output error correction encoder E1 (c i (k) | x (k)) may be obtained.

図7における軟出力MIMO信号検出器71−k(k=1,...,Nsub)は、チャネル観測値(受信信号)x(k)及び事前対数尤度比(a priori LLR)LA1(ci(k))(i=1,...,NtMc)から、式(13)に従って受信信号ベクトルx(k)ごとにNtc個の符号化された各ビットの外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))を計算する。外部対数尤度比(extrinsic LLR)LE1(ci(k)|x(k))はデインターリーブされて、軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntに対する事前入力値(a priori input)LA2 (dj) (j=1,...,Nt)となり、軟入力軟出力チャネル復号器83−1〜83−Ntは符号化ビットに対する外部情報LE2(dj)を計算する。そして、LE2(dj)は再インターリーブされ、軟出力MIMO信号検出器71−kへ事前対数尤度比(a priori LLR)LA1(ci(k))としてフィードバックされ、これらの処理を繰返しまたはそのサイクルを完了させる。各繰返し処理において、これらの情報を交換することによりビット誤り率が低減される。
なお、MAPに基づく繰返しMIMO信号検出アルゴリズムの実装は、計算量削減を用いないMLDと同様、変調多値数あるいは送信アンテナ数が大きい場合、計算量削減手法を適用しないと一般に実装が困難であり、Sphere Decodingを用いた計算量削減手法(非特許文献7、10など)や軟出力Mアルゴリズム(Soft-Output M-Algorithm)(非特許文献8など)を用いた計算量削減手法、等が提案されている。本発明の繰り返し信号検出においても、これらの計算量削減手法を適用するようにしてもよい。
The soft output MIMO signal detector 71-k (k = 1,..., N sub ) in FIG. 7 includes channel observation values (received signals) x (k) and a priori log likelihood ratio (a priori LLR) L A1. (c i (k)) (i = 1,..., N t M c ), N t M c encoded bits for each received signal vector x (k) according to equation (13). An extrinsic LLR L E1 (c i (k) | x (k)) is calculated. External log likelihood ratio (extrinsic LLR) L E1 (c i (k) | x (k)) is de-interleaved prior input value for SISO channel decoder 83-1~83-N t (a priori input) L A2 (d j ) (j = 1,..., N t ), and the soft input / soft output channel decoders 83-1 to 83-N t receive the external information L E2 (d j ). Then, L E2 (d j ) is re-interleaved and fed back to the soft output MIMO signal detector 71-k as a prior log likelihood ratio (a priori LLR) L A1 (c i (k)). Repeat or complete the cycle. In each iteration, the bit error rate is reduced by exchanging these pieces of information.
Note that it is generally difficult to implement the iterative MIMO signal detection algorithm based on MAP unless the calculation amount reduction method is applied when the number of modulation multi-levels or the number of transmission antennas is large as in the case of MLD not using calculation amount reduction. , Calc Decoding method using Sphere Decoding (Non-Patent Documents 7 and 10 etc.), Soft-Output M-Algorithm (Non-Patent Document 8 etc.), etc. Has been. In the repetitive signal detection of the present invention, these calculation amount reduction methods may be applied.

計算機シミュレーションにより、誤り訂正符号化されたMIMO−OFDMセルラ方式において、本発明のセル間干渉キャンセルつき繰返し信号検出法の特性を評価した結果について説明する。
図8に評価用システムモデルを示し、図9にシミュレーション諸元を示す。
ここでは、図8に示すように2セルモデル(すなわち、NB=2)を仮定した。各基地局の送信アンテナ数はNt0=2とし、移動局の受信アンテナ数はNr=2とした。このため、この条件では、受信アンテナ数Nr(=2)は、全ての基地局のトータルの送信アンテナ数Nt=NB・Nt0(=4)より少なくなる。従って、受信アンテナのアレーの自由度が不足するため、MMSE (Minimum Mean Square Error)等の線形信号処理によって正しく信号を検出することはできない。ガードインターバル長Tgは有効OFDMシンボル長の1/4とした。また、フレーム長は1msとし、これは12OFDMシンボル長に相当する。チャネル符号として、拘束長K=3の畳み込み符号を用いた。簡単のため、自セル基地局及び隣接基地局からの送信信号は、同一の変調方式QPSK、同一の符号化率R=1/2を用いた。自セル基地局からの信号と周辺セル基地局からの信号の受信タイミングずれ(タイミングオフセット)は固定し、1/8有効OFDMシンボル長とした。FFT時間窓の検出及びチャネル推定は理想的に行えるものとした。また、自セル基地局から送信された制御シンボル及び周辺セル基地局から送信された制御シンボル共に移動局側で完全に復元できるものとした。移動局受信機では、希望信号と干渉信号を上述した繰返しMIMO信号検出法に基づき分離し、分離された希望信号と干渉信号は繰返し処理の中で、Max Log-MAPアルゴリズム(非特許文献11)に基づき軟入力軟出力チャネル復号される。繰返し処理を完了した後、チャネル復号器の出力におけるユーザデータの各ビットに対する事後確率対数尤度比(a posteriori LLR)の値を硬判定することによってユーザデータ系列を推定する。
The result of evaluating the characteristics of the iterative signal detection method with inter-cell interference cancellation according to the present invention in the error correction coded MIMO-OFDM cellular system by computer simulation will be described.
FIG. 8 shows a system model for evaluation, and FIG. 9 shows simulation specifications.
Here, a two-cell model (ie, N B = 2) was assumed as shown in FIG. The number of transmitting antennas of each base station was N t0 = 2 and the number of receiving antennas of the mobile station was N r = 2. Therefore, under this condition, the number of receiving antennas N r (= 2) is smaller than the total number of transmitting antennas N t = N B · N t0 (= 4) of all base stations. Therefore, since the degree of freedom of the array of receiving antennas is insufficient, signals cannot be detected correctly by linear signal processing such as MMSE (Minimum Mean Square Error). The guard interval length Tg is ¼ of the effective OFDM symbol length. The frame length is 1 ms, which corresponds to 12 OFDM symbol length. A convolutional code with a constraint length K = 3 was used as the channel code. For simplicity, the same modulation scheme QPSK and the same coding rate R = 1/2 are used for transmission signals from the own cell base station and adjacent base stations. The reception timing shift (timing offset) between the signal from the own cell base station and the signal from the neighboring cell base station is fixed, and the length is 1/8 effective OFDM symbol. The FFT time window detection and channel estimation are ideally performed. In addition, both the control symbols transmitted from the own cell base station and the control symbols transmitted from the neighboring cell base stations can be completely restored on the mobile station side. In the mobile station receiver, the desired signal and the interference signal are separated based on the above-described repetitive MIMO signal detection method, and the separated desired signal and the interference signal are subjected to the Max Log-MAP algorithm (Non-Patent Document 11). Based on the soft input soft output channel decoding. After completing the iterative process, the user data sequence is estimated by hard-decision of the value of the a posteriori log-likelihood ratio (a posteriori LLR) for each bit of user data at the output of the channel decoder.

図10は、横軸を1シンボルあたりの平均受信エネルギー対雑音電力密度比(受信Es/N0)として、移動局MSにおける平均希望波電力対干渉波電力比CIR=0dB(希望波と干渉波の平均受信電力が同じ)、繰り返しMAP信号検出における繰り返し回数Niter=1及びNiter=4とした場合の平均ブロック誤り率(BLER:BLock Error Rate)特性、及び、繰り返し信号検出を用いない従来のMLDに基づく信号分離法(非特許文献9)(繰り返し回数Niter=0に相当)を適用した場合の平均BLER特性をそれぞれ示す図である。ただし、ここではブロック長を1フレーム(12OFDMシンボル)に含まれる情報ビット数としている。なお、同図中には参考としてセル間干渉(ICI:Inter-Cell Interference)がない場合(No ICI,CIR=∞)の特性、すなわち理想的なセル間干渉キャンセラを実現できた場合の特性を破線で示している。この図より、本発明の繰り返しMAP信号検出法を適用した場合、繰り返し回数Niterを増やすに従い、BLER特性を改善できることがわかる。例えば、平均BLER≦10−2を達成する所要受信Es/N0を、繰り返し回数Niter=1及びNiter=4の場合で、従来のMLDに基づく方法に比べ、それぞれ約3dB及び4dB改善することができる。特に、繰り返し回数Niter=4の場合、平均受信Es/N0が約7dB以上の領域でセル間干渉が存在しない場合のBLER特性に漸近し、ほぼ理想的なセル間干渉キャンセルを実現できることがわかる。このように、受信アンテナ数Nrが全ての基地局からのトータルの送信アンテナ数Ntより少ないのにも係らず、本発明の信号検出法では、優れた伝送特性が得られている。 In FIG. 10, the horizontal axis is the average received energy to noise power density ratio (received Es / N0) per symbol, and the average desired signal power to interference signal power ratio CIR = 0 dB (desired signal and interference signal between mobile station MS). Average reception power is the same), average block error rate (BLER: BLock Error Rate) characteristics when the number of repetitions N iter = 1 and N iter = 4 in repetitive MAP signal detection, and a conventional method that does not use repetitive signal detection It is a figure which shows the average BLER characteristic at the time of applying the signal separation method (nonpatent literature 9) based on MLD (equivalent to the repetition frequency N iter = 0), respectively. However, here, the block length is the number of information bits included in one frame (12 OFDM symbols). In the figure, for reference, the characteristics when there is no inter-cell interference (ICI) (No ICI, CIR = ∞), that is, the characteristics when an ideal inter-cell interference canceller can be realized. It is indicated by a broken line. From this figure, it can be seen that when the iterative MAP signal detection method of the present invention is applied, the BLER characteristics can be improved as the number of iterations Niter is increased. For example, the required reception Es / N0 that achieves the average BLER ≦ 10 −2 should be improved by about 3 dB and 4 dB, respectively, compared to the conventional MLD-based method when the number of repetitions N iter = 1 and N iter = 4. Can do. In particular, when the number of repetitions N iter = 4, it can be seen that the BLER characteristic asymptotically approaches when the average reception Es / N0 is about 7 dB or more and there is no inter-cell interference, and an almost ideal inter-cell interference cancellation can be realized. . Thus, the number of reception antennas N r is despite to less than the total number of transmit antennas N t from all the base stations, the signal detection method of the present invention is obtained excellent transmission characteristics.

図11は、横軸を1シンボルあたりの平均受信エネルギー対雑音電力密度比(受信Es/N0)として、移動局MSにおける平均希望波電力対干渉波電力比CIR=0dB、繰り返しMAP信号検出における繰り返し回数Niter=1及びNiter=4とした場合、及び、繰り返し信号検出を用いない従来のMLDに基づく信号分離法(非特許文献9)(繰り返し回数Niter=0に相当)を適用した場合の平均スループット特性をそれぞれ示す図である。なお、同図中には参考としてセル間干渉(ICI:Inter-Cell Interference)がない場合(No ICI,CIR=∞)の特性、すなわち理想的なセル間干渉キャンセラを実現できた場合の特性を破線で示している。例えば、平均スループット1.8 bits/s/Hzを達成するための所要平均Es/N0について考える。図11より、CIR=0dBのとき、本発明の信号検出法では、Niter=4の場合、従来のMLDに基づく方法に比べ、所要平均Es/N0を約5dB低減することができる。さらに、本発明の信号検出法では、Niter=4のとき、CIR=0dBにおける平均Es/N0=10dBのときの平均スループットを従来の信号検出法に比べ約2倍改善することができる。この結果より、本発明のMAPアルゴリズムに基づく信号検出法は、従来のMLDに基づく信号検出法に比べて、誤り訂正符号化されたMIMO-OFDMセルラ方式におけるセル端の移動局のスループット特性を劇的に改善することが確認できる。 In FIG. 11, the horizontal axis represents the average received energy to noise power density ratio (received Es / N0) per symbol, the average desired signal power to interference signal power ratio CIR = 0 dB in the mobile station MS, and the repetition in the repeated MAP signal detection When the number of times N iter = 1 and N iter = 4, and when the signal separation method based on the conventional MLD not using repetitive signal detection (Non-Patent Document 9) (corresponding to the number of repetitive times N iter = 0) is applied It is a figure which shows each average throughput characteristic. In the figure, for reference, the characteristics when there is no inter-cell interference (ICI) (No ICI, CIR = ∞), that is, the characteristics when an ideal inter-cell interference canceller can be realized. It is indicated by a broken line. For example, consider the required average Es / N0 to achieve an average throughput of 1.8 bits / s / Hz. From FIG. 11, when CIR = 0 dB, the signal detection method of the present invention can reduce the required average Es / N0 by about 5 dB when N iter = 4 as compared with the conventional MLD-based method. Furthermore, in the signal detection method of the present invention, when N iter = 4, the average throughput when the average Es / N0 = 10 dB at CIR = 0 dB can be improved about twice as compared with the conventional signal detection method. As a result, the signal detection method based on the MAP algorithm of the present invention plays a role in the throughput characteristics of the mobile station at the cell edge in the error-correction coded MIMO-OFDM cellular system, compared with the conventional signal detection method based on MLD. Can be confirmed.

1:自セル基地局、2:周辺セル基地局、3:移動局、4:自セル基地局送信アンテナ、5:周辺セル基地局送信アンテナ、6:移動局受信アンテナ、7:コアネットワーク、11:パイロットチャネル、12:報知チャネルと制御チャネル、13:トラフィックチャネル、21:直並列変換器、22−1〜22−Nt0:送信部、23:局部発振器、24−1〜24−Nt0:送信アンテナ、31:チャネル符号化器、32:インターリーバ、33:変調器、34:直並列変換器、35:多重化器、36:逆高速フーリエ変換部、37:並直列変換器、38:ガードインターバル付加部、39:D/A変換器、40:混合器、41:電力増幅器、51−1〜51−Nr:受信アンテナ、52−1〜52−Nr:信号受信部、53:局部発振器、54:タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部、55:セル間干渉キャンセル機能付き繰り返し信号検出及びチャネル復号器、61:混合器、62:A/D変換器、63:ガードインターバル除去部、64:直並列変換器、65:高速フーリエ変換部、71−1〜71−Nsub:軟出力MIMO信号検出器、72−1〜72−Nt:データ推定部、73:希望信号選択部、74:並直列変換器、75:硬判定器、81−1〜81−Nt:並直列変換器、82−1〜82−Nt:デインターリーバ、83−1〜83−Nt:軟入力軟出力チャネル復号器、84−1〜84−Nt:インターリーバ、85−1〜85−Nt:直並列変換器、91:軟出力MIMO信号検出器、92,96,98,101:加算器、93,99:デインターリーバ、94,100:軟入力軟出力チャネル復号器、95:硬判定器、97,102:インターリーバ 1: own cell base station, 2: neighboring cell base station, 3: mobile station, 4: own cell base station transmitting antenna, 5: neighboring cell base station transmitting antenna, 6: mobile station receiving antenna, 7: core network, 11 : Pilot channel, 12: broadcast channel and control channel, 13: traffic channel, 21: serial-parallel converter, 22-1 to 22-N t0 : transmitter, 23: local oscillator, 24-1 to 24-N t0 : Transmit antenna, 31: channel encoder, 32: interleaver, 33: modulator, 34: serial-parallel converter, 35: multiplexer, 36: inverse fast Fourier transform unit, 37: parallel-serial converter, 38: The guard interval adding unit, 39: D / A converter, 40: mixer, 41: power amplifier, 51-1 to 51-N r: receiving antenna, 52-1 to 52-N r: signal receiving section, 53: Local oscillator, 4: timing detection, channel estimation and control signal demodulation unit, 55: repetitive signal detection and channel decoder with inter-cell interference cancellation function, 61: mixer, 62: A / D converter, 63: guard interval removal unit, 64 : serial-to-parallel converter, 65: fast Fourier transform unit, 71-1 to 71-N sub: soft output MIMO signal detector, 72-1 to 72-N t: data estimating unit, 73: desired signal selecting section, 74 : parallel-serial converter, 75: hard decision unit, 81-1~81-N t: parallel to serial converter, 82-1~82-N t: deinterleaver, 83-1~83-N t: soft input soft output channel decoder, 84-1~84-N t: interleaver, 85-1~85-N t: serial to parallel converter, 91: soft output MIMO signal detector, 92,96,98,101: adding , 93, 99: Deinter Lever, 94, 100: Soft input / soft output channel decoder, 95: Hard discriminator, 97, 102: Interleaver

Claims (3)

OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムであって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、
各基地局は、
パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、自局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を前記制御情報中に含ませて送信するように構成されており、
前記移動局は、
各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、
前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、
前記自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局から受信した制御情報を復調して各基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を取得する送信方式情報取得手段と、
最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記送信方式情報取得手段により取得した情報を利用して、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、
前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現することを特徴とする無線アクセスシステム。
A wireless access system in which a base station and a mobile station communicate with each other by OFDM,
When a common frequency band is used by a plurality of base stations in downlink transmission, the transmission timing of all the base stations that interfere with each other is the reception timing including the multipath of the signal from each base station in the mobile station. The deviation is controlled to be within the OFDM guard interval,
Each base station
Transmitting an OFDM signal in which a pilot channel including a pilot signal, a control channel including at least control information necessary for communication with a mobile station, and a traffic channel including error correction encoded user data information are multiplexed; And, it is configured to transmit the information related to the transmission method of the traffic channel of the local station included in the control information,
The mobile station
Based on the received signal in the pilot signal section of the signal from each base station, channel information between the own cell base station and the own mobile station and between each neighboring cell base station and the own mobile station that cause interference are acquired. Means,
Means for demodulating the control channel with respect to the own cell base station and neighboring cell base stations that cause interference, and obtaining the control information of the own cell base station and each neighboring cell base station that causes interference;
Transmission method information acquisition means for demodulating control information received from the own cell base station and neighboring cell base stations that cause interference to acquire information on the transmission method of the traffic channel of each base station ;
A soft output MIMO signal detector and a soft input / soft output channel decoder that operate based on a maximum a posteriori probability (MAP) estimation algorithm, the acquired channel information, the acquired own cell base station, and each neighboring cell serving as interference Using the control information of the base station and using the information acquired by the transmission method information acquisition means , the desired signal from the own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station are estimated from the received signal to the maximum posterior probability A signal separation means for separating a desired signal from the own cell base station and an interference signal from a neighboring cell base station by simultaneously detecting by repetitive signal detection based on the posterior signal output from the soft output MIMO signal detector; The external log likelihood ratio, which is the difference between the probability log likelihood ratio and the prior log likelihood ratio, is input to the soft input / soft output channel decoder as a prior input value. The soft log MIMO signal detection is performed by using the external log likelihood ratio, which is the difference between the posterior probability log likelihood ratio output from the soft input soft output channel decoder and the prior input value, as the prior log likelihood ratio. and a signal separating means is inputted to the vessel are configured so that,
No line access system that is characterized in that to achieve a demodulation of the desired signal from the interference cancellation and the own-cell base station from the neighboring cell by taking out only the desired signal from the separated signal simultaneously by the signal separating means.
OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムであって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、
各基地局は、
パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、トラフィックチャネルの送信方式に関する情報を自局に加えて干渉となる周辺セル基地局についても前記制御情報に含ませて送信するように構成されており、
前記移動局は、
各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、
前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と
最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記自セル基地局から受信した制御情報を復調して取得した、自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報に基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、
前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現することを特徴とする無線アクセスシステム。
A wireless access system in which a base station and a mobile station communicate with each other by OFDM,
When a common frequency band is used by a plurality of base stations in downlink transmission, the transmission timing of all the base stations that interfere with each other is the reception timing including the multipath of the signal from each base station in the mobile station. The deviation is controlled to be within the OFDM guard interval,
Each base station
Transmitting an OFDM signal in which a pilot channel including a pilot signal, a control channel including at least control information necessary for communication with a mobile station, and a traffic channel including error correction encoded user data information are multiplexed; and it is configured to transmit the neighboring cell base station serving as the interference information related to the transmission scheme of the traffic channel in addition to the own station is also included in the control information,
The mobile station
Based on the received signal in the pilot signal section of the signal from each base station, channel information between the own cell base station and the own mobile station and between each neighboring cell base station and the own mobile station that cause interference are acquired. Means,
Means for demodulating the control channel with respect to the own cell base station and neighboring cell base stations that cause interference, and obtaining the control information of the own cell base station and each neighboring cell base station that causes interference ;
A soft output MIMO signal detector and a soft input / soft output channel decoder that operate based on a maximum a posteriori probability (MAP) estimation algorithm, the acquired channel information, the acquired own cell base station, and each neighboring cell serving as interference Based on the control information of the base station, the control information received from the own cell base station is demodulated and acquired based on the information on the transmission method of the traffic channel of the own cell base station and the neighboring cell base station that causes interference. By simultaneously detecting the desired signal from the own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station from the signal by repeated signal detection based on the maximum posterior probability estimation, the desired signal from the own cell base station and the neighboring cell base station are detected. Separating means for separating an interference signal from a posterior probability log-likelihood ratio output from the soft-output MIMO signal detector A posterior probability log-likelihood ratio output from the soft-input / soft-output channel decoder is input to the soft-input / soft-output channel decoder as a pre-input value that is a difference from the prior log-likelihood ratio. And an external log likelihood ratio that is a difference between the prior input value and the prior log likelihood ratio as signal input to the soft output MIMO signal detector,
No line access system that is characterized in that to achieve a demodulation of the desired signal from the interference cancellation and the own-cell base station from the neighboring cell by taking out only the desired signal from the separated signal simultaneously by the signal separating means.
OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける移動局装置であって、
前記無線アクセスシステムは、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、また、各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、誤り訂正符号化されたユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、かつ、自局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報を前記制御情報中に含ませて送信するようになされているものであり、
各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて、自セル基地局と自移動局との間、及び、干渉となる各周辺セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、
制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる周辺セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、
最大事後確率(MAP)推定アルゴリズムに基づいて動作する軟出力MIMO信号検出器及び軟入力軟出力チャネル復号器を備え、前記取得したチャネル情報並びに前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報を用い、前記取得した自セル基地局及び干渉となる各周辺セル基地局の制御情報に含まれた、各基地局のトラフィックチャネルの送信方式に関する情報に基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号とを最大事後確率推定に基づく繰り返し信号検出により同時に検出することによって、自セル基地局からの希望信号と周辺セル基地局からの干渉信号を分離する信号分離手段であって、前記軟出力MIMO信号検出器から出力される事後確率対数尤度比と事前対数尤度比との差である外部対数尤度比が事前入力値として前記軟入力軟出力チャネル復号器に入力され、該軟入力軟出力チャネル復号器から出力される事後確率対数尤度比と前記事前入力値との差である外部対数尤度比が前記事前対数尤度比として前記軟出力MIMO信号検出器に入力されるように構成されている信号分離手段とを有し、
前記信号分離手段により分離された信号から希望信号のみを取り出すことで周辺セルからの干渉信号除去と自セル基地局からの希望信号の復調を同時に実現することを特徴とする移動局装置。
A mobile station apparatus in a radio access system in which a base station and a mobile station communicate by OFDM,
When the radio access system uses a common frequency band in a plurality of base stations in downlink transmission, the transmission timing of all the base stations that interfere with each other is the multipath of the signal from each base station in the mobile station. The base station is controlled so that the shift in the reception timing including the frequency falls within the OFDM guard interval, and each base station includes at least control information necessary for communication with the pilot channel including the pilot signal and the mobile station. An OFDM signal in which a control channel and a traffic channel including error correction encoded user data information is multiplexed is transmitted , and information on a transmission method of the local traffic channel is included in the control information. Is intended to send ,
Based on the received signal in the pilot signal section of the signal from each base station, channel information between the own cell base station and the own mobile station, and between each neighboring cell base station and the own mobile station that cause interference. Means to obtain,
Means for demodulating the control channel with respect to the own cell base station and the neighboring cell base station causing interference, and acquiring the control information of the neighboring cell base station serving as the own cell base station and interference;
A soft output MIMO signal detector and a soft input / soft output channel decoder that operate based on a maximum a posteriori probability (MAP) estimation algorithm, the acquired channel information, the acquired own cell base station, and each neighboring cell serving as interference From the received signal based on the information regarding the transmission method of the traffic channel of each base station, which is included in the control information of the own cell base station and each neighboring cell base station that causes interference , using the control information of the base station By simultaneously detecting the desired signal from the own cell base station and the interference signal from the neighboring cell base station by repeated signal detection based on the maximum posterior probability estimation, the desired signal from the own cell base station and the neighboring cell base station Signal separating means for separating an interference signal, the posterior probability log-likelihood ratio and the prior log likelihood output from the soft output MIMO signal detector An external log-likelihood ratio, which is a difference from the ratio, is input as a pre-input value to the soft-input soft-output channel decoder and output from the soft-input soft-output channel decoder and the a priori log-likelihood ratio Signal separation means configured to input an external log likelihood ratio that is a difference from an input value to the soft output MIMO signal detector as the prior log likelihood ratio;
A mobile station apparatus that simultaneously realizes removal of interference signals from neighboring cells and demodulation of desired signals from the own cell base station by extracting only desired signals from the signals separated by the signal separation means.
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