JP5380605B2 - 複数ユーザ・複数入力・複数出力無線送信システムにおける行列演算のための受信ビームフォーミングを利用した汎化判定帰還型等化器を用いたプリコーダ - Google Patents
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Description
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列である。
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列である。
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列である。
により与えられる。ここで、上付き文字Tは、行列の転置を表す。
として表すことができるものとなる。uの長さは、BSにおけるアンテナの数を上回ることはないものと仮定する。また、追加の制約としてSuu=E[uuH]=Iを仮定する。ここで、E[.]は引数の時間平均を表し、上付き文字Hは共役転置を表し、Iは単位行列を表す。
として表され、ここで、Vは、ユニタリ行列であり、Σは、非負の要素からなる対角行列である。
ここで、Mは、ユニタリ行列であり、行列{V,Σ}は、式(1)での定義と同一である。
のxk番目のサブベクトルは、以下の関係式を用いて生成される。
ここで、Gkmは、ベクトルシンボルxmによる干渉をxkから前置消去するのに必要なベクトルシンボルGのサブ行列である。これらのサブベクトルは逆順に生成され、xkが最初に生成されるベクトルであり、x1が最後に生成されるものとなる。3つのUTを有する場合に対する行列Gの構造の例を以下に示す。
の正方領域に収まるように選択される。この選択のしかたにより、前置干渉消去を可能としながらも、全送信出力を制限することも可能となる。
ここで、Ukは左特異ベクトルを表し、Skは、対角成分を構成する特異値を有する対角行列を表し、Vkは右特異ベクトルを表す。
ここで、xは、図1で示した前置干渉消去ステップの後、入力シンボルベクトルuから導出されたシンボルベクトルである。フィルタBは出力共分散行列であり、k番目のUTでの雑音はnkにより表される。フィードフォワードフィルタFkは、完全な対角行列である。ステップ310において、受信処理マトリックスを計算で求め、FKUK Hとする。ステップ312において、入力データベクトルrkを処理し、送信ベースバンドベクトルを取り出し、
とする。
ここで、
は、式(8)で与えられたk番目のUTの有効DLチャネルに対応するサブ行列である。ステップ404において、チャネル行列Hの行数と同数のUTが存在するものと仮定し、最適なアップリンク共分散行列Dを計算で求める。この仮定は重要な条件であり、全UTにおいて、いずれの受信アンテナの間にも調整がなされていないことを示すものである。引用文献[6]又は米国特許出願番号第12/554,082号で出願されているアルゴリズムを用いて、Dを計算で求めることができる。なお、“いずれの受信アンテナの間にも調整がなされていない”条件がDに対して与えられていることにより、Dは完全な対角行列となることが保証される。
ここで、λは、引用文献[7]で定義されているUL/DL双対変数であり、次式により計算で求めることができる。
ここで、上付き文字†は、Moore−Penrose形一般逆行列を表す。
の行数(すなわち4)と同数のUTが存在しているものと仮定し、等価MACチャネルに対する出力共分散行列Gを計算で求める。数値解は、引用文献[6]に示されたアルゴリズムを用いて、4回の収束計算で求めることができる。
Claims (15)
- アップリンク(UL)チャネルと、それに対応するダウンリンク(DL)チャネルを介して基地局と通信するK個のユーザ端末(UT)を有する複数ユーザ・複数入力・複数出力(MU−MIMO)無線システムの基地局内の汎化判定帰還型等化器(GDFE)に基づくプリコーダを用いて、ユーザシンボルを処理するための方法であって、
ユーザ端末での受信処理後に、基地局でDLチャネルの有効ダウンリンク(DL)チャネル行列Hを求めるステップと、
有効DLチャネル行列Hの行数と同数のユーザ端末が存在するものと仮定し、アップリンク(UL)共分散行列Dを計算で求めるステップであって、UL共分散行列Dは対角行列であることを特徴とするステップと、
UL共分散行列Dに基づきフィルタ行列Cを計算で求めるステップと、
フィルタ行列Cに基づきフィードフォワードフィルタ行列Fを計算で求めるステップと、
フィードフォワードフィルタ行列Fとフィルタ行列Cとに基づき、GDFEプリコーダの前置干渉消去段において送信機で用いられる前置干渉消去行列Gを計算で求めるステップと、
GDFEプリコーダの判定帰還型等化段によりユーザシンボルを処理し、フィルタ処理後のベクトルシンボルを生成するステップとを含み、
有効ダウンリンク(DL)チャネル行列は、
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列であることを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、UK Hは、k番目のUTでの受信処理で用いられ、k番目のUTの有効DLチャネルサブ行列
は、k番目のUTにより基地局に対して与えられることを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、
であり、
上付き文字†は、Moore−Penrose形一般逆行列を表し、
Sxx=VΣVH、
で表された入力共分散行列Sxxの固有有値分解(EVD)において、Vは、ユニタリ行列であり、Σは、非負の要素からなる対角行列であり、
λは、
で表された、与えられた全送信出力PtのUL/DL双対変数であり、
Vは、ユニタリ行列であり、Σは、非負の要素からなる対角行列であり、入力共分散行列Sxxは、
として計算で求められることを特徴とする方法。 - 請求項3記載の方法において、
C=MRはCのQR分解(QRD)を表し、Mはユニタリ行列であり、Rは上三角行列であり、
フィードフォワードフィルタ行列Fは、
で表され、前置干渉消去行列Gは、
で表され、上付き文字†は、Moore−Penrose形一般逆行列を表すことを特徴とする方法。 - 請求項4記載の方法は、さらに
送信フィルタの送信フィルタ行列Bを、
の計算で求めるステップと、
フィルタ処理後のベクトルシンボルを送信フィルタに送り、送信信号の出力を生成するステップと、
送信フィルタの出力を、ユーザ端末との間で無線システムで通信が行われる、有効DLチャネル行列Hで表されたDLチャネルに向けるステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、
GDFEプリコーダによりユーザシンボルを処理し、フィルタ処理後のベクトルシンボルを生成するステップは、
フィードフォワード経路に設けられたモジュロユニットにユーザシンボルを向けて、フィードバック経路に設けられた前置干渉消去ブロックにフィードバックされるフィルタ処理後のベクトルシンボルを生成するステップであって、前置干渉消去ブロックはI−Gで表されることを特徴とするステップと、
前置干渉消去ブロックの出力信号を、フィードフォワード経路上のモジュロユニットに入力されるユーザシンボルから差し引くステップとを含むことを特徴とする方法。 - アップリンク(UL)チャネルと、それに対応するダウンリンク(DL)チャネルを介して基地局と通信するK個のユーザ端末(UT)を有する複数ユーザ・複数入力・複数出力(MU−MIMO)無線システムの基地局内の汎化判定帰還型等化器(GDFE)に基づくプリコーダであって、GDFEプリコーダは、
フィードフォワード経路と、
フィードバック経路と、
フィードバック経路に設けられたI−Gで表される前置干渉消去ブロックであって、Iは単位行列、Gは前置干渉消去行列であることを特徴とする前置干渉消去ブロックとを含んでおり、
前置干渉消去行列Gは、フィードフォワードフィルタ行列Fとフィルタ行列Cとに基づき計算で求め、
フィードフォワードフィルタ行列Fは、フィルタ行列Cに基づき計算で求め、
フィルタ行列Cは、アップリンク(UL)共分散行列Dに基づき計算で求め、
UL共分散行列Dは、有効DLチャネル行列Hの行数と同数のユーザ端末が存在するものと仮定し計算で求め、
UL共分散行列Dは対角行列であり、ユーザ端末での受信処理後に、基地局でDLチャネルの有効DLチャネル行列Hを求め、
有効ダウンリンク(DL)チャネル行列は、
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列であることを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項7記載のGDFEプリコーダにおいて、UK Hは、k番目のUTでの受信処理で用いられ、k番目のUTの有効DLチャネルサブ行列
は、k番目のUTにより基地局に対して与えられることを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項7記載のGDFEプリコーダにおいて、
であり、
上付き文字†は、Moore−Penrose形一般逆行列を表し、
Sxx=VΣVH、
で表された入力共分散行列Sxxの固有有値分解(EVD)において、Vは、ユニタリ行列であり、Σは、非負の要素からなる対角行列であり、
λは、
で表された、与えられた全送信出力PtのUL/DL双対変数であり、
Vは、ユニタリ行列であり、Σは、非負の要素からなる対角行列であり、入力共分散行列Sxxは、
として計算で求められることを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項9記載のGDFEプリコーダにおいて、
C=MRはCのQR分解(QRD)を表し、Mはユニタリ行列であり、Rは上三角行列であり、
フィードフォワードフィルタ行列Fは、
で表され、前置干渉消去行列Gは、
で表され、上付き文字†は、Moore−Penrose形一般逆行列を表すことを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項7記載のGDFEプリコーダは、さらに、
フィードバック経路に設けられた前置干渉消去ブロックにフィードバックされるフィルタ処理後のベクトルシンボルXを生成する、フィードフォワード経路に設けられたモジュロユニットを含むことを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項11記載のGDFEプリコーダにおいて、
前置干渉消去ブロックの出力信号は、ユーザシンボルのストリームから差し引かれ、フィードフォワード経路に設けられたモジュロユニットに送られることを特徴とするGDFEプリコーダ。 - 請求項12記載のGDFEプリコーダは、さらに、
フィードフォワード経路に設けられたモジュロユニットにより生成されるフィルタ処理後のベクトルシンボルXのストリームをフィルタ処理する、送信フィルタ行列Bで表される送信フィルタを含み、
送信フィルタ行列Bは、
で表されることを特徴とするGDFEプリコーダ。 - MU−MIMO無線システムであって、
請求項13記載のGDFEプリコーダを含む基地局と、
K個の複数ユーザ端末と、
ユーザ端末との間で無線システムで通信を行い送信フィルタの出力を受信する、DLチャネル行列Hで表されたチャネルとを含むことを特徴とするMU−MIMO無線システム。 - アップリンク(UL)チャネルと、それに対応するダウンリンク(DL)チャネルを介して基地局と通信するK個のユーザ端末(UT)を有する複数ユーザ・複数入力・複数出力(MU−MIMO)無線システムの基地局(BS)内の汎化判定帰還型等化器(GDFE)に基づくプリコーダであって、GDFEプリコーダは、
ユーザシンボルを処理し、フィルタ処理後のベクトルシンボルを生成する判定帰還型等化段であって、判定帰還型等化段が、前置干渉消去段において送信機で用いられる前置干渉消去行列Gを有する本前置干渉消去段を含むことを特徴とする判定帰還型等化段と、
判定帰還型等化段の後でフィルタ処理後のベクトルシンボルを処理し、ユーザ端末との間で無線システムによって通信が行われる、有効DLチャネル行列Hで表されたDLチャネルに向けられる送信信号の出力を生成するための送信フィルタ行列Bにより表された送信フィルタとを含み、
前置干渉消去行列Gは、フィードフォワードフィルタ行列Fとフィルタ行列Cとに基づき計算で求め、フィードフォワードフィルタ行列Fは、フィルタ行列Cに基づき計算で求め、フィルタ行列Cは、アップリンク(UL)共分散行列Dに基づき計算で求め、UL共分散行列Dは、有効DLチャネル行列Hの行数と同数のユーザ端末が存在するものと仮定し計算で求め、UL共分散行列Dは対角行列であり、ユーザ端末での受信処理後に、基地局でDLチャネルの有効DLチャネル行列Hを求める。有効ダウンリンク(DL)チャネル行列は、
であり、ここで、
は、k番目のUTに対する有効DLサブ行列
であり、Sk及びVkは、k番目のUTの推定されたDLチャネル行列Hk HK=UKSKVK Hの特異値分解(SVD)から得られた行列であることを特徴とするGDFEプリコーダ。
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