JP5488616B2 - Ｏｆｄｍａ用送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出方法、通信装置 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ用送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出方法、通信装置 Download PDF

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Description

本発明は、一般にロングタームエボリューション(LTE)通信システムなどの直交周波数分割多元接続(OFDMA)通信システムに関し、具体的には、LTE通信システム下で用いるユーザ機器(UE)などの通信装置による、UEと通信しているサービングセル(serving cell)のセル固有アンテナポートの数の決定に関する。
2009年2月10日に出願されたオーストラリア仮特許出願第2009900530号の優先権を主張し、その内容を参照により本願明細書に組み込む。
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)技術仕様36.212に定義されるように、LTEシステムなどのOFDMAシステムでは、一般にサービングセルのセル固有アンテナポートの数は物理ブロードキャストチャネル(PBCH)の巡回冗長検査(CRC)マスクを介して暗黙にUEに信号で伝えられる。しかし、PBCHを正常に受信するために、UEはセル固有アンテナポートの数を決定する必要がある。UEは、PBCHデータへのCRCチェックサムの正常な確認によってのみセル固有アンテナポートの数を追加した情報を知ることができるので、解決不可能な循環問題が存在する。
上記の問題を回避する1つの方法は、セル固有アンテナポートの数についての異なる仮定に基づいてPBCHの受信を繰返し試みることによって、一連の仮説検証を実行することである。仮説検証を連続的に行えば、通信における遅延が所望の制限を超えてしまう場合がある。しかし、仮説検証をパラレルに行えば、さらなる信号処理モジュールが必要になり、且つチップサイズが増加して消費電力が過剰になってしまう。
したがって、PBCH処理とは無関係に、OFDMA通信システムにおけるセル固有アンテナポートの数を確実に検出する方法を提供する必要がある。また、従来のセル固有アンテナポート検出方法における1つまたは複数の問題または不都合を改善あるいは克服するOFDMAシステムにおけるセル固有アンテナポートの数を検出する方法を提供する必要がある。
この点を考慮して、本発明の一態様は、通信装置用のセル固有送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出方法であって、通信装置に、
(a)ダウンリンク基準信号(RS)シーケンスレプリカを生成するステップと、
(b)第1の可能な送信アンテナポートについてのみ、生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの非コヒーレントな相関からダウンリンクシステム帯域幅を決定するステップと、
(c)決定されたダウンリンクシステム帯域幅で、複数の可能な送信アンテナポートごとに、生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの相関をとるステップと、
(d)ステップ(c)における相関の結果の比較から送信アンテナの数を決定するステップとを含む方法を提供する。
RSシーケンスレプリカは、最大システム帯域幅を対象としてステップ(a)にて生成される。
ダウンリンクシステム帯域幅は、複数の可能な帯域幅で非コヒーレントな相関をとり、且つ相関が最大となる結果が得られる帯域幅を識別することによってステップ(b)にて決定される。
ステップ(c)は、異なる複数のRSシフトおよびスロット番号で実行される。
送信アンテナの数は、相関が最大となる結果が得られる送信アンテナを識別することによって、ステップ(d)にて決定される。
本発明の他の態様は、セル固有送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出を実行する通信装置であって、
ダウンリンク基準信号(RS)シーケンスレプリカを生成するためのRSシーケンスジェネレータと、
第1の可能な送信アンテナポートについてのみ、生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの非コヒーレントな相関からダウンリンクシステム帯域幅を決定する帯域幅決定ブロックと、
決定されたダウンリンクシステム帯域幅で、複数の可能な送信アンテナポートごとに、生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの相関をとるための相関計算機と、
相関計算機によって実行された相関の結果の比較から送信アンテナの数を決定するための相関結果比較器とを具備する装置を提供する。
本発明の様々な態様および特徴は、添付の図面を参照すればよりよく理解される。
OFDMA通信システムにおいてデータを送信するためのフレーム構造を示す概略図である。 OFDMA通信システムにおいてデータを送信するためのリソースブロックを示す概略図である。 OFDMA通信システム下で用いるとともに、リソースブロックにおけるそれぞれ1本、2本、および4本の送信アンテナを使用する基準信号の送信を示す概略図である。 送信ダイバーシティを有し、複数の送信アンテナを使用するOFDMA通信システム下で用いる基地局と通信装置との両方における複数のトランシーバの概略図である。 OFDMA通信システム下で用いる通信装置におけるセル固有送信アンテナポートの数を検出するための通信装置の一部の概略図である。 図5に示された通信装置の一部の機能要素のうちの1つを示す概略図である。
OFDMAシステムでは、ユーザはあらかじめ定められた時間に対して特定の数のサブキャリアを割り当てられている。これらは、LTE仕様において物理リソースブロック(PRB)と呼ばれる。PRBは時間次元と周波数次元の両方を有する。PRBの割り当ては、基地局でスケジューリング機能によって処理される。図1は、OFDMAシステムにおいてデータを送信するための一般的なフレーム構造を示している。この図に示されるように、LTEフレーム10は時間長10ミリ秒である。各フレームは10個のサブフレームに分割され、各サブフレームは時間長1.0ミリ秒である。各サブフレームは、それぞれが0.5ミリ秒の時間長となる2個のスロットにさらに分割される。スロットは、標準サイクリックプレフィックスを使用するか、または拡張サイクリックプレフィックスを使用するかによって、6個または7個のOFDMAシンボルで構成される。
利用可能なサブキャリアの総数は、システムの全送信帯域幅に依存する。LTE仕様は、以下の表1に示す通り、システム帯域幅についてのパラメータを1.2MHzから20MHzと規定している。
Figure 0005488616
PRBは、1個のスロット(時間長0.5ミリ秒)につき12個の連続サブキャリアで構成されると規定されている。PRBは、基地局スケジューラによって行われるリソース割り当て指定における最小要素である。送信されたダウンリンク信号は、Nsymb個のOFDMシンボル期間に対するNBW個のサブキャリアで構成される。これは、図2に示されるようにリソースグリッド20で表すことができる。グリッド内の各ボックスは、1つのシンボル期間に対する単一のサブキャリアを表し、リソース要素と呼ばれる。そのようなリソース要素の1つは、図2における符号22である。多重入力多重出力アプリケーションでは、送信アンテナごとにこのようなリソースグリッドがある。
パケット指向ネットワークとは対照的に、LTE通信システムは、キャリアオフセット推定、チャネル推定、タイミング同期などを容易にする物理層プリアンブルを使用しない。代わりに、図3に示されるように、特別な基準信号がPRBに埋め込まれる。これらの基準信号は、標準サイクリックプレフィックス(CP)が使用される場合は各スロットの第1および第5 OFDMシンボルの間、および拡張CPが使用される場合は第1および第4 OFDMシンボルの間に送信される。参照シグナルは6個のサブキャリアおきに送信される。さらに、参照シグナルは時間および周波数の両方において交互に配列(staggered)される。参照シグナルを有するサブキャリア上のチャネル応答を直接計算できる。残りのサブキャリア上のチャネル応答を推定するために補間が使用される。
リンクのロバスト性を強化するとともに、LTEダウンリンクについてのデータ支援(data aids)を増強することを目的として、基地局と移動局すなわちUEの両方で、複数のトランシーバが使用されうる。LTE通信システムにおけるシステムデータレートを増加させるために使用される技術の1つが、MIMO(multiple-input multiple-output)である。MIMOは、送信側と受信側の両方で複数のアンテナを使用することによってシステムデータレートを増加させる。MIMO送信を正常に受信するために、受信機は各送信アンテナからのチャネルインパルス応答を決定しなければならない。LTEでは、チャネルインパルス応答は、既知の基準信号を各送信アンテナから連続的に送信することによって決定される。
図4は、それぞれ48から54として参照される単一のアンテナをそれぞれが備える4個のトランシーバ40から46を具備する例示的な2×2 MIMOシステムを示している。したがって、このシステムでは合計4個のチャネルインパルス応答が提供される。ある送信アンテナが基準信号を送信している間、他のアンテナはアイドル状態である。一旦チャネルインパルス応答が分かると、両方のアンテナによって同時にデータを送信できる。2つの受信アンテナにおける2つのデータストリームの組合せは、2つの式と2つの未知数のセットをもたらし、2つのオリジナルデータストリームに分解できる。
しかし、こうなるためには、各トランシーバはセル固有送信アンテナポートの数を検出できなければならない。普通ならセル固有送信アンテナポートの数はPBCH復調および復号を介してブラインド検出されるが、本発明によって通信装置すなわちUEはPBCH処理をすることなくセル固有送信アンテナポートの数を決定できるようになる。
図5に示されるように、この処理に必要な第1ステップは、可能な最大システム帯域幅を対象としてダウンリンク基準信号(RS)シーケンスレプリカを生成することである。3GPP TS 36.211のセクション6.10.1.1に記載の通り、RSシーケンスレプリカは、
Figure 0005488616
 によって定義され、上式で、nsはラジオフレーム内のスロット番号であり、lはスロット内のOFDMシンボル番号であり、
Figure 0005488616
 はリソースブロック(RB)の数で表される最大ダウンリンク帯域幅構成である。
疑似乱数列c(i)は3GPP TS 36.211のセクション7.2で定義される。疑似乱数列ジェネレータは各OFDMシンボルの最初に、
Figure 0005488616
 で初期化され、上式において、
Figure 0005488616
 である。
当然のことながら、セルIDおよびCPモードは、従来のセル検索処理からUEにすでに知らされている。RSシーケンスレプリカの生成は、図5に示されるデータ処理ブロック60によって実行される。
第2に、データ処理ブロック62が、第1の可能な送信アンテナポート(すなわち、送信アンテナポート0)についてのみ、いくつかの可能な帯域幅で、生成されたRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの非コヒーレントな相関からダウンリンクシステム帯域幅を決定する。送信アンテナポート0は存在を保証された唯一のRSシーケンスなので、非コヒーレントな相関検出は送信アンテナポート0から送信されたRSについてのみ実行される。当然のことながら、この段階では、3GPP TS 36.211のセクション6.10.1.1に記載のRSシフトは、セル検索処理から得られたセルIDから生じるものとして、UEにとってすでに既知となっている。
3GPP TS 36.211のセクション6.10.1.2に定義されたように、送信アンテナポート0から実際に送信されたRSシーケンスは、実際のダウンリンクシステム帯域幅によって変化する。以下の記述では、
Figure 0005488616
 はUEで受信したRSサンプルのベクトルであり、l番目のOFDMシンボルの受信アンテナポート0で受信した信号サンプルから抽出され、3GPP TS 36.211のセクション6.10.1.2に記載されたRSシフト
Figure 0005488616
 を与えられ、帯域幅はx MHzと仮定する。
Figure 0005488616
 は送信アンテナポート0についてのRSオフセットを示す。さらに、
Figure 0005488616
 はデータ処理ブロック60によってUEで生成されたRSシーケンスレプリカであり、帯域幅はx MHzと仮定する。
ダウンリンクシステム帯域幅は
Figure 0005488616
 で表される
Figure 0005488616
 によって決定され、上式で(.)*は複素共役を示すために使用され、xは1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、または20MHzである。1つの受信アンテナを有するUE(たとえば図4に示される)の場合は前述の式を適用するが、2つの受信アンテナを有するUEの場合は、
Figure 0005488616
 を計算することによって受信ダイバーシティを活用できる。
したがって、上記の表1に記載された全ての可能な帯域幅について、UEで受信したRSサンプルとUEで生成されたRSシーケンスレプリカとの非コヒーレントな相関をとり、それによって、計算された最大相関値からダウンリンクシステム帯域幅が決定される。
次に、決定されたダウンリンクシステム帯域幅で、ならびに全ての可能なRSシフトおよびスロット番号について、データ処理ブロック64(図6に示す)によって、全ての可能な送信アンテナポートについて生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの相関をとる。相関C (s, l)は、式:
Figure 0005488616
 に従って、3GPP TS36.211のセクション6.10.1.1に示される、送信アンテナポート0、1、2、および3についてのRS割り当てに関するsおよびlの全ての組合せについてデータ処理ブロック66によって処理され、上式で、sは3GPP TS36.211のセクション6.10.1.1に記載の0から5までの範囲のRSシフトを示している。ベクトル
Figure 0005488616
 は、処理ブロック62によって決定されたシステム帯域幅を用いてRSパイロットパターン生成モジュールで計算されたRSシーケンスである。基準信号は6番目のサブキャリアごとに送信されるので、6個のサンプルおきにOFDMシンボルlについての受信信号から開始オフセットsを抽出することによってベクトルyl,sが得られる。ここで再び、受信アンテナポートを1つだけ有するUEには前述の式を適用するが、受信アンテナポートを2つ有するUEでは、
Figure 0005488616
 となる。
最後に、データ処理ブロック68によって、相関の結果の比較から送信アンテナポートの数が決定される。相関結果の比較は、以下の基準に基づいて処理される。
1. アンテナポート3についてのRSシーケンスが存在する場合、アンテナポート2、1、0についてのRSパイロットが存在しなければならない。
2. アンテナポート1についてのRSシーケンスが存在する場合、アンテナポート0についてのRSパイロットが存在しなければならない。
3. アンテナポート0および1は1個のOFDMシンボル内に同じRSシーケンスを有する。アンテナポート2および3は1個のOFDMシンボル内に同じRSシーケンスを有する。
ステップ1:
アンテナポート0の相関結果
Figure 0005488616
 を、他の4つの相関結果
Figure 0005488616
 と比較する(同じRSシーケンスを有するアンテナポート1についてのRSパイロットがここに存在する可能性があるので、
Figure 0005488616
 の場合は除外する)。アンテナポート0の相関の結果が他の4つの位置よりも非常に大きい場合、アンテナポート1が存在しているという決定が導かれる。そうでない場合は、他のアンテナポート1、2、または3はアンテナポート0なしには存在できないので、それ以上さらなる処理をすることなく検出全体が失敗となる。
ステップ2:
アンテナポート1の相関の結果
Figure 0005488616
 を、他の4つの相関の結果
Figure 0005488616
 と比較する。アンテナポート1の相関の結果が他の4つの位置よりも非常に大きい場合、アンテナポート1が存在しているという決定が導かれる。その結果、これは少なくともアンテナポート0および1が存在することを意味する。そうでない場合、これ以上の処理は必要なく、送信アンテナは1個だけであるという決定が導かれる。
ステップ3:
アンテナポート2および3の相関の結果を、他の4つの相関の結果
Figure 0005488616
 と比較する。両方が他の4つの位置よりも非常に大きい場合、4個の送信アンテナがあるという決定が導かれる。そうでない場合は、ステップ2の結果として送信アンテナは2つだけあることになる。一般的な相関は、
Figure 0005488616
 であり、上式で、yl,s(i)は上記で定義された受信信号シーケンスyl,sのi番目の要素を示し、
Figure 0005488616
 はパイロットシーケンス
Figure 0005488616
 のi番目の要素を示している。
この例では、上述の決定処理は以下の一連の命令によって実装される。
Figure 0005488616
 上式で、
Figure 0005488616
 は3GPP TS 36.211のセクション6.10.1.2から得られるTXアンテナポート2についてのRSオフセットを示している。NTXは、検出が成功だった場合、送信アンテナの数についての検出結果を示している。
上記では1つのスロットの処理だけを説明したが、正確な検出の確率を高めるために、複数のスロットを処理することによって時間ダイバーシティを活用できる。
本発明を限られた数の実施形態とともに説明してきたが、上記の説明を踏まえて多くの代替、修正、および変更が可能であることが当業者には明らかであろう。したがって本発明は、記載した本発明の趣旨および範囲において速やかに行われる全てのこのような代替、修正、および変更を含むことを意図する。
本発明は、ロングタームエボリューション(LTE)通信システムなどの直交周波数分割多元アクセス(OFDMA)通信システムに適用できる。本発明は、より具体的には、LTE通信システム下で用いるユーザ機器(UE)などの通信装置による、UEと通信しているサービングセルのセル固有アンテナポートの数の決定にも適用できる。
10 LTEフレーム
20 リソースグリッド
40, 42, 44, 46 トランシーバ
48, 50, 52, 54 単一のアンテナ

Claims (6)

  1. 通信装置用のセル固有送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出方法であって、前記通信装置は、
    (a)ダウンリンク基準信号(RS)シーケンスレプリカを生成するステップと、
    (b)第1の可能な送信アンテナポートについてのみ、前記生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの非コヒーレントな相関からダウンリンクシステム帯域幅を決定するステップと、
    (c)前記決定されたダウンリンクシステム帯域幅で、複数の可能な送信アンテナポートごとに、前記生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの相関をとるステップと、
    (d)ステップ(c)における前記相関の結果の比較から送信アンテナの数を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記RSシーケンスレプリカは、最大システム帯域幅について、ステップ(a)にて生成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ダウンリンクシステム帯域幅は、複数の可能な帯域幅で前記非コヒーレントな相関をとり、且つ相関が最大となる結果が得られる前記帯域幅を識別することによって、ステップ(b)にて決定されることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。
  4. ステップ(c)は、異なる複数のRSシフトおよびスロット番号で実行されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記送信アンテナの数は、相関が最大となる結果が得られる前記送信アンテナを識別することによって、ステップ(d)にて決定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
  6. セル固有送信アンテナポートの数の非コヒーレント検出を実行する通信装置であって、
    ダウンリンク基準信号(RS)シーケンスレプリカを生成するためのRSシーケンスジェネレータと、
    第1の可能な送信アンテナポートについてのみ、前記生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの非コヒーレントな相関からダウンリンクシステム帯域幅を決定する帯域幅決定ブロックと、
    前記決定されたダウンリンクシステム帯域幅で、複数の可能な送信アンテナポートごとに、前記生成されたダウンリンクRSシーケンスレプリカと受信したRSサンプルとの相関をとるための相関計算機と、
    前記相関計算機によって実行された前記相関の結果の比較から送信アンテナの数を決定するための相関結果比較器とを具備することを特徴とする通信装置。
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