JP5538395B2

JP5538395B2 - 通信信号処理における低複雑度干渉相殺のための方法及び装置

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Publication number: JP5538395B2
Application number: JP2011524310A
Authority: JP
Inventors: レイアル，アンドレス
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-08-11
Also published as: WO2010023100A2; WO2010023100A3; IL211238A0; JP2012501134A; EP2329627A2; US20100054373A1; RU2510582C2; EP2329627B1; RU2011111697A; US8238499B2

Description

本発明は、一般に、通信信号処理に関し、特に、干渉相殺（interference cancellation）に関する。

無線通信システムでは、異なる信号が同じ伝搬リソースを共用する場合が多い。異なる通信システムは、（例えば、時間、周波数、又はコード・ドメインの点で）信号を分離するための様々なメカニズムを提供するが、チャネル内の伝送同期誤差、ドップラー拡散、又は分散のために、分離は滅多に完璧ではない。さらに、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ：multiple-input-multiple-output）システムにより、同じリソース空間にわたって同じユーザに複数のデータ・ストリームが送信され、その結果、信号分離は異なる送信／受信アンテナ対に関する伝搬チャネル差のみを当てにする。データ・ストリーム間の分離を改善するためにＭＩＭＯ事前コーディングを使用する場合でも、信号は典型的に受信機で著しく結合される。

このような場合にはいずれでも、異なるユーザ信号又は複数のストリームが受信機で互いに干渉する。受信機は、任意の数のコンポーネント信号（component signal）を含む、複合信号（composite signal）を受信するものとして理解することができる。1つ又は複数のコンポーネント信号は、一般に、受信機にとって関心のあるものであるが、関心のある任意の所与の信号の回復は、残りの信号によって引き起こされた干渉によって複雑になる。

干渉相殺に関する既知の手法は、希望信号（複数も可）を検出するために使用されるものと同じ処理の複雑度で妨害信号（interfering signal）を検出することに依存する。この手法は、ソフト・バリュー（soft value）処理を含む、全複雑度（full-complexity）の復調及びデコーディングを妨害信号に適用するものである。妨害信号を正確に決定することにより、それに対応して干渉相殺のために妨害信号の正確な再構築が可能になる。しかし、妨害信号及び希望信号の完全処理は、受信機に対して著しい信号処理の負担を課し、低複雑度受信機にとってこの手法が実現不能又は少なくとも望ましくないものになる。

妨害信号（interferer signal）の完全処理に対する単純化は、ハード検出処理による簡易化した妨害信号推定を含む。ハード検出処理により、妨害信号はハード検出、例えば、ソフト・バリュー尤度としてではなく、１又は０として妨害信号ビットをハード検出することに基づいて推定される。たとえ、妨害信号の完全処理によって提供されるものより、推定精度及びそれに対応する干渉相殺性能が潜在的に著しく低下するとしても、妨害信号の再構築はハード検出によって単純化される。

本明細書の教示は、特に低信号品質条件において、より良好な干渉相殺性能を得るために、ハード決定のソフト・スケーリング（soft scaling）と組み合わせて、妨害信号の簡易化した推定にハード決定（hard decision）論理を使用する干渉相殺処理を開示するものである。一態様では、ソフト・スケーリングは、受信機において動的に変化する受信信号品質に依存して、受信機によって加えられた干渉相殺の量を減衰させるものとして理解することができる。ハード決定は低い信号品質ではあまり信頼できないので低い信号品質ではより多くの減衰が加えられ、高い信号品質ではより少ない減衰が加えられ（又はまったく加えられず）、高い信号品質でのハード決定の高い信頼性を反映する。それぞれの範囲に異なる値のソフト・スケーリング・ファクタが使用される複数範囲に信号品質を量子化するか、又は測定信号品質の連続体についてソフト・スケーリング・ファクタを計算することができる。

本発明の教示の一実施形態では、干渉相殺の方法は、ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことにより複合信号内の干渉シンボルについて干渉シンボル推定値を生成することと、受信信号品質の関数として干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算することを含む。この方法は、スケーリングした干渉シンボル推定値を複合信号と結合することにより低減干渉複合信号（reduced-interference composite signal）を入手することと、低減干渉複合信号から関心のあるシンボルを検出することを続ける。

この方法は、広範囲の信号タイプに適用され、無制限的例として、マルチストリームＭＩＭＯ（複数入力複数出力）システムで使用することができる。さらに、この方法は、様々な無線通信受信機タイプ、例えば、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）ネットワーク又はロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）ネットワークなどのセルラー通信ネットワーク内の無線通信基地局及び／又は移動局に実装することができる。

本発明の教示の他の実施形態では、無線通信受信機は、１つ又は複数の処理回路、例えば、１つ又は複数のベースバンド・プロセッサ、ＤＳＰ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、又はハードウェア、ソフトウェア、若しくは任意のその組み合わせを介して本明細書に教示されている通り、干渉相殺を実装するその他のデジタル処理回路などのデジタル信号処理回路を含む。１つ又は複数の処理回路は、ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことにより複合信号内の干渉シンボルについて干渉シンボル推定値を生成し、受信信号品質の関数として干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算するように構成される。さらに、１つ又は複数の処理回路は、スケーリングした干渉シンボル推定値を複合信号と結合することにより低減干渉複合信号を入手し、低減干渉複合信号から関心のあるシンボルを検出するように構成される。

しかし、本発明は、特徴及び利点に関する上記の概要に限定されない。実際には、当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付図面を見たときに、追加の特徴及び利点を認識するであろう。

無線通信ネットワークの一実施形態のブロック図であり、図示されている基地局及び／又は移動局が本明細書に提示された干渉相殺教示により構成された受信機を含む図である。本明細書に提示された干渉相殺教示により構成された移動局受信機の一実施形態のブロック図である。本明細書に提示された干渉相殺教示を実行するための方法の一実施形態の論理流れ図である。本明細書に提示された干渉相殺教示を実行するための方法の他の実施形態の論理流れ図である。本明細書に提示された干渉相殺教示により構成された移動局受信機の他の実施形態のブロック図である。本明細書に提示された干渉相殺教示により構成された移動局受信機の他の実施形態のブロック図である。

図１は、移動局１２にダウンリンク信号を送信し、移動局１２からアップリンク信号を受信する基地局１０の一実施形態を示している。基地局１０は、移動局１２から受信したアップリンク信号を処理するための受信機１４を含む。同様に、移動局１２は、基地局１０から受信したダウンリンク信号を処理するための受信機１６を含む。基地局及び移動局は、一実施形態では広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）での動作用に構成され、他の実施形態ではロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）動作用に構成されるが、これらは無制限的例として理解されたい。基地局１０は他の移動局、例えば、移動局１３及び１５をサポートできることを理解されたい。

本明細書に提示された教示により、受信機１４及び１６のうちの一方又は両方は、特に低信号品質条件において、より良好な干渉相殺性能を得るために、ハード決定のソフト・スケーリングと組み合わせて、妨害信号の簡易化した推定にハード決定論理を使用する干渉相殺の方法を実行するように構成される。この実装例は、ロバストであって、非ＩＣ受信機に比較して低い増分複雑度を有する干渉相殺（ＩＣ）受信機構造を提供し、非ＩＣ受信機に対して、並びに、ハード検出干渉推定値を使用して干渉相殺を実行するが、高信号品質条件でのみこのような相殺を実行するＩＣ受信機に対して、依然として性能の改善をもたらすものである。

本明細書に提示された教示により、干渉相殺をオン及びオフにするための複雑なヒューリスティック・メカニズムを必要とせずに、信号品質動作範囲全体（例えば、信号対妨害比又はＳＩＲ範囲全体）にわたって干渉相殺が実行される。他の見地から見ると、これらの教示により得られる利点の１つは、完全ソフト・バリュー処理（例えば、干渉シンボルの完全期待値処理）に基づく干渉相殺に比べて著しい複雑度の低減である。このような複雑度の低減は、特に、ハード検出妨害信号値をソフト・スケーリングするために使用されるスケーリング・ファクタが事前計算される、本明細書で企図されている実施形態で完全に実現される。事前計算値の一例では、受信機は、測定受信信号品質の関数としてインデックスが付けられた、ソフト・スケーリング値のルックアップ・テーブルを保管する。

当業者であれば、本明細書に提示された受信機の教示が、係争中の通信規格とは無関係であり、例えば、任意の特定の無線アクセス技術とは無関係であることを認識するであろう。従って、本明細書の受信機の教示を理解するために、通信ネットワーク、基地局、移動局などに関するトップレベルのアーキテクチャ上の詳細は不要であるが、このような詳細の無制限的例は、考察のためのコンテキストを確立する際に有用である。そのために、図１の図示例に戻ると、基地局１０が無線通信ネットワーク２０の一部を含み、そのネットワークも、１つ又は複数の外部ネットワーク２４、例えば、インターネット、ＰＳＴＮ、及び／又はその他の通信ネットワークにそのネットワーク２０を通信可能に結合する１つ又は複数の追加のコア・ネットワーク（ＣＮ）エンティティ２２を含むことが分かる。

従って、基地局１０は、それらにダウンリンク信号を送信し、それらからアップリンク信号を受信することにより、移動局を互いに及び／又は他の通信ネットワークに通信可能に結合する。これらの機能をサポートして、基地局１０は、呼制御処理回路４０と、インターフェース回路４２と、基地局１０内の受信機回路全体の一部分を含む可能性のある前述の受信機１４と、１つ又は複数の送信機４４と、アンテナ・インターフェース４６と、１つ又は複数の送信／受信アンテナ４８とを含む。一実施形態では、基地局１０は、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）基地局を含み、従って、複数のストリームを１人又は複数のユーザ（移動局）に送信するためにアンテナ４８を使用する。少なくとも１つのＭＩＭＯ実施形態では、送信機（複数も可）４４は、異なるＭＩＭＯストリームに関する所望のアンテナごとの送信電力重み付けに対応して、送信中の複数のストリームに事前コード化マトリックスを適用する事前コード化回路を含む。

このような諸実施形態では、移動局１２、１３、及び１５のうちの１つ又は複数はＭＩＭＯ動作用に構成されるが、本明細書では非ＭＩＭＯ実施形態も企図されている。図示されている例としての移動局１２により、それが１つ又は複数の送信／受信アンテナ５０と、アンテナ・インターフェース回路５２（例えば、スイッチ及び／又は送受切り替え器）と、前述の受信機１６と、送信機５４と、移動局の動作を制御するための１つ又は複数のマイクロプロセッサ並びに移動局とのユーザ対話のための１つ又は複数のインターフェース回路を含む可能性のある追加の処理回路５６とを含むことが分かる。

移動局１２の例について続けると、図２において、少なくとも１つの実施形態では、受信機１６は、受信機フロントエンド６０と、本明細書で「ベースバンド・プロセッサ」と呼ばれる１つ又は複数の処理回路６２とを含むことが分かる。受信機フロントエンド６０は、アンテナ受信信号、例えば、移動局のアンテナのうちの１つ又は複数で受信した１つ又は複数のコンポーネント信号を含む受信複合信号を処理する。一実施形態では、このような処理は、濾波／利得制御６４と、ダウンコンバージョン６６と、デジタル化６８とを含む。従って、ベースバンド・プロセッサ６２は、時間で変動するアンテナ受信信号に対応するデジタル・サンプルの１つ又は複数のストリームを受信する。

少なくとも１つの実施形態では、ベースバンド・プロセッサ６２に入力されたデジタル・サンプル・ストリーム（複数も可）は、１つ又は複数の信号に関する同相（Ｉ）及び直角位相（Ｑ）データ・ストリームを含む。さらに、１つ又は複数の実施形態では、入力デジタル・サンプルが２つ以上の信号の複合物であり、その信号のうちの１つ又は複数が「希望信号」を構成し、残りの信号が「妨害信号」を構成することを理解されたい。詳細には、所与の信号は希望信号である可能性があるが、依然として、他の希望信号の検出に対する干渉を表す。その点を念頭に置いて、ＩＣ受信機回路７０は、受信複合信号に含まれる１つ又は複数の希望信号のそれぞれについて干渉相殺を実行するように構成される。

受信信号を処理するためにその他の構成も企図されているが、図示されているベースバンド・プロセッサ６２の実施形態は干渉相殺（ＩＣ）受信機回路７０を含み、その受信機回路は、信号品質プロセッサ７２、スケーリング・プロセッサ７４、及びメモリ７６を含むか又はこれらに関連付けられる。メモリ７６は、２つ以上のデバイス及び／又は２つ以上のタイプのメモリを含むことができる。例えば、ベースバンド・プロセッサ６２は、作業計算及びデータのための揮発性メモリ（キャッシュ及び／又はオフチップ）を含むか又はその他の方法でそれにアクセスすることができ、ＦＬＡＳＨ及び／又はＥＥＰＲＯＭメモリなど、コンピュータ・プログラム命令、構成データ、ルックアップ・テーブルなどを保管するための１つ又は複数のタイプの不揮発性メモリにアクセスすることができる。また、ベースバンド・プロセッサ６２は、受信機／送信機、制御及び信号回路など、追加の処理回路７８も含むことができる。

保管されたコンピュータ・プログラム命令の実行により、本明細書に提示された方法の教示による動作用に受信機１６が構成されることが理解されるであろう。この実行及びその結果行われる処理をサポートして、１つ又は複数の実施形態におけるベースバンド・プロセッサ６２は、汎用又は専用マイクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサを含む。当然のことながら、１つ又は複数の実施形態では、本明細書で関心のある受信信号処理のうちの少なくともいくつかは、ハードウェアベースの回路を使用して、少なくとも部分的に実行することができる。

図３は、本明細書で企図されている干渉相殺の方法１００の一実施形態を示しており、移動局受信機１６及び／又は基地局受信機１４は、１つ又は複数の実施形態において、この方法又はその変形例を実行するように構成されることを理解されたい。また、図示されている処理の順序は制限として意図されているわけではないことも理解されたい。１つ又は複数の処理ステップは、異なる順序で実行するか、又は同時に実行するか、或いは進行中のフォアグラウンド及び／又はバックグラウンド処理動作の一部として実行することができる。このため、図示されている処理は、より大きい１組の進行中の受信機／デバイス処理の一部として実行することができ、必要又は希望に応じてループ又は反復することもできる。

これらの限定を念頭に置いて、図示されている処理は、ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことにより複合信号内の干渉シンボルについて干渉シンボル推定値を生成すること（ブロック１０２）と、受信信号品質の関数として干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算すること（ブロック１０４）を含む。この方法１００は、スケーリングした干渉シンボル推定値を複合信号と結合することにより低減干渉複合信号を入手すること（ブロック１０６）と、低減干渉複合信号から関心のあるシンボルを検出すること（ブロック１０８）を続ける。

一実施形態では、受信信号品質の関数として干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算することは、受信信号品質の関数としてソフト・スケーリング・ファクタを決定することと、ソフト・スケーリング・ファクタにより干渉シンボル推定値をスケーリングすることを含む。また、このような諸実施形態は、関心のあるシンボルの結合及び等化処理後に平均シンボル品質を決定することに基づいて受信信号品質を決定すること、又は復調後に関心のあるシンボルについて平均対数尤度比（log-likelihood-ratio）を決定することに基づいて受信信号品質を決定することも含む。

概して、受信信号品質は、進行中に動的に決定することができ、信号対雑音比（ＳＮＲ）又は信号対雑音妨害比（ＳＩＮＲ：signal-to-noise-plus-interference ratio）として受信信号品質を決定することに基づくことができる。このような測定は、関心のある信号（複数も可）を使用して行うことができ、一般に、いずれの場合でもチャネル品質レポートなどのその他の理由のために行われる。さらに、（妨害信号について）ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことは、一般に、干渉シンボルについてハード・シンボル決定を行うこと又は干渉シンボルを復調してソフト・ビット値を入手し、ソフト・ビット値についてハード決定を行うことを含む。

いずれの場合でも、受信信号品質の関数として干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算することは、１つ又は複数の実施形態では、受信信号品質の関数として事前計算したソフト・スケーリング・ファクタを選択することを含む。このような選択は、例えば、受信信号品質の関数としてインデックスが付けられたルックアップ・テーブルにアクセスすることを含む。少なくとも１つの実装例では、ルックアップ・テーブルは、受信信号品質の異なる値又は範囲に対応して、ソフト・スケーリング・ファクタ用の異なる値を含むデータ構造を含む。このような処理は１つのルックアップ・テーブルで実践することができるが、本明細書では、異なる変調及びコード化方式について異なるルックアップ・テーブルを保管することと、関心のあるシンボルに関連する変調及びコード化方式に依存して異なるルックアップ・テーブルのうちの特定の１つにアクセスすることも企図されている。

ＱＰＳＫ用のルックアップ・テーブルの一例は、（−１４．００００，０．０１０３）、（−１３．００００，０．０１３０）、（−１２．００００，０．０１６５）、（−１１．００００，０．０２０９）、（−１０．００００，０．０２６７）、（−９．００００，０．０３４０）、（−８．００００，０．０４３４）、（−７．００００，０．０５５３）、（−６．００００，０．０７１３）、（−５．００００，０．０９１０）、（−４．００００，０．１１６３）、（−３．１０００，０．１４７６）、（−２．１０００，０．１８６５）、（−１．１０００，０．２３３１）、（−０．２０００，０．２８８８）、（０．８０００，０．３５１１）、（１．７０００，０．４１９６）、（２．５０００，０．４９２２）、（３．４０００，０．５６７０）、（４．２０００，０．６４０９）、（５．００００，０．７１４５）、（５．８０００，０．７８２７）、（６．６０００，０．８４４３）、（７．４０００，０．８９６０）、（８．２０００，０．９３７６）、及び（９．００００，１．００００）として（ＳＩＲ（ｄＢ），α）の形で与えられる。さらに、６４ＱＡＭ用のルックアップ・テーブルの一例は、（−１４．００００，０．０２１３）、（−１３．００００，０．０２６２）、（−１２．００００，０．０３２４）、（−１１．００００，０．０４０５）、（−１０．００００，０．０５００）、（−９．００００，０．０６１７）、（−８．００００，０．０７５７）、（−７．００００，０．０９２６）、（−６．００００，０．１１３２）、（−５．００００，０．１３７３）、（−４．００００，０．１６５１）、（−３．１０００，０．１９８０）、（−２．１０００，０．２３５６）、（−１．１０００，０．２７７６）、（−０．２０００，０．３２１９）、（０．８０００，０．３６９５）、（１．７０００，０．４２０８）、（２．５０００，０．４７４６）、（３．４０００，０．５２５５）、（４．２０００，０．５７９９）、（５．００００，０．６３２６）、（５．８０００，０．６８０９）、（６．６０００，０．７２８２）、（７．４０００，０．７７２４）、（８．２０００，０．８１４２）、（９．００００，０．８４９３）、（９．９０００，０．８７８１）、（１０．７０００，０．９０５０）、（１１．６０００，０．９２５６）、（１２．５０００，０．９４７６）、（１３．４０００，０．９９０４）、及び（１４．３０００，１．００００）である。

上記その他の実施形態では、スケーリング・ファクタは、受信信号品質の関数として、０と１との間の離散値又は連続値を取るスカラ値として定義することができる。さらに、１つ又は複数の実施形態では、受信信号品質が定義済み品質しきい値より上である場合に、スケーリング・ファクタは単位元（unity）に設定される。換言すれば、「１」というスケーリング・ファクタは、高い受信信号品質のときに使用することができる。当然のことながら、このような動作は任意選択である。

もう１つの選択肢であるが、潜在的に重要な動作上の利点を提供するものとして、受信機１６(又は１４)は、少なくとも部分的にスケーリング・ファクタに基づいて結合重み（combining weight）を決定することができ、その結合重みは関心のあるシンボルに関する信号値を結合する際に使用される。この点に関しては、受信機１６（又は１４）は、希望信号と１つ又は複数の妨害信号との間の信号間干渉に関する相関項（correlation term）を含む、減損相関推定（impairment correlation estimation）に基づいて結合重みを決定するように構成することができる。これらの減損相関項は、このような信号間干渉の相関を捕捉するものであり、そこから希望信号シンボルが検出される低減干渉複合信号内の干渉の低減を反映するために、スケーリング・ファクタを使用して、スケーリング又はその他の補償を行うことができる。

この方法は、並列ＩＣ（ＰＩＣ）受信機及び連続ＩＣ（ＳＩＣ）受信機を含む、様々なＩＣ受信機構造で実行することができる。２つ又はそれ以上の連続干渉相殺段階を含むＳＩＣ受信機の場合、少なくとも１つの段階は、その段階に入力される複合信号についてソフト・スケーリングベースの干渉相殺を実行するように構成される。単一段階ＳＩＣ（１つの干渉側を含む）では、その１つの干渉側について決定されたハード決定について、その１つの段階でソフト・スケーリングが使用される。ＰＩＣの例として、ＰＩＣ受信機は２つ又はそれ以上の並列干渉相殺段階を含み、少なくとも１つの段階は、その段階に入力される複合信号についてソフト・スケーリングベースの干渉相殺を実行するように構成される。

採用された特定の受信機構造にかかわらず、本明細書に教示されている通り、ハード検出妨害信号のソフト・スケーリングは受信複合信号に含まれる１つ又は複数の信号に適用できることが理解されるであろう。特に、他のユーザ（例えば、他の移動局）に関する信号を表すか又はＭＩＭＯコンテキストにおいて関心のないデータ・ストリームを表す、変調されたシンボルは、ビット・レベル又はシンボル・レベルでハード決定を適用することにより、低い計算上のオーバヘッドで生成することができる。次に、これらのハード検出干渉シンボルは、所与のＳＩＲ又はソフト・バリュー品質に対応する予想信号レベルと一致するようにスケーリングされる。上記の通り、スケーリング・ファクタ（複数も可）は、事前計算し、ルックアップ・テーブルに保管することができる。

より詳細には、妨害信号に関するシンボル推定が復調された後、個々のビット・ソフト・バリュー（ＬＬＲ−ｓ）は各ビットの信頼性を反映する。この情報を使用して、予想変調シンボルは以下のように計算することができる。

及び

ここで、ｄ_lは配置点（constellation point）であり、ｌ＝１．．．Ｌであり、ｐ_l,mはシンボル内の位置ｍに関する送信ビットが配置点ｌのｍ番目のビット値に等しい確率であり、ｍ＝１．．．Ｍであり、Ｍ＝ｌｏｇ₂Ｌである。この確率は以下のように表すことができる。

ここで、λ_mはビットｍに関する対数尤度比（ＬＬＲ）であり、ｂ_l,mは配置点ｌ、ビット位置ｍに関するビット値である。

この予想には復調からアプリオリ情報が与えられ、当然のことながら、対称的配置の場合には情報に基づかない予想がゼロになるものと思われることに留意されたい。ゼロ付近のＬＬＲ−ｓλ_mの場合、すべてのシンボル確率Ｐ_lは、最終的におおよそ等しくなり、対称的配置（典型的な設計である）の場合の予想シンボル値

はゼロに近くなる。従って、予想変調シンボル

の平均電力は、ＬＬＲの規模がローであるときにローになる。これに反して、ＬＬＲ−ｓが信頼できるビットを示すときに、１つの単一配置点ｄ_lは各シンボル推定に関する確率塊のほとんどを伝えることになり、従って、平均予想シンボル規模は平均ＱＡＭ配置電力に近いものになる。（直交振幅変調又はＱＡＭを想定することは変調配置の基礎である。当然のことながら、ＱＡＭは単にＬＬＲ規模がビットの信頼性を示す対称的変調配置の一例に過ぎないが、本明細書の教示はＱＡＭに限定されない。）

当業者であれば、簡易化したＬＬＲ生成ルーチンがしばしばＭａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰターボ・デコーダに使用され、ＬＬＲ値は伝搬環境のＳＩＲを反映しない規模を有することに注目することになるであろう。ここに記載している予想シンボル手法は、正確な絶対ＬＬＲ規模を必要とし、従って、ＳＩＲの関数として追加のスケーリングを適用することができる。これは、例えば、以下のように行うことができる。

ここで、

はスケーリングなしの元のＬＬＲであり、係数ｃは元のＬＬＲ−ｓをどのように計算するかに依存する。

本明細書の教示の一態様は、予想シンボル値が受信機内で明確に計算されない場合でも、受信信号品質の関数としての予想シンボル規模の依存状態を利用できることである。換言すれば、本明細書で企図されているハード検出干渉シンボルのソフト・スケーリングは、予想シンボル規模と受信信号品質との関係から導出するか又はその他の方法でそれを反映するソフト・スケーリング・ファクタの使用と、それに対応するハード検出の信頼性に基づくことができる。シンボル又はビット・レベルでハード検出によって生成された変調シンボル推定に対して適切なスケーリングを課すことにより、本明細書で企図されている受信機は、ハード検出の品質又は信頼性が低いときに、過剰な（正しくない）干渉相殺を回避する。

ソフト・スケーリング・ファクタαは、予想シンボル値及び関連変調配置、例えば、ＱＡＭ配置の平均電力を評価することにより計算することができる。前に説明した通り、予想シンボル電力は、例えば、結合後のＳＩＮＲ値によって特徴付けられる受信品質に依存するので、結果として得られるαの値は、例えば、有力なＳＩＮＲ値の関数である。従って、スケーリング・ファクタは以下のように表すことができる。

当然のことながら、本明細書に教示されている低複雑度干渉相殺の有利な一態様は、受信機が抑制すべき妨害信号（複数も可）の完全ソフト・バリュー処理を実行する必要がなく、例えば、干渉シンボルについて完全期待値処理を実行する必要がないことである。従って、ソフト・スケーリング・ファクタαは、いくつかのＳＩＲ動作点について事前計算し、ルックアップ・テーブル内など、受信機メモリに保管することができる。（ベースバンド・プロセッサ６２内のＩＣ受信機回路７０に含まれるか又はその回路にとってアクセス可能なメモリ７６に保管されたルックアップ・テーブルの例については、図２を参照されたい。）

受信機、例えば、図１からの基地局受信機１４及び／又は移動局受信機１６は、ハード検出信頼性と受信信号品質との確定した関係に基づいて、適切なスケーリング・ファクタ値で事前構成することができる。無制限的例として、移動局１２は、受信信号品質の異なる範囲又は値について異なるスケーリング・ファクタ値で構成することができる。このような構成は、例えば、システム・オペレータ又はその他のベンダによって製造時又は構成中に行うことができる。

いずれの場合でも、適切なスケーリング・ファクタ値を決定する一実施形態は、以下のステップ又は動作を含み、すなわち、変調配置サイズＬ＝｛Ｌ１，．．．，Ｌｎ｝である場合に、変調シンボルのシーケンスを作成し、シミュレートされた妨害信号（「ｓｉｇ２」）に応じて分散ｖａｒ＝ｖａｒ＿ｍｉｎ：ｖａｒ＿ｍｉｎ及び雑音を設定し、シンボル・シーケンスを復調し、予想シンボル値を計算し、平均予想シンボル電力を推定し、シンボルＳＩＮＲを計算するか又は平均ＬＬＲ規模を推定し、αに関する対応する値とともにＳＩＮＲ値又はＬＬＲ規模を保管する（すなわち、｛ＳＩＮＲ，α｝として又は｛ＬＬＲｍａｇ．，α｝としてデータ点を保管する）。この手法では、異なるＳＩＮＲ又はＬＬＲ規模について、スケーリング・ファクタαの異なる値を保管することができる。例えば、所与の範囲のＳＩＮＲ又はＬＬＲ規模を所与の数の領域に量子化することができ、このような領域のそれぞれについてスケーリング・ファクタαの異なる値を保管することができる。「ライブ」処理では、受信機は、関心のあるシンボルについてＳＩＮＲ又はＬＬＲ規模を決定し、これはそれが希望信号処理の一部として実行すると思われる処理であり、次に、ハード検出干渉シンボルをソフト・スケーリングするために使用するためのスケーリング・ファクタαの適切な値を選択する。

１つ又は複数の実施形態では、各変調方式（配置サイズ）は、スケーリング・ファクタ値の専用テーブルを有することができる。すなわち、受信機は、その受信機がサポートする変調方式ごとにスケーリング・ファクタ値の異なるテーブルを保管することができる。この手法により最良のスケーリング精度が得られるが、いくつかの実施形態は２つ以上の変調方式に同じ１組のソフト・スケーリング値を使用する。実際には、本明細書で企図されている１つ又は複数の実施形態は、実装上の便宜のためにスケーリング精度を犠牲にし、単純にすべての変調方式に１つのテーブルのスケーリング値を使用する。

結合後／等化シンボルＳＩＲ及びＬＬＲ品質関係は本質的にチャネルとは無関係であるので、テーブルを構築するために任意の単一ユーザ（例えば、ＡＷＧＮ）シミュレーションを有利に使用できることに留意されたい。ライブ受信機動作では、結合／等化後の平均シンボルＳＩＮＲ又は復調後の平均ＬＬＲ規模は、適切なスケーリング値を取り出すためにルックアップ・パラメータとして使用することができる。

従って、受信機内のソフト・スケーリング訂正は、√αである可能性のある所定のスカラ・ファクタで干渉シンボル推定値をスケーリングすることだけを必要とする。この場合、受信機はαについて種々の値を保管することができ、そのα値は電力を表す。このような場合、干渉シンボル推定値のスケーリングは信号規模動作であるので、受信機は実際のスケーリング動作に√αを使用して、干渉相殺に使用されるスケーリングした干渉シンボル推定値を入手する。当然のことながら、当業者であれば、受信機が単純に√αの形でスケーリング・ファクタ値を保管できることを認識するであろう。このような場合、受信機は、必要に応じて（√α）²＝αを計算することができる。例えば、受信機は、信号／干渉電力測定値に依存するチャネル品質レポートがスケーリングした干渉相殺の影響を反映するように、チャネル品質レポートに使用するためのαを計算することになるであろう。

このような処理の流れ図は図４に示されており、これは図３に図示されている方法１００のより詳細な例として理解されたい。図４の処理では「ユーザ１」及び「ユーザ２」信号について言及するが、これは種々のユーザ信号、種々のデータ・ストリームなどにすることができる。最低でも、ユーザ２信号は希望信号であり、図４に示されている処理は、ユーザ２に対する干渉シンボルとしてユーザ１シンボルのハード検出を表している。

処理は、データのブロックを受信すること（ブロック１１０）から始まり、このデータはユーザ１及びユーザ２シンボルを含む。処理は、ユーザ１シンボルの復調（ブロック１１２）及びハード決定のスケーリングに使用するために適切なソフト・スケーリング・ファクタを決定すること（ブロック１１４）を続ける。ブロック１１４の処理は、シンボルＳＩＮＲを推定することと、推定したシンボルＳＩＮＲを使用して、スケーリング・ファクタα（又は、同等に√α）の適切な値を取り出すか又はその他の方法で決定することを含む。代わって、ブロック１１４の処理は、平均ＬＬＲ規模を推定することと、それに対応してスケーリング・ファクタの適切な値を取り出すか又はその他の方法で決定することを含む。

処理は、シンボル又はビット・レベルでのハード決定をユーザ１シンボルに適用すること（ブロック１１６）と、それに対応してスケーリング・ファクタにより（例えば、ハード決定値にスカラ値√αを掛けることにより）これらのハード決定をスケーリングすること（ブロック１１８）を続ける。このスケーリングはユーザ１に関するスケーリングした干渉シンボル推定値を生成し、従って、処理は、スケーリングした干渉シンボル推定値と複合信号（すなわち、結合されたユーザ１及びユーザ２複合信号）と結合することにより低減干渉複合信号を入手することを続ける。例えば、受信機は、チャネル推定値をスケーリングした干渉シンボル推定値に適用することによりユーザ１信号を再生成し（ブロック１２０）、次に複合信号から再生成されたユーザ１信号を引く（ブロック１２２）ことができる。

この減算により低減干渉複合信号を生成し、従って、処理は、低減干渉複合信号から所望のユーザ２信号を復調し（ブロック１２４）、復調したシンボルをデコーディングしてユーザ１データを回復すること（ブロック１２６）を続ける。ユーザ１信号も関心のある信号であるかどうかに応じて、ユーザ１シンボルもデコーディングできることに留意されたい。

図５は、図２に紹介されたベースバンド・プロセッサ６２の一実施形態を示しており、図示されている構成は図４の方法を実装するものである。この構成のベースバンド・プロセッサ６２は、重み付け回路１３０と、復調器１３２と、デコーダ１３４と、ハード決定プロセッサ１３６と、スケーリング回路１３８（前述のスケーリング・プロセッサ７４を含むか又はその他の方法でそのプロセッサの一部になる可能性がある）と、チャネル・プロセッサ１４０と、結合回路１４２と、重み付け回路１４４と、結合重みプロセッサ１４６と、復調器１４８と、デコーダ１５０とを含む。

図５では、重み付け回路１３０によってユーザ１重み（ｗ１）を適用した後、ユーザ１用の干渉シンボルがシンボル・レベルでハード検出される。すなわち、ハード検出器１３６はユーザ１シンボルについてハード決定を行う。次に、スケーリング回路１３８は、例えば、√αを掛けることにより、ハード検出干渉シンボル値をソフト・スケーリングし、αの値はルックアップ・テーブルから取り出されるか又は受信信号品質に依存してその他の方法で決定される。（「受信信号品質」はこの意味で、使用される実際のソフト・スケーリング値が現行の又は有力な受信信号品質に適切なものになるように、受信信号品質の最新基準になる可能性がある。）

次に、チャネル・プロセッサ１４０を通過させ、チャネル調整済みのスケーリングした干渉シンボルを複合信号から引くことなどにより、スケーリングした干渉シンボルが結合回路１４２を介して複合信号と結合される。チャネル・プロセッサ１４０は推定した伝搬チャネル係数をスケーリングした干渉シンボル推定値に適用することに留意されたい。チャネル・プロセッサ１４０は、チャネル推定回路を含むか、又はそれに関連付けられ、従って、受信機と送信機との間の伝搬路（複数も可）について推定された複合チャネル係数にアクセスすることができる。

結合回路１４２は低減干渉複合信号を出力し、その複合信号は再構築された干渉シンボルがそこから引かれた着信複合信号を表す。重み付け回路１４４はユーザ２結合重みを低減干渉複合信号に適用する。特に、１つ又は複数の実施形態では、ベースバンド・プロセッサ６２は、その干渉モデルが実行された実際の相殺と一致するように、干渉相殺の程度の根拠を示すためにその結合／等化重み計算プロセスを補償するか又はその他の方法で調整する。このような一実施形態では、ベースバンド・プロセッサ６２は、ハード検出干渉シンボルをソフト・スケーリングするために使用される値αに等しいか又は同じαの他の関数から決定されるスケーリング・ファクタにより妨害信号に関する干渉電力又は共分散項をスケーリングすることによる干渉相殺の根拠を示す。例えば、受信機は、αの単調関数としてヒューリスティックに決定されたスケーリング・ファクタを適用するように構成することができる。いずれの場合でも、重み発生器１４６は、妨害信号（複数も可）に関する干渉電力又は共分散項を提供する減損相関プロセッサを含むか又はそれに関連付けられ、ユーザ１信号に適用されるソフト・スケーリングの根拠を示すものである。

重み付け回路１４４から出力された重み付き信号値は復調器１４８に入力され、次にユーザ２データのデコーディングのために、復調値がデコーダ１５０に入力される。また、上記の通り、ユーザ１信号に対する関心の範囲内で、ユーザ１データの回復のために、デコーダ１３４によって復調ユーザ１信号値をデコーディングすることもできる。

図６は、ベースバンド・プロセッサ６２の他の実施形態を示している。図５と図６の主な違いは、図５が干渉ユーザ１信号についてシンボル・レベルでのハード検出を示していたのに対し、図６は干渉ユーザ１信号についてビット・レベルでのハード検出を示している。従って、ユーザ１シンボルを復調することにより得られた復調ビット・ソフト・バリューについてハード決定を行うために、ハード決定プロセッサ１３６は復調器１３２の後に配置されている。これらのハード・ビット決定は変調器１５２を介して再変調されるが、この変調器は単に、使用中の変調配置に応じて、ハード検出ビットのグループを対応する変調シンボルに「マッピング」することができる。これらの変調シンボルは次に、現行受信信号品質に適したスケーリング・ファクタ√αの値に応じて、図５のようにスケーリングされる。処理のバランスは図５について記載されている通りである。

当業者であれば、図５及び図６の回路素子が物理的な回路素子を表す可能性があることを認識するであろう。すなわち、図示されている回路素子のうちの少なくともいくつか、例えば、復調器１３２、ハード決定プロセッサ１３６、スケーリング回路１３８などは専用回路（純粋ハードウェア）として実装することができる。しかし、これらの図に表されている回路素子のうちの１つ又は複数は、保管されたコンピュータ・プログラム命令の実行により、汎用又は専用信号プロセッサ又はマイクロプロセッサに実装された「機能」回路にすることができることも理解されたい。この意味で、ベースバンド・プロセッサ６２による保管されたコンピュータ・プログラム命令の実行は、本明細書に開示された方法動作を実行するように特別にそれを構成するものである。

また、当業者であれば、本明細書に提示された教示はポストデコーディング手法にも適用することができ、デコーダの出力で得られたソフト・バリューが干渉ユーザ信号を再生成するために使用されることを認識するであろう。その場合、この好ましい実施形態は、スケーリング・ファクタ

を使用することになるであろう。代わって、デコーダ入力条件及び実行されるデコーディング反復の回数を考慮して、スケーリング・ファクタαは、

又は

として表にすることもできる。対応する機能上の結果は、本明細書で前述した通り、表にし、ルックアップ・テーブルに保管することができる。

概して、本明細書に提示された教示は、ロバストであって、非ＩＣ受信機に比較して低い増分複雑度を有するＩＣ受信機構造を実装するものである。性能は改善され、ＩＣ機能をオン及びオフにするためのヒューリスティック・メカニズムを必要とせずに、受信機のＳＩＲ範囲全体が処理され、開示されたハード検出値のスケーリングは、妨害信号の完全ソフト・バリュー処理に基づく干渉相殺に比べてロバスト干渉相殺性能を達成するために著しい複雑度の低下を表すものであることを理解されたい。本明細書に提示されたルックアップ・テーブルの諸実施形態は実装するのに特に単純なものであるが、当然のことながら、本明細書の教示はルックアップ・テーブルの諸実施形態に限定されない。

さらに、これらの教示は広範囲の受信機タイプ並びに広範囲の通信信号タイプに直接適用されることを理解されたい。実施形態の一例では、図１に戻って参照すると、ネットワーク２０は広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）ネットワークであり、基地局１０はＷＣＤＭＡ基地局として構成される。他の実施形態では、基地局１０はロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）基地局として構成される。移動局１２、１３、及び１５はそれに対応して構成され、従って、ＷＣＤＭＡ又はＬＴＥデバイスにするか、又は２つ以上の規格／プロトコルと互換性のあるものにすることができる。当然のことながら、これらの諸実施形態は無制限的例として示され、「移動局」という用語には本明細書では大まかな構造が与えられるはずである。移動局の無制限的例としては、セルラー無線電話、スマートフォン及びＰＤＡ、パームトップ／ラップトップ・コンピュータ、ネットワーク・インターフェース・カードなどを含む。

このため、本発明は、上記の考察及び添付図面に限定されない。その代わりに、本発明は、以下の特許請求の範囲及び法律上それと同等のものによってのみ制限される。

Claims

ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことにより複合信号内の干渉シンボルについて干渉シンボル推定値を生成すること（１０２）と、
受信信号品質の関数として前記干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算すること（１０４）であって、前記ソフト・スケーリングすることが、低い受信信号品質では前記干渉シンボル推定値により多くの減衰を加え、高い受信信号品質では前記干渉シンボル推定値により少ない減衰を加えるように、前記干渉シンボル推定値をスケーリングするために、前記受信信号品質の変化につれて変動するソフト・スケーリング・ファクタを決定することを含むことと、
前記スケーリングした干渉シンボル推定値を前記複合信号と結合することにより低減干渉複合信号を入手すること（１０６）と、
前記低減干渉複合信号から関心のあるシンボルを検出すること（１０８）と、
を含み、
前記受信信号品質の関数として事前計算したソフト・スケーリング・ファクタを選択することにより前記ソフト・スケーリング・ファクタを決定することをさらに含み、
前記事前計算したソフト・スケーリング・ファクタを選択することが、受信信号品質の関数としてインデックスが付けられたルックアップ・テーブルにアクセスすることを含み、前記ルックアップ・テーブルが、受信信号品質の異なる値又は範囲に対応して、前記ソフト・スケーリング・ファクタ用の異なる値を含むデータ構造を含み、
異なる変調方式について異なるルックアップ・テーブルを保管することと、関心のある前記シンボルに関連する前記変調方式に依存して前記異なるルックアップ・テーブルのうちの特定の１つにアクセスすることをさらに含む、無線通信受信機（１４，１６）における干渉相殺の方法（１００）。
関心のある前記シンボルの結合及び等化処理後に平均シンボル品質を決定することに基づいて前記受信信号品質を決定することをさらに含む、請求項１記載の方法（１００）。
復調後に関心のある前記シンボルについて平均対数尤度比規模を決定することに基づいて前記受信信号品質を決定することをさらに含む、請求項１記載の方法（１００）。
前記受信信号品質の関数として、０と１との間の離散値又は連続値を取るスカラ値として前記ソフト・スケーリング・ファクタを定義することをさらに含む、請求項１記載の方法（１００）。
前記受信信号品質が定義済み品質しきい値より上である場合に、前記ソフト・スケーリング・ファクタを単位元に設定することをさらに含む、請求項４記載の方法（１００）。
少なくとも部分的に前記ソフト・スケーリング・ファクタに基づいて結合重みを決定することをさらに含み、前記結合重みが関心のある前記シンボルに関する信号値を結合する際に使用される、請求項１記載の方法（１００）。
前記受信複合信号が関心のある２つ又はそれ以上の信号を含み、２つ又はそれ以上の連続干渉相殺受信機段階のうちの対応する１つで関心のある少なくとも１つの信号について請求項１記載の方法を実行することをさらに含み、それぞれの後続干渉相殺受信機段階が関心のある前記２つ又はそれ以上の信号のうちの所与の１つを検出する、請求項１記載の方法（１００）。
前記受信複合信号が関心のある２つ又はそれ以上の信号を含み、２つ又はそれ以上の並列干渉相殺受信機段階のうちの対応する１つで関心のある少なくとも１つの信号について請求項１記載の方法を実行することをさらに含み、それぞれの並列干渉相殺受信機段階が関心のある前記２つ又はそれ以上の信号のうちの所与の１つを検出する、請求項１記載の方法（１００）。
信号対雑音比（ＳＮＲ）又は信号対雑音妨害比（ＳＩＮＲ）として前記受信信号品質を決定することをさらに含む、請求項１記載の方法（１００）。
ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことが、前記干渉シンボルについてハード・シンボル決定を行うこと又は前記干渉シンボルを復調してソフト・ビット値を入手し、前記ソフト・ビット値についてハード決定を行うことのうちの１つを含む、請求項１記載の方法（１００）。
ビット又はシンボル・レベルでハード決定を行うことにより複合信号内の干渉シンボルについて干渉シンボル推定値を生成し、
受信信号品質の関数として前記干渉シンボル推定値をソフト・スケーリングすることによりスケーリングした干渉シンボル推定値を計算し、前記ソフト・スケーリングすることが、低い受信信号品質では前記干渉シンボル推定値により多くの減衰を加え、高い受信信号品質では前記干渉シンボル推定値により少ない減衰を加えるように、前記干渉シンボル推定値をスケーリングするために、前記受信信号品質の変化につれて変動するソフト・スケーリング・ファクタを決定することを含み、
前記スケーリングした干渉シンボル推定値を前記複合信号と結合することにより低減干渉複合信号を入手し、
前記低減干渉複合信号から関心のあるシンボルを検出する
ように構成される、１つ又は複数の処理回路（６２）を含み、
前記受信機が、前記受信信号品質の関数として事前計算したソフト・スケーリング・ファクタを選択することと、前記事前計算したソフト・スケーリング・ファクタにより前記干渉シンボル推定値をスケーリングすることにより、前記ソフト・スケーリング・ファクタを決定するように構成され、
前記受信機が、受信信号品質の関数としてインデックスが付けられたルックアップ・テーブルにアクセスするように構成され、前記受信機が、前記ルックアップ・テーブルを保管するメモリを含むか又はその他の方法で前記メモリ（７６）にアクセスすることができ、前記ルックアップ・テーブルが、受信信号品質の異なる値又は範囲に対応して、前記ソフト・スケーリング・ファクタ用の異なる値を含むデータ構造を含み、
前記メモリ（７６）が異なる変調方式について異なるルックアップ・テーブルを保管し、前記受信機が、関心のある前記シンボルに関連する前記変調方式に依存して前記異なるルックアップ・テーブルのうちの特定の１つにアクセスするように構成される、無線通信受信機（１４，１６）。
前記１つ又は複数の処理回路（６２）が、前記受信信号品質を決定するように構成される信号品質プロセッサ（７２）と、前記干渉シンボル推定値について行われたハード・シンボル又はビット決定に前記ソフト・スケーリング・ファクタを適用して、前記スケーリングした干渉シンボル推定値を入手するように構成されるスケーリング・プロセッサ（７４）とを含む、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。
前記受信機が、関心のある前記シンボルの結合及び等化処理後に平均シンボル品質を決定することに基づいて前記受信信号品質を決定するように構成される、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。
前記受信機が、復調後に関心のある前記シンボルについて平均対数尤度比を決定することに基づいて前記受信信号品質を決定するように構成される、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。
前記受信機が、前記ソフト・スケーリング・ファクタとしてスカラ値を使用するように構成され、前記スカラ値が、前記受信信号品質の関数として、０と１との間の離散値又は連続値を取る、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。
前記受信機が、少なくとも部分的に前記ソフト・スケーリング・ファクタに基づいて結合重みを決定し、前記結合重みを使用して関心のある前記シンボルに関する信号値を結合するように構成される、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。
前記受信機が２つ又はそれ以上の連続干渉相殺段階を含む連続干渉相殺受信機を含み、前記段階のうちの少なくとも１つが前記段階に入力された複合信号に含まれる干渉シンボルについて行われたハード決定のソフト・スケーリングを介して干渉相殺を実行するように構成されるか、或いは、前記受信機が２つ又はそれ以上の並列干渉相殺段階を含む並列干渉相殺受信機を含み、前記段階のうちの少なくとも１つが前記段階に入力された複合信号に含まれる干渉シンボルについて行われたハード決定のソフト・スケーリングを介して干渉相殺を実行するように構成される、請求項１１記載の無線通信受信機（１４，１６）。