JP5738581B2 - 無線通信システムにおけるマルチユーザmimoの伝送方法および基地局 - Google Patents
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Description
と当該上り物理チャネル行列の共役転置
とを乗算して
を得てから、
と
とを乗算したものをQR分解して上りSU−BF行列
を得る、ことを含む。
[数式1]
ここで、
はi番目のUEの受信信号ベクトル(2*1)であり、
はeNBからi番目のUEまでの下りチャネル行列(2*4)であり、
はk番目のUEのマルチユーザビームフォーミング(MU−BF)行列(4*2)であり、
はk番目のUEの下りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列(2*2)であり、
はi番目のUEの下りデータストリームベクトル(2*1)であり、
はi番目のUEの相加性白色ガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)の雑音ベクトル(2*1)である。
[数式2]
ここで、
はeNBの受信信号ベクトル(4*1)であり、
はi番目のUEからeNBまでの上りチャネル行列(4*2)であり、
はi番目のUEの上りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列(2*2)であり、
はi番目のUEの上りデータストリームベクトル(2*1)であり、
はeNBのAWGN雑音ベクトル(4*1)である。
で表すことができ、つまり、上り・下りチャネル行列は転置関係を満たす。本発明の実施例では、上り・下りSU−BF行列の算出を簡略化するために、上り・下りチャネル行列間で共役転置関係を満たす必要がある。即ち、eNBからi番目のUEまでの下りチャネル行列をH(i)で表すと、i番目のUEからeNBまでの上りチャネル行列を
で表す。この共役転置関係を満たすために、上り信号の送信前および上り受信信号の処理前にそれぞれ1回の共役処理を行うだけでよい。
に基づいてH(i)P(i),i=1,2を算出し、H(i)P(i),i=1,2に対して2*2のQRD反復を行って、UEiの下りSU−BF行列V(i)を得る。
とする。つまり、第1上りSU−BF行列
は、下り等価チャネル
に基づいて得られるものである。
の共役転置
を当該UEの受信ビームフォーミング(Rx−BF)として、ビームフォーミングされた受信データ
を得る。説明すべきところとして、当該ステップは選択可能である。
ここで、
であり、当該
は下り等価チャネル
に対して2*2のQRDを行って得られた上三角行列であり、
はi番目のUEの下りデータストリームベクトル(2*1)であり、
である。
に対してMIMO検出を行う。LTE−Aシステムの下りリンクが直交周波数分割多元接続(OFDMA)に基づくものであることを考慮すると、この
の上三角構成は、QR−SIC、QRM−MLD、SDなどを含む様々なMIMO検出アルゴリズムをサポートすることができる。説明すべきところとして、図2に示すMU−MIMO伝送では、受信ビームフォーミングの処理が選択可能であるため、
に対して直接ZF/MMSE検出またはML検出を行うこともできる。
を用いてマルチユーザ干渉(MUI)除去を行って、異なるUEの上りデータストリームを分離する。説明すべきところとして、当該ステップは選択可能である。
を用いて受信ビームフォーミングを行って、ビームフォーミングされた受信データ
を得る。説明すべきところとして、この2つのステップも選択可能である。
ここで、
であり、当該
はこの時の上り等価チャネル
に対して2*2のQRDを行って得られた上三角行列であり、
はi番目のUEの上りデータストリームベクトル(2*1)であり、
である。LTE−Aシステムの上りリンクがシングルキャリア周波数分割多元接続(SC−FDMA)に基づくものであることを考慮すると、この
の上三角構成は、QR−SICに基づくMIMO検出アルゴリズムをサポートすることができる。
を得てから、yULに対してZF/MMSE検出を直接行うだけでよい。
を用いて異なるUEの上りデータストリームを分離して、下りSU−BF行列V(i)の共役転置
を用いて受信ビームフォーミングを行ってから、
に対してMIMO検出を行う。
を用いてTx−BFを行う。選択可能なものとして、各UEは、第1上りSU−BF行列の共役転置を用いてRx−BFを行うようにしてよく、eNBは、MU−BF行列および下りSU−BF行列の共役転置を用いてRx−BFを行うようにしてもよい。
(ステップ209を参照)および
(ステップ216を参照)に基づいて、引き続き行っていくことができる。チャネル条件が変化すると、図2に示すフローを改めて開始する必要がある。
と乗算されて
が得られる。
がQR分解器303を経て
が得られ、
が行列乗算器304でP(i)HH(i)Hと乗算されて
が得られる。
がQR分解器305を経て
および
がそれぞれ得られる。所定の反復回数に基づいて、
を
として行列乗算器302にフィードバックすることもできる。
が
であることを推知する。
に基づいて、UEは2*2のQRD反復を実行して、第2上りSU−BF行列
を得る。当該反復は、異なる反復回数の設定によって制御することができる。注意すべきところとして、この時の第2上りSU−BF行列
は、上り物理チャネルに基づいて算出されるものであり、図2における下り等価チャネルに基づいて算出される第1上りSU−BF行列
と異なる。
の1つをHermitian転置器601に送信して
を得、もう1つを行列乗算器602に送信して
と乗算して
を得、
を行列乗算器603に送信してUt-1(U0=I)と乗算して、QR分解器604でUtを得、UtをUt-1(U0=I)として行列乗算器603にフィードバックする、ことを含む。
[制約関係3]
ここで、neNBはeNBのアンテナ数であり、nUEiはi(i≧1)番目のUEのアンテナ数である。
であってよく、第2上りSU−BF行列
であってもよい)を得て、さらに上りSU−BF行列の共役転置
を得、SU−BF処理ユニット8041およびSU受信ビームフォーミングユニット8061にそれぞれ提供する。さらに、QR分解ユニット803は、分解して得られたR行列を、MIMO検出ユニット805に提供し、またはAMC制御に用いる。
である。ここで、SU−BFの反復回数は、それぞれ0、1、2に設定される。反復回数が0である場合、SU−BFを行わず、MU−BFのみを行うことを意味する。
物理チャネルをQRDする本発明の方法
である。ここで、等価チャネルをQRDする場合に、上りは1回のみのQRDを行うが、下りはQRDの反復回数がそれぞれ0、1、2に設定される。物理チャネルをQRDする場合に、上りは反復回数がそれぞれ1および2に設定される。
Claims (17)
- 無線通信システムにおけるマルチユーザ多入力多出力(MU−MIMO)伝送方法であって、
基地局は、N(N>1)局のユーザ端末(UE)から送信されるサウンディングパイロット(SRS)を受信してチャネル推定を行い、チャネル推定結果および前記システムのチャネルの相反性に基づいて下りチャネル情報行列を生成し、
前記基地局は、前記生成した下りチャネル情報行列をQR分解して、得られたQ行列から、i(i=1,…,N)番目のUEのマルチユーザビームフォーミング(MU−BF)行列P(i)を得、
前記基地局は、i番目のUEの下り物理チャネル行列H (i) およびMU−BF行列P (i) に基づいてi番目のUEの下りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列V(i)を得、
前記基地局は、前記MU−BF行列P(i)および前記下りSU−BF行列V(i)に基づいて、i番目のUEの送信データに対してビームフォーミング処理を行う、
ことを含むことを特徴とする方法。 - 前記基地局は、i番目のUEのMU−BF行列および下りSU−BF行列に基づいて、当該UEのユーザ専用パイロットに対して送信ビームフォーミング処理を行ってから、前記UEに送信する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - i番目のUEは、前記基地局が送信した下りパイロットを受信してチャネル推定を行って、当該UEへの下りチャネル情報行列を得、
当該UEは、前記下りチャネル情報行列をQR分解して、得られたQ行列から、当該UE自身の上りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列U(i)を取得し、
当該上りSU−BF行列に基づいて、送信データに対してビームフォーミング処理を行う、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記UEが下りチャネル情報行列をQR分解して上りSU−BF行列を取得することは、
i番目のUEが、基地局から送信されたユーザ専用パイロットを受信してチャネル推定を行って、下り等価チャネル行列を得、
当該UEが、前記下り等価チャネル行列をQR分解して、得られたQ行列を前記UEの第1上りSU−BF行列とする、
ことを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 前記UEが下りチャネル情報行列をQR分解して上りSU−BF行列を取得することは、
i番目のUEが、基地局から送信されたセル専用パイロットを受信してチャネル推定を行って、下り物理チャネル行列を得、チャネルの相反性に基づいて上り物理チャネル行列を得、
当該UEが、前記上り物理チャネル行列をQR分解して、得られたQ行列から、前記UEの第2上りSU−BF行列を取得する、
ことを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 当該UEは、上りSU−BF行列に対して共役転置を行い、
前記上りSU−BF行列の共役転置に基づいて、当該UEの受信データに対してビームフォーミング処理を行ってから、MIMO検出を実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 当該UEは、前記上りSU−BF行列に基づいて、上り復調パイロット(DMRS)に対して送信ビームフォーミング処理を行ってから、前記基地局に送信する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基地局は、i番目のUEのMU−BF行列および下りSU−BF行列に対して共役転置を行い、
前記UEのMU−BF行列の共役転置に基づいて当該基地局の受信データに対してマルチユーザ干渉除去(MUI)を実行して、i番目のUEの受信データを得、下りSU−BF行列の共役転置を用いて当該UEの受信データを処理してから、MIMO検出を実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記基地局がi番目のUEの下り物理チャネル行列H (i) およびMU−BF行列P (i) に基づいてi番目のUEの下りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列V(i)を得ることは、
前記基地局が、i番目のUEの下り物理チャネル行列H(i)およびMU−BF行列P(i)に基づいてH(i)P(i)を得、H(i)P(i)をQR分解して、前記UEの下りSU−BF行列V(i)を得る、
ことを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記UEが自身の上りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列U(i)を取得することは、
UEが、上り物理チャネル行列H(i) ULと当該上り物理チャネル行列の共役転置H(i)H ULとを乗算してH(i)H ULH(i) ULを得てから、H(i)H ULH(i) ULとU(i) t-1とを乗算したものをQR分解して上りSU−BF行列U(i) tを得る、
ことを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - マルチユーザ多入力多出力(MU−MIMO)伝送に用いられる基地局であって、
チャネル推定を行って1つ以上のユーザ端末(UE)の上りチャネル情報を得、チャネルの相反性に基づいて下りチャネル情報行列を得るチャネル推定ユニットと、
前記下りチャネル情報行列をQR分解して、得られたQ行列から、各UEのマルチユーザビームフォーミング(MU−BF)行列を取得し、さらに各UEの下り物理チャネル行列およびMU−BF行列に基づいて各UEの下りシングルユーザビームフォーミング(SU−BF)行列を得るQR分解ユニットと、
各UEのMU−BF行列および下りSU−BF行列に基づいて、相応のUEの送信データに対してビームフォーミング処理を行って、当該基地局のアンテナに送信して伝送する送信ビームフォーミングユニットと、
を含むことを特徴とする基地局。 - 前記QR分解ユニットは、さらに、分解して得られたR行列をMIMO検出ユニットに提供し、
前記MIMO検出ユニットは、前記R行列に基づいてアンテナの受信データに対してMIMO検出を行って、各UEの送信データを再生する、
ことを特徴とする請求項11に記載の基地局。 - 前記QR分解ユニットは、さらに、各UEのMU−BF行列および下りSU−BF行列に対して共役転置を行って、受信ビームフォーミングユニットに提供し、
前記受信ビームフォーミングユニットは、各UEのMU−BF行列の共役転置に基づいて、前記アンテナの受信データに対してマルチユーザ干渉除去(MUI)を実行して、各UEの受信データを得、下りSU−BF行列の共役転置を用いて相応のUEの受信データを処理してから、前記MIMO検出ユニットに送信する、
ことを特徴とする請求項12に記載の基地局。 - 前記QR分解ユニットは、さらに、分解して得られたR行列に基づいて、前記1つ以上のUEの送信データストリームに対して適応変調符号化(AMC)制御を行う、ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の基地局。
- 前記QR分解ユニットは、各UEの下り物理チャネル行列H(i)(iは1からユーザ数Nの任意整数)およびMU−BF行列P(i)に基づいてH(i)P(i)を得、H(i)P(i)をQR分解して、各UEの下りSU−BF行列V(i)を得る、ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の基地局。
- 前記チャネル推定ユニットは、各UEから送信されたサウンディングパイロット(SRS)に基づいてチャネル推定を行い、または、各UEから送信された上り復調パイロット(DMRS)に基づいて上りチャネル情報を得、チャネルの相反性に基づいて下りチャネル情報行列を得る、ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の基地局。
- 前記送信ビームフォーミングユニットは、さらに、各UEのMU−BF行列および下りSU−BF行列に基づいて、各UE宛のユーザ専用パイロットに対してビームフォーミング処理を行う、ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の基地局。
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