JP5834141B2 - 無線通信システム用のユーザフォーカス技術 - Google Patents
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Description
x(t)=F−1[x(f)]、
ここで、F−1は、逆フーリエ変換を示す。
LTE−アドバンスドシステムなどの将来世代の無線通信について、セル間協調(CoMP)送信技術は、セル末端における高いデータ転送速度への対応を向上させるために用いられる。CoMPにより用いられる技術の一つとして、「結合処理(JP)」がある。3GPP技術標準において、「コヒーレント加算」という用語は、別々の送信機から発せられた信号が受信機において構築的に加算されることを示すために用いられている。我々の見解によれば、この「コヒーレント加算」は、マルチリンクシナリオへの単一リンク無線通信に用いられる標準チャネル等化技術の拡張である。すなわち、複数台の送信機と受信機との間のチャネルの影響は、等化により除去されるべきである。
ここで説明したシステムおよび方法は、「事前歪」という概念を利用可能である。これは、従来の事前符号化技術とは著しく異なる。後者は、たとえばコードブックについて、チャネルの簡略化表現を利用可能である。一方、上述のシステムおよび方法は、伝播チャネルのパラメータ、たとえば、遅延、ドップラー周波数、発出方向および到達方向を利用する。このようなチャネルの多面的な(full-dimensional)パラメータ表記により、コードブックを利用することよりもはるかに正確になる。さらに、正確なチャネルパラメータを利用することによってのみ、信号を同期して特定のユーザに「フォーカス」を形成することが可能となりうる。従来の事前符号化技術は、空間内のある地点(移動しうる)に信号を集中させるために利用することはできない。
SDMA(空間分割多重アドレス)技術のスマートアンテナは、SDMA技術を利用して、ビームをある方向に向けることができる。しかしながら、上述のように、SDMAには、時間、周波数および空間領域における信号の事前歪という概念がない。さらに、ここで説明する実施形態では、伝播経路が、方向、さらには遅延、ドップラー周波数についても区別可能であることが必要とされる。時間、周波数および空間についてともに事前歪を実行することにより、上述の方法は、複数の経路を充分に具備した環境における移動点に追従する信号にフォーカスを形成可能である。
幾何確率チャネルモデル(GSCM)は、たとえば、IMT−アドバンスドシステムの適合試験を実施する際、伝播チャネルをシミュレートするために広く用いられている。このモデルにおいて、遅延、ドップラー、方向および分極により特徴づけられた複数の経路が追加されて、時間変化チャネルが再生される。ここに説明するユーザフォーカスシステムおよび方法は、複数の伝播経路を利用しており、経路毎の変調の概念および事前歪法は、GSCMに基づくチャネルシミュレーションに用いる方法とは異なる。
ここに説明するユーザフォーカスシステムおよび方法は、3次元、すなわち、時間、周波数および空間領域において、送信信号を事前に歪ませる。さらに、事前歪のために考慮されたパラメータは、「タップ」ではなく、遅延、ドップラー周波数、ならびに、複数の伝播経路の到達方向および発出方向であり、時間、周波数および空間サンプルにおける位相ドリフトを抑制することが可能であることを指摘することは、有用であろう。
Claims (25)
- 送信機および受信機間に形成され、前記送信機から前記受信機へ送信する第1の信号と、これに続く第2の信号を伝送可能な複数の伝播経路における無線通信方法であって、
前記送信機が、前記第1の信号を、当該送信機から前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの少なくとも1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、
前記第1の信号を受信し、
前記第1の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、
前記経路パラメータ情報を前記送信機へ、前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信することと、
前記送信機が、
時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第2の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第2の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第2の信号を、前記送信機から前記受信機へ、前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第2の信号を受信することと
を備え、
前記第2の信号に形成された前記歪みが、当該第2の信号が前記少なくとも1つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第2の信号を形成し、
前記第1の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第2の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、
前記方法。 - 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)、ESPRIT(回転不変技術に基づく信号パラメータの推定)、反復方式に基づく最尤法の近似、SAGE(Space−Alternating Generalized Expectation−maximization)、RiMAX(リヒター最尤法)、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも1つの推定技術により取得される、請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記第1の信号のシステム応答の推定を実行して、前記システムのパラメータ情報を取得し、
前記システム応答推定を、前記受信機から前記送信機へ前記伝播経路を介して送信し、
前記事前に歪ませた第2の信号を、前記送信機で、前記システム応答推定に従ってさらに事前に歪ませる、請求項1に記載の方法。 - さらに、前記事前に歪ませた第2の信号を、前記複数の伝播経路に対して前記受信機でチャネル等化する、請求項1に記載の方法。
- 前記事前に歪ませた第2の信号のチャネル等化は、セル間協調(CoMP)システムにおける結合処理技術を用いて実施する、請求項6に記載の方法。
- 受信機と、
送信機と、
を備え、
前記送信機及び前記受信機間を無線接続して前記送信機から前記受信機へ送信する信号を伝送可能な複数の伝播経路に適用される無線通信システムであって、
前記受信機は、前記送信機から前記複数の伝播経路のうちの少なくとも1つの伝播経路を介して送信される第1の信号を受信し、前記第1の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、前記経路パラメータ情報を前記送信機へ、前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信するように構成され、
前記送信機は、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第1の信号に続く第2の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第2の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、前記事前に歪ませた第2の信号を前記受信機へ、前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信するように構成され、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第2の信号を受信するように構成され、
前記送信機は、前記第2の信号の前記歪を当該第2の信号が前記少なくとも1つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、当該第2の信号を形成し、
前記第1の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第2の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として、受信するように構成されている、前記無線通信システム。 - 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも1つを含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)、ESPRIT(回転不変技術に基づく信号パラメータの推定)、反復方式に基づく最尤法の近似、SAGE(Space−Alternating Generalized Expectation−maximization)、RiMAX(リヒター最尤法)、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも1つの推定技術により取得される、請求項8に記載のシステム。
- 前記送信機および前記受信機は、各々、複数入力および複数出力(MIMO)無線通信システムにおける複数のアンテナ、又は、単一入力および単一出力(SISO)無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項8に記載のシステム。
- 前記受信機は、前記第1の信号のシステム応答の推定を実行して、前記システムのパラメータ情報を取得し、前記システム応答推定を前記受信機から前記送信機へ前記伝播経路を介して送信するようにさらに構成され、
前記送信機は、前記事前に歪ませた第2の信号を前記システム応答推定に従ってさらに事前に歪ませるように構成されている、請求項8に記載のシステム。 - 前記受信機は、前記事前に歪ませた第2の信号を前記複数の伝播経路に対してチャネル等化するように、さらに構成されている、請求項8に記載のシステム。
- 無線装置内の受信機と複数の伝播経路を介して無線通信する基地局であって、
少なくとも1台の送信機と、
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスにより動作を実行可能なコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記コンピューティングデバイスによる前記動作は、
前記送信機が、第1の信号を、前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記第1の信号を受信し、その受信した第1の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、当該経路パラメータ情報を前記少なくとも1つの伝播経路を介して前記送信機へ送信すること、
前記送信機が、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第1の信号に続く第2の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第2の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第2の信号を、前記受信機へ前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第2の信号を受信することと
を含み、
前記第2の信号に形成された前記歪みが、当該第2の信号が前記少なくとも1つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第2の信号を形成し、
前記第1の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第2の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、前記基地局。 - 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、前記伝播経路の複素振幅の推定、および、前記伝播経路の分極状態の推定の少なくとも1つを含む、請求項15に記載の基地局。
- 前記送信機は、複数入力および複数出力(MIMO)無線通信システムにおける複数のアンテナ、または、単一入力および単一出力(SISO)無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項15に記載の基地局。
- 前記コンピューティングデバイスにより実行可能な格納された前記コンピュータ実行可能命令は、さらに、
前記基地局、前記無線装置、および、前記第1の信号に対してチャネル推定を実行して、取得した前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を含む前記第1の信号を受信し、
前記経路パラメータ情報に基づいて前記事前に歪ませた第2の信号をさらに事前に歪ませる、請求項15に記載の基地局。 - 複数の伝播経路を介して送信機を有する基地局と無線通信する無線装置であって、
少なくとも1台の受信機と、
コンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスにより動作を実行可能なコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体と、を備え、前記コンピューティングデバイスによる動作は、
前記送信機が、第1の信号を、前記受信機へ、前記複数の伝播経路のうちの1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記第1の信号を受信し、その受信した第1の信号に対してチャネル推定を実行して、前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を取得し、当該経路パラメータ情報を前記少なくとも1つの伝播経路を介して前記送信機へ送信すること、
前記送信機が、時間領域、周波数領域、および、空間領域において、前記第1の信号に続く第2の信号を、前記経路パラメータ情報に従って、当該第2の信号を前記受信機に送信する前に事前に歪ませ、
前記事前に歪ませた第2の信号を、前記受信機へ前記少なくとも1つの伝播経路を介して送信することと、
前記受信機が、前記事前に歪ませた第2の信号を受信することと
を含み、
前記第2の信号に形成された前記歪みが、当該第2の信号が前記少なくとも1つの伝播経路で伝播される際に除去されるように、前記送信機は当該第2の信号を形成し、
前記第1の信号は、前記受信機に、前記経路パラメータ情報を前記送信機に送信することを要求する領域を備え、前記受信機は当該経路パラメータ情報に基づいて事前に歪ませた第2の信号を、前記複数の伝播経路に対してチャネル等化が実現された信号として受信する、前記無線装置。 - 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、遅延の推定、ドップラー周波数の推定、到達方向の推定、発出方向の推定、および、前記伝播経路の複素振幅の推定の少なくとも1つを含む、請求項19に記載の無線装置。
- 前記伝播経路の前記経路パラメータ情報は、前記伝播経路の分極状態の推定をさらに含む、請求項20に記載の無線装置。
- 前記経路パラメータ情報は、最尤推定アルゴリズム、ピリオドグラム、コリレトグラム、スペクトルに基づく方法、バートレットビームフォーマ、カポンビームフォーマ、部分空間に基づく技術、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)、ESPRIT(回転不変技術に基づく信号パラメータの推定)、反復方式に基づく最尤法の近似、SAGE(Space−Alternating Generalized Expectation−maximization)、RiMAX(リヒター最尤法)、最大事後的方法、エビデンスフレームワーク、ベイズ技術、トラッキングアルゴリズム、カルマンフィルタ技術、拡張カルマンフィルタ技術、粒子フィルタ技術、および最小二乗誤差法からなるグループの少なくとも1つの推定技術により取得される、請求項19に記載の無線装置。
- 前記受信機は、複数入力および複数出力(MIMO)無線通信システムにおける複数のアンテナ、または、単一入力および単一出力(SISO)無線通信システムにおける単一のアンテナ、を備える、請求項19に記載の無線装置。
- 前記コンピューティングデバイスによる動作は、さらに、
前記伝播経路のうち別の伝播経路に沿って第3の信号を受信することを含み、
前記第3の信号は、前記受信機で受信する際に前記第2の信号と位相整列されるため、前記無線装置による、前記第2の信号と第3の信号の等化を要しない、請求項19に記載の無線装置。 - 前記コンピューティングデバイスによる動作は、さらに、
前記基地局、前記無線装置、および、前記第1の信号に対してチャネル推定を実行して、取得した前記少なくとも1つの伝播経路の経路パラメータ情報を生成すること、
前記経路パラメータ情報に基づいて歪ませた前記第2の信号を受信することを含む、請求項19に記載の無線装置。
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