JP6484205B2 - 基地局装置、摂動ベクトル探索方法及びプログラム - Google Patents
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また、本発明の更に他の態様に係る摂動ベクトル探索方法は、複数のアンテナを用いて複数の通信端末装置に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信するときの非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを、無限に存在する摂動ベクトルの全ての候補を探索対象とした木構造を有する階層化探索により探索する摂動ベクトル探索方法であって、前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、メトリックが小さい順にM個(Mは所定の自然数)のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n<2Nt,Nt:当該基地局の送信アンテナ数)において、第n−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)のそれぞれについて尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、前記第1階層から前記第n階層までの累積メトリックが小さい順にM個のノードを選択し、前記階層化探索の第2Nt階層において、第2Nt−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)に対してそれぞれ一つ選択される最も尤もらしいノード候補から、前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックが最も小さい1個のノードを選択し、前記第2Nt階層で選択されたノードから前記第1階層にさかのぼって辿るパスを第1のパスとすることと、前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n≦2Nt)において、第n−1階層で選択された1個のノード(親ノード)について尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノード(子ノード)を選択し、前記第1階層から前記第2Nt階層までの各階層で選択されたノードを辿るパスを第2のパスとすることと、前記第1のパス及び前記第2のパスのうち前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックがより小さいパスに基づいて、前記非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを決定すること、を含む。
また、本発明の更に他の態様に係るプログラムは、複数のアンテナを用いて複数の通信端末装置に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信するときの非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを、無限に存在する摂動ベクトルの全ての候補を探索対象とした木構造を有する階層化探索により探索する摂動ベクトル探索処理を、プロセッサで実行させるためのプログラムであって、前記摂動ベクトル探索処理は、前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、メトリックが小さい順にM個(Mは所定の自然数)のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n<2Nt,Nt:当該基地局の送信アンテナ数)において、第n−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)のそれぞれについて尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、前記第1階層から前記第n階層までの累積メトリックが小さい順にM個のノードを選択し、前記階層化探索の第2Nt階層において、第2Nt−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)に対してそれぞれ一つ選択される最も尤もらしいノード候補から、前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックが最も小さい1個のノードを選択し、前記第2Nt階層で選択されたノードから前記第1階層にさかのぼって辿るパスを第1のパスとする手順と、前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n≦2Nt)において、第n−1階層で選択された1個のノード(親ノード)について尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノード(子ノード)を選択し、前記第1階層から前記第2Nt階層までの各階層で選択されたノードを辿るパスを第2のパスとする手順と、前記第1のパス及び前記第2のパスのうち前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックがより小さいパスに基づいて、前記非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを決定する手順と、を含む。
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの一例を示す概念図である。通信システム1は、基地局装置10と、基地局装置10と通信可能な複数の通信端末装置としての移動局装置(「ユーザ装置(UE)」、「端末」又は「移動機」ともいう。)20(1),20(2)とを備える。基地局装置10は、複数のアンテナを用いて、多重化された複数の移動局装置20(1),20(2)に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信することができる。なお、図1の例では、基地局装置10の無線通信エリアであるセル10A内に、多重化された2つの移動局装置20(1),20(2)が在圏している例を示しているが、セル10Aに在圏する多重化された移動局装置の数は3以上であってもよい。また、以下の説明において、2つの移動局装置20(1),20(2)を区別しない構成例及び動作例の場合は移動局装置20として説明する。
図6において、移動局装置20は、アンテナ201、送受信切替部(DUP:duplexer)202、受信部203、CP除去部204、FFT部205、信号分離部206、伝搬路補償部207、Modulo演算部208、復調部209、複合部210、CSIRS用伝搬路推定部211、雑音電力推定部212、DMRS用伝搬路推定部213、フィードバック用信号生成部214、信号多重部215、IFFT部216、CP挿入部217及び送信部218を備える。
等価伝搬路状態情報を伝搬路補償部208に出力する。
図8において、基地局装置10は、アンテナ101(1)〜101(M)、第1から第Mまでの受信部102(1)〜102(M)、第1から第MまでのCP除去部103(1)〜103(M)、第1から第MまでのFFT部104(1)〜104(M)、情報取得部105、変換行列生成部106、フィルタ計算部107、DMRS生成部108、DMRS用空間フィルタ乗算部109、第1から第Nまでの符号化部110(1)〜110(N)、第1から第Nまでの変調部111(1)〜111(N)、非線形プリコーディング処理部112、DMRS多重部113、電力正規化部114、フレーム構成部115、第1から第MまでのIFFT部116(1)〜116(M)、第1から第NまでのCP挿入部117(1)〜117(M)、第1から第Mまでの送信部118(1)〜118(M)、及び、第1から第Mまでの送受信切替部(DUP)119(1)〜119(M)を備えている。
図9において、非線形プリコーディング処理部112は、第1の信号ベクトル変換部としての変換行列乗算部130、摂動ベクトル探索・減算部131、データ用空間フィルタ乗算部132、空間多重レイヤ間干渉算出部133及び空間多重レイヤ間干渉減算部134を備える。
図17において、実数ストリーム番号n及び二乗累積メトリックS2 PATH2の初期化を行なった(S418)後、第n実数ストリームに対する干渉fnを上記変換後実変調信号d’nから減算する(S419)。そして、干渉fnを減算した変換後実変調信号d〜 nに基づいて、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補(l1,l2,・・・)から最上位にランキングされる1個(ln=1)の摂動項τzn (ln)を選択し、選択した摂動項τzn (ln)を、上記干渉fnを減算した後の変換後実変調信号d〜 nから減算してメトリックsPATH2(n)を計算し、二乗累積メトリックS2 PATH2(n)を計算する(S420〜S423)。以上のメトリックsPATH2(n)及び二乗累積メトリックS2 PATH2(n)の計算を、n=1〜(2Nt−1)について実行する(S419〜S424)。
特に、図16〜図18の摂動ベクトルτzの探索処理によれば、最終候補のパスの一つとして、階層化探索の各階層で尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補(l1,l2,・・・)から最上位にランキングされる1個(ln=1)の摂動項τzn (ln)を選択して求めた、累積メトリックが最小となる可能性が高い第2のパス193が含まれる。従って、パス193を用いた場合の特性を下回ることなく適切な摂動ベクトルをより確実に探索することができる。
20(1),20(2) 移動局装置(通信端末装置)
101(1)〜101(M) アンテナ
102(1)〜102(M) 受信部
103(1)〜103(M) CP除去部
104(1)〜104(M) FFT部
105 情報取得部
106 変換行列生成部
107 フィルタ計算部
108 DMRS生成部
109 DMRS用空間フィルタ乗算部
110(1)〜110(N) 符号化部
111(1)〜111(N)変調部
112 非線形プリコーディング処理部
113 DMRS多重部
114 電力正規化部
115 フレーム構成部
116(1)〜116(M) IFFT部
117(1)〜117(M) CP挿入部
118(1)〜118(M) 送信部
119(1)〜119(M) 送受信切替部(DUP)
120 行列生成部
130変換行列乗算部
131 摂動ベクトル探索・減算部
132 データ用空間フィルタ乗算部
133 空間多重レイヤ間干渉算出部
134 空間多重レイヤ間干渉減算部
Claims (4)
- 複数のアンテナを用いて、複数の通信端末装置に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信する基地局装置であって、
伝搬路行列の情報と前記複数の通信端末装置の受信アンテナ毎の雑音電力値の情報とを取得する情報取得部と、
前記複数の通信端末装置それぞれに対する希望送信データを変調した変調信号ベクトルを生成する変調信号ベクトル生成部と、
前記変調信号ベクトル生成部で生成した前記変調信号ベクトルに対して非線形プリコーディング処理を行う非線形プリコーディング処理部と、
前記非線形プリコーディング処理後の変調信号ベクトルに基づいて、前記複数のアンテナそれぞれから送信する複数の送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号生成部で生成した複数の送信信号を前記複数のアンテナから送信する送信部と、
前記伝搬路行列を実数空間上で表現した実数伝搬路行列に前記受信アンテナ毎の雑音電力値に相当する次元要素を加えて前記実数伝搬路行列を次元拡張し、その次元拡張した実数伝搬路行列の転置行列に格子基底縮小処理を施した後、QR分解を行うことにより、前記実数伝搬路行列の転置行列の準直交化行列であるユニモジュラ行列と、フィードフォワードフィルタ行列と、空間多重レイヤ間干渉に対応したフィードバックフィルタ行列とを生成する行列生成部と、を備え、
前記非線形プリコーディング処理部は、
前記変調信号ベクトルを実数空間上で表現した実数変調信号ベクトルに前記ユニモジュラ行列の転置行列を乗算して変換後実数変調信号ベクトルに変換する第1の信号ベクトル変換部と、
前記変換後実数変調信号ベクトルと前記フィードフォワードフィルタ行列とに基づいて、無限に存在する摂動ベクトルの全ての候補を探索対象とした木構造を有する階層化探索により、前記変換後実数変調信号ベクトルから減算する摂動ベクトルを決定する摂動ベクトル探索部と、
前記変換後実数変調信号ベクトルから、前記フィードバックフィルタ行列と、前記摂動ベクトル探索部で探索された摂動ベクトルとを減算する減算部と、
前記フィードバックフィルタ行列及び前記摂動ベクトルが減算された前記変換後実数変調信号ベクトルに、前記フィードフォワードフィルタ行列を乗算する空間フィルタ乗算部と、
前記フィードフォワードフィルタ行列が乗算された前記変換後実数変調信号ベクトルを複素数の変調信号ベクトルに変換する第2の信号ベクトル変換部と、を備え、
前記摂動ベクトル探索部は、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、メトリックが小さい順にM個(Mは所定の自然数)のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n<2Nt,Nt:当該基地局の送信アンテナ数)において、第n−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)のそれぞれについて尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、前記第1階層から前記第n階層までの累積メトリックが小さい順にM個のノードを選択し、前記階層化探索の第2Nt階層において、第2Nt−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)に対してそれぞれ一つ選択される最も尤もらしいノード候補から、前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックが最も小さい1個のノードを選択し、前記第2Nt階層で選択されたノードから前記第1階層にさかのぼって辿るパスを第1のパスとし、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n≦2Nt)において、第n−1階層で選択された1個のノード(親ノード)について尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノード(子ノード)を選択し、前記第1階層から前記第2Nt階層までの各階層で選択されたノードを辿るパスを第2のパスとし、
前記第1のパス及び前記第2のパスのうち前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックがより小さいパスに基づいて、前記変換後実数変調信号ベクトルから減算する摂動ベクトルを決定することを特徴とする基地局装置。 - 請求項1の基地局装置において、
前記フィードフォワードフィルタ行列は、MMSE(最小平均二乗誤差)規範のフィードフォワードフィルタ行列であることを特徴とする基地局装置。 - 複数のアンテナを用いて複数の通信端末装置に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信するときの非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを、無限に存在する摂動ベクトルの全ての候補を探索対象とした木構造を有する階層化探索により探索する摂動ベクトル探索方法であって、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、メトリックが小さい順にM個(Mは所定の自然数)のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n<2Nt,Nt:当該基地局の送信アンテナ数)において、第n−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)のそれぞれについて尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、前記第1階層から前記第n階層までの累積メトリックが小さい順にM個のノードを選択し、前記階層化探索の第2Nt階層において、第2Nt−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)に対してそれぞれ一つ選択される最も尤もらしいノード候補から、前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックが最も小さい1個のノードを選択し、前記第2Nt階層で選択されたノードから前記第1階層にさかのぼって辿るパスを第1のパスとすることと、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n≦2Nt)において、第n−1階層で選択された1個のノード(親ノード)について尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノード(子ノード)を選択し、前記第1階層から前記第2Nt階層までの各階層で選択されたノードを辿るパスを第2のパスとすることと、
前記第1のパス及び前記第2のパスのうち前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックがより小さいパスに基づいて、前記非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを決定すること、を含むことを特徴とする摂動ベクトル探索方法。 - 複数のアンテナを用いて複数の通信端末装置に対してそれぞれ異なる信号を同一周波数で同一時刻に送信するときの非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを、無限に存在する摂動ベクトルの全ての候補を探索対象とした木構造を有する階層化探索により探索する摂動ベクトル探索処理を、プロセッサで実行させるためのプログラムであって、
前記摂動ベクトル探索処理は、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、メトリックが小さい順にM個(Mは所定の自然数)のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n<2Nt,Nt:当該基地局の送信アンテナ数)において、第n−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)のそれぞれについて尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補から、前記第1階層から前記第n階層までの累積メトリックが小さい順にM個のノードを選択し、前記階層化探索の第2Nt階層において、第2Nt−1階層で選択されたM個のノード(親ノード)に対してそれぞれ一つ選択される最も尤もらしいノード候補から、前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックが最も小さい1個のノードを選択し、前記第2Nt階層で選択されたノードから前記第1階層にさかのぼって辿るパスを第1のパスとする手順と、
前記階層化探索の第1階層において、尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノードを選択し、前記階層化探索の第n階層(1<n≦2Nt)において、第n−1階層で選択された1個のノード(親ノード)について尤もらしい摂動項候補の順にランキングされた複数のノード候補からランキングが最も高い1個のノード(子ノード)を選択し、前記第1階層から前記第2Nt階層までの各階層で選択されたノードを辿るパスを第2のパスとする手順と、
前記第1のパス及び前記第2のパスのうち前記第1階層から前記第2Nt階層までの累積メトリックがより小さいパスに基づいて、前記非線形プリコーディング処理で用いられる摂動ベクトルを決定する手順と、を含むことを特徴とするプログラム。
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