JPWO2014002528A1 - 受信装置および受信方法、並びにコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
伝搬路状況に応じて送信ランク数や送信符号化率・変調方式が変化した場合にも、回路規模や処理遅延を増加させることなく簡易な方法によって、条件に応じた最適なチャネル推定を行う。SC-FDMA信号を受信する受信装置に、相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算する第１の計算手段と、第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算する第２の計算手段と、ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算する第３の計算手段と、第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号する復調／復号手段とを設ける。
Description
本発明は受信装置および受信方法、並びにコンピュータプログラムに関する。
従来のSC-FDMA（Single Carrier - Frequency Division Multiple Access）信号を受信する受信機の構成を、図９および図１０を参照して説明する。ただし、移動局は１アンテナ、１ランク固定で送信を行っているものとする。
図９は、従来の基地局の構成を示すブロック図である。基地局３０１は、アンテナ３３１−１および３３１−２、共用器３３２、受信部３３３−１および３３３−２、CP（Cyclic Prefix）除去部３３４−１および３３４−２、FFT（Fast Fourier Transform）部３３５−１および３３５−２、デマップ部３３６−１および３３６−２、SRS（Sounding Reference Signal：測定用参照信号）チャネル推定部３３７、MCS（Modulation and Coding Scheme）判定部３３８、DM-RS（Demodulation Reference Signal）チャネル推定部３３９、データチャネル復調／復号部３４０、制御チャネル符号化／変調部３４１、IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）部３４２、CP付加部３４３、並びに送信部３４４からなる。
受信部３３３−１および３３３−２は、アンテナ３３１−１および３３１−２で受信した受信信号をベースバンド信号へ変換する。CP除去部３３４−１および３３４−２は、ベースバンド信号の各SC-FDMAシンボルからCPを除去する。FFT部３３５−１および３３５−２は、CPを除去したベースバンド信号をSC-FDMAシンボル単位でFFT処理し周波数領域の信号に変換する。デマップ部３３６−１および３３６−２は、周波数領域のベースバンド信号から、SRS、DM-RS、およびデータチャネルを取り出す。
SRSチャネル推定部３３７は、SRSに基づき伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算する。MCS判定部３３８は、SRSチャネル推定部３３７から供給される第１のチャネル推定値に基づき移動局が次にデータチャネルを送信する際の送信符号化・変調方式であるMCS判定値を計算し、制御チャネル符号化／変調部３４１に供給する。ここで、MCS判定値は、信号電力対干渉＋雑音電力比（SINR：Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）の推定値を第１のチャネル推定値に基づいて計算し、あらかじめ定めた各MCSとSINRの範囲を対応づけたテーブルを参照し、MCS判定値を決定する。
DM-RSチャネル推定部３３９は、DM-RSに基づき、伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算する。データチャネル復調／復号部３４０は、データチャネルを第２のチャネル推定値を用いて復調／復号する。
制御チャネル符号化／変調部３４１は、MCS判定値を制御チャネルに多重して符号化し変調する。IFFT部３４２は、変調された制御チャネルをOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplex）シンボル単位でIFFT処理し時間領域のベースバンド信号に変換する。CP付加部３４３は、時間領域のベースバンド信号にOFDMシンボル単位でCPを付加する。送信部３４４は、CPを付加したベースバンド信号をアップコンバートしRF（Radio Frequency）信号に変換する。RF信号は、共用器３３２を介して、アンテナ３３１−１から送信される。
図１０は、DM-RSチャネル推定部３３９の構成を示すブロック図である。DM-RSチャネル推定部３３９は、乗算部３６１、複素共役部３６２、周波数軸補間部３６３、IFFT部３６４、雑音除去部３６５、FFT部３６６、打切り部３６７、および時間軸補間部３６８からなる。
複素共役部３６２は、内部発生した既知のDM-RS系列の複素共役値を計算する。乗算部３６１は、デマップ後のDM-RSと複素共役値とを乗算し、DM-RSの変調成分を除去する。周波数軸補間部３６３は、DM-RSの変調成分を除去後の信号を、実際のサブキャリア数が後段のIFFTポイント数に対して不足する分（未使用サブキャリア）だけ周波数方向に補間処理する。ここで、補間処理の方法は、非特許文献１に示された補間処理である。
または、特許文献２に示されたように、SNR（Signal-Noise Ratio）を推定し、SNRが所定の閾値未満の場合には補間処理を行わず、未使用サブキャリア部分を固定的に０とする。IFFT部３６４は、補間処理後の信号をIFFT処理し時間軸上のチャネルプロファイルを生成する。雑音除去部３６５は、時間軸上のチャネルプロファイルの雑音成分を除去する。FFT部３６６は、雑音成分を除去した信号をFFT処理し周波数領域の信号とする。打切り部３６７は、周波数領域の信号のうち補間処理で補間した未使用サブキャリア部分の信号を除く。時間軸補間部３６８は、未使用サブキャリア部分の信号を除いた周波数領域の信号を時間方向に補間処理し、DM-RSが多重されていない部分も含めた１サブフレーム分のチャネル推定値を計算する。
従来、FFTを行なう帯域よりも狭い帯域に配置されたパイロット信号を用いてインパルス応答の推定を行なう受信装置において、所定のリソース単位で割り当てられた情報データおよびパイロット信号を受信する受信部と、パイロット信号を用いて伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、情報データを検出する信号検出部とを設け、伝搬路推定部が、情報データ信号を送信した送信装置と同一の送信装置が送信したパイロット信号であって、情報データ信号が割り当てられたリソースとは異なるリソースに属するパイロット信号を用いて、インパルス応答の推定を行なうようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
"仮想的な波形追加を用いたOFDMチャネル推定方法"、2006年電子情報通信学会総合大会B-5-94
3GPP TS36.211 V10.4.0 (2011-12)
しかしながら、従来の受信機においては、次のような課題がある。
第１の課題は、周波数軸補間部における周波数方向の補間処理が固定的に決められているため、送信ランク数を伝搬路状況に応じて適応的に変化させるシステムでは、送信ランク数が１よりも大きくなった場合に、周波数の高いサブキャリアにおけるチャネル推定値の精度が大幅に劣化してしまうということである。
第２の課題は、SNRを推定し、SNRが所定の閾値未満の場合には補間処理を行わないようにした場合、受信したDM-RSに基づいてSNRを推定するための処理が必要になり、回路規模や処理遅延の増大を招くということである。
すなわち、従来のSC-FDMA信号を受信する受信機では、未使用サブキャリアにおける周波数方向の補間処理は固定的に決められ、チャネル推定を行っていた。そのため、送信ランク数や送信符号化率・変調方式が適応的に変化するシステムでは、条件によって最適な補間処理にならず、チャネル推定精度が低下していた。
また、信号電力対雑音電力比（SNR）を推定して補間処理を変更する方法があるが、専用にSNRを推定するため回路規模や処理遅延が増大してしまう。
そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、伝搬路状況に応じて送信ランク数や送信符号化率・変調方式が変化した場合にも、回路規模や処理遅延を増加させることなく簡易な方法によって、条件に応じた最適なチャネル推定を行うことのできる受信装置および受信方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の受信装置の一側面は、SC-FDMA信号を受信する受信装置において、相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算する第１の計算手段と、第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算する第２の計算手段と、ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算する第３の計算手段と、第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号する復調／復号手段とを有するものとされている。
また、本発明の受信方法の一側面は、SC-FDMA信号を受信する受信方法において、相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算するステップと、第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算するステップと、ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算するステップと、第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号するステップとを含むものとされている。
さらに、本発明のプログラムの一側面は、SC-FDMA信号を受信する受信装置のコンピュータに、相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算するステップと、第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算するステップと、ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算するステップと、第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号するステップとを含む処理を行わせるものとされている。
本発明によれば、伝搬路状況に応じて送信ランク数や送信符号化率・変調方式が変化した場合にも、回路規模や処理遅延を増加させることなく簡易な方法によって、条件に応じた最適なチャネル推定を行うことのできる受信装置および受信方法、並びにプログラムを提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態の通信システムについて、図１〜図８を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の通信システムの構成の例を示すブロック図である。通信システムは、基地局１１および移動局１２−１から１２−Ｎ（Ｎは正の整数）を含み構成される。移動局１２−１から１２−Ｎは、それぞれ、測定用参照信号（SRS）を送信する。基地局１１は、受信装置の一例であり、SRSを受信処理して、ランク判定値とMCS判定値を計算し、制御チャネルを介して移動局１２−１から１２−Ｎのそれぞれへ通知する。移動局１２−１から１２−Ｎは、制御チャネルを介して通知されたランク判定値とMCS判定値に基づき、復調用参照信号（DM-RS）とデータチャネルとを送信処理し、基地局１１へ送信する。基地局１１は、DM-RSを受信処理してチャネル推定値を計算するとともに、当該チャネル推定値を用いてデータチャネルの受信処理を行う。
以下、移動局１２−１から１２−Ｎを個々に区別する必要がないとき、単に、移動局１２と称する。
図２は、基地局１１の構成の例を示すブロック図である。基地局１１は、アンテナ３１−１および３１−２、共用器３２、受信部３３−１および３３−２、CP除去部３４−１および３４−２、FFT部３５−１および３５−２、デマップ部３６−１および３６−２、SRSチャネル推定部３７、ランク判定／MCS判定部３８、DM-RSチャネル推定部３９、データチャネル復調／復号部４０、制御チャネル符号化／変調部４１、IFFT部４２、CP付加部４３、並びに送信部４４を含み構成される。
受信部３３−１および３３−２は、それぞれ、アンテナ３１−１および３１−２のそれぞれで受信した受信信号をベースバンド信号へ変換する。受信部３３−１は、ベースバンド信号をCP除去部３４−１に供給し、受信部３３−２は、ベースバンド信号をCP除去部３４−２に供給する。
CP除去部３４−１および３４−２は、それぞれ、ベースバンド信号の各SC-FDMAシンボルからCPを除去する。SC-FDMAシンボルからCPが除去されたベースバンド信号は、FFT部３５−１および３５−２に供給される。FFT部３５−１および３５−２は、それぞれ、CPを除去したベースバンド信号をSC-FDMAシンボル単位でFFT処理し周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号は、デマップ部３６−１および３６−２に供給される。
デマップ部３６−１および３６−２は、それぞれ、周波数領域のベースバンド信号から、SRS、DM-RS、およびデータチャネルを取り出す。SRSは、SRSチャネル推定部３７に供給され、DM-RSは、DM-RSチャネル推定部３９に供給され、データチャネルは、データチャネル復調／復号部４０に供給される。
SRSチャネル推定部３７は、第１の計算手段の一例であり、SRSに基づき伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算する。第１のチャネル推定値は、ランク判定／MCS判定部３８に供給される。ランク判定／MCS判定部３８は、第２の計算手段の一例であり、第１のチャネル推定値に基づき、移動局が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値と、送信符号化率・変調方式であるMCS判定値とを計算する。ランク判定値およびMCS判定値は、DM-RSチャネル推定部３９および制御チャネル符号化／変調部４１に供給される。
制御チャネル符号化／変調部４１は、ランク判定値とMCS判定値とを制御チャネルに多重して符号化し変調する。ランク判定値とMCS判定値とが多重化されて符号化され変調された制御チャネルは、IFFT部４２に供給される。IFFT部４２は、変調された制御チャネルをOFDMシンボル単位でIFFT処理し時間領域のベースバンド信号に変換する。時間領域のベースバンド信号は、CP付加部４３に供給される。
CP付加部４３は、時間領域のベースバンド信号にOFDMシンボル単位でCPを付加する。CPが付加されたベースバンド信号は、送信部４４に供給される。送信部４４は、CPが付加されたベースバンド信号をアップコンバートしRF信号に変換する。RF信号は、共用器３２を介して、アンテナ３１−１から送信される。
DM-RSチャネル推定部３９は、第３の計算手段の一例であり、DM-RSに基づき、ランク判定値に応じて伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算する。第２のチャネル推定値は、データチャネル復調／復号部４０に供給される。データチャネル復調／復号部４０は、復調／復号手段の一例であり、データチャネルを第２のチャネル推定値を用いて復調／復号する。
次に、図３を参照して、DM-RSチャネル推定部３９の構成の詳細の例を説明する。DM-RSチャネル推定部３９は、乗算部６１、複素共役部６２、平均化部６３、周波数軸補間部６４、IFFT部６５、雑音除去部６６、FFT部６７、打切り部６８、および時間軸補間部６９を含み構成されている。
複素共役部６２は、内部発生した既知のDM-RS系列の複素共役値を計算する。既知のDM-RS系列の複素共役値は、乗算部６１に供給される。乗算部６１は、デマップ後のDM-RSと複素共役値とを乗算し、DM-RSの変調成分を除去する。DM-RSの変調成分が除去された信号は、平均化部６３に供給される。平均化部６３は、DM-RSの変調成分を除去後の信号を第１スロットと第２スロットとの間で平均化する。平均化後の信号は、周波数軸補間部６４に供給される。
周波数軸補間部６４は、平均化後の信号を実際のサブキャリア数が後段のIFFTポイント数に対して不足する分（以下、未使用サブキャリアと称する。）だけ周波数方向に補間処理する。ここで、補間処理の方法はランク判定値に応じて変更される。補間処理後の信号は、IFFT部６５に供給される。IFFT部６５は、補間処理後の信号をIFFT処理し、時間軸上のチャネルプロファイルを生成する。時間軸上のチャネルプロファイルは、雑音除去部６６に供給される。雑音除去部６６は、時間軸上のチャネルプロファイルの雑音成分と干渉成分とを除去する。雑音成分と干渉成分とが除去された信号は、FFT部６７に供給される。
FFT部６７は、雑音成分と干渉成分とが除去された信号をFFT処理し周波数領域の信号とする。周波数領域の信号は、打切り部６８に供給される。打切り部６８は、周波数領域の信号のうち補間処理で補間した未使用サブキャリア部分の信号を除く。未使用サブキャリア部分の信号が除かれた周波数領域の信号は、時間軸補間部６９に供給される。時間軸補間部６９は、未使用サブキャリア部分の信号が除かれた周波数領域の信号を時間方向に補間処理し、DM-RSが多重されていない部分も含めた１サブフレーム分のチャネル推定値を計算する。
ここで、基地局１１の動作を説明する。２つのアンテナであるアンテナ３１−１および３１−２のそれぞれの受信信号が受信部３３−１および３３−２のそれぞれに与えられると受信部３３−１および３３−２は、それぞれ、受信信号をダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、CP除去部３４−１および３４−２のそれぞれに供給する。CP除去部３４−１および３４−２は、それぞれ、ベースバンド信号の各SC-FDMAシンボルからCPを除去し、FFT部３５−１および３５−２のそれぞれに供給する。FFT部３５−１および３５−２は、それぞれ、CPが除去されたベースバンド信号をSC-FDMAシンボル毎にFFT処理を行い周波数領域の信号に変換し、デマップ部３６−１および３６−２のそれぞれに供給する。
デマップ部３６−１および３６−２は、それぞれ、周波数領域の信号から、あらかじめ定められた多重規則に基づいて、SRSとDM-RSとデータチャネルとに分離して各々を取り出す。取り出されたSRSは、SRSチャネル推定部３７へ供給され、DM-RSは、DM-RSチャネル推定部３９へ供給される。また、取り出されたデータチャネルは、データチャネル復調／復号部４０へ供給される。SRSチャネル推定部３７は、取り出されたSRSに基づいて伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算し、ランク判定／MCS判定部３８へ供給する。
ここで、SRSチャネル推定部３７におけるチャネル推定の処理としては、例えば、DM-RSチャネル推定部３９におけるチャネル推定の処理と類似の処理であり、平均化部６３および時間軸補間部６９における処理は省かれ、周波数軸補間部６４では送信アンテナ数に適した固定の補間処理が行われる処理と同様である。
ランク判定／MCS判定部３８は、第１のチャネル推定値に基づき移動局１２−１から１２−Ｎが次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値と、送信符号化・変調方式であるMCS判定値とを計算し、ランク判定値を制御チャネル符号化／変調部４１とDM-RSチャネル推定部３９に供給し、MCS判定値を制御チャネル符号化／変調部４１に供給する。ここで、ランク判定値は、例えば、送信ランク数の候補それぞれについて、その送信ランク数で送信した場合の信号電力対干渉＋雑音電力比（SINR）の推定値が第１のチャネル推定値に基づいて計算され、そのSINRの推定値があらかじめ定めた閾値を下回らない最大の送信ランク数とされる。また、MCS判定値は、例えば、あらかじめ定めた各MCSとSINRの範囲とを対応づけたテーブルが参照され、先のSINR推定値から決定される。
制御チャネル符号化／変調部４１は、ランク判定値とMCS判定値を制御チャネルに多重したのち、誤り訂正符号化、変調を行い、変調後の信号をIFFT部４２へ供給する。IFFT部４２は、変調後の信号をOFDMシンボル毎にIFFT処理を行い時間領域の信号に変換し、CP付加部４３へ供給する。CP付加部４３は、時間領域の信号にOFDMシンボル単位でCPを付加し、送信部４４へ供給する。送信部４４は、CP付加後の信号をアップコンバートし、RF信号に変換する。RF信号は、共用器３２を介してアンテナ３１−１から送信される。
DM-RSチャネル推定部３９は、デマップ部３６−１および３６−２で取り出されたDM-RSに基づいて、ランク判定値に応じて伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算し、データチャネル復調／復号部４０に供給する。ここで、ランク判定値は受信したDM-RSとデータチャネルに対応した送信ランク数を示すものであり、前回にランク判定／MCS判定部３８で計算され、制御チャネルに多重して移動局１２−１から１２−Ｎに通知されたランク判定値である。データチャネル復調／復号部４０は、第２のチャネル推定値を用いて、デマップ部３６−１および３６−２で取り出されたデータチャネルの復調／復号を行う。ここで、復調としては、例えば、MMSE（Minimum Mean Square Error）が用いられ、復号としては、ターボ復号が行われる。
次に、DM-RSチャネル推定部３９の動作を説明する。複素共役部６２は、内部生成された既知のDM-RS系列の複素共役値を計算し、乗算部６１に供給する。乗算部６１は、デマップ部３６−１および３６−２から供給されるDM-RSと複素共役部６２から供給される複素共役値との乗算を行いDM-RSの変調成分を除去し、平均化部６３へ供給する。
ここで、図４に、DM-RSとデータチャネルとの多重化の一例を示す。図４において、太線で囲まれている四角は、データチャネルを示し、斜線が付されている領域Ａは、DM-RS（復調用参照信号）を示す。図４において、第１スロットと第２スロットとは、点線で区切って示されている。DM-RSは、第１スロットと第２スロットそれぞれに１シンボルずつ割り当てられている。平均化部６３は、DM-RSの変調成分除去後の信号を、第１スロットと第２スロットとの間で平均化し、周波数軸補間部６４へ供給する。なお、平均化を行なわずに、第１スロットと第２スロットそれぞれのDM-RSの変調成分除去後の信号をそのまま周波数軸補間部６４に供給してもよい。
周波数軸補間部６４は、平均化後の信号を実際のサブキャリア数が後段のIFFTポイント数に対して不足する分（未使用サブキャリア）だけ周波数方向に補間処理し、補間処理後の信号をIFFT部６５に供給する。ここで、補間処理は、ランク判定値に応じて変更する。
以下に、補間処理の具体例を示す。まず、式１のように平均化部出力と周波数軸補間部出力とが定義される。
・・・（式１）
第１の補間処理は、式２、式３、および式４で示される。すなわち、第１の補間処理においては、式２で示される演算、式３で示される演算、および式４で示される演算が順に適用されることで補間が行われる。
・・・（式２）
ここで、Npはパラメタである。
ここで、Lはパラメタである。
第２の補間処理は、式５、式６、式３、および式４で示される。すなわち、第２の補間処理においては、式５で示される演算、式６で示される演算、式３で示される演算、および式４で示される演算が順に適用されることで補間が行われる。
・・・（式５）
ここで、Naはパラメタである。NbはN1／Naを超えない最大の整数である。
第３の補間処理は、式７で示される。すなわち、第３の補間処理においては、式７で示される演算によって補間が行われる。
補間処理の変更例として、ランク判定値が１の場合には第１の補間処理を実施し、ランク判定値が１以外の場合には第２の補間処理を実施する。さらに、ランク判定値に応じて、第２の補間処理の式５におけるパラメタNaを変えても良い。例えば、ランク判定値が２の場合、パラメタNaが２とされ、ランク判定値が３以上の場合、パラメタNaが４とされる。また、他の補間処理の変更例として、ランク判定値が１の場合には第１の補間処理を実施し、それ以外の場合には第３の補間処理を実施してもよい。
なお、移動局１２が複数存在し、複数の移動局１２が同じ時間、同じ周波数でDM-RSとデータチャネルを空間多重して送信する場合にもランク判定値が１以外の場合と同様に補間処理が実施される。
ここで、移動局１２−１から１２−Ｎ内のDM-RS生成部１０７（後述する）で生成されるDM-RSは、非特許文献２の５．５．２節で示される通りZadoff-Chu系列に基づき生成されるものとする。
このように生成されたDM-RSでは、仮に、ランク判定値が１以外の場合に、ランク判定値が１の場合と同様の第１の補間処理を行ってしまうと、干渉レイヤの影響によって、後段のIFFT部６５、雑音除去部６６、FFT部６７、および打切り部６８の処理を行った後、周波数の高いサブキャリアにおけるチャネル推定値の精度が大幅に劣化してしまう。そのため、ランク判定値が１以外の場合には、第２の補間処理または第３の補間処理を行うようにする。第２の補間処理では、補間前に複数のサブキャリア間で平均化処理を行うことにより干渉レイヤの影響を抑圧できる。また、第３の補間処理では未使用サブキャリア分を単純に０で埋めているため干渉レイヤの影響を受けない。
なお、ここでは補間処理の一例を述べたが、ランク判定値により変更する補間処理の方法を限定するものではない。
IFFT部６５は、補間処理後の信号に対してIFFT処理を行い時間軸上のチャネルプロファイルを生成し、雑音除去部６６に供給する。雑音除去部６６は、時間軸上のチャネルプロファイルに対して所定のウィンドウ幅に応じて、ウィンドウ内の値は所定の雑音レベル以上であればそのままの値とし、所定の雑音レベル未満であれば０に置き換える。また、雑音除去部６６は、ウィンドウ外の値を全て０に置き換える。このようにして干渉成分と雑音成分が除去された信号がFFT部６７に供給される。FFT部６７は、干渉成分と雑音成分が除去された信号に対してFFT処理を行い周波数領域の信号に変換し、打切り部６８に供給する。打切り部６８は、周波数領域の信号のうち補間処理で補間した未使用サブキャリア部分の信号を除き、時間軸補間部６９に供給する。時間軸補間部６９は、未使用サブキャリア部分の信号を除いた周波数領域の信号を時間方向に補間処理し、DM-RSが多重されていない部分も含めた１サブフレーム分のチャネル推定値を計算し、データチャネル復調／復号部４０に供給する。ここで、例えば、平均化部６３において平均化を行った場合には、単に打切り部６８の出力が１サブフレーム内の全てのSC-FDMAシンボルで繰り返される。一方で、平均化部６３において平均化を行わなかった場合には、時間軸補間部６９において、打切り部６８の出力に対して時間方向に１次の線形補間が実施される。
このように、基地局１１は、移動局１２−１から１２−Ｎに通知したランク判定値に応じて、DM-RSに基づいたチャネル推定を行うため、移動局１２−１から１２−Ｎから送信される送信ランク数に対応したチャネル推定を行うことになる。ランク判定値が１の場合には外挿と内挿に基づく周波数方向の補間処理が行われる。これは、時間軸上のチャネルプロファイルにおける不要な漏れこみを抑えるものである。一方、ランク判定値が１以外の場合には、複数のサブキャリア間で平均化処理を行った後に外挿と内挿に基づく周波数方向の補間処理が行われるか、あるいは、０固定処理による補間処理が行われる。これは、Zadoff-Chu系列によるチャネル推定精度の劣化を抑えるものである。
次に、図５を参照して、移動局１２の詳細な構成について説明する。移動局１２は、アンテナ１０１−１および１０１−２、共用器１０２−１および１０２−２、受信部１０３−１および１０３−２、CP除去部１０４−１および１０４−２、FFT部１０５−１および１０５−２、制御チャネル復調／復号部１０６、DM-RS生成部１０７、データチャネル符号化／変調部１０８、SRS生成部１０９、多重部１１０−１および１１０−２、IFFT部１１１−１および１１１−２、CP付加部１１２−１および１１２−２、並びに送信部１１３−１および１１３−２を含み構成される。
受信部１０３−１および１０３−２は、それぞれ、アンテナ１０１−１および１０１−２のそれぞれで受信した受信信号をベースバンド信号へ変換し、CP除去部１０４−１および１０４−２のそれぞれに供給する。CP除去部１０４−１および１０４−２は、それぞれ、ベースバンド信号の各OFDMシンボルからCPを除去し、FFT部１０５−１および１０５−２のそれぞれに供給する。FFT部１０５−１および１０５−２は、それぞれ、CPを除去したベースバンド信号をOFDMシンボル単位でFFT処理し周波数領域の信号に変換し、制御チャネル復調／復号部１０６に供給する。制御チャネル復調／復号部１０６は、FFT処理後の周波数領域の信号から制御チャネルを復調／復号し基地局１１から通知されたランク判定値とMCS判定値を計算する。ランク判定値は、DM-RS生成部１０７およびデータチャネル符号化／変調部１０８に供給される。MCS判定値は、データチャネル符号化／変調部１０８に供給される。
SRS生成部１０９は、所定の処理によりSRSを生成する。DM-RS生成部１０７は、ランク判定値に応じて所定の処理によりDM-RSを生成する。データチャネル符号化／変調部１０８は、ランク判定値とMCS判定値に応じて所定の処理によりデータチャネルを符号化／変調し、多重部１１０−１および１１０−２に供給する。多重部１１０−１および１１０−２は、それぞれ、SRSとDM-RS、符号化／変調されたデータチャネルとを所定の処理により多重化し、IFFT部１１１−１および１１１−２のそれぞれに供給する。IFFT部１１１−１および１１１−２は、それぞれ、多重化後の信号をSC-FDMAシンボル単位でIFFT処理し時間領域のベースバンド信号に変換し、CP付加部１１２−１および１１２−２に供給する。CP付加部１１２−１および１１２−２は、時間領域のベースバンド信号にSC-FDMAシンボル単位でCPを付加し、送信部１１３−１および１１３−２に供給する。送信部１１３−１および１１３−２は、CPを付加したベースバンド信号をアップコンバートしRF信号に変換し、共用器１０２−１および１０２−２を介してアンテナ１０１−１および１０１−２に供給する。RF信号は、アンテナ１０１−１および１０１−２から送信される。
次に、図６のフローチャートを参照して、復調／復号の処理を説明する。ステップＳ１１において、SRSチャネル推定部３７は、移動局１２から送信された測定用参照信号（SRS：Sounding Reference Signal）に基づき、第１のチャネル推定値を計算する。ステップＳ１２において、ランク判定／MCS判定部３８は、算出された第１のチャネル推定値から、移動局１２が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値と、送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算する。
ステップＳ１３において、周波数軸補間部６４は、ランク判定値に応じて変更される補間処理により、未使用サブキャリアだけ周波数方向に補間処理し、DM-RSチャネル推定部３９は、補間処理の結果から、データチャネルの復調処理において用いる第２のチャネル推定値を計算する。すなわち、DM-RSチャネル推定部３９は、移動局１２から送信された復調用参照信号（DM-RS：Demodulation Reference Signal）に基づき、ランク判定値に応じて変更される補間処理を用いて、データチャネルの復調処理において用いる第２のチャネル推定値を計算する。ステップＳ１４において、データチャネル復調／復号部４０は、データチャネルを第２のチャネル推定値を用いて復調／復号し、復調／復号の処理は終了する。
DM-RSチャネル推定部３９における補間処理の変更方法についてさらに工夫することもできる。この場合、ランク判定／MCS判定部３８は、第１のチャネル推定値に基づき移動局１２が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値と、送信符号化・変調方式であるMCS判定値を計算するが、ランク判定値とMCS判定値の両方をDM-RSチャネル推定部３９に供給する。
図７は、DM-RSチャネル推定部３９の構成の詳細の他の例を示すブロック図である。図７に構成が示されるDM-RSチャネル推定部３９において、ランク判定値に加えて、MCS判定値を基準として、周波数方向の補間処理が変更される。
図７のDM-RSチャネル推定部３９は、乗算部１６１、複素共役部１６２、平均化部１６３、周波数軸補間部１６４、IFFT部１６５、雑音除去部１６６、FFT部１６７、打切り部１６８、および時間軸補間部１６９を含み構成されている。乗算部１６１、複素共役部１６２、および平均化部１６３は、それぞれ、図３に示される乗算部６１、複素共役部６２、および平均化部６３のそれぞれと同様なので、その説明は省略する。
周波数軸補間部１６４は、周波数軸補間部６４と同様に、平均化後の信号を未使用サブキャリア分だけ周波数方向に補間処理し、補間処理後の信号をIFFT部１６５に供給する。ここで、周波数軸補間部１６４における補間処理は、ランク判定値に加えMCS判定値に応じて変更される。補間処理の変更例として、ランク判定値が１で、かつ、MCS判定値があらかじめ定めた所定の閾値以上の場合には、式２、式３、および式４で示される第１の補間処理が実施され、さらにMCS判定値によって式２のパラメタNpや式３のパラメタLを変えても良い。それ以外の場合、すなわち、ランク判定値が１以外である、または、MCS判定値があらかじめ定めた所定の閾値未満である場合には、式５、式６、式３、および式４で示される第２の補間処理が実施される。
MCS判定値が所定の閾値未満である場合というのは、伝搬路状況が劣悪なため変調多値数が小さい変調方式（例えばQPSK）が選択され、符号化率も誤り訂正効果を上げるため小さな値が選択されている。このような、伝搬路状況が劣悪な場合は、式２、式３、および式４で示される第１の補間処理は効果がないか、あるいは、補間精度が悪くチャネル推定精度を劣化させてしまう。そのため、MCS判定値が所定の閾値未満である場合には、式５、式６、式３、および式４で示される第２の補間処理を行い、サブキャリア間の平均化により干渉レイヤの影響とともに雑音の影響も抑圧するようにする。
また、他の補間処理の変更例として、ランク判定値が１で、かつ、MCS判定値があらかじめ定めた所定の閾値以上の場合には、式２、式３、および式４で示される第１の補間処理が実施され、さらにMCS判定値によって式２のパラメタNpや式３のパラメタLを変えても良い。それ以外の場合、すなわち、ランク判定値が１以外である、または、MCS判定値があらかじめ定めた所定の閾値未満である場合には、式７で示される第３の補間処理が実施される。これは、MCS判定値が所定の閾値未満で伝搬路状況が劣悪な場合には、補間精度の劣化を防ぐため、未使用サブキャリア分を０で埋めるものである。
このように、本実施の形態では、MCS判定値も考慮して周波数方向の補間処理を変更しているので、専用にSNRを推定せずに伝搬路状況に応じた補間処理を決めることができ効率的である。
IFFT部１６５、雑音除去部１６６、FFT部１６７、打切り部１６８、および時間軸補間部１６９は、それぞれ、図３のIFFT部６５、雑音除去部６６、FFT部６７、打切り部６８、および時間軸補間部６９のそれぞれと同様なので、その説明は省略する。
このように通信システムは、SC-FDMA（Single Carrier -Frequency Division Multiple Access）信号を受信する受信機において、送信ランク数や送信符号化率・変調方式（MCS：Modulation and Coding Scheme）に応じて未使用サブキャリアにおける周波数方向の補間処理を変更し、条件に応じた最適なチャネル推定を行うことを特徴としている。
基地局１１内のSRSチャネル推定部３７は、移動局１２から送信された測定用参照信号（SRS：Sounding Reference Signal）に基づき、第１のチャネル推定値を計算する。ランク判定／MCS判定部３８は、算出された第１のチャネル推定値から、移動局１２が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値と、送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算する。算出されたランク判定値とMCS判定値は、制御チャネルを介して移動局１２へ通知されると共にDM-RSチャネル推定部３９へ入力される。
DM-RSチャネル推定部３９は、移動局１２から送信された復調用参照信号（DM-RS：Demodulation Reference Signal）に基づき、データチャネルの復調処理において用いる第２のチャネル推定値を計算する。DM-RSチャネル推定部３９内の周波数軸補間部６４は、先に判定したランク判定値とMCS判定値に応じて、補間処理を変更する。
DM-RSチャネル推定部３９は、サブキャリアを周波数方向に補間する補間処理を用いて、第２のチャネル推定値を計算する。また、DM-RSチャネル推定部３９は、複数のサブキャリアで平均化処理を行ってから補間するか、または未使用のサブキャリア分を０で埋める補間処理を用いて、第２のチャネル推定値を計算する。
このようにして、通信システムでは、ランク判定値とMCS判定値に基づき補間処理を変更しているので、移動局１２から送信されるデータチャネルの送信条件に応じて最適なチャネル推定を実施できる。
従って、未使用サブキャリアにおける周波数方向の補間処理を、ランク判定値とMCS判定値を基準として決めるため、データチャネルの送信条件に応じて最適なチャネル推定を実施することが可能である。
さらに、MCS判定値を基準とすることで、専用にSNRを推定せずに伝搬路状況に応じた補間処理を決めることができ効率的である。
より詳細に説明すると、第１に、ランク判定値に応じてDM-RSに基づいたチャネル推定を実施しているので、DM-RSとデータチャネルの送信ランク数に応じた最適なチャネル推定を行える。
さらに、第２に、移動局１２へ通知するためのランク判定値を用いてDM-RSに基づいたチャネル推定を実施しているので、移動局１２へ通知するためのランク判定値を計算する以外の処理が必要なく、回路規模や処理遅延を抑えられる。
なお、以上の説明においては、移動局１２の送信アンテナであるアンテナ１０１−１および１０１−２の数を２本、基地局１１の受信アンテナであるアンテナ３１−１および３１−２の数を２本としているが、それぞれ２本を超えた場合でも同様に適用可能である。
また、移動局１２に割り当てられる周波数リソースが不連続である（複数のクラスタに分割されている）場合にも適用可能である。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
図８は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部２０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部２０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部２０８、無線通信部またはネットワークインタフェースなどよりなる通信部２０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動するドライブ２１０が接続されている。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア２１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
そして、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８に記憶することで、コンピュータにインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータにあらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
本発明の一実施の形態の通信システムは、無線通信システム、特に、伝搬路状況が時間的に変動する移動体通信システムに適用される。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１…基地局（受信装置）、１２および１２−１から１２−Ｎ…移動局、３１−１および３１−２…アンテナ、３２…共用器、３３−１および３３−２…受信部、３４−１および３４−２…CP除去部、３５−１および３５−２…FFT部、３６−１および３６−２…デマップ部、３７…SRSチャネル推定部（第１の計算手段）、３８…ランク判定／MCS判定部（第２の計算手段）、３９…DM-RSチャネル推定部（第３の計算手段）、４０…データチャネル復調／復号部（復調／復号手段）、４１…制御チャネル符号化／変調部、４２…IFFT部、４３…CP付加部、４４…送信部、６１…乗算部、６２…複素共役部、６３…平均化部、６４…周波数軸補間部、６５…IFFT部、６６…雑音除去部、６７…FFT部、６８…打切り部、６９…時間軸補間部、１６１…乗算部、１６２…複素共役部、１６３…平均化部、１６４…周波数軸補間部、１６５…IFFT部、１６６…雑音除去部、１６７…FFT部、１６８…打切り部、１６９…時間軸補間部、２０１…CPU、２０２…ROM、２０３…RAM、２０８…記憶部、２０９…通信部、２１１…リムーバブルメディア
Claims (5)
- SC-FDMA（Single Carrier -Frequency Division Multiple Access）信号を受信する受信装置において、
相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算する第１の計算手段と、
上記第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS（Modulation and Coding Scheme）判定値を計算する第２の計算手段と、
上記ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算する第３の計算手段と、
上記第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号する復調／復号手段と
を有することを特徴とする受信装置。 - 請求項１に記載の受信装置において、
前記第３の計算手段は、サブキャリアを周波数方向に補間する前記補間処理を用いて、前記第２のチャネル推定値を計算する
ことを特徴とする受信装置。 - 請求項１または請求項２に記載の受信装置において、
前記第３の計算手段は、複数のサブキャリアで平均化処理を行ってから補間するか、または未使用のサブキャリア分を０で埋める前記補間処理を用いて、前記第２のチャネル推定値を計算する
ことを特徴とする受信装置。 - SC-FDMA信号を受信する受信方法において、
相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算するステップと、
上記第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算するステップと、
上記ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算するステップと、
上記第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号するステップと
を含むことを特徴とする受信方法。 - SC-FDMA信号を受信する受信装置のコンピュータに、
相手から送信されてきた測定用参照信号から、伝搬路の状態を示す第１のチャネル推定値を計算するステップと、
上記第１のチャネル推定値から、相手が次にデータチャネルを送信する際の送信ランク数であるランク判定値または送信符号化率・変調方式であるMCS判定値を計算するステップと、
上記ランク判定値またはMCS判定値に応じた補間処理を用いて、復調用参照信号から伝搬路の状態を示す第２のチャネル推定値を計算するステップと、
上記第２のチャネル推定値を用いて、データチャネルを復調または復号するステップと
を含む処理を行わせるプログラム。
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