WO2001024403A1 - Terminal de communication et procede de radiocommunication - Google Patents

Description

明 細 書 通信端末装置及び無線通信方法 技術分野

本発明は、 ディジ夕ル無線通信システムに使用される通信端末装置及び無線 通信方法に関する。 背景技術

マルチメディア移動通信では、 音声だけでなく、 データや画像の伝送を行う ため、 高速かつ高信頼な伝送が必要となる。 このような伝送を実現するために は、 周波数選択性フェージングによって発生する符号間干渉を抑制する必要が ある。

この周波数選択性フェージングを抑制する方法として、 ブリコ一ディング技 術がある。 このプリコーディング技術は、 基地局において上り回線の受信信号 を用いて回線推定を行いて回線推定値を求め、 この回線推定値の逆特性を下り 回線の信号に付与して通信端末に送信することにより、 理想的には伝送路で信 号が受ける歪みを通信端末側で補正する必要を無くする技術である。

このプリコーディング技術は、 T D D (Time Division Duplex :時分割 複信） 方式のように、 上り回線と下り回線で同一の周波数を用いる場合に、 上 り回線の信号から下り回線の伝送路状態を容易に推定でき、 上り回線の信号か ら算出したタップ係数を下り回線の信号送信時にそのまま用いることにより 実現することができる。 また、 この技術は、 送信機側にハードウェアを集約で きるため、 受信機側のハードウェア構成が簡素化するという利点がある。 以下、 図 1及び図 2を用いて、 従来のプリコーディング技術について説明す る。 図 1は、 従来の基地局装置の構成を示すブロック図であり、 図 2は、 従来 の通信端末装置の構成を示すプロック図である。 図 2に示す通信端末装置においては、 送信データを変調部 1 4でディジタル 変調し、 そのディジ夕ル変調された送信デ一夕を所定の無線送信処理した後に 送信信号としてアンテナ 1 1を介して基地局装置に向けて送信する。

図 1に示す基地局装置では、 通信端末装置から送信された信号を複数のアン テナ 1で受信する。 このとき、 信号は、 指向制御部 2で形成された受信指向性 で受信される。 受信された信号は、 所定の無線受信処理されてベースバンド信 号となる。

一方、 回線推定は、 伝送路のインパルス応答に相当するタップ係数を適応ァ ルゴリズム 3で設定することにより行う。 設定されたタップ係数は、 レプリカ 発生部 4及びプリコーダ 9に送られる。

レプリカ発生部 4では、 通信端末装置から送信された信号のデータパターン を適応アルゴリズム 3で設定されたタツプ係数を有する推定伝送路のフィル 夕に通過させて、 候補波形 （レプリカ） を得る。 このレプリカは、 考えられる データパターンすべてについて形成される。

このレプリカは、 通信端末装置から送信された信号のデータパターンと比較 され、 その比較結果が判定部 5に送られる。 判定部 5では、 デ一夕パターンに 最も近似したレプリカを選択し、 そのレプリカに対応するデータパターンを通 信端末装置から送信された信号のデータパターンであると判定して、 誤り検出 部 6に送る。 誤り検出部 6では、 判定されたデータに対して誤り検出処理が行 われる。 これにより、 受信データが得られる。

基地局装置において、 送信データは、 変調部 7でディジタル変調された後に フレーム形成部 8に送られる。 フレーム形成部 8では、 送信データがフレーム 構成される。 フレーム構成された送信データは、 プリコーダ 9に送られる。 プリコーダ 9では、 送信デ一夕に対して適応アルゴリズム 3で設定された夕 ップ係数の複素共役を乗算して、 送信データに伝送路のインパルス応答の逆特 性を付与する。 なお、 このとき、 必要に応じて送信データに対してモジュロ 2 演算 （以降、 M O D— 2と記載） などの発散防止処理を行っても良い。 このように逆特性が付与された送信データは、 所定の無線送信処理が行われ た後に、 指向制御部 2で形成された指向性でアンテナ 1から送信される。

基地局装置から送信された信号は、 通信端末装置のアンテナ 1 1で受信され、 所定の無線受信処理された後に、 検波 'デプリコーダ 1 2に送られる。 検波 ' デブリコーダ 1 2では、 直交検波などにより受信デ一夕が復調される。 このと き、 受信データに上述したように MO D— 2などの発散防止処理がなされてい る場合には、 デプリコーダで受信デー夕を推測する。

このように復調された受信データは、 誤り検出部 1 3に送られる。 誤り検出 部 1 3では、 判定されたデータに対して誤り検出処理が行われる。

しかしながら、 上述したプリコーディング技術においては、 図 3に示すよう に、 基地局装置の受信区間 （R X) で受信した信号で伝搬環境を推定し、 その 推定結果として得られたタップ係数を基地局装置の送信区間 （T X) で使用す る。 したがって、 通信端末装置の受信区間 （基地局装置の送信区間に相当） で は、 回線状況の逆特性が更新されないので、 通信端末装置の受信区間で通信が 劣化してしまうという問題がある。 図 3に示す例は対称通信であるが、 非対称 通信であれば、 更に前の時間で推定されたタップ係数を用いてプリコーディン グを行うことになり、 通信の劣化が顕著となる。 マルチメディア通信では、 非 対称通信の比重が大きくなるので、 この問題は深刻となる。 発明の開示

本発明の目的は、 伝搬環境の変化に追随することができ、 しかも伝送路で信 号が受ける歪みを有効に等化することができる通信端末装置及び無線通信方 法を提供することである。

本発明の主題は、 基地局装置において適応アルゴリズムにより設定したタツ プ係数を初期値として用いて、 通信端末装置での適応アルゴリズムにおける初 期値設定までの処理を省略して、 通信端末装置における等化処理の演算の負荷 を軽減すると共に、 等化処理の処理時間を短縮することである。 図面の簡単な説明

図 1は、 従来の基地局装置の構成を示すブロック図；

図 2は、 従来の通信端末装置の構成を示すブロック図；

図 3は、 プリコーディングを説明するためのタイミング図；

図 4は、 本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図； 図 5は、 本発明の一実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すプロック 図；並びに

図 6は、 本発明の一実施の形態に係る通信端末装置の効果を説明するための 図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について、 添付図面を参照して詳細に説明する。 図 4は、 本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すプロック図で あり、 図 5は、 本発明の一実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロッ ク図である。

図 4に示す基地局装置は、 複数のアンテナ 1 0 1と、 受信及び送信の指向性 を制御する指向制御部 1 0 2と、 推定伝送路用のフィル夕のタップ係数を求め る適応アルゴリズム 1 0 3を用いてレプリカを生成するレプリカ発生部 1 0 4と、 レプリカと送信データとを照合してデータの判定を行う判定部 1 0 5と、 判定後のデータに誤り検出処理を行う誤り検出部 1 0 6と、 送信データをディ ジ夕ル変調する変調部 1 0 7と、 変調後の送信データ及び適応アルゴリズムで 設定されたタップ係数をフレーム構成するフレーム形成部 1 0 8とを備えて いる。

図 5に示す通信端末装置は、 アンテナ 2 0 1と、 受信信号を直交検波などに より復調する検波部 2 0 2と、 検波後の受信データを適応アルゴリズム 2 0 4 を用いて等化処理する等化部 2 0 3と、 等化処理後の受信データに誤り検出処 理を行う誤り検出部 2 0 5と、 送信デ一夕をディジタル変調する変調部 2 0 6 とを備えている。

上記構成を有する基地局装置及び通信端末装置の動作について説明する。 図 5に示す通信端末装置においては、 送信データを変調部 2 0 6でデイジ夕 ル変調し、 そのディジタル変調された送信データを所定の無線送信処理した後 に送信信号としてアンテナ 2 0 1を介して基地局装置に向けて送信する。 図 4に示す基地局装置では、 通信端末装置から送信された信号を複数のアン テナ 1 0 1で受信する。 このとき、 信号は、 指向制御部 1 0 2で形成された受 信指向性で受信される。 受信された信号は、 所定の無線受信処理されてベース バンド信号となる。 指向制御部 1 0 2は、 アンテナ毎に重み係数を付与して指 向性形成を行う処理部であり、 受信の際に使用する受信指向性と送信の際に使 用する送信指向性を制御する。

一方、 回線推定は、 伝送路のインパルス応答に相当するタップ係数を適応ァ ルゴリズム 1 0 3で設定することにより行う。 すなわち、 受信信号を用いて、 Z F (Zero Forcing) ァリレゴリズム、 L M S (Least Mean Square) ァ レ ゴリズム、 R L S (Recursive Least Square) ァリレゴリズムなどにより夕 ップ係数が設定される。 このタップ係数は、 これらのアルゴリズムにより逐次 更新される。 設定されたタップ係数は、 レプリカ発生部 1 0 4に送られると共 に、 回線推定情報としてフレーム形成部 1 0 8に送られる。

レプリカ発生部 1 0 4では、 通信端末装置から送信された信号のデータパ夕 ーンを適応アルゴリズム 1 0 3で設定されたタップ係数を有する推定伝送路 のフィル夕に通過させて、 候補波形 （レプリカ） を得る。 このレプリカは、 考 えられるデータパターンすべてについて形成される。

このレプリカは、 通信端末装置から送信された信号のデータパターンと比較 され、 その比較結果が判定部 1 0 5に送られる。 判定部 1 0 5では、 デ一タパ ターンに最も近似したレプリカを選択し、 そのレプリカに対応するデ一タパ夕 ーンを通信端末装置から送信された信号のデータパターンであると判定して、 b

誤り検出部 1 0 6に送る。 誤り検出部 1 0 6では、 判定されたデータに対して 誤り検出処理が行われる。 これにより、 受信データが得られる。

なお、 上記最尤系列推定においては、 ビ夕ビアルゴリズムにより最適なデー 夕パターンを効率的に探すようにしても良い。

基地局装置において、 送信データは、 変調部 1 0 7でディジタル変調された 後にフレーム形成部 1 0 8に送られる。 フレーム形成部 1 0 8では、 送信デー 夕及び適応アルゴリズム 1 0 3で設定されたタップ係数がフレーム構成され る。 フレーム構成された送信データ及びタップ係数は、 所定の無線送信処理が 行われた後に、 指向制御部 1 0 2で形成された指向性でアンテナ 1 0 1から送 信される。

基地局装置から送信された信号は、 通信端末装置のアンテナ 2 0 1で受信さ れ、 所定の無線受信処理された後に、 検波部 2 0 2に送られる。 検波部 2 0 2 では、 直交検波などにより受信データが復調される。 このとき、 受信デ一夕に は、 情報シンポルと基地局装置で設定したタップ係数の情報が含まれているの で、 上記シンボルは、 等化部 2 0 3に送り、 タップ係数の情報は適応アルゴリ ズム 2 0 4の初期値に用いる。

適応アルゴリズム 2 0 4では、 通常タップ係数を設定するために、 まず、 初 期値 （メインタップを 1、 他を 0など） を設定し、 その後にタップ利得を更新 する処理が行われる。 しかしながら、 本実施の形態においては、 基地局装置で 適応アルゴリズムにより設定したタップ係数を初期値として用いる。 このため、 夕ップ利得を更新する処理のみを行つて係数を設定することができる。 すなわ ち、 このタップ係数を用いて、 かなりの推定精度まで上げたタップ係数更新処 理を行ったと同等のところから、 タップ利得を更新する処理を行う。 その結果、 適応アルゴリズムにおける初期値設定までの演算を省略することができ、 通信 端末装置における等化処理の演算の負荷を軽減することができる。 また、 適応 アルゴリズムにおける初期値設定まで処理時間を短縮することができるので、 通信端末装置における等化処理の処理時間を短縮することができる。 具体的には、 図 6において、 通常、 通信端末装置が等化処理を行う際には、 図 6中の A点から回線推定処理が開始される。 本実施の形態においては、 図 6 中の B点から回線推定処理が開始される。 このように、 本実施の形態において は、 かなりの推定精度まで上げた夕ップ係数更新処理がなされた後から回線推 定処理が行われることになる。

適応アルゴリズム 2 0 4で設定されたタップ係数は、 等化部 2 0 3に送られ る。 等化部 2 0 3では、 入力されたタップ係数を用いて等化フィル夕を形成し、 この等化フィル夕で検波後の情報シンボル （受信データ） に等化処理を行う。 このように等化処理された受信データは、 誤り検出部 2 0 5に送られる。 誤 り検出部 2 0 5では、 判定されたデ一夕に対して誤り検出処理、 例えば C R C (Cyclic Redundancy Check) が行われる。 このようにして受信データ力 得られることになる。

上述したように、 本実施の形態に係る通信端末装置においては、 基地局装置 において適応アルゴリズムにより設定したタップ係数を初期値として用いて、 通信端末装置での適応アルゴリズムにおける初期値設定までの処理を省略す るので、 通信端末装置における等化処理の演算の負荷を軽減することができる と共に、 等化処理の処理時間を短縮することができる。

また、 基地局装置は、 通信端末装置との関係で、 プリコーディングを行わな いため、 基地局装置における処理の負荷を軽減することができる。

本実施の形態における無線通信方法において、 基地局装置と通信端末装置と の間の通信が非対称通信である場合、 基地局装置と通信端末装置との間で定期 的に短い既知信号の送受信を行い、 適応アルゴリズムで設定されたタップ係数 を回線推定情報として定期的に基地局装置から通信端末装置に送信するよう にする。 これにより、 非対称通信により下り回線が長い場合であっても、 通信 端末装置は定期的に基地局装置から送信されるタップ係数を用いて受信デー 夕に対して等化処理を行うことができる。 したがって、 長い下り回線の間にお ける伝搬環境に等化処理が追随できるようになり、 通信の性能劣化を防止する ことができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、 種々変更して実施することが可能で ある。 例えば、 上記実施の形態においては、 通信方式が T D D方式である場合 について説明しているが、 本発明は、 C D D (Code Division Duplex：符 号分割複信） のような同じ周波数を用いて送受信を行う方式すべてに適用する ことができる。

本発明の通信端末装置は、 回線推定情報を含む受信信号を受信する受信部と、 回線推定情報を用い、 適応アルゴリズムにしたがって受信信号に対して等化処 理を行う等化処理部と、 を具備する構成を採る。

この構成によれば、 基地局装置において適応アルゴリズムにより設定した夕 ップ係数を初期値として用いて、 通信端末装置での適応アルゴリズムにおける 初期値設定までの処理を省略するので、 通信端末装置における等化処理の演算 の負荷を軽減することができると共に、 等化処理の処理時間を短縮することが できる。

なお、 ここで、 通信端末装置における初期値設定とは、 基地局装置から送ら れた回線推定情報を通信端末装置が適応アルゴリズムを使って、 ある程度の推 定精度まで上げて推定したタップ係数として設定することである。

本発明の基地局装置は、 上記構成の通信端末装置と無線通信を行う基地局装 置であって、 適応アルゴリズムを用いて受信信号から回線推定を行う回線推定 部と、 回線推定手段により得られた回線推定情報を含む信号を送信する送信部 と、 を具備する構成を採る。

この構成によれば、 通信端末装置との関係で、 プリコーディングを行わない。 このため、 基地局装置における処理の負荷を軽減することができる。

本発明の無線通信方法は、 基地局装置側において、 受信信号に基づいて回線 推定を行って回線推定情報を得て、 この回線推定情報を含む信号を通信端末装 置に送信し、 前記通信端末装置側において、 前記基地局装置から送信された信 号に含まれる前記回線推定情報を用い、 適応アルゴリズムにしたがって前記基 地局装置から送信された信号に対して等化処理を行う。

この方法によれば、 基地局装置において適応アルゴリズムにより設定した夕 ップ係数を初期値として用いて、 通信端末装置での適応アルゴリズムにおける 初期値設定までの処理を省略するので、 通信端末装置における等化処理の演算 の負荷を軽減することができると共に、 等化処理の処理時間を短縮することが できる。

本発明の無線通信方法は、 基地局装置と通信端末装置との間の通信が非対称 通信であり、 定期的に基地局装置から通信端末装置に対して回線推定情報を送 信する。

この方法によれば、 非対称通信により下り回線が長い場合であっても、 通信 端末装置は定期的に基地局装置から送信されるタップ係数を用いて受信デー 夕に対して等化処理を行うことができる。 したがって、 長い下り回線の間にお ける伝搬環境に等化処理が追随できるようになり、 通信の性能劣化を防止する ことができる。

以上説明したように本発明によれば、 基地局装置において適応アルゴリズム により設定したタップ係数を初期値として用いて、 通信端末装置での適応アル ゴリズムにおける初期値設定までの処理を省略するので、 通信端末装置におけ る等化処理の演算の負荷を軽減することができると共に、 等化処理の処理時間 を短縮することができる。

本明細書は、 1 9 9 9年 9月 2 9日出願の特願平 1 1一 2 7 6 1 3 1に基づ く。 この内容はすべてここに含めておく。 産業上の利用可能性

本発明は、 ディジタル無線通信システムにおける基地局装置や通信端末装置 に適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 回線推定情報を含む受信信号を受信する受信手段と、 前記回線推定情報を 用い、 適応アルゴリズムにしたがって前記受信信号に対して等化処理を行う等 化処理手段と、 を具備する通信端末装置。

2 . 請求項 1記載の通信端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、 前記 適応アルゴリズムを用いて受信信号から回線推定を行う回線推定手段と、 前記 回線推定手段により得られた回線推定情報を含む信号を送信する送信手段と、 を具備する基地局装置。

3 . 基地局装置側において、 受信信号に基づいて回線推定を行って回線推定情 報を得て、 この回線推定情報を含む信号を通信端末装置に送信し、 前記通信端 末装置側において、 前記基地局装置から送信された信号に含まれる前記回線推 定情報を用い、 適応アルゴリズムにしたがって前記基地局装置から送信された 信号に対して等化処理を行う無線通信方法。

4 . 基地局装置と通信端末装置との間の通信が非対称通信であり、 定期的に前 記基地局装置から前記通信端末装置に対して前記回線推定情報を送信する請 求項 3記載の無線通信方法。