JP2005515738A - 無線通信システムにおける受信される信号予測システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1実施形態では、受信機がレイク受信機を使用する無線通信において、適応性フィルタリングがレイク受信機の結合器の加重を計算するために行われる。理想的に、結合器の加重の計算はマルチパス、他のユーザからの干渉、雑音エネルギを含むシステムに存在する全てのエネルギを考慮する。このような計算の複雑性は仮定を簡単にする使用を促す。例えば結合器の加重を計算する1方法は最大比の結合MRC方式を適用し、ここでは加重はパスとアンテナの組合わせに対して特別に計算される。このようにして、AアンテナとLパスを有するシステムでは、システムを記述する(AL×AL)マトリックスはAL(1×1)マトリックスに減少され、ここでは各パスは独立した雑音を有することが仮定される。MRCの発生された加重は各アンテナの各パスで計算される。
c=(1/M2 )(Ior/Ep ) (4)
Iorは所望の信号の受信されたエネルギであり、即ち雑音と干渉コンポーネントの少ないIo に等しい。Ep はパイロットチップエネルギである。スケールファクタcは多数の無線通信システムでは既知の順方向リンク定数である。
Io =Ior,l+Nt,l (11)
ここでNt,l は前述したように、受信された信号のI番目のマルチパスコンポーネントに関連する干渉および雑音コンポーネントを表わし、IorはI番目のマルチパスコンポーネントに関連する受信された信号の所望のコンポーネントのエネルギを表わす。
HDRシステムのようなCDMA無線通信システムでは、時間ダイバーシティを実現するためにレイク受信機を構成することが望ましく、レイク受信機は前述したように、時間変化マルチパス伝播からのエネルギを結合する。各アンテナで受信された信号エネルギのマルチパスフェードを克服するために空間ダイバーシティを実現するために多数の受信機アンテナにより受信機ダイバーシティを構成することも望ましい。さらに、レイク受信機の結合器の加重と、多数のアンテナ受信機の構成の適切な選択は空間ドメインの干渉抑制を可能にする。
Rnn,l=ryy,l−c l (c l )H (20)
Rnn,lは結合器加重を計算するために反転されたが、連続的なパイロットバーストからRnn,lを平均化しまたは濾波し、その後結果的に平均化または濾波されたマトリックスを反転することも可能である。2×2 Rnn,lを反転し、l番目のパスのMMSE結合器加重を計算するため、以下の簡単な結果を使用する。
l番目のパスのSNRを計算することが可能である。
SNRl =w l H c l ) (22)
パス間の相関されていない雑音の仮定により、総SNRは以下のように合計により与えられる。
パイロットがトラフィック信号のような他の信号と同時に送信されるシステムに対する結合器加重を決定するために空間MMSE方法を適用することが望ましい。cdma2000タイプのシステムでは、パイロット信号が同時に送信され、トラフィック情報を有する送信機のパワーを共有する。パイロット信号が時間ゲートされていない、即ち時分割されていないこのようなシステムでは、パイロットエネルギの抽出は直接的ではない。1例は時間ゲートされていない即ち他の信号と時多重化されたパイロット信号、または送信機および受信機により演繹的に知られている他の信号を有するCDMAタイプのシステムである。
i=jならばδi,j =1であり、そうでなければ0に等しい。
w k,l =cov(x k,l )-1|E[x k,l ]| (41)
他の項に関するパイロットの相対エネルギを考慮する調節項を適用すると、次式が得られる。 w k,l =(|dk,l |/dk,0 )cov(x k,l )-1 s k (42)
これは結合器加重の反復定義、即ち結合器加重解を与える。結合器加重解はデスプレッド信号の共分散マトリックスと空間シグナチャの積である。
通常、Aアンテナとアンテナ当たりL個のRAKEフィンガを有するシステムでは、MMSE結合器加重の特定にはAL複素加重の計算を必要とする(各パスの各アンテナに1つ)。アンテナaとパスlに対してn番目に受信された複素サンプルを考慮すると、ここではこれらのサンプルは適切な補間および/またはベースバンドプロセッサに入力されるI/Qベースバンドサンプル流を整列することにより計算されることができる。例示的な実施形態ではサンプルx[m]はCDMAチップレート(例えば1.2288Mcps)またはそれ以上(例えば2×1.2288Mcps)で発生され、送信されたデータシンボルy[n]はチップレートである。l番目のパスと整列されるチップレートサンプルは次式のように与えられる。
xa,l [n]=sa,l [n]y[n]+na,l [n] (43)
ここでsa,l [n]は所望の信号複素振幅であり、y[n]は送信されたシンボル流であり、na,l [n]は全ての他の加法雑音(および干渉)項からなる。シンボル評価を形成するためサンプルnに対するAL結合器加重wa,l を選択することが望ましい。
x[n]=s[n]y[n]+n[n] (45)
さらに式(42)を以下のように書き直すことが可能である。
x[n]=sy[n]+n[n] (47)
(AL×1)の所望の信号シグナチャベクトルはc=sとして規定される。(AL×AL)雑音自己相関マトリックスRnnを計算することにより、結合器加重ベクトルのMMSE選択は以下のように書かれることができる。
w=Rnn -1 c (48)
式(31)に基づいて、雑音自己相関マトリックスは以下のように計算される。
したがって、Rnnとcの正確な評価とAL×ALマトリックスの反転によりMMSE結合器加重を決定することが可能である。さらにMMSE結合器の出力のSNR(即ちC/I)は次式のように計算されることができる。
SNR=w H c (50)
端末で計算されたこのSNR測定はパワー制御およびレート制御情報を端末から基地局へ逆方向リンクで送信することに使用されることができる。
前述の結合器加重を決定する種々の方法は受信機で受信されるときの雑音および干渉に関して種々の仮定を行う。別の実施形態によれば、信号評価は異なるフィンガ間の相関についての仮定なしに加重セットを得るために最小平均二乗LMSまたは再帰最小二乗RLSのようなMMSEベースのダイナミックアルゴリズムを使用する。換言すると、方法はパスにおける雑音相関を含んでいる。このような方法はMRCアルゴリズムで実現されるよりも高いSINRを実現する加重セットを得る。例示的な実施形態はIS−856のようなフルパワーで送信される時間ゲートされたパイロットを有するCDMA波形を使用する。フィンガ当たりの特別な処理にかかわりなく、レイク受信機の動作の最終ステップは、最終的なシンボル評価を発生するためフィンガの出力を結合することを含んでいる。以下の信号モデルは結合器の丁度前の所定のフィンガの出力に応用可能であり、以下のように与えられる。
xf (k)=cf (k)y(k)+nf (k) (51)
ここで、
fはレイク受信機のフィンガインデックスでありf=1乃至Fであり、
kは別の実施形態では任意の他のサンプリングレートを表すが、時間のチップレートで隔てられているサンプルを示した時間インデックスであり、
y(k)は所望の符号であり、
n(k)は干渉であり、n(k)はy(k)と相関されておらず、
cf (k)はフィンガfの時間オフセットのチャンネル利得として観察されることができる。
W(k)=[Rnn(k)]-1c(k) (55)
チャンネル利得ベクトルおよび雑音相関マトリックスはk、時間インデックスに依存することに注意する。しかしながら、最も実際的なシナリオ(即ち送信機/受信機、マルチパス、プロフィール等の異なる速度)では、これらの量の変化はチップレートに関してのみゆっくりと変化する。実際には数千チップにわたって一定であると仮定される。この方法の適用により、ベクトルの時間インデックスの降下により、結果的なMMSE加重はkと独立している。
W=Rnn -1c (56)
伝統的なMRC方法は評価値cおよびRnnの対角項を得るための既知のシンボルを有するパイロットシーケンスを使用することによりこの反転、即ち各フィンガの出力の個々の雑音のバライアンスを回避する。この情報と、Rnnの対角を外れた項は全てゼロであるという仮定によって、フィンガfの結合器の加重は以下のように計算されることができる。 wf =cf /σ2 wf (57)
ここで、σ2 wfはRnnのf番目の対角項のエレメントである。対角線を外れたマトリックスエレメントがゼロである仮定は、フィンガのオフセットが非常に離れている場合にのみ有効である。この仮定はフィンガが近似するときにはさらに正確性がなくなる。マルチパスエネルギを補正するために相互に近接してフィンガを位置付けることが必要である幾つかのチャンネルでは、式(55)のMRC結合器の加重の適用は実質的な性能の劣化につながる。
W=RXX -1c (58)
ここではRXX(k)=E{X(k)X(k)H } (59)
未知のデータによる時分割多重化された既知のパイロットシーケンスに基づいてWを計算するためのRLSアルゴリズムを使用して、適応アルゴリズムはパイロットバースト中のフィルタ係数を変化し、加重は未知のシンボルの評価値を生成するようにデータの復調のため一定である。換言すると、加重はパイロットパーストで訓練され、訓練された加重はトラフィックの処理に使用される。
Claims (21)
- 複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナで受信された信号を結合する結合器とを有する無線通信システムで、結合器に与えられる結合器の加重を決定する方法において、
複数の受信アンテナの第1のアンテナで第1の信号を受信し、
複数の受信アンテナの第2のアンテナで第2の信号を受信し、
第1の信号および第2の信号に基づいて第1および第2の信号に関連する第1の加重を決定するステップを含んでいる方法。 - 第1の加重の決定はさらに複数の受信アンテナの相互相関の決定を含んでいる請求項1記載の方法。
- 第1の加重の決定はさらに複数の各受信アンテナの信号期待値の計算を含んでいる請求項2記載の方法。
- 第1の加重の決定はさらに受信された信号の自己相関マトリックスの決定を含んでいる請求項3記載の方法。
- 第1の加重の決定はさらに、
受信された信号と空間シグナチャの自己相関マトリックスの関数として受信された信号に対する雑音相関を計算し、
第1および第2の信号に関連する加重を計算するステップを含んでいる請求項4記載の方法。 - 第2の信号はマルチパスに対応している請求項1記載の方法。
- 第1の加重の決定はさらに、
送信されるとき情報に関する平均二乗誤差を最小にすることにより第1の信号および第2の信号で受信された情報を評価するステップを含んでいる請求項1記載の方法。 - 第1の信号および第2の信号の少なくとも一部分は知られているアプリオリである請求項1記載の方法。
- 第1の信号および第2の信号はパイロット信号インターバル中に受信される請求項8記載の方法。
- システムは拡散スペクトル送信を使用している請求項9記載の方法。
- 異なるパスに関連する干渉は全てのアンテナで相関されていないと仮定され、
同一のパスに関連する干渉は異なるアンテナで相関されていると仮定されている請求項1記載の方法。 - 無線通信システムにおける通信方法において、
第1の通信パスにより情報を受信し、
第2の通信パスにより情報を受信し、
第2の通信パスから受信された情報を使用して第1の通信パスからの情報を評価するステップを含んでいる方法。 - 評価はさらに、
第1の通信パスからの情報の第1の評価を決定し、
第2の通信パスからの情報の第2の評価を決定し、
第1および第2の評価の関数として情報の第3の評価を決定するステップを含んでいる請求項12記載の方法。 - コンピュータの読取り可能な媒体について実施される請求項1記載の方法。
- 遠隔局装置において、
複数の信号を受信する手段と、
第1の通信パスに関連する複数の信号のセットを処理する手段と、
複数の信号のセットの評価を生成する手段とを具備している遠隔局装置。 - 遠隔局装置は、
複数のフィンガを有する第1のレイク受信機と、
複数のフィンガを有する第2のレイク受信機と、
第1のレイク受信機の複数のフィンガの1つおよび第2のレイク受信機の複数のフィンガの1つに結合されている第1のパス処理装置とを具備している遠隔局装置。 - 第1のパス処理装置はさらに、
第1および第2のレイク受信機に結合され、受信された信号の自己相関の関数として受信された信号の雑音相関を決定するように動作する相関装置と、
第1および第2のレイク受信機に結合され、第1のパスに関連するシグナチャを発生するように動作するシグナチャ発生装置と、
相関装置とシグナチャ発生装置に結合され、雑音相関およびシグナチャに基づいて第1のパスに対する結合器の加重を決定するように動作する加重装置とを具備している請求項16記載の遠隔局装置。 - 第1のパス処理装置はさらに、
加重装置と第1および第2のレイク受信機に結合され、第1のレイク受信機の複数のフィンガの1つと第2のレイク受信機の複数のフィンガの1つとへの第1のパスに対する結合器の加重を与えるように動作する加算ノードを具備している請求項17記載の遠隔局装置。 - 第1のパス処理装置はさらに、
シグナチャ発生装置と加重装置とに結合され、第1のパスの品質測定を決定するように動作するパス品質測量発生装置を具備している請求項18記載の遠隔局装置。 - 品質測定は信号対雑音比である請求項19記載の遠隔局装置。
- 複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナで受信された信号を結合する結合器とを有する無線通信システムで、結合器に与えられる結合器の加重を決定する方法において、
複数の受信アンテナの第1のアンテナで第1の信号を受信し、
複数のアンテナで受信される信号に基づいて結合器の第1の加重を決定するステップを含んでいる方法。
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