JP2009147897A - チャネル情報測定装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、チャネル情報測定装置と方法を提供する。
【解決手段】デュアルキャリア変調(Dual−Carrier Modulation、 DCM)のチャネル情報(Channel State Information、 CSI)の測定装置とその測定方法に応用されるチャネル情報測定装置と方法において、チャネル等化量をシステムに送り込み、絶対値計算ユニットにより各等化量絶対値を計算する。また、絶対値計算ユニットと電気的に接続されるチャネル分類ユニットにより信号を二つのチャネルにおけるデータに分ける。また、各チャネルと電気的に接続される等化量値比較ユニットにより比較演算を実行する。計算された小さい方の値を、本発明で定義されるチャネル情報とする。このようなチャネル情報をデコーダに利用することにより、デュアルキャリア変調回路が多重通路フェージングチャネル(multi−path fading channel)における効率を有効に向上させる。
【選択図】図3
【解決手段】デュアルキャリア変調(Dual−Carrier Modulation、 DCM)のチャネル情報(Channel State Information、 CSI)の測定装置とその測定方法に応用されるチャネル情報測定装置と方法において、チャネル等化量をシステムに送り込み、絶対値計算ユニットにより各等化量絶対値を計算する。また、絶対値計算ユニットと電気的に接続されるチャネル分類ユニットにより信号を二つのチャネルにおけるデータに分ける。また、各チャネルと電気的に接続される等化量値比較ユニットにより比較演算を実行する。計算された小さい方の値を、本発明で定義されるチャネル情報とする。このようなチャネル情報をデコーダに利用することにより、デュアルキャリア変調回路が多重通路フェージングチャネル(multi−path fading channel)における効率を有効に向上させる。
【選択図】図3
Description
本発明は、チャネル情報測定装置と方法に関し、特に、デュアルキャリア変調のチャネル情報の測定に適用され、通信システムの多重通路フェージングチャネルの効率を向上させるものに関する。
信号復調過程において、受信した信号が、伝送チャネルによる影響を受け、システム全体の効率が悪くなる。一方、正確にチャネル情報(Channel State Information、 CSI)を測定し、それを信号復号過程に利用すれば、明白に、システム全体の効率が向上されて、伝送距離が増加される。
通信システムにおいて、前記チャネル情報は事前に、信号送信端と受信端間との伝送状況を把握しておくことに役立つ。受信端において、離散されるサブチャネルで通信システムのチャネル情報を判断し、送信端が、このチャネル情報を取得することで、より良い効率である伝送品質が得られる。
前記チャネル情報の応用には、主として、2種類がある。その一つは、送信端に応用されることである。受信端から得られたチャネル情報値を、送信端に返送し、送信端はこのチャネル情報を利用して、適当に伝送方式を調整することにより、より良い信号品質が得られるが、前記方法によれば、システムの帯域幅が、無駄になる。
従来技術には、例えば、米特許第6473467号に記載された高効率通信システムのチャネル情報測定方法があり、ここのチャネル情報とは、事前に通信システムの送信端(transmitter)と受信端(receiver)の伝送状況が分かる場合に適用され、離散されるサブチャネル(sub−channel)が、送信端のアンテナに連接され、サブチャネルが送信端においてパイロットシンボル(Pilot symbol)を生成して、受信端に伝送し、受信端はパイロットシンボルを受信してから、各パイロットシンボルがロードされたサブチャネルのチャネル情報を判断する。その後、チャネル情報値を送信端に返送し、送信端が、それらのチャネル情報値を参考して、品質の良い信号を生成する。
前記従来技術は、図1に示されるフローチャートを参照する。送信端140と受信端145との間の信号の送受信は、主として、直交周波数分割多重通信システムの送信端140により、データを複数のサブチャネルのデータに変換した後、逆高速フーリエ変換(inverse−Fast Fourier Transform、 IFFT)により時間領域信号を生成する。各直交周波数分割多重サブチャネル生成シンボル(symbol)値は、多重入力多重出力(Multiple Input and Multiple Output、 MIMO)通信システムのアンテナから送信され、もう一つの受信端のアンテナにより受信され、受信された信号が、高速フーリエ変換(FFT)により、それぞれ、各サブチャネルに変換される。また、ステップ149において、受信端145から、チャネル情報値を、送信端140にフィードバックする。
フローチャートにおいて、送信端140から、データは、各サブチャネルに転送され、各サブチャネルにおけるデータが事前条件(precondition)を設定された後、それぞれ、各サブチャネルとアンテナ(ステップ141)へ伝送される。続いて、前記事前条件づけられたデータが、逆高速フーリエ変換により変換運算され(ステップ142)、時間領域信号を生成する。その後、周期的拡張(cyclic extension)やサイクリックプレフィックス(cyclic prefix)を各チャネルの信号に付加する(ステップ143)。これにより、直交周波数分割多重(OFDM)システムの各子システム同士の間の直交性(orthogonality)が維持され、各OFDMサブチャネルに、拡張されたシンボルが生成されて、OFDMシンボルとされ、その後、アンテナを介して、受信端145に送信される(ステップ144)。
受信端145は、信号を受信して(ステップ146)高速フーリエ変換を実行する(ステップ147)ことで、信号をチャネル化(channelize)し複数のサブチャネルの信号に分けてから、各信号をデジタルデータに復調(demodulate)すると同時に各チャネル特性を得て、チャネル情報値を取得する(ステップ148)。その後、前記得られたチャネル情報値を、送信端140にフィードバックする(ステップ149)。送信端140は、このチャネル情報値に基づいてデータを伝送すると、効率良い伝送品質を生成することができるが、チャネルの使用効率が低下する。
また、このような等化は、受信端で信号を受信する前、米特許第6771706号に記載された無線通信システムに応用されるチャネル情報を取得する技術である。この無線通信システムは、多重入力多重出力のシステムであって、受信端が、複数のアンテナにより送信された信号を受信する時、各受信端のアンテナは、ともに、一乃至複数の送信端から送信された信号を受信し、それらの信号により、送信チャネル特性を反映するチャネル情報を得る。同様に、受信端において生成されたチャネル情報が送信端にフィードバックされる。このチャネル情報には、少なくとも、システムにおける各チャネルについてのSN比の評価や、各伝送チャネル特性や、各伝送チャネルの固有モードや固有値(eigenmode、eigenvalue)等が含まれ、以降に伝送されるメッセージはこのチャネル情報に基づいて圧縮や暗号化及び復号化の処理を行うので、より良い通信品質が得られる。
もう一つのチャネル情報の応用は、受信端に応用されることである。受信端において、直接に測定されたチャネル情報値を復調過程に応用し、且つ復調信号に重みの概念を導入することにより、より良い信号品質が得られる。また、チャネル情報を送信端に返送することを必要としないため、チャネルの使用効率が向上される。
上記の従来技術から分かるように、従来の変調方法を利用する時、各データが単一のサブチャネルにより送信されるので、このようなチャネル情報は容易に測定される。しかしながら、従来技術を、デュアルキャリア変調(DCM)システムに応用する場合、各データは二つのサブチャネルにより送信されなければならないので、このようなチャネル情報は、従来技術によれば、等利得合成(Equal−Gain Combining、 EGC)や他の方法により測定され、回路が非常に複雑で、正確にCSI値を得て有効にシステム効率を向上させることができない。
本発明は、主としてチャネル情報を通信システムの受信端に応用する。従来技術のデュアルキャリア変調(DCM)システムにおいて、各データは二つのチャネルにより送信される際に、如何にして正確にチャネル情報を利用して伝送品質を向上させるかということが非常に複雑になる。このような各データが単一サブチャネルだけを介して伝送する技術と異なり、デュアルキャリア変調システムに応用された本発明に係るチャネル情報測定装置と方法は、主として、チャネル等化(equalization)により各チャネルを分類し(classification)、さらにチャネル情報測定復調された後の数値を利用することで、より良い伝送品質を生成する。
本発明に係るチャネル情報測定装置の好ましい実施例は、絶対値計算ユニットと、チャネル分類ユニットと、等化量値比較ユニットと、を備える。チャネル等化量をシステムに送り込んで、絶対値計算ユニットにより各等化量絶対値を計算する。また、絶対値計算ユニットと電気的に接続されるチャネル分類ユニットにより信号を二つのチャネルにおけるデータに分ける。また、各チャネルと電気的に接続される等化量値比較ユニットにより比較演算を実行する。計算された小さい方の値を、本発明で定義されるチャネル情報とする。
本発明に係るチャネル情報測定装置によるチャネル情報測定方法は、デュアルキャリア変調システムに応用することが好ましい。まず、送信端からの信号を受信端で受信するステップを実行し、そして、チャネルを等化するとともに各チャネルの等化量を測定する。その後、DCM復調方式により、各等化量の絶対値を二つずつ一つのグループとするように分け、さらに同一のグループにおける二つのチャネル等化量の小さい方の値を、グループのチャネル情報とする。この方法によると、デュアルキャリア変調システムのチャネル情報の測定に適用できるだけでなく、等利得合成や他の比較的に複雑の測定方式を利用せずに有効にシステム効率を向上させることができる。
本発明は、一つの比較回路だけで、正確にデュアルキャリア変調システムのチャネル情報を測定することができる。
通信システムの信号復調過程において、受信した信号が伝送チャネルの影響を受けるが、予め各チャネルの特性を得て、事前にチャネルの伝送状況を把握するためのチャネル情報(CSI)を正確に測定し、そして、受信端が離散(discrete)されるサブチャネルから、この通信システムのチャネル情報を判断し且つ信号復調過程に運用すれば、システム全体の効率が向上され、効率のより良い伝送品質を生成する。
受信端に応用されるチャネル情報は、各伝送チャネルのSN比(SNR)を評価し、更にチャネルの特性を述べることができる。
本発明に係るチャネル情報測定装置と方法は、更に、チャネル情報をデュアルキャリア変調システム(dual−carrier modulation、 DCM)に応用するチャネル情報の測定回路を提案する。このデュアルキャリア変調システムとは、伝送過程において、送信端で各送信データを二つの類似したデータに線形結合し、そしてそれぞれ、二つのサブキャリア(sub carrier)を介して送信する技術である。このような伝送技術により、チャネル減衰によるデータエラーを防止することができる。
デュアルキャリア変調方法は、次の式(1)による演算法を参考する。
式中、XTは送信端の原始データであって、YTはXTが変調システムに入力され変調されてから出力する値であって、下付き文字Tは、変調を実行する送信端の信号を示す。また、nとmはそれぞれ二つのサブキャリアに切り分けるためのインデックス値(index)であって、nは0乃至(N/4)−1であって、m値は0か1であって、Nは100であって、類似したデータを(N/2)個に分けたサブキャリアを介して送信する。例えば、100個のサブキャリアを1乃至50と51乃至100とに分けて処理し、そして受信端で復調する。Nは変調技術が一回で処理できるサブキャリアの数である所定値であって、
は測定された数値を正規化(normalization)するためのものである。
例えば、所定の変調システムにおいて、各サブチャネルの周波数帯域を128個のサブキャリアに分け、各サブキャリアが所定の帯域幅を利用する。データ送信する際には128個のサブキャリアにより同時に受送信する。その中、100個のサブキャリアでデータ(即ち、N値)を伝送し、即ち200ビットのデータ量を送信することができ、残りのサブキャリアは、それぞれパイロットシンボル(Pilot)やガードサブキャリア(Guard)とされ、または任意のデータも送信しないNullとされる。
式(1)によれば、送信端から出力された値であるYTは、その下付き文字の(n+mN/4)と(n+mN/4+N/2)には確実に線形結合された二つの類似した送信端信号XTが含まれ、且つ前記二つの類似した送信端信号XTがそれぞれ(N/2)個に隔てられたサブキャリアで送信される。
デュアルキャリア復調方法は、式(2)と式(3)で表される。
式(2)中、
が受信端で受信される数値であって、
が復調された数値であって、下付き文字Rが復調される受信端の信号である。式(2)と式(3)から分かるように、復調する時、類似する逆方向線形結合方式により、それぞれグループ値UとVを求め、そして、元の送信端信号
と、
と、
と、
と、を測定する。その概念は、UとVが、二つの異なる受信端のサブキャリア信号
と、
と、に類似する線形集合である。そして、前記デュアルキャリア変調システムにおけるチャネル情報を測定する回路を実現するため、まずサブキャリアごとに等化量の絶対値を求めなければならない。100個のサブキャリアのデータ量を例として、その等化量絶対値の計算方式は、下記式(4)で表される。
式中、
は各チャネルの等化量である。等化(channel equalization)とは、復調過程や復調する前にチャネル効果を評価する方法であって、既知の信号量を各チャネルに送信し、既知のデータにより各チャネルの間のチャネル効果を評価することで、例えば信号減衰量のようなチャネルの良悪を把握することができる。その後、直接に受信端で減衰された部分を等化してフィードバックし、チャネル効果を解消する。
式(4)に従って、それぞれ、二つのチャネルの等化量絶対値:
と、
を取り出して比較し、更に等化量の最小値を得ると同時に、U、VのCSI値とする。
このように、本発明は、二つの等化量の最小値を取り出してチャネル情報とし、信号送信端と受信端との間の伝送状況を把握することで、より良い効率でチャネル情報を生成する。
その後、式(3)のU、V等のグループ値に、それぞれ取得したチャネル情報値を掛け、そして、例えば、
と、
と、
と、
などのような各復調された数値をデコーダに入力して、システム信号の処理プロセスを完成する。
図2は、本発明に係るチャネル情報測定方法のフローチャートである。
この方法はデュアルキャリア変調システムの二つのチャネルのチャネル情報を測定するものであって、まず、受信端で、送信端からの二つのチャネルがロードされるデータ量によるOFDM信号のような信号を受信し、(ステップS201)、そして、チャネル等化を行うと同時に各チャネルの等化量を測定する(ステップS203)。これはチャネル効果評価方法であって、その実施例は、既知の信号量を各チャネルに送信して、既知の送信された量と出力された信号量とを比較することでチャネルの間のチャネル効果によって発生した信号減衰量を評価する。これにより、データを受信する時、減衰された部分を等化してフィードバックし、チャネル効果を解消する。
そして、各等化量の絶対値を計算する(ステップS205)。その後、各等化量の絶対値を各チャネルのデータ量に分類するようにチャネルを分類し(ステップS207)、そして各チャネルの間の等化量絶対値を比較する。好ましい実施例では、デュアルキャリア変調システムの二つのチャネルにおけるデータ量を比較(ステップS209)することにより、システムのチャネル情報を取得する(ステップS211)。より好ましい実施例では、二つのチャネル等化量の小さい方の値を二つのチャネルのチャネル情報とする。この方式は、デュアルキャリア変調システムのチャネル情報の測定に適用できるだけはでなく、等利得合成や他の比較的に複雑な計算方式を利用せずに済み、有効にシステム効率を向上させることができる。
図3は、チャネル情報を測定する回路のブロック概念図である。本発明に係るチャネル情報を測定するための回路を実現するには、少なくとも、図に示された絶対値計算ユニット31と、チャネル分類ユニット33と、等化量値比較ユニット39と等が備えられる。
デュアルキャリア変調システムを稼働する時、まず、既知の信号量を各チャネルに送信し、既知の送信された信号量と出力された信号量とを比較し、チャネル等化量を得る。このチャネル等化量は、まず、絶対値計算ユニット31で各等化量絶対値を計算し、前記絶対値の計算は、回路により負数である信号を正数に変換するためである。この絶対値計算ユニット31にはチャネル分類ユニット33が電気的に接続され、また、チャネル分類ユニット33は、二つの信号チャネル35、37に電気的に接続される。その後、チャネル分類ユニット33により信号の等化量を複数のグループに分け、各グループには、第1チャネル等化量値と第2チャネル等化量値という二つの等化量値が含まれる。信号経路は、それぞれ第1チャネル35と第2チャネル37であって、各チャネルには、等化量値比較ユニット39が電気的に接続され、等化量値比較ユニット39により比較演算を実行することで、小さい方の値を取得しグループのチャネル情報とする。即ち本発明で定義されるチャネル情報である。
そして、測定されたチャネル情報を受信された信号に応用する。その中の回路ブロック概念図は図4である。
等化量値比較ユニット39により二つのチャネル(第1チャネルと第2チャネル)を比較して得られた等化量絶対値は、好ましい実施例では、小さい方の値をシステムのチャネル情報とし、これを受信された信号分類ユニット41により分類されたグループ値と乗算器43で乗算する。例えば、このチャネル情報に式(3)のU、V等のグループ値を掛け、その後、各復調された数値をデコーダ45に入力し、以降のステップに移行する。
本発明によるチャネル情報は、上記の実施例によって制限されるものではなく、乗算器によりチャネル情報を利用して変調されているデータ量を調整することができ、このような等化量値を有効に応用する方式も他の異なる用途に応用できる。
図5はチャネル情報を利用して復調ステップを行うフローチャートである。まず、送信端で外部のデータを受信し(ステップS501)、そして、デュアルキャリア変調システムの送信端において変調を実行し(ステップS503)、更に、受信端で変調された信号を受信する(ステップS505)。そして、チャネル等化ステップに移行する。即ち、既知の信号量をチャネルから出力した信号量と比較することにより、各チャネルの等化量を取得する(ステップS507)。受信端で前記等化量により以降のステップを実行する。
その後、回路により各チャネル等化量の絶対値を計算し(ステップS509)、また、チャネル分類回路によりチャネルを分類するステップを実行し、各信号に対応するチャネルを分類する。また、等化量を複数のグループ、例えば、第1チャネルと第2チャネルに分け、且つ各グループには二つの等化量絶対値が含まれ(ステップS511)、また、第1チャネルと第2チャネルに分け、各チャネルの等化量絶対値により比較演算を行う(ステップS513)ことでチャネル情報を得る(ステップS515)。より好ましい実施例では、前記比較結果による小さい方の等化量絶対値をこの分類チャネルのチャネル情報とする。
その後、分類回路により受信端で受信した信号を分類し(受信信号分類回路)、また、デュアルキャリア変調システムの特性に従って、受信した信号を複数のグループに分け(ステップS517)、そして、復調された数値を計算する(ステップS519)。その過程には、各グループ値に前記ステップによるチャネル情報を掛けることが含まれる。最後に、調整された信号をデコーダに入力する(ステップS521)。
以上のように、本発明は、チャネル情報測定装置と方法であって、一つの比較回路だけで、正確にデュアルキャリア変調システムのチャネル情報を測定することができる。また、もう一つの乗算回路により、このチャネル情報を有効に別の回路に適用することができる。よって、システムの効率と伝送距離が向上される。
以上は、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係る特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
31 絶対値計算ユニット
33 チャネル分類ユニット
35 第1チャネル等化量値
37 第2チャネル等化量値
39 等化量値比較ユニット
41 受信信号分類ユニット
43 乗算器
45 デコーダ
33 チャネル分類ユニット
35 第1チャネル等化量値
37 第2チャネル等化量値
39 等化量値比較ユニット
41 受信信号分類ユニット
43 乗算器
45 デコーダ
Claims (13)
- デュアルキャリア変調システムにおける二つのチャネルのチャネル情報を測定するチャネル情報測定方法であって、
送信端からの二つのチャネルによってロードされるデータ量である信号を受信端で受信するステップと、
チャネルを等化するとともに各チャネルの等化量を測定するステップと、
各等化量の絶対値を計算するステップと、
各等化量の絶対値を各チャネルのデータ量に分類するようにチャネルを分類するステップと、
各チャネルの等化量絶対値を比較し、前記デュアルキャリア変調システムのチャネル情報を求めるステップと、
を備えることを特徴とするチャネル情報測定方法。 - 前記チャネルを分類するステップは、各等化量を複数のグループに分類し、且つ各グループには二つのチャネルの等化量が含まれることを特徴とする請求項1に記載のチャネル情報測定方法。
- 前記各チャネルの等化量絶対値を比較するステップは、前記デュアルキャリア変調システムに離散する二つのチャネルのデータ量を比較することを特徴とする請求項1に記載のチャネル情報測定方法。
- 前記二つのチャネルの等化量絶対値を比較した後、小さい方の値を前記デュアルキャリア変調システムのチャネル情報とすることを特徴とする請求項3に記載のチャネル情報測定方法。
- 前記チャネルを等化するステップは、既知の信号量とチャネルにより出力された信号量と、を比較することにより、各チャネルの等化量を求めることを特徴とする請求項1に記載のチャネル情報測定方法。
- 前記受信端は前記送信端を介する変調信号を受信し、前記受信端による復調ステップは、前記求めたチャネル情報に、前記変調信号から分類されたグループ値を掛けることにより復調ステップを行うことを特徴とする請求項1に記載のチャネル情報測定方法。
- デュアルキャリア変調システムのチャネル情報を測定するためのチャネル情報測定装置において、
単一や複数のチャネル等化量を受信し、前記チャネル等化量の絶対値を計算する絶対値計算ユニットと、
前記絶対値計算ユニットに電気的に接続され、且つ二つの信号チャネルに電気的に接続されるものであって、前記チャネル等化量の絶対値を各グループに二つのチャネル等化量が含まれるように複数のグループに分類するとともに前記二つの信号チャネルに分け与えるチャネル分類ユニットと、
前記信号チャネルに電気的に接続され、各グループの二つの信号チャネルにおける信号の比較演算を実行する等化量値比較ユニットと、
を備えるチャネル情報測定装置であって、比較演算を行うことにより、前記デュアルキャリア変調システムのチャネル情報を求めることを特徴とするチャネル情報測定装置。 - 前記等化量値比較ユニットにより比較した後、小さい方の値を前記グループのチャネル情報とすることを特徴とする請求項7に記載のチャネル情報測定装置。
- さらに乗算器を含み、前記乗算器により、等化量値比較ユニットによるチャネル情報と、前記デュアルキャリア変調システムの変調信号から分類されたグループとの乗算を実行することを特徴とする請求項7に記載のチャネル情報測定装置。
- デュアルキャリア変調システムの受信端に行う復調に利用されるチャネル情報測定方法において、
デュアルキャリア変調システムの送信端にデータを受信するステップと、
前記送信端における変調を行うステップと、
前記デュアルキャリア変調システムの受信端に前記変調された信号を受信するステップと、
チャネルを等化するステップを実行し、既知の信号量と前記デュアルキャリア変調システムのチャネルから出力された信号量とを比較することにより各チャネルの等化量を求めるステップと、
前記システムの各チャネル等化量の絶対値を計算するステップと、
チャネル分類回路により、各グループに二つのチャネルの等化量絶対値が含まれるように等化量を複数のグループに分類することによって、チャネルを分類するステップと、
各チャネルの等化量絶対値により比較演算を行うステップと、
チャネル情報を求めるステップと、
前記受信端が受信した信号を分類するステップと、
前記デュアルキャリア変調システムの特性に基づいて、受信した信号を複数のグループに分類するステップと、
復調された数値を測定するステップと、
を備えることを特徴とするチャネル情報測定方法。 - 前記比較演算とは、前記デュアルキャリア変調システムにおける二つのチャネルに分け与えられたデータ量を比較することを特徴とする請求項10に記載のチャネル情報測定方法。
- 比較演算を行った後、各グループにおける小さい方の値を、前記デュアルキャリア変調システムのチャネル情報とすることを特徴とする請求項11に記載のチャネル情報測定方法。
- 前記復調された数値を測定するとは、乗算器により、前記複数のグループと前記チャネル情報との乗算を行うことであることを特徴とする請求項10に記載のチャネル情報測定方法。
Applications Claiming Priority (1)
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