JP2013501395A

JP2013501395A - 直交周波数分割多重方式によるチャネル状態情報を適用して受信信号を処理する受信信号処理方法

Info

Publication number: JP2013501395A
Application number: JP2012522747A
Authority: JP
Inventors: ホンソクソ
Original assignee: ソ、ホン−ソク
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2013-01-10
Also published as: WO2011013926A3; KR20110013233A; US8422597B2; WO2011013926A2; US20110026644A1; CN102474490B; CN102474490A; EP2461532A2; KR101088042B1

Abstract

本発明はＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理方法に関し、チャネル状態情報を軟判定された信号に適用することによって、追加的なメモリの使用またはクロック速度の上昇などがなくても、従来の復号器で適用する方式より性能をより一層向上させるようにし、すでに推定されたチャネル状態情報を復号器に適用するにおいて、軟判定された受信信号に当たる適切な補正ができるので、より向上した性能またはさらにはチャネル状態の変化による能動的な適用が可能であるようにする。

Description

本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式による信号の受信方法に関し、特に、チャネル状態情報（ＣＳＩ：ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｕｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を推定するとともにこれを補正した後、重み付け値適用過程によって重み付け値を適用してチャネル状態情報を新たに算出して、この算出した新たなチャネル状態情報を受信信号に適用することで、受信機の受信性能を向上させる、ＯＦＤＭ方式でチャネル状態情報を適用した受信信号処理方法に関するものである。

ＯＦＤＭによる多重搬送波送信方式の場合、各周波数別に割り当てられた搬送波が受ける送信チャネルの影響は各搬送波別に異なる。このような理由で受信側では各搬送波を通じて送信される信号を利用してそれぞれのチャネル状態を推定し、このように推定された情報を一定値で表現するが、これをチャネル状態情報（ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｕｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＣＳＩ）とよぶ。この過程を通じて受信側から推定されたチャネル状態情報は、活用度が多様で無線通信の場合はチャネル状態情報を送信側へもう一度逆送信し、送信側では逆送信されたチャネル状態情報を勘案して補正された送信信号を送るようにすることもでき、無線放送のようにチャネル状態情報の逆送信が不可能な場合は、推定されたチャネル状態情報を受信された信号の誤り訂正に利用して、より正確に受信された情報を復号することができるようにする方法が紹介されている。本発明はこのようなチャネル状態情報の活用方法の中で、受信側から受信された信号を復号するために追加的な補正情報として利用する場合に対して、既存の方式よりメモリ要求量とハードウェア構成が非常に少ないながらも性能は既存方式より向上された方式を提示する。

図１は、従来技術によるチャネル状態情報および軟判定された信号の復号器伝送装置のブロック構成図であって、チャネル状態情報をより正確な復号のために利用する方法において、推定されたチャネル状態情報値と受信されて軟判定された信号をともに復号器に伝送して復号器内部で適用する方法が使用われていた。

これに関する従来技術は、米国特許第７，４９２，８３０号、米国特許第７，２７２，２９４号、米国特許第５，３１３，４９５号に開示されているところである。

このような従来技術をより詳しく説明すると、代表的な復号器の例としてよく知られているビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器にチャネル状態情報を利用して復号性能を向上させるための方法に関して説明する。

これが容易に理解されるようにビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器を使用する従来の大部分の受信機の内部構造を見ると、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器は実際に受信された信号の軟判定ブロックの真後段に位置しなくて、多様のメモリ基盤機能ブロックの後段に位置するようになる。

このような従来技術は受信システム環境でチャネル状態情報を利用して復号性能を極大化し、受信された信号とチャネル状態情報とを一緒にビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器まで伝送するためには、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器と受信された信号の軟判定ブロック間に存在するデインターリーバ（Ｄｅ‐ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）のようなメモリ素子を利用した機能ブロックなどを処理しなければならないのに、この際、チャネル状態情報を貯蔵するための追加的なメモリが必要となり、または受信された信号とチャネル状態情報とを一緒に送るためのクロック速度が高くならなければならないという欠点がある。

さらに、既存方式の場合は、すでに推定されたチャネル状態情報を復号器で適用する際に、軟判定された受信信号に適した適切な補正を行うことができないという問題点があった。

米国特許第７，４９２，８３０号明細書米国特許第７，２７２，２９４号明細書米国特許第５，３１３，４９５号明細書

したがって、本発明は、チャネル状態情報を軟判定された信号に適用するによって追加的なメモリの使用またはクロック速度の上昇などがなくても、従来の復号器で適用する方式と比較して性能をより一層向上させることができるＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理方法を提供することを目的としている。

また、本発明は、すでに推定されたチャネル状態情報を復号器に適用する際に、軟判定された受信信号に適した適切な補正を行うことができるので、より一層向上した性能またはさらにはチャネル状態の変化による能動的な適用を可能とすることにその目的がある。

本発明の目的を達成するためにＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理過程は、ＯＦＤＭ方式でチャネル状態情報を軟判定受信信号に適用する受信信号処理方法において、前記受信されたチャネル状態情報の信頼度向上のために新しいチャネル状態情報値（ＣＳＩ_NEW）を算出し、算出された新しいチャネル状態情報値（ＣＳＩ_NEW）に重み付け値を適用した最終的に第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を算出する第１の処理を実行する工程；前記重み付け値が適用された第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を実際受信信号の軟判定された値に適用して新しい軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）を算出する第２の処理を実行する工程；前記算出された新しい軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）の出力範囲を制限調整して最終的に第３軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）を算出する第３の処理を実行する工程；を含んでなることを特徴としている。

本発明によるＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理方法は、軟判定された信号に対してチャネル状態情報を適用することで、追加的なメモリの使用またはクロック速度の上昇などがなくても、従来の復号器で適用する方式と比較して性能をより一層向上させることができるという效果がある。

また、すでに推定されたチャネル状態情報を復号器に適用する際に、軟判定された受信信号に適した適切な補正を行うことができるので、より一層向上した性能またはさらにはチャネル状態の変化にしたがって能動的に適用することができるという効果がある。

また、チャネル状態情報が適用された軟判定された信号の最終出力範囲を制限することで、実際チャネル状態情報値の適用によって発生しうるエラーを防止することができ、また、チャネル状態情報が適用された軟判定値を、復号器の種類に関係なく適用することができるという效果がある。

従来技術に係るチャネル状態情報および軟判定された信号の復号器伝送装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理装置のブロック構成図である。図２でチャネル状態情報補正および重み付け値適用過程の詳細フローチャートである。図２で重み付け値が付与されたチャネル状態情報を軟判定値に適用し、その結果によって最終信号の範囲を制限する過程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例によるＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理方法を、添付の図２ないし図４を参照してより詳しく説明する。

図２は、本発明の実施例によるＯＦＤＭ方式によるチャネル状態情報を適用した受信信号処理のためのブロック構成図である。

すなわち、同図の装置は、第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）を推定するチャネル状態情報推定部（ｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｕｓｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｂｌｏｃｋ）１１０と、前記第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）値を補正した第２チャネル状態情報（ＣＳＩ_NEW）値および重み付け値が付与された第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値を算出するチャネル状態情報補正部（ＣＳＩｖａｌｕｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｂｌｏｃｋ）１１１と、信号同期・等化部（ｓｉｇｎａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｂｌｏｃｋ）１０１を通じてＩ（Ｉｎ‐ｐｈａｓｅ）信号とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号に復調されたＩＱ受信信号で第１軟判定値を算出する軟判定部（ｓｏｆｔ−ｄｅｃｉｓｉｏｎｂｌｏｃｋ）１０２と、前記チャネル状態情報補正部１１１から算出された第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値を実際に受信された信号の軟判定された第１軟判定値（Ｓ_SOFTDECISION）に適用した第２軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）算出するとともにこの第２軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）の出力範囲を制限・調整して、最終的に得た第３軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）をチャネル復号器（ＣｈａｎｎｅｌＤｅｃｏｄｅｒ）へ送る軟判定適用部（ＣＳＩｖａｌｕｅａｎｄｓｏｆｔ−ｄｅｃｉｓｉｏｎｖａｌｕｅｃｏｍｂｉｎｅｒ）１２０から構成されている。

最初に、本発明に適用される推定されたチャネル状態情報の伝送スキームを定義および確定しておく。

前記チャネル状態情報の値は、最小値０から最大値をとる任意の数Ｎの間の値となることができ、この時、最良のチャネル状態の推定値は０とし、最悪状態のチャネル推定値はＮとする。しかしながら、本発明で説明するチャネル状態情報の適用はこの定義とは無関係で、当該定義はただ表現と理解とを容易にするために用いたものである。

さらに、実際ハードウェアの構成では２進数のみを使って情報を伝送するので、実際構成では正の整数と負の整数のみを使用する。そのような理由で、本発明の実施例でも正の整数と負の整数を用いて説明するものとする。

以上のような仮定に基づいて、伝送されたチャネル状態情報を利用して本発明で現わす方式でチャネル状態情報値を、受信された信号の実質的な軟判定値に適用するようになる。

前記チャネル状態情報推定部１１０から受信された第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）には、チャネル状態情報補正部１１１によって補正および重み付け値が適用されて、新たに第２チャネル状態情報（ＣＳＩ_NEW）が算出される。

図３は、図２でチャネル状態情報補正部１１１におけるチャネル状態情報の補正および重み付け値適用過程を示した詳細フローチャートであって、ここでは、チャネル状態推定部１１０から受信した第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）が、チャネル状態情報補正値適用段階とチャネル状態情報重み付け値適用段階とにより処理される。

先ず、チャネル状態情報補正値部分は、伝送された第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）の信頼度が不明確であるので、これを調節するために一定量を現在の第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）に加算または減算することを通じてチャネル状態情報値を再調整するものとされており、これは下記数式１を通じて調整された新しい第２チャネル状態情報（ＣＳＩ_NEW）を算出するものである。

ここで、前記数式でＣＳＩ_NEWは新しく計算された第２チャネル状態情報値を表し、ＣＳＩ_RECEIVEDはチャネル状態情報推定ブロックから実際に伝送された第１チャネル状態情報値を表し、ＣＳＩ_ADJUSTは任意の値で、適切な選択は実験的に求めることができるのでその最適化方法の例示は省略することにする。

次に、チャネル状態情報の重み付け値適用段階であり、前記新たに演算された第２チャネル状態情報（ＣＳＩ_NEW）を適切な大きさに拡張または縮小させる役割をする。このようにして必要によってチャネル状態情報値の適用重み付け値を調節することができるようになり、これは下記数式２を通じて重み付け値が適用された第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）を算出することができる。

すなわち、第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値は数式１から算出された第２チャネル状態情報（ＣＳＩ_NEW）値と、これによる重み付け値のチャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHT）を勝算した値である。ここで重み付け値チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHT）は任意の値で、適切な選択は実験的に求めることができるので、これに関する具体的な例示は省略することにする。

このように算出された第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値を、軟判定適用部１２０から実際受信された信号の軟判定された第１軟判定値（S_SOFTDECISION）に適用して、第２軟判定（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）値を算出する過程と、算出された第２軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）の最終出力範囲を制限調整して算出された第３軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）を調整する過程とに分けられる。

先ず、第２軟判定（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）を算出する過程は具体的に下記数式３でのように、既存の軟判定部で計算された受信信号の第１軟判定（Ｓ_SOFTDECISION）値に前記算出された第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値を適用する。

ここで、Ｔは一般的に軟判定された値が２進数０または１に決まる確率が等しい値をとるようになり、必要によって変更することができる。具体的なＴ値の選択は、一般的によく知られているので、これに関する例示は省略する。

次に、前記第３チャネル状態情報（ＣＳＩ_WEIGHTED）値が適用された第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）の最終出力範囲を制限調整する過程は下記式４にしたがって適用される。

ここで、Ｔは数式３での同じ値に軟判定された値の０と１の確率が等しい値を表し、Ｋは一般的にＴと等しい値を有するとか、必要によって他の値で設定することができ、任意の定数を表わす。各値に対する最適化方案は実験的に求めることができるので、これに関する説明は省略する。

図４は数式４を適用したフローチャートであって、前記第１軟判定値（S_SOFTDECISION）はＴと比較して、また、第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）はＫと比較した結果によって出力制限が決定される。

すなわち、前記第１軟判定値（Ｓ_SOFTDECISION）がＴ以上かつ第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）がＫ以下であるとき（すなわちS_SOFTDECISION≧ＴかつＳ_{SOFTDECISION+CSI}≦Ｋ）は、第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）の最終出力（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）はＫ値となり、また、前記第２軟判定値（Ｓ_{SOFTDECISION+CSI}）がＫを超えるとき（すなわちS_SOFTDECISION≧TかつS_{SOFTDECISION+CSI}＞Ｋ）は、軟判定最終出力（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）は、第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）となる。

他方、前記第１軟判定値（S_SOFTDECISION）がＴ未満かつ第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）がＫを超えるとき（すなわちS_SOFTDECISION＜TかつS_{SOFTDECISION+CSI}＞Ｋ）は、第２軟判定値の最終出力（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）は「Ｋ-１」となる。

そして、前記第１軟判定値（S_SOFTDECISION）がＴ未満かつ前記第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）がＫ以下であるとき（すなわちS_SOFTDECISION＜ＴかつS_{SOFTDECISION+CSI}≦Ｋ）は、最終軟判定出力（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）は第２軟判定（S_{SOFTDECISION+CSI}）値となる。

Claims

直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式によるチャネル状態情報を軟判定受信信号に適用する受信信号処理方法において、
（イ）受信した第１チャネル状態情報（ＣＳＩ_RECEIVED）の信頼度を向上させるために、新たに第２チャネル状態情報値（ＣＳＩ_NEW）を算出し、この算出した第２チャネル状態情報値（ＣＳＩ_NEW）に重み付け値を適用して第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を算出する第１の処理を実行する工程と；
（ロ）前記重み付け値を適用した第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を実際受信信号の第１軟判定値（S_SOFTDECISION）に適用することにより補正した第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）を算出する第２の処理を実行する工程と；
（ハ）前記算出した第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）の出力範囲を制限および制御して算出した第３軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）を最終的に得る第３の処理を実行する工程と；
を有することを特徴とする受信信号処理方法。
前記第１の処理を実行する工程において、新しい第２チャネル状態情報値（ＣＳＩ_NEW）を、次式

（式中、ＣＳＩ_RECEIVEDはチャネル状態情報推定ブロックから実際に受信した第１チャネル情報値であり、ＣＳＩ_ADJUSTは任意の値である）によって算出することを特徴とする請求項１に記載の受信信号処理方法。
前記第１の処理を実行する工程において、前記重み付け値を適用した第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を、次式

（式中、ＣＳＩ_NEWはチャネル状態情報補正ブロックから得た第２チャネル情報値であり、ＣＳＩ_WEIGHTは任意の値である）によって算出することを特徴とする請求項１に記載の受信信号処理方法。
前記第２の処理を実行する工程において、第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）は第１軟判定値（S_SOFTDECISION）と前記第１の処理を実行する工程で算出された重み付け値を適用した第３チャネル状態情報値（ＣＳＩ_WEIGHTED）を適用して次式

（式中、S_SOFTDECISIONは既存の軟判定部で演算された受信信号の第１軟判定値であり、Ｔは軟判定値が２進数の０または１で決まる確率が等しくなるような値をとり、必要に応じて変更される）によって算出されることを特徴とする請求項１に記載の受信信号処理方法。
前記第３の処理を実行する工程において、次式

（式中、S_SOFTDECISIONは既存の軟判定部で演算された受信信号の第１軟判定値であり、Ｔは軟判定値が２進数０または１で決まる確率が等しくなるような値であり、ＫはＴと等しい値または他の任意に設定した定数である）によって前記第２軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI}）の出力範囲を制限調整して最終的に第３軟判定値（S_{SOFTDECISION+CSI＿Bounded}）を得ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の受信信号処理方法。