JP4385054B2 - 無線通信チャネルの品質を推定し、報告する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）（すなわちユーザー装置（ＵＥ））とノードＢ（すなわち基地局）を含む無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は無線通信チャネルの品質を決定し、チャネルの品質をノードＢに報告するＷＴＲＵに関する。

既存の多くの無線通信システムは、リンクアダプテーション（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を使用してノードＢからＷＴＲＵへの適切なダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）を提供する。ＷＴＲＵは、信号対干渉比（ＳＩＲ）の測定値に基づいてチャネルの品質を測定し、チャネル品質の測定値をノードＢに報告する。これによって、ノードＢは１つまたは複数の最適な送信パラメータを使用してＷＴＲＵと通信することができる。こうした送信パラメータには、既存のチャネルの状態が指定された場合に、たとえば最大データ転送速度、最小出力電力、変調の種類、現在ＷＴＲＵが復号できる最大符号化レート（ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｄｅ ｒａｔｅ）が含まれる。周波数分割多重（ＦＤＤ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｐａｃｋｅｔ ａｃｃｅｓｓ）システムなど、一部の無線システムでは、こうしたＳＩＲ測定はパイロット送信を使用して実行できる。通常、こうしたＳＩＲ測定はチャネル推定の間に実行され、後続のチャネル品質の推定に利用される。

ＳＩＲの測定が復調の前に実行される場合は、ＷＴＲＵの受信機に含まれる復調器のパフォーマンスを明確には把握できない。こうした状況の例には、チャネル推定手順によって提供される、または導かれるＳＩＲ測定が含まれる。チャネル推定に基づくＳＩＲ測定の根底にあるロジックは、高品質のチャネルは必ず高品質の受信状態にあるというものである。残念ながら、このロジックは常に真に維持されるわけではない。受信側アルゴリズムの品質が大きく変わる場合は、特にこのことが言える。

よりパフォーマンスの高い受信機がパフォーマンスの低い受信機より高い受信品質を報告するような、受信機のパフォーマンスを正確に反映する受信品質推定手順が望まれている。このように、パフォーマンスの高い受信機は高度な送信パラメータを組み合わせて使用することができる。

本発明は、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とノードＢの間の無線通信チャネルの品質を推定し、報告する方法および装置に関する。本装置は、無線通信システム、ＷＴＲＵ、および／または集積回路（ＩＣ）であってよい。変調されたダウンリンク信号は、ノードＢから無線通信チャネルを介して受信される。変調された信号には、変調されたデータとパイロットシーケンス（ｐｉｌｏｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が含まれており、ノイズが付加さている。変調された信号についてチャネル推定が実行され、チャネル推定値が得られる。

１つの好ましい実施形態においては、変調された信号はチャネル推定値に基づいて復調され、復調された信号が得られる。復調された信号についてＳＩＲ推定が実行され、ＳＩＲ推定値が得られる。無線通信チャネルの品質は、少なくともこのＳＩＲ推定値に基づいて推定される。無線通信チャネルの品質は、さらに遅延スプレッド（ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ）、送信出力、およびＷＴＲＵ速度の少なくとも１つを含む追加の情報に基づいてもよい。無線通信チャネルの品質を示すアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）信号は、ＷＴＲＵからノードＢに送信される。

別の実施形態においては、ＳＩＲ推定はチャネル推定値について実行され、ＳＩＲ推定値が得られる。無線通信チャネルの品質は、ＳＩＲ推定値、並びに、遅延スプレッド、送信出力、およびＷＴＲＵ速度の少なくとも１つを含む追加の情報に基づいて推定される。

例として以下に示す好ましい実施例の説明を、添付の図面と組み合わせて理解することにより、本発明をより詳細に理解できる。

以下、「ＷＴＲＵ」という用語には、ＵＥ、移動機、据え付け型またはモバイルの加入者ユニット（ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｕｎｉｔ）、ポケベル、または無線環境において動作する他の任意のタイプの装置が含まれるが、これらに限定はされない。

以下に使用する場合、「ノードＢ」という用語には、基地局、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境において動作する他のインターフェイス装置が含まれるが、これらに限定はされない。

本発明は、一般にユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ：ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＤＭＡ２０００およびＣＤＭＡに適用される時分割多重（ＴＤＤ：ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）、ＦＤＤ、時分割同期符号分割多重アクセス（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ：ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）にさらに適用できるが、その他の無線システムにも適用できると考えられる。

本発明の機能は、ＩＣに組み込むこともできるが、多くの相互接続部品を備える回路として構成することもできる。

図１は、本発明により動作する無線通信システム１００を示す図である。システム１００には、無線信号１１５を介して相互に通信するＷＴＲＵ１０５とノードＢ１１０が含まれる。

図２は、図１に示す無線通信システム１００を示す詳細なブロック図である。図２に示すように、ＷＴＲＵ１０５にはパイロットチャネルをデータ搬送チャネル（ｄａｔａ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）として処理する受信機２４０が含まれるので、１つまたは複数の最適化された送信パラメータの利用が可能になる。受信機２４０は、パイロットチャネルから複数のソフトシンボル（ｓｏｆｔ ｓｙｍｂｏｌｓ）を再生し、これらのソフトシンボルを使用してＳＩＲ推定値を計算する。パイロット送信の特性は知られているので、ＴｘＤＡ（ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄａｔａ ａｉｄｅｄ）のＳＩＲ推定値は受信機２４０のパフォーマンスを表しており、必要に応じて正確なチャネル品質推定値を定式化するための基盤を提供する。

検波後のＳＩＲ推定値とチャネル推定に基づく（すなわち検波前の）ＳＩＲ推定値との比較によって収集された情報は、ＷＴＲＵの電力を管理するために利用できる。たとえば、前述の収集された情報を使用してＷＴＲＵの受信機に含まれる１つまたは複数のコンポーネントの一時的な無効化をトリガし、チャネルの状態によってはＷＴＲＵ１０５の電力消費を著しく減らすことができる。

さらに図２を参照すると、受信機には、復調器２５０、チャネル推定器２５５、復調前ＳＩＲ推定器２６５、復調後ＳＩＲ推定器２８０、およびチャネル品質推定器２９２が含まれる。受信機２４０は、本発明の好ましい実施形態に従って、チャネルの品質を推定する。ノードＢ１１０において、データソース２０５とパイロットシーケンスが変調器２１５に入力される。変調されたデータとパイロットシーケンス２１８は、無線マルチパスチャネル２２０を介して変調された信号２２５としてＷＴＲＵ１０５に送信される。実際の通信チャネルは、変調された信号２２５に実質的に必ずいくらかのノイズ２３０が付加されて、変調されたダウンリンク信号２３５を生成する。

図２に示すように、ＷＴＲＵ１０５の受信機２４０に含まれる復調器２５０とチャネル推定器２５５は、変調されたダウンリンク信号２３５を受信する。復調器２５０は、変調器２１５に入る信号の再現を試み、復調された信号２７５を出力する。チャネル推定器２５５は、無線マルチパスチャネル２２０の現在の動作（すなわち伝達関数またはインパルス応答）の決定を試み、チャネル推定値２６０、２７０を出力する。復調器２５０は、チャネル推定値２６０に基づいて復調された信号２７５を求める。復調後ＳＩＲ推定器２８０は、復調された信号２７５についてＳＩＲ推定を実行し、ＳＩＲ推定値２９０を求める。

復調された信号２７５は、ノードＢの変調器２１５に入る信号の推定である。復調後ＳＩＲ推定器２８０は、復調された信号２７５のパイロット部分を使用してパイロットベースのＳＩＲ推定値２９０を求める。パイロットシーケンス２１０に含まれる既知のパイロットシンボルは、復調された信号２７５に含まれる推定されたパイロットシンボルと比較され、ＳＩＲ推定値２９０が得られる。これは、復調器２５０のパフォーマンスを表している。

チャネル品質推定器２９２は、少なくともＳＩＲ推定値２９０に基づいて無線マルチパスチャネル２２０の品質を推定する。チャネル品質推定器２９２は、少なくともＳＩＲ推定値２９０をチャネル品質指標（ＣＱＩ：ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）にマッピングし、アップリンクマルチパスチャネルを介してＣＱＩを含むチャネル品質報告アップリンク信号（ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ ｕｐｌｉｎｋ ｓｉｇｎａｌ）２９４を送信し、ノードＢ１１０にチャネル品質および／または受信品質を表すフィードバックを提供する。

別の実施形態によれば、復調前ＳＩＲ推定器２６５は、チャネル推定値２６０についてＳＩＲ推定を実行し、ＳＩＲ推定値２８５を求める。チャネル品質推定器２９２は、ＳＩＲ推定値２８５並びに遅延スプレッド、送信出力、およびＷＴＲＵ速度の情報の少なくとも１つを含む追加の情報２９６を、ＣＱＩにマッピングする。そして、アップリンクマルチパスチャネルを介して、ＣＱＩを含むチャネル品質報告アップリンク信号２９４を送信し、チャネル品質および／または受信品質を表すフィードバックをノードＢ１１０に提供する。遅延スプレッドは、一般的なマルチパスチャネルインパルス応答のサポートの１つの尺度である。この値には、ＲＭＳ遅延スプレッドなどの複数の測定値がある。送信出力の変化は、ＳＩＲ測定値に明らかに影響を及ぼすので、既知のアプリオリ（ａｐｒｉｏｒｉ）の場合は、ＳＩＲをＣＱＩにマッピングするときに有効である。ＷＴＲＵ速度は、チャネル、つまりチャネル品質がどのくらい速く変化するかを決定する。ＣＱＩを報告しおよび使用するときには、いくらかの遅延が生じているので、ＷＴＲＵ速度に基づいてＣＱＩを修正することによって、パフォーマンスを向上できる。

さらに別の実施形態において、チャネル品質推定器２９２は、ＳＩＲ推定値２８５、ＳＩＲ推定値２９０、および追加の情報２９６をＣＱＩにマッピングできる。

遅延スプレッド、送信出力電力、およびＷＴＲＵ速度など、１つまたは複数のチャネル特性を使用してＷＴＲＵ１０５のＣＱＩを評価する場合は、このような特性によって復調器２５０のパフォーマンスを間接的に明らかにする方法が提供される。したがって、これらの追加の特性の信頼性に基づくことは、前述の方法より精度の低いチャネル品質推定値を生成することにも成り得るが、特定のシステムアプリケーションにおいては有効であることがわかる。

図３は、本発明の１つの好ましい実施形態による、無線マルチパスチャネルの品質を評価する方法のステップを含むプロセス３００を示すフロー図である。図２および図３を参照すると、ステップ３０５で、ノードＢ１１０から無線マルチパスチャネル２２０を介して、変調されたダウンリンク信号２３５が受信される。ステップ３１０で、変調されたダウンリンク信号２３５についてチャネル推定が実行され、チャネル推定値２７０が得られる。ステップ３１５で、変調されたダウンリンク信号２３５はチャネル推定値２７０に基づいて復調され、復調された信号２７５が得られる。ステップ３２０で、復調された信号２７５についてＳＩＲ推定が実行され、ＳＩＲ推定値２９０が得られる。ステップ３２５で、少なくともＳＩＲ推定値２９０に基づいて、無線マルチパスチャネル２２０の品質が推定される。ステップ３３０で、ＷＴＲＵ１０５はＳＩＲ推定値２９０に基づくアップリンクチャネル品質報告アップリンク信号２９４を、ノードＢ１１０に送信する。

図４は、本発明の別の実施形態による、無線マルチパスチャネルの品質を評価する方法のステップを含むプロセス４００を示すフロー図である。図２および図４を参照すると、ステップ４０５で、ノードＢ１１０から無線マルチパスチャネル２２０を介して、変調されたダウンリンク信号２３５が受信される。ステップ４１０で、変調されたダウンリンク信号２３５についてチャネル推定が実行され、チャネル推定値２６０が得られる。ステップ４１５で、チャネル推定値２６０のＳＩＲ推定が実行され、ＳＩＲ推定値２８５が得られる。ステップ４２０で、無線マルチパスチャネル２２０の品質は、ＳＩＲ推定値２８５および追加の情報２９６に基づいて推定される。追加の情報２９６には、遅延スプレッド、送信出力、ＷＴＲＵ速度の少なくとも１つが含まれる。ステップ４２５で、ＷＴＲＵ１０５はＳＩＲ推定値２８５および追加の情報２９６に基づくアップリンクチャネル品質報告アップリンク信号２９４を、ノードＢ１１０に送信する。

本発明について、好ましい実施形態を参照しながら詳細に示し、説明してきたが、ここに示す本発明の範囲を逸脱しない限り、その形態および細部のさまざまな変更が可能なことは、当業者には理解されよう。

ノードＢと本発明に従って組み込まれた受信機を備えるＷＴＲＵとを含む無線通信システムを示す図である。 図１に示すノードＢとＷＴＲＵの受信機を示す詳細なブロック図である。 本発明の１つの好ましい実施形態による、無線通信チャネルの品質を推定する方法のステップを含むプロセスを示すフロー図である。 本発明の別の実施形態による、無線通信チャネルの品質を推定する方法のステップを含むプロセスを示すフロー図である。

Claims (18)

1. 無線通信チャネルの品質を推定する方法において、
   前記無線通信チャネルを経由して、変調された信号を受信するステップと、
   前記変調された信号に関するチャネル推定を実行して、チャネル推定値を求めるステップと、
   前記チャネル推定値に関する信号対干渉比（ＳＩＲ）推定を実行して、復調前ＳＩＲ推定値を求めるステップと、
   前記チャネル推定値に基づいて、前記変調された信号を復調し、復調された信号を求めるステップと、
   前記復調された信号に関するＳＩＲ推定を実行して、復調後ＳＩＲ推定値を求めるステップと、
   前記復調前ＳＩＲ推定値および前記復調後ＳＩＲ推定値に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を推定するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報をチャネル品質指標（ＣＱＩ）にマッピングするステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記変調された信号は、ノイズと結合された、変調されたデータおよびパイロットシーケンスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報に基づいて、フィードバック信号を送るステップであって、前記フィードバック信号は、前記無線通信チャネルに対するチャネル品質および受信品質の少なくとも１つを示していること
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記復調前ＳＩＲ推定値を求めるのに使用された前記変調された信号から、複数のソフトシンボルまたはビットが再生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 遅延スプレッド、送信電力およびＷＴＲＵ速度情報の少なくとも１つを含む追加の情報に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を評価するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 無線通信チャネルの品質を推定する無線送受信装置において、
   前記通信チャネルを経由して、変調された信号を受信し、および前記変調された信号に関するチャネル推定を実行してチャネル推定値を求めるチャネル推定器と、
   前記チャネル推定値に関する復調前信号対干渉比（ＳＩＲ）推定を実行して、復調前ＳＩＲ推定値を求める復調前ＳＩＲ推定器と、
   前記チャネル推定値に基づいて前記変調された信号を復調し、復調された信号を求める復調器と、
   前記復調された信号に関するＳＩＲ推定を実行して、復調後ＳＩＲ推定値を求める復調後ＳＩＲ推定器と、
   前記復調前ＳＩＲ推定値および前記復調後ＳＩＲ推定値に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を推定するチャネル品質推定器と
   を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
8. 前記チャネル品質推定器は、前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報をチャネル品質指標（ＣＱＩ）にマッピングすることを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
9. 前記変調された信号は、ノイズと結合された、変調されたデータおよびパイロットシーケンスを含むことを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
10. 前記チャネル品質推定器は、前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報に基づいて、フィードバック信号を送り、前記フィードバック信号は、前記無線通信チャネルに対するチャネル品質および受信品質の少なくとも１つを示していることを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
11. 前記復調器は、前記復調前ＳＩＲ推定値を求めるのに使用された前記変調された信号から、複数のソフトシンボルまたはビットを再生することを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
12. 前記チャネル品質推定器は、遅延スプレッド、送信電力およびＷＴＲＵ速度情報の少なくとも１つを含む追加の情報に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を評価することを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
13. 無線通信チャネルの品質を推定する集積回路（ＩＣ）において、
    前記通信チャネルを経由して、変調された信号を受信し、および前記変調された信号に関するチャネル推定を実行してチャネル推定値を求めるチャネル推定器と、
    前記チャネル推定値に関する復調前信号対干渉比（ＳＩＲ）推定を実行して、復調前ＳＩＲ推定値を求める復調前ＳＩＲ推定器と、
    前記チャネル推定値に基づいて、前記変調された信号を復調し、復調された信号を求める復調器と、
    前記復調された信号に関するＳＩＲ推定を実行して、復調後ＳＩＲ推定値を求める復調後ＳＩＲ推定器と、
    前記復調前ＳＩＲ推定値および前記復調後ＳＩＲ推定値に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を推定するチャネル品質推定器と
    を備えたことを特徴とするＩＣ。
14. 前記チャネル品質推定器は、前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報をチャネル品質指標（ＣＱＩ）にマッピングすることを特徴とする請求項１３に記載のＩＣ。
15. 前記変調された信号は、ノイズと結合された、変調されたデータおよびパイロットシーケンスを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＩＣ。
16. 前記チャネル品質推定器は、前記復調前ＳＩＲ推定値、前記復調後ＳＩＲ推定値および追加の情報に基づいて、フィードバック信号を送り、前記フィードバック信号は、前記無線通信チャネルに対するチャネル品質および受信品質の少なくとも１つを示していることを特徴とする請求項１３に記載のＩＣ。
17. 前記復調器は、前記復調前ＳＩＲ推定値を求めるのに使用された前記変調された信号から、複数のソフトシンボルまたはビットを再生することを特徴とする請求項１３に記載のＩＣ。
18. 前記チャネル品質推定器は、遅延スプレッド、送信電力およびＷＴＲＵの速度の少なくとも１つを含む追加の情報に基づいて、前記無線通信チャネルの品質を評価することを特徴とする請求項１３に記載のＩＣ。

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