JP5116635B2 - 移動通信システムにおける通信装置及び通信方法 - Google Patents
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Description
hij:j番目の送信アンテナ及びi番目の受信アンテナ間のチャネル変動(チャネル行列要素)
ni:i番目の受信アンテナでの雑音
sj:j番目のストリームのシンボル,E{|sj|2}=1(Eは期待値を表す)
σ2:雑音電力。
s=[s1,s2]T
というシンボル群又はシンボルのペアが想定される。s1はストリーム#1に含まれているシンボルを表す。s2はストリーム#2に含まれているシンボルを表す。Tは転置を表す。「Q2」をシンボル群全体の集合とすると、MLD法で最終的に検出されるシンボル群SMLは次のように書ける。
sm:ベクトルsのm番目の要素
cm:ベクトルcのm番目の要素
Pr(c,s):ベクトルsをベクトルcと誤って推定してしまう確率
K:ベクトルsの個数
Es:総送信電力
Ns:ストリーム数
Q():Q関数。
3GPP R1-020325, Lucent Technologies, PARC with APP decoding for HSDPA
MIMO方式及び適応変調チャネル符号化方式を使用する移動通信システムで使用される通信装置であって、
最尤推定法とは異なる信号検出法で決定されたストリーム毎の基準信号品質から、各ストリームについてデータ変調方式を決定する処理部と、
各ストリームの基準信号品質及びデータ変調方式から、各ストリームの受ける干渉量に応じた補正値を決定する処理部と、
或るストリームの基準信号品質及び補正値を加え、該或るストリームについてレート決定用信号品質を決定する処理部と、
前記レート決定用信号品質に対応するチャネル符号化率をストリーム毎に決定する処理部と、
を有し、決定されたデータ変調方式及びチャネル符号化方式は、後続のストリームの伝送に使用される通信装置である。
hij:j番目の送信アンテナ及びi番目の受信アンテナ間のチャネル変動(チャネル行列要素)
ni:i番目の受信アンテナでの雑音
sj:j番目のストリームのシンボル,E{|sj|2}=1(Eは期待値を表す)
σ2:雑音電力。
これは、上記の数式(2)と同じである。MLD法で信号検出が行われる場合、複数のストリームからの信号をまとめて検出するので、第1ストリームs1の検出精度は、第2ストリームs2の検出精度にも依存する。第1ストリームs1にとって第2ストリームs2は干渉ストリームになる。第2ストリームs2のシンボル誤り率q2(2)=SER(2)が少なく、第2ストリームが高品質に検出できる場合、第1ストリームs1にとっての干渉は少なくなる。従って、
q2(2)=SER(2)→0
の極限では、第1ストリームs1の第3信号品質SINRe(1)は、
SINRe(1) → SINRfree=|h1|2/σ2
と書ける。記号の意味は、上述したとおりである。通常の通信状況では何らかの干渉が存在するので、第3信号品質はこのSINRfreeよりも小さいはずである。
SINRMMSE(1)≦SINRfree
であることを考慮すると、第3信号品質q3(1)=SINRe(1)は、下限値SINRMMSE(1)及び上限値SINRfreeの間にあることがわかる。上限値及び下限値の間の何処にあるかは、係数αの値で調整される。第2ストリームが高品質に検出できる場合、q2(2)=SER(2)はゼロに近くなり、このとき第3信号品質q3(1)は上限値に近づく。逆に、第2ストリームが高品質に検出できない場合、q2(2)=SER(2)は大きくなり、このとき第3信号品質q3(1)は下限値に近づく。このような傾向を補正値Δq(1)に反映するため、数式(10)及び(11)に示されるような定義がなされている。このように、第1ストリームに対する等価的なSINRを求める際、第2ストリームに関する情報が関わってくるので、図5Aでは、或るストリームのSER計算部各々の出力先が、別のストリームの補正値計算部につながっている。
SINRe(1)=(1−α)×SINRMMSE(1)+α×SINRfree ,0≦α≦1・・・(15)
のように変形することもできる。このような観点からは、SINRe(1)は、SINRMMSE(1)とSINRfreeの重み付け平均値として導出される、とも言える。
q3がq1より大きくなるということは、信号品質が補正値で補正されると、適切なデータ変調方式が変わるかもしれないことを意味する(図1参照。)。図1の例の場合、補正前の適切なデータ変調方式は16QAMであったが、q3に対応する補正後に適切なデータ変調方式は64QAMである。このような事情が図7のフローのステップ4(step4)で判明した場合、フローはstep2に戻り、そのストリームに関する変調多値数が増やされ、同様な手順が反復される。上述したように、MLD法では、あるストリームの検出精度は、別のストリーム(干渉ストリーム)の検出精度にも依存する。従って、あるストリームについてデータ変調方式が変更された場合、別のストリームに与える干渉の影響も変わる。例えば、図5Aの第1ストリームのデータ変調方式が変更された場合、変更後のデータ変調方式から導出された第2信号品質q2(1)が、第2ストリームの補正値計算部56-2に入力される。その結果、第2ストリームに関する第3信号品質q3(2)も変わり、レート選択部58-2で選択される第2ストリームについてのチャネル符号化率も変わるかもしれない。通常、あるストリームの変調多値数が増やされた場合、他ストリームに与える干渉が増大し、他ストリームの変調方式もしくは符号化率を下げなくてはいけなくなる場合もある。よって、これによるスループットの劣化も考慮して最終的に最適な変調方式、符号化率の組み合わせを決定することが望ましい。
基準ペアは、(M1,M2)=(16QAM,16QAM) であり、
二次ペアは、(M1,M2)=(QPSK,64QAM) になる。
基準ペアは、(M1,M2)=(16QAM,16QAM) であり、
二次ペアは、(M1,M2)=(64QAM,QPSK) になる。
「基準ペア」中の「主候補」16QAMから導出されたQPSKや64QAMは、「副候補」と呼ばれてもよい。
(M1,M2)=(16QAM,16QAM),(QPSK,64QAM)及び(64QAM,QPSK)
の3つの組合せについてのみスループット等の計算が行われ、他の組合せについては計算されない。このようにして演算負担の軽減が図られる。
(M1,M2)=(16QAM,16QAM),(16QAM,QPSK)及び(16QAM,64QAM)
のような組合せが得られる。基準ペアの第2ストリームの主候補(16QAM)を不変に維持し、第1ストリームの変調オーダを上下させると、
(M1,M2)=(16QAM,16QAM),(QPSK,16QAM)及び(64QAM,16QAM)
のような組合せが得られる。このように基準ペアの主候補の変調オーダを上下させることで、副候補を導出することができる。
SINR1' = SINR1(update2=0の場合)。
同様に、第1ストリームに関する繰り返し変数update1が1であった場合、第2ストリームの第3信号品質q3(2)が更新され、そうでなければ不変に維持される。
SINR2' = SINR2+ΔSINR2(update1=1の場合)
SINR2' = SINR2(update1=0の場合)。
SINRe(2)=(1−α2)×SINRMMSE(2)+α2×SINRfree ,0≦α2≦1。
係数α1が1の場合、第1ストリームの信号品質はSINRfree=|h1|2/σ2となり、これは他ストリーム干渉が無視できるような状況を表す。同様に、係数α2が1の場合、第2ストリームの信号品質はSINRfree=|h2|2/σ2となり、これも他ストリーム干渉が無視できるような状況を表す。図15に示されるステップ3では、このように良好な通信状況の場合に限って繰り返し変数update1及び/又はupdate2が1に設定され、共に1に設定されていた場合にのみ繰り返し計算が行われる(ステップ4)。このようにすることで、計算精度の不安定化に配慮しつつ高精度化を図ることができる。
52 データ変調方式選択部
54 SER計算部
56 補正値計算部
58 レート計算部
60 スループット計算部
62 合成部
111 変調方式セット決定部
Claims (26)
- MIMO方式及び適応変調チャネル符号化方式を使用する移動通信システムで使用される通信装置であって、
最尤推定法とは異なる信号検出法で決定されたストリーム毎の基準信号品質を算出する処理部と、
各ストリームについてデータ変調方式を決定する処理部と、
各ストリームの基準信号品質及びデータ変調方式から、ストリーム各々が他ストリームから受ける干渉量に応じた補正値を決定する処理部と、
或るストリームの基準信号品質及び補正値を加え、該或るストリームについてレート決定用信号品質を決定する処理部と、
前記レート決定用信号品質に対応するチャネル符号化率をストリーム毎に決定する処理部と、
を有し、決定されたデータ変調方式及びチャネル符号化方式は、後続のストリームの伝送に使用されることを特徴とする通信装置。 - 各ストリームのデータ変調方式の候補が、複数の選択肢の中から選択され、選択されたデータ変調方式について前記チャネル符号化率が決定され、
所定のデータ変調方式及びチャネル符号化率決定基準において最適な、各ストリームのデータ変調方式及びチャネル符号化率が決定される請求項1記載の通信装置。 - データ変調方式の前記複数の選択肢の中から、各ストリームの基準信号品質に対応する主候補が導出され、少なくとも該主候補について前記チャネル符号化率が決定される請求項2記載の通信装置。
- 前記主候補のレートと所定のレベルだけ異なるレートを有する副候補が、第1及び第2ストリーム各々について決定され、
前記第1及び第2ストリームのデータ変調方式の総ての可能な組合せの内、前記主候補又は前記副候補を含む所定の組合せについて、各ストリームのチャネル符号化率及びスループットが算出される請求項3記載の通信装置。 - 前記主候補又は前記副候補を含む所定の組合せは、
前記第1ストリームの主候補及び前記第2ストリームの主候補の組合せ、又は
前記第1ストリームの主候補のレートより高いレートを有する副候補及び前記第2ストリームの主候補のレートより低いレートを有する副候補の組合せ
を含む請求項4記載の通信装置。 - 前記最尤推定法とは異なる信号検出法が、最小二乗平均誤差(MMSE)法である請求項1記載の通信装置。
- ストリーム間干渉を無視できる場合の信号品質と前記基準信号品質との差分に比例するように、前記補正値が算出される請求項1乃至6の何れか1項に記載の通信装置。
- 前記補正値の算出に使用される比例係数は、ストリームの受ける干渉量のとり得る値に応じて予め決められている請求項7記載の通信装置。
- 前記最尤推定法とは異なる信号検出法が、ゼロフォーシング(ZF: Zero Forcing)法である又はQR分解を用いた最尤推定法(QRM−MLD)である請求項1記載の通信装置。
- 或るストリームについての前記レート決定用信号品質が所定値を越えた場合、前記或るストリームのデータ変調方式が変更される請求項1乃至9の何れか1項に記載の通信装置。
- 或るストリームについての前記レート決定用信号品質が所定値を越えた場合、前記或るストリームとは別のストリームのチャネル符号化率も変更される請求項10記載の通信装置。
- 前記補正値を導出するための干渉量は、各ストリームのシンボル誤り率(SER)又は希望信号電力対非希望電力比(SINR)及びデータ変調方式から導出される請求項1乃至11の何れか1項に記載の通信装置。
- 前記補正値を加算した基準信号品質を再度、基準信号品質として、補正値を繰り返し計算する請求項1乃至12の何れか1項に記載の通信装置。
- 前記補正値の値に応じて, 前記繰り返し処理の有無を判断することを特徴とする請求項13項に記載の通信装置。
- 請求項1記載の通信装置を備えたユーザ装置。
- 請求項1記載の通信装置を備えた基地局装置。
- MIMO方式及び適応変調チャネル符号化方式を使用する移動通信システムで使用される通信方法であって、
最尤推定法とは異なる信号検出法で決定されたストリーム毎の基準信号品質を算出するステップと、
各ストリームについてデータ変調方式を決定するステップと、
各ストリームの基準信号品質及びデータ変調方式から、ストリーム各々が他ストリームから受ける干渉量に応じた補正値を決定するステップと、
或るストリームの基準信号品質及び補正値を加え、該或るストリームについてレート決定用信号品質を決定するステップと、
前記レート決定用信号品質に対応するチャネル符号化率をストリーム毎に決定するステップと、
を有し、決定されたデータ変調方式及びチャネル符号化方式は、後続のストリームの伝送に使用される通信方法。 - 各ストリームのデータ変調方式の候補が、複数の選択肢の中から選択され、選択されたデータ変調方式について前記チャネル符号化率が決定され、
複数のストリームで達成可能なスループットが高くなるように、各ストリームのデータ変調方式及びチャネル符号化率が決定される請求項17記載の通信方法。 - データ変調方式の前記複数の選択肢の中から、各ストリームの基準信号品質に対応する主候補が導出され、少なくとも該主候補について前記チャネル符号化率が決定される請求項18記載の通信方法。
- 前記主候補のレートと所定のレベルだけ異なるレートを有する副候補が、第1及び第2ストリーム各々について決定され、
前記第1及び第2ストリームのデータ変調方式の総ての可能な組合せの内、前記主候補又は前記副候補を含む所定の組合せについて、各ストリームのチャネル符号化率及びスループットが算出される請求項19記載の通信方法。 - 前記主候補又は前記副候補を含む所定の組合せは、
前記第1ストリームの主候補及び前記第2ストリームの主候補の組合せ、又は
前記第1ストリームの主候補のレートより高いレートを有する副候補及び前記第2ストリームの主候補のレートより低いレートを有する副候補の組合せ
を含む請求項20記載の通信方法。 - 前記最尤推定法とは異なる信号検出法が、最小二乗平均誤差(MMSE)法である請求項17記載の通信方法。
- ストリーム間干渉を無視できる場合の信号品質と前記基準信号品質との差分に比例するように、前記補正値が算出される請求項17乃至22の何れか1項に記載の通信方法。
- 前記補正値の算出に使用される比例係数は、ストリームの受ける干渉量のとり得る値に応じて予め決められている請求項23記載の通信方法。
- 或るストリームについての前記レート決定用信号品質が所定値を越えた場合、前記或るストリームのデー変調方式が変更される請求項17乃至24の何れか1項に記載の通信方法。
- 或るストリームについての前記レート決定用信号品質が所定値を越えた場合、前記或るストリームとは別のストリームのチャネル符号化率も変更される請求項25記載の通信方法。
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