JP5282042B2 - マルチアンテナ受信機におけるインペアメント相関評価の方法と装置 - Google Patents
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Description
R^(ω,t)=X(ω,t)G^(ω,t)+Z^(ω,t)+N^(ω,t) 式(1)
として与えられる。ここで、X(ω,t)G^(ω,t)は受信信号の所望の信号成分に対応し、Z^(ω,t)は受信信号のインペアメント成分に対応し、N^(ω,t)は受信信号の熱/他のノイズ成分に対応する。2つのアンテナ20−1、20−2がある場合に関し、
R^(ω,t)=[R^1(ω,t),R^2(ω,t)]T,
G^(ω,t)=[G^1(ω,t),G^2(ω,t)]T,
Z^(ω,t)=[Z^1(ω,t),Z^2(ω,t)]T,
N^(ω,t)=[N^1(ω,t),N^2(ω,t)]Tである。一般に、R^(ω,t)はM×1のベクトルであり、そのm番目の要素はOFDM副搬送波周波数ω、OFDMシンボル時刻tについてのm番目の受信機アンテナでの受信信号である。上述のように、X(ω,t)はスカラ値をもつ所望の信号、Z^(ω,t)は複数の受信機アンテナにまたがる(相関のある)信号インペアメントの[M,1]ベクトルであり、N^(ω,t)は受信機における熱ノイズの[M,1]ベクトルである。
I^(ω,t)=Z^(ω,t)+N^(ω,t) 式(2)
として全体的なインペアメント項へとコンバインしても良い。
R^(ω,t)=X(ω,t)G^(ω,t)+I^(ω,t) 式(3)
のように表現しても良い。これにより、(合成)受信信号R^(ω,t)を所望の信号成分X(ω,t)G^(ω,t)とインペアメント成分I^(ω,t)として表現することができる。
Var(P(ω,t))=c・Var(X(ω,t)) 式(4)
のように、パイロット信号の共分散(Var)とデータシンボルとを関係させることにより決定される。ここで、スカラ値cはスケーリングファクタを表わしている。そのような計算は正規化されても良いし、さもなければ、トラフィックシンボルの共分散(電力)がパイロットシンボルの共分散(電力)の分数として表現されるように、1を基準としても良い。
D(ω,t)=E{I^(ω,t)・I^(ω,t)H} 式(5)
のように、M個の受信機アンテナにまたがる合成受信信号のインペアメント成分の共分散の評価を構築することができる。ここで、Hは転置ハミルトニアンを示し、太字の変数表記はマトリクスの値を示す。例えば、次元2×1のI^に対して、Dは2×2のマトリクスであり、E{・}は期待値関数である。即ち、インペアメント共分散マトリクスD(ω,t)は受信信号のインペアメント成分に対する複数のアンテナにまたがる相関の評価を表現している。この開示では、“インペアメント相関評価”としてD(ω,t)とこれと等価の表現とに言及する。
E{R^(ω,t)・R^(ω,t)H}=
G^(ω,t)・Var(X^(ω,t))・G^(ω,t)H+D(ω,t) ……(8)
のように表現される。共分散の表記に関して、受信信号の共分散マトリクスを
Q(ω,t)=E{R^(ω,t)・R^(ω,t)H} ……(9)
のように示しても良い。ここで、G^(ω,t)はM×M次元をもつ。式(9)から、ここでの検討のために、G^(ω,t)は、受信信号R^(ω,t)について複数のアンテナにまたがる受信信号相関評価を決定するための1つのアプローチを表わしている。
Q(ω,t)=dG^(ω,t)・G^(ω,t)H+D(ω,t) ……(10)
のように表現される。ここで、dは受信信号に対応する送信シンボルの平均分散である。dの値は、
d=βVar(X(t))+(1−β)Var(P(t)) ……(11)
のように表現される。ここで、βはデータシンボルX(t)である送信シンボルの部分を表現し、(1−β)はパイロットシンボルP(t)である送信シンボルの部分を表現している。それ故に、dの値は適切なトラフィック−パイロット・スケーリングを提供している。
D(ω,t)=Q(ω,t)−dG^(ω,t)・G^(ω,t)H ……(12)
のように表現される。式(12)から、インペアメント相関評価D(ω,t)は受信信号インペアメント相関評価Q(ω,t)とチャネル評価G^(ω,t)とから計算されることが分る。特に、チャネル評価は所望の信号相関評価dG^(ω,t)・G^(ω,t)Hを決定するのに用いられる。その評価はトラフィックとパイロットとの電力差に対してスケーリングされ、インペアメント相関評価は受信信号相関評価と所望の信号相関評価とから決定される。
のように受信信号相関評価器50によって容易に決定される。ここで、*は共役複素数を表わし、Kは注目するOFDMデータ副搬送波の総数を表わし、Lは注目するOFDMシンボル時間の総数を表わす。チャンクをベースにした処理に関し、インデックスkは注目するOFDMチャンク内に含まれるデータ副搬送波にわたるものであり、インデックスlはそのOFDMチャンク内に含まれるOFDMシンボル時間にわたるものである。
W^=G^(ω,t)1xM H・DMxM -1(ω,t) ……(14)
のように表現される。
Claims (30)
- 直交周波数分割多重(OFDM)の受信機(24)の複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)の間のインペアメント相関を評価する方法であって、前記方法は、
2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)各々で受信されるOFDM信号のパイロット副搬送波に基づいて、チャネル評価を生成する工程(100)と、
前記OFDM信号のデータ副搬送波に基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての受信信号相関の評価を決定する工程(102)と、
前記チャネル評価と前記受信信号相関の評価とに基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についてのインペアメント相関評価を計算する工程(104)とを有することを特徴とする方法。 - 前記受信信号相関の評価を決定し、前記インペアメント相関評価を計算することは、OFDMチャンクに基づいており、
各OFDMチャンクは数多くのOFDMシンボル時間に拡がり、数多くのOFDM副搬送波周波数に拡がることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記チャネル評価を生成することはOFDMチャンクに基づいていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- OFDMチャンクに基づいて、前記受信信号相関の評価を決定することは、OFDMチャンクにおける前記データ副搬送波を用いて該OFDMチャンクの受信信号相関の評価を決定することを含み、
OFDMチャンクに基づいて、前記インペアメント相関評価を計算することは、OFDMチャンクにおける前記データ副搬送波に対して決定された前記受信信号相関の評価に基づいて、該OFDMチャンクのインペアメント相関評価を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - OFDMチャンクにおける前記パイロット副搬送波を用いて該OFDMに対するチャネル評価を生成することにより、OFDMチャンクに基づいて、前記チャネル評価を生成する工程をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- OFDMチャンクについてのチャネル評価を、該OFDMチャンクにおけるパイロット副搬送波と1つ以上の別のOFDMチャンクからの1つ以上のパイロット副搬送波とを用いて生成することにより、或いは、2つ以上のOFDMチャンクにまたがるチャネル評価をコンバインすることにより、複数のOFDMチャンクにまたがるチャネル評価を生成する工程をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記OFDM信号のデータ副搬送波に基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての受信信号相関の評価を決定する工程(102)は、前記OFDM信号において注目する数多くのデータ副搬送波から取得した受信信号サンプルの関数として前記OFDM信号の共分散を決定する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記チャネル評価と前記受信信号相関の評価とに基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についてのインペアメント相関評価を計算する工程(104)は、前記チャネル評価に基づいて前記OFDM信号の所望の信号成分についての所望の信号相関評価を決定することと、前記受信信号相関の評価と前記所望の信号相関評価とに基づいて前記インペアメント相関評価を決定することを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記チャネル評価に基づいて所望の信号相関評価を決定することは、トラフィック送信電力とパイロット送信電力との差についての前記チャネル評価をスケーリングすることを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記OFDM信号において注目する数多くのデータ副搬送波から取得した受信信号サンプルの関数として前記OFDM信号の共分散を決定する工程は、注目する数多くのOFDMデータ副搬送波の周波数に関して、受信信号サンプルと対応する共役複素数との積を注目する数多くのOFDMシンボル時間にわたって足し合わせることを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記インペアメント相関評価の関数として、コンバイニング重みを生成し、前記OFDM信号から取得されたアンテナ固有の信号サンプルをコンバインする工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コンバインされたアンテナ固有の信号サンプルを、送信データのデコードと受信信号品質評価との内の少なくとも1つのためのコンバイン信号として処理する工程をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記OFDM信号はパイロット密度が10%以下である低密度のパイロット信号を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 直交周波数分割多重(OFDM)の受信機(24)の複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)の間のインペアメント相関を評価する受信機回路(10)であって、前記受信機回路は、1つ以上の処理回路を有し、
前記1つ以上の処理回路は、
2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)各々で受信されるOFDM信号のパイロット副搬送波に基づいて、チャネル評価を生成し、
前記OFDM信号のデータ副搬送波に基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての受信信号相関の評価を決定し、
前記チャネル評価と前記受信信号相関の評価とに基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についてのインペアメント相関評価を計算するように構成されていることを特徴とする受信機回路。 - 前記1つ以上の処理回路は、
前記受信信号相関の評価を決定するように構成された受信信号相関評価器(50)と、
前記インペアメント相関評価を計算するように構成されたインペアメント相関評価器(52)とを有することを特徴とする請求項14に記載の受信器回路。 - 前記1つ以上の処理回路は、
前記インペアメント相関評価の関数としてコンバイニング重みを生成するよう構成され、前記OFDM信号から取得されたアンテナ固有の信号サンプルをコンバインするために用いられるコンバイニング重み生成器(54)を含むことを特徴とする請求項14に記載の受信機回路。 - 前記受信機回路(10)はさらに、前記コンバインされたアンテナ固有の信号サンプルを、送信データのデコードと受信信号品質評価との内の少なくとも1つのためのコンバイン信号として処理するように構成された付加信号処理回路(34)を含むか、或は、該回路と関係していることを特徴とする請求項16に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)はさらに、前記受信信号相関の評価を決定し、OFDMチャンクに基づいて前記インペアメント相関評価を計算するよう構成されており、
各OFDMチャンクは数多くのOFDMシンボル時間に拡がり、数多くのOFDM副搬送波周波数に拡がることを特徴とする請求項14に記載の受信機回路。 - 前記チャネル評価はOFDMチャンクに基づいて生成されることを特徴とする請求項18に記載の受信機回路。
- OFDMチャンクに基づいて、前記受信信号相関の評価を決定することは、OFDMチャンクにおける前記データ副搬送波を用いて該OFDMチャンクの受信信号相関の評価を決定することを含み、
OFDMチャンクに基づいて、前記インペアメント相関評価を計算することは、OFDMチャンクにおける前記データ副搬送波に対して決定された前記受信信号相関の評価に基づいて、該OFDMチャンクのインペアメント相関評価を決定することを含むことを特徴とする請求項18に記載の受信機回路。 - 前記受信機回路(10)は、OFDMチャンクにおける前記パイロット副搬送波を用いて該OFDMチャンクに対するチャネル評価を生成することにより、OFDMチャンクに基づいて前記チャネル評価を生成するように構成されていることを特徴とする請求項20に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)は、OFDMチャンクについてのチャネル評価を、該OFDMチャンクにおけるパイロット副搬送波と1つ以上の別のOFDMチャンクからの1つ以上のパイロット副搬送波とを用いて生成することにより、或は、2つ以上のOFDMチャンクにまたがるチャネル評価をコンバインすることにより、複数のOFDMチャンクにまたがるチャネル評価を生成するよう構成されていることを特徴とする請求項20に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)は、前記OFDM信号において注目する数多くのデータ副搬送波から取得した受信信号サンプルの関数として前記OFDM信号の共分散を決定することにより、前記OFDM信号のデータ副搬送波に基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての受信信号相関の評価を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項14に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)は、前記チャネル評価に基づいて前記OFDM信号の所望の信号成分についての所望の信号相関評価を決定し、前記受信信号相関の評価と前記所望の信号相関評価とに基づいて前記インペアメント相関評価を決定することにより、前記チャネル評価と前記受信信号相関の評価とに基づいて、前記複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についてのインペアメント相関評価を計算するよう構成されていることを特徴とする請求項23に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)は、前記チャネル評価から前記所望の信号相関評価を決定することの一部として、トラフィック送信電力とパイロット送信電力との差についての前記チャネル評価をスケーリングするように構成されていることを特徴とする請求項24に記載の受信機回路。
- 前記受信機回路(10)は、注目する数多くのOFDMデータ副搬送波の周波数に関して、受信信号サンプルと対応する共役複素数との積を注目する数多くのOFDMシンボル時間にわたって足し合わせることにより、前記OFDM信号において注目する数多くのデータ副搬送波から取得した受信信号サンプルの関数として前記OFDM信号の共分散を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項23に記載の受信機回路。
- 前記OFDM信号はパイロット密度が10%以下である低密度のパイロット信号を有することを特徴とする請求項14に記載の受信機回路。
- 請求項14に記載の受信機回路(10)を含むことを特徴とする無線通信デバイス(12)。
- 2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)各々でOFDM信号を受信する直交周波数分割多重(OFDM)の受信機(24)の複数の受信機アンテナ(20−1,20−2)の間のインペアメント相関を評価する方法であって、前記方法は、
前記OFDM信号のパイロット副搬送波に基づいて、前記2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)各々で受信される前記OFDM信号についてのチャネル評価を生成する工程(100)と、
前記OFDM信号のデータ副搬送波に基づいて、前記2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての受信信号相関の評価を決定する工程(102)と、
前記チャネル評価に基づいて、前記2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についての所望の信号相関評価を決定する工程(104)と、
前記受信信号相関の評価と前記所望の信号相関評価とに基づいて、前記2つ以上の受信機アンテナ(20−1,20−2)にまたがる前記OFDM信号についてのインペアメント相関評価を決定する工程(104)とを有することを特徴とする方法。 - OFDMチャンクに基づいて前記所望の信号相関評価を決定することを特徴とする請求項29に記載の方法。
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