JP5361872B2 - 無線受信装置、無線送信装置及びフィードバック方法 - Google Patents

無線受信装置、無線送信装置及びフィードバック方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線受信装置、無線送信装置及びフィードバック方法に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)の下りリンクにおけるセルスループットを改善する技術として、周波数スケジューリング(マルチユーザスケジューリング)がある。各端末は複数のサブキャリアのグループ毎(以下、「RB(Resource Block)」という)のSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)に基づいて決定されるCQI(Channel Quality Indicator)を基地局にフィードバックし、基地局はこれらのCQIを使って各端末に通信リソースを割り当てる。
基地局は、より高いCQIをフィードバックした端末に優先的に通信リソースを割り当てる。このため、端末数が増大するほど、高いCQIをフィードバックする端末数が増大するので、セルスループット(ピークデータレート、周波数利用効率)が改善することになる。CQIフィードバック方法には、Best−M報告と呼ばれる方法がある。
図1にBest−M報告の概要を示す。Best−M報告では、送信帯域全体(NRB)の平均CQI(Xビットで表現)と、CQIレベルの高い上位M個のRBに対応するCQI(各RBのCQIをYビットで表現)と、選択したRBの位置(logNRB)ビットで表現)とをフィードバックする。これにより、合計X+YM+logNRB)ビットをフィードバックする。なお、上位M個のCQIの量子化ビット数Yは平均CQIからの差分値で表現する。また、送信帯域に関係なく一定の量子化ビット数Xビットで平均CQIを表現する。
図2にBest−M報告によるCQIフィードバックフォーマットを示す。ここでは、X=5ビット、Y=3ビット、M=5の場合を示している。基地局は、Best−M報告によるフィードバック情報を復調し、RB毎のCQIを再生する。
3GPP, R1-062954, LG Electronics, "Analysis on DCT based CQI reporting Scheme"
しかしながら、端末に割り当てられる送信帯域幅が異なると、平均CQIの取り得る範囲(変動幅)も異なってしまう。図3に送信帯域幅と平均CQIの変動幅との関係を示す。図3Aは送信帯域幅が5MHz(25RB)のときを示し、図3Bは送信帯域幅が10MHz(50RB)のときを示している。図中点線で示した範囲が平均CQIの変動幅となり、送信帯域幅が狭い方が平均CQIの変動幅が大きくなる。
すなわち、平均CQIの変動幅が大きくても、平均CQIを表すビット数はXビットとして限られているため、平均CQIを量子化するとその精度が低下してしまう。一方、平均CQIの変動幅が小さければ、その平均CQIを量子化してもその精度は極端に低下しない。このように、送信帯域幅が異なると、平均CQIの変動幅も異なり、平均CQIのフィードバック精度に差が生じてしまう。
本発明の目的は、送信帯域幅が異なる場合でも、平均CQIのフィードバック精度を均等に保証する無線受信装置、無線送信装置及びフィードバック方法を提供することである。
本発明の無線受信装置は、パイロット信号を受信する受信手段と、受信した前記パイロット信号を用いて、受信信号の受信品質を推定する推定手段と、前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、前記フィードバック情報を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線送信装置は、受信品質を送信帯域幅で平均化して求められた平均CQIを含むフィードバック情報を受信する受信手段と、前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数に基づいて、フィードバック情報を復調するフィードバック情報復調手段と、を具備する構成を採る。
本発明のフィードバック方法は、パイロット信号を受信する受信工程と、受信した前記パイロット信号を用いて、受信信号の受信品質を推定する推定工程と、前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成工程と、前記フィードバック情報を送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明のフィードバック方法は、複数のアンテナから送信されたパイロット信号を複数のアンテナを介して受信する受信工程と、受信した前記パイロット信号を用いて、ストリーム毎の受信信号の受信品質を推定する推定工程と、各ストリームの前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた各ストリームの平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成工程と、前記フィードバック情報を送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、送信帯域幅が異なる場合でも、平均CQIのフィードバック精度を均等に保証することができる。
Best−M報告の概要を示す図 Best−M報告によるCQIフィードバックフォーマットを示す図 送信帯域幅と平均CQIの変動幅との関係を示す図 本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係るフィードバックテーブルを示す図 SINRをCQIに変換する様子を示す図 本発明の実施の形態1に係る送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態2に係るフィードバックテーブルを示す図 本発明の実施の形態2に係る送信装置の構成を示すブロック図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図4は、本発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図である。無線受信部102は、アンテナ101を介して受信した信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、受信信号のうちパイロット信号をチャネル推定部103に出力し、受信信号のうちデータ信号をデータ復調部104に出力する。
チャネル推定部103は、無線受信部102から出力されたパイロット信号を用いて、RB毎のチャネル推定値とSINRを求め、求めたチャネル推定値をデータ復調部104に出力し、SINRをフィードバック情報生成部107に出力する。
データ復調部104は、チャネル推定部103から出力されたチャネル推定値を用いて、無線受信部102から出力されたデータ信号の位相歪みを補正し、位相歪みを補正した変調シンボルから軟判定ビットに変換し、データ復号部105に出力する。データ復号部105は、データ復調部104から出力された軟判定ビットをチャネル復号し、送信データを復元する。
送信帯域情報記憶部106は、自装置に割り当てられた送信帯域幅を記憶し、記憶した送信帯域幅をフィードバック情報生成部107に通知する。送信帯域幅は報知チャネル(Broadcast Channel)などによって通知される。
フィードバック情報生成部107は、チャネル推定部103から出力されたRB毎のSINRを、対応するCQIに変換する。また、フィードバック情報生成部107は、送信帯域情報記憶部106から通知された送信帯域幅に応じて決められた量子化ビット数でフィードバック情報を生成し、無線送信部108に出力する。なお、フィードバック情報生成部107の詳細については後述する。
無線送信部108は、フィードバック情報生成部107から出力されたフィードバック情報をアップコンバートし、アンテナ101から送信する。
次に、上述したフィードバック情報生成部107におけるフィードバック情報の生成について詳細に説明する。フィードバック情報生成部107は、図5に示すようなフィードバックテーブルを備えているものとする。このフィードバックテーブルは、送信帯域幅が広いほど平均CQIの量子化ビット数Xを減少させている。ただし、ここでは、20MHz(100RB)以上では同一の量子化ビット数とする。
図5において、5MHz(25RB)の平均CQIを5ビット、10MHz(50RB)の平均CQIを4ビット、20MHz(100RB)の平均CQIを3ビット、40MHz(200RB)の平均CQIを3ビットとしている。このような値を設定したのは、送信帯域幅が広いほど、平均化の対象となるサンプル数(ここではRB数)が多くなるため、周波数ダイバーシチ効果が増大し、平均CQIの変動幅が小さくなるからである。なお、フィードバックするCQI数Mを5とし、上位M個のCQIの量子化ビット数Yを3ビットとする。
フィードバック情報生成部107は、図6に示すように、図5に示したフィードバックテーブルの量子化ビット数に従って、RB毎に平均したSINRをCQIに変換する。また、フィードバック情報生成部107は、RB毎のSINRから送信帯域全体の平均SINRを求め、図5のフィードバックテーブルの量子化ビット数に従って、平均SINRをCQI変換する。そして、フィードバック情報を生成する。
図7は、本発明の実施の形態1に係る送信装置の構成を示すブロック図である。無線受信部202は、受信装置からフィードバックされたフィードバック情報をアンテナ201
を介して受信し、受信したフィードバック情報をベースバンド信号にダウンコンバートし、フィードバック情報復調部203に出力する。
フィードバック情報復調部203は、図4に示した受信装置のフィードバック情報生成部107が備えるフィードバックテーブルと同じフィードバックテーブルを備え、無線受信部202から出力されたフィードバック情報をフィードバックテーブルに基づいて復調し、CQI(チャネル符号化率及び変調レベル)を取得する。ちなみに、フィードバック情報復調部203は、通信中の受信装置に割り当てた送信帯域幅情報を有している。取得したチャネル符号化率は符号化部204に出力され、変調レベルは変調部205に出力される。なお、フィードバック情報復調部203の詳細については後述する。
符号化部204は、入力される各送信データをフィードバック情報復調部203から出力されたチャネル符号化率で符号化し、符号化データを変調部205に出力する。変調部205は、符号化部204から出力された符号化データをフィードバック情報復調部203から出力された変調レベルで変調し、変調シンボルを無線送信部206に出力する。
無線送信部206は、変調部205から出力された変調シンボルをアップコンバートし、アンテナ201から送信する。
次に、上述したフィードバック情報復調部203におけるフィードバック情報の復調について詳細に説明する。フィードバック情報復調部203は、図5に示したフィードバックテーブルを備えている。
送信帯域幅毎に平均CQIの量子化ビット数が異なるため、フィードバック情報復調部203は、フィードバックテーブルを参照し、受信装置と送信装置との間で共有している送信帯域幅情報に従って、平均CQIの量子化ビット数X、フィードバックされるCQI数M、そのCQIの量子化ビット数Yを取得する。フィードバック情報復調部203は、取得したX、M、Yに基づいて、フィードバック情報を復調し、送信ウェイトとCQI(チャネル符号化率及び変調レベル)を取得する。図5に示したフィードバックテーブルによれば、X=5〜3、M=5、Y=3である。
このように実施の形態1によれば、送信帯域幅が広いほど、平均CQIの量子化ビット数を低減することにより、平均CQIの変動幅が狭いほど、量子化ビット数を少なくすることになり、送信帯域幅にかかわらず、平均CQIのフィードバック精度を均等に保証することができる。また、フィードバック量を低減することができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、SISO(Single Input Single Output)の場合について説明したが、本発明の実施の形態2では、MIMO(Multiple Input Multiple Output)の場合について説明する。
図8は、本発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、アンテナを2本として説明する。ただし、実施の形態1の図4と共通する部分には、図4と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、アンテナを2本としたことにより、同一機能を有するブロックが重複する場合には、それぞれに枝番を付したが、特に断らない限り、枝番毎の差異はない。
無線受信部102−1、102−2は、対応するアンテナ101−1、101−2を介して受信した信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、受信信号のうちデータ信号をMIMO復調部303に出力し、受信信号のうちパイロット信号をチャネル推定部30
1に出力する。
チャネル推定部301は、無線受信部102−1、102−2から出力されたパイロット信号を用いて、RB毎のチャネル推定値とSINRをそれぞれ各ストリームについて求め、求めたSINRをフィードバック情報生成部302に出力し、チャネル推定値をMIMO復調部303に出力する。
フィードバック情報生成部302は、チャネル推定部301から出力されたRB毎のSINRを、各ストリームについて対応するCQIに変換する。また、フィードバック情報生成部302は、送信帯域情報記憶部106から通知された送信帯域幅に応じて決められた量子化ビット数でCQIフィードバック情報を生成し、無線送信部108に出力する。なお、フィードバック情報生成部302の詳細については後述する。
MIMO復調部303は、チャネル推定部301から出力されたチャネル推定値を用いて、無線受信部102−1、102−2から出力されたデータ信号をストリーム毎に分離する。分離したストリームはそれぞれデータ復調部104−1、104−2に出力される。
次に、上述したフィードバック情報生成部302におけるフィードバック情報の生成について詳細に説明する。フィードバック情報生成部302は、図9に示すように、第1ストリームについては、送信帯域幅が広いほど平均CQIの量子化ビット数Xを減少させ、第2ストリームについては、平均CQIを第1ストリームの平均CQIとの差分で表し、かつ、送信帯域幅が広いほど差分を表すビット数Xdを減少させるフィードバックビットテーブルを備えている。ただし、ここでは、第1ストリームの平均CQIについては、20MHz(100RB)以上では同一の量子化ビット数とし、第2ストリームの平均CQIについては、20MHz(100RB)以上では0ビットとする。
図9において、第1ストリームについては、5MHz(25RB)の平均CQIを5ビット、10MHz(50RB)の平均CQIを4ビット、20MHz(100RB)の平均CQIを3ビット、40MHz(200RB)の平均CQIを3ビットとしている。また、第2ストリームについては、5MHz(25RB)の差分を3ビット、10MHz(50RB)の差分を2ビットとしている。このような値に設定したのは、送信帯域幅が広いほど、平均化の対象となるサンプル数(ここではRB数)が多くなり、周波数ダイバーシチ効果が改善するため、各ストリームの平均CQIの差が小さくなるからである。なお、フィードバックするCQI数Mを5とし、上位M個のCQIの量子化ビット数Yを3ビットとする。
フィードバック情報生成部302は、図9に示したフィードバックテーブルに基づいて、送信帯域幅に応じた第1ストリームの平均CQIの量子化ビット数及び第2ストリームの差分の量子化ビット数を取得する。また、フィードバック情報生成部302は、各ストリームについて、RB毎のSINRから送信帯域全体の平均SINRを求め、求めた平均SINRと上位M個のRBのSINRとを、取得した量子化ビット数でCQIに変換する。そして、フィードバック情報を生成する。
図10は、本発明の実施の形態2に係る送信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、アンテナを2本として説明する。ただし、実施の形態1の図7と共通する部分には、図7と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、アンテナを2本としたことにより、同一機能を有するブロックが重複する場合には、それぞれに枝番を付したが、特に断らない限り、枝番毎の差異はない。
フィードバック情報復調部401は、図8に示した受信装置のフィードバック情報生成部302が備えるフィードバックビットテーブルと同じフィードバックビットテーブルを備え、無線受信部202から出力されたフィードバック情報をフィードバックテーブルに基づいて復調し、送信ウェイトとCQI(チャネル符号化率及び変調レベル)を取得する。取得したチャネル符号化率は符号化部204−1、204−2に出力され、変調レベルは変調部205−1、205−2に出力される。なお、フィードバック情報復調部401の詳細については後述する。
MIMO多重部402は、変調部205−1、205−2から出力された変調シンボルを送信ストリームに変換し、全ての送信ストリームを多重して無線送信部206−1、206−2に出力する。
次に、上述したフィードバック情報復調部401におけるフィードバック情報の復調について詳細に説明する。フィードバック情報復調部401は、図9に示したフィードバックビットテーブルを備えている。
送信帯域幅毎に各ストリームの平均CQIの量子化ビット数が異なるため、フィードバック情報復調部401は、フィードバックテーブルを参照し、第1ストリームの平均CQIの量子化ビット数X、第2ストリームの差分の量子化ビット数Xd、フィードバックされるCQI数M、そのCQIの量子化ビット数Yを取得する。フィードバック情報復調部401は、取得した量子化ビット数に基づいて、フィードバック情報を復調し、送信ウェイトとCQI(チャネル符号化率及び変調レベル)を取得する。
このように実施の形態2によれば、送信帯域幅が広いほど、各ストリームにおける平均CQIの量子化ビット数を低減することにより、平均CQIの変動幅が狭いほど、量子化ビット数を少なくすることになり、送信帯域幅にかかわらず、平均CQIのフィードバック精度を均等に保証することができる。また、フィードバック量を低減することができる。
なお、本実施の形態では、アンテナ本数が2本の場合について説明したが、本発明はアンテナ本数に限定されるものではない。
なお、上記各実施の形態では、受信装置が送信帯域幅を取得する方法として、送信帯域幅情報を含む報知チャネルを受信して取得する場合について説明したが、通信中に送信帯域幅を変更可能なシステムでは、より短い送信間隔(10msec以下)の制御チャネルによって取得するようにしてもよい。また、送信装置及び受信装置間で予め送信帯域幅が決められているシステムでは、シグナリングによる通知は特に必要ない。
また、上記各実施の形態では、CQIフィードバック方法としてBest−M報告を例に挙げ、送信帯域全体の品質を表す指標として平均CQIを用いて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、CQIフィードバック方法としてDCT報告を用い、送信帯域全体の品質を表す指標としてDC成分を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、送信帯域幅が広がるにつれて、RB数(チャネルの品質を表現するサンプル数)が増大する場合について説明したが、送信帯域が一定の場合でも、RB数を変更するようにしてもよい。例えば、複数のRBをグループ化して、全送信帯域におけるサンプル数を変化させるなどである
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
なお、上記実施の形態ではアンテナとして説明したが、本発明はアンテナポート(antenna port)でも同様に適用できる。
アンテナポートとは、1本または複数の物理アンテナから構成される、論理的なアンテナを指す。すなわち、アンテナポートは必ずしも1本の物理アンテナを指すとは限らず、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナ等を指すことがある。
例えば3GPP LTEにおいては、アンテナポートが何本の物理アンテナから構成されるかは規定されず、基地局が異なる参照信号(Reference signal)を送信できる最小単位として規定されている。
また、アンテナポートはプリコーディングベクトル(Precoding vector)の重み付けを乗算する最小単位として規定されることもある。
2008年4月18日出願の特願2008−109294の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線受信装置、無線送信装置及びフィードバック方法は、例えば、移動通通信システム等に適用できる。

Claims (9)

  1. パイロット信号を受信する受信手段と、
    受信した前記パイロット信号を用いて、受信信号の受信品質を推定する推定手段と、
    前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
    前記フィードバック情報を送信する送信手段と、
    を具備する無線受信装置。
  2. 前記フィードバック情報生成手段は、送信帯域幅が広いほど、量子化ビット数の減少幅を小さくする請求項1に記載の無線受信装置。
  3. 受信品質を送信帯域幅で平均化して求められた平均CQIを含むフィードバック情報を受信する受信手段と、
    前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数に基づいて、フィードバック情報を復調するフィードバック情報復調手段と、
    を具備する無線送信装置。
  4. 複数のアンテナから送信されたパイロット信号を複数のアンテナを介して受信する受信手段と、
    受信した前記パイロット信号を用いて、ストリーム毎の受信信号の受信品質を推定する推定手段と、
    各ストリームの前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた各ストリームの平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成手段と、
    前記フィードバック情報を送信する送信手段と、
    を具備する無線受信装置。
  5. 前記フィードバック情報生成手段は、第2ストリーム以降の平均CQIを第1ストリームの平均CQIとの差分によって表し、前記差分を前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化する請求項4に記載の無線受信装置。
  6. 前記フィードバック情報生成手段は、送信帯域幅が広いほど、前記差分を量子化する量子化ビット数の減少幅を小さくする請求項5に記載の無線受信装置。
  7. ストリーム毎の受信品質を送信帯域幅で平均化して求められた各ストリームの平均CQIを含むフィードバック情報を受信する受信手段と、
    前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数に基づいて、フィードバック情報を復調するフィードバック情報復調手段と、
    を具備する無線送信装置。
  8. パイロット信号を受信する受信工程と、
    受信した前記パイロット信号を用いて、受信信号の受信品質を推定する推定工程と、
    前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成工程と、
    前記フィードバック情報を送信する送信工程と、
    を具備するフィードバック方法。
  9. 複数のアンテナから送信されたパイロット信号を複数のアンテナを介して受信する受信工程と、
    受信した前記パイロット信号を用いて、ストリーム毎の受信信号の受信品質を推定する推定工程と、
    各ストリームの前記受信品質を送信帯域幅で平均化して平均CQIを求め、求めた各ストリームの平均CQIを前記送信帯域幅が広いほど少ない量子化ビット数で量子化してフィードバック情報を生成するフィードバック情報生成工程と、
    前記フィードバック情報を送信する送信工程と、
    を具備するフィードバック方法。
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