JP5462245B2 - 無線受信器における干渉の効率的推定のための方法と装置 - Google Patents
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Description
として計算することにより、G−Rake受信器は、関心のある受信信号で色のついた干渉を白くする障害共分散行列を使用する。上記の表現で、hは純チャネル応答ベクトルであり、hの各要素は、無線チャネルと、同じく送信器パルス整形フィルタと受信器パルス整形フィルタとを含む、信号送信器とひとつの受信器フィンガとの間の全体的伝搬チャネル応答を表わす。
ここで、Ecは自己セル基地局のチップ当り送信した平均エネルギであり、N0は白色雑音の片側電力スペクトル密度であり、Ec jはj番目の他セル基地局によるチップ当り送信した平均エネルギであり、RIは自己セル干渉をモデルにする共分散行列であり、Rnはパルス整形フィルタを通った白色雑音をモデルにし、R0 jはj番目の他セルからの他セル干渉をモデルにする共分散行列である。当業者には当然のことであるが、もし良性信号項を減算する−例えば、RI=RO 0−hhHということを仮定すれば、式(2)の第二式は、他セル干渉に使用したものと類似の方法で自己セル干渉項を計算できる、ということを実証する。他セル干渉を明示的にモデルとしない、即ち、他セル干渉R0 jを白色雑音としてモデルにする実際の受信器実装では、RIの計算は、パラメトリックG−Rake受信器動作の全体的複雑さに大きく関与する。言い換えれば、RIの計算の効率を改善することは、パラメトリックG−Rake受信器の信号処理の複雑さを削減し、他の受信器タスクのための計算資源を自由にする。他セル干渉(RO j)を明示的にモデルとする場合の受信器では、他セル干渉行列の計算は、受信器の複雑さに同様に影響する。それ故、これらの計算の効率を改善することは、同様に利点のあることである。
ここで、g l はl番目の媒体チャネル係数を表わし、dkはk番目のフィンガ遅延であり、τjはj番目のチャネル遅延であり、TcはCDMAチップ幅であり、Rp(*)は受信パルス整形フィルタの自己相関である。(もし送信パルス・フィルタと受信パルス・フィルタが同じでないなら、Rp(*)には送信パルス・フィルタと受信パルス・フィルタの畳み込みを含むことに注意されたい。)媒体チャネル係数glは、送信と受信フィルタの応答を含む純チャネル係数と異なり、無線チャネルのみの応答を表わす。
ここでΔ1=d1−τlかつΔ2=d2−τqかつ
Rpp(Δ1−Δ2)=Σm=-∞ ∞Rp(Δ1−mTc)Rp *(Δ2−mTc)
Rpp(*)は事前に計算可能であり、これによって、式(1)の信号処理の実装は数回のテーブル・ルックアップと一回の乗算に削減するように、計算実行時間を節約する。しかしながら、それはΔ1とΔ2との差異にのみならず、本差異がどのサンプル位相で起こるかに依存するので、Rpp(*)のテーブル・ルックアップはいくらか複雑である。また、Rpp(*)は対称でないので、ルックアップ・テーブル入力を選択する場合、正および負の遅延差を考慮しなければならない。
式(2)は式(1)に与えた式に類似性を持ち、Rpp(*)に等価な(そして置換する)R(n1、n2)を有するが、Rp(*)の積の和を伴うもっと複雑な表現を含む。制限された受信条件−即ち、伝搬チャネルの最小時間分散−の下では、R(n1、n2)とRp(*)のルックアップ・テーブルは数個のCDMA拡散チップに及ぶ必要があるのみである。受け入れ可能な性能を生み出すためには、しかしながら、式(2)はチャネル条件の範囲にわたって良好な性能を必ずしも生み出さず、未だ重大な計算上の複雑さを引き起こす。
もしm=0の項を含むように第一の総和を変更するなら、式(6)は次式のように書き直すことができる。
最右項、h(d1)h(d2)*は、測定した純チャネル応答データより容易に計算される。残りの項を計算する効率的な方法がCairnsの出願で提示され、障害行列項を計算する時間領域畳み込み技術(および周波数領域等価物)を含んでいる。
ここでBは変換行列である。Bの(i、j)要素は次式で与えられる。
ここで、RTX/RX(λ)は、λで評価した送信と受信フィルタの畳み込みである(diとτjを式(3)と連結して上記で定めた)。
この式には幾つかの干渉関与がある。送信アンテナ1(RI、1)からの干渉関与、送信アンテナ2(RI、2)からもう一つの関与、および、最も一般的な場合では、アンテナ間関与(RI、X)がある。
上記の式で、全ての受信アンテナのフィンガに処理遅延(dj)の共通集合を使用する。送信アンテナ1、送信アンテナ2からの干渉関与、またはアンテナ間関与それぞれに対応して、下添字Sは1,2またはXであり得る。上添字a1とb2は、純チャネル係数は、どちらの受信アンテナに対応するのかを示す。2個の受信アンテナを有する2分岐受信器では、これらの上添字1または2のどちらかの値をとってもよい。
この式には、3個のサブ行列、R11 I,S、R22 I,SおよびR12 I,Sを計算する必要がある。これらの中で、二つ(R11 I,SおよびR22 I,S)は共役対称であり、その結果、これらの行列の上部の三角形部分の要素のみを計算する必要がある。
この式で、Ks a1a2(Δ)は次式が与える干渉関数である。
ここで、Δ=d1−d2である。(切り捨てた)合計は、畳み込みと類似であり、従って、時間または周波数領域のどちらかにおける畳み込み動作として効率的に実装できる。
に単純化され、式(11)−式(14)の下添字Sを無視することができる。当業者は当然のことと考えるであろうが、更なる単純化は、単一入力単一出力(SISO)システムで起こる。この場合、a1=a2=1であり、干渉行列は単純にRI=R11 Iである。
ここで、x1 pilot(k)はアンテナ1の逆拡散パイロット・シンボルのベクトルであり、s(k)は、k番目のシンボル区間の間に送信する既知のパイロット・シンボルである。図4に示していないが、純チャネル係数推定値を平滑化してもよく、即ち、例えば、指数関数フィルタを使用して、幾つかのタイム・スロットにわたってフィルタをかけてもよい。例えば、スロットnでのアンテナ1に対する平滑化した純チャネル係数推定値は、次式により獲得してもよい。
ここで、0≦λ≦1である。幾つかの実施形態では、選択的にフィルタリングを適用する。例えば、ドップラ拡散周波数推定器の使用によりフィルタリングの活性化を制御してもよい。それ故、幾つかの実施形態では、ドップラ拡散周波数が低いなら、フィルタリングを動作可能にできる。あるいは、もしドップラ拡散周波数が高いなら、フィルタリングを停止できる。その他の実施形態では、純チャネル係数を平滑化する。
K11(m)∀m∈{−Δmax,(−Δmax+1),...,0}
K22(m)∀m∈{−Δmax,(−Δmax+1),...,0}
K12(m)∀m∈{−Δmax,(−Δmax+1),...,Δmax}
当業者には当然のことであるが、干渉関数K11(m)およびK22(m)は対象であり、その結果、丁度−Δmaxから0の範囲に対して値を計算することができる。
(b)j=iに設定
(c)遅延差Δ=di−djを計算
(d)Ryy I (i、j)=Kyy(Δ)−hy(di)(hy(dj))*
かつRyy I (i、j)=(Ryy I (i、j))*
とする。
(f)もしj<=Nなら、ステップ(c)に戻る。
(h)もしi<=Nなら、ステップ(b)に戻る。
同様に、以下により干渉サブ行列R12 Iを計算してもよい。
(b)j=0に設定
(c)遅延差Δ=di−djを計算
(d)RI 12(i、j)=K12(Δ)−h1(di)(h2(dj))*とする。
(f)もしj<=Nなら、ステップ(c)に戻る。
(h)もしi<=Nなら、ステップ(b)に戻る。
もし式(11)の合計がこれらの入力の各々に拡大されるなら、干渉行列は次の構造を持つということがすぐに明らかになる。
ここで、9個だけ一意的な行列要素がある。これらの要素は次式で与えられる。
式(19)と式(20)から、実質的に平坦なチャネルに対する干渉行列を計算することが、きわめて直接的になる。
半チップ間隔で配置した5個のフィンガの場合には、式(19)と式(20)の式を使用して、干渉サブ行列R11 I,S、R22 I,SおよびR12 I,Sを計算する。次に、式(12)により、これらのサブ行列を干渉行列RI,Sに合成する。その他の場合には、上記で説明した一般的扱い方を使用して、同様の方程式を誘導できる可能性がある。
Claims (15)
- 無線チャネル上で受信したCDMA信号を処理するための干渉抑圧CDMA受信器における障害のパラメトリックモデリングで使用するための自己セルの障害共分散行列を決定する方法であって、
受信CDMA信号を処理するために複数の処理遅延を選択するステップと、
処理遅延の各々のために純チャネル係数を推定するステップと、
受信信号のために伝搬媒体チャネル応答を推定することなしに、純チャネル係数と処理遅延との関数として処理遅延のための自己セルの障害共分散行列を計算するステップと、
受信CDMA信号のためのチャネル応答が実質的に平坦であるかどうかを判定するステップとを有し、
前記受信CDMA信号を処理するために複数の処理遅延を選択するステップには、
チャネル応答が実質的に平坦でない場合には、任意の2個の処理遅延の間の遅延差が受信CDMA信号のチップ幅の整数倍となるように前記処理遅延を選択するステップと、
チャネル応答が実質的に平坦である場合には、一つ以上の処理遅延対間の遅延差がチップ幅より小さいように処理遅延を選択するステップとを含み、
実質的に平坦なチャネル応答が、単一の支配的遅延または低い遅延拡散またはそれら両方を持つチャネル応答であることを特徴とする方法。 - 前記処理遅延のために自己セルの障害共分散行列を計算するステップには、各処理遅延対のための純チャネル係数と前記対間の遅延差との関数として、自己セルの障害共分散行列の一つ以上の入力を計算するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 遅延差の範囲を超えて遅延差の関数として定めた干渉関数のための値を計算するステップを更に有し、
前記処理遅延のために自己セルの障害共分散行列を計算するステップには、各処理遅延対のための純チャネル係数と、前記対間の遅延差に対応する干渉関数値との関数として、前記処理遅延対のための行列入力を計算するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記干渉関数のために値を計算するステップには、干渉関数値を獲得するために純チャネル係数を使用して畳み込み動作を実行するステップと、自己セルの障害共分散行列を計算することで使用するために干渉値を蓄積するステップとを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記各処理遅延にために純チャネル係数を推定するステップには、受信パイロット・シンボルの関数としてチャネル係数を推定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記各処理遅延にために純チャネル係数を推定するステップには、純チャネル係数の一つ、または純チャネル係数の積を平滑化するステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記各処理遅延にために純チャネル係数を推定するステップには、受信CDMA信号のためのドップラ拡散周波数推定値が所定の閾値を超える場合には、純チャネル係数を選択的に平滑化するステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 無線チャネル上で受信した受信CDMA信号のために単一障害のパラメトリックモデリングのための受信器回路であって、
一つ以上の処理回路を備える受信器回路が、
受信CDMA信号を処理するために複数の処理遅延を選択し、
処理遅延の各々のために純チャネル係数を推定し、
受信信号のために伝搬媒体チャネル応答を推定することなしに、純チャネル係数と処理遅延との関数として、処理遅延のための自己セルの障害共分散行列を計算し、
受信CDMA信号のためのチャネル応答が実質的に平坦であるかどうかを判定する
ように構成され、
チャネル応答が実質的に平坦でない場合には、任意の2個の処理遅延の間の遅延差が受信CDMA信号のチップ幅の整数倍となるように処理遅延を選択し、
チャネル応答が実質的に平坦である場合には、一つ以上の処理遅延対間の遅延差がチップ幅より小さいように処理遅延を選択する
ことにより、受信CDMA信号を処理するために複数の処理遅延を選択するように、前記一つ以上の処理回路が更に構成され、
実質的に平坦なチャネル応答が、単一の支配的遅延または低い遅延拡散またはそれら両方を持つチャネル応答であるように構成されていることを特徴とする受信器回路。 - 各処理遅延対の純チャネル係数と前記対間の遅延差との関数として、自己セルの障害共分散行列のために一つ以上の入力を計算することにより、処理遅延のために自己セル障害共分散行列を計算するように、前記一つ以上の処理回路が構成されていることを特徴とする請求項8に記載の受信器回路。
- 遅延差の範囲を超える遅延差の関数として定めた干渉関数の値を計算し、
各処理遅延対の純チャネル係数と、前記対間の遅延差に対応する干渉関数値との関数として、前記処理遅延対のための行列入力を計算することにより、処理遅延のために自己セル障害共分散行列を計算するように、前記一つ以上の処理回路がさらに構成されていることを特徴とする請求項8に記載の受信器回路。 - 干渉関数値を獲得するために純チャネル係数を使用して畳み込み動作を実行することと、自己セルの障害共分散行列を計算することで使用するために干渉値を蓄積することとにより、干渉関数のための値を計算するように、前記一つ以上の処理回路が構成されていることを特徴とする請求項10に記載の受信器回路。
- 受信パイロット・シンボルの関数として、各処理遅延のために純チャネル係数を推定するように、前記一つ以上の処理回路が構成されていることを特徴とする請求項8に記載の受信器回路。
- 受信CDMA信号のためのドップラ拡散周波数推定値が所定の閾値を超える場合、純チャネル係数を選択的に平滑化することにより、各処理遅延のために純チャネル係数を推定するように、前記一つ以上の処理回路が更に構成されていることを特徴とする請求項8に記載の受信器回路。
- 請求項8乃至13のいずれか一項に記載した受信器回路を備える無線通信ネットワーク基地局。
- 請求項8乃至13のいずれか一項に記載した受信器回路を備える無線通信ユーザ装置。
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