JP5785389B2 - 通信装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサ - Google Patents
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Description
基地局装置が、複数のアンテナを用いて、複数の端末装置に対して、同一時刻・同一周波数で信号を送信する技術を、Multi−User Multi Input Multi Output(MU−MIMO)という(非特許文献1参照)。基地局装置が、複数の端末装置に対して、同一時刻・同一周波数で信号を送信すると、各端末装置は、他の端末装置宛の信号を干渉として受信してしまう。この干渉をユーザ間干渉(Multi−User Interference:MUI)という。MU−MIMOは、このMUIをあらかじめ基地局装置で除去することで、各端末装置にMUIの無い信号を送信する。
<ビームフォーミング>
MU−MIMOの中で、広く研究がされているものとしてビームフォーミングという技術がある。図1はビームフォーミングによる通信システムを示した図である。基地局装置100は、平行かつ等間隔に並べられたアンテナ(線形アレーアンテナ)を用いることで、異なる複数の角度に同時に信号を送信する。そのため、基地局装置100は端末装置200と端末装置300の方向を把握するだけで、複数の端末装置200と端末装置300とを多重できる。
LTE−Advanced(Long Term Evolution−Advanced)(Release 10)で、端末装置が到来角を通知する方法が提案されている(非特許文献2参照)。
A[1 exp(-jπsinφ) exp(-2jπsinφ) exp(-3jπsinφ)]t (1)
と表される。ここでAは任意の複素数、φは端末装置の到来角、jは虚数単位であり、tは転置を表す。φが−π<φ≦+πの範囲で動くことにより式(1)が変化する。そのうち特定の角度(例えばφ=0,±π/2,+π)のときに4×4のDFT行列の列と等しくなる。すなわち、端末装置が、DFT行列の各列のうちいずれか一つを示す番号を基地局装置に通知することは、式(1)によって対応づけられる到来角を基地局装置に通知することと等価である。
前記補正情報は、前記到来角に基づいて決まる応答ベクトルに含まれる誤差に基づく情報を含んでもよい。
前記伝搬路状態算出部は、前記到来角を取得する到来角取得部と、前記到来角に基づいて、当該通信装置と前記他の通信装置の間の伝搬路に対応する応答ベクトルを算出する第一応答ベクトル算出部と、前記補正情報を取得する補正情報取得部と、前記補正情報と前記到来角に基づいて新たな応答ベクトルを算出する第二応答ベクトル算出部と、を有してもよい。
前記補正情報は、前記到来角に基づいて決まる応答ベクトルに含まれる誤差に基づく情報を含んでもよい。
前記補正情報は、前記到来角に基づいて決まる一次誤差ベクトルの係数を含んでもよい。
本発明は、「角度広がりによって生じた誤差を補正する情報(補正情報)」を端末装置から通知することにより、基地局装置が有する伝搬路状態の誤差を低減する技術である。本実施形態では、基地局装置が、平行かつ等間隔に並んだ送信アンテナ(線形アレーアンテナ)を用いて信号を送信する場合について説明する。
f(φ)=[1 exp(-j2παsinφ) exp(-2j2παsinφ) exp(-3j2παsinφ)]t (2)
で表される。ここでtはベクトルの転置を表す。
(A0,θ0)=argmin|h-Af(φ)| (3)
を満たすA0とφを求める。ここで、|x|はxのノルムであり、Aは、基地局装置の線形アレーから送信されたビームの振幅と位相を示す値である。このAは、複素数で表され、式(3)では、Aとφをパラメータとして右辺を最小化する。
F'(θ)=[0 jπ・exp(jπθ) 2jπexp(2jπθ) 3jπexp(3jπθ)] t (4)
に対して、θ0(=−2πsinφ0)を代入し、F’(θ0)を算出する。F’(θ0)を一次誤差ベクトルと呼ぶ。一次誤差ベクトル算出部44は当該一次誤差ベクトルを一次係数算出部46に入力する。
F(θ0)+B1F’(θ1) (5)
は、ベクトルh/A0の「1次近似」に相当する。
B1=argmin|Δf-BF’(θ0)| (7)
を満たす複素数係数B1を算出する。式(7)は、任意の複素数を取る数Bを変数とし、|Δf−BF’(θ0)|が最小となるBの値を探索する。またΔfを式(6)の表現を用いて表すと、h/A0−F(θ0)となり、第一応答ベクトルと、実際の伝搬路状態との誤差を表す。式(7)は、その誤差Δfが、近似的に一次誤差ベクトルの複素数(B1)倍で表されると仮定して、最適な複素数B1を求める。
前述の第1の実施形態では、基地局装置が到来角を推定していたが、本変形例では、端末装置が到来角を推定して基地局に通知する。また、本変形例は、到来角に関する部分以外は、前述の第1の実施形態と同じ構成を有する。到来角に関する部分を中心に、本変形例の構成を説明する。
第1の実施形態は、伝搬路状態を1次近似することで、到来角だけを推定する従来方式に比べて、基地局装置が把握する伝搬路状態の精度を向上できた。第2の実施形態は、2次以上の近似を行うことで、さらに精度を向上する方法を説明する。ここでは、一般的に第N次近似まで求めるとする。
ステップS1において、到来角取得部60は、第1の実施形態と同様の方法(式(3))で、到来角を算出し、第一応答ベクトル算出部61と誤差ベクトル算出部62に到来角を入力する。また、到来角取得部60は、式(3)において右辺が最小化されたときのA0の値を用いて、ベクトルh/A0を算出し、残留誤差算出部63に入力する。
Bm=argmin|Δf-BmF(m)(θ0)| (8)
を満たす複素数係数Bmを算出する。ただし、実際はBmを量子化して基地局装置に通知する必要があるので、完全に最小でなくても良く、量子化誤差が含まれていても良い。係数算出部64は、m次係数Bmを補正情報生成部66と残留誤差算出部63に入力する。またm次の誤差ベクトルF(m)(θ0)も残留誤差算出部63に入力する。
F(θ0)+B1F(1)(θ0)+B2F(2)(θ0)+...+BNF(N)(θ0) (9)
となり、式(6)の一番下の式の右辺のN次までの項を基地局装置で再現できることがわかる。
第1の実施形態及び第2の実施形態において、到来角情報をフィードバックする場合、基地局装置と端末装置であらかじめ、複数のベクトルで構成されるコードブック共有しておき、端末装置がそのコードブックにおけるベクトルの番号を示す情報を通知しても良い。例えば、DFT行列をオーバーサンプリングした行列
121〜12n 変調部
13 固有信号構成部
14 DMRS生成部
151〜15n 受信部
161〜16n アンテナ
171〜17n GI除去部
181〜18n FFT部
19 伝搬路状態算出部
20 フィルタ算出部
21 プレコーディング部
22 フレーム構成部
23 CRS生成部
241〜24n IFFT部
251〜25n GI挿入部
261〜26n 送信部
27 受信部
28 アンテナ
29 GI除去部
30 FFT部
31 信号分離部
32 CRS用伝搬路推定部
33 DMRS用伝搬路推定部
34 伝搬路補償部
35 フィードバック情報生成部
36 IFFT部
37 GI挿入部
38 送信部
39 サウンディング信号生成部
Claims (9)
- 複数のアンテナを持つ第一の通信装置であって、
第二の通信装置から通知される、第二の通信装置からの信号の到来角の情報と補正情報とに基づいて、前記第二の通信装置の伝搬路状態を算出する伝搬路状態算出部を有することを特徴とする第一の通信装置。 - 前記補正情報は、前記到来角に基づいて決まる応答ベクトルと前記伝搬路状態との間の誤差に基づく情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の第一の通信装置。
- 前記伝搬路状態算出部は、
前記到来角を取得する到来角取得部と、
前記到来角に基づいて、前記第一の通信装置と前記第二の通信装置の間の伝搬路に対応する応答ベクトルを算出する第一応答ベクトル算出部と、
前記補正情報を取得する補正情報取得部と、
前記補正情報と前記到来角に基づいて新たな応答ベクトルを算出する第二応答ベクトル算出部と、
を有することを特徴とする請求項2に記載の第一の通信装置。 - 前記第二応答ベクトル算出部は、
前記到来角に基づいて、一次誤差ベクトルを算出し、前記第一応答ベクトル算出部で算出した応答ベクトルに、少なくとも、前記補正情報を前記一次誤差ベクトルに乗算したベクトルを加算することを特徴とする請求項3に記載の第一の通信装置。 - 複数のアンテナを持つ第一の通信装置と通信する第二の通信装置であって、
前記第一の通信装置における、前記第二の通信装置からの信号の到来角に基づいて補正情報を生成するフィードバック情報生成部と、
前記補正情報と、前記到来角を示す情報を前記第一の通信装置に通知する送信部とを有することを特徴とする第二の通信装置。 - 前記補正情報は、前記到来角に基づいて決まる応答ベクトルと、前記第一の通信装置と前記第二の通信装置との間の伝搬路状態との誤差に基づく情報を含むことを特徴とする請求項5に記載の第二の通信装置。
- 前記フィードバック情報生成部は、
前記到来角を取得する到来角取得部と、
前記到来角に基づいて、前記伝搬路状態に対応する応答ベクトルを算出する第一応答ベクトル算出部と、
前記第一応答ベクトル算出部で算出した前記応答ベクトルと、前記伝搬路状態からの誤差を算出する残留誤差算出部と、
前記到来角に基づいて一次誤差ベクトルを算出する一次誤差ベクトル算出部と、
前記残留誤差算出部と前記一次誤差ベクトル算出部とに基づいて一次係数を算出する一次係数算出部と、
前記一次係数に基づいて前記補正情報を生成する補正情報生成部と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の第二の通信装置。 - 複数のアンテナを持つ第一の通信装置におけるプロセッサであって、
第二の通信装置から通知される、前記第一の通信装置における前記第二の通信装置からの信号の到来角の情報と補正情報とに基づいて前記第二の通信装置の伝搬路状態を算出する伝搬路状態算出部を有することを特徴とするプロセッサ。 - 複数のアンテナを持つ第一の通信装置と通信する第二の通信装置におけるプロセッサであって、
前記第一の通信装置における前記第二の通信装置からの信号の到来角の情報と、前記到来角に基づいて決まる補正情報を前記第一の通信装置に通知する送信部を有することを特徴とするプロセッサ。
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