JP6078392B2

JP6078392B2 - 受信装置および受信方法

Info

Publication number: JP6078392B2
Application number: JP2013064711A
Authority: JP
Inventors: 徹佐原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: US9515718B2; JP2014192600A; US20160050056A1; WO2014156147A1

Description

本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムにおいて用いられる受信装置および受信方法に関するものである。

３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）により規格化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）のリリース１０では、８×８ＭＩＭＯが定義され、８レイヤーの空間多重がサポートされている。これにより、基地局は最大で８レイヤーが空間多重したデータを送信することができる（非特許文献１参照）。

図４に、ＬＴＥのリリース１０で定義されるユーザ端末特定の参照信号（UE-specific reference signals）のマッピングの一例を示す。図４は、横軸が時間、縦軸が周波数を示す。横軸は、１目盛りが１シンボルを表し、縦軸は、１目盛りが１サブキャリアを表す。図４に示す例では、基地局の８つのアンテナポートは２つのグループにグループ化されており、グループ１がアンテナポート７、８、１１、１３であり、グループ２がアンテナポート９、１０、１２、１４である。

図４（ａ）は、グループ１（アンテナポート７、８、１１、１３）の参照信号のマッピングを示し、図４（ｂ）は、グループ２（アンテナポート９、１０、１２、１４）の参照信号のマッピングを示す。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、グループ１と、グループ２とでは、参照信号が配置されているリソース・エレメントが異なる。ここで、リソース・エレメントとは、図４の升目１つ分、すなわち、１シンボル分の時間と、１サブキャリア分の周波数とを有する領域である。図４（ａ）と図４（ｂ）とでは、参照信号が配置されているシンボルの位置は同一であるが、サブキャリアの位置が異なっている。

グループ１のアンテナポート７、８、１１、１３のように、同一のリソース・エレメントにマッピングされている参照信号は、図５に例を示すようなＬＴＥの通常ＣＰ（Cyclic Prefix）に対するシーケンスが乗算されることにより信号が直交している。したがって、同一グループ内の他のレイヤーにヌルを向け、空間多重された信号を取り出すことが可能である。グループ２のアンテナポート９、１０、１２、１４についても同様に、同一グループ内の他のレイヤーにヌルを向け、空間多重された信号を取り出すことが可能である。

3GPP TS 36.211 V10.4.0 "Physical Channels and Modulation"

しかしながら、グループが異なるアンテナポート間では、参照信号がマッピングされているリソース・エレメントが異なり、物理的に参照信号が多重されていないため、グループが異なるアンテナポートのレイヤーに対してはヌルを向けることができない。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、参照信号の配置が物理的に多重していないレイヤーに対してもヌルを向けることができる受信装置および受信方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、ＭＩＭＯ通信が可能な無線通信システムにおける受信装置であって、複数のアンテナから構成され、複数のレイヤーが空間多重された空間多重信号を受信するアダプティブアレーアンテナと、前記空間多重信号の各レイヤーの参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算し、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成して合成参照信号を計算し、かつ、レイヤー毎に、既知参照信号に前記直交信号を乗算する参照信号合成部と、レイヤー毎に、前記合成参照信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、アダプティブアレーウェイトを計算するウェイト計算部と、レイヤー毎に、前記参照信号部に対して前記アダプティブアレーウェイトを乗算してアンテナ合成を行い、合成受信信号を計算するウェイト合成部と、レイヤー毎に、前記合成受信信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、伝搬路を推定するチャネル推定部と、レイヤー毎に、前記合成受信信号と前記伝搬路とからチャネル等化を実行するチャネル等化部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る受信装置において、前記直交信号は、アンテナポートのグループ毎に異なる値を有することが好ましい。

また、本発明に係る受信装置において、前記チャネル推定部は、線形補間により前記伝搬路を推定することが好ましい。

また、本発明に係る受信装置において、前記参照信号合成部は、異なるリソース・エレメント間の参照信号の相関が高い場合に、前記合成参照信号を計算することが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信方法はＭＩＭＯ通信が可能な無線通信システムにおける受信方法であって、複数のレイヤーが空間多重された空間多重信号を受信するステップと、前記空間多重信号の各レイヤーの参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算し、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成して合成参照信号を計算するステップと、レイヤー毎に、既知参照信号に前記直交信号を乗算するステップと、レイヤー毎に、前記合成参照信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、アダプティブアレーウェイトを計算するステップと、レイヤー毎に、前記参照信号部に対して前記アダプティブアレーウェイトを乗算してアンテナ合成を行い、合成受信信号を計算するステップと、レイヤー毎に、前記合成受信信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、伝搬路を推定するステップと、レイヤー毎に、前記合成受信信号と前記伝搬路とからチャネル等化を実行するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、参照信号の配置が物理的に多重していないレイヤーに対してもヌルを向けることができる。

本発明の一実施形態に係る受信装置の概略ブロック図である。本発明の一実施形態に係る参照信号に乗算する直交信号の例である。本発明の一実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。ＬＴＥにおけるアンテナポート毎の参照信号のマッピングの一例を示す図である。ＬＴＥの通常ＣＰ（Cyclic Preface）に対するシーケンスを示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、基地局が、８レイヤーの空間多重された信号を送信し、当該空間多重された信号は、図４に示すように、グループ１（アンテナポート７、８、１１、１３）とグループ２（アンテナポート９、１０、１２、１４）とでは、異なるリソース・エレメントに参照信号がマッピングされているものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置の概略ブロック図である。

受信装置１０は、アダプティブアレーアンテナ１１、受信部１２、ＣＰ除去部１３、ＦＦＴ部１４、参照信号合成部１５、ウェイト計算部１６、ウェイト合成部１７、チャネル推定部１８およびチャネル等化部１９を備える。

アダプティブアレーアンテナ１１は、ｎ本の複数のアンテナから構成される。アダプティブアレーアンテナ１１は、基地局が送信する複数のレイヤーが空間多重された空間多重信号を、各アンテナで受信する。

受信部１２は、アダプティブアレーアンテナ１１を介して受信した空間多重信号をダウンコンバートしてベースバンド周波数に変換する。また、受信部１２は、ダウンコンバートされたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

ＣＰ除去部１３は、受信部１２から受け取った信号から、ＣＰ（Cyclic Prefix）を除去する。

ＦＦＴ部１４は、ＣＰ除去部１３から受け取った信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を実行し、時間ドメイン信号を周波数ドメイン信号に変換する。

参照信号合成部１５は、数１の式に示すように、ＦＦＴ部１４から受け取った周波数ドメインの受信信号の各レイヤーの参照信号部（以下「受信参照信号部」という）に、図２に例を示すような各レイヤーに対応する直交信号を乗算して、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成し、合成参照信号を計算する。

ここで、Ｚは合成参照信号、ｗは直交信号、Ｙは受信参照信号部、ｐはレイヤー、ｐ′はｐに近接するレイヤー、ｍ′は参照信号がマッピングされているサブキャリアに対して付けられる番号、ｋはサブキャリア番号、ｌはＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル番号である。

図２に示すように、直交信号ｗは、グループ１（アンテナポート７、８、１１、１３）とグループ２（アンテナポート９、１０、１２、１４）とで異なる値を有する。また、図２に示すように、直交信号ｗは、グループ２では、ｍ′の値に応じて異なる値を有する（ｍ‘＝０、１、２に対応するサブキャリアは図４を参照）。

グループが異なるアンテナポート間では、参照信号がマッピングされているリソース・エレメントが異なり、物理的に参照信号が多重されていないため、参照信号の相関が高いが、参照信号合成部１５が、数１の式に示すように、リソース・エレメントが異なる受信参照信号部に直交信号を乗算して合成することにより、参照信号の相関を低くすることができる。

また、参照信号合成部１５は、数２の式に示すように、レイヤー毎に、既知の参照信号（以下「既知参照信号」という）に直交信号ｗを乗算する。

ここで、ｂは直交信号が乗算された既知参照信号、ａは既知参照信号である。

ウェイト計算部１６は、数３の式に示すように、レイヤー毎に、合成参照信号Ｚと、直交信号が乗算された既知参照信号ｂとから、アダプティブアレーウェイトを計算する。数３に示す式は、ＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）方式を用いてアダプティブアレーウェイトを計算した場合の例である。

ここで、Ｗ_ｐはアダプティブアレーウェイトである。また、リソースブロック単位でアダプティブアレーウェイトＷ_ｐを計算する場合、numRSSymはリソースブロック辺りの参照信号のシンボル数であり、図４に示す例においては、numRSSym=4である。また、numRSSCはリソースブロック辺りの参照信号のサブキャリア数であり、図４に示す例においては、numRSSC=3である。Ｗ_ｐは、アダプティブアレーアンテナ１１を構成するアンテナの数ｎの分だけ計算される。また、ここで、l _j は、l ₁ =2、l ₂ =3、l ₃ =5、l ₄ =6である。

ウェイト合成部１７は、数４の式に示すように、レイヤー毎に、アダプティブアレーアンテナ１１のそれぞれのアンテナが受信した受信参照信号部Ｙに対して、アダプティブアレーウェイトＷ_ｐを乗算してアンテナ合成を行う。合成された信号Ｏ_ｐを、以後「合成受信信号」という。

ここで、ＵＥＡＮＴは、アダプティブアレーアンテナ１１が有するアンテナの数である。また、「′」の記号は共役複素数であることを示す。

チャネル推定部１８は、数５の式に示すように、レイヤー毎に、合成受信信号Ｏ_ｐと、直交信号が乗算された既知参照信号ｂとから、線形補間により伝搬路ＷＨ_ｐを推定する。

チャネル等化部１９は、数６の式に示すように、レイヤー毎に、合成受信信号Ｏ_ｐと伝搬路ＷＨ_ｐとから、チャネル等化を実行し復調された信号Ｑ_ｐを計算する。

図３に示すフローチャートを参照しながら、本発明の一実施形態に係る受信装置１０の動作について説明する。

参照信号合成部１５は、ＣＰ除去部１３によってＣＰが除去され、ＦＦＴ部１４によってＦＦＴが実行された後の周波数ドメインの空間多重された受信信号に対し、各レイヤーの受信参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算して、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成し、合成参照信号を計算する（ステップＳ１０１）。また、参照信号合成部１５は、既知参照信号にも直交信号を乗算する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１とＳ１０２の順番は、逆でもよいし同時でもよい。

ウェイト計算部１６は、レイヤー毎に、合成参照信号と、直交信号が乗算された既知参照信号とから、アダプティブアレーウェイトを計算する。（ステップＳ１０３）。

ウェイト合成部１７は、レイヤー毎に、アダプティブアレーアンテナ１１のそれぞれのアンテナが受信した受信参照信号部に対して、アダプティブアレーウェイトを乗算してアンテナ合成を行い、合成受信信号を計算する。（ステップＳ１０４）。

チャネル推定部１８は、レイヤー毎に、合成受信信号と、直交信号が乗算された既知参照信号とから、線形補間により伝搬路を推定する。（ステップＳ１０５）。

チャネル等化部１９は、レイヤー毎に、合成受信信号と伝搬路とからチャネル等化を実行し、復調された信号を計算する（ステップＳ１０６）。

このように、本実施形態によれば、受信装置１０が、空間多重された受信信号に対し、各レイヤーの受信参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算して、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成して合成参照信号を計算し、当該合成参照信号を用いてアダプティブアレーウェイトを計算することにより、基地局が送信する参照信号は従来のままで、物理的に多重していないリファレンス・エレメントを有するレイヤーに対してもヌルを向けることができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

また、本実施形態では、８レイヤーが空間多重された信号を受信する場合を例に挙げて説明したが、これは一例であり、８レイヤーより多いまたは少ないレイヤーが多重された信号に対しても、本発明は適用可能である。

１０受信装置
１１アダプティブアレーアンテナ
１２受信部
１３ＣＰ除去部
１４ＦＦＴ部
１５参照信号合成部
１６ウェイト計算部
１７ウェイト合成部
１８チャネル推定部
１９チャネル等化部

Claims

ＭＩＭＯ通信が可能な無線通信システムにおける受信装置であって、
複数のアンテナから構成され、複数のレイヤーが空間多重された空間多重信号を受信するアダプティブアレーアンテナと、
前記空間多重信号の各レイヤーの参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算し、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成して合成参照信号を計算し、かつ、レイヤー毎に、既知参照信号に前記直交信号を乗算する参照信号合成部と、
レイヤー毎に、前記合成参照信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、アダプティブアレーウェイトを計算するウェイト計算部と、
レイヤー毎に、前記参照信号部に対して前記アダプティブアレーウェイトを乗算してアンテナ合成を行い、合成受信信号を計算するウェイト合成部と、
レイヤー毎に、前記合成受信信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、伝搬路を推定するチャネル推定部と、
レイヤー毎に、前記合成受信信号と前記伝搬路とからチャネル等化を実行するチャネル等化部とを備えることを特徴とする受信装置。
請求項１に記載の受信装置において、前記直交信号は、アンテナポートのグループ毎に異なる値を有することを特徴とする受信装置。
請求項１または２に記載の受信装置において、前記チャネル推定部は、線形補間により前記伝搬路を推定することを特徴とする受信装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信装置において、前記参照信号合成部は、異なるリソース・エレメント間の参照信号の相関が高い場合に、前記合成参照信号を計算することを特徴とする受信装置。
ＭＩＭＯ通信が可能な無線通信システムにおける受信方法であって、
複数のレイヤーが空間多重された空間多重信号を受信するステップと、
前記空間多重信号の各レイヤーの参照信号部に、各レイヤーに対応する直交信号を乗算し、リソース・エレメントが異なる近接する参照信号部を合成して合成参照信号を計算するステップと、
レイヤー毎に、既知参照信号に前記直交信号を乗算するステップと、
レイヤー毎に、前記合成参照信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、アダプティブアレーウェイトを計算するステップと、
レイヤー毎に、前記参照信号部に対して前記アダプティブアレーウェイトを乗算してアンテナ合成を行い、合成受信信号を計算するステップと、
レイヤー毎に、前記合成受信信号と、前記直交信号が乗算された既知参照信号とから、伝搬路を推定するステップと、
レイヤー毎に、前記合成受信信号と前記伝搬路とからチャネル等化を実行するステップとを含むことを特徴とする受信方法。