JP6453468B2 - Csi予測のための方法および構成 - Google Patents
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Description
図1は、時間におけるサンプルnに対してH(n)が示される、動的チャネルHを介して互いに通信するUE10とeNodeB20を含む移動電気通信システムを図示する。
である。ここで、D(n)は実際のチャネル行列であり、E(n)は分散σ2を有するゼロ平均付加的ガウス雑音行列であり、H(n)は、サンプルnにおける受信機における認識チャネル行列である。
ここで、HPは物理チャネルであり、Wはプリコーディング行列であり、Hは有効チャネル行列である。また、MIMOの場合、瞬間的チャネルh(n)が、k番目のチャネルレイヤに対して定義される。
すなわち、これはH(n)のk番目の列である。したがって、プリコーダが存在しない場合に以下の例でH(n)に対して行う動作が、プリコーダが存在する場合に有効チャネルHP(n)W(n)に対して行うことができる。
図1の例では、UE10は、eNodeB20に関して動いている車に位置する。したがって、UEは、上述したような、大きく変化するチャネル状況にさらされている。本願では、表現(expression)動的チャネルが使用される。動的チャネルは、時間において(著しく)変動するチャネルを参照する。変動は、受信機と送信機の間の相対的な動きにより生じる。したがって、送信機および/または受信機が動き得る。同様な影響は、送信機も受信機も動かないが、その代わりに1以上の光線が動的な対象(例えば車)に反射する際に、みられる。
と示される。さらに、c^i,jは、k番目の送信機アンテナに対する、i番目とj番目の受信機アンテナ間の予測共分散推定値である。よって、C^k (n+N|n)は、サンプルnが与えらた場合の、Nステップの予測共分散行列である。したがって、本願では、アクセント^は予測を示すために使用される。
発明者らは、背景のセクションで述べたように、改良されたCSI推定値は、チャネルを予測し、予測したチャネルを用いて予測チャネルパワーまたは共分散を計算することに代えて、過去および現在のチャネル共分散に基づいた予測を行うことにより得られることを発見した。このアイディアは、予測フィルタを現在および過去のチャネル共分散推定値に適用することにより、予測チャネル共分散推定値に基づいてCSIを予測する提案方法により実現される。提案技術の利点は、チャネル共分散述語が偏らないことであり、これは、長い予測時間に対して、それがチャネル共分散の平均に向かって動くことを意味する。このことは、長い予測時間に対して、チャネルのスループットがチャネルの実際の容量に近づくことから、かなり好ましい特徴である。
図3を参照して、提案する技術に従って、LTEユーザ装置等の無線ノード10において実行される、2つの無線ノード間の動的無線チャネルのチャネル状態情報(CSI)を予測する方法を説明する。
ここで、
は、チャネル共分散要素c^i,j,k(n)の時間的自己相関行列の逆行列であり、
は、DとHの共分散間の時間的相互相関ベクトルである。統計的なプロパティは、上記のDとHの共分散の全ての要素i,jに対して同じであるから、インデックスi,jは省略する。
および、
である。ここで、σ2はチャネル雑音の分散であり、δ(τ)は、ディラックのデルタパルスであり、J0は第1の種類の0番目のベッセル関数であり、ここで、fmaxは最大ドップラー周波数であり、τは時間変位(time displacement)であり、τ=mTnであり、ここでmはサンプル差を表し、Tnはサンプリング期間を表す。フィールドの相関に関する背景情報については、例えば、A Statistical Theory of Mobile-Radio Reception by R.H.Clarke in THE BELL SYSTEM TECHNICAL JOURNAL, JULY-AUGUST 1968のAppendix Bを参照されたい。
Ck(n)における各要素および全てのkに対して、Nの予測長さを有する予測共分散c^i,j,k(n+N|n)は、以下のように計算される。
FIRフィルタの場合、
IIRフィルタの場合、
ここで、従来技術において既知のように、フィルタgは、オーダーM+1のMAパート(gMA)と、オーダーPのARパート(gAR)に分離される。また、
となる。
これは、チャネル共分散C(n)とCk(n)を用いて以下のように書き直すことができる。
図4は、上記に説明した例示的なノードの動作のいくつかを含み得る受信無線ノード10の例を図示する。図4に示すように、無線ノード10は、ネットワーク内であらゆる形態の通信または制御信号を受信および送信するように構成された無線回路11を有する。無線回路11は、あらゆる数の送受信、受信、および/または送信のユニットまたは回路が含まれ得ることが理解されるべきである。更に、無線回路11は、従来技術で既知のように、あらゆる入力/出力通信ポートの形態であり得る。無線回路11は、RF回路とベースバンド処理回路(不図示)を含み得る。
Claims (22)
- 第1の無線ノード(10)と第2の無線ノード(20)との間の動的無線チャネルのチャネル状態情報(CSI)を予測する前記第1の無線ノード(10)において実行される方法であって、
前記動的無線チャネルHのチャネル共分散推定値Ck(n),…,Ck(n-M)を導出すること(S1)と、
前記動的無線チャネルHの1つ以上のチャネルプロパティを推定すること(S2)と、ここで、前記推定されたチャネルプロパティの1つは前記動的無線チャネルHのスペクトル拡がりを定義し、
前記推定された1つ以上のチャネルプロパティに基づいて、共分散予測フィルタを決定すること(S3)と、
前記決定された共分散予測フィルタを、前記導出されたチャネル共分散推定値Ck(n),…,Ck(n-M)に適用することにより、1つ以上の予測チャネル共分散推定値C^k(n+N|n)を予測すること(S4)と、
前記1つ以上の予測された共分散推定値C^k(n+N|n)を用いて予測CSIを計算すること(S5)、を含み、
ここで、
kは、チャネルレイヤであり、
nは、時間におけるサンプル番号であり、
Mは、過去のチャネル推定値の数であり、
Nは、予測長さであり、
(n+N|n)は、サンプル時間nまで測定された信号が与えられた、サンプル時間n+Nに対する予測時間である、方法。 - 前記決定すること(S3)は、更に、Hの信号対雑音比(SNR)に基づく、請求項1に記載の方法。
- 前記導出する工程(S1)は、有効チャネルH=HPWを推定することを含み、ここで、HPは物理的チャネルであり、Wは前記第2の無線ノードにより適用される、可能なプリコーディング行列である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記決定すること(S3)は、前記第1の無線ノード(10)に保存された、あらかじめ定義された共分散予測フィルタg1,g2,…,gFのセットから共分散予測フィルタgを選択することを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記共分散予測フィルタgは、線形のフィルタである、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記共分散予測フィルタgは、LMMSEフィルタの近似のIIRの実現を介して導出される、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- CSIがチャネルレイヤkに対して予測される場合、前記計算すること(S5)は、チャネルレイヤkのレベルを計算する際には予測共分散を用い、同一チャネル干渉のレベルを計算する際には瞬間的な共分散を用いることを含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- CSIがチャネルレイヤkに対して予測される場合、前記計算すること(S5)は、チャネルレイヤkのレベルを計算する際および同一チャネル干渉のレベルを計算する際に予測共分散を用いることを含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記予測CSIを前記第2の無線ノード(20)に送信すること(S6)を更に含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記計算すること(S50)は、更に、予測SNRを推定すること(S51)を含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記推定されたSNRが負である場合、SNRは0より大きいか0に等しい数に設定される、請求項10に記載の方法。
- 前記CSIは、変調および符号化方法(MCS)、信号対雑音比(SNR)、ランクインジケータ(RI)、または、プリコーダ(W)のうちの少なくとも1つを含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チャネルプロパティは、Hのドップラースペクトル拡がりを定義するドップラー周波数fmaxを含む、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の無線ノードにおいて実行された場合に、前記第1の無線ノードに請求項1から15のいずれか1項に記載の前記方法を実行させるコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
- 第1の無線ノード(10)と第2の無線ノード(20)との間の動的無線チャネルHのチャネル状態情報(CSI)を予測するために構成された前記第1の無線ノード(10)であって、前記第1の無線ノードは、
前記動的無線チャネルHを介して送信された無線信号を受信するように構成された無線回路(11)と、
処理回路(12)を有し、前記処理回路(12)は、
前記動的無線チャネルHのチャネル共分散推定値Ck(n),…,Ck(n-M)を導出し、
前記動的無線チャネルHの1つ以上のチャネルプロパティを推定し、ここで、前記推定されたチャネルプロパティの1つは前記動的無線チャネルHのスペクトル拡がりを定義し、
前記推定された1つ以上のチャネルプロパティに基づいて、共分散予測フィルタを決定し、
前記決定された共分散予測フィルタを、前記導出されたチャネル共分散推定値Ck(n),…,Ck(n-M)に適用することにより、1つ以上の予測チャネル共分散推定値C^k(n+N|n)を取得し、
前記予測された共分散推定値C^k(n+N|n)を用いて予測CSIを計算する、ように構成され、
ここで、
kは、チャネルレイヤであり、
nは、時間におけるサンプル番号であり、
Mは、過去のチャネル推定値の数であり、
Nは、予測長さであり、
(n+N|n)は、サンプル時間nまで測定された信号が与えられた、サンプル時間n+Nに対する予測時間である、第1の無線ノード。 - 前記処理回路(12)は、さらに前記第1の無線ノード(10)に保存された、あらかじめ定義された共分散予測フィルタg1,g2,…,gFのセットから共分散予測フィルタgを選択するように構成される、請求項17に記載の第1のノード。
- 前記共分散予測フィルタgは、線形のフィルタである、請求項17または18に記載の第1の無線ノード。
- 前記共分散予測フィルタgは、LMMSEフィルタの近似のIIRの実現を介して導出される、請求項17から19のいずれか1項に記載の第1の無線ノード。
- 前記処理回路(12)は、更に、前記予測CSIを前記第2の無線ノードに送信するように構成される、請求項17から20のいずれか1項に記載の第1の無線ノード。
- 前記第1の無線ノードは、ユーザ装置(UE)である、請求項17から21のいずれか1項に記載の第1の無線ノード。
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