TW201342853A - 行動台裝置、無線通信系統、頻道估測方法及其控制程式 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種行動台裝置、頻道估測方法以及控制程式，其藉由估測在透過順向鏈結的發射波束成形處理中所應用的波束成形模式，以使用更良好性能的頻道估測技術，其特徵為：在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中進行頻道估測處理。

Description

行動台裝置、無線通信系統、頻道估測方法及其控制程式
本發明係關於一種根據各參考信號進行頻道估測的行動台裝置、無線通信系統、頻道估測方法以及其控制程式。
在使用3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計劃)所規範的LTE(Long Term Evolution，長期演進技術)等的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access，正交分頻多重接取)的無線通信中所利用的發射波束成形技術中，基地台裝置(以下稱基地台)會對行動台裝置(以下稱行動台)專用的參考信號與發射資料流(發射資料信號)進行波束成形處理，並對行動台實行發射波束成形技術。該波束成形處理以將時間方向與頻率方向上的資源用一定的單位束集的資源區塊單位來進行。在此，所謂發射波束成形技術，係指一邊降低對基地台所通信之行動台以外的事物的干擾，一邊對作為通信對象的行動台形成波束以提高接收特性的發射技術。
行動台，為了資料解調有必要利用專用參考信號進行頻道估測處理，惟由於並未對行動台通知波束成形模式，故無法進行跨資源區塊的頻道估測處理。由於這個緣故，會變成封閉在資源區塊內的處理，故會有頻道估測的精度變差，無法充分發揮解調性能這種問題存在。
如上述，雖然發射波束成形技術具有降低干擾以及提高接收特性這種優點，然而並未對行動台通知波束成形所應用的波束成形模式。因此，當波束成形模式應用單位為資源區塊單位時，在行動台有必要進行的頻道估測只能在資源區塊單位這種使用非常少的資源之單位進行，故會有頻道估測的精度變差，無法充分發揮解調性能這種問題存在。
日本特開2010-114893號公報(專利文獻1)揭示一種可利用至少1個共用參考記號與至少1個專用參考記號將資料傳送解調的使用者裝置。詳而言之，專利文獻1的使用者裝置，根據至少1個共用參考記號402構成第1有效頻道部份矩陣，並根據至少1個專用參考記號404估測第2有效頻道部份矩陣，藉此構成有效頻道矩陣，使用者裝置102便可利用有效頻道矩陣將資料傳送解調。
在日本特開2011-510599號公報(專利文獻2)所記載的透過逆向鏈結(reverse link)的無線頻率通信中，揭示了一種在以接收複數使用者可利用的至少1個共用導頻以及複數個專用導頻的方式構成的具有複數天線的接收機中所實施的頻道估測用方法。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2010-114893號公報
專利文獻2：日本特開2011-510599號公報
然而，在專利文獻1中，關於將使用共用參考記號的資料發射與使用專用參考記號的資料發射二者解調、解碼用的行動台的構造，僅記載一般的技術內容而已。另外，在專利文獻1中，不僅並未提及在根據專用參考 記號的解調中使用共用參考記號的技術內容，也未提及利用共用參考記號求出根據專用參考記號的頻道估測的技術內容。
另外，專利文獻2的頻道估測方法，由於係在逆向鏈結中的基地台裝置的頻道估測方法，故仍有必要利用從複數行動台所接收的專用參考信號，若未從複數行動台接收共用參考信號與專用參考信號，便無法獲得應有的功效，會有這種問題存在。
因此本發明之目的在於：利用經過波束成形處理的專用參考信號以及未經過波束成形處理的共用參考信號，估測在透過順向鏈結的發射波束成形處理中所應用的波束成形模式，使可用於頻道估測的資源在頻率以及時間方向上增加，以提高頻道估測的功能，進而提高解調功能。
有鑑於上述問題，本發明的其中一態樣，係一種行動台裝置，其在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中進行頻道估測處理，其特徵為包含：信號分離部，其將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號分離；共用參考信號用頻道估測部，其使用上述信號分離部所分離的共用參考信號，算出各副載波的頻道估測值；專用參考信號用迫零(zero forcing，ZF)處理部，其使用上述信號分離部所分離的專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值；以及波束成形模式估測部，其求出共用參考信號用頻道估測部所算出之根據共用參考信號的頻道估測值、與專用參考信號用ZF處理部所算出之根據專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊的波束成形模式。
另外，本發明的另一態樣，係一種在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中的頻道估測方法，其特徵為包含以下步驟：將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號分離；使用所分離的上述共用參考信號，算出各副載波的 頻道估測值；使用所分離的上述專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值；以及求出根據上述共用參考信號的頻道估測值與根據上述專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊的波束成形模式。
再者，本發明的另一態樣，係一種在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中的頻道估測用的控制程式，其使電腦執行以下處理：將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號分離的處理；使用所分離的上述共用參考信號，算出各副載波之頻道估測值的處理；使用所分離的上述專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值的處理；以及求出根據上述共用參考信號的頻道估測值與根據上述專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊之波束成形模式的處理。
為了解決上述問題，本發明利用對蜂巢內的全部行動台所發射的共用參考信號，估測出發射波束成形所應用的波束成形模式。
另外，由於共用參考信號並未在基地台的發射處理中進行波束成形(預編碼)處理，故使用共用參考信號的頻道估測值，會包含將副載波在傳導路徑所受到之變動抵銷的要素。另一方面，由於行動台的專用參考信號之頻道估測值包含將在傳導路徑所受到之變動與在波束成形處理為了賦與方向性而進行的相迴轉等影響抵銷的要素，故只要求出使用共用參考信號的頻道估測值與使用專用參考信號的頻道估測值之差分，便可估測出波束成形模式。若波束成形模式為同一，便可不受限於封閉在資源區塊中的頻道估測，而能夠增加可用於頻道估測的資源，因此可提高頻道估測精度。
本發明，係在使用LTE等的OFDMA的無線通信中所利用的發射波束成形技術中，針對為了頻道解調而在行動台進行的頻道估測處理，不僅利用波束成形時行動台專用的專用參考信號，更利用蜂巢內的行動台所共同 接收的共用參考信號，藉此便可使頻道估測精度提高。
以下利用記載內容與圖式詳細說明本發明更詳細的優點以及實施態樣。
10‧‧‧波束成形部
11‧‧‧發射部
12‧‧‧發射天線
20‧‧‧接收天線
21‧‧‧信號分離部
22‧‧‧共用參考信號用頻道估測部
23‧‧‧專用參考信號用ZF處理部
24‧‧‧波束成形模式估測部
25‧‧‧專用參考信號用頻道估測部
26‧‧‧資料解調部
圖1係表示包含本發明之實施態樣的行動台裝置在內的LTE無線通信系統的方塊圖。
圖2係表示本發明之實施態樣的預編碼處理所使用的編碼簿的圖式。
圖3係表示本發明之實施態樣的子訊框格式的時間/頻率方格圖。
圖4係表示本發明之實施態樣的資源區塊的共用參考信號的頻道估測值與專用參考信號的頻道估測值的圖式。
圖5係本發明之實施態樣的各資源區塊的波束成形模式估測的說明圖。
圖6係本發明之實施態樣的在就同一資源區塊而言波束成形模式估測結果為同一的情況下的在時間方向上進行線性內插處理的說明圖。
以下，參照圖式說明本發明的實施態樣。然而，以下所說明的實施態樣並未對本發明的技術範圍形成任何限定解釋。
圖1係表示本發明之實施態樣的LTE無線通信裝置(無線通信系統)的方塊圖。
發射機亦即基地台，為了發射波束成形處理，以波束成形部10在資源區塊單位對資料流以及相對於接收機亦即行動台的專用參考信號進行預編碼處理。將該信號以及對蜂巢內的全部行動台所發射的每個發射天線的共用參考信號在發射部11用發射天線12對行動台多路復用發射。另外，LTE係根據編碼簿進行波束成形處理，惟並不會對行動台通知在發射側所應用 的波束成形模式。
行動台，以接收天線20接收基地台所發射的信號，以信號分離部21將時間領域的信號轉換成頻率領域的信號，並將資料信號、共用參考信號以及專用參考信號分離。使用所取出的共用參考信號，為了傳導路徑品質測定等目的，以共用參考信號用頻道估測部22算出各副載波的頻道估測值。另外，同樣地使用專用參考信號，為了波束成形解調用途，以專用參考信號用迫零(專用參考信號用ZF)部23算出專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值。
為了改善波束成形解調用的頻道估測精度，以波束成形模式估測部24估測在資源區塊單位中所應用的波束成形模式。由於共用參考信號並未在基地台進行過預編碼處理，故根據共用參考信號的頻道估測值僅包含抵銷在傳導路徑所受到之變動的要素。另一方面，由於根據專用參考信號的頻道估測值包含修正在傳導路徑所受到之變動以及在預編碼處理所賦與的相迴轉的要素，故針對專用參考信號所映射之副載波的頻道估測值，只要求出根據專用參考信號的頻道估測值與根據共用參考信號的頻道估測值之差分，便可估測出每個資源區塊的波束成形模式。
利用所估測之每個資源區塊的波束成形模式，在專用參考信號用頻道估測部25中，使用以專用參考信號ZF部23所算出的頻道估測值以及根據波束成形模式內插的頻道估測值，算出全副載波的頻道估測值。
由於在資源區塊單位應用預編碼而行動台不知道該波束成形模式，故並未進行跨資源區塊的內插處理等，而頻道估測的精度會有問題，因此根據資源區塊單位的波束成形模式估測結果在頻率方向以及時間方向上進行內插處理。當可估測波束成形模式在頻率方向上相同時，便可利用頻率方向的外插，算出關於專用參考信號所映射的副載波以外的副載波之頻道估測值。另外，當可估測波束成形模式在時間方向上相同時，便可利用時間方向的內插算出頻道估測值。
使用專用參考信號頻道估測部25所得到的頻道估測值，以資料解調部26進行資料解調處理，獲得資料解調符號。
接著，詳細說明本發明之實施態樣的無線通信裝置的動作。
根據圖1所示之實施例的方塊圖，以使用LTE的天線埠#5的發射波束成形作為實施例，進行動作的說明。
基地台用波束成形部10從圖2所示的編碼簿之中，以子訊框單位且資源區塊單位隨機進行預編碼處理而發射出去。
圖3係表示在天線埠#5循環字首(Cyclic Prefix，CP)為Normal時的子訊框格式圖。R0、R1為天線埠#0、天線埠#1所發射的共用參考信號，R5為天線埠#5所發射的專用參考信號。另外，在R個資源區塊中映射了資料以及專用參考信號。
行動台以信號分離部21將時間軸上的信號轉換成頻率軸上的信號，之後，根據圖3的映射位置，將共用參考信號、專用參考信號、資料信號分離。在共用參考信號用頻道估測部22，針對共用參考信號所映射的副載波，以已知的模式進行迫零處理，獲得頻道估測值Cc(r，k)，k=0，．．．，K-1(K為一個資源區塊內所包含的天線埠#0以及#1的共用參考信號的數目)。另外，在專用參考信號用迫零處理部23將專用參考信號所映射的副載波以已知的模式進行迫零處理，獲得頻道估測值Cd(r，l)，l=0，．．．，L-1(L為一個資源區塊內所包含的天線埠#5的專用參考信號的數目)。
將共用參考信號用頻道估測部22所算出的頻道估測值Cc(r，k)以及專用參考信號用迫零處理部23所算出的頻道估測值Cd(r，l)輸入波束成形模式估測部24。波束成形模式估測部24，在資料所映射的每個資源區塊中，如以下算式將所輸入的二個頻道估測值的和之差分Cdiff(r)，r=0，．．．， R-1以下述的算式1算出。
圖4係表示資源區塊#0的共用參考信號的頻道估測值Cc(0，k)與專用參考信號的頻道估測值Cd(0，l)。判斷在資源區塊單位所算出的專用參考信號與共用參考信號的頻道估測值之差分Cdiff(r)，與在波束成形處理所利用的圖2所示之編碼簿中的哪個波束成形矩陣所賦與的相迴轉量最接近，將波束成形模式估測結果當作D(r)，r=0，．．．，R-1。
根據所估測的波束成形模式估測結果，在專用參考信號用頻道估測部25進行以下的處理，算出全部副載波的頻道估測值。
首先針對跨資源區塊的頻率方向之內插處理是否為可能的判定處理進行說明。針對資源區塊#0判斷所隣接的資源區塊#1是否為同一波束成形模式估測結果。若為同一，便更進一步判斷所隣接的資源區塊#2是否為同一波束成形模式估測結果。將該處理進行到相隣的資源區塊之間的波束成形模式不同為止，並將成為同一模式的資源區塊的束集當作頻道估測單位確定之。在圖5所示之各資源區塊的波束成形模式估測結果的情況下，由於資源區塊#0,1,2的模式一致為0，而資源區塊#3的模式為1，故將資源區塊#0,1,2視為一個頻道估測單位。在一個頻道估測單位確定之後，為了確定下一個頻道估測單位，將同樣的處理進行到最後的資源區塊為止。在圖5的情況中，確定了4個頻道估測單位。對最終確定的每個頻道估測單位，根據迫零結果以二維線性最小平方誤差內插等方法，算出全部副載波的頻道估測值。
另外，針對時間方向的內插判定處理進行說明。為了判定處理，將現在接收的子訊框#n的前一個所接收的子訊框#n-1的資源區塊單位之波束成形模式估測結果D(n-1，r)保持住。針對同一資源區塊#r，當D(n-1，r)與D(n，r)的波束成形模式估測結果相同時，如圖6所示的在時間方向上進行線性內插處理，算出在黑色四角形的位置之副載波的頻道估測值。 最後根據在資源區塊單位以迫零結果以及時間內插所求得的暫時估測值，以二維線性最小平方誤差內插等方法，算出全部副載波的頻道估測值。
使用專用參考信號用頻道估測部25所估測的全部副載波的頻道估測值，在資料解調部26進行資料信號的解調處理，獲得解調資料。
如以上所說明的，本發明係一種使用發射波束成形技術的無線通信系統，其可藉由提高行動台的頻道估測精度以改善接收性能。這是因為，其可估測出並未對行動台通知的資源區塊單位的波束成形模式，藉此增加頻道估測可利用的資源的緣故。
另外，在本實施例中係以子訊框單位作為頻道估測的起動單位，惟並不一定限於此，亦可為時間槽單位。
另外，上述實施例係在基地台處理的發射波束成形處理中，根據編碼簿進行預編碼處理，惟由於只要能夠判斷在本發明的行動台中的處理是否與在資源區塊單位所賦與的方向性相同便可使用，故並不限於根據編碼簿進行預編碼處理，只要是在資源區塊單位賦與方向性的處理即可適用本發明。
另外，本實施例係在波束成形模式的估測中，比較共用參考信號所映射的副載波與專用參考信號所映射之副載波的頻道估測值，藉此進行模式的估測，惟亦可使用共用參考信號的內插後之頻道估測值，進行與專用參考信號所映射的副載波之間的比較。
另外，使上述實施態樣之波束成形模式的估測方法在電腦執行的控制程式亦包含在本發明的範圍中。根據該控制程式使控制部(CPU)等的硬體運作，藉此使各部位發揮作為各種機構的功能。另外，該控制程式亦可固定地記錄在記錄媒體中公布。該記錄媒體所記錄的程式，透過有線、無線或記錄媒體讀入記憶體，使控制部等運作。另外，關於記錄媒體，可舉 例如：光碟、磁碟、半導體記憶體裝置、硬碟等。
以上，係參照實施態樣對本案發明進行說明，惟本案發明並不限於上述實施態樣。本案發明的構造或詳細內容，可在本案發明的技術領域內由從業人員思及各種變化。
本申請案，主張以2012年3月2日申請的日本專利申請第2012-46189號申請案為基礎的優先權，其所揭示的所有內容在此引用之。
10‧‧‧波束成形部
11‧‧‧發射部
12‧‧‧發射天線
20‧‧‧接收天線
21‧‧‧信號分離部
22‧‧‧共用參考信號用頻道估測部
23‧‧‧專用參考信號用ZF處理部
24‧‧‧波束成形模式估測部
25‧‧‧專用參考信號用頻道估測部
26‧‧‧資料解調部

Claims (9)

  1. 一種行動台裝置，其在發射波束成形(transmit beamforming)之透過順向鏈結的無線頻率發射中進行頻道估測(channel estimation)處理，其特徵為包含：信號分離部，其將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號(multiplexed signal)分離；共用參考信號用頻道估測部，其使用該信號分離部所分離的共用參考信號，算出各副載波的頻道估測值；專用參考信號用ZF(zero forcing，迫零)處理部，其使用該信號分離部所分離的專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值；以及波束成形模式估測部，其求出共用參考信號用頻道估測部所算出之根據共用參考信號的頻道估測值、與專用參考信號用ZF處理部所算出之根據專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊的波束成形模式。
  2. 如申請專利範圍第1項之行動台裝置，其中更包含：專用參考信號用頻道估測部，其使用每個資源區塊的波束成形模式，並使用專用參考信號用ZF處理部所算出之根據專用參考信號的頻道估測值、與根據波束成形模式估測部所估測的波束成形模式而內插的頻道估測值，算出全部副載波的頻道估測值。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之行動台裝置，其中，根據該共用參考信號的頻道估測值，包含將副載波在傳導路徑所受到之變動抵銷的要素；根據該專用參考信號的頻道估測值，包含將在傳導路徑所受到之變動與在波束成形處理為了賦與方向性(directionality)而進行的相迴轉(phase rotation)等影響抵銷的要素。
  4. 一種無線通信系統，包含： 基地台裝置；以及申請專利範圍第1至3項中任一項之行動台裝置；該基地台裝置包含：波束成形部，其接收資料信號與專用參考信號，並進行每個資源區塊的波束成形處理；以及發射部，其將在該波束成形部經過波束成形處理的該資料信號以及專用參考信號、共用參考信號多路復用傳送；該申請專利範圍第1至3項中任一項之行動台裝置更包含：資料解調部，其使用專用參考信號用頻道估測部所算出之全部副載波的頻道估測值，進行資料解調處理，得到資料解調符號。
  5. 一種頻道估測方法，其係在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中的頻道估測方法，其特徵為包含以下步驟：將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號分離；使用所分離的該共用參考信號，算出各副載波的頻道估測值；使用所分離的該專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值；以及求出根據該共用參考信號的頻道估測值、與根據該專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊的波束成形模式。
  6. 如申請專利範圍第5項之頻道估測方法，其中更包含以下步驟：使用每個資源區塊的波束成形模式，並使用根據該專用參考信號的頻道估測值、以及根據該波束成形模式所內插的頻道估測值，算出全部副載波的頻道估測值。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之頻道估測方法，其中，根據該共用參考信號的頻道估測值，包含將副載波在傳導路徑所受到之變動抵銷的要素；根據該專用參考信號的頻道估測值，包含將在傳導路徑所受到之變動與在波束成形處理為了賦與方向性而進行的相迴轉等影響 抵銷的要素。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之頻道估測方法，其中更包含以下步驟：接收資料信號與專用參考信號，進行每個資源區塊的波束成形處理，將經過波束成形處理的該資料信號以及專用參考信號、共用參考信號多路復用傳送，使用所算出之全部副載波的頻道估測值，進行資料解調處理，得到資料解調符號。
  9. 一種在發射波束成形之透過順向鏈結的無線頻率發射中的頻道估測用的控制程式，其使電腦執行以下處理：將資料信號、經過波束成形處理的專用參考信號、未經過波束成形處理的共用參考信號的多路復用信號分離的處理；使用所分離的該共用參考信號，算出各副載波之頻道估測值的處理；使用所分離的該專用參考信號，算出該專用參考信號所映射的各副載波之頻道估測值的處理；以及求出根據該共用參考信號的頻道估測值、與根據該專用參考信號的頻道估測值之差分，以估測出每個資源區塊之波束成形模式的處理。
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