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技術 チャネルおよび雑音推定のための方法および装置

出願人 クゥアルコム・インコーポレイテッド
発明者 ビュン-ホン・キム
出願日 2011年10月14日 (9年2ヶ月経過) 出願番号 2011-226873
公開日 2012年3月15日 (8年9ヶ月経過) 公開番号 2012-054981
状態 特許登録済
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等) 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等)
主要キーワード オンタイム信号 雑音フィルタ クロス乗積 Pコンバータ サンプルベクトル 干渉エネルギー 遅延エレメント 経路状態
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

マルチプル送信アンテナからマルチプルの受信アンテナへと送られるMIMO送信に関してチャネルおよび雑音推定を提供する。

解決手段

サンプルは受信アンテナから取得される。第1の方式では、サンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンス相関させることによってチャネル推定導出され、信号、雑音および干渉統計もまた、サンプルに基づいて推定される。第2の方式では、信号および干渉エネルギーに加えて、受け取られた総エネルギーも、サンプルに基づいて推定される。その後、推定された受け取られた総エネルギーならびに推定された信号および干渉エネルギーに基づいて、雑音が推定される。第3の方式では、信号およびオンタイム干渉統計がサンプルに基づいて推定される。雑音およびマルチパス干渉統計もまた、サンプルに基づいて推定される。その後、信号、雑音および干渉統計が推定される。

概要

背景

概要

マルチプル送信アンテナからマルチプルの受信アンテナへと送られるMIMO送信に関してチャネルおよび雑音推定を提供する。サンプルは受信アンテナから取得される。第1の方式では、サンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンス相関させることによってチャネル推定導出され、信号、雑音および干渉統計もまた、サンプルに基づいて推定される。第2の方式では、信号および干渉エネルギーに加えて、受け取られた総エネルギーも、サンプルに基づいて推定される。その後、推定された受け取られた総エネルギーならびに推定された信号および干渉エネルギーに基づいて、雑音が推定される。第3の方式では、信号およびオンタイム干渉統計がサンプルに基づいて推定される。雑音およびマルチパス干渉統計もまた、サンプルに基づいて推定される。その後、信号、雑音および干渉統計が推定される。

目的

送信機110では、送信(TX)データプロセッサ120がトラヒックデータを処理し(例えば、符号化し、インタリーブし(interleaves)、記号マップし(maps))、マルチプル(T個)のCDMA変調器130aないし130tへデータ記号を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

マルチプル送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得し、該複数のサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンス相関させることによってチャネル推定導出し、該複数のサンプルに基づいて信号、雑音、および干渉統計推定するための少なくとも1つのプロセッサ、および該少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリを備える装置。

請求項2

前記少なくとも1つのプロセッサは第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いてチャネル推定を導出し、第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて信号、雑音および干渉統計を推定する、請求項1に記載の装置。

請求項3

前記少なくとも1つのプロセッサは前記チャネル推定ならびに前記推定された信号、雑音および干渉統計に基づいて等化器重みを導出し、該等化器重みを用いて前記複数のサンプルをフィルタリングする、請求項1に記載の装置。

請求項4

マルチプルの信号は前記マルチプルの送信アンテナから送信される、ここにおいて、各信号は様々な直交コード多重化されたマルチプルのデータストリームを備える、請求項1に記載の装置。

請求項5

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得すること、該複数のサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることによってチャネル推定を導出すること、および該複数のサンプルに基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定することを備える方法。

請求項6

前記チャネル推定を前記導出することは、第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いて該チャネル推定を導出することを備える、ここにおいて、前記信号、雑音および干渉統計を前記推定することは、第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて該信号、雑音および干渉統計を推定することを備える、請求項5に記載の方法。

請求項7

前記チャネル推定ならびに前記推定された信号、雑音および干渉統計に基づいて等化器重みを導出すること、および前記複数のサンプルを、該等化器重みを用いてフィルタリングすることをさらに備える、請求項5に記載の方法。

請求項8

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得するための手段、該複数のサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることによってチャネル推定を導出するための手段、および該複数のサンプルに基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定するための手段を備える装置。

請求項9

前記チャネル推定を導出するための前記手段は、第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いて該チャネル推定を導出するための手段を備える、ここにおいて、前記信号、雑音および干渉統計を推定するための前記手段は、第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて該信号、雑音および干渉統計を推定するための手段を備える、請求項8に記載の装置。

請求項10

前記チャネル推定ならびに前記推定された信号、雑音および干渉統計に基づいて等化器重みを導出するための手段、および前記複数のサンプルを、該等化器重みを用いてフィルタリングするための手段をさらに備える、請求項8に記載の装置。

請求項11

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得し、該複数のサンプルに基づいて、受け取られた総エネルギーを推定し、該複数のサンプルに基づいて信号および干渉エネルギーを推定し、該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定するための少なくとも1つのプロセッサ、および該少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリを備える装置。

請求項12

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルを、少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることによってチャネル推定を導出し、該チャネル推定に基づいて前記信号および干渉エネルギーを推定する、請求項11に記載の装置。

請求項13

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記チャネル推定に十分な強度を有するチャネルタップをすべてのチャネルタップから識別し、該識別されたチャネルタップに基づいて前記信号および干渉エネルギーを決定する、請求項12に記載の装置。

請求項14

前記少なくとも1つのプロセッサは前記複数のサンプルの各々のエネルギーを計算し、該複数のサンプルのエネルギーを該マルチプルの受信アンテナにわたって累算し、累算された結果を様々な時間インターバルにわたってフィルタリングして、前記受け取られた総エネルギーの推定を得る、請求項11に記載の装置。

請求項15

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記チャネル推定のためにマルチプルのチャネルタップの各々のエネルギーを計算し、該マルチプルのチャネルタップのエネルギーを累算し、累算された結果を様々な時間インターバルにわたってフィルタリングして、前記推定された信号および干渉エネルギーを得る、請求項12に記載の装置。

請求項16

前記少なくとも1つのプロセッサは第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いてチャネル推定を導出し、第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて前記受け取られた総エネルギーならびに前記信号および干渉エネルギーを推定する、請求項12に記載の装置。

請求項17

前記少なくとも1つのプロセッサは、チャネル状態に基づいて前記第1および第2の帯域幅を選択する、請求項16に記載の装置。

請求項18

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得すること、該複数のサンプルに基づいて、受け取られた総エネルギーを推定すること、該複数のサンプルに基づいて、信号および干渉エネルギーを推定すること、および該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定することを備える方法。

請求項19

前記受け取られた総エネルギーを前記推定することは、前記複数のサンプルの各々のエネルギーを計算すること、および該複数のサンプルのエネルギーを累算することを備える、請求項18に記載の方法。

請求項20

前記信号および干渉エネルギーを前記推定することは、マルチプルのチャネルタップを備えるチャネル推定を導出すること、該マルチプルのチャネルタップの各々のエネルギーを計算すること、および該マルチプルのチャネルタップのエネルギーを累算することを備える、請求項18に記載の方法。

請求項21

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得するための手段、該複数のサンプルに基づいて、受け取られた総エネルギーを推定するための手段、該複数のサンプルに基づいて、信号および干渉エネルギーを推定するための手段、および該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定するための手段を備える装置。

請求項22

前記受け取られた総エネルギーを推定するための前記手段は、前記複数のサンプルの各々のエネルギーを計算するための手段、および該複数のサンプルのエネルギーを累算するための手段を備える、請求項21に記載の装置。

請求項23

前記信号および干渉エネルギーを推定するための前記手段は、マルチプルのチャネルタップを備えるチャネル推定を導出するための手段、該マルチプルのチャネルタップの各々のエネルギーを計算するための手段、および該マルチプルのチャネルタップのエネルギーを累算するための手段を備える、請求項21に記載の装置。

請求項24

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得し、該複数のサンプルに基づいて信号およびオンタイム干渉統計を推定し、該複数のサンプルに基づいて雑音およびマルチパス干渉統計を推定し、該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計の推定に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定するための少なくとも1つのプロセッサ、および該少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリを備える装置。

請求項25

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることによってチャネル推定を導出する、請求項24に記載の装置。

請求項26

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルに基づいて第1のチャネル推定を導出し、該第1のチャネル推定をフィルタリングして第2のチャネル推定を得る、請求項24に記載の装置。

請求項27

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記第1のチャネル推定を微分して、微分された結果を取得し、該微分された結果に基づいて前記雑音およびマルチパス干渉統計を推定する、請求項26に記載の装置。

請求項28

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記第2のチャネル推定に基づいて前記信号およびオンタイム干渉統計を推定する、請求項26に記載の装置。

請求項29

前記少なくとも1つのプロセッサは、第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いて前記信号およびオンタイム干渉統計を推定し、第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて前記雑音およびマルチパス干渉統計を推定する、請求項24に記載の装置。

請求項30

前記少なくとも1つのプロセッサは、チャネル状態に基づいて前記第1および第2の帯域幅を選択する、請求項29に記載の装置。

請求項31

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得すること、該複数のサンプルに基づいて、信号およびオンタイム干渉統計を推定すること、該複数のサンプルに基づいて、雑音およびマルチパス干渉統計を推定すること、および該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定することを備える方法。

請求項32

前記複数のサンプルに基づいて第1のチャネル推定を得ること、および該第1のチャネル推定をフィルタリングして第2のチャネル推定を得ることをさらに備える、請求項31に記載の方法。

請求項33

前記雑音およびマルチパス干渉統計を前記推定することは、前記第1のチャネル推定を微分して、微分された結果を得ること、および該微分された結果に基づいて、該雑音およびマルチパス干渉統計を推定することを備える、請求項32に記載の方法。

請求項34

前記信号およびオンタイム干渉統計を前記推定することは、前記第2のチャネル推定に基づいて、該信号およびオンタイム干渉統計を推定することを備える、請求項32に記載の方法。

請求項35

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得するための手段、該複数のサンプルに基づいて、信号およびオンタイム干渉統計を推定するための手段、該複数のサンプルに基づいて、雑音およびマルチパス干渉統計を推定するための手段、および該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定するための手段を備える装置。

請求項36

前記複数のサンプルに基づいて第1のチャネル推定を導出するための手段、および該第1のチャネル推定をフィルタリングして第2のチャネル推定を得るための手段をさらに備える、請求項35に記載の装置。

請求項37

前記雑音およびマルチパス干渉統計を推定するための前記手段は、前記第1のチャネル推定を微分して、微分された結果を得るための手段、および該微分された結果に基づいて、該雑音およびマルチパス干渉統計を推定するための手段を備える、請求項36に記載の装置。

請求項38

前記信号およびオンタイム干渉統計を推定するための前記手段は、前記第2のチャネル推定に基づいて、該信号およびオンタイム干渉統計を推定するための手段を備える、請求項36に記載の装置。

請求項39

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得し、該複数のサンプルに基づいてチャネル状態を決定し、該チャネル状態に基づいてマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択し、該選択されたチャネルおよび雑音推定方式に基づいてチャネルおよび雑音推定を実行するための少なくとも1つのプロセッサ、および該少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリを備える装置。

請求項40

前記選択されたチャネルおよび雑音推定方式に関して、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出し、該複数のサンプルに基づいて信号およびオンタイム干渉統計を推定し、該複数のサンプルに基づいて雑音およびマルチパス干渉統計を推定し、該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて信号、雑音および干渉統計を推定する、請求項39に記載の装置。

請求項41

前記選択されたチャネルおよび雑音推定方式は、前記チャネル状態が、小さい遅延拡散シングルパス環境、低速度、またはその組合せを示す場合に用いられる、請求項40に記載の装置。

請求項42

前記選択されたチャネルおよび雑音推定方式に関して、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出し、該複数のサンプルに基づいて受け取られた総エネルギーを推定し、該チャネル推定に基づいて信号および干渉エネルギーを推定し、該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定する、請求項39に記載の装置。

請求項43

前記選択されたチャネルおよび雑音推定方式は、前記チャネル状態が、大きい遅延拡散、マルチパス環境高速度、またはその組合せを示す場合に用いられる、請求項42に記載の装置。

請求項44

前記選択されたチャネルおよび雑音推定方式に関して、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出し、該複数のサンプルに基づいて信号、雑音および干渉統計を推定する、請求項39に記載の装置。

請求項45

前記少なくとも1つのプロセッサは、前記マルチプルの送信アンテナと前記マルチプルの受信アンテナとの間の通信チャネルにおける遅延拡散を決定し、該遅延拡散に基づいて前記チャネルおよび雑音推定方式を選択する、請求項39に記載の装置。

請求項46

前記少なくとも1つのプロセッサが、前記マルチプルの送信アンテナと前記マルチプルの受信アンテナの間の通信チャネルにおける信号経路のエネルギーを決定し、該信号経路の該エネルギーに基づいて前記チャネルおよび雑音推定方式を選択する、請求項39に記載の装置。

請求項47

前記少なくとも1つのプロセッサは、推定された速度に基づいて前記チャネルおよび雑音推定方式を選択する、請求項39に記載の装置。

請求項48

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得すること、該複数のサンプルに基づいてチャネル状態を決定すること、該チャネル状態に基づいてマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択すること、および該選択されたチャネルおよび雑音推定方式に基づいてチャネルおよび雑音の推定を実行することを備える方法。

請求項49

チャネルおよび雑音の推定を前記実行することは、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出すること、該複数のサンプルに基づいて、信号およびオンタイム干渉統計を推定すること、該複数のサンプルに基づいて、雑音およびマルチパス干渉統計を推定すること、および該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定することを備える、請求項48に記載の方法。

請求項50

チャネルおよび雑音推定を前記実行することは、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出すること、該複数のサンプルに基づいて、受け取られた総エネルギーを推定すること、該チャネル推定に基づいて、信号および干渉エネルギーを推定すること、および該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定することを備える、請求項48に記載の方法。

請求項51

前記マルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを前記選択することは、遅延拡散、経路状態、速度またはその組合せに基づいて、該マルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択することを備える、請求項48に記載の方法。

請求項52

マルチプルの送信アンテナから送られるマルチプル入力マルチプル出力送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルを取得するための手段、該複数のサンプルに基づいてチャネル状態を決定するための手段、該チャネル状態に基づいてマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択するための手段、および該選択されたチャネルおよび雑音推定方式に基づいてチャネルおよび雑音の推定を実行するための手段を備える装置。

請求項53

チャネルおよび雑音の推定を実行するための前記手段は、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出するための手段、該複数のサンプルに基づいて、信号およびオンタイム干渉統計を推定するための手段、該複数のサンプルに基づいて、雑音およびマルチパス干渉統計を推定するための手段、および該推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定するための手段を備える、請求項52に記載の装置。

請求項54

チャネルおよび雑音の推定を実行するための前記手段は、前記複数のサンプルに基づいてチャネル推定を導出するための手段、該複数のサンプルに基づいて、受け取られた総エネルギーを推定するための手段、該チャネル推定に基づいて、信号および干渉のエネルギーを推定するための手段、および該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉のエネルギーに基づいて雑音を推定するための手段を備える、請求項52に記載の装置。

請求項55

前記マルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択するための前記手段は、遅延拡散、経路状態、速度またはその組合せに基づいて、該マルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択するための手段を備える、請求項52に記載の装置。

関連技術

0001

[米国特許法(35 U.S.C.)第119条に基づく優先権主張]
本特許出願は、本願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明白に組み込まれる、2005年10月28日出願の、「METHODANDAPPARATUS FOR SPACE−TIMEQUALIZATION IN WIRELESSCOMMUNICATIONS」という名称の仮出願第60/731,423号に基づいて優先権を主張するものである。

技術分野

0002

本開示は、一般に通信に関し、より詳細には、マルチプル入力マルチプル出力(multiple-input multiple-output)(MIMO)送信に関してチャネルおよび雑音推定を実行するための技術に関する。

発明の背景

0003

MIMO送信は、マルチプル(multiple)(T個)の送信アンテナからマルチプル(R個)の受信アンテナへの送信である。例えば、送信機は、T個の送信アンテナからT個のデータストリームを同時に送信することができる。これらのデータストリームは伝搬環境によってひずみ、雑音によってさらに劣化する。受信機は、R個の受信アンテナを介して、送信されたデータストリームを受信する。各受信アンテナからの受信された信号は、場合によっては伝搬環境によって決定された様々な遅延で、送信されたデータストリームのスケールされた(scaled)バージョンを含む。したがって、送信されたデータストリームは、R個の受信アンテナからのR個の受信された信号間で分散される。次いで、受信機は、送信されたデータストリームを回復するために、R個の受信された信号に関して受信機空間処理(例えば時空間等化(space-time equalization))を実行する。

0004

受信機は、MIMOチャネルに関してチャネルおよび雑音推定を導出でき、次いで、該チャネルおよび雑音推定に基づいて時空間等化器の重み(weights)を導出することができる。チャネルおよび雑音推定の品質は性能に大きく影響し得る。したがって、MIMO送信に関して良質のチャネルおよび雑音推定を得るための技術が必要とされている。

0005

本発明の一実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを含む装置が記載されている。(複数の)プロセッサは、マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナからサンプルを取得して、このサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンス相関させることによりチャネル推定を導出し、該サンプルに基づいて信号、雑音、および干渉統計推定する。MIMO送信は、マルチプルの送信アンテナから送られたマルチプルの(multiple)変調された信号を含むことができる。変調された各信号は、様々な直交符号多重化されたマルチプルのデータストリームを含むことができる。

0006

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを含む装置が記載されている。(複数の)プロセッサは、マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナからサンプルを取得して、該サンプルに基づいて受け取られた総エネルギーを推定し、該サンプルに基づいて信号および干渉エネルギーを推定し、該推定された受け取られた総エネルギーならびに該推定された信号および干渉エネルギーに基づいて雑音を推定する。

0007

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを含む装置が記載されている。(複数の)プロセッサは、マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナからサンプルを取得して、該サンプルに基づいて信号およびオンタイム干渉統計を推定し、該サンプルに基づいて雑音およびマルチパス(multipath)干渉統計を推定し、該推定された信号およびオンタイム(on-time)干渉統計ならびに該推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて、信号、雑音および干渉統計を推定する。該オンタイム干渉は、望まれる信号と同時に到着する干渉であり、該マルチパス干渉は、オンタイムではない干渉である。

0008

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサおよびメモリを含む装置が記載されている。(複数の)プロセッサは、マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナからサンプルを取得して、該サンプルに基づいてチャネル状態(conditions)を決定し、該チャネル状態に基づいてマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式のうちの1つを選択し、該選択されたチャネルおよび雑音推定方式に基づいてチャネルおよび雑音の推定を実行する。チャネル状態を決定するために、(複数の)プロセッサは、複数のサンプルを処理して、遅延拡散を決定する、シングルパスまたはマルチパス環境識別する、などすることができる。

0009

以下、本発明の様々な観点および実施形態をさらに詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0010

MIMO送信のための送信機および受信機を示す図。
1つの送信アンテナのためのCDMA変調器を示す図。
第1の方式のためのチャネルおよび雑音エスティメータを示す図。
チャネルエスティメータを示す図。
第1のチャネルおよび雑音推定方式のためのプロセスを示す図。
第2の方式のためのチャネルおよび雑音エスティメータを示す図。
第2のチャネルおよび雑音推定方式のためのプロセスを示す図。
第3の方式のためのチャネルおよび雑音エスティメータを示す図。
第3のチャネルおよび雑音推定方式のためのプロセスを示す図。
第4のチャネルおよび雑音推定方式のためのプロセスを示す図。

詳細な説明

0011

「例示の」という語は、「例、実例または説明としての働きをする」ことを意味するために本明細書に使用される。本明細書において「例示の」ものとして説明される任意の実施形態は、他の実施形態よりも常に有利または好ましいものと解釈されるべきものとは限らない。

0012

本明細書に説明されるチャネルおよび雑音推定技術は、符号分割多元接続(CDMA)システム時分割多元接続TDMA)システム、周波数分割多元接続FDMA)システム、直交FDMA(OFDMA)システム、シングルキャリア(Single-Carrier)FDMA(SC−FDMA)システムのような種々の通信システムに使用することができる。CDMAシステムは、広帯域CDMA(W−CDMA)、cdma2000などの1つまたはそれより多くの無線技術を実施することができる。cdma2000は、IS−2000、IS−856およびIS−95標準カバーする(covers)。TDMAシステムは、移動通信用グローバルシステム(Global System for Mobile Communications)(GSM)(登録商標)のような無線技術を実施することができる。これらの種々の無線技術および標準は、技術的に周知である。W−CDMAおよびGSMは「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名称の団体からの文献において説明されている。cdma2000は「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の団体からの文献中に説明されている。3GPPおよび3GPP2の文献は、公に入手可能である。OFDMAシステムは、直交周波数分割多重方式(OFDM)を用いて、直交周波数サブキャリア(subcarriers)上で周波数領域において変調記号を送信する。SC−FDMAシステムは、直交周波数サブキャリア上で時間領域において変調記号を送信する。明瞭にするために、これらの技術は、以下ではCDMAシステムにおいて送られるMIMO送信に関して説明されるが、それはW−CDMAおよび/またはcdma2000を実施することもできる。

0013

図1は、MIMO送信のための送信機110および受信機150のブロック図を示す。ダウンリンク(downlink)/順方向リンク送信に関して、送信機110は基地局の一部であり、受信機150は無線デバイスの一部である。アップリンク(uplink)/逆方向リンク送信に関して、送信機110は無線デバイスの一部であり、受信機150は基地局の一部である。基地局は典型的に固定局であり、それは無線デバイスと通信し、ノードB、アクセスポイント(access point)などとも呼ばれることがある。無線デバイスは、固定式または移動式であることができ、また、ユーザ機器(UE)、移動局ユーザ端末加入者ユニットなどとも呼ばれることがある。無線デバイスは、セルラー電話パーソナルデジタルアシスタント(personal digital assistant)(PDA)、無線モデムカードあるいは何らかの他のデバイスまたは装置であることができる。

0014

送信機110では、送信(TX)データプロセッサ120がトラヒックデータを処理し(例えば、符号化し、インタリーブし(interleaves)、記号マップし(maps))、マルチプル(T個)のCDMA変調器130aないし130tへデータ記号を提供する。本明細書で用いられるように、データ記号はデータのための変調記号であり、パイロット記号パイロットのための変調記号であり、変調記号は信号コンステレーション(constellation)(例えばM−PSKまたはM−QAMのための)中のポイントに関する複素値であり、パイロットは送信機および受信機の両方によってアプリオリに(a priori)知られているデータである。各CDMA変調器130は、以下に説明されるようにそのデータ記号およびパイロット記号を処理し、関連する送信機ユニット(TMTR)136へ出力チップを提供する。各送信機ユニット136は、その出力チップを処理し(例えば、アナログに変換し、増幅し、フィルタリングし(filters)、周波数アップコンバートし(upconverts))、変調された信号を生成する。T個の送信機ユニット136aないし136tからのT個の変調された信号は、それぞれ、T個のアンテナ138aないし138tから送信される。

0015

受信機150で、マルチプル(R個)のアンテナ152aないし152rは、それぞれ、送信された信号を種々の信号経路を介して受信し、R個の受信機ユニット(RCVR)154aないし154rへR個の受信信号を提供する。各受信機ユニット154は、その受信された信号を処理し(例えば、フィルタリングし、増幅し、周波数ダウンコンバートし(downconverts)、ディジタル化し)、チャネルおよび雑音エスティメータ(estimator)160および時空間等化器162へサンプルを提供する。エスティメータ160は、以下に説明されるように、これらサンプルに基づいてチャネルおよび雑音推定を導出する。時空間等化器162は、チャネルおよび雑音の推定に基づいて重み(weights)を導出し、それらの重みを用いてサンプルに関して等化を実行し、T個のCDMA復調器(Demod)170aないし170tへデータチップ推定を提供する。各CDMA復調器170は、CDMA変調器130による処理に相補的やり方でそのデータチップ推定を処理し、データ記号推定を提供する。受信(RX)データプロセッサ180は、データ記号推定を処理し(例えば、記号デマップし(demaps)、デインタリーブし(deinterleaves)、復号し)、復号されたデータを提供する。一般に、CDMA復調器170による処理およびRXデータプロセッサ180は、それぞれ、送信機110でのCDMA変調器130およびTXデータプロセッサ120による処理に相補的なものである。

0016

コントローラ/プロセッサ140および190は、それぞれ、送信機110および受信機150における種々の処理ユニットの動作を指示する(direct)。メモリ142および192は、それぞれ、送信機110および受信機150のデータおよびプログラムコードを格納する。

0017

図2は、1つの送信アンテナのためのCDMA変調器130のブロック図を示す。CDMA変調器130は、図1のCDMA変調器130aないし130tの各々に使用されることができる。CDMA変調器130は、トラヒックデータに使用される各トラヒックチャネルのためのトラヒックチャネルプロセッサ210およびパイロットのためのパイロットチャネルプロセッサ220を含む。トラヒックチャネルmのためのプロセッサ210内では、スプレッダ(spreader)212が、トラヒックチャネルmのための直交符号cm(k)を用いてデータ記号を拡散する。乗算器214は、スプレッダ212の出力を利得gt,mでスケールし、送信アンテナt上のトラヒックチャネルmにデータチップxt,m(k)を提供する。パイロットチャネルプロセッサ220内では、スプレッダ222が、パイロットのための直交符号ct,p(k)を用いてパイロット記号を拡散する。乗算器224は、スプレッダ222の出力を利得gt,pでスケールし、送信アンテナt上のパイロットチャネルにパイロットチップxt,p(k)を提供する。加算器230は、すべてのトラヒックチャネルおよびパイロットチャネルのためのチップを合計する。スクランブラ(scrambler)232は、加算器230の出力に、送信機110に関するスクランブリングシーケンスs(k)を乗じて、送信アンテナtに関する出力チップxt(k)を提供する。

0018

トラヒックチャネルおよびパイロットチャネルのための直交符号は、W−CDMAで使用される直交可変拡散ファクタ(orthogonal variable spreading factor)(OVSF)符号、cdma2000で使用されるウォルシュ(Walsh)符号などであることができる。一実施形態では、受信機150が各送信アンテナチャネル応答を推定することを可能にするように、T個の送信アンテナのためのパイロットのためにT個の種々の直交符号が使用される。残りの直交符号は、T個の送信アンテナの各々のために使用されることができる。この実施形態に関して、T個の送信アンテナのパイロット直交符号は別個のものである(distinct)が、トラヒック直交符号はT個の送信アンテナのために再使用されることができる。拡散することおよびスクランブルすることはまた、図2に示された方式以外の方式で実行されることもできる。

0019

各送信アンテナtに関する出力チップは次のように表すことができる:

0020

ここで、xt(k)は、送信アンテナtから送られたK個の出力チップを有するK×1のベクトルであり、
xt(k)は、送信アンテナtからチップ周期kで送られた出力チップであり、
σxは、出力チップに関する利得であり、
「T」は、転置を示す。

0021

KはK=E+L−1と設定されてよく、ここで、Eは受信機150での時空間等化器162のスパン(span)であり、Lは送信機110と受信機150の間のMIMOチャネルの遅延拡散である。そのとき、ベクトルxt(k)は受信機において時空間等化器により影響を与えられる(operated on)E+L−1個のチップを含む。

0022

一実施形態では、受信機は、各受信アンテナから受け取られた信号をVのオーバーサンプリングファクタ(oversampling factor)に関してV倍のチップレートでディジタル化し、各チップ周期に関してV個のサンプルを得る。各受信アンテナrに関するサンプルは次のように表すことができる:

0023

ここで、yr(k)は受信アンテナrに関するサンプルのV・E×1のベクトルであり、yr,v(k)は受信アンテナrに関するチップ周期kにおけるv番目のサンプルである。

0024

yr(k)中のサンプルによって観測される雑音は、次のように表すことができる:

0025

ここで、nr(k)は受信アンテナrに関するV・E×1の雑音ベクトルであり、
nr,v(k)はyr,v(k)によって観測される雑音である。

0026

nr(k)は、チャネル雑音、受信機雑音および他の送信機からの干渉を含み、これらは総称して「背景」雑音と呼ばれる。本明細書に使用される用語「雑音」とは、まさに背景雑音、あるいは他の送信アンテナからのストリーム間(interstream)干渉および背景雑音のことであり得る。例えば、チャネルおよび雑音推定は、チャネル推定ならびに背景雑音推定、または背景雑音および干渉推定のどちらか一方を指すことがある。

0027

R個の受信アンテナのすべてに関するサンプルは次のように表すことができる:

0028

ここで、Hr,tは、送信アンテナtと受信アンテナrの間のV・E×Kのマルチパスチャネル行列である。Hr,tは次式として与えられる:

0029

ここで、hr,t,v(l)は、v番目のサンプリング時間瞬時(time instant)におけるl番目のチャネルのタップに関する送信アンテナtと受信アンテナrの間の複素チャネル利得である。

0030

送信アンテナtと受信アンテナrとの間のインパルス応答は、L個のチップの長さを有し、V・Lのチャネル利得を得るために、V倍のチップレートでオーバーサンプリングされる(oversampled)ことができる。これらV・Lのチャネル利得は、各行が1つのサンプリング時間瞬時vについてL個のチャネル利得を含むように、Vの行へと配置されることができる。サンプリング時間瞬時vに関するサンプルyr,v(k)は、xt(k)中の送信されたデータチップを、そのサンプリング時間瞬時に関するチャネル利得の行で畳み込むこと(convolving)により得られる。Hr,tは、yr(k)中のV・Eのサンプルに関するV・Eの行を含む。Hr,tの各行は、yr(k)中の1つのサンプルに関するチャネルインパルス応答を表す。

0031

式(4)は、次のように書き直すことができる:

0032

ここで、

0033

は、R個の受信アンテナのすべてに関するR・V・E×1の全体的な受信されたサンプルのベクトルであり、

0034

は、T個の送信アンテナのすべてに関するT・K×1の全体的な送信されたチップベクトルであり、

0035

は、R個の受信アンテナのすべてに関するR・V・E×1の全体的な雑音ベクトルであり、
Hは、R・V・E×T・Kの全体的なチャネル応答行列である。

0036

全体的なチャネル応答行列Hは次のように与えることができる。

0037

Hの最初のK列は送信アンテナ1に関するものであり、Hの次のK列は送信アンテナ2に関するものであり、Hの最後のK列は送信アンテナTに関するものである。Hの各列はhiとして示され、1つの送信されたチップxt(k)によって観測されたチャネル利得を含む。

0038

送信されたチップは、時空間等化器162によって以下のように回復され得る。

0039

ここで、wtは、送信アンテナtに関するR・V・E×1の等化器重みベクトルであり、

0040

は、送信アンテナtから送られたデータチップxt(k+D)の推定であり、
「H」は共役の転置を示す。

0041

各チップ周期kに関して、ベクトルy(k)は、Eの最新のチップ周期に関するR個の受信アンテナのすべてに関するサンプルを含む。これらのサンプルは、各送信アンテナから送られた最新のデータチップのK=E+L−1個の要素(components)を含む。ベクトルy(k)に

0042

を乗じて、1つの送信アンテナから1つのデータチップの推定を得る。T個の送信アンテナに関してT個の重みベクトルw1ないしwTが形成されることができ、1つのチップ周期でT個の送信アンテナから送られるT個のデータチップの推定を得るために使用される。

0043

式(8)では、Dは時空間等化器の遅延を示す。各チップ周期kに関して、時空間等化器は、k番目のチップ周期に送られるデータチップxt(k)の推定ではなく、Dのチップ周期後に送られるデータチップxt(k+D)の推定をもたらす。Dは等化器の設計によって決定され、一般に1≦D≦(E+L−1)である。

0044

時空間等化器のための重みベクトルwtは、最小平均2乗誤差MMSE)技術、ゼロフォーシング(zero-forcing)(ZF)技術、最大の比を組み合わせる(maximal ratio combining)(MRC)技術など様々な受信機の処理技術に基づいて導出されることができる。重み行列は、MMSE、ZFおよびMRCの技術に基づいて、以下のように導出されることができる。

0045

ここで、Rnは雑音共分散行列であり、

0046

は、それぞれMMSE、ZFおよびMRC技術のためのT・K×R・V・Eの重み行列である。重みベクトル

0047

は、

0048

の行から得ることができる。

0049

雑音共分散行列Rnは、次のように表すことができる:

0050

ここで、E{ }は期待値演算を示す。Rnは背景雑音の統計を示し、R・V・E×R・V・Eの次元を有する。

0051

本明細書に説明されたチャネルおよび雑音推定技術は、種々の受信機の処理技術と共に使用することができる。明瞭化のために、以下の説明はMMSE技術に関するものである。

0052

MMSE技術に関して、t=1,...,Tに対して重みベクトルwtは次のように表すことができる:

0053

ここで、ht,D=h(t−1)・K+Dは、遅延Dでの送信アンテナtに関するチャネル応答ベクトルであり、
Ryyは、信号、雑音および干渉統計を示す行列であり、
Iは、1ないしT・Kを含むが、(t−1)・K+Dを除外したセットである。

0054

式(13)に示されるように、RyyはH・HHおよびRnを含む。H・HHは、他の送信アンテナからの干渉ならびに望まれる信号を含む。Rnは背景雑音を含む。したがって、Ryyは、他の送信アンテナからの干渉、背景雑音、望まれる信号を含む。式(13)の最後の等式に関して、各総和は、ht,Dである、望まれる信号の列を除く、Hのすべての列の外積(outer products)にわたるものである。ht,Dは、遅延Dで受信機に到着するオンタイム要素を含む。これらのオンタイム要素は、(1)望まれる送信アンテナtからのオンタイム信号要素および(2)やはり遅延Dで到着する他のT−1個の送信アンテナからのオンタイムストリーム間干渉を含む。式(13)は、送信されたデータのチップxt(k+D)とその推定

0055

の間の平均2乗誤差である

0056

を最小にする。

0057

後続のCDMA復調器の逆拡散効果(despreading effect)を考慮した強化(enhanced)重みベクトル

0058

は、次のように表すことができる:

0059

ここで、Gは送信アンテナtから受け取られるトラヒックチャネルに関する利得であり、Itは、1ないしTを含むがtを除外したセットであり、
Qは、1ないしT・Kを含むが、i=1,...,Tに対して、(i−1)・K+Dを除外したセットである。

0060

簡単化のために、式(14)は、すべての送信アンテナおよびすべてのトラヒックチャネル/直交符号/ストリームに関して同一の利得Gの使用を仮定する。各送信アンテナのためにJ個の直交符号が使用される場合、および各直交符号がSFの長さを有する場合、利得GはG=(SF/J)1/2として与えられることができる。一般に、様々な直交符号および/または様々な送信アンテナのために様々な利得が使用されることができる。

0061

式(13)および式(14)に示されるように、MMSE重みベクトルは、チャネル応答ベクトルh1ないしhT・Kおよび雑音共分散行列Rnに基づいて導出されることができる。チャネル応答ベクトルは、符号分割多重(CDM)、時分割多重TDM)、周波数分割多重(FDM)などを用いて送信され得るパイロットに基づいて導出されることができる。理解しやすいように、以下の説明は、図2に示されるように、送信されたCDMのパイロットの使用を仮定する。以下に説明されるように、チャネル応答ベクトルおよび雑音共分散行列は、種々の方式により直接的または間接的に推定されることができる。

0062

第1のチャネルおよび雑音推定方式では、チャネルおよび雑音推定は、受け取られたサンプルから直接導出される。この方式に関して、チャネル応答ベクトルは次のように推定されることができる:

0063

ここで、pt(k)は送信アンテナtからチップ周期kで送られたパイロットチップであり、
Npはパイロットのための直交符号の長さであり、
Ecpはパイロットチップ当りのエネルギーであり、
LPFchannelはチャネル推定の平均する演算を示し、

0064

はσx・ht,Dの推定である。

0065

送信アンテナtに関するパイロットチップは次のように与えられることができる:

0066

ここで、d(j)はパイロット記号周期jにおいて送られたパイロット記号であり、
ct,p(k)は、送信アンテナtに関するパイロットのための直交符号であり、
s(k)は送信機に関するスクランブル符号である。

0067

式(15)では、全体的なサンプルベクトルy(k)に遅延Dの複素共役パイロットチップpt(k+D)を乗じてパイロット直交符号の長さにわたって累算し、ht,Dの初期推定を得る。初期推定は、ht,Dの改善された推定である

0068

を得るために複数のパイロット記号にわたってフィルタリングされることができる。フィルタリングは、有限インパルス応答(FIR)フィルタ無限インパルス応答(IIR)フィルタなどに基づいて実行されることができる。例えば、スロット当り0.33、0.2、または他の何らかの値の時定数を有する単一タップのIIRフィルタチャネルフィルタLPFchannelに使用されることができる。W−CDMAに関して、各スロットは2560チップにわたり(spans)、256チップのOVSF符号で送られた10個のパイロット記号をカバーする(covers)。cdma2000に関して、各スロットは768チップにわたり、64チップのウォルシュ符号で送られた12個のパイロット記号をカバーし得る。

0069

信号、雑音および干渉統計は、次のように推定されることができる:

0070

ここで、LPFnoiseはRyyに関して平均する演算を示し、

0071

はRyyの推定である。

0072

雑音フィルタLPFnoiseは、チャネルフィルタLPFchannelと同一でもよいし、あるいは異なってもよい。

0073

次いで、重みベクトルは次のように導出されることができる:

0074

がそれぞれσx・ht,DおよびRyyの正確な推定であるならば、式(18)は式(13)と等価である。時空間等化器からのデータチップ推定のSNRは、次のように表現することができる:

0075

第1の方式は、Ryyのための単一の推定を導出する。この推定

0076

は、式(14)に関する最初の等式の両総和のための要素を含む。この2つの要素は、望まれるトラヒックチャネルに関して利得Gを適用するために利用できず、また強化重みベクトル

0077

0078

からは導出されない。

0079

図3は、チャネルおよび雑音エスティメータ160aのブロック図を示し、これは第1のチャネルおよび雑音推定方式を実施し、図1のチャネルおよび雑音エスティメータ160の実施形態である。エスティメータ160aは、直並列(S/P)コンバータ310、チャネルエスティメータ320ならびに信号、雑音および干渉統計のエスティメータ330を含む。S/Pコンバータ310は、R個の受信機ユニット154aないし154rからサンプルを受け取り、ベクトルy(k)を形成する。

0080

チャネルエスティメータ320内では、パイロット相関器322が、y(k)を各送信アンテナtのパイロットシーケンスpt(k)と相関させて、すべての送信アンテナに関する初期チャネル推定をもたらす。チャネルフィルタ324は、初期チャネル推定をフィルタリングして最終的なチャネル推定

0081

をもたらす。パイロット相関器322およびフィルタ324は、式(15)に関して処理を行う。エスティメータ330内では、ユニット332がy(k)の外積を計算する。次いで、雑音フィルタ334は、ユニット332の出力をフィルタリングし、推定された信号、雑音および干渉統計

0082

をもたらす。ユニット332およびフィルタ334は、式(17)に関して処理を行う。式(15)中のスケーリングファクタ(scaling factor)は、種々のユニットにおいて、例えばフィルタ324において、説明され得る。

0083

図4は、図3のチャネルエスティメータ320の1実施形態を示す。この実施形態に関して、図3のパイロット相関器322は、R個のパイロット相関器322aないし322rで実施され、チャネルフィルタ324は、R個のチャネルフィルタ324aないし324rで実施される。各受信アンテナのために、1組のパイロット相関器322rおよびチャネルフィルタ324rが提供される。

0084

R個の受信アンテナからのサンプルy1,v(k)ないしyR,v(k)は、それぞれ、R個のパイロット相関器322aないし322rに提供される。各パイロット相関器322r内で、直列に結合されているV・Eの遅延エレメント(elements)410にサンプルyr,v(k)が与えられる。各遅延エレメント410は、1サンプル周期の遅延をもたらす。V・Eの遅延エレメント410は、それらの遅延されたサンプルをV・Eの乗算器412へ提供する。各乗算器412は、その遅延されたサンプルに遅延Dの複素共役パイロットチップ

0085

を乗じる。V・Eのアキュムレータ(accumulator)414がV・Eの乗算器412に結合する。各アキュムレータ414は、パイロット直交符号の長さまたはNp個のチップにわたって関連する乗算器412の出力を累算し、各パイロット記号周期に関する初期チャネル利得推定h’t,r,v(l)を提供する。

0086

各チャネルフィルタ324r内で、V・Eのチャネルフィルタ(LPFs)420が、関連するパイロット相関器322r内のV・Eのアキュムレータ414に結合する。各フィルタ420は、関連するアキュムレータ414からの初期チャネル利得推定をフィルタリングし、例えば、各パイロット記号周期等の各更新インターバルに関する最終的なチャネル利得推定

0087

をもたらす。S/Pコンバータ430は、R個の受信アンテナのすべてに関してフィルタ420から最終的なチャネル利得推定を受け取り、各更新インターバルのチャネル応答ベクトル

0088

をもたらす。

0089

一般に、図3および図4に示される処理ユニットは、様々なやり方で実施することができる。例えば、これらのユニットは、専用ハードウェア共有ディジタル信号プロセッサ(DSP)などで実施されることができる。

0090

図5は、第1の方式に基づいてチャネルおよび雑音推定を実行するためのプロセス500の実施形態を示す。マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルが取得される(ブロック512)。複数のチャネル推定は、例えば、該複数のサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることにより導出される(ブロック514)。チャネル推定は、t=1,...,Tに関して、T個のチャネル応答ベクトル

0091

をT個の送信アンテナに関して遅延Dで備えることができる。各送信アンテナに関するチャネル応答ベクトルは、その送信アンテナのためのパイロットシーケンスに基づいて得られることができる。信号、雑音および干渉統計は、例えば該複数のサンプルのクロス乗積(cross product)を計算し、そのクロス乗積の結果をフィルタリングすることによって、該複数のサンプルに基づいて推定される(ブロック516)。チャネル推定は、第1の帯域幅を有する第1のフィルタで導出されることができる。推定された信号、雑音および干渉統計は、第2の帯域幅を有する第2のフィルタで導出されることができる。第1および第2のフィルタの帯域幅は、同一または異なるものであることができ、固定式(fixed)または構成可能(configurable)であることができ、例えば、チャネル状態に基づいて調整されることができる。等化器重みは、該複数のチャネル推定ならびに該推定された信号、雑音および干渉統計に基づいて導出される(ブロック518)。該複数のサンプルは該複数の等化器重みでフィルタリングされて、該送信アンテナから送られた複数のデータチップの複数の推定が得られる(ブロック520)。

0092

第2の方式チャネルおよび雑音推定では、雑音推定は、受信機における、受け取られた総エネルギーの推定Io、ならびに信号および干渉エネルギーの推定Iorに基づいて実行される。用語「エネルギー」と「パワー」は、しばしば交換可能に使用される。

0093

第2の方式に関して、ベクトルのエレメントσx・h1ないしσx・hT・Kは次のように推定することができる:

0094

ここで、

0095

はチャネル利得hr,t,v(l)の推定である。チャネル利得推定は、r=1,...,R、t=1,...,T、v=1,...,V、およびl=0,...,L−1について得られることができる.式(20)は式(15)と等価である。しかし、

0096

は、r、t、vおよびlの様々な値について式(20)を用いて計算され得るのに対して、

0097

は、tの様々な値およびDの特定値について式(15)を用いて計算され得る。i=1,..,T・Kに関して、hiの推定である

0098

を形成するためにチャネル利得推定

0099

が使用され得る。

0100

第2の方式に関して、背景雑音は、

0101

となるように空間−時間的に白色雑音(white)であると仮定されてよく、ここで

0102

雑音分散であり、Iは単位行列である。雑音分散は次のように推定することができる:

0103

ここで、

0104

は該推定された受け取られた総エネルギーであり、

0105

は該推定された信号および干渉エネルギーである。

0106

一実施形態では、

0107

は次のように導出されることができる:

0108

別の実施形態では、

0109

は十分なエネルギーを有するチャネル利得を合計することにより導出され得る。例えば

0110

であり、ここでEthはしきい値である場合、チャネル利得は十分に強いと考えることができる。Ethは、すべてのチャネル利得に関する総エネルギーに基づいて導出されることができる構成可能な値または固定値であることができる。

0111

したがって、次のように雑音の共分散行列を推定することができる:

0112

ここで

0113

はRnの推定である。

0114

は、式(14)に示されている

0115

あるいは式(13)に示されているwtを導出するために使用されることができる。

0116

図6は、チャネルおよび雑音エスティメータ160bのブロック図を示し、これは第2のチャネルおよび雑音推定方式を実施し、図1のチャネルおよび雑音エスティメータ160の別の実施形態である。エスティメータ160bは、多重化装置(Mux)610、チャネルエスティメータ620および雑音エスティメータ630を含む。多重化装置610は、R個の受信機ユニット154aないし154rからサンプルを受け取り、サンプルのストリームyr,v(k)を望まれる順序で提供する。

0117

チャネルエスティメータ620内では、パイロット相関器622は、yr,v(k)を各送信アンテナのパイロットシーケンスpt(k)と相関させ、すべての送信アンテナに関する初期チャネル利得推定を提供する。チャネルフィルタ624は、この初期チャネル利得推定をフィルタリングし、最終的なチャネル利得推定

0118

を提供する。パイロット相関器622およびフィルタ624は、式(20)に示される処理を実行する。S/Pコンバータ626は、すべての送信アンテナに関する最終的なチャネル利得推定を受け取り、i=1,...,T・Kに関してチャネル応答ベクトル

0119

を提供する。

0120

雑音エスティメータ630は、受け取られた総エネルギーIo、信号および干渉のエネルギーIor、ならびに雑音

0121

を推定する。Ioの推定のために、エネルギー計算ユニット642は、各サンプルのエネルギーを|yr、v(k)|2として計算する。アキュムレータ644は、Vのサンプル周期およびR個の受信アンテナにわたってサンプルエネルギーを累算し、各チップ周期に関して初期のIo推定をもたらす。雑音フィルタ646は、初期のIo推定をフィルタリングして最終的なIo推定

0122

をもたらす。Ior推定のために、エネルギー計算ユニット652は、各チャネルタップのエネルギーを

0123

として計算する。アキュムレータ654は、Vのサンプル周期、L個のチャネルタップ、T個の送信アンテナおよびR個の受信アンテナにわたってチャネルタップエネルギーを累算して、初期のIor推定をもたらす。累算は、また、十分なエネルギーを有するチャネルタップにわたって実行されることができる。雑音フィルタ656は、初期のIor推定をフィルタリングして最終的なIor推定

0124

をもたらす。

0125

推定について、加算器658は、

0126

から

0127

を引いて雑音分散推定

0128

をもたらす。

0129

式(24)に示されるように、ユニット660は、

0130

に基づいて雑音共分散行列

0131

を形成する。式(20)、式(22)および式(23)のスケーリングファクタは、様々なユニットにおいて、例えばフィルタ624、646および656において説明され得る。

0132

図7は、第2の方式に基づいてチャネルおよび雑音推定を実行するプロセス700の実施形態を示す。マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルが取得される(ブロック712)。チャネル推定は、例えば、サンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることにより導出される(ブロック714)。受け取られた総エネルギーIoは、サンプルに基づいて、例えば、各サンプルのエネルギーを計算し、受信アンテナおよび与えられた時間インターバルにわたってサンプルのエネルギーを累算し、累算された結果を様々な時間インターバルにわたってフィルタリングすることにより推定される(ブロック716)。信号および干渉エネルギーIorは、例えば、該チャネル推定中の各チャネルタップのエネルギーを計算し、与えられた時間インターバルに関して、すべてのまたは十分に強いチャネルタップのエネルギーを累算し、累算された結果を様々な時間インターバルに関してフィルタリングすることにより、サンプルに基づいて推定される(ブロック718)。チャネル推定は、第1の帯域幅を有する第1のフィルタを用いて導出されることができる。受け取られた総エネルギーならびに信号および干渉エネルギーは、第1の帯域幅と同一でも異なってもよい第2の帯域幅を有する第2のフィルタを用いて推定されることができる。雑音

0133

は、推定された受け取られた総エネルギーならびに推定された信号および干渉エネルギーに基づいて推定される(ブロック720)。等化器重みは、チャネル推定および推定された雑音に基づいて導出される(ブロック722)。サンプルは、等化器重みでフィルタリングされ、送信アンテナから送られたデータチップの推定が得られる(ブロック724)。

0134

第2の方式は、背景雑音が空間−時間的に白色雑音である動作シナリオについて良好な性能をもたらすことができる。第2の方式は、厳しいマルチパス環境に対しても適切に機能する。何故ならそれは、(a)背景雑音Rnの有意性が低く(less significant)、(b)Ryyの主要な要素が、式(20)から得られたチャネル推定に基づいて正確に推定され得るマルチパス干渉であると見込まれるからである。

0135

第3のチャネルおよび雑音推定方式では、Ryyはオンタイム要素と残留(remaining)要素に分解され、それらは別々に推定される。第3の方式に関して、初期チャネル推定は次のように導出されることができる:

0136

ここで、h’t,D(j)はパイロット記号周期jについてのht,Dの推定である。

0137

次いで、チャネル応答ベクトルは次のように推定することができる:

0138

式(25)および式(26)は式(15)と等価である。

0139

等化器重みに関する式(13)および式(14)は、次のように書き直されることができる:

0140

ここで、Rotは信号およびオンタイム干渉統計を示す行列であり、
Rcは雑音およびマルチパス干渉統計を示す行列である。

0141

Rotは次のように表されることができる:

0142

Rotは、他の送信アンテナからのオンタイム干渉ならびに望まれる信号を含む。

0143

Rcは次のように表すことができる。

0144

ここで、Qは、i=1,...,Tに関して、1ないしT・Kを含むが(i−1)・K+Dを除外したセットである。Rcは、(1)オンタイムでなく、式(30)の合計によって表される干渉であるマルチパス干渉、および(2)Rnによって表される背景雑音を含む。Rcは、信号およびオンタイム干渉からの影響(contribution)を含まず、それは

0145

によって表される。したがって、Rcは、微分ベースのマルチパスおよび雑音の推定を実行することにより推定されることができる。

0146

Rcを推定するために、次のように、まずh’t,D(j)を微分する:

0147

連続する2つのパイロット記号周期にわたってチャネル応答が一定のままである場合、式(31)における微分演算はh’t,D(j)中のオンタイム要素をキャンセルする(cancels)。微分演算がマルチパス干渉および背景雑音の2次モーメントを変化させないように、式(31)に、1/21/2のスケーリングファクタを導入する。したがって、Rcの推定は次のように導出されることができる:

0148

は、式(31)における微分演算によって除去されている、オンタイム要素からの影響を含まない。

0149

Rotの推定は次のように導出されることができる:

0150

式(13)および式(27)に示される重みベクトルに関して、次のように、Ryyの推定を得るために

0151

0152

で増加することができる:

0153

次いで、重みベクトルは次のように導出することができる:

0154

式(14)および式(28)に示される強化重みベクトルに関して、次のように、

0155

の推定を得るために

0156

0157

で増加することができる:

0158

次いで、強化重みベクトルは次のように導出することができる:

0159

図8は、チャネルおよび雑音エスティメータ160cのブロック図を示し、これは第3のチャネルおよび雑音推定方式を実施するものであり、図1のチャネルおよび雑音エスティメータ160の別の実施形態である。エスティメータ160cは、S/Pコンバータ810、チャネルエスティメータ820ならびに信号、雑音および干渉統計エスティメータ830を含む。S/Pコンバータ810は、R個の受信機ユニット154aないし154rからサンプルを受け取り、ベクトルy(k)を形成する。

0160

チャネルエスティメータ820内では、パイロット相関器822が、y(k)を各送信アンテナtのパイロットシーケンスpt(k)と相関させて、各パイロット記号周期jにおける各送信アンテナに関する初期チャネル推定h’t,D(j)をもたらす。チャネルフィルタ824は、初期チャネル推定をフィルタリングして最終的なチャネル推定

0161

をもたらす。パイロット相関器822は、式(25)に示される処理を実行する。フィルタ824は、式(26)に示される処理を実行する。

0162

エスティメータ830内では、ユニット832は、初期チャネル推定h’t,D(j)を受け取って、式(31)に示されるようにこれを微分し、差分Δht,D(j)をもたらす。ユニット834は、Δht,D(j)の外積を計算する。ユニット836は、T個の送信アンテナのすべてにわたってユニット834の出力を合計する。雑音フィルタ838は、ユニット836からの出力をフィルタリングし、推定された雑音およびマルチパス干渉統計

0163

をもたらす。ユニット834、836および838は、式(32)に示される処理を実行する。ユニット844は、

0164

の外積を計算する。ユニット846は、T個の送信アンテナのすべてにわたってユニット844の出力を合計し、推定された信号およびオンタイム干渉統計

0165

をもたらす。ユニット844および846は、式(33)に示される処理を実行する。行列加算器850は、

0166

0167

加算し、推定された信号、雑音および干渉統計

0168

をもたらす。式(26)、式(31)および式(32)のスケーリングファクタは、様々なユニットにおいて、例えばフィルタ824および838において説明され得る。

0169

RcおよびRotは、他のやり方でも推定することができる。例えば、Rotの推定は、h’t,D(j)の外積を計算し、T個の送信アンテナにわたって合計して、合計された結果をフィルタリングすることにより得ることができる。別の例として、Rcの推定は、Δht,D(j)をフィルタリングし、そのフィルタリングされたΔht,D(j)の外積を計算し、T個の送信アンテナにわたって合計することにより得ることができる。

0170

図9は、第3の方式に基づいてチャネルおよび雑音推定を実行するプロセス900の実施形態を示す。マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルが取得される(ブロック912)。第1の、すなわち、初期チャネル推定は、例えば、それらサンプルを少なくとも1つのパイロットシーケンスと相関させることにより導出されることができる(ブロック914)。第1のチャネル推定を第1のフィルタでフィルタリングして、第2のまたは最終的なチャネル推定を得る(ブロック916)。

0171

信号およびオンタイム干渉統計は、例えば第2のチャネル推定のクロス乗積を計算し、送信アンテナにわたって合計することによって、サンプルに基づいて推定される(ブロック918)。雑音およびマルチパス干渉統計はまた、例えば、第1のチャネル推定を微分し、微分された結果のクロス乗積を計算し、そのクロス乗積の結果を第2のフィルタでフィルタリングすることにより、サンプルに基づいて推定される(ブロック920)。第1および第2のフィルタの帯域幅は、同一でも異なってもよく、また固定でも構成可能でもよい(例えば、チャネル状態に基づいて調整されてもよい)。次いで、信号、雑音および干渉統計は、推定された信号およびオンタイム干渉統計ならびに推定された雑音およびマルチパス干渉統計に基づいて推定される(ブロック922)。

0172

等化器重みは、第2のチャネル推定ならびに推定された信号、雑音および干渉統計に基づいて導出される(ブロック924)。サンプルは、等化器重みでフィルタリングされ、送信アンテナから送られたデータチップの推定が得られる(ブロック926)。

0173

式(26)に示されるように、遅延Dでのオンタイム要素はチャネルフィルタLPFchannelによって平均されてよく、

0174

が得られ、これが

0175

を導出するために使用される。背景雑音およびマルチパス干渉は、雑音フィルタLPFnoiseによって平均されてよく、

0176

が得られる。いくつかの環境では、

0177

中の望まれる信号ならびに

0178

中の雑音およびマルチパス干渉を平均するために2つのフィルタを使用すると有益な場合がある。例えば、シングルパスの高速チャネルでは、

0179

の精度(accuracy)を改善するために、雑音フィルタのために小さな帯域幅または大きな時定数が使用されることができ、また、古くなっている(stale)か、もはや使われない(obsolete)チャネル推定

0180

の利用を防ぐために、チャネルフィルタのために大きな帯域幅または小さな時定数が使用されることができる。雑音およびマルチパス干渉推定は、雑音フィルタのためにより小さな帯域幅を用いると典型的により正確になる。雑音フィルタの帯域幅が小さいと、厳しいマルチパスチャネルに対して、マルチパスに関連した、相関のない大きな要素を十分に抑圧するために有利である。しかし、厳しいマルチパスの高速チャネルでは雑音フィルタの帯域幅はあまり小さくするべきではない。何故ならそれは、マルチパス要素

0181

を決定する支配的要素になり、雑音フィルタの帯域幅が小さすぎると、このマルチパス要素が時代遅れ(outdated)になる可能性があるためである。

0182

第3の方式は、多くのチャネル環境について、特に、シングルパスのハイジオメトリ(high geometry)チャネルについて、良好な性能をもたらす。ロバスト(robust)な微分ベースの雑音推定を用いると、様々なチャネル状態において第3の方式が適切に機能することが可能になる。第3の方式は、第1の方式ほど計算が複雑でない。何故ならそれは、式(32)および式(33)における外積が、チップ周期毎でなくパイロット記号周期毎に実行されるためである。また、第3の方式は、有色の(colored)背景雑音でさえ良好な性能をもたらす。

0183

第3の方式に関して、式(31)における微分演算は、連続する2つのパイロット記号周期にわたってチャネルが一定であると仮定する。雑音およびマルチパス干渉推定が時代遅れにならないように、高速チャネルのために十分短いパイロット記号期間が使用されることができる。コンピュータシミュレーションの結果は、W−CDMAにおけるHSDPAのための256以下のチップのパイロット記号期間が、30km/hの速度に関して良好な性能をもたらすことを示す。

0184

一般に、Rcにおけるマルチパス干渉の推定は、h’t,D(j)のためのより多くのベクトルで改善されることができる。h’t,D(j)のベクトルの数は、パイロット記号の部分積分(partial integration)を行うことにより増加され得る。例えば、パイロット記号期間の長さが512チップであるならば、積分長は128チップに設定されることができ、パイロット記号当り4つのh’t,D(j)ベクトルを得ることができる。部分積分は、様々な送信アンテナからの直交パイロット間におけるクロストーク(crosstalk)を生じさせる可能性がある。しかし、直交パイロットパターンおよびチャネル推定

0185

既知であるので、パイロットクロストークは推定されて引き算されることができる。それらが128を越える記号長を有している場合、このアプローチは、依然として、いくつかのOCNSチャネルの漏れ(クロストーク)を被る可能性があるが、対応するOCNSのパワーが小さければ、それは許容できるものである。あるいは、性能を最大にするために、システム設計において、パイロット記号の長さをいくつかのOCNS記号の長さよりも短くとることもできる。

0186

第4のチャネルおよび雑音推定方式では、マルチプルの推定方式サポートされており、1つの推定方式がチャネル状態に基づいて使用のために選択される。一実施形態では、第2の方式は厳しいマルチパス高速チャネルのために選択され、また、第3の方式はシングルパスのハイジオメトリチャネルのために選択される。チャネルおよび雑音推定方式の他の組合せも使用されることができる。

0187

チャネル状態は、様々なやり方および様々な測定基準で検出することができる。一実施形態では、チャネル状態は遅延拡散によって特徴づけられる。この実施形態に関して、例えばCDMAの受信機のために実行される検索に類似して、探索器(searcher)が信号経路またはマルチパスを探索することができる。遅延拡散は、受信機で最も早く到着する信号経路と最も遅く到着する信号経路との間の差として計算することができる。別の実施形態では、チャネル状態は経路エネルギー比によって特徴づけられる。この実施形態に関して、最も強い信号経路のエネルギーが計算され、有効と識別された他のすべての信号経路(例えばしきい値Ethを越えるエネルギーを有するもの)の結合されたエネルギーも計算される。経路のエネルギー比は、有効な(significant)経路にわたって結合されたエネルギーと最も強い経路のエネルギーの比である。低い経路エネルギー比は、シングルパス環境を示し得る。一方、高い経路エネルギー比は、マルチパス環境を示し得る。別の実施形態では、例えばドップラーパラメータおよび/または他のいくつかの速度を示すパラメータの推定に基づいて、受信機の速度が推定される。

0188

一実施形態では、遅延拡散が遅延しきい値Dthより小さいか、経路のエネルギー比が所定のしきい値Pth未満であるか、または速度が速度しきい値Vth未満であると、第3の推定方式が選択される。そうでなければ第2の推定方式が選択されることができる。速度が低い場合、雑音推定を改善するために雑音フィルタの帯域幅が縮小されることができる。一般に、例えば短いパイロット記号周期または雑音フィルタのための小さな帯域幅によって、雑音およびマルチパス干渉の比較的現行の十分なサンプル数を得ることができるのであれば、第3の推定方式を用いることができる。そうでなければ第2の推定方式が使用されることができる。

0189

図10は、第4の方式に基づいてチャネルおよび雑音推定を実行するプロセス1000の実施形態を示す。マルチプルの送信アンテナから送られるMIMO送信に関してマルチプルの受信アンテナから複数のサンプルが取得される(ブロック1012)。複数のチャネル状態はサンプルに基づいて決定される(ブロック1014)。チャネル状態は、(1)最も早く到着する信号経路および最も遅く到着する信号経路に基づいて推定され得る遅延拡散、(2)受信機で検出された信号経路のエネルギーに基づいて決定され得るシングルパスまたはマルチパス環境、(3)ドップラーに基づいて推定され得る速度、および/または(4)あるいは他の基準、によって特徴づけることができる。

0190

チャネルおよび雑音推定方式は、チャネル状態に基づいてマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式の中から選択される(ブロック1016)。このマルチプルのチャネルおよび雑音推定方式は、前述の方式のすべてまたは任意の組合せを含むことができる。例えば、前述の第2、第3のチャネルおよび雑音推定方式がサポートされることができる。チャネル状態が、小さな遅延拡散、シングルパス環境、低速度、またはその組合せを示す場合、第3のチャネルおよび雑音推定方式が選択されることができる。チャネル状態が、大きな遅延拡散、マルチパス環境、高速度、またはその組合せを示す場合、第2のチャネルおよび雑音推定方式が選択されることができる。次いで、選択されたチャネルおよび雑音推定方式に基づいてチャネルおよび雑音推定が実行される(ブロック1018)。

0191

本明細書に説明されたチャネルおよび雑音推定技術は、様々な手段によって実施することができる。例えば、これらの技術は、ハードウェアファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはその組合せで実施されることができる。ハードウェアの実装に関して、チャネルおよび雑音推定を実行するために使用される処理装置は、1つまたは複数の特定用途向け集積回路ASICs)、ディジタル信号プロセッサ(DSPs)、ディジタル信号処理装置(DSPDs)、プログラマブル(programmable)論理デバイスPLDs)、フィールド(field)プログラマブルゲートアレイFPGAs)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラマイクロプロセッサ電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するように設計された他の電子装置、またはその組合せの範囲内で実施することができる。

0192

ファームウェアおよび/またはソフトウェアの実装に関して、この技術は、本明細書に説明された機能を実行するモジュール(例えば手順、機能など)で実施することができる。 ファームウェアおよび/またはソフトウェアコードはメモリ(例えば図1のメモリ192)に格納され、プロセッサ(例えばプロセッサ190)によって実行されてよい。メモリは、プロセッサの内部または外部に実装されてよいが、外部に実装される場合は、当技術で既知の様々な手段によってプロセッサに通信で結合され得る。

0193

開示された実施形態の先の説明は、あらゆる当業者が本発明を製作するか使用することが可能になるように提供されたものである。当業者には、これらの実施形態への様々な変更形態が容易に明白になるであろう。また、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用することが可能である。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるようには意図されておらず、本明細書に開示された原理および斬新な特徴と一致する最も広い範囲を与えられることになっている。

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