WO2008010284A1 - Démodulateur mimo et procédé - Google Patents

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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
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    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals

Definitions

  • the present invention relates to a MIMO demodulator and a MIMO demodulator that perform channel separation of received data in a MIMO (Multi Input Multi Output) system that transmits multiple data with different transmit antenna power in the same band and receives them by multiple antennas. Regarding the method.
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • S-PARC Selective Per-Antenna Rate Control
  • the received SINR For a transmission antenna whose (SignaH: o- Interference and Noise power Ratio) is below the specified value, stop signal transmission and maintain the reception quality by putting the transmission power in the remaining transmission antenna. Control is performed.
  • the channel estimation value is periodically calculated from the received data and used for channel separation calculation.
  • linear interpolation of the calculated channel estimation value reduces the range of received data to which the same channel estimation value is applied.
  • it requires a lot of computing resources.
  • An object of the present invention is to provide a MIMO demodulator and a MIMO demodulation method capable of effectively utilizing the above computational resources in a MIMO system. Means for solving the problem
  • a MIMO (Multi Input Multi Output) demodulator that performs channel separation of data transmitted from a plurality of transmitting antennas and received by a plurality of receiving antennas, channel estimation based on the received data
  • the range of data to which the same channel estimation value is applied is changed according to the number of transmitting antennas transmitting data.
  • an Ml MO demodulator comprising a channel estimation value adjustment circuit and a MIMO separator that performs MIMO separation of received data using a channel estimation value whose application data range is adjusted by the channel estimation value adjustment circuit.
  • the channel estimation value adjustment circuit narrows a data range to which the same channel estimation value is applied when the number of transmission antennas is reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a dredge system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a frame configuration and a channel estimation value.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a stop of transmission of a transmission antenna of a part.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining channel estimation values when transmission of some transmission antennas is stopped.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of a MIMO system to which the present invention is applied.
  • a channel estimate that can be represented by a 4 X 4 matrix is calculated, V is used to perform channel separation of the received data, and the original data is restored.
  • FIG. 2 shows an example of a frame configuration of data transmitted from the transmitter 10 to the receiver 16.
  • One frame is composed of data CH (channel) 20 and preceding pilot CH 22.
  • pilot signals having orthogonal (code) known powers of each transmitting antenna force are received at each receiving antenna in a multiplexed form.
  • a complex number indicating the amplitude and phase of the pilot signal of each transmitting antenna force is determined, and the channel estimation value h is calculated by dividing these by the predetermined value.
  • the channel estimation value 6 (n) used for channel separation of the data CH of the frame (n) that is the nth frame is the channel estimation value h (determined for the pilot CH of the nth frame.
  • the average value ⁇ 0 (n) of the channel estimation values h (n + l) determined for n) and n + 1 first frame pilot CH! / is used.
  • a calculation resource is prepared so that the channel separation calculation using the channel estimate 0 (n) is completed within one frame period.
  • the transmission path estimation values required for the computation are h 1, h 2, h 3, h only
  • the calculation amount is reduced, and a calculation resource is freed up.
  • the period of the data CH20 is divided into four, and in each period, calculation is performed by linear interpolation from h (n) and h (n + 1).
  • the four channel estimation values 6 0 (n), 6 1 ( ⁇ ), 2 (n), and 6 3 ( ⁇ ) are applied.
  • ⁇ symbol period data in one frame is divided into four, and each ⁇ ⁇ ⁇ 4 symbol period data.
  • the above four channel estimation values are applied sequentially.
  • FIG. 5 shows an example of the configuration of the receiver 16 that realizes the above.
  • the channel estimation unit 32 calculates a channel estimation value ⁇ 0 from the amplitude and phase of the pilot signal included in the reception data in the pilot CH period among the reception data obtained by the reception unit 30, and the linear interpolation unit 34 is linear.
  • Channel estimation values ⁇ ⁇ , 6 1, 6 2 and ⁇ 3 are calculated by interpolation.
  • Channel estimation value selection unit 36 selects channel estimation values 0, ⁇ 1, 6 2, and 3 obtained by linear interpolation of the preceding and following channel estimation values when the number of transmission antennas is one according to the number of transmission antennas. In other cases, the channel estimation value ⁇ 0 obtained by averaging the channel estimation values before and after is selected and given to the separation unit 38.
  • ⁇ Separation unit 38 uses the channel estimation value selected by channel estimation value selection unit 36 to perform the MMSE (Minimum Mean Square Error) algorithm and MLD (Maximum Likelihood Detection) algorithm on the received data during the data CH period. : Separation of channels by applying a separation algorithm such as maximum likelihood detection.
  • MMSE Minimum Mean Square Error
  • MLD Maximum Likelihood Detection
  • the number of transmission antennas used in the channel estimation value selection unit 36 the number of transmission antennas transmitted on the control channel from the transmission side can be used.
  • the number of pit signals detected as having a correlation above the threshold may be used as the number of transmitting antennas.

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Description

明 細 書
MIMO復調器および方法
技術分野
[0001] 本発明は、複数の送信アンテナ力 異なるデータを同じ帯域で送信し複数のアン テナで受信する MIMO (Multi Input Multi Output)システムにおいて、受信データの チャネル分離を行う MIMO復調器および MIMO復調方法に関する。
背景技術
[0002] MIMO多重伝送では、複数の送信アンテナ力 異なるチャネル符号ィ匕データを同 じ帯域で送信することにより、与えられた帯域内で送信アンテナ数に応じたデータレ ート (すなわちスループット)の増大を実現することができる。
[0003] このような MIMOシステムにおいて採用される S— PARC (Selective Per-Antenna Rate Control)においては、電波の伝播状態の変化に応じてデータレートを適応的に 制御することに加えて、受信 SINR(SignaH:o- Interference and Noise power Ratio) が所定値以下になった送信アンテナにつ!ヽては信号送信を停止し、残った送信アン テナに送信電力^^中することによって受信品質を維持する制御が行なわれる。
[0004] この場合において、データを送信するアンテナの数が減ると受信側における演算に 必要なチャネル推定値の数も減り、計算量も減少する。言い換えれば、使用されなく なったノ スに割り当てられていた計算リソースに空きを生じることになる。
一方、チャネル推定値は受信データカゝら定期的に算出されチャネル分離の演算に 使用される。例えば特表 2001— 522166号公報に記載されているように、算出され たチャネル推定値を線形補間して、同じチャネル推定値が適用される受信データの 範囲を狭くすれば、高速フェージングに対しても迅速に対応可能となる力 そのため には多くの計算リソースが必要になる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明の目的は、 MIMOシステムにおいて上記のような計算リソースの空きを有効 に活用することのできる MIMO復調器および MIMO復調方法を提供することにある 課題を解決するための手段
[0006] 本発明によれば、複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信さ れたデータのチャネル分離を行う MIMO (Multi Input Multi Output)復調器であって 、受信データに基づきチャネル推定値を算出するチャネル推定器と、該チャネル推 定器が算出するチャネル推定値について、データを送信している送信アンテナの数 に応じて、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更するチャネル推定 値調整回路と、該チャネル推定値調整回路により適用データ範囲が調整されたチヤ ネル推定値を用いて受信データの MIMO分離を行う MIMO分離器とを具備する Ml MO復調器が提供される。
[0007] 前記チャネル推定値調整回路は例えば、送信アンテナ数が減少したとき同じチヤ ネル推定値が適用されるデータ範囲を狭くする。
[0008] 送信アンテナ数が減少したときに同じチャネル推定値が適用されるデータ範囲を狭 くして伝播環境の変化に迅速に追従させることにより、伝播環境が悪ィヒしたときに生 じる空き計算リソースを活用して高速フェージングに対しても精度良く対応することが できる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]ΜΙΜΟシステムの一例を示す図である。
[図 2]フレーム構成の一例およびチャネル推定値を説明する図である。
[図 3]—部の送信アンテナの送信の停止を説明する図である。
[図 4]一部の送信アンテナの送信が停止されるときのチャネル推定値を説明する図で ある。
[図 5]本発明の一実施例に係る受信機の構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下には 4本のアンテナで送信し、 4本のアンテナで受信するシステムにおいて、 3 本のアンテナの送信を停止する場合を例にとって説明するが、一般に、複数のアン テナで送信し複数のアンテナで受信するシステムにお ヽて、一部のアンテナの送信 を停止する場合に適用可能である。 [0011] 図 1は本発明が適用される MIMOシステムの一例を示す。送信機 10からは 4本の 送信アンテナ 12により同じ周波数帯域を用いて異なるチャネル符号ィ匕データが送信 される。受信側では 4本の受信アンテナ 14でこれを受信し、受信機 16において受信 データに含まれるパイロット信号により図 1に示すような 16個の複素数 h (i, j = l -4 )を要素とする 4 X 4の行列で表わすことのできるチャネル推定値を算出し、これを用 V、て受信データのチャネル分離を行!、、元のデータを復元する。
[0012] 図 2は送信機 10から受信機 16へ伝送されるデータのフレーム構成の一例を示す。
1フレームはデータ CH (チャネル） 20とそれに先行するパイロット CH22と力 構成さ れる。ノ ィロット CHの区間においては、各送信アンテナ力もの互いに直交する符号（ 既知パターン)力 なるパイロット信号が多重化された形でそれぞれの受信アンテナ において受信されるので、各受信信号について、各既知パターンと相関をとることに より各送信アンテナ力ゝらのパイロット信号の振幅と位相を示す複素数がそれぞれ決定 され、これらを既定値で除算することによりチャネル推定値 hが算出される。そして、 n 番目のフレームであるフレーム（n)のデータ CHのチャネル分離のために用いるチヤ ネル推定値 6 (n)としては、 n番目のフレームのパイロット CHについて決定されたチ ャネル推定値 h (n)と n+ 1番目のフレームパイロット CHにつ!/、て決定されたチャネル 推定値 h (n+ l)の平均値 ξ 0 (n)が使用される。チャネル推定値 ξ 0 (n)も 16個の 複素数 h (i, j = l—4)力 なり、これらを要素とする 4 X 4の行列で表わすことができ る。
[0013] 受信機 16においては、各フレームについてチヤネノレ推定値 0 (n)を用いたチヤネ ル分離の演算が 1フレーム期間内で終わるように計算リソースが用意される。
[0014] ここで、図 3に示すように、 SNIRの低下により 4本の送信アンテナのうち 3本につい て送信が停止されるとき、演算に必要な伝送路推定値は h , h , h , h のみとなり
11 21 31 41
、計算量が減少して計算リソースに空きを生じる。
[0015] そこで本発明では、図 4に示すように、データ CH20の期間を 4つに分割し、それぞ れの期間にお 、て h (n)と h (n+ 1)から線形補間により算出した 4通りのチャネル推 定値 6 0 (n) , 6 1 (η) , 2 (n) , 6 3 (η)を適用して演算を行う。言 、換えれば、 1フ レーム内の Νシンボル期間のデータを 4つに分割し、各 ΝΖ4シンボル期間のデータ に対して上記 4通りのチャネル推定値を順次適用する。これによつて、伝播環境の悪 化に伴って送信アンテナ数が減少したことにより生じた計算リソースの空きを有効に 活用して、高速フェージングに対しても対応可能な精度の良い演算が実現される。
[0016] 図 5は上記のことを実現する受信機 16の構成の一例を示す。チャネル推定部 32は 受信部 30において得られる受信データのうち、パイロット CHの期間における受信デ ータに含まれるパイロット信号の振幅と位相からチャネル推定値 ξ 0を算出し、線形 補間部 34は線形補間によりチャネル推定値 ξ θ, 6 1, 6 2, ξ 3を算出する。チヤネ ル推定値選択部 36は送信アンテナ数に応じて、送信アンテナ数が 1本のときは前後 のチャネル推定値の線形補間により得られるチャネル推定値 0, ξ 1, 6 2, 3を 選択し、それ以外の場合前後のチャネル推定値の平均により得られるチャネル推定 値 ξ 0を選択して ΜΙΜΟ分離部 38へ与える。 ΜΙΜΟ分離部 38ではチャネル推定値 選択部 36が選択したチャネル推定値を用いてデータ CHの期間における受信デー タに対して MMSE (Minimum Mean Square Error:最小平均自乗誤差）アルゴリズム、 MLD (Maximum Likelihood Detection:最尤検出）などの分離アルゴリズムを適用し てチャネル分離を行う。
[0017] チャネル推定値選択部 36にお 、て用いる送信アンテナ数としては、送信側から制 御チャネル上で送られる送信アンテナ数を用いることが可能である力 チャネル推定 部 32において、既知パターンと閾値以上の相関を有するものとして検出されるパイ口 ット信号の数を送信アンテナ数として用いてもょ 、。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信されたデータのチヤ ネル分離を行う MIMO (Multi Input Multi Output)復調器であって、
受信データに基づきチャネル推定値を算出するチャネル推定器と、
該チャネル推定器が算出するチャネル推定値にっ 、て、データを送信して 、る送 信アンテナの数に応じて、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更す るチャネル推定値調整回路と、
該チャネル推定値調整回路により適用データ範囲が調整されたチャネル推定値を 用いて受信データの MIMO分離を行う MIMO分離器とを具備する MIMO復調器。
[2] 前記チャネル推定値調整回路は送信アンテナ数が減少したとき同じチャネル推定 値が適用されるデータの範囲を狭くする請求項 1記載の MIMO復調器。
[3] 前記チャネル推定値調整回路は、前記チャネル推定器が算出したチャネル推定値 を線形補間することにより、同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を狭くす る請求項 2記載の MIMO復調器。
[4] 前記チャネル推定値調整回路は、前記チャネル推定器が出力するチャネル推定 値を線形補間する線形補間回路と、
送信アンテナ数に応じてチャネル推定器が出力するチャネル推定値および線形補 間回路が出力するチャネル推定値のいずれか一方を選択して MIMO分離器に与え るチャネル推定値選択器とを含む請求項 3記載の MIMO復調器。
[5] 複数の送信アンテナから送信され複数の受信アンテナで受信されたデータのチヤ ネル分離を行う MIMO (Multi Input Multi Output)復調方法であって、
受信データに基づきチャネル推定値を算出し、
算出されたチャネル推定値について、データを送信している送信アンテナの数に 応じて同じチャネル推定値が適用されるデータの範囲を変更し、
適用データ範囲が調整されたチャネル推定値を用いて受信データの MIMO分離 を行うことを具備する MIMO復調方法。
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